hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
死後ＣＴ検査による致死的呼吸・循環病態の分析

死後3日以内の法医剖検例の開胸前の胸部CTデータを利用し、画像解析ソフトを用いて肺の含気量・水分含有量の分布、胸腹腔内大血管の扁平化率、推定心臓内血液貯留量や心臓の拡張度などの指標について3次元的に分析して死因による相違を明らかにしたうえで、死亡過程における致死的呼吸・循環病態の評価法を確立することを目的とした。その結果、死後CTデータから得られる上記の各種指標は、死因に特徴的な所見がみられることが解明され、開胸前の心臓や肺の状態および循環血液量などを反映して死亡時の呼吸・循環病態を評価する一助になりうるものと考えられた。法医剖検例の開胸前の胸部CTデータを利用し、画像解析ソフトを用いて心臓・肺の拡張度や肺の含気量・水分含有量分布を3次元的に分析して死因による相違を明らかにしたうえ、死亡過程における致死的呼吸・循環病態について分析した。具体的には、全身用マルチスライスX線CT装置ECLOS(日立メディコ)を用いて剖検前に撮影された胸部CT画像データについて、画像解析システムHyper Q-net、肺気腫診断用画像解析ソフトriskPointerおよび3Dビューワ・ボリュームアナライザーSYNAPSEVINCENT(富士フィルムメディカル株式会社)を用いて心臓・大血管と肺の3次元画像を再構築し、それぞれのCT(HU)値を分析、容積・重量を算出、心臓・大血管や肺の推定容積・重量と剖検時の心重量・心腔内血液量や肺重量との関係を検討することにより、立体的に心臓の拡張度、肺の拡張度や含気量・水分含有量の分布を分析し、剖検所見、病理組織学・生化学・分子生物学検査所見と比較・検討して致死的傷病による死亡過程における呼吸・循環病態の死因別相違について検討した。初年度は、心臓・肺の体積、肺の含気量・含気率および大血管の扁平化率を指標として検討した。その結果、開胸前の推定心臓・肺体積と実測心・肺重量を比較検討すると急性心臓死、中毒死や溺死例などにおいて肺のうっ血・水腫や溺水の吸引・辺縁部気腫、心臓内の貯留血液などを反映する特徴的な所見がみられた。肺の含気量・含気率では心臓死と溺死や窒息死などの間に差がみられ、死因の鑑別に役立つ可能性が示唆された。また、大血管の扁平化率では鋭器損傷や熱中症で血管の扁平化が顕著で、死亡時の循環血液量の減少を反映しているものと考えられた。法医剖検例の開胸前の胸部CTデータを利用し、画像解析ソフトを用いて心臓・肺の拡張度や肺の含気量・水分含有量分布を3次元的に分析して死因による相違を明らかにしたうえ、死亡過程における致死的呼吸・循環病態の評価法を確立することを目的とした。具体的には、まず画像解析ソフトを用いて死後CTデータから心臓・大血管と肺の3次元画像を再構築し、それぞれのCT(HU)値を分析、容積・重量を算出、心臓・大血管や肺の推定容積・重量と剖検時の心重量・心腔内血液量や肺重量との関係を検討することにより、立体的に心臓の拡張度、肺の拡張度や含気量・水分含有量の分布を分析し、剖検所見、病理組織学・生化学・分子生物学検査所見と比較・検討して致死的傷病による死亡過程における呼吸・循環病態の死因別相違について検討した。画像上の推定心重量と実測心重量の差を推定心内血液貯留量、比を心拡張率として算出した。推定心内血液貯留量および心拡張率は急性心臓死例で高値を示し、出血・失血死、心膜血腫例、頸部圧迫による窒息死および熱中症で低値を示した。窒息死および溺死の推定心内血液貯留量は心臓死より有意に少なかった。熱中症例の心拡張率は、溺死、中毒死および急性心臓死より有意に低値を示した。本科研費による研究の総括として、心膜血腫の成因別に呼吸・循環病態を分析したところ、心肺体積比は心臓・大動脈病変群で高値、胸部損傷群で低値であった。肺含気率は大動脈破裂では低値、胸部損傷群は高値を示した。胸・腹部大血管の血管扁平化指数は胸部損傷群は低値であった。心臓・大動脈病変群と胸部損傷群の心拡張率は低く、特に後者では失血死と同程度の低値を示した。死後CTデータから得られる各種指標は、開胸前の心臓や肺の状態を反映し、死亡時の呼吸・循環病態を評価する一助になるものと考えられ、死因によって差がみられることが解明できた。当初の研究結果にしたがって、死後CTデータを画像解析ソフトを用いて心臓・肺の拡張度や肺の含気量・水分含有量分布を3次元的に分析して、まずは死因による相違を明らかにすることができた。また、死亡過程における致死的呼吸・循環動態の評価指標の検討に取りかかることができた。

法医学当初の計画に従って、窒息死、溺死、凍死(偶発性低体温症)と心臓性突然死について分析するとともに、頭部損傷、中毒死、熱中症、火災死や心膜血腫の症例を併せて死因別に検討し、死亡時の呼吸・循環病態の評価法を確立する。具体的には、1死後CT画像データの分析各死因群の心臓と肺のCT(HU)値の立体的分布、推定容積・重量を死因群別に分析し、呼吸・循環病態との関係を検討する。2剖検所見との比較・検討上記のCTデータ分析で得られた心臓・大血管や肺の推定容積・重量と剖検時の心重量・心腔内血液量や肺重量との関係を死因別に検討し、立体的に心臓の拡張度、肺の拡張度や含気量・水分含有量の分布を分析する。また、その分析結果と他の諸臓器の剖検所見を併せて検討する。3病理組織学・生化学・分子生物学検査所見との比較・検討上記のCTデータと剖検所見の比較・検討結果をさらに病理組織学・生化学・分子生物学検査所見に照らして死亡過程における呼吸・循環病態の死因別相違を分析する。4分析データの総合的評価と致死的呼吸・循環病態の評価法の確これまでの分析データを総合的に評価し、致死的傷病による死亡過程の致死的呼吸・循環病態の死因別評価法を確立して提案する。
新たなＡＢＣ蛋白質ファミリーに属する鉄硫黄クラスター生合成装置の作動ダイナミズム

