hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一酸化炭素中毒治療標準化のための新規ＭＲＩ技術を用いた遅発性脳症発症要因の解明

本課題では,最新のMRI技術を用いた一酸化炭素(CO)中毒患者の大脳障害の解析により,遅発性脳症の発症機序を解明しCO中毒の標準的な治療法を提案することを目的としている。その結果,1)プロトンMRスペクトロスコピーおよび拡散テンソルイメージングをもちいた各種神経疾患(筋萎縮性側索硬化症,筋緊張性ジストロフィロー,急性期脳卒中)での解析法の大脳・脳幹障害の解析法の開発と検証,および,2)高気圧酸素療法の継続による効果判定,を研究成果としてまとめた。本研究は,新しいMRI撮像技術を用いた一酸化炭素(CO)中毒患者の大脳病変の経時的解析により,CO中毒の重症化のリスク要因を明らかにし,遅発性脳症の発症機序を解明すること,いまだ確立していないCO中毒における急性期からの標準的な治療法を提案することを目的としている。本年はCO中毒患者についてプロトンMRスペクトロスコピーおよび拡散テンソルイメージングを用いた解析を継続する一方で,解析法の信頼性・汎用性を強化するため,他の神経疾患への適応を試みた。具体的には,筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者群16名,頸椎症性脊髄症群(CSM)患者10名,健常対照者群10名について研究代表者が開発・作成したプログラムを用いて大脳各部位(中心前回,放線冠,内包後脚,大脳脚,脳梁膝部に関心領域を設定)のmean diffusivity(MD)値を算出し,各群間で多重比較検定を行った。また,MD値と罹病期間,臨床的重症度の指標(revised ALS Functional Rating Scale: ALSFRS-R)の相関関係についても検定を行った。その結果,中心前回,内包後脚,大脳脚のMD値はALS患者群ではCSM患者群,健常対照群と比較し有意に高値であった。罹病期間と各部位でのADC値に有意な相関は認めなかった。一方で,ALSFRS-R値と内包後脚のADC値に関しては有意水準に達していないものの,ALSFRS-R値が低い患者ほどほどADC値が高い傾向を示した。以上の結果は,研究代表者が開発した手法を用いて頚髄よりも上位レベルの錐体路のMD値を計測することは,ALSとCSMを鑑別する上での一助になる可能性があること,MD値がALS重症度のsurrogate markerとなりうる可能性があることを示した。本年もCO中毒患者についてプロトンMRスペクトロスコピー(1H-MRS)および拡散テンソルイメージングを用いた解析を継続する一方で,解析法の信頼性・汎用性を強化するため,他の神経疾患への適応を試みた。1)筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者:ALS患者19名,頸椎症性脊髄症(CSM)患者16名,健常対照者11名について研究代表者が開発・作成したプログラムを用いて大脳各部位(中心前回,放線冠,内包後脚,大脳脚に関心領域を設定)の平均拡散係数(MD)値を算出した。錐体路のMD値はALS患者群では,CSM患者群と比べて有意に高値で,さらに発症早期のALS患者でもCSM患者群と比較して有意に高いMD値を示した。頚髄よりも上位レベルの錐体路のMD値を計測することは,ALSとCSMを鑑別する上での一助になる可能性があることを示した。2)筋強直性ジストロフィーtype 1(DM1)患者:DM1患者14名,健常対照者13名についてプロトンMRスペクトロスコピー(1H-MRS)を撮像し,研究代表者らが開発・作成したプログラムを用いて大脳各部の代謝産物の濃度を測定した。その結果,前頭葉でのニューロン機能のびまん性の低下やグルタミン酸系システムの機能異常を示唆する所見が得られた。3)急性期脳卒中患者:当施設に急性期脳卒中で入院し、頭蓋内血管に異常を認めた患者を対象に,研究代表者らにより最適化された高解像度MRI撮像法を用いて評価を行った。通常のMRI撮像では描出困難な窓形成,狭窄,解離の詳細な病変を同定することができた。本研究は,新しいMRI撮像技術を用いた一酸化炭素(CO)中毒患者の大脳病変の経時的解析により,重症化のリスク要因を明らかにし遅発性脳症の発症機序を解明すること,CO中毒の標準的な治療法を提案することを目的としている。CO中毒患者に対するプロトンMRスペクトロスコピー(1H-MRS)および拡散テンソルイメージングを用いた解析法の信頼性・汎用性を強化するため,他の神経疾患への適応により以下の知見を得た。1)筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者:ALS患者,頸椎症性脊髄症(CSM)患者,健常対照者について大脳各部位の平均拡散係数(MD)値を算出した。錐体路のMD値はALS患者群でCSM患者群と比べて発症早期から有意に高値を示した。頚髄よりも上位レベルの錐体路のMD値を計測することは,ALSとCSMを鑑別する上での一助になる可能性がある。2)筋強直性ジストロフィーtype 1(DM1)患者:DM1患者,健常対照者について1H-MRSを撮像し,大脳各部の代謝産物の濃度を測定した。

その結果,前頭葉でのニューロン機能の広汎な低下やグルタミン酸系システムの機能異常を示唆する所見が得られた。3)小脳型多系統萎縮症患者(MSA-C)患者:MSA-C患者にたいして睡眠ポリグラフ検査,1H-MRS,3D-T1強調画像による容積解析を行った。その結果,i)橋の萎縮が強いほど睡眠時無呼吸の程度が強いこと,ii)橋における1H-MRSでのグルタミン酸低下と睡眠時無呼吸の程度にも負の相関があり,橋でのグルタミン酸の低下が呼吸機能低下を反映するマーカーとなりうることを示した。4)血管内小病変の高解像度描出撮像法の開発:頭蓋内動脈解離や動脈狭窄を呈した脳血管障害患者に対して,内膜フラップやdouble lumen sign等血管微少病変を高画質に描出する撮像法を開発した。本課題では,最新のMRI技術を用いた一酸化炭素(CO)中毒患者の大脳障害の解析により,遅発性脳症の発症機序を解明しCO中毒の標準的な治療法を提案することを目的としている。その結果,1)プロトンMRスペクトロスコピーおよび拡散テンソルイメージングをもちいた各種神経疾患(筋萎縮性側索硬化症,筋緊張性ジストロフィロー,急性期脳卒中)での解析法の大脳・脳幹障害の解析法の開発と検証,および,2)高気圧酸素療法の継続による効果判定,を研究成果としてまとめた。一酸化炭素中毒患者でのデータ収集も進んでいると同時に,本研究での手法の普遍性の評価が確立しつつあるため。磁気共鳴学神経内科学今後も本研究での解析手法の汎用性・信頼性を検証するために,幅広い神経疾患を対象とした解析を行うとともに,一酸化炭素中毒患者の解析・追跡を続けていく予定である。本研究で開発作成したプログラムによる脳画像の解析手法が,一酸化炭素中毒患者のみならず他の神経疾患でも適応可能であることを示すことができたため。今後も本研究での解析手法の汎用性・信頼性を検証するために,幅広い神経疾患を対象とした解析を行うとともに,一酸化炭素中毒患者の解析・追跡を続けていく予定である。
トカマク炉小型化へのパラメーター依存性

