hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
同種心臓弁・血管移植後石灰化に対するリン酸バインダーを用いた抑制法の開発

【背景】同種心臓弁・大動脈移植後石灰化をリン酸バインダーが抑制するという仮説をたて動物実験で検討した。【方法】BNラットの大動脈をLEWラットの腹部皮下に移植し、通常飼料(N群)、炭酸ランタン(LC)含有飼料(L群)、炭酸カルシウム(CC)含有飼料(C群)の3群に分け各群9匹とし、移植14日後に犠牲死として評価した。【結果】L群とC群で定性的にも定量的にもN群と比べ移植片の石灰化は少なかった。L群よりもC群で有意に高カルシウム血症がみられた。【結語】高リン血症治療薬であるLCおよびCCは移植後石灰化を抑制した。血清カルシウム濃度の変化を考慮すると、LCの方が安全に利用できる可能性がある。同種心臓弁・血管の移植後石灰化は、若年レシピエントでより早期に高頻度でみられることが臨床的に知られており、若年患者の生理的高リン血症がその一因との報告がある。臨床的に高リン血症が問題となる代表的疾患は慢性腎不全であり、透析患者の高リン血症に対して用いられるリン酸バインダーが同種心臓弁・血管の移植後石灰化を抑制するとの仮説を立て、これを検証することが本研究の目的である。上記仮説を検証するために本研究ではラットを用いた動物実験を行い、同種血管移植後石灰化モデルとして、ラット同種異系大動脈・腹部皮下移植モデルを採用した。Brown Norwayラットの大動脈を摘出し、Lewisラットの腹部皮下に移植して、設定した期間後に犠牲死として移植片を摘出し、組織病理学的検査と組織中のカルシウム含有量検査により石灰化の程度を評価している。また、犠牲死の際には同時に血清を採取し、カルシウム代謝に関わる諸因子を測定している。平成23年度はコントロール群の実験・研究手技の確立に主眼をおき、安定した移植片の石灰化が得られるようになった。平成24年度は検討対照群の動物実験を進めた。リン酸バインダーとして炭酸カルシウムおよび炭酸ランタンを用いた。リン酸バインダーを飼料に混じる割合を複数設定し、犠牲死までの期間も複数設定して検討した。その結果、現在までのところ、飼料に重量百分率で3%のリン酸バインダーを混じた場合に、移植した同種大動脈組織中の石灰化が有意に抑制される結果が得られている。同種心臓弁・血管の移植後石灰化は、若年レシピエントでより早期かつ高頻度にみられ、我々は先行研究で若年者の生理的高リン血症が同種大動脈移植後石灰化の一因であることを報告した。一方、臨床的に高リン血症が問題となる代表的疾患は慢性腎不全で、透析患者の高リン血症に用いられるリン酸バインダーが同種心臓弁・血管の移植後石灰化を抑制するとの仮説を立て、これを検証することが本研究の目的である。ラット同種異系大動脈・腹部皮下移植モデルで動物実験を行った。リン酸バインダーは炭酸カルシウム(CC)と炭酸ランタン(LC)を用いた。通常飼料(ND)にCCあるいはLCを混じる割合を複数設定した飼料を作成して与え、犠牲死までの期間も複数設定して平成23年度から平成24年度にかけて予備実験を行い、リン酸バインダー含有割合と犠牲死までの期間を検討後、以下の結果を得た。【方法】4週齢BNの大動脈を摘出し、4週齢LEWの腹部皮下に移植し、移植後に与える飼料を通常の飼料(ND群)、LCを3%含有する飼料(LC群)、CCを3%含有する飼料(CC群)の3群に分けて各群9匹とし、移植後2週間で犠牲死とした。移植片の石灰化をvon-Kossa染色で病理組織学的に定性的に評価し、石灰化の程度を0から3の4段階の石灰化スコアに変換した。また、移植片組織を溶解して原子吸光分析法によってカルシウム含有量を調べ定量的に評価した。血清カルシウム濃度を測定した。【結果】石灰化スコアとカルシウム含有量はND群とLC群、ND群とCC群の間に有意差を認め、定性的にも定量的にもリン酸バインダー投与群で石灰化は有意に抑制されたと考えられた。血清カルシウム濃度はCC群でND群やLC群より統計学的有意に高値であった。【結論】ラット動物実験で、リン酸バインダーはCC、LCともに同種大動脈移植後石灰化を抑制した。CCでは高カルシウム血症がみられた。

臨床的に高リン血症が問題となる代表的疾患は慢性腎不全であり、透析患者の高リン血症に対して用いられるリン酸バインダーが同種心臓弁・血管の移植後石灰化を抑制するとの仮説を立て、これを検証することが本研究の目的である。上記仮説を検証するために本研究ではラットを用いた動物実験を行うこととしている。同種血管移植後石灰化モデルとして、ラット同種異系大動脈・腹部皮下移植モデルを採用し、本年度はコントロール群の実験・研究手技を確実にすることに主眼をおいた。動物実験手技はBrown Norwayラットの大動脈を摘出し、Lewisラットの腹部皮下に移植し、犠牲死までの期間を2週間や4週間と複数設定した。犠牲死の際には腹部皮下の移植片を実体顕微鏡下に摘出し、一部は組織病理学的評価のためにホルマリン固定し、残りは石灰化の定量的評価のために凍結保存した。犠牲死の際には同時に血清を採取し、カルシウム代謝に関わる諸因子を測定した。ホルマリン固定した移植片はHE染色、EVG染色、von-Kossa染色を行い、石灰化も含めて組織病理学的に評価した。凍結保存した組織片は硝酸と過酸化水素水の混合液に溶解し、石灰化の主たる成分であるカルシウムの含有量を原子吸光度分析法で測定して石灰化の定量的評価とした。以上のコントロール群手術を積み重ね、同種大動脈の安定した移植後石灰化を得られるようになっている。また本年度は、「若年者の生理的高リン血症が同種大動脈移植後石灰化の一因である」ことをラットにおける動物実験で示した我々の先行研究を論文化して投稿した。同種心臓弁・血管移植の臨床例についても検討を続け、本研究の参考にしている。平成23年度はコントロール群の実験手技の安定化、研究プロトコルの確立に主眼をおき、検討対象群の検討が進まなかったため、達成度は「やや遅れている」としたが、平成24年度は検討対象群の実験が順調に進み、また、我々の立てた仮説を裏付けるデータが得られつつあり、「おおむね順調に進展している」と考える。本研究は、同種大動脈移植後石灰化に対するリン酸バインダーの有効性を検証することが目的であり、コントロールに対する比較対象群としてリン酸バインダー投与群の実験を行わなければならないが、本年度はコントロール群の実験手技の安定化、研究プロトコルの確立に主眼をおき、比較対象群の検討が進まなかったため、達成度は「やや遅れている」とした。ただし、既に比較対象群の実験を開始しており、動物実験手技や研究プロトコルはほぼ確立したため、今後は比較対象群の実験も順調に遂行して研究が進む見込みである。平成24年度に検討対象群の実験が順調に進み、我々の立てた仮説を裏付けるデータが得られつつあるため、より明らかに仮説を実証できるようさらに実験を重ねて個体数を増やしつつ、データの検証・まとめを行う方針である。基本的な方針に変更はない。本研究においては同種大動脈移植後石灰化に対するリン酸バインダーの有効性を検証するが、コントロールの比較対象として検証するリン酸バインダー投与群では、リン酸バインダーとして炭酸ランタンまたは炭酸カルシウムを投与することとした。既に種々の割合で飼料に炭酸ランタンあるいは炭酸カルシウムを混合したラット用飼料の作成を開始して比較対象群の実験を開始している。本年度、コントロール群における手術手技および研究のプロトコルがある程度定まったため、今後は比較対象群の実験をこのまま順調に進めていく。さらなる動物実験のための費用や、得られた試料の評価に関わる検査費用を要する。
熱誘起相分離法と超臨界流体誘起相分離法のハイブリッド化による新規多孔構造膜の創製

