hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
在宅で呼吸障害をもつ人々の食べる楽しみに着目した栄養指導に関する研究

在宅で生活する慢性呼吸障害者の食生活支援を行うことを目標に、(1)関連文献の調査、(2)在宅酸素療法(以下、HOT)適用者48名を対象とした食生活実態の調査(以上、平成8年度)、および(3)HOT適用者にとっての食事の意味に関する質的分析(平成9年度)を行った。文献調査からは、この種の患者の栄養状態は疾患の予後に大きく影響する、病める人の食事へのこだわりは研ぎすまされた「生きる」ことへの表現である、などの示唆を得るとともに、慢性呼吸障害者の食生活実態はほとんど調査されていないことを確認した。HOT適用者の食生活実態の調査は半構造的面接によって行った。結果、空腹感や食事のおいしさを感じることが少ない、歯科治療を受けにくい、食事指導が不十分などの問題点とともに、食事に気を配ってくれる家族がいる、食べる意義を前向きにとらえ食生活を工夫しているなどの強みを見出した。HOT適用者にとっての食事の意味に関する質的分析は、エスノグラフィーの手法によった。結果、HOT患者は「この病いの苦しみ」のなかで、医療専門家に疾患の見通しや食生活に関する情報を望んでもそれは十分には得らず、受けている治療や専門家の指導に「納得できない」現実がある。時に、民間療法的な食事をとり、他者からは儀式的とも思える食行動をして「治療としての食事」を「生きていく支え」として生活している、などの点が明らかなった。すなわち、このような人々にとっての食事は生きる意欲の表現であった。慢性呼吸障害者に対する食事指導は、この人々の「治療としての食事」という食事の意味をポジティブに活かし、それに医学的・栄養学的側面をくみこんで、毎日の生活のなかで継続できるものでなければならない。慢性呼吸障害をもつ人は、食事摂取の動作による呼吸困難の増悪、個人の嗜好や味覚よりも栄養が優先されるなどにより、食べる楽しみが損なわれやすい。今回、私たちは、長野県内の2病院で在宅酸素療法(HOT)を受けている患者のうち、外来、もしくは電話で調査の承諾の得られた患者を対象とし、輸送法による質問紙調査、および半構成的質問紙面接調査を行った、主な質問事項は、治療状況、食生活を中心とする日常生活の状況および問題点などである。平成9年3月現在までに42名の回答があり、このうち30名については、面接調査を併せて行っている。平均年齢は70.6才。男性32名、女性10名である。診断名は、肺気腫が20名と最も多く、約半数を占めた。HOT期間は、平均3.2年で、最短3ヶ月、最長14年であった。Hugh-Jonesの分類では、面接した30名のうち15名がIII度、9名がIV度、5名がV度であった。食生活にかかわる結果の一部を以下に示す。食事は家族と一緒にするが32名でもっとも多く、一人で食事をするは5名であった。食事の献立は、32名が家族と同じものを食べ、9名は家族と別献立となるときがあると答えた。23名が、食品や献立を追加したり、健康食品を利用していると答えた。食べにくい・食べたくない品目があると答えた対象者は27名であった。むせたり、咳により食事を中断したことがあるのは9名であった。また、17名が、食事中の呼吸苦を経験していると答え、そのために食事を中断したことがあるのは9名であった。食後の呼吸苦を経験しているのは21名であった。この他、口内炎などによる疼痛、義歯の不具合なども示された。以上、HOTの患者には医学、栄養学的な問題や制限ばかりでなく、食生活全般にかかわる問題があることが示された。今後、個々の患者に応じた具体的な援助方策について検討していく予定である。

在宅で生活する慢性呼吸障害者の食生活支援を行うことを目標に、(1)関連文献の調査、(2)在宅酸素療法(以下、HOT)適用者48名を対象とした食生活実態の調査(以上、平成8年度)、および(3)HOT適用者にとっての食事の意味に関する質的分析(平成9年度)を行った。文献調査からは、この種の患者の栄養状態は疾患の予後に大きく影響する、病める人の食事へのこだわりは研ぎすまされた「生きる」ことへの表現である、などの示唆を得るとともに、慢性呼吸障害者の食生活実態はほとんど調査されていないことを確認した。HOT適用者の食生活実態の調査は半構造的面接によって行った。結果、空腹感や食事のおいしさを感じることが少ない、歯科治療を受けにくい、食事指導が不十分などの問題点とともに、食事に気を配ってくれる家族がいる、食べる意義を前向きにとらえ食生活を工夫しているなどの強みを見出した。HOT適用者にとっての食事の意味に関する質的分析は、エスノグラフィーの手法によった。結果、HOT患者は「この病いの苦しみ」のなかで、医療専門家に疾患の見通しや食生活に関する情報を望んでもそれは十分には得らず、受けている治療や専門家の指導に「納得できない」現実がある。時に、民間療法的な食事をとり、他者からは儀式的とも思える食行動をして「治療としての食事」を「生きていく支え」として生活している、などの点が明らかなった。すなわち、このような人々にとっての食事は生きる意欲の表現であった。慢性呼吸障害者に対する食事指導は、この人々の「治療としての食事」という食事の意味をポジティブに活かし、それに医学的・栄養学的側面をくみこんで、毎日の生活のなかで継続できるものでなければならない。
骨髄異形成症候群の病態解明と治療法の開発研究

