hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
早期の癌に対する標準的放射線治療方法確立のための研究

今後はさらに照射野および小線源治療併用に関してそれぞれphase III trialを計画する。I、II期中咽頭癌については文献で報告された253例の解析を行った、早期下咽頭癌については48例を集積したが、さらに集積を継続する。早期頭頸部癌に関してはIMRTによる唾液腺保護のためのphase I trialを計画する。早期乳癌に対する乳房温存療法については、照射が必要な症例の選別に関する詳細な研究を行い、またboost治療の妥当性について検討を行う。また早期前立腺癌に対する標準的IMRT確立のための研究を行う。画像診断の進歩により早期の癌が高率に発見されるようになり、また高齢化社会の進行に伴い放射線治療の役割が増している中で、治癒の可能性の高いこれら早期の癌に対する標準的放射線治療方法(照射野、照射方法、線量分割法、総線量、小線源との併用、化学療法との併用など)は確立していないのが現状で、本研究はその確立を目指すものである。本年度は昨年度に引き続いて研究分担施設等の過去のデータを集積、解析すると同時に、臨床試験のプロトコールについて検討した。頭頸部領域では早期中咽頭癌143例が集積され局所再発26例、頸部リンパ節転移15例について照射野、線量などの点から詳細に検討した。I、II期下咽頭癌について九大の40例を解析した。この解析結果に基づき早期下咽頭癌の全国調査を行う予定である。早期肺癌については、昨年度行った241例の解析結果に基づき、II期肺癌に対する線量増加試験について検討した。また早期肺癌に対して定位放射線治療とUFT併用療法に関するランダム化比較試験について検討した。食道表在癌に対しては、すでに標準的治療方法の推奨を行っているが、照射野の広さあるいは小線源治療併用の是非について結論が得られていないので、それぞれphase IIIの臨床試験プロトコールについて検討した。I、II期悪性リンパ腫についても、75歳以上症例を対象として化学療法併用有無についてのphase III臨床試験プロトコールについて検討した。早期非浸潤性乳癌に対するboost照射の意義と適応について症例集積と臨床試験について検討した。早期前立腺癌に対して、病理学的指標のグリソン・スコアからみて精嚢を照射野含めるべきか否かを検討し、その妥当性を知るための臨床試験について検討した。過去の症例の集積が不十分な領域では引き続き症例集積を進めると同時に、解析が終了した領域では早急に標準的治療方法確立のための臨床試験を開始する予定である。画像診断の進歩により早期の癌が高率に発見されるようになり、また放射線治療成績の向上、QOL重視の中で早期の癌に対する放射線治療の役割が急増している。しかし、治癒の可能性の高いこれらの癌に対する標準的放射線治療方法(照射野、照射方法、線量分割法、総線量、小線源との併用、化学療法との併用など)は確立していないのが現状で、本研究はその確立を目指すものである。本年度は昨年度に引き続いて研究分担施設を中心に過去のデータを集積、解析するとともに、標準的放射線治療法確立のための臨床試験プロトコールを検討した。頭頸部領域では早期の中咽頭癌180例を集積し、5年生存率83%、10年生存率74%と好成績を得ている。唾液腺保護に関する臨床試験について検討した。また、全国調査により早期の下咽頭癌115例を集積し、5年生存率66%が得られた。喉頭温存は良好であるが、再発低減方法について検討した。早期肺癌については全国集計300例を詳細に解析し、2cm以下であれば48Gy/4分割が標準との結果を得た。
生活習慣病改善に有効な代謝調節機能を有する新規分岐鎖アミノ酸誘導体の創出

本研究では、微生物に見いだした新たな分岐鎖アミノ酸代謝系にて機能する新規酵素群を活用して、水酸化分岐鎖アミノ酸誘導体を中心とする新規な生理活性アミノ酸誘導体の合成法構築を試みた。その結果、ジオキシゲナーゼを用いる水酸化脂肪族アミノ酸誘導体の合成、アルドラーゼを用いる水酸化アミノ酸の合成、ならびに、酸化還元酵素を用いる4-ヒドロキシイソロイシン異性体の合成など、様々な立体選択的酵素合成を可能とした。(1) L-イソロイシンジオキシゲナーゼを用いる4-ヒドロキシイソロイシン類縁体酵素合成法の開発これまでに、L-isoleucineの水酸化酵素としてBacillus thuringiensis 2e2由来のα-ケトグルタル酸依存性dioxygenase (IDO)を取得している。IDOの詳細な機能解析を実施した結果、L体分岐鎖アミノ酸の4位に水酸基を立体選択的に導入する反応を触媒する他に、L-methionineを酸化して(2)新規アルドラーゼ・トランスアミナーゼカップリング反応を用いる4-ヒドロキシイソロイシン類縁体酵素合成法の開発Rhizobium radiobacter DSM5172に4-ヒドロキシイソロイシン(HIL)を2-アミノ酪酸へと変換する活性を見出した。この反応に関与する酵素を特定すべくトランスアミナーゼ(IlvE)共存下にて、HILから2-アミノ酪酸を生成する活性を指標に酵素精製を行った。結果、4-ヒドロキシ-3-メチル-2-ケトペンタン酸を2-ケト酪酸とアセトアルデヒドに分解するHpaI/HpcHファミリーアルドラーゼ(HkpA)を得た。また、HkpAとIlvEのカップリング反応で2-ケト酸とアルデヒドから多様な4-ヒドロキシアミノ酸の生産に成功し、その立体特異性の解析を行った。酵素法による様々な水酸化アミノ酸の合成法を確立すべく、アミノ酸を基質とする新規ジオキシゲナーゼの探索を行った結果、Bacillus thuringiensis 2e2ジオキシゲナーゼ(IDO)以外に、Nostoc punctiforme PCC73102由来Lーロイシンジオキシゲナーゼ(LdoA)、Burkholderia ambifaria AMMD由来N-スクシニル-L-ロイシンジオキシゲナーゼ2種(SadA、SadB)を見いだした。今期は、これらの新規酵素の機能解析に取り組んだ。IDOはL-イソロイシンの他に、L-ノルバリン、レノルロイシン、L-ロイシン等の疎水性の脂肪族L体アミノ酸の4位炭素に立体選択的に水酸基を導入し、(S)-4-ヒドロキシ-L-イソロイシン、(S)-4-ヒドロキシ-L-ノルバリン、4-ヒドロキシ-L-ノルロイシン、4-ヒドロキシ-L-ロイシンなどを生成できる事を明らかにした。また、IDOはL-methionlPe等の含硫L-アミノ酸を酸化してL-methionine sulfoxideを生じる別種の反応も触媒できることを発見した。この反応においては、99%以上の光学純度でL-methionine-(S)-sulfoxideが生成していることが分かった。LdoAはL-ロイシンとL-ノルロイシンの5位炭素に立体選択的に水酸基を導入し、それぞれ(4S)-5-ヒドロキシ-L-ロイシン、5-ヒドロキシ-L-ノルロイシンを生成できる事を明らかにした。SadAとSadBは共に様々な種類のN置換の疎水性脂肪族L体アミノ酸類の3位炭素に立体選択的に水酸基を導入し、例えばN-スクシニル-L-ロイシンを基質に用いた際にはN-スクシニル-3-ヒドロキシ-L-ロイシンを生成できる事を明らかにした。
遺伝性眼疾患の眼科的および生化学的研究

