hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セラミックス原料の超微粉砕機構の解析

ボールミル,振動ボールミル,遊星ミル,撹拌ミルという4種の媒体粉砕機を用い,機械的粉砕方式によるセラミックス原料のサブミクロン粒子製造の可能性について検討を加えた.特に重点を粉砕限界粒度分布の存在の確認と,その決定因子の解明におき,またそのような微粉砕に伴う諸現象についても考察を加えた.その結果得られた主要な知見は以下のとおりである.(1)珪砂のボールミル粉砕で,明瞭な逆粉砕現象がみられ,この粒径増大と粒径減少の平〓関係として限界粒度分布が決まることが見出された.(2)逆粉砕においては,強い力を加えれば壊れる程度の凝集粒子が形成されており,この凝集体は粉砕の進行と共により緻密化し成長している.そして媒体が重いほど凝集体形成の傾向は強まり従って限界粒度は粗くなる.(3)遊星ミル粉砕は,高い遠心力にる圧縮力と媒体群のサージング運動に伴う剪断摩擦作用によって進められることが明らかになった.そしてこの場合にもコーティング作用,粒子凝集現象によって限界粒度分布が決まるが,粉砕機構の違いによってその限界値ボールミルに比べると大幅に微粉側に移行する.また媒体を小さくすることによる微粉化傾向はより顕著にあらわれる.(4)撹拌ミルの微粉砕機としての性能を検討し,ボールミルより微粉生成にすぐれているが,やはりコーティング現象が重要でその解決のため粉砕助剤添加が有効であること,しかしその場合摩耗増加に注意する必要があることを見出した.(5)湿式振動ミルを用いた珪砂粉砕の実験で鉄分の摩耗量の生成比表面積の間に比較的単純な関係を見出すとともに,この摩耗現象が水素ガスの発生を伴う事をも見出し,微粉砕域でのこれら関連現象につき考察を加えた.ボールミル,振動ボールミル,遊星ミル,撹拌ミルという4種の媒体粉砕機を用い,機械的粉砕方式によるセラミックス原料のサブミクロン粒子製造の可能性について検討を加えた.特に重点を粉砕限界粒度分布の存在の確認と,その決定因子の解明におき,またそのような微粉砕に伴う諸現象についても考察を加えた.その結果得られた主要な知見は以下のとおりである.(1)珪砂のボールミル粉砕で,明瞭な逆粉砕現象がみられ,この粒径増大と粒径減少の平〓関係として限界粒度分布が決まることが見出された.(2)逆粉砕においては,強い力を加えれば壊れる程度の凝集粒子が形成されており,この凝集体は粉砕の進行と共により緻密化し成長している.そして媒体が重いほど凝集体形成の傾向は強まり従って限界粒度は粗くなる.(3)遊星ミル粉砕は,高い遠心力にる圧縮力と媒体群のサージング運動に伴う剪断摩擦作用によって進められることが明らかになった.そしてこの場合にもコーティング作用,粒子凝集現象によって限界粒度分布が決まるが,粉砕機構の違いによってその限界値ボールミルに比べると大幅に微粉側に移行する.また媒体を小さくすることによる微粉化傾向はより顕著にあらわれる.(4)撹拌ミルの微粉砕機としての性能を検討し,ボールミルより微粉生成にすぐれているが,やはりコーティング現象が重要でその解決のため粉砕助剤添加が有効であること,しかしその場合摩耗増加に注意する必要があることを見出した.(5)湿式振動ミルを用いた珪砂粉砕の実験で鉄分の摩耗量の生成比表面積の間に比較的単純な関係を見出すとともに,この摩耗現象が水素ガスの発生を伴う事をも見出し,微粉砕域でのこれら関連現象につき考察を加えた.初年度に引き続き各種粉砕機について実験・解析を進め以下のような知見を得た。(1)ボールミル粉砕による微粉成分の生成:ボールミル粉砕では一定粉砕後にある一定限界粒度分布に達し、その後は粒径増大ーいわゆる"逆粉砕"現象が起ることが分っているが、この現象を石灰石を用いて系統的に明らかにした。そしてこの逆粉砕がボールの種類(径、比重)によって大きく影響されることを速度論的に明らかにし、またこの逆粉砕が2段階の造粒現象ーすなわちゆるい粒子凝集体を形成する第1段階と、破壊分散が困難な強い凝集体を形成する第2段階からなることを超音波分散、水銀圧入法などの技法を用いて明らかにした。(2)遊星ミル:遊星ミルでは、粉砕媒体の比重が粉砕速度と粉砕限界粒径に及ぼす影響について明らかにし、媒体径を小さくするほど、また比重を大きくするほど限界粒径を微粉側に移行しうることを示した。この粉砕機構について明らかにするため、ミル内の媒体の運動を高速度画像分析法によって、またミル壁に加わる圧力を感圧紙法によって求め、この粉砕が強い圧縮応力下での媒体による剪断作用に基因すること、及び媒体を小さくすることが逆粉砕現象を抑制している可能性が大きいことを示した。(3)撹拌ミル:撹拌ミルの粉砕限界を微粉側へ移行させるため、粉砕助剤添加の効果について検討を加え、ステアリン酸マグネシウムとコロイダルシリカではその作用機構が全く異なり、前者では正、後者では負に作用すること、しかし後者では媒体の摩耗防止に大きい効果がみられることを見出した。このことから、媒体へのコーティング層形成が粉砕機構に大きい影響を及ぼしていることを明らかにした。この現象と上述の凝集粒子の形成が粉砕限界を決めることを明確に示すことができた。
側鎖に芳香族基を有する高分子系のホール移動と長距離電子移動過程のダイナミックス

