hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顎骨由来の骨髄間葉系幹細胞を利用した歯周組織再生療法の確立

安全で効果的、効率的な骨髄間葉系幹細胞移植による歯周組織再生法を確立するための基礎実験を昨年度から続けている。患者負担の軽減を図るために、腸骨より安全性が高く、歯科医師自ら採取可能な顎骨からの骨髄液採取法を検討している。本年度は、昨年度開発した穿刺器具を用い、ビーグル犬の顎骨から骨髄液を採取、間葉系幹細胞を分離・培養し、同ビーグル犬に歯周炎モデルを作成し、歯周組織欠損部に移植し、有効性を組織学的に検討した。その結果を以前行った腸骨由来の間葉系幹細胞を移植した結果と比較したところ、歯周組織の再生において同等の結果が得られた。このことは、顎骨由来の骨髄間葉系幹細胞が歯周組織再生に有効で、腸骨に代わる細胞ソースとなり得ることを示唆している。また、治療効果を高めるために、骨再生を促進させる足場の検討も行った。将来骨に置換される吸収性材料であるポリ乳酸ポリグリコール酸(PLGA)の有用性をin vitroで検討した。直径13mm気孔率90%のPLGAブロックにヒト骨髄間葉系幹細胞を播種し、骨分化誘導培地あるいは通常培地を加えたもので10日および20日回転培養を行った。培養後RNAisoにて回収し逆転写を行いrealtimePCRにてアルカリフォスファターゼ・オステオポンチン・オステオカルシンめ発現量を測定した。アルカリフォスファターゼでは10日と比較して20日の方が、また骨分化誘導培地を添加していないものと比較して骨分化誘導を行ったものの方が発現が高かった。しかし、オスデオポンチンでは逆の傾向が認められ、オステオカルシンではそれぞれの群で明らかな有意差は認められなかった。現在、動物実験で組織学的検討を行っている。安全で効果的、効率的な骨髄間葉系幹細胞移植による歯周組織再生法を確立するための基礎実験を手がけた。まず、患者負担の軽減を図るために、腸骨より安全性が高く、歯科医師自ら採取可能な顎骨からの骨髄液採取法を検討した。ビーグル犬を用いての顎骨からの骨髄液採取では、採取する器具が顎骨にしっかり固定でき、陰圧で吸引することが重要であることがわかったため、穿刺ドリルとその径に合った穿刺器具を特別に開発した。これにより、顎骨から採取した骨髄液からの培養でシャーレに付着する細胞の確率が上がり、この細胞が多分可能をもっていることも確認でき、顎骨からの骨髄間葉系幹細胞の培養の可能性が示唆された。現在、移植実験で有効性の評価を行っているところである。また、治療効果を高めるために、幹細胞の増殖・分化に効果的な歯根面の条件を検討した。種々の処理をした歯根面の間葉系幹細胞を培養し、その細胞接着の状態を組織学的に観察したが、いずれの場合も歯根面と細胞との接着は弱く、組織学的評価に至らなかった。今後は、リアルタイムPCR法で検討する。同様に、治療効果を高めるために、幹細胞と歯周組織構成細胞との相互関係を検討した。幹細胞の培養上清を歯肉上皮細胞の培養液に加えると、歯肉上皮細胞の増殖能が低下した。幹細胞と歯周靭帯線維芽細胞との非接触での共培養では、歯周靭帯線維芽細胞のBMPの発現低下が認められ、移植幹細胞は周囲の歯周組織構成細胞に影響を及ぼしていることが明らかとなった。今後は、骨芽細胞、歯肉線維芽細胞との関係を検討する。
内在性Nogo受容体アンタゴニストLOTUSによる多発性硬化症治療法の開発

マウス胎生期脳の嗅索形成を担う新規分子LOTUSは、Nogo受容体(Nogo receptor-1: NgR1)と相互作用し、Nogoなどの5種の神経再生阻害因子をリガンド分子とするNgR1の拮抗物質として機能する。近年、多発性硬化症(MS)では、自己免疫性脱随による神経変性の進行にNogoとNgR1の相互作用が深く関わることが多々報告され、NgR1の機能制御は重要な研究課題になる。そこで本研究では、内在性NgR1アンタゴニストLOTUSとMS病態との関係を解析してMSの新しい病態機序を解明することを目的とし、MSの病態モデル動物(実験的自己免疫性脳脊髄炎:EAEマウス)においてLOTUSの発現変動との関連性を調べたり、LOTUSのリンパ球における反応性を検討したりする。最初に、EAEマウスから得たリンパ球とLOTUSとの相互作用はIL-17産生を惹起して免疫応答を増強させることが判明した。また、LOTUS遺伝子欠損(LOTIS-KO)マウスとLOTUS過剰発現(LOTUS-TG)マウスにおいてEAEを誘導したところ、予想に反して、LOTUS-KOマウスでは野生型マウスに比してEAE発症が遅れ、LOTUS-TGマウスでは逆にEAE発症が増強された。これらのことは、LOTUSが過剰に存在するとMS様病態が悪化し、LOTUSが減少することで病態改善が見られることを示し、MS発症初期においてはLOTUSが治療ターゲットとなることを示唆する。27年度が最終年度であるため、記入しない。我々はマウス胎生期脳の嗅索形成を担う新規分子LOTUSを発見した。続いてLOTUSの相互作用分子としてNogo受容体(Nogo receptor-1: NgR1)を同定した。NgR1はミエリン膜に存在する3種の神経再生阻害因子、およびTNFファミリーのBLySやコンドロイチン硫酸に共通する受容体で、神経細胞がNgR1を介してこれらの因子を受容すると神経突起伸長が著しく阻害される。このことから、NgR1は中枢神経系の再生を困難にする主要因と考えられているが、近年、国の難病に指定されている多発性硬化症(MS)では、自己免疫性脱随による神経変性の進行にNogoとNgR1の相互作用が深く関わることが多々報告された。LOTUSは強力なNgR1の内在性拮抗物質(アンタゴニスト)として働くため、NgR1の機能制御物質として最も有力な分子である。本研究では、内在性NgR1アンタゴニストLOTUSによる脳内環境制御法を確立し、MSの新しい治療法の創成を目的とし、LOTUS遺伝子欠損(LOTUS-KO)マウスやLOTUS遺伝子過剰発現(LOTUS-TG)マウスを用い、ヒトMS様の症状を呈する実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)モデル動物を作製し、MS様症状に対するLOTUSによる改善効果を検証した。まず最初に、EAEマウスから得たリンパ球を培養してLOTUSリコンビナント蛋白質を添加したところ、LOTUSはリンパ球に強く結合し、IL-17産生を惹起して免疫応答を増強させた。次に、LOTUS-KOマウスおよびLOTUS-TGマウスからEAEモデル動物を作製したところ、予想に反し、LOTUS-KOマウスでは野生型に比してEAE発症時期が遅れ、また発症度が抑制されていたのに対し、LOTUS-TGマウスではEAE発症時期は野生型とほぼ同時期であったが、発症度がやや増強されMS様病態が悪化していた。平成26年度に計画したリンパ球における解析と、LOTUS変異マウスを用いたEAEマウス作製とその表現型解析はほぼ終了した。EAEマウスから得たリンパ球を培養してLOTUSリコンビナント蛋白質を添加したところ、LOTUSはリンパ球に強く結合し、IL-17産生を惹起して免疫応答を増強させた。

