hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
手術侵襲・生体反応の動的解析と制御に関する基礎的・臨床的研究

侵襲に対する生体の反応について13-Ctrioleinを用いて外因性脂肪の利用調べた。侵襲によって外因性の脂肪の利用は約2倍に増加し、利用の時期も早くなった。また、10%糖液が15%に対して5%糖液では回収率が30%と投与する糖質の濃度によっても脂肪の利用が変化した。microdialysisの研究から脂肪は、Endotoxinを投与すると利用が高まり、glycerolのturnoverが亢進する。また、糖尿病ratでは脂肪組織のglycerolの濃度は高く、脂質代謝が亢進していると考えられた。術前のsteroidの投与によってサイトカインの過剰な分泌やホルモンの産生が軽減されるのに加えてN-バランスが著明に改善され、代謝動態も異化の少ない病態になっていると考えられた。手術侵襲モデルの実験から侵襲前の少量のSteroidおよびamino-steroidの投与は炎症性細胞の活性化を抑制しサイトカイン(IL-6,IL-8,TNF,IL-1)の産生を少なくするばかりでなく、脾臓のリンパ球のIL-2の産生を増加させ、肝臓のT細胞の低下を少なくする。また、再潅流後には著明な非機能的細胞外液の形成が局所ばかりでなく、遠隔臓器の肺臓、肝臓、膵臓、皮膚にもみられ、Steroidの前投与によって非機能的細胞外液の形成が縮小されることが、14-Cinulineを用いたAutoradiographの結果から明らかとなった。侵襲に対する生体反応について、安定同位体や微小透析法を用いて動的に解析を進めた。^<14C>-Trioleinを用いた研究から、外因性脂肪は内因性脂肪の動員後利用され、侵襲下では、約2-3倍に利用率が上昇し、周時に投与される糖の量によって利用率は大いに異なることが明らかとなった。一方、微小透析法によって、血中、皮下脂肪、内蔵脂肪のGlycerol代謝をみると、β-Stimulantの投与で亢進し、大量のLPSによっても、血糖の上昇とともに内蔵、皮下脂肪ともにGlycerol代謝は亢進したが、両組織における差はなかった。また、侵襲によって、カテコールアミン分泌は中枢神経、末梢組織で亢進し、サイトカイン分泌は大きく変動し、これらの生体反応は臨床例においても、侵襲モデルにおいてもメチルプレドニゾロンやアシノステロイド、キテロカインなどによって軽減された。肺胞マクロファージや腹腔マクロファージの活性化も軽減され、逆に脾細胞のIL-2産生能は、侵襲によって低下するのに対し、術前のステロイド投与によってIL-2産生能は保たれ、アシノステロイドによって増強されることが明らかとなった。また、このアシノステロイドの作用は、メチルプレドニゾロン同様、ステロイドレセプターアンタゴニストによって阻害され、ステロイドレセプターを介した作用である可能性が示唆され、至適な容量や用法、投与時期が存在する。手術侵襲に伴う生体反応の解析と赤血球膜Na/k Flux及び非機能的細胞外液の変動について、ラット動物実験モデルを用いて研究をすすめた。膜Na/k Fluxは、侵襲に伴って低下し、大きさに依存した。また、侵襲前のステロイド投与はNa/k Fluxを改善し、膜ATP aseの機能を保持する作用を有すると考えられた。また、ラット下肢膜緊縛モデルでは、再潅流後、サイトカイン(IL-8)の上昇をみとめ、大きな非機能的細胞外液(third space)の形成が示唆され、直接損傷の加わる筋、脂肪以外の肺や膵、肝に加えて皮膚における血管外への^<13>Cイヌリンの漏出が認められ、ステロイド前処置によって、著明に抑制できることが明らかとなった。また、autoradiogramを用いることによって、third spaceの形成を視覚化することができ、潅流操作を加えたautoradiogramという新しい方法を見いだすことができた。

侵襲が加わると、IL-6をはじめとする炎症サイトカインが分泌されることは臨床的にも実験的に確認され、ステロイドの前処置がこれらのサイトカインの過剰な分泌をおさえ、一方では、IL-10などの抗炎症性のサイトカインの分泌を促進し、脾細胞のIL-2産生能を保つ作用があることを新たに見い出した。生体の反応の解析をより明確にするために、補体系の第1段階、サイトカインをはじめとするmediatorの第2段階、PMNやマクロファージなどの臓器障害の第3段階に分けて解析する必要があると考えられた。
A.V.クネーゼを中心とした環境経済学説史研究

本研究は、A.V.クネーゼを中心とした環境経済学説史の研究である。研究目的は、「環境経済学の父」であるA.V.クネーゼの環境経済理論を再構成し、その全体像を明らかにすることである。また、単なる文献研究にとどまらず、クネーゼがこだわっていた水資源管理やエネルギー問題についての事例研究(フィールドワーク)を行い、クネーゼの環境経済理論が持つ現代的意義を相対化する視点を積極的に組み込んでいく。
短時間の運動介入が子どもの骨量、及び運動意欲、身体活動量に及ぼす効果の検証

