hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日欧の高等教育と労働市場に関する実証的研究

本研究は、日欧12ヶ国の大卒者の大学経験と職業経歴についての共通の枠組みでの実証的な比較を行なうための、日本側の調査の実施と、各国のデータを比較した分析を行う計画である。これは、高等教育の大衆化、労働市場の流動化などの社会変動が、日本でも欧州でもそれぞれの社会的文脈において大きな政策的課題を出現させ、また大学の知識と職業的能力に関するチャレンジングな理論的な研究領域が形成されてきたことに対応しようとするものである。2年目の本年度は、前年度に実施した日本側の調査、および欧州側の調査についてデータの検討・分析を主として行った。特に、日本側の本研究課題に関しては、大卒後810年を経過した卒業者8,200サンプルに対して最終的な有効回収票は2,600サンプルとなり、この調査票について、欧州データとの共通化を図りながら、データの検討・分析を行った。更に、こうして共通化されたデータを用いながら、A4版8頁にわたって調査結果概要をまとめ、2000年3月に調査対象者へのフィードバックを行った。また、これと平行して、欧州各国の高等教育制度と労働市場への移行の特徴について、欧州各国から出されているカントリーレポートの翻訳および検討をおこなった。本研究計画では、日欧12ヶ国の大卒者の大学経験と職業経歴について、共通の枠組みでの実証的な比較研究のため、日本側での調査実施と、各国データの比較分析を担当した。これは、高等教育の大衆化、労働市場の流動化などの社会変動が、日本でも欧州でもそれぞれの社会的文脈において大きな政策的課題を出現させ、また大学の知識と職業的能力に関するチャレンジングな理論的な研究領域が形成されてきたことに対応しようとしたものである。3ヶ年計画の最終年度となる本年度は、前年度までに実施した日本側、欧州側の調査に関するデータの整備・統合を進めるとともに、暫定的な統合データをもとにした検討および分析を踏まえて、研究成果の広報・普及・フィードバック、および最終的な研究成果のとりまとめに向けて、複数の検討会議等を開催し、また研究報告を行った。具体的には、2000年56月には、EU側共同研究者を招聘し、東京・福岡で本調査に関する国際会合を開催し、一部は高等教育研究者、大学関係者等に公開した。また、6月に欧州側で開催された共同研究の国際会合での検討にも吉本・小杉・米澤が参加した。2000年9月には、日本教育社会学会第52回大会において「高等教育と職業への移行の日欧比較」と題して学会発表を行い(吉本、小杉、稲永)、その成果は、高等教育研究第4集で公表予定(吉本圭一「大学教育と職業への移行-日欧比較調査結果より-」、2001年発刊予定)となっている。本年1月には、各種データの最終的な統合を終えて、現在最終報告書のとりまとめに向けての分析を行っている。最終報告書は、2001年中に刊行予定である(担当者:吉本、藤墳、伊藤、稲永)。なお、現在、欧州側パートナーの一つであるマーストリヒト大学教育労働市場センターと、科研メンバーの一部で、本研究データにもとづく日蘭2ヶ国比較の共同研究を進めており(吉本、小杉、小方、稲永)、その成果も2001年度にとりまとめる予定である。
分子配向制御を志向した翻訳後修飾酵素によるタンパク質の固定化法

本研究では、酵素トランスグルタミナーゼ(TGase)のタンパク質翻訳後修飾機能を利用する対象タンパク質の分子配向制御を志向した新規なタンパク質固定化法について検討を行った。具体的には、1)遺伝子工学的手法によるTGase認識配列の対象タンパク質への導入と導入サイトの最適化、2)TGase認識サイトが高密度に配置され,かつ非特異的タンパク質吸着を示さない基盤表面の作製、3)基盤上での目的タンパク質架橋化法の確立とタンパク質固定化状態の可視化、の3点について検討し、酵素反応を利用した部位特異的・共有結合的タンパク質固定化法を確立することを目標とした。本年度は、前年度に得られた成果を踏まえ、以下の2点について検討を行った。構造既知の数種のタンパク質をモデルとして、TGase認識ペプチドタグの導入位置ならびにペプチドリンカー長がTGaseによる酵素的固定化に与える影響を、固定化されたタンパク質の機能を指標として評価した。その結果、ペプチドタグの長さ、ならびにペプチドタグの導入位置により固定化収率が異なることが明らかとなった。さらに、TGaseの反応機構に基づき、タンパク質のN末端アミノ基を選択的に修飾する新手法を開発した。ii)各種一級アミンを提示した基盤表面の調製とタンパク質の固定化ガラス基盤を対象とし、各種シランカップリング剤を用いて種々の一級アミンを基盤表面に提示した。TGaseによる固定化条件下における対象酵素の表面電荷とタンパク質の物理吸着の関係について詳細な検討を行い、非特異吸着の抑制が可能な表面処理条件を見出すことができた。本研究は、微生物由来トランスグルタミナーゼ(MTG)のタンパク質翻訳後架橋化機能を活用することで、タンパク質の特定部位を選択的かつ共有結合的に基盤状に固定化するための技術を開発するものである。