側鎖に芳香族基を有する高分子化合物の光電導素過程を,ピコ秒からミリ秒にわたる広範囲の時間領域で測定し,光誘起電荷分離に引き続く非常に迅速なホール移動(電子シフト過程)といった電子移動反応の観点から検討した.まず,典型的な側鎖に芳香族基を持つ高分子化合物であるポリ(N-ビニルカルバゾール)を中心に,フィルム系や溶液また固体吸着系で,購入した光学部品を用いて,ピコ秒領域の過渡吸収の二色性を測定する事により直接的にホール移動の速度定数を決定した.その結果,系に依存してホール移動は数十ピコ秒から数ナノ秒に1回程度の頻度で起こり,ポーラスガラスのような固体吸着系で最も迅速であることが見いだされた.一方,再結合過程は吸着系においても特異的な挙動は観測されなかった.すなわち,再結合過程には系の状態は平均的な誘電体として作用するが,ホール移動は微環境に敏感な過程であり,電荷分離・再結合・電荷シフトといった反応の種類ごとに異なる取扱いが必要と考えられる結果が得られた.このようにホール移動によって対間距離が長くなったイオン種の再結合過程を,より長い時間領域まで過渡吸収・蛍光の時間変化を観測し検討した.現在までのところ,フィルム中では,マイクロ秒からミリ秒でも観測される電荷分離状態の蛍光は,過渡吸収の時間微分として表される結果が得られている.吸収は全ての電荷分離種を観測しているのに対して,蛍光はアニオン・カチオンが近接した状態からしか発光せず,これが単位時間当たりに再結合する確率に比例したものとすると,上述のように蛍光の時間変化は,過渡吸収の時間微分として表される.すなわち,主たる再結合過程には,またホールが近接した位置にもどる過程で起こり,長距離電子移動過程はあまり起こっていないと考えられた.一方,吸着した系では,逆に長距離トンネリングによる電荷再結合が効率よく起こっており,この場合にも特異的な結果が得られた.これらの結果に基き,より広範囲の吸着系や温度効果についても研究を行っている.側鎖に芳香族基を有する高分子化合物の光電導素過程を,ピコ秒からミリ秒にわたる広範囲の時間領域で測定し,光誘起電荷分離に引き続く非常に迅速なホール移動(電子シフト過程)といった電子移動反応の観点から検討した.まず,典型的な側鎖に芳香族基を持つ高分子化合物であるポリ(N-ビニルカルバゾール)を中心に,フィルム系や溶液また固体吸着系で,購入した光学部品を用いて,ピコ秒領域の過渡吸収の二色性を測定する事により直接的にホール移動の速度定数を決定した.その結果,系に依存してホール移動は数十ピコ秒から数ナノ秒に1回程度の頻度で起こり,ポーラスガラスのような固体吸着系で最も迅速であることが見いだされた.一方,再結合過程は吸着系においても特異的な挙動は観測されなかった.すなわち,再結合過程には系の状態は平均的な誘電体として作用するが,ホール移動は微環境に敏感な過程であり,電荷分離・再結合・電荷シフトといった反応の種類ごとに異なる取扱いが必要と考えられる結果が得られた.このようにホール移動によって対間距離が長くなったイオン種の再結合過程を,より長い時間領域まで過渡吸収・蛍光の時間変化を観測し検討した.現在までのところ,フィルム中では,マイクロ秒からミリ秒でも観測される電荷分離状態の蛍光は,過渡吸収の時間微分として表される結果が得られている.吸収は全ての電荷分離種を観測しているのに対して,蛍光はアニオン・カチオンが近接した状態からしか発光せず,これが単位時間当たりに再結合する確率に比例したものとすると,上述のように蛍光の時間変化は,過渡吸収の時間微分として表される.すなわち,主たる再結合過程には,またホールが近接した位置にもどる過程で起こり,長距離電子移動過程はあまり起こっていないと考えられた.一方,吸着した系では,逆に長距離トンネリングによる電荷再結合が効率よく起こっており,この場合にも特異的な結果が得られた.これらの結果に基き,より広範囲の吸着系や温度効果についても研究を行っている.
早産児を育てる父親の育児支援プログラムの開発

本年度は、昨年度に実施したNICUに入院した早産児の父親へのインタビュー調査の質的解析をもとに調査方法の再検討、およびアンケート調査用紙の作成を行った。アンケート調査はNICUに入院した早産児の父親を対象として行うものである。早産児の範囲を1500g未満、在胎週数28週未満とした。アンケート調査用紙を作成するにあたり、昨年度に得られた質的解析結果から抽出した「夫婦関係」「父子関係」「医療者を含むソーシャルネットワークとの関係」「父親役割の模索」の4つのカテゴリーから質問項目を検討した。4つのカテゴリーに類似する既存の尺度の検討も行ったが、尺度開発の基となっている対象が母親であることが多く、父親の測定には適切でないことを確認した。アンケート調査用紙の作成後、インタビュー調査を実施した早産時の父親を対象にプレテストを行い、再度調査項目の内容を討した。アンケート調査用紙の配布方法は回収率を考慮し、母親を介さず直接父親へNICU施設内において手渡しする方法で実施した。予め切手を貼った封筒にアンケート調査用紙を入れポストに投函、または1ヵ月検診時に持参する方法で依頼した。また、アンケート調査の作成および配布を行うのと同時に、並行して昨年度に引き続きインタビュー調査の実施も継続した。研究協力施設の事情から昨年度まで研究対象者の数が十分得られなかったことを鑑み、アンケート調査用紙の回収率が思わしくない場合も想定し、育児支援プログラムの概念モデルの構造化が質的分析からも可能となるよう考慮した。インタビュー調査から新たにアンケート調査の倫理審査を受けるにあたり、選定した研究協力施設のセンター長の交代などから審査を受けるまでに時間を要した。また、昨年度の研究対象者である早産児の父親の中には、わが子の治療経過に負の認識を強くもっていることから研究協力に難を示すケースが複数人あり承諾を得られない事もあった。そのため、依頼するタイミングや父親と医療者との関係性の配慮も検討している。アンケート調査を進めていくにあたり、回収率が見込まれないことが予測された場合は更に研究協力施設を増やす事と同時に、インタビュー調査も平行して継続し育児支援プログラムの構造の検討を進めていく。また、父親に研究協力を依頼する方法としてをセンター長や師長が依頼するのではなく、父親と関係性が近しい担当看護師や担当医師が説明と同意を求める方法に変更することを検討する。早産で出生した子どもの家族は満期産で出生した子どもの家族と出産経緯や育児環境が明らかに異なる。早産児は出生と同時にNICUに収容され母親は加療のため入院となる。従って最初に子どもと直接関わる父親が家族成員として重要な役割を担う。本研究は早産児を出生した家族における父親が最初に子どもと直接関わる家族成員であることに着目し、早産児の父親に必要な育児支援プログラムの開発を目的とした。母親に特化したプログラムではなく父親の特性を踏まえ、且つ医療者とのパートナーシップが基盤となるFCCの理念を取り入れた本研究のプログラムは各周産期医療施設や自治体の子育て支援など早産児の父親の新たな育児支援モデルとなることが期待できると考える。今年度は育児支援プログラムの基礎となる早産児の父親のニーズ及び父子関係の形成プロセス、及び医療者と父親とのパートナーシップの在り方を検討するためのインタビューガイドラインを作成した。インタビューガイドラインは本研究者らの先行研究の結果およびFCCの理念から検討した。対象となる早産児を出生した家族の父親20名にインタビューを行うことを計画した。また、インタビューに先立ち研究協力施設を選定し、選定した総合周産期母子医療センターの施設長とスタッフに対し本研究の概要説明を行い倫理委員会へ審査書類を提出した。なお昨今の施設内の患児の特性を踏まえ、研究対象となる早産児のの範囲を32週未満とした。父親へのインタビューは倫理委員会審査終了後に行う予定である。本研究の倫理審査に先立ち、各研究協力施設に研究概要の説明を行い、その後に倫理審査を受けた。その過程において時間を要してしまったため、当該年度に行う予定であった早産児の父親へのインタビューの開始が遅れた。また、研究協力施設における早産児の出生数が現時点で減少しているため研究対象となる早産児の退院予定がなく、待ちの状態にある。今年度はH27年度に作成したインタビューガイドラインに沿って研究対象者である早産時の父親に半構造的面接を実施した。面接は児の退院が決定した時期にNICU施設内で行った。インタビュー内容から早産時の父親の育児参加における特性を質的に分析した。夫婦関係の特性として、妻の心身を労り支える存在になる努力をし育児行動は妻の意向と行動に合わせ、妻が主体的な育児行動を促進できるよう父親自身の行動を調整していた。同時に、父親は父親自身が主体的な育児行動を獲得することを切望していた。しかし、医療者が妻を中心とした育児支援を展開している環境にあることから、無力感を感じ孤立感を抱いていた。父子関係の特性として、母親を介さず子どもとの直接的な相互作用により子どもを段階的に理解し、父親自身の子どもへの関わり方の質や量を変化させていた。子どもへの理解は子どもとの直接的な相互作用を中心としているが医療者からの説明を理解の根拠や安心感として利用したいとう気持ちが見られた。以上の特性から、父親の無力感や孤立感、子どもとの相互作用を促進する因子、子どもの病状や成長発達についての説明の方向性と内容について抽出された。

