hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポリウレタン－絹複合材料を用いた新規小口径人工血管の開発

シルクフィブロイン(SF)は高い強度や生体適合性を有することから人工血管等の材料として期待されているが、伸縮性や弾性などに乏しい。そこで本研究では、ポリウレタン(PU)をSFと複合化させた新規素材の開発を目標とし、複合化した各分子の物性および構造・運動性について検討した。本研究では、SFと混合しうる2種のPUを発見し、強度、伸縮性ともに向上する結果を得た。さらに、上記複合材料について、固体NMR法を用いた詳細な構造・相溶性解析を行った結果、すべての複合材料について、PU濃度依存的な相溶状態を支持する結果が得られた。本成果は、人工血管のみならず、様々な医用材料への応用に展開が可能である。現在市販されている人工血管素材を用いた小口径人工血管は、血栓が生じやすく、使用方法が限定されているため、小口径人工血管の開発は急務かつ同分野において重要な課題となっている。絹フィブロインは高い強度を有することから期待されているが、人工血管として必要な伸縮性や弾性などに乏しい。そこで本研究課題では、ポリウレタンを絹フィブロインと複合化させた新規素材の開発を目的とした。前年度までに、絹フィブロインとポリウレタンの混合状態の相溶性とダイナミクスについて、固体NMR法を用いた詳細な解析を行い、ポリウレタンと絹フィブロインが部分的な微分散状態にあることを報告した。今年度はこの結果にもとづき、絹フィブロインとポリウレタンを混合した人工血管の作製した。生体適合性はin vivo評価を行い、ラットで4週の開存率100%を得た。ポリウレタンでの懸念事項であった急性の血栓形成は、ラット、イヌどちらにおいても確認されなかった。以上より、複数の材料を組み合わせて人工血管に求められる特性を付与することで、開存率の高い小口径人工血管の設計が可能であることを示した。しかしながら本研究でのイヌ移植評価においては、急性の血栓形成による閉塞はなかったものの、移植後4週間で狭窄がみられた。狭窄の原因となる血栓形成や内膜肥厚を抑えるためには、早期内皮化が求められる。今後は、内皮化促進のために絹-ポリウレタン人工血管表面の改変を検討していく。例えば、血管内皮細胞表面にある受容体に結合し、血管内皮細胞の分裂や分化、遊走の刺激を行うVEGF(血管内皮細胞増殖因子)や、細胞外マトリックスと細胞を接着させるタンパク質のひとつであるフィブロネクチンに存在する配列で、血管内皮細胞と結合するREDVペプチド等を表面に修飾することにより、内皮化が促進され狭窄の起こりにくい小口径人工血管の開発が期待できる。本研究課題においてこれまでに、絹フィブロインとポリウレタンの混合状態の相溶性とダイナミクスについて、固体NMR法を用いた詳細な解析を行い、ポリウレタンと絹フィブロインが部分的な微分散状態にあることを報告した。今年度は、基礎的な知見の強化および、得られた結果の発展的応用を行った。特に昨年度の課題とされた、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)や、フィブロネクチン由来のREDVペプチド等の修飾に関しては、絹フィブロイン基盤上に各種ペプチドを固定化する手法の確立に成功した。さらに、絹フィブロイン基板上での血管内非細胞を培養した結果、絹フィブロインのみの場合は、細胞形態が球状となり、基盤に接着しないものが多く確認されたが、各種ペプチドを固定化した絹フィブロイン基盤上では細胞伸展が確認された。特にエラスチン由来のREDVペプチドを絹フィブロイン基盤に固定化したフィルムに関しては、血管内皮細胞を優位に接着・増殖させる一方で、血管の内膜肥厚による狭窄を引き起こす平滑筋細胞の増殖を抑制する効果があることを見いだし、今後、ポリウレタンー絹複合か材料への導入により、より良いデバイスの提案ができると考えている。得られた成果については、関連学会による発表を行っており、現在論文投稿準備中である。また、ビーグル犬を用いた移植実験についても進行中であり、次年度においてすべての成果を論文発表し、本研究課題を終了する。そこで本研究課題では、ポリウレタンを絹フィブロインと複合化させた新規素材の開発に取り組むこととした。

今年度はまず複合化した各分子の構造およびダイナミクスについて検討を行なった。試料は絹水溶液を水分散性ポリウレタンと水中で混合し、比率を変えた数種の絹ーポリウレタン複合材料を作製した。固体NMR測定は、13C CP/MAS法による詳細な構造解析、T1H測定による相溶性解析、TCHおよびT1ρH測定によるダイナミクス解析を行った。13C CP/MAS NMR測定の結果より、絹フィブロイン、ポリウレタン共に、混合前後の化学シフト値に変化はなく、構造的には独立して存在していることが推測された。そこで分子レベルでの相溶性についてさらに詳細な議論を行うため、T1H測定による評価を行った。上述したいずれの比率の複合材料も絹フィブロイン(T1H=1.059s)やポリウレタン(T1H=0.467s)のみのT1H値とは異なり、各分子のT1H値が近似していることがわかった。また、算出したスピン拡散の最大拡散距離はそれぞれ24.0nm, 50nmであることから、分子同士は完全な相溶ではないが、部分的な相溶状態にあることが示唆された。またT1ρHの測定結果では、複合材料中のPU濃度が上昇するにつれて、徐々に運動性は徐々に減少する上、比率の違いにより局所的な相溶状態を支持する結果が得られた。上記研究成果は、関連学会への報告および関連誌への投稿を行っている。また本年度得られた知見は、次年度以降の材料開発への情報に活用する予定である。現在市販されている人工血管素材を用いた小口径人工血管は、血栓が生じやすく、使用方法が限定されているため、小口径人工血管の開発は急務かつ、重要な課題となっている。また、医療材料として期待されている絹フィブロインは高い強度を有するが、人工血管として用いるには、伸縮性や弾性などを補強しなければ使用することは困難である。そこで本研究では、ポリウレタンを絹フィブロインと複合化させた新規素材の開発を目的とした。今年度は、基礎的知見を更に深めると共に、人工血管のみならず、大血管修復用シートも視野にいれた応用研究を行った。前年度までは、絹フィブロインとポリウレタンの混合状態の相溶性とダイナミクスについて、固体NMR法を用いた詳細な解析を行い、ポリウレタンと絹フィブロインが部分的な相溶状態にあること、また、機能性ペプチドの絹フィブロインへの固定化を確立した。当該年度は、ポリウレタンの種類について精査するとともに、材料の最適化として、絹フィブロイン分子に抗血栓性、細胞接着性が期待される、「ヘパリン」を固定化する条件の最適化を行ない、ヘパリンを適切な比率で絹フィブロイン架橋できることに成功した。さらに本研究で得られた材料は、小口径人工血管のみならず、比較的大口径な血管を修復するシートについても応用が可能であるため、応用の幅を広げることが期待される。組織工学昨年度得られた分子レベルにおける構造・ダイナミクスの情報を基盤とし、人工血管を作製した上で、各種動物実験評価を行うことに成功し、開存率の高い小口径人工血管の設計が可能であることを示した。ラットの評価実験においては、血管として十分な組織再生能を有していることが示唆されたが、イヌを用いた評価では、移植後4週目における狭窄の兆候が確認された。
樹木光合成の自己相似モデルの検証