本年度は、(1)MTG認識ペプチド配列の遺伝子工学的手法による対象タンパク質への導入と、(2)ペプチドタグ特異的固定化を可能にする基盤表面処理法、の2点について集中的に検討を行った。まず、遺伝子工学的手法により、大腸菌由来アルカリホスファターゼ(BAP)の遺伝子をクローニングし、そのN末端にMKHKGSの配列からなるペプチドタグ(K-tag)を導入した組換えBAPの大量発現に成功した。次に、固定化基盤として、ポリアクリル酸樹脂と96穴型ポリスチレンマイクロプレートを選択し、それぞれの基盤表面をMTGの良い基質として知られるカゼインにより化学的あるいは物理的に修飾した。最後に、K-tag付加組換えBAPとMTGを、カゼイン修飾担体とともに常温で温置することにより、N末端ペプチドタグ特異的なタンパク質固定化に成功した。ポリアクリル酸樹脂系では、固定化BAPは10回の繰り返し使用においても完全に活性は保持され、共有結合的かつ安定に対象タンパク質が固定化されていることが示唆された。また、マイクロプレートへの固定化においては、架橋化により高分子化したカゼインで基盤表面を修飾することにより、対象タンパク質の固定化量を著しく向上可能なことが明らかとなった。さらに、新たな展開として、MTGによりN末端アミノ基選択的なタンパク質修飾が可能であることを見出した。以上の成果を論文3報にまとめ、高い評価を得た。
Ischemic preconditioningの分子機構の解明

α-myosin heavy chainプロモータを用いて、BMK1の上流に存在しBMK1を直接活性化するMEK5を、心筋にのみ選択的に過剰発現したトランスジェニックマウス(MEK5-TG)を作成した。マウスの心臓を摘出し、ランゲンドルフ法で冠動脈を逆行性に灌流し、左室内圧とその一次微分値(dP/dt)を測定した。虚血後の左室内圧とdP/dtの回復は、野生型マウスに比較しMEK5-TGマウスでは速やかであった。MEK5-BMK1が心筋虚血に対して心筋保護的に作用することが示唆された。Ischemic preconditioningの新しい分子機序としてのBMK1の役割が明らかになった。Ischemic preconditionと心肥大形成に重要な役割を演じている細胞内シグナル伝達分子にprotein kinase C(PKC)がある。Diacyglycerol kinase(DGK)は細胞内diacyglycerol(DAG)濃度を制御することでPKC活性を調節していると考えられている。心筋細胞にエンドセリン-1を添加すると、DGKζ遺伝子発現が増加した。低酸素刺激ではDGKζの発現に変化を認めなかった。PKCにより活性化される転写因子AP-1遺伝子の下流にレポーターとしてルシフェラーゼ遺伝子を組み込んだプラスミドを心筋細胞に導入した。そしてDGKζの機能を検討するため、DGKζ遺伝子を心筋細胞にトランスフェクションした。DGKζとAP-1を導入した心筋細胞を、エンドセリン-1で刺激しルシフェラーゼアッセイを行った。エンドセリンによる転写因子AP-1の活性化は、DGKζ遺伝子により抑制された。この結果から、DGKζが心筋細胞においてPKC活性を調節している可能性が示唆された。αミオシン重鎖プロモータ(シンシナティ子供病院のDr. J. Robbins提供)を用いて、BMK1のすぐ上流に存在する制御因子であるMEK5の活性型変異体を心筋にのみ過剰発現したトランスジェニックマウスを作成した。トランスジェニックマウス心筋でのMEK5発現は野性型マウスの約2倍、BMK1活性は約3倍であった。同じMAPキナーゼファミリーであるERK1/2の発現とリン酸化活性はトランスジェニックマウスと野性型マウスで差を認めなかった。心エコー法で評価した左室拡張末期径、左室壁厚には差を認めなかった。腎不全症例における心肥大形成のメカニズムを、腎不全ラットモデルを用いて検討した。腎摘出後、著明な心筋肥大が認められた。心筋から蛋白を抽出し、3つのMAPキナーゼファミリーの活性を検討した。P38MAPキナーゼ、JNKの活性に変化は見られなかったが、ERK1/2リン酸化活性は上昇しており、プロテインキナーゼCのトランスロケーションも観察された。この変化はアンジオテンシンII受容体拮抗薬の投与で抑制された。ヒトの不全心では心筋の脂肪酸代謝は低下しており、アンジオテンシン変換酵素阻害薬の投与により脂肪酸代謝は改善した。内頚動脈-静脈シャントにより容量負荷肥大心を作成し、大動脈バンディングによる圧負荷肥大心と比較した。圧負荷肥大心では文献的には脂肪酸代謝は低下しているが、容量負荷肥大心では脂肪酸β酸化は亢進していた。また、容量負荷肥大心ではAkt、glycogen synthase kinase (GSK)-3β、p70 ribosomal S6 kinaseの活性化が圧負荷と比較し顕著であった。容量負荷により左心室だけでなく左心房も拡大した。拡大した左心房では、期外刺激により肺静脈を起源とする心房頻拍が容易に誘発された。また、action potential durationの延長とconduction velocityの低下が認められた。

