hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
患者を中心とした外来理学療法目標の決定および達成度評価

本研究は、外来脳卒中後遺症者(以下患者とする)とその担当理学療法士(以下担当PTとする)が一緒に目標を設定し、目標を共有化するための目標設定方法を提案することを目的とした。初めに、患者とその担当PTが認識している外来理学療法目標の特徴と相違を調査した。方法は、外来理学療法を受けている患者と担当PTの30組のペアを対象に、それぞれが認識している外来理学療法目標について、因子分析法の一つであるQ技法にて分析した。その結果、患者が認識している目標は主に運動機能改善と歩行改善、担当PTが認識している目標は主に生活体力向上と歩行改善であった。両者が認識している目標は必ずしも一致しておらず、一緒に目標設定し目標を共有化するためのツールとして、目標設定方法を開発する必要性が示された。次いで、患者と担当PTが一緒に目標設定し、目標を共有化するための目標設定方法を検討した。まず、文献レビューにより、既存の目標設定方法を分析した。それに基づき、退院後の脳卒中後遺症者に適した目標設定方法を考案した。考案された方法は、チェックリストを用いた書式対話型の目標設定方法で、3つの書式からなる(目標チェックリスト、目標記録シート、目標達成度評価シート)。本方法を外来患者3名に適用したところ、患者の生活に即した目標を設定し、担当PTと目標を共有することができた。また、目標達成に向けた患者の意欲向上が認められた。これらより、考案された目標設定方法を用いることによって、目標、理学療法介入、評価が一貫したものとなり、理学療法をはじめとするリハビリテーション活動の向上に資する方法であることが示唆された。今後、多数の対象者による効果検証が必要である。また、外来理学療法のみならず、訪問や老人保健施設などにおけるリハビリテーション活動への適用や、多職種間での目標の共有について更なる研究が必要である。目的:患者の主体性を尊重し、かつ現実的な外来理学療法目標を決定するための「対話型の目標設定方法および達成度評価怯」を提案することが本研究の最終目的である。平成17年度はその前段階として、外来理学療法を受けている脳血管障害後遺症者(以下患者)とその担当理学療法士(以下担当PT)を対象に、それぞれが認識している外来理学療法目標の特徴と相違を明らかにすることを目的とした。方法:対象は、外来理学療法を受けている患者と担当PTの29組のペアで、患者29名(平均年齢61.9歳)、担当PT延べ29名(重複除き20名)であった。発症から69ヶ月(回復期後期群)7組、10ヶ月3年(維持期前期群)12組、4年以上(維持期後期群)10組であった。認識している目標の把握には、筆者らが抽出した外来理学療法目標60項目を用い、因子分析法の一つであるQ技法にて分析した。結果:患者は、回復期後期群では運動機能改善、維持期前期群は歩行改善、維持期後期群では第1因子は運動機能・歩行の改善、第2因子は現状の生活維持を目標と認識していた。担当PTは、回復期後期群に対して社会的役割取得および歩行改善を、維持期前期群に対しては運動機能・活動の維持および社会参加の促進を、維持期後期群に対してはより積極的な社会参加の促進を目標と認識していることが示された。考察および今後の課題:いずれの時期においても患者と担当PTが認識している目標には相違が認められたが、維持期の患者は非現実的な期待や願望は持ち続けながらも、現実的な認識もできてきており、担当PTと目標を共有することは可能であると考えられた。今後の課題は、両者が目標を共有するための「対話型の目標設定方法および達成度評価法」を検討することである。1.目的

(1)文献調査により、理学療法目標の概念および既存の目標設定方法を整理する。(2)(1)を踏まえて「目標設定および達成度評価法」を考案する。2.方法(2)目標設定・達成度評価法の検討:既存の方法を踏まえて理学療法士(PT)3名とリハビリテーション認定医1名により検討した。検討の結果考案された方法を試用した後、修正を行った。3.結果(1)検索された63論文を検討した。米国PT協会によるガイド(1997)では、目標は「機能障害の改善と必要な期間」に関連付けられるとしている。近年の論文ではfunctional goalsやbehavioral goalsなどの用語を用い、日常生活活動・社会活動・余暇活動などを含めて論じられていた。既存の目標設定方法は、目標設定プロセスへの患者関与の度合いを評価するThe Patient Participation System(Paytonら1990)、関節リウマチ患者を対象としたGoal Forum Intervention(Arnetzら2004)、目標達成度を評価するGoal Attainment Scaling(Kiresukら1994)などが認められたが、外来の脳卒中後遺症者に焦点を当てた方法は見当たらなかった。(2)目標設定・達成度評価法の検討:以下の3つの書式を考案した。(1)目標チェックリスト:患者とPTそれぞれが目標にしたい項目をチェックする、(2)目標記録シート:話し合いの結果決定した目標を記載し両者が確認する、(3)目標達成度評価シート:目標達成度を両者で定期的に評価する。4.考察(1)文献調査より、理学療法目標について、近年では社会活動・余暇活動なども含めて広く捉えられていた。既存の目標設定方法には外来脳卒中後遺症者に焦点を当てた方法は見当たらず、検討の必要性が確認された。(2)今後の課題は、今回考案した方法を臨床応用し、その効果を検討することである。平成19年度は、平成18年度に考案した理学療法目標設定方法(チェックリストを用いた書式対話型の目標設定および達成度評価法、以下目標設定方法とする)の臨床有用性を検証した。目標設定方法は以下の3つの書式からなる。1.目標チェックリスト(患者用、担当理学療法士用、患者家族用の3パターン):患者と担当理学療法士それぞれが目標にしたい項目をチェックして、目標を話し合う、2.目標記録シート:決定した目標を記載し患者と担当理学療法士が一緒に確認する、3.目標達成度評価シート(Goal Attainment Scaling):目標達成度を定期的に一緒に評価する。3組の外来脳卒中患者と担当理学療法士を対象に、目標設定方法を用いた結果、症例1の目標は「パークゴルフをする(副目標:杖に頼らないで歩く、体力をつける)」であった。症例2の目標は「映画館へ映画を見に行く(副目標:屋外歩行の距離延長、歩き方の改善)」、症例3の目標は「毎朝新聞を取りに行く(副目標:新聞を持って不整地・段差を歩行する)」であった。このように、患者の生活に即した目標と、それを達成するための理学療法における副目標を設定することができた。また目標達成度評価を定期的に一緒に行うことにより、患者と担当理学療法士が目標に関する共通認識を継続して持つことができた。
外科手術後病態の治療に関する実験的研究:アンチセンスアデノウイルスベクターによる血管内皮細胞の活性化制御について