本研究では、鉄硫黄クラスター生合成のコア複合体(SufB2-SufC1-SufD2複合体)を安定に発現・精製する系を確立し、その立体構造を決定した。明らかにした複合体構造から、SufBおよびSufDは全く新しい構造モチーフを持つことが分かった。また、SufCは複合体中でATP依存的に二量体化することを変異導入と架橋実験により実証した。さらに、コア複合体のATP依存的なダイナミックナな構造変化を蛍光ラベル実験により明らかにした。これらの成果から、鉄硫黄クラスター合成機構の作動モデルを提唱した。鉄硫黄クラスター(Fe-S)は、SUFマシナリーと呼ばれる一連の蛋白質群により生合成される。これまでの申請者の成果により、SUFマシナリーの作動機構は、生物界最大の膜輸送体スーパーファミリー(ABC-transporter)の原型であり、共通した原理で全く異なる機能(クラスター合成と膜間輸送)を成し遂げるという驚きの可能性を示した。本申請ではその"心臓部"といえるコア複合体に焦点をあてる。この複合体はATP加水分解に共役して、鉄と硫黄原子をFe-Sクラスターへ変換することを予想している。本研究では、Fe-Sクラスター合成装置の作動メカニズムの全容解明を目的とし、構造決定だけでなく、その構造変化を可視化することを進めた。[1]コア複合体の構造基盤の確立Fe-Sクラスター合成のコア複合体(SufB1-SufC2-SufD2複合体)は、それぞれの遺伝子を大腸菌内で共発現させることで精製することに成功した。構造決定に向けて、精製した複合体蛋白質を用いて結晶化スクリーニングを進めた結果、幾つかの条件において微結晶を得ることができた。[2]蛍光分光法によるATP依存的な構造変化の実証精製したコア複合体(SufB1-SufC2-SufD2複合体)を用いて、ATP依存的な構造変化を蛍光分光器によって検出することを試みた。ここでは、構造変化をロックするような変異を導入することで、蛍光変化が検出できるように工夫した系を用いた。コア複合体はATP存在下において、疎水領域が増加することを実験的に捉えることができ、明らかにコア複合体には構造変化が生じていることを実証した。さらに、ウエスタンブロッティング法によって、SufCと呼ばれるATPaseドメインが複合体中でダイマー化することを明らかにした。SUFマシナリーの作動機構は、生物界最大の膜輸送体スーパーファミリー(ABC-transporter)の原型であり、共通した原理で全く異なる機能(クラスター合成と膜間輸送)を成し遂げるという可能性を示した。本申請ではその"心臓部"といえるコア複合体に焦点をあてた。[1]コア複合体の構造基盤の確立コア複合体の立体構造の決定・・・・Fe-Sクラスター合成のコア複合体(SufB1-SufC2-SufD2複合体)は、それぞれの遺伝子を大腸菌内で共発現させることで精製することに成功した。構造決定に向けて、精製した複合体蛋白質を用いて好気および嫌気条件での結晶化スクリーニングを進めた結果、幾つかの微結晶を得ることができた。これらの結晶化条件を最適化したところ、糖を沈澱剤とした条件において、結晶のサイズアップに成功した。そこで、大型放射光施設SPring-8において、得られた結晶の回折強度測定を行い2.95A分解能のデータを得た。さらに、さまざまな重原子を用いた多波長異常分散法による位相決定を進め、コア複合体の立体構造を決定した。コア複合体は、新規構造モチーフを有し、二分子のSufCが対峙するように配向することが分かった。構造生物学平成25年度の計画では、[1]コア複合体の結晶化、[2]コア複合体の蛍光測定を予定していた。研究計画に従い、大腸菌での共発現によって複合体蛋白質を大量発現し、さらに種々のクロマトグラフィーによりコア複合体の精製を進めた。ここで得られた精製コア複合体を用いて、[1]8000条件以上の結晶化条件スクリーニングを実施し、微結晶を得ることに成功した。さらに、[2]蛍光分光器と蛍光試薬[Bis-ANS, ANS]を用いて、ATP依存的な構造変化を実証した。

以上のように、結晶化スクリーニングは予定より早く進んでおり、研究全体としてはおおむね計画通りに進んでいる。平成26年度も引き続き研究計画書通りに進めることを予定しており、無酸素条件下での結晶化を幅広く展開予定である。また、蛍光測定結果(および電子顕微鏡3D再構成)を原著論文としてまとめることも計画している。本計画では、物品費として結晶化スクリーニング用の試薬およびディスポプラスチック類、旅費として放射光施設での回折X線測定旅費を計上していた。実際の研究では、結晶化段階が予想以上に順調に進んだことで、経費の大幅節約が可能となった。本研究計画の目的を達成する為には、Fe-Sクラスター結合状態の構造を決定することが不可欠である。つまり、平成26年度には無酸素条件下での結晶化を進める計画となっている。今後、当初の予定より幅広くスクリーニングすることを計画しており、前年度の差額は同計画に有効に活用できる。
完全全脳虚血後の血液脳関門の経時的透過性変化に関する研究

以上より、心停止蘇生後のような完全全脳虚血後においても、不完全脳虚血で報告されているような二相性のBBB透過性変化が認められ、再潅流後早期のBBB透過性亢進は可逆的であり、その透過性亢進には再潅流時の反応性充血が大きく関与していることが示唆された。また、48時間後のBBB透過性亢進は非可逆的であり、血管内皮細胞自体の虚血性変化によるものと考えられた。従って、心停止蘇生後早期には正常状態ではBBBを通過しがたいとされる薬物も容易に脳内に移行し、脳外作用しか有しない薬物でも脳機能に対して予想外の薬理作用を及ぼすことが示唆された。
miRNAを搭載した細胞指向性ナノサイズベクターによる新規人工骨の開発

