hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
三元素系複合含水酸化物を用いた地下水からの有害陰イオンの除去

吸着量は組成比の違いにより異なったが,これまで検討した組成比の試料を上回る吸着量を示す試料はなかった。なお,この試料はほう素吸着に伴い主要成分相であるLDHの層間幅が小さくなる,すなわち層間幅が柔軟に変化する特徴を有することが示されたが,ふっ素吸着の際には層間幅はほぼ一定であることから,ほう素とふっ素において吸着サイトが異なる可能性が示された。Si-Fe-Mg系試料について,選択係数の高かった試料を複数選択し,これらの吸着等温線による吸着能力の評価を行ったこと,さらにスペシエーション分析によるヒ酸・亜ヒ酸混混在条件での吸着能力を評価できたことは予定通りである。スペシエーション分析では,当初はLC接続ICP-MSによる分析を予定していたが,装置の都合がつかなかったことからヒ酸の吸光光度法による分析を試みた。その過程で,LCでヒ酸を精度よく分析できることが明らかになり,方法を変更したことで研究が進展した。Si-Al-Mg系試料では,前年度の研究成果を基に新たな組成比の試料を合成し,ふっ素とほう素の吸着前後においてXRD分析やTG-DTA分析を行い,構造の変化と吸着量の関係を明らかにした。これらについても計画通りの進捗であった。予定より多くの試料数を合成して吸着試験に供し,予定になかったpH依存性と濃度依存性を検討したため,吸着後の試料表面のゼロ電荷点(PZC)の測定をすべての試料で行えなかった点で予定通りとならなかった。以上のことから,(2)おおむね順調に進展していると評価した。地下水等に存在する低濃度の砒素,ふっ素,ほう素などの有害陰イオンを吸着除去するためには,夾雑イオンの影響を受けにくい新しい吸着剤を開発する必要がある。本研究では,三元素系複合含水酸化物(三元系試料)を用いた新規有害イオン吸着剤の開発を目指し,さらなる「吸着容量の向上」と「各イオンの吸着機構」を明らかにすることを目的とした。平成29年度は,Si-Fe-Mg系試料の吸着阻害因子と吸着機構を解明するため,ヒ酸・亜ヒ酸に加え,単独でのイオン選択性がヒ酸と同程度であり,吸着阻害要因となりやすいリン酸を対象に吸着試験を行った。リン酸イオンの吸着等温線とヒ酸と亜ヒ酸の吸着等温線と比較した結果,リン酸とヒ酸の吸着等温線はほぼ一致し,各濃度における吸着量はヒ酸とリン酸では同程度であることが示された。しかし,高濃度域においてはヒ酸・亜ヒ酸では吸着量が急激に上昇しており,表面沈殿による多分子層吸着が生じている可能性が示されたが,リン酸は高濃度域でも吸着量は増加しなかったことから単分子層吸着である可能性が示された。また,ヒ酸・亜ヒ酸・リン酸の単独・二成分混在・三成分混在における吸着試験を実施した結果,すべての組み合わせにおいて,各吸着質の吸着量は単独よりも低下し,3つの吸着質は吸着サイトを競合していることが示された。亜ヒ酸は,ヒ酸よりもリン酸の共存により吸着量が大きく低下し,一方,ヒ酸もリン酸の共存による吸着量は低下したが,その程度は小さかった。したがって,リン酸は特に亜ヒ酸の吸着阻害となりやすいことが示された。ヒ酸・亜ヒ酸の吸着は,鉄含有量が大きい場合にはゲータイトと同様に二核二座錯体であると考えるが,本研究からは亜ヒ酸については単核単座あるいは単核二座錯体である可能性が示されたことから,今後の検討が必要である。三元系試料の組成比を変更するという単純な操作により,砒素吸着能力を向上することができた。吸着量(分配係数)は既存の試料と比較してヒ酸は2倍以上,亜ヒ酸は3倍以上向上した。ヒ酸と亜ヒ酸が共存した場合,SFMは亜ヒ酸を優先的に吸着したが,ヒ酸の吸着量は大幅には下がらなかった。
トランスポゾンを用いた新たな遺伝子導入法の哺乳類組織細胞研究への展開

本研究は、メダカ由来のトランスポゾンTol2を応用した新しい遺伝子導入ツールの開発および、その医学応用への展開を目的としている。本研究によって開発した遺伝子導入法を用い、ES細胞やそこから分化した細胞を始めとした様々な細胞における哺乳類概日リズムの観察が可能になった。本研究では、新たな遺伝子導入ツールとしてのTo12トランスポゾンベクターを応用して、効率の良い新たな遺伝子導入マウス作製法の開発や、ES細胞なども含む培養細胞を用いた概日時計の分子メカニズムの新たな研究法の構築等をを目的とした研究である。本年度はまず、蛍光タンパク質をレポータとして使用し、このレポーターをTo12ベクターに組み込んで脳内にトランスポゾン転移酵素の発現ベクターとともに注入し、脳内における蛍光タンパク質の発現を調べた。その結果、脳内で蛍光タンパク質の発現を確認したため、このTo12ベクターを用いて本格的に遺伝子導入マウスの作製を開始した。現在、To12トランスポゾンによってゲノム上にレポーター遺伝子が挿入されたことが確認できるマウスの系統が複数得られ、遺伝子導入マウスの作製効率も従来のものより良い結果を得ている。さらに今後、視交叉上核の局所ネットワークを解析できる方法論を構築する。また、概日リズムをモニターするホタルルシフェラーゼレポーターを組み込んだTo12ベクターを、ES細胞に導入することに成功した。これまで、ウイルスベクター以外の方法では、ES細胞に簡便に高効率に遺伝子を安定導入する方法はなかったが、今回、ES細胞へTo12ベクターを用いて概日リズムをモニターするレポーターを安定遺伝子導入することに成功し、極めて簡便にES細胞およびES細胞由来の組織の概日時計を解析できる方法に道筋をつけることができた。本研究課題では、Tol2トランスポゾンを新たな遺伝子導入ツールとして利用して、様々な生命現象の解明に役立てるための基盤研究を目的としている。今年度は、前年度から研究を進めていたベクターの構築とその応用として、細胞の概日時計をモニターできるレポーターベクターをTol2を用いて作製し、様々な初代培養細胞の概日時計振動をリアルタイム解析することに成功した(Yagita et al, BMC Biotechnology,2010)。時計遺伝子BmallおよびDbp遺伝子のプロモーターの下流にホタルルシフェラーゼ遺伝子を組み込んだ発光レポーターを、Tol2トランスポゾンベクターにのせ、トランスポゾン転移酵素発現プラスミドとともに細胞に導入すると、これまでウイルスベクター以外では極めて困難であった、初代培養細胞にも簡便に安定遺伝子導入ができるようになった。さらに、昨年度より取り組んでいた研究として、概日時計の発生過程の解析がある。この課題についてもTol2トランスポゾンを利用したレポーターベクターを応用して、1)ES細胞には体細胞にあるような概日時計振動が見られないこと、2)分化誘導培養することで概日時計が形成されること、3)分化した細胞を再度未分化なiPS細胞にすると再び概日時計振動がなくなること、を明らかにし、PNAS誌に発表した(Yagita et al, PNAS, 2010)。この成果は、日経新聞、朝日新聞、毎日新聞、読売新聞、日刊工業新聞、日経産業新聞、その他地方紙など多数の新聞に取り上げられた。また、Tol2トランスポゾンベクターを用いた効率的なトランスジェニックマウス作製法の確立を目指し、国立遺伝学研究所川上浩一教授および隅山健太博士とともに研究を推進しているところである。昨年度より取り組んでいた研究として、概日時計の発生過程の解析がある。この課題についてもTol2トランスポゾンを利用したレポーターベクターを応用して、1)ES細胞には体細胞にあるような概日時計振動が見られないこと、2)分化誘導培養することで概日時計が形成されること、3)分化した細胞を再度未分化なiPS細胞にすると再び概日時計振動がなくなること、を明らかにし、PNAS誌に発表した(Yagita et al, PNAS,2010)。また、今年度は、本研究について社会への還元の一環として、NHK教育テレビ番組「サイエンスZERO」に出演し、研究内容を紹介した。また、今年度は、Tol2トランスポゾンベクターを用いた効率的なトランスジェニックマウス作製法の確立を目指し、国立遺伝学研究所川上浩一教授および隅山健太博士とともに研究を推進した。この研究の結果は、Genomics誌に掲載され(Sumiyama et al, Genomics, 2010)。
大規模健常脳MRIデータベースを利用した3D映像酔いの脳内メカニズム解明