外科手術に伴う病態の形成には活性化された血管内皮細胞から産生されるさまざまな因子が関与している。本研究では活性化内皮細胞の発現する接着分子(特にICAM-1)に着目し、そのmRNAに対するアンチセンスアデノウイルスベクターを作成して接着分子発現を抑制することを研究の目的として実験を行った。まずTNFαで刺激したヒト血管内皮細胞から細胞内RNAを取り出し、逆転写反応でcDNAを作ったのち、ICAM-1,VCAM-1,E-selectim,PDGF-A chainのcDNAを特異的なプライマーを用いたPCR法で増幅し、そのPCR産物をプラスミッドの中に組み入れてサブクローニングして塩基配列を確認した。さらにそのサブクローニングした部分的なcDNAを切り取り、アデノウイルスベクター作成に必要なコスミッドベクターへ組み入れ、アデノウイルスDNAとともにco-transfectした293細胞の中で相同組み換えをおこし、ICAM-1,VACM-1,E-selectin mRNAに対するアンチセンスアデノウイルスベクターを作成した。臨床的に抗炎症作用が一番期待されるICAM-1 mRNAのアンチセンスアデノウイルスベクターをヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に遺伝子導入し、RT-PCRで遺伝子発現を確認し、サイトカインで刺激し、ICAMの細胞表面での発現をみたところ、アンチセンスアデノウイルスベクターによる抑制効果は見られなかった。このことは以前、ヒトインスリンのアデノウイルスベクターをHUVECに導入してインスリン蛋白を確認し、インスリンのcDNAを逆方向にいれ作成したアンチセンスアデノウイルスベクターを追加投与して蛋白発現の抑制を試みたが、抑制できなかったことと類似していた。その原因としてPCRで作成したcDNAが143bと小さく、antisense mRNAができる際に発現カセットの中の余分な配列も加わり、antisense mRNAとして十分にsense mRNAと結合しなかったか、常にアンチテ-ゼとして言われているようにantisense mRNAの効果が本当は起こり得ないのではないか、などのことが考えられた。補足的に外科手術(特に肝胆膵手術)後の代謝障害改善のため、アデノウイルスベクターを用いてインスリンの遺伝子導入をストレプトゾトシンで作成した糖尿病ラットおよび膵全摘犬に行い、高血糖の調節、延命、血清総タンパク、アルブミン値の改善が得られたことを報告した。本研究では活性化内皮細胞の発現する接着分子(特にICAM-1)および増殖因子(特にPDGF-A鎖)に着目し、そのmRNAに対するアンチセンスアデノウイルスベクターを作成してそれぞれの因子産生を抑制することを研究の目的としている。アンチセンスアデノウイルスベクターの作成については、まずTNFαで刺激したヒト血管内皮細胞から細胞内RNAを取り出し、逆転写反応でcDNAを作ったのち、ICAM-1,VCAM-1,E-selectin,PDGF-A chain子のcDNAを特異的なプライマーを用いたPCR法で増幅し、そのPCR産物をプラスミッドの中に組み入れてサブクローニングして、制限酵素消化およびシークエンシングなどで塩基配列を確認した。現在はアデノウイルスベクター作成に必要なコスミッドベクターへの組み入れを行ったところである。今後は293細胞での相同組み換え反応を利用し、それぞれmRNAに対するアンチセンスアデノウイルスベクターを作成する。さらに内皮細胞にアンチセンスアデノウイルスベクターを導入し、サイトカイン刺激で増強される内皮細胞の当該分子発現の抑制を検討する予定である。

われわれはラットの肝虚血再潅流傷害モデルにおいて抗ICAM-1抗体が傷害を抑制することを報告し、またカルシウムブロッカーがVCAM-1の発現を選択的に抑制することを示して臓器移植における拒絶反応抑制の一因と報告したが、今後さらにラットを用いて病態モデルを作成し、アンチセンスアデノウイルスベクターの効果の検討を進める予定である。外科手術に伴う病態の形成には活性化された血管内皮細胞から産生されるさまざまな因子が関与している。本研究では活性化内皮細胞の発現する接着分子(特にICAM-1)に着目し、そのmRNAに対するアンチセンスアデノウイルスベクターを作成して接着分子発現を抑制することを研究の目的として実験を行った。まずTNF_αで刺激したヒト血管内皮細胞から細胞内RNAを取り出し、逆転写反応でcDNAを作ったのち、ICAM-1,VCAM-1,E-selectin,PDGF-A chainのcDNAを特異的なプライマーを用いたPCR法で増幅し、そのPCR産物をプラスミッドの中に組み入れてサブクローニングして、制限酵素消化およびシークエンシングなどで塩基配列を確認した。さらにそのサブクローニングした部分的なcDNAを切り取り、アデノウィルスベクター作成に必要なコスミッドベクターへ組み入れ、アデノウイルスDNAとともにco-transfectした293細胞の中で相同組み換えをおこし、ICAM-1,VCAM-1,E-selectin mRNAに対するアンチセンスアデノウイルスベクターを作成した。臨床的に抗炎症作用が一番期待されるICAM-1 mRNAのアンチセンスアデノウイルスベクターをヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に遺伝子導入し、RT-PCRで遺伝子発現を確認し、サイトカインで刺激し、ICAMの細胞表面での発現をみたところ、アンチセンスアデノウイルスベクターによる抑制効果は見られなかった。このことは以前、ヒトインスリンのアデノウイルスベクターをHUVECに導入してインスリン蛋白を確認し、インスリンのcDNAを逆方向にいれ作成したアンチセンスアデノウイルスベクターを追加投与して蛋白発現の抑制を試みたが、抑制できなかったことと類似していた。その原因としてPCRで作成したcDNAが145bと小さく、antisense mRNAができる際に発現カセットの中の余分な配列も加わり、antisense mRNAとして十分にsense mRNAと結合しなかったのか、常にアンチテ-ゼとして言われているようにantisense mRNAの効果が本当は起こり得ないのではないか、などのことが考えられた。
新しいベクトル磁気特性から見た電気機器の低損失・低騒音化に関する研究