これは予想に反した結果で、LOTUSがリンパ球に結合することで免疫反応が増強し、MS様病態を悪化させたことを意味する。LOTUSは治療薬として奏功すると当初想定したが、逆に創薬ターゲットになる可能性が示唆された。次に、LOTUS-KOマウスおよびLOTUS-TGマウスからEAEモデル動物を作製したところ、これも予想に反し、LOTUS-KOマウスでは野生型に比してEAE発症時期が遅れ、また発症度が抑制されていたのに対し、LOTUS-TGマウスではEAE発症時期は野生型とほぼ同時期であったが、発症度がやや増強されMS様病態が悪化していた。これらのことは、LOTUSが過剰に発現するとMS様病態が悪化し、LOTUSが欠損することで病態改善が見られるという結果を示す。即ち、LOTUSを標的とした治療法が考えられることになる。27年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予想に反した結果が得られたため、平成27年度に予定していた治療薬候補としてのLOTUSタンパク製剤の投与は病態悪化を招く可能性が考えられる。ただし、発症初期における結果である可能性も高く、発症後期の神経変性が進行する時期においては逆にLOTUS投与によって病態改善が見込まれる可能性も残る。従って、LOTUS投与が発症時期の違いによって異なる効果を示す可能性があるため、発症前期と発症後期に分けてLOTUS投与実験を行う。次に、リンパ球と結合したLOTUSの結合相手は、Nogo受容体ノックアウトマウスのリンパ球でもLOTUSが結合したことから、Nogo受容体以外の未知の結合分子が想定されるため、高効率で免疫沈降ができるSBP-FRAG-LOTUSを作製し、高効率免疫沈降法によって回収したLOTUS結合分子の同定を質量分析によって試みる。LOTUSと目的の結合分子との結合を阻害することが治療法の開発につながると考えられる。
テクト珪酸塩鉱物におけるSi,Al分布則の理論的・実験的研究

1.Si,Al分配関係の特性化:テクトアルミノケイ酸フレームワーク上のSi,Al分配関係を特徴づけるために置換同心クラスターの概念を導入した。この結果、フレームワーク上の分配関係は、フレームワークに固有の置換クラスタータイプとそれらの出現頻度によって特徴づけられること、また、クラスターを一次,二次・・と拡張することにより、SiとAlの第一,第二,第三,・・・近接関係を明確に把握出来ることがわかった。2.Si,Al分配関係の予測:Loewentein則(最近接Al-Al対忌避則)およびDempsey則(第2近接Al-Al対最小則)条件下で可能な置換クラスターを求める方法について検討した。その結果、一次置換クラスターについてはシンプレックス法、二次置換クラスターについては、Z=C・Fの関係より、それらの頻度を決定出来ることがわかった。ここで、Zは一次置換クラスターにより規定されるスカラー量、Cは二次置換クラスター内のAl-Al対ベクトル、Fは:スターの出現頻度である。次に、これらの置換クラスターを実在フレームワーク上にわりつけ、可能なSi,Al分配を求めるために、コンピュータグラフィックス法を開発した。また、実際に実施するにあたってはフレームワークの並進対称性を重要な手がかりとしてわりつけることにした。その結果、可能な分配構造を全て得ることが出来た。3.単結晶X線回折法によるSi,Al分配の決定:四軸結晶X線回折法により、上々の方法で得られたモデル分配構造が果して妥当なものであるかどうか檢討した。フーリエマップ上ではSiとAlの差は認められなかったが、T-O原子間距離上で明らかに有意差を生じており、これを手がかりにAlの分布サイトを決定したところ、前記分配モデルとして求めたものの中の一つに完全に一致することが判った。本研究における実験設備としての四軸単結晶自働X線回折装置AFCMについては納入が61年2月となったため本報告では主として理論的研究についての成果をまとめた。從来、三次元フレームワーク中のSi,Al分布は殆んど結晶学的な空間対称性の立場から記載議論されて来た。今回これとは全く別に、三次元フレームワークを特微づける配位ネットワーク上の分配問題として検討する試みを行った。その結果、あるフレームワーク中に出現する置換配位ネットワーク(SiサイトをAlが置換したもの)の種類と頻度はフレームワーク中の固有のSi,Al分布によって決定されることを見出した。また、置換配位ネットワークのトポロジカルディスタンスを0,1,2,・・hと増すことにより、SiとAl原子間の結合関係を1次,2次,3次・・n次の隣接関係において理解出来ることがわかった。X線回折法の制約によりSi,Al分布の詳細を実驗的に決定することは大変困難である。この点に関して從来から経驗則として知られているLowenstein則(最近接Al-Al対不在則)とDempsey則(第2近接Al-Al対最小則)を考慮し、或るSi/Al組成比に対して可能な置換配位ネットワークを段階的に導く方法を明らかにした。その結果、現在迄X線回折法によりそのSi,Al分布の詳細が把握されている8種の化合物について、1種を除いてこれらのルールが厳密に成立していることを見出した。また、これら置換配位ネットワークの三次元的組み合わせによる実在フレームワークの構築について檢討を試み、或る程度の成果を得た。
痛みを伝えるスローポテンシャルの発生・伝播機序と関門制御