本研究では、骨髄異形成症候群において高頻度に欠失を認める第七染色体長腕に存在する遺伝子のCpGアイランドのメチル化を網羅的に行った。1,正常造血器細胞、患者検体、及び樹立細胞株よりDNAを抽出し、第七染色体長腕上のCpGアイランドのうち128個に対して、bisulfite sequence法を用いてCpG dinucleotideのメチル化の程度を定量的に測定した。正常細胞のメチル化は非常に低頻度であるが対照的に細胞株のメチル化は高頻度であり、患者検体のメチル化の頻度はその中間値をとることを示した。2,メチル化の感受性の高い(低い)CpGアイランドは、染色体上にランダムに分布しておらず、いくつかのクラスターを形成していることを示した。この分布パターンは、患者検体においてメチル化の程度が弱い傾向があるものの、造血器腫瘍検体の種類、由来の病名に関わらず共通であることも示した。3,検体のメチル化酵素DNMT1,3a,3bの遺伝子発現量をreal-time PCR法で調べ、メチル化の程度との相関を調べた。DNMT1,3a,3bの発現量ともに、メチル化の程度との間に有意な相関が無いことを示した。4,正常細胞においてはSP1結合配列の密度が高いほどメチル化の頻度が低いという負の相関が見られることを示した。また、この相関は患者検体で減弱し、細胞株ではほぼ完全に消失することを示した。このことは、正常細胞においてはCpGアイランドをメチル化から保護する機序が働いているが、腫瘍化するとこの機序が破綻することを示唆していると思われた。5,遺伝子の5'プロモータ領域を含むCpGアイランドと含まないCpGアイランドのメチル化の程度を調べたところ、前者の方がメチル化の程度が低いという事を示した。遺伝子の転写やタンパクの結合がDNAをメチル化から保護するという機序を示唆する結果となった。公表されたヒトゲノム塩基配列データベースから、7q上メチル化の標的となりうるCpGアイランドを抽出し、各CpGアイランドについて300bp内外の塩基配列を増幅するPCRプライマーを用いて、bisulfaite処理を施した正常組織および腫瘍検体のゲノムDNAから各CpGアイランドをPCR増幅したのち、直接塩基配列決定法により増幅したPCR断片の塩基配列を決定した。決定した個々の塩基配列についてC→T塩基置換をカウントして各CpGアイランドのメチル化の程度を数値化することにより、7q全長にわたるCpGアイランドのメチル化マップを作成した。7qの塩基配列データベース検索から抽出されたCpGアイランドの定義を満たす290個の塩基配列のうち、Alu配列その他の繰り返し配列を除く配列でPCR増幅可能な130個の塩基配列(CpGアイランド)について、メチル化の定量的検討を行った。これは7qの全CpGアイランドの約60%に相当すると考えられる。ヒト胎盤(HP)1、末梢血単核球(PB)4、骨髄単核球(BM)2、AML患者検体(AML)4、MDS由来細胞株(MDS/CL)5、AML由来細胞株(AML/CL)15、およびALL由来細胞株(ALL/CL)15、の計41種類の検体を用いたメチル化解析の結果、(1)MDS由来細胞株を含む造血器腫瘍細胞株において、7qのCpGアイランドのメチル化は腫瘍特異的、かつ高頻度に観察されること、(2)メチル化を受ける領域は腫瘍細胞ごとに異なるのではなく、特定の染色体領域(7cen7q11,7q22、7q3233、7q3536)にクラスターを形成して存在すること、(3)これらのメチル化領域は従来の欠失解析によって同定されている欠失の集積領域とオーバーラップする傾向が認められること、および(4)患者腫瘍検体におけるメチル化は、正常組織と培養腫瘍細胞株の中間の分布と程度を示すこと、が明らかとなった。5,遺伝子の5'プロモータ領域を含む

CpGアイランドと含まないCpGアイランドのメチル化の程度を調べたところ、前者の方がメチル化の程度が低いという事を示した。遺伝子の転写やタンパクの結合がDNAをメチル化から保護するという機序を示唆する結果となった。
Mnクラスターの形成を促進する超分子配位システム

2つの水分子を4電子酸化して酸素分子を与える光化学系IIの酸素発生中心(Mnクラスター)は、光合成における心臓部である。本研究では、これによく似たMnクラスターを合成するための超分子戦略を開発する。即ち、Mnクラスターに対して3つのカルボキシラート基を真横から配位させ、系統的な構造チューニングが可能な超分子配位システムを構築する。大環状型Znポルフィリン六量体-ビスピリジン配位子-Mnクラスターからなる超分子を合成しX-線結晶構造解析する。前年度までに、6つのピリジン部位を有するテンプレート分子を用いたクロスカップリングを駆使して、ポルフィリン単量体から大環状ポルフィリン六量体を収率53%で合成することに成功した。本年度は、4つのピリジン部位を有するテンプレート分子を用いたクロスカップリング反応を試みたところ。大環状ポルフィリン四量体が収率14%で得られた。テンプレートを用いない場合は四量体が全く得られなかったことから、六量体の場合と同様の顕著なテンプレート効果を確認した。DFT計算を行い、環状多量体の安定構造を調査した。六量体は、1H NMRスペクトルから対称的な六角柱構造が安定であると予想していた。しかし計算の結果、シクロヘキサン環がとるような椅子型および船型配座がそれぞれ最安定、準安定構造であるとわかった。完全な六角柱構造は椅子型構造と比較すると11 kcal/molも不安定であり、寄与が小さいことが示唆された。ただし、六量体は剛直な構造ではなく、ある程度柔軟に変化できる構造的自由度を持っていることが示された。一方、四量体は六量体に比べて径が小さく自由度が低いため、四角柱型が最安定構造であると計算された。これらの環状ポルフィリン多量体からはテンプレート分子を取り外すことができるため、Mnクラスター形成のための超分子配位システムとして有望である。大環状型Znポルフィリン6量体-ビスピリジン配位子-Mnクラスターからなる超分子を合成し、X-線結晶構造解析する。本年度は、ポルフィリン多量体の合成を中心に行った。StilleカップリングによりTIPS-ethynyl基を導入したメタフェニレン架橋ポルフィリン二量体を合成した。TIPS基を脱保護した後、Glaserカップリングすることで大環状四量体と大環状六量体の合成を試みた。しかしながら、化合物の不安定性のため目的とする大環状多量体を単離することはできなかった。そこで、改めて分子設計を見直し、新たな合成法を検討した。その結果、クロスカップリング反応を駆使することにより大環状ポルフィリン多量体の合成に成功した。大環状ポルフィリン多量体の混合物をGPCで精製し、質量分析を行ったところ、大環状ポルフィリン四量体と大環状ポルフィリン六量体の生成を確認できた。また、GPCの保持時間から大環状ポルフィリン八量体と大環状ポルフィリン十量体も微量ではあるが生成していることが示唆された。大環状ポルフィリン四量体と大環状ポルフィリン六量体の生成は、NMRスペクトルによっても支持された。一方、テンプレート合成も試みたが、現在のところ、選択的合成あるいは収率の向上には至っていない。本年度、クロスカップリングにより大環状ポルフィリン多量体の合成に成功し合成経路を確立できたことで、次年度に繋がる一定の成果を得た。前年度までにクロスカップリング反応を駆使することにより大環状ポルフィリン四量体と六量体の合成に成功した。しかしながら、いずれも生成が微量であったため、本年度はテンプレート合成を試みた。種々条件検討を行った結果、6つのピリジン部位を有するテンプレート分子を用いたクロスカップリング反応条件において大環状ポルフィリン六量体の選択的合成に成功した。反応混合物をGPCで精製することで大環状ポルフィリン六量体が収率30%で得られた。興味深いことに、テンプレート分子と錯形成したまま単離されたことから、テンプレート分子との高い結合定数を有していることが示唆された。現在、六量体の光物性を調査するとともに、サイズの異なる多量体の合成を検討している。本年度、テンプレート合成により大環状ポルフィリン六量体の選択的合成に成功したことで一定の成果を得た。