映像酔いの新規因子として脳の虚血性組織変化(脳の老化現象)である白質病変(LA)に注目して、LA容積量との関連性ならび経頭蓋直流磁気刺激(tDCS)による映像酔い軽減効果を調べた。本研究では、白質病変自動定量化プログラムを用いて白質病変容積を部位別に計測した。実験は、健常中高年者を対象に白質病変容積値からLAなし群(5ml以下, n=20)とLAあり群(20ml以上,n=20)に分けて行った。2D映像酔いでは、ドライビングシミュレータ(DS)画像を用いて、DS施行後の酔いをSSQ(simulator sickness questionnaire)で評価した。3D映像酔いでは、HMD(head-mounted display)装着の幾何学的映像をヨー回転で提示して、回転椅子上での酔いレベル(5段階表示)をリアルタイムで評価した。2Dでは、LA有り群で有意に映像酔いが出現し、特にLAが前頭葉と頭頂葉に存在する場合に顕著に映像酔いを認めた。さらに背外側前頭前野のtDCSで、2D映像酔いは有意に軽減された。拡散強調画像から全脳および上縦束・帯状束・鉤状束の各々の神経線維束のMD(mean diffusion)値を求め群間比較すると、LAあり群で有意に減少していた。一方3Dでは、映像酔いの強さにおいてLAの群間差は認めなかったが、映像酔い出現の潜時ではLAあり群で有意な延長を認めた。背外側前頭前野のtDCSでは、酔いの強さは軽減されず逆に増加傾向を示した。2D映像酔いにおけるLA容積量との関連性は強く示唆されたが、3Dに関しては不十分であった。3D映像酔いでは酔いを誘発するyawing回転の仕方やtDCSの設定条件などの調整が必要であると考えられる。脳ドック受診者を対象に生活習慣、事故歴、運転特性検査成績、視覚的診断による白質病変(LA)の視覚的なFAZEKAS分類から構築された10,000件を超える健常者データベースから、LAの定量化と精密な脳部位同定(LAマッピング)を可能にする自動解析プログラムを導入した新たなデータベースを構築中である。Head Mounted Displayによる映像酔いとLAと関連性を予備調査した。回転椅子に座ったHMD装着被験者に水平回転負荷後の酔い評価(回転による経時的酔いの度合いをSimulator Sickness Questionnaireで評価)した。酔い評価とLAの有無(グレード0とグレード2)において、LA有無による映像酔いの関連性を確認した。ところが、左背外側前頭前野(DLPFC)の経頭蓋直流刺激では、酔いの軽減効果は見出せなかった。LAを局所的神経結合障害(ノックアウトブレイン)として、動的因果モデル(dynamic causal modelling; DCM)を用いた脳領域間神経結合解析におけるパラメータの最適化条件を検討した。LA定量化における計測ミスの軽減と高い再現性を得るためのプログラム改正に時間を要したため。映像酔いのtDCSによる軽減効果には部位特異性があり、最適条件設定を検討中である。1万人規模のLA定量化と部位同定化を済ませたデータベースから、LAマッピングデータベースを構築する。LAを局所的神経結合障害(ノックアウトブレイン)としてモデル化し、LAと映像酔いの有無による被験者分類ごとに、脳領域間神経結合解析を行う。さらに経頭蓋直流刺激による因果的解析から、映像酔いの脳内メカニズムモデルを提案する。※理由を入力LAマッピングのデータベース(DB)構築が難航したために、LAの大きさと局在部位をマッチングさせた大規模DBからの選別実験が行えておらず、代わりにLAとヨー回転による酔いとの関連性を見る予備実験のみを施行した。そのため、人件費・謝金および成果発表の学会出張費を使用していない。LAマッピングDBの完成後に、大規模実験を行う予定である。
場の理論と超弦理論に対する非摂動論的アプローチ

本研究では、場の量子論と超弦理論における種々の現象を非摂動論的なアプローチにより解析することを目指している。平成30年度の研究は以下の2つに大別される。一つは超共形場理論の数値的研究である。超弦理論の標的空間がカラビ・ヤウ空間の場合、弦の2次元世界面上には超共形場理論が実現している。2次元超対称性理論であるランダウ・ギンツブルグ模型の赤外固定点がこうした超共形場理論になっていると予想されている。本研究ではランダウ・ギンツブルグ模型に対する非摂動論的手法の確立とその数値シミュレーションを行った。特に超場が2つ含まれる模型まで解析し、ADE分類のランダウ・ギンツブルグ模型について超共形場理論の性質が再現されることを検証した。もう一つの研究テーマは近年格子ゲージ理論の領域で注目されているグラディエント・フローに関する研究である。時空対称性のネーターカレントであるエネルギー運動量テンソルの格子ゲージ理論での構成は長年の問題であったが、近年グラディエント・フローを用いた構成法が急速に発展している。これについて以下の研究を行った。(1)グラディエント・フローとウィルソン流繰り込み群の関係を議論し、非自明な固定点を持つ理論に対してこれを例証した。(2)グラディエント・フローにより構成されたカイラルカレントとエネルギー運動量テンソルから重力場中のカイラルアノマリーを計算した。(3) 4次元N=2超対称ヤン・ミルズ理論の超カレントの普遍的表式をグラディエント・フローを用いて構成した。ここではまた、次元正則化のもとで正しく規格化された超カレントの導出も行った。これらの成果はいずれも論文にまとめられ、学術誌に出版されている。ランダウ・ギンツブルグ模型の数値シミュレーションについて、計画されていたADE分類の検証を行い研究論文2件を発表することができた。これに加え、グラディエント・フローに関連した複数の研究を行い、研究論文3件を発表した。場の理論と超弦理論に対する非摂動論的アプローチという研究テーマに対して、多岐に渡る研究を精力的に行うことができ、順調な進展があったと考える。平成30年度にADE分類に属するランダウ・ギンツブルグ模型の検証を行ったので、より複雑かつ一般的なランダウ・ギンツブルグ模型の数値的研究を行う。まず簡単な模型として標的空間が低次元複素多様体となる場合について解析する。また、カラビ・ヤウ空間のモジュライの変形など、超弦理論の時空構造を解明するための手法を開発する。ランダウ・ギンツブルグ模型のこれまでの数値的研究では、連続極限に関する考察・解析がなされていない。より精度の高い、また信頼できる結果を得るためには、連続極限が非常に重要になると考えている。平成30年度でのグラディエント・フロー研究と同様に、さらに新しい研究を模索・推進したい。