磁気特性は磁界強度Hベクトルと磁束密度Bベクトルの間のベクトル関係を表すとの視点から,従来に代わる新しいベクトル」(二次元)磁気特性を定義し,それを表すための構成方程式としてE&Sモデルを提案した。これにより両ベクトル間の大きさ並びに位相関係を容易に表すことができるようになる。磁気特性は大きさのみならず空間的位相差に於いても非線形性を有する。ヒステリシスには交番磁束条下の他に回転磁束条下に於いても存在する。その特性データ量は100MBにも達する。(従来は多くても1kB以内であった)この膨大なデータ量を「測定可能なデータ」として位置づけ,磁界解析はこの「測定可能なデータ」を使用して行われなければならない。本解析手法はこの「測定可能なデータ」をE&Sモデル化して導入することにより,実用的な磁界解析手法を明らかにし,初めて電気機器鉄心内の磁束分布だけではなく,H並びにBベクトル分布を表示し,更に鉄損分布を明らかにした。これにより,各種磁性材料の特性に応じた磁界解析・損失解析が可能となった。これらを使用して低損失化の手がかりを得るため単相誘導電動機の固定子鉄心の歯部の傾きによる検討を行った結果,無方向性けい素鋼板の場合で4.5度の最適角を得た。以上の結果からこれまでの材料のみならず方向性けい素鋼板や二方向性けい素鋼板を使った回転機鉄心の可能性を見いだすことができる。新しい視点からの磁性材料評価として,二次元磁気特性測定法によるベクトル(二次元)磁気特性を明らかにすることによって,磁気材料の以下のような詳細な特性が明らかになる。(1)磁界強度Hベクトルと磁束密度Bベクトルの間の関係(2)ベクトル保磁力,ベクトル残留磁束密度,磁気透磁率テンソル(3)交番磁束下の任意方向の二次元磁気特性(4)回転磁束下の二次元磁気特性(5)ベクトル磁気ひずみ特性(任意方向の磁気ひずみ特性の把握)(6)回転バルクハウゼンノイズの特性(カオス性の発見)これらの磁気特性を評価することにより,各種電気機器の鉄心に適した材料の選択,また逆に材料の性質を活用した鉄心構造を設計・検討することができる。さらに近年急速に発達したコンピュータシミュレーション技術による磁界解析法に有用に活用できる。本研究グループはこのベクトル磁気特性から従来の構成方程式に代わるE&Sモデルを提案し,これを用いた新しい改良有限要素磁界解析法によって,電気機器の鉄損の直接解析法を開発した。この手法を用いることによって,電気機器の磁界解析の際,磁性材料のヒステリシス特性(鉄損)を含んだ磁界解析が行え,その結果から直接に鉄損分布の解析結果を得ることができる。現在まで,このような結果が得ることができる研究グループは我々のみである。これにより,低損失・高効率電気機器の開発は格段に容易となってくる。また,二次元局所磁気特性用センサーの開発によって,磁性材料の局所的な二次元磁気特性分布を明らかにし,結晶粒・方位,磁区と二次元磁気特性の関係を明らかにし,磁性材料の開発の手がかりを得ている。さらに,電気機器の騒音の主原因となっている磁気ひずみについても,従来の不十分さを克服し,新たなベクトル磁気ひずみ特性を明らかにすることにより,材料を機器に組み込んだ際における諸問題の原因を明らかにした。そして,感度良く測定可能な3軸ストレイン磁歪測定用ゲージを共同開発した。

その特性データ量は100MBにも達する。(従来は多くても1kB以内であった)この膨大なデータ量を「測定可能なデータ」として位置づけ,磁界解析はこの「測定可能なデータ」を使用して行われなければならない。本解析手法はこの「測定可能なデータ」をE&Sモデル化して導入することにより,実用的な磁界解析手法を明らかにし,初めて電気機器鉄心内の磁束分布だけではなく,H並びにBベクトル分布を表示し,更に鉄損分布を明らかにした。これにより,各種磁性材料の特性に応じた磁界解析・損失解析が可能となった。これらを使用して低損失化の手がかりを得るため単相誘導電動機の固定子鉄心の歯部の傾きによる検討を行った結果,無方向性けい素鋼板の場合で4.5度の最適角を得た。以上の結果からこれまでの材料のみならず方向性けい素鋼板や二方向性けい素鋼板を使った回転機鉄心の可能性を見いだすことができる。
ニホンウナギの生殖腺刺激ホルモン合成機構に関する研究

本研究の目的は、ウナギ脳下垂体の生殖腺刺激ホルモン(GTH)の合成機構を詳細に調べることである。本年度は、GTHIβおよびIIβのRT-PCR法を開発し、サケ脳下垂体投与により催熟したニホンウナギの脳下垂体について、それらの発現変化を調べた。その結果、GTHIβmRNA量は、成熟に伴い減少するのに対し、GTHIIβmRNA量は増加した。また、GTHIβの合成オリゴペプチドを抗原とする特異抗体を作製し、すでに作製済みのGTHIIβ抗体も用いて、催熟したニホンウナギの脳下垂体について、それらの免疫組織化学的変化を調べた。その結果、それらはRT-PCRの結果と同様の変化を示した。また、GTHIβおよびIIβの発現制御機構を詳細に解析するための器官培養系の確立も試みた。未熟雄の脳下垂体をエストラジオール-17β(E_2)の存在または非存在下で1週間培養した。その結果、培養液のみで培養された脳下垂体では、ほとんどGTHIIβ陽性細胞が観察されなかったのに対し、E_2存在下で培養された脳下垂体中には、多量のGTHIIβ陽性細胞が観察された。次に、GTHIおよびIIの微量定量を目的とするRIA確立のため、それに使用するスタンダードとして、組み換え大腸菌由来のリコンビナントGTHIβおよびIIβの作製を試みた。その結果、大腸菌でそれらを合成させ、精製することに成功した。しかし、RIAの確立には至らなかった。以上の結果を昨年度の報告と合わせ報告書としてまとめた。本年度は、サケ脳下垂体投与により催熟されたウナギ雌の成熟に伴うGTH産生細胞の変化を免疫組織化学的手法を用いて調べた。脳下垂体は卵巣中の卵母細胞の発達に伴い肥大し、催熟処理前と比較して核移動期に達した個体では、体積で約2倍になった。この脳下垂体の肥大は主にGTH II産生細胞の肥大によるものと思われた。すなわち、GTH IIβ陽性細胞は処理前の個体では検出されないか、わずかであったが、卵母細胞の発達に伴い著しく増加し、核移動期には細胞の大きさは約10倍に達した。GTH II産生細胞は主に主葉基部(PPD)に存在した。一方、TSH産生細胞は催熟処理前から主葉端部(RPD)に比較的多く存在し、細胞の肥大は約1.5倍程度に留まった。TGH IIβ及びTSHβ陰性のα陽性細胞(β陰性α細胞)すなわちGTH I産生細胞と考えられる細胞はPPDに観察され、催熟処理前の個体で体積百分率で約10%存在したが、卵黄形成初期から中期に達した個体ではごくわずかとなり、核移動期の個体ではほとんど存在しないと思われた。従って、雌ウナギの脳下垂体では、卵巣の発達に伴いGTH II産生細胞の数または大きさは急増、TSH産生細胞は大きさのみが微増するのに対し、GTH I産生細胞数は急減するものと推察された。本年度は、GTHIβおよびIIβのRT-PCR法を開発し、サケ脳下垂体投与により催熟した二ホンウナギの脳下垂体について、それらの発現変化を調べた。また、GTHIβの合成オリゴペプチドを抗原とする特異抗体を作製し、すでに作製済みのGTH11β抗体も用いて、催熟したニホンウナギの脳下垂体について、それらの免疫組織化学的変化を調べた。

