hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者手術における術後せん妄発生と炎症の関連について

術後せん妄は予後を左右する大きな因子の一つであるが、その発生機序は未だ不明である。本研究では食道癌手術および胃癌手術を受ける患者を対象に、周術期の血清抗コリン活性(Serum anticholinergic activity: SAA)と術後せん妄の発生の関係について調べた。観察した34名のうち14名に術後せん妄を認めた。せん妄群と非せん妄群の間で、術前のSAAの値に有意差はなかったが、術前にSAA(+)で術後もSAA(+)またはSAA(±)であった数はせん妄群で有意に高かった。本研究から、周術期の抗コリン活性の推移と術後せん妄の関連が示唆された。平成24年度は、食道癌手術および胃切除術におけるせん妄の発生率を調べ、それぞれ術前・術後の血清抗コリン活性を測定した。食道癌手術においては4例中2例(60%)、胃切除術においては8例中2例(25%)の割合で手術後にせん妄を認めた。術後の集中治療室滞在日数は食道癌手術においては7.5±0.4日、胃切除術においては2.1±0.1日であり、それぞれせん妄発生例と非発生例の間で有意差は認めていない。血清抗コリン活性については、全12例中8例(67%)において測定値の低下を認めたが、その値が定量限界未満のものもあると同時にせん妄発生症例との相関が現時点では見られないため、今後参加症例数を増やし、さらなる検討が必要である。調査対象は食道癌手術および胃癌手術を受ける患者で、麻酔方法は通常の硬膜外併用全身麻酔を選択した。麻酔導入後の手術開始直前と手術終了直後に採血をし、遠心分離を行った後、ー80°Cで保存した。その後SAAを測定し、その値に応じて(+)、(±)、(ー)に分類した。また、術後せん妄の発生はConfusion Assessment Method (CAM)を用いた。これまで、SAAは抗コリン活性を持つ薬物の服用やその代謝物に起因すると考えられていたが、近年、発熱や感染、ストレスなどによる内因性の抗コリン活性の存在も指摘されている。今回は術前の血液検体においてせん妄群、非せん妄群ともにSAAが上昇していた。術後に関しては、せん妄群ではSAAが検出可能のままであり、非せん妄群では検出不能となっている傾向にあった。つまり、アセチルコリン系が正常に機能していれば、術前に上昇した抗コリン活性を代償することができ、術後SAA(ー)になると考えられるが、術後せん妄を起こした患者については術後SAA(+)または(±)のままであり、抗コリン活性を完全に代償することができなかったと推察される。この研究を通じて、周術期の抗コリン活性の推移と術後せん妄の関連が示唆される。術後合併症であるせん妄は予後を左右する大きな因子の一つであり、神経伝達物質の活性変化や炎症機構との関連が注目されている。本研究では食道癌根治術などの高侵襲手術を対象に、従来の患者・手術因子の検討のみならず、周術期の血清コリン活性および血漿I型インスリン様増殖因子濃度、分離単球からの炎症性サイトカイン産生を中心に検討し、せん妄発生のメカニズムを炎症機構の側面から考察を加えることによって、せん妄発生の予測および予防・治療法確立を目指すことを目的とした。分離単核球を用いた分裂促進因子活性化キナーゼ発現(Mitigen-Activated Protein Kinase;MAPK)測定実験では、ウェスタン・ブロット法による検出において、ERK1/2,p-38,JNK共に、術前に比し術後において有意にリン酸化されていることが確認された。このことから、手術侵襲により全身に炎症が惹起され、単核球のMAPKカスケードが活性化されることが示唆された。これまでに、それぞれの術式で予定していた10例のうち、食道癌手術4例と胃切除術8例について検討した。血清コリン活性の測定は行ったが、血中サイトカインレベル(IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α)、IGF-Iについては検体数が十分でないため、今後検体が集まり次第測定する。血清コリン活性測定系が確立しておらず、現在検討中である。症例数が食道癌手術と胃切除術においてそれぞれ10例に達した際に、せん妄の発生率および血清抗コリン活性、血清サイトカインレベルの関連性について再度検討する。

また、鎮静効果のみならず抗せん妄効果も指摘されているデクスメデトミジン使用群と非使用群において、術後せん妄の出現率と血清抗コリン活性、血中サイトカインレベル(IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α)、IGF-Iの関連を調べる。血清コリン活性測定方法を早急に確立する。・血清抗コリン活性の測定(三菱化学メディエンスに委託)1検体あたり15000×60=900000円80検体あたり195000円・研究成果発表;国内旅費100000円、外国旅費300000円、論文校閲費100000円、論文成果別刷製本代200000円、通信費100000円血清コリン活性測定に必要な物品の購入。
コンピュータエンジニアリング系科目を対象にしたアジャイル講義環境の研究