脊髄後根の細い線維に頻発刺激を加えると、数秒から数十秒持続する脱分極性スローポテンシャルが脊髄後角細胞に発生する。これが痛みの信号であり、その発生・伝達にサブスタンスPが関与していることは種々の実験的事実で示されている。しかし、脊髄後角では、(1)小型の介在細胞が密集し解剖学的解析では明快な神経回路構成を知り得ない事、(2)数十種類以上の化学神経伝達物質が存在する事、(3)多種の伝達物質の共存や同時放出がある事、(4)神経伝達物質には信号伝達を調節する作用を持つものが多い事、などの理由で、従来の方法ではその発生・伝播機序を示す明快な実験結果はなかった。我々は、一昨年来、脊髄切片を電位感受性色素で染色し後根刺激によって脊髄後角に発生する神経興奮伝播を光学的に記録する方法を開発し、速い応答の解析を行なってきた、本研究では、(1)装置を改良してスローポテンシャルの伝播を光学的に記録する。(2)スローポテンシャルの発生機序を調べる、(3)関門制御の神経回路を明らかにすることを試みた。その結果、(1)頻発刺激によって脊髄後角領域に発生する数秒から数十秒間持続するスローな光学的応答が計測できた。(2)そこで、スローな光学的応答がスローポテンシャルを反映しているかを薬理的に調べた。すなわち、スローな光学的応答はサブスタンスP拮抗薬またはL型Caチャネル遮断薬で抑制され、興奮性アミノ酸拮抗薬や線維終末からの速い伝達を遮断するN及びT型Caチャネル遮断薬では変化しなかった。以上の結果から、スローな光学的応答は少なくとも薬理的にはスローポテンシャルと同じ性質を持つ事、速いEPSPとは発生機序が異なる事が判った。(3)A線維のみを刺激する弱い刺激とスローな光学的応答を発生させる頻発刺激を組み合わせると極めて多様なパタンが発生した。そこで現在、1組の後根を持つ矢状切片で異なる入力線維を刺激し相互制御を解析している。
子宮内膜癌化機構に関する研究-子宮内膜癌抑制遺伝子のクローニング

本研究では子宮内膜癌化に関与する遺伝子変化について、細胞工学的及び分子遺伝学的手法を用いて研究した結果、以下に述べる成果を得た。1)ヒト1番染色体上には子宮内膜癌抑制遺伝子の存在することが示唆されている。このため1番染色体特異的cDNA発現ライブラリーを作成し、遺伝子クローニングを試みた結果、ヒト・マクロファージ遊走阻止因子及びポーリンサーモレギュラトリー蛋白に一部相同性を有する2つの遺伝子を新しくクローニングできた。これらは子宮内膜癌抑制遺伝子の候補と考えられる。2)HHUA子宮内膜癌細胞と正常線維芽細胞との間で全細胞融合を行い造腫瘍性を失った融合クローンを得た。継代培養後再度造腫瘍性融合クローンを得ることができた。これら非造腫瘍性及び造腫瘍性クローンとの間で核型の比較を行った結果、正常線維芽細胞由来4番染色体の脱落が造腫瘍性の獲得と関連していることが判明した。このため正常4番染色体をHHUA細胞微小核融合による単一移入した結果、融合クローンは増殖特性に変化を示さず造腫瘍性のみ失った。このため4番染色体上には造腫瘍能の獲得に関与する癌抑制遺伝子が存在すると推定された。2)42例の子宮内膜癌でLOH及びK-ras点突然変異の有無を検討した結果、17p,18qの欠失及びK-rasコドン12の点突然変異が子宮内膜癌の発生に関与していることが判明した。欠失地図の作成により、17p-はP53遺伝子に、18q-はDCC遺伝子に相当することが推定された。さらにPCR-SSCP法によるp53遺伝子変異について解析した結果、42例中4例に点突然変異を認めた。うち3例では片方のアリルの欠失、残存アリルの変異が示され、p53遺伝子の不活化と子宮内膜癌との関連が示唆された。3)K-rasコドン12の点突然変異を含むアンチセンスオリゴDNAをHHUA細胞へ添加した結果、DNA配列に特異的な細胞増殖の抑制が示された。本研究では子宮体癌発生に関与する癌抑制遺伝子変異の全容を明らかにし、その生物学的意義について解析することを目的とした。1)子宮体癌細胞と正常線維芽細胞との細胞融合により、非造腫瘍及び造腫瘍クロ-ンを選択した。各々の核型比較を行った結果、融合細胞における造腫瘍能の獲得は、4番染色体の脱落を伴った。このため4番染色体上には造腫瘍性抑制に関与した遺伝子の存在が示唆された。2)正常ヒト1,6,9,11,18,19番染色体を単一で保有するマウスA9細胞から微小核を形成し、子宮体癌細胞へ単一染色体の移入を行った。1番染色体単一移入体癌細胞は全て合胞体細胞様の平坦な形態を示し、増殖特性及びヌ-ドマウスでの造腫瘍性は顕著に抑制された。同時に正常細胞と同様のアクチン束形成を示したため、1番染色体上には細胞骨格形成の制御にも関与する癌抑制遺伝子が存在することが示唆された。このため1番染色体に特異的なcDNA発現ライブラリ-を作成し、サブトラクションによる遺伝子クロ-ニングを現在行っている。3)36例の子宮体癌RFLPs解析を63種類のDNAプロ-ブを用いて解析した。

17p及び18qの欠失が有意に高率であることが判明したため、Deletion mapを作成し解析したところ、それぞれp53、DCC遺伝子領域に一致して欠失が集中していた。同時に20%の体癌でKーrasコドン12の点突然変異も観察された。Kーras及びDCC遺伝子変異は全ての臨床進行期腫瘍で、p53遺伝子変異はIIIーIV期癌でのみ認められた。PCRーSSCP法で解析した結果も同様であったため、p53遺伝子変異は癌のプログレッションに関連した変化を推測された。4)Kーras遺伝子点突然変異部を含むアンチセンスオリゴDNAの投与により、体癌細胞数は無添加対照群に比し約60%に減少した。H^3ーTdR取り込みも30%に減少した。ナンセンスオリゴDNA添加と無添加群の間に差を認めなかったためアンチセンスオリゴDNAの特異的効果が推測された。本研究では子宮内膜癌化に関与する遺伝子変化について、細胞工学的及び分子遺伝学的手法を用いて研究した結果、以下に述べる成果を得た。1)ヒト1番染色体上には子宮内膜癌抑制遺伝子の存在することが示唆されている。このため1番染色体特異的cDNA発現ライブラリーを作成し、遺伝子クローニングを試みた結果、ヒト・マクロファージ遊走阻止因子及びポーリンサーモレギュラトリー蛋白に一部相同性を有する2つの遺伝子を新しくクローニングできた。これらは子宮内膜癌抑制遺伝子の候補と考えられる。2)HHUA子宮内膜癌細胞と正常線維芽細胞との間で全細胞融合を行い造腫瘍性を失った融合クローンを得た。継代培養後再度造腫瘍性融合クローンを得ることができた。これら非造腫瘍性及び造腫瘍性クローンとの間で核型の比較を行った結果、正常線維芽細胞由来4番染色体の脱落が造腫瘍性の獲得と関連していることが判明した。このため正常4番染色体をHHUA細胞へ微小核融合による単一移入した結果、融合クローンは増殖特性に変化を示さず造腫瘍性のみ失った。このため4番染色体上には造腫瘍能の獲得に関与する癌抑制遺伝子が存在すると推定された。2)42例の子宮内膜癌でLOH及びK-ras点突然変異の有無を検討した結果、17p,18qの欠失及びK-rasコドン12の点突然変異が子宮内膜癌の発生に関与していることが判明した。欠失地図の作成により、17p-はp53遺伝子に、18q-はDCC遺伝子に相当することが推定された。さらにPCR-SSCP法によるp53遺伝子変異について解析した結果、42例中4例に点突然変異を認めた。うち3例では片方のアリルの欠失、残存アリルの変異が示され、p53遺伝子の不活化と子宮内膜癌との関連が示唆された。3)K-rasコドン12の点突然変異を含むアンチセンスオリゴDNAをHHUA細胞へ添加した結果、DNA配列に特異的な細胞増殖の抑制が示された。
炭鉱におけるガス突出に関する基礎的研究

