hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機械学習を用いた環境相互作用の未知な対象物操作の学習制御

本研究では,ロボットと環境の間の相互作用が未知である場合に,ロボット自身の試行錯誤と観測したデータをもとに物体操作の制御を行う学習法を提案した.パタン分類学習法を強化学習,モデル予測制御などのロボット制御法に適用した方法を提案し,物理シミュレーションによる評価を通じて提案する手法が事前の試行錯誤にもとづいて得た情報にもとづいて適切な制御を実現できることを示した.本研究では,ロボットと環境の間の相互作用が未知である場合に,ロボット自身の試行錯誤と観測したデータをもとに物体操作の制御を行う学習法を提案した.パタン分類学習法を強化学習,モデル予測制御などのロボット制御法に適用した方法を提案し,物理シミュレーションによる評価を通じて提案する手法が事前の試行錯誤にもとづいて得た情報にもとづいて適切な制御を実現できることを示した.対象とする対象物がロボットアームのリンク上で接触するような物体抱え上げタスクをモデル化し,Matlab上で運動方程式および接触に関する線形相補性条件を実装し,シミュレーションを構築した.対象とする対象物操作問題としては,対象物とマニピュレータ,対象物と環境の間に滑りや転がりが発生するような操作問題として,物体の抱え上げ動作と回転動作の2種類をモデル化・実装した.構築された操作問題の制御獲得法として,モデル予測制御にもとづく方法と強化学習にもとづく方法の2種類を開発した.どちらの方法でも,対象物とロボットハンドの接触点での(滑り・転がり・静止など)接触モードの切り替わりを推定するための学習手法として,機械学習の一手法であるサポートベクターマシン(SVM)を適用した.物体操作の動作を試行錯誤しながら,接触モードの切り替わり情報をサンプルとして収集し,どのような制御入力に対して接触モードが変化するかを,サンプルにもとづいて学習したSVMにより推定できることが確認された.この接触モード推定器と最適制御法である強化学習・モデル予測制御とを組み合わせることで,望ましい接触モードを維持した物体操作が可能であることをシミュレーションで確認した.モデル予測制御とSVMの推定結果を組み合わせるために,サンプルデータのクラスタリング方法を考案し,線形不等式の形で表現できる線形SVMでのモード識別法を提案した.これにより,強化学習を用いる場合と比較して,より少ない試行錯誤の量で望ましい軌道に追従する制御の導出が可能であることが確認できた.研究目的としてあげた接触モード(滑り・非滑り)の切り替わりの効率的な学習法の開発については,ロボットアームおよびハンドの関節トルクの空間におけるモード切り替わり境界を線形不等式の形で推定する方法を開発し,実ロボットをモデル化したシミュレーションにより評価を行った.その結果,望ましい接触モードを維持するためのトルクを線形境界の組み合わせにより表現できることが確認された.この線形境界の学習結果をモデル予測制御に適用することで,実機ハンド・アークシステムと同等の構成において提案する学習制御手法が有効に機能することが確認された.6自由度アームとロボットハンドおよびカメラからなるロボットシステムを構築し,物体を回転する動作を評価・検証した.シミュレーションにおける物理モデルと実機実験システムの間のずれに対処することが今後の課題となる.他方で,物体操作における機械学習手法の適用法についての拡張・応用法について検討を行った.具体的には,ロボットに搭載された力覚センサにより物体操作途中の物体との接触状態を観測し,そのセンサ情報からの特徴抽出を行うことで物体操作における適切な接触モードの維持方法を獲得する手法を提案し,シミュレーションにより実装・検証した.ヒューマノイドロボットにおける物体の抱え上げ動作をタスク例として実装し,非線形の低次元写像法により物体操作時のセンサ情報からの特徴抽出を行い,その物体操作への適用時の有効性を定量的に評価した.昨年度までに得られたモデル予測制御と接触モード切り替わり境界の推定結果を組み合わせた動作生成法を実機に適用するため,ロボットシステムを構築し,評価を行った.実機ロボットを,多自由度ロボットアームと複数の指からなるハンドにより構成し,アーム部分とハンド部分を制御用PCにより同時に制御する制御系を構築した.構築された実機マニピュレータ・ハンドの形状を再現したシミュレーションにおいて,望ましい接触モードを維持した物体回転操作が可能であることを確認した.アーム・ハンドおよび物体を視野におさめる位置にカメラを設置し,視覚情報から物体の位置および姿勢を10[fps]で計測可能とした.構築された実機実験システムによる検証の第一ステップとして,シミュレーション結果を実機ロボットに適用し,オフラインでの学習結果を利用して実機での物体操作を行った.また,提案する物体操作方法の適用対象を広げるために,多関節の両腕を有するヒューマノイドロボットによる抱え上げ動作におけるモデルの事前知識を要しない動作学習法を提案・実装した.具体的には,ヒューマノイドロボットと机上に置かれた物体とを含んだ動力学シミュレーションを構成し,その中で物体を抱え上げる動作を種々行わせ,物体の滑りにより抱え上げ動作が失敗する状況を事前にデータとして収集し,この観測データのみから望ましくない滑りの発生を避けるための制御則を構築し,シミュレーションにおいてその有効性を確認した.物体操作において,接触モードの切り替わりに注目した学習法を導入するという目的については,シミュレーションにおいてモデル予測制御による制御法が適切に機能したことで一定の達成を得ている.一方,シミュレーションで得られた結果を実機ロボットに適用する段階についての評価・検証が今後の課題として求められる.24年度が最終年度であるため、記入しない。実機ロボットによる物体操作について,物理モデル(シミュレーション)と実世界との間のずれを評価し,そのずれに対処するための適応手法を開発することが第一の課題である.また,力センサ情報からの特徴抽出結果をロボット制御に反映するための制御手法を開発・評価することで,学習による物体操作へのアプローチの可能性を広げる.24年度が最終年度であるため、記入しない。
Jumoniiファミリー蛋白質の生理機能と核ダイナミクス

