hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂質二重層におけるカテキン類の状態分析

抗菌活性はバチルス3株、スタフィロコッカス2株、エンテロコッカス1株を用い、液体培地希釈法を用いて最小発育阻止濃度から調べた。(+)カテキンの抗菌活性は非常に低いが、置換基中のアルキル鎖の炭素数が増えるにつれて増大し、炭素数4から6のものは特に抗菌活性が高かった。これは、アルキル鎖が結合することにより物質の疎水性が増加し、脂質膜への親和性が高まったためと考えられる。リポソームへの各物質の取り込み量を調べたところ、これを支持する結果が得られた。さらに、蛍光物質であるカルセインを封入したリポソームを調製し、カテキン誘導体を添加した。炭素鎖長が長くなるにつれてカルセインの漏出を促進する傾向が顕著になった。つまり、炭素鎖長の長い誘導体は、膜に取り込まれた状態で膜構造を破壊していると考えられる。
可視光増感性触媒を利用する分子変換反応の開発

本研究では、可視光増感型複核錯体の創製とその精密有機合成への利用を目的に研究を行った。ルテニウムビスビピリジルを可視光増感部位として有するRu-Pd複核錯体を種々合成し鈴木宮浦カップリング反応へと適用したところ、ビピリジルに電子供与性置換基を有する錯体を用いて反応を行うと、これまで報告された錯体と比較し最も高い触媒活性を示し高収率で目的のカップリング生成物を与えることが明らかとなった。また、触媒回転数(TON)もこれまで報告された錯体と比較し、最も高く今回の研究目的である、光エネルギーの化学エネルギーへの変換とその精密有機合成化学への利用という目的の一端を達成したといえる。太陽光は、無尽蔵かつ半永久的な次世代エネルギー源として、その利用は現在大いに注目を浴びている。申請者は、これまでほとんど有機合成化学に用いられて来なかった太陽光の利用に着目し、太陽光エネルギーを吸収しそのエネルギーを化学エネルギーへと変換可能な光増感型触媒の合成および、光増感型触媒を利用し熱的に困難な分子変換反応とりわけ炭素-水素結合の直接変換反応の実現を目的としている。すなわち太陽光の主成分である可視光を吸収する可視光増感部位と反応部位として遷移金属を同一分子内に有する新奇な多機能性触媒の創出及び、光、電子、構造的特性を明らかにする。また、これまで激しい反応条件が必要であった炭素-水素結合直接官能基化反応を光エネルギーにより活性化された触媒により温和な条件での達成を目指す。そのような目的の中申請者は、可視光を効率的に吸収するルテニウム錯体を可視光増感ユニット、エネルギーを効率的に受け渡すリレーユニット、反応点に種々の遷移金属を用いることで効率的な変換反応が実現可能ではないかと考え、ルテニウム-遷移金属複核錯体の合成を行い、それを用いた炭素ー水素結合の直接官能基化を行い以下の結果を得た。1.合成したRu-Pd複核錯体のUV/Visスペクトルの結果、吸収スペクトルは単核錯体とほぼ同様の結果を示した。2.蛍光寿命を測定したところ、対応する単核錯体と比較して若干の短寿命化が見られた。3.実際にベンゾチアゾールとヨードベンゼンとの可視光照射下での反応はほとんど進行しない。4.鈴木-宮浦クロスカップリング反応は室温可視光照射下で中程度の収率で対応する生成物を与える。本研究では、可視光増感複核錯体の創製とその有機合成化学への応用を目指した。可視光増感複核錯体の創製については、可視光増感ユニット、リレーユニット、反応部位との組み合わせを行なった。まず可視光増感ユニとには、可視光波長に吸収帯のあるルテニウムビピリジルを選択しビピリジル部位への置換基導入によりその電気的性質と吸収波長のチューニングを行った。結果的に可視光増感ユニットには、無置換のルテニウムビピリジルを有しリレーユニットには電子吸引基で置換されたビピリミジルを持つものが最も収率よく生成物を与えることが明らかとなった。すなわち、合成した触媒を用い鈴木-宮浦カップリング反応を行うと触媒回転数で70というこれまで報告された中でももっとも高活性な触媒であることが分かった。しかしながら、不活性結合の直接活性化反応への応用を目指し、合成した触媒を用い種々検討を行ったが、目的化合物はほとんど生成しなかった。これらの結果は、本研究で合成した可視光増感性錯体は、光エネルギーを化学エネルギーへと変換することは可能であることが示唆されたが、不活性結合の直接活性化へ用いるには、反応活性部位のより精密なチューニングが必要である。当初の目的では、初年度で複素環化合物との炭素-水素結合直接官能基化を達成している予定ではあるが、ルテニウム-パラジウム複核錯体の設計合成に焦点をあて研究を推進した結果、様々な種類の配位子を有する錯体の合成を達成でき、その光物性を明らかにすることができた。また、クロスカップリング反応においては、合成した触媒を用いることで可視光が反応を促進するといった知見が得られており、これらの結果を基に第二世代の触媒を合成することで本研究の目的も同様に達成可能ではないかと考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。有機合成化学初年度では錯体の電気化学的特性の調製を主樽目的として様々な配位子を有するルテニウム錯体の合成を達成し、その触媒前駆体とパラジウム錯体とを反応させることで目的のルテニウム-パラジウム二核錯体の合成を完了した。本年度は、昨年度に引き続き可視光増感ユニット、リレーユニット、反応活性UNITを組み合わせ、触媒の合成を行なう。また合成した錯体を利用した、複素環化合物の炭素-水素結合の直接官能基化反応へと適用しその活性と相関を明らかにする。

予備的知見として本研究にて合成した錯体を利用することで、通常のクロスカップリング反応(鈴木-宮浦カップリング反応など)が可視光を外部照射することで促進されることを明らかにしている。すなわちこの結果は、本研究により合成したルテニウム-パラジウム複核錯体が可視光からの光エネルギーを化学エネルギーへと変換していることが示唆される。この予備的知見から錯体の合成については可視光をより効率的に化学エネルギーへと反感可能な触媒設計を行うことが反応達成の鍵になると考えている。すなわち昨年度合成した種々の錯体でカップリング反応を行ない、その構造と活性との相関を明らかにし、分子軌道計算と相補的に結果を組み合わせることで分子内での効率的なエネルギーの授受を達成可能な錯体の設計を行ない合成する。また、複素環化合物の炭素-水素結合の直接官能基化反応に関しては上述の錯体合成と平行して試み、最適な可視光波長、溶媒、塩基などの外部要因の最適化を同時に行う予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
骨髄異形成症候群におけるエクソソーム性細胞間相互作用機序の解明