本研究はガス突出機構を明確にするための基礎的研究として次の3点に着目し実験を行った。1つは石炭の突出型破壊試験、他は炭層ボーリングの穿孔挙動ならびに石炭に対する地圧とガス圧の相互作用についてである。これらの実験結果を以下に示す。(1)塊状石炭サンプルを用い引立直前に高地圧帯が存在し、それにより石炭が破壊するプロセスを室内試験でモニタした。その結果から得られた破壊挙動は突出、逐次、流動型の3種に分類され、これらは地圧の大きさのみならず石炭の力学的性質に大きく依存したことがわかった。また破壊により多くの場合引立奥部に空洞が確認され、しかも坑道への流出炭と坑内で実際に発生したガス突出時の粉炭との粒度分布の間には良い一致が得られた。(2)石炭供試体に外力を負荷した状態で穿孔試験を実施した。その結果、本実験条件下ではあるが、原位置炭層ボーリング時に観察された4つのパターンをほぼ得ることが出来、穿孔に伴う繰粉量の増加やジャミングの発生は石炭の破壊に起因することがわかった。それゆえテストボーリングの有効性を確認することが出来た。さらに室内試験と原位置ボーリングの対応関係から、穿孔時の繰粉重量変化やジャミング発生位置を正確にモニタすることにより、炭層内部の破壊状況をある程度把握することが可能である。(3)芦別および赤平炭を対象に地圧とガス圧の相互作用の関連を明らかにするため、チッソガスを用い透過性および間隙ガス圧試験を実施した。その結果、石炭の透過性は静水圧の大きさに影響され、供試体に作用する静水圧が大きくなるほど透過性が悪くなることがわかった。またガス透過過程においてもAEの発生がモニタされた。有効封圧が同じ場合、変形や破壊挙動もほぼ同じ傾向を有することがわかった。本研究は炭鉱におけるガス突出機構の解明を計ることを目的としている.今年度の研究実施計画は(1)突出型破壊実験(応力,変位,破壊産物重量等を連続モニタする)(2)ボーリング孔内突出実験(応力,変位,破壊産物重量等を連続モニタする)(3)実験試料及び現場引立面奥部の応力数値計算試験(4)炭鉱におけるガス突出現象の調査・分析である.(1)に関しては一片約70^<mm>の立方体石炭供試体を対象に,これを1自由面(引立勲)を有するように反力枠内にセットし,側圧をフラットジャッキで制御しながら軸圧を負荷する装置を作整し,実験を行なった.その結果,ほとんどの場合引立面から粉炭の突出が確認され,その時の軸荷重岩変位曲線ならびにAEをモニタした.さらに突出炭の粒度分析も実施した. (2)については,縦,横約70^<mm>,長さ約110^<mm>の石炭供試体を使用し,これに側圧,軸圧を負荷しながら,ボーリング可能な装置を作製し,実験を試ろみた.なお本実験においては,供試体に負荷した外力のみならず,穿孔変位,トルク,排出繰粉重量をも連続的にモニタすることができる.本装置を使用し,穿孔試験を実施した結果,現場でガス突出防止を目的に行なっている大口径ボーリング時に観察される排出繰粉量の急激な増加やジャミング現象を再現することが出来た.これら2つは炭層に作用する地圧に着目したもので,(3)を実施することにより詳細な機構がわかる.現在そのプログラムも完成し,一部応力数値計算を試みている. (4)も計画通り進展しており,(1)で得られた突出炭と坑内で実際に発生したガス突出時の粉炭を収集し,両者の粒度分析を行ないその結果の比較も実施した.その結果両者間には良い対応も得られている.初年度における研究計画は順調に進んでおり,これからはさらに多数のデータを蓄積し,これらを総合的に判断し,ガス突出発生の機構を明確化するつもりである.本研究はガス突出機構を明確にするための基礎的研究として次の3点に着目し実験を行った。

その結果、石炭の透過性は静水圧の大きさに影響され、供試体に作用する静水圧が大きくなるほど透過性が悪くなることがわかった。またガス透過過程においてもAEの発生がモニタされた。有効封圧が同じ場合、変形や破壊挙動もほぼ同じ傾向を有することがわかった。本研究はガス突出機構を明確にするための基礎的研究として次の3点に着目し実験を行った。1つは石炭の突出型破壊試験、他は炭層ボーリングの穿孔挙動ならびに石炭に対する地圧とガス圧の相互作用についてである。これらの実験結果を以下に示す。(1)塊状石炭サンプルを用い引立直前に高地圧帯が存在し、それにより石炭が破壊するプロセスを室内試験でモニタした。その結果から得られた破壊挙動は突出、逐次、流動型の3種に分類され、これらは地圧の大きさのみならず石炭の力学的性質に大きく依存したことがわかった。また破壊により多くの場合引立奥部に空洞が確認され、しかも坑道への流出炭と坑内で実際に発生した、ガス突出時の粉炭との粒度分布の間には良い一致が得られた。(2)石炭供試体に外力を負荷した状態で穿孔試験を実施した。その結果、本実験条件下ではあるが、原位置炭層ボーリング時に観察された4つのパターンをほぼ得ることが出来、穿孔に伴う繰粉量の増加やジャミングの発生は石炭の破壊に起因することがわかった。それゆえテストボーリングの有効性を確認することが出来た。さらに室内試験と原位置ボーリングの対応関係から、穿孔時の繰粉重量変化やジャミング発生位置を正確にモニタするとことにより、炭層内部の破壊状況をある程度把握することが可能である。(3)芦別および赤平炭を対象に地圧性とガス圧の相互作用の関連を明らかにするため、チッソガスを用い透過性および間隙ガス圧試験を実施した。
双極性障害の病態における小胞体ストレス反応の役割