国際核融合実験炉ITERで代表される標準化トカマク炉のスケールを小型化することを目的として、プラズマ半径a、トーラス大半径R、オーム加熱コイル*束パラメータξトーラスコイル導体とプラズマとの距離△、非円形度K、最大超伝導コイル*場Bmax等がトカマク炉のスケールに対してどのような影響を与えるかを解明した。また電子密度を決めるグリンバルド係数、ベーター比をきめる正規化ベーター値、閉じこめ改善度を表すHパラメーターがトカマク炉のスケールに対してどのような効果を持つかを総合的解析的に調べ、小型化への有効な要因を示すことができた。国際核融合実験炉ITERで代表される標準的トカマリ炉のスケールを小型化することを目的として,プラズマ半径a,トーラス半径R等が,閉じ込め改善度H_Lパラメーター,オーム加熱コイル磁束パラメータξ,プラズマとトーラス・コイル導体との距離Δ,非円形度κ,最大超伝導コイル磁場の大きさB_<Max>に対してどのような依存性を示すかを系統的に解析した。そして核勇往燃焼条件を滿たすトカマク炉を小型化するための方策を体系的に調べた。国際核融合実験炉ITERで代表される標準的トカマク炉のスケールを小型化することを目的として,プラズマ半径a,トーラス大半径R,オーム加熱コイル磁束パラメーターξ,プラズマとトーラスコイル導体との距離△,非円形度κ,最大超伝導コイル磁場Bmax等がトカマク炉のスケールに対してどのような影響を与えるかを解析した。また電子密度をきめるグリーンバルド係数,ベーター比をきめる正規化ベーター値,閉じ込め改善度を表わすHパラメーターがトカマク炉のスケールに対してどのような効果を持つかを総合的解析的に調べ,小型化への有効な要因を示すことができた。
新しい制がん剤耐性遺伝子群の解析と克服法の確立

1.制癌剤耐性遺伝子群に関して,我々は(1)多剤耐性遺伝子MDR1を制御するプロモ-タ-及びエンハンサ-結合蛋白について解析を進めた。さらに同遺伝子の発現は環境ストレスによって促進されるSOS遺伝子であることを提示した。他方,ヒト多剤耐性細胞に発現している85kDa蛋白の遺伝子構造を決定した。(2)乳癌,白血病,卵巣癌患者において再発した症例において,MDR1 mRNAの発現陽性率が治療前に較べて高いことがRTーPCR法を用いて観察された。他方,白血病の再発例においてNーras点突然変異の上昇もみられた。(3)5ーフルオロウラシル耐性のヒト胃癌や結腸癌細胞においてウリジンキナ-ゼ欠損をエトポシド耐性のヒト癌細胞においてDNAトポイソメラ-ゼII遺伝子発現の低下や細胞内蓄積が見出された。他方,シスプラチン耐性と関連する細胞膜局在の輸送蛋白及びDNA障害修復酵素の同定を進めた。2.耐性克服剤の開発に関して,(1)DNAと切断複合体を形成せずにトポイソメラ-ゼIIを阻害する新しいビペラジン誘導体ICRー193及びICRFー154は多剤耐性細胞に対して交差耐性を示さなかった。(2)Pー糖蛋白依存性の多剤耐性に対して交差耐性を示さないで優れた抗腫瘍活性を示すアンスラサイクリン抗生物質であるMX2,FAD104及びFTーADMを見出した。(3)Pー糖蛋白を標的とする新イソプレノイド剤はphasel研究において乳癌再発転移の症例でアドリアマイシンとの併用で改善した効果を示した。
義務教育における横断的な情報教育のシステムの構築

近年、個人情報の漏洩が大きな社会問題として取り上げられている。その大きな原因は、情報を扱う人々の個人清報やセキュリティーに関する意識の低さと、基礎的な知識の不足である。この問題を解決するためには、若年層の情報教育は必要不可欠である。そのため、義務教育における横断的な情報教育を実施することは、基礎的な知識を与え、セキュリティー意識を育てることになると考え、本研究を設定した。中学校では学級担任の子どもとの関わりが強いため、「学級活動」・「道徳」・「総合的な学習の時間」などを横断的に活用しての情報教育が可能である。「学級活動」の時間では、学級文集や卒業アルバムのデジタル化を進める中で住所録や、個人の写真の扱いについての基礎を理解させる。また、「道徳」の時間において、多くの生徒が携帯電話を持ち、インターネットに接続されたコンピュータを使える環境をふまえて、インターネットの仕組みを理解し、その上で正しいインターネット上でのルール、エチケットを学ぶ場として環境を整備した。「総合的な学習の時間」における情報教育では、文化的行事(文化祭、合唱コンクール、百人一首大会など)、体育的行事(体育祭、球技大会など)、儀式的行事(卒業式、入学式など)、宿泊行事(キャンプ、修学旅行)、部活動(試合、練習)などをビデオ、写真で撮影しDVD-VIDEO、電子アルバムを作成し、必要な時に利用できる環境を整え、必要に応じてWebでも公開した。これらの情報教育を、個々の授業として終わらせることなく、デジタル文集・デジタル卒業アルバム製作という形で、創造的活動の中で実体験として体験しながら学ぶことができるように、学習指導案、総合資料を制作した。
食事性刺激に起因するDNA変異に基づく多発性嚢胞腎症発症機序の検証