ヒストンH3K9のメチラーゼ、G9aとGLPの心臓発生における機能解析ヒストン修飾の意義を探るため、個体内でヒストンのメチル化を操作し、その表現型から意義を解析している。今年度は、ヒストンH3K9のメチラーゼ、G9aとGLPの欠損マウスを作製し、H3K9のメチル化の働きを調べた。G9aとGLPはマウスの胚発生に必須であることが判明している。また、心臓発生においても興味深い発現を示すことが昨年度、示された。今回、まず、各の心筋特異的ノックアウトマウスを作製した。しかし、いずれのマウスも大きな異常を示さず、また、H3K9のメチル化の減少も認められなかった。その理由として、心臓発生においては、G9aとGLPはお互いを相補できることが考えられた。そこで、両者をいずれも心筋特異的にノックアウトしたマウスを作製したところ、H3K9のメチル化の低下が起こり、さらに、房室中隔欠損症により死亡することを確認した。また、DNAアレイ解析等から、その原因遺伝子を複数、予想できた。このマウスに加え、G9aとGLPのそれぞれの単独欠損個体も用いてDNAアレイ解析を行い、G9a、GLPおよび両者が制御する遺伝子を明らかにした。単独欠損個体では数個から10数個程度の遺伝子しか制御されないが、両者を欠損すると数百個の遺伝子が変動し、多くの遺伝子がこの二つの酵素の重複機能によって支配されることが明らかとなった。また、その機能は心臓形態形成に必須であることも判明した。1.ヒストン脱メチル化酵素およびヒストンメチル化酵素の発現パターン心臓の発生過程で、Jmjファミリーなどのヒストン脱メチル化酵素およびヒストンメチル化酵素、さらに細胞周期調節因子、分化調節因子の発現パターンを詳細に検討した。その結果、ヒストン脱メチル化酵素およびヒストンメチル化酵素と細胞周期調節因子の中のアクセル分子の多くが、生後一過性の発現増加を示し、その後、減少に転じるという類似した発現パターンをとることがわかった。同様の発現プロフィールの検討をマイクロアレイを用いて、すべての遺伝子に拡大して行ったところ、上記のパターンをとる遺伝子群は全体の一部で、その中に細胞周期のG1期以降の進行に関わる因子が多く含まれることが判明した。このことから増殖制御におけるヒストン修飾の寄与が示唆された。2.増殖停止と分化の維持におけるヒストンメチル化および脱メチル化の意義(1)で予想された増殖制御におけるヒストン修飾の寄与を解析するため、ヒストン脱メチル化酵素を心筋で発現するトランスジェニックマウスおよび二つのヒストンメチル化酵素の心筋特異的ノックアウトマウスを作成した。前者からヒストンメチル化修飾が心筋の増殖制御に重要であることを示唆する結果を得た。また、後者から、この二つのヒストンメチル化酵素がオーバーラップした機能をもつこと、両者をノックアウトすることにより、胎生致死となることが判明した。現在、その死因となる異常の解析を通じて、ヒストンメチル化の意義を検討中である。
環境ストレスによる翻訳開始とアクチン骨格の統括制御機構の研究

浸透圧ストレスやグルコース飢餓などの環境ストレスは出芽酵母のアクチン極性と全蛋白質合成を迅速且つ一過的に阻害する現象を見い出している。この現象を解明するため、本申請の期間中では主にグルコース飢餓による制御機構の解析を行った。その結果、グルコース飢餓による制御は、まず翻訳開始とアクチン極性を統括して制御する機構と、それぞれを個別に制御する機構の二つから構成されており、統括制御機構は、急速な阻害反応と再活性化の二つの反応から構成されている事がわかった。この阻害反応にはA-キナーゼやReg1/Glc7プロテインフォスファターゼが関与することを明らかにした。再活性化はさらにグルコース非存在下での再活性化とグルコース再添加による急速な再活性化に分類され、グルコース非存在下での再活性化には呼吸能やMsn2/4転写因子、Snf1キナーゼが関与しているが、グルコース再添加による急速な再活性化にはこれらが関与しない新規のシステムが存在する事実を明らかにした。またグルコース飢餓による個別制御の機構として、翻訳開始の停止反応のみに関わる因子としてmRNAポリA鎖の分解に関与するPop2/Caf1遺伝子、またアクチンの脱極性化反応のみに関わる因子としてRho1-Pkc1キナーゼ経路を新たに同定した。これらのシステムはストレスに応じて空間的に配置された遺伝子発現パターンを迅速に再編成する為に必要であると考えられる。浸透圧ストレスやグルコース飢餓などの環境ストレスは出芽酵母のアクチン極性と全蛋白質合成を迅速且つ一過的に阻害する現象を見い出した。この現象は空間的に配置された遺伝子発現パターンをストレスで迅速に再編成するシステムの存在を示している。このシステムを解明するため、本申請の期間中では主にグルコース飢餓によるシステムの解析を行った。グルコース飢餓による制御は、まず翻訳開始とアクチン極性を統括して制御する機構と、それぞれを個別に制御する機構の二つに分類された。統括制御機構は浸透圧ストレスの反応と同様、急速な阻害反応と再活性化の二つの反応から構成されていた。グルコース飢餓後の阻害反応にはA-キナーゼやReg1/Glc7プロテインフォスファターゼが関与することを明らかにした。再活性化はさらにグルコース非存在下での遅延した再活性化とグルコース再添加による急速な再活性化に分類され、グルコース非存在下での再活性化には呼吸能、Msn2/4転写因子やSnf1キナーゼが関与しているが、グルコース再添加による急速な再活性化にはこれらが関与しない別なシステムが存在する事実を明らかにした。さらにグルコース飢餓による個別制御の機構として、翻訳開始の停止反応のみに関わる因子としてmRNAポリA鎖の分解に関与するPop2/Caf1遺伝子、またアクチンの脱極性化反応のみに関わる因子としてRom2GEF-Pkc1キナーゼ経路を新たに同定した。グルコース飢餓時には細胞内ATPレベルも変動するが、解糖系の変異株を用いた解析から、ATPだけでなく、細胞内グルコースかグルコース6リン酸も統括制御に関与する可能性を明らかにした。

またグルコース飢餓による個別制御の機構として、翻訳開始の停止反応のみに関わる因子としてmRNAポリA鎖の分解に関与するPop2/Caf1遺伝子、またアクチンの脱極性化反応のみに関わる因子としてRbo1GTPase-Pkc1キナーゼ経路を新たに同定した。これらのシステムはストレスに応じて空間的に配置された遺伝子発現パターンを迅速に再編成する為に必要であると考えられる。解糖系変異株群を用いた解析からグルコース飢餓時の統括制御にはATPだけでなく、細胞内グルコースかグルコース6リン酸も関与する可能性を明らかにした。さらに局部麻酔剤テトラカインがグルコース飢餓と類似した効果を持つ事実を見いだし、テトラカインの感受性/耐性に関わる変異株を多数同定した。
平衡斑感覚上皮における耳石前駆物質性質および内耳障害性薬物がもたらす影響

1)カルシウムイオノフォアを負荷し、fluo-3の蛍光により[Ca^<2+>]iを測定すると、外液の2価イオンが流入するのが観察された。このことから耳石前駆体の表面は全体膜であることがわかった。2)高K^+溶液、カフェイン、イノントール3リン酸のいずれによっても[Ca^<2+>]iは変化せず、電位依存性カルシウムチャンネル、リアノジン受容体、IP_3受容体のいずれも存在しないと考えられた。3)アセタゾラシド投与によって[pH]iの変化が認められず炭酸脱水素酵素は存在しないと考えられた。4)ATP投与により[Ca^<2+>]iが上昇した。この反応は10100μM ATPで用量依存性に起こり、P_2アンタゴニストで抑制され、P_2yアゴニストで惹起されることからP_2y受容体を介していると推定された。現在、この反応に関与するカルシウムチャンネルをパッチクランプ法により解析中であるが、まだ明らかになっていない。
地域産業クラスターとしての産地形成と農業・農村復興に向けた研究