XBP1遺伝子の-116G alleleを有する双極性障害患者の培養リンパ球で小胞体ストレス反応が障害されており、その障害はmood stabilizerの中でもバルプロ酸でのみ改善されることが報告されている。そこで、双極性障害患者66例を対象に、XBP1遺伝子-116C/G多型とリチウム反応性の関連を検討した。-116C alleleを有する患者群がそれを有しない患者群と比較して、有意にリチウム反応性が良好であった。この所見は、-116G alleleを有する患者群がバルプロ酸に反応性が良好であることとは矛盾しない結果であった。次に、Caホメオスタシスにおける小胞体Ca-ATPaseポンプ(SERCA)の役割を検討する目的で、健常成人血小板を用いて、SERCA抑制剤タブシガルギン(TG)によって誘発される一過性細胞内Ca濃度増加反応と、その後の細胞外Ca追加によって誘発される容量性Ca流入反応を測定し、PKC系あるいはCaM系調整剤の影響を検討した。双極性障害、大うつ病性障害、健常者の3群で、TGによる一過性Ca増加反応と容量性Ca流入反応には有意差は認められなかったが、PKC系刺激による容量性Ca流入反応の抑制効果は、大うつ病性障害や健常群に比較して、双極性障害群において有意に増加し、逆に、PKC系抑制による容量性Ca流入反応の促進効果は有意に低下していることが示唆された。このことは、双極性障害においてPKC系亢進が病態として存在し、容量性Ca流入反応の抑制効果を増強している可能性が考えられる。健康成人248例(男性141例、女性107例)を対象に、小胞体ストレス反応に関連し、最近、双極性障害の発症関連遺伝子として注目されているXBP1遺伝子と、人格特性の関連を二つの自己記入式人格検査Temperament and Character Inventory (TCI)とNEO Five Factor Inventory (NEO-FFI)を用いて検討した。XBP1遺伝子の-116C/G多型は、女性において、NEO-FFIのneuroticismと関連することが明らかとなった(p=0.003)。しかしながらNEO-FFIのその他の4項目やTCI7項目とは有意な関連は認められなかった。今後は、双極性障害患者においても同様の検討を行い、病前性格との関連を明らかにすることが必要である。そこで、本研究では、双極性障害患者66例(BP I障害20例、BP II障害46例)を対象に、XBP1遺伝子-116C/G多型とリチウム反応性の関連をまず検討してみた。リチウム治療は、0.4-1.2mEq/lの血中濃度が保たれ、少なくとも1年以上継続されている患者のみを対象とした。その結果、-116C alleleを有する患者群がそれを有しない患者群と比較して、有意にリチウム反応性が良好であった。今後、さらに多数症例で、他のmood stabilizer反応性とXBP1遺伝子多型との関連を検討していく必要がある。双極性障害の病態に細胞内カルシウム(Ca)ホメオスタシスの異常が想定され、その背景に、プロテインキナーゼC (PKC)系やカルモジュリン(CaM)系の調節障害が関連している可能性がある。

われわれは、Caホメオスタシスにおける小胞体Ca-ATPaseポンプ(SERCA)の役割を検討する目的で、健常成人血小板を用いて、SERCA抑制剤タブシガルギン(TG)によって誘発される一過性細胞内Ca濃度増加反応と、その後の細胞外Ca追加によって誘発される容量性Ca流入反応を測定し、PKC系あるいはCaM系調整剤の影響を検討した。健常者血小板において、PKC系とCaM系は、一過性Ca増加反応と容量性Ca流入反応に対して、それぞれ相補的な調節作用を有することが明らかとなった。次に、双極性障害、大うつ病性障害、健常者の3群で、TGによる一過性Ca増加反応と容量性Ca流入反応を比較したが、有意な差は認められなかった。しかしながら、PKC系刺激による容量性Ca流入反応の抑制効果は、大うつ病性障害や健常群に比較して、双極性障害群において有意に増加し、逆に、PKC系抑制による容量性Ca流入反応の促進効果は有意に低下していることが示唆された。このことは、双極性障害においてPKC系亢進が病態として存在し、容量性Ca流入反応の抑制効果を増強している可能性が考えられる。今回の検討は、十分なサンプル数に基づいたとは言えないため、今後、多数症例における検討が必要と思われる。
カドミウム排出型水稲の育成

亜鉛鉱山や富山(イタイイタイ病)などの亜鉛精錬工場周辺から高濃度のカドミウム汚染土壌とそれによる汚染米が見いだされ、大きな社会問題となった。現在、客土などにより保全されたとはいえ完全ではない。何故なら、土壌が一端重金属に汚染されると、浄化は不可能に近いからである。そのため、依然としてカドミウム汚染米が食卓に登る可能性がある。日本人の主食の米のカドミウム汚染を防除するためには、カドミウムを吸収しない水稲を作出する必要がある。本研究ではカドミウム排出型水稲を作出する第一歩として、新しく見いだしたカドミウム耐性細菌の中から排出型細菌を検出し、その遺伝子を解析した。得られた結果を要約すると次のようになる。2)強耐性で排出型を示した細菌のAlcaligenes pichaudi及びAlcaligenese xylosoxidansは、Mgを体内に取り込む際に同時に入ってくるCo^<2+>,Zn^<2+>,Cd^<2+>を膜タンパクによって排出するCZCシステム遺伝子が見出された。以上の結果から,本年度の目標であるカドミウム排出型遺伝子が獲得できた。次年度に、本研究の目的とするカドミウム排出型水稲の育成を実施する予定である。
近代日本と中国における「哲学」概念の成立過程の比較研究