昨年度選定した研究対象施設において早産時の出生が十分な数に至らなかったこと、また研究対象者の父親にインタビューの承諾を得られなかったケースもあたっため、インタビューによるデータ収集が遅れてしまった。年度の後半に施設数を増やし、年度末にようやく質的分析に耐えられる数を確保した段階である。昨年度に引き続きインタビューのデータを増やし、今年度はNICUにおける父親の育児の特性を質的に解析した。解析は父親を取り巻く環境の関係性から「夫婦関係」「父子関係」「医療者を含むソーシャルネットワークとの関係」の3者の関係ごとに行った。「夫婦関係」においては【妻を支える存在】【妻の育児を促進】のカテゴリーが抽出された。【妻を支える存在】は<妻の心身を理解><妻の側にいるようにする><妻の言動に注意する>のサブカテゴリーで構成されていた。【妻の育児を促進】は<育児行動の調整><一歩引いた行動><家事を主体的にする>のサブカテゴリーで構成されていた。「父子関係」においては【子どもの変化を感じ取る】【標準偏差は不要】【予測する】【親としての自己認識】のカテゴリーが抽出された。【子どもの変化を感じ取る】は<発展する可愛らしさ><形態・反応・表情の変化への関心><予測内の意外性>のサブカテゴリーで構成されていた。【標準偏差は不要】は<不要な心配は不要><QOLを求めるのは贅沢><元気で大きくなれば十分>のサブカテゴリーで構成されていた。【予測する】は<障害を念頭に入れる><成長発達の行く末>のサブカテゴリーで構成されていた。【親としての自己認識】は<長時間面会は親の責任><病院に子どもを1人残す気がかり><家計の支持>のサブカテゴリーで構成されていた。「医療者を含むソーシャルネットワークとの関係」においては【医療者との程よい距離感】【情報の選別】のカテゴリーが抽出された。【医療者との程よい距離感】は<資源としての利用><個別性のある説明内容の要求>のサブカテゴリーで構成されていた。【情報の選別】は<身近に生活がわかる情報収集><パパ友への興味>のサブカテゴリーで構成されていた。また「夫婦関係」と「医療者を含むソーシャルネットワークとの関係」から【父親の無力感・孤独感】が抽出された。選定した研究対象施設においてセンター長の治療の特性から心臓外科疾患の先天異常の新生児の入院数が増加し、研究対象の早産児の入院が減少傾向にあった。加えて、総合母子周産期センターでの胎児治療が進み、多胎児も増加した。その結果、研究対象である早産児の出生や搬送入院が十分な数に至らずデーター収集が困難となった。現在急いで他施設への研究協力依頼を行うと同時に、データ分析方法の変更を行うことも検討している。本年度は、昨年度に実施したNICUに入院した早産児の父親へのインタビュー調査の質的解析をもとに調査方法の再検討、およびアンケート調査用紙の作成を行った。アンケート調査はNICUに入院した早産児の父親を対象として行うものである。
糖尿病性末梢神経障害で起こる疼痛はNa^+チャネルのクラススイッチによるものか?

糖尿病性神経障害では、神経原性の痛みを伴う末梢神経障害(有痛性ニューロパシー)は多く見られるが、痛みの機序は未だ不明のことが多い。有痛性ニューロパシーでは、痛みを伝達する無髄感覚神経が異常発火することが痛み発生のメカニズムと考えられており、活動電位をつかさどるNa+チャネルの機能亢進が原因と考えられている。糖尿病モデル動物で、末梢神経Na+チャネルがクラススイッチすることが最近報告され、易興奮性の幼若化Na+チャネルの発現が痛みの発現に関与する可能性が示唆されたが、ヒトでも同様の機序が考えられ、治療への応用が期待される。しかしながら無髄感覚神経の機能評価は困難であり、理由として、腱反射、振動覚、筋力、一般の神経伝導検査など有髄線維機能を評価するものはすべて正常になることがあり、特殊な検査法が必要である。近年、皮膚生検により、表皮での無髄感覚神経を免疫組織染色にて形態的に評価する方法が発表され、侵襲の極めて小さい評価法として注目されている。過去一年間に我々は50例以上の糖尿病性神経障害患者から神経学的・電気生理学的・皮膚病理学的検査を行い痛みのある患者と無い患者の問で何が異なっているのかを調べている。神経学的所見と電気生理学的所見には有意な差は認められなかった。皮膚生検により無髄感覚神経を染色したところ、痛みの無い患者では無髄感覚神経の数が低下している例が見受けられたが、神経障害の進行した例であると思われる。ナトリウムチャネルに並んで最近注目されているバニロイド受容体の発現と痛みの関連に関しては、少数の例で発現の亢進が認められているが、さらに症例数を増やして今後検討していく。皮膚生検によりナトリウムチャネルのサブタイプであるNav1.8の皮膚での発現につき評価中である。過去一年間に我々は50例以上の糖尿病性神経障害患者から神経学的・電気生理学的・皮膚病理学的検査を行い痛みのある患者と無い患者の間で何が異なっているのかを調べている。