本研究は、学校を単位としたクラスターランダム化比較試験により、短時間の運動介入が骨量増大、及び運動意欲の向上や身体活動量の増加に寄与するかを明らかにするとともに、運動意欲の向上や運動習慣の形成にどのような社会環境要因(家庭環境、学校環境、近隣環境等)が関連するかを明らかにすることを目的としている。2018年度は、計画通り、骨強度調査、倫理審査の承認、UMIN臨床登録システムへの登録、及びベースライン調査(腕時計型加速度計による活動量調査と質問紙調査)を完了し、2019年1月より介入を開始している(6月までの6ヶ月間)。また、中間評価として2019年2月に活動量調査と質問紙調査を実施した。対象市内の全小学校へ依頼をし、9校(67.2%)にご協力いただいた。9校に所属する277人のうち264人がベースライン調査に参加した(95.3%)。割り付けは分析に直接関わらない共同研究者が行い、5校(149名)が介入群、4校が対照群(115名)に割り付けられた。運動遊びプログラムの内容は、1回10秒程度のジャンプを伴う運動遊びとし、子どもが飽きないよう遊びの種類を1週間ごとに追加するため、24種類の運動遊びを作成した。加えて、運動遊びを楽しみながら、かつ継続して実施できるよう行動経済学で示されている損失回避性にアプローチするランクアップダウン制を取り入れた記録カードを用いた。中間評価として、1ヶ月間の運動遊びプログラムのGrit(やり抜く力)に対する効果を検討したところ、介入群と対照群におけるGrit得点に有意な差はなく、1ヶ月間での介入効果はみられなかった。今後は、長期的な介入効果の検討や活動量調査の情報を含めたより詳細な検討を行う。また、活動量調査の結果を学校、及び子どもたちへ還元するとともに、学会発表や論文掲載などにより成果の公表を行う。当初の計画通り、倫理審査の承認、UMIN臨床登録システムへの登録を完了し、ベースライン調査、及び運動遊びプログラムを実施できているため。2019年度は、6月まで運動遊びプログラムを継続するとともに、7月に介入終了後の評価(腕時計型加速度計による活動量調査、質問紙調査)を実施する。プログラムの長期的な継続効果を評価するために12月にも同様の調査を実施する。また、6ヶ月間の介入効果の検討を行い、学校や子どもたちへの情報提供を行うとともに、学会発表や論文掲載などにより成果の公表を行う。初年度である2017年度は、これまで継続して実施している骨強度測定、及び生活習慣調査を実施した。また、運動習慣の形成に関する環境要因の一つとして、出生体重と小中学生の運動時間の関連を検討した結果を論文にまとめ、公表した。加えて、家庭環境要因である家庭の社会経済状況を簡便な質問紙にて調査し、小中学生のスポーツ参加との関連を検討した。その結果、小学生男子では、家庭の社会経済状況が高い群と比較して、低い群においてスポーツ参加の割合が有意に少ないことが示された(Prevalence Ratio[PR]: 0.87, 95%CI, 0.81-0.93)。一方で、小学生女子では有意な違いはみられなかった(PR: 0.94, 95%CI,0.87-1.02)。中学生においては、男女ともに有意な関連はみられなかった。また、運動意欲の向上に関するものとして非認知能力の一つである「Grit(やり抜く力)」とスポーツ参加の関連を検討した。その結果、スポーツを実施している児童生徒は実施していない児童生徒と比較して、やり抜く力(特に根気)が高い可能性が示唆された。加えて、2018年度に実施予定であるクラスターランダム化比較試験の計画について、連携研究者と検討を行い、実施日程、及び運動プログラムの一部(1回の運動時間、1日の運動回数、及び介入期間)を決定した。当初の計画であった骨強度測定、質問紙調査(生活習慣、社会環境調査)の実施、及びクラスターランダム化比較試験の計画・実施準備(運動介入内容、質問調査内容等の検討)の一部は実施できたものの、具体的な運動プログラムの作成や成果として計画していたクラスターランダム化比較試験のプロトコル論文の作成ができていないため。

割り付けは分析に直接関わらない共同研究者が行い、5校(149名)が介入群、4校が対照群(115名)に割り付けられた。運動遊びプログラムの内容は、1回10秒程度のジャンプを伴う運動遊びとし、子どもが飽きないよう遊びの種類を1週間ごとに追加するため、24種類の運動遊びを作成した。加えて、運動遊びを楽しみながら、かつ継続して実施できるよう行動経済学で示されている損失回避性にアプローチするランクアップダウン制を取り入れた記録カードを用いた。中間評価として、1ヶ月間の運動遊びプログラムのGrit(やり抜く力)に対する効果を検討したところ、介入群と対照群におけるGrit得点に有意な差はなく、1ヶ月間での介入効果はみられなかった。今後は、長期的な介入効果の検討や活動量調査の情報を含めたより詳細な検討を行う。また、活動量調査の結果を学校、及び子どもたちへ還元するとともに、学会発表や論文掲載などにより成果の公表を行う。当初の計画通り、倫理審査の承認、UMIN臨床登録システムへの登録を完了し、ベースライン調査、及び運動遊びプログラムを実施できているため。2018年度は、2017年度と同様に骨強度測定及び生活習慣調査を継続して実施するとともに、クラスターランダム化比較試験の計画及びプロトコルの作成を行い、年度内に運動プログラムの介入を開始する。2019年度は、6月まで運動遊びプログラムを継続するとともに、7月に介入終了後の評価(腕時計型加速度計による活動量調査、質問紙調査)を実施する。プログラムの長期的な継続効果を評価するために12月にも同様の調査を実施する。また、6ヶ月間の介入効果の検討を行い、学校や子どもたちへの情報提供を行うとともに、学会発表や論文掲載などにより成果の公表を行う。ほぼ予算通りに使用することが出来たが、旅費や消耗品等を計画より低く抑えることができたため、わずかではあるが未使用額が生じた。未使用額については、次年度の骨強度測定の実施に必要な消耗品の購入に当てる予定である。2018年度中の作成を予定していた子どもたちの運動遊びへのモチベーションを高めるための動画作成日程を遅らせたため、未使用額が生じた。未使用額は2019年度に遅らせた動画作成費用に充てる。
神経性やせ症の入院治療ランダム化試験とバイオマーカーとしてのmiRNAの応用

神経性やせ症に対する有効な治療法の確立は我が国において喫緊の課題である。神経性やせ症の入院治療は体重増加のみならず、心理社会面の十分な治療が重要であることから、相当な入院期間を要する場合が多い。しかしながら、昨今の医療経済状況を鑑みると、短期かつ有効な治療法の確立が求められている。そこで、我々は、摂食障害に対する拡大版認知行動療法(CBT-E)の技法を一部取り入れた新たな入院治療を開発し、その有効性と入院期間の短縮およびバイオマーカーの探索を行った。従来治療の「行動制限を用いた認知行動療法」については、治療者に十分なスキルが得られているが、CBT-Eの技法を取り入れた治療については、前々年度、前年度に引き続き、開発者からのケーススーパービジョンを受けている。これにより、これまで、研究代表者を含め、3名の治療者がスキルを習得した。CBT-Eの技法を一部取り入れた入院治療は平成30年度に新たに7例に対して試行し、1例は現在なお入院加療中である。退院した6例については退院後もBMIは増加傾向にある。また、入院期間は従来型の治療に比べ、短縮する傾向にある。新たな治療を受けた患者群は比較的良好な経過が得られており、本治療は入院期間の短縮にも寄与する可能性がある。本研究では、本邦における神経性やせ症(AN)に対する標準的な入院治療法の確立することを主たる目的とする。さらに、治療予後と治療反応性の検討をマイクロRNA(miRNA)プロファイルの観点から検討し、新規の生物学的指標(バイオマーカー)を確立する。具体的には、AN入院患者を行動療法的枠組みの中で体重を上げながら心の動きを扱う(「行動制限を用いた認知行動療法」)従来治療群と世界的にエビデンスが確立されつつあるCBT-E(Enhanced Cognitive Behavioral Therapy)の手法を入院に組み入れた群にランダムに振り分け前向きに調査することを目的とする。従来治療群とCBT-E群との比較:従来の「行動制限を用いた認知行動療法」については治療者の治療スキルは充実しており、従来治療群への介入はいつでも開始できる状態となっている。CBT-Eについては十分とは言えない。研究を進めるためにはCBT-Eの治療者としてのスキル獲得が重要であるとのCBT-E開発者からの指摘を受け、CBT-Eのワークショップへ参加した。さらに、ウェブシステムを用いたケーススーパービジョンをイギリスオックスフォード大学の開発者グループより受けており、現在進行中である。スーパービジョン終了後速やかに患者エントリーを開始することとしている。本邦ではANに対する入院治療に関する前向き研究はなく、有効性が確認される事で標準的治療法の確立と開発期間短縮に大きく寄与する事が期待される。治療者スキル獲得のためのプロセスが現在進行中であるため。本研究では、我が国における神経性やせ症(AN)に対する標準的な入院治療法を確立し、治療予後と治療反応性の検討をマイクロRNA(miRNA)フロファイルの観点から検討し、新規の生物学的指標(バイオマーカー)を確立することを目的とする。具体的には、AN入院患者を行動療法的枠組みの中で体重をあげながら心の動きを扱う(「行動制限を用いた認知行動療法」)従来治療群と世界的にエビデンスが確立されつつあるCBT-E(Enhanced Cognitive Behavioral Therapy)の手法を入院に組み入れた群にランダムに振り分け、前向きに調査することを目的とする。CBT-Eについては十分とは言えず、研究を遂行するにはCBT-Eセラピストとしてのスキル獲得が必須であるとの開発者からの指摘がある。そのため、CBT-Eのワークショップにこれまで3回出席した。さらに、ウェブシステムを用いたケーススーパービジョンをイギリスのオックスフォード大学の開発者グループから月に2回程度受講した。2017年3月にケーススーパービジョンは終了し、本治療法の実施の許可をいただいた。この間、比較的均一に治療を行うことを可能とするため、日本語版の治療簡易マニュアルおよびマテリアルの作成を行った。速やかに介入研究を行う予定である。我が国においてはANに対する入院治療に関する前向き研究はなく、有効性が確認されることで、標準的治療法の確率と開発期間短縮に大きく寄与することが期待される。治療スキル獲得のプロセスに時間を要したため。本研究では、我が国における神経性やせ症(AN)に対する標準的な入院治療法を確立し、治療予後と治療反応性の検討をマイクロRNA(mi RNA)フロファイルの観点から検討し、新規の生物学的指標(バイオマーカー)を確立することを目的とする。