まず熱誘起相分離法による非対称性構造膜の作製について検討を加えた。溶融高分子溶液の上面のみから溶媒を蒸発させることで高分子溶液内に濃度勾配を形成させ、上面で孔径が小さく、底面で孔径が大きい非対称性構造の形成に成功した。得られた膜の溶質分離特性を検討した結果、等方性構造膜ではほとんど分離性が得られないのに対し、非対称性膜では100nm程度のストークス半径の溶質に対し顕著な分離特性を示した。設計温度200°C、設計圧力40MPaのセルを新しく試作し、超臨界流体(CO_2)誘起相分離法による多孔膜の作製について検討した。用いた高分子は、ポリスチレンであり、溶媒はトルエンである。膜形成に及ぼすトルエン蒸発時間および圧力の彰響について検討を加えた。トルエン蒸発時間が長くなるほど高分子濃度は増加し、膜の上面に明確なスキン層が形成された。また、操作圧力が増すほど超臨界流体の非溶媒能が低下するため、孔径が減少することがわかった。このような超臨界流体誘起相分離法では、膜作成後に凍結乾燥等の操作が不要であるという利点がある。最後に、高分子としてポリプロピレンを、溶媒としてジフェニルエーテルを用い、高温溶融物を冷却させる(熱誘起相分離法)と同時に超臨界CO_2を導入し(超臨界流体誘起相分離法)、両分離法のハイブリッド化による多孔膜の作製について検討を加えた。得られた多孔膜の孔径は、熱誘起相分離法のみの場合より顕著に小さく、超臨界CO_2の非溶媒としての特性が確認された。また、超臨界圧力を変化させることによっても孔径の制御が可能であった。このような膜構造の特徴に加え、本ハイブリッド法では得られた膜の溶媒の乾燥が不要という特徴がある。本研究では、熱誘起相分離法と超臨界流体誘起相分離法のハイブリッド化により、新規な多孔構造膜の創製を目指している。本年度は熱誘起相分離法と超臨界流体誘起相分離法の個々の手法による多孔膜の形成について検討を行った。熱誘起相分離法では、高分子/溶媒の溶融溶液の一方からのみ溶媒を蒸発させ、溶液内に高分子濃度勾配を形成させた後、相分離を誘起させることで非対称性多孔膜が作製できることを明らかとした。また、冷却速度や冷却温度という冷却条件の影響を検討した。冷却温度が減少するほど冷却速度が増加するため、膜底面での孔径は減少した。一方、冷却温度が高く、膜溶液の上面がbiodal線の外側にある条件下では膜の上面にskin層が形成された。このような高分子濃度勾配に加え、膜両面での冷却速度差を形成させた場合には、膜の上面にskin層を持つ明確な非対称性構造が得られた。さらに、エチレンとアクリル酸(Zn塩)のコポリマーを用い、熱誘起相分離法とdryプロセスのハイブリッド化により、親水性の非対称性膜の作製についても検討を行った。超臨界流体誘起相分離では、高分子としてポリメチルメタクリレート、ポリスチレンを用い、超臨界流体には二酸化炭素を用いることで、多孔構造膜の作製を行った。高分子を高温セル内に仕込んだ後、高圧ポンプを用いて二酸化炭素を高圧セルに注入し、高分子と二酸化炭素を接触させた。その後高圧セル内を任意の温度、圧力に設定した。一定時間後、急激にセル内を減圧することにより作製した高分子多孔体を回収した。基本的な操作条件は、圧力15MPa、温度318.2Kである。得られた高分子多孔体は、直径30μm程度の均一な細孔を有していることがわかった。また超臨界二酸化炭素との接触時間を長くすることにより、高分子多孔構造体の細孔径が小さくなることが明らかとなった。
交互脈の発生に関する数理モデルおよび動物モデルを用いた抑制方法の開発