多発性嚢胞腎症(PKD)は、腎臓に多数の嚢胞を形成する遺伝病である。PKDは、生殖細胞由来のPKD責任遺伝子の変異に体細胞由来の変異が加わり、PKD責任遺伝子の両対立遺伝子が機能しなくなることにより病態が発症すると考えられている。本研究の目的は、体細胞変異がPKDの病態に影響するか、また、体細胞変異は食事の影響を受けるかを調べることにある。多発性嚢胞腎を形成するモデル動物は、ほとんどが責任遺伝子の両対立遺伝子に変異を必要とする。その中で、CyラットとPkd1ノックアウト(KO)マウスは、2つある責任遺伝子のうち1つに変異が入れば嚢胞を形成し、2つに変異が入れば、変異が1つよりも病態が悪化する。1つの責任遺伝子に変異が入った場合、Cyラット(Anks6+/-)は4週齢から嚢胞形成が見られるのに対し、Pkd1 KOマウス(Pkd1+/-)は6ヶ月齢から嚢胞形成が見られる。2つの責任遺伝子に変異が入った場合、Cyラット(Anks6-/-)は3週齢でお亡くなりになり、Pkd1 KOマウス(Pkd1-/-)は胎生致死となる。多発性嚢胞腎を形成するモデル動物の病態は、責任遺伝子によって大きく異なる。ヒトのPKDの責任遺伝子とホモログな遺伝子に変異が入っているのは、Pkd1 KOマウスである。研究成果を将来的にヒトのPKDに外挿する場合、責任遺伝子が同じ方がその結果を反映する確率が高くなる。そこで、Pkd1 KOマウスを研究に使うために、維持・繁殖および病態の解析を行った。Pkd1 KOマウス(Pkd1+/-)は、6ヶ月齢から嚢胞形成が見られるため、初年度は動物の長期飼育がメインとなった。ヒトのPKDを理解するためには、ホモログな責任遺伝子に変異が入ったモデル動物を利用した方が、研究成果を反映しやすくなる。また、ヒトPKD責任遺伝子の変異箇所と病態については議論中であるため、本研究によりホモログな責任遺伝子の変異を解析することは、今後のPKDの病態と遺伝子変異の関係性を理解する上で重要になると考えられる。そのため、ヒトのPKDの責任遺伝子とホモログな遺伝子に変異が入っているのは、Pkd1 KOマウスを研究に用いる事とした。まず初めにPkd1 KOマウスの腎臓の嚢胞上皮細胞におけるPkd1遺伝子の配列を調べる必要ある。しかし、Pkd1 KOマウス(Pkd1+/-)は、6ヶ月齢から嚢胞形成が見られるため、初年度は動物の長期飼育がメインとなった。長期飼育と同時に、今後、各種栄養を含んだ食事性刺激を与えるための動物の繁殖を行った。Pkd1 KOマウスは繁殖効率が悪く、産仔数も少ない。実験群の母数を増やしてから繁殖を行なっている。9ヶ月齢のPkd1 KOマウス(Pkd1+/-)の腎臓の嚢胞上皮細胞から、DNAに変異が入っていると考えられるImmature tubule cellと正常なNormal tubule cellをレーザーマイクロダイゼッション法を用いて切り出す。切り出した細胞に対して、全ゲノム増幅を行い、Pkd1 KOマウスの責任遺伝子であるPkd1の全塩基配列を次世代シーケンサーにより解析する。腎臓の病態を組織学的染色や血清の尿素窒素量などで評価する。また、食事性刺激がPkd1遺伝子の体細胞由来DNA変異にどのような影響を与えるか、その変異が病態にどのような影響を与えるかを検証するために、飼料中の栄養比率を変えた各種飼料をPkd1 KOマウスに4週齢から40週齢まで与える。腎臓の病態はタンパク質の影響を受ける。他と比較した際、カロリー過多はタンパク質の過剰摂取になり、カロリー不足は筋肉の分解によりタンパク質の過剰摂取と同じ状態を生み出す。そのため、各種飼料のカロリーは揃えるとともに、動物に与える量も揃える。

そこで、Pkd1 KOマウスを研究に使うために、維持・繁殖および病態の解析を行った。Pkd1 KOマウス(Pkd1+/-)は、6ヶ月齢から嚢胞形成が見られるため、初年度は動物の長期飼育がメインとなった。ヒトのPKDを理解するためには、ホモログな責任遺伝子に変異が入ったモデル動物を利用した方が、研究成果を反映しやすくなる。また、ヒトPKD責任遺伝子の変異箇所と病態については議論中であるため、本研究によりホモログな責任遺伝子の変異を解析することは、今後のPKDの病態と遺伝子変異の関係性を理解する上で重要になると考えられる。そのため、ヒトのPKDの責任遺伝子とホモログな遺伝子に変異が入っているのは、Pkd1 KOマウスを研究に用いる事とした。まず初めにPkd1 KOマウスの腎臓の嚢胞上皮細胞におけるPkd1遺伝子の配列を調べる必要ある。しかし、Pkd1 KOマウス(Pkd1+/-)は、6ヶ月齢から嚢胞形成が見られるため、初年度は動物の長期飼育がメインとなった。長期飼育と同時に、今後、各種栄養を含んだ食事性刺激を与えるための動物の繁殖を行った。Pkd1 KOマウスは繁殖効率が悪く、産仔数も少ない。実験群の母数を増やしてから繁殖を行なっている。9ヶ月齢のPkd1 KOマウス(Pkd1+/-)の腎臓の嚢胞上皮細胞から、DNAに変異が入っていると考えられるImmature tubule cellと正常なNormal tubule cellをレーザーマイクロダイゼッション法を用いて切り出す。切り出した細胞に対して、全ゲノム増幅を行い、Pkd1 KOマウスの責任遺伝子であるPkd1の全塩基配列を次世代シーケンサーにより解析する。腎臓の病態を組織学的染色や血清の尿素窒素量などで評価する。また、食事性刺激がPkd1遺伝子の体細胞由来DNA変異にどのような影響を与えるか、その変異が病態にどのような影響を与えるかを検証するために、飼料中の栄養比率を変えた各種飼料をPkd1 KOマウスに4週齢から40週齢まで与える。腎臓の病態はタンパク質の影響を受ける。他と比較した際、カロリー過多はタンパク質の過剰摂取になり、カロリー不足は筋肉の分解によりタンパク質の過剰摂取と同じ状態を生み出す。そのため、各種飼料のカロリーは揃えるとともに、動物に与える量も揃える。当初の予定とは異なり、ヒトの多発性嚢胞腎症(PKD)を理解するために、ヒトPKDの責任遺伝子とホモログな遺伝子に変異が入っているPkd1 KOマウスを使用する事とした。Pkd1 KOマウスの腎臓において、嚢胞が形成されるのは6ヶ月齢以降になるため、初年度は動物の長期飼育および維持繁殖がメインとなり、予定よりも使用金額が少なくなり、次年度に回す事となった。次年度は、シークエンス解析および各種栄養比率を変えた飼料の購入などに研究費を使う予定である。
３００℃の熱源温度で３０％の熱効率を有する熱音響機関

