hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報伝達による細菌の病原性および薬剤耐性因子調節機構の解明

近年、多剤耐性菌の出現が医療現場において大きな問題となっている。化学療法が困難な多剤耐性菌の出現により、人類は多くの感染症の脅威に曝されており、今日もなお感染症の克服は医学的重要課題の一つである。一方で、細菌ゲノム配列が次々と解読され、細菌染色体上には、異物排出蛋白質遺伝子が数多く潜在していることが明らかとなってきた。異物排出蛋白質は抗菌薬や細胞障害性異物を菌体外に排出することにより、細菌を様々な化合物に対して耐性化させる。異物排出蛋白質は薬剤排出のみならず、細胞間情報伝達や病原性発現制御にも関与していることが分かってきた。本研究ではサルモネラ菌をはじめとした病原細菌の染色体上に潜む排出蛋白質機能解析を中心に、情報伝達による細菌の異物排出蛋白質発現制御ネットワークを明らかにし、細菌が持つ薬剤耐性因子・病原因子・制御ネットワークを統合的に理解することを目的としている。本年度、私は食中毒原因菌であるサルモネラ菌の異物排出蛋白質機能解析を中心に研究を進めた。細菌ゲノムに基づく薬剤耐性因子網羅的探索「レジストーム解析」を行った結果、サルモネラ菌には9個の異物排出蛋白質遺伝子が存在していることを明らかにした。いずれの異物排出蛋白質も発現量が上昇すると、サルモネラ菌を薬剤耐性化させることを明らかにした。一度にこれだけ多くの未知耐性因子が見つかるというのは、ゲノムに基づく検索の威力を示していると言える。また、異物排出蛋白質がサルモネラ病原性発現に関与していることを突き止めた。サルモネラ菌を経口摂取させるとマウスは約6-10日で死に至るが、異物排出蛋白質欠損株はマウスに対しての致死能が消失した。中でも、ABC型排出蛋白質であるMacABの病原性への関与が高く、macABの遺伝子発現は、サルモネラ菌病原性マスターレギュレーターであるPhoPによって制御されていることを明らかにした。本研究により抗菌薬耐性と病原性という,本来は結びつかなかった機構のつながりがみえるようになってきた。本研究を受けて、Nature Review誌にて特集が組まれ、異物排出蛋白質は薬剤耐性のためだけにあるのではなく、病原性発現や環境耐性に必要な因子であることが大々的に発表された。Nature誌のCEO David Swinbanks博士からも、これら研究成果は異物排出蛋白質機能解明にとって画期的に重要な仕事であるばかりでなく、医療分野にも大きくインパクトを与える研究であるとの評価をいただき、Nature誌よりBiotechnology Awardを表彰された。異物排出蛋白質が抗菌薬耐性のみならず病原性発現に関与する点から考えると、異物排出蛋白質は新規薬剤の魅力的なターゲットである。よい阻害剤を見つけることができれば、細菌の多剤耐性化を克服しながら、病原性を軽減させることのできる全く新しい治療薬開発に役立つものと期待している。
コア数と動作周波数の動的変更によるメニーコア・プロセッサ性能向上手法の提案

本研究の目的は、サーバシステムにおけるアプリケーション実行時の電力効率を最大化することである。具体的には、数十個のプロセッサ・コアを搭載したメニーコア・サーバシステムにおいて、並列アプリケーションを実行する際の性能向上および消費電力の削減を目指している。サーバシステムの性能と消費電力は、演算を行うプロセッサとデータを格納するメモリシステムの性能と消費電力に大きく左右されるため、本研究の目的を達成するためにはその両方を考慮した電力効率最適化手法が必要不可欠である。去年度までは、並列アプリケーションの特性に応じたハードウェア資源の管理手法を提案してきた。本年度は、並列アプリケーションの実装に着目し、特に近年ソーシャルネットワークサービスや交通管理サービス等に広く応用されるグラフ解析アプリケーションの実装に焦点を当てた。このアプリケーションは莫大な量のデータに対する解析を行うため、数百から数千ギガバイトのメインメモリを必要とする。そのため、メインメモリの性能と消費電力がより重要となる。本研究では、マルチコア・シミュレータとメインメモリ・シミュレータを用いてグラフ解析アプリケーションのメモリアクセスパターン解析を行った。その結果、メインメモリのバンク並列性は効率的に利用されているものの、そのメモリアクセスのほとんどはrow-bufferミスおよびコンフリクトであることが明らかになった。つまり、メモリアクセスがrow-bufferヒットとなる場合に比べ、メモリアクセスにより長い時間を要し、より多くの電力を消費しているということが分かった。そこで、現在、該当アプリケーションのアルゴリズムとデータ構造を分析し、メモリアクセスをrow-bufferヒットとすることで性能向上および消費電力削減を狙うメインメモリ上でのデータ配置を検討している。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、消費電力制約下におけるサーバシステムの性能最大化である。具体的には、数十個のプロセッサ・コアを搭載したメニーコア・システムにおいて、消費電力制約下での並列アプリケーションの実行を高速化することを目指している。この目的を達成するためには、プロセッサだけでなくメモリシステムも考慮した電力制御手法が必要不可欠であるため、この実現を本年度の研究実施計画とした。近年のサーバシステムにおける消費電力制約下でのアプリケーション実行は、プロセッサの動作周波数の制御によって一般的に実現されている。一方、サーバシステムには、高いスケーラビリティを達成するために、NUMA (Non-Uniform Memory Access)アーキテクチャがしばしば採用される。これは、メインメモリを共有する複数のプロセッサチップがインターコネクトで接続されたアーキテクチャである。このアーキテクチャにおいては、並列アプリケーションのスレッドをどのプロセッサチップに配置するかによって、性能と電力が大きく変化する。そのため、消費電力制約下での性能最大化を達成するためには、動作周波数とスレッドの配置を同時に最適化する必要がある。そこで本研究では、統計モデルを用いて最適な動作周波数とスレッド配置を予測する手法を提案している。本年度の研究では、ベンチマーク・プログラムを用いて、これら2つのノブを変化させた際の性能、電力、パフォーマンス・カウンタの値を計測し、それを基に統計モデルを作成した。このモデルを用いることで、実行対象の並列アプリケーションの特性に応じて動作周波数とスレッド配置を制御する手法が実現でき、消費電力制約を満たしつつ性能を最大化することが可能となる。本研究では、実行対象である並列アプリケーションの特性に応じて最適な動作周波数とスレッド配置を選択することで、消費電力制約下においてそのアプリケーション実行時のサーバ性能を最大化する手法を提案している。去年度には、アプリケーション実行中にサンプリングしたデータを基に性能と消費電力を予測する統計モデルを作成した。本年度の上半期には、この統計モデルを使用して最適な動作周波数とスレッド配置を選択する手法をユーザレベルのランタイムシステムとして実装した。具体的には、動作周波数とスレッド配置の全組み合わせの性能と消費電力を統計モデルを用いて予測し、ユーザによって設定された消費電力下で性能を最大化すると予想される組み合わせを選択する。この選択を一定時間ごとに行うことで、実行アプリケーションの動的な振る舞いの変化に応じて動作周波数とスレッド配置を制御できる。ランタイムシステムの実装後、64コアを搭載した8ノードNUMAシステムにおいて提案手法の性能と消費電力を評価した。12個のベンチマーク・アプリケーションを使用し、電力制約下でのアプリケーション実行を動作周波数のみの制御で実現する従来手法と比較した結果、最大で67%の性能向上を達成した。この結果から、NUMAシステムにおいて動作周波数とスレッド配置の同時最適化を行うことの有効性を示すことができた。また、下半期には、上記の研究内容に関して論文を執筆し、コンピュータ設計に関する著名な国際会議であるInternational Conference on Computer Design 2014へ投稿した。査読の結果無事採録され、去年の10月に韓国のソウルにて発表を行った。