樹木個体の光合成量の決定要因を解明する理論には、葉の集団を扱う群落光合成モデルと、枝の分岐構造を扱うスケーリング理論(アロメトリー法の発展)がある。二つの異なる理論が統合できれば、両理論は互いの長所を取り入れて一層発展できる。両理論の接点として、枝の分岐構造と陽葉・陰葉の空間分布との対応関係を解明することを研究目的とした。2018年度は樹木の自己相似性の計測のため、観測タワーを1基設置した。これを用いて、世界で初めてミズナラの幹1本のすべての葉の採取・スキャンおよび当年枝の合計葉サイズの計測に成功した。当該年度の主要な研究成果は、まず葉の形態の可塑性に関しては、学術雑誌(Koyama K, Masuda T, (2018) The arrangement of lateral veins along the midvein of leaves is not related to leaf phyllotaxis. Scientific Reports 8:16417,DOI:10.1038/s41598-018-34772-2.)に発表した。個葉サイズの個体内・枝内分布に関して得られた成果について学会発表を行った(EAFES-8および日本生態学会)。さらに、研究の理論的背景をまとめて一般に紹介するために学術書籍(小山耕平(2018)スケーリング(丸善出版「動物学の百科事典」11.動物の生態, 638-639ページ)(査読有)を発表した。葉の形態に関する研究成果をさらに発展させるために、海外の都市緑化における緑のカーテンへの応用を目的とした共同研究がスタートし、学会発表を行った(Sustainable Built Environment Conference 2019)。現在、未出版の研究成果について学術雑誌に投稿中である。申請時の計画では期間後半に成果を学術雑誌で出版する予定であったが、既に上記の成果が得られているため、個体の繰り返しの計測が成功した時点で2019ー20年度内に学術雑誌への投稿を行いたい。当初の計画通り、実験材料となる植物試料の決定、探索および採取に成功し、かつ、計画されていた測定項目について順調に測定に成功した。その結果、当初の予測通りのデータを得ることが出来た。さらに、葉の形態に関しては、当初の計画で期待した以外の新たな知見を得ることが出来た。また、当該年度中に、当該研究計画の遂行のために必要な年輪解析の技術を講習会により習得した。当該年度中に期待した以上の成果が得られたため、国際的な学術雑誌、国際学会、国内学会等での成果発表を行うことに成功している。さらに当該年度の成果を数理的に解明するために、研究代表者は所属機関外の数理物理学者と共同して解析を開始している。以上の理由から、当初の計画以上に進展していることを報告する。これまでに得られた成果をさらに拡充するために、また学術雑誌として発表するにふさわしい信頼できるデータにするために、継続して新たに別サンプルに対して測定を行い、重要な結果についての繰り返し(レプリケーション)を得る。これらの結果と樹木のフラクタル構造との関連について学会発表を行った上で、査読付き学術雑誌上で発表する。具体的な実施計画は以下の通り。調査地は売買川と帯広の森(帯広市)および九州大学北海道演習林(足寄町)で、対象樹種は樹形および科の異なるハルニレ、ミズナラの2種である。ミズナラでは、樹高5-8m程度の樹木に対し10m高所作業車(操作講習受講済み)を用いて1個体あたり葉30枚の光合成速度(光ー光合成曲線)を携帯用光合成測定装置Li-6400を用いて測定する。同じ葉の受光量を葉面接着フォトダイオード(=太陽電池、を用いて測定する。採取した葉の葉面積と乾重(LMA)および窒素含有量を元素分析装置で測定する。ハルニレでは、低木を用いて全個体を地上から直接計測する。これらの結果から、葉の窒素含有量と光ー光合成曲線のパラメーターとの関係を得て、先行研究と同じ回帰式をフィットする。測定木の地上部全体を伐採し、遮光したビニールハウス内に搬入する。全ての1年生枝の接着点に毎木調査用ラベルを付け採取する。各1年生枝を乾燥機で乾燥し、葉の乾重および窒素含有量を元素分析装置で測定する。上述2の回帰式より、窒素含有量から各1年生枝の光ー光合成曲線を得る。これと受光量のデータから各枝の光合成量を得る。測定木を部品(幹、各枝)に分解・乾燥し、各部品のサイズ(合計葉面積、葉乾重、長さ、直径)を測定する。全ての分岐点を識別して接続関係を記録する。分解は基部側の枝から順番に剪定鋏・鋸で切り離した枝にラベル付けまたは番号を書いた封筒に入れていくことで行う。

当該年度の主要な研究成果は、まず葉の形態の可塑性に関しては、学術雑誌(Koyama K, Masuda T, (2018) The arrangement of lateral veins along the midvein of leaves is not related to leaf phyllotaxis. Scientific Reports 8:16417,DOI:10.1038/s41598-018-34772-2.)に発表した。個葉サイズの個体内・枝内分布に関して得られた成果について学会発表を行った(EAFES-8および日本生態学会)。さらに、研究の理論的背景をまとめて一般に紹介するために学術書籍(小山耕平(2018)スケーリング(丸善出版「動物学の百科事典」11.動物の生態, 638-639ページ)(査読有)を発表した。葉の形態に関する研究成果をさらに発展させるために、海外の都市緑化における緑のカーテンへの応用を目的とした共同研究がスタートし、学会発表を行った(Sustainable Built Environment Conference 2019)。現在、未出版の研究成果について学術雑誌に投稿中である。申請時の計画では期間後半に成果を学術雑誌で出版する予定であったが、既に上記の成果が得られているため、個体の繰り返しの計測が成功した時点で2019ー20年度内に学術雑誌への投稿を行いたい。当初の計画通り、実験材料となる植物試料の決定、探索および採取に成功し、かつ、計画されていた測定項目について順調に測定に成功した。その結果、当初の予測通りのデータを得ることが出来た。さらに、葉の形態に関しては、当初の計画で期待した以外の新たな知見を得ることが出来た。また、当該年度中に、当該研究計画の遂行のために必要な年輪解析の技術を講習会により習得した。当該年度中に期待した以上の成果が得られたため、国際的な学術雑誌、国際学会、国内学会等での成果発表を行うことに成功している。さらに当該年度の成果を数理的に解明するために、研究代表者は所属機関外の数理物理学者と共同して解析を開始している。以上の理由から、当初の計画以上に進展していることを報告する。これまでに得られた成果をさらに拡充するために、また学術雑誌として発表するにふさわしい信頼できるデータにするために、継続して新たに別サンプルに対して測定を行い、重要な結果についての繰り返し(レプリケーション)を得る。これらの結果と樹木のフラクタル構造との関連について学会発表を行った上で、査読付き学術雑誌上で発表する。具体的な実施計画は以下の通り。調査地は売買川と帯広の森(帯広市)および九州大学北海道演習林(足寄町)で、対象樹種は樹形および科の異なるハルニレ、ミズナラの2種である。ミズナラでは、樹高5-8m程度の樹木に対し10m高所作業車(操作講習受講済み)を用いて1個体あたり葉30枚の光合成速度(光ー光合成曲線)を携帯用光合成測定装置Li-6400を用いて測定する。同じ葉の受光量を葉面接着フォトダイオード(=太陽電池、を用いて測定する。採取した葉の葉面積と乾重(LMA)および窒素含有量を元素分析装置で測定する。ハルニレでは、低木を用いて全個体を地上から直接計測する。これらの結果から、葉の窒素含有量と光ー光合成曲線のパラメーターとの関係を得て、先行研究と同じ回帰式をフィットする。
腹膜硬化症に対する骨髄幹細胞を用いた再生療法