このため、研究代表者らはイギリスでのCBT-Eワークショップへの参加およびスーパービジョンを受けた。CBT-Eセラピストの認定を受けることができた。今年度は、神経性やせ症患者14名に対して、CBT-Eの技法を取り入れた入院治療を実施し、実行可能性を検討した。その結果、従来の治療にCBT-Eの技法を取り入れることでの問題は生じず、前例ドロップアウトすることなく実施可能であった。また、従来治療に対して、入院期間が短縮する可能性が見出された。治療効果に対しては14名中9名が退院後も体重が低下することなく比較的良好な経過を得ている。我が国においてはANに対する入院治療に関する前向き研究はなく、有効性が確認されることで、標準的治療法の確立と開発期間短縮に大きく寄与することが期待される。神経性やせ症に対する有効な治療法の確立は我が国において喫緊の課題である。神経性やせ症の入院治療は体重増加のみならず、心理社会面の十分な治療が重要であることから、相当な入院期間を要する場合が多い。しかしながら、昨今の医療経済状況を鑑みると、短期かつ有効な治療法の確立が求められている。そこで、我々は、摂食障害に対する拡大版認知行動療法(CBT-E)の技法を一部取り入れた新たな入院治療を開発し、その有効性と入院期間の短縮およびバイオマーカーの探索を行った。従来治療の「行動制限を用いた認知行動療法」については、治療者に十分なスキルが得られているが、CBT-Eの技法を取り入れた治療については、前々年度、前年度に引き続き、開発者からのケーススーパービジョンを受けている。これにより、これまで、研究代表者を含め、3名の治療者がスキルを習得した。CBT-Eの技法を一部取り入れた入院治療は平成30年度に新たに7例に対して試行し、1例は現在なお入院加療中である。退院した6例については退院後もBMIは増加傾向にある。また、入院期間は従来型の治療に比べ、短縮する傾向にある。新たな治療を受けた患者群は比較的良好な経過が得られており、本治療は入院期間の短縮にも寄与する可能性がある。治療者の治療スキルの獲得が行われた時点で、速やかに患者エントリーを開始し、介入を行っていく。治療者の治療スキル獲得が行われたため、速やかに患者エントリーを開始し、介入を行う。若年者に対しての治療実施は可能であることが判明したが、比較的高齢者に対しての経験が乏しいことから、数例に対して実行可能性を検討する。その後に速やかに介入を開始し、miRNAの測定も行う。研究計画の若干の遅れより、次年度使用が見込まれるため研究計画の遅れが生じていることから、次年度の使用が見込まれる。研究の遅れのため、miRNA測定費や消耗品費、人件費などを次年度に支出することとした。研究の若干の遅れが取り戻されるため、消耗品などの購入の必要性が次年度生じることが予想されることから、計画に準じて、使用していく。研究の遅れのため、消耗品などの購入が次年度に持ち越されることから、計画的に使用していく。
異なる起電性細胞膜プロトンセンサー間の相互作用とプロトンシグナリング機能単位

培養破骨細胞の細胞膜に発現するH^+チャネルの活性化条件とメカニズムについて研究を進めた。(1)細胞外Ca:細胞外Caは骨吸収の生理的抑制シグナルであり、破骨細胞にはCa受容体が存在する。また細胞外2価イオンの表面電位効果は電位依存性チャネルの一種であるH^+チャネルの開口閾値を制御し、細胞外Caを増加させると(5-40mM)、閾値が脱分極側に変位し、逆にCaを0.1mMに減少させると閾値、half activation voltageとも有意に過分極側に変位した。Mgも同様な効果があったがCaに比べ閾値変動は少なかった。Ca濃度を更に減少させても(0.01mM)それ以上の抑制はなかった。一方Caの効果は必ずしも一元的ではなく、CaがV-ATPase抑制やサイトーシスを誘起することから、細胞要因がH^+チャネル活性制御に関与する可能性も示唆された。(2)ファゴサイトーシス:クランプ下では食作用の指標となるzymosan粒子の取り込みが少なく、予め粒子を取り込ませた細胞でクランプを行った。保持電位(-80mV)の膜電流は不安定で、H^+チャネル電流は増強する場合と殆ど記録できない場合があり、食胞の形成・成熟の段階によってチャネル活性が異なる可能性が示唆された。(3)分化過程:細胞膜V-ATPaseの発現は分化の機能的指標である。H^+チャネル候補(VSOP分子)のsiRNAを導入を試みた。real-time RT-PCR産物が1/3以下になる条件下でV-ATPase電流を測定し有意差はなかったが、記録した個々の細胞における発現程度の確認など実験方法の改良が必要と考えられた。(1)-(3)で示唆されたH^+チャネルの活性化機構の解明はいずれも今後の重要な課題である。結果の一部は米国生物物理学会(2011年3月)、日本生理学会(2011年3.月)で発表した。マウス培養破骨細胞の細胞膜に発現する2種の起電性プロトンセンサー、V-ATPaseと電位依存性プロトンチャネル(H^+チャネル)が環境変化に応じて働き方を変えていく仕組みを検討した。(1)分化過程:電流密度の比較から、V-ATPaseの細胞膜への発現は分化初期に完成しその後は細胞融合によって総量が増加するだけであるのに対し、H^+チャネルは分化と共に発現が抑制された。(2)抑制応答(Ca-sensing応答):高Ca刺激によって起こるエンドサイトーシスおよびV-ATPase電流抑制が、Ca受容体、ホスホリパーゼC、細胞内Ca、カルモジュリンの関わるシグナル伝達経路を介すること、エンドサイトーシスがダイナミン依存性であることが明らかになった。細胞膜V-ATPaseの変化とサイトーシスはしばしば連動したが、H^+チャネルとサイトーシスには特に深い関連は見られなかった。(3)骨基質の接触刺激:骨基質との接触は重要な環境刺激となるため、骨組織代替材料をテストした。ハイドロキシアパタイト粒子を液中に添加したり、マイクロピペットで細胞に直接接触させH^+電流を記録したが、"接触"の評価法、生体材料との違いなど検討すべき課題が多い。魚鱗は透明度が高く、細胞を視認しながらホールセル記録が可能という利点があった。アクチンリングの形成が不十分であるが、有望な材料であり表面処理など改良を進めていきたい。これらの実験を通じて、H^+チャネルとV-ATPaseの制御機構がかなり異なることが明瞭になった。破骨細胞におけるH^+チャネルの機能的役割が何かという根源的な謎を解く鍵はH^+チャネルの閾値の制御にあると私達は推測している。本年度の実験で得られた様々なヒントを活用し、H^+チャネルの閾値変動のメカニズムをひとつの手がかりに、H^+センサーのモーダルシフトを機能的側面から捉え直していきたいと考えている。