骨髄異形成症候群(Myeloid Dysplastic Syndrome,以下MDS)は様々な染色体異常,遺伝子発現異常を含む難治性造血器疾患である。前年度までの検討によりMDS由来の株化細胞が放出する微小小胞(Exosome)に十数種のmiRNAが多く含まれていることを確認した。今年度は上記のmiRNAがExosomeを介して他の細胞に伝播するかどうかの検討を行った。レシピエント細胞には制御性T細胞(Treg)を選択した。これはMDSの進行が比較的長期に渡り,免疫システムによる排除を逃れていると考えたためである。超遠心法で回収したMDS細胞由来のExosomeを蛍光標識し,セルソーターにより健常人ボランティア末梢血から分取したTreg細胞の培養液に添加した。24時間培養後にTreg細胞を回収し,蛍光顕微鏡下の観察でTreg細胞の細胞質内にExosomeが十分に取り込まれていることを確認した。これらのTreg細胞中のmiRNAを網羅的に解析したところ,上記の十数種のmiRNAのうち9種が高発現していた。これらのmiRNAにはIL-10あるいはTGF-βの発現抑制に関わるタンパクを抑制するものが複数含まれていた。そこでExosome添加後のTreg培養液上清中のIL-10タンパク量をELISA法で測定すると約1.3倍の増加が,またIL-10 mRNAの発現についてはqRT-PCR解析で約2.5倍の増加を示した。MDSでは腫瘍細胞が放出するExosomeを介して免疫システムを抑制し,腫瘍細胞の生存を高めている可能性が示唆された。MDS細胞由来Exosomeを標的とした診断法および治療の開発が期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。我が国では近年増加しつつあり,年間5,000例以上が発症し,その多くは60歳以上の高齢者である。急性白血病への移行後に診断されるケースも少なくなく,高齢化が進行している中で本疾患の詳細な病態解明および早期診断や効果的な薬物療法の開発が急務である。MDSでは5-Azacitidineが著効することもありエピジェネティクス研究やスプライシング異常の研究が中心であるが,体内では腫瘍細胞も正常細胞と同様に他の細胞と複雑なネットワークを形成しており,病態形成メカニズムの1つとして解明していく必要がある。本研究では,エクソソームと呼ばれる細胞が放出する小胞および内包されているRNAに着目し,細胞間相互作用の解析を中心とした骨髄異形成症候群の病態解明を行うことを目的とする。まずMDS由来の細胞株を含む複数の細胞株および血管内皮細胞,線維芽細胞等を入手し維持できる環境を整えた。さらにMDS由来の細胞株が放出したエクソソームを超遠心法およびExosome Precipitation Solutionを使用して回収した。網羅的解析により細胞内およびエクソソーム内のmiRNA解析を行ったところ,十数種類のmiRNAが他のmiRNAに比べエクソソーム内に多く含まれていることを確認した。このmiRNAの中には腫瘍化や転移への関与が報告されているものが含まれており,MDS細胞だけでなく周囲の細胞へ影響を与えている可能性がある。現在mRNAについても同様の解析を進めている。今年度はMDS由来の細胞株が放出するエクソソーム内のmiRNAを同定することが目標であり,予定通り解析を行った。mRNAの網羅的解析についてはサンプルは準備できているが,当初予定していた資材が入手不可能となったため現在別の方法を用いて解析を行っている。代替的に,次年度実施予定であった共培養系の確立を前倒しして行っており順調に進んでいる。MDS細胞と血管内皮細胞や線維芽細胞との共培養を予定している。

エクソソーム分泌や取り込みの阻害,またラベル化したエクソソームのみを細胞に取り込ませ,局在解析やmiRNAの発現解析を行う。さらにmiRNAを中心として,標的mRNAの発現およびタンパク翻訳阻害の解析,細胞外分泌成分や血管形成等の機能解析を行っていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト・マウスcDNAとFISH法を用いたハムスター・スンクスの染色体地図の作製

FISH法を用いて、ヒト及びマウス・ラットのcDNAクローンを、未だ十分な染色体地図が作製されていないシリアンハムスター、チャイニーズハムスター、スンクス(Suncus murinus)の染色体上に直接マッピングすることによって、機能遺伝子の染色体地図を作製すると共に、ヒト、マウス染色体との相同領域の同定を試みた。本研究において、65個の機能遺伝子cDNAクローンをシリアンハムスターの常染色体上にマップした結果、両種間に26の染色体相同領域が、36個のcDNAクローンをチャイニーズハムスター常染色体上にマップした結果、シリアンハムスターとチャイニーズハムスター常染色体間に13の染色体相同領域がそれぞれ検出された。FISH法を用いて、ヒトX染色体上での位置が判明している26個のヒト機能遺伝子のマウス及びラットホモローグのcDNAクローンを、マウス、ラット、シリアンハムスター、チャイニーズハムスター、インドトゲネズミ(Mus platythrix、2n=26)、スンクスのX染色体上にマッピングし、それらの遺伝子オーダーを比較した。その結果、ヒトのX染色体長腕全域とラットのX染色体長腕のq21.1からq37.2(テロメア)の領域は、遺伝子オーダーが同じであり、また、インドトゲネズミ、シリアンハムスター及びチャイニーズハムスターX染色体における遺伝子オーダーもラットのオーダーと類似していたことから、ラットのX染色体は齧歯類の祖先型に近いと予想された。マウスとラットのX染色体間には、進化過程において少なくとも4回の逆位が生じていることが推定され、マウスの遺伝子オーダーは他の動物種とも顕著に異なった。ヒトとスンクスのX染色体間で遺伝子オーダーを比較したところ、遺伝子オーダーに大きな違いがみられ、両X染色体間には、進化過程において少なくとも4回の逆位が生じていることが推定された。蛍光in situ hybridization(FISH)法を用いて、多数のマウス・ラットのcDNAクローンをシリアンハムスター染色体上に直接マッピングし、シリアンハムスター機能遺伝子の染色体地図の作成を試みた。本研究では、主として1-2kbのcDNAクローンを用いたが、シリアンハムスター染色体へのハイブリダイゼーション効率は高く、約90%以上の確率でマッピングが可能であり、今後もマウス及びラットcDNAクローンを用いることによって、迅速にシリアンハムスター染色体に機能遺伝子をマッピングしていくことが可能であると思われる。現在までに82の機能遺伝子のマッピングを終了し、マウス染色体との間に28の染色体相同領域を検出した。これらの領域は、ヘテロクロマチン領域を除くシリアンハムスターゲノムの約25%にあたる。また、シリアンハムスターとマウス染色体間にみられる染色体再配列の頻度は、ラットとマウス染色体よりも高いと推定された。スンクスについては、既にヒト、マウス及びラットのcDNAクローンを用いて、FISH法によって10個の機能遺伝子をスンクス染色体上にマッピングしたが、まだその実施例は少ない。今後は、2.5kbを越える大きいサイズのヒトcDNAクローンを用いてFISHマッピングを行い、スンクス機能遺伝子の染色体地図を作成し、スンクスとヒト・マウス間の染色体相同性を明らかにしたい。今年度に、総計65個の機能遺伝子cDNAクローンをシリアンハムスターの常染色体上にマップした結果、両種間に26の染色体相同領域が、総計36個のcDNAクローンをチャイニーズハムスター常染色体上にマップした結果、シリアンハムスターとチャイニーズハムスター常染色体間に13の染色体相同領域がそれぞれ検出された。