ラットへ0.1%クロルヘキシジングルコネート+15%エタノール生食液を腹腔内投与して腹膜障害モデルを作成した。このラットへ骨髄幹細胞を静注、あるいは腹腔内投与し、腹膜の経時的変化を観察した。骨髄幹細胞投与群(静注および腹腔内投与)ではコントロールと比較し、α-SMA陽性細胞の著明な抑制を認めた。また、GFP陽性幹細胞を用いて同様の実験を行ったところ、腹腔内投与群のみ、腹膜横隔膜直下へGFP陽性幹細胞が生着していた。以上より、骨髄幹細胞投与によって腹膜線維化が抑制される可能性があると考えられた。腹膜透析の最大の弱点は、透析液の貯留によって腹膜中皮細胞が障害を受け、腹膜が肥厚し線維化する事である。そこで、自己骨髄(間葉系)幹細胞を用いた組織再生の技術を応用して、腹膜中皮細胞を再生し腹膜機能の回復を図ることを目的とした。(1)ラット腹膜線維化モデルの作成:ラットの腹腔内に0.1%グルコン酸クロルヘキシジン+15%エタノール生食液を、連日、3週間投与し、その後、3週聞後まで、経時的に腹膜肥厚の程度を計測した。また、採取した腹膜組織におけるTGF-β1、α-SMA、ED-1などの発現を免疫組織化学法にて確認した。腹膜肥厚は、投与3週後に有意に増強した。しかし、予想に反して、腹膜肥厚は投与中止後も次第に増強し、TGF-β1、α-SMA、ED-1などの発現も次第に増強していた。さらに、経過中に被嚢性腹膜硬化症をきたすラットも認めた。(2)幹細胞による腹膜硬化症の改善効果の検討:上記の腹膜硬化モデルへ、健常なラットより採取・培養した幹細胞を腹腔内へ投与した(計2回)。しかし、腹膜肥厚を抑制するには至らなかった。上記のモデルでは障害が強すぎるためと考えられた。このため、ラット腹膜硬化モデルの作成中に、腹腔内でなく静脈投与で、培養した骨髄幹細胞を投与する方法へ切り替え、ラットの腹腔内に0.1%グルコン酸クロルヘキシジン+15%エタノール生食液を、連目、3週間投与した時点での腹膜肥厚を評価することとして、現在、実験を継続中である。腹膜透析の弱点は、透析液の貯留によって腹膜中皮細胞が障害を受け、腹膜が線維化する事である。我々は、自己骨髄(間葉系)幹細胞の移植によって、腹膜中皮細胞を再生し腹膜機能が回復するか検討した。(1)ラット腹膜線維化モデルの作成:ラットの腹腔内に0.1%グルコン酸クロルヘキシジン+15%エタノール生食液を、1日間および3日間投与し、その後、3週間後まで、経時的に腹膜肥厚の程度を計測した。腹膜肥厚は、1日間投与で2週間、3日間投与で3週間以上継続していることを確認した。以降は、1日間投与法を用いて作成した腹膜硬化モデルを使用した。(2)幹細胞による腹膜硬化症の改善効果の検討: 0.1%グルコン酸クロルヘキシジンの投与の一日前および投与直後に、健常なラットから採取・培養した幹細胞を静脈および腹腔内に投与した。腹膜硬化モデル作成一日前よりも作成直後に、幹細胞を静脈および腹腔内注射することで、腹膜肥厚が抑制することが認められた。今後、経時的な腹膜機能検査を行い、腹膜機能が改善しているか検討する。(3)移植した幹細胞が腹膜中皮に生着するか?: GFPラットより採取・培養した幹細胞を上記で作成した腹膜硬化モデルに静脈および腹腔内に投与した。一日後に屠殺して、GFPの染色を行った。今後、移植した幹細胞が移植後どのくらいの期間、腹膜に生着しているか、幹細胞から腹膜に分化しているか検討する予定である。
スイス連邦憲法全面改正動向の研究