有痛性ニューロパシーでは、痛みを伝達する無髄感覚神経が異常発火することが痛み発生のメカニズムと考えられており、活動電位をつかさどるNa+チャネルの機能亢進が原因と考えられている。糖尿病モデル動物で、末梢神経Na+チャネルがクラススイッチすることが最近報告され、易興奮性の幼若化Na+チャネルの発現が痛みの発現に関与する可能性が示唆されたが、ヒトでも同様の機序が考えられ、治療への応用が期待される。しかしながら無髄感覚神経の機能評価は困難であり、理由として、腱反射、振動覚、筋力、一般の神経伝導検査など有髄線維機能を評価するものはすべて正常になることがあり、特殊な検査法が必要である。近年、皮膚生検により、表皮での無髄感覚神経を免疫組織染色にて形態的に評価する方法が発表され、侵襲の極めて小さい評価法として注目されている。過去一年間に我々は50例以上の糖尿病性神経障害患者から神経学的・電気生理学的・皮膚病理学的検査を行い痛みのある患者と無い患者の問で何が異なっているのかを調べている。神経学的所見と電気生理学的所見には有意な差は認められなかった。皮膚生検により無髄感覚神経を染色したところ、痛みの無い患者では無髄感覚神経の数が低下している例が見受けられたが、神経障害の進行した例であると思われる。ナトリウムチャネルに並んで最近注目されているバニロイド受容体の発現と痛みの関連に関しては、少数の例で発現の亢進が認められているが、さらに症例数を増やして今後検討していく。皮膚生検によりナトリウムチャネルのサブタイプであるNav1.8の皮膚での発現につき評価中である。
抗がん剤感受性遺伝子の同定と診断、治療への応用

膀胱癌細胞において、マイクロアレイ解析で親株とシスプラチン耐性株との間に発現の差を認める遺伝子の中からInositol 1,4,5-triphosphate(IP_3)receptor type1 (IP_3R1)遺伝子を同定した。IP_3R1は小胞体膜上に位置し細胞質内Ca濃度を調節するとともにアポトーシスを誘導する。シスプラチン耐性株T24/DDP10では、IP_3R1を強発現させシスプラチン刺激を加えると、アポトーシスが誘導された。細胞内Ca濃度の上昇のみでもアポトーシスは誘導された。またsi-RNAの手法によりIP_3R1を発現抑制するとアポトーシスを抑制し、Caのキレート剤にてもアポトーシスを抑制した。これらの結果より細胞内Ca濃度を調節するIP_3R1はアポトーシスの誘導に関連していることが示唆された。またMTSアッセイでは、IP_3R1の発現とCa濃度の上昇により耐性株のシスプラチンに対する感受性を上昇させ、IP_3R1の発現抑制とCa濃度の低下により親株のシスプラチンに対する感受性を低下させた。以上より膀胱癌のシスプラチン耐性獲得のメカニズムはIP_3R1の発現抑制により、アポトーシスに対し抵抗性になることによる可能性が示唆された。現在シスプラチンによる加療を行った臨床検体における治療前後のIP_3R1の発現パターンを解析中であるが、将来的には抗癌剤耐性化予測因子としての活用や、IP_3R1の強発現またはCaによるシスプラチン耐性癌の治療への応用を考えている。我々は膀胱がん培養細胞株とその抗がん剤耐性株を樹立し、その薬剤耐性の分子機構の研究からABC(ATP binding cassette)トランスポーターが薬剤排出ポンプとして重要であることを報告してきた。代表的なABCトランスポーターのMDR1,MRP1,2,3についてはアドリアマイシンの薬剤耐性への関与が示唆されているが、膀胱腫瘍での発現についてはもちろん、アドリアマイシンとの薬剤感受性についても全く報告がなかった。そこで我々は今までの実験を発展させて、MDR1,MRP1,2,3について、膀胱腫瘍の臨床検体を用いて臨床経過における発現を定量的RT-PCR法と免疫染色で評価するとともに、膀胱内注入化学療法や全身化学療法で使用されるアドリアマイシンの薬剤耐性度をSDI法で評価した。アドリアマイシンを用いた化学療法後では、治療前に比べてMDR1,MRP1,2,3の発現量は上昇する傾向がみられ、またアドリアマイシンの耐性度とMDR1,MRP1,3のmRNAレベルは相関を示した。特にNDR1遺伝子は膀胱注入療法後再発腫瘍や全身化学療法後の残存腫瘍ではその発現量が有意に上昇し、アドリアマイシンの耐性度とも相関していた。このようにMDR1遺伝子は造血器腫瘍だけでなく膀胱腫瘍においても化学療法における重要な分子標的である事が示唆された。膀胱がんにおけるMDR1発現亢進の分子機構を明らかにすることで抗がん剤の治療効果を改善できる可能性が考えられるため、我々はその分子機構としてDNAメチル化に注目した。MDR1プロモーター領域のメチル化の程度と化学療法後の膀胱腫瘍でのNDR1遺伝子の発現は負の相関を示す事が明らかになった。泌尿器科領域のがんで重要な薬剤であるシスプラチンの耐性についてもこれまでに膀胱がんにおける耐性機構及び、新しい排出機構を報告した。現在はマイクロアレイを用いてシスプラチン耐性株及び親株とで発現に差のある遺伝子の同定を行っている。今後、それらの遺伝子の機能解析を行いシスプラチン耐性の機序を明らかにしていく予定である。1.我々は膀胱がん培養細胞株とその抗がん剤耐性株を樹立し、その薬剤耐性の分子機構の研究からABC(ATP binding cassette)トランスポーターが薬剤排出ポンプとして重要であることを報告してきた。そこで我々は今までの実験を発展させて、MDR1,MPR1,2,3について、膀胱腫瘍の臨床検体を用いて臨床経過における発現を定量的RT-PCR法と免疫染色で評価するとともに、膀胱内注入化学療法や全身化学療法で使用されるアドリアマイシンの薬剤耐性度をSD1法で評価した。