30年度は,コンピュータアーキテクチャ講義向けのインタラクティブツールの試行と,ディープラーニング教育への対応準備を行った.「コンピュータアーキテクチャ」講義用の機能は昨年度基本部分の開発を行っており,それを使用した講義を実施し効果を確認した.機能拡張として,「コンピュータアーキテクチャ」用にクライアント側で動作するMIPSCPUのアセンブラと命令セットシミュレータを開発し講義で使用してみた.アセンブラは,webブラウザに,アセンブリ言語のプログラムを貼り付けると,機械語の命令列(テキスト)が表示される.命令セットシミュレータは,アセンブラが出力した機械語をコピー&ペーストでシミュレータに貼り付けると実行できるものである.人工知能関連の技術,特にディープラーニングは昨今話題となり,学生も非常に興味を持っている.このようなプログラムを簡単に実行できるよう,今年度はバックエンド側の環境の試作を行った.プログラミング言語pythonとディープラーニングフレームワークの一つである"chainer"に対応し,学生が簡単に人工知能のプログラムを記述・実行できる環境を作成した.人工知能のトレーニングを行う上ではある程度大量のデータが必要となるが,トライアルに使用できる基本的なデータとして,まずはmnistとcifa10を取り揃えた.他の演習科目と同様に,webからpythonのコードを投入するだけで,簡単にディープラーニングの処理が体験できるようになった.学生のPCには強力なGPUが搭載されていることは少ないが,現在使用しているバックエンドには,GPUが搭載されているので,ある程度大規模なモデルでの実験も可能なことを確認した.「コンピュータアーキテクチャ」用に開発したクライアント側で動作する,MIPS CPUのアセンブラと命令セットシミュレータでは,学生の誤操作への対応(学生が誤って無限ループのプログラムをシミュレータ上で実行させてしまうと,止められなくなる)に時間を取られたが,解決し使いやすいものが開発できた.コンピュータアーキテクチャおよび並列処理の講義での,システム試行の感想をアンケートにより収集した.その結果,「基本的なことを毎回演習で確認できよかった」と概ね好評であった.一方,マウスでの操作しか考慮していなかったせいか,「タッチパッドでの操作性が悪い」などの意見も見られた.人工知能関連の技術対応では,基本的には並列処理用の演習システムの対応言語をpythonに変更することで実現できた.対応するフレームワークが1つしかない,利用できるデータセットが2種類しかないなど,機能面では満足の行くものではないので,今後追加開発していく必要があるが今年度の開発としては予定通りのものである.個別のプログラムでの動作確認はいくつか済んでいるので,データセットの追加,例題の追加も比較的容易に行えると考えている.31年度は,研究期間を1年延長し,ディプラーニング学習環境への対応を行う.30年度に試作したディプラーニング学習環境を以下のように拡張していく.(1)サンプル実装を用意する.人工知能関連では,教科書も参考資料も書籍・インターネットにかかわらず良いものがあり利用できる.画像分類のような一般的な問題では,フレームワーク中の実装例やオープンソースで公開されている実装例が学習に利用できる.しかし,このような資料にあるソースコードを学生が最初から入力して試すのは効率が悪い.またデータセットについては個別に集めてくる必要がある場合が多い.そこで,基本的な処理のサンプル実装と付随するテスト用のデータセットを集め,一通り動作できるようにする.(2)実行環境の提供.実際に作成した機械学習のプログラムを実行するためには,GPUを搭載したマシンが不可欠である.クラウド環境を利用することも可能であるが,環境構築を行った現在の演習サーバを学生に提供する.サーバシステムの能力的には十数人程度の利用が限界であるが,トライアルとしては十分と考える.(3)データセットを拡充する.現在初学者の学習用に必ず使用されるmnist(手書き文字認識のデータセット)やcifar10(画像を10種類に分類)などは実装した.ホットな研究分野では,コンテスト用のデータセットが公開されているので,それもよく利用されるようなものは収集して利用できるようにする.しかし学生が行いたい研究がユニークであるほど必要となるデータもユニークなものとなり,学習者自身でデータ収集を行うことが必須となる.この場合も,データのクレンジングやラベリングが容易になるように,注意深く取得方法や取得環境を検討・設計する必要がある.そのためのツールやフレームワーク,サンプルプログラムを作成する.28年度は,「論理回路」用のインタラクティブツールと並列処理のためのバッチ処理環境の構築を行った.論理回路用では,プロトタイプ済みのクリッカブルな真理値表,状態遷移図,回路図,タイムチャートを整理・統合・問題追加を行った.30年度から担当予定の「論理回路」の講義(2年次学生)で使用する予定である.さらに,ハードウェア記述言語(HDL)で論理を記述し,論理合成で回路を設計する手法を利用できるバックエンド環境の試作を行った.論理シミュレーションおよび論理合成には,フリーの論理シミュレータIcarosとフリーの論理合成ツールABCを使用している.前述の論理回路用に開発した回路図表示やタイムチャート表示の連携を検討している.これを組み合わせれば,これまで講義中で簡単に触れるだけであった,最新の論理設計手法を体験させることが可能になる.並列処理用では,pthread,OpenMP,MPIのバックエンドを構築した.クライアント側はソースコードエディタそのままなので,c言語用のものをそのまま利用できる.28年度の「並列・分散処理」の講義でトライアル使用を行った結果,学生によって進度の違いが大きく見られることが判明した.課題はプログラムの穴埋めなので単純なものであるが,教員側が簡単だと思っていることでも,「何か」がわからなくてできない学生が存在する.ソースコードの穴埋め部分の選択を十分検討する必要がある.次年度では課題の改良(特に穴埋め部分の選定)を行いたい.

プロトタイプのバグフィックスに手間を取られたが,プログラムの開発は概ね順調である.論理回路用で使用する,論理シミュレータや論理合成ツールは,本来業界で広く使用されているものを使用するのが望ましい.しかしそのようなツール(メンター社やSynopsy社などが開発している)は,非常に高価である.このため,機能・性能ともに劣るフリーの物を利用せざるを得ない.性能面はともかくとしてフリーのツールには,必須と想定される機能がないため,そのままで使用することはできない.必須の機能(回路図表示やタイムチャート表示)の開発が必要となった.回路図やタイムチャートの表示は,論理回路用に作成した回路図表示のプログラムを改造することにより,作成工数を削減することができた.並列処理用は,比較的容易に機能追加が行えた.しかし,学生に提供する穴埋め形式の課題の作成が意外に難しいと実感した.適当に穴を作ったものでは,学生のレベルによる出来不出来の差が大きい.問題作成に十分に時間をかけ検討することが必要である.29年度は,28年度開発した「論理回路」用のインタラクティブツールのトライアル,「並列処理」教育のバックエンドとしてGPGPUを利用した並列処理への対応,新たに「コンピュータアーキテクチャ」講義用のインタラクティブツールの開発を実施した.論理回路のトライアルでは,150人ほどの講義で毎回本ツールを使用した演習を行わせ,講義の難易度・自分の理解度・講義内容の面白さについて5段階評価のアンケートを実施した.全アンケートを通して,評価4以上が20%,44%,46%と学生からの評価はとても好評であった.なお評価3はどれも4割程度,評価2以下は講義の難易度(難しいと回答)が40%,理解度(わからない)が20%,面白さ(つまらない)が10%であった.並列処理機能拡張では,バックエンド側でGPGPUを使用した並列処理への対応を行った.GPUを使用するcudaやopenaccといった並列プログラミング言語の実行環境を作成した.講義のためのサンプルプログラムまでは手が回らず,行列乗算のサンプルのみとなっている.Linpack/Lapackなどの,数値計算ライブラリへの対応は手付かずとなった.並行して,他の科目への適用として,「コンピュータアーキテクチャ」用にインタラクティブツールを作成した.具体的には,クライアント側で動作する,MIPS CPUのアセンブラと命令セットシミュレータである.アセンブラは,webブラウザに,アセンブリ言語のプログラムを貼り付けると,機械語の命令列(テキスト)が表示される.命令セットシミュレータは,アセンブラが出力した機械語をコピー&ペーストでシミュレータに貼り付けると実行できるものである.論理回路のツール使用では,当初の目論見通り学生から高評価が得られた.
化学ビーム法によるカルコパイライト型半導体のエピタキシャル成長