交互脈は死の予兆と言われる不整脈の1つで虚血性心疾患などで有名である。この不都合な脈が北島数理モデルで出せるか、条件を探った。イオンの血中濃度、組織液濃度、そして細胞内濃度のバランスが直接の因子と想定しシミュレーション実験をした。数理モデルには、私の研究したエビ心臓電位波形が使われており、2周期が出せる。各イオンを標準値から増減させる実験結果は意外であった。筋収縮にとって肝心要のイオンであるカルシウムより大量にある塩(しお)特にカリウムK+の濃さの変化だけで交互脈が発生することを突き止めた。K+という塩分でも交互脈が発生しうることを突き止めた。抑制はKからである。交互脈の発生を動物モデルで確認できた。甲殻類のフナムシLigia、イセエビPanulirus,アメリカザリガニProcambarus等で記録できた。甲殻類のみならず昆虫類でも全く同じ交互脈発生に関する原理原則があることが判明した。オニヤンマ、クマバチである。いずれも死の予兆と言われるとおり、死亡に向かって、ある時期出現する。心拍数が死にむかい上昇することは人でも、がん患者などで個人的な経験としても見てきたが、モデル動物でも全く同じであることが確認できた。心拍数上昇は、ペースメーカー細胞の膜電位が浅くなる、つまり、脱分極するからである。これはすなわち古典的ホジキンハックスレーモデルで明らかなように、カリウム(K)イオンが原因である。心筋細胞が死に向かい、壊死を生じ、その割合が増加し、壊死した細胞からは多量のKが、(本来体液組織液血液中に少ない濃度である)に出て、脱分極の原因となる、ということが、心拍数上昇の確認から明らかになったといえる。この脱分極にともなう交互脈発生が確認できたのである。これにより交互脈発生とKとの強い関係が明らかになった。数理モデルと動物モデル観察との同時監視による実績となった。本研究の最終的な解決すべき課題は人の心臓の問題である。これまで動物モデルで研究してきたが本年度はヒトでも交互脈が解析できた。2周期になるAlternansは運動により改善することが分かった。これは通勤に自動車をやめ徒歩に替えて実現した。運動による効果として考えられるのは自律神経による心臓賦活作用の亢進であるので、つまりアドレナリン支配神経作用であると断定できる。不健康な域に入ってしまった死にゆく動物モデルのみならず、健康ではなくなってきているヒトで2周期が解析出来た。しかし、なぜアドレナリンは2周期発生を抑制するのか明確には明らかになっていない。2周期発生の原因の一つがアドレナリン作動性の心筋作用イオン機構に関係するとしても、心筋細胞でのイオン機構の詳細を推測することはまだできていない。これは課題として今後の研究に引き継がれる。これまでに交互脈の発生にKイオンが重要な原因因子であることが数理モデルで明らかにしたが、Kの他で考えられる主要な血中イオン類の中で、NaやCaのパラメータの操作で、NaやCaよりも特にKが重要であることが、あらためて数理モデルから明らかになった。しかし、KとNaの両者が変動した場合の関係性, KとCaの両者が変動した場合の関係性、これらの相互作用に関しては、今後一層の研究によって追及されねばならない。大きな課題が残った。抑制はKからである。交互脈Alternansは死の予兆と言われる不整脈の1つで虚血性心疾患などで有名である。この不都合な脈が数理モデル(香川大学北島モデル)でなぜ出るのか、条件を探った。イオンの血中濃度、組織液濃度、そして細胞内濃度のような生理学因子のバランスが直接の因子と想定しシミュレーション実験をした。北島モデルは、矢澤(申請者)の研究したエビカニの心臓神経シナプス電位波形情報が使われ、2周期が出せる新型モデルである。矢澤の生理学実験を生かして、エビカニの体液や細胞のイオン組成をシミューレーションのパラメーターに使うことができた。筋収縮にとって肝心要のイオンであるカルシウム(Ca)が主要因とされるのが常識的である(文献例Arce, Hら、Triggered alternans in anionic model of ischemic cardiac ventricular muscle。2002ChaosVol.12)。ところが体液中にCaより大量にある塩(しお)の濃さの変化だけで交互脈が発生することを突き止めた。リアノジン受容体の遺伝的変異に起因しCa利用に障害がある重篤な状態ではなく、塩分取りすぎという程度の軽微な生活習慣偏移でもAlternans不整脈が発生しうることを突き止めた。驚くべき発見であった。

治療はCaに行く前にNaやKからなのである。モデル研究と平行して心電図生理学研究を行い、ヒト、甲殻類(フナムシなど)、昆虫(オニヤンマなど)など多数の交互脈発生のReal Worldデータが収集できた。いづれの場合でも死期が迫ると交互脈があらわれ、交互脈が出なくなったら本当の死(心停止)が到来することが共通の現象として明らかになった。交互脈があらわれ、そして交互脈が消えたら命は終焉を迎えるということが結論された。ヒトの心臓における交互脈発生メカニズムの研究に動物モデルを使用しているのだが、死に臨み例外なく甲殻類でも昆虫類でも交互脈が発生し、それは見事な2周期である。心筋の収縮のリズムをつくるペースメーカー細胞のリズムが死に臨みだんだん早くなる。早くなりつつある時点で2周期に分岐することが分かった。分岐は死ぬまで続くわけではなく、リズムが一層早くなるにつれて、ある時点で通常のリズムに戻る。ただし頻度は大変早い。この2周期発生の入り口と出口が存在していることが発見された。その発生機構には、数理モデルからKイオンの濃度やKチャンネルの透過性によって支配される領域があることが突き止められた。心臓リズムがこの領域に突入したら、死の予兆と言えるのである。この領域の存在の発見が現在ませの達成度である。甲殻類の心臓の生理学データを元に完成した北島の数理モデルを使用し、甲殻類の心臓で起きることが分かっている交互脈を、生理食塩水濃度変化の心臓への影響にかんする、筆者の膨大な経験と知識をモデルに入れた。その結果、モデル製作者という工学者では気づかない多くの現象がモデルから吐き出され、モデルシミュレーションが大変有効だった。何より、私を含め誰もが予想する結果が覆された。心臓筋肉の問題は筋収縮の問題であり、したがってカルシウム濃度とカルシウム利用性の問題に帰結するという想定を覆す発見があった。勿論重篤な段階ではカルシウムが効いてくるのだが、今考えるべき現代の課題は、早期に病変を予防できるかどうかという、治療ではなく予防の医学の問題である。NaやKが原因になるという発見が示す意味は、原因は塩(しお)であるということである。不健全な心拍リズムの形成において、病気が重篤になる前の初期段階から塩分が重大な原因になっていることが数理モデルと動物モデルの協力で明らかになったことは大変異議深い結果であった。交互脈発生にとって、Kが重要であり、Kが最大の監視要因であることが明らかになった。このことにより、体液組成の最大イオンであるナトリウム(Na)イオンはどのように影響しているから当然気がかりとなった。Naは大量に組織液中に存在するわけであり、少々の濃度変化では生体反応を著しく変化させるはずがないが、その変化と2周期リズム発生との関係を、Kとの関係で見てゆく必要がある。交互脈という不整脈の治療にはNaやKのような日常的な食材成分のレベルから考慮すべきことが発見されたことで、筋肉=カルシウムという定型的な理解に進む以前に、塩の摂取から考えることが出来るような研究を深める。Naの細胞膜透過性および細胞内K濃度の変化がどう2周期発生に影響するか、その関連性を重点的に研究する。
天津の形成とその発展に関する研究