また、GTHIβおよびIIβの発現制御機構を詳細に解析するための器官培養系の確立も試みた。未熟雄の脳下垂体をエストラジオール-17β(E2)の存在または非存在下で1週間培養した。その結果、培養液のみで培養された脳下垂体では、ほとんどGTHIIβ陽性細胞が観察されなかったのに対し、E2存在下で培養された脳下垂体中には、多量のGTHIIβ陽性細胞が観察された。次に、GTHIおよびIIの微量定量を目的とするRIA確立のため、それに使用するスタンダードとして、組み換え大腸菌由来のリコンビナントGTHIβおよびIIβの作製を試みた。その結果、大腸菌でそれらを合成させ、精製することに成功した。しかし、RIAの確立には至らなかった。以上の結果を昨年度の報告と合わせ報告書としてまとめた。
多民族社会における民族エリート養成の実態に関する調査研究-マレーシアを中心として-

マレーシア紳士録"New Malaysian Who's who"より、ランダムサンプリングを行い約600名のデータを抽出し、統計分析した結果、以下のようなことが明らかにされた。各エリートはマレーシア各州からの出身者によって構成されている。マレー系の多い州はペルリス、クランタン、トレンガヌ州などで、中華系はサラワク、首都圏では50%弱を占めていた。現在の中華系エリートは中等後教育段階から留学する傾向が強く、華文中学を経たエリートには、中国語圏の大学を選ぶ傾向にあり、進学先が限定されている。マレー系エリートにおいても英米留学は多いが、それ以外にも、特に学士レベルではシンガポール、オーストラリア等留学先が多様化している。これに対して、中華系エリートは私費留学が多く、そのためか英米留学が圧倒的であり、中でも最終留学地が英国となる傾向が確認された。ボルネオ島北部の東マレーシア出身者にはオーストラリア留学の傾向が強く見られた。これには地理的な近さや、英語教育が東マレーシアでは依然として強い傾向にあることが考えられる。海外の資格及び単位の認定がどの程度認められるかは民族学校の存亡にかかわる重大な問題である。各先進国では留学生を受け入れるための、単位認定や、マレーシアの各民族系の高校の認定を行っている。米国ではAACRAO(The American Association of Collegiate Registars and Admission Officers)より留学生の受入、進学に関する情報提供を行っている。特にマレーシア、インドネシア、タイ等では学位証明書の写し、記載の単位の相当グレードなど詳細に示されている。英国ではNARIC(The nationjal Academic Recognition Information Centre)が"Inertnational Guide toQualifications in Education"を出版している。オーストラリアではIDP Education AustraliaやAVCC(Australian Vice-Chancellor'scommittee)が留学生獲得に向けての情報提供、交流協定のサポートを行っている。本研究の知見等の成果研究の展開と来年度の計画マレーシア紳士録Who′s Whoを分析した結果、以下のようなことが明らかにされた。・エリートはマレーシア各州からの出身者によって構成されていた。・現在の中国系エリートは早期(中等後教育)から留学する傾向が強く、中国語系中等学校を経たエリートには、高等教育の留学先として、中国語圏を選ぶ傾向にある。他の、当時の英語学校や国民学校出身者よりも、進学先が限定されている。・マレー系エリートにおいても英米留学は多いが、それ以外にも、特に学士レベルではシンガポール、オーストラリアなど留学先が多様化している。これは例えば日本のルックイースト政策などと同様に国際関係を反映したものであろう。これに対して、中国系エリートは私費留学が多く、そのためか英米留学が圧倒的であり、中でも最終留学地がイギリスとなる傾向が確認された。・ボルネオ北部の東マレーシア出身者にはオーストラリア留学の傾向が強く見られた。これにいは地理的な近さや、英語教育が東マレーシアでは依然として重視されていることなどがあげられるであろう。この他、全般的な研究を通して、現在のエリートの養成過程を民族別などさまざまな角度から検討することによって、民族別の教育経路が特定の学校への進学を通して存在していたことは明らかにできた。現在、これらの学校の中には国民学校への統合を通して、かつてほどの教育力、社会的影響力を持っていないものもある。現在のエリート養成過程が、進学高校先、留学先、大学先でどのように構成され、そこで形成される学生の意識がどのようなものとなっているか今後の検討課題としたい。
高効率電気自動車に向けた理論限界を超える新規低耐圧パワーＭＯＳＦＥＴの構造と制御

地球温暖化対策として進められている自動車の電動化において、電費向上にはバッテリーからの電力を変換する回路を構成するパワーMOSFETの低損失化は必須である。応募者はパワーMOSFETの損失低減のトレンドと理論限界を導出し、その限界が間近に迫っていることを明らかにした。本研究では、新規素子構造と制御技術を高度融合したデバイス設計手法を提案することで、従来の理論限界を超えた低損失な低耐圧パワーMOSFETの実現を目指す。具体的には、ゲート構造の加工技術だけでなく新規制御技術も含むデバイスシミュレーションにより、損失を最小化させる最適化設計を見出すとともに、見出した最適設計の理論限界を明確化する。
臍帯血幹細胞移植を用いた再生医療的技術による心筋梗塞治療法の開発