FISH法を用いて、ヒトX染色体上での位置が判明している26個のヒト機能遺伝子のマウス及びラットホモローグのcDNAクローンを、マウス、ラット、シリアンハムスター、チャイニーズハムスター、インドトゲネズミ(Mus platythrix、2n=26)、スンクスのX染色体上にマッピングし、それらの遺伝子オーダーを比較した。その結果、ヒトのX染色体長腕全域とラットのX染色体長腕のq21.1からq37.2(テロメア)の領域は、遺伝子オーダーが同じであり、また、インドトゲネズミ、シリアンハムスター及びチャイニーズハムスターX染色体における遺伝子オーダーもラットのオーダーと類似していたことから、ラットのX染色体は齧歯類の祖先型に近いと予想された。マウスとラットのX染色体間には、進化過程において少なくとも4回の逆位が生じていることが推定され、マウスの遺伝子オーダーは他の動物種とも顕著に異なった。ヒトとスンクスのX染色体間で遺伝子オーダーを比較したところ、遺伝子オーダーに大きな違いがみられ、両X染色体間には、進化過程において少なくとも4回の逆位が生じていることが推定された。
無細胞翻訳系を基盤としたイネ高温不稔の分子制御メカニズムの解明

農業分野では、悪環境下で生産性を維持できる穀類の品種育成が最重要課題である。本研究では、イネの高温不稔の分子メカニズム解明を通じ、高温障害を回避するイネ育種戦略の基盤情報の獲得を目指す。具体的には、高温条件下でのイネ葯壁タペート組織の機能不全に主眼を置き、タペートで働く転写因子群を無細胞翻訳系により調製し、配列特異的DNA結合活性および転写因子間の相互作用に関する各タンパク質の生化学的特性を明らかにし、特定候補遺伝子の転写制御に基づく温度感応性の分子機構の解明を目指す。また、制御の標的となる花粉表層構造の形成に必要な酵素をインビトロ再構成し、温度感受性への寄与メカニズムを解明する。
放射光と高圧発生装置及びCCDカメラを併用した超高圧下でのオリビンの流動則の決定

マントルの流動特性を理解する為には,マントルを構成している鉱物のレオロジー特性(塑性変形特性)を変形実験によって理解する必要がある。特に,圧力の効果の解明は,非常に大きな圧力場であるマントルの流動特性の解明の最もさし迫った重要な問題点となっている。しかし,これまで変形実験に用いられてきた装置では,発生できる圧力の限界(約2GPa)の為に,この問題を解決する事ができない。そこで,本研究では,上部マントルに相当する圧力領域での鉱物のレオロジー特性を明らかにする事を目的とし,マルチアンビル型高圧発生装置と放射光及びCCDカメラシステムを併用した全く新しい変形実験技術の開発を行った。実験はSPring-8のBL04B1ビームラインに設置されているマルチアンビル型高圧発生装置(SPEED-1500)とCCDカメラシステムを用いて行った。本実験の原理は,高圧力容器中の高圧・高温・差応力状態にある試料の全景(歪状態)を,強力なX線を用いたラジオグラフィ法によって観察する事にある。49回におよぶ実験の末に,新しい変形実験技術を確立させた。この方法を用いると,約7GPaまでの圧力領域で,マントル構成鉱物の変形実験を行う事ができ,そのレオロジー特性をメカニカルデーター(流動則)として表現する事が可能である。この圧力は,従来の変形実験装置で発生できる圧力の約3倍に相当する。開発した変形実験技術を用いて,上部マントルの最も主要な鉱物であるオリビンの変形実験を行った。その結果,圧力の増大に伴って,変形機構図中で示されている変形メカニズムのうち,転位すべり領域が,より低応力側,すなわち,転位クリープが卓越する領域に拡大する可能性がある事が分かった。この結果は,上部マントルではオリビンは転位クリープによって変形が進行しているというこれまでの考えとは異なり,上部マントルのある部分では,転位すべりによって変形が進行している可能性を示唆する重要な発見である。本研究では,上部マントルに相当する圧力領域での鉱物のレオロジー特性を明らかにする事を目的とし,マルチアンビル型高圧発生装置と放射光及びCCDカメラシステムを併用した全く新しい変形実験技術の開発を行っている。基本的な高圧セルの開発実験は,愛媛大学の高圧発生装置を用いて行い,放射光を用いた実験はSPring-8のBL04B1ビームラインに設置されているマルチアンビル型高圧発生装置(SPEED-1500)とCCDカメラシステムを用いて行った。実験にはTEL12mmのWC製第2段アンビルを使用し,San Carlosオリビン粉末の円柱形焼結体(直径1.2mm,長さ1.7mm)を試料に用いて実験を行った。この研究の問題点は(1)マルチアンビル型高圧発生装置は試料を等方的に加圧する為に,この装置を用いて変形実験を行う為には,試料に高圧力がかかり,かつ,一軸性の圧縮応力を発生させるセルの開発が必要,(2)試料に高圧力がかかっている際には,第2段アンビル同士が非常に近接した状態となるが,この様な状態でも,アンビル間の空間を通してエックス線が試料に照射透過し,試料の全体像がCCDカメラシステムで撮影されるようなセルを開発しなければいけない事である。これまでの実験で,上記の2つの問題点を解決した高圧セルの開発に成功した。