即ち、Mnクラスターに対して3つのカルボキシラート基を真横から配位させ、系統的な構造チューニングが可能な超分子配位システムを構築する。大環状型Znポルフィリン六量体-ビスピリジン配位子-Mnクラスターからなる超分子を合成しX-線結晶構造解析する。前年度までにカップリング反応を駆使することにより6つのピリジン部位を有するテンプレート分子を用いたカップリング反応条件において、ポルフィリン単量体から大環状六量体が収率30%で得られることを発見した。本年度はテンプレート合成において種々条件検討を行った結果、収率が53%まで向上した。単量体から大環状ポルフィリン多量体を一挙に得る例はほとんどない上、このような高収率で得られた例はない。六量体の光物性をクロロホルム中及びピリジン中で測定することで、それぞれの溶液中の構造について考察した。単量体と比較することで多量体内において隣接するポルフィリン同士の電子的結合が示唆された。さらに大環状六量体とテンプレート分子の会合定数をUV滴定により求めたところ強い配位結合能が明らかになった。この結果はテンプレート分子が大環状ポルフィリン六量体の合成において強く影響していることを示唆している。ポルフィリン単量体から大環状多量体を一挙に高収率に得ることに成功した。このような例はないため一定の成果が得られたと考えている。2つの水分子を4電子酸化して酸素分子を与える光化学系IIの酸素発生中心(Mnクラスター)は、光合成における心臓部である。本研究では、これによく似たMnクラスターを合成するための超分子戦略を開発する。前年度までに、6つのピリジン部位を有するテンプレート分子を用いたクロスカップリングを駆使して、ポルフィリン単量体から大環状ポルフィリン六量体を収率53%で合成することに成功した。本年度は、4つのピリジン部位を有するテンプレート分子を用いたクロスカップリング反応を試みたところ。大環状ポルフィリン四量体が収率14%で得られた。テンプレートを用いない場合は四量体が全く得られなかったことから、六量体の場合と同様の顕著なテンプレート効果を確認した。DFT計算を行い、環状多量体の安定構造を調査した。六量体は、1H NMRスペクトルから対称的な六角柱構造が安定であると予想していた。しかし計算の結果、シクロヘキサン環がとるような椅子型および船型配座がそれぞれ最安定、準安定構造であるとわかった。完全な六角柱構造は椅子型構造と比較すると11 kcal/molも不安定であり、寄与が小さいことが示唆された。ただし、六量体は剛直な構造ではなく、ある程度柔軟に変化できる構造的自由度を持っていることが示された。一方、四量体は六量体に比べて径が小さく自由度が低いため、四角柱型が最安定構造であると計算された。これらの環状ポルフィリン多量体からはテンプレート分子を取り外すことができるため、Mnクラスター形成のための超分子配位システムとして有望である。
Nitrofenモデルを用いた先天性横隔膜ヘルニアに対する新規胎児治療法の開発

ONO-1301SRの指摘投与時期及び投与量について検討した。投与量については3mg/kg、10mg/kg、30mg/kgに振り分け、また投与時期については妊娠9.5日、11.5日、13.5日に振り分けた。その結果、最も肺重量体重比の増加が認められ、肺低形成の改善効果が認められた妊娠9.5日に30mg/kgを投与する方法を採用した。児は妊娠21.5日に帝王切開にて娩出し、直ちに犠牲死させ、横隔膜欠損孔の有無を検索したのちに肺を摘出し、評価を行った。ONO-1301SR投与群で胎児肺に含まれる総DNA量や総タンパク量が有意に増加し、肺低形成の改善効果が示唆された。ヘマトキシリンーエオジン染色にて平均肺胞隔壁間距離を計測し、肺胞腔の定量評価を行った。結果としてONO-1301SR投与群で非投与群に比して平均肺胞隔壁間距離が有意に増加しており、肺胞発育効果が示唆された。またElastica-van-Gieson染色にて肺動脈中膜肥厚を計測し肺高血圧の組織学的評価を行った。結果として、ONO-1301SR投与群で非投与群に比して肺動脈中膜肥厚が有意に低減しており、肺高血圧の改善効果が示唆された。さらにII型肺胞上皮細胞のマーカーであるTtf-1の免疫染色を行ったところ、ONO-1301SR投与群でTtf-1陽性細胞数が非投与群に比して有意に増加しており、肺成熟効果が示唆された。また血管内皮細胞のマーカーであるIsolectin B4を用いた染色ではONO-1301SR投与群で非投与群に比してIsolectin B4陽性領域が有意に増加しており、肺血管発育効果が示唆された。さらに、PCRおよびWestern blottingにて、ONO-1301SR投与群では、胎児肺におけるVEGFの発育が有意に高く、胎児の肺胞および肺血管発育への影響が示唆された。実験動物としてSDラットを用いた。妊娠9.5日のSDラットにNitrofen100mgを経口投与し、Nitrofen誘発先天性横隔膜ヘルニアモデルを作成した。妊娠21.5日に帝王切開にて摘出した新生仔のおよそ6割に先天性横隔膜ヘルニアを認め、正常新生仔と比較して肺重量体重比が低値であり、肺低形成を呈していることを確認した。またモデル動物において、組織学的に平均肺胞隔壁間距離の有意な低下および肺動脈血管平滑筋の有意な肥厚を認めることを確認した。Nitrofen100mgを経口投与した母獣に対し、妊娠11.5日にONO-1301SR10mg/kgを単回背部皮下投与した。ONO-1301SR投与の有無による出生新生仔数の変化は認めなかった。母獣および新生仔のONO-1301血中濃度測定の結果、本剤が胎盤通過性を有し、母獣への背部皮下投与で胎児血中に移行していることを確認した。免疫組織化学染色の結果、プロスタサイクリン受容体の発現は、正常新生仔およびNitrofenモデルともに、肺動脈平滑筋層に主に局在していることを確認した。NitrofenモデルにおけるONO-1301SR投与群では、肺重量体重比が非投与群に比較して有意に高値であり、肺低形成の改善効果が示唆された。Nitrofenモデルの再現性を予定通り確認し、モデルを確立できたこと。また、ONO-1301の胎盤通過性およびNitrofen胎児肺におけるプロスタサイクリン受容体の発現局在を確認し、さらにONO-1301SR投与による肺重量体重比の増加を認め、薬剤の効果が示唆されたこと。まず、ヘマトキシリンーエオジン染色にて平均肺胞隔壁間距離を計測し、肺胞腔の定量評価を行った。また、肺重量体重比のみならず組織学的にも胎児肺の発育効果および肺高血圧の改善効果が示唆されたため。

