hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DT40細胞を用いた非相同組換え機構の遺伝的解析

ニワトリBリンパ細胞株DT40を主材料に用いて,非相同組換えへの関与が示唆される遺伝子の破壊株(ホモ変異株)をジーンターゲティング法により作製し,解析を行った。1.DNA ligaseIV:ホモ変異株においてランダムインテグレーション頻度が著しく低下していること,またジーンターゲティング効率が上昇していることがわかった。これらの表現型はKu変異株や二重変異株においても全く同様であった。またターゲティング効率の低い遺伝子座において特に上昇率が高かった。したがって,非相同組換え(エンドジョイニング)がランダムインテグレーションの主要機構であり,この反応を抑制することでジーンターゲティングを効率良く行える可能性が示された。一方以上の結果をもとに,ヒト細胞への応用を試みた。2.DNA ligase III:得られたヘテロ変異株を用いてホモ変異株の取得を試みた,必須遺伝子である可能性が高いため,テトラサイクリン制御系を利用した条件致死変異株の作製に着手した。3.FEN-1:ホモ変異株においてランダムインテグレーション頻度が上昇していることがわかった。これはFEN-1欠損によりゲノムが不安定になるためと考えられる。またDNAポリメラーゼβとの二重変異株の解析から,脱塩基部位の修復に関わる新規経路が存在する可能性が示唆された。4.DNAポリメラーゼβ:ホモ変異株においてランダムインテグレーション頻度が約半分に低下している可能性が示された。さらに詳細な解析を行う必要があるが,動物細胞のランダムインテグレーションに関わるDNAポリメラーゼはいまだ同定されていないため,非常に興味深い。5.DNAトポイソメラーゼII:ヘテロ変異株において抗癌剤エトポシドに対する感受性が約半分に低下していることを明らかにした。一方,DNA ligase IV変異株やKu変異株において,エトポシドに対する感受性が著しく増大していることを見い出した。DNA ligase IV変異株においてトポイソメラーゼIIをヘテロにしてもやはりエトポシド感受性は約半分に低下した。これらの結果はトポイソメラーゼII損傷修復においてエンドジョイニングが必須の役割を果たすことを示している。ニワトリBリンパ細胞株DT40を用いて,非相同組換えへの関与が示唆される遺伝子の破壊株(ホモ変異株)をジーンターゲティング法により作製し,解析を行った.1.DNA ligase IV:ホモ変異株において,ランダムインテグレーション頻度が著しく低下していること,また,これによりジーンターゲティング効率が上昇していることを明らかにした.これらの表現型はKu70遺伝子破壊株においても同様であった.したがって,DNA ligase IVやKuに依存した非相同組換え(エンドジョイニング)がランダムインテグレーションの主要機構であり,これを抑制することでジーンターゲティングを効率良く行える可能性が示された.2.DNA ligase III:ホモ変異株が取得できなかったため,条件変異株作製の準備を進めた.また,ヒトNalm-6細胞を用いてジーンターゲティングを行い,ヘテロ変異株を取得することができた.3.FEN-1:ホモ変異株を用いて,ランダムインテグレーションにおけるFEN-1の役割について調べた.また,DNAポリメラーゼβとの二重破壊株の作製を行った.予想に反して,この二重変異株は生育可能であったことから,未知の塩基除去修復経路が存在する可能性が示唆された.4.DNAポリメラーゼβ:ホモ変異株の取得を行い,この変異株がアルキル化剤に対して高い感受性を示すことを明らかにした.また,この株における組換え頻度を調べるための予備実験を行った.5.DNAトポイソメラーゼ(トポ) IIα:ヘテロ変異株において,VP-16やICRF-193等のトポII阻害剤に対する感受性が低下していることを証明した.また,DNA ligase IVやKuを欠損した細胞株トポII阻害剤に対して高い感受性を示すことを見い出した.これは,トポII活性異常により生じるDNA損傷の修復に,DNA ligase IVやKuが重要な役割を果たしていることを示唆する.ニワトリBリンパ細胞株DT40を主材料に用いて,非相同組換えへの関与が示唆される遺伝子の破壊株(ホモ変異株)をジーンターゲティング法により作製し,解析を行った。

さらに詳細な解析を行う必要があるが,動物細胞のランダムインテグレーションに関わるDNAポリメラーゼはいまだ同定されていないため,非常に興味深い。5.DNAトポイソメラーゼII:ヘテロ変異株において抗癌剤エトポシドに対する感受性が約半分に低下していることを明らかにした。一方,DNA ligase IV変異株やKu変異株において,エトポシドに対する感受性が著しく増大していることを見い出した。DNA ligase IV変異株においてトポイソメラーゼIIをヘテロにしてもやはりエトポシド感受性は約半分に低下した。これらの結果はトポイソメラーゼII損傷修復においてエンドジョイニングが必須の役割を果たすことを示している。
発生、成長過程での消化管平滑筋モチリン受容体の変化とその調節因子の解明

本研究では、日齢によるニワトリ胃腸管motilin(MT)反応性の変化,ニワトリMT抗体の作製,MT様物質含有細胞の発現と分布、腺胃支配腸神経の性質とふ化日齢による変化、NO作動性神経とMT収縮の相互関係等について検討した。得られた成績と考察を以下に述べる。(1)MT反応性の生後変化:ニワトリMTは、ほ乳動物のMTと比較しニワトリ腸管では高活性を、ウサギ十二指腸では低活性を示した。アミノ酸構造の比較からニワトリMTで4位がlleからPheに変わったことがニワトリMT受容体への活性を高めていた。MTの収縮反応は、生後100日まで腺胃においてのみ最大収縮が50%から10-15%に低下した。アトロピン処置腺胃、回腸では収縮の低下が認められなかったので、MT収縮の神経性成分のみが生後順次減弱することが明らかになった。このことはMTの生理的意義を考える上で興味深い。収縮が低下するメカニズムは不明であるが、腺胃ではMT収縮はNOを介する系により抑制を受けることが明らかになっており、NO神経を介する抑制の度合が日齢により変化する可能性も考えられた。(2)腺胃支配神経と日齢による変化:ふ化1-50日齢の間で腺胃神経刺激(EFS)により誘起される反応を解析し、コリン性興奮神経、非アドレナリン非コリン性(NANC)興奮神経(低頻度)、NO性抑制神経、NANC, nonNO性抑制神経、NANC興奮神経(高頻度)の5種類の神経が存在することを明らかにした。コリン性収縮の頻度反応関係は日齢により殆ど変化しなかったのでコリン性神経経路はふ化時すでに完成していると考えられた。L-NAMEは低頻度(2-3Hz)の刺激による弛緩を著明に抑制したが、抑制率はふ化日齢と共に低下した。このことは、ふ化1日目で既に抑制性NO神経支配が確立していること、その後L-NAME非感受性(nonNO性神経)抑制神経が発達することを示している。(3)MT含有細胞の日齢による変化:ニワトリMT抗体を作製し酵素抗体法で特異性を確認した。MT陽性細胞は、幽門、十二指腸、空腸、回腸の粘膜上皮には存在するが、腺胃、筋骨、盲腸、結腸では認められなかった。MT陽性細胞の分布(幽門部)をふ化後経時的(0,1,3,5,10,15,20日目)に検討してみると、0-1日目までは主に粘膜固有層に、5-20日目までは粘膜上皮に認められた。このことより、MT陽性細胞はふ化後0日目から出現し、経時的に粘膜固有層から粘膜上皮に移動するものと推察された。一方、中枢神経では陽性細胞は確認出来なかった。MT反応性の高い消化管部位にMT含有細胞が局在していたことは、このpeptideがニワトリでも消化管運動調節ホルモンであることを示す。MT陽性細胞の分布