本研究では圧力振幅と流速振幅間の位相関係が進行波であるだけでなく,配置された全ての蓄熱器で自由進行波音波よりも高い比音響インピーダンスを実現するような多段進行波音波エンジンの設計および作成を行った.このような音場を実現するために,温度差のある蓄熱器と隣接した短い共鳴管で構成されるユニットの伝達特性を分析し,固有ベクトルと固有値を計算にて決定した.その結果,提案モデルの蓄熱器での第二法則効率の最大値は63.9%に達した.熱音響機関が高い熱効率を実現するためには蓄熱器位置で「(i)高い音響インピーダンス」が必要であり,温度比以上の高い増幅率を得るためには「(ii)複数の蓄熱器」が必要である.さらに散逸を最小にして音響パワーを輸送するためには,「(iii)導波管において進行波」が必要である.本研究では,これら(i)(iii)を全て満たす多段進行波音波増幅器の設計手法を提案した.このようなデバイスを実現するために,本研究では温度差のある蓄熱器と隣接した短い導波管で構成されるユニットの伝達特性から得られる固有ベクトルに着目した.伝達マトリクスの固有ベクトル要素の比で決められる比音響インピーダンスがρcに近いと導波管内の音波は進行波に近い事を利用し,各蓄熱器位置で高い音響インピーダンスを実現しながら複数の蓄熱器を進行波位相で接続可能な構成を計算にて求めた.計算に基づき「二つの蓄熱器を有する熱音響機関」を実際に試作し実験を行った結果,導波管で比音響インピーダンスがρcの進行波を実現すると同時に,蓄熱器では5ρc以上の高い音響インピーダンスを実現することが出来た.また提案した多段熱音響機関の熱効率を厳密に測定するために,蓄熱器一つのみを対象に,音響ドライバーを用いて蓄熱器下流を進行波に制御することで熱効率の測定実験を行った.その結果,蓄熱器における熱効率【蓄熱器における音響パワー増幅量/入熱量(大気放熱や単純熱伝導を除く)】は高温熱交換器温度300°Cにおいて30%を超えた.本研究では圧力振幅と流速振幅間の位相関係が進行波であるだけでなく,配置された全ての蓄熱器で自由進行波音波よりも高い比音響インピーダンスを実現するような多段進行波音波エンジンの設計および作成を行った.このような音場を実現するために,温度差のある蓄熱器と隣接した短い共鳴管で構成されるユニットの伝達特性を分析し,固有ベクトルと固有値を計算にて決定した.その結果,提案モデルの蓄熱器での第二法則効率の最大値は63.9%に達した.24年度は2つの蓄熱器を有する直列接続型熱音響機関を対象に,全ての蓄熱器位置において高い音響インピーダンスによるエネルギ変換を実現すると同時に,共鳴管における音響インピーダンスは自由空間中を伝搬する進行波と同程度となる構成の実現方法を提案した.このような構成を実現するために,申請者は異なる仕様の蓄熱器と共鳴管の組み合わせ,それぞれに対する伝達マトリクスの固有ベクトルと固有値に着目した.固有ベクトルの要素の比は音響インピーダンスと等価となるため,伝達マトリクスの固有ベクトルが同じ蓄熱器と共鳴管の組み合わは音場を変化させることなく直列接続することが可能になる.よって固有ベクトルが同じであれば,本質的に無数の蓄熱器と共鳴管の直列接続が可能である.計算によって構成を定めた後,2つの蓄熱器を有する直列型熱音響機関を対象に実験を行った結果,共鳴管にて進行波音波かつ,2つの蓄熱器位置両方で自由空間中を伝搬する進行波と比較して47倍の高い音響インピーダンスを実現する,進行波熱音響機関が実現可能である事を示せた.また計算によって求めた熱効率は最大でカルノー効率の48.5%に達した.これは既存の内燃機関と比べても非常に高い値であると言える.この多段進行波音波エンジンは小さな温度比においても音響パワーの大きな増幅を得ることが可能である.さらに提案した手法は24年度に検討を行った蓄熱器が2つの場合に限らず,さらに多くの蓄熱器を用いた場合においても実現可能であることを示した.25年度は本提案を用いて,「大きな出力を有し低温度差,高効率を実現する熱音響機関」を設計し,その性能を検証する.これまで熱音響機関に関わった多くの研究者はトライアルアンドエラーで熱音響機関の動作条件を探し,その後,初めて計測を行うという手順を繰り返してきた.しかし本研究ではスピーカを加振器として駆動させ自ら望んだ条件を能動的に作り出すことによって熱音響機関の自励振動を待つことなく性能評価が可能を可能とした.装置構成は冷却器と加熱器,蓄熱器からなるユニットをスピーカ間に設置する多段増幅型熱音響機関とした.熱音響機関のエネルギ変換効率は,音響インピーダンスの大きさと蓄熱器流路径によって変化する.流路径が大きすぎれば熱交換が不可能になり,逆に流路径が小さすぎれば粘性によるロスが大きくなる.よって実験諸元に対して最もエネルギ変換効率の高いインピーダンスと蓄熱器断面積,蓄熱器流路径が存在する.伝達マトリクスを用いた数値計算モデルを用いて,断面積と流路径を変更しながらイタレーションを行い,蓄熱器における「音響パワー増幅率」及び,「エネルギ変換効率」が最大となる断面積と流路径を求めた.

更に本研究では蓄熱器の断面積を共鳴管に対して急拡大することで圧力振幅に対する流速振幅を局所的に減少させ,蓄熱器位置で高い音響インピーダンスを実現した.また蓄熱器における熱力学第二法則効率は48.5%に達することを計算で示した. 24年度は提案した数値計算手法を用いることで,当初予定通りの非常に高い熱効率を有する熱音響機関を設計可能であることを示すことが出来,25年度に向けた基礎部分を固めることが出来た.25年度は大振幅音波を入力可能な音響ドライバー(Q-drive社製2kwクラスリニアモータ)を用いて性能を検証する.大振幅音音波を入力源とすることで,より高精度な熱効率測定が可能になると期待出来る.また各加熱器温度は安定化電源を用いて各加熱器ヒータに入力する電力を制御する.25年度は24年度における構成を基本とし,空間的音響インピーダンス分布を共鳴管直径と長さを変更することで制御し,複数の蓄熱器を接続可能な構成を計算にて定めた後,実機を作成する.装置各箇所には加圧対応圧力センサ(JTEKT, PMS-5M-2-1M)を設置し,2sensor法を用いて音響インピーダンス分布と各蓄熱器における音響パワーの増幅率を測定し計算結果と比較する.本構成は「共鳴管においては進行波位相」並びに「蓄熱器においては高インピーダンスのエネルギ変換」を同時に実現するため熱効率はカルノー効率の50%以上に達することが見込まれる.最後に提案構成が目標を達成しているか熱効率を求め検証する.熱効率は2sensor法で求めた音響パワー出力を全加熱器ヒータへの投入電力の和で除すことで求め,実験結果と理論計算結果の比較を行い低温度差で高効率な熱音響機関を実現する.該当なし
診療放射線技師学校卒業生の進路に対応した基礎教育及び安全管理教育に関する研究