常染色体優性遺伝の月経不順を伴う瞼裂縮小症候群の姉妹を検査した。生化学的および内分泌学的に測定すると、高ゴナドトロピン血症が判明した。これまで、文献的に不妊症を伴う瞼裂縮小症候群の女性が少数例報告されている。本症候群では高ゴナドトロピン血症による卵巣能不全を伴うことが示唆された。太田母斑の遺伝歴と眼科的所見を検査した。本症は家族歴に乏しく、遺伝性とは考えにくかった。眼瞼、結膜、強膜のみならず、視神経乳頭にも色素沈着を伴う症例が多かった。
核内受容体PPAR阻害による扁平上皮癌でのアノイキス誘導とそのメカニズムの解明

扁平上皮癌における核内受容体PPARを介した転写制御系の役割を検討したところ、核内受容体PPARが高発現していること、このPPARを阻害したところアノイキスとよばれる接着阻害による細胞死がおこり癌細胞の浸潤が有意に抑制されることが明らかになった。この核内受容体PPARを介した転写制御系の下流には様々な細胞機能制御系の分子群が存在することも明らかになった。核内受容体PPARを制御することにより癌細胞の増殖・浸潤を抑制できることが示唆された。本研究はPeroxisome proliferator-activated receptor(PPAR)を中心とした核内受容体の働きを阻害することにより、癌細胞に接着抑制によって引き起こされるアポトーシス、すなわち「アノイキス」を誘発させ、それによって扁平上皮癌およびその他の癌の増殖・浸潤・転移を抑制することを目的としたものである。本年度の研究から、PPAR阻害によるアノイキス誘発作用とそれに伴う癌浸潤の抑制作用は、口腔扁平上皮癌だけでなく、食道癌など他の扁平上皮癌でも共通して認められることを明らかにした。さらにPPAR以外の核内受容体にも、扇平上皮癌にアノイキスを誘発する作用をもつものが存在すること、その作用メカニズムがFocal Adhesion Kinase(FAK)の活性化を阻害するという共通経路と、各々の核内受容体特有の作用経路、といった二つから成り立っているということを明らかにした。これらの結果は、核内受容体の阻害がFAKの活性化阻害を引き起こし、結果として癌の増殖・浸潤抑制を引き起こす共通のメカニズムが扁平上皮癌に存在していることを示しており、癌の薬物療法を考える上で重要な知見となるものと考えられる。また我々は、それぞれの核内受容体の発現をノックダウンできるsiRNAの作製にも一部成功しており、このノックダウンによって核内受容体を阻害したときと同様の癌細胞増殖・浸潤の抑制効果を確認している。今後このsiRNAシステムを有効に使用して、癌細胞増殖・痩潤抑制のメカニズムの解明を進めていく予定である。さらに核内受容体阻害によるアノイキス誘発作用が、扁平上皮癌だけでなく、腺癌など他の癌種にも共通しておこりうるかどうかについても検討していく予定である。本研究はPeroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)をはじめとする核内受容体の働きを阻害することにより、癌細胞に接着抑制によって引き起こされるアポトーシス「アノイキス」を誘発させ、それによって癌の増殖・浸潤・転移を抑制することを目的としたものである。本年度の研究から、PPAR以外の重要な核内受容体であるエストロゲン受容体が扁平上皮癌にも発現しており、それを阻害することによってアノイキスを誘発させ、その結果、癌細胞の増殖・浸潤を抑制できることを確認した。またその作用メカニズムにFocal Adhesion Kinase (FAK)の活性化を阻害するという共通のメカニズムが存在することも明らかにした。これらの結果は、扁平上皮癌に対する薬物療法を考える上で重要な知見となるものと考えられる。さらに我々は、核内受容体に結合してその作用を撹乱する「内分泌撹乱化学物質」についても研究を行い、洗剤、プラスティックの可塑剤、レジンの製造原料に多用されているある種の内分泌撹乱化学物質が、脂肪細胞の分化と脂肪蓄積に影響を与えることを見出した。脂肪細胞は様々な生理活性物質であるアディポカインを産生し、生活習慣病の発症に密接に関わっていることが知られている機能細胞である。我々の知見は、内分泌撹乱物質が脂肪肝や動脈硬化などの生活習慣病の発症、およびその進展に密接に関わっている可能性を示しており、今後、より詳細な検討を進めていく予定である。本年度の研究から、PPARをはじめとする核内受容体による細胞増殖・癌化制御を他の癌細胞や動物モデルでも検討し、PPAR経路の活性化による癌化に高脂肪食が重要な役割を果たしていることを見出した。さらにPPAR経路によって発現が制御されている遺伝子をDNAマイクロアレイを用いて網羅的に解析したところ、Myeloid cell leukemia-1やAquaporinといった分子が癌細胞で高発現していることも見出した。Myeloid cell leukemia-1による扁平上皮癌の増殖制御をsiRNAによる遺伝子発現抑制などの手法で証明し、その成果を学会等に報告した。Aquaporinの癌細胞増殖における役割については現在、更なる検討を継続して行っている。また、本年度に得られた種々の知見や成果も国際外国雑誌に報告している。これらの結果は、扁平上皮癌のみならず、様々な癌細胞に対する薬物療法を考える上で重要な知見となるものと考えられる。
希土類を含む人工格子の電流磁気効果による4f電子の不安定性に関する研究

希土類を含む金属人工格子の育成し、4f電子の不安定性を調べるこ試み、及び興味深い人工格子系の電流磁気効果を測定することにより、伝導電子から見た人工格子故の現象を探る試みが行われた。第一の試みついては、小型のMBE装置での人工格子育成が始まり、X線ディフラクトメ-タ-により比較的積層周期の小さい(2nm)試料でも積層性が確認できる試料ができるようになった。まもなく、この新しい環境に置かれた4f電子の不安定性に関する興味深い振舞いを報告できることと期待している。第2の試みについては、東大グル-プのAg/Cr、Fe/Crと京都大学グル-プのAg/Vについて、電流磁気効果の測定がなされ、またミシガン州立大のAl/Ni,Cu/NiについてもHall効果、磁気抵抗効果の測定された。Ag/Cr系のHall係数は、Ag厚を10モノレ-ヤ-(ML)に固定し、Cr厚を変化させたとき、1MLの純銀に近い負の値から3MLで絶対値が約3倍に増加しピ-クとなった後、再び減少するという変わった振舞いを見いだした。Cr界面強磁性の可能性を調べるために、磁場依存性の測定を行ったが、7.5Tまで線形であり、磁気抵抗も通常の小さい正の値となり、その可能性は否定された。更に、AgとCrの膜厚を同じにして、積層周期依存性を測定したところ7MLでの銀に近い値から、30MLまでより負の大きな値になるという結果をえた。これらの結果は、純CrのHall係数が正であることから説明できない。Ag/VではVのモ-メントの界面での増大が報告もあり、Ag/Crとの比較もかねて測定したところ、小さな温度依存性の差を除き、Ag/Cr系に見られる様な異常は無かった。Al/Niについては、界面異方性の見積りが行われ、同時に界面に於ける拡散・化合物生成の高感度判定の可能性を示した。Cu/Ni系で8%に至る磁気抵抗の存在と、磁気抵抗と異常Hall効果の相関が見いだされた。
心筋傷害と心筋保護に与えるミッドカインの作用機構の解明と新規心不全治療法の開発

