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イネ科植物における倍数種形成の初期過程:進化の再現系を用いた遺伝基盤の解明

イネ科植物における倍数種形成メカニズムを明らかにすることを目指し、倍数化を導く配偶子形成に関わる遺伝子の解析に用いるコムギ実験系統を作出した。また、コムギ種問3倍体雑種にみられる、倍数種形成に「つながる」配偶子形成と「つながらない」配偶子形成を比較観察したところ、後者では、減数分裂の初期段階での重大な障害が生じ、これが主な原因となって稔性のある配偶子が形成されず、不稔となる可能性が示唆された。イネ科植物では、種間F_1雑種が特殊な減数分裂を通じて生殖機能をもつ配偶子(すなわち、2n配偶子)を形成し、中程度以上の稔性を示すことがある。そして、雌雄の2n配偶子が合体し、染色体数が倍加した安定なゲノムをもつ個体(すなわち、倍数体)が生じる。2n配偶子は、自然界での倍数種形成において重要な役割を果たすことが知られているが、その形成メカニズムの詳細は不明である。本研究は、イネ科の代表的な倍数種であるパンコムギとその近縁種をモデルとして、2n配偶子形成の遺伝基盤を明らかとし、倍数種形成の初期過程に関与する遺伝メカニズムについての新知見を得ることを目的として実施する。本年度は、2n配偶子形成に関与する遺伝子の数とゲノム上の位置を調べる解析(すなわち、QTL解析)の材料となる分離集団を育成するための交配実験を行なった。まず、昨年度までに選抜したタイプA二粒系コムギ(タルホコムギとの交雑において高稔性F_1雑種を与える系統)とタイプB二粒系コムギ(タルホコムギとの交雑において不稔F_1雑種を与える系統)の交雑F_1を育成したところ、順調に生育し、正常な稔性を示した。これにより、この交配組み合わせを用いれば、雑種生育異常の影響を受けることなく、QTL解析用の分離集団が育成できることが確認された。来年度は、この交雑F_1を雌親としてタルホコムギと交配し、300個体以上からなるQTL解析用分離集団を作出するとともに、分子集団個体の遺伝子型を決めるための分子マーカーの探索を行なう。本年度の成果は次の通りである。1.QTL解析用分離集団の作出2n配偶子形成に関与する遺伝子の数とゲノム上の位置を調べる解析(すなわち、QTL解析)の材料となる分離集団を育成するための交配実験を行なった。昨年度、分離集団の親系統として最も適していると判断したタイプA二粒系コムギ(タルホコムギとの交雑において高稔性F_1雑種を与える系統)とタイプB二粒系コムギ(タルホコムギとの交雑において不稔F_1雑種を与える系統)の交雑F_1とタルホコムギ(1系統)を交配し、分離集団個体種子625粒を得た。これら種子の発芽率を調査したところ、60%程度であることが分かった。この成果により、QTL解析用分離集団の作出は完了した。2.減数分裂の比較観察タイプA二粒系コムギとタルホコムギの交配により作出した高稔性3倍体F_1系統とタイプB二粒系コムギとタルホコムギの交配により作出した低稔性3倍体F_1系統の花粉母細胞を用いて減数分裂過程を比較観察したところ、前者では、非還元減数分裂を通じて、稔性のある2n配偶子が形成されることが分かった。一方、後者では、初期段階での重大な障害により、非還元減数分裂が正常に進行せず、これが主な原因となって不稔となる可能性が示唆された。3.マーカー選抜と二粒系コムギ連鎖地図の作成タイプA二粒系コムギとタイプB二粒系コムギの間では、多型を示すSSRマーカーが比較的少ない可能性が示唆された。今後、さらにマーカーを調査するとともに、他の分子マーカーの利用も検討する。1.「2n配偶子を形成する」性質の遺伝率の推定昨年度、タイプA二粒系コムギ(タルポコムギとの交雑において高稔性F_1雑種を与える系統)とタイプB二粒系コムギ(タルポコムギとの交雑において不稔F_1雑種を与える系統)の交雑F_1とタルポコムギ(1系統)を交配して3倍体F_1分離集団を作出した。本年度は、このうち20個体を栽培し、個体ごとの着粒率データを得た。そして、3倍体F_1分離個体の着粒率データ及び、同時に栽培した非分離個体の着粒率データ用いて「2n配偶子を形成する」

性質の遺伝率を推定したところ、0.8程度との結果を得た。2.減数分裂の比較観察タイプA二粒系コムギとタルホコムギの交配により作出した高稔性3倍体F1系統とタイプB二粒系コムギとタルポコムギの交配により作出した不稔3倍体F1系統の花粉母細胞を用いて減数分裂過程を比較観察したところ、前者では、非還元減数分裂を通じて、稔性のある2n配偶子が形成されることが再確認された。また、後者では、減数分裂の初期段階で重大な障害が生じることが主な原因となって不稔となる可能性が示唆され、この点についても、昨年度の結果が再確認された。3.マーカー選抜と二粒系コムギ連鎖地図の作成タイプA二粒系コムギとタイプB二粒系コムギの間では多型を示すSSRマーカーが少なく、精度の高い連鎖地図作製のためには、他の分子マーカーを利用する必要があることが明らかとなった。
エピジェネティックス複合体因子の同定とその機能解析