(幽門部)をふ化後経時的(0,1,3,5,10,15,20日目)に検討してみると、0-1日目までは主に粘膜固有層に、5-20日目までは粘膜上皮に認められた。このことより、MT陽性細胞はふ化後0日目から出現し、経時的に粘膜固有層から粘膜上皮に移動するものと推察された。一方、中枢神経では陽性細胞は確認出来なかった。MT反応性の高い消化管部位にMT含有細胞が局在していたことは、このpeptideがニワトリでも消化管運動調節ホルモンであることを示す。今年度の検討点及びその結果は以下に示した通りである。(1)生後50日までの消化管平滑筋薬物反応牲の変化生後3、5、7、10、15、20、30、50日齢のニワトリから腺胃縦走筋及び回腸を摘出し、acetylcholine,5-hydroxytryptamine(5-HT),motilin反応性の変化を検討した。腺胃縦走筋のacetylcholine,5-HT反応性(EC50及び最大収縮高)は3-50日齢の間で変化しなかったが、motilin反応性(特に最大収縮高)は日齢とともに減少した。一方、回腸ではacetylcholine,motilinの反応性は、日齢によっても殆ど変化しなかった。また、5-HTはいずれの日齢においても回腸に著明な機械的反応を誘起しなかった。(2)腺胃縦走筋経壁電気刺激誘発性反応の変化0.1-20Hzの刺激を10秒間5分間隔で与えると刺激頻度依存性の収縮(atropine感受性、choline性成分)が誘起された。頻度-収縮関係に日齢(生後3-50日)による大きな変化がなかったことから、choline作動性神経支配は、ふ化時点で既に完成しているものと推察した。Atropine下では、2Hzより弛緩と刺激停止後のoff-contractionが誘起された。Atropine,guanethidine存在下で5-HTでtonusを上げ刺激を行うといずれの日齢でも2Hz刺激から弛緩作用が誘起され、この弛緩は10-20Hzで最大に達した。NO合成酵素阻害薬の処置は、弛緩反応を減弱させたが(低頻度で著明)、その抑制の度合は日齢により増加する傾向にあった。NO合成阻害薬処置で残る弛緩成分の性質については現在検討中である。今回の検討より、腺胃にはcholine作動性神経、NO神経、非choline性興奮神経(rebound収縮に関与)、非adrenaline,非choline,非NO性抑制神経の4種類が存在しており、弛緩反応に関与する神経の種類は日齢により変化する可能性が示唆された。(3)消化管におけるmotilinの分布作製したchicken motilin抗体は、chicken motilinを強く認識していた。これを用いて組織化学的検討を行ったところ、成鳥では幽門部、十二指腸、空腸、回腸の粘膜上皮に陽性細胞の存在が認められた。特に幽門部での存在が著明であった。生後0-20日までの幼雛では、motilinは幽門部のみで認められた。陽性細胞の存在部位は、0-1日目では粘膜固有層、それ以降では粘膜上皮であった。今後、生後50-100日及びふ化前の消化管に置いても分布を検討することが必要と考える。今年度の検討点及び結果は以下に示したとおりである。(1)NO神経の存在とその役割の解明:生後50日までのニワトリ摘出腺胃縦走筋標本にatropine,guanethidine下で経壁電気刺激を加えると頻度依存性(1-10Hz)の弛緩が誘起されこの反応は、nitric oxide(NO)合成酵素阻害薬のL-nitroarginine methylesterにより抑制された。またNADPH-diaphorase活性を指標にした組織化学的検討からもNO神経の存在が確認された。
流れ制御を基軸にした血管化組織工学

本研究では、組織工学によって再生した三次元肝組織に毛細血管網を導入する「血管化」の実現に取り組んだ。特に、マイクロ流体システムを用いて三次元肝組織と毛細血管網の近接共培養モデルを構築し、「コラーゲンゲル粒子の導入」と「還流システムへの拡張」を通して血管化・組織化を誘導した。平成29年度までに、コラーゲンゲル粒子を導入した培養による肝組織の培養法を確立するとともに、マイクロポンプの導入による還流培養システムへの拡張を開始した。そこで、平成30年度は血管化組織の構築と、血管化複合組織における細胞極性や機能発現の検討を中心に研究を実施した。具体的には以下の研究成果が得られた。1血管化誘導効果の検討:まず、間葉系幹細胞を用いて血管形成を促進し、ゲル領域を伸長していく微小血管が三次元肝組織の内部に分布するコラーゲンゲル粒子を足がかりとして組織内部に伸長し、組織の血管化が誘導されるかどうか検討した。次に、肝細胞・血管内皮細胞の多重蛍光染色を行い、共焦点レーザー顕微鏡によって三次元組織内部における血管伸長を可視化することで、血管化肝組織が構築されていることを見出した。2血管化三次元肝組織における上皮-血管界面に着目した細胞極性の解析:まず、蛍光染色によって三次元肝組織に微小血管網が導入されたことを確認した。次に、血管に面した肝細胞膜が発現する極性マーカーの免疫蛍光染色を行い、共焦点レーザー顕微鏡によって三次元的な分布を明らかにした。3血管化三次元肝組織における肝細胞の機能発現:培養中の酸素供給条件を改善するために酸素透過性膜を用いた培養を検討した。特に、その際の肝細胞の機能発現を評価するために、アルブミン測定やアンモニア代謝測定を行った。その結果、三次元培養によって肝細胞の機能が向上することが明らかになった一方で、血管化組織の機能向上には培養条件の検討を要することを見出した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、組織工学によって再生した三次元肝組織に毛細血管網を導入する「血管化」の実現に取り組んでいる。特に、コラーゲンゲル粒子および還流培養システムを利用することで三次元肝組織の組織化および血管化を促進することを目的としている。平成28年度は、「コラーゲンゲル粒子の導入」に関する課題に着目した研究実施計画を遂行し、具体的には以下の研究成果を得た。1マイクロ流体システムの作製:ソフトリソグラフィーによってマイクロ流路およびコラーゲンゲルを有するマイクロ流体システムを作製した。培養の際には、マイクロ流路間に圧力差を形成することによってコラーゲンゲルを浸透する間質流を起こし、微小培養環境における対流・拡散・三次元組織化を制御した。2細胞配置の時間的・空間的な制御:ラットの肝臓からコラゲナーゼ灌流法によって分離した初代培養肝細胞をマイクロ流路で培養し、間質流を負荷することで三次元組織を形成する。一方、対面する流路に血管内皮細胞を播種し、毛細血管網を形成することで、三次元肝組織と毛細血管網を近接させた共培養モデルを実現した。3コラーゲンゲル粒子の導入による血管化誘導効果の検討:乳化重合法によって細胞スケールの粒子径を有する微小なコラーゲンゲル粒子を作成した。このコラーゲンゲル粒子を肝細胞に混合してマイクロ流路へ流し込み、間質流で組織化を誘導することによって三次元組織内部にコラーゲンゲル粒子が分布した三次元肝組織を形成することに成功した。さらに、コラーゲンゲル領域を伸長していく毛細血管が三次元肝組織の内部に分布するコラーゲンゲル粒子を足がかりとして組織内部に伸長し、組織の血管化が誘導されるかどうか検討した。その結果、毛細血管の先端が三次元肝組織に入り込んだ組織の再生に成功したが、血管化の効率が低く、さらなる培養条件の検討が必要であることが明らかになった。平成28年度は、「コラーゲンゲル粒子の導入」に関する課題に着目した研究実施計画であったが、実際に細胞スケールの粒子径を有する微小なコラーゲンゲル粒子を作成し、肝細胞との混合培養を行い、マイクロ流体デバイスの内部においてコラーゲンゲル粒子と肝細胞の三次元混成組織を構築することに成功した。さらに、この三次元培養モデルによって毛細血管の先端が三次元混成組織に入り込んだ血管化肝組織の構築に成功したことから、本研究課題の現在までの進捗状況としておおむね順調に進展していると判断できる。平成29年度は、コラーゲンゲル粒子を導入した培養による肝組織の血管化を検討するとともに、マイクロポンプの導入による還流培養システムへの拡張に着目して研究を進め、具体的には以下の項目について取り組んだ。1マイクロ流体システムの作製:ソフトリソグラフィーによってマイクロ流路およびコラーゲンゲルを有するマイクロ流体システムを作製する。2細胞配置の時間的・空間的な制御:ラットの肝臓からコラゲナーゼ灌流法によって分離した初代培養肝細胞をマイクロ流路で培養し、間質流を負荷することで三次元組織を形成した。