その結果、メインメモリのバンク並列性は効率的に利用されているものの、そのメモリアクセスのほとんどはrow-bufferミスおよびコンフリクトであることが明らかになった。つまり、メモリアクセスがrow-bufferヒットとなる場合に比べ、メモリアクセスにより長い時間を要し、より多くの電力を消費しているということが分かった。そこで、現在、該当アプリケーションのアルゴリズムとデータ構造を分析し、メモリアクセスをrow-bufferヒットとすることで性能向上および消費電力削減を狙うメインメモリ上でのデータ配置を検討している。昨年度に引き続き、メニーコア・サーバシステムにおける「消費電力制約下での並列アプリケーション実行性能最大化手法」の提案と実装・評価を行った。具体的には、NUMA(Non-Uniform Memory Access)アーキテクチャにおいて、プロセッサの動作周波数とスレッド配置を最適化するアルゴリズムを考案し、実機上にてユーザレベルのランタイムシステムとして実装している。定量的評価を行った結果、プロセッサの動作周波数のみを最適化する従来手法と比較して最大67%の性能向上を達成できることを示した。これは同一ハードウェアにおいて、計算性能と記憶性能を同時に考慮することの重要性を明かにしたものであり、それぞれ個別最適化を主な手法としてきた従来の研究に対して優位なものである。なお、本研究の成果は、コンピュータ設計に関する著名な国際会議であるInternational Conference on Computer Design 2014にて発表している。また、次年度の研究活動を加速すべく、NUMAアーキテクチャにおける性能向上手法を新たに検討中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。近年のデータセンタ等で使用されるサーバシステムには、高いスケーラビリティを達成するためにNUMA (Non-Uniform Memory Access)アーキテクチャがしばしば採用される。
脳梗塞治療に対するorexin-Aの中枢-末梢臓器間連関機構を介した役割

脳虚血ストレス負荷後の肝臓におけるinsulin感受性の低下を介した糖新生の亢進による血糖値上昇が、orexin-Aの視床下部内投与によって抑制されることが明らかとなった。さらに、これらの作用が、肝臓枝迷走神経の切除によって有意に肝臓に対する効果が消失したことから、orexin-Aによる中枢領域(視床下部)から末梢組織へのシグナル伝達に延髄から投射している迷走神経が関与していることが示唆された。また、脳虚血の肝臓における炎症性サイトカインの誘導は、肝臓での糖代謝異常の発現に関与し、それは、視床下部のorexin-Aによる迷走神経の活性化によって制御できる可能性を明らかにした。我々はこれまでに、神経ペプチドであるorexin-A (OXA)を視床下部内に局所投与することで、迷走神経を介して肝臓におけるinsulinシグナル系を賦活化させ、脳虚血性耐糖能異常による神経障害の増悪を抑制する知見を得ている。近年、脳虚血後の糖代謝異常に対し、肝臓における炎症因子の増加が関与することが報告された。そこで、本研究では、orexin-Aが迷走神経を介して、脳虚血後の糖代謝異常および肝臓における炎症因子の増加に及ぼす影響について検討した。5週齢のddY系雄性マウスを用い、局所脳虚血モデルは、2時間の中大脳動脈閉塞法(MCAO)、vagotomyモデルは、肝臓枝迷走神経を切除することによって作成した。OXA (5 pmol/mouse)は、MCAO直後に単回視床下部内局所投与した。神経障害の発現は、梗塞巣形成ならびに行動障害を評価した。MCAO後の血糖値変化として空腹時血糖値(FBG)を測定し、各種タンパク質の発現変化はwestern blot法によって解析した。OXAは、MCAO1日後のFBGの上昇、肝臓におけるinsulin受容体の発現減少ならびに糖新生関連酵素の発現上昇、炎症因子の一つであるtumornecrosis factor-αならびにinterleukin-1βの発現上昇、およびMCAO 3日後の梗塞巣形成ならびに行動障害発現を有意に抑制した。これらの作用は、N-ブチルスコポラミンまたはvagotomyによって有意に消失した。以上の結果から、視床下部のorexin-Aは迷走神経を介して肝臓における炎症因子の増加を抑制し、それが脳虚血後の糖代謝異常の抑制に一部関与している可能性が示唆された。平成27年度の計画通り、おおむね順調に研究が進み、現在その内容を論文投稿中である。脳虚血後の膵臓機能変化に対するNGF/TrkAに関する内容は、Biol. Pharm. Bull.に受理された。平成28年度は、前年度の結果と基に炎症性サイトカインと虚血性耐糖能異常の関連を追及していく。我々はこれまでに、神経ペプチドの一つであるorexin-A (OXA)が視床下部ー延髄系を介して、迷走神経を活性化し、肝臓における脳虚血性耐糖能異常を是正する知見を得た。近年、脳虚血後の糖代謝異常に対し、肝臓における炎症性サイトカインの増加が関与することが報告された。そこで、本研究では、脳虚血後の肝臓における炎症性サイトカインの増加に対するorexin-Aの関与について、迷走神経系に着目し検討した。神経障害の発現は、梗塞巣形成ならびに行動異常を評価した。MCAO後の血糖値変化として空腹時血糖値(FBG)を測定し、各種タンパク質の発現変化は、western blot法によって解析した。OXAは、MCAO1日後のFBGの上昇および、MCAO 3日後の梗塞巣形成ならびに行動異常の発現を有意に抑制した。さらに、MCAO 1日後における血清TNF-α量の増加、TNF-α受容体の下流シグナル因子の一つであるJNKの活性化やinsulin receptor substrateのチロシンリン酸化の抑制およびセリンリン酸化の増加も、orexin-Aによって有意に抑制された。これらの作用は、vagotomyによって消失した。その一方、TNF-α受容体の発現は、MCAOやvagotomyによって何ら影響が認められなかった。以上の結果から、視床下部のorexin-Aは迷走神経の活性化を介して肝臓における炎症性サイトカインの増加を抑制し、それが脳虚血後の糖代謝異常の抑制に一部関与している可能性が示唆された。平成28年度の計画通り、視床下部を介した中枢-末梢臓器間連関による脳虚血誘導性耐糖能異常および神経障害発現に対する視床下部おけるorexin-A/肝臓における炎症性サイトカインまたはアディポカイン間のinteractionに関する検討を行う予定である。以下、詳細を示す。