骨誘導や炎症抑制、血管形成などに関わる複数の遺伝子発現を制御するmiRNAのベクターとして、Nanoballを新規に応用し、同時にリン酸カルシウム(β-TCP)などのナノサイズ化粒子を組み込んだatelocollagenを人工骨基質に採用することで、骨再生局所に集積する細胞への遺伝子送達を高効率に成し得るGAMを開発する。本研究の目的は、機能性micro(mi)RNA搭載自己組織化ナノデバイス(Nanoball)、及びナノサイズ化人工骨材料を応用することで、局所で強い骨誘導性を発揮する新規遺伝子活性化基質(gene-activated matrix; GAM)を開発することである。Nanoballは、核酸キャリアとしての高分子ナノ材料にアニオン性高分子を配した新しい生体適合性デバイスであり、従来のカチオン性デバイスと比較して、低毒性・高効率に生体内の細胞へ遺伝子を送達できる。即ち、骨誘導や炎症抑制、血管形成などに関わる複数の遺伝子発現を制御するmiRNAのベクターとして、Nanoballを新規に応用し、同時にリン酸カルシウム(β-TCP)などのナノサイズ化粒子を組み込んだatelocollagenを人工骨基質に採用することで、骨再生局所に集積する細胞への遺伝子送達を高効率に成し得るGAMを開発する。骨再生局所でのNanoballの適用を企図しており、GAM移植部に集積する骨髄由来のMSCおよびマクロファージ、血管内皮細胞を遺伝子送達のターゲットとし、作製したNanoballの取り込み効率を評価した。遺伝子導入されたMSCにはそれ自身の骨芽細胞分化、及び周辺細胞への骨形成性蛋白の産生・分泌が認められた。一方で、移植後GAMに最初に集積する骨髄マクロファージについても、miRNA20a発現による貪食促進効果や血管内皮細胞との結合作用亢進による血管新生効果(Zhu et al, 2013)を期待し、pmiRNA20a搭載Nanoballを応用することの利点を検証している。pmiRNA20a搭載Nanoballの有用性について、培養細胞での機能解析およびラット頭蓋骨欠損へGAM移植実験により評価を行っている。GAM移植後に集積すると考えられる骨髄由来MSC及び、マクロファージ、血管内皮細胞をラット大腿骨より細胞の単離、培養、分化までの培養方法の確立、またそれぞれの細胞のNanoball取り込み効率が最適な条件を検討する必要があった。移植後GAMに最初に集積する骨髄マクロファージについて、miRNA20a発現による貪食促進効果や血管内皮細胞との結合作用亢進による血管新生効果が期待できた。MSCについてmiRNA20a発現による骨芽細胞文化促進効果が期待できた。さらにNanoballを応用したGAMの開発を試みた。Nanoballを応用したGAMは、高濃度では静電気的に不安定で、atelocollagenの比率によりアニオン性高分子が維持できず期待される効果が得られない可能性が示唆された。そのため低毒性・高効率に生体内の細胞へ遺伝子を送達GAM作製方法の確立が必要であった。ラット頭蓋骨欠損部へのGAM移植後の評価では、Nanoballの比率により炎症反応などの有害事象が認められた。Nanoballの構成成分や配合比を変化させることで、為害性の少なく導入効率の高い最適な条件を探索する必要性がある。以上のような理由で、実験はやや遅れている状況である。前年度に引き続き、pmiRNA20a搭載Nanoballを組見込んだGAMの骨誘導性を検討し、このストラテジーの有用性について検討する。pmiRNA20aを直接組み込んだGAM、およびpBMP4を搭載したNanoballを組み込んだGAMについては、これまでに骨再生において一定の有用性を見出している。これらと比較することで、Nanoballベクター及びmiRNAの応用がpDNAの少量化に寄与するか評価を行う。さらにNanoballの構成成分について検討を行う。カチオン性材料として既にNanoballでの有用性が示されているPEIおよびDGLを評価に用い、アニオン性材料として同様にγPGA、及び新規材料としてβ-TCPや骨表面に吸着するビスフォスフォネート(BP)を検討に用いる。これらのカチオン性とアニオン性の材料をN/P比8以上の様々な割合で構成したNanoballについて、骨髄MSCとマクロファージへの遺伝子導入と細胞毒性の評価を行った上で、pmiRNA20aやpBMP4を搭載して移植実験を実施し、評価を行う。これらに加えナノサイズサイズ粒子の基質応用を検討する。基質の基本形は、賦形性を与える意味もあり、β-TCP顆粒(150-500μm)と2%atelocollagenを混和の上、凍結乾燥したものを用いる。そのため、その中にβ-TCP顆粒の所定の最大径(径9mmの頭蓋骨欠損に対して20mg)を超えないようにβ-TCPナノサイズ粒子(250-1000nm径:ArrowBone)を配合する。導入効率と賦形性の観点から、顆粒と粒子の配合比を変化させ、それにNanoballを組み込んで凍結乾燥してGAMを作製し、移植実験を実施することで、評価を行う。

Nanoballは、核酸キャリアとしての高分子ナノ材料にアニオン性高分子を配した新しい生体適合性デバイスであり、従来のカチオン性デバイスと比較して、低毒性・高効率に生体内の細胞へ遺伝子を送達できる。即ち、骨誘導や炎症抑制、血管形成などに関わる複数の遺伝子発現を制御するmiRNAのベクターとして、Nanoballを新規に応用し、同時にリン酸カルシウム(β-TCP)などのナノサイズ化粒子を組み込んだatelocollagenを人工骨基質に採用することで、骨再生局所に集積する細胞への遺伝子送達を高効率に成し得るGAMを開発する。申請者らの以前からの研究成果より、pmiRNA20a搭載GAMが複数の遺伝子発現を制御することで優れた骨誘導能を発揮し得ることが示唆されている。本年度はpmiRNA20a搭載Nanoballの有用性について検討を行った。骨再生局所でのNanoballの適用を企図しており、GAM移植部に集積する骨髄由来のMSCおよびマクロファージ、血管内皮細胞を遺伝子送達のターゲットとし、作製したNanoballの取り込み効率を評価した。遺伝子導入されたMSCにはそれ自身の骨芽細胞分化、及び周辺細胞への骨形成性蛋白の産生・分泌が認められた。一方で、移植後GAMに最初に集積する骨髄マクロファージについても、miRNA20a発現による貪食促進効果や血管内皮細胞との結合作用亢進による血管新生効果(Zhu et al, 2013)を期待し、pmiRNA20a搭載Nanoballを応用することの利点を検証している。pmiRNA20a搭載Nanoballの有用性について、培養細胞での機能解析およびラット頭蓋骨欠損へGAM移植実験により評価を行っている。GAM移植後に集積すると考えられる骨髄由来MSC及び、マクロファージ、血管内皮細胞をラット大腿骨より細胞の単離、培養、分化までの培養方法の確立、またそれぞれの細胞のNanoball取り込み効率が最適な条件を検討する必要があった。移植後GAMに最初に集積する骨髄マクロファージについて、miRNA20a発現による貪食促進効果や血管内皮細胞との結合作用亢進による血管新生効果が期待できた。MSCについてmiRNA20a発現による骨芽細胞文化促進効果が期待できた。さらにNanoballを応用したGAMの開発を試みた。Nanoballを応用したGAMは、高濃度では静電気的に不安定で、atelocollagenの比率によりアニオン性高分子が維持できず期待される効果が得られない可能性が示唆された。そのため低毒性・高効率に生体内の細胞へ遺伝子を送達GAM作製方法の確立が必要であった。ラット頭蓋骨欠損部へのGAM移植後の評価では、Nanoballの比率により炎症反応などの有害事象が認められた。Nanoballの構成成分や配合比を変化させることで、為害性の少なく導入効率の高い最適な条件を探索する必要性がある。以上のような理由で、実験はやや遅れている状況である。
多文化主義の理論枠組の再構築:多元化する争点群の体系的分析のために