一方、対面する流路に血管内皮細胞を播種し、毛細血管網を形成することで、三次元肝組織と毛細血管網を近接させた共培養モデルを実現した。さらに、間葉系幹細胞も同時に培養することで血管伸長が促進される現象を見出した。3コラーゲンゲル粒子の導入による血管化誘導効果の検討:特定の大きさのコラーゲンゲル粒子を用いると肝細胞の三次元組織化が起こることを見出した。その一方で、マイクロ流路における組織化プロセスにおいて血管化に与える影響は限定されていた。4マイクロポンプの導入による還流培養システムへの拡張:還流培養システムへ拡張する前段階として培養液の酸素環境が肝細胞の形態や機能に与える影響を評価した。その結果、酸素透過膜を用いることで肝細胞の機能が向上することを実証した。平成29年度は、「コラーゲンゲル粒子の導入」と「還流システムへの拡張」に着目した研究実施計画であった。コラーゲンゲル粒子については肝細胞の三次元組織化を促進することがわかった一方で、血管化への効果は限定的であった。そこで、血管化を実現するために間葉系幹細胞を用いた計画を進めたところ、血管化のプロセスが促進された。また、還流システムについては酸素環境で肝細胞の機能向上に重要であることを実証した。これらの結果を踏まえると当初の目的達成に向けておおむね順調に進展していると判断できる。本研究では、組織工学によって再生した三次元肝組織に毛細血管網を導入する「血管化」の実現に取り組んだ。特に、マイクロ流体システムを用いて三次元肝組織と毛細血管網の近接共培養モデルを構築し、「コラーゲンゲル粒子の導入」と「還流システムへの拡張」を通して血管化・組織化を誘導した。平成29年度までに、コラーゲンゲル粒子を導入した培養による肝組織の培養法を確立するとともに、マイクロポンプの導入による還流培養システムへの拡張を開始した。そこで、平成30年度は血管化組織の構築と、血管化複合組織における細胞極性や機能発現の検討を中心に研究を実施した。具体的には以下の研究成果が得られた。1血管化誘導効果の検討:まず、間葉系幹細胞を用いて血管形成を促進し、ゲル領域を伸長していく微小血管が三次元肝組織の内部に分布するコラーゲンゲル粒子を足がかりとして組織内部に伸長し、組織の血管化が誘導されるかどうか検討した。次に、肝細胞・血管内皮細胞の多重蛍光染色を行い、共焦点レーザー顕微鏡によって三次元組織内部における血管伸長を可視化することで、血管化肝組織が構築されていることを見出した。2血管化三次元肝組織における上皮-血管界面に着目した細胞極性の解析:まず、蛍光染色によって三次元肝組織に微小血管網が導入されたことを確認した。次に、血管に面した肝細胞膜が発現する極性マーカーの免疫蛍光染色を行い、共焦点レーザー顕微鏡によって三次元的な分布を明らかにした。3血管化三次元肝組織における肝細胞の機能発現:培養中の酸素供給条件を改善するために酸素透過性膜を用いた培養を検討した。特に、その際の肝細胞の機能発現を評価するために、アルブミン測定やアンモニア代謝測定を行った。その結果、三次元培養によって肝細胞の機能が向上することが明らかになった一方で、血管化組織の機能向上には培養条件の検討を要することを見出した。
インプラント検討症例の残存歯咬合力を用いたヒト生体骨梁モデルの３次元有限要素解析