本研究では、短波長域の発光材料および非線形光学材料として優れた特性を有しているカルコパイライト型化合物、特にAgGaS_2およびAgGaSe_2に注目し、デバイス応用を目指して、それらのIII-V族半導体基板上へのエピタキシャル成長について検討したもので、得られた成果の概要は以下の通りである。1.金属Ag、トリエチルガリウム、硫化水素を原料とする化学ビーム(CBE)法により初めてGaAs基板結晶上にc軸に配向したAgGaS_2のエピタキシャル成長層を得ることに成功した。2.反射高速電子線回折(RHEED)によるAgGaS_2の成長のその場観察により、成長の初期過程および格子緩和過程を明らかにした。3.最適な基板温度、三原料のビーム比について検討し、AgGaS_2が形成できる温度が、600°Cから630°Cの極めて狭い領域であること、陽イオンビームに対して高い硫黄ビーム比が不可欠であるが、過剰に供給すると成長速度と結晶性の低下を招くことを示した。4.成長条件と低温のフォトルミネッセンスの関係を検討した結果、Ga/Agビーム強度比が最適でない場合、深い準位に関連したブロードな発光が支配的であるが、最適な成長条件では、2.69eVにピークを有する半値幅の狭いバンド端発光が支配的となることを示した。5.単体のAg,Ga,Seを原料とするAgGaSe_2の成長を試み、GaAs基板上に成長温度300°Cから450°Cにおいて、a軸配向したAgGaSe_2を得た。予備研究において明らかとなった金属Ag,トリエチルガリウム及び硫化水素を原料とする化学ビーム法によるAgGaS_2のエピタキシャル成長における課題,すなわち,成長速度の向上に向けての検討を行った.まず,成長を律速している硫黄原料の基板表面への供給効率の向上を図るため,硫黄セルの先端ノズル形状の設計・作製を行った.これまでノズル形状の変更のみによっては,成長速度の大幅な増大を実現には到っていない.そこで,さらに基板温度の低温化と硫黄ビームのイオン化を行うことにより硫黄の成長表面での付着係数を増大させる方向で検討を進めている.一方,成長中の真空度が若干改善されたことにより,高速電子線回折によるGaAs基板表面へのAgGaS_2のエピタキシャル成長における成長初期過程のその場観察が可能となった.その結果,10nm以下の極めて初期の過程で島状成長を示すスポット状の回折パターンからストリーク状のパターンが示す2次元的な成長に移行する過程をその場観察することに成功した.さらに,回折スポットの位置から成長表面の成長方向と面内方向の格子定数の膜厚依存性を求めることにより,成長温度での格子不整合に起因する格子歪の緩和過程が,格子定数が10nm以下の極めて薄い領域で完了していることを明らかにした.本年度には,Al,Cu,Se等の原料の導入して混晶系の成長を計画していたが,成長速度の問題の解決に手間取り,研究の進行が遅れているが,成長のその場観察が可能となったことにより成長条件の最適化において強力な手段を得たと考えている.昨年度の研究で金属Ag,トリエチルガリウム,硫化水素を原料とする化学ビーム(CBE)法によるAgGaS_2のエピタキシャル成長では,成長速度の増大が第一の課題となることが明らかになった.そこでまず,成長の低温化により成長前駆体の基板表面での付着係数を増大させる方向で検討を進めた.しかし,200500°Cの低い基板温度域では,成長層への硫黄の取り込みは全く見られないこと,さらに,原料として硫化水素に代えて単体の硫黄を用いた低温域での成長においても,同様に硫黄が全く取り込まれないことから,AgGaS_2の生成には,600630°C付近の比較的高い基板温度および過剰な硫黄原料の供給が必須となることが明らかになった.

このようにIII-V族化合物半導体の成長と大幅に異なる結晶成長に関与する表面過程に関しての基礎的知見を得るために,原料の分解過程などの複雑な要素を含まず,しかも蒸気圧の高い硫黄を含まない類似の性質を有すると考えられるAgGaS_2について,単体のAg,Ga,Seを原料として分子線エピタキシ-成長を試みた.その結果,GaAs(100)基板上に基板温度450°Cにおいて,a軸配向したAgGaSe_2が得られた.この成長方位の傾向は,歪みエネルギーが最小になる方位が選択的に成長するというAgGaS_2およびCu系のカルコパイライト化合物で見られる傾向と一致することが明らかになった.さらにバンド端発光と考えられるフォトルミネッセンスを観測した.しかし,成長過程に関しては,不明な部分が多くさらに検討が必要と考えられる.
多分散系微粉体がもたらす爆発被害：シミュレーションが解き明かす炭塵燃焼と安全評価

本課題では、数値解析によって堆積炭塵燃焼の各プロセスに関して数値解析を行うものである。2018年度は、二次元解析コードの整備・開発と並列化チューニングを行った。本課題は解析対象の物理現象解明と理解が最終的な目標としているが、研究の独自性としては、圧縮性流体中での多分散系微粉体の挙動をCFD-DEMによって解明することが挙げられる。この試みは未だ報告が無く、粒子間衝突・粒子ー気相間作用・燃焼といった複雑な干渉現象を含むことから、物理現象を再現する数学モデルの採用や燃焼モデル選択といった点も重要な要素となる。また、Eulerian-Lagrangian手法を用いることで演算量の負荷が増すことから、スーパーコンピュータでの解析コード実行のため、コードの完全な並列化(MPI)による高速化が必要となる。2018年度に実施した二次元解析コードの整備・開発と並列化チューニングの具体的な実施内容は以下に示すとおりである。まず、整備・開発した二次元CFD-DEM解析コードを用いて、コードの信頼性確認作業を行った。次に、二次元CFD-DEM解析コードのMPI化を実装した。開発が完了した二次元CFD-DEM解析コードを用いて、堆積炭塵巻き上げプロセスに関する数値解析を実施した。また、燃焼過程を含む二次元CFD-DEM解析コードを用いた、堆積炭塵燃焼プロセスに関する数値解析もあわせて実施した。解析結果は、粉塵巻き上げ過程と燃焼過程の内容に分けて、論文作成と投稿を行った。二次元解析コードの整備・開発は順調に進んでいる。また、MPIへの対応もほぼ完了している。この時に得られた知見を生かし、三次元解析コードの整備・開発へとすすめることが出来る見通しがある。二次元解析による堆積粉塵巻き上げに関する数値解析を実施し、論文作成作業を行っている。解析コード開発とあわせて、解析結果の学術的な貢献をすすめていく。
睡眠時無呼吸症候群における腎交感神経と高血圧のメカニズム解明