研究の背景:臍帯血には多くの未熟・幼若細胞が含まれることが知られている。我々は、ヒト臍帯血のCD34陽性細胞を心筋梗塞モデルのラットの心臓に筋注することで心機能改善効果が得られるかどうかを検討した。方法:一人由来の臍帯血からCD34陽性細胞を分離。実験にはウイスターラットを用い、免疫抑制としてFK506の腹腔内注射を行った。冠動脈左前下行枝を結紮して心筋梗塞を作成。30分後に2x10^5個のCD34陽性細胞を含む細胞浮遊液を虚血領域へ注入。心エコーは術前、および4週間後、コンダクタンスカテーテルによる心機能評価は4週間後のエコー施行後に行った。凍結切片をヒトCD34,CD45,PECAM-1に対する抗体を用いて免疫染色し、臍帯血由来細胞の存在を確認。ラットCD31に対する抗体による免疫染色により、心筋虚血領域の毛細血管密度の測定を行った。結果:左室駆出率は細胞注入群で有意に高く(31±2%vs24±2%,Pく0.05)心拡大も抑制されていた(7.3±0.3_mm vs8.5±0.4_mm,Pく0.05)。また、細胞注入群のEmaxは有意に高かった(778±36mmHg/ml vs610±20mmHg/ml,P<0.01)。組織学的検査では、虚血領域において有意に細胞注入群の方が毛細血管密度が高かった。また免疫染色では、臍帯血由来細胞が確認され、一部は血管組織にとりこまれていた。ただし、このうち血管に取り込まれていると考えられるものは約1%であった。結語:我々は臍帯血由来のCD34陽性細胞移植によって心筋梗塞後の血管新生の増強と心機能の回復が認められることを示した。臍帯血由来CD34陽性細胞は血管内皮前駆細胞というよりはむしろ造血幹細胞として働き血管増殖因子等を放出することで血管増生に寄与すると示唆された。これらの結果から、臍帯血CD34陽性細胞による細胞治療は、心筋梗塞に対して有用である可能性があると考えられた。臍帯血には多くの未熟・幼若細胞が含まれることが知られており、現在、骨髄移植の代替としての幹細胞移植などで利用されている。臍帯血の採取・CD34陽性細胞の分離:臍帯血は、母親から同意書を得た後東京都赤十字血液センター臍帯血バンクにおいて採取された研究用臍帯血用いた。一人由来の臍帯血から単核球を分離し、次いでCD34に対するモノクローナル抗体のついたマイクロビーズを用いて、CD34陽性細胞を分離した。動物実験:実験にはウィスターラット(♂、270-320g)を用いた。免疫抑制としてFK506(tacrolimus)0.3mg/kg/dayの腹腔内注射を手術前6時間、手術直後、その後毎日施行した。麻酔、人工呼吸下に左開胸を行い、左前下行枝を7-0silkにて結紮して心筋梗塞を作成した。コントロール群には、細胞を除いた培養液のみを注入した。心機能の評価:心機能の評価法としては、1)心エコーによる評価、2)コンダクタンスカテーテルによるEmaxによる心機能評価を施行した。心エコーは術前、および4週間後、コンダクタンスカテーテルによる心機能評価は4週間後のエコー施行後におこなった。

ただし、このうち血管に取り込まれていると考えられるものは約1%であった。結語:我々は臍帯血由来のCD34陽性細胞移植によって心筋梗塞後の血管新生の増強と心機能の回復が認められることを示した。臍帯血由来CD34陽性細胞は血管内皮前駆細胞というよりはむしろ造血幹細胞として働き血管増殖因子等を放出することで血管増生に寄与すると示唆された。これらの結果から、臍帯血CD34陽性細胞による細胞治療は、心筋梗塞に対して有用である可能性があると考えられた。
脂質膜のメカノアシンメトリー：圧力研究から見えてくる脂質分子非対称性