ONO-1301SRの指摘投与時期及び投与量について検討した。投与量については3mg/kg、10mg/kg、30mg/kgに振り分け、また投与時期については妊娠9.5日、11.5日、13.5日に振り分けた。その結果、最も肺重量体重比の増加が認められ、肺低形成の改善効果が認められた妊娠9.5日に30mg/kgを投与する方法を採用した。児は妊娠21.5日に帝王切開にて娩出し、直ちに犠牲死させ、横隔膜欠損孔の有無を検索したのちに肺を摘出し、評価を行った。ONO-1301SR投与群で胎児肺に含まれる総DNA量や総タンパク量が有意に増加し、肺低形成の改善効果が示唆された。ヘマトキシリンーエオジン染色にて平均肺胞隔壁間距離を計測し、肺胞腔の定量評価を行った。結果としてONO-1301SR投与群で非投与群に比して平均肺胞隔壁間距離が有意に増加しており、肺胞発育効果が示唆された。またElastica-van-Gieson染色にて肺動脈中膜肥厚を計測し肺高血圧の組織学的評価を行った。結果として、ONO-1301SR投与群で非投与群に比して肺動脈中膜肥厚が有意に低減しており、肺高血圧の改善効果が示唆された。さらにII型肺胞上皮細胞のマーカーであるTtf-1の免疫染色を行ったところ、ONO-1301SR投与群でTtf-1陽性細胞数が非投与群に比して有意に増加しており、肺成熟効果が示唆された。また血管内皮細胞のマーカーであるIsolectin B4を用いた染色ではONO-1301SR投与群で非投与群に比してIsolectin B4陽性領域が有意に増加しており、肺血管発育効果が示唆された。さらに、PCRおよびWestern blottingにて、ONO-1301SR投与群では、胎児肺におけるVEGFの発育が有意に高く、胎児の肺胞および肺血管発育への影響が示唆された。今後は、Nitrofenモデル胎児肺における、ONO-1301SR投与による組織学的な変化を検証するとともに、指摘投与量及び指摘投与時期の検討を行う方針である。引き続き組織学的評価を追加する。また、胎児肺に含まれる総DNA量や総タンパク量を測定し、肺低形成の改善効果について評価する。さらに、肺内の内因性修復因子についてPCRやWestern blotを行い、メカニズムの解明を目指す。研究を進めていく上で、必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は異なった。(理由)研究を進めていく上で、必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は異なった。(使用計画)研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め当初予定通りに計画を進めていく。具体的には、消耗品、情報収集あるいは成果発表の為の旅費、投稿料に用いる予定である。研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め当初予定通りに計画を進めていく。
頚椎疾患における頚部アラインメント変化と嚥下障害の関連の解明

摂食嚥下障害は誤嚥や誤嚥性肺炎,窒息などの原因になり,脳卒中・頭頸部がん患者などを中心に診断・治療が発達してきた.一方,頚椎疾患では骨変形や手術操作による咽頭食道の圧迫などから嚥下障害をきたす可能性が示唆されている.過去に頚椎疾患の手術,特に前方アプローチ術後の嚥下障害に関する研究は行われているが,頚椎疾患全体の嚥下障害の研究や頚部アラインメント変化との関連に注目した報告は少ない.申請者は実際の医療の現場で頚椎疾患のリハビリテーションを行う際,術後に嚥下機能低下をきたした患者の診療を少なからず行っている.頚椎疾患やその治療による頚部アラインメント変化と嚥下障害の関連を解明することで,頚椎疾患のみならず姿勢変化を生じた高齢者全般の嚥下障害への対応が可能となり,誤嚥性肺炎の発生頻度を減らせると考える.2018年度は当院のカルテ調査を行い、後方視的に頸椎疾患の嚥下障害の発生頻度と重症度を確認した。当初は嚥下内視鏡による評価を検討していたが、より詳細な評価を行うため嚥下造影が適切と考えた。そのため当院内でリハビリテーション科による嚥下造影検査の立ち上げをし、2019年3月より実施可能となったため、2019年4月から評価について検討を行う。倫理審査を受けて、頸椎疾患術前後の嚥下造影検査を行い、嚥下障害の発生の有無と重症度の確認、対処法について検討し、嚥下障害発生の原因を解明する。嚥下内視鏡での嚥下評価を検討しており、エアスコープを計上していたが、病院での購入が昨年度決定した。しかし、嚥下造影検査による嚥下評価の追加も検討しており、画像解析のためのソフトウェア購入が必要であるため、2019年度に購入予定である。
新地方公会計と監査委員監査を内包する日本型地方自治体内部統制フレームワークの構築

本研究は、地方自治体内部統制の構築に関する関係者の誤解を解き、自治体が現在取り組んでいる主要な行財政システム改革の手法を、国際標準であるCOSO (トレッドウェイ委員会支援組織委員会)の内部統制フレームワークに組み込んで、わが国地方自治体の現況に合致する「日本型」地方自治体内部統制のフレームワークの構築を企図するものである。本研究課題の核心をなす学術的「問い」は、自治体で推進されている行財政システム改革は、地方自治法第150条が求める内部統制の目的を実現する内部統制の構成要素であり、それらをいかにCOSO内部統制のフレームワークに関連付けて有機的に体系化するか、という点にある。
関節炎症に及ぼす脂質サイトカインの影響

関節リウマチ患者のうち、肥満者に炎症程度が軽いと言う臨床経験から脂肪組織が産生するレプチンが炎症を抑制する可能性があると考えた。まず、レプチンを全く産生していないob/obマウスに関節炎を誘導しても、関節炎は全く発生しなかった。次に、高脂肪食により肥満を誘導し、血中レプチン濃度を高くしたマウスに同様に関節炎を誘導したが、これも関節炎の程度は軽かった。最後に、レプチンを強制的に産生するようになっているトランスジェニックマウスに関節炎を誘導しても、その程度は軽かった。その際に、炎症を惹起していると考えられるIL-6産生をレプチンが抑制することを見いだした。レプチン濃度が高いことは炎症を抑制する。関節炎における脂質系サイトカインの役割を解明するために、脂肪細胞から分泌されるアディポサイトカインの一つであるレプチンの関節炎における作用を検討した。前年までに、レプチンが分泌されないob/obマウスおよび我々が継代しているレプチントランスジェニックマウス(逆にレプチンが大量に存在)に関節炎モデルであるコラーゲン抗体関節炎(CAIA)を誘導したところ、いずれも野生型マウスよりも関節炎が程度が軽度であった。つまり、レプチン濃度が高くても低くても関節炎は起こりにくいことになる。そこで、次に全身脂肪萎縮マウスを用いて同様の研究を行った。このマウスは痩せていて、かつレプチン濃度が低いことがわかっている。したがって、全身脂肪萎縮マウスにCAIAを誘導した際に、関節炎が増大すれば末梢レプチンによる関節炎抑制、抑制されれば全く未知の機構が存在することになる。ところが、全身脂肪萎縮マウスには、野生型を含めて関節炎が全く生じず、種々の検討を行ったところ、脂肪萎縮マウスの遺伝子的バックグラウンドであるFVB/Nマウスには我々が用いているコラーゲン抗体による関節炎が極度に発生しにくいことが判明した。したがって、この系統のマウスを用いる研究はいったん中止とした。そこで、トランスジェニックマウスで関節炎が生じにくいメカニズムを明らかにするために前年度に行ったサイトカイン測定をさらに推し進めた。関節炎に関与すると考えられているサイトカイン群を網羅的に調べたところ、本来上昇するはずのインターロイキン6(IL-6)濃度がトランスジェニックマウスでは上昇しないことが明らかとなった。詳細な機構を解き明かすには動物モデルでは限界があると考え、マクロファージ系の細胞を用いた細胞モデル構築に進んで、炎症刺激によりIL-6濃度が上昇する細胞培養系を確立した。最終年度で、レプチン効果を検討する予定である。レプチンは脂肪組織により産生されるサイトカインであり、脂肪組織が増えると血中濃度は上昇し、視床下部に作用して食欲を抑制する。我々はこれまでにレプチン欠損マウスやレプチン受容体欠損マウス(いずれも肥満マウス)にコラーゲンで誘導される関節炎が生じにくいことを報告し、さらに高脂肪食にて飼育した自然肥満マウスにおいてもコラーゲン誘導関節炎は抑制されることを明らかにしてきた。しかし、レプチンは脳血管関門で制御されており、わずかの量のレプチンを脳室に直接投与することにより、自然肥満マウスの関節炎抑制効果は消滅した。そこで、レプチンの関節炎に与える影響に関して、より詳細に調べるために、レプチントランスジェニックマウスを作成し、コラーゲン誘導関節の発症過程を調査した。レプチントランスジェニックマウスの血中レプチン濃度は高度肥満者(脂肪が多いのでレプチンは高いが、レプチン抵抗性が生じているので食欲は抑制されない)とほぼ同じ値であった、このマウスに抗コラーゲン抗体カクテルを投与して関節炎を誘導したところ、コントロールに比べて関節炎スコアーは低かった。また、血中のサイトカインレベルを調べたところ、インターロイキン6(IL-6)レベルがレプチントランスジェニックでは抑制されていることが判明したので、in vitroでマクロファージ前駆細胞のリポポリサッカライド添加によるIL-6誘導を調べた。その結果、in vitroにおいてもレプチン添加によりマクロファージのIL-6産生は抑制されていた。これらの事実より、レプチンは抗炎症作用を有するサイトカインであることが明らかとなった。関節炎における脂質系サイトカインと骨系タンパクのクロストークを解明する目的で、脂肪細胞から分泌されるアディポサイトカインの1つであるレプチンの関節炎における作用について検討した。レプチン遺伝子に変異のあるob/obマウス、血中レプチン濃度が正常の10倍以上となるレプチントランスジェニックマウスおよびその野生型マウスを用いて、RAモデルであるコラーゲン抗体関節炎(CAIA)を誘導した。