real-time RT-PCR産物が1/3以下になる条件下でV-ATPase電流を測定し有意差はなかったが、記録した個々の細胞における発現程度の確認など実験方法の改良が必要と考えられた。(1)-(3)で示唆されたH^+チャネルの活性化機構の解明はいずれも今後の重要な課題である。結果の一部は米国生物物理学会(2011年3月)、日本生理学会(2011年3.月)で発表した。
多包条虫の増殖・発育の分子機構の解析

多包条虫は日本を含め、広く北方圏に分布する人獣共通寄生虫で、人に感染すると肝臓で幼虫が無制限に増殖し、重篤な疾病を引き起こす。本研究では、この幼虫の特異な増殖能力を探るべく、多包虫の細胞増殖・分化の分子基盤を解明し、その制御因子として有力な分子である受容体チロシンキナーゼおよび受容体セリン・スレオニンキナーゼとそれらのシグナル伝達に注目し、解析を行う事を目的とした。多包虫の宿主体内での無制限な増殖に必須となる因子を同定することで、それらをターゲットとした治療薬の開発へつながることも期待できる。多包条虫幼虫(4週目と16週目〉の遺伝子発現の次世代シーケンサーによる遺伝子発現解析を行った。まず,寄生虫の発育が初期段階で原頭節も形成されていない4週目マウス病変部の検体からは69百万リード中91万リードのみがSanger研究所のゲノムデータにマップされ、ほとんどが宿主のマウス由来であると推測された。一方、多包虫が発育した16週の材料からは66百万リード中約6百万リードがマップされ、約17,000スカッフォルドが得られた。これらのDNA配列結果をKEGGのIVLAPK回路における発現分子を解析し、MAPKパスウェイにおいて20の因子が見つかった。4週および16週の感染マウス肝臓虫体で顕著に異なる遺伝子を114個同定したが、これらのKEGG解析ではMAPK因子はまったく含まれていなかった。したがってこれらの時期における差はほとんどないものと推測され、我々は成虫および幼虫のcDNAライブラリを保有しているが、成虫および幼虫のデータを用いて、増殖・発育とMAPKとの関連を調べた。この幼虫と成虫の比較において、CACN、TGFBR、MP1, MKK4, AKT, MKK3、PP2CBが発育段階特異的であることを発見した。これは幼虫の増殖様式(多房化、原頭節産生)と成虫の増殖様式(片節形成、精子産生および卵産生)の差に関連するものと推察された。(抄録なし)多包条虫Echinococcus multilocularisは日本を含め、広く北方圏に分布する人獣共通寄生虫で、人に感染すると肝臓で幼虫が無制限に増殖し、重篤な疾病を引き起こす。現在、多包虫症の治療として外科的切除のみが効果的な方法であるが、多包虫が増殖し、手遅れとなる症例もあることから、効果的な駆虫薬の開発が強く望まれている。研究では、この幼虫の特異な増殖能力を探るべく、多包虫の細胞増殖・分化の分子基盤を解明し、その制御因子として有力な分子である受容体チロシンキナーゼおよび受容体セリン・スレオニンキナーゼとそれらのシグナル伝達に注目し、解析を行う事を目的とした。これに関連して、宿主の細胞増殖因子の寄生虫の増殖への影響についても調べる。本研究により多包条虫をはじめとした条虫類の生物学的特性を明らかにするのみならず、多包虫の宿主体内での無制限な増殖に必須となる因子を同定することで、それらをターゲットとした治療薬の開発へつながることが期待できる。当該年度においては、我々が作成したエキノコックス幼虫cDNAライブラリーとSanger研究所のデータを利用し、分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼ(Mitogen-activated Protein Kinase, MAPK)シグナル伝達経路の解析を行った。また、業者に委託した次世代シーケエンサの結果により、発現量トップ500から、MEK1、MNK1/2、G12等の遺伝子の発現量が16週目のサンプルに多かったということが明らかになった。つまり、これらの遺伝子が分化時期のエキノコックスの増殖、発育に非常に重要ということを示している。

この幼虫と成虫の比較において、CACN、TGFBR、MP1, MKK4, AKT, MKK3、PP2CBが発育段階特異的であることを発見した。これは幼虫の増殖様式(多房化、原頭節産生)と成虫の増殖様式(片節形成、精子産生および卵産生)の差に関連するものと推察された。当該年度に業者に委託した次世代シーケンサのデーターの解析が遅れ、分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼ等の細胞増殖・分化の分子基盤を推定が遅れている。ただし、今年3月にSanger研究所の多包条虫に関する遺伝子データが公表され、今後この分子基盤を推定が加速する予想である。当初の計画では直接分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼの効果などを調べる予定であったが、実際にどのような増殖因子が含まれるのか不明で、取り敢えず予想される増殖因子の機能をin vitroで解析する予定であったが、今回の次世代シーケンサにより多包虫で増殖に機能している分子についてmRNAから推定されることから、このような解析方法に変更した。前年度の業者に委託した次世代シーケンサのデーターおよびSanger研究所の多包条虫に関する遺伝子データを詳細に解析し、多包虫が賛成する分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼ等の細胞増殖・分化の分子基盤を推定し、その後in vitroの実験でそれらの機能を確認する予定である。微少嚢胞や原頭節の培養法等については既に確立している。(抄録なし)
DNA損傷の多成分同時測定系開発