様々な要因により、心臓リモデリングが引き起こされる。加えて、非代償性心不全に陥ると、容易に再増悪をきたすことから、様々な要因が心臓に作用し、病的変化が重積するのではなく、いくつかの要因が直接相互作用することで、心筋細胞傷害を招いている可能性を明らかにすることとした。そのメカニズムとして、いくつかの要因により起こる全身、心臓の変化が、いくつかのステップで相互作用し進展する可能性を考えている。低酸素状態、活性酸素種、アンジオテンシンIIなどの刺激により、腎臓、肺からのミッドカイン産生が亢進することをウエスタンブロッティング法で確認した。加えて、これらの刺激により、マウス血中のミッドカイン濃度も上昇することを確認した。すなわち、心不全の原因となる様々な病的刺激、要因によって、腎臓や肺から分泌し、循環ミッドカインが亢進し心臓に作用する可能性を明らかにした。cell lineを用いた検討において、ミッドカインシグナルにより、いくつかのチロシンキナーゼ型受容体活性が亢進し、MAPK活性、cell lineにおける細胞増殖作用もまた亢進していることを確認した。同時に、病的状態により、細胞表面シャトルタンパク質のひとつが、核膜から細胞膜へ移行することを見出した。おのおのの相互作用を明らかにするため、肺血管平滑筋を用いて検討を行い、ミッドカインが、チロシンキナーゼ型受容体のみでなく、このシャトルタンパク室と作用し、チロシンキナーゼ活性が亢進を助長している可能性があることを確認した。多臓器から発現するミッドカインの亢進と病的刺激をうけた心筋細胞自身の変化の双方の相互作用を今後明らかにしていく必要があるため。培養心筋細胞を用いて、ミッドカインとシャトルタンパクとの相互作用メカニズムの解明を継続して行っていく。予定されていた予算はほぼ使用したが67円わずかに残金が生じた。来年度に消耗品購入に使用する予定である
1996年中国雲南省麗江地震とその被害に関する調査研究

1996年2月3日に中国雲南省麗江納西族自治県で起こった地震(麗江地震:M7.0)とその被害に関する現地調査を、中国国家地震局雲南地震局、中国科学院成都山地災害環境研究所および雲南省地理研究所の協力を得て3月113日に行った。現在収集した資料の解析中であるが、以下のことが明らかになっている。(1)被害の概要:麗江納西族自治県下で、死者309人、負傷者17,057人(内重傷者4,070人)、家を失った人18万人。MMI震度9(気象庁震度の5強7弱)の地域は、金沙江(長江上流)に挟まれた南北65km東西25kmの長円形をしており、人的被害、建物被害の大きかった麗江盆地はこの南部に位置する。2月4日には麗江盆地の北側にM6.0余震が発生し、建物被害を拡大した。日本から持ち込んだ地震計により余震観測が行われ主震の震源位置推定に利用した。(2)麗江盆地北部で飛び石が数多く発見され、盆地西部の断層が地震に関係することが判った。また、震源近傍の地震動は1gを越える加速度があったものと推定された。納西族の民家は木造日干し煉瓦壁である。建物の軸組の構造被害は大きくなかったが、壁の崩壊が著しい。ほとんどの死傷者は倒壊した壁の下敷きになったためである。盆地内では建物被害に顕著な地域性がある。被害程度と地盤震動特性との関係を吟味するために、持ち込んだ高感度地震計により微動観測を実施した。深層基盤構造と地下水位などが被害の程度に関係することが判った。雲南省地震局はこの地震の短期予報(13ヶ月)を出しており、行政機関や軍が警戒体制をとっていた。このため、発災直後の災害対応が迅速に行われ、多くの負傷者をだしたものの、死者を少なくすることができた。地震局の地震予報の方法、政府の地震対応処理の資料を収集した。
プロモーターマイクロアレイを用いたトポテカンの新たな分子標的作用の解析

白金製剤耐性の再発卵巣癌のkey drugであるトポテカンの白金製剤感受性獲得メカニズムはシスプラチンによりリン酸化されたAktがトポテカンにより解除されることによるものであることをin vitroおよびin vivoを用いて解明した。さらに白金耐性卵巣癌細胞株におけるシスプラチン添加により引き起こされる血管新生反応のメカニズムはAktの下流にあるHIF-1・がVEGFのプロモータ領域に結合し血管新生が引き起こされていることを解明した。シスプラチン耐性および感受性卵巣癌を用い、シスプラチンにより活性化される血管新生反応をトポテカンが抑制するメカニズムを比較検討する。さらに、シスプラチンで活性化されトポテカンで抑制される転写因子に着目し、そのターゲットとなるプロモーターをマイクロアレイで解析し、標的遺伝子を解明する。この標的遺伝子がシスプラチンの耐性化に関与しているかどうかはin vitroとin vivoにより再確認する。以上の検討によりトポテカンの白金製剤により引き起こされる血管新生反応への影響を解明することが本研究の目的である。トポテカンのAkt/ERK両経路への影響およびIn vivoにおけるトポテカンの薬剤感受性に対する効果の検討シスプラチン耐性ヒト卵巣癌細胞株にシスプラチンを添加し、Aktがリン酸化しさらにトポテカンによりリン酸化が抑制されることをWestern Blotting法等を用いて確認し、トポテカンがシスプラチンの耐性解除に働いていることを解明した。さらにヌードマウスにシスプラチン耐性卵巣癌細胞株を注入し卵巣癌モデルを作成した上でシスプラチンおよびトポテカンの抗腫瘍効果を検討したところトポテカンによりシスプラチンの感受性が再獲得されることがin vitroにおいても確認できた。この腫瘍を用いTUNEL法にてアポトーシスを定量化、さらにVEGF濃度をELISA法にて定量した。以上の結果をまとめ現在論文に投稿中である。現在はシスプラチン耐性卵巣癌細胞にシスプラチンを添加し、HIF-1αやAP-1を認識する抗体、およびNFкBは(inhibitor of NFкB(IкB)がリン酸化されると核内に移行し転写活性が亢進するので)IкBのリン酸化特異的抗体を用いchromatin immuno-precipitation(CHIP)を施行することによって、細胞内で活性化されたHIF-1α,AP-1およびNFкBが結合しているDNA-protein complex (cross-linked DNA)を選択的に抽出実験中である。トポテカンのAkt/ERK両経路への影響およびIn vivoにおけるトポテカンの薬剤感受性に対する効果の検討シスプラチン耐性ヒト卵巣癌細胞株にシスプラチンを添加すると、Aktがリン酸化しさらにトポテカンによりリン酸化が抑制されることをWestern Blotting法等を用いて確認したことにより、トポテカンがシスプラチンの耐性解除に働いていることを解明した。またこの腫瘍を用いTUNEL法にてアポトーシスを定量化した。さらに耐性卵巣癌細胞にシスプラチンを添加するとHIF-1αが核内に移行しVEGFのプロモーターに結合しその発現が増加することを解明し、トポテカン添加により減少することを解明した、以上よりトポテカンによる薬剤感受性の再獲得のメカニズムを総合的に解明した。上記の内容を論文に報告した(Cancer Biol Ther. 2010 Dec 1;10(11):1137-46.)。
4次元高精度放射線治療の線量検証システム構築