本研究では、震災・原子力災害からの復興をめざす福島県を対象に、地域産業クラスターとしての産地形成の可能性を検討し、さまざまな産業や主体によって構成されるフードシステムが地域の中で継続・発展していくようなクラスターとしての産地形成を実現するためには、どうすればよいのか、何が必要なのか、福島県を対象に明らかにすることを目的としている。初年度に当たる2018年度の取り組み内容と成果は次の通りである。第1に、理論パートとして、参考文献・論文の収集や学会等での知見収集を通して、クラスターとしての産地形成とその構造を捉えるためのフードシステム論的枠組みの検討を行った。その成果は19年度にとりまとめる予定である。第2に、実証パートとして、調査対象とする醸造用ブドウ(郡山市、川内村など)、落花生(喜多方市)、和クルミ(会津若松市)、タマネギ(南相馬市)への予備調査(関係者への連絡調整、現地視察、課題抽出のための予備的な聞き取り調査など)を実施した。またこれらに関わり、17年度より調査を継続している福島県食品生産協同組合の展開について、クラスター形成に果たす中小企業協同組合の役割という観点から捉えて論文を発表した。第1に、初年度の主な実施事項として計画されていた1分析枠組みの構築に向けた理論的検討、2実証分析に向けた現地予備調査について概ね予定通り実施することができた。第2に、前年度より継続している調査について本研究課題の観点から論文を作成することができた。以上から研究は概ね順調に進展していると評価できる。2年目に当たる2019年度は次の2本柱で研究を進めていく。一つは、初年度より取り組んでいる理論的検討(地域産業クラスターとしての産地形成を捉えるフードシステム論的分析枠組みの検討)の成果をとりまとめ総説等として発表する。もう一つは、調査対象地域に対して集中的にフィールドワークを実施し、関連主体に聞き取り調査を実施する。調査と並行してデータの整理および簡易的な分析を行う予定である。
イネの腋芽形成過程における幹細胞の確立と維持の制御機構の解明

腋芽形成過程における幹細胞の確立と恒常性維持の制御機構を明らかにすることを目指し、メリステム関連遺伝子に着目して研究を行った。まず、腋芽形成過程のいつ幹細胞が確立されるかを特定するため、イネの幹細胞マーカーの発現パターンを解析した結果、腋芽形成の初期過程において、幹細胞マーカーの発現が開始することを明らかにした。また、腋芽メリステムの形成過程が異常となるtillersabsent1 (tab1)変異体を用いた解析から、腋芽形成の初期過程において一過的に発現するTAB1の機能が、確立されたばかりの幹細胞の運命を維持するために必要であることを明らかにした。次に、幹細胞運命の抑制因子を同定するため、花メリステムの幹細胞運命の抑制因子として知られているFLORAL ORGAN NUMBER2 (FON2)遺伝子に着目した。fon2変異体では、野生型と比較して、腋芽形成の初期過程における幹細胞マーカーの発現領域が顕著に拡大していたことから、FON2が、腋芽形成過程において幹細胞運命の抑制因子として働いていることが示唆された。その他にも、fon2においてTAB1の発現領域が拡大することを明らかにし、FON2は、腋芽形成の初期過程において、TAB1の発現を負に制御することで幹細胞集団を一定のサイズに維持していることを明らかにした。今回明らかになったイネのTAB1-FON2経路だが、シロイヌナズナにおいては、同様なWUS-CLV3のシグナル伝達経路が、茎頂メリステムにおいて幹細胞維持を担っている。一方、イネの茎頂メリステムでは、TAB1は発現していない。本研究結果から、シロイヌナズナの茎頂メリステムで使われている幹細胞維持のシグナル経路が、イネの進化の過程で、腋芽形成という非常に限られた発生ステージにおいて役割を果たすようになったと考えている。(1)イネの腋芽形成の初期状態“pre-meristem"の特性の解明イネの腋芽形成過程におけるサイトカイニンシグナルの機能を調べることを目的として,サイトカイニン合成に関わるLOG,LOG-like遺伝子に着目した.log変異体と2つのlog-like変異体を入手し,これらの腋芽の表現型を観察したが,腋芽形成に異常は認められなかった.log変異体とtab1変異体との二重変異体作製ための交配を行った.(2)イネの腋芽形成に特有な幹細胞制御機構の解明イネの腋芽形成過程において働く2つのWOX遺伝子の機能分化のメカニズムを明らかにするために,コンストラクト作製や形質転換などを行った.また,既知の幹細胞抑制因子に着目し,イネの腋芽形成過程における発現パターンおよび変異体の表現型を解析した.これら因子の変異体とtab1変異体との二重変異体作製ための交配を行った.(3)腋芽形成を制御する新たな因子の同定側枝形成が阻害される9つの新規突然変異体について,腋芽の内部形態を,透明化法と切片作製により観察した.その結果,全ての変異体において,腋芽メリステムが形成されていたが,そのうち2つの変異体については,形態的な異常が認められた.1つの目のflat axillary meristem (fam)変異体では,野生型よりも若干扁平な腋芽メリステムが観察されたことから,腋芽メリステムの未分化性の維持などに異常が生じている可能性が考えられた.2つの目のabnormally elongated prophyll (aep)変異体では,異常に伸長したprophyllが観察された.現在,これら2つの変異体の原因遺伝子を単離するためのラフマッピングを行っている.1つの変異体については,おおよその染色体座上位置を特定した.全体的にほぼ計画どおりに進めることができた.(1)のlog (log-like)単独変異体で表現型の異常が現れなかった点については,予想通りであった.(2)については,当初の計画通り,コンストラクト作製と形質転換を終え,現在は植物が再分化してくることを待っている状態である.(3)については,当初は9変異体を単離していたが,腋芽形成が異常になっている可能性の高い2つの変異体にしぼることができた.腋芽形成が顕著に阻害されるaba変異体に着目して解析を行った。腋芽の発生過程の組織学的な解析や、腋芽の分化開始を司るマーカー遺伝子の発現解析から、aba変異体では、腋芽形成のごく初期から異常が生じていることが示唆された。他にも、YABBY転写因子をコードするイネのTOB遺伝子に着目して研究を行った。以前の研究から、TOB1は花器官から花メリステムに働きかけ、花メリステムの活性を正常に維持するために必須であることを示していた。今回は、TOB1に近縁なTOB2とTOB3を含む3つのTOB遺伝子の機能を解析した。tob1変異体においてTOB2とTOB3の発現をそれぞれ単独で抑制した場合、tob1の花器官の異常が昂進されたが、栄養成長期においては顕著な異常は観察されなかった。次に、tob1変異体においてTOB2とTOB3の発現を同時に抑制した。その結果、生殖成長期においては花が全く形成されず、花序は穂軸とブランチのみになった。この結果から、3つのTOB遺伝子は冗長的に働き、花器官だけではなく花メリステムそのものの形成にも必須であることが明らかとなった。また栄養成長期においては、分げつ形成が強く抑えられた。この結果から、TOBが腋芽形成に関与している可能性が示唆された。