DNA損傷は発癌や老化に関連しており、その正確で感度のよい定量手法が求められていた。本研究では、高速液体クロマトグラフタンデム質量分析器(LC/MS/MS)を用いて、多数のDNA付加体を同時に定量する手法を開発した。DNA付加体の種類にもよるが、10μgのDNAサンプルから10^8塩基あたり数個の感度で測定が可能であることがわかった。これは^<32>P-ポストラベル法に匹敵する感度であり、LC/MS/MSによるDNA付加体の分析は実用段階に達したといえる。次に、未知のDNA付加体を網羅的に解析する手法も開発した。DNAを構成するデオキシヌクレオシドは、デオキシリボースに塩基がグリコシド結合している化合物である。LC/MS/MSでデオキシヌクレオシドを分析すると、多くの場合、第一質量分析部で選択した親イオンが、CID部でアルゴンガスと衝突し、グリコシド結合の開裂が起こり、娘イオンとして、塩基部分のイオンが検出される。従って、親イオシと娘イオンのm/zの差をデオキシリボースの質量に対応する116にセットしておけば、感度良く検出できることが多い。この原理を利用して、親イオンと娘イオンのm/zの差を常に116になるように設定し、m/zの値を1刻みで増加させながら、しらみつぶしにDNA付加体を検出するプログラムを組み、分析を行う系を確立した。ヒト臓器のDNAを解析したところ多数の未知のDNA損傷が検出された。DNA損傷は発癌や老化などで重要な役割を果たしており、その定量的測定は発癌や老化のメカニズムを解明する上で大いに役立つと考えられる。また、DNA損傷は環境汚染を評価するうえで格好のバイオマーカーとなる。なぜならば、DNA損傷性物質(原因物質)と生じるDNA損傷の化学構造には因果関係があり、DNA損傷を定量することによって、どのような化学物質にどのくらい曝露されているのかが容易に推定できると考えられる。また、DNA損傷は発癌や突然変異の前段階であり、これを測定することによって、突然変異や発癌のリスクが推定できるようになるかもしれない。従って、信頼性の高いDNA損傷の分析法を開発することは非常に重要である。本研究において最新鋭のLC/MS/MSを使うことにより数種類のDNA損傷を高感度に同時定量する系を開発した。このとき使用したDNA量はわずか5μgであったが、10^8塩基あたり数個のDNA損傷が定量できた。これは、^<32>Pポストラベル法に匹敵する感度である。またこの方法は精度、安定性、信頼性、簡便性にすぐれ、さらに、^<32>Pポストラベル法では測定不可能であった低分子のDNA損傷も難なく測定することができた。このことは、はじめて実用的な感度でDNA損傷の機器分析が可能になったことを意味する。これはきわめて重要なブレークスルーであり、DNA損傷の定量的研究は今スタートを切ったといっても過言ではない。本年度測定系を作ったDNA損傷は、N^2-ethyl-dG、N^2-methyl-dG、8-oxo-dG、etheno-dA、5-Cl-dC、8-Cl-dA、8-Cl-dG、N^2-(2,6-Dimethyl-1,3-dioxan-4-yl)-dG、1,N^2-propano-dGなどである。今後さらに分析項目を増やす予定である。
脳血栓溶解用マイクロ攪拌器の開発

血管内で形成された病的血栓を効果的に溶解するためには,血管内という限られた範囲内において最大の効果を得る必要がある.本課題は有限要素法を用いて設計した新しい攪拌器の提案とその効果を実験的に評価する方法の提案を行うものである.実験より,攪拌器は当初の期待以上の動作が得られ,その攪拌効果を定量的に評価できる事を確認した.血管内で形成された病的血栓を効果的に溶解するためには,血管内という限られた範囲内において最大の効果を得る必要がある.本課題は有限要素法を用いて設計した新しい攪拌器の提案とその効果を実験的に評価する方法の提案を行うものである.実験より,攪拌器は当初の期待以上の動作が得られ,その攪拌効果を定量的に評価できる事を確認した.有限要素法を用い,流体-構造連成モデルに対して数値シミュレーションを行うことで高効率のマイクロ撹拌器の動作特性を解析した.その結果に基づき,直径3mmの撹拌器を設計試作し,解析と実験により性能の評価を行った.まずアクチュエータとして,ユニモルフ圧電素子の代わりに,低い電圧で大きなパワーを出力できる積層型圧電素子を使用することに変更した.しかし,積層型圧電素子が大きなパワーを出せる反面,その出力変位が非常に小さい.その変位を増幅させる機構が必要である,さらに,細い血管の先端にアクチュエータ部を含めた撹拌器を挿入することは難しいため,積層型圧電素子が発生したパワーをワイヤー経由で効率よく転送し,ワイヤー先端部に取り付けられたエンドエフェクターを振動させる構造を考案する.効率よくマイクロ撹拌器の設計を行うため,有限要素法を用いて,考案した種々な撹拌器を流体-構造連成解析を行い,解析結果に基づき,新しいタイプの撹拌器を設計する.本機構は,積層型圧電素子の縦振動を,変位拡大機構を介して,曲げ振動と縦振動に変換し,さらに駆動周波数振動数を制御することで,ワイヤー先端に取り付けられているエンドエフェクターの動きを操り,血栓の撹搾効果を向上させることを狙っている.設計した撹絆器を実際にサイズ3mm角で製作し,入力電圧10V,50Vで正弦波02.5kHzで振動させた所,10Vでは最大1.5mm,50Vでは最大5mmの振幅が得られ,目標値を大幅に超える結果となった,また,先端のエンドエフェクターに質量を付加しその位置を変えて解析を行い,撹拌器先端にエネルギが集中するような設計を行い,成果が得られた.血管内で形成された病的血栓を効果的に溶解するためには,血管内という限られた範囲内において最大の効果を得る必要がある.本課題は有限要素法を用いて設計した新しい攪拌器の提案とその効果を実験的に評価する方法の提案を行うものである.実験より,攪拌器は当初の期待以上の動作が得られ,その攪拌効果を定量的に評価できる事を確認した.実績(1):小型で高出力の血栓溶解用のマイクロ攪拌器の設計と試作で得られた成果大きなパワーを持つ積層圧電素子を梁に挟み込む構造を設計・試作し実験により振幅を計測することで,直径3mm以下,10ボルトで100μm以上の攪拌振幅が得られるマイクロ攪拌器という当初の予定を実現する事が出来た.また,攪拌器の性能を評価するために,レーザー変位計を用いて異なる駆動入力下における攪拌器の振動形態の変化を観測した.本攪拌器は圧電素子をアクチュエータとして使用しているため,センサとしても使用できる可能性がある.本研究では申請者らが提案する圧電素子の電気的インピーダンスを計測する事で血液の濃度を計測する技術を応用し,血栓治療時の血栓の溶解度評価方法を提案し実験を行った.実験に使用した攪拌対象はグリセリンまたはラット血栓を用いた.結果から,グリセリンの濃度計測により攪拌器の性能を比較する事が出来た.ラット血栓を用いた性能評価は製作した攪拌対象の安定性の問題から十分評価出来なかったが,高速度カメラを用いて血栓の動きを確認し攪拌器が血栓を破壊する所が確認出来た.
幼児期の間接互恵性の獲得を支える認知・情動的基盤の検討