CAIAはII型コラーゲンに対する5種類のモノクローナル抗体カクテル(5mg)をday0にマウスの腹腔内に投与し、さらにday3にLPS(12.5μg)を腹腔内投与した。関節炎の評価は肉眼所見(Terato法)で行った。その他軟X線での関節破壊評価、組織の染色(H-E染色・トルイジンブルー染色)およびその評価、末梢血中サイトカイン濃度の測定をおこなった。その結果としてob/obマウスは野生型マウスよりも関節炎が抑制されていた。さらにレプチントランスジェニックマウスにおいても野生型マウスよりも関節炎は抑制された。組織学的検討でも、ob/obマウスおよびレプチントランスジェニックマウスでは、野生型マウスよりも関節軟骨の変性が軽度であり、scoreでも有意差を認めた。サイトカイン濃度の測定では、ob/obマウスおよびレプチントランスジェニックマウスでは関節炎初期から極期にかけてIL-6濃度の上昇が抑制されていることがわかった。これらの結果からCAIAモデルマウスにおいて、ob/obマウスおよびレプチントランスジェニックマウスでは関節炎が抑制されることを確認した。レプチンの関節炎に対する作用は、通常の濃度の範囲では関節炎を増悪させたが、過剰な状態では関節炎が抑制されることが示唆された。そのメカニズムとしては血清IL-6濃度の変化を介していると考えられた。前年度から今回の実験に不向きであると思われた全身脂肪萎縮症マウスが全く使用できないことが明らかになり、さらに、トランスジェニックマウスが関節炎を惹起する際に使用するLPS(リポポリサッカライド)投与に感受性が強すぎで実験中に死亡することが多く、十分な実験数を確保できなかった。トランスジェニックを継代し数を確保し、LPSの最適条件を決定するのに長期の時間を要したことが大きな原因であった。しかし、組織検索や体内サイトカイン動態を調べることができるin vivoモデルから撤退する決心が遅れ、無駄な時間を送ってしまった。全身性脂肪萎縮症マウスに対する関節炎誘導による関節炎の評価を予定していたが、関節炎が誘導できなかったため評価できていない。全身性脂肪萎縮症マウスであるA-ZIP/F-1マウスはバックグラウンドがFVB/Nマウスであり、II型コラーゲンに対する5種類のモノクローナル抗体カクテルに対する感受性が低く、CAIAが誘導できないことがわかった。他の方法でも関節炎の誘導を試みたが、うまく誘導できていない。今後バックグラウンドを他のマウスに変換することを検討している。血中レプチンが高くても低くても関節炎は起こりにくいという事実を知ることはできたが、そのメカニズムに関しては何もわかっていない。幸いにも今年度の後半に、マクロファージに分化する細胞(THP-1)にLPSを投与して、炎症性サイトカインであるIL-6が上昇し、抗炎症系サイトカインであるIL-10が低下する系を細胞培養系で確立することができた。ただし、パイロット実験として行ったレプチン投与実験では、細胞中のIL-6のmRNAレベルに明確な変動を認めることはできていない。
先天性無神経節腸管における神経堤幹細胞移植による消化管神経叢の再生分化誘導

先天性無神経節症ミュータントの繁殖コロニーを樹立し、S1系及びIs系homozygotesマウスを清潔環境下に維持した上で交配によりhomozygotes胎仔を作成した。摘出した各系統のマウス胎仔を開腹の上、両側坐骨神経を摘出し直ちに10mMHEPES含有のCa, Mg-free冷却HBSS液に入れ、続いて摘出した神経束を0.025%trypsin及び1mg/mL濃度のcollagenase存在下に37°Cにて4分間処理し、lmg/mL牛胎仔血清(bovine serum protein)含有L15培養液にてincubationした。さらに、先天性無神経節症マウス口側腸管からの神経堤幹細胞の単離と純化を目的として近位側小腸より腸管壁を採取し、低回転遠心にて浮遊細胞のみを摘出した上で、抗p75抗体および抗pO抗体にて蛍光免疫染色しFACSにてp75+pO-分画細胞を分離することによって細胞種の選別と純化を試みた。単離した細胞は直ちに5%C02存在下に、15%chick embryo extract、20ng/mL human recombinant bFGF、retinoicacid含有DMEM-low培養液にて培養し、得られた細胞について神経系各種成熟細胞への分化誘導能の有無とその確認実験に入った。純化した神経系細胞に、neurofilament, tubulin, acetylcholineesteraseの各コード遺伝子とGFPキメラ遺伝子を作成、プラスミドベクターに組み込んだ上、Lipofectamine2000にて遺伝子導入を試みた。これらの細胞について先天性無神経節症マウスの口側-肛門側無神経節腸管に対する神経堤幹細胞の移植を試み、その一部に神経系細胞の分化ならびに神経突起の形成が認められた。これらの神経系細胞に関する分化と機能に関しては、移植された環境に相関した分化制御の因子が存在し、これらについて、RET、NTNないしGDNFの欠損環境下に分化誘導実験が必要であることが明らかになった。先天性無神経節症および正常型ラット胎仔の作成と子宮からの摘出/S1系及び1s系heterozygotesラットおよびの繁殖コロニーを樹立し、予定交配によりhomozygotes胎仔を作成した。一方、正常型ラットとしてSprague-Dawley系ラットを交配させ、膣栓の存在をもって妊娠を確認し、各系統の妊娠ラット子宮から胎生14.017.5の各日齢にて、実体顕微鏡下(Nikon model SMZ-U,×2075)にmicro-manipulatorを用いて清潔環境下に胎仔を採取した。ラット胎仔からの神経堤幹細胞の単離・純化と培養/摘出した各系統のラット胎仔を開腹の上、両側坐骨神経を摘出し直ちに10mMHEPES含有のCa, Mg-free冷却HBSS液に入れ、続いて摘出した神経束を0.025%trypsin及び1mg/mL濃度のcollagenase存在下に37°Cにて4分間処理し、1mg/mL牛胎仔血清(bovine serum protein)含有L15培養液にてincubationした。細胞分離培養液を抗p75抗体および抗p0抗体にて蛍光免疫染色の上、蛍光フローサイトメーター(dual laser flow cytometer ; FACS)にてp75+p0-分画細胞を分離(cell sorting)を試みた。その結果、当実験系における消化管神経叢の発生は再現性をもってヒルシュスプルング病と同様の病態学的共通性を有しており、ヒトにおけるヒルシュスプルング病の病態ないし発生治療学的アプローチの可能性が明らかになった。