より精度の高い、また信頼できる結果を得るためには、連続極限が非常に重要になると考えている。平成30年度でのグラディエント・フロー研究と同様に、さらに新しい研究を模索・推進したい。
熊本地震と南海トラフ巨大地震の分析に基づく持続可能なグリーンインフラ防災手法

本研究では,熊本地震と南海トラフ巨大地震の地理空間情報分析に基づいて,縮小する地方自治体でも持続可能なグリーンインフラ防災手法を確立する事を目的とする.初年度から2年目に掛けては,熊本県下の災害復興計画の収集と分析を行うと共に,地震発生直後から収集してきたデータを用いた自然災害発生パターンと時空間解析,地域に伝わる歴史的な災害伝承の収集と地理空間分析,グリーンインフラ適正地抽出のための景観生態マップの作成を行う.本年度は,熊本県全域および益城町を対象として,InVESTによるEco-DRR評価を通じたグリーンインフラ適正地抽出のための景観生態マップの作成を進めた他,初年度に実施した調査研究を活用した頒布物の作成を行うことができた.また,九州太平洋岸自治体を対象として,自主防災の取り組みと地域住民の空間認知の調査研究を実施した.これらの成果は国内外における学術大会で口頭発表およびポスター発表,一般に向けた頒布を通じて発表した.本年度の研究は概ね順調に進展している.熊本地震に関する調査研究は前年度の結果を活かした成果物の作成など,進展を図ることができた.南海トラフ巨大地震想定域に関する調査研究についても,現地調査を実施し,初年度に行ったデータ収集と合わせて結果を出すことができた.今後は,「縮小する地方自治体でも持続可能な九州におけるグリーンインフラ防災手法の検討」という最終目標に向かって,初年度・2年目に行ってきた研究成果をもとにした総括を行っていく.併せて,熊本県および九州太平洋岸域における現地調査も進めていき,個別の調査研究結果をもとにした地域防災への還元にも力を入れて行きたい.本研究では,熊本地震と南海トラフ巨大地震の地理空間情報分析に基づいて,縮小する地方自治体でも持続可能なグリーンインフラ防災手法を確立する事を目的とする.初年度から2年目に掛けては,熊本県下の災害復興計画の収集と分析を行うと共に,地震発生直後から収集してきたデータを用いた自然災害発生パターンと時空間解析,地域に伝わる歴史的な災害伝承の収集と地理空間分析,グリーンインフラ適正地抽出のための景観生態マップの作成を行う.本年度は,被災自治体が作成した復興計画からその計画と実態を分析し,震災そのものに依る景観変化と復興過程で生じる景観変化からグリーンインフラ定期聖地抽出のための景観生態マップ作成の準備を進めた.これらの成果は国内外における学術大会で口頭発表およびポスター発表を行うと共に,論文を執筆した(投稿中).また,熊本地震の自然災害発生パターンと時空間解析を行うため,熊本地震で被災した集落,神社,農地,景観地の実態を収集し,GISによる解析の準備を整えた.データは,既に取得済みのものを含め,災害履歴データ,自然条件データ(気象,降水量,土壌・地質・地盤,地形,動植物),社会条件データ(居住者,土地利用,防災拠点)等とした.初年度の研究は概ね順調に進展している.特に熊本地震に関する調査研究は問題ない.一方,南海トラフ巨大地震想定域に関する調査研究は,現地調査が次年度に延期されたものの,データ収集自体は問題なく進めることができた.本研究では,熊本地震と南海トラフ巨大地震の地理空間情報分析に基づいて,縮小する地方自治体でも持続可能なグリーンインフラ防災手法を確立する事を目的とする.初年度から2年目に掛けては,熊本県下の災害復興計画の収集と分析を行うと共に,地震発生直後から収集してきたデータを用いた自然災害発生パターンと時空間解析,地域に伝わる歴史的な災害伝承の収集と地理空間分析,グリーンインフラ適正地抽出のための景観生態マップの作成を行う.本年度は,熊本県全域および益城町を対象として,InVESTによるEco-DRR評価を通じたグリーンインフラ適正地抽出のための景観生態マップの作成を進めた他,初年度に実施した調査研究を活用した頒布物の作成を行うことができた.また,九州太平洋岸自治体を対象として,自主防災の取り組みと地域住民の空間認知の調査研究を実施した.これらの成果は国内外における学術大会で口頭発表およびポスター発表,一般に向けた頒布を通じて発表した.本年度の研究は概ね順調に進展している.熊本地震に関する調査研究は前年度の結果を活かした成果物の作成など,進展を図ることができた.南海トラフ巨大地震想定域に関する調査研究についても,現地調査を実施し,初年度に行ったデータ収集と合わせて結果を出すことができた.今後は,グリーンインフラ適正地抽出のための景観生態マップの作成と行うため,初年度研究の熊本地震,南海トラフ地震の成果を用い,パターン毎に特徴を確認する.取得したデータをGISに取り込み,DEMによる3次元時空間解析を行い,景観生態マップを作成する.成果となるマップはデジタル地図,紙地図,3Dプリンタ立体地図の三種類を作成する.更に,自主防災の取り組みと地域住民の空間認知の顕在化を行うため,聞き取り調査およびテキストマイニング手法とレパートリーグリッド発展手法を用いた分析により,地域住民の自主防災に対する認識と活動実態,および自然災害に対する意識と避難行動に対する空間認知の実態を明らかにする.調査には上述したデジタル地図,紙地図,3Dプリンタ立体地図を用いる.今後は,「縮小する地方自治体でも持続可能な九州におけるグリーンインフラ防災手法の検討」という最終目標に向かって,初年度・2年目に行ってきた研究成果をもとにした総括を行っていく.併せて,熊本県および九州太平洋岸域における現地調査も進めていき,個別の調査研究結果をもとにした地域防災への還元にも力を入れて行きたい.初年度実施予定だった太平洋岸の現地調査を2年目に行う事にしたたため執行計画に変更が生じた.2年目には当初の予定どおり執行できる予定である.人件費・謝金が相手側の辞退により発生しなかったことが理由である.次年度は当初の予定どおり執行できる予定である.
呼吸器疾患における病薬診連携に関する研究