2018年度は2017年度に引き続き、同意が得られた下顎の片側欠損症例でかつ、正常な顎機能を有するインプラント検討患者のうち、埋入や骨治癒を経て上部構造装着まで治療が行われた患者より上部構造装着後の残存歯およびインプラントの咬合圧データを得た。研究期間中のデータを用いて、インプラント埋入前およびインプラント上部構造装着後の2時点で残存歯にかかる咬合圧を分析し、インプラント補綴治療が残存歯の咬合力負担に及ぼす影響を調べた。また、インプラント埋入術前に残存歯の咬合圧から埋入後のインプラント咬合圧を推定するために、線形回帰分析を用いて術前の総合咬合力および各部位の咬合力それぞれと上部構造装着時のインプラント咬合力測定値との間の相関の有無を求めた結果、インプラント側の残存歯(前歯と臼歯)およびインプラント側の臼歯において有意性が認められ(p<0.05)、それぞれの相関係数(r)は0.86および0.88であり、インプラント咬合力との間に明らかな相関関係があったことから、それらの咬合力は上部構造装着時のインプラント咬合力を術前に推定するには有用であると考えられた。また、インプラント埋入計画の段階でCBCT撮影は実施された患者よりCBCTデータを得た。そのうち、上部構造装着まで治療が進んだ者において、CBCTデータと咬合圧検査データを有限要素モデル作成で結びつけた、より治療過程に沿ったモデルを成立させた。よって、2016年度に構築したCT撮影時にテンプレートを用いたインプラント治療のワークフローに加え、デジタルワークフローを用いた治療にも対応できるヒト生体骨梁モデルの3次元有限要素モデルの作成手法を成立させた。それらのモデルを応力解析する際の荷重条件を実際の患者から計測した咬合力から導いたインプラント咬合力値を用いることで、計画段階でのインプラント周囲骨の応力予測への展開が可能となると考える。本研究はCTによる顎骨の撮影データと咬合データが必要となることから、平成28年度は臨床上必要なCT撮影画像および咬合検査のデータの研究解析対象として利用するための同意を患者から得るべく、研究代表者、研究分担者(4名)および連携研究者(1名)の体制で新潟大学歯学部倫理委員会に審査を申請し、承認を得た。同意を取得した患者の歯科用コーンビームCT(以下CBCT)により撮影したインプラント治療前の下顎臼歯部の埋入予定部位から得られた画像データをモデル構築の対象とした。金属体のアーチファクトを回避するために、別途撮影したインプラント体(実際に埋入したインプラント体と同型番のもの)および製作した上部構造のマイクロCTデータと患者から得られた画像データとを3次元骨梁構造解析ソフト(TRI/3D-Bonラトック社製)の位置合わせ機能オプションを用いてインプラント植立状態をシミュレートした3次元有限要素解析(以下3D-FEM)モデルを構築した。また、同患者から得た上部構造装着後の咬合圧を参考に3D-FEMソフト(TRI/3D-FEMラトック社製)を用いてモデルの上部構造に113.2Nの荷重を設定し、インプラント周囲骨の応力分布を解析した。インプラント周囲骨の応力は皮質骨においてインプラント頸部,海綿骨において細い骨梁に集中したものの、インプラント・骨の界面に広く分散する傾向にあり、全般に低い値を示した。この方法を用いて平成29年度・30年度にCTデータおよび咬合データが整い蓄積された各症例においてインプラント周囲骨の応力分布を解析していく。平成28年度中に、同意が得られた、2名のインプラント埋入前の残存歯咬合圧から埋入後のインプラント咬合圧を推定するために、インプラント埋入前における残存歯の咬合圧をデンタルプレスケールにより採得し、記録した。平成28年度は本研究をおおむね研究実施計画に従って実施し、得られた研究結果は国内学会および国際学会に発表したことから現在までの達成度がおおむね順調に進展していると評価している。本研究はCTによる顎骨の撮影データと咬合データが必要となることから、2017年度は昨年に引き続き、片側欠損症例で正常な顎運動のインプラント検討患者を対象とした。臨床上必要なCT撮影画像および咬合検査のデータを研究解析対象とし、分担研究者・連携研究者は3名の患者より同意を得た上で、インプラント埋入前の残存歯の咬合力をデンタルプレスケールにより採得し、記録した。その中で、埋入や骨治癒を経て上部構造装着まで治療が行われた患者より上部構造装着後の残存歯およびインプラントの咬合力データを得た。また、インプラント埋入計画の段階で歯科用コーンビームCT(以下CBCT)撮影は実施された1名の患者より応力解析モデルに必要となるCBCTデータを得た。本年度は、本年度および昨年度のデータを用いて、上下顎で他部位での咬合支持が確立されている症例に対しインプラント治療による欠損補綴を行う5名においてインプラント上部構造装着前と装着後の残存歯にかかる咬合力の比較検討を行い、インプラント補綴による遊離端欠損の最遠心の残存歯の咬合力負担を減少される傾向が認められた。今後、新たな対象患者が来院した際、同意を得られた患者より、咬合力データを採取し、インプラント埋入前に残存歯の咬合力から埋入後でのインプラント咬合力を推定する課程を検討する。さらに、昨年度に設立した方法を用いて研究期間中に得たCTデータおよび咬合データが整え蓄積される各症例においてインプラント周囲骨の応力分布を解析していく。

2017年度は本研究をおおむね研究実施計画に従って実施し、得られた研究結果は2017年度に国際学会で招待講演において発表したことや2018年度に開催される国際学会に発表することは確定されていることから現在までの達成度がおおむね順調に進展していると評価している。2018年度は2017年度に引き続き、同意が得られた下顎の片側欠損症例でかつ、正常な顎機能を有するインプラント検討患者のうち、埋入や骨治癒を経て上部構造装着まで治療が行われた患者より上部構造装着後の残存歯およびインプラントの咬合圧データを得た。研究期間中のデータを用いて、インプラント埋入前およびインプラント上部構造装着後の2時点で残存歯にかかる咬合圧を分析し、インプラント補綴治療が残存歯の咬合力負担に及ぼす影響を調べた。また、インプラント埋入術前に残存歯の咬合圧から埋入後のインプラント咬合圧を推定するために、線形回帰分析を用いて術前の総合咬合力および各部位の咬合力それぞれと上部構造装着時のインプラント咬合力測定値との間の相関の有無を求めた結果、インプラント側の残存歯(前歯と臼歯)およびインプラント側の臼歯において有意性が認められ(p<0.05)、それぞれの相関係数(r)は0.86および0.88であり、インプラント咬合力との間に明らかな相関関係があったことから、それらの咬合力は上部構造装着時のインプラント咬合力を術前に推定するには有用であると考えられた。また、インプラント埋入計画の段階でCBCT撮影は実施された患者よりCBCTデータを得た。そのうち、上部構造装着まで治療が進んだ者において、CBCTデータと咬合圧検査データを有限要素モデル作成で結びつけた、より治療過程に沿ったモデルを成立させた。よって、2016年度に構築したCT撮影時にテンプレートを用いたインプラント治療のワークフローに加え、デジタルワークフローを用いた治療にも対応できるヒト生体骨梁モデルの3次元有限要素モデルの作成手法を成立させた。それらのモデルを応力解析する際の荷重条件を実際の患者から計測した咬合力から導いたインプラント咬合力値を用いることで、計画段階でのインプラント周囲骨の応力予測への展開が可能となると考える。28年度中に3次元データ間の重ね合わせおよび咬合圧を負荷するシステムの検証ができたため、29年度は症例を増やし、咬合圧測定を継続し、各症例においてインプラント咬合力を推定する。その際、左右的に均等に分布されていることをベースに残存歯の咬合力から欠損部位にインプラントが埋入されていることを想定し、それにかかる咬合力を推定していく。また、インプラント埋入後に上部構造にかかる咬合圧を測定し、術前で推定した値と埋入術後に実際に測定した値との比較により推定値と推定のプロセスを検証する。また、同意のもとにCBCTデータを取得した症例において、骨梁モデルおよび同症例において導き出したインプラント咬合力を用いてTRIシリーズの解析ソフトにより3D-FEM解析を行い、インプラント周囲骨の応力を解析する。2018年度はインプラント検討症例の残存歯咬合力から埋入後のインプラント咬合力を推定するために、症例を増やし、咬合力測定を継続し、各症例においてインプラント咬合力を推定するための法則を探る。
超伝導-CMOSハイブリッドシステムに向けた量子渦支援型超伝導トランジスタの創出