本年度は、幼児を対象とした二つの行動実験を行った。第一に、向社会的な他者に対する選択的利他行動について、前年度に行った実験をいくつかの点で変更し新たな実験を行った。実験では、はじめに向社会的な他者および向社会的でない他者の映像を参加児に提示した。その後、向社会的な他者、向社会的でない他者の両者に対して参加児自身の資源を分配する資源分配課題、どちらを好むのか評定する選好課題を行った。前年度からの変更点として、前年度では大人が向社会的な他者、向社会的でない他者を演じる映像を用いていたが、パペットが演じる映像に変更した。また、資源分配課題では分配相手への共感を喚起する文脈を付与した。上記のような変更を行った上で、36歳児を対象に、向社会的な他者と向社会的でない他者に対する選好と利他行動を調べた。その結果、向社会的でない他者よりも向社会的な他者を好む傾向は確認されたが、向社会的な他者に対してより利他的に振舞うような傾向はみとめられなかった。第二に、評判操作と未来思考、心の理論との発達的関連についての実験を実施した。実験では、56歳児を対象に、他者に見られている場面、見られていない場面でそれぞれ資源分配課題を行い、見られている場面でより多くの資源を分配する評判操作が行われるか調べた。あわせて、誤信念課題と未来思考について調べる課題を行い、資源分配課題との関連を調べている。現時点では結論を得るのに十分な人数を調査できているとは言えず、更なるデータの蓄積が必要である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、間接互恵性に関わる行動が幼児期に獲得される背景を、認知・情動発達の側面から検討することを目的とする。特に、向社会的でない他者よりも向社会的な他者に対して利他行動を行う選択的利他行動、他者に見られているときにより向社会的に振舞う評判操作の二点に着目し、共感が選択的利他行動に与える影響、未来思考をはじめとする認知機能と評判操作の行動との関連について、幼児を対象とした行動実験によって検討する。このうち、本年度は、4歳から6歳の幼児を対象に、共感が選択的利他行動に与える影響を検討するための実験を実施した。実験では、参加児ははじめに向社会的な他者と向社会的でない他者が登場する映像を視聴した。その後、両者が苦痛を感じると思われる場面の写真を見て、どの程度共感を感じるかについて評定する課題、両者に対する選好を評価する課題、および、子ども自身のものとして与えられた資源を、それを欲しがっている両者に対して分配する課題を行った。分析の結果、両者の苦痛に対する共感を測定する課題については、映像の提示順による影響がみられるなど、課題の妥当性に問題があると考えられた。そのため、共感が選択的利他行動に与える影響について、より妥当な実験手続きを用いた再検討が必要であると考えられた。また、評判操作と未来思考の関連を調べる実験の基礎となる、幼児期における未来思考と利他行動との関連について調べた研究を論文化した。当初の計画通り、共感と選択的利他行動との関連についての実験を実施した。しかし、分析の結果から、共感を測定する課題の再検討が必要と考えられた。そのため、刺激映像の撮り直しや課題の改良を行い、再度、実験を行う必要がある。当初予定では、共感が選択的利他行動に与える影響についての実験データを昨年度中に取り終えるとしていたが、今年度の追加実験が必要となったため、進捗状況としてはやや遅れている。共感と選択的利他行動との関連について検討するため、課題を改良し、改めて実験を実施する。この実験実施と同時並行で、評判操作と未来思考との関連を調べるための実験の準備を進める。年度の後期には、5-6歳児を対象に評判操作についての実験を実施する。
未固定遺体を用いた動脈硬化症の病態および進展機序の解明

本研究は,未固定遺体を用いた冠動脈プラーク性状と冠動脈微小管腔構造および心臓周囲脂肪内炎症物質の解析により、冠動脈硬化症の病態および進展機序を解明することを目的としている。昨年度,行った研究では,ホルマリン固定されていない未固定遺体から摘出した心臓の左冠動脈前下行枝を光干渉断層法(OCT)で観察した.OCTで観察された微小管腔構造とそこに近接する心臓脂肪内炎症性物質および同部位における冠動脈の内膜中膜複合体面積/血管面積比について病理学的に評価を行った.その結果,微小管腔構造を有する部位は有さない部位と比較して有意に炎症性物質の発現が多いことが示された.一方で,内膜中膜複合体面積/血管面積比に関しては微小管腔構造の多寡で有意差はつかなかった.今回検討した未固定遺体は必ずしも冠動脈リスクの高い検体というわけではなかったため,内膜中膜複合体面積/血管面積比の増大は認められなかったと推察される.しかしながら,そのような正常に見える冠動脈においても微小管腔構造の多い部分は近接する心臓周囲脂肪内炎症も多く発現していたことから,動脈硬化のより早期から局所周囲脂肪内炎症が微小管腔構造を介し冠動脈プラークの変化に関与する可能性が示唆された.この結果から,実臨床の現場において冠動脈インターベンション治療の際に治療部位以外でもOCTで微小管腔構造が多く存在する部位は将来的にプラーク進展の可能性があるため,慎重なフォローが必要であると考えられた.予定では20例の検体で評価を行うこととしており,現段階では10例の検体で評価を行えている.また,微小管腔構造と動脈硬化との関連に関しても,当初予想していたような結果が出つつある.目標の20例まで評価を進める.また,昨年度は光干渉断層法での評価を主体としていたが,今年度は血管内超音波を用いて冠動脈プラークの組織性状や冠動脈内微小管腔構造を観察・解析し、病理所見と対比させて関連を評価していく。3月納品,4月支払いのため
三角格子フラストレート磁性金属と非磁性金属の異常伝導性