この左心房ではconnexin-43、connexin-40、β-cateninの発現が低下しており、これらgap junction蛋白の発現低下が心房性不整脈の原因となっている可能性が示唆された。高血圧ラットを用いて、心筋肥大と細胞内シグナルに対するアンジオテンシンII受容体拮抗薬の効果を利尿薬と比較した。アンジオテンシンII受容体拮抗薬は血圧に影響を与えない低容量でも心筋細胞肥大を抑制した。しかし、利尿薬は血圧を充分低下したにもかかわらず、心筋細胞肥大は抑制されず、細胞内シグナルの活性も抑制しなかった。Toll-like受容体(TLR)の心筋梗塞後の心室リモデリングにおける役割をTLRノックアウトマウスを用いて検討した。TLRノックアウトマウスでは冠動脈結刹後の左心室リモデリングは抑制され、心機能は良好で、生存率は高かった。ノックアウトマウスでは心筋での炎症性サイトカインの産生が抑制されており、また非梗塞部での線維化も抑制されていた。α-myosin heavy chainプロモータを用いて、BMK1の上流に存在しBMK1を直接活性化するMEK5を、心筋にのみ選択的に過剰発現したトランスジェニックマウス(MEK5-TG)を作成した。マウスの心臓を摘出し、ランゲンドルフ法で冠動脈を逆行性に灌流し、左室内圧とその一次微分値(dP/dt)を測定した。虚血後の左室内圧とdP/dtの回復は、野生型マウスに比較しMEK5-TGマウスでは速やかであった。MEK5-BMK1が心筋虚血に対して心筋保護的に作用することが示唆された。Ischemic preconditioningの新しい分子機序としてのBMK1の役割が明らかになった。Ischemic preconditionと心肥大形成に重要な役割を演じている細胞内シグナル伝達分子にprotein kinase C(PKC)がある。Diacyglycerol kinase(DGK)は細胞内diacyglycerol(DAG)濃度を制御することでPKC活性を調節していると考えられている。心筋細胞にエンドセリン-1を添加すると、DGKζ遺伝子発現が増加した。低酸素刺激ではDGKζの発現に変化を認めなかった。PKCにより活性化される転写因子AP-1遺伝子の下流にレポーターとしてルシフェラーゼ遺伝子を組み込んだプラスミドを心筋細胞に導入した。そしてDGKζの機能を検討するため、DGKζ遺伝子を心筋細胞にトランスフェクションした。DGKζとAP-1を導入した心筋細胞を、エンドセリン-1で刺激しルシフェラーゼアッセイを行った。エンドセリンによる転写因子AP-1の活性化は、DGKζ遺伝子により抑制された。この結果から、DGKζが心筋細胞においてPKC活性を調節している可能性が示唆された。
1キロメッシュを規準にした日照時間および全天日射量の分布

本年度は、国土数値情報と同じ1キロメッシュ単位で日本列島のほぼ全域を対象に、全天日射量の月別平均値を算定しそのデーターベースを構築することを主な目的とした。本研究では初年度に求めた、太陽と地球の天文学的位置関係にとどまらず地形をも考慮した1キロメッシュ毎の可照時間、さらに、この可照時間と気圧配置型を基礎にして次年度に算定したメッシュ毎の月別日照時間の平年値などから、本年度には全天日射量を算定した。同時に、雲の影響を除き、地形の遮蔽効果のみを考慮しての全天日射量、既ち現在および将来における太陽資源のポテンシャルのひとつである全天日射量ポテンシャルも算定した。その結果、全天日射量の月別出現頻度は、雲や地形による遮蔽があるにも拘らず、概して太陽赤緯の季節変動と調和して変化していることがわかった。そのなかで梅雨の影響による日照率の低下が反映された結果も一部地域で確認できた。空分布の観点からは、冬季の季節風吹送時の太平洋岸と日本海岸の雲分布の対照性と、メッシュ単位での地形効果を反映した全天日射量の空間分布を確認できた。さらに全天日射量ポテンシャルの空間分布が、初年度に明らかにとた可照時間のそれと非常に高い対応性を示すことも明らかになった。また、雲の遮蔽効果による日射量の減衰量に該当する、全天日射量とそのポテンシャルの差は、メッシュ単位の地形効果を反映した冬季季節風吹送時の雲分布と基本的には類似の分布を示すが、梅雨期など擾乱の経路が不安定な時季には地形効果の不明瞭な分布になることも確認できた。
新規α1-3キシロシルトランスフェラーゼの構造と機能

血液凝固系タンパク質のEGF様ドメインのセリン残基にXylα1-3Xylα1-3Glcβ1-O-Serという特徴的なO-配糖体がみられる。今年度は、その生合成に関わるUDP-キシロース:β-グルコシドα1-3キシロシルトランスフェラーゼ(G酵素)の精製と、市販品として手に入らなくなったドナー基質であるUDP-キシロースの合成経路の確立、天然基質である血液凝固系タンパク質中のEGF様ドメインのセリン残基にグルコースのみがβ結合したペプチドの調製を計画した。ドナー基質UDP-キシロースの合成はUMP-イミダゾール体とキシロース-1-リン酸トリオクチルアンモニウム塩との縮合反応による合成経路を確立し、収率36%で合成したG酵素の精製はウシ肝臓を出発材料とした。遠心分離による膜画分の分画後、DEAE陰イオン交換クロマトグラフィー、Sephacryl S-200ゲル濾過クロマトグラフィー、MonoQ陰イオン交換クロマトグラフィー、UDP-ヘキサノールアミンアガロースクロマトグラフィー、の順に展開することで、SDS-PAGE上で単一バンド(48kD)になる精製標品を得た。