間欠的低酸素は腎臓尿細管においてNCC(The thiazide-sensitive Na+-Clーcotransporter)の膜への移行を増加させ、食塩負荷によっても持続的に活性化していることが明らかとなった。そのほかの腎臓NaCl輸送体については検討したがNCCの様な変化は認められなかった。またHCTZ(サイアザイド)負荷試験においても間欠的低酸素ではNa排泄が亢進し、NCCが重要な役割を果たしている可能性が示唆された。睡眠時無呼吸症候群(SAS)に合併する高血圧症では、治療に反応しない患者が多く、その発生機序の解明が喫緊の課題である。いままで我々は間歇的低酸素曝露を長期間・低コストでラットに負荷し、再現性よく高血圧を発症するSASモデルを確立し計測を行ってきた。本研究は、睡眠時無呼吸の病態である間欠的低酸素が腎交感神経活動を介してどのように血圧上昇を引き起こすのかNa再吸収分子機構および内皮機能から解明することを目的とする。長期間欠的低酸素暴露中の血圧・心拍数の変化の有無をテレメトリー装置にて、継時的に測定した。高食塩(8%NaCl)の負荷により血圧は負荷前よりも20-30mmHg上昇し、低食塩(0.5%NaCl)によって低下することを確認した。このことから食塩感受性を示していることが明らかとなった。食塩感受性のメカニズムを探るため、長期間欠的低酸素暴露後の腎臓でのNa排泄の変化を検討する事とした。サイアザイド(HCTZ)およびアミロライド(Amiloride)を投与し、変化を30分ごとに記録した。長期間欠的低酸素暴露によりサイアザイドの反応性は更新し、UNaVの変化は有意に増加した。一方アミロライドは長期間欠的低酸素暴露では変化がなく、長期間欠的低酸素暴露の食塩感受性はNa+-Ca2+ exchanger(NCC)を介している可能性が示唆された。これらの所見をもとに、次年度は主に間欠的低酸素におけるNa+-Ca2+ exchanger(NCC)の発現機能の変化の解析について検討する。昨年度から引き続き、間欠的低酸素暴露装置を用いて、ラットの血圧および心拍数をテレメトリーにて継続的に計測を行った。交感神経活動の指標である心拍変動については、間欠的低酸素暴露による食塩負荷と正常食においては変化を認めず、またレニンアルドステロン系の活性化を血中レニン・アルドステロンの濃度を測定したが、間欠的低酸素負荷では差が認められなかった。間欠的低酸素暴露による食塩感受性高血圧のメカニズムの解明として、昨年行った腎臓でのNa排泄の変化から、腎臓におけるNCC(Na+/Clー共輸送体)の発現の変化をみるために、腎臓組織から細胞膜分画を抽出し、NCCの発現をウェスタンブロットで確認した。2週間の間欠的低酸素負荷により、細胞膜分画でのNCCの発現は増加し、食塩負荷によって減少する発現変化も、間欠的低酸素負荷では持続的に発現が認められていることが確認できた。またほかの腎臓Na排泄に関与するENaC(epithelialsodiumchannel)は発現に変化がなく、間欠的低酸素による食塩感受性のメカニズムの一つとして、腎臓におけるNCCの発現の変化の関与があると考えられた。NCC発現変化・活性化を起こすメカニズムとして、WNK4などの調節因子・酸化ストレスによるOSR(oxidative stress-responsive 1 )などのリン酸化が考えられる。そこで、それぞれ間欠的低酸素モデルでの変化を検討した。WNK4の発現については変化が認められず、酸化ストレスを消去するTempol投与によってもNCC発現について変化を認めなかった。テレメトリーシステムについては、何度か故障があったものの、分子生物学的解析はおおむね順調に進んでいる。NCCの発現変化については膜分画キットをもちいて、定量的に測定することが出来た。NCCのリン酸化については定量的なデータが得られず、共同研究者からの提供をもとに、新しい抗体で検討する。テレメトリー送信機については業者に確認し、今後の使用方法を検討する。間欠的低酸素で尿細管におけるNCCが活性化し、食塩感受性高血圧を示している可能性が昨年までに確認できたため、NCCの活性化のメカニズムを本年度は主に実施した。NCCの発現については間欠低酸素によって膜蛋白での発現のみならず、総蛋白でも発現が増加してることが確認できた。またmRNAの発現も増加を認めていた。このことから間欠的低酸素によるNCCの活性化が転写による発現の増加による可能性が示唆された。当初、平成28年度は最終年度であり、マウス用の間欠低酸素装置を導入し、遺伝子改変動物(NCCノックアウトマウスなど)で解析を行う予定であった。しかし産休・育休となったためマウス用の間欠的低酸素装置の条件を設定するところまでで、解析を行うことができなかった。平成29年度はマウスの間欠的低酸素装置の条件を設定し、ラットで見られている変化を遺伝子改変動物を用いて確認する。また転写レベルでのNCCの発現の増加が認められているため、尿細管細胞を用いたin vitroの解析の準備も平成28年度中でまだ終了しておらず、平成29年度に引き続き行う予定である。本年度はマウスでの検討をするため、マウス用の間欠的低酸素装置の開発と解析に重点を置いた。

マウスはラットと大きさが異なるため、窒素フローの強さや酸素濃度をラットと同じ条件で行うと生存率が下がってしまったため、チャンバーを分割する事やフローの強さおよび酸素濃度(10%)に上げるなどの工夫を行った。またラットでは90秒サイクルで低酸素(4-5%)と正常酸素(20%)を入れ替えていたが、呼吸数の違いなどを考慮し、マウスでは30秒で低酸素(4%)と正常酸素を入れ替えるサイクルとした。次に腎臓でのNCCの発現をウェスタンブロット法(膜タンパク)で確認したところ、ラットと同様に間欠的低酸素によって膜タンパクのNCCの発現が増加する事がわかった。この変化は食塩負荷後にも継続して見られ、NCCの活性化が食塩負荷後でも持続していることが示唆された。さらに食塩感受性の原因となる腎臓でのNaCl輸送体として集合管に多く発現するENaC(Epithelial Sodium Channel)がある。2週間の間欠的低酸素によってENaCの発現が変化しているかどうかをウェスタンブロット法(膜タンパク)で確認した。ENaCの発現は間欠的低酸素と正常モデルでは差がなく、今までの結果でもENaCblockerである(Amirolide)には反応が正常モデルと同程度であったことから合致しているものと考えられた。最後に交感神経の活性化を検討するため、尿サンプルを採取しカテコラミン(Dopamine, Norepinephrine, DOPAおよび代謝産物3,4-dihydroxyphenylglycol (DHPG)をHPLCで測定した。食塩負荷によりそれぞれの産生は増加しているものの、間欠的低酸素のよる明らかな違いは認められなかった。個体差も大きく、測定数を増やし検討する必要がある。間欠的低酸素は腎臓尿細管においてNCC(The thiazide-sensitive Na+-Clーcotransporter)の膜への移行を増加させ、食塩負荷によっても持続的に活性化していることが明らかとなった。そのほかの腎臓NaCl輸送体については検討したがNCCの様な変化は認められなかった。またHCTZ(サイアザイド)負荷試験においても間欠的低酸素ではNa排泄が亢進し、NCCが重要な役割を果たしている可能性が示唆された。長期間欠的低酸素暴露におけるテレメトリーによる観血的血圧測定は安定しており、高食塩(8%NaCl)の負荷により血圧は負荷前よりも20-30mmHg上昇することを再現することができた。膀胱カテーテルによる利尿剤薬剤投与によって尿中ナトリウム排泄を継時的に測定することができ、長期間欠的低酸素暴露によるサイアザイド(HCTZ)およびアミロライド(Amiloride)での変化も確認することができた。食塩感受性となるメカニズムの解明について、今後はマウスの間欠的低酸素装置を新たに導入し、遺伝子改変マウス(NCC KO等)血圧変化等を検討する予定である。さらに、尿細管におけるNCC発現の変化を起こすメカニズム(転写因子・低酸素刺激など)についてIn vitro (細胞実験など)でも検討する予定である。間欠的低酸素によるNCCの活性化と食塩感受性をさらに検討するため遺伝子改変動物(NCCノックアウトマウス)を用いて解析を行うため、マウスの間欠的低酸素負荷の装置を設置する。以前のラット用の装置を改変し、さらに条件設定をおこなう必要がある。
リハ患者及び疾患モデル動物に行うリハ訓練の効果を生体成分から評価する解析法の確立