そのセルでは,約7GPaの圧力領域で,試料を約5%歪ませ,かつ,良質の画像データーを得る事とができる。また,得られた画像データの解析から,ガイドブロックの変位,アンビルギャップの変位,及び,試料の短量の比較によって,試料に発生している差応力値を求める得る事がわかった。今後は,より大きな圧力のもとでの変形実験技術の追求と,試料の歪量をより大きくする高圧セルの開発を行う。マントルの流動特性を理解する為には,マントルを構成している鉱物のレオロジー特性(塑性変形特性)を変形実験によって理解する必要がある。特に,圧力の効果の解明は,非常に大きな圧力場であるマントルの流動特性の解明の最もさし迫った重要な問題点となっている。しかし,これまで変形実験に用いられてきた装置では,発生できる圧力の限界,(約2GPa)の為に,この問題を解決する事ができない。そこで,本研究では,上部マントルに相当する圧力領域での鉱物のレオロジー特性を明らかにする事を目的とし,マルチアンビル型高圧発生装置と放射光及びCCDカメラシステムを併用した全く新しい変形実験技術の開発を行った。実験はSPring-8のBL04B1ビームラインに設置されているマルチアンビル型高圧発生装置(SPEED-1500)とCCDカメラシステムを用いて行った。本実験の原理は,高圧力容器中の高圧・高温・差応力状態にある試料の全景(歪状態)を,強力なX線を用いたラジオグラフィ法によって観察する事にある。49回におよぶ実験の末に,新しい変形実験技術を確立させた。この方法を用いると,約7GPaまでの圧力領域で,マントル構成鉱物の変形実験を行う事ができ,そのレオロジー特性をメカニカルデーター(流動則)として表現する事が可能である。この圧力は,従来の変形実験装置で発生できる圧力の約3倍に相当する。開発した変形実験技術を用いて,上部マントルの最も主要な鉱物であるオリビンの変形実験を行った。その結果,圧力の増大に伴って,変形機構図中で示されている変形メカニズムのうち,転位すべり領域が,より低応力側,すなわち,転位クリープが卓越する領域に拡大する可能性がある事が分かった。この結果は,上部マントルではオリビンは転位クリープによって変形が進行しているというこれまでの考えとは異なり,上部マントルのある部分では,転位すべりによって変形が進行している可能性を示唆する重要な発見である。
希少疾患における疾患登録展開型デザインの開発

疾患登録のデータを有効に用いて治療法を確立するための研究デザインを、1)疾患登録内介入研究、2)疾患登録内コホート研究、3)予後調査のある疾患登録内コホート研究の場合において検討した。1)は疾患登録と介入研究の集団に違いがあるか、それを説明する変数を特定できるか、2)はさらにコホート研究において治療法の選択を説明する変数が特定できるか、3)は治療効果に影響する変数を特定できるかが重要となる。1)に該当する例として、限局性皮質異形成II型のてんかん発作に対する治療薬の安全性と有効性を検討する試験では、希少難治性てんかんレジストリーを利用する介入研究のデザインを設定した。既存のレジストリーでは評価に十分なデータを取得することが困難なことがわかったため、主要評価項目が取得できるように前向きコホート研究を新たに設定した。現在、介入試験と前向きコホート研究は実施中である。解析段階で患者背景分布を確認し、効果の大きさを推定する予定である。コホート研究は2)につながる状況でもある。設定したデザインと留意点を成果としてまとめた。3)に該当する例として、小児再発・難治性急性白血病に対する低用量抗ヒト胸腺細胞免疫グロブリンを用いたT細胞充満HLAハプロ移植の安全性と有効性を検討する試験では、日本造血細胞移植データセンターのデータを外部対照群として利用する介入研究の計画を設定した。長期的な無イベント生存時間を評価する。解析段階では疾患レジストリーと介入研究の類似性の検討が重要となり、傾向スコアを用いた効果の大きさの推定を試みる。将来的に3)につながる状況である。新たな臨床試験デザインとしてマスタープロトコル試験の概念が提唱され、特に希少疾患領域における利用が期待されている。平成30年度は、主としてがん領域を中心にマスタープロトコル試験に関するレビューを行い、その成果をまとめた。本研究では、疾患登録のデータを有効に用いて治療法を確立するための研究デザインを、1)疾患登録内介入研究、2)疾患登録内コホート研究、3)予後調査のある疾患登録内コホート研究の3つの場合において提案する。本年度は、希少難治性てんかんの疾患登録データ(約1300例)を用いて1)と2)の変数の状況を確認した。この疾患登録は、内部にコホート研究をもつ研究デザインである。3)について、疾患登録からコホート研究の対象者を選択するパターンを変えて、MCMCによる多重代入法、ロジスティックモデルを用いた多重代入法、傾向スコアによる調整法により、治療法の予後への影響を推定する場合の特徴を把握した。未測定の共変量の影響の大きさ、コホート研究に選択される対象者の割合により、性能が異なることを確認した。平成28-29年度は実際のデータを踏まえた状況を条件として設定し、シミュレーションにより評価する。1)疾患登録内介入研究、2)疾患登録内コホート研究の設定における一般化がやや遅れているが、実際の疾患登録データを用いた分析を進めた。3)予後調査のある疾患登録内コホート研究については予定より進んでいる。本年度は具体的な希少難治性てんかんレジストリーをもとに、治療薬の介入研究のデザインを検討した。短期的な評価変数を設定したうえで、介入研究とコホート研究を同時に設定する状況を想定した。directed acyclic graph (DAG)を用いてコントロールや変数の設定を考察した。てんかんの専門家と臨床試験に関する協議を重ねており、平成29年度は、実際の臨床研究の計画に反映する。また長期的な評価変数についても検討する。2)疾患登録内コホート研究、3)予後調査のある疾患登録内コホート研究についての設定においてはやや遅れているが、1)疾患登録内介入研究については実際の疾患登録データを用いた分析を進め、予定より進んでいる。本年度は具体的に次の2つの臨床研究において研究デザインを設定した。すなわち、限局性皮質異形成II型のてんかん発作に対する治療薬の安全性と有効性を検討する試験では、希少難治性てんかんレジストリーを利用する介入研究のデザインを設定し、実施計画書に反映した。短期的な発作発現頻度を評価するために、レジストリーでは不十分な発作発現頻度の情報を収集するコホート研究を設定した。解析段階では患者背景分布を確認し、効果の大きさを推定する予定である。また、小児再発・難治性急性白血病に対する低用量抗ヒト胸腺細胞免疫グロブリンを用いたT細胞充満HLAハプロ移植の安全性と有効性を検討する試験では、日本造血細胞移植データセンターを外部対照群として利用する介入研究の計画を設定した。そこでは、長期的な無イベント生存期間を評価する計画とした。解析段階では、疾患レジストリーと介入研究の類似性の検討が重要となり、傾向スコアを用いた効果の大きさの推定を試みる。近年に疾患レジストリの利活用やマスタープロトコル試験などの新たな臨床試験デザインの概念が提唱され、マスタープロトコル試験の1つであるバスケット試験のデザインと解析法を検討した。1)疾患登録内介入研究については、実際の疾患登録データを用いた分析を2試験において設定した。