多文化主義の政策は過去数十年に大きな展開をとげ、その政策領域・争点は多岐にわたるに至った。本研究はこれら多様な政策領域を検討し、それぞれの領域における多様な争点・イッシュー・ニーズを整理するとともにこれらの間の連関を分析した。またここ数十年の政策および議論の推移をあとづけ、今日の議論を歴史的経過のうちに位置づけその意義を分析した。さらにこれらをふまえ、多文化主義の政治理論の再構成のための方向性を提示した。本研究の目的は、多文化主義政策をめぐる多元的な争点を整理し、これに理論的な見通しをつけることである。研究一年目の2008年度は、第一に、本研究で用いる資料・文献の包括的リストを作成し、その収集につとめた。また、多文化主義の諸理論を検討するとともに、政策領域ごとに、それぞれが対象とするニーズを明らかにする作業を行った。とくに社会・経済的状況に分類されるニーズについては、移民や外国人労働者を中心に、近年、新しい成果が現れており、これらの研究を参照しつつ、福祉国家論やソーシャル・キャピタル論とのつながりを探求した。また、文化的ニーズに関してな、近年、重要性を増している宗教的ニーズについて、これを扱う枠組みについて検討を行った。多文化主義政策をめぐる理論では、リベラリズムの基本的原則の枠内で個人の宗教的ニーズを保障することを基本的方針としつつ、両者の折り合いをつける条件を探求することが多い。しかし近年の政策事例は、こうした手法の有効性への疑念を生起させつつある。フランスにおけるライシテの原理への批判1に見られるように、世俗的な公的制度が宗教的ニーズを受容しうる限度が問われている。同時にこうした世俗性の達成がキリスト教文明の特異性に由来することがしばしば指摘される。こうした状況を3念頭におけば、宗教的ニーズは政教分離というリベラルの原則と衝突しうるのであり、しかもこれらを一律に切り捨てることは困難であると考えられる。むしろ世俗性のキリスト教的前提が明らかにされる必要があり、とくに近代以降キリスト教と、リベラリズムとの内在的な関係が解明される必要があると考えるに至った。研究2年目の2009年度は、昨年度に引き続き、本研究で用いる資料・文献の収集を行うとともに、多文化主義の議論が問題にするニーズとその包摂の手法をを明らかにする作業を行った。特に次の二点について力を入れた。第一に、昨年度から考察している宗教的ニーズをめぐる議論については、チャールズ・テイラーの近年の議論を手がかりに、西洋文明の世俗性の意義と、それに基づく宗教的寛容の原理について考察を行った。テイラーの議論によれば、近代西洋の世俗性は、思想的なレベルにおいては、かならずしも宗教性を克服したとは言い難しい。この点を考えれば、世俗的な世界観の自足性を前提とすることはできず、少数派の宗教的ニーズへの配慮の重要性が認識されるべきである。これらの点については小論を公刊した。第二に、近年の多文化主義をめぐる論争め変化を検討しつつ、これを少数派のニーズの包摂の手法としての多文化主義政策の困難・課題を検討した。とくに文化理解における本質主義への批判、マイノリティの内部での人権の確保の要請、世界情勢の緊張が国内のマイノリティ政策に及ぼす影響などを検討し、多文化主義の有効性とその限界について考察した。これを通して、従来の文化の概念や、文化的ニーズを中心とした多文化主義理解の再検討が必要であること、特に、今日の批判に応えて多文化主義政策を再構築するためには、文化的なニーズの観念を再定義するとともに、マイノリティの政治的なニーズを理論に組み込む必要があることを認識に至った。研究最終年度にあたる2010年度は、昨年度に引き続き、多文化主義の議論が問題にするニーズとその包摂の手法を明らかにしつつ、これを基礎づける多文化主義の理論の検討を行った。これによって得られた主な知見は以下の通りである。歴史的にみれば、1990年頃を境にして、文化的な差異の主張やこれに基づくマイノリティの自律の主張が一段と深化する。新来の移民集団においては、文化・宗教上の差異が増大する。地域的マイノリティや先住民においても文化的独自性や政治的自律の主張が強まる。他方で、脱工業化やルオリベラルな経済レジームの強まりの中で、マイノリティの経済的排除の回避、共通の社会への統合が喫緊の課題となるとともに、文化を超えた基本的人権の普遍的保障の課題も重要性を増す。こうして多文化主義政策の是非は主要な政策分野をまたいで対立を生みだしている。第二に、これらの問題に対処するために対話・熟議の重視が強まっている。

共存の枠組をアプリオリに決めるのではなく、当事者間の妥協や、文化変容の可能性を重視することで、文化の独自性と統合の要請に折り合いをつけようとする傾向が強まっている。第三に、政治理論の領域でもこれに対応した変化が必要と考えられる。満たされるべき基本的ニーズを社会的基本材として確定したうえで、その公平な分配の結果を提示するロールズやキムリッカ型のモデルには限界が存在する。すなわち対話や熟議を通じた妥協や文化変容を前提とするならば、対話が到達すべき結果よりも、公平な条件での対話・熟議の実現がより重視されねばならず、とくに政治的プロセスや市民社会における権力関係とその是正策が議論の中心に据えられる必要がある。
カルシトニン遺伝子関連ペプチドファミリーと TRPV1 による痛みのメカニズム

αCGRP遺伝子欠損マウスとCGRP受容体拮抗薬を用いて、術後痛および炎症性疼痛モデルを作製しTRPV1とCGRPの関与を検討した。本研究では、1)疼痛の種類によりにαCGRPの関与が異なり、2)炎症性疼痛モデルにおいて自発痛・熱性痛覚過敏に脊髄レベルで関与し、さらに3)αCGRPは強く長い痛みに関与することが明らかとなった。臨床において疼痛のタイプにより、CGRP受容体拮抗薬が有効である可能性が示唆された。また、CGRP含有線維はTRPV1受容体を共発現しており、TRPV1活性化とCGRPとが関連している可能性が示唆された。カルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)は、痛みの伝達・修飾物質として重要であるが、その痛みの機序は不明である。本研究では、独自に作製されたノックアウトマウスを用いて、Transient receptor potential cation channel, subfamily V, member 1 (TRPV1)とCGRPファミリーであるCGRPやアドレノメデュリンとが痛みに関与しているメカニズムを明らかにして、カルシトニン受容体様受容体(CLR)と受容体活性調節タンパク(RAMP)をターゲットとした新たな鎮痛法の開発を目指している。本年度は、αCGRP遺伝子欠損マウスとCGRP受容体拮抗薬であるCGRP8-37を用いて、術後痛モデルおよび炎症性疼痛モデルを作製しその検討を行った。後肢足底皮膚を切開した術後痛モデルと炎症性疼痛モデルでの疼痛行動解析により、CGRPの関与が異なることが示された。すなわち、αCGRPは術後痛モデルでの自発痛・熱性痛覚過敏・機械性痛覚過敏には関与しなかったが、炎症性疼痛モデルでは、自発痛・熱性痛覚過敏に脊髄レベルで関与していた。CGRPはC線維から特異的に放出され、CGRP含有線維はTRPV1受容体を共発現しており、TRPV1活性化とCGRPとが関連している可能性が示唆された。CGRPはC線維から特異的に放出され、CGRP含有線維はTRPV1受容体を共発現しており、TRPV1活性化とCGRPとが関連している可能性が示唆されたことで、順調な進展と判断される。本年度はαCGRP遺伝子欠損マウスとCGRP受容体拮抗薬であるCGRP8-37を用いて術後痛モデルと炎症性疼痛モデルを作製し、疼痛行動の解析を行い、TRPV1活性化とCGRPとが関連している可能性が示唆された。今後は、術後痛モデルや炎症性疼痛モデル、神経因性疼痛モデルなど各種疼痛モデルを作製し、脊髄や後根神経節の免疫染色を行い、カルシトニン遺伝子ペプチドファミリーであるCGRPやAM、CGRP受容体、TRPV1の発現を検討する。また電気生理学的手法による脊髄後角のニューロン機能変化の検討やウェスタンブロット法を用いた脊髄や後根神経節でのTRPV1の解析を行っていく予定である。

本年度は、炎症性疼痛モデル、術後痛モデルを作製し、行動解析を中心に行い、TRPV1とCGRPの関連が示唆された。本年度は行動解析を多く行ったため、当初計画で見込んだよりも安価に研究が完了した。次年度より本年度はあまり行わなかった免疫染色やウエスタンブロット法、電気生理学的手法による解析を行う予定であり、より多くの研究費の必要性が見込まれるため、本年度研究費と併せて使用する計画である。
磁気セルソーターの開発