1.脳虚血性耐糖能異常発現に対する肝臓における炎症性サイトカインまたはアディポカインの発現変化2.脳虚血性耐糖能異常に対する交感神経系の関与3. In vitro系を用いた肝臓における糖代謝制御因子の検討中枢神経薬理
レーザー処理象牙質における性状解析と新規レジン接着システムの開発に関する研究

本研究は,レーザー処理された象牙質におけるレジンの接着性の変化と,それらの照射条件における象牙質面の性状変化との整合性を解析することにより,レジンのレーザー処理象牙質面に対する接着性向上を図ることを目的に遂行された。すなわち,Er:YAGおよびCO2レーザーを用い,異なる照射エネルギーによりレーザー処理された正常象牙質におけるレジンの接着性の変化と,それらの照射条件における象牙質表層の超微細構造学的性状変化とを比較検討した。CO2レーザーの低出力(1w,0.3sec)および高出力(3w,0.3seG)照射象牙質の表層において,前者では外形不明瞭で横紋構造が消失し変性したコラーゲン線維を有する無定形の一層(12μm)が形成された。しかし,後者では,横紋構造の存在するコラーゲン線維が引きちぎられた様な像か一般的に観察されたが,そのような変性層は形成されなかった。Er:YAGレーザー低出力照射象牙質表層では,外形不明瞭で横紋構造が消失し変性したコラーゲン線維を有する無定形の一層が34μm観察された。中出力および高出力照射象牙質表層においては,両者間に差異はほとんど認められず,このような無定形な層はほとんど生成されず正常象牙質と識別困難であった。しかし,照射表面にはコラーゲン線維が引きちぎられた様な像が散見された。接着試験において,低出力照射ではレジンの接着性は有意に低下したが,中出力ならびに高出力照射では,ほとんど低下しなかった。したがって、照射エネルギーが小さいとレーザーの影響を被った象牙質は蒸散しきれず表層に多くに留まり易いことが推察され,その結果レジンの接着性も低下したものと考えられた。このような成果を踏まえ,来年度は,レーザーの影響を被った一層を除去する方策の検討,ならびにレーザー専用の象牙質接着システムの開発に発展させたいと考えている。本年度は,異なる照射エネルギーによりレーザー処理された正常象牙質におけるレジンの接着性の変化と,それらの照射条件における象牙質表層の超微細構造学的性状変化とを比較検討した。CO2レーザーの低出力(1w,0.3sec)および高出力(3w,0.3sec)照射象牙質の表層において,前者では外形不明瞭で横紋構造が消失し変性したコラーゲン線維を有する無定形の一層(12μm)が形成された。しかし,後者では,横紋構造の存在するコラーゲン線維が引きちぎられた様な像が一般的に観察されたが,そのような変性層は形成されなかった。また,Er:YAGレーザーの低出力(60mJ,1pps)および高出力(250mJ,1pps)照射象牙質表層では,前者はコラーゲン線維の高次構造が破壊された無定形の一層(34μm)が生じたが,後者では全く形成されず形態学的には正常象牙質と識別が一般的に困難であった。また,それに伴い接着試験においては,低出力照射ではレジンの接着性は有意に低下したが,高出力照射では,レジンの接着性は低下するものの低出力照射におけるそれよりは有意に高い傾向にあった。このように,レーザーの照射エネルギーが大きいと,一般的にその影響は表層に限局され,高出力レーザー処理象牙質におけるレジンの接着性はあまり低下しないようであった。しかし,痛みなどの観点より臨床で実際に使用できる出力レベルにおいてはレジンの接着性は低下する。

レーザー処理象牙質面に対し安定したレジンの接着を獲得するには,現段階では低出力照射により生じた構造欠陥や熱変性層をレジンの接着操作に先立って除去する必要があろう。このような成果を踏まえ,来年度はレーザー処理された象牙質の専用接着システムの骨格を設計し,試作品完成に到達したいと考えている。Er : YAGレーザー照射(アーウィンアドベール/モリタ、60mJ/pulse)された正常象牙質において、本出力下では当該表層に構造欠陥や熱変性層が生じ、レジンの接着性は阻害され、いわゆる「レーザーエッチング」による接着促進効果は認められないが、高出力照射(250mJ/pulse)ではレーザーの影響は表層に限局され,レジンの接着強さは低下しないことを平成17年度は明らかにした。そこで本年度は、レーザーの照射条件を低出力、中出力、高出力(60mj/pulse,1pps、150mj/pulse,1pps、250mj/pulse,1pps)に細分化し,その表層の超微細構造と当該面におけるレジンの接着性について比較検討した。低出力照射象牙質表層では,外形不明瞭で横紋構造が消失し変性したコラーゲン線維を有する無定形の一層が34μm観察された。中出力および高出力照射象頒表層においては,両者間に差異はほとんど認められず,このような無定形な層はほとんど生成されず正常象牙質と識別困難であった。しかし,照射表面にはコラーゲン線維が引きちぎられた様な像が散見された。また,接着試験において,低出力照射ではレジンの接着性は有意に低下したが,中出力ならびに高出力照射では,ほとんど低下しなかった。したがって、照射エネルギーが小さいとレーザーの影響を被った象牙質は蒸散しきれず表層に多くに留まり易いことが推察され,その結果レジンの接着性も低下したものと考えられた。しかし,中高出力照射は臨床的には痛みを伴うため象牙質切削には使用出来ない。したがって,低出力照射でう蝕を除去した後,中高出力照射で変性層を除去するなど対策を講じる必要があろう。このような成果を踏まえ,来年度は,レーザーの影響を被った一層を除去する方策の検討,ならびにレーザー専用の象牙質接着システムの開発に発展させたいと考えている。
生理的血流下での血栓形成メカニズムの解明