3つのTOB遺伝子は、栄養成長期および生殖成長期において類似した発現パターンを示した。栄養成長期においては、葉原基において初期から特異的な発現パターンを示したが、茎頂メリステムや腋芽メリステムでは発現しなかった。TOB遺伝子は、何らかのシグナルを介して葉原基から腋芽メリステムに作用し、腋芽形成あるいはその後の分げつ形成に関与している可能性が考えられる。本研究成果に関する論文がNew Phytologist誌に受理された。全体的にほぼ計画どおりに研究を遂行できている。腋芽形成におけるTAB1やメリステム関連遺伝子の役割を明らかにするための機能解析やその準備(交配等)を、当初の計画通りに行うことができている。また、腋芽形成を制御する新たな因子の同定を目指して行っている、腋芽形成に関わる突然変異体の解析においても、順調に成果が得られている。腋芽形成過程における幹細胞の確立と恒常性維持の制御機構を明らかにすることを目指し、メリステム関連遺伝子に着目して研究を行った。まず、腋芽形成過程のいつ幹細胞が確立されるかを特定するため、イネの幹細胞マーカーの発現パターンを解析した結果、腋芽形成の初期過程において、幹細胞マーカーの発現が開始することを明らかにした。また、腋芽メリステムの形成過程が異常となるtillersabsent1 (tab1)変異体を用いた解析から、腋芽形成の初期過程において一過的に発現するTAB1の機能が、確立されたばかりの幹細胞の運命を維持するために必要であることを明らかにした。次に、幹細胞運命の抑制因子を同定するため、花メリステムの幹細胞運命の抑制因子として知られているFLORAL ORGAN NUMBER2 (FON2)遺伝子に着目した。fon2変異体では、野生型と比較して、腋芽形成の初期過程における幹細胞マーカーの発現領域が顕著に拡大していたことから、FON2が、腋芽形成過程において幹細胞運命の抑制因子として働いていることが示唆された。その他にも、fon2においてTAB1の発現領域が拡大することを明らかにし、FON2は、腋芽形成の初期過程において、TAB1の発現を負に制御することで幹細胞集団を一定のサイズに維持していることを明らかにした。今回明らかになったイネのTAB1-FON2経路だが、シロイヌナズナにおいては、同様なWUS-CLV3のシグナル伝達経路が、茎頂メリステムにおいて幹細胞維持を担っている。一方、イネの茎頂メリステムでは、TAB1は発現していない。本研究結果から、シロイヌナズナの茎頂メリステムで使われている幹細胞維持のシグナル経路が、イネの進化の過程で、腋芽形成という非常に限られた発生ステージにおいて役割を果たすようになったと考えている。(1)のサイトカイニン合成に関わるLOG,LOG-like遺伝子の解析については,単独変異体で表現型の異常が現れなかった原因として,機能の冗長性が考えられる.今後は,CRISPR-CAS9システムを利用してlogの多重変異体を作製し,表現型を解析する予定である.log tab1変異体との二重変異体についても解析を行う.(2)については,これから再分化してくる個体の表現型を解析する.また,発現パターンを明らかにした幹細胞抑制因子の変異体の表現型を詳細に解析する. tab
新しい慢性気道感染症モデルによる発症機序の免疫学的分子生物学的解析

慢性気道感染症の病態は、病理学的あるいは細菌学的に定義されてきた。しかし、慢性気道感染症の経時的病態は、臨床的にも実験的にも解析することは困難であった。我々は、緑膿菌持続感染マウス動物実験モデルを開発し、慢性気道感染症の免疫学的、病理学的解析を行った。感染菌株としてムコイド型緑膿菌NUS10株を用いた。本菌を生理食塩水に浮遊させ(10^9cfu/ml)、その菌液に長さ2mmに切断した静脈留置用プラスチックチューブを3日間37°Cの条件下で浸しておく。このチューブを、ddY系、雄、6週齢マウスの気管内に経口的に挿管し感染を成立させる。マウスのBALFを経時的に採取し、菌数定量と細胞数および細胞分画を測定し、サイトカインをELISAを用いて測定した。感染初日に、BALF中の総細胞数とともに好中球分画の増加が認められ、3日目には減少し10日目前後にこれら総細胞数および好中球分画の減少のpeakがみられた。その後、再び緩やかに上昇し、30日目以降に以降細胞成分の5060%で定常化する。このようなBALF中の好中球数の動態は、MIP-2の動態とよく相関していた。また慢性気道感染症はサイトカインの動態から、4つの次期に分類することが出来、便宜的に急性期、亜急性期、亜慢性期、慢性期に分類した。急性期にはいずれのサイトカインも上昇し、亜慢性期にはTNFαが一過性の上昇を示した。慢生期にはにMIP2よる気道内の好中球浸潤を除き、サイトカインはコントロールレベルで推移していく。これらの結果から従来DPBやCystic fibrosisでのMIP2(IL8)の気道内好中球の遊走における役割の一犠牲を肯定しても疾患特異性は否定されることを示唆しているものと思われた。また、IL10の低下がむしろCystic fibrosisでの疾患特異性であることが示唆される。慢性気道感染症の発症機序を解析するために、新しく開発した慢性気道感染症モデルを用いて、肺組織に集積したリンパ球の解析を行った。肺内リンパ球数は菌接種後7日目に菌接種前と比し、3倍程度まで増加し、以後120日目まで高値をとった。同時に肺内リンパ球の表面マーカーをFACScanにて解析したところ、リンパ球のCD4+/CD8+比は低下しており、120日目まで低値のままであった.この結果は当教室における慢性気道感染症患者の気管支肺胞洗浄液の解析結果と極めて類似するものであり、本モデルが臨床における慢性気道感染症の病態を反映しているものと判断された。14員環系マクロライド薬の慢性気道感染症与える効果を検討したところ、クラリスロマイシン投与により、肺内リンパ球の減少傾向並びにCD4+/CD8+比の回復傾向が認められた。しかしながら、ニューキノロン薬や16員環系マクロライド薬では効果は認められなかった。これらの結果も臨床において認められた結果と一致するものであった。上記の結果より、慢性気道感染症を発症する際には、肺内リンパ球の増加とCD4+/CD8+比の低下を伴っており、14員環系マクロライド薬はそれらを回復させることが明らかになった。また、マクロライド薬の抗炎症作用には、炎症細胞に与える効果が大きく関連していることが示唆された。