喘息患者において病薬診が連携することは地域における喘息治療の質を高める上で重要である。すなわち、1)病〓ことができ、その結果、より重い患者は専門医においてより専門的な治療を受け、より軽い患者は地域の非専門医において安定して継続加療を受けることが可能である。本研究では、インターネットを用いることで服薬指導をスムーズに行い、患者のアドヒアランスが高まるかどうか、薬剤師の専門知識が高まるかどうかに着いても検討した。本年度は、1年半にわたってインターネットを用いた薬剤指導の成果に関してデータ整理を行った。結果:この間にインターネットを通じて薬剤指導を依頼した患者数は66名であった。依頼に関して、薬局を訪れて服薬指導を受けたものは61名で、5名は服薬指導を受けなかった。さらに、61名のうち、薬局から指導に関して返答がなかったものが11例であった。服薬指導を受けた50名の指導依頼内容は(複数回答)、吸入方法が44名、ステロイド薬の指導が21名、アドヒアランスの確認が19名、その他の薬剤についてが7名、副作用や相互作用についてが4名であった。結果および考察:インターネットによる服薬指導の依頼および回答は当院のように門前薬局を持たず、広域で薬局の指導を行っている地域では報告が早いなど一定の利点があった。欠点として1)薬剤師によるインターネットの操作が必要、2)経費がかかるなどがあげられた。今後この方式を広めるためには、システムの維持費の問題と、セキュリティーの問題が解決されなければならない。呼吸器疾患とくに気管支喘息、COPDにおいてはガイドラインに沿った治療が推奨されており、吸入薬が治療の中心になっている。人口の高齢化にしたがって患者も高齢化しており、様々な効果、吸入方法を身につけることは困難である。聖マリアンナ医科大学横浜市西部病院では横浜市旭区、瀬谷区の薬剤師会と協力してFAX通信を利用した吸入指導のシステムを構築してきた。今回従来のFAX通信の欠点、すなわちリアルタイムで通信が行えないことから患者が院外薬局にいったときに指示が間に合わないという欠点を補うために、インターネットを利用した患者指導箋の送付のシステムを構築した。更に2005年4月から個人情報保護法案が施行されるために、患者のプライバシー保護に配慮して指導箋を送るシステムとした。病院診療ブースに設置された専用のコンピューターを用いて、登録された医師がすでに従来私用されてきたのと同じ服薬指導箋を登録し、これがサーバーのもとに送られる。ここで患者は個別のキーナンバーで登録されその番号が医師のもとに送られる。このナンバーを患者が薬局に持参する処方箋に記載し、処方をおこなう薬局のみで患者の情報が開けるようにした。なお患者にはあらかじめ薬局において指導が行われるために情報が送られることについて同意書を得るようにした。患者が処方箋を持参した薬局では患者のキーナンバーに従ってサーバーにアクセスし医師が書いた指導箋をみてそれに従って指導を行う。指導後所定の書式の返信用紙に記入しサーバーを介して医師に返信を行う。平成16年度はこのシステムの構築を行い、環境の設定をおこなった。医師の診療ブースから専用の回線による通信の設定、サーバーの環境設定、薬局側のコンピューター出力の設定を行い、作動状況を確認するテストを行った。また、医師、調剤薬局薬剤師、地域の連携医師とともに連絡用紙、報告用紙の再検討をした。2004年度には、聖マリアンナ医科大学横浜市西部病院呼吸器内科と横浜市旭区の薬剤師会の病薬連携による服薬指導のために、吸入指導サーバーを設置し、インターネットを用いた通信手段を確立、さらに薬剤指導のために薬剤指導依頼書および薬剤指導報告書を作成した。本年度は、このシステムを用いて、薬局との間の通信を開始した。今年度は、聖マリアンナ医科大学横浜市西部病院の処方箋を多く扱う、横浜市旭区の三ツ境薬局、およびカワセ薬局三ツ境店の2点との通信を開始した。2005年7月より通信を開始した。

2005年7月より2006年3月までに薬局との間で通信を用いて薬剤指導を依頼した患者26名、依頼した件数は35件で、一人の患者について14回の依頼を行った。具体的には、患者が受診したとき、医師が必要と感じた場合には、患者に文書で了解を得た上で、使用している薬剤名、とくに吸入薬に関する具体的な依頼や、薬剤のアドヒアランスのチェック、さらにステロイドなど臨時薬の服薬方法など、指導を行ってほしい項目を記載し、吸入指導サーバーに送信する。ただちにサーバーより依頼番号が送信されてくるため、これを患者の処方箋に記載した。患者が薬局にこの処方箋を持参すると、薬局では依頼番号をみて吸入指導サーバーにアクセスし、薬剤指導依頼用紙を確認し、これにしたがって指導を行う。その後、吸入指導報告書を記載した。指導を依頼した医師はこれを後日読んで、指導内容を確認した。この方法の利点としては、従来の紙ベースのものに比べて、確立した依頼書、報告書があるため記載が容易になったことである。欠点としては、サーバーの不調により通信がうまくいかないときがあること、現在はアクセスする医師、薬剤師が登録されており、患者の個人情報はイニシャルと生年月日のみで行われたがセキュリティの確立がある。さらにサーバーの維持費や通信費用が月に6万円程度必要であることがあげられた。昨年までの研究では、実験的に7軒の薬局においてインターネットを用いた薬剤指導を行ってきた。本年度はインターネットの指導を行うことのできる薬局の数を14軒に増やすと同時に、服薬指導箋の改定に取り組んだ。また、病診連携の取り組みとして、患者カードの作成を行い、地域連携の強化をおこなった。1)インターネットによる指導:昨年までの薬局に加え、当科での処方箋枚数の多い薬局にインターネットによる連携の体制を整備し、薬剤師に指導を行って10月より14軒での指導を開始した。インターネットを通じて薬剤指導を依頼した件数は1年間で98件になった。2)服薬指導箋は、不備な部分があったため、よりわかりやすい形に改定を行った。3)地域の医師との連携のために連携用紙を作成改定するとともに、患者カードを作った。当院は3次救急対応施設であるため、地域の医師に患者を逆紹介する際に患者が緊急時に当院救急にかかれないことを心配しているが、患者カードを持っている患者についてはかかりつけと同じ扱いで対応するよう救急部との調整を行った。その結果患者は安心して地域の医師にかかり、容易に逆紹介を行うことができるようになった。喘息患者において病薬診が連携することは地域における喘息治療の質を高める上で重要である。すなわち、1)病薬連携を行うことで、患者の薬剤アドヒアランスを高め、症状コントロールがよくなる。2)病診連携により、病院と診療所で患者をすみ分けることができ、その結果、より重い患者は専門医においてより専門的な治療を受け、より軽い患者は地域の非専門医において安定して継続加療を受けることが可能である。本研究では、インターネットを用いることで服薬指導をスムーズに行い、患者のアドヒアランスが高まるかどうか、薬剤師の専門知識が高まるかどうかに着いても検討した。
中性子星コアにおける核子超流動