2.エピジェネティックス修飾として最近注目を集めているヒストンH3の9番目のリジン(H3K9)のメチル化を行う蛋白G9aのノックアウトマウスを作製した。両遺伝子座を欠損したマウスは発生初期に致死的であるが、ES細胞では真正クロマチン領域のH3K9のメチル化が著しく低下していたことから、遺伝子発現の抑制に関わっている可能性が考えられた。実際、融合蛋白系を用いてこの蛋白によって転写が抑制されることを示した。(論文2 M.Tachibana et al.)3.遺伝学的によく解析されたエピジェネティックス因子にポリコーム蛋白群がある。これら蛋白を構成因子として含む複合体の精製、他の構成因子の同定を行った。Bmi1を安定的に発現する細胞を樹立し、Bmi1含む複合体を精製した。変異によってBmi1と遺伝学的に類似した形質を示すことが知られる遺伝子群(PC1,PC2,PC3)の他、複数の蛋白が存在していた。さらにEEDを含む複合体を抗体によるaffinity精製によって得た。他の構成因子としてEZH1,S(z)12などが得られた。この複合体はH3のK27をメチル化することが判明した。また、PC1,2,3のクロモドメインはH3K27を含むメチル化されたヒストンH3に特異的に相互作用すること、SNF/SWI複合体の相互作用はむしろ阻害されることなどを示した。(論文準備中H.Kato et al.)2.エピジェネティックス修飾として最近注目を集めているヒストンH3の9番目のリジン(H3K9)のメチル化を行う蛋白G9aのノックアウトマウスを作製した。(論文準備中H.Kato et al.)ヒストンのメチル化が遺伝子発現を安定的に抑制または活性化することが、最近明らかになってきた。本研究ではヒストンH3のK9およびK27をメチル化する酵素G9aのノックアウトマウス作製し、遺伝子発現への影響などを調べた。G9a-/-マウスは発生初期に致死的であるが、G9a-/-ES細胞では真性クロマチン領域においてヒストンH3のK9のメチル化が著しく減少し、一部のアセチル化が増加していた。これは、SUV39H1/2-/-マウスでの結果と大きく異なることから、G9aとSUV39H1/2との機能の根本的な違いを予想させる。さらに一過性発現の系では、G9a融合蛋白はレポーター遺伝子を抑制したことから、G9aは真性クロマチン領域において、遺伝子を抑制すると結論した(Tachibana et al.)。HIV TatのcofactorであるcyclinT1/cdk9複合体の構成因子を解析し、新たな因子(MCEF)を見い出した。MCEFは転写因子AF4ファミリーに属する因子で、ある種の白血病における転座の接合部である。この結果MCEFはALL1/MLL1と融合した蛋白を産生し、白血病を発症させるとされている(Estable et al.)。興味あることにALL1/MLL1もヒストンメチル化活性を持つ。実際、融合蛋白系を用いてのこの蛋白によって転写が抑制されることを示した。

他の構成因子としてEZH1,S(z)12などが得られた。この複合体はH3のK27をメチル化することが判明した。また、PC1,2,3のクロモドメインはH3K27を含むメチル化されたヒストンH3に特異的に相互作用すること、SNF/SWI複合体の相互作用はむしろ阻害されることなどを示した。(論文準備中H.Kato et al.)
クロメート処理フリーの高耐食性合金めっきの開発-価数揺動による自己修復性の付与-

新しい非水溶媒を用いるAl合金電気めっきと熱処理による微細組織制御により、環境に優しい新しい表面処理法の開発を目指した。非水溶媒としてジメチルスルホン-AlCl_3-ZnCl_2浴を用いる電解により、Al-Zn合金の析出に成功した。また電解浴にMnCl_2を添加し電解することにより平滑なAl-Zn-Mn合金が得られた。MnがAlに固溶して析出しており、結晶粒の微細化およびZnの単体析出を抑制する効果が認められた。新しい非水溶媒を用いるAl合金電気めっきと熱処理による微細組織制御により、Crに代わる自己修復性を発現させる元素(価数揺動元素)を含む合金皮膜形成による、環境に優しいクロメート処理フリーで、耐食性、犠牲防食性、自己修復性を具備する新しいめっき法の開発を目指す。平成19年度は、非水溶媒からの新しい合金めっき法として、イオン液体を用いる銅基板のCu-Sn合金化を検討するとともに非水溶媒を用いるAl合金電析について、Alの耐食性とZnの犠牲防食性を具備する可能性のあるAl-Zn合金について検討した。イオン液体を用いることにより、温度150°C付近の中温域での電解が可能であり、銅基板のCu-Sn合金化が可能であることが明らかとなった。非水溶媒としてジメチルスルホン-AlCl3-ZnCl2浴を用い、温度110°C、電流密度40100mA/cm2で電析することにより、Al-Zn合金の析出に成功した。得られた電析物の主成分はZnであるが、18at%のAlの共析が認められた。X線回折によりZnの回折ピークは確認できたが、Alの回折ピークは認められなかった。Znの回折ピークは電流密度の増大とともに減少した。電流密度100mA/cm2の定電流電解で得られた電析物にはZnおよびAlの回折ピークがともに認められず、SEM画像でも明瞭な結晶は見られなかった。これは、電流密度の増大により、Znとともに金属Alが析出し、過飽和固溶体もしくは非晶質相を形成した物と考えられる。以上のことからジメチルスルホン浴を用いてAl-Zn合金の電析物を得られるが、これは従来の溶融めっき法により得られる合金とは異なる性質を持っていると考えられる。平成19年度の研究により、非水溶媒としてジメチルスルホン-AlCl3-ZnCl2浴を用い、温度110°C、電流密度40100mA/cm2での定電流電解により、Al-Zn合金の析出に成功した。本年度は、Al含有量のより大きいAl-Zn合金の電析をめざし、定電流電解における電解浴組成の影響及び定電位電解を検討した。定電流電解においては電解浴のZnCl2添加量を減少させることにより、Al含有量が50at%を超えるAl-Zn合金を得ることに成功した。また、定電位電解に必要な参照電極は、本浴についてはこれまで報告されておらず、使用可能な参照電極の開発を行い、DMSO2:ZnCl2=10:0.310:1の浴に純Zn線を浸漬した電極が参照電極として使用できることを見いだした。この参照電極に対し電位-1.0V-2.0Vで電解を行えばAlの析出が期待できることが明らかとなり、これに従って電解を行った結果、Al含有量1-90at%の幅広い組成の電析物が得られた。平成20年度にタイ王国バンコックで開催予定であったが延期されたPMP-IIIの代替大会が平成21年9月7日に札幌で開催され成果を発表した。新しい非水溶媒を用いるA1合金電気めっきと熱処理による微細組織制御により、Crに代わる自己修復性を発現させる元素(価数揺動元素)を含む合金皮膜形成による、環境に優しいクロメート処理フリーで、耐食性、犠牲防食性、自己修復性を具備する新しいめっき法の開発を目指した。平成19および20年度の研究により、非水溶媒としてジメチルスルホンーAIC13-ZnC12浴を用い、電流密度40100mA/cm2での定電流電解により、A1-Zn合金の析出に成功した。得られた電析物の主成分はZnであるが、18at%のAlの共析量であった。

またモル比DMSO2:ZnC12=10:0.310:1の浴に純Zn線を浸漬した参照電極に対し電位-1.OV-2.OVで電解を行った結果、A1含有量1-90at%の幅広い組成の電析物が得られた。しかしながらA1-Zn合金は電析物の形態や組成の制御は困難でZnがデンドライト状析出2することが見出された。そこで本年度は析出物の平滑化と価数揺動性を持つ元素であるMnの添加を試みた。電解浴組成をモル比DMSO2:AIC13:ZnC12:MnC12=10:1.5:0.0050.01:0.005としたところ、電流密度40100mA/cm2で定電流電解することにより,平滑な電析物が得られた。電析物の組成はA1で8090at%、Zn 415at%、Mn13at%であった。MnがA1に固溶して析出しており、結晶粒の微細化およびZnの単体析出を抑制する効果が認められた。
バスク語作家ベルナルド・アチャーガの文学と翻訳