プラスティックシンチレーターおよび光ファイバーを組み合わせた定点絶対線量計測の測定系を確立した。4次元動体ファントムの開発にあたり、駆動させる対象としてサーボモーターのトルクに依存することが分かった。4次元動体ファントムを用いて、人の規則的な呼吸パターンにおけるサイバーナイフの追尾精度を検証した。4次元動体ファントムと微小空間の線量計測が可能なプラスティックシンチレータを用いた線量検証システムを組み合わせ、動体追尾中の線量検証を行った。アイソセントリック照射およびコンフォーマル照射のいずれにおいても、計算線量と実測線量間の誤差は3%未満であり、物理的な線量精度が担保されることを確認した。4次元動体ファントムの開発に関して、RCサーボモータを利用した動体ファントムを開発した。体に対して左右方向、頭尾方向、腹背方向に駆動するものである。サーボモータは入力パルス信号に対するモーター回転角度で制御されるため、駆動距離をミリ単位で制御するために、回転角度と駆動距離の校正が必要となる。当院保有のX線シミュレータを用いて先の校正を実施した。これにより、3次元空間内で任意の駆動をさせることが可能となった。また、動体ファントム上に載せる水等価固体ファントムを制作し、現段階ではフィルムを挿入可能なものとした。動体追尾照射あるいは迎撃照射を想定した線量検証を行うべく、まずフィルムを用いた線量分布検証を実施する。動くものに対する照射を行った場合、線量分布が計画通りに照射されない。照射方法によって、照射野辺縁部で線量低下(線量分布のBlurring)が発生したり、強度変調放射線治療のように照射中に照射野形状が変化する照射法では照射野辺縁に加えて照射野内部においても線量分布のボケ(Interplay effect)が発生する。現時点では、ビームごとに照射される計画線量分布を時間軸で分割し、照射位置を変化させ、後処理で積算する手法を用いて、ソフトウェア上で線量分布のBlurringならびにInterplay effectを再現できるソフトウェアを開発した。4次元線量分布を検証するために必要な情報として、先に述べたソフト的に変形させた線量分布と、それを4次元動体ファントムで実際に照射した線量分布が必要であると考え、次のステップとしてソフト的に変形させた線量分布の妥当性を実測に基づき評価する予定である。4次元動体ファントムの開発は完了したが、RCサーボモータからの駆動系に若干の問題があり、駆動時間に伴い位置再現性の低下を認める。現在、モータ回転角度を並進距離に変換するためにゴム製タイヤを利用しているが、これをベルトコンベア等に変更することを検討している。4次元動体ファントムを用いた線量分布検証を予定しており、現時点では4次元線量分布をソフト的にコンピュータ上で作成できるソフトウェアを開発し、今後の実験のための正当性評価で利用する予定である。したがって、おおむね順調に進展していると考える。プラスティックシンチレーターおよび光ファイバーを用いた定点絶対線量測定系の確立ができ、計測箇所に対する検出器固有の擾乱による線量変化がなく、正確に計測できることを確認した。光ファイバーと微小プラスティックシンチレーターの接合部に細心の注意を払う目的で接点グリスが適していることを確認した。放射線治療機のビーム出力に関しては、強度変調放射線治療のビーム出力照射精度で要求される許容は2 MU以下での繰り返し再現性精度を除き満たした。4次元動体ファントムを用いた規則的な模擬腫瘍の動きをSinカーブを利用してサイバーナイフの追尾精度を検証した。その後、人の呼吸波を模擬した時間と振幅の関係を模擬腫瘍の動きと見立て、同様にサイバーナイフの追尾精度を検証した。3分間のランダム呼吸波においては不規則な動きであったとしても、3次元空間的に1 mm以内の追尾精度が担保されていることを確認した。模擬腫瘍内に挿入した超小型プラスティックシンチレーターを用いて動体追尾下の4次元線量検証を行った。Sinカーブ様の動き、ならびに不規則な動きの両方においてサーバーナイフにおけるアイソセントリック照射では、計算線量に対する実測線量誤差は3%未満で小さく、強度変調放射線治療で求められる絶対線量精度3%以内を満たした。アイソセントリック照射に加えて、意図的に不均一線量を作成するコンフォーマル照射(汎用型リニアックによる強度変調放射線治療に相当する)がサイバーナイフでは可能であるため、今後はコンフォーマル照射についても同様の検討を行うこととする。プラスティックシンチレータならびに光ファイバーを組み合わせた超小型線量検証システムの系が確立し、強度変調放射線治療で求められるビーム出力精度を担保できる検出能があることを確認した。4次元動体ファントムを用いたサイバーナイフ単体の追尾精度の検証を行い、高精度で追尾可能であることを確認した。4次元動体ファントムと超小型線量計を用いた複合線量検証試験においては、Sinカーブ様の規則的な動き、人の呼吸波を利用した不規則な動きにおいても4次元線量検証を行い、線量精度が3%以内を満たしていることを確認した。以上より、予定通り進んでいると考える。計測箇所に対する検出器そのものの擾乱の影響がないことを確認できた。一方で、微小空間における定点測定に焦点を当てたため、シンチレーション光と検出感度のバランス(微小空間を測定する場合は、検出器サイズが小さいことが望ましい。しかしながら、検出器サイズが小さいと、検出器の発するシンチレーション光の光量が減少する)が重要であり、その両方を満足する検出器サイズとして1辺0.5 mmの立方体が妥当であると判断した。