1、大運河は宋代まで中原の政治圏と江南の経済圏を結ぶ大動脈であった。ところがモンゴル族の王朝、元が国都を北原の大都(北京)に定めたことにより、黄河以北に運河を延長する必要に迫られた。しかし当時の土木技術では大型船の自由航行を可能にする運河を開くことは不可能であり、かわって外海での輸送が主流となった。明代に永楽帝が北京を都にしてこの問題が再燃したが、技術の進歩により北京と江南を結ぶ大運河が完成した。大運河による輸送は19世紀前半まで続けられ、南北の政治、経済の結びつきをつよくした。2、元代、北京が国都となり、江南の物資が北京に運ばれるようになると、天津が形成され、発展した。すなわち、大型船(外航船)渤海から天津(直活寨,海津鎮)に入り、ここで小型船(内航船)に積みかえて白河を溯り通州から北京に入っていった。天津は国都の外港として政治軍事上、経済上重要な位置を占めた。このことは明代、大運河による輸送が再開されても変化なかった。1405年には天津城がつくられ、天津三衛の1万6千の軍隊が駐屯した。天津は各地の物資の集散地、製塩地(長〓塩)として繁栄した。清代になり清朝体制が安定すると、天津は行政上の地位を得た。1731年に天津府,天津県が設置されたのである。19世紀に入り大運河の地位は徐々に低くなるが、天津は1861年に開港し、ふたたび外への窓口として新たな発展をみせ、商工業都市となった。3、天津は国都が北京に定められたことで発展した。寨,鎮,衛という軍事上の拠点から、県、府、市(直轄市)という行政上の中心への変遷がそのことを如実に物語っている。当初の目的である国都、大運河と天津の関係についての歴史的変遷を概観することができたが、もう一つの目的である天津自体の都市的発展については十分に解明できたとはいえない。
衛星画像および地上分光放射データを用いた熱帯泥炭湿地林の高精度モニタリング

本研究の一連の成果により,時系列の多時期衛星画像データを用いたフェノロジー解析により,泥炭層厚の推定および異常地下水位低下地の広域予知の可能性を示唆してきた。前者に関しては泥炭層の水文緩衝機能に着目し,水文季節性と泥炭層厚および地上森林フェノロジーとの関係性を明らかにした。後者に関しては,エルニーニョのような異常乾燥時の乾季における地下水位の大幅な低下が植生指数(NDVI)を大きく低下させることを明らかにした。予測泥炭層厚分布結果から中央カリマンタン泥炭湿地林における炭素蓄積量は約1Gt/Mhaであることが算出された。また乾季における植生指数低下量が標準偏差の3倍であれば,標準偏差の2倍の地下水位低下が予期できることを明らかにした。今後の展開として,パラモーター搭載の携帯型分光放射計による湿地林表層の反射率から植生指数を算出し,更なる泥炭層内情報の表面情報からの取得に関する研究を推進する。温室効果ガスのシンクであった熱帯泥炭湿地林は、近年頻発する森林火災によって、現在大量の炭素放出源となっている。これは1996年の大規模な人為的な地下水位低下による表層泥炭の乾燥化による影響が大きい。過去に無い泥炭湿地林の危機的環境を広域かつ正確にモニタリングし、火災発生の危険度および火災後の植生回復に必要な水文環境条件を明らかにする事が、湿地林環境保全・災害防止の観点から急務である。しかし、泥炭湿地林において、衛星で得られるデータと地表面における水文環境などの現地詳細環境情報をリンクする手法は確立されていないのが現状である。森林に被覆された泥炭層表面の情報は、光学衛星センサでは捉えられないため、水文環境を把握するのが困難である。そこで、泥炭湿地林における水文環境を広域把握するための手法には、植生季節性(フェノロジー)を媒介に水文環境を推測する手法を使用する。本研究においては、現地森林上部における分光反射データをモーターパラグライダー搭載分光放射計により大気の影響を最小に抑えた条件下で取得し、湿地林植生分光反射特性からその立地環境(泥炭土壌特性・水文環境)情報を反映した植生指数の開発を目指す。この開発した植生指数を用い、高分解能衛星QuickBird(地上分解能: 2.4 m)画像データへ、更に多時期の中分解能衛星(ASTER、ALOS、FORMOSAT2 :地上分解能それぞれ15m、10m、10m)画像データへ適用しスケールアップを図る。開発植生指数の季節変動を広域にモニタリングすると同時に、対象泥炭地広範に設置した地下水位計データにより得られた地下水位変動との関係から熱帯泥炭湿地林における長期水文環境の広域モニタリングを試みる。モーターパラグライダーによるグランドトゥルース情報収集手法を確立できれば、世界に先駆けて、衛星画像による高精度モニタリング研究を発展させることが可能となる。また、衛星画像データと地上分光反射データとのリンクという、多地上分解能衛星データ・多時期衛星画像データへの適用の研究に対するボトルネックとなっていた部門が整備され衛星画像を用いた複数衛星画像データを用いたモニタリング手法の確立に寄与できることが考えられる。現在も森林火災による大きな被害を受けているインドネシア・中央カリマンタンの熱帯泥炭湿地林において、広域に地下水位変動を推定し、これを泥炭地火災のハザードとして活用することを最終目標に、多時期衛星センサMODIS画像を用い湿地林の植生指数の時系列変動を解析し、これと立地環境情報の1つである泥炭地の地下水位変動との関係を解析した。植生指数にはEVI、時系列データは2000年3月から2006年12月の16-daysデータを使用した。まずは、1年間の季節変動性(フェノロジー)を解明するためDFTを用い分析したところ、熱帯泥炭湿地林の植生指数の季節変動は他土地被覆においてよりも振幅が小さいことが分かった。しかし、大きな森林破壊を受けた湿地林においては、変動振幅は比較的大きく、1年以上の比較的長期間の変動周期を示した。次に、火災発生地区ではない泥炭地を対象地域とし、時系列EVIデータを年間データセットごとに現地計測地下水位変動との関係をみたところ、通常の乾季における植生指数変動では、活性化を示すかあるいは変化がないにも関わらず、エルニーニョ期であり大きく地下水位低下が認められた2002年と2006年乾季には植生不活性化が認められた。このことから乾季の大きな地下水位低下を衛星画像から広域に推定できることが示唆された。今後は衛星画像データと現地立地環境データとをより詳細にリンクするために、分解能8-mの多時期衛星FORMOSAT