生体防御メカニズムの1つである止血機構は同時に、心筋梗塞などの致死的動脈血栓症発症のトリガーともなる。止血栓形成は血小板凝集と血液凝固の2つが協調的に機能することで形成されるが、従来の止血機構研究は手技的な困難のため、この2つを各々独立させて行われてきた。本研究では、生体での血小板凝集および血液凝固を包括的に、かつ赤血球、白血球をも含む全血で、血管壁成分を加えた生理的血流環境で評価し、生理的および病的血栓形成メカニズムの解明に取り組んだ。高感度高速共焦点顕微鏡を新たに導入した新規フロー実験システムで、リアルタイムな壁血栓形成過程における血小板凝集および血液凝固をin vitroで評価した。本研究初年度2年度には、血小板機能と血液凝固のinterplayの基盤と考えられる壁血小板血栓形成過程におけるトロンビン形成に焦点を当て、全血生理的血流下での血小板膜のprotease activated receptors (PARs)の機能を解析した。PARsを介した血小板活性化シグナルが血小板膜上でのCell-based coagulationをupregulateすることを明らかにした。また、このCell-based coagulationと血小板血栓形成過程とのinterplayを分子・細胞レベルで解析した。血流下での血栓内フィブリン網形成と血栓の3次元的成長および、動脈血栓塞栓症の主因のプラーク破裂のリスク因子との関連を明らかにした。研究最終年度(平成17年度)にはひきつづき、全血生理的血流下でのCell-based coagulationの分子メカニズムの解明に取り組んだ。その結果、血小板膜上で起こる血液凝固反応は、(1)血小板膜におけるphosphtidylserineの膜表出が反応の場を提供することで開始する。(2)ここで血小板膜発現したp-selectinが血液由来組織因子を捕獲してトロンビン形成が爆発的に進行する。(3)結果として血小板血栓上のフィブリン沈着が進行する。との一連の分子メカニズムが血流下での実験で明らかとなった。しかしながら、生体での生理的および病的血栓形成メカニズムの解明には、血小板凝集および血液凝固を包括的に、かつ赤血球、白血球をも含む全血で、血管壁成分を加えた生理的血流環境で評価することが必須と考えられる。したがって本研究では高感度高速共焦点顕徴鏡を新たに導入し、血小板機能解明のみを目的とした従来のフローシステムに組み込んだ。この新しいフロー実験システムで、リアルタイムな壁血栓形成過程における血小板凝集および血液凝固をin vitroで包括的に正確に評価・解析することが可能となった。本研究初年度は、血小板機能と血液凝固のinterplayの基盤と考えられる壁血小板血栓形成過程におけるトロンビン形成の解析を生理的血流下でおこなった。まず第1ステップの微量のトロンビン形成による血小板機能のupregulateを、血小板膜のprotease activated receptors (PARs)の機能に焦点をあてて解析した。

ついで、PARsを介してupregulateされた血小板からのシグナルが第2ステップであるトロンビン形成のpropagationに至る分子メカニズムの解析を進めており、生理的血流下における血小板機能と血液凝固メカニズムの協調的な分子機構が明らかになりつつある。生体防御メカニズムの1つである止血機構は同時に、心筋梗塞などの致死的動脈血栓症発症のトリガーともなる。止血栓形成は血小板凝集と血液凝固の2つが協調的に機能することで形成されるが、従来の止血機構研究は手技的な困難のため、この2つを各々独立させて行われてきた。しかしながら、生体での生理的および病的血栓形成メカニズムの解明には、血小板凝集および血液凝固を包括的に、かつ赤血球、白血球をも含む全血で、血管壁成分を加えた生理的血流環境で評価することが必須と考えられる。したがって本研究では、高感度高速共焦点顕微鏡を新たに導入した新規フロー実験システムで、リアルタイムな壁血栓形成過程における血小板凝集および血液凝固をin vitroで包括的に性格に評価・解析することを目的とする。本研究初年度には、血小板機能と血液凝固のinterplayの基盤と考えられる壁血小板血栓形成過程におけるトロンビン形成に焦点を当て、全血生理的血流下での血小板膜のprotease activated receptors (PARs)の機能を解析した。PARsを介した血小板活性化シグナルが血小板膜上でのCell-based coagulationをupregulateすることを明らかにした。ひきつづき本研究2年度(平成16年度)には、このCell-based coagulationと血小板血栓形成過程とのinterplayを分子・細胞レベルで解析した。その結果、血流下での血栓内フィブリン網形成は血栓の3次元的成長および、動脈血栓塞栓症の主因のプラーク破裂のリスク因子と考えられる壁血栓形態(および脆弱性)を流動状況下で規定していることが明らかとなった。止血栓形成は血小板凝集ξ血液凝固の2つが協調的に機能することで形成されるが、従来の止血機構研究は手技的な困難のため、この2つを各々独立させて行われてきた。本研究では、生体での血小板凝集および血液凝固を包括的に、かつ赤血球、白血球をも含む全血で、血管壁成分を加えた生理的血流環境で評価し、生理的および病的血栓形成メカニズムの解明に取り組んだ。高感度高速共焦点顕微鏡を新たに導入した新規フロー実験システムで、リアルタイムな壁血栓形成過程における血小板凝集および血液凝固をin vitroで評価した。本研究初年度2年度には、血小板機能と血液凝固のinterplayの基盤と考えられる壁血小板血栓形成過程におけるトロンビン形成に焦点を当て、全血生理的血流下での血小板膜のprotease activated receptors(PARs)の機能を解析した。また、このCell-based coagulationと血小板血栓形成過程とのinterplayを分子・細胞レベルで解析した。
母体搬送となった女性の搬送前後のストレス要因と看護ケアの取り組みについての検討