4次元動体ファントムの開発にあたり、駆動させる対象としてサーボモーターのトルクに依存することが分かった。最大で1辺10 cmの立方体が上限であることを確認した。4次元動体ファントムを用いて、人の規則的な呼吸パターンにおけるサイバーナイフの追尾精度を検証した。また、追尾精度をWeb cameraと画像処理を組み合わせて解析可能なソフトウェアの開発を行った。呼吸パターンに基づく腫瘍の動きを調べた。動きの速度変化が激しい箇所で追尾精度が瞬間的に悪化する傾向を得た。4次元動体ファントムと微小空間の線量計測が可能なプラスティックシンチレータを用いた線量検証システムを組み合わせ、人の呼吸を模擬した動く腫瘍ならびに、不規則性を持たせた呼吸波形に基づく動く腫瘍の2種類に関して、動体追尾中の線量検証を行った。アイソセントリック照射およびコンフォーマル照射のいずれにおいても、計算線量と実測線量間の誤差は3%未満であり、物理的な線量精度が担保されることを確認した。プラスティックシンチレーターおよび光ファイバーを組み合わせた定点絶対線量計測の測定系を確立した。4次元動体ファントムと微小空間の線量計測が可能なプラスティックシンチレータを用いた線量検証システムを組み合わせ、動体追尾中の線量検証を行った。4次元動体ファントムの駆動距離に関する位置再現性の向上が必要なため、ファントム駆動部分の変更(ゴム製タイヤからベルトコンベアへの変更)を予定している。4次元線量分布を計算により作成可能なソフトウェアを開発したため、計算線量の正確性をフィルムを用いた実測により証明する。強度変調放射線治療で使用する極小照射野サイズのビームに対応すべく、極小サイズの線量計としてプラスティックシンチレーションファイバーを利用し、線量検証可能なシステムを構築する。線量計測が可能と判断された段階で、4次元動体ファントムに載せる水等価固体ファントムを改良する(現時点ではフィルムを挿入する仕様であるが、シンチレーションファイバーを挿入可能とすべく、穿孔加工を施す)。今後は、サイバーナイフを用いたコンフォーマル照射に対して超小型線量計および4次元動体ファントムを利用した複合線量検証を行う。医学物理4次元動体ファントムを制作する際の旋盤加工等の工作費用が想定よりも少なくて済んだこと、データ蓄積・解析用ノートパソコンでの処理能力が現時点の解析段階では不満のないスペックであったことから未購入であるため。本年度は他の研究費を用いて物品に使用したため、科研費分に関しては次年度に使用しようとしたためである。
LiBr水溶液をセルロース溶剤として用いた新規な再生セルロース材料の開発

新規な水系セルロース溶剤であるLiBr水溶液を使用してナノ多孔性セルロース微粒子を調製した。調製した微粒子は高い強度と比表面積を有し、吸着・徐放剤として有用であることがわかった。また、真球状のセルロースゲル微粒子を使用してサイズ排除クロマトグラフィーを行ったところ、標準デキストランでは直線に近い校正曲線を示した。本研究で作製したセルロースゲルビーズはクロマトグラフィー充填材としても高い性能を有することがわかった。当該年度では、セルロース系のナノ多孔性ゲル状微粒子をLiBr水溶液溶解セルロースから調製することを試みた。ナノ多孔性ゲル状微粒子は、クロマトグラフィー充填材や吸着/徐放剤として有用であり、セルロースを用いることで強度の高いゲル微粒子の開発が期待される。真球状セルロース微粒子を得るため、LiBr溶解セルロース液を高温下でエマルジョン化し、冷却によるゲル化、LiBrを洗浄除去することで再生セルロースゲルを調製できた。エマルジョン化に使用する界面活性剤、セルロース仕込み量を変化させることで、粒径や比表面積の異なる真球状セルロースビーズを調製できることがわかった。調製条件の異なるセルロースビーズについて、平均粒径100 μmのセルロースビーズを使用して、サイズ排除クロマトグラフィー充填材としての性能評価を行った。分子量スタンダートとしてデキストランを使用し校正曲線を作成した。分子量3,000から150,000の標準試料について、セルロース濃度2%程度のセルロースゲルビーズにおいて、直線性の高い校正曲線を得ることができ、クロマトグラフィー充填材として高い性能を有することがわかった。既報の方法を参考にwater in oilエマルジョン法を利用した結果、LiBr溶解セルロースから真球状のセルロースビーズを順調に調製できた。また、比較的程分子量のセルロース原料を使用することで、セルロース溶液のハンドリング性も良く、真球状化が容易だったと考えられる。本研究課題では、種々の多孔性を有する高強度なセルロースゲルの調製も重要な課題としている。今年度では、高分子量セルロースの溶解に関する攪拌条件や溶解時間に関する予備実験を行い、各種データを取得することができた。LiBr水溶液で溶解したセルロース溶液のエマルジョン化で調製したセルロース系のナノ多孔性ビーズの特性解析を引き続き進めた。サイズ排除クロマトトグラフィー(GPC)の充填材としての性能評価において、各種タンパク質スタンダードの分離性能を評価した。その結果、校正曲線は理論値とは一致せず、分子量以外の因子がタンパク質分離に作用していることがわかった。前年度、水溶性多糖であるデキストランではGPC分離において直線性の高い校正曲線を与えることがわかっている。分離条件を検討した結果、セルロースゲル表面の疎水性がタンパク質に作用し、ある種のタンパク質では吸着が起こっている可能性が示唆された。既製のセルロース性ゲルでもタンパク質の疎水吸着が示されているが、LiBr法で調製したゲルにおいても同様の疎水構造が形成されていることがわかった。また、本法で調製したセルロースビーズの強度を測定した結果、セルロース濃度と強度がほぼ一致した。広い範囲の分子量のデキストランにおいてGPC分離が良好であった、セルロース2%濃度のビーズにおける耐圧性能は市販の分離担体と同等の値であった。LiBr水溶液から調製するセルロースゲルは水系のセルロース溶媒である利点があるが、これまでのwater in oilエマルジョン法では石油系の油相を使用する。環境低付加な方法を目指すため、市販の植物油によるエマルジョン化を試みた。菜種油を使用した場合、セルロースのビーズ化が達成されたが、ビーズ形状がオルトジクロロベンゼンの場合と異なることがわかった。Water in Oilエマルジョン化で真球状セルロースビーズの調製できることがわかり、GPC担体としての利用が期待されたものの、タンパク質の非特異的吸着やセルロースを材料とする利点である強度の発現において、解決すべき課題が生じた。これらの問題を解決するため、既存の報告を含め方策を収集し来年度に展開する。LiBr水溶液によるセルロース溶液からwater in oil (W/O)エマルジョン法で真球状のナノ多孔性ビーズが調製でき、それがサイズ排除クロマトトグラフィー(GPC)の充填材として性能を有することをこれまでの研究で明らかにした。セルロースのビーズ化は高温で行う必要があるので高沸点のオルトジクロロベンゼンを油相として使用していたが、セルロースビーズを様々な材料へ応用展開するためには比石油系かつ毒性の低い油相で行うことが望ましい。そこで、オレイン酸やリノール酸等のバイオマスベースの油相によるW/Oエマルジョンの検討に取り組んだ。まず、オレイン酸またはリノール酸と界面活性剤としてSpan80を使用することでセルロースをビーズ化でき、Span80の濃度を変えることで粒径制御できることがわかった。しかし、界面活性剤の変更など様々な条件を試みたもののビーズの形は真球状ではなかった。すなわち、現時点において、W/Oエマルジョン法による真球状セルロースビーズの調製にはオルトジクロロベンゼンとSpan80の使用が最適であると考えられた。窒素吸着測定による比表面積は200 m2/gであること、電子顕微鏡観察の結果から、植物油系で調製したセルロースビーズもオルトジクロロベンゼンで作製したセルロースビーズと同様なナノ多孔性構造を有することがわかった。植物油系で調製できるセルロースビーズは均一な粒径が望まれるGPC充填材としての利用は難しいものの、環境調和型の吸着材や徐放剤としては十分な性能を有することが示された。