診療放射線技師学校における基礎教育課程・安全管理教育課程について、多くの卒業生がそれらの教育内容を振り返ったとき、その修学内容が職場でどの程度役立っているのか、どのような内容であればよりよかったか、卒業生を対象に調査を実施した。教養・基礎科目では、英語は必要であるが業務に活用されていないため、いわゆる役立つ医学系英語を充実させる必要性が示唆された。また、基礎医学については役立ってはいるが、内容の不十分さが問われていた。次に、専門基礎科目では、電気・電子工学は、それに関する放射線機器の保守管理として専門科目に組み込み再編することで重要性が認識できるのではないかと思われた。さらに、専門科目では、講義や実習は有意義だった科目として確認できたが、実験についてはどの科目についてもその傾向が低く、実験内容の見直しの必要性が示唆された。放射線安全管理学は、診療放射線技師学校養成所指定規則の一部を改正する省令(平成13年文部科学省・厚生労働省令第2号)の交付より、平成15年3月28日付け医政発第0328016号「診療放射線技師養成所の指導要領について」が定められ、教育内容の弾力化の概念等から従前の放射線管理学の範囲が拡大されたものである。科目の目標は、放射線などの安全な取扱いとその関係法規(以下、放射線管理とする)及び保健医療領域における安全管理の知識や技術(以下、医療安全とする)を学習し問題解決能力を養うとされる。医療機関では、この医療安全を重視した運営を図るよう、平成19年3月30日付け医政発第0330010号(良質な医療を提供する体制の確立を図るための医療法等の一部を改正する法律の一部の施行について)が施行され、医療を取り巻く環塊の整備に関する規定等が示された。このため、診療放射線技師養成所においても放射線安全管理教育の内容を見直す必要があるのではないかと考え、その現状を調査した。質問項目は、放射線管理に関しては診療放射線技師試験出題基準(平成16年版医事試験制度研究会)により設定し、また医療安全に関しては診療放射線業務に即した事項とした。質問調査紙は39校に送付した。結果、26校(66.7%)から回答が得られ、放射線管理は従前の放射線管理学から行われていたが、医療安全は内容にばらつきがあり、またあまり実施していない養成所もみられた。その他の問題点として、ほとんどの養成校が時間不足をあげていた。診療放射線技師養成所における放射線管理関係法令教育は、診療放射線技師学校養成所指定規則で定められ、修得事項は「診療放射線技師養成所の指導要領について(平成15年3月28日付け、医政発第0328016号)」により放射線安全管理学の科目に含まれる。科目の教育目標は、放射線などの安全な取扱いとその関係法規及び保健医療領域における安全管理の知識や技術を学習し問題解決能力を養うとあり、卒業所要単位のうち4単位が配分され、関係法令には12単位が充てられている。なお、1単位の授業時間数は授業の方法に応じ当該授業による教育効果・授業時間外に必要な学修等を考慮して、講義及び演習については15時間かち30時間の範囲である。さて、放射線管理関係法令の講義内容について、各養成所(N=18)のシラバスを調査した。科目名は放射線関係法規、放射線安全管理学(に含む)、保健行政論などが用いられており、また教科書はアイソトープ法令集、医療放射線防護関係法令集、放射線障害の防止に関する法令、放射線概論、放射線安全管理学などが利用されていた。次に、法令ごとの講義時間数(h)については、診療放射線技師法(3.5±2.1)、医療法(7.8±3.1)、放射性同位元素等による放射線障害の防止に関する法律(9.7±5.2)、労働安全衛生法(電離放射線障害防止規則含む)(3.3±2.7)とばらつきが見られ、放射線障害防止法に重点が置かれる傾向であった。この他に薬事法や個人情報の保護に関する法律、ICRP等を含む回答もあった。調査対象施設は、大学病院、地域医療支援病院のみならず、診療放射線技師が就職している民間企業(医薬品製造販売業者、医療機器製造販売業者、その他の製造販売業者)、保健行政(保健所、その他の官公庁)、教員研究(大学等教員、大学以外の研究機関)とした。

なお、大学病院は設置機関を独立行政法人国立病院機構で診療放射線技師学校を開設している病院(以下、国立大学病院(技師養成含))、独立行政法人国立病院機構および独立行政法人公立病院機構で診療放射線技師学校を開設していない病院(以下、国公立大学病院)、私立大学病院とした。これらの以外の病院は、地域医療支援病院とした。教養・基礎科目では、英語は必要であるが業務に活用されていないため、いわゆる役立つ医学系英語を充実させる必要性が示唆された。また、基礎医学については役立ってはいるが、内容の不十分さが問われていた。次に、専門基礎科目では、電気・電子工学は、それに関する放射線機器の保守管理として専門科目に組み込み再編することで重要性が認識できるのではないかと思われた。さらに、専門科目では、講義や実習は有意義だった科目として確認できたが、実験についてはどの科目についてもその傾向が低く、実験内容の見直しの必要性が示唆された。
温度感受性遺伝子を利用したガンの温熱遺伝子治療に関する基礎的研究

磁性微粒子を発熱体として利用するガンの温熱療法を提案している。特に本研究では温熱単独療法だけでは残存する細胞群を殺傷し完全緩解に持ち込むため、局所注入による効果の確認、インターフェロンβ遺伝子の同時投与による併用効果(温熱遺伝子療法)、抗ガン剤封入リポソーム同時投与による併用効果(温熱化学療法)について検討した。(1).磁性微粒子封入リポソーム(マグネトリポソーム)のガン細胞への吸着量を高めるため正電荷を与える脂質TMAGを組み込んだ新規マグネトリポソームを作製した。in vitro試験でガン細胞へのターゲティング量を調べ、発熱量との関係を明らかにした。(2).生体親和性の高いポリエチレングリコールなどのポリマーで微粒子を被覆し、その表面に脳腫瘍特異的抗体を共有結合した微粒子を作製した。担ガンマウスの尾静脈から投与したところ腫瘍部分のみに特異的に集積することが確認でき、磁気共鳴イメージング(MRI)用の造影剤として機能することがわかった。(3).高温作動型プロモーターの下流にインターフェロンβの構造遺伝子をつないだプラスミドを作製し、リポソームに封入した。脳腫瘍株化細胞をモデル細胞として、作製した遺伝子封入リポソームを導入し、インターフェロンβの一過性発現及び抗腫瘍効果を確認した。(4).磁性微粒子封入リポソーム(マグネトリポソーム)をラット脳腫瘍株化細胞T-9に投与し、実際に高周波磁場発生装置を用いて試験管内(in vitro)温熱実験を行った。投与4時間後に50pg/cellのマグネタイトが取り込まれ、384Oe、40分の高周波磁場処理により80μlのT-9細胞は完全に死滅した。(5).担ガンラットを用いた生体内(in vivo)温熱実験を行った。ラット皮下に形成したガン組織に上記マグネトリポソームを高濃度で局所投与し、複数回の高周波磁場処理により腫瘍の退縮を確認した。(1).遺伝子封入リポソームの作成を検討した。正電荷をもつ脂質、N-(α-トリメチルアンモニオアセチル)-ドデシル-D-グルタメート(TMAG)を用い細胞導入効率を上げるとともに、分散性も考慮に入れて種々の脂質リポソームを試作し、インターフェロン-β遺伝子を封入したリポソームの調整法を確立した。(2).既にマグネトリポソームでは表面にジアミノプルランを配してガン細胞特異抗体の固定化ができている。そこで(1)のリポソームとマグネトリポソームを用い、ガン細胞への指向性を比較した。その結果からDDS機能を有する遺伝子封入マグネトリポソームが作成できた。(3).インターフェロン-β遺伝子を封入したリポソームとは別に、抗ガン剤として知られているシスプラチンあるいは1,3-bis(2-chloroethyl)-1-nitrosourea(BCNU)を封入したリポソームを調製した。このような薬剤封入リポソームと温熱療法との併用効果について検討した。その結果、BCNUよりはシスプラチンと温熱療法との併用のほうが効果が高いことがわかった。(4).次に(2)で作成したDDSリポソームの投与量に対するターゲティング量を調べ、発熱量との関係を明らかにし、既に提案しているシミュレーションにより発熱量の推定を行って、かなり小さな腫瘍に対しても温熱療法が可能な温度まで上がることを確認した。ガンの完全緩解を目的として、磁性微粒子を発熱体として利用する温熱療法を提案している。