中性子星表面温度観測の最近の進展は,(1)標準的冷却機構(修正URCA過程)よりもずっと速い冷却機構,と同時に,(2)速すぎる冷却を押さえるための核子系超流体,の双方が必要との情報をもたらしている。速い冷却機構としては,π凝縮相,K凝縮相,多陽子混在相,等の「新物質相」での冷却過程(順に,pion,kaon,direct URCA,coolingと略称)が候補に挙げられてきた。本研究では(1)(2)の両立問題はこれら候補のうちどれが本当かを選別しうる道になるとの観点を強調しつつ,中性子星コアで発現しうる新物質相下の核子系超流動の可否を系統的に研究してきた。(1)K凝縮相と(2)多陽子混在相:これら2つの新物質相は多量の陽子を含み,陽子も^3P_2型対相関が可能という特徴をもつ。しかし,これらの相では核子有効質量が小さくなることが主因となって,中性子,陽子とも超流体は望めないことが知られた。従って,kaon coolingやDirect URCA coolingは速い冷却機構の候補からはずされることになる。(3)荷電π(π^c)凝縮相:核子系がnとpの重ね合わせからなる準粒子ηで記述されるため,準粒子の対相関を扱いうるようBCS理論を拡張した。η間の対相互作用は,n-nの^3P_2成分が弱まるが,一方,n-p間の^3P_2成分が付加され,正味は通常のπ凝縮の無い場合と変わらない。結果として3ρ_0(ρ_0は通常核密度)あたりまで超流体の存在は可能である。(4)中性π(π^0)凝縮相:核子系がスピン秩序を伴った層状構造(ALS構造)をとるため,対相関は2次元的になり,核物質における低次元超流動という新しい課題となる。ALS状態に適合した対相関の理論を定式化し,更に,SU(4)クォークモデルを用いてアイソバ-Δ(1232)の混在効果を含みうる形式へと発展させた。Δ効果により超流体存在域は少なくとも4ρ_0まで拡がることが見出された。以上(1)(4)から速い冷却機構としてはpion coolingが最も有望といえる。π^0π^c共存相での検討は今後の課題であるが(3),(4)はその重要なステップとなる。中性子星コアの核子超流動については,これまで筆者等の研究により,中性子は^3P_2型の超流体,数%混在している陽子^1S_0型の超流体として,密度ρ【similar or equal】(0.7-3)ρ_0(ρ_0は通常核密度)の領域で存在しうることが示されてきた。しかしながら,近年,コア超流動はもっと高密度域(ρ【similar or equal】(3-5)ρ_0)まで存在するのではないかという問題が関心を集めている。これには,中性子星冷却問題から「ρ【greater than or similar】3ρ_0で起こりうるπ

中間子やK中間子の凝縮がもたらす効率的な冷却機構と,同時に,これらの速すぎる冷却を抑制しうる核子超流体の存在」が要請されているという事情が背景にある。今年度の主な研究成果は次のとおりである。1.K凝縮下の核子超流動:K凝縮が起こっていると陽子混在度が2050%にもなり通常相と大きく異なる。この状況でのエネルギーギャップ方程式を解き,(1)中性子はもちろん陽子も^3P_2型の対相関をうける.(2)中性子^3P_2超流体は存在し易くなる。(3)しかし,核子有効質量m_N^*がm_N^*【greater than or similar】0.7m_Nと大きくないと中性子も陽子も超流体とはなり得ない,(4)現実的にはm_N^*【similar or equal】(0.5-0.6)m_NであるからK凝縮下で核子超流動は期待できない。従ってK凝縮による冷却は押さえが効かず観測と整合的でない,という結論を得た。これらは,基研研究会(1.11-13.)での報告,国際シンポジウム「WEIN'95」(6.12-16.)の寄与論文,として発表されているが,現在本論文を準備中である。2.π凝縮下の核子超流動:まず荷電π中間子凝縮の場合に取り組んだ。(1)準粒子系の超流動という新たな多体論的課題となるが,この場合について^3P_2型超流動の定式化を完成させ,(2)ギャップ方程式を解いた結果,ほぼπ凝縮の無い通常の場合と同じ結果になることがわかった。(論文準備中)。以上1,2の結果,高密度域でも核子超流体が可能な場合としては,m_N^*【similar or equal】(0.9-0.8)m_Nが期待できる中性荷電π中間子共存凝縮下が唯一の候補となる。この検討はH7年度の課題である。中性子星コアの核子超流動問題が最近の観測との関連で注目されている。中性子星温度の観測は,いくつかの中性子星では,(1)通常の冷却機構(修正URCA過程による)よりもずっと速い冷却機構(π中間子凝縮相,K中間子凝縮相,多陽子凝縮相等における直接URCA過程が候補にあげられている),と同時に(2)速すぎる冷却を押さえるための核子超流体,の双方が必要との情報をもたらしつつある。本研究課題では「(1)(2)の両立問題の検討はいくつも提案されている速い冷却機構の候補を選別する道になる」との観点から,速い冷却をもたらしうる上記「新物質相」のもとでの核子超流動の可能性を検討してきた。今年度の主な成果は次のとおりである。1.K中間子凝縮下の場合:K凝縮が起こっていると陽子混在度が2050%にもなり通常相と大きく異なる(通常相では数%)。このため中性子も陽子も共に^3P_2型の対相関をうけるという特徴をもつ(通常はnが^3P_2型,pは^1S_0型)。現実的核力を採用し,有効質量近似のもとで^3P_2型ギャップ方程式を解いた結果,K凝縮相では核子超流体は存在できず,K凝縮冷却は速い冷却機構から除外されるという結論を得た(既に論文として発表済)。2.多陽子混在相の場合:相対論的効果により中性子星コアは多量(1530%)の陽子を含み得るという指摘がなされ「New Phase」として関心を呼んでいる。この場合の核子超流動問題を1と同様のアプローチにより検討したが,核子超流体の存在は望めない,つまり,多陽子混在相の存在とこの下での速い冷却機構を否定する結果が得られた(論文を作成中)。3.速い冷却機構として最も可能性があると考えられるのはπ凝縮冷却の場合である。荷電中間子凝縮下の場合について,アイソバ-Δ(1232)の効果を含む準粒子対相関の理論的定式化を終え,目下,数値計算を始めている。
呼吸鎖シトクロムｂｄ型オキシダーゼの新規結晶構造に基づく抗菌薬のデザイン