リハビリ訓練患者の訓練の効果を、生体成分で評価するために、入院患者血清や、運動負荷動物の筋肉を用いて、タンパク質やアミノ酸の解析を生化学的手法で検討した。血清の2次元電気泳動法で入院退院時により変動する、タンパク・スポットの発現が見られた。またUPLCを用いた遊離アミノ酸の分析で増減が観察されたが、現在のところ、運動に関連づける特異成分の同定には至らなかった。一方cytokinesではHGFとFIM efficiencyに相関が見られた。脳卒中患者に対するリハビリ訓練の評価を臨床検査所見や生化学的な面から検証した報告は少ない。まず、"リハビリには筋力増強が伴う"という視点から、筋肥大に関係するサイトカインにターゲットを絞り、入退院時の患者血清中に含まれる各種サイトカイン量をELISA法により定量し、ADLとの相関を評価した結果、HGFとADLにある種の関連性の存在が示唆された(臨床病理55(6)2007に発表)。次に、"血清中の全タンパク質を対象にすれば全く新規な知見が得られるかもしれない"という視点から、二次元電気泳動法による網羅的な検討を行った。その結果、入院時と退院時で幾つかのタンパク質に変動があること、また、患者間においてもタンパク質構成が一部異なることが示唆された(生物試料分析科学会誌29(4)379-388、2006)。現在さらに、現在網羅的に解析を進めているところである。一方、申請者らは、運動障害をもつB-6wobマウスを育種中である。このマウスの特徴は、生後3週目ごろから、後肢に歩行障害が現れる。よって、19年度はこのマウスの運動機能障害度を解析した。また筋肉成分を二次元電気泳動法で検討を行った(学内報告会にて発表2007)。さらに健常者に対し、運動負荷を与え、血清および尿を用い筋肉代謝成分の変動をHPLCで検索した(学内報告会2007)。このように生体微量成分の解析法を構築しつつ、リハビリ訓練効果を評価するマーカーを見つけるための実験を進めているところである。本研究はリハビリ訓練効果を生化学的に評価することにある。関連するサイトカイン、タンパク、ペプチド、アミノ酸、微量元素などが特定されれば、さらに臨床において、ADLやFIMの評価とともに相関性を検証し、"生化学的マーカーでリハ訓練効果の評価"という事例を示し当該分野の発展の一助となることが期待できる。まず、入退院時の患者血清中に含まれる各種サイトカイン量をELISA法により定量し、ADLとの相関を評価した結果、HGFとADLにある種の関連性の存在が示唆された(臨床病理55(6)2007に発表)。次に、二次元電気泳勤法(2D-PAGE)による網羅的な検討を行った。その結果、入院時と退院時また患者間においてもタンパク質構成が一部異なることが示唆された(生物試料分析科学会誌29(4)379-388、2006)。一方、申請者らは、筋肉に関連する動物実験を計画し、(1)運動障害をもつB-6wobマウスを育成し後肢に歩行障害が現れる個体の脳および筋肉の解析を行った。(2)マウス、ラソトの後肢をギブス固定し、萎縮性筋廃用のモデルを作製する方法条件を検討した。(3)ヒトおよび動物の血清を用いUPLC装置による遊離アミノ酸の解析を行った。それらの結果(1)B-6wobマウスは小脳の萎縮が観察されそれによる歩行異常が示唆された。また筋肉成分を2D-PAG8で検討を行ったところアクチンの発現が弱まっていた(第7回コ・ディカル形態機能学会2008)(2)健常者に対し運動負荷を与え、血清および尿を用い筋肉代謝成分の変動をHPLCを用い3-メチルヒスチジン(3-MH)の測定、遊離アミノ酸をUPLCを用いて解析しところ、運動後30分の血清中に3-MHのピークが現れ、UPLCではグリシンが有意に出現していた(第18,19回生物試料分析科学会学術集会2008、2009よび第63回日本体力医学会大会2008)。これまでに、入退院時の患者血清中に含まれる各種サイトカイン量をELISA法により定量し、ADLとの相関を評価した。

次に2D-PAGEによるタンパク質の網羅的な検討を行った。その結果、入院時と退院時また患者間においてもタンパク質構成が一部異なることが示唆された。現在、これらの結果を動物実験で確認を行う試験を行っている。すなわち筋肉に関連する動物実験を計画し、(1)運動障害をもつB-6wobマウスを育成し後肢に歩行障害が現れる個体の脳および筋肉の解析を行った。(2)マウス、ラットの後肢をギブス固定し、萎縮性筋廃用のモデルを作製する方法条件を検討した。(3)ヒトおよび動物の血清を用いUPLC装置による遊離アミノ酸の解析を行った。それらの結果(1)B-6wobマウスは小脳の萎縮が観察されそれによる歩行異常が示唆された。また筋肉成分を2D-PAGEで検討を行ったところアクチンの発現が弱まっていた(第8回形態機能学会2009)(2)健常者に対し運動負荷を与え、血清および尿を用い筋肉代謝成分の変動をUPLCではグリシン、イソロイシン、アスパラギン酸などが、ADLのFIM効果に相関が認められた(第19、20回生物試料分析科学会学術集会2009、2010および第64回日本体力医学会大会2009)。このように生体微量成分の解析法を構築しつつ、リハビリ訓練効果を評価するマーカーを見つけるための実験を進めているところである。本研究はリハビリ訓練効果を生化学的に評価することにある。関連するサイトカイン、タンパク、ペプチド、アミノ酸、微量元素などが特定されれば、さらに臨床において、ADLやFIMの評価とともに相関性を検証し、"生化学的マーカーでリハ訓練効果の評価"という事例を示し当該分野の発展の一助となることが期待できる。
分散学習法による歯牙欠損患者への学習プログラムの作成