超伝導超薄膜細線における量子渦の効果に着目し、超伝導デバイスとCMOSデバイスのハイブリッドを促す広帯域高増幅率超伝導トランジスタの創出に取り組む。2019年度に、超伝導超薄膜細線における量子渦の振る舞いを解析的及び実験的に評価し、高速な超伝導-常伝導転移を実現するための条件を明らかにする。2019年度から2020年度にかけて、超伝導トランジスタの特性を評価するための室温系及び超伝導論理回路を用いた評価手法を確立する。2020年度には、評価手法の検討と並行し、前年度の解析結果及び実験結果に基づき超伝導トランジスタを作製し、量子渦の効果を取り入れたことにより実現される高速応答性を探求・実証する。
DNA塩基配列からのtRNA遺伝子の検出

DNA配列決定技術の進歩により,驚異的な速度で生物の全ゲノム配列が解明されつつある.tRNAは遺伝子が発現する際に,翻訳においてmRNAとアミノ酸を結びつける重要な役割を担っている.tRNAの組成は遺伝子の発現量と大きな相関があることが知られている.したがって,生物が持つ全tRNAを知ることは,遺伝子発現の解明に大きな手がかりを与える.一方,タンパク質として発現するmRNA遺伝子と比較して,直接的な需要の少なさから,tRNA遺伝子の「実験的な」検出は遅れている.DNA配列情報からtRNA遺伝子を「情報的に」検出できれば,実験を行なう際の大きな指標になる.また,DNA配列上でtRNA遺伝子は群をなしていることが多い.その並びには生物間での共通性が見られ,進化の過程や生物間のインタラクションに関する指標となりうる.このことからも全tRNA遺伝子の検出は非常に有用である.本研究ではDNA配列中から全てのtRNA遺伝子を見つけ出すことを目的とした.ほとんどのtRNAがクローバー葉2次構造を取ることが知られており,この共通構造を出発点として,tRNA遺伝子をDNA配列上から見つけ出す.そこで,4つのステムで塩基対が成立するか否かに基づき,クローバー葉2次構造を組めるDNAの部分配列を検出する方法を確立した.さらに,アンチコドンループ中にイントロンを含む場合にもクローバー葉2次構造を検出できるようにした.クローバー葉2次構造が組める(4つのステムで塩基対が成立する)からと言って,必ずしもtRNA遺伝子ではない.既知のtRNA遺伝子の配列を自己組織化マップ(SOM)によって分類し特徴抽出を行った.この特徴に基づき,様々な絞り込みの条件を付加した.本研究で開発した手法はDNA配列から「情報的に」tRNA遺伝子を検出する方法であり,絞り込みの条件は選択可能なまま残した.ウェブページ上に本手法のオンライン版を公開することによって,多くの方々に利用いただけるようにした.DNA配列決定技術の進歩により,驚異的な速度で生物の全ゲノム配列が解明されつつある.tRNAは遺伝子が発現する際に,翻訳においてmRNAとアミノ酸を結びつける重要な役割を担っている.tRNAの組成は遺伝子の発現量と大きな相関があることが知られている.したがって,生物が持つ全tRNAを知ることは,遺伝子発現の解明に大きな手がかりを与える.一方,タンパク質として発現するmRNA遺伝子と比較して,直接的な需要の少なさから,tRNA遺伝子の「実験的な」検出は遅れている.DNA配列情報からtRNA遺伝子を「情報的に」検出できれば,実験を行なう際の大きな指標になる.また,DNA配列上でtRNA遺伝子は群をなしていることが多い.その並びには生物間での共通性が見られ,進化の過程や生物間のインタラクションに関する指標となりうる.このことからも全tRNA遺伝子の検出は非常に有用である.本研究ではDNA配列中から全てのtRNA遺伝子を見つけ出すことを目的とした.ほとんどのtRNAがクローバー葉2次構造を取ることが知られており,この共通構造を出発点として,tRNA遺伝子をDNA配列上から見つけ出す.そこで,4つのステムで塩基対が成立するか否かに基づき,クローバー葉2次構造を組めるDNAの部分配列を検出する方法を確立した.さらに,真核生物に多くみられる,アンチコドンループ中にイントロンを含む場合にもクローバー葉2次構造を検出できるようにした.クローバー葉2次構造が組める(4つのステムで塩基対が成立する)からと言って,必ずしもtRNA遺伝子ではない.既知のtRNAの配列特徴に基づき,様々な絞り込みの条件を付加した.本手法により,イネゲノムからの全tRNA遺伝子の検出を試みた.本研究で開発した手法はDNA配列から「情報的に」tRNA遺伝子を検出する方法であり,絞り込みの条件は選択可能なまま残した.DNA配列決定技術の進歩により,驚異的な速度で生物の全ゲノム配列が解明されつつある.tRNAは遺伝子が発現する際に,翻訳においてmRNAとアミノ酸を結びつける重要な役割を担っている.tRNAの組成は遺伝子の発現量と大きな相関があることが知られている.したがって,生物が持つ全tRNAを知ることは,遺伝子発現の解明に大きな手がかりを与える.一方,タンパク質として発現するmRNA遺伝子と比較して,直接的な需要の少なさから,tRNA遺伝子の「実験的な」検出は遅れている.DNA配列情報からtRNA遺伝子を「情報的に」検出できれば,実験を行なう際の大きな指標になる.また,DNA配列上でtRNA遺伝子は群をなしていることが多い.その並びには生物間での共通性が見られ,進化の過程や生物間のインタラクションに関する指標となりうる.このことからも全tRNA遺伝子の検出は非常に有用である.本研究ではDNA配列中から全てのtRNA遺伝子を見つけ出すことを目的とした.ほとんどのtRNAがクローバー葉2次構造を取ることが知られており,この共通構造を出発点として,tRNA遺伝子をDNA配列上から見つけ出す.そこで,4つのステムで塩基対が成立するか否かに基づき,クローバー葉2次構造を組めるDNAの部分配列を検出する方法を確立した.さらに,アンチコドンループ中にイントロンを含む場合にもクローバー葉2次構造を検出できるようにした.クローバー葉2次構造が組める(4つのステムで塩基対が成立する)からと言って,必ずしもtRNA遺伝子ではない.既知のtRNA遺伝子の配列を自己組織化マップ(SOM)によって分類し特徴抽出を行った.この特徴に基づき,様々な絞り込みの条件を付加した.本研究で開発した手法はDNA配列から「情報的に」tRNA遺伝子を検出する方法であり,絞り込みの条件は選択可能なまま残した.ウェブページ上に本手法のオンライン版を公開することによって,多くの方々に利用いただけるようにした.
老化関連疾患としての肺気腫に対するLTBP-4の抗炎症・抗老化作用の解明