スイス連邦憲法の全面改正作業は, 1977年の政府側の専門家委員会案の発表がひとつの節目であった.この草案は,スイスに現代国家・積極国家としての明確な輪郭を与えようとするものである.ただ,スイス国内においては,同案が連邦政府の権限を拡大し,経済活動についての規制を強化するものである点で,伝統的な分権主義者や経済界からの強い反対を受け, 10年以上を経た現在と,新憲法の誕生に至っていない.とはいえ,この改正作業の過程で提示された問題は,西側諸国が共通して直面しているものであって,それに対するスイスの対応の仕方は,充分留意に価するものと思われる.すなわち,若干の特徴点を挙げるならば,専門家委員会案は,まず,「民主的で自由かつ社会的」等の国家の基本理念を憲法規範化し,かつ,この理念に適った人権の私人間効力を法定し,そのようにして国家の選択した価値を社会過程に貫徹させる立場をとっている.また,違憲審査権の対象を連邦法にまで拡大しつつ,同時にそれを付随的審査に限定するという仕方で,法治主義と民主主義の2つの要請の調和において憲法裁判権強化の課題に対処している.そして,政党にかんして,民主的諸原則にもとづいて組織され議会に一定の議席を有していること等を条件としてこれに公的財政給付をするという形で,政党の憲法典への編入をはかっている,等がそれである.こうした特徴点を含む憲法改正作業は,すでに長年月を費しているが,それは,スイスの現代化と固有の伝統の保持とを調和させることに主眼が置かれ,また,スイス特有の「協和民主政」のあり方,すなわち国民のコンセンサスを重んじる解決が目指されている故であるといえる.以上の点で,本テーマは,わが国憲法学研究にとっても好個の素材であったと思われ,本研究で得られた成果とそれ以前の申請者の研究とを綜合して,体系的研究にまとめたいと考えている.スイス連邦憲法の全面改正作業は, 1977年の政府側の専門家委員会案の発表がひとつの節目であった.この草案は,スイスに現代国家・積極国家としての明確な輪郭を与えようとするものである.ただ,スイス国内においては,同案が連邦政府の権限を拡大し,経済活動についての規制を強化するものである点で,伝統的な分権主義者や経済界からの強い反対を受け, 10年以上を経た現在と,新憲法の誕生に至っていない.とはいえ,この改正作業の過程で提示された問題は,西側諸国が共通して直面しているものであって,それに対するスイスの対応の仕方は,充分留意に価するものと思われる.すなわち,若干の特徴点を挙げるならば,専門家委員会案は,まず,「民主的で自由かつ社会的」等の国家の基本理念を憲法規範化し,かつ,この理念に適った人権の私人間効力を法定し,そのようにして国家の選択した価値を社会過程に貫徹させる立場をとっている.また,違憲審査権の対象を連邦法にまで拡大しつつ,同時にそれを付随的審査に限定するという仕方で,法治主義と民主主義の2つの要請の調和において憲法裁判権強化の課題に対処している.そして,政党にかんして,民主的諸原則にもとづいて組織され議会に一定の議席を有していること等を条件としてこれに公的財政給付をするという形で,政党の憲法典への編入をはかっている,等がそれである.こうした特徴点を含む憲法改正作業は,すでに長年月を費しているが,それは,スイスの現代化と固有の伝統の保持とを調和させることに主眼が置かれ,また,スイス特有の「協和民主政」のあり方,すなわち国民のコンセンサスを重んじる解決が目指されている故であるといえる.以上の点で,本テーマは,わが国憲法学研究にとっても好個の素材であったと思われ,本研究で得られた成果とそれ以前の申請者の研究とを綜合して,体系的研究にまとめたいと考えている.スイス連邦憲法の全面改正作業は、すでに1977年に政府側の専門家委員会草案が出されて10年が経過している。この草案は、現代スイス国家が当面する問題に極めて積極的に対応しようとするものである。すなわち、(a)国家自身が一定の指導的理念を明示的に択ぶことの宣言、(b)積極国家への転換の表明とその具体的諸規定(とりわけ、環境保護,独占規制,消費者保護,労使協調実現のための「社会契約条項,国有化条項など)、(c)官庁の情報開示義務、(d)基本権の私人間効力の明認、(e)良心的兵役拒否の容認、(f)政党条項、(g)計画条項、(h)オンブズマン制度などがそれを示している。しかし、これに対しては、それが連邦政府の権限を強化し、経済活動への規制を強めるものである点で、伝統的な分権主義の立場と経済界からの強い反対を受け、改正作業は袋小路に入った感がある。こうした停滞と諦念の克服を図って、憲法学者による私案(ケルツ=ミュラー草案)が出されなどしているが、局面打開にまでは至っていない。このような経過と現状の一端は、後掲の翻訳=南山法学10巻3号で、また、背景的政治状況については、同誌10巻2号・4号の訳稿(未完)で取り上げている。改正作業の推移は、以上のとおり遅々としているが、そこに提起された問題は重要である。すなわち、今日のスイス憲法は、現代西側国家に共通する課題に直面して、それに対してスイス特有の国民のコンセンサスを重んじる「協和的な解決を施されようとしている。

そのために作業は極端に長期に及んでいて、むしろ、こうした過程そのものをスイス憲法政治の現代化に役立たせようとしているものとさえ思われるほどである。このような観点から、今後、主に62年度の課題である各論的テーマの研究を通して、今日の全面改正作業が、スイスの現代化と固有の特徴の保持とをいかに調和的に成し遂げようとしているかを考察したい。
生体支持運動系に於ける二関節筋の機能的特性に関する研究

生体支持運動系の上肢上腕部、下肢大腿部に相拮抗するペアとして存在する二関節筋の機能的特性を明らかにするため、3セグメント2関節からなるリンクについて、各関節に相拮抗する一関節筋群、両関節に跨って着く拮抗二関節筋群を具備した機械的筋骨格系モデルを構築し、制御工学的シミュレーション解析、空気圧制御ゴム人口筋を実装したアームロボットによる実験的解析並びにヒトを対象とした動作筋電図学的解析を並行して行い、検討を進めた。等尺的条件下で系先端に最大の力を発揮させたときの作用線の方向と系の剛性分布を調べたところ、拮抗二関節筋の存在下では両関節を結ぶ方向、生体では手関節と肩関節、或は足関節と股関節を結ぶ方向が最も剛性が高くなり、作用線の方向と二関節筋群の活動様相の変化並びに系の出力の変化はヒトの動作筋電図学的解析結果と一致していた。また作用線の方向が変化しても剛性分布を示す楕円の方向と形状に変化は見られなかった。ところが二関節筋がなく拮抗一関節筋のみの場合、最も剛性の高い方向は手関節或は足関節と、肩関節と肘関節の中間或い股関節と膝関節の中間を結ぶ方向となった。さらに作用線の方向の変化は剛性分布を示す楕円の方向並びに形状の変化をもたらした。一関節主働2のみの場合楕円の変化はさらに大きくなった。すなわち拮抗二関節筋の存在は生体支持運動系に擾乱が加えられた場合、常に安定した対応を可能にしていると言える。昨年度拮抗二関節筋の存在が運動系先端の位置と力の独立制御を可能にすることを明らかにしたが、それに加えて安定した剛性制御をも容易にしていることが明かとなった。生体支持運動系は拮抗二関節筋の存在で、末梢からのフィードバック情報無しでも、滑らかで正確、かつ多少の擾乱にも安定した動作を可能にしていると考えられる。
粉体力学の視点にもとづく大規模火砕流の流走プロセス解明と災害評価