三角格子反強磁性体PdCrO2で実現する新奇なホール効果や同構造で非磁性単純金属のPdCoO2で実現する巨大な磁気抵抗効果について研究を行った。PdCrO2では磁気構造解析から非平面的なスピン配列とT*= 20 K以下の異常なホール効果の関係を明らかにした。PdCoO2では、単純金属で実現する巨大な磁気抵抗効果を見出し、それが低次元性を反映したフェルミ面形状と緩和時間の長い伝導電子によって引き起こされる異常な伝導現象であることを明らかにした。1PdCrO2の磁気構造と異常ホール効果PdCrO2の中性子散乱実験の結果から磁気構造解析を行い、T*= 20 K以下で起きる異常なホール効果と磁気構造の関係を吟味した。具体的には反強磁性秩序化温度TN = 37.5 K以下の結晶構造の対称性から規約表現による磁気構造解析を行い、T*前後における磁気構造のスピン配列を吟味した。その結果、T*以下でスピン配列に非平面性が現れる可能性が浮き彫りとなった。すなわち、非平面なスピン配列がつくるカイラリティによりT*以下で異常なホール効果が生じる可能性がわかった。本成果は論文としてまとめPhysical ReviewB誌に投稿し、掲載されるに至った(H. Takatsu et al., Phys. Rev. B 89, 104408 (2014).)。2単結晶育成と共同研究の展開PdCoO2とPdCrO2の純良単結晶を育成し、国内外の研究者と強磁場磁気抵抗の実験や角度分解光電子分光の実験の共同研究を展開した。PdCrO2ではTN以下でもフェルミ面の再構成が起きないことや、PdCoO2では磁気抵抗の角度依存性振動や巨大な磁気抵抗効果の再検証などの結果を得ることができた。得られた結果は論文としてまとめPhys. Rev. B 88, 125109 (2013).などとして掲載された。1非磁性金属の巨大磁気抵抗効果:PdCoO2の超純良な単結晶(RRR=120)を使い、導電面(ab面)内に磁場をかけた時のc軸方向の電気抵抗をT =2 - 200 K, μ0H = 0 - 14 Tの範囲で詳細に調べた。その結果、H//[1-10]に対して2 K, 14 Tにおける磁気抵抗率Δρ/ρ0の増強は35,000%にも達する(200 Kでも14 Tで150%にも達する)ことを見出した。また各温度におけるΔρ/ρ0の磁場依存性はKohler則に従って単一の振る舞いにスケールできることがわかった。すなわち、フェルミ面上の電子の緩和時間が磁場・温度によらず単一のもので表されることを見出した。磁気抵抗を半古典的なボルツマン方程式から数値的に解析したところ、この物質の巨大磁気抵抗には低次元性を反映したフェルミ面形状と、非常に長い緩和時間を持った伝導電子が重要な役割を担っていることがわかった。これらの結果、非磁性系のPdCoO2の伝導電子系が本来持つ重要な性質が新たに浮き彫りとなった。2単結晶育成:NaClを用いたFlux法によりPdRhO2の単結晶育成を試みたが、フラックスの量、徐冷時間によらず単結晶ができないことがわかった。今後いくつか異なるフラックスで育成を試みる必要がある。PtCoO2は自己フラックス法により0.1mm程度の結晶が育成できることがわかった。徐冷時間など育成条件の最適化を行い測定に耐えうる大型の結晶を作ることが今後の課題である。当初計画していたPdRhO2やPtCoO2の単結晶育成ができず、それらの単結晶を用いた磁気抵抗の磁場・角度依存性を調べことができなかったため。一方で、これまでに単結晶育成ができていたPdCoO2の巨大磁気抵抗の研究は、実験および数値的な解析により研究が大きく進展し、その起源には、高い電気伝導性と低次元性が関係していることがわかり、論文としてまとめることができた。1単結晶育成:まず、PtCoO2は徐冷時間を調整して大型の単結晶を得ることを目指す。次にPdRhO2はKFやKCO3、Bi2O3などいくつかのフラックスを用いて単結晶育成を試み、育成条件を見つけることを目指す。測定に耐えうる単結晶ができ次第、磁気抵抗の磁場・角度依存性を調べ、PdCoO2との比較もあわせて非磁性金属で実現する巨大磁気抵抗の一般性とその起源を明確にする。2二次元三角格子磁性系PdCrO2の研究:単結晶を用いて磁化率・ホール効果の角度依存性を調べる。また必要に応じて磁場中の中性子散乱実験を行い、カイラル磁性に基づくスピンの影響が導電性にどのように影響を及ぼすのかを吟味する。まず、単結晶育成のために目的物質の原料費およびフラックスに用いる原料費に充てる。

また育成容器としてPt坩堝や石英管などの消耗品の購入、そして電気炉の整備費として使用する。次に、成果報告や中性子散乱実験、高磁場・低温測定のための旅費として使用する。最後に、得られた結果を論文として投稿した時の投稿料として使用する。H24年度の残金は、予定していた消耗品購入が比較的安価に購入できたためである。これはH25年度の原料費などにあてる予定である。
自然言語による自由な対話機能を持つ知的CAIシステムに関する研究

知的CAIに必要な四種の構成要素すなわち教授知識、教材知識、学生モデル、自然言語対話知識のおのおのについて、知識表現と推論方法についての研究を行い、その成果をプログラミング言語を教育する知的CAIに応用し、大型計算機の上に試作した。主な内容は次のとうりである。1教材知識教材知識は概念域と言語域から構成される。各領域は多重階層構造をなす多世界であり、領域間で一対一の世界関係を保っている。世界の知識継承は二種のルートに従う。一つは意味の包含関係に従う継承でMHMと呼ぶ。他は世界のテーマの前提知識と目標知識の関係に従う継承でストラテジイグラフと呼ぶ。2学生モデル学生モデルは教材知識に基いて生成される。すなわち世界構造は、教材知識のオーバーレイモデルとして決定され、世界内部の知識は教材知識のパータベーションモデルによって生成される。3教授知識教授知識は次の四つの機能を持っている。(1)学生モデルと教材知識を用いて、学生の理解度に最適な問題を生成する機能。(2)学生が誤った解答をした場合、その誤りの原因を同定し、学生の誤りを再現できるように学生モデルを再構成する機能。(3)誤答の原因と学生モデルを用いて、学生の理解能力に最適なヒントを与える能力。(4)学生の「何故こうなるの」という質問を5種に分類し、そのすべてに対して適切な説明を与える機能。4自然言語対話昨年試作した自然言語対話のインターフェースを、上記のように複雑な誤り原因同定の過程の説明に適用できるように汎用化した。
在宅睡眠時ナビゲーション透析システムの開発