当該年度は磁性微粒子のガン組織内への局所注入による担ガンラットでのin vivo発熱試験でガン組織退縮の確認を行うと共に、温度が十分あがらない部位の細胞殺傷を誘導するために、インターフェロンβ遺伝子の同時投与による併用効果(温熱遺伝子療法)、抗ガン剤封入リポソーム同時投与による併用効果(温熱化学療法)について検討した。(1).高温作動型プロモーターとして熱ショックタンパク質プロモーターとMMTVプロモーターを用い、その下流にインターフェロンβの構造遺伝子をつないだプラスミドを作製し、リポソームに封入した。脳腫瘍株化細胞をモデル細胞として、作製した遺伝子封入リポソームを導入し、インターフェロンβの一過性発現及び抗腫瘍効果を確認した。(2).磁性微粒子封入リポソーム(マグネトリポソーム)をラット脳腫瘍株化細胞T-9に投与し、実際に高周波磁場発生装置を用いて試験管内(in vitro)温熱実験を行った。投与4時間後に50pg/cellのマグネタイトが取り込まれ、384Oe、40分の高周波磁場処理により80μlのT-9細胞は完全に死滅した。(3).担ガンラットを用いた生体内(in vivo)温熱実験を行った。ラット皮下に形成したガン組織に上記マグネトリポソームを高濃度で局所投与し、複数回の高周波磁場処理により腫瘍の退縮を確認した。(4).磁気検出感度の高いアモルファス磁気センサーを利用し、プローブ型に改造することで微粒子の存在確認できるナビゲーションシステムの確立を検討した。(5).抗ガン剤として知られているシスプラチン、ACNU、BCNUを封入したリポソームを調製し、ガンの完全緩解に向けてこれら薬剤封入リポソームと温熱療法との併用効果について検討し、シスプラチンとの併用で相乗効果が発揮されることがわかった。
マイクロチューブを形成する新規な含硫複合糖質の構造決定と超分子化機作の解明

糸状性鉄酸化細菌(Sphaerotilus natansおよびLeptothrix cholodnii)が菌体外に形成するマイクロチューブ(鞘)を蛍光標識化する技術を確立し、鞘が両末端で伸長することを確かめた。さらに、鞘が両性多糖を主鎖とし、グリシンとシステインから成るジペプチドを側鎖とする含硫複合糖質であることを確かめた。その化学構造に基づいて、鞘形成含硫複合糖質をチオペプチドグリカンという新たな複合糖質カテゴリーに分類することを提案した。マイクロチューブ(鞘)形成細菌Sphaerotilus natansに対して溶菌処理を施して、マイクロチューブを調製した。マイクロチューブ中のチオール基を過ヨウ素酸酸化によってスルポ基に変換したところ、マイクロチューブは崩壊するとともに水溶性の酸性高分子が得られた。一方、マイクロチューブのチオール基に蛍光標識化剤を作用させ、蛍光標識化マイクロチューブを得た。マイクロチューブを炭素源として増殖することのできるグラム陽性細菌Paenibacillus koleovoransの培養液からマイクロチューブ分解酵素を調製し、蛍光標識化マイクロチューブに作用させた。生じた蛍光標識化分解産物を生成し、マイクロチューブ由来の酸性高分子とともにNMR測定での構造決定を試みた。その結果、鞘を形作る高分子はグルクロン酸、グルコース、ガラクトサミンからなる5糖の繰り返し単位を持つ複合多糖を主鎖とし、システイニルグリシンを側鎖とする新規な含硫複合糖質であることが判明した。また、マイクロチューブ分解酵素はガラクトサミン残基とグルクロン酸残基間のグリコシド結合を脱離反応によって切断することが明らかとなり、新規な多糖リアーゼであることが確かめられた。代表的な形態形成複合糖質であるペプチドグリカンとの化学構造における類似性を念頭に、マイクロチューブ形成含硫複合糖質をチオペプチドグリカンと命名することを誌上で提案した。さらに、その分解をもたらす多糖リアーゼに対してはチオペプチドグリカンリアーゼとの名称を提案した。チオペプチドグリカンを超分子化することによってマイクロチューブ(鞘)を形成する細菌(Leptothrix cholodnii)における鞘新生箇所と細胞分裂箇所の関連性を顕微鏡観察によって明らかにした。細胞分裂箇所の特定は、スライドガラス上に作成したマイクロカルチャー中の菌体を位相差顕微鏡で継時的に観察することによって行った。観察の結果、細胞は鞘内での位置に関わらずほぼ同じ速度で伸長し、分裂することが明らかとなった。一方、鞘新生箇所の特定はチオール基の反応性を活用した蛍光顕微鏡観察によって行った。まず、菌体にチオール基ビオチン化試薬を作用させることによって鞘をビオチン化した。続いて蛍光標識化抗ビオチン抗体を作用させて菌体中の鞘表面を蛍光標識化した。蛍光標識化した菌体を培養した後、蛍光顕微鏡観察すると鞘の中央部のみが蛍光を発したのに対して両末端部は蛍光を発しなかった。すなわち、鞘は両末端部で伸長することが示唆された。これをさらに積極的に立証するため、新生部を選択的に蛍光標識化することを以下の方法で試みた。菌体に対してチオール基アシル化試薬を作用させて、既存のチオール基を不活性化した。処理後の菌体を培養した後に、菌体に対してチオール基ビオチン化試薬と蛍光標識化抗ビオチン抗体を順次作用させて蛍光顕微鏡観察に供した。予想していたように、鞘は両末端部のみで蛍光を発し、中央部は蛍光を発しなかった。これによって鞘は両末端部で伸長するとともに、これに内包される細胞列の伸長・分裂は鞘内の随所で起こることが確かめられた。チオペプチドグリカン分子の分泌が細胞伸長・分裂と連動してもたらされていると仮定すれば、同分子は分泌された後に鞘内を移動して末端部に至り既存部に会合するという機構が示唆される。L.cholodniiはマンガン酸化細菌であり、マンガン酸化物を鞘表面に沈着する。マンガン沈着と鞘形成の関係を明らかにするため、マンガン存在下でのマイクロカルチャーにおける菌体の継時的顕微鏡観察を行った。その結果、マンガン沈着は培養後期に鞘の中央部で始まることが判明した。すなわち、マンガン沈着と鞘伸長は時間的にも空間的にも競合せず、生物鉱物化現象における鞘の合理性を推察する手がかりが得られた。含硫複合糖質であるチオペプチドグリカンを分泌し、これを凝集させてマイクロチューブ(鞘)を形成する糸状性細菌(Sphaerotilus natans)における鞘新生箇所と細胞分裂箇所との位置関係を光学顕微鏡観察によって明らかにした。顕微鏡下で増殖する細胞列を継時的に観察することによって、列を構成するすべての細胞がほぼ同じ速度で伸長・分裂することを確かめた。すなわち、細胞分裂は鞘内の随所で一様に進行することが判明した。鞘の伸長部位の特定は蛍光標識化によって行った。まず、増殖中の菌体にチオール基ビオチン化剤を加えて鞘の既存部に存在するチオール基をビオチン化し、さらに培養を続けた。