ホスファチジルコリン(PC)二重膜の力学的非対称性(メカノアシンメトリー)を明らかにするために、飽和非対称PC、1-ミリストイル-2-ステアロイルPC(MSPC)およびその位置異性体である1-ステアロイル-2-ミリストイルPC(SMPC)の形成する二重膜の相挙動を示差走査熱量測定、高圧光透過率測定および高圧蛍光プローブ測定から調査した。両非対称PC二重膜の各相(水和結晶相、ラメラゲル相、リップルゲル相および指組み構造ゲル相)の安定性は、アシル鎖末端部の差異に依存して顕著に変化し、PC分子内への非対称鎖の導入はPC二重膜の膜状態に顕著な影響を与えることを結論づけた。脂質膜研究において使用されている脂質の多くは、主に2本の疎水鎖が等しい分子構造を有する対称型グリセロリン脂質である。他方、実際の生体膜中には、グリセロール骨格のsn-1位とsn-2位に結合している疎水基鎖長が異なるものや両位置に異なる分子構造の疎水基が結合している非対称型リン脂質も数多く存在している。近年、我々は幾つかの非対称型ホスファチジルコリン(PC)二重膜に関する熱力学的研究を行い、非対称型PC二重膜が引き起こす相転移や様々な相状態を温度ー圧力相図や相転移熱力学量から明らかにしてきた。本研究では、非対称リン脂質二重膜の高圧力研究を継続、発展させ、脂質分子内非対称性に起因する脂質膜の力学的非対称性(メカノアシンメトリー)を調査する。初年度は、sn-1位とsn-2位のアシル鎖炭素数の差が4つである飽和非対称型PC脂質、1-ミリストイル-2-ステアロイルPC(MSPC: C14C18PC)およびその位置異性体である1-ステアロイル-2-ミリストイルPC(SMPC: C18C14PC)を選択し、両非対称型PC二重膜の相転移を観測した。得られた結果をアシル鎖全炭素数が等しい飽和非対称型PC脂質、ジパルミトイルPC(DPPC: C1616PC)二重膜のものと比較し、脂質二重膜相挙動への鎖非対称性効果を考察した。リップルゲル相の安定性は非対称度(アシル鎖先端のミスマッチ)が小さい程、高くなること、また、指組み構造ゲル相形成と非対称度には明瞭な相間があることが判明した。さらに、これら両脂質二重膜の副転移に伴う熱力学量は非常に大きな値となり、対称型PC二重膜よりも安定なサブゲル相を形成することを明確にした。脂質膜研究において頻用されているのは、脂質分子内グリセロール骨格のsn-1位とsn-2位に結合している2つの疎水基構造が等価な対称型グリセロリン脂質である。しかし、実際の生体膜に含まれるリン脂質は、sn-1位とsn-2位に結合している疎水基構造が非等価な非対称型グリセロリン脂質が大半である。本研究では、非対称型リン脂質二重膜の形成機構や構造特性に関する知見を得ることを目的に、脂質分子内非対称性に起因する脂質膜の力学的非対称性(メカノアシンメトリー)を調査している。昨年度は、sn-1位とsn-2位のアシル鎖炭素数の差が4つである飽和非対称型PC脂質、1-ミリストイル-2-ステアロイルPC(MSPC: C14C18PC)およびその位置異性体である1-ステアロイル-2-ミリストイルPC(SMPC: C18C14PC)の形成する二重膜が温度および圧力誘起相転移を観測し、両PC二重膜の温度ー圧力相図を構築した。本年度は、昨年度に得られた両PC二重膜の温度ー圧力相図に基づいて、高圧蛍光プローブ測定を行い、MSPCおよびSMPC両非対称型PC二重膜に対して膜内分子充填状態に関するイメージマップを作成した。MSPC二重膜は高圧力下における指組み構造化を含む複雑な挙動を示したが、SMPC二重膜ではゲルー液晶相転移パターンのみが見られた。脂質分子内の非対称度(アシル鎖先端のミスマッチ)の差異により、二重膜相挙動は大きく異なることをイメージマップ上で視覚的に明確にすることができた。昨年度に構築した飽和非対称型PC脂質であるSMPCとMSPCが形成する二重膜の温度ー圧力相図に基づいて、本年度は膜内蛍光プローブProdan用いた高圧蛍光プローブ測定を実施した。昨年度の示差走査熱量測定や高圧光透過率測定では、結晶相ーゲル相間、ゲル相ーゲル相間、ゲル相ー液晶相間の各相転移を検出することができたが、二重膜ー非二重膜間転移である指組み構造化は捉えることができなかった。そこで、両PC二重膜の指組み構造形成に焦点を当て、指組み構造形成が観測されると予測される圧力を選択し、その圧力一定下で蛍光プローブ測定を行い、得られたスペクトルデータを解析し、結果を3次元的に表示することで両PC二重膜相挙動に関するイメージマップを作成した。イメージマップは膜内分子充填状態の変化、すなわち相転移の様子を視覚的に捉えることができる。アシル鎖間のミスマッチが比較的小さい(先端炭素数差2.5個)MSPCの二重膜では高圧力下、昇温に伴い、結晶相から、指組み結晶相、指組みゲル相、リップルゲル相、液晶相へと相転移する様子をイメージマップ上で明瞭で確認することができた。他方、アシル鎖間のミスマッチが大きな(先端炭素数差5.5個)

SMPCの二重膜では、リップルゲル相から液晶相へと相転移する様子が観測できたが、ラメラゲル相からリップルゲル相への転移はほとんど検知ができなかった。また、MSPC二重膜とSMPC二重膜のイメージマップの比較から、両者の結晶相形成には速度論的には大きな差があることが明らかとなり、両者の結晶相構造には何らかの差異があることが分かった。生体膜中では、2本の疎水鎖が非等価である非対称型グリセロリン脂質の比率が高い。本研究では、脂質分子内非対称性に起因するホスファチジルコリン(PC)二重膜の力学的非対称性(メカノアシンメトリー)を調べた。二重膜の各相(水和結晶(サブゲル)相、ラメラゲル相、リップルゲル相および指組み構造ゲル相)の安定性は、アシル鎖先端部のミスマッチ(不揃いさ)に依存して顕著に変化した。特に、指組み構造ゲル相においては、本研究で観測された指組み構造は全て完全型であり、その形成のし易さはミスマッチに完全に相関することがわかった。また、高圧蛍光プローブ測定により膜内分子充填状態に関するイメージマップを非対称型PC脂質二重膜各々に対して構築することができた。現在、ミスマッチのさらに大きな非対称型PC脂質の有機合成を研究室内で試みており、近い将来、異なる形式の圧力誘起指組み構造形成を調査する予定である。ホスファチジルコリン(PC)二重膜の力学的非対称性(メカノアシンメトリー)を明らかにするために、飽和非対称PC、1-ミリストイル-2-ステアロイルPC(MSPC)およびその位置異性体である1-ステアロイル-2-ミリストイルPC(SMPC)の形成する二重膜の相挙動を示差走査熱量測定、高圧光透過率測定および高圧蛍光プローブ測定から調査した。両非対称PC二重膜の各相(水和結晶相、ラメラゲル相、リップルゲル相および指組み構造ゲル相)の安定性は、アシル鎖末端部の差異に依存して顕著に変化し、PC分子内への非対称鎖の導入はPC二重膜の膜状態に顕著な影響を与えることを結論づけた。初年度の研究計画は、sn-1位とsn-2位の鎖間のミスマッチが大きな飽和非対称鎖を有する非対称型PC脂質とその位置異性体脂質(SMPCとMSPC)を選択して、それらの二重膜相転移の調査である。常圧下における非対称型PC二重膜の相転移を示差走査熱量測定で、高圧下では光透過率測定で追跡し、得られた相転移温度および圧力データから両非対称型PC二重膜の温度ー圧力相図を構築した。アシル鎖間のミスマッチが比較的小さいSMPCの二重膜では圧力誘起指組み構造化が起こったが、ミスマッチが大きなMSPCの二重膜では指組み構造化は起こらず、対照的な結果を得た。また、両PC二重膜は副転移温度が前転移温度よりも高温側に位置するために非常にサブゲル相を形成し易いことがわかった。特にSMPC二重膜では、この性質のため常圧から100 MPa程度までの高圧領域において前転移は観測できなかったが、さらに高圧力下で観測可能なラメラゲル相から指組み構造ゲル相への相転移を蛍光プローブProdan用いた高圧蛍光プローブ法により捉えることに成功し、SMPC二重膜の圧力誘起指組み構造形成を確証することができた。本年度は、当初、高圧蛍光プローブ法により、SMPCとMSPCの両非対称型PC二重膜に対して膜内分子充填状態に関するイメージマップを作成する予定であった。しかしながら、SMPC二重膜の温度ー圧力相図の構築に同法を用いて高圧力下における相転移点を決定していたこともあり、同法による両PC二重膜のイメージングは次年度に実施することとした。昨年度の実験において、SMPCおよびMSPCの相転移挙動を明らかにすることができた。さらに非対称性が大きな(sn-1位とsn-2位の鎖間のミスマッチが6つ以上のもの)PC脂質、例えばC16C10PCやC18C10
水素結合性液体の液体－液体相転移臨界点の探索