本研究は、ヨーロッパの少数言語であるバスク語の書き手で、自作のスペイン語への翻訳者でもあるベルナルド・アチャーガの文学作品を対象に、彼の創作と翻訳との関わりを明らかにしようとした。197080年代の初期作品を扱った前年度に対し、平成26年度は1990年代から2000年代初頭の作品の分析を行なった。期間の前半は、前年度に引き続きバスク大学(スペイン)に滞在し、後半は日本に帰国して研究に従事した。アチャーガがおもにバスク語で創作・発表した197080年代の作品に対し、彼がスペイン語への自己翻訳を開始した1989年以降の作品では、とくに1990年代、バスク語からスペイン語への自己翻訳のみならず、スペイン語で書かれたテクストの急激な増加、二言語での交差的な創作の試みといった特徴が見られる。そうしたテクストの二言語による比較・分析と現地で収集した資料から、アチャーガが1990年代を通じて二言語間での独自の執筆方法を確立したという視点が得られた。そこで、1990年代の作品を中心にアチャガの創作と翻訳のプロセスについてまとめた「ベルナルド・アチャーガのバイリンガリズム」(未発表論文)を準備すると同時に、そのプロセスの後に登場した小説『アコーディオン弾きの息子』の詳細な分析を行ない、その一部を日本イスパニヤ学会にて口頭発表した後、論文として同学会誌に投稿した(掲載未確定)。また、別の口頭発表では、マイノリティがメジャー言語を用いて書く「マイナー文学」(ドゥルーズ&ガタリ)に対し、バスク語のようなマイナー言語の文学について、バスク語の文学の1970年代以降の展開を辿りながらその特徴を論じた。上に挙げた成果は、日本でまだ研究されていないバスク語の文学を対象に、少数言語の書き手でバイリンガルである作家が複数言語間のパワーバランスの中で創作を行なう方法について分析し考察したという点で、独自性と重要性を備えた研究である。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度の研究課題は、バスク語という少数言語で執筆し、スペイン語に自作を翻訳しているスペイン・バスク地方の作家ベルナルド・アチャガの19701980年代の作品を分析することであった。作家が自分自身の作品を翻訳する行為、すなわち「自己翻訳」にアチャガが本格的に着手するのは1989年以降のことであるが、それ以前の彼のテクストには既に、創作に用いる言語の決定とバイリンガリズムをめぐる問題(バスク語かスペイン語か)、バスク語作家にとっての文学的伝統(書かれた文学の歴史が短いバスク語の伝統、スペイン文学やヨーロッパ文学の伝統、ラテンアメリカをはじめとした世界の周縁的文学)、そして少数言語で文学を書く困難についてのさまざまな思索を見てとることができる。この点について、当時のバスク地方が置かれた特殊な社会・文化状況(スペインの独裁体制から民主制への移行が背景にある)を踏まえながら詳細に論じたのが、雑誌『言語・地域文化研究』掲載の論文である。この論文で、アチャガがバスク語で創作を始めた1970年代から80年代にかけてのテクストの特徴と、少数言語で執筆するバイリンガル作家としてのアチャガの言語意識、およびそれにもとづいた文学観の形成について、新たな視点から解釈を加えることができたと考えている。この研究の意義は、バスク語圏の外ではほとんど知られていないがバスク文学史においては決定的な重要性をもつアチャガの初期作品を取り上げ、バスクの複雑な言語的・文化的コンテクストを解説しながら論じた点にある。また、バスク語ネイティヴ以外でバスク語テクストに直接アクセスできる研究者は世界的にも少なく、日本でバスク文学を本格的に論じた文献はほとんど存在していないため、その意味で本研究がもつ重要性はきわめて大きい。

上に挙げた成果は、日本でまだ研究されていないバスク語の文学を対象に、少数言語の書き手でバイリンガルである作家が複数言語間のパワーバランスの中で創作を行なう方法について分析し考察したという点で、独自性と重要性を備えた研究である。26年度が最終年度であるため、記入しない。アチャガの1970年代の作品については、9.で言及した論文でほぼ完全に綱羅することかできたが、1980年代の作品に関してはまだテクスト分析と二次資料による裏付けが不足している部分もある。しかし、平成25年9月より研究拠点としているスペインのバスク大学の研究者たちとの意見交換をつうじて、これまで気づかなかったアチャガのバスク語テクストの特徴や時代背景について多くの情報を得ることができたので、今後の研究内容に反映させていく予定である。今後は1990年代以降のアチャガ作品を対象に研究を継続する。そのうえでの大きな課題は、1989年以降、アチャガの二言語使用と自己翻訳のプロセスが複雑化していくため、徹底した文献調査にもとついた正確なテクスト分析を着実に遂行していくことである。また、アチャガの自己翻訳の展開にともなってバスク文学そのものも国際的な知名度を得ると同時に内的な変化を経験することになったという事実を考慮して、バスク文学において(自己)翻訳が担ってきた機能を歴史的に考証する必要性も出てくるだろう。そうした作業をつうじて、少数言語の文学と翻訳の関わりと、バスク文学のケースにおけるアチャガの自己翻訳の重要性があきらかになるはずだと考えている。
眼圧の日内変動における交感神経系の役割