本研究における比較分析を通じて、近代日本・中国の「哲学」成立期の特徴について、主に以下の点が明らかにされた。明治維新前後の時期を除き、近代日本の初期の「哲学」は形而上学をベースとしたドイツ系哲学が主流であり、中国やインドなどの「東洋哲学」の思想史分析においても、その学問分類の枠組を「所与」のものとして当てはめて叙述する傾向が強い。それに対して、近代中国の場合、西洋思想導入当初より、進化論が圧倒的な影響力を持つとともに、「哲学」的な機能を果たしたために、「形而上学」への関心は薄かった。さらに、「知識」を重視する西洋の「哲学」と中国の知的伝統との異質性を指摘する議論も少なくない。平成24年度においては、平成23年度の成果を基礎としつつ、主として日本と中国における近代アカデミズムの中で「哲学」が一つの学科として成立してゆく過程において醸成されていった「哲学」観や、「哲学」と他の諸学との関係、さらに「哲学」の社会的役割等を検討するための資料収集とその内容分析を行った。具体的には、日本については、井上哲次郎や外山正一(さらにアカデミズムと異なる系譜の思想家として中江兆民)らを分析対象とし、中国の胡適、傅斯年らとの比較を行った。その結果、日本においては、西周らの「哲学」導入以降、その具体的内容は変遷を経たものの、「哲学」と儒教等との親和性や“「諸科学を統轄する学」としての「哲学」"というイメージは継承されていたため、日本への西洋の先進的学術の早期導入を目標とした明治政府にとって、「哲学」は自らと対立するものと意識されることは少なく、また、日本の初期アカデミズムにおける「哲学」も、政治権力を補完する社会的機能を果たしていたことが明らかになった。それに対して、中国における「哲学」は、儒教を中心とした中国の伝統思想との異質性が注目されることが多く、清末の教育制度改革以来、政治権力側には「哲学」の「危険性」への懸念が存在していた点や、中華民国成立以降の政治権力とアカデミズムの関係は日本よりも緊張度の高いものであったために、「哲学」も現有の政治権力に対する批判的な機能を果たしてきた点など、日本と異なる独自の特徴を持つことも示された。このような「哲学」の社会的機能については、従来より、日本および中国の事例について、個々の事実自体は指摘されてきていたものの、両者の比較を通じてそれぞれの特質とその背景がよりクリアなものになった点に、本研究の成果の意義があるといえるであろう。平成25年度は、平成23・24年度に蓄積された成果の上に、主として日本と中国における初期の「哲学史叙述(日本における日本哲学史、中国における中国哲学史等)」の特徴を検討した。日本における初期の「哲学史叙述」(井上哲次郎、井上円了等)の特徴の一つとして、「哲学」がすでに普遍的に確立した一つのディシプリンであることを前提として、その各分野(「純正哲学(形而上学)」「論理学」「倫理学」等)について、該当する日本やアジアの思想的遺産の諸要素をはめ込んでいくというスタイルが一般的だった点がある。それに対して、中国では、そもそも中国思想の歴史を「哲学史」として叙述することの可否が問題となっており、例えば、近代における中国史の書き換えに大きく貢献した梁啓超は、1900年代には、主として「中国学術史」という語を用い、1920年代には、より明確に、「哲学」は「知」を重視する西洋固有の学問形態であり、「人としていかに生きるか」を主題としてきた中国の学問とは質的に異なると主張した。また、近代中国史上、初めて大きな社会的影響を与えた中国哲学史の著作である胡適『中国哲学史大綱(上)』は、古代中国の思想家の「邏輯(ロジック)」のあり方を中心に叙述を進めるという特異な形態をとり、形而上学的な要素などを哲学史叙述から排除した。彼らに共通するのは、日本のように「講壇哲学」的ディシプリンを普遍的なものとして前提とせず、「哲学」という学問のあり方を相対化もしくは再検討する姿勢である。本年度の成果も含め、3年間の本研究全体を通して得られた近代日本・中国の「哲学」概念の導入・定着期における諸問題についての知見は、個別的には従来の研究においても指摘されているものもあるが、日中の比較という新たな視点を導入することによって、双方の「個性」がより明確にされており、この点にこそ、本研究の意義があると思われる。

平成23年度に研究活動は、関連書籍・資料や既存の諸研究を収集し、近代における日本・中国・西洋の「哲学」や関連諸学についての理解を深める一方、青少年期に伝統的教育を受けながら、幕末から明治初期にかけて西洋の新たな学術に触れることとなった所謂「明治啓蒙期」の思想家の代表的人物として中村正直・西周らをとりあげ、彼らの著作を読み込むことによって、その西洋思想の導入のあり方と、彼らの「哲学」に対するイメージを検討することを中心とした。その結果、彼らの西洋思想の受容・解釈のあり方や西洋の「哲学」的学説についてのイメージには、従来の研究で言われている以上に「儒教」的な要素の影響が強く、それは単なる「語彙」等のレベルにとどまらず、「学」の体系の構造や「学」の社会的意義についての見方にまで及ぶものであることが明らかになった。また、比較対象として、中国についても、「若年において伝統的な儒教のトレーニングを受けた上で、西洋の様々な思想に触れた人物」として、厳復・梁啓超・章炳麟らの西洋思想理解のあり方や「哲学」観も検討した。彼らの活動期が1890年代後半以降であったため、彼らは一方において当時の日本思想界を相当程度意識していたが、他方で彼らの西洋思想や「哲学」理解における独自性も強く、その「独自性」の中にも、従来論じられていた以上に、儒教などの「伝統的要素」の影響が見られることが確認された。さらに、彼らと中村や西らとの間の思想的「差異」には、日本と中国の間の「伝統的学術」(儒教など)のあり方の相違の影響によると思われる部分があることも見出された。なお、本研究の内容と関連する成果として、「中村正直と厳復におけるJ・S・ミル『自由論』翻訳の意味」と題する論考を京都大学人文科学研究所に提出済であり、平成24年度中に論集(題名未定)に収録・発行される予定である。平成24年度の活動の結果、日本では、アカデミズム成立期における「ディシプリンとしての哲学」確立以降の「哲学」が、社会の現状等への「批判」性をさほど発揮することはなく、明治政府のめざす方向性と協調しつつ(ただし、このことは「哲学」が専ら政治権力に従属していたということを必ずしも意味しない)、主として「近代国家としての日本」の確立・強化という社会的機能を果たしていたのに対して、中国においては、政治権力とアカデミズムとの一種の「緊張関係」を背景に、「哲学」研究は、比較的「批判」的機能を果たす傾向が強かったことが明らかにされた。このような形で、日中間の比較研究を通してそれぞれの社会における「哲学」の機能の独自性が示されたという成果から見て、申請時に掲げた“日本と中国における「哲学」の「独自性」の検討や、そうした「独自性」についての日中間の比較研究"という目的を比較的順調に達成しつつあると考えられる。平成23年度の活動によって、日本における「ディシプリンとしての哲学」の確立以前に「西洋」に触れた中村正直や西周らは、我々が今日一般的に「哲学」として理解している諸学説に関して、儒教等の影響を受けた独自の理解を有しており、彼ら(「哲学」という語の生みの親である西周も含め)の「哲学」観は、明治中期のアカデミズム確立以降の「哲学」観との間にかなり大きな断絶があると見られることが確認された。さらに、厳復・梁啓超・章炳麟らとの比較検討によって、彼らの西洋思想理解のそれぞれの特質において、日中の伝統的要素の相違が関わっている点が明らかになった。以上の点から、本研究は、現段階においては、ほぼ事前に設定した研究計画通りに目的が達成されていると考えられる。平成25年度においては、平成23・24年度に蓄積された成果の基礎の上に、研究範囲を日本と中国における「哲学史叙述」のそれぞれの特徴を検討する。すでにこれまでの研究によってある程度明らかになっているように、日本における「哲学」受容は、西洋の近代的学問の急速な導入への全社会的な合意が見られたという背景の下、特に大きな摩擦もなく進行し、さらに、日本や東洋における「哲学」の存在についても、疑問が持たれることが少なかった。
霊長類感覚多重遺伝子族の大規模集団解析による嗅覚・味覚・色覚の総体的進化像の解明