新規な水系セルロース溶剤であるLiBr水溶液を使用してナノ多孔性セルロース微粒子を調製した。調製した微粒子は高い強度と比表面積を有し、吸着・徐放剤として有用であることがわかった。また、真球状のセルロースゲル微粒子を使用してサイズ排除クロマトグラフィーを行ったところ、標準デキストランでは直線に近い校正曲線を示した。本研究で作製したセルロースゲルビーズはクロマトグラフィー充填材としても高い性能を有することがわかった。これまでに、セルロース系のナノ多孔性ゲル状微粒子の真球状化を達成でき、分子量スタンダードの限界排除データから、このゲルの細孔径分布は3-17 nm程度と見積もられた。次年度では分子量の異なるセルロースを原料とすることでサブナノまたはサブミクロンオーダーの細孔分布を有する新規なセルロースゲルの調製を目指す。そこで高分子量か低分子量のセルロースの調製をまず調製する。高分子量セルロースは綿やバクテリアセルロースを調製し、程分子量セルロースは木材パルプの酸加水分解物を調製する。高分子量セルロースの溶解には強力な攪拌装置を必要とするが、当該年度にすでに導入し、予備実験を進めている。(次年度使用額が生じた理由と使用計画)当該年度では、セルロースゲルのビーズ化の条件検討を集中的に行ったこと、実験のスケールダウンを行った結果、計画当初に比べて試薬類の種類や使用量が少なかったため、繰越を計上した。次年度、分子量の異なるセルロース原料の調製を計画しており、それらの分子量測定に必要な試薬類および消耗品の購入に今年度の繰越額を充てる予定である。タンパク質のGPC分離における非特異的吸着において、ゲル化後の洗浄溶媒を複数種さらに検討し、ゲル表面の疎水性度の制御を試みる。ゲルの強度のついては、水酸基の架橋反応の検討と高分子量セルロース原料の溶解と再生を試みる。架橋による効果ではゲル表面の疎水性の制御の可能性も期待している。以上の実験により、セルロースの優位性である高強度のヒドロゲルの調製を目指す。農学当該年度では、セルロースゲルのビーズ化の条件検討を集中的に行ったこと、実験のスケールダウンを行った結果、計画当初に比べて試薬類の種類や使用量が少なかったため、繰越を計上した。セルロースゲルの調製のセルロース原料についてこれまで使用していた市販品が製造中止となったため、代替品を調査する必要が生じ、予定していた試薬の購入を見合わせたため。数種のパルプ製品について分子量を測定し、適切なセルロース原料を次年度に購入する。
植物生育光放射環境の分光調節による成長制御の実用化に関する研究

本研究は、著者らにより以前に開発された遠赤色光(FR)付加照射による植物の伸長成長制御法ならびにFR分光特性を持つ4波長域発光形蛍光ランプを基本として、(1)4波長域発光形蛍光ランプの分光特性の改善による効率的な植物成長制御法(2)4波長域発光形蛍光ランプの設計法を自然光に応用し、分光特性の調節により植物の成長制御をおこなう温室用被覆材の開発(3)付帯技術であるが光放射に関連する実験を行なうのに特に重要な植物栽培光環境の高速計測技術、を中心に実施した。人工光源の開発においては、遠赤色光の分光特性を持たせた4波長域発光形蛍光ランプについて、色温度を高くする(光を相対的に減少させる)ことにより効率的に赤色光遠赤色光光量子束比(R/FR比)を変化できることを見いだし、栽培実験にてその有効性を実証した。これらの結果に基づき、平成8年度より、本ランプの市販を松下電器産業にて開始した。また自然光のR域、FR域を特異的に遮断する色素によりR/FR比を変化させる植物成長制御用樹脂被覆材を開発し、それらを用いたグロースキャビネットや温室内において、多くの作物の成長制御が可能であることを見いだした。また、植物栽培光環境の高速計測技術は、上記人工光源もしくは被覆材の開発ならびに実証実験に重要であるため、今回とくにマルチチャンネル形分光測定装置を改良し、入射特性、測定誤差補正法などに改善を加えて分光放射計の植物栽培光環計測への適用法について提案した。赤色光光量子束/遠赤色光光量子束比(R/FR)を調節することが植物の光形態形成(特に伸長成長)を制御するために重要であることが本研究の研究代表者、分担担当者らにより既に報告されている。本年度は、まず第1に上記の点に着目して、光合成有効放射に光形態形成効果を持つFRを付加した4波長形植物栽培用蛍光ランプ(試作)を用い、葉菜類の成育効果について実験検討した。用いた植物種はコウサイ、シュンギク、コマツナ、ミツバ、ホウレンソウである。これまで蛍光ランプの中では最も成育効率が高いと考えられる3波長域発行形蛍光ランプに比較して成育実験を行い、成長特性の検討を行った。その結果、4波長形植物栽培用蛍光ランプ(試作)を用いた場合、一同ランプ電力の3波長域発光形蛍光ランプの下での成育に比較して、全ての植物について地上部生体重、葉面積、植物高が1.02倍2.09倍に増加した。第2には、R/FR調節による植物の光形態形成制御を自然光下で行う試みの準備として、自然光のR域およびFR域を特異的に遮断する農作業被覆材の設計試作を行った。その結果、当初予定したガラスを基材とした被覆材については、所期の特性を持つものが得られなかったが、アクリル樹脂を基材としたものに変更することにより所期の特性を持つものが得られた。本年度は、人工光源については、3波長域発光形蛍光体とFR(遠赤色)発光蛍光体を組み合わせ赤色光光量子束/遠赤色光光量子束(R/FR)比を調節することに加えて、色温度も調節した4波長域発光形植物栽培用蛍光ランプ(20W)を3種類(処理区A=色温度6500K,DUV=-10,R/FR=1.10、処理区B=色温度5000K,DUV=-10,R/FR=1.27、処理区C=色温度5000K,DUV=0,R/FR=1.60)試作し、処理区D=従来の3波長域発光形蛍光ランプ(20W,R/FR=32.0)とし、ランプ本数を9本として、レタスを用いて成育特性比較実験を行ない、実験検討した。結果は、試作した色温度6500K,DUV=-10のランプが他のランプで成育させた植物体と比較して最もレタスの成育を促進させることがわかった。レタス栽培においては、従来の蛍光ランプに比較して十分に4波長域発光形植物栽培用蛍光ランプが有効であると考えられた。