これらに用いた疾患登録は、2)疾患登録内コホート研究、3)予後調査のある疾患登録内コホート研究としても利用可能であったため、2)3)の研究も検討した。さらに、新たな臨床試験デザインの1つとしてバスケット試験のデザインと解析法を検討した。疾患登録のデータを有効に用いて治療法を確立するための研究デザインを、1)疾患登録内介入研究、2)疾患登録内コホート研究、3)予後調査のある疾患登録内コホート研究の場合において検討した。1)は疾患登録と介入研究の集団に違いがあるか、それを説明する変数を特定できるか、2)はさらにコホート研究において治療法の選択を説明する変数が特定できるか、3)は治療効果に影響する変数を特定できるかが重要となる。1)に該当する例として、限局性皮質異形成II型のてんかん発作に対する治療薬の安全性と有効性を検討する試験では、希少難治性てんかんレジストリーを利用する介入研究のデザインを設定した。既存のレジストリーでは評価に十分なデータを取得することが困難なことがわかったため、主要評価項目が取得できるように前向きコホート研究を新たに設定した。現在、介入試験と前向きコホート研究は実施中である。解析段階で患者背景分布を確認し、効果の大きさを推定する予定である。コホート研究は2)につながる状況でもある。設定したデザインと留意点を成果としてまとめた。3)に該当する例として、小児再発・難治性急性白血病に対する低用量抗ヒト胸腺細胞免疫グロブリンを用いたT細胞充満HLAハプロ移植の安全性と有効性を検討する試験では、日本造血細胞移植データセンターのデータを外部対照群として利用する介入研究の計画を設定した。長期的な無イベント生存時間を評価する。解析段階では疾患レジストリーと介入研究の類似性の検討が重要となり、傾向スコアを用いた効果の大きさの推定を試みる。将来的に3)につながる状況である。新たな臨床試験デザインとしてマスタープロトコル試験の概念が提唱され、特に希少疾患領域における利用が期待されている。平成30年度は、主としてがん領域を中心にマスタープロトコル試験に関するレビューを行い、その成果をまとめた。実際のデータを踏まえた状況を設定し、シミュレーションにより推定精度を検討する。実際の治療薬開発において、臨床試験および臨床研究のデザインを設定する。状況に応じたストラテジーを整理し、希少疾患において適応可能な情報としてまとめる。実際の治療薬開発における、臨床試験および臨床研究のデザイン設定を踏まえ、状況に応じたストラテジーを整理し、希少疾患において適応可能な情報としてまとめる。バスケット試験の検討成果をまとめる。当初の予定より分析に時間を要したため、結果の公表が遅れ使用予定としていた予算が未使用となった。計画時の目的は達成したものの、以下の研究が継続中であり、延長を申請する。
肝癌合併肝硬変を含む自己培養骨髄細胞投与による新規肝臓再生療法をめざした基礎研究

【背景と目的】自己骨髄細胞投与が肝発癌機構に与える影響を評価するため、マウス肝硬変発癌モデルで評価した。【方法】マウス肝硬変発癌モデルに同種同系マウスGFP陽性骨髄細胞を尾静脈から頻回投与し、肝発癌動態を評価した。【結果】投与群では、前癌性病変および腫瘍の発生率および個数は低くサイズは同等で、肝8-OHdG量は低値であった。【結論】自己骨髄細胞投与は肝発癌に対して抑制的に作用することが示唆された。我々はこれまで、肝細胞癌合併のない非代償性肝硬変症に対して自己骨髄細胞投与(ABMi)療法を多施設臨床研究として行い、その有効性・安全性を明らかにしてきた。しかし肝硬変は高発癌状態であるため、自己骨髄細胞投与の肝発癌機構への影響を評価することは極めて重要である。そこで今回我々は、マウス肝硬変発癌モデルを新規作成し、自己骨髄細胞投与の肝発癌に与える影響を解析した。生後2週オスC57BL/6マウス腹腔内にN-nitrosodiethylamine (DEN)を単回投与し、さらにDEN投与後1ヶ月目からCarbon tetrachloride (CCl_4)を週2回腹腔内反復投与するマウス肝硬変発癌モデル(DEN/GFP-CCl_4モデル)を作成し、これをコントロールとした。またDEN/GFP-CCl_4モデルマウスDEN投与後2ヶ月目から2週間毎に同種同系マウスGFP陽性骨髄細胞(5×10^5個)を尾静脈から投与し、これを投与群とした。DEN投与後4.5ヶ月時点(計5回投与)における肝発癌動態を、組織学的にfociおよび腫瘍(腺腫+肝細胞癌)の発生率、個数、サイズにより解析し、肝8-OHdGはELISA法で測定した。その結果、DEN投与後4.5ケ月において、foci発生率とfoci個数は投与群で低い傾向で、fociサイズも同等であった。また腫瘍の発生率、個数、サイズにも有意差はなく、むしろ投与群で抑制傾向であった。さらに肝8-OHdG量も、投与群で有意に低値であった。以上のように、頻回の自己骨髄細胞投与でも肝発癌は促進されることなく、むしろRe-dox homeostasisの安定化から抑制的に作用することが示唆された。【目的】これまで我々は、肝細胞癌合併のない非代償性肝硬変症に対して「自己骨髄細胞投与(ABMi)療法」を多施設臨床研究として行い、その有効性・安全性を明らかにしてきた。しかし肝硬変症は高発癌状態であるため、自己骨髄細胞投与が肝発癌機構に与える影響を評価することは極めて重要である。そこでマウス肝硬変発癌モデルを新規に作成し、自己骨髄細胞投与の肝発癌への影響を解析評価することを目的とした。【方法】生後2週オスマウス腹腔内へのN-nitrosodiethylamine (DEN)単回投与と、DEN投与後1ヶ月からのCarbon tetrachloride週2回腹腔内反復投与により「マウス肝硬変発癌モデル(DEN/GFP-CC14モデル)」を作成し、これをコントロール群(n=17)とした。また、DEN/GFP-CC14モデルマウスにDEN投与後2ヶ月目から2週間毎に同種同系マウスGFP陽性骨髄細胞を尾静脈投与し、これを投与群(n=23)とした。DEN投与後4.5ヶ月時点(骨髄細胞は計5回投与)の肝発癌動態を、組織学的にfociおよび腫瘍(腺腫+肝細胞癌)の発生率、個数とサイズにより評価し、生存率も併せて検討した。また肝線維化をSirius-red染色により評価し、酸化ストレスは肝8-OHdG量(ELISA法)により評価し、自己骨髄細胞投与の肝発癌に与えるメカニズムを解析した。【結果】DEN投与後4.5ヶ月において、foci発生率(コントロール群/投与群;61.5/23.1(%),p<0.001)、foci個数(1.66/0.62(個/cm2),p<0.01)は投与群で有意に低く、fociサイズ(0.35/0.36(x0.1mm2),p=0.35)は同等であった。さらに、腫瘍発生率(61.5/15.4,p=0.03)および腫瘍個数(2.22/0.17,p<0.001)も投与群で有意に低下しており、腫瘍サイズ(3.67/3.67,p=0.43)にも差を認めなかった。生存率はDEN投与後4.5ヶ月までの観察期間で有意差こそ認めないものの、投与群で改善傾向を認めた(DEN投与後3.75ヶ月;p=0.06)。また背景肝の線維化は投与群で有意に少なく(p=0.03)、肝8-OHdG量も投与群でコントロール群に比べ0.85倍と有意に低値であった(p=0.005)。【結論】