本研究は,母体搬送となった当事者の立場から搬送前後のストレス要因と搬送によって生ずる課題を明らかにすることを目的にインタビュー調査を行った。研究結果から,母体搬送となった女性は,想定外の事態が起こったために自分のおかれた状況を把握できす困惑,混乱,不安状態にあり,当事者の心情を察した支援の必要性が示唆された。さらに,助産師の緊急場面における対応能力・調整能力が求められていることが明らかとなった。(研究目的1):新潟県内の周産期医療、特に母体搬送の現状を把握する。新潟県内の周産期医療,特に母体搬送の現状を把握するために、総合周産期母子医療センターI施設、地域母子周産期医療センター1施設の視察を行った。母体搬送件数、母体搬送の受け入れ地域、母体搬送理由、搬送の受け入れができなかった理由等について伺った。また、搬送において施設間の連携、施設内の産科部門と新生児部門の連携の必要性、迅速な情報伝達、情報の共有について課題・問題点があることが挙げられていた。(研究目的2):母体搬送を受け入れている周産期施設の看護職側から搬送によって生ずる問題点や課題を明らかにする。3施設の新生児集中治療室(NICU)と産科病棟に勤務する看護職10名に聞き取り調査を実施した。聞き取り調査の内容としては、母体搬送を受け入れる側の看護職として,搬送となった女性や家族の関わりについて,自らのケアや搬送に伴う課題などについて、自由に語っていただいた。その結果、搬送受け入れ時、搬送となった女性の心理面への支援、搬送となった家族への支援において配慮したかかわりが行われていた。また、搬送となった女性や家族が、搬送となった状況を受け入れられない場合もあるため、搬送時だけでなく、出産後も現実を受け入れられるような関わりが重要であることが語られていたまた、医師との連携、産科とNICUとの連携について、特に搬送後に出産に至るような緊急対応をしなければいけない場合は、情報の伝達がスムースに行かないことや情報不足があることが課題として語られていた。昨年度に続き、周産期医療施設の看護職を対象に聞き取り調査を実施した。昨年度得られた結果と合わせてデータの整理と分析・解釈を行い、検討を行った。その結果、周産期医療施設で働いている助産師は、母体搬送の場や搬送となった女性に関わる際に感じている困難さとして以下の5つのカテゴリーが抽出された。カテゴリーは、【緊急性・救急性を優先するために生じるもどかしさ】【自責の念やわだかまりを抱えた出産体験への支援】【準備が整わないまま受け入れる緊張感】【医師・他部門との協働によるジレンマ】【緊急の対応に関する指導体制の不備】であった。その困難を克服していくための認知および手段として【当事者・家族の心情に配慮した支援への心がけ】【全体をコーディネートしながら見渡す能力の修得】【適切な情報提供】【出産体験の振り返りによる再構築】【搬送受け入れ体制のシステム化】【周産期医療に携わる医療者としての気概】の6つが抽出された。この結果を、関連学会で発表する予定である。また、当事者への聞き取り調査に向けた準備を行った。周産期母子医療センター2施設の管理者に研究協力依頼と、聞き取り調査を実施していくに当たり施設スタッフから情報収集を行った。今後、母体搬送となった当事者である女性が搬送前後に受けるストレスや困難さについてデータの収集、分析を行い明らかにする。分析結果から、母体搬送となった女性の支援に向けて検討を行っていく。平成22年度における研究目的は、(1)母体搬送となった当事者の語りから搬送によって生ずるストレス要因を明らかにする(2)搬送となった当事者の立場から支援的アプローチについて検討するの、2点であった。(1)については、母体搬送となり出産に至った女性を対象に聞き取り調査を実施した。調査は2施設の周産期医療センターに搬送された女性6名を対象に、平成22年9月23年1月に行った。当事者である女性が搬送によって生ずるストレス要因としては、〈予想と異なる展開への戸惑い〉〈自分と子どもの先行きが読めないことへの不安〉<搬送先の入院環境・医療者との新たな関係性構築への緊張感〉〈処置や説明を受ける際の待ち時間への苛立ち〉〈説明の食い違いに対する混乱〉〈妊娠生活の過ごし方への自責の念〉〈何もできずに状況を受け入れるしかない歯痒さ〉〈状況が分からないまま事態が進んでいく焦燥感〉〈描いていた妊娠経過や出産体験の喪失〉〈医療者に取り囲まれ矢継ぎ早に診察や処置が進んでいく圧迫感〉が抽出された。(1)から、突如、母体搬送という緊急性の高い状況に身を置き、自分と児の状態がつかめないまま刻々と変化する状況の中で心身共に大きなストレスを感じている様相が浮き彫りとなった。(2)については、(1)と昨年度の結果を踏まえ考察した。

思いがけず母体搬送となり情緒的に混乱をきたしている当事者の心情を察した対応が求められるており、そのためには、緊急性の高い場面でも十分な情報提供を行い、本人が自分と子どものために最全の選択をしたと思える支援が必要である。場合によっては、あまりに緊急性・救急性が高いために搬送直後には行えない支援もあると予想されるが、その際は、状況を見て、継続的に支援していくことも必要である。また、昨年度までにデータ収集・分析を行った母体搬送時や搬送となった女性に関わる際に助産師が体験する困難さについては学会発表を行った。
ハロゲン化ベンゼン誘導体クラスターの光化学ダイナミックス

ハロゲン化ベンゼン誘導体の一種であるクロロトルエン分子の光化学ダイナミックスについて研究した。超音速分子流中におけクロロトルエン分子のレーザー誘起蛍光を測定するために、その装置を新規に制作した。4インチ径のクロスチャンバーを油拡散ポンプで10^<-6>Torr程度の高真空にして、そこに0.5mmオリフィスのノズルからHeあるいはArを数気圧の背圧でクロロトルエン分子の蒸気をパルスとして噴出させ、超音速分子線を得た。この分子線にNd:YAGレーザーの3倍波(355nm)で励起した色素レーザーの二倍波、すなわち波長が270260nmの光、を波長掃引しながら照射し、クロロトルエン分子を第一励起一重項(S_1)状態の各振電バンドに励起した。そして、そこからの発光である蛍光をモニターした。こうして、超音速分子流中におけるクロロトルエン分子のS_1状態からの蛍光励起スペクトルを測定した。その際、天然には^<35>Clと^<37>Clの同位体が約3:1の割合で存在するので、C-Clの振動が関与したバンドにはその同位体シフトが観測される。実際、o-クロロトルエン分子のC-Cl伸縮振動モードである7aモードには約2.9cm^<-1>の同位体シフトが観測された。このようにして、同位体シフトの値を励起スペクトルから測定すると、振動バンドの同定ができる。また、得られた蛍光励起スペクトルのピーク強度を吸光係数で割り算すると、その強度は無放射過程の速度に反比例する。7aモードの相対強度は小さく、したがって速い緩和が起こっていることがわかった。さらに、クロロトルエン分子クラスターについても、研究していく予定である。
ナノコラムレクテナの開発