火砕流は,火山砕屑物と火山ガスからなる混相の流れであり,噴煙柱崩壊や溶岩ドーム崩壊により発生する。極めて危険な現象で,火山周囲に深刻な災害を及ぼし得る。本研究では,実際の火砕流の現象や堆積物のデータと,粉体(火砕物)粒子の運動におけるガスの効果や摩擦に関する理論,および従来の実験的研究の成果に基づき,火砕流の運動を特徴付ける物理量や流走・定置プロセスの理解を進めた。大規模火砕流の例として,南九州鬼界カルデラ起源の幸屋火砕流や姶良カルデラ起源の入戸火砕流など過去の堆積物,また実際に火砕流・火砕サージが観測され,災害にも発展した国内の近年の中小規模噴火,インドネシアの噴火事例などについて,現地調査により取得した堆積物データをもとに,噴火の物理量推定や火砕流の流走・定置プロセスを明らかにした。鬼界カルデラ起源の堆積物については,近傍での堆積構造や分布の詳細な調査を行い,給源付近では段階的に火道が拡大し,火砕流の給源フラックスが大きく変動していたこと,複数回の大規模火砕流のうち最大のものが遠方に到達し,幸屋火砕流を形成したことなどがわかった。また,火砕流の冷却・溶結モデルを開発し,堆積構造と堆積物空隙率との関係,溶結堆積物の形成プロセスを定量的に評価し,噴火の時間スケールを推定する手法を考案した。一方,火砕流の二次元数値モデルの開発,改良も進め,火砕流の浅水流近似によるモデル化で用いられる摩擦則(クーロン型やマニング型)や停止条件について検討し,火砕流の流走,堆積の数値実験を試みたが,実際の堆積物分布の再現にはまだいくつかのハードルがある。未解決の課題は残るものの,本研究で得られた結果は,火砕流とその堆積物の性質の理解に貢献し,火砕流による周囲への影響の評価にも活用可能なものである。巨大噴火に伴う大規模火砕流は,発生頻度は低いが火山周辺の広大な地域に深刻な被害を及ぼし得る極めて危険な現象である.本研究では,粉体粒子群の運動に対するガスの効果や摩擦特性に関する理論・実験的研究を踏まえて従来の火砕流数値モデルを改良し,それを応用することで大規模火砕流の運動を特徴付ける物理量や,流走・定置過程の理解を目指す.本年度は,従来の火砕流数値モデルの改良および大規模噴火による火砕流堆積物のキャラクタリゼーションを進めた.火砕流数値モデルについては,これまで単純系や溶岩ドーム崩壊型火砕流に対して用いられてきたクーロン型摩擦則に基づく二次元浅水流型数値モデルの枠組みを,より大規模な火砕流に適用できるように修正する作業を進めた.具体的には,とくに運動方程式の中の粉体摩擦に関係する抵抗項の記述や,その導入条件について,理論や経験則を参考にして修正する作業を行った.また,改良型火砕流数値モデルの妥当性を検証するため,ガス間隙圧を考慮した室内粉体流実験についてレビューし,粉体流の運動において重要となるパラーメータや無次元数の調査,実験データの収集を行った.実際の火砕流堆積物については,九州の姶良カルデラ起源の入戸火砕流と,鬼界カルデラ起源の幸屋火砕流を対象に,代表的露頭において堆積構造や構成物の特徴について調査を行った.また,文献をもとに大規模火砕流の堆積学的データ(層厚,粒度分布の特徴など)を整理した.本年度の目標の一つは,従来の火砕流数値モデルで用いている摩擦抵抗則とその導入条件を見直し,ガスを含むことによる摩擦抵抗低減の効果や,火砕流の停止条件について検討することであった.モデルの妥当性についての検討は,室内実験の結果と比較しつつまだ進める必要があるが,概ね当初想定したように進んだと言える.また,従来の室内粉体流実験の結果や実際の大規模噴火による火砕流堆積物のキャラクタリゼーションを進めることも目標であったが,現地調査や文献調査によりそれらの特徴の概要をつかむことができた.本研究では,粉体粒子群の運動に対するガスの効果や摩擦特性に関する理論や実験的研究をもとに従来の火砕流モデルを見直し,実際の火砕流堆積物の特徴と比較することで,火砕流の運動を特徴付ける物理量や流走・定置過程について理解を進めようとしている。本年度は引き続き九州の鬼界カルデラ起源の火砕流堆積物と姶良カルデラ起源の火砕流堆積物を対象に,代表的露頭において堆積構造や構成物の特徴について調査を行い,噴火堆積物のキャラクタリゼーションを進めた。また前年度から引き続き,実際に噴火現象が観測された国内外における火砕流(火砕物密度流)についても堆積物データを取得し,より規模の大きな火砕流の理解においても重要となる流れの物理量の推定や堆積ダイナミクス,噴火推移を解明する研究を進め,それらの一部を論文として公表した。鬼界カルデラの火砕流堆積物については,堆積構造と溶結度(堆積物の空隙率)との関係を明らかにするとともに,火砕物の冷却・溶結の数値モデルを用いて堆積物形成・定置の時間スケールを推定した。さらに詳細を詰める必要はあるが,これにより火砕流定置から次の現象が発生するまで数日以上の時間を要したことなど,噴火推移の時間スケールを具体的に議論できる道筋ができた。火砕流流走の数値モデルについては,クーロン型摩擦則に基づく二次元浅水流型数値モデルの改良作業や,数値モデルの妥当性を検証するための室内粉体流実験のコンパイル,粉体流の運動において重要となるパラーメータや無次元数の調査,実験データの収集を進めた。

火砕流堆積物の構造や粒度組成等についてのキャラクタリゼーションは,現地調査や文献調査により概ね順調に進んでいるといえる。またその過程の中で,堆積・溶結構造をもとに,数値モデルを併用して堆積物形成の時間スケールや噴火現象の推移に制約を与える研究も同時に進んだことについては一定の成果といえる。しかし,火砕流モデルの見直しについては,従来のモデルで用いている摩擦抵抗則とその導入条件の検討は進んだものの,ガスを含むことによる摩擦抵抗低減の効果や火砕流の停止条件については,モデルの妥当性についての検討が十分に進んだとは言えず,室内実験等の結果と比較しつつ今後さらに進めていく必要がある。大規模な火砕流の現象や堆積物にもとづくデータと,粉体粒子の運動におけるガスの効果や摩擦に関する理論・実験的研究に基づく知見とを比較することで,火砕流の運動を特徴付ける物理量や流走・定置プロセスの理解を深めようとしている。本年度は引き続き南九州の鬼界カルデラ起源の火砕流堆積物と姶良カルデラ起源の火砕流堆積物を対象に,堆積構造や構成物の特徴の調査,解析を進めた。また実際に火砕流・火砕サージが観測された国内外における小・中規模噴火についても地質調査を行い,堆積構造や構成物データを取得し,噴火の物理量や推移の解明,堆積物形成プロセスの研究を進めた。また7.3ka鬼界カルデラ噴火により生じた溶結した火砕流堆積物の堆積構造と堆積物空隙率との関係を明らかにするための計測と解析も前年度から引き続き進めた。空隙を含む高温の粉体(火山灰)堆積物の冷却・溶結の物理化学モデルを応用し,堆積物層厚,初期温度,含水量(ガス量)等の条件に依存した溶結堆積物の形成プロセスの数値実験を試みた。これにより堆積物の密度プロファイル(溶結度バリエーション)と初期条件との関係を明らかにした。さらにこのモデルを実際の堆積物の構造形成の時間スケール推定に適用し,上記7.3 ka噴火における噴火ステージ1と2の間隔が数日から1週間以上である可能性を示した。一方,火砕流の流動に関してはクーロン型・マニング型摩擦則に基づく二次元火砕流数値モデルの改良,モデルの妥当性を検証するための天然の事例や室内粉体流実験との比較を進めた。火砕流堆積物の構造や粒度組成等のデータ取得,計測・解析は,フィールド調査をもとにさらに進める予定であったが,とくに秋季に海況不順が続いたことにより,予定していた南九州での複数回の調査を実施することができなかった。また取得データの解析等の作業も遅れた。火砕流数値モデルの改良においては,ガスを含むことによる流れ底面での摩擦抵抗低減の効果を調べる研究を十分に進めることができなかった。火砕流は,火山砕屑物と火山ガスからなる混相の流れであり,噴煙柱崩壊や溶岩ドーム崩壊により発生する。極めて危険な現象で,火山周囲に深刻な災害を及ぼし得る。本研究では,実際の火砕流の現象や堆積物のデータと,粉体(火砕物)粒子の運動におけるガスの効果や摩擦に関する理論,および従来の実験的研究の成果に基づき,火砕流の運動を特徴付ける物理量や流走・定置プロセスの理解を進めた。大規模火砕流の例として,南九州鬼界カルデラ起源の幸屋火砕流や姶良カルデラ起源の入戸火砕流など過去の堆積物,また実際に火砕流・火砕サージが観測され,災害にも発展した国内の近年の中小規模噴火,インドネシアの噴火事例などについて,現地調査により取得した堆積物データをもとに,噴火の物理量推定や火砕流の流走・定置プロセスを明らかにした。
マイクロＲＮＡを指標にして癌幹細胞を標的破壊する抗癌ウイルス療法の新戦略