自然光の分光調節による植物伸長制御用被覆材については、昨年度設置した遠赤色光遮断植物成育実験装置に、ポリエチレンテレフタレートフイルムを貼り付けたガラスを取付けてキュウリとトマトの成育実験を行なった。赤色光を遮断した場合は栄養成長や果実の成長が加速され、収穫開始日が早まり、初期収量を増加させることができ、遠赤色光の遮断により、草丈、茎長、節間の伸長を抑制することが可能なことがわかった。本年度は、前年度に開始した温室の熱環境に関するデータの収集と解析を行う予定であった。しかし、熱環境に関する計測が比較的成熟した技術であることに比較して、本研究の主要テーマである植物生育光放射環境に関する計測については他所での研究例が少なく、その高速化、校正技術の正確化などについて検討する必要があることがわかった。本年度はこの検討を優先し、植物栽培光放射環境計測に適用できる分光放射計の設計についての検討をおこなった。フォトダイオードアレーを用いることにより、従来の分光放射計では数十秒から数分かかる植物栽培光放射環境計測の時間を2秒以内に短縮することに成功し、さらに校正装置、受光ヘッドの余弦特性などにも工夫を加え正確な測定に貢献できた。また、この計測装置を用い、植物群落の光放射環境について計測とシミュレーションの比較を行った。葉の分光透過特性、反射特性を基準とした植物群落内光放射環境のシミュレーションは実測値と良く一致した。この結果は、本研究の目的である人工光、自然光の複合光環境における設定制御技術の基礎的知見として役立つものである。本年度は本研究の最終年度であり、当初予定は人工光、自然光複合型植物栽培施設をシミュレートした光環境を作成し、実用的な複合光環境設定についての知見を収集する予定であったが、上記の群落特性の把握を先行させたため、当初予定の試験は明年以降に本研究で設けた施設を活用して行うことになろう。
低温異常燃焼反応機構の解明

本研究では光イオン化質量分析法、および衝撃波管法を用いて、C_2-C_6アルカン(RH)の低温酸化反応における、いくつかの重要な反応素過程について系統的に検討した。先ず酸素原子とアルカンの反応について速度定数の部分加成則、反応分岐比等について詳細に検討した。この反応において発生するC_2-C_6アルキルラジカルの生成および熱分解・異性化過程について反応速度、圧力依存性についても詳細な検討を行った。酸化されたラジカルの反応性の検討として、アルキルラジカルと酸素分子の反応により発生するアルキルパーオキシラジカルおよびアルコキシラジカルに関する研究を取り上げた。アルコキシラジカルROの生成、熱分解、およびNOとの反応機構についてはレーザー誘起蛍光法を用いた。本研究の特徴は、特定の反応素過程のみを検討対象として取り上げるのではなく、C_1-C_6にわたる多数のRH,R、RO_2,ROについて比較することによりそれぞれの反応の種類に対応する反応動力学に関する一般法則の検討を試みること、衝撃波管装置により高温領域の実験を、真空紫外領域まで含めたレーザー誘起蛍光分光法、近しきいエネルギー型電子衝撃イオン化質量分析法、光イオン化質量分析法等多面的かつ詳細な実験を低温領域で実施することによって、低温-高温の幅広い温度領域で総合的に反応機構を検討していること、等が挙げられる。また、多種の手法を組み合わせる事によって対象とする反応素過程を多角的に検討する事が可能になった。このように総合的に反応動力学的検証を行うことにより、従来の研究では得られなかった多くの新しい知見を得る事ができた。冷炎・エンジンノック等の原因であると考えられている低温異常燃焼のメカニズムを解明することを目的とする。反応を支配する重要な反応中間体である過酸化ラジカルの高感度検出手法を開発すると共に、レーザ誘起蛍光法、光イオン化質量分析法等既に我々が仕様している検出手法を併用することにより、種々の炭化水素化合物の低温酸化機構に関する直接的検証と一般的反応則の構築を試みた。まずエキシマーレーザー閃光分解反応装置を用いてt-ブチルヒドロキシパーオキシラジカル(TBHP)を選択的に生成し、その分子内水素転位過程を種々のレーザ分光法(OPO、IR-吸収、LIF DFWM)、光イオン化質量分析法を用いて系統的に測定した。TBHPは引き続き分子内異性化を起しOH+エポキサイドまたはHO_2+エチレンに高速で分解しその生成速度、分岐比を測定した。この成果はこれまで推定のみに頼っていた反応機構を初めて直接測定により検証に成功したという意味で大きな価値を有する。一方、低温酸化反応をバルクな現象として観測するために新しい作動原理に基づく急速圧縮機を製作し、その性能試験を行った。この装置が低温酸化機構の検証のために要求される性能を有することを確認した。現在質量分析法を用いて、反応生成物の追跡を行う準備を進めている。反応を支配する重要な反応中間体である過酸化ラジカルの高感度検出手法を開発すると共に、レーザー誘起蛍光法、光イオン化質量分析法等既に我々が使用している検出手法を併用することにより、種々の炭化水素化合物の低温酸化機構に関する直接的検証と一般的反応則の構築を試みた。昨年に引き続いてエキシマーレーザー閃光分解反応装置を用いて種々のパーオキシラジカルを選択的に生成し、その分子内水素転位過程をレーザー誘起蛍光分光法、および光イオン化質量分析法を用いて系統的に測定した。OH+エポキサイドまたはHO_2+エチレンに高速で分解する過程の反応速度、および分岐比を測定した。さらに、低温酸化反応をバルクな現象として観測するために新しい作動原理に基づく急速圧縮機を製作し、低温酸化機構の検証のため質量分析法を用いて、反応生成物の追跡を行っている。これまで確認されなかったアルコキシラジカルを含む

新しい反応機構の存在が低温酸化過程で重要であることが示唆される実験結果を得ることができた。本研究では光イオン化質量分析法、および衝撃波管法を用いて、C_2-C_6アルカン(RH)の低温酸化反応における、いくつかの重要な反応素過程について系統的に検討した。先ず酸素原子とアルカンの反応について速度定数の部分加成則、反応分岐比等について詳細に検討した。この反応において発生するC_2-C_6アルキルラジカルの生成および熱分解・異性化過程について反応速度、圧力依存性についても詳細な検討を行った。酸化されたラジカルの反応性の検討として、アルキルラジカルと酸素分子の反応により発生するアルキルパーオキシラジカルおよびアルコキシラジカルに関する研究を取り上げた。アルコキシラジカルROの生成、熱分解、およびNOとの反応機構についてはレーザー誘起蛍光法を用いた。本研究の特徴は、特定の反応素過程のみを検討対象として取り上げるのではなく、C_1-C_6にわたる多数のRH,R、RO_2,ROについて比較することによりそれぞれの反応の種類に対応する反応動力学に関する一般法則の検討を試みること、衝撃波管装置により高温領域の実験を、真空紫外領域まで含めたレーザー誘起蛍光分光法、近しきいエネルギー型電子衝撃イオン化質量分析法、光イオン化質量分析法等多面的かつ詳細な実験を低温領域で実施することによって、低温ー高温の幅広い温度領域で総合的に反応機構を検討していること、等が挙げられる。また、多種の手法を組み合わせる事によって対象とする反応素過程を多角的に検討する事が可能になった。このように総合的に反応動力学的検証を行うことにより、従来の研究では得られなかった多くの新しい知見を得る事ができた。
新規糖尿病治療薬であるSGLT2阻害薬の心保護作用への影響と細胞内機序