霊長類は色覚の動物と言われてきたが、近年嗅覚と味覚に大きな種間及び種内多様性が見出され、総体としての感覚進化を理解する必要に迫られていた。新世界ザル野生群とヒトを含む豊富な集団試料を用いて、色覚オプシン、嗅覚受容体、味覚受容体に対するtarget captureと次世代シーケンシングによる大規模配列決定を行った。総嗅覚受容体遺伝子数や偽遺伝子割合に種間で顕著な違いが見られない一方で、機能遺伝子と偽遺伝子のレパートリー構成は種間で大きく異なっていた。これらの結果は、霊長類の進化において、化学物質受容体遺伝子群の機能・偽遺伝子構成が能動的に変化していることを示唆していると考えられる。新世界ザル6種(フサオマキザル、セマダラタマリン、アザレヨザル、チュウベイクモザル、マントホエザル、ダスキーティティ)各1個体ずつの高純度ゲノムDNAに対して、嗅覚受容体、苦味受容体、旨味・甘味受容体、色覚オプシンの全遺伝子及び中立対照領域を対象として、target captureと次世代シーケンシング(NGS)を行った。その際、orthologous gene groupを系統樹解析によって設定し、target captureで用いるプローブの設計を行うことで、プローブの無駄な重複や見落としを防いだ。ノドジロオマキザルとチュウベイクモザルの糞DNA集団試料に対して、一部の苦味受容体と嗅覚受容体を対象に、PCRとサンガーシーケンシングを行った。フサオマキザル、コモンマーモセット、アザレヨザル、チュウベイクモザル、マントホエザルの苦味受容体TAS2R1およびTAS2R4について機能解析を実施した。それぞれコルヒチンとショウノウに対しての反応に種間差が見いだされたため、関与するアミノ酸残基を進化解析的な手法を用いて解析中である。ヒトに関しては、パイロットスタディーとして、匿名日本人男性6個体の高純度ゲノムDNAに対して、上記遺伝子及び中立対照領域を対象として、6個体分のゲノムDNAをプールした場合としなかった場合のtarget captureとNGSを行った。ヒトを含む霊長類のL/Mオプシン遺伝子の解析については、現段階で公開されているゲノムNGSデータを解析するため、ヒト参照配列のLオプシンおよびMオプシン上にマップされたリードを抽出し、それらを再度オプシン遺伝子配列を参照配列としてマップし、変異を同定するスクリプトを作製した。これによりリード情報が公開されているゲノムデータを用いてL/Mオプシン遺伝子群塩基変異度を解析することが出来るようになった。target captureとNGSを新世界ザルとヒトの両方において開始した。新世界ザルについては糞DNAからのPCRとサンガーシーケンシングを進めている。L/Mオプシン遺伝子領域の塩基配列をヒトを含む霊長類の公開ゲノムデータから抽出するプログラムを作成した。新世界ザルは食性や色覚の多様性が顕著であるため、進化生態学的な文脈で様々な感覚の相互作用を理解するのに好適といえる。そこで、多様な色覚型と食性の新世界ザル6種を対象に、ターゲットキャプチャーと次世代シークエンシングにより、遺伝子数の膨大な嗅覚受容体(OR)に加え、苦味受容体(TAS2Rs)と旨味甘味受容体(TAS1Rs)遺伝子の全レパートリーを明らかにすることにした。トレードオフ仮説の予測と異なり、新世界ザルで唯一恒常的3色型色覚のホエザルは、他の2色型3色型多型の種に比べ、OR偽遺伝子割合は特に高くはなかった。総OR遺伝子数や偽遺伝子割合に種間で顕著な違いが見られない一方で、機能遺伝子と偽遺伝子のレパートリー構成は種間で大きく異なっていた。TAS2Rsは中立対照に対して塩基多型度が、特に非同義変異で高い傾向にあり、苦味感覚の多様化進化が示唆された。これら6種の新世界ザルのTAS2R16とTAS2R38を培養細胞系で再構成したところ、苦味物質に対する反応性に種間で顕著な違いが見られた。一方、TAS1Rsは機能制約が緩んでいる傾向がみられ、タマリン属では旨味受容体TAS1R1が偽遺伝子化していた。これらの結果は、霊長類の進化において、化学物質受容体遺伝子群の機能・偽遺伝子構成が能動的に変化していることを示唆し、化学物質感覚の重要性を物語っていると考えられる。一方、旧世界ザルのニホンザルTAS1R2/TAS1R3はヒトが感じられない程度の麦芽糖の甘味もショ糖の甘味と同じくらいに感じることを発見した。自然界では、炭水化物はデンプン等の多糖類として穀物や葉に含まれているので、唾液等に含まれる酵素(アミラーゼ)によって分解された結果、麦芽糖が生じる。ニホンザルはこれを強い甘味として感じることで、採食に役立てている可能性が示唆された。多様な色覚と食性の新世界ザル6種からのターゲットキャプチャーと次世代シークエンシングから順調に遺伝子数の膨大なOR、TAS2R、TAS1R遺伝子の全レパートリーを明らかにすることができた。その結果、従来の限られて知見から想定されたことと、これらの遺伝子の進化像が異なることを示すことができた。新世界ザルや旧世界ザルの苦味受容体について、TAS2R16については種間の機能差が大きいことがわかった。また、旧世界ザルの甘味受容体について、コロブス類のTAS2R2/TAS2R3は糖類に対する反応がほとんど見られないことがわかった。

霊長類は色覚の動物と言われてきたが、近年嗅覚と味覚に大きな種間及び種内多様性が見出され、総体としての感覚進化を理解する必要に迫られていた。新世界ザル野生群とヒトを含む豊富な集団試料を用いて、色覚オプシン、嗅覚受容体、味覚受容体に対するtarget captureと次世代シーケンシングによる大規模配列決定を行った。総嗅覚受容体遺伝子数や偽遺伝子割合に種間で顕著な違いが見られない一方で、機能遺伝子と偽遺伝子のレパートリー構成は種間で大きく異なっていた。これらの結果は、霊長類の進化において、化学物質受容体遺伝子群の機能・偽遺伝子構成が能動的に変化していることを示唆していると考えられる。新世界ザルについては、NGSで得られた塩基配列リードを分類整理し、各遺伝子各種の塩基配列を決定する。それらを元に、偽遺伝子数と機能遺伝子数の種間比較、祖先配列推定、進化時間に対する選択圧の動態を解析する。糞DNAに対するtarget captureとNGSを検討する。ヒトについては集団サンプルの解析において複数個体のサンプルをプールしてtarget captureとNGSを行った場合と個別に行った場合を比較して、プールが有効であれば200個体程度に解析規模を広げる。L/Mオプシンの配列データ抽出プログラムを用いて、L/Mオプシン遺伝子群塩基変異度をさまざまな人類集団で比較していく。旧世界霊長類の多数種とヒトの集団試料に対して、OR、TAS2R、TAS1R遺伝子の全レパートリーに対して、ターゲットキャプチャーと次世代シークエンシングを適用し、霊長類におけるこれらの感覚遺伝子の進化とヒトにおける多様性を明らかにする。29年度が最終年度であるため、記入しない。進化遺伝学29年度が最終年度であるため、記入しない。
脳塞栓症に対する血管内衝撃波血栓破砕術の開発