先天性無神経節症ミュータントの繁殖コロニーを樹立し、Sl系及びls系homozygotesマウスを清潔環境下に維持した上で交配によりhomozygotes胎仔を作成した。摘出した各系統のマウス胎仔を開腹の上、両側坐骨神経を摘出し直ちに10mMHEPES含有のCa, Mg-free冷却HBSS液に入れる。続いて摘出した神経束を0.025%trypsin及び1mg/mL濃度のcollagenase存在下に37°Cにて4分間処理し、1mg/mL牛胎仔血清(bovine serum protein)含有L15培養液にてincubationした。さらに、先天性無神経節症マウス口側腸管からの神経堤幹細胞の単離と純化を目的として胃および近位側小腸より腸管壁を採取し、低回転遠心にて浮遊細胞のみを摘出した上で、抗p75抗体および抗p0抗体にて蛍光免疫染色しFACSにてp75+p0-分画細胞を分離(cell sorting)することによって細胞種の選別と純化を試みた。単離した細胞は直ちに5%CO2存在下に、15%chick embryo extract、20ng/mL human recombinant bFGF、B27 N2 supplement、retinoic acid含有DMEM-low培養液にて培養し、得られた細胞について神経系各種成熟細胞への分化誘導能の有無とその確認実験に入った。純化した神経系細胞に、神経細胞の骨格ならびに機能性活動に特有のneurofilament, tubulin, acetylcholineesteraseの各コード遺伝子とGFP (green fluorescent protein)のキメラ遺伝子を作成、プラスミドベクターに組み込んだ上、ElectroporationないしはLipofectamine2000にて遺伝子導入を試みた。さらに、これらの細胞について先天性無神経節症マウスの口側肛門側無神経節腸管に対する神経堤幹細胞の移植に関する実験(micromanipulator使用下)に入った。摘出した各系統のマウス胎仔を開腹の上、両側坐骨神経を摘出し直ちに10mMHEPES含有のCa, Mg-free冷却HBSS液に入れ、続いて摘出した神経束を0.025%trypsin及び1mg/mL濃度のcollagenase存在下に37°Cにて4分間処理し、1mg/mL牛胎仔血清(bovine serum protein)含有L15培養液にてincubationした。さらに、先天性無神経節症マウス口側腸管からの神経堤幹細胞の単離と純化を目的として近位側小腸より腸管壁を採取し、低回転遠心にて浮遊細胞のみを摘出した上で、抗p75抗体および抗p0抗体にて蛍光免疫染色しFACSにてp75+p0-分画細胞を分離することによって細胞種の選別と純化を試みた。
非線形磁気音波における磁力線方向の電場と粒子加速

磁気流体現象における磁力線方向の電場(平行電場)と粒子加速を中心課題として研究を進めてきた。昨年度までの研究では、非線形磁気音波中の平行電場の理論を確立した。これにより、無衝突プラズマにおける低周波の磁気流体的な揺動であっても、強磁場中の大振幅波では平行電場が強くなることを示した。本年度は、この理論を「衝撃波による粒子加速」に適用し、粒子加速研究をいっそう発展させた。本研究では、衝撃波中の粒子加速の中でも特に平行電場の寄与が重要な陽電子の磁力線方向への加速について、従来よりもエネルギーが1桁高い加速(ローレンツ因子γが10^4程度)を実証することを目指して、衝撃波の相対論的電磁粒子シミュレーションを行った。シミュレーションには、衝撃波伝播方向に長い距離をとるために、空間1次元(速度3次元)の電磁粒子コードを用いた。また、グリッド数は10^5程度とした。その結果、一様外部磁場中を伝播する衡撃波のシミュレーションで、最終時刻(ω_<pe>t=7000)までにγ10^4まで加速された陽電子を観測した。荷電粒子の運動と電磁場の発展とを自己無撞着に解く相対論的電磁粒子シミュレーションで、ローレンツ因子がγ10^4の加速を実証した例はこれまでなく、本研究の結果は粒子加速研究に大きなインパクトを与えるものである(なお、乱流のシミュレーションで報告されているのはγ≦10にとどまる)。
解析数論的誤差項の研究

解析数論的誤差項について研究を行う。ハーディー関数は一つの重要な研究対象であり、その研究の中にはホールによるハーディー関数の導関数の二乗平均値定理がある。その誤差項の改良について、ホールが言及しており、その問題に取り組む。また、スリヤナラーヤナが考えた数論的関数についての平均に現れる誤差項の振動性などは盛んに研究されていたが、この研究ではそれを発展させて、べき乗平均の誤差項の振動性を研究する。また、これらに関連する問題の誤差項についても同時に考察したい。
ピロリ菌が分泌するエフェクター様RNAの探索と解析