現在世界中において、生きたウイルスを利用して癌を治療する癌ウイルス療法に関する臨床試験が積極的に行われている。これは、ウイルスが本来持っている癌細胞に感染後、癌組織内で増殖しながら死滅させるという性質を利用する方法である。本研究では、癌幹細胞の制御にmiRNA(let7)の発現低下が重要な役割を果たすことに注目し、これを指標にして癌幹細胞を根絶する新しい癌ウイルス療法を提案した。純国産ワクシニアウイルスのワクチン株に改良を加えた遺伝子組換えウイルス(MDVV)は、マウス担癌モデルにて強力な抗癌効果と高い安全性を示すとともに、IL-12発現武装化MDVVは抗癌効果を増強することを実証した。抗癌ウイルス療法は、ウイルスが本来持っている癌細胞に感染後、癌組織内で増殖しながら死滅させるという性質を利用する方法である。これまでの研究により、癌におけるマイクロRNA(miRNA)の特性を利用して、癌細胞特異的に増殖し破壊するワクシニアウイルスMDVVの開発に成功した。そこで本研究では、現行の治療法に抵抗性を示す癌幹細胞に焦点を当て、その自己再生能や発癌性の制御にmiRNA(let7a)の発現低下が関わっていることに注目し、これを指標にして癌幹細胞を根絶する新しい抗癌ウイルス療法の確立を目指している。本年度は、マウス肺癌細胞TC1より、その内因性let7aをDecoyRNAによって特異的かつ長期的に抑制したTC1-let7aKD細胞を作製した。C57BL/6マウスの右腹側の皮下にTC1、又はTC1-let7aKD細胞を移植した同系移植腫瘍モデルを作成し、その腫瘍直径が0.6cmに到達した時、10^7pfuのMDVVを尾静脈より全身投与した。その結果、let7aの発現が低下しているTC1-let7aKD腫瘍モデルにおいて、MDVVの腫瘍特異的増殖が確認でき、さらに生理食塩水を投与したコントロール群と比べMDVV投与群では著明な腫瘍発育抑制効果が見られた。それに対し、TC1腫瘍モデルにおいては、MDVVの腫瘍特異的増殖は見られず、コントロール群と比べ腫瘍発育抑制効果も示さなかった。以上の結果は、let7aの発現が低下する癌幹細胞をMDVVの血中を介した全身投与によって標的破壊する本アプローチの妥当性を示すものである。抗癌ウイルス療法は、感染した細胞・組織内で増殖伝播しながらそれらを死滅させるというウイルス本来の性質を癌に利用する方法である。本年度は、癌免疫療法との併用によってMDVVの抗癌効果を増強するため、マウス由来サイトカインGM-CSF、又はIL-12遺伝子を発現するように組込んだMDVV-GMCSF、又はMDVV-IL12を作製した。マウス大腸癌MC38細胞を同系C57BL/6マウスの両側の皮下に移植したマウス担癌モデルにおいて、Mock(生理食塩水)、MDVV、MDVV-GMCSF、又はMDVV-IL12を右側の腫瘍内にのみ投与し、抗癌効果(腫瘍発育抑制効果)を評価した。その結果、MDVV、又はMDVV-IL12を投与した右側の腫瘍増殖抑制効果はMockと比較して有意に見られたが、各ウイルスの間で有意な差はなかった。それに対し、ウイルスを投与しない左側の腫瘍増殖はMDVV-IL12による有意な抑制が見られた。以上より、ウイルスを投与した右側の腫瘍増殖抑制効果は、ウイルス間で差がないため、ウイルス増殖による腫瘍破壊に因るものと考えられた。一方、投与しない左側の腫瘍増殖は、IL12発現ウイルスによって最も有意に抑制されているため、NK細胞を活性化する・Tリンパ球に作用しTh1タイプの免疫反応を誘導し腫瘍に対する細胞性免疫を増強するIL-12に因るものと考え、免疫学的解析を進めている。本研究では、担癌モデルマウスにおいて、MDVVの高い抗癌効果と安全性を実証するとともに、インターロイキン12を発現するように組込んだMDVV-IL12の抗癌効果は癌免疫療法との併用作用によって増強することを実証した。そこでMDRVVの臨床応用に向けて、ウイルス製剤のGMP製造法と品質管理システムのための基盤技術を構築するため、I)細胞の大量培養工程、II)ウイルスの増殖・回収・抽出工程、III)精製工程からなるGMP製造工程の最適条件を検討した。工程I)では、MDRVVを産生するための宿主細胞の決定、工程II)では、感染時の細胞密度、ウイルス量、及びウイルス感染細胞の培養時間、ウイルス感染・増殖の最適条件を決定した。

一方、MDVVの品質管理のために、ウイルスに挿入したmiRNA標的配列のシークエンス解析、ウイルスゲノムの制限酵素切断による解析、外来治療遺伝子の発現解析によって、ウイルスの品質を評価する検定法を確立した。本研究にて提案した4つの研究項目のうち、担癌マウスモデルにおいてMDVVの抗癌効果と安全性を評価する、癌免疫療法との併用によってMDVVの抗癌効果を増強する、臨床応用を視野に入れMDVVのGMP製造や品質管理に関する基盤技術を構築する項目は、おおむね順調に進展している。一方、癌患者臨床検体を用いてMDVVの抗癌効果を予測する項目は、やや遅れている。抗癌ウイルス療法は、感染した細胞・組織内で増殖伝播しながらそれらを死滅させるというウイルス本来の性質を癌に利用する方法である。これまでの研究により、癌におけるマイクロRNA(miRNA)の特性を利用して、癌細胞特異的に増殖し破壊するワクシニアウイルスMDVVの開発に成功した。そこで本研究では、現行の治療法に抵抗性を示す癌幹細胞に焦点を当て、その自己再生能や発癌性の制御にmiRNA(let7a)の発現低下が関わっていることに注目し、これを指標にして癌幹細胞を根絶する新しい抗癌ウイルス療法の確立を目指している。本年度はMDVVの臨床応用に向けて、ウイルス製剤のGMP製造法と品質管理システムのための基盤技術を構築するため、I)細胞の大量培養工程、II)ウイルスの増殖・回収・抽出工程、III)精製工程からなるGMP製造工程の最適条件を検討した。工程I)では、MDVVを産生するための宿主細胞の決定、工程II)では、感染時の細胞密度、ウイルス量、及びウイルス感染細胞の培養時間、ウイルス感染・増殖の最適条件を決定した。現在、その最適条件下で感染細胞からウイルスを回収し、工程III)として、密度勾配超遠心法、又は限外濾過法の精製工程を比較検討している。現在世界中において、生きたウイルスを利用して癌を治療する癌ウイルス療法に関する臨床試験が積極的に行われている。これは、ウイルスが本来持っている癌細胞に感染後、癌組織内で増殖しながら死滅させるという性質を利用する方法である。本研究では、癌幹細胞の制御にmiRNA(let7)の発現低下が重要な役割を果たすことに注目し、これを指標にして癌幹細胞を根絶する新しい癌ウイルス療法を提案した。純国産ワクシニアウイルスのワクチン株に改良を加えた遺伝子組換えウイルス(MDVV)は、マウス担癌モデルにて強力な抗癌効果と高い安全性を示すとともに、IL-12発現武装化MDVVは抗癌効果を増強することを実証した。本研究課題は、26年度の完了予定であったが、研究方式の決定の困難の事由により、その問題は解決したものの年度内の事業完了が困難になった。それゆえ、27年度に当初予定していた実験を継続して実施し、実験結果の分析を行い、研究成果取りまとめを行ってきたため、27年度が最終年度となる。27年度が最終年度であるため、記入しない。
高分子膜表面で発現される特異な分子鎖拡散挙動