本年度は,昨年度のナノコラムのサイズと対象波長の関係を明らかにした電磁界シミュレーションの結果に基づき,素子試作を繰り返した。トライアルアンドエラーの結果,最終的な素子構造では,EBリソグラフィと電子線蒸着により,ナノコラム領域のみに,チタンと金を成膜し,ナノコラムをコーティングした。SOG(Spin-On-Glass)にてナノコラムの先端付近まで埋め込み、絶縁膜Al2O3をその上部に成膜し,最後に多層グラフェンを載せ上部電極とした。プローブを用いて多層グラフェンとナノコラムへのAu被膜間に電圧印加し電流測定をおこったところ,FNトンネルによるトンネルダイオード特性が得られた。また,LCRにより静電容量測定を行い,グラフェン下のナノコラム本数に対応する静電容量を得た。この素子に1000-1800nmのランプ光10μWを0.3mmφに集光し照射したところ,レクテナ動作(光アシストトンネル)に期待される正の方向の50pA,10uV程度の短絡電流,開放電圧を得た。一方,2mWの650nmのレーザーでは光電流による逆方向の微弱な電流変化を得た。シミュレーション結果によると本ナノコラムの共鳴波長は1800nm付近にあり,波長依存性は本電流変化がレクテナ動作によるものであることを示している。起電力の定量的な値については精緻な検討が必要であり,その後に本成果を発表していく予定である。また,本試作ではナノコラム直径100nm程度のものを用いたが,直径30nm以下の細線ナノコラムが最近報告されており,効率についてはこれらより細いナノコラムを用いることで改善できる見通しである。以上,本研究成果はナノコラムレクテナ素子作成に求められる作成手法をはじめとする基盤技術の確立,有望性の実証と位置づけられる。今年度は,主にナノコラムレクテナの理論計算および試作を行った。近赤外可視光域まで応答することを示し,試作においては,ダイオード特性を実証した。ナノコラムレクテナのアンテナとしての設計のために,ナノコラムのサイズと対象波長の関係を明らかにした。例えば,長さ1000nm,直径50nmのGaNを厚み20nmのAuで覆った構造に対し,光を30°で斜め入射させた場合,波長2900nm, 1420nm, 960nm, 550nmにピークが観測される。これらの波長は,ダイポールアンテナの共鳴に該当し,コラム長手方向に定在波を発生させる。つまり,大枠としては,1次の共鳴波長2900nmがダイポール共鳴,2次の1420nmが4重極,3次の960nmが6重極,4次の550nmが8重極に該当する。本ナノコラムを回路と接続するとこれらの波長において大きな電力を取り出すことができる。つまり本ナノコラムレクテナは赤外から可視域まで応答できることがわかった。古典的なアンテナ理論ではアンテナの長さをLとするとλ=2L/n (n=1,2,3...)のときに共鳴する。L=1000nmに対し,それぞれ2000nm, 1000nm, 667nm,500nm...となるが,本構造のシミュレーション計算の結果では,このシンプルな式から13次は1.45倍程度,4次は1.1倍程度,長波長側にずれていた。これは,次の複合的な理由によるものであることがわかった。(i)リング状の形状効果。(ii)GaN部にも電場の局在がみられ,GaNの寄与。(iii)この波長帯ではAuが完全導体とみなせず,表面インピーダンス、skin depth、形状効果のために長波長側にずれる。(iv)高次の可視光領域においてはプラズモン効果も寄与している。以上のように,設計指針が得られたとともに光物理としても興味深い結果を得た。ナノコラムレクテナにおけるシミュレーションから,近赤外可視光域まで応答することを示し,設計指針を得た。また,試作においては,ダイオード特性を実証した。以上により、上記のように判断した。

また,本試作ではナノコラム直径100nm程度のものを用いたが,直径30nm以下の細線ナノコラムが最近報告されており,効率についてはこれらより細いナノコラムを用いることで改善できる見通しである。以上,本研究成果はナノコラムレクテナ素子作成に求められる作成手法をはじめとする基盤技術の確立,有望性の実証と位置づけられる。今後,プロセス手法をリファインし,より薄い均一な絶縁膜,透過度の高いグラフェンあるいは金属膜を用いて,ナノコラムレクテナを作成・評価していく予定である。当該年度は素子作製に注力した。試作素子に対して,レクテナ動作の確認を行うために,レーザーダイオードを購入する予定であったが,素子の歩留まりが悪く,計画を変更し,その改善を優先しプロセス消耗品にあてたため,差額が生じた。歩留まり高い素子において実験をおこなうべく,次年度レーザーダイオードを購入する予定である。
ヒャクニチソウ管状要素分化実験系を用いたリグニン合成ペルオキシダーゼ遺伝子の解析

ヒャクニチソウ単離葉肉細胞からの管状要素分化実験系を用い、分化特異的に二次細胞壁形成時にのみ一過的に発現するリグニン合成ペルオキシダーゼ遺伝子ZPO-Cが単離された。本研究ではリグニン合成制御機構解明のため、ZPO-C遺伝子についてのさらに詳細な解析を行った。<局在制御機構の解析>免疫組織化学及び免疫電顕観察のため、アフィニティーカラムを作成し、抗ZPO-C抗血清から抗ZPO-Cタンパク質特異抗体を精製した。この抗体を用い植物体を材料として免疫組織化学法による局在解析を行った結果、ZPO-Cタンパク質は、道管の細胞壁に局在化することが示された。また、分化実験系では、ZPO-Cタンパク質は分化した管状要素にのみ存在することが示された。さらに、分化過程の管状要素を材料として免疫電顕観察を行った結果、ZPO-Cタンパク質はゴルジ小胞を介して形成過程の二次細胞壁に輸送され、組み込まれることが示唆された。さらに、ZPO-Cタンパク質局在部位にリグニンが沈着することが示された。<活性制御機構の解析>分化過程の管状要素から細胞壁イオン結合性ペルオキシダーゼを抽出し、Native PAGE後、特異抗体を用いてウエスタンブロッティングすることにより、塩基性ペルオキシダーゼアイソザイムの一つがZPO-C遺伝子に対応することが示された。以下の結果より、ZPO-C遺伝子のコードするペルオキシダーゼアイソザイムが、管状要素のリグニン化を時間的、空間的に厳密に制御していることが示唆された。なお、購入した、紫外可視分光光度計(DU530:ベックマン)は、研究全般に渡って、タンパク質・核酸の定量、酵素活性の測定等のために用いた。
高キャリア輸送能を有するらせん状π共役高分子被覆型フラーレンの創製