胃がん発症の原因の一つとして、ピロリ菌がCagAと呼ばれる病原タンパク質を胃の細胞に打ち込むことが知られている。そこで、ピロリ菌がCagA以外にも機能性RNAを宿主細胞に打ち込み、病態の促進に寄与しているのではないかと考えた。本研究では、菌由来のRNAが、ピロリ菌が持つ針状の分泌装置を介してではなく、菌体表面から多数分泌されている小胞に含まれる形で、宿主細胞に到達していることを確認した。ピロリ菌は、Cag Pathogenicity island(CagPAI)と呼ばれるゲノム領域がその病原性を司っていることが知られている。CagPAIは、IV型分泌装置と細胞空胞化毒素関連タンパク(CagA, cytotoxin-associated protein)をコードしており、IV型分泌装置を介したCagAの宿主への注入が、胃癌のリスク因子であることが明らかになってきている。本研究では、ピロリ菌の保有するRNAがIV型分泌装置によって輸送される新しいエフェクター分子になり得ることを予想し、ピロリ菌の持つRNAが病原性に関与している可能性を模索した。我々は、ピロリ菌のRNAの網羅的発現解析を行い、CagPAIゲノム領域に存在するRNA(RNA-X)を同定した。RNA-Xは、LNAという人工核酸を用いたノーザンブロッティングとリアルタイムPCRにてその発現を確認した。さらに5'Raceと3'Race法を用いて、RNA-Xの転写開始点と終結点の同定に成功した。ジギトニン溶解法を用いた実験ではRNA-Xが宿主に分泌されるタイプのRNAでないことが分かったが、バイオインフォマティクスを駆使して二次構造予測、標的遺伝子予測を行ったところ、RNA-Xが安定的なヘアピンループ構造を取ること、さらにはRNA-Xがピロリ菌の病原性の発揮に重要な遺伝子を制御している可能性があることを見出した。これらの結果から、ピロリ菌の病原性を司る領域に存在するRNA-Xは、ピロリ菌の病原性を何らかの形で制御していることが考えられた。この研究成果は、RNAを標的とした新たな抗菌や癌治療の標的を生み出すなど、今まで治療が困難であった疾病の抑制につながるのではないかと考えている。ピロリ菌の慢性感染は、胃炎、胃潰瘍、胃がんそしてMALTリンパ腫の誘導因子であることが多くの成果から示されている。近年、ピロリ菌の第一次転写産物の網羅的発現解析が行われ、ピロリ菌はmRNA、rRNA、tRNAといった広く知られているRNA群に加え、多数の小さなRNA(Bacterial small RNA, sRNA)を有していることが明らかになった。しかしながら、ピロリ菌におけるsRNAの役割についてはほとんど解明されていない。本研究では、ピロリ菌がタンパク質の他にsRNAを宿主に分泌している可能性、さらには病原性に関与している可能性について模索した。我々は当初、ピロリ菌のsRNAが、ピロリ菌の保有するIV型分泌装置を介して宿主に分泌されていることを予想していた。しかしながら、ジギトニン溶解法を用いた実験系では、そのようなRNAを検出することはできなかった。そこで、宿主に分泌されるRNAを直接測定するのではなく、単純にピロリ菌の体外に分泌されるRNAを測定する実験を試みた。その結果、ピロリ菌の体外に特異的に分泌されているsRNAを複数同定することに成功した。分泌されたsRNAは、菌体外でも安定的に存在していることも実験的に示された。このsRNAを含んだ溶液をヒト胃がん由来の細胞株であるAGS細胞に添加すると、sRNAがAGS細胞内に取り込まれることが確認された。この結果は、ピロリ菌が分泌したsRNAが宿主細胞内でも機能している可能性を示唆している。また、本研究期間中に、ピロリ菌の病原性を発揮する領域にコードされているsRNAの検出にも成功した。現在、これらのピロリ菌の病原性におけるこれらのsRNAの機能について解析を進めている。予備的なジギトニンを用いた実験において、菌由来のRNAの一部が宿主細胞に移行されていることが示唆されていたが、これは宿主細胞のRNAをアーティファクトとして検出していたことが分かった。その一方で、IV型分泌装置に関与するRNAを別の視点から探索し、IV型分泌装置をコードする領域に存在するノンコーディングRNAを新たに検出することに成功した。さらに、このRNA(RNA-X)は、ピロリ菌の病原性の発揮に重要な遺伝子を制御している可能性がバイオインフォマティクスの結果から示唆された。RNA-Xは宿主に分泌されるタイプのRNAでは無かったものの、IV型分泌装置の機能に重要であり、ピロリ菌の病原性に関わるRNAであることが予想されたため、RNA-Xに焦点を当てて研究を継続している。既にRNA-Xの配列の同定は終了しており、27年度に行う予定であったRNA-Xの欠損株も作製済みである。

27年度に行う予定であった標的遺伝子の同定に関しても取り掛かっており、予定通りにいかなかった点があったものの、おおむね順調に進んでいると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。細菌学今後の研究の方針としては、当初の計画通りに、RNA-Xがピロリ菌感染による病態形成に及ぼす影響の検討と、RNA-Xが標的とする分子の探索を行う予定である。変更する点は、RNA-Xは宿主に分泌されるタイプのRNAでなかったため、標的遺伝子の探索を宿主ではなく菌体内で行うところである。既に作製済みである、RNA-Xを欠損させたピロリ菌の網羅的遺伝子発現解析を、次世代シークエンサーを用いて行い、野生株と比較することで標的遺伝子を同定する予定である。RNA-Xの発現がin vitroの培養時に低く、標的遺伝子の評価がし難かった場合には、RNA-Xの強制発現株を作製することでその問題を解決する予定である。RNA-Xの標的遺伝子は、リアルタイムPCR法やウェスタンブロットを用いることで確認していく。既に作製済みであるRNA-X欠損株は異常な増殖を示さず、野生株同様に発育したため、ピロリ菌におけるRNA-Xの機能はこの欠損株を用いて解析することが出来ると考えられる。RNA-X欠損株を胃上皮由来の細胞株に感染させ、炎症性サイトカインの応答を見ることで、ピロリ菌の感染におけるRNA-Xの意義を考察する予定である。また、RNA-XはIV型分泌装置に影響を与えていることが示唆されたため、IV型分泌装置によるCagAタンパク質の注入に関与していないか精査する。
テーラーメイド癌治療構築のための新低酸素細胞画像化剤の有用性に関する研究