DPBを含む慢性気道感染症の治療にErithromycine(EM)やclarithromycine(CAM)などの14環系マクロライド剤が使用されるようになって、10年が経ち、臨床的にその有用性が確認されており、その作用機序の解析もあらゆる方向から進められている。しかし、リンパ球に対する作用は、Keichoらが、in vitroにおいてT cellの増殖活性化抑制に働くと証明した以外の報告はない。肺内リンパ球の解析には、適当な動物モデルの使用が必須であり、我々が作製したintubationモデルが慢性気道感染症の解析に使用可能と考えている。我々は、このモデルを用い、慢性気道感染症に対するマクロライド剤の作用機序、特にリンパ球に対する作用を解析した。緑膿菌(ムコイド株NUS10)を用いてintubationモデルを作製し、CAMにて治療を行った。その結果、CAMの用量依存的な細菌学的治療効果が認められた。これはglycokalyxやbiofilmの抑制に伴い、菌のクリアランスが容易になったものと考えられた。Yasudaや武田が報告しているように、マクロライド剤によるglycokalyxの抑制効果が本モデルにて推測された。また、CAMは細菌学的効果を与えない程度の少量投与でも:組織学的のみならず肺内リンパ球の解析でも、浸潤を抑制していることが本実験で証明された。このことから,CAMが細菌学的作用のみならず、生体側の免疫学的機構に何らかの作用が働いている可能性が示唆された。慢性気道感染症の際に浸潤するリンパ球は、CD4/CD8は低下傾向にあった。このことは、当科における慢性気道感染症のBAL中リンパ球の解析と一致するものであり、本モデルが臨床をよく反映していることが確認された。慢性気道感染症の病態は、病理学的あるいは細菌学的に定義されてきた。しかし、慢性気道感染症の経時的病態は、臨床的にも実験的にも解析することは困難であった。我々は、緑膿菌持続感染マウス動物実験モデルを開発し、慢性気道感染症の免疫学的、病理学的解析を行った。感染菌株としてムコイド型緑膿菌NUS10株を用いた。本菌を生理食塩水に浮遊させ(10_9cfu/ml)、その菌液に長さ2mmに切断した静脈留置用プラスチックチューブを3日間37°Cの条件下で浸しておく。このチューブを、ddY系、雄、6週齢マウスの気管内に経口的に挿管し感染を成立させる。マウスのBALFを経時的に採取し、菌数定量と細胞数および細胞分画を測定し、サイトカインをELISAを用いて測定した。感染初日に、BALF中の総細胞数とともに好中球分画の増加が認められ、3日目には減少し10日目前後にこれら総細胞数および好中球分画の減少のpeakがみられた。その後、再び緩やかに上昇し、30日目以降に以降細胞成分の5060%で定常化する。このようなBALF中の好中球数の動態は、MIP-2の動態とよく相関していた。また慢性気道感染症はサイトカインの動態から、4つの次期に分類することが出来、便宜的に急性期、亜急性期、亜慢性期、慢性期に分類した。急性期にはいずれのサイトカインも上昇し、亜慢性期にはTNFαが一過性の上昇を示した。慢性期にはにMIP2よる気道内の好中球浸潤を除き、。サイトカインはコントロールレベルで推移していく。これらの結果から従来DPBやCystic fibrosisでのMIP2(IL8)の気道内好中球の遊走における役割の一犠牲を肯定しても疾患特異性は否定されることを示唆しているものと思われた。
Neoatherosclerosisと退行性血管病変の本態解明と治療法開発

申請者らは、これまでに冠動脈硬化に関し、大規模臨床データを集積して、その治療法に関する提言を行ってきた。多施設による冠動脈疾患血行再建術後の長期成績・予後調査(CREDO-Kyoto)においては、薬剤溶出性ステントと用いたPCIとCABGの成績を明らかにするために行われたコホートII研究に引き続き、Cypherが製造販売中止となり、ほぼ第2世代のDESに移行した3年間でのデータを集積するコホートIII研究において症例の固定が終了した。今後、順次解析を続ける。コホートII研究と同様に多くの論文発表が行える予定である。また、DESの長期追跡結果を評価するRESET試験7年が終了し、エベロリムス溶出ステントとシロリムス溶出ステントの効果に差がないことを報告した。また、薬剤溶出性ステント留置後1ヵ月間のDual anti-platelettherapy (DAPT)を評価するSTOPDAPT-2試験の結果も発表し、1か月で抗血小板薬を1剤にすることが出血イベントを減らすことを示した。さらに前向きのCURRENT AS Registry-2を開始し、至適な大動脈弁狭窄症治療の追及を行っている。冠動脈病理標本については引き続きサンプルの収集を行っている。また、基礎研究においては、microRNA(miRNA; miR)-33bのノックインマウスにおいて動脈硬化が悪化を示すとともに、プラークの不安定化も生じることを示し、論文発表を行った。また、miR-33a/b特異的人工核酸の生体での効果も解析中である。nardilysin (NRDc)値の急性冠症候群のバイオマーカーとしての意義についても論文発表を行った。さらに各種疾患においても検討を続けている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。臨床研究、基礎研究からのアプローチを行って、neoatherosclerosis、退行性血管病変としての大動脈弁狭窄症の本態に迫る研究を続けている。具体的には、臨床データの集積のみならず、冠動脈剖検例の評価、大動脈弁狭窄症の病理の評価を行い、かつ基礎実験から得られた治療介入すべき標的分子に対する治療法開発を行っている。順調に計画は進んでおり、適宜論文報告も続けている。I1多施設による冠動脈疾患血行再建術後の長期成績・予後調査(CREDO-Kyoto cohortIII):多施設による冠動脈疾患血行再建術後の長期成績・予後調査(CREDO-Kyoto)について、Cypherが製造販売中止となり、ほぼ第2世代のDESに移行した3年間でのデータの集積を続けている。この検討により、日本人における第2世代のDESによるneoatherosclerosis、VLSTの現状が明らかになる。I2ステント留置後の剖検症例、冠動脈血栓の収集と病理像の評価:引き続き症例の集積を行っている。I3血清miR-33a/b、NRDc値のバイオマーカーとしての意義の検討:miR-33a/bと動脈硬化の関係、また、NRDcの値を不安定狭心症例において測定している。I4薄い線維性皮膜とネクローティックコアにおけるmiR-33bの関与:miR-33bノックインマウス(ヒト化マウス)の動脈硬化病変についての論文を作成し、投稿中である。II1CURRENT AS registryの解析:無症候性の大動脈弁狭窄症の予後に対する論文、重症大動脈弁狭窄症の性差による予後の違いについての論文発表を行った。手術をせずに経過観察した軽度左心機能低下例の予後について論文投稿中である。II2大動脈弁狭窄症の病理評価についても症例を集積中である。申請者らは、これまでに動脈硬化に関し多くの基礎実験を重ね、また大規模臨床データを集積して、その治療法に関する提言を行ってきた(Kimura T etal. Circulation2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2014など)。しかしながら、まだ現在の冠動脈治療法には問題点が残されている。超遅発性ステント血栓症(very late stent thrombosis; VLST)、遠隔期に生じるステント内再狭窄`late catch-up'現象の共通の原因として、neoatherosclerosisという概念が提唱され、注目を集めている。この病態解明のために、前向きに症例登録および冠動脈剖検標本を集積している。一方、退行性血管病変であるASも病因や至適な治療方針は不明であり、現在その解明が待たれる。我々は2003年から2011年に高度ASと診断された症例を登録、臨床発現様式や治療法選択、長期イベントの発生を調査し、わが国のASの現状把握と、至適な治療方針を探索することを目的とする、医師主導型全国多施設共同臨床研究(CURRENT AS registry)を開始し、データを集積、解析を開始した(Taniguchi T and Kimura T etal. JACC 2015 in press)。