本研究は臼歯抜歯による咬合支持の欠如とその後の咬合回復が記憶に与える影響,および,連続学習と分散学習が空間記憶の忘却に与える影響について明らかにすることを目的とした。8週齢のウィスター系雄性ラット60匹を連続学習群と分散学習群に2分し,各群をさらに対照群,義歯装着群,抜歯群に再分した。空間学習能の評価には8方向放射状迷路装置を使用した。50週齢まで老化させ,迷路課題の記憶を獲得,固定させるための予備試行を20日間行った。その後,連続学習群は5日毎に8回,分散学習群は,5,10,15および20日毎にそれぞれ2回ずつの試行を行い,各群ともに8回目の試行から20日後に空間記憶の忘却を評価するための試行を行った。評価項目として,エラー数,試行時間などを計測した。迷路課題終了後,海馬脳組織の形態学的変化を観察するためニッスル染色を行い,単位面積あたりの海馬錐体細胞数を測定した。実験データは,分散分析で検定後,Tukey法にて多重比較を行った。迷路課題では,第8試行と第9試行の20日の間隔によって連続学習3群ではそれぞれ有意にエラー数が増加したが,分散学習群では増加を認めなかった。また,第8試行までは連続学習3群間には有意差はなかったが,第9試行では臼歯抜歯群では他の2群に比べて有意にエラー数が増加した。試行時間に関してはどの群も経時的にやや増加傾向を示すが300秒前後を推移した。単位面積あたりの錐体細胞数は,連続学習ならびに分散学習群のいずれにおいてもCA1,CA4領域では対照群,義歯装着群,抜歯群の順に有意に多かった。これらの結果から,脳細胞に変性による記憶の忘却は臼歯抜歯によって促進され,実験義歯による咬合の回復によって抑制された。また,分散学習法は連続学習法と比較し試行間隔の延長に伴う記憶の忘却を抑制することが示唆された。咀嚼は単に食物を粉砕し、消化の一助として機能するにとどまらず、咀嚼による中枢への入力刺激は脳内温度の上昇、脳血流量の増加や神経系の賦活化などと密接に関連しているとの示唆がある。こうした咀嚼と高次脳組織の関連性を鑑みて、本研究は、義歯により咀嚼回復した実験用ラットを用いて、長期記憶のための学習方法として効果的であると考えられている分散学習法がラット脳組織に与える影響について行動学的・組織学的に分析し、高齢多数歯欠損患者における記憶学習プログラムの作成について検討することを目的とする。実験動物にはWistar系雄性ラットを用い、予備実験として、抜歯群、義歯装着群ならびに対照群に対して8方向放射状迷路を用いて、迷路内の8アーム全てに置かれている餌を捕食するまでのエラー数(1度捕食したアームに再度進入した数)、試行時間について観察を行った。その結果、平均エラー数は臼歯抜歯群5.70回に対して、対照群が2.57回、義歯装着群が2.63回であった。また、試行時間は臼歯抜歯群が4分56秒、義歯装着群が4分02秒、対照群が2分06秒であった。また、連続学習法・分散学習法については、それぞれの学習に関する実験条件(何日毎に再学習を行うか)について検討中である。現在、実験動物に対して抜歯ならびに義歯装着を行い高週齢になるのを待っている。

来年度には高齢歯牙欠損ラット、高齢義歯装着ラットを用いて8方向放射状迷路学習課題による分散学習法の学習効果を空間学習能力によって行動学的に評価するとともにニッスル染色を行い脳組織の器質的変化について組織学的に分析・検討する予定である。本研究は臼歯抜歯による咬合支持の欠如とその後の咬合回復が記憶に与える影響,および,連続学習と分散学習が空間記憶の忘却に与える影響について明らかにすることを目的とした。8週齢のウィスタ一系雄性ラット60匹を連続学習群と分散学習群に2分し,各群をさらに対照群,義歯装着群,抜歯群に再分した。空間学習能の評価には8方向放射状迷路装置を使用した。50週齢まで老化させ,迷路課題の記憶を獲得,固定させるための予備試行を20日間行った。その後,連続学習群は5日毎に8回,分散学習群は,5,10,15および20日毎にそれぞれ2回ずつの試行を行い,各群ともに8回目の試行から20日後に空間記憶の忘却を評価するための試行を行った。評価項目として,エラー数,試行時間などを計測した。実験データは,分散分析で検定後,Tukey法にて多重比較を行った。迷路課題では,第8試行と第9試行の20日の間隔によって連続学習3群ではそれぞれ有意にエラー数が増加したが,分散学習群では増加を認めなかった。また,第8試行までは連続学習3群間には有意差はなかったが,第9試行では臼歯抜歯群では他の2群に比べて有意にエラー数が増加した。試行時間に関してはどの群も経時的にやや増加傾向を示すが300秒前後を推移した。これらの結果から,脳細胞に変性による記憶の忘却は臼歯抜歯によって促進され,実験義歯による咬合の回復によって抑制された。また,分散学習法は連続学習法と比較し試行間隔の延長に伴う記憶の忘却を抑制することが示唆された。
MYH9異常症の原因遺伝子であるR702C変異による赤血球分化阻害のメカニズム