らせん構造の「外部にp型主鎖」、「内部にn型フラーレン」を配置した、ホールと電子の両方のキャリアを輸送可能な「らせん状π共役高分子被覆型フラーレンからなる両極性半導体材料」の開発を行った。その結果、3, 3'-ビフェニリレンをジエチニレンで連結したπ共役高分子が、光学活性なゲスト分子との非共有結合相互作用を介して疎溶媒効果によって一方向巻きのらせん構造へと折りたたみ、一旦誘起されたらせん構造は、ゲスト分子を除去した後も自動的に記憶として保持されることを見出した。さらに、本ポリマーが形成するらせん構造の内側の空孔内にフラーレンが包接されることが分かった。有機薄膜太陽電池は、飛躍的な低コスト化が可能な次世代太陽電池として注目されている。有機薄膜太陽電池の発電層は、p型及びn型有機半導体材料から構成されているが、2種類の半導体材料の混合形態(モルフォロジー)は時間とともに変化していき、それぞれの成分同士で集合するようになる。この「モルフォロジーの不安定性」こそが、「有機薄膜太陽電池の低い耐久性の主要因」に他ならない。有機薄膜太陽電池を実用化するためには、耐久性を高めることが絶対条件となるが、「モルフォロジー制御」の必要性に囚われている限り、実用に耐えうる太陽電池素子を開発することは非常に難しい。p型とn型の2種類の半導体材料を使用する限り、どうしてもモルフォロジー制御の必要性が生じる。本研究では、高分子系有機半導体に「両極性を賦与」するために、「らせん状コンホメーション」を利用し、らせん構造の「外部にp型主鎖」、「内部にn型フラーレン」を配置した、ホールと電子の両方のキャリアを輸送可能な「らせん状π共役高分子被覆型フラーレンからなる両極性半導体材料」の開発を目指した。単一の材料で発電層を構成することができれば、モルフォロジーを考慮する必要性がなく太陽電池性能の恒久化が達成できるものと期待される。本年度は、らせん構造内部にフラーレンを内包可能ならせん状π共役高分子の合成法の確立を目指した。様々な芳香族ユニットをエチニル基で連結したπ共役高分子を合成し、らせん構造の形成の可能性について検討を行った。その結果、ビフェニレン-ジエチニレン共重合体の構造に相当する高分子が、疎溶媒効果によってらせん状に折りたたむことが各種の分光学的測定結果から示唆された。また、分子モデル計算の結果から、らせん構造の内側にフラーレンを内包するのに適した約1nm程度のキャビティーを有していることも示唆された。高分子系有機半導体に両極性を賦与するために、ポリマーが形成する「らせん状コンホメーション」を利用し、らせん構造の外部に「p型主鎖」、らせん構造の内部に「n型フラーレン」を配置したホールと電子の両方のキャリアを輸送可能な「らせん状π共役高分子被覆型フラーレンからなる両極性半導体材料」の開発を目指した。昨年度までに、クラウンエーテル部位を有するビフェニレン-ジエチニレン共重合体(poly-1)が、光学活性アミノ酸のアンモニウム塩との錯形成により、アセトニトリル含量が80%以上の溶媒中で疎溶媒効果によって一方向巻きのらせん状に折りたたむことを明らかにしている。今年度は、poly-1が形成するらせん構造の内側の空孔内にフラーレンを効率良く包接させる条件について詳細に検討を行った。その結果、光学活性アミノ酸存在下、poly-1とフラーレンをアセトニトリル含量が多い溶媒中で加熱処理することにより、フラーレンがアセトニトリルに可溶化し、フラーレンの吸収領域に明確な誘起円二色性を示すことが明らかになった。一方、poly-1がらせん構造を形成しないアセトニトリル含量が少ない溶媒中では、同様の操作を行ってもフラーレンは可溶化されなかった。以上の結果から、poly-1とフラーレンを光学活性アミノ酸存在下、アセトニトリル含量が多い溶媒中で加熱処理することにより、poly-1とアミノ酸の複合体が形成する一方向巻きのらせん空孔の内部にフラーレンが包接されることが明らかになった。計画としてあげた、フラーレンを包接可能なキャビティーを内側に有するらせん状共役高分子の合成に成功したため。高分子合成前年度に合成することに成功した、「疎溶媒効果によってらせん状コンホメーションへと折りたたむ共役高分子」のらせん構造の内側の空孔内にフラーレンを効率良く包接させる条件を検討することによって、らせん状π共役高分子被覆型フラーレンの構築方法を確立する。各種分光学的測定によって、フラーレンが内部空孔に密に包接されていることを確認する。また、他の構造のπ共役高分子についても合成を行い、らせん形成およびフラーレンの包接の可能性について検討を行う。
食品成分を用いた、がんの分子標的併用予防法の開発

Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand(TRAIL)は現在臨床試験が行われている有望な抗腫瘍薬である。我々は酪酸やフラボノイドなどの食品成分がTRAILの受容体であるDR5遺伝子の発現を誘導し,TRAILと併用させることでがん細胞に強力に細胞死(アポトーシス)を誘導することを発見した。TRAILも生体に存在するタンパクであるので食品成分によりTRAIL発現を誘導することが可能であると考えられる。したがって,DR5発現を誘導する食品成分とTRAIL発現を誘導する食品成分を併用させることで,がん予防効果を発揮させることが期待できる。新たに,食品添加物として用いられている植物由来のnordihydroguaiaretic acid(NDGA)がDR5の発現を誘導し,また癌細胞に対するTRAIL誘導性アポトーシスを増強することを見出した。NDGAはリポキシゲナーゼ阻害活性を持ち,リポキシゲナーゼは癌の増殖および転移を促進する酵素である。他のリポキシゲナーゼ阻害剤もDR5発現誘導活性とTRAIL感受性を増強したことから,これらの作用はリポキシゲナーゼ阻害活性を介していると考えられた。また,抗血小板薬であるdipyridamoleもDR5発現を誘導することを見出した。dipyridamoleはcaspase阻害因子であるsurvivinの発現低下も引き起こしておりDR5の発現誘導とsurvivinの発現低下を介して,癌細胞のTRAIL感受性を増強することが判明した。食品成分のひとつがNK細胞とT細胞の細胞膜上でTRAIL発現を誘導し,さらに可溶性TRAILの放出を促進することを見出した。この食品成分で処理した血球細胞はTRAILの機能に依存して癌細胞に細胞死を誘導した。現在,細胞レベルだけでなく,この食品成分を投与したマウスの生体内でTRAILの産生が増加するか,また今までに見出したDR5発現誘導物質との併用効果を検討中である。がんの分子標的併用予防法の開発のために、DR5発現誘導食品成分の探索を行った。白菜やピーマンなどに含まれるフラボノイドであるアピゲニンがDR5の発現を誘導することを見いだした。アピゲニンはDR5タンパクを安定化させる働きがあることが判明した。TRAILとアピゲニンを併用させることで、T-cell白血病Jurkat細胞に強力に細胞死(アポトーシス)を誘導することができた(Horinaka M. et al., Mol. Cancer Ther.2006)。牡蠣やホヤに含まれるカロテノイドhalocynthiaxanthinが大腸癌細胞において、DR5の発現をmRNAおよびタンパクレベルで誘導することを見いだした。HalocynthiaxanthinとTRAILの併用は大腸癌細胞に強力なアポトーシスを誘導させた。またシジミ貝などに含まれるカロテノイドperidininも同様の効果を有することを明らかにした(Yoshida T. et al., Mol. Cancer Res. In press)。プロッコリーに含まれるイソチオシアネート類のsulforaphaneがDR5発現を誘導することを見いだした。骨肉腫細胞においてsulforaphaneとTRAILを併用させることによって強力なアポトーシスを引き起こすことができた(Matsui TA. et al., Carcinogenesis2006)。TRAIL発現誘導食品成分の探索も行い、2つの食品成分を見いだした。今後、TRAIL発現誘導食品成分とDR5発現誘導食品成分の併用を試みる。
都市環境騒音を背景としたヘリコプタのエンルート騒音の評価について