精製酵素は至適pHは7付近、Mn2+によって活性化され、Cu2+,Fe2+により不活性化された。ドナー基質UDP-キシロースに対するKm値は40μM、アクセプター基質2-[2-ピリジルアミノ]エチルβ-D-グルコピラノシドに対するKm値は530μMであった。現在、G酵素の遺伝子クローニングに向けてアミノ酸配列を解析している。また、東海大学北條助教授との共同グループにより、天然基質である血液凝固系タンパク質中のEGF様ドメインのセリン残基にグルコースのみがβ結合したペプチドの化学合成を試みている。これまでにグルコースがセリン残基に結合した糖ペプチドの合成、ウシEGF様ドメインに含まれるペプチドセグメントの合成を行った。現在、それら各セグメントのライゲーション反応、および、ジスルフィド結合の条件を検討している。今年度は、その生合成に関わるUDP-キシロース:β-グルコシドα1-3キシロシルトランスフェラーゼ(G酵素)の精製と、天然基質である血液凝固系タンパク質中のEGF様ドメインのセリン残基にグルコースのみがβ結合したペプチドの合成を計画した。ウシ肝臓を出発材料とした。前年度までに合成済みの2-[2-ピリジルアミノ]エチルβ-D-グルコピラノシドをアクセプター基質として活性測定を行った。精製は、遠心分離による膜画分の分画の後、活性画分を各種クロマトグラフィーに展開して行った。DEAE陰イオン交換クロマトグラフィー、Sephacryl S-200ゲル濾過クロマトグラフィー、MonoQ陰イオン交換クロマトグラフィー、UDP-ヘキサノールアミンアガロースクロマトグラフィー、HQ陰イオン交換クロマトグラフィーの順に展開することで、これまでにSDS-PAGE上で二本のバンド(45kD、48kD)になるまで部分精製された。現在、単一な酵素を得るために、マンガンキレートアフィニティークロマトグラフィーを行っている。なおこの糖転移酵素の活性にはマンガンイオンが必要である(Minamida et al.,1996)。また部分精製された2種のタンパク質はレクチンに結合するので糖タンパク質であった。天然基質の合成に関しては、東海大学北條助教授、大阪大学相本教授との共同グループにより、グルコースがセリン残基に結合した糖ペプチドの合成が行われた。現在、ウシ、あるいはヒトのEGF様ドメインのアミノ酸配列をもとにして天然基質を合成中である。

これまでにグルコースがセリン残基に結合した糖ペプチドの合成、ウシEGF様ドメインに含まれるペプチドセグメントの合成を行った。現在、それら各セグメントのライゲーション反応、および、ジスルフィド結合の条件を検討している。
HERAによる新粒子の探索

ドイツ電子シンクロトロン研究所の電子・陽子衝突装置HERAのZEUS実験によって、新粒子と併せて新現象の探索を行った。・ZEUS測定器、トリガー系の準備の後、5月から11月までのHERAの運転期間に、重心系エネルギー300GeVで、総ルミノシティー約7インバースピコバーンのデータを取得した。データは陽電子・陽子衝突によって得られた。このデータは現在再構成の処理中である。昨年までに得られたデータを用いて深非弾性散乱とハードな光反応の解析をし、標準模型との比較検討を行った。・深非弾性散乱については、陽子の構造関数を新しい領域で求めるほか、4元運動量移行の2乗(Q^2)が10^3GeV^2を越える領域で、中性流反応と荷電流反応それぞれについて、散乱断面積を測定した。測定値は概略で標準模型による予測と一致した。両者はQ^2が10^4GeV^2を越える領域では同じ程度となり、W/Z中間子の質量効果が観測された。また、電子と陽電子双方のデータを用いて荷電流弱反応の解析することによって、Q^2の大きな領域で陽子中のuクォークとdクォークの分布の違いを分離できた。・標準模型との比較から、もし未知の相互作用があるとしたとき、そのエネルギー領域の目安となるカットオフパラメーターの値として、模型のタイプによって1000GeVないし1800GeV以上との結果を得た。もしクォークに形状因子仮定すると、その半径は1 8・10^<-16>cm以下であることが分かった。・新粒子の探索では、励起フェルミオンに関して系統的な探索を行い、エネルギー的に可能なさまざまの崩壊モードについて調べた。その結果、新粒子らしい兆候は見られず、励起電子、励起ニュートリノ、励起クォークそれぞれについて、質量50GeVから250GeVまでの領域で、生成断面積と特定の模型を用いたときの結合定数の上限を求めた。・終状態に大きな横向きの運動量を持つハドロンジェットを探し、W/Z中間子の単独発生を調べる準備を進めた。QCD過程がバックグランドとなるので、その詳細な検討も行った。・横向き運動量の大きなレプトン、あるいはレプトン対が発生する現象も調べ、W/Z中間子に由来する現象の候補を得た。これについては質量等について現在詳細な検討を継続している。・レプトン数の保存則を破るような、大きな運動量を持った単独のミュー粒子を探索した。これは例えば重いマヨラナ粒子やダイレプトンゲージ粒子の生成とその崩壊で期待されるが、今回得られたデータでは、標準模型で説明出来ないような特異な現象は見つからなかった。