頻回の自己骨髄細胞投与でも肝発癌は促進されることなく、むしろ抑制され、また腫瘍増殖も促進されることはなかった。自己骨髄細胞投与により肝内Re-dox状態の持続的な安定化により肝発癌が抑制された可能性が示唆された。
有限核におけるαクラスター凝縮状態の変形,振動,回転を含めた構造の解明

1.α凝縮状態はα分解敷居値近傍に共鳴状態として現れると考えらるため,境界条件を付けた正しい共鳴状態の取り扱いが必要不可欠である.共鳴状態を扱うACCC法についてその内在する欠点を克服し,物理的に妥当な新たな方法を提案し議論を深めた.ACCC法は,状態のエネルギーと崩壊幅を議論することは出来るが基本的に共鳴の波動関数についての情報は何も与えない.昨年度考案した,束縛状態近似の範囲でより正確な共鳴の波動関数を得る方法(拡張版束縛状態近似)に対して,更なる考察を加えると共に,その得られた状態を利用したACCC法の改良版を考案した.それらの結果を論文に纏めた.この改良版とは,ACCC法のアイディアに立脚して,拡張版束縛状態近似によって得られた共鳴の波動関数を利用し,共鳴状態の巾を求める方法である.従来のACCC法が非常に高い数値精度の計算を必要としていたのに対して,改良版ACCC法では,遥かに低い精度の計算で巾がユニークに決定出来ることを示した.2.3α,4α凝縮波動関数を用いて,12C及び160における非弾性電子散乱の形状因子についての分析を行い,その結果を論文に纏めた.12Cの第二0+状態は3つのαクラスターが希薄ガス構造を形成し最低エネルギー軌道に凝縮した、非常に半径の大きな状態と考えられている.この励起状態の半径が非弾性電子散乱の形状因子の絶対値を利用して議論出来ることを示した.この状態の形状因子の実験値は,3α凝縮波動関数の予言と見事に一致するが,同時にその波動関数の与える半径が,より大きくても小さくても、形状因子の絶対値は大きく変化し実験と合わなくなることを示した.昨年度の成果として、^<12>Cの第二0^+状態は3つのα粒子がボーズ・アインシュタイン凝縮した状態であるということが理論的に明らかになった。今年度はこの事実に基づいて、二番目0^+状態の上に存在する未だその構造のはっきりとは理解されていない幾つかの正パリティ状態について、3αボーズ凝縮体の励起モードとして理解できるか否かの理論的検証を行った。具体的には特に、励起エネルギー10.3MeVに存在する約3MeVのα崩壊幅を持った三番目0^+状態、ごく最近観測されその存在が確定的になった励起エネルギー10MeV程度の二番目2^+状態について、3α凝縮模型波動関数に解析接続法(ACCC>を適用し、そのエネルギー、α崩壊幅の計算を行った。3α分解敷居値の数MeV上に存在するこれら励起状態に対しては束縛状態近似を超えた取り扱いが必要であり、解析接続法は共鳴状態としての正しい取り扱いを可能にする一つの有効な手段である。解析の結果得られた二番目2^+状態はエネルギー、幅共に、実験値と比較して極めてconsistentであった。特にこの状態は、束縛状態近似の範囲内でのクラスター模型計算によってその存在が昔から予言されていたが、そのα崩壊幅の計算値は実験値と大きく食い違っている。二番目2^+状態に対して我々が得た実験とconsistentな結果は、束縛状態近似の限界を示唆すると共に、この状態がα凝縮体の何らかの励起モードとして記述できることを示している。また三番目0^+状態について、現在のところ我々はその実験値を充分に再現することに成功していない。AMD計算はこの状態が3α直線鎖に近い構造を持つことを示しているが、αガス構造を有する我々のα凝縮模型がこの状態の実験値を充分に再現することが難しいなら、それはこの三番目0^+状態が3α直線鎖構造を持つことの間接的な証明である。^<12>Cの第二0^+状態(励起エネルギー7.66MeV)が3つのα粒子が全て最低エネルギー軌道を占有した"ボーズ・アインシュタイン凝縮"状態であるということを我々は既に理論的に明らかにしている。また励起エネルギー9.9MeVの位置に、1.0MeVのα崩壊幅を持った第二2^+状態が最近観測された。この状態に対して、3α凝縮模型波動関数に解析接続法(ACCC)を適用した解析の結果、エネルギー、α崩壊幅共に実験値をよく再現することも既に示した。これらは昨年度までの研究結果であるが、解析接続法という手法の性格上、エネルギー、幅以外には、得られた励起共鳴状態を十分に解析できないという困難さが残っていた。今年度はこの困難を取り除き、共鳴状態の波動関数を近似的に確定する方法を見出した。それにより第二2^+状態を解析した結果、密度分布等、第二0^+状態に非常に似通っており、更に3つのα粒子のうち1つがD軌道にジャンプし、残り2つがS軌道を占有した構造を有していることが明らかになった。つまり第二2^+状態はボーズ凝縮状態である第二0^+状態のファミリーとして理解できることを示した。これらの結果は論文に纏めEuropean Physical JournalAに現在投稿中である。またごく最近^<16>Oにおいて、励起エネルギー13.5MeVの位置にα崩壊幅0.8MeVを持った0^+状態が観測された。4α凝縮模型波動関数を用いて以前に成された理論計算のエネルギー値から、この状態は4α凝縮状態の候補と考えられている。今年度、この状態に付いてR行列理論に基づいてα崩壊幅の計算を行い実験値をよく再現する結果を得た。これは最近観測された13.5MeVの0^+状態を4α凝縮状態と同定する我々の従来の主張を更に支持するものである。

1.α凝縮状態はα分解敷居値近傍に共鳴状態として現れると考えらるため,境界条件を付けた正しい共鳴状態の取り扱いが必要不可欠である.共鳴状態を扱うACCC法についてその内在する欠点を克服し,物理的に妥当な新たな方法を提案し議論を深めた.ACCC法は,状態のエネルギーと崩壊幅を議論することは出来るが基本的に共鳴の波動関数についての情報は何も与えない.昨年度考案した,束縛状態近似の範囲でより正確な共鳴の波動関数を得る方法(拡張版束縛状態近似)に対して,更なる考察を加えると共に,その得られた状態を利用したACCC法の改良版を考案した.それらの結果を論文に纏めた.この改良版とは,ACCC法のアイディアに立脚して,拡張版束縛状態近似によって得られた共鳴の波動関数を利用し,共鳴状態の巾を求める方法である.従来のACCC法が非常に高い数値精度の計算を必要としていたのに対して,改良版ACCC法では,遥かに低い精度の計算で巾がユニークに決定出来ることを示した.2.3α,4α凝縮波動関数を用いて,12C及び160における非弾性電子散乱の形状因子についての分析を行い,その結果を論文に纏めた.12Cの第二0+状態は3つのαクラスターが希薄ガス構造を形成し最低エネルギー軌道に凝縮した、非常に半径の大きな状態と考えられている.この励起状態の半径が非弾性電子散乱の形状因子の絶対値を利用して議論出来ることを示した.この状態の形状因子の実験値は,3α凝縮波動関数の予言と見事に一致するが,同時にその波動関数の与える半径が,より大きくても小さくても、形状因子の絶対値は大きく変化し実験と合わなくなることを示した.
自然循環系に基づく悪臭性有機廃棄物の無臭化・コンポスト微生物による無公害化と利用