2画像を用いた植生指数変動を見るとともに、現地地表面反射データをパラモーター搭載分光放射計により計測する。現地観測(森林部2地点、草地部2地点)から得られた地下水位変動と衛星画像から算出した植生指数(NDVI)変動の関連を解析することにより、地下水位が大幅に低下している地域の推定手法の開発を行った。全観測地点においてエルニーニョ発生時(2002年、2006年)の乾期には、NDVIが平均値より有意に大きく(標準偏差以上)低下し(NDVI低下イベント)、これは平均値より有意に大きな地下水位低下(GWL低下イベント)に伴い発生することが明らかとなった。非エルニーニョ時には-地点において一時期にのみ、このNDVI低下イベントが発生している。またGWL、低下イベントはエルニーニョ時には全観測地点において発生し、非エルニーニョ時にも一地点以外の全地点の乾期に発生している。低下イベント内での最小値との差を最大低下量とし、標準偏差(σ)の倍数で表した結果、NDVI低下イベントでは全観測地点における平均最大低下量は地下水位で2.19σ(±0.67)、NDVIで3.33σ(±1.2)となり、GWL低下イベントでは1.230GWL(±0.3)の値を示した。NDVIの最大低下量がoNDVIの3倍程度の値を示す時期を抽出することにより地下水位の大きな低下(平時地下水低下量の2倍)を広域に推定できることが示唆された。更にNDVI低下イベント内でNDVIとGWLの低下基準線と最初に交わる時期の差をイベント発生ラグとしこれを計算した結果、GWL低下後67日(±15)でNDVI低下が始まる事が示された。毎年のように森林火災による被害を受けているインドネシア・中央カリマンタンの熱帯泥炭湿地林において、泥炭地火災のハザードとして地下水位異常低下を感知するための方法を確立することを研究目的としている。MODIS/Terra Vegetation Indices 16-Day L3 Global 250m SIN GridV005データ:2001年1月2008年12月の植生指数NDVI時系列データを使用した。現地地下水位データとの照合結果から、NDVI値が全対象期間の平均値から3σ(標準偏差の3倍)低下した場合に、地下水位が大きく低下(平均値-2σ)することが示された。この関係の広域での適用性を検証するため、特にエルニーニョ発生年乾期(2002年および2006年8月10月)に着目し、時系列NDVIデータから3σ低下したピクセルを抽出し、これと火災検知データ(MODIS/Terra Thermal Anomalies/Fire 8-Day L3 Global 1km SIN GridV005)との検証を行った。その結果、NDVI3σ低下領域における火災検知精度は、2002年、2006年それぞれ57%、43%となった。この精度検証では、植生域・非植生域の区別を行っていなかったため、この部分を改善する事で、植生域においてはハザードの精度を上げる事が可能であると考える。近年頻発する森林および泥炭火災により、熱帯泥炭湿地林は、温室効果ガスの吸収源から放出源となっていることが指摘されている。
都市及び過疎的地域のモビリティ保障に関する研究

このレポートは高齢者・障害者の移動と交通について、公共交通とドアツードアサービスについて研究したものである。主な内容は各年度ごとに以下の3つを研究した。平成16年度欧州のデマンド型交通デマンド型交通とは、電話等による予約型のドアツードアサービスに近い乗り物で欧州で障害者等の利用を目的として供給されている。このレポートは欧州の様々な事例を紹介したものである。平成17年度サンフランシスコ調査研究報告書[123ページ]サンフランシスコは、サンフランシスコ及びイーストベイの交通局、パラトランジットの調査と様々な施設の交通サービスに関する調査を行った。平成18年度香港の交通調査[100ページ]香港は、香港運輸署、香港のバス会社、香港鉄道、香港リハビリテーションセンターなどを調査し、同時に香港の障害者・高齢者の交通に関する考え方などを調査した。人のモビリティを保障するために、都市部ではバスとタクシーの間のDRT(デマンド・レスポンシブ・トランスポート)に着目し、調査を実施した。また過疎的地域ではDRTに関連した人の移動と交通手段利用特性の調査を行った。(1)都市型と地方型のDRTについては、都市型は多摩市で行なった実証実験について、研究室でシステム支援と様々なデータ収集により都市型のDRTシステムの効果と問題点の調査が終了した段階である。多摩地域において行なった調査として調査方法は対象地域の住戸に一世帯2枚のアンケート調査を実施した。事前の調査としてDRTの料金、乗り合い、運行頻度、目的地、運賃など要因の何が最も影響するかの分析をおこなった。その結果、予約と運賃が利用に大きな影響をもたらす事が分かった。(2)過疎的地域については、青森県下でバス交通が極めて少ない地域を対象として移動制約と外出頻度や利用交通手段などの調査を実施した。バス廃止前の調査として地域住民住戸一世帯2通としてほぼ全戸配布した。調査により住民にとってバス廃止は大きな問題であることが指摘された。(3)また、2003年に行なわれたフィレンツェのDRTの文献を翻訳し冊子として印刷した。様々なタイプのDRTとして高齢者中心のSTサービスを減らすスウェーデンイエテボリのタイプ、過疎地域では英国アンガス地方のタイプ、都市域においてバスとの連携を行うフィレンツェタイプなどがみられた。サンフランシスコを調査した理由は、STサービスに関する限りサンフランシスコの1都市を深く見ることによって明確に公共交通と福祉交通、福祉交通と福祉施設などの関係が明確にわかるからである。この調査は、米国サンフランシスコに2005年8月末から9月上旬の1週間、福祉交通(障害者・高齢者の交通に関する総合的な調査)として実施したもので、以下の交通関連団体と施設を訪問した。その結果、サンフランシスコ調査研究報告書(123ページ)を作成し、主な内容は以下のとおりである。(1)サンフランシスコの交通状況サンフランシスコ・パラトランジット(ガイドライン)は日本の障害者高齢者専用の移送サービスに関するADA(障害を持つアメリカ国民法)に規定されているガイドラインを翻訳し説明した。次に、サンフランシスコの公共交通当局であるMuniの紹介を行い、サンフランシスコ市における高速輸送の構想を紹介した。(2)サンフランシスコ訪問先調査察記録サンフランシスコの交通と福祉にかかわる11箇所を訪問調査し示した。主要な調査先は、ポメロイセンター(施設の送迎)、ネルソン・ナイヤガードコンサルタント(パラトランジットの最近の動向)、MTC(サンフランシスコ広域交通組織)、サンフランシスコ湾岸高速交通組織/東湾岸地域パラトランジット交通、サンフランシスコ交通当局(Muni)/、ラ・チャイマアダルトヘルスセンター、パルトンブロークリッジ株(パラトランジットのマネージメント)、ゴールデンゲイトブリッジ(船のバリアフリー)、サンフランシスコ市福祉部局、スミス&ケトルウエル研究所(視覚障害者の研究)、サンフランシスコ市庁舎(サンフランシスコ市庁舎のトーキングサインの視察)、などである。1.サンフランシスコ調査レポート:17-18年度I.サンフランシスコ・パラトランジットマニュアル、II.Muniアクセスガイド(サンフランシスコ交通当局の紹介)、III.訪問先:A.施設送迎(ポメロイ・センター/ラハイム在宅高齢者デイヘルスセンター)C.STS(パラトランジット)パラトランジットブローカー/ナイガードコンサルタントD.公共交通のバリアフリー(パラトランジットを含む):サンフランシスコ大都市広域交通委員会/イースト・ベイ・パラトランジット/サンフランシスコミュニ、E.歩行空間:スミス・ケトルウエル視覚技術研究所2.香港調査レポート:18年度:香港運輸署、香港のバス会社、香港鉄道、香港リハビリテーションセンターに訪問I.香港特別行政区政府運輸署の障害者・高齢者対応、II.九龍バス有限会社(九龍巴士有限公司)の車両開発III.香港九廣西鉄のユニバーサルデザインの鉄道駅、IV.香港リハビリテーション協会(香港復康曾)のリハバスの運行システムやSTサービス、V.参考資料:香港の政策や白書などの翻訳資料:(1)香港における障害者に関連する法制度と協調のメカニズム、(2)リハビリテーション白書、(3)障害者差別禁止法、(4)苦情処理と法的手続き、