アドリアマイシンを用いた化学療法後では、治療前に比べてMDR1,MRP1,2,3の発現量は上昇する傾向がみられ、またアドリアマイシンの耐性度とMDR1,MRP1,3のmRNAレベルは相関を示した。特にMDR1遺伝子は膀胱注入療法後再発腫瘍や全身化学療法後の残存腫瘍ではその発現量が誘引上昇し、アドリアマイシンの耐性度とも相関していた。2.膀胱がんにおけるMDR1発現亢進の分子機構を明らかにするため、DNAメチル化に注目したMDR1プロモーター領域のメチル化の程度とと化学療法後の膀胱腫瘍でのMDR1遺伝子の発現を比較したところ、負の相関を示す事が明らかとなった。3.抗癌剤シスプラチンは泌尿器科癌で重要な薬剤である。我々は膀胱がん培養細胞株T24,KK47細胞からそのシスプラチン耐性株を樹立し、その薬剤耐性の分子機構の研究を行ってきた。今回、これらの耐性機序に関与する分子を同定するため、以下の研究を行った。(1)この2株とそのシスプラチン耐性株のmRNA発現パターンをマイクロアレイを用いて比較する。(2)親株の培養液にシスプラチンを加え、添加前と添加24時間後のmRNA発現パターンをマイクロアレイを用いて比較する。マイクロアレイは約9200の遺伝子発現profileを一度に比較検討できるという優れたスクリーニング法である。我々は(1)と(2)の研究結果を比較検討し、両実験で共通して遺伝子発現の増加、または減少している遺伝子をまずマイクロアレイによって数十個選択した。さらにそれぞれのプローブでNorthern blot解析を行い、改めて(1)と(2)に共通に増減を確認できた候補遺伝子を3つに絞り込んだ。そのうちの一つは、ホスホイノシトールリン酸キナーゼ(IP_3R1)で、この遺伝子は、T24,KK47細胞の両者で発現が低下しているだけでなく、シスプラチン刺激後24時間でdown-regulationされており、これは蛋白レベルでも確認できた。IP_3R1は細胞内Caの調節をしており、抗癌剤によるアポトーシスのpathwayにもこのCaが重要な働きをするという報告があり、耐性細胞はIP R1の発現を低下させることで、アポトーシスを回避しているのではないかと我々は推測している。今後、IP_3R1の発現ベクターもしくはアンチセンスのトランスフェクションにより、シスプラチン耐性に変化を生じるかを観察するとともに、膀胱癌におけるPi3K発現と化学療法奏効率の比較も行う予定である。また残る2つの遺伝子についても同様に機能解析を行う予定である。膀胱癌細胞株において、マイクロアレイ解析で親株とシスプラチン耐性株との間に発現の差を認める遺伝子の中からInositol 1,4,5-triphosphate (IP_3) receptor type1 (Ip_3R1)遺伝子を同定したIP_3R1は小胞体膜上に位置し細胞質内Ca濃度を調節するとともにアポトーシスを誘導する。シスプラチン耐性株T24/DDP10では、IP_3R1を強発現させシスプラチン刺激を加えると、アポトーシスが誘導された。細胞内Ca濃度の上昇のみでもアポトーシスは誘導された。
部分を表すキーワードによる3次元モデルの検索

近年,3次元(3D)モデル検索に対する新たな要求として,部分検索,即ち,「ユーザが欲する部分形状を一部に持つ3Dモデル群をデータベース中から探し出す」技術に注目が集まっている.しかし,本研究の開始時点においては,検索の速度・精度・簡便さの要求を高水準で満たす実用的な部分検索の手法が存在しなかった.本研究は実用的な部分検索の実現をねらい,「部分を表すキーワード」を検索要求に指定して3Dモデルを検索するシステムを開発し,その有効性・実用性を実験的に評価した.本研究の実施にあたり,(1)物体の部分を表すキーワードタグ(例:腕,翼,タイヤ)を3Dモデルの部位に対して付与する技術の開発,および,(2)評価用データセットの作成が必要であった.キーワードタグ付与については,深層学習技術を利用して,3D形状の特徴量と単語の特徴量を互いに関連付ける手法を開発した.3D形状と単語の関連付けにより,これら異種データが比較可能となり,データ間の類似度に基づくタグ付与が実現した.データセットについては,計画では研究代表者らが新規に作成する予定だったが,他の研究グループが比較的大規模なデータセットを作成・公開したため,これを本研究で利用した.しかしながら,本研究で開発した検索システムの実用性には改善の余地がある.例えば,本研究の評価実験に用いた部分キーワードは数十種と少ない.そのため今後は,類義語や上位語,下位語など,より多様な部分キーワードタグの付与を試みる.研究初年度は,3次元モデルの局所的な幾何構造を記述する特徴量(局所幾何特徴量)について研究を推し進めた.一方で,研究初年度の本来の計画である部分ラベル付与の評価用データベースの作成については,詳細な部分形状を持つ3次元モデルの収集が遅れており,データベースの完成には至っていない.高精度な局所幾何特徴量は,3次元モデルの部分に対して正確にラベルを付与するために必須である.研究代表者らは,3次元形状解析に関するこれまでの知見と最新の深層学習技術を組み合わせたDLAN特徴量を開発した.DLAN特徴量は3次元モデルの幾何変形や姿勢変化に対する頑強性を有し,精度も高い.本手法は,3次元モデルから切り出された多数の部分形状の各々を3次元畳み込みニューラルネットワークを用いて特徴記述し,次いで,全結合型ニューラルネットワークを用いて部分形状の特徴群を3次元モデル当たり1つの特徴量に統合し,さらに圧縮する.2017年初頭に開催された3次元モデルの形状類似検索の国際コンテストSHREC 2017において,DLAN特徴量をベースにした検索手法は,参加した2部門(“Large-scale 3D Shape Retrieval from ShapeNet Core55 (perturbed dataset)"と“Deformable Shape Retrieval with Missing Parts")の双方において,検索精度第1位を獲得した.また,「自動車と車輪」「猫と尻尾」といった,全体形状と部分形状を効果的に関連付ける技術についても研究を進めており,現在論文投稿中である.この研究では,形状の包含関係を学習する深層ニューラルネットワークを構築し,さらにこのニューラルネットワークを学習するためのデータを低コストに多数生成する手法を提案した.初年度は,本来の計画である評価用データベースの作成は未達成であるものの,3次元モデルの局所的な幾何構造を効果的に記述する技術が大いに進展した.初年度に開発したDLAN特徴量は,国際コンテストにおける成績を見ても効果が示されており,高精度な部分ラベル付与への応用が期待できる.また,全体形状と部分形状とを効果的に関連付ける手法についても,3次元モデルの部分に対するラベル付与に適用できる可能性がある.研究2年目は,(1) 3次元形状モデルの全体形状とその部分形状群との関係を解析する技術,および,(2) 3次元形状モデルの形状特徴量を高精度かつコンパクトに表現する技術,の2点について研究を行った.これらの技術はいずれも,部分を表すキーワードを3次元モデルに対して精度良く付与し,高速に検索するために必須である.(1)の研究では,3次元形状の包含関係を学習する深層ニューラルネットワークを新たに設計し,さらにこのニューラルネットワークの学習に必要な多数かつ多様な学習用データを低コストに生成する手法を提案した.提案したPart-in-Whole Relation Embedding Network (PWRE-Net)は,全体形状と部分形状をそれらで共通の低次元実数値ベクトルに変換するニューラルネットワークである.PWRE-Netは,ベクトル間の距離が形の包含関係を反映するように訓練される.部分3次元形状を検索要求とした全体3次元形状検索のシナリオで評価した結果,PWRE-Netが従来法よりも高精度であることを確かめた.(2)の研究では,研究1年目に開発したDLAN法の検索効率の改善を図った.DLAN法を用いて獲得した3次元形状特徴量は,3次元モデルの幾何変形や姿勢変化に対する頑強性を有し,検索精度が高い.しかしその一方で,形状特徴量が高次元な実数値特徴量で表現されるために,大規模なデータベースの検索に向かない欠点があった.そこで提案されたBinarized DLAN (BDLAN)法は,深層ニューラルネットワークが3次元モデルの物体カテゴリを識別する過程で獲得する高レベルな形状特徴量を,数十次元程度の2値ベクトルで表現する.評価実験を通し,DLAN法と比べて検索精度を損なうことなく,検索速度が向上し,かつメモリ消費量が低減することを確かめた.