人口が増加し、様々な人間活動が盛んになるに伴い、厨芥、余剰汚泥、家畜排泄物などの悪臭性の天然有機廃棄物の量が年々増加し、我が国だけでも年間数億トンに達している。これらの廃棄物を自然の物質循環系の中で処理し、無公害化すると共に資源化することを目的としている。通常、数ヶ月半年をかけてコンポスト化している鶏ふんを試料として、無臭化微生物群を用いてより簡単に短期間に無公害化し、資源化することを今年度の目的とした。濃厚試料で飼育している産卵鶏のふん5kgに無臭化種菌1kgとモミガラを0.9kg添加してよく混合した。これを自然通気を可能にした無臭化処理槽に自然堆積した。この混合物の比体積は約2.0l/kgであった。堆積直後から品温上昇し始め、堆積24時間で、最高の70°Cに達し、その後急激に低下し34日間で室温の23°C前後となり一定となった。pHは温度の上昇と共に高くなり、堆積16時間で7.6から9.2になり、その後は変化しなかった。水分は、6日間で全体の50%が減少した。官能的悪臭度は約30時間で0となり、鶏ふん特有臭は完全に無くなった。易分解性のアミノ酸は34日で、腐植の度合いを示すフミン酸は2日間で最大の2.8mg/gとなり、その後、両者共に一定となった、未処理物中に多量に含まれていた悪臭性の揮発性脂肪酸や硫黄化合物が、無臭化物中にはほとんど見い出せなかった。小松菜を用いた発芽試験では、未処理物では、100%障害があったが、処理物では23間でその障害が完全に消失した。堆積物を各時間毎に採取し、その水抽出をSephadex G-15を用いてゲルろ過し、280nmにおける吸光度を測定した。堆積2日間でそのパターンは一定となり、市販の完熟堆肥と同等となった。この菌群と方法を用いれば、より短期間に鶏ふんはコンポスト化できることが分かった。単離した無臭化細菌は、Acyl CoA Synthetaseの活性が高く、Hexokinaseの活性が低いことが分かった。
オランダ社会主義者S.J.リュトヘルスの国際的活動の追跡調査(1918-20年)

『米国司法省調査ファイル,第1部:IWW』とアメリカ社会党,IWW各機関誌(いずれもマイクロフィルム)を購入し,重要箇所を大量に印刷したうえで読み進んだ。これによって191518年のリュトヘルスの滞米中の活動に関してもれていた調査を果たすことができた。そして,その調査を踏まえ,既に公表済みのリュトヘルス研究の前半部(第1次世界大戦前夜から1918年夏まで)の改訂原稿を完成させた(400字詰原稿用紙約850枚)。その公刊をめざし,ミネルヴァ書房の内諾を得て,平成7年度一般学術図書計画調書を文部省に提出した。続くリュトヘルスの後半部の研究も進み,1918年夏から秋にかけてのウラジヴォストークからモスクワまでのリュトヘルス一行の横断行の追跡調査を,主として社会史国際研究(アムステルダム)所蔵のリュトヘルス文庫史料並びに『プラウダ』,『イズヴェスチャ』および『トリビューネ』(ロシア語・オランダ語各機関紙)を使って終えた。それをまとめた論文(約138枚)も平成7年2月に完成し,目下印刷中である。本稿によってリュトヘルス研究の空白を埋めることができたとともに,リュトヘルスがモスクワへ持ち運んだ日本社会主義者の決議と書簡についての新たな分析も果たしえた。更に最新のオランダ並びに国際社会主義運動関係の図書並びに博士論文も購入でき,最新の研究成果をフォローしながら,続く追跡調査のための予備研究にも着手できた。
野生動物の画像情報収集システム・バイオロギング構築のための実験研究

野生動物の行動の研究は、これまで直接観察法が主体であった。しかし、多くの野生動物は人間を忌避し、観察が困難な場合が多い。そこで本研究では野生動物に超小型撮影装置を装着し、動物側から撮影し情報を収集することに着目した。動物側の目線で撮影された画像を解析することで動物の生態を解明する手法を開発した。開発したビデオカメラは、首輪に装着するタイプで、昼夜問わずに撮影できる。また、動物の行動に影響を及ばさないよう、超小型軽量タイプを開発した。撮影した動画分析から、採食物の種同定を実施することが可能であった。今後、野生動物にカメラを装着し画像情報を分析する研究は増加すると思われる。近年、無人自動撮影技術の向上によりセンサー付きカメラを生息地に設置することで動物観察が容易となった。しかし、センサー付きカメラは一定の箇所でしか情報を収集することができず、限界がある。動物側の目線で撮影された画像を解析することで動物の生態を解明する。今年度は、動物に装着する小型カメラの開発を実施した。小型の赤外線照明内蔵のカメラを、電源とともに防水ケースに収納し、脱落機能の付いたGPS発信器首輪に取り付けた。カメラは、長時間連続録画及び静止画撮影が可能なものを選択した。超小型タイマーを取り付けて、録画時間の設定、赤外線照明のオンオフの設定を可能とした。この機能を設けることで小型、省電力が可能となった。録画媒体は、小さく軽度で記録容量が多いSDカードを採用した。カメラ、録画媒体、バッテリーを収容するケースは、耐衝撃性にすぐれたポリカーボネイト製を用いた。レンズ、赤外線照明部には0リングを介してアクリル板を取り付けた。約1気圧の水圧に耐えるものを作成し防水機能を高めた。電源は、軽量で高容量の塩化チオニルーリチウム電池を採用し、DC/DCコンバータ(入力8-40V出力5V3A)で降圧・定電圧化してカメラに供給するように設計した。尚、開発したカメラは、電池交換をすることにより、再使用が可能な設計にした。実験室内で撮影装置を作動したところ、高画質連続撮影の場合最大7日間、静止画では約1ヶ月の撮影に成功した。今年度は、ツキノワグマ、ニホンジカに装着する小型カメラの開発を実施した。電源は、軽量で高容量の塩化チオニル-リチウム電池を採用し、DC/DCコンパータ(入力8-40V出力5V3A)で降圧・定電圧化してカメラに供給するように設計した。撮影時間、7日間のバッテリー重量は2kg、4日間は1kg、1日間は200gであった。開発したカメラを飼育中のニホンジカ、成獣オス・メスにそれぞれ装着し、シカの行動に影響がないか観察をした。装着したカメラ200g装置は、装着後3時間の観察では、個体への影響は認められなかった。赤外線を用いた夜間撮影では、5メートル程壌までしか映像を分析することができなかった。今後の課題として残された。今年度は、野生個体に実際に装着し、映像を解析する予定である。「野生動物の行動の研究は、これまで直接観察法が主体であった。