眼圧は、緑内障において最も重要なリスクファクターであるが、眼圧の日内変動もまた、緑内障の進行に影響を与える因子である。本研究では、アドレナリン受容体の遺伝子多型と、無治療の正常眼圧緑内障患者における日内眼圧との関連を解析した。反復測定分散分析の結果、α2B受容体のDel 301-303、α2C受容体のDel 322-325、β1受容体のS49G (A/G)において、遺伝子型によって、日内変動曲線のパターンには変化は見られなかったが、眼圧レベルに有意な差が見られた。眼圧は緑内障の最も大きなリスクファクターとされている。しかし、眼圧は日内変動するため、最も高い眼圧を知ることは容易ではない。眼圧の日内変動には、交感神経系が関与することが知られていることから、本年度は、緑内障患者における眼圧や眼圧の日内変動が、アドレナリンレセプター遺伝子の多型と関連があるかどうかについて検討した。無治療正常眼圧緑内障患者のうち、研究に同意を得られた92人を対象とした。両眼の眼圧を二日間、朝6時から24時まで3時間ごとに測定し、二日間の同一時刻の眼圧値を平均して各時刻の眼圧値とした。より視野障害の進行した眼の眼圧について、一日の平均眼圧と眼圧変動幅を計算した。アドレナリンα1A、α2A、α2B、α2C、β1、β2、β3レセプターの17ヶ所の遺伝子多型と、一日の平均眼圧と眼圧変動幅の関連について解析した。眼圧は緑内障のもっとも大きなリスクファクターとされている。本研究では、光信号と交感神経系、時計遺伝子による眼圧日内変動の制御メカニズムを解明することを目的としている。眼圧の日内変動には、交感神経が関与することが知られているが、アドレナリンβ1/β2受容体ダブルノックアウトマウスの眼圧は、日内変動していた。このことから、他のアドレナリン受容体が、β1、β2受容体の機能を補って眼圧の変動に関与している可能性があると考え、アドレナリン受容体の発現をmRNAレベルで検討した。生後約6ヶ月のアドレナリンβ1/β2受容体ダブルノックアウトマウスとC57BL6J(コントロールマウス)より、麻酔下で眼球を摘出し、前眼部と後眼部に分割した。房水を産生する毛様体のある前眼部よりpoly(A)+RNAを抽出し、β1、β2、β3、α2A,α2B、α2Cの特異的なプライマーを用いて、RT-PCRを行った。増幅されたバンドを定量し、ノックアウトマウスとコントロールとのmRNA量を比較した。内部標準としてはβアクチンを用いた。β1、β2のプライマーを用いたRT-PCRでは、コントロールマウスではバンドが検出されたが、アドレナリンβ1/β2受容体ダブルノックアウトマウスでは検出されなかった。ノックアウトマウスとコントロールマウスを用いて、β3、α2A,α2B、α2CのmRNA量を比較した結果、有意な差は認められなかった。このことから、アドレナリンβ1/β2受容体ダブルノックアウトマウスにおいて、β3、α2A,α2B、α2C受容体のmRNAレベルの亢進、または抑制は見られないことが明らかになった。眼圧の日内変動には、交感神経系や時計遺伝子が関与することが明らかになっているが、そのメカニズムについてはほとんど解明されていない。本研究では、交感神経系、時計遺伝子による眼圧日内変動の制御メカニズムを解明することを目的とした。眼圧は房水の産生と流出のバランスによって変動するが、房水の産生、分泌は毛様体上皮で行われる。このことから本年度は、ブタの毛様体上皮細胞の培養を確立し、毛様体におけるアドレナリン受容体、時計遺伝子の発現をmRNAレベルで解析した。ブタの毛様体上皮細胞を分離し、培養した。色素上皮と無色素上皮の混合培養ではあるが、血清存在下で培養、増殖が可能であった。初代培養では、tight junctionタンパクであるzona occludin-1に対する抗体により、培養された細胞が上皮細胞であることが確認された。ブタ毛様体のpoly(A)+ RNAからRT-PCRにより、アドレナリン受容体(β1、β2)、時計遺伝子(Per1、Per2、Cry1、Cry2)、メラトニン合成の律速酵素であるアリルアルキルアミンN-アセチルトランスフェラーゼ(AA-NAT)について、mRNAの発現を検出した。

上記の培養系の第2世代を用いて、非選択的アドレナリンβ受容体遮断薬であるチモロールによって、時計遺伝子発現の変化が見られるかどうか検討したが、変化は見られなかった。しかしながら、アドレナリンβ受容体作動薬であるイソプレテレノールを添加すると、Cry2、Per1のmRNA量が増加した。このことは、アドレナリン受容体が時計遺伝子の発現にかかわっている可能性を示唆している。年度内に培養細胞系まで確立する予定であったが、予定通りにいかなかったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、タンパクレベルの解析や、ブタの培養細胞の系を使用し、毛様体における交感神経受容体や時計遺伝子の機能を解明していく予定である。
フォトクロミズムを付加した光重合材料による光機能性ナノデバイスの開発

ラジカル重合反応に基づく光硬化性樹脂(KC1077;JSR株式会社製)にジアリールエテン系フォトクロミック色素を混入させ、フォトクロミズムの性質を持った光硬化性樹脂の作製を行った。光重合前の樹脂にフォトクロミック色素を添加し、暗室内においてマグネットスターラーで約12時間混合したあと、20nmメンブレンフィルターに通して粉状あるいは結晶状で団粒となったフォトクロミック色素を取り除き材料を得た。一般的に光硬化性樹脂もフォトクロミック色素も共に紫外線青色光に吸収を持ち、それぞれ光重合反応あるいはフォトクロミック反応を起こす。従って、通常の光加工のように紫外線を照射するとフォトクロミック反応にエネルギーを奪われ効果的に光重合反応を誘起することができない。そのためフォトクロミック色素を混入した光硬化性樹脂を用いて光微細加工をする際に最も重要なキーとなるのは、光硬化性樹脂には吸収がありフォトクロミック色素には吸収がない波長域が存在するように、光硬化性樹脂とフォトクロミック色素を選択しなければならない。実験では添加する色素として、青色光(400500nm)の波長域に吸収を持たないフォトクロミック色素を合成した。(この色素は紫外線照射によって青色着色し、赤色光照射によって無色に戻る。)光造形にはHe-Cdレーザー(波長441.6nm)を光源として用い、フォトクロミック反応を誘起することなく効果的に光重合反応を起こすことに成功した。He-Cdレーザー光を4光束に分割し上記の光硬化性樹脂中で干渉させ、正方格子2次元フォトニック結晶構造を作製した。レーザー光の入射角を選択することで、10m、3m、1mの格子間隔のフォトニック結晶構造を作製した。紫外線の照射によってフォトニック結晶の青色着色を確認し、赤色光(He-Neレーザー:632.8nm)の照射によって無色に戻ることを確認した。このことは上記の光硬化性樹脂にフォトクロミズムの性質を付加することに成功したことを意味している。フォトクロミズム付加による非線形効果を調べるため、上記の光硬化性樹脂を用いて薄膜を作製しエリプソメーターで樹脂の屈折率測定を行った。無色状態と着色状態とでの屈折率の変化を測定したが、屈折率変化量が少なすぎて計測することができなかった。フォトクロミック反応で屈折率変化を誘起するためにはさらに高濃度のフォトクロミック色素を混入する必要がある。4光束の干渉の2度の照射によってウッドパイル型3次元フォトニック結晶の作製を行った。ガラスセル中に満たした光硬化性樹脂中に、一度はセルの下方から、2度目はセルの側方から4光束を入射干渉させ正方格子ロッドアレイを2方向から作製し組み合わせることで、3次元的にいずれの方角にもおおよそ50層程度の総数を持つ3次元フォトニック結晶を作製した。電子顕微鏡を用いて作製したフォトニック結晶の観察を行った。ガラスセル中に満たした光硬化性樹脂中に、一度はセルの下方から、2度目はセルの側方から4光束を入射干渉させ正方格子ロッドアレイを2方向から作製し組み合わせることで、3次元的にいずれの方角にもおおよそ50層程度の総数を持つ
X連鎖性劣性遺伝性疾患女性患者由来iPS細胞を用いたＸ染色体不活化機構の解析