その後、新生部のチオール基をCy3で蛍光標識化(赤色)するとともに既存部のビオチンをFITC化抗ビオチン抗体で蛍光標識化(緑色)した。2重染色した菌体は末端部で赤色、中央部で緑色の蛍光を発したことから、鞘の伸長は末端部でのみで起こることがわかった。これらの実験結果から、各細胞から分泌されたチオペプチドグリカンは鞘内を徐々に拡散し、末端部において局所的に凝集することによって鞘を形成すると予想するに至った。さらに、これを明らかにする過程で確立した蛍光標識化法は環境におけるSphaerotilus natansの選択的検出に応用可能と考えられる。Sphaerotilus natansは鞘の外側に多糖による粘質層を形成し、菌体の沈降性低下をもたらす。多糖の分散能に着目し、その理由を理解すべく、その立体構造予測を分子動力学計算によって行った。水中を想定した計算によって示された最安定構造は、精製した多糖の溶液のNMR分析によって求めたプロトン核間距離とほぼ一致し、計算の確からしさが示された。多糖は水中で多重鎖を形成せず、自由度の高い一本鎖として存在することから、高い分散能を発揮すると予想された。達成目標である「鞘形成複合糖質の構造決定」、「鞘伸長部位の特定」、「細胞伸長・分裂位置の特定」、「鞘形成複合糖質の分子シミュレーション」のうち、「鞘形成複合糖質の構造決定」は完遂した。また、「鞘形成複合糖質の分子シミュレーション」以外はすでに一定の成果が得られている。分子シミュレーションについても、構造決定が完遂したことからすでに着手している。鞘伸長とマンガン酸化との関連性を明らかにした点は計画以上といえるが、全体としてはほぼ当初計画に則した進展といえる。24年度が最終年度であるため、記入しない。達成目標のうち、「鞘伸長部位の特定」と「細胞伸長・分裂位置の特定」についてはLeptothrix cholodniiでは完遂しているが、Sphaerotilus natansでは途上である。この原因はLeptothrix cholodniiでは有効だった蛍光標識化の方法のうちS-アシル化がSphaerotilus natansに対しては致死的だったためである。S-アシル化の代替として試した2重染色法が適当であることをすでに確かめているので、これをさらに改良して目標を達成する予定である。「鞘形成複合糖質の分子シミュレーション」については、2糖単位に分けて分子力学計算を進めつつある。これらの計算結果に基づいて量子化学計算を行い、各単位の最安定構造を算出する。最終的には各安定構造を組み合わせ、分子力学計算を行って分子の安定配座を求めて分子会合の可能性を探る予定である。
コケイン症候群A群蛋白質の機能解析による「転写と共役したDNA修復」機構の解明

これまでの結果および知見より、「転写と共役したDNA修復」(TCR)過程においてA群コケイン症候群(CS)の原因遺伝子産物であるCSA蛋白質がB群CSの原因遺伝子産物であるCSB蛋白質依存的に核マトリックスに移行することが明らかとなっていることから、紫外線および酸化的DNA損傷のTCRに異常をもつ、色素性乾皮症(XP)とCS合併患者由来の細胞、XPB/CS、XPD/CS、XPG/CS細胞を用いて紫外線照射後のCSA蛋白質およびXPG蛋白質の核マトリックス移行の有無について検討した。これらの結果は、転写と共役したDNA修復の過程においてCSA蛋白質より初期の機序段階においてCSBおよびXPD、XPG蛋白質が機能していることを示唆している。またXPG蛋白質の核マトリックスへの移行がCSB蛋白質に依存していないことから、CSB蛋白質とXPG蛋白質が転写と共役したDNA修復の初期段階で並列して機能していると考えられる。年次計画に基づき、変異CSA蛋白質を発現する形質転換CS-A細胞を作製し、紫外線感受性、核マトリックス移行の有無、紫外線照射後のRNA合成の回復を調査した。今回用いた変異CSA蛋白質は、コケイン症候群(CS)患者で同定された欠失をもつ5種および、C末端欠失が2種、N末端欠失が2種の計9種類を用いた。これらの細胞を用いて紫外線感受性を調べた。CS患者で同定された欠失をもつ変異CSA蛋白質を発現させた細胞では全ての細胞でCS-A細胞と同程度の感受性を示した。C末端欠失では、30アミノ酸を欠失させた変異CSA蛋白質を発現させた細胞ではCS-A細胞と同程度の感受性であったが、10アミノ酸を欠失させた変異CSA蛋白質を発現させた細胞では正常細胞の約50%の紫外線抵抗性が見られた。N末端欠失では、6アミノ酸および、3アミノ酸を欠失した変異CSA蛋白質を発現させた細胞はCS-A細胞と同程度の感受性であった。次に、紫外線照射した細胞で生じるCSA蛋白質の核マトリックス移行を調べた。CS患者で同定された欠失をもつ全ての変異CSA蛋白質、C末端10アミノ酸および、N末端6アミノ酸を欠失した変異CSA蛋白質を発現させた細胞では変異CSA蛋白質の核マトリックス移行が認められなかった。一方、C末端30アミノ酸およびN末端3アミノ酸を欠失した変異CSA蛋白質を発現させた細胞では変異CSA蛋白質の移行が認められた。最後に「転写と共役したDNA修復」が欠損している細胞で見られる紫外線照射後のRNA合成の回復の抑制を調べた。その結果、N末端3アミノ酸を欠失した変異CSA蛋白質を発現させた細胞では若干の回復が認められたが、他の細胞では回復が認められなかった。これらの結果は、CSA蛋白質はその分子内の蛋白質複合体形成に関与するWD40リピート構造が重要であり、その構造異常が機能異常につながっていることを示唆している。
心移植待機患者の予後を改善するための補助循環および心筋再生併用療法の開発