(5)タクシー事業者へのガイドライン、(6)包括的社会保障支援事業、(7)香港の障害者数3.過疎的地域:18年度:青森県の八戸市を対象にアンケート調査により地域ごとの生活行動力の指標化を行った。供給においては、バス、コミュニティバス、デマンド交通の適正な組み合わせを検討した。
ＭｉｃｒｏＲＮＡと標的遺伝子による口腔癌の網羅的ネットワークの解明と治療法の開発

本研究では、正常口腔粘膜上皮3種類と口腔癌細胞株10種類(HSC2, HSC3, HSC4, Ca9-22, KON, SCC4, OK92, OSC19,Sa3,H1)を用いて、ヒトmiRNA1083種類(インビトロジェン新規同定遺伝子373種類を含む)のプローブを搭載したHuman miRNA Microarrayを使用してマイクロアレイ解析を行った。その結果、正常口腔粘膜上皮と比較して口腔癌細胞株で著明な発現変動を示し、口腔癌に関与していることが示唆される7種類のmiRNAを同定した。そのうち、口腔癌細胞株で強発現していたmiRNAは、miR-196a, miR-155であった。一方、発現減弱していたmiRNAはmiR-100, miR-125b, let-7c, let-7b, miR-222であった。これらの同定されたmicroRNAについて、IPA Softwareを用いて、癌関連遺伝子ネットワーク解析を行ったところ、TGF-βを中心としたネットワークが形成された。このことから、口腔癌の発癌メカニズムが明らかとなり、TGF-βを制御することとが口腔癌の診断・治療に役立つ可能性を示唆された。また、miR-125bは臨床検体において、口腔癌50症例中43症例にmiR-125bの発現抑制が確認され、臨床指標においては、腫瘍の大きさ、TNMステージ分類及び予後との有意な相関が認められた。そこで、miR-125bを口腔癌細胞株HSC2、HSC3を用いて、遺伝子導入し、増殖能に関して検討を行った。その結果、miR-125bを過剰発現させた細胞株はコントロール群と比較して、増殖能が有意に抑制されていた。これらの発現、機能解析を行った結果から、miR-125bは口腔癌において、癌の発症・進展に関与する重要な機能を有していることがわかった。
テトラチエニルメタンの部分官能化体を用いた三次元拡張π電子系化合物の自在合成

一つの炭素原子に4つのチオフェン環が結合したテトラ(2ーチエニル)メタンを基本骨格とする三次元拡張型オリゴチオフェン類を自在に合成するため、テトラ(2ーチエニル)メタンの4つのチオフェン環の5位に、ブロモ基が1つから3つ結合した誘導体をそれぞれ合成・単離した。これらの誘導体を鍵中間体として用いることによって、テトラ(2ーチエニル)メタンを基盤とする、種々の非対称型の三次元拡張パイ電子系化合物を合成することが可能となった。その一つの例として、テトラ(2ーチエニル)メタンの4つのチオフェン環の5位にさらにテトラチエニルメタンが結合したデンドリマー型の分子を合成した。一つの炭素原子に四つのチオフェン環が結合したテトラキス(2ーチエニル)メタン(1)の非対称型の誘導体や1の骨格を基盤とする三次元拡張型オリゴチオフェン類を自在にかつ、選択的に合成することが本研究の目的である。この目的を達成するため、前年度において1の四つのチオフェン環のうち1か所から3か所を臭素化した誘導体をそれぞれ合成、単離した。これら三種の部分臭素化体は目的の三次元拡張型オリゴチオフェン類を合成するための有用な鍵中間体である。今年度はこれらの鍵中間体を用いて1の骨格を基盤とする新規拡張π電子化合物として、新たにデンドリマー型の分子(2)を合成した。具体的には、1のテトラスズ体に対して四分子の1のモノ臭素化体を作用させるカップリング反応により、約40%の収率でデンドリマー2を合成した。2は安定な無色の結晶性の化合物である。デンドリマー2のプロトンNMRおよびカーボン13NMRは対称性の高い少数のシグナルのみ観測されたことから、溶液中でチオフェン環は素早く回転していることが分かった。また、デンドリマー2のsp3炭素の化学シフト値は53.5, 53.3 ppmに観測され、これまでに合成された化合物1の誘導体とよく似た結果が得られた。また、デンドリマー2は238 nmと330から350 nmの紫外領域に2つの吸収を示した。それぞれチオフェン部とビチオフェン部による吸収と考えられる。一方、蛍光スペクトルは423 nmを中心に幅広い蛍光を示し、以前合成したsp3炭素原子に4つのビチオフェンを結合した誘導体とよく似た結果を与えた。励起波長355 nmでの蛍光に比較して、238 nmで励起した時の蛍光が著しく弱かったことからこの蛍光がビチオフェン部位からのものであること、末端のチオフェン環からビチオフェン部位へのエネルギー移動はほとんど起こっていないことが示唆された。オリゴチオフェン類は低い酸化電位や強い蛍光性を有し、熱的に安定で分子構造の修飾も比較的容易であるため、有機半導体の分野で近年最も盛んに研究されている化合物である。特に最近では単純な一次元鎖状のものばかりでなく、二次元あるいは三次元方向にπ共役系を拡張した分子が盛んに合成され、それらの物性が明らかになっている。申請者はテトラキス(2ーチエニル)メタン(化合物1)の合成法を独自に開発し、この分子を基盤とする三次元拡張オリゴチオフェン類の合成を行ってきた。これまで申請者は化合物1の最大の特長である対称性を重視し、主に対称型の誘導体について合成、物性の検討を行ってきた。今回申請者は化合物1の4つのチオフェン環の5位が部分的にブロモ化された誘導体を鍵中間体として、化合物1を基盤とする多彩な三次元拡張型π共役系分子を合成することを目指した。化合物1のトリブロモ体は前駆体である化合物1のシアノ体をトリブロモ化した後に脱シアノ化することで収率よく合成することができた。ジブロモ体は(5ーシアノー2ーチエニル)ービス(2ーチエニル)メタンをアニオンとし、2ーシアノー5ーフルオロチオフェンと反応させることで得た化合物1のジシアノ体をジブロモ化し、ついで脱シアノ化することで合成した。化合物1のモノブロモ体は当初の計画通りにはいかず、さらなる検討を要したが、幸いジブロモ体の合成の過程でモノブロモ体が比較的よい収率で得られる条件を発見することができた。これら部分ブロモ体を用いてドナー基とアクセプター基を合わせ持つ化合物1の誘導体や、強い蛍光を有し高温でも安定なガラス状態を示す新規三次元拡張π電子系化合物の合成など化合物1を基盤とする化学の多大な発展が見込まれるとともに、三次元拡張π電子系化合物の分子設計指針を明らかにする重要な知見を与えると期待される。テトラキス(2-チエニル)