本研究課題では、ステント治療後の冠動脈病変と大動脈弁狭窄症の長期間に渡る経年的な観察、病理標本の解析、および動物モデルでの病態の解析と新規デバイスの開発を通じて、neoatherosclerosisと退行性血管病変の本態解明と新規治療法開発に向けた貢献をすることが目的である。I1多施設による冠動脈疾患血行再建術後の長期成績・予後調査(CREDO-Kyoto cohortIII):5年追跡データの集積中である。さらに過去に行った薬剤溶出性ステントの臨床研究のデータをプールしてパワーをあげた解析も進めている。すでに第1報はCirculation誌に掲載された。I2ステント留置後の剖検症例、冠動脈血栓の収集と病理像の評価:症例の収集とデータの蓄積を終えたため、現在論文作成中である。I3血清miR-33a/b、NRDc値のバイオマーカーとしての意義の検討:急性冠症候群症例につき、多施設において前向きな臨床サンプルの集積中である。I3-2 miR-33bの抑制による不安定プラークに対する治療法の開発:miR-33a、miR-33b個別の機能を解析する際の基盤となる技術として、この違いを見分けることのできる合成核酸の開発が重要である。現在、その合成核酸を核酸医薬として応用するための検討を行っている。I4薄い線維性皮膜とネクローティックコアにおけるmiR-33bの関与:miR-33bノックインマウスとapoE欠損マウスを用いた解析を行い、論文リバイズ中である。II1CURRENT AS registryの解析:主論文に引き続き、重症ASのなかで癌を持つ患者の予後を解析中である。II2大動脈弁狭窄症の病理評価と変性大動脈弁における網羅的解析、miR-33a/b、NRDcの働きの検討:引き続き病理標本を集積中である。I3-2 miR-33bの抑制による不安定プラークに対する治療法の開発:miR-33a、miR-33bには3塩基の違いしかない。miR-33a、miR-33b個別の機能を解析する際の基盤となる技術として、この違いを見分けることのできる合成核酸の開発が重要である。まず生体における組織移行、半減期について検討し、さらに治療実験を行う予定である。I4薄い線維性皮膜とネクローティックコアにおけるmiR-33bの関与:miR-33bノックインマウスとapoE欠損マウスを用いた解析を行い、ヒト動脈硬化組織においての検討も追加し、現在論文リバイズ中である。
持久的トレーニングの中止が耐糖能に及ぼす影響

本研究の目的は、持久的鍛練者を対象に、1週間のトレーニング中止がインスリン分泌反応に関与しない糖利用(NIMGU)に及ぼす影響を明らかにすることであった。男子大学長距離選手6名(年齢;21±0.4才、最大酸素摂取量;55.6±1.3ml/kg/min)を対象に、トレーニングの中止前および1週間のトレーニング中止後に、静脈糖負荷試験を行い、Bergmanのminimal model analysisを用いて、NIMGUを算出した。対象群として、一般健常人13名(年齢;22±0.8才、最大酸素摂取量;42.4±1.7ml/kg/min)にも同様に静脈糖負荷試験を行った。その結果、NIMGUは、トレーニング中止1週後においても、以前としてトレーニング中止前の値とほぼ同じ値(前;0.018±0.003min^<-1>,後;0.022±0.004min^<-1>)を示し、また、トレーニング中止後のNIMGUは、一般健常人(0.014±0.001min^<-1>,P<0.05)に比べ高値を示した。経口糖負荷試験やインスリンクランプ法により評価されたインスリン感受性(インスリン分泌反応に関与する糖利用)は、トレーニングの中止1周後では、一般健常人のレベルまで低下することが報告されているが、本研究で検討したインスリン分泌反応に関与しない糖利用は、トレーニングの中止1週では低下しないことが初めて明らかとなった。以上のことより、長期間のトレーニングによって養われたインスリン分泌反応に関与しない糖利用の高進は、少なくとも1週間温存されることが明らかとなり、怪我などにより休養を強いられた場合、パフォーマンスの低下などに対して不安を抱く鍛練者にとって朗報となるものと思われた。
Ｂｉ／非磁性金属界面で顕在化するラシュバ効果を用いた新奇スピン変換物性の研究