Bruton無ガンマグロブリン血症(XLA)およびWiskott-Aldrich症候群(WAS)は、X連鎖劣性遺伝子形式をとる原発性免疫不全症であり、それぞれBTK遺伝子異常、WASP遺伝子異常が原因である。BTKやWASPは、それぞれ、B細胞の分化、血球の増殖や機能に重要な働きをするため、heterozygous変異を有する女性では発症しないと考えられてきた。しかし我々は、X染色体不活化異常を基盤として女性に発症したXLA、WAS患者を同定し、今回、X染色体不活化異常の機序を解明することを目的として研究を行った。今回、二名の患者のiPS細胞を樹立した。樹立の方法は、センダイウイルスを用いてOct3/4, c-Myc, Klf4, Sox2の4遺伝子を末梢血由来のTリンパ球に組み込み、iPS細胞へと再プログラムした。樹立したiPS細胞は、Nanog, Oct3/4などのマーカー上の特徴を有していることを確認した。通常、正常女性のiPS細胞では、長期培養によってX染色体不活化が解除されていく現象がみられる。患者iPS細胞を長期間培養し、X染色体不活化の状態を継時的に調べた結果、いずれの患者でも、X染色体不活化はnon-randomな不活化が維持され、不活化の解除は認められなかった。このことは、X染色体不活化の偏りが、確率論的な機序で起こったとする考えを否定するものであり、intrinsicなX染色体不活化機構の異常があることが確認された。染色体高精度分染や染色体G-bandingでは、karyotypeの異常は認められなかった。X染色体不活化異常の病態を解明するため、患者末梢血細胞を用いてエキソーム解析、RNA Seq解析を行ったが、これまでのところ、原因となる異常は認められていない。
オランザピンの抗がん剤誘発性悪心・嘔吐に対する臨床的有効性とその作用機序の解明

悪心・嘔吐は癌化学療法において発現する頻度の高い有害事象のひとつである。近年、新規制吐薬が開発されたことや各国の学会等において制吐薬の使用についてガイドラインが策定されたことにより、制吐コントロールは劇的に改善が認められている。しかしながら、ガイドライン遵守の制吐対策を行った場合にも制吐コントロールが不良となる場合もしばしばある。オランザピン(OLZ)は統合失調症、双極性障害の治療に用いられる薬剤である。OLZは多元受容体作用精神病薬に分類され、ドパミン受容体、セロトニン受容体、ヒスタミンH1受容体、ムスカリン受容体など複数の受容体に対して親和性を持つ薬剤である。近年の知見から海外のガイドラインにおいて、制吐薬としても使用が推奨されている。一方で本邦では、現在は保険適応となっているものの以前は保険適応がなかったこともあり、その使用は限定的であった。本研究ではOLZを使用した場合の制吐コントロールの改善状況および制吐薬としてのOLZの作用メカニズムの解明、OLZが使用不可の場合の代替薬剤の検討等を目的に検討を行っている。平成30年度も引き続き、ガイドライン遵守の制吐対策を行った場合にも制吐不良となる高度催吐性リスク抗がん薬を含むレジメンにおける制吐不良となるリスク因子の解析、およびOLZの追加効果について検討を行った。また基礎研究においてOLZの制吐作用のメカニズムについても引き続き検討を行っている。平成30年度も引き続き臨床において、ガイドライン遵守の制吐対策を行った場合にも制吐不良となるレジメンについての制吐不良となるリスク因子を明らかにし、OLZを追加した場合の効果について明らかにすること目的で検討を行っている。平成29年度にはシスプラチン(CDDP)を含有するレジメンを施行した大腸癌患者および乳癌のアントラサイクリン系/シクロホスファミド併用療法(AC療法)を行った患者でガイドライン遵守の制吐対策にOLZを追加した場合に制吐コントロールが改善することを明らかにしたが、現在も引き続き癌腫やレジメンごとにOLZを用いた場合に改善が認められるかどうかを検討中である。またOLZの代替薬としてミルタザピン等を用いた場合の悪心・嘔吐改善効果についても検討を行っている。基礎研究においてOLZによる悪心・嘔吐の改善メカニズムにグレリン分泌が関与する可能性についても引き続き検討を行っている。シスプラチン投与により投与後24時間後に血漿中グレリン濃度がシスプラチン非投与群と比較して有意に低下することを確認し、またシスプラチン投与と同時にオランザピンを経口投与することで、シスプラチン投与低下したグレリン分泌がオランザピン投与群で有意に改善することを確認しているが、その他OLZ以外の薬剤やグレリン以外のレプチン等のホルモン類の影響については引き続き検討中であり、総合的に判断すると計画と比較してやや遅れているため、平成31年度は特に基礎研究に重点を置いて研究を進める。平成31年度も昨年度までに引き続き、臨床におけるデータ収集および基礎研究におけるメカニズムの解明を行うが、基礎研究により重点を置いて研究を進める。臨床においては引き続き、OLZの制吐コントロール改善効果および追加使用すべき患者を明らかにする目的で、制吐不良となるレジメンにおけるOLZの追加による制吐コントロール改善効果および制吐コントロール不良となるリスク因子の解析を行う。さらにOLZが使用禁忌となる患者における代替薬の候補についても検討を行う。また基礎検討においても、OLZの制吐薬としての作用メカニズムの解明を行う目的で、グレリン、レプチン等の食欲に関連するホルモンの影響に関する検討を引き続き行う。またOLZの作用メカニズムとしてドパミン受容体、セロトニン受容体、ヒスタミンH1受容体を関した経路についてもその阻害剤を用いて同様の検討を行うことでさらに詳細なメカニズムの解明を目指し、代替薬の候補を明らかにする予定である。一方で、以前は本邦においては保険適応がなかったこともあり、その使用は限定的であった。平成29年度はガイドライン遵守の制吐対策を行った場合にも制吐不良となる高度催吐性抗がん薬を含むレジメンにおける制吐不良となるリスク因子の解析、およびOLZの追加効果について明らかとした。大腸癌患者においてシスプラチン(CDDP)による悪心発現のリスク要因解析を行った結果、高用量のCDDP(50mg/m2以上)が、悪心発現のリスク要因であることを明らかにした。乳癌のアントラサイクリン系/シクロホスファミド併用療法においては、年齢がリスク因子であることを明らかにした。またこれらのレジメンにおいてはガイドライン遵守の制吐対策にOLZを加えることで制吐コントロールが改善することを明らかにした。