メタン(1)の非対称型の誘導体や1を基盤とする精密な分子設計を施した三次元拡張型オリゴチオフェン類を自在に合成することを目的に研究を行った。1の合成法は申請者が独自に開発したものであるが、1を原料として用いることができるように1の大量合成を試みた。大量合成に適した効率的な精製法が開発できたことで、鍵原料となる2-フルオロ-5-シアノチオフェンを一度に30 g、1を一度に10 g得ることが可能になった。1を基盤とする三次元拡張型オリゴチオフェン類を自在に合成するための鍵原料となる1の三種類の部分ブロモ化体はすでに得られていたが、特にモノブロモ体の合成についてはより効率的な合成法を開発する必要があった。さらに検討した結果、1に1当量のNBSを加えて得られる混合物に対して、シクロヘキサンを展開溶媒にしたカラムと再結晶を繰り返すことで生成物の分離が比較的効率的に行えることが分かった。その結果、53%の収率で高純度のモノブロモ体が得られた。また同時に、18%の収率でジブロモ体が得られ、1のジ置換体を得るための方法として、1のジシアノ体とジブロモ体を使い分けることができるようになった。それまでに開発したトリブロモ体の合成と合わせて、3種類の部分ブロモ化体が1 g以上得られるようになり、1を基盤とする種々の三次元拡張型パイ電子系化合物が合成可能となった。これらの部分ブロモ化体の有用性を示す一つの例としてデンドリマー型の分子(2)を1のテトラキス(トリブチルスズ)体と4分子の1のモノブロモ化体とをカップリングさせることによって合成した。さらにドナーとアクセプターとを併せ持つ1の誘導体の合成も検討している。基礎化学、有機化学テトラキス(2ーチエニル)メタン(1)の骨格を基盤とする様々な三次元拡張型オリゴチオフェン類を合成するという目的のもとで、鍵中間体である部分的に臭素化された三種類の誘導体が合成・単離されたことは、目的の分子を合成するうえで非常に重要である。さらに今回新たにデンドリマー分子2の合成に成功したことで、鍵中間体の有用性を示すことができたと考えられる。ただ、現在のところ新たに合成できた分子としては化合物2のみなので、化合物1の部分臭素化体を原料としてさらに多くの新規拡張π電子系化合物を合成する必要があると考えている。申請者はテトラキス(2ーチエニル)メタン(化合物1)の化学のさらなる発展を目指し、「テトラキス(2ーチエニル)メタンの部分官能化体を合成中間体とする三次元拡張π電子系化合物を自在に合成すること」を本研究の目的とした。目的の自在合成のための部分官能化体として、化合物1の4つのチオフェン環の5位にブロモ基を1個から3個有する三種のブロモ体を挙げたが、トリブロモ体、ジブロモ体は当初の計画通りの方法で収率よく合成することができた。一方、モノブロモ体については当初計画した相当するシアノ体からのHunsdiecker反応による合成、あるいは化合物1のトリシアノ体の合成がともに良い結果を与えなかったためさらなる検討を要したが、幸い化合物1のジブロモ体の合成の際、条件を変えることで中程度の収率ではあるもののモノブロモ体を合成することができた。この方法では望むモノブロモ体の他に痕跡量のジブロモ体と少量の化合物1も得られるが、化合物1を直接1当量のNBSでブロモ化するよりも生成物が少なく、精製がより容易であった。現在では鍵中間体である3種のブロモ体をある程度の量合成することが可能となり、これらを用いてさらなる拡張π電子系化合物へ展開する準備が整ったと言え、本研究はおおむね順調に進展していると言える。テトラキス(2ーチエニル)メタン(1)の三種類の部分
高輝度Ｘ線用ファイバー光学要素の開拓

ファイバー光学系によるX線ビームの方向や照射位置の制御を行う新手法を開発・実証した。X線伝搬用の中空ガラスファイバーでは、曲率半径が小さいと伝搬しなくなるという難点がある。これを克服するため、肉厚を調整したファイバーを用いることでビーム軌道の曲率を制限した。長さ1.5 m、内径20ミクロンのケイ酸ガラスファイバーのX線伝搬特性を高輝度放射光X線ビームにて評価し、透過率最大数十%、ビーム軸を約10 cmシフトさせることに成功した。また、固定試料に対して、ファイバー終端掃引による吸収率マッピング測定のデモストレーションを行った。本性能はX線パルスの照射時間制御等にも応用できることを示している。昨年度につづき、放射光X線ビームを伝送させるための中空ガラスファイバーを設計、導入し、その特性評価を進めた。本課題では、X線ファイバー光学系によるX線照射方向や照射位置の制御を行うことを目標としており、将来的にはパルス遅延時間制御や偏光制御などへの応用につながる性能を目指すものである。X線は中空ガラスファイバー中で全反射を繰り返しそのファイバー方向に導かれる。このとき、全反射臨界角が存在するため、ファイバーの曲率に制限があり、その姿勢制御が重要となる。そこで本課題では、曲率を制御する方法として、肉厚を調整した中空ガラスファイバーを用い、その基本特性をSPring-8のアンジュレーター光にて評価した。昨年度は、長さ0.7 m、内径50ミクロンのケイ酸ガラスファイバーに、波長0.1 nmのX線を導入し、出射側の固定治具を掃引することにより、±40 mrad以上の偏向角の制御を行うことができた。その最大透過率は60 %以上、最大6E10 photons/sまで確認した。今年度は、長さ1.5 m、内径20ミクロンのケイ酸ガラスファイバーについて透過率および強度の、波長、曲げ角特性を系統的に測定し、ビーム軸を±70 mmシフトさせることに成功した。透過率は波長0.1 nmのX線に対して、約20%であった。これを用いて、サイズ70 mm×15 mmの固定薄膜試料に対して、ファイバー終端掃引による吸収率マッピング測定のデモストレーションを行った。当該成果は、学術雑誌J.Synchroton Rad. 21, 61(2014)に掲載された。また、ファイバーの材質として合成石英を採用したところ、内径20ミクロン、外径1.5 mm、長さ1.5 mのもので、70%以上という高い透過率が得られた。さらに、2本の1.5 m長のファイバーを接続し、3 m長の伝搬を実証することができた。以上の結果から、これらのファイバーを用いた場合、16 psの時間遅延が得られることが見積もられた。本研究は、放射光X線ビームを中空ガラスファイバーを用いて、任意の向き・場所に伝送する手法の開発である。これによりX線照射方向や照射位置の制御のほか、パルス遅延時間制御や偏光制御などへの応用を目指すものである。初年度である平成24年度では、単芯キャピラリに対して、入力部の受け入れ角や、出力ビーム特性の定量評価を行った。本課題では、ファイバーの曲率を制御するために、肉厚を調整した中空ガラスファイバーを用いる。ファイバーの形状は、長さ0.7 m、内径50ミクロン、外径2 mmである。入力部の調整機構として、角度と位置制御ができる自動精密ステージつきのファイバーホルダー姿勢制御装置を作製し、これを用いて、このガラスファイバーのビーム受け入れ角を評価した結果、波長0.1 nmのアンジュレーター光(SPring-8, BL19LXU)に対し、約4 mradであることがわかった。また、出射側の固定治具を掃引することにより、出射ビームの向きの制御を行った。±40mrad以上の偏向が可能で、その最大透過率は60 %以上、最大6E10 photons/sまで確認した。出力光の発散角は1-2 mradであった。また、透過率の光子エネルギー特性も評価した。さらに、このファイバーを用いて、固定薄膜試料に対して簡単な吸収率マッピング測定を行った。以上の結果は、国際会議(1件)、国内会議(1件)、国際会議プロシーディングス(1件)にて発表した。さらに、長さ1.5 m、内径20ミクロンの中空ガラスファイバーを用意し、同様の条件でスループットを評価した結果、20 %の透過効率を得ることができた。