新規糖尿病治療薬であるSGLT2(sodium-glucose cotransporter 2)阻害薬は大規模臨床研究で心血管死イベント発生を減少させたことから非常に注目されている。一方、SGLT2と同じSGLTのサブタイプであるSGLT1は心筋にも存在し、その抑制は虚血再灌流障害における心筋保護効果を減弱させるとされている。SGLT2阻害薬の選択性は個々の薬剤で大きく異なるため、SGLT1阻害作用の強さによる心血管イベントへの影響は糖尿病治療における薬剤選択の上で重要な要素となり得る。本研究は、SGLT2阻害薬が虚血再灌流障害における内在性心筋保護効果へ与える影響を検討し、薬理学的心筋保護法の開発とその分子細胞学的機序を明らかにすることを目的とする。平成30年度は前年に引き続きラット心筋虚血再灌流モデルを用いて各薬剤の虚血プレコンディショニング(プレコン)への影響に加え、オルプリノンによる薬理学的プレコンへのSGLT1阻害薬の影響を検討した。300350gの雄性SDラットを使用し、コントロール(C)群、虚血プレコン(IP)群、虚血プレコン+フロリジン(IP+F)群、虚血プレコン+トホグリフロジン(IP+T)、オルプリノン+フロリジン(OLP+F)の検討を行った(各群N=7)。虚血危険領域に対する心筋梗塞範囲はC群:47.9±8.8%、IP群:23.2±6.7%、IP+F群:44.2±9.3%、IP+T群:25.6±4.8%、OLP+F群:28.5±10%であった。この結果から、虚血プレコンの心筋保護効果はSGLT1阻害薬であるフロリジンにより消失する一方でSGLT1阻害作用の弱いSGLT2阻害薬であるトホグリフロジンでは抑制されないこと、オルプリノンの薬理学的プレコンはフロリジンで抑制されないことが明らかとなった。分子細胞学的機序の解明を行っているところだが、当初想定していたカスケードとは一部異なる結果が出た。そのため結果の解釈と、追加で測定する項目について検討している。虚血および薬理学的な心筋保護効果へのSGLT阻害薬の影響自体は当初の想定通りの結果が得られた。更なる機序の解明のため、追加でメディエータ、エフェクターの活性を測定し、研究を終了する予定である。新規糖尿病治療薬であるSGLT2(sodium-glucose cotransporter 2)阻害薬は従来の治療薬と全く異なる薬剤特性に加え、大規模臨床研究で心血管死イベント発生を減少させたことから、臨床で非常に注目されている。一方で、SGLT2と同じくSGLTのサブタイプであるSGLT1は心筋にも存在し、SGLT1の抑制は虚血再灌流障害における内在性心筋保護効果を減弱させるとされている。SGLT2阻害薬の選択性は個々の薬剤で大きく異なるため、SGLT2阻害薬の種類や投与量による心血管イベントへの影響は糖尿病治療における薬剤選択の上で重要な要素となり得る。本研究は、SGLT2阻害薬が虚血再灌流障害における内在性心筋保護効果へ与える影響を検討し、薬理学的心筋保護法の開発およびその分子細胞学的機序を明らかにすることを目的として行っている。平成29年度はラット心筋虚血再灌流モデルを用いて、虚血プレコンディショニングの前にSGLT1阻害薬(フロリジン)を投与することで、その影響を検討した。300350gの雄性SDラットを使用し、コントロール(C)群、虚血プレコンディショニング(IP)群、虚血プレコンディショニング+フロリジン(IP+F)群の検討を行った(各群N=7)。虚血危険領域に対する心筋梗塞範囲はC群:47.9±8.8%、IP群:23.2±6.7%、IP+F群:44.2±9.3%であった。この結果から、虚血プレコンディショニングの心筋保護効果はSGLT1阻害作用の強いフロリジンにより消失することが明らかとなった。SGLT2阻害薬の入手に時間が掛かったため。薬剤は既に手に入っており、その後の実験は概ね順調に進行中である。

300350gの雄性SDラットを使用し、コントロール(C)群、虚血プレコン(IP)群、虚血プレコン+フロリジン(IP+F)群、虚血プレコン+トホグリフロジン(IP+T)、オルプリノン+フロリジン(OLP+F)の検討を行った(各群N=7)。虚血危険領域に対する心筋梗塞範囲はC群:47.9±8.8%、IP群:23.2±6.7%、IP+F群:44.2±9.3%、IP+T群:25.6±4.8%、OLP+F群:28.5±10%であった。この結果から、虚血プレコンの心筋保護効果はSGLT1阻害薬であるフロリジンにより消失する一方でSGLT1阻害作用の弱いSGLT2阻害薬であるトホグリフロジンでは抑制されないこと、オルプリノンの薬理学的プレコンはフロリジンで抑制されないことが明らかとなった。分子細胞学的機序の解明を行っているところだが、当初想定していたカスケードとは一部異なる結果が出た。そのため結果の解釈と、追加で測定する項目について検討している。当初の予定通り、SGLT2選択性の高いSGLT2阻害薬を用いて虚血プレコンディショニングへ与える影響およびに関する実験を進める。またSGLT1阻害により虚血プレコンディショニングによる心筋保護効果が抑制されることが平成29年度の研究で明らかとなったため、各種阻害薬や電気泳動等を行うことで機序の解明を行う。虚血および薬理学的な心筋保護効果へのSGLT阻害薬の影響自体は当初の想定通りの結果が得られた。更なる機序の解明のため、追加でメディエータ、エフェクターの活性を測定し、研究を終了する予定である。研究に若干の遅れがあり、物品購入費が少なくすんだため。今後予定通り研究を進めるため、虚血再灌流の実験に使用する試薬や消耗品の購入費に残額も使用予定である。幾つかのメディエーター、エフェクターの測定を行ったが、当初想定していたカスケードと一部異なる結果が出たため、追加で測定する項目の再検討を行っている。それにより実験の進捗がやや遅れており、各種測定にかかる費用が少なかった。本年度追加で測定を行う予定であり、昨年度分の資金はそのために使用する。