平成29年度は臨床において、ガイドライン遵守の制吐対策を行った場合にも制吐不良となるレジメンについての制吐不良となるリスク因子を明らかにし、OLZを追加した場合の効果について明らかにすること目的で検討を行い、シスプラチン(CDDP)を含有するレジメンを施行した大腸癌患者および乳癌のアントラサイクリン系/シクロホスファミド併用療法(AC療法)を行った患者を対象に検討を行いCDDP含有レジメン施行大腸癌患者において、高用量のCDDP(50mg/m2以上)が、悪心発現のリスク要因であること、乳癌AC療法施行患者においては、年齢がリスク因子であることを報告した。またこれらのレジメンを施行した患者において、ガイドライン遵守の制吐対策にOLZを追加した場合に制吐コントロールが改善することを明らかにした。また基礎研究にてOLZのオランザピンによる悪心・嘔吐の改善メカニズムにグレリン分泌が関与する可能性についても検討を行っている。シスプラチン投与により投与後24時間後に血漿中グレリン濃度がシスプラチン非投与群と比較して有意に低下することを確認し、またシスプラチン投与と同時にオランザピンを経口投与することで、シスプラチン投与低下したグレリン分泌がオランザピン投与群で有意に改善することを確認しているが、その他のOLZ以外の薬剤、グレリン以外のレプチン等のホルモン類の影響についても検討中である。以上より総合的に判断するとおおむね順調に進展している。悪心・嘔吐は癌化学療法において発現する頻度の高い有害事象のひとつである。近年、新規制吐薬が開発されたことや各国の学会等において制吐薬の使用についてガイドラインが策定されたことにより、制吐コントロールは劇的に改善が認められている。しかしながら、ガイドライン遵守の制吐対策を行った場合にも制吐コントロールが不良となる場合もしばしばある。オランザピン(OLZ)は統合失調症、双極性障害の治療に用いられる薬剤である。OLZは多元受容体作用精神病薬に分類され、ドパミン受容体、セロトニン受容体、ヒスタミンH1受容体、ムスカリン受容体など複数の受容体に対して親和性を持つ薬剤である。近年の知見から海外のガイドラインにおいて、制吐薬としても使用が推奨されている。一方で本邦では、現在は保険適応となっているものの以前は保険適応がなかったこともあり、その使用は限定的であった。本研究ではOLZを使用した場合の制吐コントロールの改善状況および制吐薬としてのOLZの作用メカニズムの解明、OLZが使用不可の場合の代替薬剤の検討等を目的に検討を行っている。平成30年度も引き続き、ガイドライン遵守の制吐対策を行った場合にも制吐不良となる高度催吐性リスク抗がん薬を含むレジメンにおける制吐不良となるリスク因子の解析、およびOLZの追加効果について検討を行った。また基礎研究においてOLZの制吐作用のメカニズムについても引き続き検討を行っている。平成30年度も引き続き臨床において、ガイドライン遵守の制吐対策を行った場合にも制吐不良となるレジメンについての制吐不良となるリスク因子を明らかにし、OLZを追加した場合の効果について明らかにすること目的で検討を行っている。
口腔粘膜上皮を用いたアルツハイマー病診断に関する研究

本邦においてもアルツハイマー病は高齢者のQOLにおいて大きな問題となりつつある。タウ蛋白の発現様式はアルツハイマー病(AD)発症とよく相関し、脳脊髄液中のリン酸化、非リン酸化タウ蛋白の分画からAD発症の危険を予測することが可能となってきているが、本研究では非侵襲的なアルツハイマー病診断法を確立する目的で口腔粘膜上皮のタウ蛋白発現量を検討した。これまでの我々の検討で口腔粘膜上皮のタウ蛋白は蛋白レベルでは神経細胞由来のタウ蛋白と相同性をもち、その発現量はAD発症と相関が明らかにされている。今年度は口腔粘膜上皮のmRNAレベルにおけるタウ蛋白の発現様式を詳細に検討した。培養上皮細胞(ヒト由来ケラチノサイト)よりTotal RNAを抽出し、これをもとにRT-PCRを行った。考えられるすべてのタウmRNAを増幅する8種類のプライマーのうち、非神経細胞由来タウ蛋白が有する第6エクソンを含む第4エクソンから第7エクソンまでの産物(プライマーForward :5'-AAGAAGCAGGCATTGGAGA, Reverse :5'-AGAGCTGGGTGGTGTCTTTG)に着目し、得られた245塩基対と443塩基対の2種類の産物をdye-terminator cycle sequence法により塩基配列を解析した。短い産物は神経細胞の第4-5-7エクソンと100%の相同性を示し、長い産物波第4-5-6-7エクソンと97.3%の相同性を示したが、これまでに知られていない第4aエクソンが欠落したものであった。さらに第6エクソンに相当する部分には3箇所において、1塩基置換(SNPs)の存在の可能性が考えられた。これらの遺伝子多型は蛋白構造に直接関与するため、AD発症に関与する可能性も予想されるが、現時点ではこれらの遺伝子多型の頻度や機能は不明である。以上より、口腔粘膜上皮に発現するタウは神経細胞と共通のものがみられ、ADの非侵襲的診断に有用であることが示唆され、ADの発症予防・治療に大きく貢献できるものと考えられた。以上の結果の一部を第45回日本老年医学会学術総会(2003年6月名古屋)において発表した。アルツハイマー病における非侵襲的診断法の確立を目的として、口腔粘膜タウ蛋白の測定をELISA法にておこなった。その結果アルツハイマー病例では血管性痴呆例、パーキンソン病例、高齢対照例および若年対照例に比し口腔上皮タウ蛋白量が有意(p<0.05)に高値を示し、口腔粘膜上皮のタウ蛋白をマーカーとして測定することにより簡便にアルツハイマー病の診断を行える可能性が示唆された。そこで、神経細胞タウ蛋白と口腔上皮タウ蛋白の共通性について詳しく検討するために、いくつかの抗体を用いて免疫組織学的に検討し、さらに培養上皮細胞を用いて神経細胞タウ蛋白のcDNAによるPCRを行なった。その結果、検討した7種類の神経細胞タウに対する抗体のうち4種類においてウェスタンブロットで陽性バンドを検出し、また免疫染色にて陽性となった。非リン酸化タウに対する抗体(BT-2、TAU5)は細胞体に陽性像をみとめ、リン酸化タウに対する抗体(AT-270)は核に陽性となった。C末端に対する抗体は基底細胞の胞体に陽性となった。これらの結果は吸収試験において陰性化したことより目的のエピトープを認識していると考えられた。