当該年度では、単芯キャピラリに対して、入力部の受け入れ角や、出力ビーム特性の定量評価を行うことであり、長さ0.7 m、内径50ミクロン、外径2 mmのガラスファイバーに対して、ビーム受け入れ角を評価した結果、波長0.1 nmのアンジュレーター光(SPring-8, BL19LXU)に対し、約4 mradであることが評価できた。また、出力ビーム特性については、出射側の固定治具を掃引することにより、出射ビームの向きの可変範囲を測定した。結果は±40 mrad程度ということでほぼ計算通りの結果となった。また、最大透過率は60 %以上、最大6E10 photons/sということで、理想に近い値を得ることができた。出力光の発散角も検出器の位置をビーム軸方向にずらすことによりそのビームサイズの変化から求めることができ、1-2 mradと評価できた。また、透過率の光子エネルギー特性も放射光の波長を変えながら評価することができた。また、新規に設計・購入した長さ1.5 m、内径20ミクロンの中空ガラスファイバーについても、同様の条件で20 %のスループットを得ることができた。やや透過率が低いが、デモストレーション用には十分と言える値である。2年目では、このガラスファイバーの仕様を基本として、その特性の定量的評価、より長いファイバー伝送を目指して、応用に耐えうる性能を探求する。平成24年度で得た、ファイバーによるX線ビームの偏向の大きさ、スループットの大きさから、伝搬可能な長さのキャピラリを検討し、可能なかぎり長いキャピラリを用意することが今後の計画としていた。既に長さ1.5 m、内径20ミクロンの中空ガラスファイバーのスループットが20 %と、まずまずの値が得られたので、このファイバーの、最大偏向角、走査位置範囲の定量評価を行う。また、より長い伝送を目的として、ファイバー接続の可能性について検討を進める。さらに、この仕様のファイバーの偏向による走査のデモストレーションを、小さな金属泊をちりばめたデモ用試料に対して行い、その試料の吸収端前後に相当する波長をもつX線ビームを用いることにより、元素マッピングを行う。また、時間制御の評価を行うために、X線ファイバーを湾曲させて、パルス幅50 psの大型放射光施設SPring-8のX線パルスが遅延するようにステージを調整し、パルス幅の伸び具合を見積もる。また、実際に、X線ストリークカメラにより、その時間遅延量の観測と評価を目指す予定である。該当なし。
肺癌手術におけるテロメラーゼ活性を指標とした蛍光ナビゲーション・システムの開発

酵素テロメラーゼの構成分子であるhTERT遺伝子のプロモーターに、アデノウイルスの増殖に必要なE1A、E1B遺伝子をIRESで結んだ配列を結合し、癌細胞で選択的に増殖し、GFP蛍光を発現する診断用ナノバイオ・ウイルス製剤TelomeScan (OBP-401)を作成した。まず、ヒト非小細胞肺癌細胞株H1299およびヒト正常肺線維芽細胞NHLFにOBP-401を感染させ、H1299では72時間をピークにGFP蛍光が検出できること、NHLFではGFP蛍光はほとんど観察されないことを確認した。OBP-401のE1A遺伝子に対するプライマーを用いてリアルタイムPCR解析を行ったところ、H1299細胞内ではOBP-401は10e510e6倍に増殖していたが、NHLF細胞内では10e3程度の増殖に抑えられていた。また、カラーチルド3CCDカメラ、データ処理用パソコン、画像解析ソフト、さらにマクロ観察用キセノン光源などを組み合わせ、蛍光マグロ像観察システムを準備した。ヌードマウス背部皮下ににH1299細胞を移植し、形成された肉眼的皮下腫瘍にOBP-401を局所注入した。観察システムにより、OBP-401投与後1日目から腫瘍で蛍光が検出でき、3週間目に摘出した腫瘍では、その割面のほぼ全域でGFP発現が確認できた。一方、腫瘍を持たないヌードマウスの皮下にOBP-401を投与してもG理蛍光は認められず、in vivoでも正常組織ではOBP-401が増殖しないことが明らかとなった。次に、非小細胞肺癌細胞の胸腔内投与による胸膜播種モデルを作成し、OBP-401の胸腔内投与による播種巣の標識効率を検討した。ヌードマウスの胸腔内に27G針を用いて2×10e6個のA549ヒト非小細胞肺癌細胞を移植すると、約4週間後に胸骨縦切開による開胸下に観察可能な大小不同の胸膜播種結節を形成する。このヒト肺癌胸膜播腫モデルにおいて、1×10e plaque forming units (PFU)のOBP-401を胸腔内に投与し、5日後に開胸にて胸腔内を観察した。マクロ観察用キセノン光源にて励起し、高感度カラーチルド3CCDカメラにて撮影、専用の画像解析ソフトにて処理後にPCモニター上にイメージングした。肉眼的に認識可能な大結節では、表層に斑状のGFP蛍光発現が認められた。また特記すべきことは、肉眼的に判別困難な微小な播種組織も鮮明なGFP蛍光で捉えることが可能であった。酵素テロメラーゼの構成分子であるhTERT遺伝子のプロモーターに、アデノウイルスの増殖に必要なE1A、E1B遺伝子をIRESで結んだ配列を結合し、アデノウイルス増殖カセットhTERTp-E1A-IRES-E1Bを構築した。