(ポリスチレン(hPS)/重水素化ポリスチレン(dPS))二層膜界面における深さ方向の拡散挙動を二次イオン質量分析(DSIMS)測定および中性子反射率(NR)測定に基づき評価し、特異な分子鎖熱運動性を有する表面層の厚みを解明した。数平均分子量(M_n)がともに29000のhPSおよびdPSの膜をスピンコーティング法により調製し、二枚の膜を貼り合わせることで(hPS/dPS)二層膜を調製した。その後、表面のガラス転移温度(T_g^s)以上かつバルクのガラス転移温度(T_g^b)以下の種々の温度で熱処理を施し、その際の界面厚変化をDSIMS測定に基づき評価した。T_g^b以下の温度であるにも関わらず、界面厚は熱処理時間とともに増加し、一定値に到達した。この結果は、貼り合わせた界面の分子運動がバルクのそれと比較して活性化していることを示している。また、増加した界面の厚みから貼り合わせた表面における分子鎖熱運動性の活性化した深さを求め、365KではPS膜表面の約5nmの深さ範囲で分子鎖熱運動性が活性化していることを明らかにした。さらに、分子鎖熱運動性の活性化した深さ範囲の温度依存性から、分子鎖熱運動性が膜表面から内部に向かって徐々に低下していくことを明らかにした。また、365Kの一定温度下において、M_n<110000では、表面層の厚みはM_nに依存せず約5nmの一定値で、M_n>110000ではM_nの増加とともに減少した。このことから、分子鎖熱運動性の活性化した深さ範囲は、分子鎖の拡がりとは無関係であることを明らかにした。(以上の結果を、Macromoleculesをはじめとする雑誌に発表済みまたは発表予定である。)現在は、膜表面層における面内方向の拡散挙動について検討を進めている。
ビスホスホネートによる顎骨壊死:発症機序・予防・治療に関する研究

Bisphosphonates(BPs)は広く応用されている骨吸収抑制薬であり,窒素を分子内に持つBPs(NBPs)は,窒素の無いBPs(non-NBPs)よりも遥かに強力である.しかし, NBPsは顎骨壊死などの炎症壊死の副作用をもつ.私達は"Non-NBPsのetidronateとclodronateにそのような副作用はなく,それどころか, NBPsの副作用を予防・抑制する"ことを発見した.本研究期間において, NBPsの副作用とnon-NBPsの予防・治療効果の機序および両者併用の骨への効果について多くの知見を得た.さらに, non-NBPsは強力な鎮痛効果(NBPsには無く骨吸収抑制作用とは関連しない)を持つことも確認した.これらの成果に基づき私達は以下を提案する.(i)EtidronateをNBP代用薬, clodronateをNBP併用薬とする.(ii)骨粗鬆症に対する安全な骨吸収抑制薬としてnon-NBPsを再評価する.Bisphosphonates(BPs)は広く応用されている骨吸収抑制薬であり,窒素を分子内に持つBPs(NBPs)は,窒素の無いBPs(non-NBPs)よりも遥かに強力である.しかし, NBPsは顎骨壊死などの炎症壊死の副作用をもつ.私達は"Non-NBPsのetidronateとclodronateにそのような副作用はなく,それどころか, NBPsの副作用を予防・抑制する"ことを発見した.本研究期間において, NBPsの副作用とnon-NBPsの予防・治療効果の機序および両者併用の骨への効果について多くの知見を得た.さらに, non-NBPsは強力な鎮痛効果(NBPsには無く骨吸収抑制作用とは関連しない)を持つことも確認した.これらの成果に基づき私達は以下を提案する.(i)EtidronateをNBP代用薬, clodronateをNBP併用薬とする.(ii)骨粗鬆症に対する安全な骨吸収抑制薬としてnon-NBPsを再評価する.Bisphosphonates(BPs)は骨に強く結合し,破骨細胞による骨吸収を抑制する薬物である.窒素を分子内に持つBPs(NBPs)は,窒素を持たないBPs(non-NBPs)よりも遥かに強力である.しかし数年前から,NBPsが顎骨に壊死を起こし,その露出をもたらすことが次第に明らかとなり,現在,大きな問題となっている.有効な予防・治療の方法はない.私達は顎骨壊死の問題が起る遥か以前より,NBPsが炎症性の副作用を持つことに注目し,マウスを用いた研究を続けてきた.その結果以下を明らかにした.(a)NBPsはマウスで炎症作用を示し,non-NBPsに炎症作用は見られない.(b)NBPsの炎症作用をnon-NBPsが抑制する.(c)Non-NBPsのetidronateはNBPsの骨吸収抑制作用も抑制する.しかし,non-NBPsのclodronate(Clo)は抑制しない.これらの発見に基づき私達は,etidronate(Eti)はNBPの代用薬として,また,clodronateはNBPとの併用薬として応用できると提案してきた.本年度は2つの論文で以下を明らかにした.(1)CloとNBPとの併用は,NBPsの骨吸収抑制作用は維持したまま,NBPsの炎症作用のみならず壊死作用も強く抑制する.その機序として,CloはNBPsの軟組織細胞内への取込みを抑制することが示唆された.これらの結果は,CloとNBPの併用は,NBPがもつ強い骨吸収抑制作用を維持しつつ,NBPsによる炎症・壊死を予防し,CloのNBP併用薬としての有効性を強く示唆する.(2)NBPsによる顎骨壊死の患者(骨粗鬆症)2名に,Etiへの切り換えを行ったところ,痛み・排膿などの炎症症状は速やかに軽減・消失し,壊死の進行も止まった.これらの経過はEtiのNBP代用薬としての有効性を強く示唆する.Bisphosphonates(BPs)は骨に強く結合し,破骨細胞による骨吸収を抑制する薬物である.窒素を分子内に持っBPs(NBPs)は窒素を持たないBPs(non-NBPs)よりも遥かに強力であるが,顎骨に壊死・露出をもたらすリスクが高いことが明らかになり,大きな問題となっている。しかし,有効な予防・治療の方法はない.私達は顎骨壊死の問題が起る以前より,NBPsが炎症性の副作用を持つことに注目し,マウスを用いた研究により以下を明らかにした,(a)NBPsはマウスで炎症作用を示し,non-NBPsに炎症作用は見られない.(b)NBPsの炎症作用をnon-NBPsが抑制する.(c)Non-NBPsのetidronate(Eti)はNBPsの骨吸収抑制作用も抑制する.しかし,non-NBPsのclodronate(Clo)は抑制しない.これらの発見に基づき私達は,EtiはNBPの代用薬として,また,clodronateはNBPとの併用薬として応用できると提案してきた.21年度に続き22年度も2つの論文を出し以下を明らかにした.(1)マウス耳介を用いた実検系で,EtiをNBPと併用すると,EtiはNBPsの骨吸収抑制作用を減じるが,NBPsの炎症・壊死作用を強く抑制する.