「研究計画・方法」のうちAについては、バチルス科好熱性細菌Goebacillus thermodenitrificans K1041株のシトクロムbd型メナキノールオキシダーゼの結晶構造を解明し、原子レベルの精密構造を本研究期間に学術論文として公表するに至った。ヘムb560、ヘムb595、ヘムdに対する計5つのリガンドと、水素イオン透過路の候補2本を構成する複数のアミノ酸残基などを、解明した原子レベルの立体構造の中で同定あるいは推定し、それらの部位特異的変異体遺伝子を設計した。この設計に基づき、PCRの増幅DNA断片をシャトルベクターに挿入して大腸菌で増やした。これをエレクトロポレーション法で本来の菌を宿主として導入し、変異酵素発現を試みる段階に至っている。一方、その同じbd型オキシダーゼの精製標品をについて分光電気化学的測定を行い、3つのヘムの酸化還元電位についてユニークな特徴を見いだすことができた。Bについては、アミノ酸生産Corynebacteium glutamicumのやはりムbd型オキシダーゼを精製し、同じくドイツの研究協力者の研究所への空輸を継続した。単独での結晶化の他に、各種阻害剤や基質メナキノールおよびその類似物質との共結晶も試みている上、関連するいくつかの物理化学的測定も、当該研究所内および研究所外ヨーロッパ内の別大学で行っている。Cについては、上述の立体構造に基づくホモロガス-モデリングで他のグラム陽性病原菌のbd型オキシダーゼの構造モデルを構築した。これら好熱菌と病原菌の構造に対して、in silicoシミュレーションによる候補化合物の絞り込む段階に達した。「研究計画・方法」のうちAについては、バチルス科好熱性細菌Goebacillus thermodenitrificans K1041株のシトクロムbd型メナキノールオキシダーゼ分子について、ヘムb560、ヘムb595、ヘムdに対する計5つのリガンドと、水素イオン透過路の候補2本を構成する複数のアミノ酸残基などを、一昨年度我々自身が解明した原子レベルの立体構造の中で同定あるいは推定し、それらの部位特異的変異体遺伝子を設計し、実験を継続している。具体的には、PCRの増幅DNA断片をシャトルベクターに挿入して大腸菌で増やした。これをエレクトロポレーション法で本来の菌を宿主としてホモロガス-エキスプレションを試みている。Bについては、アミノ酸生産菌Corynebacteium glutamicumのやはりシトクロムbd型メナキノールオキシダーゼを精製し、膜タンパク質の結晶構造解析が専門のドイツの研究協力者の研究所への空輸を継続した。Cについては、上述の立体構造に基づいたin silicoシミュレーションによる候補化合物の絞り込みに並行して、96穴プレートにおける大腸菌2株、好熱菌1株、アミノ酸生産菌3株、またそれらとは別のグラム陽性病原菌の近縁無毒モデル菌株の細胞培養とマイクロプレートリーダを用いたin vitroスクリーニングを、まずは既存の阻害剤を用いて開始した。「9.研究実績の概要」で書いた3項目の方針のうちAに関しては、変異体遺伝子の構築はある程度進んだが、好熱菌細胞の形質転換が難航している。実験担当者の交代で、手技の上達が遅れている。遺伝子工学分野に汎用的な大腸菌ではなく特殊な菌株であることが難点となっている。Bに関しては、昨年度に引き続き学内の別資金を獲得でき、実験担当者2名をドイツの研究所に派遣したことなど、一定の進展をみている。Cについては、昨年度の「進捗状況」にも書いたコンピュータシステムに関するリソース面の制約条件は続いているが、in vitroスクリーニング実験を先行して始められたことで、補うことができた。本研究期間の初年度に、シトクロムbd型オキシダーゼの結晶構造の論文をScience誌で出版できたことによる好影響は続いており、オランダの研究協力者の下へもやはり別の実験担当者2名を派遣して成果を上げることができた(だだし論文発表はまだ)。申請書には明確に書かなかった方針だが関係は深いので、Aの遅れに対する広い意味での補いになったと評価している。

Cについては、上述の立体構造に基づくホモロガス-モデリングで他のグラム陽性病原菌のbd型オキシダーゼの構造モデルを構築した。これら好熱菌と病原菌の構造に対して、in silicoシミュレーションによる候補化合物の絞り込む段階に達した。「研究計画・方法」のうちAでは、グラム陽性好熱菌由来のシトクロムbd型酸化酵素分子について、3つのヘムに対する計5つの配位子、2つのプロトンチャネル候補(H+イオンが通ると考えられる通路の一連のアミノ酸残基群、酸素分子O2が通る候補トンネルの周囲にあるアミノ酸残基などを、我々の新規立体構造の中で推定し、それらを置換するためのPCRプライマーを順次設計し、最初の数対について実験を開始した。Bでは、グラム陽性アミノ酸生産菌由来のシトクロムbd型酸化酵素を精製し、結晶構造解析が専門のドイツの研究協力者に送付した。酵素分子単独と、基質メナキノールおよび各種阻害剤などとの共結晶で条件探索をしているが、そのうち1つの化合物について有力な条件が見つかった。Cでは、好熱菌bd型酵素の結晶構造に基づいて、情報工学的in silicoドッキングシミュレーション手法を適用した結果、数十万の化合物から数十の候補に絞る段階まで達した。「9.研究実績の概要」で書いた3項目の方針のうちAについては、当初の期待よりやや進展が遅い。実験担当者の交代で、手技に上達するのを手間取っていることなどによる。とはいえ、もともと3年計画の1年目は準備段階なので、想定の範囲内である。Bでは、結晶化に適する条件を見出すタイミングとしては、当初見込みより進展が早い。とはいえこちらも構造のモデリングに至っているわけではないので、予断は許さない。Cは、研究協力者の計算機システムの空き時間を一部借用しているレベルであり、当該補助金の予算内で独自のシステムを占有できるほどの規模ではない条件を考えると、ほどほどの進展度と見られる。一方、「申請書」にも予告的に記載した結晶構造解析結果の論文が、本研究期間1年目にScience誌で出版されたことによる影響は大きく、国内外から共同研究の提案や示唆が寄せられており、密接に関連しながらも「申請書」段階では明確に書かなかった研究内容が今後進展する期待も高まってきた。Aに関しては、離任した前任者への問い合わせなどで実験の促進を図る。Bに関しては国際協力を、Cに関しては学内協力を、それぞれ順調に継続する。派生的な展開としては、「進捗状況」の第2段落に書いたオランダの研究室との協力とともに、大阪の研究室との協力も有望なので、当初計画には入れなかったが密接に関連するテーマとして推進したい。上述3項目のうちAについては、実験担当者の熟練を期して、変異体作成を加速したい。Bについては、精製酵素標品を研究協力者にさらに提供し、順当な進展を図るとともに、これと密接に関連して、フランスから新たに電気化学的測定の専門家を研究協力者として得たので、その方面にも拡張したい。
視運動性眼球運動とMEG－fMRI統合解析に基づく運動透明視の脳内機構の研究