本研究では、分離対象物となる細胞を作業媒体に磁気浮揚させる工程により、細胞の位置を制御し分離を可能とする磁気細胞分離装置に必要となる高勾配磁場発生源の設計を行った。分離対象物に作用する牽引力は、装置の作業媒体の種類と濃度を選択することで、磁気力と見かけの密度を制御することが可能となり、磁気アルキメデス分離装置の磁気セルソーターへの有用性を確かめた。本研究の目的は、磁気力を利用し細胞を簡便かつ迅速に分離する装置の設計を行うことである。その分離のための磁場制御手法として鉛直成分と水平成分の高磁場勾配を有する磁場を印加することにより、分離対象物質(細胞)を作業媒体に磁気浮揚させると共に水平方向に移動させる工程を用いる。それにより、物質の位置を精密に制御し、より選択的な分離を可能とする細胞分級装置(磁気セルソ-タ-)の開発を行う。従来の細胞分離の方法として、精度の低さ、試料へのダメージ、それらを改善した場合の装置価格の高額さもあり、他の手法分離の開発が模索され続けている。本研究では細胞を媒体に投入して(攪拌しながら)磁場を印可するのみの容易な操作で、操作が簡便な細胞分離法として、医学系ラボへの普及が期待できる技術となると考える。本年度と次年度で分離対象となる細胞の性状についての実験的測定と文献調査によるマッピングを行い、その基礎データを踏まえて必要とされる磁場発生源の設計を行う作業を行っている。その際に磁気アルキメデス分離装置における磁場発生源(磁場の大きさ)との関係を検討している。平成26年度前期には分離対象となる細胞の基礎データ取得を行うとともに、平成26年後期から平成27年にかけて作業媒体の磁化率を簡易的に決定するための磁化率判定装置の製作を進めるている。それらの具体的な作業項目について、文献調査および実験的測定から得られた細胞の諸条件から、分離に必要となる磁気力を計算し、それを出力可能な磁場発生源の設計として永久磁石を組み合わせることにより、必要となる大きな磁気牽引力を発生させる永久磁石回路の製作を現在進めている。細胞の機能を理解するには単独の細胞を壊してその構成成分を解析する必要がある。多くの情報を保持している細胞を解析することで、多くの情報が得られ、これにより臨床研究ができない希少難病疾患の病態解明や新規治療法の研究開発が盛んに行われており、細胞の分離は重要な技術となっている。組織片から細胞は分割されるが、細胞は数種類混在するため、浮遊液から異なる型の細胞へと分離する手法が必要とされている。その方法として、大きさ、重さを利用した遠心法や、容器素材への付着能を利用した簡単な手法が生み出されたが、それらの手法は大量に処理するには精度も低く改善が望まれている。その後、遠心法を発展させた密度勾配遠心法の開発、さらには抗体の特異的な結合能を利用する方法が開発された。近年ではその発展型で抗体に蛍光染色し、蛍光をレーザ照射で検知し、セルソーターで精密に分離する方法が開発されているが、レーザ照射による帯電など試料へのダメージも大きく、装置価格も高額であり、他の手法の開発が模索され続けている。そこで本研究では、磁気力を利用し細胞を簡便かつ迅速に分離する装置の設計を行うことを目的としている。鉛直成分と水平成分の高磁場勾配を有する磁場を印加することにより、分離対象物質(細胞)を作業媒体に磁気浮揚させると共に水平方向に移動させる工程により、物質の位置を精密に制御し、選択的な分離を可能とする磁気細胞分級装置の開発を行うことを最終目標としている。磁気力制御を用いたその分離過程を行うための装置設計の中で、媒体の濃度を制御することで細胞の移動する方向が変化することにも着目し、細胞の磁化率を測定する装置としての検討も行うことともに、磁気細胞分級装置に必要な磁気アルキメデス力(磁気力)を発生させるための磁気回路の設計を行い、計算と実験によりその設計指針も示す。昨年度、使用予定の超電導バルク磁石(磁束密度3T、磁場勾配200T/m )が故障し、復旧の目途が立っていない。バルク磁石使用の利点は高さ方向に磁場が広がっているため、使用磁場の調整範囲が多いことに利点があった。その磁場発生源を昨年使用することができなくなったが、ハルバッハ型磁石回路(磁束密度およそ1.5T 150T/m)を設計・製作することで、磁場発生源の確保が終了した。それにより磁場発生源の課題は解決したと考える。最終的な目標の細胞分離までは終了していないが、簡単な細胞の磁気浮上実験や模擬試料としたプラスチックなどの反磁性物資の分離は順調に行えるようになり、今後詳細な細胞分級に移行してゆく予定である。細胞の機能を理解にするには、単独の細胞を壊してその構成成分を解析する必要がある。多くの情報を保持している細胞を解析することで多くの情報が得られ臨床研究ができない難病疾患の病態解明や新規治療法の研究開発を行うことができる。現在これらの研究開発が盛んにおこなわれており、細胞の分離は重要な技術となっている。組織から細胞は分割されるが、細胞は数種類混在するため浮遊液からある特定の型の細胞への分離を行う手法が必要とされている。その分離方法として大きさ、比重を利用した遠心法や、素材への付着能を利用した簡便な手法などが生み出されたが、それらの手法は大量に処理するには精度も低く改善が望まれている。

その後、遠心法を発展させた密度勾配遠心法の開発や抗体の特異的な結合能を利用する方法も開発されている。近年ではその発展型で抗体に蛍光染色し、蛍光をレーザー照射で検知し、セルソーターで精密に分離する方法が開発されているが、レーザー照射による帯電により細胞へのダメージも大きく、装置価格も高額であり、より安価に精密な分離手法が模索され続けている。そこで本研究では、磁気力を利用し細胞を簡便且つ迅速に精密分離する装置の設計を行うことを目的としている。鉛直方向と垂直方向の高勾配磁場を印加することにより、分離対象物となる細胞を作業媒体に磁気浮揚させると共に水平方向に移動させる工程により、細胞の位置を精密に制御し、選択的な分離を可能とする磁気細胞分離装置に必要な磁気アルキメデス力を発生させる磁気回路の設計を行い、計算と実験によりその設計指針を示す。平成28年度までに分離装置の形状と構成は終了している。実験データの取得に関して、分離対象となる細胞及びその関連物質の調整が所属を移動したことにより、進行が若干遅れた。本年度は分離対象物の確保ができるように実験器具などの準備を進めた。本研究では、分離対象物となる細胞を作業媒体に磁気浮揚させると共に水平方向に移動させる工程により、細胞の位置を精密に制御し、選択的な分離を可能とする磁気細胞分離装置に必要な磁気アルキメデス力を発生させる磁気回路の設計を行い、精密に制御された高磁場勾配磁場の磁気力により、細胞分離を可能とする磁気アルキメデス分離装置の開発することを目的として実施した。初年度に分離装置の磁場発生源には複数の永久磁石を組合せ、高磁場勾配磁場をコンパクトにした卓上式磁気アルキメデス分離装置の設計を行い製作した。次年度に磁気アルキメデス分離の作業媒体を調製し、磁気アルキメデス分離実験を実施し細胞を磁気浮上分離するための作業媒体濃度範囲を決定した。磁気制御の際に細胞が凝集することが分離の障害となっていることが確認され、当年は分離対象物の磁気浮上制御を中心に実施した。次々年度に分散剤や超音波分散により、微小体積の細胞について細胞および模擬試料を用いて制御に必要な磁気力を検討し、本研究課題で使用した磁場発生源で磁気アルキメデス分離を行うための分離対象物の大きさが示唆された。最終年度には分散処理に注力し、作業媒体中での細胞の分散・凝集の制御を行いながら磁気力制御を実施した。上記の成果を統合して、磁気力制御に必要な作業媒体濃度や本研究で使用した磁場発生源の磁気アルキメデス分離についてのマッピングを行った。細胞磁気セルソーターの課題点などの抽出は終了したが、実用化に向けた分離装置には至っていない。今後も、本実験装置に適用可能となる領域の分離対象物のサーベイや本装置を用いた高精度な磁気力制御についての研究を行う。本研究では、分離対象物となる細胞を作業媒体に磁気浮揚させる工程により、細胞の位置を制御し分離を可能とする磁気細胞分離装置に必要となる高勾配磁場発生源の設計を行った。分離対象物に作用する牽引力は、装置の作業媒体の種類と濃度を選択することで、磁気力と見かけの密度を制御することが可能となり、磁気アルキメデス分離装置の磁気セルソーターへの有用性を確かめた。研究申請時に超電導磁石を既存設備として記載したが故障し、現在永久磁石回路を中心に研究を進めているが、現状では大きな問題はないと考える。現在、細胞として、細胞など浮遊も起こる懸濁系の細胞を使用しているが、液面まで浮遊しない細胞、さらには常磁性を示す細胞(赤血球細胞)などの使用を考えている。
屈折率分布型ポリマー光ファイバーアンプ・レーザー