部分を表すキーワードによる3次元モデル検索に関する評価実験の実施には至っていないものの,要素技術が揃いつつある点においておおむね順調だと言える.また,評価用ベンチマークについては,当初,新たに作成する計画であったが,近年では他の研究グループによるデータセットが登場してきていることから,それらデータセットを用いて評価実験を実施する選択肢も存在する.近年,3次元(3D)モデル検索に対する新たな要求として,部分検索,即ち,「ユーザが欲する部分形状を一部に持つ3Dモデル群をデータベース中から探し出す」技術に注目が集まっている.しかし,本研究の開始時点においては,検索の速度・精度・簡便さの要求を高水準で満たす実用的な部分検索の手法が存在しなかった.本研究は実用的な部分検索の実現をねらい,「部分を表すキーワード」を検索要求に指定して3Dモデルを検索するシステムを開発し,その有効性・実用性を実験的に評価した.本研究の実施にあたり,(1)物体の部分を表すキーワードタグ(例:腕,翼,タイヤ)を3Dモデルの部位に対して付与する技術の開発,および,(2)評価用データセットの作成が必要であった.キーワードタグ付与については,深層学習技術を利用して,3D形状の特徴量と単語の特徴量を互いに関連付ける手法を開発した.3D形状と単語の関連付けにより,これら異種データが比較可能となり,データ間の類似度に基づくタグ付与が実現した.データセットについては,計画では研究代表者らが新規に作成する予定だったが,他の研究グループが比較的大規模なデータセットを作成・公開したため,これを本研究で利用した.しかしながら,本研究で開発した検索システムの実用性には改善の余地がある.例えば,本研究の評価実験に用いた部分キーワードは数十種と少ない.そのため今後は,類義語や上位語,下位語など,より多様な部分キーワードタグの付与を試みる.次年度は評価用データベースの作成と,部分ラベル付与アルゴリズムの開発に注力する.近年,3次元形状モデルの大規模コーパスが複数登場している.これら大規模コーパスには詳細な部分まで定義された3次元モデルが多数含まれており,これら3次元モデルを利用した評価用データベースの構築を試みる.また,初年度に開発した要素技術に基づく部分ラベル付与アルゴリズムの開発を行う.次年度は部分ラベル付与アルゴリズムの開発に注力する.1年目と2年目に開発した3次元形状解析技術を組み合わせ,部分3次元形状と部分を表すキーワードを効果的に対応付ける手法を開発する.形とキーワードを対応付ける深層ニューラルネットワークを設計し,これを効果的に学習する方法を検討する.評価用ベンチマークには他の研究グループが作成したものを用いる.提案手法の有効性を示すために,既存手法の実装等も必要に応じて行う計画である.2017年度に実施した研究成果を,研究会にて発表する予定であったが,論文の執筆に遅れが生じたために別の研究会にて発表を行った.本未使用額は研究会の開催地が異なるために生じた旅費の差額である.本未使用額は次年度の旅費に充てることとしたい.
肝細胞癌に対する組織学的特徴からみた治療法の選択

1.肝細胞癌の診断に関して,超音波誘導下に肝内門脈枝を穿刺し炭酸ガスを注入する事により腫瘍内門脈血流を評価する方法(PTP-US)を開発し,雑誌「Hepato-Gastroenterology」に掲載された.肝細胞癌の悪性度評価には腫瘍内門脈血流の有無が重要な点になる.これは従来門脈造影下CTでのみ評価可能であったが,PTP-USにて簡便に評価できるようになったことが有用な点であると考える.2.肝細胞癌の治療に関して,腹腔鏡下マイクロ波凝固療法と腹腔鏡下肝切除術について雑誌「J Microwave Surg」に掲載された.従来肝細胞癌の内科的治療としては肝動脈塞栓術やエタノール注入療法が施行されてきたが,局所のコントロールに関してはマイクロ波凝固療法(MCT)の方が有効性が高い.MCTを腹腔鏡下で施行することにより,開腹下肝切除に匹敵する局所制御が可能となる点で意義深いと考える.また,腹腔鏡下MCTと経皮的MCTの治療効果における差異について検討し,報告した.3.肝細胞癌の基礎的研究面では,肝細胞癌のリンパ節転移を起こした患者の転移リンパ節からガン細胞株を樹立し,各種免疫組織化学的染色をすることにより肝細胞癌のリンパ節転移にnm23-H1蛋白が関与している可能性を示し,雑誌「Hepato-Gastroenterology」に掲載した.以上,肝細胞癌に関して診断・治療・基礎的研究に関して一定の成果をあげることができた.我々は,20例,29結節の肝腫瘍に対して,経皮経肝的に21ゲージPTC針を肝内門脈枝に刺入し,炭酸ガスを注入することにより,肝腫瘍への門脈血流の有無を評価した.この結果,13結節は門脈血流陽性であり,この中で5結節は腫瘍生検の結果肝細胞癌であったが,他の8結節中3結節は境界病変であり5結節は再生結節と考えられた.門脈血流陰性であった16結節は,生検の結果全て肝細胞癌であった.この結果をまとめて,Hepatogastroenterologyに投稿し,acceptされた(in press).この研究は,肝細胞癌の悪性度評価に門脈血流の有無が重要な因子として関わってくるかどうかを評価するための方法として,今後有用になると考えられ,その基盤となる結果が得られたと考えられる.また,肝細胞癌の治療に関しては,腹腔鏡下マイクロ波凝固療法の症例を重ねるとともに,マイクロ波を用いて腹腔鏡下に肝細胞癌を部分切除する方法に関して2例の報告を行った(H.Sakaguchi,etal: Treatment of two cases withhepatocellular carcinoma bylaparoscopic partial hepatectomy.J Microwave Surg 16:113-116,1998).この腹腔鏡下マイクロ波凝固療法と肝切除術は,従来の内科的治療の枠を越えた,内科医が行う外科的治療と考えられるが,その成績は従来の内科的治療より良好で,肝機能に及ぼす影響も少なく,今後ますますの発展が期待される.実績としては以上であるが,現在悪性度評価に結びつくような種々の組織学的特徴および画像診断上の特徴を研究し,また内科的治療法の組み合わせについても種々検討している.特に,高悪性度を有すると臨床的に考えられる門脈腫瘍栓を有する症例に関しては,強力な化学療法を併用した局所療法について臨床的に研究し,一定の成績があがってきている.1.肝細胞癌の診断に関して,超音波誘導下に肝内門脈枝を穿刺し炭酸ガスを注入する事により腫瘍内門脈血流を評価する方法(PTP-US)を開発し,雑誌「Hepato-Gastroenterology」に掲載された.肝細胞癌の悪性度評価には腫瘍内門脈血流の有無が重要な点になる.これは従来門脈造影下CTでのみ評価可能であったが,PTP-USにて簡便に評価できるようになったことが有用な点であると考える.2.肝細胞癌の治療に関して,腹腔鏡下マイクロ波凝固療法と腹腔鏡下肝切除術について雑誌「J Microwave Surg」に掲載された.従来肝細胞癌の内科的治療としては肝動脈塞栓術やエタノール注入療法が施行されてきたが,局所のコントロールに関してはマイクロ波凝固療法(MCT)の方が有効性が高い.MCTを腹腔鏡下で施行することにより,開腹下肝切除に匹敵する局所制御が可能となる点で意義深いと考える.また,腹腔鏡下MCTと経皮的MCTの治療効果における差異について検討し,報告した.3.肝細胞癌の基礎的研究面では,肝細胞癌のリンパ節転移を起こした患者の転移リンパ節からガン細胞株を樹立し,各種免疫組織化学的染色をすることにより肝細胞癌のリンパ節転移にnm23-H1蛋白が関与している可能性を示し,雑誌「Hepato-Gastroenterology」に掲載した.以上,肝細胞癌に関して診断・治療・基礎的研究に関して一定の成果をあげることができた.
多体系シュレ-ディンガ-作用素の散乱理論