次に、培養角化細胞を用いて神経細胞タウ蛋白よりデザインされたプライマーによるPCRを行なったところタウ蛋白リピート部位において神経細胞と相同性のあるバンドが検出された。以上の結果より口腔上皮タウ蛋白は神経細胞タウ蛋白と少なくとも一部では共通の構造をもっていることが示唆された。以上の結果の一部を、第14回日本痴呆学会(2002年10月大阪)において発表した。タウ蛋白の発現様式はアルツハイマー病(AD)発症とよく相関し、脳脊髄液中のタウ蛋白の分画からAD発症の危険を予測することが可能となってきているが、本研究では非侵襲的なアルツハイマー病診断法を確立する目的で口腔粘膜上皮のタウ蛋白発現量を検討した。これまでの我々の検討で口腔粘膜上皮のタウ蛋白は蛋白レベルでは神経細胞由来のタウ蛋白と相同性をもち、その発現量はAD発症と相関が明らかにされている。今年度は口腔粘膜上皮のmRNAレベルにおけるタウ蛋白の発現様式を詳細に検討した。培養ヒト由来ケラチノサイトよりTotal RNAを抽出し、これをもとにRT-PCRを行った。第17番染色体上のタウ遺伝子を増幅する8種類のプライマーのうち第4エクソンから第7エクソンまでを増幅するプライマー(Forward:5'-AAGAAGCAGGCATTGGAGA, Reverse:5'-AGAGCTGGGTGGTGTCTTTG)により245塩基対と443塩基対の2種類の産物が得られ、dye-terminator cycle sequence法により塩基配列を解析した結果、前者は第4、第5、第7エクソンからなり、後者は第4、第5、第6、第7エクソンよりなっていた。前者は神経細胞でも報告に完全に一致していたが、後者はこれまでに知られているものから第4aエクソンが欠落したものであった。さらに第6エクソンに相当する部分には3箇所において、これまでの報告に一致しない塩基配列があり、それぞれ1塩基置換(SNPs)の可能性があると考えられた。これらの遺伝子多型は蛋白構造に直接関与しているため、AD発症に関連している可能性が予想されるが、これらのSNPsの遺伝子頻度や疾患との関連は現段階では不明である。以上より、口腔粘膜上皮に発現するタウは神経細胞と共通のものがみられ、ADの非侵襲的診断に有用であることが示唆され、ADの発症予防・治療に大きく貢献できるものと考えられた。以上の結果の一部を第45回に本老年医学会学術総会(2003年6月名古屋)において発表した。
2管球型デュアルエナジーCTを用いた肺野すりガラス吸収値病変造影能の評価

デュアルソースCTにおけるデュアルエナジーモード(140および80kVp)を用い,すりガラス吸収値(-100から-700 Hounsfield Unit)病変の造影効果がファントーム実験にて測定可能であることを立証した.臨床応用として,びまん性肺疾患を既往に有する肺癌患者において,びまん性すりガラス状病変内に存在するヨード量の定量的評価を試み,従来の評価方法では得られなかった異常所見を検出可能であることを示した.デュアルソースCTにおけるデュアルエナジーモード(140および80kVp)を用い,すりガラス吸収値(-100から-700 Hounsfield Unit)病変の造影効果がファントーム実験にて測定可能であることを立証した.臨床応用として,びまん性肺疾患を既往に有する肺癌患者において,びまん性すりガラス状病変内に存在するヨード量の定量的評価を試み,従来の評価方法では得られなかった異常所見を検出可能であることを示した.デュアルソースCTにおけるデュアルエナジーモード(140kVpおよび80kVp)を用いた,すりガラス吸収値(-100から-800HU程度)病変における造影効果の評価が可能か否かを検討するために,すりガラス吸収値病変ファントームを作成し,適正撮影条件,解析条件を検討することを平成21年度の検討課題とした.シーメンス社製Somatom Definitionに搭載されているワークステーションSyngo Dual Energyの'Liver VNC'プログラムを用いて作成されたcontrast mapping image (CMI)と,造影前後のCT値変化を比較した検討では,軟部吸収値領域(0-100HU程度)において良好な相関が得られた。また,アガロースゲルと造影剤を使用した軟部吸収値領域におけるファントーム実験でもヨード濃度を良好に反映することが示された.すりガラス吸収値病変におけるファントームを,2050μm程度の中空樹脂を含む市販の工芸用粘土を使用し作成し,-632.6-617.2HU, SD: 4.7HUの安定したファントームであることを確認した.作成したすりガラス吸収値ファントームにおける,CMIのROI値と実際のヨード造影剤濃度との関係を評価した.100から150HU程度の造影過大評価が確認できたため,Liver VNCのパラメータを変更し過大評価が0に補正できるように,すりガラス吸収値病変の造影効果評価のために適切なパラメータを設定し,すりガラス吸収値病変に対する信頼性が示された.21年度に学会発表をおこなった.デュアルソースCTにおけるデュアルエナジーモード(140および80kVp)を用いたすりガラス吸収値(-100から-800HU程度)病変における造影効果の評価の可能性についてのファントーム実験結果につき査読を伴う英文雑誌に投稿した.すりガラス吸収値病変に対応させるため2050μm程度の中空樹脂を含む工芸用粘土を用い,-632.6-617.2HU, SD:4.7HUの安定したファントームが作成可能であった.Contrast mapping imaging(CMI)のヨード値は実際のヨード造影剤濃度に対し過大に評価されたため,Liver VNCのパラメータを変更し,すりガラス吸収値病変の造影効果評価のため適切な補正を施した.この結果は,Academic Radiology誌にacceptされた(Epub 8 March 2011, Ahead of print).びまん性肺疾患への臨床応用として,一般に用いられるデュアルエナジー血流CTモードにより,全肺野に対する適応の可能性を検討し,The 5th International Workshop of Pulmonary Functional Imaging(平成23年1月18-20日淡路夢舞台国際会議場)において展示発表をおこなった.肺実質内より肺血管内の造影剤を反映する方法と考えられた.びまん性肺病変に対するCMIの応用として,当院呼吸器外科にて肺癌を中心とする肺縦隔疾患に対し手術が施行された72症例につき術前に本法を応用し症例を集積した.肺気腫30例,びまん性肺病変15例,正常肺27例におけるヨード値につき,撮影タイミング,程度および分布につき評価を加えた.造影開始後60秒後と100秒後とでは100秒後の方が評価に適していた.ヨード値低下領域は,肺気腫,びまん性肺病変いずれでも観察されたが,びまん性肺病変では,CT所見とヨード値との間に乖離が認められた.これらの知見について,現在,国際学会にsubmitしている状況である.
流体による血栓形成と飛散を制御可能なコネクタの設計指針の提案