COPDは、加齢に伴い進行し高齢者に多い呼吸器疾患である。COPDの特徴的表現型である肺気腫の原因遺伝子の一つとして、Latent transforming growth factor beta binding protein 4(LTBP4)が知られているが、ヒト肺組織や肺線維芽細胞を用いた肺気腫モデルとして、喫煙暴露や遺伝子発現抑制によるLTBP4の発現低下が、肺にどのような影響を与えるかはこれまで検討が行われていないため、本研究では、肺におけるLTBP4の抗炎症・抗老化効果を中心に検証する予定である。
エンドセリン、自律・知覚神経系の成熟および発育段階涙腺に対する影響の解析

サル(Macaca fuscata)の涙腺を摘出し、凍結薄切し20μmの切片を作成した。これらに対して、抗エンドセリン抗体・抗エンドセリンA受容体抗体を用いて免疫組織化学を施行した。両抗体ともに、涙腺細胞を取り囲むように分布する星型細胞に免疫陽性反応が認められた。これらの細胞はその形態より筋上皮細胞であると思われた。さらにそれを確認するために、F-actinに特異的に結合するロ-ダミンを用いて染色し、F-actinの豊富に存在する筋上皮細胞が腺細胞を取り囲む籠状の形態を示すことを確認した。また、上述した免疫組織化学との二重染色を行い、免疫陽性細胞とF-actinの豊富な筋上皮細胞が同一であることを確認した。エンドセリンは血管平滑筋の収縮物質として知られているが、平滑筋以外の組織や細胞にも広く分布していることがわかっている。また、エンドセリンはそれらの非筋細胞を収縮させる働きのあることも報告されている。さらにエンドセリンはそれらの組織や細胞に自己分泌あるいは傍分泌の様式で働いている。筋上皮細胞は、種々の外分泌腺において自身が収縮することによって腺細胞よりの分泌を促進していると考えられている。本研究結果より、サル涙腺においてエンドセリンは筋上皮細胞に存在することがわかった。さらに、エンドセリンは自己分泌・傍分泌の様式で筋上皮細胞に働き、その収縮を介して涙腺よりの涙液の分泌を促進している可能性が示唆された。
新規超高感度光吸収法による夜間窒素酸化物の観測と消失量推計

本研究では夜間におけるNOxの消失量推計を目的として、夜間の窒素酸化物消失に関与するNO3とN2O5を測定するためのIBBCEAS装置を開発し、大気観測を通して窒素酸化物の消失量の推計とその整合性を検討することを目的としている。本研究では装置の検出感度の改善と安定性を維持することができなかったため、実際に夜間窒素酸化物の消失量を推計するまでには至らなかった。しかし本研究でのIBBCEAS装置開発過程で得られた技術を基に、亜硝酸やグリオキサールなどの光化学オキシダント生成に関与する物質や二次生成物でありながら、大気観測が困難であった物質をIBBCEASにより検出することが可能となった。本研究は大気中の窒素酸化物の夜間における消失過程として重要な化学種と考えられているNO3およびN2O5を測定し、大気中における窒素酸化物の消失量の推計および消失量の季節および地理的要因による変動を把握することを目的としている。本研究目的を達成するにあたり、近年欧州で開発された超高感度光吸収法であるブロードバンドキャビティエンハンスド光吸収法(BB-CEAS)をNO3およびN2O5の実大気測定装置として応用する。本年度は大気観測へ使用するために既に独自に開発したBB-CEASの改良を行った。その結果実験室レベルでの測定では、1分間の測定で2pptvの検出感度を得ることができた。一方でN2O5の測定にはN2O5を100°C程度に加熱してNO3とNO2に分解し、NO3を測定する必要がある。N2O5測定のための熱分解BB-CEAS装置の開発を行ったが、加熱によって生じる熱乱流の影響のため、検出感度は極度に低下し現在大気観測にまで応用できる状況になっていない。熱乱流による影響を抑えるための方法を得るために、イギリス・ケンブリッジ大学の研究グループを訪問し、彼らが独自に開発したBB-CEAS装置の視察と装置改良のための助言を得た。次年度ではこの助言を元に装置の改良を目指す。本研究は大気中の窒素酸化物の夜間における消失過程として重要な化学種と考えられるNO3およびN2O5を測定し、大気中における窒素酸化物の消失量の推計及び消失量の季節および地理的要因による変動を把握することを目的としている。本研究目的を達成するにあたり、近年欧州で開発された超高感度光吸収測定法であるブロードバンドキャビティエンハンスド光吸収法(BBCEAS)を本観測に応用する。初年度は大気観測へ応用するために独自に開発したBBCEASの改良を行った。その結果実験室レベルでの測定では1分間測定における検出下限は2pptvとなった。一方でN2O5測定ではN2O5を含んだ大気を100°Cに加熱し、NO3とNO2に分解してNO3を測定する必要がある。N2O5測定のための熱分解BBCEAS装置の開発を行ったが、加熱による熱乱流の影響のために検出感度は極端に低下し、大気観測に応用できる状況になかった。二年度は上記の熱乱流による影響を押さえる方法を得るために、英国・ケンブリッジ大学の研究グループを訪問し、彼らが独自に開発したBBCEAS装置の視察と装置改良のための助言を得た。得られた助言を元に再度熱分解BBCEAS測定装置の改良を行った。現状では70°C程度の加熱に対して装置の安定性が確認された。一方で目標の100°C加熱に到達するためには現状で所持している加熱システムには限度があることがわかり、現在加熱素子の交換と性能評価を行っている。最終年度は上記の状況を考慮して、最終的には100°Cに加熱可能かつ高感度を維持したBBCEAS装置の改良を行い、冬季における集中観測を行う予定である。N2O5測定としての装置改良がまだ不十分であり、実大気測定に至っていないため。本研究は大気中の窒素酸化物の夜間における消失過程として重要な科学書と考えられるNO3とN2O5を測定し、大気中における窒素酸化物の消失用の推計および消失量の季節および地理的要因による変動を把握することを目的としている。本研究目的を達成するにあたり、近年欧州で開発された超高感度光吸収測定法である広帯域キャビティ増幅吸収分光法(以下IBBCEAS)を本測定に応用する。初年度は大気観測へ応用するために独自に開発したIBBCEASの改良を行った。その結果実験室レベルでの測定では1分か測定における検出下限は2pptvとなった。N2O5測定のための熱分解IBBCEAS装置の開発を行ったが、加熱による熱乱流の影響のために検出感度は極端に低下し、大気観測に応用するには不十分であった。二年目は上記の熱乱流による影響を低減する方法を検討するために、英国・ケンブリッジ大学の研究グループを訪問し、彼らが独自に開発したIBBCEAS装置の視察と装置改良のための助言を得た。得られた助言を元に再度熱分解IBBCEAS測定装置の開発を行い、70°C程度までの加熱条件下では装置の安定性を確保することができた。最終年はさらに装置の加熱温度を100°Cに設定できるように、加熱素子の検討と装置の性能評価を行った。また冬季における観測地を選定するために、大気微量成分(特に窒素酸化物)の予備観測を東京農工大学の付属演習地で行った。