屈折率分布型光ファイバー増幅器の研究としては活性物質である希土類キレートの中心金属、配位子を自由に変え、多種多様のものを新規に設計・合成した。屈折率分布型ポリマー光ファイバーの母材である重水素化ポリメタクリル酸メチル、および全フッ素化ポリマー中で高い溶解性を示す希土類キレートを合成し、その蛍光強度、蛍光寿命、量子収量などを調べることで、光増幅器の活性物質として最適な分子構造を調べた。中心金属としては一般的な光通信で用いられている幹線通信波長帯である1.3μm、1.5μm、1.06μmで増幅が可能であるネオディウム、エルビウム、プラセオディウム、またツリウムを選択した。希土類キレートのポリマー中での物性値をJudd-Ofelt法にて求め、理論解析により光ファイバー増幅器の構造の最適化をいった。それらの希土類キレート添加したポリマー光導波路を作製し、そのデバイスの評価を行った。屈折率分布型ポリマー光ファイバーレーザーの研究としては外部共振器をファイバー端面にアルミニウム蒸着により作製し、ファイバーデバイスの簡素化を行った。そのため、レーザーの小型化に成功し、また、実験結果の信頼性を増すことに成功した。また、多種の有機色素を新たに用い、可視波長域全体をカバーするポリマー光ファイバーレーザーの作製に成功した。レーザー発振機構を詳細に解析するため、ビームプロファイラーなどで、ニアフィールドパターン、ファーフィールドパターンを測定し、その結果とファイバー内での励起光、レーザー発振光のレーザー発振機構を解析した。これらの実験結果より、より閉じ込め効果の高いファイバーを作製することにより高効率、他波長レーザーの作製が可能である。低損失、広帯域な屈折率分布型ポリマー光ファイバーが提案、作製されたことにより、ポリマー光ファイバーによるギガビットイーサーネットなどのオフィスネットワーク、IEEE1394Bなど家庭内ネットワークが実現しようとしているが、その際、信号光の伝搬・分岐による減衰を補うため、高速光信号に応答可能な光増幅器が将来必ず必要となる。そのような目的に利用できるデバイスは現在存在しない。本年度(平成14年度)では、高速光通信に利用できる屈折率分布型ポリマー光ファイバー増幅器に不可欠である活性物質、希土類キレートの合成およびその特性解析を行った。現在光通信で主に使われている波長、1330nm、および1550nmにおいて広帯域な光信号の増幅が可能と考えられる希土類としては、Pr、Nd,、TmそしてErが挙げられる。PrおよびNdは1330nmにおいて光増幅が可能であり、Erは1550nmである。また、Tmは近年1550nm帯の短波長側、および長波長側での光増幅が可能であるため、大変注目を集めている金属である。屈折率分布型ポリマー光ファイバーの母材であるポリメタクリル酸メチル中、重水素化ポリメタクリル酸メチル、および全フッ素化ポリマーで高い溶解性を示す希土類キレートを合成し、ポリマー中でのそれらの蛍光スペクトル、蛍光寿命、および吸収スペクトルを観測した。それらの結果を元に、現在最適な分子構造を探求している。今後、1.3μm、1.5μm帯でのポリマー光ファイバー増幅器の光増幅特性のコンピューターシミュレーションを行う。また、グレーティングなどを用いたポリマー光ファイバーレーザーの単色化、波長可変化の可能性を探る。
3次元CT画像を用いた高精度経時差分画像の作成とその臨床応用