近年、多体系シュレ-ディンガ-作用素のスペクトル散乱理論の研究は急速な進歩を遂げた。例えば、交換子法を呼ばれる新しい方法を開発され、散乱問題の定常理論で重要な役割を果たす極限吸収の原理が証明された。さらに、Enss法と呼ばれるシュレ-ディンガ-方程式の解の性質を相空間上で解析する方法が開発され、散乱理論における基本的問題のひとつである波動作用素の漸近的完全性の問題がSigalーSofferによって解決への道が切り開かれた。SigalーSofferによる完全性の証明は物理的直観に基づく美しい証明であるが、その議論の細部は難解かつ複雑であった。この全め、証明の平易化への努力や別証を与える試みが現在でも精力的に続けられている。シュレ-ディンガ-作用素のスペクトル理論は数理物理学上重要な問題であるばかりでなく、数学の他分野とも深く関係し、現在活発に研究されている分野のひとつである。本研究では次の3点のついて研究がなされた。1.多体系波動作用素の漸近的完全性の証明。上で述べたSigalーSofferの仕事を理解し、深く解析する試みから、新しい別証を与えることができた。2.3体系Efimov効果の数学的証明。3体系シュレ-デンガ-作用素のスペクトル問題において最も興味ある問題のひとつであるEfimov効果について変分法に基づく数学的証明を与えることができた。3.3体系散乱全断面積の準古典解析。漸近的完全性のひとつの応用として、散乱問題における基本的量のひとつである散乱全断面積の準古典極限における挙動を深く解析した。上記の結果は論文として近く発表される予定である。
マイクロチャネル内部の相変化現象を利用した生体伝熱制御に関する研究

本年度は本研究の目的である極細クライオプローブを用いた微小凍結手術の実現のために1.極細クライオプローブの性能予測と設計手法の検討,2.実用化に向けた冷媒循環システムの開発と評価を行った.また,極細クライオプローブ内の相変化伝熱の基礎的知見を得るため,マイクロチャネル内の相変化伝熱の基礎理論の構築も行った.1.極細クライオプローブの性能予測と設計手法の検討本研究で考案された極細クライオプローブ内の冷媒の状態変化の計算プログラムを利用し,クライオプローブを構成する管の径および長さと冷媒の状態量の関係を導き,冷却性能の最適化を行った.また,3種類のクライオプローブを製作し,計算プログラムの妥当性を評価し,断熱状態でのクライオプローブ温度を予測できることを示した.2.実用化に向けた冷媒循環システムの開発と評価冷媒に利用した代替フロンの排出を抑えるため,冷媒を繰り返し利用できるシステムを構築し,極細クライオプローブへ応用した.このシステムの特徴は,ポンプなどの動力を利用することなく,液体窒素で冷却したタンクを凝縮器として用いた.また,凍結領域を制御するためのバルブの操作方法を新たに考案した.3.マイクロチャネル内の相変化伝熱の基礎理論の構築エネルギー保存則に基づき,マイクロチャネル内での気泡の膨張過程を理論的に計算した.その際に核沸騰開始条件との比較を行うことにより,核沸騰限界熱流束以上の熱流束下でも蒸発伝熱による冷却が可能なマイクロチャネル径が存在することを示した.本年度は本研究の目的である冷却針を用いた微小凍結手術の実現のために1.冷却針の冷却能力を考慮した生体組織凍結現象の数値計算,2.冷却針内部沸騰流れの可視化実験,3.熱物性値の高精度評価の研究を行った.1.冷却針の冷却能力を熱伝達率によりモデル化し,冷却針による凍結手術を実現するために必要な冷却針内部の流れの状態を見積もった.その結果,冷却針内部の流れ場の状態の違いにより生体組織の凍結に大きな影響を及ぼすことを明らかにした.この結果は冷却針の設計をする際に冷却針先端部で沸騰を生じさせる必要があることを示唆している.2.冷却針で用いる予定の高圧フロンの代わりに減圧状態の水を用いた冷却針内部可視化実験装置を製作および実験を行った.冷却針は同軸二重管構造を有しているが,その内管の内径が冷却針の表面温度に影響を与えることが明らかとなった.また可視化により冷却針先端部における気泡の生成過程を観察することができた.3.凍結手術において定量的な予測を行う際には熱物性値を高精度に評価する必要がある.一方で熱物性値は温度等に強く依存しており,実験結果からその依存性を評価するのは困難であった.本研究では熱物性値とその依存性を評価することが可能な,逆問題解析による汎用的な熱物性値評価手法を開発している.これまでに本手法にてスクロースと塩化ナトリウムの水に対する物質拡散係数とその濃度依存性を決定し,文献値と比較し良好な一致を得ること確認した.本年度は本研究の目的である極細クライオプローブを用いた微小凍結手術の実現のために1.極細クライオプローブの製作と冷却性能の評価,2.極細クライオプローブ内における冷媒の状態量の数値解析の研究を行った.1.極細クライオプローブの製作と冷却性能の評価実際に外径が0.55mmのステンレス管を用いて極細クライオプローブを製作した.極細クライオプローブは二重管構造となっており,内管および外管ともにステンレス製である.冷媒には大気圧下での沸点が-82.1°Cである代替フロンHFC-23を用いた.断熱冷却実験を行い,極細クライオプローブの表面温度がほぼ一様であり,その温度は-45°Cとなったことがわかった.この研究により,マイクロチャネルを利用した本冷却器では,その冷却性能を制御するために冷媒の状態変化を考慮した設計が必要になることが明らかになった.2.極細クライオプローブ内における冷媒の状態量の数値解析極細クライオプローブの冷却性能を評価するために内部の冷媒がクライオプローブ内でどのように変化するかを数値解析により検討した.一次元エネルギー保存式および質量保存式,圧力損失および沸騰熱伝達の相関式を用いることにより,冷媒の温度,圧力,クオリティを計算した.断熱冷却実験の結果と比較することにより,本数値解析が定量的な評価を可能にしていることを確認した.冷媒が極細クライオプローブ内で状態を大きく変化させること,状態変化が冷却性能に影響を与えていること,また本数値解析手法を利用した極細クライオプローブの最適設計が可能であることを明らかにした.本年度は本研究の目的である極細クライオプローブを用いた微小凍結手術の実現のために1.極細クライオプローブの性能予測と設計手法の検討,2.実用化に向けた冷媒循環システムの開発と評価を行った.また,極細クライオプローブ内の相変化伝熱の基礎的知見を得るため,マイクロチャネル内の相変化伝熱の基礎理論の構築も行った.1.極細クライオプローブの性能予測と設計手法の検討本研究で考案された極細クライオプローブ内の冷媒の状態変化の計算プログラムを利用し,クライオプローブを構成する管の径および長さと冷媒の状態量の関係を導き,冷却性能の最適化を行った.また,3種類のクライオプローブを製作し,計算プログラムの妥当性を評価し,断熱状態でのクライオプローブ温度を予測できることを示した.