・相互作用の結合常数のエネルギー依存性が超対称性の復活の一つの実験的ヒントとなっているが、深非弾性散乱の2ジェット現象の発生頻度からGCDの結合常数α_sを求めた。また広いQ^2領域で、この結合常数が変化することを系統的に確かめた。・これまで知られていなかったラピディティーギャップのある現象について、詳細な研究を継続した。ことに、光子・グル-オン融合反応に見られるラピディティーギャップのある現象の解析から、ポメロンと考えられる仮想状態の粒子について、その構造を探り、グル-オンが含まれることを初めて確認した。ポメロンは既に30年前にハドロン散乱の研究で提唱された粒子であるが、未だに正体の分からない謎の多い粒子であり、この現象が本当にポメロン交換に由来するかどうかさらに精度良くつめる必要はあるものの、新しい研究の可能性を拓いた。・平成7年度のデータ取得を用いると、探索の感度が約3倍に増強される。その解析を急ぐために、得られたデータの再構成を進めた。

その結果、新粒子らしい兆候は見られず、励起電子、励起ニュートリノ、励起クォークそれぞれについて、質量50GeVから250GeVまでの領域で、生成断面積と特定の模型を用いたときの結合定数の上限を求めた。・終状態に大きな横向きの運動量を持つハドロンジェットを探し、W/Z中間子の単独発生を調べる準備を進めた。QCD過程がバックグランドとなるので、その詳細な検討も行った。・横向き運動量の大きなレプトン、あるいはレプトン対が発生する現象も調べ、W/Z中間子に由来する現象の候補を得た。これについては質量等について現在詳細な検討を継続している。・レプトン数の保存則を破るような、大きな運動量を持った単独のミュー粒子を探索した。これは例えば重いマヨラナ粒子やダイレプトンゲージ粒子の生成とその崩壊で期待されるが、今回得られたデータでは、標準模型で説明出来ないような特異な現象は見つからなかった。・相互作用の結合常数のエネルギー依存性が超対称性の復活の一つの実験的ヒントとなっているが、深非弾性散乱の2ジェット現象の発生頻度からGCDの結合常数α_sを求めた。また広いQ^2領域で、この結合常数が変化することを系統的に確かめた。・これまで知られていなかったラピディティーギャップのある現象について、詳細な研究を継続した。ことに、光子・グル-オン融合反応に見られるラピディティーギャップのある現象の解析から、ポメロンと考えられる仮想状態の粒子について、その構造を探り、グル-オンが含まれることを初めて確認した。ポメロンは既に30年前にハドロン散乱の研究で提唱された粒子であるが、未だに正体の分からない謎の多い粒子であり、この現象が本当にポメロン交換に由来するかどうかさらに精度良くつめる必要はあるものの、新しい研究の可能性を拓いた。・平成7年度のデータ取得を用いると、探索の感度が約3倍に増強される。その解析を急ぐために、得られたデータの再構成を進めた。・4月から測定器、トリガー系の準備をし7月から11月までHERAのデータ取得を行なった。計600nb-1のデータを集積した。・このデータを用いて、標準的な深非弾性散乱の解析を行なった。データ量が増したので中性流、荷電流ともにQ2の大きな領域の反応も検出され、その詳細な検討から、新粒子の信号を探索した。・レプトクオークについては、電子とクオークに崩壊する場合とニュートリノとクオークに崩壊する場合についていろいろなスピン状態を想定した解析を行ない、例えばスカラーの場合95%の信頼度で240GeVまでには存在しないとことを確認した。・励起レプトンについて、電子とガンマ線に崩壊する場合のほか、質量が大きくW粒子、Z粒子を含む崩壊をするような場合についても探索した。その結果異常な現象は見つからず、230GeVまでの範囲で結合定数の上限が求められた。・また、深非弾性散乱事象中に、散乱後陽子が破砕されていないものが数%もあることが発見された。これは陽子自身でなく、そのまわりをとりまくπ中間子か仮想粒子ポメロンが電子と反応した事象とも考えられる。モデル計算と実験との比較が進行中である。・光子と陽子との反応機構も系統的に調べられ始めた。高エネルギーの光子がハドロンと似た振舞をすることが確認された。さらに光子内部のクォークやグル-オンの分布密度を導出する方法を検討中である。・ZEUS測定器、トリガー系の準備の後、5月から11月までのHERAの運転期間に総ルミノシティー約3インバースピコバーンのデータを取得した。
1型糖尿病の誘発におけるICA69抗原の役割に関する研究