近年、ヘリコプタ需要が増加する中で、飛行経路下に住む住民からの騒音苦情が目立ちはじめている。今回騒音データの収集を行なった地域でも騒音苦情が発生している地域は飛行経路下が中心となっている。聴感実験用のデータ収集に加えて、飛来するヘリコプタのいわゆるエンルート騒音の実情を把握することを目的に騒音計測と飛行経路の観測を実施した。2日間の測定の結果、通過したヘリコプタは36機であり、巡航高度は300700mであることが多かった。飛行経路下のヘリコプタ騒音は平均的な背景騒音より1020dB程度大きく、音響エネルギーで比較すると環境騒音に占めるヘリコプタ騒音の割合は今回の測定の範囲では最大で20%程度であるが、閑静な住宅街などではさらに割合が増える可能性もある。録音したデータを研究室に持ち返り、テープを編集した後、ラウドスピーカを用いて無響室内で音を再生し、うるささを判定する聴感実験を行った。聴感実験手法はME法(うるささに応じて数値を割り当てる)を用い、ヘリコプタ騒音を単独で再生した場合と、背景騒音として道路交通騒音など他の環境騒音を混入した場合とを比較検討した。その結果、ヘリコプタのエンルート騒音についても、騒音の総エネルギーに対応したL_<AE>が評価量として適当であり、ピークレベルよりも聴感との相関が良かった。この結果は平成2年度に環境庁が作成した小規模飛行場暫定指針で採用されたL_<den>の妥当性を裏付けるものである。また、環境騒音を混入した場合にはその分のエネルギーが加算されて評価されており、等エネルギー則が確認される結果となった。
肺温虚血再灌流傷害におけるヒトチオレドキシンの保護効果

ヒトチオレドキシン(human thioredoxin, hTRX)は、その活性部位の2つのシステイン残基間のジチオール/ジスルフィド交換反応による抗酸化作用を示すほか、抗アポトーシス作用などをもつ酸化還元(レドックス)制御蛋白である。一方、肺移植では脳死例からの臓器提供数が乏しく、心停止ドナーからの肺移植を可能したいところであるが、そこで問題となるのが肺温虚血再潅流傷害である。そこで本研究では、肺温虚血再潅流傷害に対するhTRXの効果について検討するとともに、その至適投与法およびその作用機構の解析を行った。Hugo Sachs Elektoronik社(ドイツ)製ラット肺体外(ex vivo)潅流モデルを用いて、肺虚血再潅流モデルを作製した。遺伝子組み換えhTRX(rhTRX)を吸入あるいは潅流液内投与し、その保護効果について検討した。エアロゾルネブライザーによる吸入投与では、rhTRXは肺虚血再潅流傷害保護作用を示さなかった。一方、350mg/ml rhTRXの潅流液内投与は、肺虚血再潅流傷害抑制効果を示したが、200 mg/ml rhTRXではその効果は認められなかった。また50mM rhTRXはノンメルカプトアルブミンをメルカプトアルブミンに還元し得たが、10mM rhTRXではその還元作用は認めなかった。潅流液中のrhTRXは酸化型を示した。以上より、還元活性を示す濃度以上の高濃度のrhTRXの潅流液内投与により肺虚血再潅流傷害が抑制されることが明らかとなった。一方、吸入投与法は今回の方法では肺保護作用を示さず、更なる至適投与方法の検討が必要であることが明らかとなった。ヒトチオレドキシン(human thioredoxin, hTRX)は生体内酸化還元状態制御因子(レドックス制御因子)として抗酸化作用を示すと同時に、好中球の炎症部位への浸潤抑制、細胞内シグナル伝達等に関係する分子量12kDaの蛋白である。肺温虚血再潅流(ischemia-reperfusion, IR)傷害に対する治療方法は様々検討が進められている。しかし、レドックス制御因子の吸入投与による効果については、殆ど知見がない。本研究では遺伝子組み換え型hTRX(rhTRX)の経気道(吸入)投与による肺温IR傷害抑制効果、至適投与方法、作用機序ならびに作用部位について検討を行う。本年度は、まず、肺虚血再潅流モデルを、Hugo Sachs Elektoronik社(ドイツ)製、ラット肺体外(ex vivo)灌流モデルを用いて構築した。種々の条件検討から、虚血は37°C、55分が適当であることが判明し、安定した肺傷害を得ることが出来た。一方、hTRX吸入システムについても、3種類の吸入装置について検討を行った。その結果、安定かつ効率良い吸入システムを確立した。18年度においては、これらを用い、吸入hTRXの肺温IR傷害における効果その他を検討する。有効性が得られた場合には、心停止ドナーからの肺移植など、これまで効果的な対応方法が見つかっていない病態・肺傷害への新しい治療法となりうることが期待される。

一方、肺移植では脳死例からの臓器提供数が乏しく、心停止ドナーからの肺移植を可能したいところであるが、そこで問題となるのが肺温虚血再潅流傷害である。そこで本研究では、肺温虚血再潅流傷害に対するhTRXの効果について検討するとともに、その至適投与法およびその作用機構の解析を行った。Hugo Sachs Elektoronik社(ドイツ)製ラット肺体外(ex vivo)潅流モデルを用いて、肺虚血再潅流モデルを作製した。遺伝子組み換えhTRX(rhTRX)を吸入あるいは潅流液内投与し、その保護効果について検討した。エアロゾルネブライザーによる吸入投与では、rhTRXは肺虚血再潅流傷害保護作用を示さなかった。一方、350mg/ml rhTRXの潅流液内投与は、肺虚血再潅流傷害抑制効果を示したが、200mg/ml rhTRXではその効果は認められなかった。また50mM rhTRXはノンメルカプトアルブミンをメルカプトアルブミンに還元し得たが、10mM rhTRXではその還元作用は認めなかった。潅流液中のrhTRXは酸化型を示した。以上より、還元活性を示す濃度以上の高濃度のrhTRXの潅流液内投与により肺虚血再潅流傷害が抑制されることが明らかとなった。一方、吸入投与法は今回の方法では肺保護作用を示さず、更なる至適投与方法の検討が必要であることが明らかとなった。