血球特異的にMyh9 R702C変異を組み込んだマウスを作製することにより、非筋性myosinIIAが赤血球系に与える影響を検討した。その結果、野生型マウスと比較して、貧血傾向であることが認められ、エリスロポエチンも高い傾向にあった。赤血球分化ついての検討や、赤血球の性質についてもいくつかの実験を行ったが、今回行った検討では貧血傾向になる原因について特定には至らなかった。MYH9異常症のモデルマウスであるR702Cノックインマウスを作製し、末梢血の血算測定を行ったところ、野生型マウスと比較して、Hbが有意差を持って、低い傾向にあることが確認された。同様にHt, MCVも野生型マウスと比較して低い傾向にあったが、赤血球のばらつきを示すRDWには違いは見られなかった。MYH9異常症はFocal Segmental Glomerulosclerosis(FSGS)により、腎機能障害を来す疾患であり、R702C変異を持つ患者は成人するまでに末期腎不全に至り、透析が必要となることが多い。その形質はこのノックインマウスでも表現されており、生後5週くらいから蛋白尿が出現し、病理組織学的にもSegmental Glomerulosclerosisをこの週齢から生じていることが確認されている。腎機能障害は進行性で、R702Cノックインマウスは30週位で腎不全にて死亡すると考えられている。このことから腎性貧血である可能性を否定するため、エリスロポエチン抗原量測定(ELISA法)を行ったところ、R702Cノックインマウスではエリスロポエチンが野生型マウスと比較して増加していることが判明し、貧血の原因は腎性貧血ではないことを確認された。既報から、MYH9がコードするタンパク質であるnonmuscle myosinIIAは赤血球造血において、Cytokinesisや脱核に関与することが示唆されているため、貧血の原因が赤血球造血の異常にあるのではないかと考え、胎児肝細胞を用いて赤血球分化の検討を行った。方法は胎児肝細胞をほぐし、Ter119陰性細胞を培養し、CD71とTer119で展開し、経時的に評価したが、野生型と比較して、明らかな違いは認められなかった。今後はマウスの骨髄細胞と脾細胞を用いて評価を行っていく予定である。当グループで解析したヒトMYH9異常症の解析症例において、R702C変異を持つ症例はほかの変異を持つ症例に比較して、貧血傾向が強いことが窺われた。我々のグループは前研究において、Myh9 R702C変異を持つノックインマウスを作製し、表現型を解析、このマウスがヒトMYH9異常症の表現型を極めて忠実に再現することを報告した。本研究においては、このマウスを用いて、MYH9 R702C変異が赤血球系に与える影響を検討した。まず、末梢血所見を検討したところ、MYH9 R702Cマウスは野生型マウスと比較して、軽度の貧血症状が確認された。MYH9異常症では腎機能異常を呈するため、エリスロポエチンを測定し、腎性貧血の有無を調べたが、R702Cマウスでは野生型マウスと比較して、エリスロポエチンはむしろ上昇していた。次に一部のR702Cマウスでは網状赤血球が上昇していたため、パーパート法にて溶血性貧血のチェックをおこなったが、野生型と比較して溶血性に違いは見られなかった。造血能評価としては骨髄と脾臓の細胞を用いて、赤芽球系細胞の評価を行った。その結果、R702Cマウスでは骨髄にて幼若な赤芽球系細胞の減少と脾臓での髄外造血の亢進を認めた。この結果から、R702C変異による異常ミオシンが赤血球分化異常を引き起こすのではないかと考え、マウスの胎児肝細胞を用いて、エリスロポエチン添加の元、培養、赤芽球系細胞の分化過程について検討した。しかしながら、このアッセイ系では野生型と比較して、明らかな違いを見出すことは出来なかった。2年目に行う予定であったマウス胎児肝細胞を用いた赤芽球系細胞の分化機能評価を既に終えた。現在、骨髄細胞と脾細胞を用いた造血能評価を行い、データが出そろいつつある。これにより貧血の原因理由についてほぼ探索を終えつつあり、これからは確認実験に移る。血液学貧血の原因理由について、証拠データを充実させるため、当初の予定にはなかった骨髄特異的ノックインマウスを作製し、解析を行う。その後は論文作成に入る。キャンペーンを利用して、実験消耗品を予定より、安く購入できたため。マウス骨髄細胞、脾細胞を用いた造血機能評価アッセイに必要な物品を購入する。
発展方程式の応用解析

定係数線型発展方程式系に対し、或差分作用素が時間発展に関してL^2-安定であるための必要且充分な条件は、その作用素がKreiss型に属する作用素であることは従来からよく知られた定理である。研究代表者の研究は、この古典的な定理(O.Kreiss)が変数係数の場合まで拡張して成立つかどうかを目標として進められ、その結果元の方程式系が双曲型である場合には肯定的に成立つことを示した。(裏面1)研究代表者は、かつて山口、野木、Friedrichs、Lax、Vaillancourt等によって確率された安定理論(規則的に双曲型の方程式系に対し或クラスに属する差分作用素が安定であること)を擬微分作用素論の立場から再構築したが、本研究においても擬微分作用素論の有効性は、当初の安定理論において必要とされた些細な技巧的過程を不要とし、推論が極めて簡明となることによって示された。また、取扱う方程式系も、必ずしも規則的に双曲型に限ることなく範囲も広めることが出来た。2 3 4 5の研究は、分担者によって進められたもので研究課題とは直接的関連はないが、本課題追求の過程で生まれたものである。
超高効率スーパーコンティニウム光のリアルタイム光波制御システムの構築

本研究は(a)1.55μm波長帯SC光の光波制御と(b)1μm波長帯SC光の光波制御の2項目に分けて行なった。数値解析により1.55μm波長帯SC光の位相情報調査を行った。製作した分散制御ファイバーとフォトニック結晶ファイバーを用い、SC光発生実験をおこない、光強度と位相情報について調査し、光波制御のために必要な位相情報取得環境を整備した。また、空間位相変調器(SLM)を選定・購入し、光波制御システム構築するための装置環境を整備した。研究実施計画の通り、本年度の研究は(A)1.55μm波長帯SC光の光波制御と(B)1μm波長帯SC光の光波制御の2つに分けて行なった。(A1)1.55μm波長帯SC光発生実験を行い、分散制御ファイバー(分散フラット-分散減少ファイバー(現有設備))によって、1.55μm波長帯SC光を効率的に安定に得ることができた。また、数値解析により(A2)1.55μm波長帯SC光の位相情報調査も同時に行った。最近、テーパファイバーを重水中に設置することでファイバーの実効屈折率を変化させ、励起光入射波長付近において低分散でなおかつフラットな波長分散特性を有する分散制御ファイバーを使用したSC発生例について報告されている。我々もこの手法によるSC発生について実際にテーパファイバを作製し超短パルスを入射させて調査した。(B1)1μm波長帯SC光発生のための分散制御ファイバー準備のため、1μm波長帯を中心としたSC光が効率的に得られる分散制御ファイバー(テーパファイバー)を実際に作製した。また、(B1)において作製した分散制御ファイバーを用いて、(B2)1μm波長帯SC光発生実験を行なった。さらに、(B3)1μm波長帯SC光の位相情報調査のため、(B2)の実験においてFROG測定も行い、光波制御のために必要な位相情報取得環境を整備した。詳細は文献[2010年(平成22年)春季第57回応用物理学関係連合講演会講演予稿集,p.05-143.]参照。数値解析により1.55脚波長帯SC光の位相情報調査を行った。最近、テーパーファイバーを重水中に設置することでファイバーの実効屈折率を変化させ、励起光入射波長(1μm波長帯)付近において低分散でなおかつフラットな波長分散特性を有する分散制御ファイバーを使用したSC発生例について報告されている。我々もこの手法によるSC発生について実際にテーパーファイバを作製し準備した。さらに同様な波長分散特性を有するフォトニック結晶ファイバーも選定し準備した。また、(B1)において作製した分散制御ファイバーに超短パルスを入射させSC光発生実験を行った。(B2)のSC実験において周波数分解光ゲート法(FROG)による位相分布の調査を行い、光波制御のために必要な位相情報取得環境を整備した。空間位相変調器(LCD)を選定・購入し、光波制御システム構築するための装置環境を整備した。
がん特異的蛍光プローブの散布による新規の頭頸部がん検出法の開発