装置の再改良については、加熱素子の形状や加熱部位、キャビティの素材などを検討したが、最終的には100°Cでの加熱条件下での装置の安定性には至らず、現状ではN2O5大気観測に利用可能な装置を開発するに至らなかった。本研究では夜間におけるNOxの消失量推計を目的として、夜間の窒素酸化物消失に関与するNO3とN2O5を測定するためのIBBCEAS装置を開発し、大気観測を通して窒素酸化物の消失量の推計とその整合性を検討することを目的としている。本研究では装置の検出感度の改善と安定性を維持することができなかったため、実際に夜間窒素酸化物の消失量を推計するまでには至らなかった。しかし本研究でのIBBCEAS装置開発過程で得られた技術を基に、亜硝酸やグリオキサールなどの光化学オキシダント生成に関与する物質や二次生成物でありながら、大気観測が困難であった物質をIBBCEASにより検出することが可能となった。NO3測定としての装置開発は成功しているが、N2O5に関しては『研究実績の概要』で述べた熱乱流の影響のため大気観測装置としてはまだ不十分であるため。昨年度(二年度)は英国・ケンブリッジ大学の研究グループへの視察および装置開発への助言を得て装置の改良を行い、熱分解BBCEAS装置の改良を進めることに専念した。現状では加熱温度が不十分であり、N2O5測定には加熱素子の交換とそれに伴い装置の安定性の確認が必要である。最終年度はN2O5測定用の熱分解BBCEASの改良を進め、目標温度である100°Cでの使用を目指す。装置の改良と同時に、NO3およびN2O5測定を東京農工大学府中キャンパスまたは付属演習林で行い、実際に大気中のNO3およびN2O5の測定と窒素酸化物消失量の推計に取り組む。大気化学N2O5測定装置開発での熱乱流による感度低下を抑える方法を得るために、イギリス・ケンブリッジ大学の研究グループを訪問し、彼らが独自に開発したBB-CEAS装置の視察と装置改良のための助言を得た。次年度ではこの助言を元にN2O5測定装置の更なる改良を行い、NO3測定装置と同程度の検出限界が得られるよう装置の改良を目指す。また装置開発と並行して、NO3およびN2O5測定に適した観測地の選定を東京農工大学のキャンパス内または演習地から選定を行う。選定に関しては既存の窒素酸化物測定装置とオゾン測定装置を設置し、およそ1ヶ月程度の常時観測から得られた結果をもとに観測地の選定を行う。当初は購入予定であった光学部品が、その後の実験により購入不要と判断したため。「その他」の項目に追加分として次年度に使用する予定。
屈曲形水中推進機構の研究

1.平成9年度までに開発した理論解析法を用いて,推進効率特性やそのパラメータ依存性,および胴体部に加わる流体力と胴体部の運動との関係等を数値計算により明らかにした.2.製作した実験装置を用い,パーソナルタンク中で推進機構の能動関節に指定の往復運動を行わせ,推進速度と釣り合うように流速を調整することにより推進速度を測定をおこなった.さらに関節の消費パワーとから,推進効率を算出した.3.第2関節のばね定数を様々に変化させ,ばね定数が推進効率におよぼす影響を実験的に明らかにした.その結果,推進効率を最大化する最適なばね定数が存在することがわかった.4.理論解析結果と実験結果の比較検討をおこなった.その結果,理論解析に比べ実験結果の推進効率はやや低めであるものの,推進効率を最大化する最適なばね定数が存在する傾向は理論・実験で同様であった.5,平成9年度に購入した回流水槽中を用いて,水素気泡法による流れの可視化をおこなった.その結果,レイノルズ数が10000前後の流れでは,胴体付近の流れはほとんど乱れておらず,尾びれ部後方からの放出渦領域が放射状に広がっていく様子などが観察できた.6,小型回流水槽での基礎実験による知見を生かし,全長1.75mの大型完全自走式2関節イルカ形推進機構について,推進速度特性および推進効率特性を実験的に明らかにした.その結果,大型モデルにおいても小型の場合と定性的には同様の傾向を示した.1.平成8年度までに開発した理論解析法に基づき,胴体部まわりの流れ解析にパネル法を適用した解析プログラムを新たに開発した.2.既存の2関節推進機構を改良し,パーソナルタンクに取り付けた.すでに能動関節部には歪みゲージが取り付けてあり,関節トルクおよび消費パワーが測定可能な構造になっている.また,エアベアリングにより推進方向には自由に運動できるようになっている.3.小型回流水槽での基礎実験による知見を生かし,全長1.75mの大型完全自走式2関節イルカ形推進機構を製作した.動力源は圧縮空気を封入したエアタンクであり,エアモータに空気を流入することにより駆動される.エアモータの回転は,クランクにより往復運動に変換され尾びれを駆動する.尾びれ付け根にはばねにより受動的に運動する関節が設けてあり,流体力を受けてピッチング運動する.また,関節角度,関節トルクを測定するため,第1関節駆動軸にはポテンショメータおよび歪みゲージを設け,これらの測定信号を無線により地上に送信して記録する.本機構を屋外大型水槽にて遊泳させ,推進速度,推進効率を測定した.また機構を運動させずにワイヤを用いて曳航し,抵抗係数を算出した.1.平成9年度までに開発した理論解析法を用いて,推進効率特性やそのパラメータ依存性,および胴体部に加わる流体力と胴体部の運動との関係等を数値計算により明らかにした.2.製作した実験装置を用い,パーソナルタンク中で推進機構の能動関節に指定の往復運動を行わせ,推進速度と釣り合うように流速を調整することにより推進速度を測定をおこなった.さらに関節の消費パワーとから,推進効率を算出した.3.第2関節のばね定数を様々に変化させ,ばね定数が推進効率におよぼす影響を実験的に明らかにした.その結果,推進効率を最大化する最適なばね定数が存在することがわかった.4.理論解析結果と実験結果の比較検討をおこなった.その結果,理論解析に比べ実験結果の推進効率はやや低めであるものの,推進効率を最大化する最適なばね定数が存在する傾向は理論・実験で同様であった.5,平成9年度に購入した回流水槽中を用いて,水素気泡法による流れの可視化をおこなった.その結果,レイノルズ数が10000前後の流れでは,胴体付近の流れはほとんど乱れておらず,尾びれ部後方からの放出渦領域が放射状に広がっていく様子などが観察できた.6,小型回流水槽での基礎実験による知見を生かし,全長1.75mの大型完全自走式2関節イルカ形推進機構について,推進速度特性および推進効率特性を実験的に明らかにした.その結果,大型モデルにおいても小型の場合と定性的には同様の傾向を示した.
超解像技術を用いた時空間統合4DCGによる脳動静脈奇形の血流動態解析と臨床応用