Extracorporeal membrane oxygenationや持続的血液濾過器などの血液と接触する医療機器は患者の治療に大きく貢献している。しかし、回路内のコネクタとチューブの接続部といった段差部には血栓が形成され易く、形成された血栓が飛散することで脳梗塞関連等の合併症を引き起こす可能性がある。本研究では、光干渉断層装置を用いて非侵襲に血栓を可視化する新たに開発した技術を用いて、異なる先端形状を有するコネクタの先端部とチューブとの接続部における血栓形成過程を可視化する。そして、粒子画像流速計測法を用いた流れの可視化結果と比較検討することにより血栓の形成、成長と飛散に影響を及ぼす流体力学的因子を抽出し、血栓の形成、成長あるいは飛散を抑制するコネクタの設計指針を明確化することを目的としている。脈動流下での先端形状の異なる2種類のコネクタとチューブとの接続部位に形成される血栓の形成と成長を光干渉断層装置を用いて経時的に観察しコネクタとチューブ接続部の段差部に形成される血栓の長さと高さを計測することで血栓の成長を定量的に分析した。また、同一の実験系を用いて流れ場の可視化を行い、血栓形成の可視化結果と比較検討した。その結果、コネクタ先端の形状や流入部、流出部に関係なくコネクタとチューブとの接続部位に血栓が血液循環10分で形成されることが明らかとなった。また、血栓はコネクタとチューブ接続部における低流速領域に形成され、コネクタ段差部ではコネクタ先端部の向きと血流の方向が血栓の成長に影響を及ぼすことを明らかにした。さらに、コネクタ流出部では拡大管流れの影響による流れの再付着点が血栓の成長を抑制することがわかった。本研究で得られた知見を基礎として、より詳細に血栓形成に影響を及ぼす流体力学的因子分析することで血栓形成,成長と飛散を抑制するコネクタと設計指針の取得できると考えられた。心臓外科術時に使用する人工心肺回路や補助人工心臓といった,血液と直接接触する医療機器は患者の治療に大きく貢献している.しかし,送脱血に用いるコネクタとチューブの接続部といった段差部には血栓が形成され易く,形成された血栓が飛散することで脳梗塞関連の合併症を引き起こす可能性がある.研究代表者は,コネクタとチューブの接続部に形成される血栓を光干渉断層装置(OCT)を用いて,血液循環中に非侵襲に可視化する手法を開発した.本研究では,異なる形状のコネクタ端部とチューブとの接続部における血栓の形成過程を可視化し,粒子画像流速計測法により可視化した流れ場と比較し,(a)血栓の形成と成長に影響を及ぼす流体力学的因子の明確化,(b)血栓の形成,成長,飛散を抑制するコネクタの設計指針の明確化を目的とし研究を推進している.初年度には,(1) OCTを用いた全血下での複数の形状の異なる段差における血栓形成過程観察手法を用いた血栓の形成,成長と飛散への影響の実験的検証と(2)粒子画像流速計測法を用いて可視化した血液の流れと血栓の経時的形成過程を比較検討し,血栓形成と成長に及ぼす流体力学的因子の抽出を実施した.まず,コネクタは内径6 mm,外径8 mmで先端の段差が1 mmのテーパ無コネクタと同一径で先端に30 °のテーパ加工を施し,先端の段差が約100 μmのテーパ有コネクタの2種類のコネクタを対象として血栓形成過程の可視化実験を実施した.その結果,コネクタ端面のテーパ有無によらず血栓は形成されが,その成長具合に関してはコネクタ先端の段差形状が影響を及ぼすことがわかった.さらに,2種類のコネクタのチューブとの接続部の局所的な流れ場を可視化した結果,流れの剥離領域は血栓の成長に影響を及ぼし,流れの再付着点は血栓の成長を抑制することがわかった.初年度には(1) OCTを用いた全血下での複数の形状の異なる段差における血栓形成過程観察手法を用いた血栓の形成,成長と飛散への影響の実験的検証と(2)血栓形成に影響を及ぼす因子の流体力学的因子の抽出を実施した.その結果,コネクタの先端形状が血栓の形成と成長に影響を及ぼすこと,コネクタとチューブの接続部の局所的な流れ場が影響するということを明らかにすることができた.特に,流れの剥離域と流れの再付着点に注目するという設計指針を得ることができた.このことから,2年目に予定している(3)流れ場を制御した血栓の形成と成長あるいは飛散を抑制するデザインの提案と検証に円滑に着手できることから本研究は当初の計画以上に進展している.Extracorporeal membrane oxygenationや持続的血液濾過器などの血液と接触する医療機器は患者の治療に大きく貢献している。

脈動流下での先端形状の異なる2種類のコネクタとチューブとの接続部位に形成される血栓の形成と成長を光干渉断層装置を用いて経時的に観察しコネクタとチューブ接続部の段差部に形成される血栓の長さと高さを計測することで血栓の成長を定量的に分析した。また、同一の実験系を用いて流れ場の可視化を行い、血栓形成の可視化結果と比較検討した。その結果、コネクタ先端の形状や流入部、流出部に関係なくコネクタとチューブとの接続部位に血栓が血液循環10分で形成されることが明らかとなった。また、血栓はコネクタとチューブ接続部における低流速領域に形成され、コネクタ段差部ではコネクタ先端部の向きと血流の方向が血栓の成長に影響を及ぼすことを明らかにした。さらに、コネクタ流出部では拡大管流れの影響による流れの再付着点が血栓の成長を抑制することがわかった。本研究で得られた知見を基礎として、より詳細に血栓形成に影響を及ぼす流体力学的因子分析することで血栓形成,成長と飛散を抑制するコネクタと設計指針の取得できると考えられた。これまでの研究において,コネクタ端面のテーパ有無によらず血栓は形成されが,その成長具合に関してはコネクタ先端の段差形状が影響を及ぼすことがわかった.さらに,2種類のコネクタのチューブとの接続部の局所的な流れ場を可視化した結果,流れの剥離領域は血栓の成長に影響を及ぼし,流れの再付着点は血栓の成長を抑制することがわかった.2年目には(3)流れ場を制御した血栓の形成と成長あるいは飛散を抑制するデザインの提案と検証を実施する.具体的には(3-1)血栓の形成,成長,飛散と安定化に影響を及ぼす流体力学的因子の抽出,(3-2)抽出した流体力学的因子を制御し,血栓形成や飛散を抑制し,形成された血栓を安定的に定着化し得る設計指針の取得,(3-3)リアルタイム血栓可視化手法を用いた,新設計したコネクタの有効性の実証実験を行う.これらの研究を通して,流れ場を制御した血栓の形成と成長あるいは飛散を抑制し,血栓の安定的な定着化を図る設計指針の提案を行う.なお,血栓形成の抑制だけでなく,飛散を抑制,形成された血栓を安定的に定着化するという視点から検討を行う.コネクタの形状の最適化だけで血栓形成の抑制や安定な定着化が得られない場合には,表面粗さや材料の検討も行い,総合的に設計して研究を進める.