本研究の目的は、1型糖尿病(T1D)の自己抗原のひとつであるICA69が、糖尿病ならびにT1Dに併発する他の自己免疫疾患の発症に寄与するかどうかを検討することである。実験には、遺伝子組換えにより作製したICA69ノックアウトNODマウス(ICA-NOD)を用いた。平成29年度は、研究開始にあたり各実験に用いる器具や試薬を揃え、手技の確認を行いながら、米国ピッツバーグ市、Institute of Cellular Therapeutics、Allegheny Health NetworkからICA-NODマウスを輸入し、繁殖を開始する予定であった。ICA-NODマウスが同研究室外に持ち出されるのは初めてである。適切なマウスの選定ならびに手技の条件確認のために渡米したところ、同研究室におけるICA-NODマウスの繁殖が滞っていることがわかった。実験ならびに繁殖に適当な週令・年齢のマウスが揃うのを待つ必要性があったことや、輸入に際し書類上の手続きに時間を要したことから、実際にマウスを輸入し、飼育および繁殖を開始できたのは平成30年2月であった。さらに輸入した繁殖用の雌ICA-NODマウスが2匹共に高血糖を呈しており、1匹は一度妊娠したものの生まれたマウスは生後数日で死亡、その後、雌マウスは2匹ともに死亡したため繁殖が滞った。そこで平成30年度は、米国から輸入したICA69ヘテロ欠損型のICA-NODマウス(雄)とT1D自然発症モデルマウスであるNOD/ShiJcl(雌)との交配を開始した。繁殖は順調にすすみ、遺伝子型確認のためのPCR条件が整ったため、ヘテロ欠損型ICA-NODの雌雄の繁殖を早期に開始することができた。そして主に野生型、ヘテロ欠損型、ホモ欠損型のマウスにおいて、生後8-10週目から2週間毎を目安に血糖測定を行い、糖尿病発症時期を追跡することができた。平成30年度は、まずICA-NOD系統マウスの繁殖を安定させ、野生型、ヘテロ欠損型、ホモ欠損型ICA-NODマウスを増やすことに最大の努力を払った。生後8-10週目からほぼ2週間に1回、血糖を測定し、糖尿病発症時期を確認した。従来、NODマウスにおける糖尿病発症率は雄より雌においてより高く、その時期は平均18週令である。今年度、われわれのコロニーではICA-NOD野生型の雄12匹、雌5匹、ヘテロ欠損型の雄12匹、雌9匹、ホモ欠損型の雄4匹、雌4匹の計46匹について検討したが、ICA-NOD野生型、ヘテロ欠損型いずれにおいても糖尿病発症率は雌において高率にみられ、発症時期が早かった。さらに、雌雄ともに、ヘテロ欠損型は野生型よりもより早く糖尿病を発症する傾向が示された。ホモ欠損型についても糖尿病発症時期がやや早い傾向が見られるが、サンプル数が少ないため現在検討中である。一方、組織学的評価あるいはRNA抽出を目的とした早い週令での検体の採取は、血糖推移を追跡するマウス数を確保する必要があったために実施しなかった。平成31年度は以下について研究をすすめる。1サンプル数を増やすために引き続きICA-NODマウスの繁殖を続ける。糖尿病発症時期についての検討を進めながら、当初の計画に沿って、生後12週、20週、30週を目安に糖尿病を発症していないマウスから各種検体を採取する。2特に、膵臓、甲状腺、唾液腺はホルマリン液に保存した上でHE染色を行い、リンパ球浸潤の有無を確認し、focus scoreを比較する。3同じ週令の検体を用いてCD45、CD4、CD8、インスリン、グルカゴンに対する免疫組織染色を行う。4各組織から抽出したRNAをcDNAに転写し、リアルタイムPCRでICA69をエンコードするIca1遺伝子の発現を定量化する。これらをハウスキーピング遺伝子の発現量と比較した上で、組織間の差を検討する。また、昨年度にコントロール検体を用いて手技の確認を行っていた際に、従来用いていたRNA抽出法では十分なRNA量を採取できない可能性があることがわかった。RT-PCR解析においてRNA量は重要な因子の一つである。RNA抽出の手技を安定させるために、新たな器具を導入し、解析を進める予定である。なお、本年8月に渡米し、ICA-NODマウスの提供を受けた研究室にて得られた結果について意見交換する予定である。ICA69は1型糖尿病(T1D)の自己抗原の一つで、T1D自然発症型モデルであるNODマウスでは、T1D抵抗性のあるC57BL/6系統マウスと比較し胸腺でのICA69発現レベルが低下している。我々は、NODマウスにICA69ペプチドを接種すると糖尿病の発症が促進され、さらに胸腺におけるICA69発現を抑制するとICA69を発現する複数の組織において自己免疫反応が惹起されることを明らかにし、T1Dに併発する他の自己免疫疾患発症機構の解明に繋がる可能性を示した(Fan, et al. 2014)。本研究では、遺伝子組換えにより作製したICA69ノックアウトNODマウスを用いて、ICA69に対する免疫寛容の破綻によってT1D発症が促進されるかを検討することを目的とした。当初ICA-NODマウスを米国の研究室から輸入して繁殖させる予定であったが、適切なマウスが揃わず輸入時期が遅れた。

同研究室と情報交換を行い、平成30年2月に繁殖用の雌雄ICA-NODマウス各2匹、糖尿病を発症していない雄のICA-NODマウス5匹、計9匹が当施設に届いた。後者5匹からHE染色、免疫染色およびDNAやRNA抽出のために膵臓、甲状腺、唾液腺などの臓器を採取し、各組織をホルマリンあるいは4%ホルムアルデヒドに保存し、一部はDNA及びRNAを抽出するために凍結保存した。これらのマウスの遺伝子型は既知であり、試薬や実験プロトコールの確認のために抽出したDNAを用いてPCRを行った。またホルマリン液に保存した組織はリンパ球浸潤の有無を比較するためにHE染色を依頼した。一方、繁殖用の雌ICA-NOD2匹は到着時すでに高血糖を呈していたために妊娠は困難であり、T1D自然発症モデルマウスであるNOD/ShiJclをICA-NOD雄マウスとの交配に用いることにつき、遺伝子組換え安全対策委員会の承認を待っている。