本研究では最終的な目標として、Bi/非磁性金属界面におけるラシュバ効果に起因するスピン流-電流変換現象の解明を設定している。その初期段階として単結晶Fe上に成長された高配向Biのスピンホール効果によるスピン変換物性の解明を目指した。なおBiのスピン変換物性には依然議論の余地が残されているため、Biの基礎学理の解明に繋がることも期待している。試料にはMgO基板上にFeとBiを順に成長させたものを用いた。反射高速電子線回折による結晶成長中のその場測定と作製後のX線回折から、Feは単結晶、Biは高配向のテクスチャー構造であることが確認された。本研究では高配向Biのスピン変換効率であるスピンホール角を評価するためにスピントルク強磁性共鳴法を用いた。これは以下のような測定手法である。Bi/Feの二層膜を微細加工し導波路中に組み込んだ試料に対して交流電流を印加する。Bi層を流れる電流は周囲にエルステッド場を発生させ、Fe層の磁化にトルクを与える。またBi層を流れる電流の一部はスピンホール効果によってスピン流へと変換され、Fe層へと注入されることで磁化にトルクを与える。上記の状態の試料に対して外部磁場を掃引するとFeの強磁性共鳴時に直流電圧が生成される。Feに与えられる2種類のトルクは切り分けが可能であり、各々に起因する起電力の比を求めることで、Biのスピンホール角が評価される。スピントルク強磁性共鳴法によって高配向Biのスピンホール角は0.2-0.3と評価された。スピンホール角が大きいことで知られる他の物質を同様の手法で評価した結果(Ta:-0.15、W:-0.30)と比較しても絶対値が十分大きいといえる。また非晶質Bi(0.02)や多結晶Bi(0.00012)のスピンホール角と比較しても大きいことから、結晶性の向上がスピン変換効率の向上に繋がることを示唆する結果が得られた。当初、高配向Biのスピン変換物性の評価には動力学的スピン注入法という実験方法を用いることでBiにスピン注入することを想定していた。これはBi/Feの二層膜においてFeの強磁性共鳴を誘起すると、磁化の角運動量がスピン角運動量としてBi層へと受け渡されるという現象を利用したスピン注入法である。この手法を用いた場合、スピン変換物性としてスピン変換効率に当たるスピンホール角に加え、物質内でスピンが減衰するのに要する距離であるスピン拡散長を評価することが可能となる一方、スピンホール角を評価するにあたり歳差磁化の緩和時間に反比例する量であるダンピング定数が追加で必要となる。この実験手法からスピンホール角を評価するには強磁性体単層膜と非磁性体/強磁性体二層膜の双方においてダンピング定数の評価が必要となるが、非磁性体側に角運動量が受け渡され歳差磁化の緩和が早くなるため、原理的に後者の方がダンピング定数が大きくならなければならない。しかしFe単層膜とBi/Fe二層膜について比較した場合、双方のダンピング定数に殆ど差が見られないか後者の方が小さくなることが確認された。既存の枠組みでは説明できないこの現象の原因の考察や、ダンピング定数を用いずにBiのスピンホール角を評価する手法の探索・選択の実施の結果として、現在の進捗状況は当初の研究計画よりやや遅れている。スピントルク強磁性共鳴法によるBi/Fe二層膜系におけるBiのスピンホール角の評価結果と比較するために、Pt/Fe二層膜を導入することで同様の測定を実施しPtのスピンホール角を評価する。本測定法で得られたPtのスピンホール角が他の強磁性体を用いた二層膜系におけるスピンホール角の報告値と大きな差がないと確認されれば、高配向Biのスピンホール角が十分大きい事の裏付けとなる。一方で有意な差が見られた場合、Feの寄与によるものと考えられるため、寄与を取り除く手法の検討にあたる。高配向Biのスピン変換物性が評価され次第、Ag/Bi/Fe三層膜系を用いたスピン変換物性の評価に移る。Bi/Ag界面ではRashba-Edelstein効果と呼ばれる電流-スピン流変換現象が発現していることが知られている。この現象の発現は界面を構成するBiとAgの面方位に依存すると考えられていて、Bi/Fe二層膜系におけるBiはその上にAgを成長させることでこの効果の発現が期待される面方位となっている。また結晶状態の良好なBi/Ag界面を用いてのRashba-Edelstein効果の電気的観測には前例がなく、高い電流-スピン流変換効率が期待される。上記のような性質を示す三層膜系をBi/Fe二層膜系の時と同様に加工・測定することで、観測される起電力からBiのスピンホール効果の成分を切り分け、純粋にRashba-Edelstein効果からの寄与のみを評価することを目標とする。

本研究では高配向Biのスピン変換効率であるスピンホール角を評価するためにスピントルク強磁性共鳴法を用いた。これは以下のような測定手法である。Bi/Feの二層膜を微細加工し導波路中に組み込んだ試料に対して交流電流を印加する。Bi層を流れる電流は周囲にエルステッド場を発生させ、Fe層の磁化にトルクを与える。またBi層を流れる電流の一部はスピンホール効果によってスピン流へと変換され、Fe層へと注入されることで磁化にトルクを与える。上記の状態の試料に対して外部磁場を掃引するとFeの強磁性共鳴時に直流電圧が生成される。Feに与えられる2種類のトルクは切り分けが可能であり、各々に起因する起電力の比を求めることで、Biのスピンホール角が評価される。スピントルク強磁性共鳴法によって高配向Biのスピンホール角は0.2-0.3と評価された。スピンホール角が大きいことで知られる他の物質を同様の手法で評価した結果(Ta:-0.15、W:-0.30)と比較しても絶対値が十分大きいといえる。また非晶質Bi(0.02)や多結晶Bi(0.00012)のスピンホール角と比較しても大きいことから、結晶性の向上がスピン変換効率の向上に繋がることを示唆する結果が得られた。当初、高配向Biのスピン変換物性の評価には動力学的スピン注入法という実験方法を用いることでBiにスピン注入することを想定していた。これはBi/Feの二層膜においてFeの強磁性共鳴を誘起すると、磁化の角運動量がスピン角運動量としてBi層へと受け渡されるという現象を利用したスピン注入法である。この手法を用いた場合、スピン変換物性としてスピン変換効率に当たるスピンホール角に加え、物質内でスピンが減衰するのに要する距離であるスピン拡散長を評価することが可能となる一方、スピンホール角を評価するにあたり歳差磁化の緩和時間に反比例する量であるダンピング定数が追加で必要となる。この実験手法からスピンホール角を評価するには強磁性体単層膜と非磁性体/強磁性体二層膜の双方においてダンピング定数の評価が必要となるが、非磁性体側に角運動量が受け渡され歳差磁化の緩和が早くなるため、原理的に後者の方がダンピング定数が大きくならなければならない。しかしFe単層膜とBi/Fe二層膜について比較した場合、双方のダンピング定数に殆ど差が見られないか後者の方が小さくなることが確認された。既存の枠組みでは説明できないこの現象の原因の考察や、ダンピング定数を用いずにBiのスピンホール角を評価する手法の探索・選択の実施の結果として、現在の進捗状況は当初の研究計画よりやや遅れている。スピントルク強磁性共鳴法によるBi/Fe二層膜系におけるBiのスピンホール角の評価結果と比較するために、Pt/Fe二層膜を導入することで同様の測定を実施しPtのスピンホール角を評価する。本測定法で得られたPtのスピンホール角が他の強磁性体を用いた二層膜系におけるスピンホール角の報告値と大きな差がないと確認されれば、高配向Biのスピンホール角が十分大きい事の裏付けとなる。一方で有意な差が見られた場合、Feの寄与によるものと考えられるため、寄与を取り除く手法の検討にあたる。高配向Biのスピン変換物性が評価され次第、Ag/Bi/Fe三層膜系を用いたスピン変換物性の評価に移る。
肺動静脈奇形に対する根治治療：ハイドロコイルによる再開通しない塞栓術の確立