透析量の連続的モニタリングシステムとしては臨床上重要となる透析量(280nm波長成分)と透析液排液中アルブミン濃度を組み合わせたシステムの開発の可能性が確認できた。実機の開発は困難であったが、小型在宅用透析装置に具備すべき性能条件を割り出し、それを満足させる装置仕様を理論計算により求めることができた。さらに体内compartment modelを用い、実際の臨床で得られた透析液排液中溶質濃度、患者組織血流量の経時変化にシミュレーション解析することにより患者固有のパラメータを求め、その値をもとに血液再循環などのイベント発生に伴う治療変動を、制御理論を用いて修復するアルゴリズムの開発に成功した。本研究課題の目標である「在宅睡眠時ナビゲーション透析システムの開発」に向けた基盤技術創出のため、本年度は前年度に引き続き透析量モニタリングシステムの開発を検討した。ここで言う透析量モニタリングとは、透析液排液中の溶質濃度の連続モニタリングを指す。透析液排液中には様々な溶質が存在し紫外光領域に至適吸光度を有するものが多い。光学的手法において特定の溶質を分離して検出することは困難であるため、溶液全体の吸光度としてモニタリングすることとした。まず吸光度の経時変化計測に適した波長を調査するため、本学血液浄化療法科透析室にて採取した透析液排液の吸光度の経時変化をin vitroにて検討した(透析液排液採取に関しては本学倫理委員会の承認を得た)。その結果280nmの波長域において指数関数的な吸光度の経時減少が得られ、この変化は尿素の濃度変化に高い相関が得られた。但し透析開始してから15minまでの排液データには相当量のアルブミン漏出(膜透過)が見込まれるため、排液サンプルを限外濾過し、濾過前後の差分吸光度とアルブミン濃度との関係を調べたところ高い相関が得られた。臨床上重要となる透析量のみならずアルブミン漏出量のリアルタイムモニタリングの可能性が示唆された、本研究課題の目標である「在宅睡眠時ナビゲーション透析システムの開発」に向けた基盤技術創出のため、本年度は透析量モニタリングシステムの開発に焦点をあてた研究を遂行した。具体的には、透析液排液中の溶質濃度を連続モニタリングするシステム開発を指す。まず吸光度の経時変化計測に適した波長を調査するため、実際の透析液排液を本学血液浄化療法科透析室にて採取しin vitroにて吸光度の経時変化を検討した(透析液排液採取に関しては本学倫理委員会の承認を得た)。その結果280320nmの波長域において指数関数的な吸光度の経時減少が得られ、この変化は尿素、尿酸、クレアチニンなど小分子溶質の濃度変化に比較的相関が高いと考えられた。以上の結果から、検出波長は280300nmが最も感度良く測定できることを確認した。現在、この280300nmの波長域に発光ピークを有するLEDを用いたモニタリング装置の試作を検討している。前年度に引き続き透析量モニタリングシステムの開発を検討した。具体的には、透析液排液中の溶質濃度の連続モニタリングであるが、280nmの波長域において指数関数的な吸光度の経時減少が得られ、この変化がしばしば透析量の指標となる尿素の濃度変化に高い相関が得られることをすでに確認している。しかし単成分系水溶液実験の結果、この波長領域では尿素やクレアチニンなどの吸光度の値はきわめて低く、むしろ尿酸やアルブミンとの定量に強い相関が得られた。そこで臨床的にも有用と思われる透析液排液中アルブミン濃度の連続モニタリングシステムの開発に焦点をあて、本年度は実験を繰り返した。具体的には、臨床から得られた透析液排液(倫理委員会承認済み)を限外濾過し、その濾過前後の差分吸光度とアルブミン濃度との関係を調べたところ高い相関が得られた。臨床上重要となる透析量(上述の既存法)と透析液排液中アルブミン濃度を組み合わせた連続モニタリングシステムの開発の可能性が示唆された。また、開発当初から関わった最軽量、小型レーザー血流計が2015年1月に上市された。我々が目指すナビゲーション透析システムのうち、急激な血圧低下などを未然に回避するナビゲーションを可能とする基盤技術であり、本システムの重要な構成要素の1つとなると考えている。現在、在宅透析では、患者の体調や生活スタイルに応じた治療スケジュールの透析が可能であり、それに併せた小型専用の在宅用透析装置の開発が急務となっている。本年度は、在宅用透析装置に求められる性能を設定し、それを満足させる透析装置の仕様を理論計算により求めた。例えば、短時間頻回透析(週6回、1回2時間)を施行するための透析液量(流量)は外来透析の半分以下で済むことが明らかとなった。省スペースが求められる在宅治療において、小型の専用透析装置の開発が必須と考えられた。本研究課題に必要となる基盤技術の創出を手がけた。1つは透析液排液中の溶質濃度の連続モニタリングで、280nmの波長域において指数関数的な吸光度の経時減少が尿素の濃度変化に高い相関が得られることはすでに確認済である。本年度に実施した単成分系水溶液実験の結果、この波長領域では尿素の吸光度はほとんどなく、むしろアルブミンとの定量に強い相関が得られた。

そこで臨床的にも有用と思われる透析液排液中アルブミン濃度の連続モニタリングシステムの開発に焦点をあて、その確認実験を実施した。具体的には、実際の臨床で得られた経時的な透析液排液を限外濾過し、その濾過前後の差分吸光度とアルブミン濃度との関係を調べたところ高い相関が得られた。また、開発当初から関わった最軽量、小型レーザー血流計が上市され,我々が目指すナビゲーション透析システムのうち、急激な血圧低下などを未然に回避するナビゲーション透析を可能とする基盤技術であり、本システムの重要な構成要素の1つとして利用可能である。在宅透析では、患者の体調や生活スタイルに合わせた小型透析装置の開発が不可欠である。本研究課題では小型在宅用透析装置に具備すべき性能条件を割り出し、それを満足させる装置仕様を理論計算により求めた。例えば、短時間頻回透析(週6回、1回2時間)を施行するための透析液量(流量)は現在の施設外来透析の半分以下で済むことが明らかとなった。さらに最終年度である本年度は、上記基盤技術をベースとしたナビゲーション透析を可能とするアルゴリズムの開発に着手した。具体的には体内compartment modelを用い、実際の臨床で得られた透析液排液中溶質濃度、患者組織血流量の経時変化にシミュレーション解析することにより患者固有の物質移動係数、水分移動係数を求めた。その値をもとに血液再循環などのイベント発生に伴う治療変動を、制御理論を用いて修復するアルゴリズムの開発に成功した。透析量の連続的モニタリングシステムとしては臨床上重要となる透析量(280nm波長成分)と透析液排液中アルブミン濃度を組み合わせたシステムの開発の可能性が確認できた。実機の開発は困難であったが、小型在宅用透析装置に具備すべき性能条件を割り出し、それを満足させる装置仕様を理論計算により求めることができた。さらに体内compartment modelを用い、実際の臨床で得られた透析液排液中溶質濃度、患者組織血流量の経時変化にシミュレーション解析することにより患者固有のパラメータを求め、その値をもとに血液再循環などのイベント発生に伴う治療変動を、制御理論を用いて修復するアルゴリズムの開発に成功した。本研究課題で目指している「在宅睡眠時ナビゲーション透析システムの開発」のうち、透析液排液中溶質濃度連続モニタ「透析量モニタ」については至適波長領域の確認ができており、モニタ開発の礎は確認されている。また限外濾過処理前後の差分吸光度にもとづく「アルブミン漏出量の連続モニタ」開発へ向けた基礎実験を実施し開発の可能性が確認された。研究代表者が開発当初から関わった患者末梢循環モニタとしての小型、軽量レーザー血流計が上市され、本システムの構成要素の1つとなり得ることを確認した。さらに在宅専用透析装置に望まれる仕様について理論計算を行い、現在の外来透析用透析装置の約半分の大きさの小型が可能であることが明らかとなった。総合領域次年度(最終年度)は、上述のモニタリング技術によるナビゲーション機構を搭載した小型専用透析装置の開発に向けた基盤技術の整備を行っていく所存である。実機の開発は困難なため、具体的にはシミュレーションを通じ、ナビゲーション機能をもつ仮想透析装置の設計とその検証実験を施行する予定である。