多くのがん細胞表面にはGGTという酵素が発現しており,GGTにより蛍光を発する色素(gGlu-HMRG)が最近開発された.そこで、早期頭頚部扁平上皮がん切除標本にgGlu-HMRGを散布して蛍光観察を行い,がんの検出に有用であるかを検討した。局所切除した頭頸部扁平上皮がん7病変に蛍光イメージングを行ったところ,全ての病変においてgGlu-HMRG散布後数分以内にヨード不染部とほぼ一致して緑色の蛍光が認められた.また,がん部位ではGGTの発現を認め,蛍光イメージングの結果とほぼ一致していた.gGlu-HMRGによる蛍光イメージングは頭頚部扁平上皮がんの早期発見に有用である.近年、頭頸部がんが早期に発見され、内視鏡的に切除される例が報告されてきているが、食道がんの診断に通常用いられているルゴール染色が、この領域に対しては刺激性の問題があり行うことができないため、患者にとって刺激性のない検出法の開発が望まれている。申請者は、最近開発された、がん細胞の表面に特異的に発現している酵素の働きによって蛍光を発するプローブに着目し、これを散布することで頭頸部がん領域のみを光らせて検出することができるかどうかを明らかにすることを目的とした。培養頭頸部がん由来細胞株にこのプローブを添加し、蛍光顕微鏡およびフローサイトメトリーで観察したところ、いずれのがん細胞株においても蛍光が観察された。ヌードマウスの皮下腫瘍モデルに対してプローブを散布し、蛍光カメラを用いて観察したところ、腫瘍に一致して蛍光が観察された。また、過去の頭頸部がんの内視鏡的粘膜下層剥離術(ESD)施行症例に対して、標的酵素の発現を免疫組織染色で確認したところ、いずれもがん組織特異的に発現を認めた。また、これまでに早期頭頸部がん5症例に対して、ESDまたは外科的切除を行い、切除後ただちにプローブを標本に散布して蛍光観察をしたところ、全症例においてプローブ散布後数分以内にルゴール不染帯にほぼ一致して蛍光が観察された。以上のことから、本研究で用いたプローブは、早期頭頸部がんの新規検出に有用であると考えられた。近年,頭頸部がんが早期に発見され,内視鏡的に切除される例が報告されてきているが,食道がんの診断に通常用いられているルゴール染色が,この領域に対しては刺激性の問題があり行うことができないため,患者にとって刺激性のない検出法の開発が望まれている.申請者は,最近開発された,がん細胞の表面に特異的に発現している酵素の働きによって蛍光を発するプローブに着目し,これを散布することで頭頸部がんの領域のみをを光らせて検出することができるかどうかを明らかにすることを目的とした.前年度はin vitroの系でプローブの有効性を評価し,過去の症例に対して免疫染色を行ってこの酵素ががん特異的に発現していることを確認した.さらに臨床研究として,頭頸部表在がん症例に対して,前年度と合わせて11症例の内視鏡的粘膜下層剥離術(ESD)または外科的切除標本に対して,切除後直ちにプローブを散布して蛍光観察を行ったところ,全症例においてプローブ散布後数分以内にルゴール不染帯にほぼ一致して蛍光が観察された.また,さらに新しく開発された別の酵素を標的としたプローブも散布したが,こちらも同様にルゴール不染帯にほぼ一致して蛍光が観察された.以上の結果から,本研究で用いたプローブは早期頭頸部がんの検出に有用であると考えられた.一つ目のプローブを用いた実験及び臨床研究の結果を論文にまとめ,英文学術雑誌に投稿し,現在revise投稿中と成っている.当該年度の計画はすべて実施され,次年度に実施予定だった項目を前倒しして開始でき,論文投稿にまで至った.近年、頭頸部がんが早期に発見され、内視鏡的に切除されるようになってきているが、食道がんの診断に通常用いられているルゴール染色は頭頸部領域に対して刺激性が強い為に使用することができないため、患者にとって刺激性のない検出法の開発がのぞまれている。申請者は、最近開発された、がん細胞の表面に特異的に発現している酵素の働きによって蛍光を発するプローブに着目し、これをサンプすることで頭頸部がんの領域のみを光らせて検出することができるかどうかを明らかにすることを目的とした。頭頸部表在がん7症例8病変の内視鏡的切除標本に対して、gamma-glutamyltranspeptidase (GGT)を標的とする蛍光プローブ(gGlu-HMRG)をふりかけると、数分以内にルゴール不染帯にほぼ一致して蛍光が観察された。免疫組織染色では、正常組織ではGGTの発現を認めなかったが、がん組織においてはGGTの発現が認められた。また、16症例17病変の内視鏡的切除標本に対して、dipeptidylpeptidase-IV (DPP-IV)を標的とする蛍光プローブ(EP-HMRG)をふりかけると、放射線治療歴のない病変ではルゴール不染帯にほぼ一致して散布後数分以内に蛍光が観察されたが、放射線治療歴のある病変からは蛍光が観察されなかった。免疫組織染色ではDPP-IVの発現部位は蛍光観察の所見とほぼ同様の所見であった。以上の結果から、本研究で用いたプローブはいずれも早期頭頸部がんの検出に有用であると考えられた。多くのがん細胞表面にはGGTという酵素が発現しており,GGTにより蛍光を発する色素(gGlu-HMRG)が最近開発された.そこで、早期頭頚部扁平上皮がん切除標本にgGlu-

HMRGを散布して蛍光観察を行い,がんの検出に有用であるかを検討した。局所切除した頭頸部扁平上皮がん7病変に蛍光イメージングを行ったところ,全ての病変においてgGlu-HMRG散布後数分以内にヨード不染部とほぼ一致して緑色の蛍光が認められた.また,がん部位ではGGTの発現を認め,蛍光イメージングの結果とほぼ一致していた.gGlu-HMRGによる蛍光イメージングは頭頚部扁平上皮がんの早期発見に有用である.当該年度の計画はすべて実施され、次年度に実施予定だった項目を前倒しして開始できた。もう一つの新規プローブについての臨床研究を引き続き実施していく.消化器内視鏡臨床研究を引き続き行い、症例数を重ねるとともに、さらに別の新規プローブについても同様の検討を行う予定である。動物実験の物品費を節約できた培養細胞の費用を節約できた。臨床研究における病理検査費用,プローブの購入費用,論文掲載費,学会発表の旅費として用いる.臨床研究における病理検査費用、および新規プローブを用いて実施する動物実験等の物品費として用いる