その機序として,EtiはNBPsの骨および軟組織細胞内への取込みをいずれも抑制することが示された.Etiはすでに骨に蓄積しているNBPsを追い出す事も確認した.以上の結果は,EtiはNBPの代用薬として有効である可能性を支持する.(2)NBPsによる炎症にIL-1が関与し,菌体成分のLPSが増強することをすでにin vivo実験により報告している.この機序として,in vitro実験により,NBPsはマクロファージにおけるproIL-1β産生を促進し,LPSはproIL-1β→IL-1βを促進することを示した.Bisphosphonates(BPs)は骨に強く結合し,破骨細胞による骨吸収を抑制する薬物である.窒素を分子内に持つBPs(NBPs)は窒素を持たないBPs(non-NBPs)よりも遥かに強力であるが,顎骨に壊死・露出をもたらすリスクが高いことが明らかになり,大きな問題となっている.しかし,有効な予防・治療の方法はない.私達は顎骨壊死の問題が起る以前より,NBPsが炎症性の副作用を持つことに注目し,マウスを用いた研究により以下を明らかにした.(a)NBPsはマウスで炎症作用を示し,non-NBPsに炎症作用は見られない.(b)NBPsの炎症作用をnon-NBPsが抑制する.(c)Non-NBPsのetidronate(Eti)はNBPsの骨吸収抑制作用も抑制する.しかし,non-NBPsのclodronate(Clo)は抑制しない.これらの発見に基づき私達は,EtiはNBPの代用薬として,また,clodronateはNBPとの併用薬として応用できると提案してきた.本年度は以下を明らかにした.(1)痛みは骨粗鬆症最大の苦痛であり,NBPs自体がしばしば骨痛,筋肉痛,関節痛をもたら.興味深いことに,骨粗鬆学会名誉会員の藤田らは骨粗鬆症や変形性関節炎患者において,non-NBPのetidronateはNBPのalendronateとrisedronateよりも強い鎮痛効果を示すと報告し,また動物実験で,BPsは骨吸収抑制作用とは関連しない鎮痛効果を示し,non-NBPsのclodronateの効果はNBPsのpamidronateやalendronateよりも強いとの報告もある.しかし上記報告はいずれも断片的であり,結論には系統的比較研究が必要である.私達は1%酢酸腹腔注射でマウスに誘導されるwrithing反応を指標にnon-NBPs(etidronateとclodronate)とNBPs(alendronate,risedronate,minodronate)の鎮痛作用を比較し,non-NBPsのみに強い鎮痛効果を確認し,その機序として神経への直接作用が示唆された.(2)NBPsは細胞内に取り込まれて細胞毒性を示すと考えられるが,その取り込み機構は明らかではない.私達は上記(a)(b)の機序として,"NBPsはtransporter(TP)を介して細胞内に取り込まれ,etidronateとclodronateはこれを抑制する"との仮説のもとで実験し,これを支持するいくつかの結果を得た.(3)NBPsはアジュバントとして金属アレルギーを促進することを確認.上記(1)と(2)は論文作成中.(3)は論文として公表.
急性大動脈解離患者における安静降圧療法管理中の自律神経活動の評価指標の確立

安静降圧療法が必要なStandord B型急性大動脈解離患者において、急性炎症反応や疼痛の惹起により、自律神経活動のバランスは乱れ、血圧管理に影響をおよぼすと推測されるが、大動脈解離発症後の自律神経活動の変化はこれまで解明されていない。したがって、本研究の目的は、安静降圧療法管理となるStandord B型急性大動脈解離患者を対象に、自律神経活動の変化を経時的観点から明らかにすることである。平成30年度は、前年の症例登録数が4例と少数であったことから、多施設での研究実施体制に移行した。それに伴い、東北大学大学院医学系研究科倫理員会へ変更申請を行い、承認を得た(承認番号2017-1-869)。その後、東北医科薬科大学病院での倫理承認も得、2施設で研究を開始している。当該年度は、全施設で6例の登録があり、累計10例に到達した。内、2例に関しては退院後のフォローアップ期間中に手術介入が必要と判断され、手術に至った。そのため、追跡評価は手術介入前までとし、測定を終えている。また、データ収集に関しては、全例問題なく実施できている。本研究で対象となるStandord B型急性大動脈解離は、突如として発症するものであり、その頻度も多くないことから、2施設でも症例数の登録を増やすには限界がある。そのため、仙台厚生病院の協力も得られるよう準備を整えている。なお、現在までに本研究に直接関連した有害事象は認められず、安全に試験を実施できている。試験開始後から平成30年度末までの期間で、安静降圧療法治療の適応となったstanford B型急性大動脈解離症例は累計10例であった。当初の計画では、本年度に10から16例の登録を見込んでいたことから、進捗はやや遅れていると判断した。症例登録数を増やすため、仙台厚生病院の協力を得る準備を進めている段階である。平成29年度は、研究開始にあたり、東北大学大学院医学系研究科倫理員会の承認を得(承認番号2017-1-869)、UMIN登録を行った(UMIN000027840)。本研究において重要な評価指標となる自律神経活動の測定方法には、非侵襲的かつ定量的に評価が可能な周波数解析を採用し、心電図のRR間隔のゆらぎ(心拍変動)と血圧のゆらぎ(血圧変動)に対して、その解析手法を適用できる機器を購入、研究環境を整備した。その後、適格基準および除外基準を満たし、同意が得られた患者の測定を行った。本研究で対象となる疾患は急性大動脈解離であるため、いつなんどき病院に緊急搬送されるか不明であり、緊急入院直後からデータを取得することは困難である。しかし、発症後1日目から3日目の間に、データ収集を開始できており、急性期の自律神経活動の変化をある程度評価できると推測している。データ測定は入院中継続して行っており、日常診療で撮影される造影CT画像も取得している。退院後も、発症日より1年間は追跡し、外来受診時にデータを取得する予定である。なお、現在までに測定装置使用に伴う有害事象は認められず、安全に試験を実施できている。試験開始後から平成29年度末までの期間で、安静降圧療法治療の適応となったstanford B型急性大動脈解離症例は5例であり、そのうち4例が本研究に登録となった。除外となった1例は、外傷性大動脈解離であり、本研究の除外基準に相当するため、登録とならなかった。当初の計画では、本年度に5から8例の登録を見込んでいたことから、進捗はやや遅れていると判断した。