2.実用化に向けた冷媒循環システムの開発と評価冷媒に利用した代替フロンの排出を抑えるため,冷媒を繰り返し利用できるシステムを構築し,極細クライオプローブへ応用した.このシステムの特徴は,ポンプなどの動力を利用することなく,液体窒素で冷却したタンクを凝縮器として用いた.また,凍結領域を制御するためのバルブの操作方法を新たに考案した.3.マイクロチャネル内の相変化伝熱の基礎理論の構築エネルギー保存則に基づき,マイクロチャネル内での気泡の膨張過程を理論的に計算した.その際に核沸騰開始条件との比較を行うことにより,核沸騰限界熱流束以上の熱流束下でも蒸発伝熱による冷却が可能なマイクロチャネル径が存在することを示した.
Panton-Valentineロイコシジンの毒素活性発現メカニズムの解明

本研究では市中感染型メチシリン耐性黄色ブドウ球菌の産生する病原因子Panton-Valentineロイコシジン(PVL)の細胞膜マイクロドメインlipid rafts依存的な細胞障害メカニズムを明らかにした。Lipid raftsはPVLの膜孔形成に必須であるが、標的細胞認識に影響せず、従来のガングリオシドGM1とは異なる新規レセプター分子の存在が示唆された。この、新規レセプターは毒素活性の中和に主眼をおいた創薬ターゲットとなる。市中感染型メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(市中感染型MRSA)は薬剤による圧力の少ない市中で感染を繰り広げる新しいタイプのMRSAである。主に、病院と接点のない健康な小児や若い運動選手などが感染し、皮膚・軟部組織疾患(SSTI)を惹起するが、一部で重症化して致死性の市中肺炎、若年スポーツ選手の再燃性骨盤膿瘍などを引き起こす。市中感染型MRSAは特徴として細胞障害毒素Panton-Valentineロイコシジン(PVL ; LukS-PV、LukF-PV)を産生する。PVLは壊死性病変の主因と考えられているが、その発症メカニズムは未だ解明されていない。PVLの好中球に対する高い親和性から、好中球の細胞障害を介した組織障害が提案されているが、近年、他の細胞種への直接的作用も注目されている。本研究では、様々な細胞種へのPVLの作用を比較解析することで、組織障害におけるPVLの役割を予測することを目的としている。本年度は、(1)日本におけるPVL産生市中感染型MRSAの分離動向を継続して調査し、分子疫学的解析を行った。その結果、これまで日本で分離されたST30型以外に米国で流行するST8型(USA300)の日本への流入を初めて見出した。(2) PVLの各ヒト免疫細胞(好中球、単球、リンパ球)への作用を比較検討した。PVLは低濃度(10nM)で好中球の細胞溶解を誘導するにも関わらず、単球系細胞はその10倍濃度でも形態変化を起こさないことを明らかにした。一方で、単球系細胞はPVLの刺激に反応し、炎症性サイトカインを産生する。現在、さらにPVLの結合様式、細胞内シグナルに注目し、各細胞の応答の違いを解析中である。市中感染型メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(市中感染型MRSA)は薬剤による選択圧の少ない市中で感染を繰り広げるMRSAである。細胞障害毒素Panton-Valentineロイコシジン(PVL ; LukS-PV, LukF-PV)は市中感染型MRSAの特徴の一つであるが、MRSA感染症(特に、感染・発症メカニズム)における役割は未だ解明されていない。本研究はPVLの毒素活性発現メカニズムの解明、阻害薬等の探索を主目的としている。(1)PVL産生市中感染型MRSAの家族内感染による再発性膿瘍症例:日本においてPVL産生市中感染型MRSAの家族内感染による再発性皮下膿瘍症例の調査、および分離菌株の分子疫学的解析を行った。(2)PVLの細胞障害メカニズムにおける細胞膜上のlipid rafts : LukS-PVがヒト好中球膜に結合した後、膜の流動性を利用してlipid raftsに集積してLukF-PVとチャンネルを形成し、好中球を障害することを明らかにした。これまで、LukS-PVのレセプター分子考えられてきたモノシアロガングリオシドGM1以外に、LukS-PVの細胞膜への結合に関与するレセプターの存在が示唆された。一方、単球系THP-1細胞を用いた貪食実験においてPVL産生臨床株が非産生臨床株と比較して、高い細胞内増殖性を示した。PVL産生株感染時とPVL単独作用時のPVLの細胞内局在を比較し、両者でのPVLの作用の違いを探索している。(3)PVL活性阻害剤の探索:Intravenus immunoglobulin (IVIG)が血中IgG濃度よりも低い濃度(2mg/ml)でPVLの好中球障害活性を阻害することを明らかにした。また、現在(2)のlipid raftsの機能を阻害する効果のあるcholesterol-lowering drug(スタチン等)のPVL活性阻害作用を検討中である。