研究代表者らが開発した水溶性の高い新低酸素細胞画像化剤[18F]FRP-170を用いて種々の臨床応用を行い、低酸素細胞の多寡を指標にしたテーラーメイド癌治療の可能性を検証した。[18F]FRP-170の取り込みと、放射線治療時の腫瘍の反応性、手術で摘出した肺癌での低酸素応答遺伝子発現との相関性、脳腫瘍における良性、悪性グリオーマとの相関および悪性グリオーマでの実際の酸素分圧との関係を調べた。その結果、すべての検証において、[18F]FRP-170の低酸素細胞画像化に関する信頼性と癌治療のテーラーメード化に資する可能性が示された。癌組織は正常組織と異なり、極めて広範な酸素分圧に渡って存在する。その低酸素状態は、癌細胞の低酸素応答を惹起し、HIFを介した関連遺伝子の誘導により、腫瘍血管新生、腫瘍増殖を惹起し、ひいては再発や転移を促進することによって腫瘍の悪性度を増加させることが知られている。我々は、水溶性の高い低酸素細胞増感剤であるRP-170を[18F]で標識することに成功し、低酸素細胞イメージング用の新放射化合物[^(18)F]FRP-170(米国特許:US 6,743,925 B1)の開発に成功している。この薬剤は、毒性試験の後、東北大学の倫理委員会の許可のもとですでに臨床応用が行われている。この研究で我々は、癌治療の手段である手術、化学療法、放射線治療すべてにおいて、治療前に低酸素細胞定量化し、治療効果と予後予測が可能かどうかを調べ、さらに、低酸素細胞応答遺伝子発現との関連も同時に調べることにより、低酸素細胞をベースとした癌治療のテーラーメイド化の可能性を検討するための画像的基礎データを、我々の開発した新低酸素細胞[18F]FRP-170を応用して集積し、その有効性を検討するための基礎的・臨床的研究を進める。1)根治的放射線治療を行った悪性腫瘍患者7名(術後再発食道癌4例、非小細胞肺癌1例、小細胞肺癌1例、悪性神経鞘腫1例)に対し[18F]FRP-170によるイメージングを治療前に行った。放射線治療に対する反応がNCであった悪性神経鞘腫と食道癌の1例のSUVが1.75, 2.14であり、他のPR, CRであった5例の平均1.31より明らかに高い取込であった。2)呼吸器外科との共同研究のもと、肺癌の術前症例を対象としてFRP170PETを施行し、摘出標本で(1)HIF-1α(2)VEGF(3)CA-IX(4)GLUT-1、4種類の免疫染色を行った。肺癌患者7例(扁平上皮癌3例、腺癌4例)を対象とし、18^F-FRP170約10mCi静注後1時間および2時間の時点でPET/CT撮影を行った。染色の評価はPETの情報なしに病理専門医により行われ、標本中陽性細胞の割合(%)を評価し、arcsin変換を施行した。arcsin変換後の陽性率50以上と未満で群分けし、PETの測定因子についてt検定を施行した。CA-IXでFRP SUVmax、Hypoxic volume(筋肉のSUVmeanより高い取込の体積)、腫瘍/筋肉比で有意差が得られた。HIF-1α・VEGF・Glut1に関しては、いずれのパラメーターも有意な相関を示さなかったが、CA-IXに関しては陽性率50%以上・未満で群分けした際、T/M2hなどで有意差が得られた。CA-IXは内因性の低酸素マーカーとされ、動物実験レベルにおいてFMISO集積との有意な相関が報告されている。VEGF等さまざまな遺伝子の転写活性化を引き起こし低酸素応答に関与するHIF-1αの発現よりはぐCA-IXのように細胞が低酸素に陥った結果導かれる内因性マーカーの方が、細胞の低酸素状態をより正確に反映している可能性があることが判った。今年度の最大の進展はこの[18F]FRP170を用いた、低酸素細胞イメージングのPET検査が東北大学の他に滝沢村の岩手医科大学サイクロトロンセンター(仁科記念サイクロトロンセンター)で可能となったことである。この研究の一つの目的にこの薬剤の全国展開があるが、ようやく一施設に[18F]FRP170自動成装置を導入することができ、合成に成功した。岩手医科大学では、脳外科ですでに臨床応用が始まっており、これまでにghlioblastoma multiforme 4例に対し[18F]FRP170PET検査を行ったがいずれも強い取り込みを認め、これまで、東北大で得られていたhigh grade gliomaに多くの低酸素細胞が含まれていることが、岩手医科大学の検査でも検証できた。

また、東北大学腎高血圧科では、薬剤負荷によって起こる腎臓の低酸素状態の検出に[18F]FRP170PETを使っての研究も開始された。昨年度より、研究の一つの目的であるこの薬剤の全国展開の一環として、[18F]FRP-170を用いた低酸素細胞イメージングのPET検査が東北大学の他に滝沢村の岩手医科大学サイクロトロンセンター(仁科記念サイクロトロンセンター)で可能となった。岩手医科大学脳外科では、悪性グリオーマに対してFRP-170PET検査を行い、興味ある治験が得られた。6例の未治療glioblastoma multiformeに対し術前にFRP-170PETを行い、取り込みのhot spotとcold spotに定位的にmicro elctorodeを刺入し、それぞれの部位の平均SUV値と酸素分圧の相関を観察した。Hotspotとcoldspotの平均酸素分圧はp=0.02の危険率で有意にhot領域で低いことが示された。また、hot領域において、酸素分圧と平均SUV間に相関傾向を認めた(相関係数r=-0.72)。FRP-170PETで高集積を示す部分は低酸素分圧であることが証明され、FRP-170PET画像は信頼性の高い低酸素細胞検出画像であることが示された。これまで、東北大で得られていたhigh grade gliomaに認められた高いFRP-170取り込みが低酸素細胞であることが、岩手医科大学の研究で明らかにされたことはこのPET薬剤の全国展開にも重要な知見である。現在、新たに大分医科大学でFRP-170PETの導入を検討しているところである。岩手医科大学では術中、FRP-170画像とMRIをフュージョンさせてナビゲーションに導入し、FRPで高集積の部分はなるべく残存させないように摘出するなどの工夫をしており、この新低酸素イメージング剤を用いることにより非侵襲的に、脳腫瘍の低酸素状態を術前に評価することで治療法のデーラーメード化が可能となろう。東北大学での研究は東日本大震災によるサイクロトロンの破損(未だ復旧していない)により、今年度の進展は全くなかった。
ICTを使った協働学習による物理的思考力の育成を目的とした授業方法の研究

1.研究目的:物事を物理的に捉える『物理的思考力』の育成を目的とした学習システムとして、ICTを用いた講義の中で活かす『協働学習』により生徒の『物理的思考力』を育成することを目的とした。2.研究方法:研究当初、blogでの学習空間を考えていたが、生徒の多くがスマートフォンを使用していることから、facebook(以下fb)へのアクセス性やそのコミュニティ性の高さを考慮し、blogではなく、fbのグループ機能を用いて、学習の場を用意した。一方、学習機材としては、今後の学習展開も考え、生徒一人一人にipadを配布した。これにより、動画教材や、プレゼンテーションでの使用など、学習方法に多くの広がりがもてるようになった。ipadに導入する教材等の準備を行い、9月より本格的にfbおよびipadを用いた『協働学習』を行った。この中で、生徒には家庭学習の際に疑問が出た時には、積極的にfbに疑問を投げかけることや、その質問について、分かる生徒は丁寧に答えるという事を徹底させた。またテスト中には、こちらから問題解説の動画を配信を行い、生徒は学習モチベーションを保つことができた。3.研究成果:授業での実践を行う中で、iPadを使った生徒の学習やfb上におけるやりとりも活発になった。特に考査前などは、教師への質問や、それに対する解答などが生徒から書き込まれたりと、比較的積極的なやりとりが見られた。しかし、継続的な学習を促すことができず、fb上でのやりとりをそのまま生徒の学習記録として活用することはできなかった。また、本研究では『協働学習』を行っていく上で、生徒の役割を決めることはせず、自らできることを意識させることによって、教師・生徒が一体となった学習の場が校外にできたことは大きな成果であったと考えている。