動物側の目線で撮影された画像を解析することで動物の生態を解明することを目的とした。本研究では、夜間撮影も可能なカメラの開発を目指した。その結果、以下のカメラを開発することに成功した。小型の赤外線照明内蔵のカメラを、高性能バッテリーとともに防水ケースに収納し、脱落機能の付いたGPS発信器首輪に取り付けた。長時間連続録画及び静止画撮影が可能とした。また、超小型タイマーを取り付けて、録画時間の設定、赤外線照明のオンオフの設定を可能とした。対象動物は、ニホンザル、ニホンジカ、ツキノワグマとした。野外で対象動物を捕獲し、麻酔導入後、それぞれの動物に、開発した超小型カメラを装着した。電波発信器を利用して脱落したカメラを回収し、記録された動画を解析した。その結果、それぞれ対象動物において、生息環境、採食物のデータ、個体間の関係情報を入手することができた。ニホンザルの場合、採食物であるクワの果実、クズの新芽が明確に判定できた。また、他個体とのグルーミング行動の映像を記録することができた。クマでは、カキの採食を記録することに成功した。この映像システムを利用することで、直接観察が困難であった、野生動物の生態がより詳細に解析することが可能となった。今後は、長期動画撮影が可能な、機器の開発が課題である。装着するバイオロギング・ビデオカメラの開発が概ね完成し、飼育下ニホンジカで安全性の確認、記録データの有効性が検証できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、開発したバイオロギング-ビデオカメラを野生ツキノワグマおよびニホンジカに装着し、実際の映像記録を分析する予定である。また、映像記録時間は短いが、バッテリーを最小限にした装置をニホンザルにも装着する予定である。
神経外傷急性期における局所低温療法の開発

本研究の目的は、外傷性脳損傷に対する脳局所低温療法の開発であった。Convection-enhanced delivery法(CED法)を用いて、損傷局所に低温灌流液を注入し、脳保護効果を得ようと企図した。まず、正常ラットにおいて、冷却灌流中のMRモニタリング方法を確立した。次に、ラット外傷性脳損傷モデルを用いた概念実証を試みたが、疾患モデルにおいては脳圧亢進が速やかに起こり、冷却液灌流が困難であった。このような問題点に対して高浸透圧液注入の有用性が報告されていたが、本研究の実験系においては、その有用性を再現できなかった。灌流液を変更することでブレイクスルーを起こすべく、研究を継続している。本研究の目的は、外傷性脳損傷に対する効果的な低温保護療法、すなわち「脳局所低温療法」の開発である。現在、外科的減圧術および軽度低体温療法を中心とする集中治療が行われているが、飛躍的に治療効果を向上させるようなブレイク・スルーが求められている。本研究は、中枢神経組織への薬剤送達方法:Convection-enhanced delivery法(CED法)を応用し、損傷部位周辺において神経保護薬を含む低温の液体を灌流することで、全身性の合併症をきたすことなく、十分な脳低温を達成することを試みるものである。さらに、将来の臨床応用に向けて、温度管理に関するMRモニタリング技術とコンピュータ・シミュレーション法を併せて開発する。将来は、脳生理学の発展に伴い、重要な標的部位を中心に治療を行うという新たな脳保護戦略が可能となる。平成26年度は、正常ラットにおいて、CED法による灌流液分布を小動物用7T-MRでモニタリングする技術を開発し、また、ラット脳損傷モデルの作成実験を行った。今後、作成したラット脳損傷モデルに対する脳局所低温療法の効果検証実験へと、すみやかに移行する予定である。本研究の目的は、外傷性脳損傷に対する「脳局所低温療法」の開発であった。Convection-enhanced delivery(CED)法を用いて、損傷した脳局所へと低温の灌流液を注入し、同部の著しい低温を達成、脳保護を行うとする新規治療法について、(1)ラット外傷性脳損傷モデルを用いた概念実証(2)灌流液の最適化(3)MRIを用いた非侵襲的モニタリング方法開発(4)脳波変化の観察(5)流体力学的解析・伝熱解析による理論的裏付け、の5点を目標として研究を遂行した。まず、正常ラットにおいて、冷却液灌流中のモニタリングを行う手法を確立した。小動物におけるin vivoでのリアルタイム・モニタリング手法を確立したことにより、CED法による灌流液注入の様子を観察できるようになったことは、大きな成果である。また、注入中の脳波測定方法に関しても、ラット脳を被覆する電極を利用することで可能とした。その後、ラット外傷性脳損傷モデルにおいての概念実証を試みた。その結果、外傷性脳損傷モデルとして適切と考えられる損傷を加えた後においては、脳圧亢進が予想以上に速やかに起こり、CED法による冷却液灌流が困難であることが分かった。このような問題点は、先行論文において指摘されており、その解決策として高浸透圧液注入の有用性が報告されていたが(SandbergDIet al, J Neurooncol58:187-192,2002)、本研究の実験系においては、その有用性を再現することができなかった。現在、損傷の程度とCED法による灌流液注入の可否との相関を検討中である。さらに、灌流液を変更することでブレイクスルーを起こすべく、研究を継続している。ラット外傷性脳損傷モデルを用いた治療の安全性・有効性を確認する研究を、平成26年度中に予定していたが、そこまで到達できなかった。しかし、CED法によるドラッグ・デリバリー後の、小動物における薬剤分布範囲モニタリングの方法を開発することができた。これら知見をふまえ、研究の次段階へと速やかに移行する予定である。脳神経外科学平成27年度は、引き続き、ラット外傷性脳損傷モデルを用いた局所脳低温両方の安全性・有効性の検証実験を行う。さらに、小動物用7T-MRを用い、脳低温療法施行中の脳温モニタリングの実験を行う予定である。近年ではMRIの技術進歩に伴いproton magnetic resonance spectroscopy(1H MRS)を用いて非侵襲的に脳温測定が可能となっている(Cady EB et al, Magn Reson Med 33, 862-867, 1995)。本法を用いれば、非侵襲的に、局所脳低温療法施行中の脳温を経時的にモニタリングすることが可能であるものと見込んでいる。今年度の研究が概ね問題なく遂行できたため。ラット外傷性脳損傷モデルを用いた局所脳