2度のCT検査間の経時的変化を画像上でとらえるために差分画像の作成を目的とした。まず3次元CTデータの長期大量蓄積のための研究用画像データベースの構築とその運営、性能評価を行い、良好な結果を得た。肺野CT画像の経時差分画像作成を試みたが、末梢血管までの精細な位置あわせは、変形を加えた重ね合わせ技術を用いても完全に一致させることは難しく、臨床で有用とされるような差分画像作成には、抹消解剖構造まで一致させるような精度の高い重ね合わせソフトの開発が必要と考えられた。安価な医療画像データサーバの構築と実際のデータ蓄積を実施した。本研究に必要となるCTの3次元データを用いた臨床研究の信頼性を向上させるためには、臨床で撮像された全3次元CTデータを蓄積する必要があるが、画像データ量が膨大であるために市販の業務用データサーバを購入すると支出も膨大となる。今回、研究用に特化した低価格大容量画像データサーバを構築することが目的であったが、研究初年度においてデータサーバ構築を施行済みでありその性能と安定性評価を行った。現在までに24TBという膨大な3次元CT画像データを京大病院の臨床用画像データサーバから自動転送を行い、開発したデータサーバへ新規データベースに基づいて保存した。データ欠落がないことを確認し、研究用データサーバとして十分な信頼性を備えていることがわかった。また保存された画像データの利用に関しても独自開発したデータベースを用いることで研究者は高速かつ容易に画像データをダウンロードできることを確認した。また、業務用と比し非常に低価格のシステムが構築できた。研究用途としても患者匿名化は非常に重要な案件であるが、これに対応したソフトを導入準備を行った。実装することにより、患者プライバシーの保護がより向上すると思われる。現在、これまでの成果の学術発表準備中である。平成20年度に構築した研究用画像データベースに臨床CT3次元画像データの蓄積を開始した。平成21年度には臨床CT3次元画像データの蓄積を継続的に行っており、当該目的のために必要な1年以上におよぶすべての肺野CT検査のデータ蓄積が行われ、現在も継続的に蓄積保存し管理されている。これにより1年間に2回以上の肺野CT検査を施行した患者のCT画像データを臨床検討に用いることができるようになった。また利用する画像データのサイズが膨大であるため、上記研究用画像データベースから研究用画像処理装置への転送には大変長い時間を労してしまう。このデータ転送速度を高速化するため院内放射線部LANを利用して高速転送が可能なシステムを構築し利用を開始した。次に肺野の経時的な変化をとらえるため、2回の3次元CT画像を重ね合わせる必要があり、1回目の画像を2回目の画像と同じ形状に変形する。この作業のための周辺技術開発を進めた。カナダTomographix社製の非剛体重ね合わせエンジンを用いて重ね合わせを行うため、重ね合わせエンジンに3次元画像を読み込ませるインタフェイスの作成を行った。次に、その重ね合わせられた変形後CT画像をDICOM形式で保存するソフトを開発した。ここで保存された1回目変形後CT画像と変形のない2回目CT画像を別途3次元画像処理ソフトにより処理することで差分画像を作成することができるようになった。これらにより臨床検討に入る準備が整った。平成20年度に開始した臨床CT3次元画像データの蓄積は現在も継続的に行っており、当該研究の目的である掲示差分画像作成のため、京都大学医学部付属病院で施行された全CT検査のデータ蓄積とその保存管理が行われている。これにより1年後に2回目の経時変化観察のためのCT検査を施行した患者画像データを臨床検討に用いることができるようになった。次に臓器の経時的な変化をとらえるため、前後2回の3次元CT画像を重ね合わせる必要がある。まず一般的な剛体重ね合わせを用いて試行したが、2回のCT検査での体位の変形が大きく差分画像に膨大なエラーが生じるため、経時差分画像作成の目的には使用不可能であることがわかった。そこで非剛体の変形を加える重ね合わせ法を用いた。画像重ね合わせソフトとしてカナダTomographix社製の非剛体重ね合わせエンジンを用いた。まず2回の肺野CT画像での重ね合わせ精度の検証では、剛体重ね合わせで見られた大きな重ね合わせ誤差が著明に減少し、2回のCT画像を並べての変化観察には有効と思われた。しかし差分画像を作成すると微細な肺野血管の位置ずれによるエラーが多数見られ、重ね合わせ精度の一層の向上が必要なことがわかった。今回、非剛体重ね合わせ技術を肝癌検出のための造影ダイナミックCT画像にも適応し、1回の検査で撮像された単純CT、早期像、晩期像のそれぞれを重ね合わせた。剛体重ね合わせでは差分画像に大きなエラーが生じたが、非剛体重ね合わせを用いた差分画像では誤差が著明に減少した。非剛体重ね合わせと差分画像の作成が肝臓癌の早期検出に有効である可能性が示唆された。
3次元ピッチングき裂の進展経路自動予測プログラムの開発

圧延ロール・歯車・軸受などのように物体表面が互いに接触しながら相対運動する場合に発生する典型的な表面疲労損傷の一つにピッチングがある.この問題には接触荷重,部材の材料および形状,潤滑条件など,さまざまな影響因子が直接あるいは互いに干渉しながら影響を与えている.本研究は,その一つ一つの影響因子の影響を定量的に評価するために接触応力下の3次元ピッチングき裂の進展経路自動予測プログラムの開発を目的とした.前年度はプログラム開発のための基礎データを実際の転がり疲労試験から収集するシステムを構築した.引き続いて,本年度は自由表面近傍における体積力対の取り扱い方法を確立し,プログラムの自動化を目標に研究を進めてきた.その過程で,き裂面の摩擦の考慮方法を確立し,圧延用バックアップロールのモードIIき裂の進展解析を行い,移動接触荷重を受ける機械要素中のき裂解析が実機の事故解析に有用であることが明らかになった.ただ,自由表面によるき裂の特異性の問題を取り扱うための手がかりを研究期間の終盤になってやっとつかんだ状態で,有効な手段を考案するまでには至らなかった.したがって,本研究の最終目標である接触応力下の3次元ピッチングき裂の進展経路自動予測プログラムの開発まで至らなかったことは残念であるが,この種のプログラムの有用性はいささかも変わらないので,研究は継続する予定である.圧延ロール・歯車・軸受などのように物体表面が互いに接触しながら相対運動する場合に発生する典型的な表面疲労損傷の一つにピッチングがある.この問題には接触荷重,部材の材料および形状,潤滑条件など,さまざまな影響因子が直接あるいは互いに干渉しながら影響を与えている.本研究は,その一つ一つの影響因子の影響を定量的に評価するために接触応力下の3次元ピッチングき裂の進展経路自動予測プログラムの開発を目的とする.申請者は現在体積力法を用いた接触応力下の3次元表面き裂の応力解析プログラムを使用しているが,実際のピッチング現象の解析のためには,表面に対して浅い傾き角のき裂を解析できるように改良する必要があり,また影響因子の影響を系統的に調査するためにはプログラムの自動化が必須である.そこで,本年度は,(1)ピッチングの詳細な形状を捉えるため,ピッチングの断面切り出しおよびその画像データの集積システムを構築することと,(2)自由表面近傍における体積力対の取り扱い方法を確立するのことを目標として研究を遂行した.第一の目標に関しては,TFM・SEM観察用試料作製用の研磨治具を購入し,当該研究室所有の自動研磨装置で使用可能なように改良することによりピッチング断面の切り出しを効率的に行えるようになった.さらに,顕微鏡にデジタルカメラを取り付けるアタッチメントを購入しコンピュータによる断面の画像管理が可能になった.第二の目標に関しては,自由表面によるき裂の特異性の変化の問題として現在でも破壊力学の分野では議論されており,有効な手段を考案するために来年度の目標として研究を継続する.圧延ロール・歯車・軸受などのように物体表面が互いに接触しながら相対運動する場合に発生する典型的な表面疲労損傷の一つにピッチングがある.この問題には接触荷重,部材の材料および形状,潤滑条件など,さまざまな影響因子が直接あるいは互いに干渉しながら影響を与えている.本研究は,その一つ一つの影響因子の影響を定量的に評価するために接触応力下の3次元ピッチングき裂の進展経路自動予測プログラムの開発を目的とした.前年度はプログラム開発のための基礎データを実際の転がり疲労試験から収集するシステムを構築した.引き続いて,本年度は自由表面近傍における体積力対の取り扱い方法を確立し,プログラムの自動化を目標に研究を進めてきた.その過程で,き裂面の摩擦の考慮方法を確立し,圧延用バックアップロールのモードIIき裂の進展解析を行い,移動接触荷重を受ける機械要素中のき裂解析が実機の事故解析に有用であることが明らかになった.ただ,自由表面によるき裂の特異性の問題を取り扱うための手がかりを研究期間の終盤になってやっとつかんだ状態で,有効な手段を考案するまでには至らなかった.したがって,本研究の最終目標である接触応力下の3次元ピッチングき裂の進展経路自動予測プログラムの開発まで至らなかったことは残念であるが,この種のプログラムの有用性はいささかも変わらないので,研究は継続する予定である.
腫瘍発生を伴う多嚢胞化萎縮腎モデルの作成及び増殖因子の作用機序に関する研究