本年度は、耐圧500MPaの新規高圧容器を完成させた。この容器を用いて、圧力は常圧から350MPaまで、温度は-100°Cから50°Cまでのの広い圧力温度領域に於いて、液体メタノールの非弾性X線散乱(IXS)測定をSPring-8のBL43LXUで行った。まだ暫定的な解析結果ではあるが、得られた動的構造因子S(Q)をモデル関数でフィットすることで、縦波音波の速度(THz帯の音速)を求めることが出来た。基本的に低温化/高圧化に伴い音速は上昇している。また求めた値は、これまでに報告されている超音波測定による音速の値(MHz帯の音速)よりも、全温度圧力領域においてはるかに(4割程度)大きな値であった。これら測定方法による大きな音速の相違は、両者の間の周波数帯(MHz-THz)に特徴的な緩和時間を持つ緩和現象が生じていることを示している。また今回の結果は、この緩和現象が広い温度圧力領域に渡って大きな強度を有していることを意味しており、今回初めて明らかになった事実である。今後詳細な解析を行うことで、緩和強度の温度圧力依存性を求めていきたい。期間全体としては、申請時のメインの内容であった-100°C、500MPa級の低温高圧液体のIXS測定装置の開発と、メタノールへの適用はこれまでにクリアできた。メタノールにおける液体ー液体相転移臨界点の存在については、今後より詳細な解析を進めることで議論を行いたい。またそれ以外に申請書に記載していた内容で、水ーアルコール混合系やグリセロール系など、他の系のIXS測定までには至らなかった。ただ、液体液体相転移とガラス転移との関係については、想定外の進展が見られた。今後の研究でさらに推進したい。液体ー液体相転移臨界点の検証に向けて、第一段階である50MPa級低温高圧液体容器の開発が完了した。また実際の実験についても、理研への実験申請が採択され、次年度5月に大型放射光施設SPring-8のBL43LXUにおいて非弾性X線散乱測定を行う手はずとなっている。第二段階である、より高圧の500MPa級容器については、要素技術の開発を行った。液体の保持に関しては、試作器を用いて早々に-100°C、500MPaの状態を達成することができた。ただ低温化した装置への結露を防止する手法が未だ確立しておらず、装置の発注には至っていない。またこれらとは別に、液体ー液体相転移とガラス転移液という二つの現象の関係を議論するため、それぞれの現象の典型液体を混合した、水ーグリセロール混合系について超音波測定を行った。得られた緩和強度の組成依存性は、両物質の間でスムーズにつながっており、両現象はその起源に関わらず、「緩和現象」の枠組みで統一的に理解できる可能性があることがわかった。液体ー液体相転移臨界点は、すでに20年以上前にその存在が提唱されたものの、その実験的検証はこれまで達成されていない。「ゆらぎ」に着目したアプローチは我々のオリジナルであるが、その方法やコンセプトが業界に浸透しているとはいい難い。そこで一連の研究の方向性について、学会誌に解説記事を投稿し、普及に努めた。50MPa級容器の開発およびそれを用いた実験については、当初計画では実際のX線測定(非弾性X線散乱、X線小角散乱)まで行う予定であったので、若干遅れている。500MPa級容器の開発については、要素技術の開発が一部遅れており、(予算を計上してあった)装置の発注には至っていない。水ーグリセロール混合系の実験については当初計画にはなかったが、大きな目標の一つであるガラス転移と液体ー液体相転移の関係について議論する上で、おもしろい結果が得られている。常温常圧から-60°C、40MPaまでの温度圧力条件で、液体メタノールの非弾性X線散乱実験を行った。予備的な実験を5月に実施し、そこでの反省点/改善点を踏まえて再度12月に実験を行うことで、十分な精度のデータを得ることが出来た。特に2回目の実験では、入射X線のエネルギーを決めるためのモノクロメーター結晶をシリコンの(11 11 11)結晶面から(13 13 13)結晶面へと変更して、分解能を1.5meVから0.8meVまで向上させた。これにより、従来は(移行エネルギーΔEがほぼゼロの)準弾性散乱に埋もれて見えなかった、横波による(ΔEが有限の)非弾性散乱成分が確認できるようになった。メタノールでこの成分が確認されたのは初めてであり、既に水や一部の液体金属で確認されていることを踏まえると、液体一般の性質と考えることができる。横波が認識できるようになったことで、(通常の縦波)音速の見積もり確度も向上した。これは液体ー液体相転移臨界点(LLCP)の議論を行う上でも大きな進歩である。またこの2回の実験を踏まえて、耐圧のより高い500MPa級高圧容器を設計し、発注した。LLCP仮説は元々は水の熱力学異常を説明するために考案されたモデルであるが、我々は実はガラス転移現象もこの枠組みで理解できることを思いついた。これはガラス転移のこれまで枠組みに大きな変更を迫るものであるが、フラジリティと呼ばれるスケールパラメータに明確な物理的意味を付加できるなど、大きな可能性も持ったシナリオでもある。このシナリオについて各所で発表し、議論を行った。