平成29年度は、研究期間開始後直ちに米国からICA-NODマウスを輸入し、繁殖させ、サンプル数を増やして、糖尿病を発症する前の各臓器(膵臓、甲状腺、唾液腺、肝臓)における組織変化を確認し、ついで糖尿病発症頻度とその時期を検討することを目指した。しかし、研究開始後数カ月を経たのちもマウスを入手できなかった。そこで平成29年8月にInstitute of Cellular Therapeutics、Allegheny Health Networkを訪問したところ、輸入予定であったマウスの繁殖が滞り、目的とする実験ならびに繁殖に適当な週令・年齢のマウスが揃わない状態であることがわかった。帰国後もメールでのやり取りを行い、マウスの繁殖を依頼した。繁殖は順調に進んだが、輸入に際し書類上の手続きに時間を要し、マウスの輸入と飼育および繁殖を開始できたのは平成30年2月であった。しかし繁殖用の雌ICA-NODマウスは2匹共に高血糖を呈しており、1匹は一度妊娠したものの生まれたマウスは生後数日で死亡、その後雌マウスは2匹ともに死亡したため繁殖が滞った。糖尿病を発症していないICA-NODマウス5匹からは目的に沿って検体を採取した。これらのICA-NODマウスの遺伝子型は既知であり、手技、試薬や実験プロトコールの確認のためにこれらのサンプルを用いてPCRを行ったが、これまで使用していた条件では増幅産物が見られなかった。そこで適切な条件を改めて決定するために試薬やサンプルをかえてPCR反応を繰り返さねばならなかった。今後の研究に関して、特にICA-NODマウスの飼育と繁殖、実験の条件を確認するために、平成30年3月に再度渡米しDr. Fanと意見交換を行った。本研究の目的は、1型糖尿病(T1D)の自己抗原のひとつであるICA69が、糖尿病ならびにT1Dに併発する他の自己免疫疾患の発症に寄与するかどうかを検討することである。実験には、遺伝子組換えにより作製したICA69ノックアウトNODマウス(ICA-NOD)を用いた。平成29年度は、研究開始にあたり各実験に用いる器具や試薬を揃え、手技の確認を行いながら、米国ピッツバーグ市、Institute of Cellular Therapeutics、Allegheny Health NetworkからICA-NODマウスを輸入し、繁殖を開始する予定であった。ICA-NODマウスが同研究室外に持ち出されるのは初めてである。適切なマウスの選定ならびに手技の条件確認のために渡米したところ、同研究室におけるICA-NODマウスの繁殖が滞っていることがわかった。
層状コバルト酸化物の熱電特性向上のための高温塑性加工に基づく集合組織制御法の確立

高温で使用できる熱電変換材料を開発するため、Ca349およびBi222と略記表現される2種のコバルト酸化物を対象として、融点の70%から90%の範囲の高温での加工による配向制御に基づく性能向上を試みた。結晶構造が異なるこれら二種の酸化物いずれにおいても、予備焼結後に高温で圧縮加工を施すことにより、緻密化と共に電気伝導を担う結晶面が優先的に分布した材料が製造できた。これらの圧縮加工材は、緻密化と結晶分布の相乗効果によって熱電変換特性が向上した。層状コバルト酸化物Ca_3Co_4O_9(Ca349)の高温加工による集合組織制御技術を開発するために、高温加工時の組織形成過程を、組織観察、集合組織測定、密度測定、クリープ試験、機械的微分試験などにより、変形機構を検討しながら実験的に調べた。組織の形成機構の検討、組織制御技術の開発と平行して、熱電特性の評価も行った。Bi系層状コバルト酸化物では、粒子の塑性変形が容易に生じて緻密化と集合組織形成が進行するのに対し、Ca349では変形抵抗が大きく、緻密化は容易ではなかった。しかし、変形条件を選択することにより、概ね理論値と一致する水準までの緻密化に成功した。緻密化がBi系と比べて困難なのは、Ca349から他の構造への相変態温度が低いために、転位の運動による塑性変形が支配的となる変形領域が限定されることによると考えられる。最終的に歪み速度急変試験や圧縮試験中の徐荷再負荷試験の結果から、結晶すべり変形を有効に活用し、結晶回転させることができる加工条件の範囲を絞り込むことができた。この加工条件で処理した素材は、(001)面の極密度がランダムレベルの30倍以上に達し、比抵抗値も、単結晶の1.5倍程度のレベルになった。今回見出した変形条件の範囲で、さらに詳細に集合組織の発達度と加工条件の関係を吟味することで、さらなる熱電特性の向上が期待できると結論した。Ca349およびBi222を対象として、予備焼結によって作製したバルク体に高温単軸圧縮加工をひずみ速度、ひずみ量、加工温度を種々変えて実施し、(001)(圧縮面)配向度に及ぼす高温加工の影響と、配向が比抵抗に及ぼす効果を調べた。加工条件を決定するために、示差熱分析により融点を決定した。測定結果に基づき、融点の70%から90%程度の高温域で加工を実施した。その結果以下の事実が判明した。(1)高温域では、真ひずみ-1.5程度までの大加工が可能である。ひずみ量の増大に伴って密度が単調に増大し、真ひずみ-1.0程度で、緻密化が完了した。(2) (001)(圧縮面)集合組織は、同一温度で比較すると予備焼結後の極密度値2.0程度から、多くの場合加工ひずみの増大と共に単調に増大する。しかし、温度、ひずみ速度によって最大先鋭度は異なる。これは、結晶すべり変形を主変形機構としつつ、変形の連続性を、結晶粒界すべりや拡散クリープが最小限度の活動で維持することが、集合組織の発達に重要であることを示唆している。集合組織は、最高でランダムレベルの33倍の水準にまで達した。(3) (001)集合組織の先鋭化に伴って、比抵抗は単調に減少した。最も先鋭な集合組織が発達した場合には、報告されている単結晶の値の2倍程度まで低下した。(4)高温加工後大気中で焼鈍を施すと、比抵抗が増大した。これは、大気中での焼鈍では酸素欠損が増加することによると考えられる。