これまで集積した患者データ、画像を検討、解析した。結果は下記の通りである。37患者の57病変の肺動静脈奇形に対してハイドロコイルを用いた塞栓術が思考された。57病変のうち56病変においてハイドロコイルの留置に成功した。術後は造影剤の流れを経時的に描出可能なtime-resolved magnetic resonanceangiography(TR-MRA)もしくは肺動脈造影を施行し、再開通の有無を評価した。平均経過観察期間19ヶ月(2-47ヶ月)にて、いずれの病変においても再開通は認められなかった。つまり、本研究における再開通率は0%であった。使用したコイルの内訳は下記である。ハイドロコイルとベアコイルとファイバーコイル:47病変、ハイドロコイルとベアコイル:5病変、ハイドロコイルファイバーコイル:3病変、ハイドロコイルのみ:1病変。また、使用したハイドロコイルの詳細は下記のとおりである。使用本数:中央値4、全長:中央値60 cm、体積:342 mm3。この結果をCardioVascular and Interventional Radiologyに投稿し、掲載された。現在までの経験をもとに、コイル塞栓術の対象を検討し、プロトコールを作成した。さらに、これを研究協力施設のメンバーと会議にてブラッシュアップさせ、下記の通り、対象症例、プロトコールを決定した。【コイル塞栓術の対象】CTにて肺動静脈奇形と診断された未治療の肺動静脈奇形、およびTRーMRAもしくは肺動脈造影にて再開通と診断された肺動静脈奇形とする。血管造影剤の禁忌患者、同意が得られなかった患者、MRI禁忌患者は除外する。【塞栓術プロトコール】1超音波ガイド下に一側の大腿静脈を穿刺し、肺動脈にアプローチする。2血栓形成防止のため、ヘパリンを使用し、術中はACT200以上に保つ。3術中は、右左短絡を介した肺静脈側への血栓の飛散防止を目的に、バルーンカーテンを使用し、肺動静脈奇形の流入動脈を血流遮断した状態で手技を行う。4未治療病変に対する塞栓術:塞栓部は、肺動静脈奇形の短絡血管および流入動脈とする。短絡血管は拡張していることが多いため、この部分は通常のコイルにてフレームができるまで塞栓する。その後、流入動脈を末梢側よりハイドロコイルをなるべく密に留置する。ハイドロコイルは通常のコイルよりもやや高額であり、医療経済的観点より、最大使用本数は原則5本とするが、どうしても必要な場合は、追加使用は許容する。さらに流入動脈を通常のコイルにて血流停止が得られるまで塞栓する。5再開通病変に対する塞栓術:既存のコイル内に可能な限りマイクロカテーテルをすすめハイドロコイルをなるべく密に留置する。最大使用本数は原則5本とするが、どうしても必要な場合は、追加使用は許容する。平成27年度は、8症例について、本研究への参加の同意が得られ、12病変の治療を行った。いずれも上記のプロトコールに沿って、治療を行い、現在、経過観察中である。予定とほぼ同様に症例集積は進んでいる。現在のところ、安全性にも問題はない。1例のみ、患者の都合(転居)によりフォローアップができなくなったが、それ以外の症例は継続して経過観察中である。昨年度作成された下記のプロトコールをもとに、症例集積を進めた。【塞栓術プロトコール】1.超音波ガイド下に一側の大腿静脈を穿刺し、肺動脈にアプローチする。2.血栓形成防止のため、ヘパリンを使用し、術中はACT200以上に保つ。3.術中は、右左短絡を介した肺静脈側への血栓の飛散防止を目的に、バルーンカーテンを使用し、肺動静脈奇形の流入動脈を血流遮断した状態で手技を行う。4.未治療病変に対する塞栓術:塞栓部は、肺動静脈奇形の短絡血管および流入動脈とする。5.再開通病変に対する塞栓術:既存のコイル内に可能な限りマイクロカテーテルをすすめハイドロコイルをなるべく密に留置する。平成28年度は、14症例について上記のプロトコールに沿って、治療を行い、現在、引き続き経過観察中である。予定とほぼ同様に症例集積は進んでおり、現在のところ、安全性にも問題は見られない。いずれの症例の経過観察も予定通り行われている。平成29年度は9例について、下記のプロトコールに沿って治療を行った。

1.超音波ガイド下に一側の大腿静脈を穿刺し、肺動脈にアプローチする。2.血栓形成防止のため、ヘパリンを使用し、術中はACT200以上に保つ。3.術中は、右左短絡を介した肺静脈側への血栓の飛散防止を目的に、バルーンカーテンを使用し、肺動静脈奇形の流入動脈を血流遮断した状態で手技を行う。4.未治療病変に対する塞栓術:塞栓部は、肺動静脈奇形の短絡血管および流入動脈とする。短絡血管は拡張していることが多いため、この部分は通常のコイルにてフレームができるまで塞栓する。その後、流入動脈を末梢側よりハイドロコイルをなるべく密に留置する。ハイドロコイルは通常のコイルよりもやや高額であり、医療経済的観点より、最大使用本数は5本とする。さらに流入動脈を通常のコイルにて血流停止が得られるまで塞栓する。さらに、平成29年度までに集積できたデータの学会報告を行い、論文作成した。目的の一つであった再開通率についてデータを分析し、学会発表を行い、さらに論文作成した。これまで集積した患者データ、画像を検討、解析した。結果は下記の通りである。37患者の57病変の肺動静脈奇形に対してハイドロコイルを用いた塞栓術が思考された。57病変のうち56病変においてハイドロコイルの留置に成功した。術後は造影剤の流れを経時的に描出可能なtime-resolved magnetic resonanceangiography(TR-MRA)もしくは肺動脈造影を施行し、再開通の有無を評価した。平均経過観察期間19ヶ月(2-47ヶ月)にて、いずれの病変においても再開通は認められなかった。つまり、本研究における再開通率は0%であった。使用したコイルの内訳は下記である。ハイドロコイルとベアコイルとファイバーコイル:47病変、ハイドロコイルとベアコイル:5病変、ハイドロコイルファイバーコイル:3病変、ハイドロコイルのみ:1病変。また、使用したハイドロコイルの詳細は下記のとおりである。使用本数:中央値4、全長:中央値60 cm、体積:342 mm3。この結果をCardioVascular and Interventional Radiologyに投稿し、掲載された。引き続き症例集積、および治療後の症例の経過観察に務める。引き続き症例集積、および治療後症例の定期的な経過観察に務める。もう一つの目的である、必要なハイドロコイル長について、さらに分析を行う。当初の予定より、参加する学会が増え、旅費が多くかかったため、次年度の予算を一部前倒しさせていただいた。その結果、残った助成金については、予定通り次年度の予算とする。予定よりも消耗品の消費が少なかったため。(理由)予定よりも消耗品の消費が少なかったため。(使用計画)予定通り、消耗品の購入に使用する予定である。消耗品の物品購入、学会、会議の旅費として使用する予定である。予定通り、消耗品の物品購入、学会、会議の旅費として使用する予定である。