第一段階の50MPa級高圧容器の実験が終わり、より高圧の第二段階の500MPa級高圧容器の発注段階まで到達した。予定は当初よりは遅れているが、着実に研究は進展している。液体ー液体相転移臨界点仮説とガラス転移との関係については、当初予定していなかった発想であり、新たな展開が見えてきている。本年度は、耐圧500MPaの新規高圧容器を完成させた。この容器を用いて、圧力は常圧から350MPaまで、温度は-100°Cから50°Cまでのの広い圧力温度領域に於いて、液体メタノールの非弾性X線散乱(IXS)測定をSPring-8のBL43LXUで行った。まだ暫定的な解析結果ではあるが、得られた動的構造因子S(Q)をモデル関数でフィットすることで、縦波音波の速度(THz帯の音速)を求めることが出来た。基本的に低温化/高圧化に伴い音速は上昇している。また求めた値は、これまでに報告されている超音波測定による音速の値(MHz帯の音速)よりも、全温度圧力領域においてはるかに(4割程度)大きな値であった。これら測定方法による大きな音速の相違は、両者の間の周波数帯(MHz-THz)に特徴的な緩和時間を持つ緩和現象が生じていることを示している。また今回の結果は、この緩和現象が広い温度圧力領域に渡って大きな強度を有していることを意味しており、今回初めて明らかになった事実である。今後詳細な解析を行うことで、緩和強度の温度圧力依存性を求めていきたい。期間全体としては、申請時のメインの内容であった-100°C、500MPa級の低温高圧液体のIXS測定装置の開発と、メタノールへの適用はこれまでにクリアできた。メタノールにおける液体ー液体相転移臨界点の存在については、今後より詳細な解析を進めることで議論を行いたい。またそれ以外に申請書に記載していた内容で、水ーアルコール混合系やグリセロール系など、他の系のIXS測定までには至らなかった。ただ、液体液体相転移とガラス転移との関係については、想定外の進展が見られた。今後の研究でさらに推進したい。50MPa級容器を用いた液体メタノールの非弾性X線散乱測定を行う。得られた結果から、より高圧域に存在すると予想されている液体ー液体臨界点の存在可能性について、議論を行う。500MPa級容器に関しては、結露防止策を早急に確立し、発注を行う。装置が納入され次第、(広島大学の装置で)X線小角散乱測定を行う。非弾性X線散乱についても早期に実験を遂行するが、SPring-8の実験申請の時期(半年に一度)との兼ね合いで、次年度にずれ込む可能性もある。いずれも対象試料については、液体メタノールを予定しているが、50MPa級で得られた結果によっては、別の系にする可能性もある。水ーグリセロール混合系についても、高圧下のX線散乱実験を検討する。年度前半で500MPa級の高圧容器が納入される予定であり、テストを行った上で、年度後半に実際にSPring-8での低温高圧実験を行う。得られた結果をもとに液体メタノールの液体ー液体臨界点の存在可能性について議論を行う。購入予定であった500MPa級高圧容器について、要素技術の開発が終了せずに発注するに至らなかったため。500MPa級高圧容器を新規に購入予定であったが、前段階の実験が遅れたため、発注まで至らなかった。次年度に購入予定である。
Tc-99m製剤とスペクトル解析を用いた簡便で非侵襲的な脳血流測定法の開発

脳血流量の定量は、脳血管障害患者の治療方針の決定や予後の予測に重要である。また、臨床現場では簡便で非侵襲的な定量法が望まれる。そこで本研究の目的は、Tc-99m製剤とスペクトル解析を用いて、簡便で非侵襲的な脳血流測定法を開発することである。平成13年度は、スペクトル解析を用いた脳血流測定法のソフトウェアを作成した。また、正常ボランティアを対象とした臨床応用を開始し、PET (Positron Emission Tomography)で測定した脳血流量とスペクトル解析で得られた脳血流指標を比較した結果、両者の間には良好な相関があることが判明した。平成14年度は、更にソフトウェアの開発を進め、スペクトル解析を用いた脳血流測定法のソフトウェアを完成させた。また、開発したソフトウェアの臨床応用を更に進めた。本年度は、主として脳血管障害患者を対象として、本法を用いて測定した脳血流量とO-15標識の水とPETを用いて測定した脳血流量を比較して本法の臨床的有用性を検討した。その結果、臨床的有用性が確認できた。更に、1回目の測定の後にAcetazolamide (Diamox)を投与し、Diamox投与後約10分に1回目と同様の方法で2回目の測定を行い、Diamox負荷前後の脳血流量を測定し、本法とトレーサ2回投与による脳循環予備能の測定の精度や有用性について検討した。その結果、パトラックプロットを用いた従来法に比べDiamox負荷に対して鋭敏であることが判明した。放射性同位元素を用いた脳血流量の測定には、いくつかの方法が試みられている。このうち、Tc-99m製剤は緊急時にも容易に使用できる利点がある。現在、Tc-99m製剤を用いた脳血流測定法としてパトラックプロットを用いた方法が普及している。この方法では、あらかじめパトラックプロットを用いて算出した脳血流指標とXe-133吸入法などで測定した脳血流量との間の回帰式を求めておき、この回帰式と脳血流指標から脳血流量を算出する。しかし、パトラックプロットを用いて得られる脳血流指標は、脳血流量とトレーサの脳における初回循環摂取率との積に比例したものであり、必ずしも脳血流量に比例しないため、その信頼性に問題がある。一方、スペクトル解析は、対象とする臓器におけるトレーサの動態(応答)を自動的に種々の周波数成分に分解する方法であり、スペクトル解析で得られるスペクトルの総和は、理論的に対象とする臓器を灌流する血流量に比例する。したがって、スペクトル解析を用いると脳血流量に比例した指標を得ることができると考えられる。そこで、本研究の目的は、Tc-99m製剤とスペクトル解析を用いて、簡便で非侵襲的な脳血流測定法を開発することである。本年度は、スペクトル解析を用いた脳血流測定法のソフトウェアを完成させた。また、正常ボランティアを対象とした臨床応用を開始し、PET(Positron Emission Tomography)で測定した脳血流量とスペクトル解析で得られた脳血流指標を比較した結果、両者の間には良好な相関があることが判明した。昨年度は、スペクトル解析を用いた脳血流測定法のソフトウェアを作成した。

本年度は、更にソフトウェァの開発を進め、スペクトル解析を用いた脳血流測定法のソフトウェアを完成させた。また、開発したソフトウェアの臨床応用を更に進めた。本年度は、主として脳血管障害患者を対象として、本法を用いて測定した脳血流量とO-15標識の水とPETを用いて測定した脳血流量を比較して本法の臨床的有用性を検討した。その結果、臨床的有用性が確認できた。更に、1回目の測定の後にAcetazolamide(Diamox)を投与し、Diamox投与後約10分に1回目と同様の方法で2回目の測定を行い、Diamox負荷前後の脳血流量を測定し、本法とトレーサ2回投与による脳循環予備能の測定の精度や有用性について検討した。その結果、パトラックプロットを用いた従来法に比べDiamox負荷に対して鋭敏であることが判明した。