運動透明視の解明は,動きから立体構造を認知する視覚認知機能を知る上で重要な課題である.運動透明視のような高次脳機能を含む皮質活動の時空間特性を明らかにするには,複数のモダリティによる脳機能イメージングを統合的に用いることが重要である.本研究で取り組んでいる,時間分解能に優れる脳磁図(MEG)に加え空間分解能に優れる機能的磁気共鳴画像(fMRI)の情報を用いるMEG-fMRI統合解析の問題点として,個人差の影響のある結果の解釈の難しさが挙げられる.1,2年目では,この個人差の影響を排するために,fMRIのデータについてグループ解析を行い,被験者共通の運動透明視に関連する皮質部位を特定し,その部位を賦活クラスターとして統合解析の計算に用いる手法を提案した.本年度はこの提案手法の有用性を調べるために,脳活動の良く知られた視覚誘導性サッカードのMEG,fMRIデータについて提案手法を適用し,サッカードに関わる皮質活動の時空間特性を明らかにした.統合解析の結果,ヒトの眼球運動に関わる前頭眼野と呼ばれる部位で,サッカードニューロンと固視ニューロンの活動を反映したものであると考えられる皮質活動は確認された.これらの結果より,提案手法は被験者共通に見られる皮質活動の高時空間分解能な推定法として有用性のある手法であると実験的に確認した.この統合解析によるサッカード研究は生体医工学シンポジウム2012で発表し,論文誌Advanced Biomedical Engineeringに採録された。また,運動透明視の皮質活動のダイナミクスを調べるために同手法を用い,運動透明刺激に誘発される初期の眼球運動とそれに付随する視覚連合野,頭頂間溝,第五次視覚野,外側後頭皮質の神経活動が運動透明視の奥行き決定処理にとって重要な役割を担っていることが示唆される統合解析結果が得られた.高次脳機能を含む被験者共通の皮質活動の時空間特性を明らかにするために,MEG-fMRI統合解析を提案し,視覚誘導性サッカード実験のMEG,fMRIデータに適応することで,サッカードに関連する脳活動を高時空間分解能なイメージングに成功しており,実験的に提案手法の有用性を示すことができた.また、提案手法を用いることで運動透明視の奥行き決定に関わる皮質活動の時空間特性に関する新知見を得ており,研究は進展していると判断した.尚,本課題は平成24年度が最終年度である.動きから立体構造を認知する視覚認知機能を調べるには運動透明視が有用である.運動透明視の解明には,事象に関連した脳活動の活動部位や活動潜時を正確に把握する必要があるが,脳磁図(MEG)単体の信号源推定には限界がある.そこで,時間分解能に優れるMEGに加え,空間分解能に優れる機能的磁気共鳴画像(fMRI)の情報を用いることで,MEG-fMRI統合解析を行い,運動透明視の奥行き順序決定を含む一連の脳活動の動的イメージングを行う.本研究では運動透明視における奥行き順序決定に関わる脳活動と視運動性眼球運動による脳活動などを分離できないという問題点を解消するために,適切なコントロール実験を含んだ運動透明視のMEG実験並びにfMRI実験を行った.そしてfMRIで得られた賦活クラスターを拘束条件としてダイポールの大きさの時間変化を求めるという手法でMEG-fMRI統合解析を行い,運動透明視時の皮質活動を再構成した.まずfMRIにより,個人毎にドットの検出,コヒーレントな運動と眼球運動の処理及び運動透明視に関わる機能的視覚部位を特定し,統合解析により,賦活クラスター間のフィードフォワード,フィードバックの視覚処理を反映していると考えられる皮質活動が確認された.さらに,視覚野における近傍する領域の処理の機能的な結合はγ帯の振動の同期に反映されていると言われており,MEGの解析として時間-周波数解析を行いα帯やγ帯の律動変化を調べることで,運動透明視に関わる非同期的な神経活動に関する新たな知見を得た.加えて,眼球運動-運動透明視のモデルを検討するにあたって,眼球運動変化と運動透明視知覚の変化を調べるための実験の環境として視覚刺激をボタン押しで動的に変化させられるようなトリガー装置を作成し次年度の実験に備えた.1年目で得られた,MEG-fMRI統合解析の結果では,fMRIで定めた賦活クラスター間のフィードフォワード,フィードバックの視覚処理を反映していると考えられる運動透明視に関わる皮質活動が確認され,その結果について国際シンポジウム(IFMBE2011)にて発表を行ったが,結果に個人差があるという問題点があった.そこで結果の個人差の影響を排するために,fMRIのデータについてグループ解析を行い,被験者共通の運動透明視に関連する皮質部位を特定し,その部位を賦活クラスターとして統合解析の計算に用いる手法を提案した.これにより,被験者共通の皮質部位における神経活動の推定が可能になり,また被験者共通の神経活動指標を導出することができた.これらの結果についてMEとサイバネティックス研究会で発表を行い,更なる解析を加えて論文を執筆中である.また,認知活動を反映する非同期的な活動を調べるために,時間周波数解析を適用して注目周波数を決定した後に,帯域通過フィルタを用いて事象関連同期・脱同期を求めた.α,β波帯の事象関連脱同期について運動透明視タスクとコントロールタスクの間に有意な差があることを示し,別途計測した眼球運動計測で得られた行動指標と照らし合わせても,これらの脱同期反応は運動透明視の奥行き決定の処理に関わる神経活動を反映していることを示した.

運動透明視について三つの階層組織部位からなるモデルアーキテクチャーが提案されており,ヒトの運動透明視のモデル化を考える上で,(1)低次の視覚野,(2)MT等の動きの処理に関わる部位と(3)頭頂の連合野での神経活動を詳細に調べる必要がある.眼球運動変化と運動透明視知覚の変化を補助的に用い,更に提案した統合解析の手法を用いることで三つの階層組織部位の神経活動を詳細に調査可能なので,提案手法のクラスター設定方法の改良を通じて,次年度の実験及びデータ解析に備えた.運動透明視の解明は,動きから立体構造を認知する視覚認知機能を知る上で重要な課題である.運動透明視のような高次脳機能を含む皮質活動の時空間特性を明らかにするには,複数のモダリティによる脳機能イメージングを統合的に用いることが重要である.本研究で取り組んでいる,時間分解能に優れる脳磁図(MEG)に加え空間分解能に優れる機能的磁気共鳴画像(fMRI)の情報を用いるMEG-fMRI統合解析の問題点として,個人差の影響のある結果の解釈の難しさが挙げられる.1,2年目では,この個人差の影響を排するために,fMRIのデータについてグループ解析を行い,被験者共通の運動透明視に関連する皮質部位を特定し,その部位を賦活クラスターとして統合解析の計算に用いる手法を提案した.本年度はこの提案手法の有用性を調べるために,脳活動の良く知られた視覚誘導性サッカードのMEG,fMRIデータについて提案手法を適用し,サッカードに関わる皮質活動の時空間特性を明らかにした.統合解析の結果,ヒトの眼球運動に関わる前頭眼野と呼ばれる部位で,サッカードニューロンと固視ニューロンの活動を反映したものであると考えられる皮質活動は確認された.これらの結果より,提案手法は被験者共通に見られる皮質活動の高時空間分解能な推定法として有用性のある手法であると実験的に確認した.この統合解析によるサッカード研究は生体医工学シンポジウム2012で発表し,論文誌Advanced Biomedical Engineeringに採録された。また,運動透明視の皮質活動のダイナミクスを調べるために同手法を用い,運動透明刺激に誘発される初期の眼球運動とそれに付随する視覚連合野,頭頂間溝,第五次視覚野,外側後頭皮質の神経活動が運動透明視の奥行き決定処理にとって重要な役割を担っていることが示唆される統合解析結果が得られた.運動透明視タスク時のMEG,fMRIデータに対して,MEG-fMRI統合解析を行い,奥行き順序決定を含む運動透明視の脳活動を高時空間分解能なイメージングに成功しており,また、被験者共通の神経活動指標を求めるための,MEG-fMRI統合解析計算手法を提案することができたので,研究は進展していると判断した。高次脳機能を含む被験者共通の皮質活動の時空間特性を明らかにするために,MEG-fMRI統合解析を提案し,視覚誘導性サッカード実験のMEG,fMRIデータに適応することで,サッカードに関連する脳活動を高時空間分解能なイメージングに成功しており,実験的に提案手法の有用性を示すことができた.また、提案手法を用いることで運動透明視の奥行き決定に関わる皮質活動の時空間特性に関する新知見を得ており,研究は進展していると判断した.尚,本課題は平成24年度が最終年度である.運動透明視について三つの階層組織部位からなるモデルアーキテクチャーが提案されており,ヒトの運動透明視のモデル化を考える上で,(1)低次の視覚野,(2)MT等の動きの処理に関わる部位と(3)頭頂の連合野での神経活動を詳細に調べる必要が生じた.
歯内-歯周疾患に対する新たな治療法の確立;補体調節因子の制御