医用画像統合に伴う3次元画像を作成し脳動静脈奇形の病態把握および、4D-MRAを統合する事で、脳動静脈奇形の流体解析に関する検討を行った。3次元画像を作成し定位放射線治療の治療計画への統合を行いえた。結果としては10名の患者で治療計画への統合を行いえた。3次元画像を構築する構築時間および、実際の治療装置のワークステーション上への情報の統合などの手法を構築する事ができた。流体解析に関しては、治療効果が3-5年かかって期待される治療法の為、今後も症例数蓄積及び経時的なデーター解析を行っていく必要がある。当該研究の平成25年度の目標は、医用画像データをを用いた高精細統合4DCGによる脳動静脈奇形モデルの作成とその応用である。画像処理法とその開発であるが、概ね予定通り進行している。具体的には、脳動静脈奇形モデル作成の為に流体解析を行った患者は現在までに4名おり現在流体モデルの解析が進行中である。また従来の2次元画像と3次元画像を融合させ治療に応用する技術を実際の10例で臨床(ガンマナイフ治療)で応用され、治療適応に際しての問題点(作成時間、精度など)を明らかにし将来の4DCG融合画像を治療応用に適応する際への課題検討を明らかにした。4DCG画像の融合を行ったものでは、実際に学会発が行われており、また3D融合治療に関しての利点に関して実際に臨床応用を行った10例の症例に関しても論文を執筆し投稿中である。当該研究に関する平成24年度の成果発表は下記の通りで、いずれも予定どおりの結果であった。日本語論文1本。また現在投稿中のものは、英語論文2本である。医用画像を用いた、高精細統合4DCGによる頭蓋内血管奇形モデルを作成する事を目的とし主に3次元癒合画像による精細な病態把握に努めた。頭蓋内血管奇形の3次元画像を、実際の臨床で用いられている定位放射線治療での治療用画像を融合し、治療用計画ソフトがLINUX上で稼働している為、実際に動作環境を安定させるという方法を構築し延べ10人で行った。症例の内訳は、脳動静脈奇形7件硬膜動静脈瘻3件である。融合画像を作成する事で、従来の2次元画像を基盤に治療を行う方法で治療計画を立案するとより厳密に、照射対象が限定されることで、治療体積減少を行いえた症例が4件、2次元画像では鮮明ではなかった治療を必要とする部位が明らかになり、治療を行い得た症例が3件、先行治療で用いられた人工物により、従来の医用画像ではアーチファクトを生じてしまい、計画遂行が困難であったと考えらえる症例で、3次元融合画像を用いる事で、治療を行いえたが2件存在した。各々治療後明らかな有害事象は生じず、8例で治療効果(画像検査上の血管閉塞)が示唆された。今後は、より簡便に3次元融合画像を作成し、実際の臨床応用が可能なシステムの構築を開発し、、なおかつ流体解析を加える事で、治療を必要とする部位を解析したり、治療後の流体解析変化を蓄積するする事で、今まで不明であった脳血管奇形の流体解析に関して明らかにしていく事が目標である。以上の研究結果を、現在統計学的解析を加えて論文作成し投稿中である。脳神経外科当初の計画通り、脳動静脈奇形患者を対象とした画像解析は予定通り行われており治療応用に関する論文作成や学会発表も行われている。脳動静脈奇形患者において治療前の流体解析、特に脳内出血を来した症例に関しては出血時の2D画像と融合する事で、出血点と流体解析との照らし合わせを行い従来言われてきた学説との確認を行う。また定位放射線治療を行った患者に関しては、経時的変化で血流動態がどのように変化を来すのかを確認していく。新たに当研究に該当する患者の新規登録も進めて行く。画像解析ソフト及び周辺機器を購入し解析を進める予定であったが、画像融合技術の安定化までに時間がかかり今年度の導入は持ち越しになった。平成26年度に対象症例数も増え解析を進める為、周辺機器の整備を行う予定である。画像解析技術が安定し、多くの症例に対して解析を行えるようになり、周辺機器の整備を次年度に行う予定。現在2症例に対して解析は終えているが、平成26年度中には10症例の解析を進める計画である。
超機能性人工オリゴヌクレオチドによる遺伝子医薬品の開発

標的遺伝子のmRNAに相補的なオリゴヌクレオチドを細胞へ投与し、当該遺伝子の発現のみを特異的に抑制するアンチセンス法は新しい疾病の治療法として注目を集めている。我々は既に糖部立体配座を固定化した架橋型人工核酸BNAの合成に成功している。本研究では、糖部立体配座を固定した新規ヌクレオシド類縁体(各種BNA類)をオリゴヌクレオチドへと導入し、アンチセンス分子として必要とされる種々の特性について詳細な評価を行なうと共に、新たなBNA類の開発を推進し、以下のような成果を得た。(1)2',4'-BNAを導入したオリゴヌクレオチドが生体内に近い条件下、標的となるホモプリン-ホモピリミジン二重鎖DNAと安定な三重鎖核酸を形成することを見い出した。(2)2',4'-BNAの核酸塩基部に各種の複素環(非天然核酸塩基)を効率的に導入する新たな手法を開発した。(3)標的となる二重鎖DNA中にCG塩基対が存在すると三重鎖核酸形成は極めて困難であったが、綿密に分子設計した非天然型核酸塩基を持つ2',4'-BNAにより、このCG塩基対を認識し、安定な三重鎖核酸を形成することが可能となった。(4)2',4'-BNAの糖部やリン酸ジエステル部等にさらなる化学修飾を施した超機能性人工核酸類を設計し、その合成に成功した。また、それら新規な人工核酸類の物性を詳細に検討し、優れた二重鎖、三重鎖形成能及び酵素耐性能等を見い出した。(5)培養細胞系において、2',4'-BNA修飾したアンチセンスオリゴヌクレオチドが、標的となる遺伝子の発現を特異的に且つ効果的に抑制することを明らかにした。(6)アンチセンス分子として広く用いられているホスホロチオエート型オリゴヌクレオチドに見られる非特異的な遺伝子発現抑制効果(細胞毒性)が2',4'-BNAオリゴヌクレオチドでは認められないことを確認した。1)我々は、ヌクレオシドの糖部立体配座を厳密にN型に固定化した新規核酸類縁体(BNA)の合成に成功している。ここでは、各種非天然型核酸塩基を設計・合成し、これらをBNAモノマー類へ導入するための新たな経路の開拓を行なった。まず、非天然型核酸塩基として種々のピリドン類を選択し、これらをTMS基にて活性化した後、D-グルコースから数工程にて調製したジアセタート体への導入を行なったところ、首尾よく反応が進行することを確認した。さらに、BNA骨核の構築、水酸基の脱保護などの工程を経て目的とするBNAモノマー類の合成を達成した。さらに、本手法は、天然型核酸塩基を持つBNAモノマー類の合成にも応用可能であった。2)次に、合成の完了したBNAモノマー類を様々な位置に導入した人工オリゴヌクレオチド(BNA)の合成をDNA合成機を用いて達成した。得られたBNA類の化学的・生物学的活性について評価を行なった結果、相補鎖RNAに対し極めて高い結合親和性を有していることを核酸融解温度(Tm)測定により確認した。また、血清中での安定性をRI標識したBNA類の電気泳動により検討した。