人工透析によって末期腎不全患者の予後は改善した。しかし長期生存患者の出現によって,萎縮するのみと考えらていた固有腎に多嚢胞化萎縮腎(ACDK)が生じ、しかもACDKには腎腫瘍が多く発生するという問題も判明し,現在重要な問題となっている。しかし嚢胞上皮が増殖能を持ち,異型上皮から腺腫,さらには腺癌が生じると考えられているが,その嚢胞および腫瘍の発生機序は完全には解明されていない。そこで,腫瘍発生を伴う多嚢胞化萎縮腎モデルを作成し,腎細胞癌の発生機序にいかに増殖因子が働いているかを検討した。本来ACDKそのものは末期腎不全に伴って発症するが,ラットに腎不全を作成した上で,維持透析を行うことは不可能なので,蓚酸結晶の沈着に注目し,ACDKの発生モデルを作ることとした。この際,なるべく自然な方法を飼料に混入することとした。6週齢SD系雄ラット50匹を4群に分け,A群をControlとし、B群に蓚酸カルシウム(OXCa):50g,C群にstreptozotocin(SZ):0.6g,D群にOXCa:50g,SZ:0.6gをそれぞれ90日間経口投与した。OXCaは重量あたり0.1%になるように混入した飼料を連日投与し、10g/匹とした。またSZは飲料水に0.1%になるように調整したものを連日自由に飲水させ、0.12g/匹とした。ラットを屠殺後,両側固有腎を摘除しホルマリン固定パラフィン包埋切片を作成し、組織学的検討はHE染色、LSAB法でサイトケラチン、ビメンチンに対する免疫組織学的染色、TUNEL法でアポトーシス検出を行った。その結果,C群とD群に糖尿病性多飲が生じ,またB群とD群に後天性嚢胞が作成された。しかし,ラット腎には小嚢胞が散発したがACDKは完成せず,また細胞内の核の濃縮などを認めたが,腫瘍の発生はなかった。アポトーシスはいずれの群でも発現されなかった。1,研究の目的:長期透析患者において,透析期間が延長するとともに,後天性腎嚢胞及び多嚢胞化萎縮腎が発生し,さらに高い頻度で腎細胞癌が発生するという,臨床的な大きな問題点が明らかになっている。現在多嚢胞化萎縮腎及び腎細胞癌の発生機序は腎が萎縮するにともない,尿細管上皮が強い増殖能を持つようになるためと思われているが、その適切な動物モデルは作成されていない。そこで我々は,腫瘍発生を伴う多嚢胞化萎縮腎モデルを作成するとともに,増殖因子の検討を通じて、腎の嚢胞化及び,腫瘍の発生に関していかに増殖因子が働いているか明らかにし,さらに腎細胞癌の発生機序に関する検討を行う予定である。2,本年度の研究実施計画(1)腫瘍発生を伴う多嚢胞化萎縮腎モデルの作成Okawa H.and DoiK.:Neoplastic lesions in stretozoticin-treated rats.Exp.anim.32:77-84,1983.によれば60mg/kgのstreptozotocin(SZ)を5週齢時のSD系のラット16匹に単回静注を行ったところ,22ヵ月を経過した後、病理学的検索により,8匹に腎腫瘍が生じたとしている。

一方,小野慶治,王幸則:透析患者に多発する後天性腎嚢胞の発生メカニズム-実験研究-.透過会誌.23:595-601,1990.によれば,ラットにシュウ酸カルシウムを与えることにより,早期に腎嚢胞が形成されると報告している。そこで我々はラットにSZ,シュウ酸カルシウムを投与し,腎嚢胞を伴った腎腫瘍を作成中であるが,現在まだモデルの作成にいたっていない。(2)組織中の増殖因子の同定形成された腫瘍発生を伴う多嚢胞化萎縮腎モデルにおいて,嚢胞上皮と腫瘍組織内の増殖因子を検討する予定であったが,これはモデル作成後に可能となる。なお,電気泳動撮影用の写真装置をそのために導入し,手技の修得中である。後天性腎嚢胞(ACDK)に腎細胞癌(RCC)が発生しやすいことは、臨床的には既知のことである。今回我々は、その動物実験モデルを作成している最中である。SD-RATを50匹購入し、4群(15匹×3群、5匹×1群)に分けた。第1群には肝細胞癌、膵臓癌のほかに腎細胞癌が発生しやすいとされているストレプトゾトシン(SZ)を100mg/匹、経口投与した。第2群にはACDKが発生しやすいとされる蓚酸ナトリウム(OxNa)を160mg/匹、経口投与した。第3群にはSZ100mg/匹とOxNa160mg/匹を投与して、ACDKにRCCが発生しやすいか、そのモデルとした。第4群にはコントロール群として何も投与しなかった。経過観察中、第1群と第3群にはSZによる耐糖能異常考えられる多飲、中枢神経症状が見られた。投与開始3ヶ月後、ACDK,RCCの発生が見られるか確認のため、第13群の5匹ずつから腎臓を摘出した。肉眼的に観察したところ、まだ腫瘍は発生していなかった。今後、摘出した腎臓のミクロ的観察を計画している。またRCCの倍化時間が他の腫瘍に比べ1年と長いことより、ACDKベースにRCCが発生していたとしても十分に観察できるほど大きさではない可能性があるので、第13群の残り計30匹を長期飼育して、後日改めて腎臓を摘出し腫瘍の存在を確認したいと計画している。その際の確認方法としては、OxNaが近位尿細管に沈着すること、RCCが尿細管から発生することより免疫染色で近位尿細管の変化を中心に捕らえていきたいと考えている。1研究の目的:長期透析患者において,透析期間の延長とともに,後天性腎嚢胞及び多嚢胞化萎縮腎が発生し,さらに高い頻度で腎細胞癌が発生するという,臨床的な大きな問題が生じている。しかしながら,現在その発生機序は不明確で,またその適切な動物モデルは作成されていない。そこで我々は,腫瘍発生を伴う多嚢胞化萎縮腎モデルを作成するとともに,腎細胞癌の発生機序にいかに増殖因子が働いているかを検討する予定であった。2本年度の研究実績(1)腫瘍発生を伴う多嚢胞化萎縮腎モデルの作成Okawaは60mg/kgのstreptozotocin(SZ)をラット16匹に投与し,8匹に腎腫瘍が生じたと報告している。一方,小野はラットにシュウ酸カルシウム(OXCa)を投与し,早期に腎嚢胞が形成されると報告している。今回我々は両者を参考に動物モデルを作成することにした。まずラット50匹を4群(A郡:5匹,BD群:15匹)に分け,A群をControlとし,B群にOXCa:50g,C群にSZ:0.6g,D群にOXCa:50g,SZ:0.6gをそれぞれ90日間経口投与した。その結果,C群とD群に糖尿病性多飲が生じ,またB群とD群に後天性嚢胞が作成された。しかし,ラット腎には小嚢胞が散発したが,多嚢胞化萎縮腎は形成されず,また細胞内の核の変形などを認めたものの,腫瘍の発生を得ることはできなかった。