ヒト歯根膜細胞には補体調節因子(CD46, CD55とCD59)の発現が認められた。同細胞をTNF-αで前処理した後にP. intermedia由来のリポ多糖で刺激すると、前処理しないものに比べてCD59の発現が抑制された。歯髄における痛みの発生機序に関与すると考えられる内因性カンナビノイドの一つであるアナンダマイドは、ヒト歯髄細胞におけるMMP-2の産生を誘導することが明らかとなった。MMP-2はそれを産生した歯髄細胞上に発現する補体調節因子を切断することにより、歯髄細胞は補体による攻撃を受けやすくなると考えられる。TNF-のような炎症性因子やAEAのようなエンドカンナビノイドは、補体制御因の発現を抑制することにより根尖部における組織破壊を引き起こすことが示唆された。本研究は、根尖部および辺縁部歯周組織における補体調節因子の発現メカニズムを明らかにし、過剰な炎症反応を抑制し、正常な補体調節因子の発現を可能とする治療法を開発することを目的としている。本年度は、ヒト歯根膜細胞を用いて培養系における補体調節因子(CD46,CD55とCD59)の発現動態について検討した。■研究方法・矯正学的理由で抜歯した小臼歯より歯根膜を採取し、10%FBS添加D-MEMで培養し歯根膜細胞を得た。・ヒト歯根膜細胞における補体調節因子の発現をウエスタンブロット法により解析した。・ヒト歯根膜細胞を腫瘍壊死因子やE.coli由来のリポ多糖で刺激し、各補体制御因子の発現動態をウエスタンブロット法で解析した。■結果と考察本年度の解析より、ヒト歯根膜細胞には補体調節因子(CD46,CD55とCD59)の発現が認め、また、ヒト歯根膜細胞において腫瘍壊死因子で前処理した後にリポ多糖で刺激すると、前処理しないものに比べてCD59の発現が抑制されることを明らかにした。現在、補体調節因子であるCD46,CD55とCD59が根尖性歯周炎や辺縁性歯周炎の発症にどのように関わっているかについての詳細な報告はほとんど見られない。本年度の研究結果から、ヒト歯根膜細胞上には補体の活性化を制御する因子が発現していることが明らかとなった。このことは、根尖部歯周組織は補体による攻撃を受ける環境にあることを示している。また炎症が存在する状態において細菌感染が加わると、補体攻撃を制御する調節因子の発現が抑制されることから、根尖部歯周組織では補体による攻撃を回避できず、過剰な組織障害を引き起こす可能性が示唆された。補体と補体調節因子とのバランスの崩壊が、根尖性歯周炎の成立に関与することが示された。■研究方法ヒト歯肉線維芽細胞を10%FBS添D-MEMで培養し、辺縁性歯周炎における歯周ポケット内や根尖性歯周炎における根管内から分離され、両疾患の成立にも関与すると目される、Prevotella intermedia由来のLPS (lipopolysaccharide;リポ多糖)で刺激した際に発現する補体調節因子をフローサイトメトリーにより解析した。■結果ヒト歯肉線維芽細胞には、CD46,CD55とCD59の発現を認めることができた。また、LPSで刺激すると、ヒト歯肉線維芽細胞におけるCD59は刺激の2日後より発現の増強が認められた。またその発現の増強は、刺激後、7日まで認めることができた。■考察ヒト歯肉線維芽細胞においては、3種類の補体調節因子が発現しており、それらの補体調節因子が相互に影響し合って、自身の周囲環境における補体反応を制御していることが示唆された。また、細菌感染に対して自ら補体制御因子を発現して、補体による攻撃を回避しているものと考えられた。さらに、刺激物質が存在すると補体調節因子であるCD59は長期間発現することとなり、周囲環境の炎症反亦が終息するまで補体調節因子による過剰な補体反応の制御が続くことが示唆された。炎症と補体制御因子との関連を調べていく中で、本年度はマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の発現についての解析を行った。補体制御因子のいくつかはMMPにより細胞から切断されることによって細胞から離れ、補体攻撃からの防御能力を失うこととなる。特発性歯髄炎の原因として種々の疼痛関連物質が知られているが、アナンダマイド(AEA)は内因性カンナビノイドの一つであり、神経伝達物質の一種として作用する。本年度はヒト歯髄細胞を供試し、ウエスタンブロット法によりMMP-2の発現動態を検討した。

その結果以下の知見が得られた。1)ヒト培養歯髄細胞においてAEAは濃度依存性にまた時間依存性にMMP-2の産生を誘導した。2)ヒト培養歯髄細胞にはAEAの受容体であるCB1, CB2とTRPV1の発現が認められた。3)ヒト培養歯髄細胞においてAEAが誘導するMMP-2産生はCB1およびTRPV1アンタゴニストにより抑制された。4)ヒト培養歯髄細胞においてAEAが誘導するMMP-2の産生はJNK阻害剤であるSP600125で著明に抑制された。以上のことから、ヒト歯髄細胞培養系においてAEAはCB-1とTRPV-1を経由してJNKを介しMMP-2の産生を誘導することが明らかとなった。産生されたMMP-2は自己あるいは近接した歯髄細胞上の補体制御因子を切断する。これにより自身が補体攻撃にさらされやすくなり、炎症の増悪へとつながることが示唆された。フローサイトメトリーの条件(抗体の選択)決めに時間を要してしまったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。炎症と補体制御因子との関連を解析していく中で、疼痛関連物質であるアナンダマイド(AEA)との関連に着目し、現在、ヒト歯肉細胞とヒト歯髄細胞を用いてAEAによるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の発現を解析している。補体制御因子のいくつかはMMPにより切断され、細胞から離れ、補体攻撃からの防御能を喪失することとなる。特発性歯髄炎の原因の一つとして種々の疼痛関連物質の関与が示唆されており、補体系の関与の可能性についても検討を加えていく。