脳塞栓症急性期の超選択的血栓溶解術において、使用した血栓溶解剤による出血傾向の増大、血栓溶解術の主要操作のひとつであるpiercing(ガイドワイヤーによって栓子に穴をあける手技)による血管壁損傷の危険、また栓子の中心部の固い血栓の溶解困難性などの問題が存在する。これらの欠点を補うべく、我々はマイクロカテーテル内に誘導した光ファイバー導光のパルスレーザー照射によって発生する気泡と衝撃波の干渉によって生じる液体ジェットで血栓溶解をはかる、ホルミウム・ヤグレーザー血管内衝撃波血栓破砕装置の開発、臨床応用を目指し基礎実験を行ってきた。実験に使用したレーザーはQスイッチ・ホルミウム・ヤグレーザーである。本装置を比較的低出力で水中照射させ、ファイバー先端で生じる現象について観察を行った。レーザー照射直後にファイバー先端から球状衝撃波が発生しそれが次第に拡大したが、その圧力はファイバー先端近傍で100気圧を超えた。また、ファイバー先端で一過性に水蒸気泡が発生したが、以後縮小し完全に消失した。一方、本装置で得られる液体ジェットを用いた血栓破砕には、より大きな衝撃波と気泡の誘導が必要なため、ファイバー先端の形状に着目しその検討を行った。その結果、ファイバー先端をレンズ状に加工することで、より強い衝撃波と大きな気泡を誘導することができた。以上の結果を踏まえ、直径4mmのガラス管内にレンズ状端面の光ファイバーを挿入、これにホルミウム・ヤグレーザーを導光して発生させた水蒸気泡の後方から火薬の起爆で発生させた衝撃波を干渉させたところ、気泡は変形し液体ジェットが形成された。ガラス管内にゼラチン模擬血栓を封入し同様の実験を行った結果、液体ジェットは模擬血栓に約4mm貫通した。この現象をレーザーの繰り返し発振にて実現させ、in vivoで良好な血栓破砕効果が得られた。今後、現在進行中の基盤研究(衝撃波血栓破砕術用内視鏡の開発)も視野に入れて動物実験を行い、より安全で確実な血栓破砕システムの確立を目指す。本研究は脳塞栓症急性期の治療としてマイクロカテーテル内に誘導したファイバー導光のパルスレーザー照射による衝撃波が発生させる反復する液体ジェットで血栓溶解をはかるものであり、現在まで本治療法の基礎実験として、模擬血栓であるゼラチンおよび人工的に作製したヒト血栓を使用して、微小火薬が発火する際の衝撃波が発生させる液体ジェットによる血栓溶解術の基礎実験を行い、一連の報告をしてきた。平成11年度より、衝撃波血栓破砕術用のHo-YAG laserを用いた衝撃波発生装置を日本赤外線工業(株)と共同開発している。レーザー照射により衝撃波を発生させるにはパルスレーザーでなくてはならず、新たにホロニウムレーザーにQスイッチを施しパルスレーザー照射が可能なシステムを開発した。これは世界的にみても全く新しい独自のシステムである。この開発の成功によりHo-YAG laserを用いた衝撃波発生装置のプロトタイプのものが作製され、これを用いて東北大学流体科学研究所高山研究室と共同研究で照射条件等の基礎実験を行っている。ファイバー導光により前述のパルスレーザー照射を行いホログラフィー撮影により衝撃波の発生を報告した。照射条件は、0.60mmの石英ファイバーを用い91m J/Pulseのエネルギー照射により7Mp程度の圧力をもつ衝撃波の発生を認めるとともに、これと同時にマイクロバブルの発生を記録している。このマイクロバブルの寿命は数100msにおよび次のパルスレーザー照射によりshock-bubble interactionにより液体ジェットを発生させるのに十分であることを確認した。

現在、パルスレーザーの連続照射によるshock-bubble interactionをホログラフィー撮影により検討中であり、至適条件を求めている。また、臨床応用を考え0.20mmの石英ファイバーも作製に成功しており平成12年度には動物実験を経て臨床応用をはかる予定である。脳塞栓症急性期の超選択的血栓溶解術において、使用した血栓溶解剤による出血傾向の増大、血栓溶解術の主要操作のひとつであるpiercing(ガイドワイヤーによって栓子に穴をあける手技)による血管壁損傷の危険、また栓子の中心部の固い血栓の溶解困難性などの問題が存在する。これらの欠点を補うべく、我々はマイクロカテーテル内に誘導した光ファイバー導光のパルスレーザー照射によって発生する気泡と衝撃波の干渉によって生じる液体ジェットで血栓溶解をはかる、ホルミウム・ヤグレーザー血管内衝撃波血栓破砕装置の開発、臨床応用を目指し基礎実験を行ってきた。実験に使用したレーザーはQスイッチ・ホルミウム・ヤグレーザーである。本装置を比較的低出力で水中照射させ、ファイバー先端で生じる現象について観察を行った。レーザー照射直後にファイバー先端から球状衝撃波が発生しそれが次第に拡大したが、その圧力はファイバー先端近傍で100気圧を超えた。また、ファイバー先端で一過性に水蒸気泡が発生したが、以後縮小し完全に消失した。一方、本装置で得られる液体ジェットを用いた血栓破砕には、より大きな衝撃波と気泡の誘導が必要なため、ファイバー先端の形状に着目しその検討を行った。その結果、ファイバー先端をレンズ状に加工することで、より強い衝撃波と大きな気泡を誘導することができた。以上の結果を踏まえ、直径4mmのガラス管内にレンズ状端面の光ファイバーを挿入、これにホルミウム・ヤグレーザーを導光して発生させた水蒸気泡の後方から火薬の起爆で発生させた衝撃波を干渉させたところ、気泡は変形し液体ジェットが形成された。ガラス管内にゼラチン模擬血栓を封入し同様の実験を行った結果、液体ジェットは模擬血栓に約4mm貫通した。この現象をレーザーの繰り返し発振にて実現させ、in vivoで良好な血栓破砕効果が得られた。今後、現在進行中の基盤研究(衝撃波血栓破砕術用内視鏡の開発)も視野に入れて動物実験を行い、より安全で確実な血栓破砕システムの確立を目指す。