心不全を作製した大動物(成ヤギ)に連続流ポンプを用いて左心補助循環を行い、同時に心筋の収縮力を増強させる作用のある遺伝子(SERCA2a)を遺伝子導入して、心機能回復効果を検討した。補助循環では、連続流の回転数を心拍に同期させて変動することで効果的に心機能を回復させ得ることがわかった。さらに遺伝子治療を追加することで心筋の収縮力を向上させ得ることが明らかになり、補助循環と心筋再生療法の併用による相乗効果で、心移植が必要な患者にも心機能の改善を期待出来る可能性が示された。1)遺伝子導入効率向上のためのベクターの検討と心筋への遺伝子デリバリー法の評価遺伝子導入を用いた心筋再生療法において、重症不全心に十分に心機能改善効果が見込まれる方法を検索するため、小動物(ラット)を用いて、新規開発したウイルスを用いないカチオン性合成ベクター(スターベクター)の遺伝子との至適混合比と何分枝のベクターが最も有効であるか動物実験を用いて比較検討した。Wistar系雄ラット16匹を用い、2,4,6分枝の当ベクターとラックZマーカー遺伝子を組み込んだプラスミドを1-40倍の比で混合し、開胸下で心筋直接注入法により遺伝子導入し、3日目に心筋を摘出し染色後観察した。対照として市販のベクターを用いた群、プラスミド遺伝子のみを注入した群と比較した。開発したベクターを用いた群は他の2群に比べて心筋が濃染されており、中でも混合比20倍の6分枝が最もin vivoでの心筋への遺伝子導入効率が高いことがわかった。またデリバリー法を大動脈と肺動脈を遮断中に経冠動脈的に注入するcross clamping法にて導入したところ、同法の方が心筋の広範囲に導入可能であった。以上より開発したベクターは、6分枝で遺伝子混合比20倍の条件で心筋へのin vivo遺伝子導入が最も有効となり経冠動脈的なデリバリー法が効果的で有るとことが示された。2)補助循環下心筋再生療法評価のための大動物モデルの確立近年、臨床では定常流ポンプを用いた左心補助循環が主流であるため、同ポンプを用いた大動物モデルの確立に着手した。成山羊に対して手術的に遠心ポンプと左室心尖脱血、下行大動脈送血による左心補助循環を作成した。同法にて2-4週間の慢性実験が可能であることが示された。(1)心筋への遺伝子導入の効果の検討新規開発したウイルスを用いないカチオン性合成ベクター(スターベクター)の心臓へのin vivo遺伝子導入効率を評価するため、当ベクターとラックZマーカー遺伝子を組み込んだプラスミドを混合し、ラットに開胸下で心筋に直接注入法による冠動脈内注入により遺伝子導入し、3日目に心筋を摘出し染色後観察した。また、通常心筋への遺伝子導入効率が高いとされているAdenovirus vectorを用いたものと比較した。開発したベクターを用いた群は心筋が濃染されており、Adenovirus vectorを用いた群と比べても少し落ちる程度であり、心筋への遺伝子導入効率が高いことがわかった。以上より開発したベクターは、心筋へのin vivo遺伝子導入に有効なベクターとなる可能性が示された。また、遺伝子導入により産生されるSERCA2a蛋白の発現をウエスタンブロット法で調べたところ、通常より約1.5倍の蛋白産生を認めた。以上より開発したベクターは、目的のSERCA2a蛋白を心筋で有効に発現させられることが示された。(2)大動物心不全モデルでの定常流型補助人工心臓装着下遺伝子導入の効果の検討近年、臨床では定常流ポンプを用いた左心補助循環が主流であるため、同ポンプを用いた大動物心不全モデルの確立に着手した。冠動脈へのマイクロソフェア注入による微小塞栓とラピッドペーシングを併用して、4週後に心拍出量の低下した心不全状態の作成に成功した。このモデルに定常流ポンプを用いた左心補助循環を施行し、4-8週間の心不全慢性実験が可能であることが示された。(1)心不全モデルでの遺伝子導入の効果の検討心筋再生療法のうち、SERCA2a遺伝子導入による心機能の回復について評価した。ラットに全身麻酔後気管内挿管による人工呼吸下腹部大動脈-下大静脈シャントを作成し容量負荷による拡張型心不全モデルを作成する。3ヶ月後にSERCA2a遺伝子を、合成ベクターまたはアデノウィルスベクターを用いて経冠動脈的に心筋内に遺伝子導入した(SERCA2a群)。他に無治療対照群を設けた。1週間後に心筋を摘出し血液交叉灌流法を用いて、全心臓の機械的仕事とエネルギー効率の観点から詳細に検討した。左室圧、左室圧容量曲線、収縮性の酸素コスト等は、SERCA2a遺伝子導入群で有意に改善した。(2)大動物心不全モデルでの補助循環下遺伝子治療法の効果の検討

全身麻酔下、右頸動脈よりカテーテルを挿入し,透視下に左冠動脈前下行枝内にマイクロスフェア(粒子径は50μm)を注入(LCXが見えずDxlが見える位置)し,微小梗塞をびまん性に作成した。同時に右室ペーシングカテを留置し,2日後よりラピッドペーシング(200-220bpm)を追加して,安定した慢性心不全モデルを作成した。全身麻酔下左開胸下で拍動型捕助人工心臓を装着した。同時に心筋にSERCA2aを遺伝子導入した。補助循環のみで、遺伝子導入を行わない群を対照として比較した。4週間後犠牲死させ、経時的な局所心機能の改善効果と遺伝子導入された心筋の組織学的検討を行ない、遺伝子導入を併用した群が遺伝子導入を行わない群に比べ心筋能が回復する傾向にあった。(1)大動物心不全モデルでの連続流型補助人工心臓装着による心筋再生効果の検討については、連続流型の補助人工心臓で循環補助を施行することで、心筋再生効果がどれだけ見込めるかを評価した。まず心不全作成のため、全身麻酔下、透視下にカテーテル的に左冠動脈前下行枝内にマイクロスフェアを注入し,微小梗塞をびまん性に作成した。同時に右室ペーシングカテを留置し,ラピッドペーシング(200-220 bpm)を追加して,安定した慢性心不全モデルを作成した。次に補助循環として、連続流型補助人工心臓を装着し、補助循環のみで、経時的な局所心機能の改善効果を評価した。4週間後犠牲死させ、心筋の組織学的検討を行ない、心筋再生療法の有効性を評価した。連続流型の補助人工心臓による循環補助では、連続流の回転数を心拍に同期させて変動することで、心負荷低減効果を増加(拡張期補助)させたり、離脱トレーニング(収縮期補助)をさせることが出来、心筋再生効果を向上させうることが明らかになった。(2)補助人工心臓装着下および再生療法併用下での心機能回復効果の検討については、(1)で述べた方法で心不全を作成し、定常流ポンプ(遠心または軸流ポンプ)を用いて補助循環を行い、同時に心筋にSERCA2aを遺伝子導入して、経時的な心機能の改善効果と心筋の組織学的検討を行ない、補助人工心臓単独の場合と比較した。4週間後犠牲死させ、経時的な局所心機能の改善効果と遺伝子導入された心筋の組織学的検討を行ない、遺伝子導入をを併用した群が補助人工心臓単独群に比べ心機能が回復する傾向にあった。(1)心不全モデルでの遺伝子導入の効果の検討ラットを用いた、SERCA2a遺伝子導入による心臓の機械的仕事およびエネルギー効率の評価を計画通り進展している。(2)大動物心不全モデルでの補助循環下遺伝子治療法の効果の検討成ヤギを用いた、心不全モデルを計画通りに施行し、補助循環と遺伝子治療を併用した。ほぼ予定通りに進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)ラットを用いた心不全モデルでの遺伝子導入の効果の検討と、(2)大動物心不全モデルでの連続流型補助人工心臓装着による心筋再生効果の検討を、さらに進めて例数を増やし、単独治療群、併用群での治療効果の比較を行う。
高リスク化学療法不応性神経芽腫に対する新治療戦略の開発

高リスク群化学療法不応性神経芽腫に対して、研究応募者施設では、大容量131I-MIBG内照射療法(以下、MIBG治療)を治療に組み込むことで、寛解導入可能であることを示してきたが、無効例、寛解後再発が多々経験される。高リスク群神経芽腫に対して、近年免疫チェックポイント阻害剤による免疫療法の可能性が報告されつつある。一方、外照射放射線治療において、死滅した癌細胞由来物質により惹起された宿主免疫応答効果が考慮されるようになってきた。本研究においては、神経芽腫治療においてMIBG治療と免疫療法の治療効果増強の可能性とその背景機序を動物における非臨床で検証し、将来の臨床応用に結びつけることを企図する。