液液界面のレーザー光温度変調イオン移動ボルタンメトリーの開発

He-Cdレーザー(金門電気(株),325.0nm,13.0mW及び441.6nm,57.0mW)を光源として製作した液液界面レーザー光温度変調イオン移動ボルタンメトリー用実験装置を用いて,ニトロベンゼン-水界面におけるテトラメチルアンモニウムイオン(TMA+)の界面イオン移動に対する温度変調ボルタモグラムの測定に成功した。この液液界面の温度変調ボルタンメトリーでは,光学断続器によって10Hz程度に断続したレーザー光が水相からニトロベンゼン相に入射させるとき,325.0nmの光がニトロベンゼンによって吸収される結果として界面に生じる温度変調場を利用した。この変調場を一次元の熱拡散理論により解析した結果,界面における温度上昇は1.2°Cと見積もることができた。現在,これをもとに,測定した温度変調ボルタモグラムを理論的に解析中である。一方,1,2-ジクロロエタン-水界面においてテトラフェニルホウ酸イオン(TPhB^-)の光化学反応から生じた,架橋された構造をもつ2種類のイオン種に対する光変調ボルタモグラムの測定にも成功した。TPhB^-は1,2-ジクロロエタン中で270280nmの光によって光化学的に分解することが既に報告されているが,325.0nmのレーザー光によっても光分解されることを見いだしたこと及び光分解生成物を同時に変調ボルタモグラムとして記録できたことは,この研究の大きな成果である。今後,光(ひかり)変調ボルタンメトリーを利用して,光合成の電気化学的検討を行う予定である。これらの成果は第65回分析化学討論会(2004年5月1516日,琉球大学)で発表の予定である。水溶液には吸収されずニトロベンゼンだけに吸収される波長を持つレーザー光を水溶液側から照射すれば,光は界面のニトロベンゼン側だけで吸収され,吸収された光エネルギーは無放射過程を経て熱エネルギーに変換される。従って,この熱により界面およびその周辺だけの温度を上昇させることができる。これを液液および液膜界面のイオン移動ボルタンメトリーに拡張するため、波長が325および442nmのHe-Cdレーザー(10および50mW,金門電気(株),IK5451R-E)からのレーザー光を光学断続器により断続光とし、これを四電極式ポテンショスタット(北斗電,HA010mM1A)によって分極したニトロベンゼン-水溶液界面に照射した。断続周波数に同期した界面の温度変調場によって誘起されるイオン移動に基づく電流をポテンショスタットによって検出し、これを断続周波数を参照信号としてロック・イン増幅器によって増幅した。温度変調場によるイオン移動誘起電流を電位の関数としてレコーダ上に記録し、液液界面温度変調ボルタンメトリーを閉発する。また、ポテンショスタットからの電流信号をデジタルオシロスコープで観察し、イオン移動が単に熱的、すなわち、エントロピー駆動だけによるものかどうかも検討したい。現在、He-Cdレーザーを購入し、電解セルを作製、ポテンショスタット、関数発生器、ロック・イン増幅器など、電気化学的な装置を組み立て測定を開始した段階である。測定計としては、第4級アンモニウムイオンを選びアルキル基の炭素数に対して温度変調場がどのように影響するかを検討中である。
TOF方式PET装置を用いた分子イメージングの放射線治療計画への応用

本研究は、TOF方式PET/CTによる分子イメージングを放射線治療計画に有効に利用する方法の確立を目的とした。その結果、TOF補正はPET/CT画像の診断能と定量性向上に有効であることを明らかとし、至適検査条件の決定、呼吸性移動対策の確立および腫瘍輪郭抽出の条件決定を行った。さらに同検査を放射線治療計画へ利用するためのプログラムの開発を行い、治療計画者支援ツールとして有用であることを確認した。今年度はファントムを用いた基礎的検討を行った。・まず、球形ファントムを用いてPET/CTによる腫瘍の輪郭抽出に関する検討を行った。従来型のPET/CT装置とIEC Body Phantomを用い、6個の球(径1037mm)にはF-18溶液を封入した。ファントムは静止状態および移動状態(振幅:2cm、周期:4秒)にて撮像した。静止状態において求めた閾値は、最大SUV値に対する割合(T%)では27%、SUV値の絶対値(TSUV)では2.4となった。通常の移動状態で撮像した場合は、T%では84129%を、TSUVでは34127%を抽出し、過大評価と過小評価が混在した。呼吸同期撮像ではそれぞれ94103%、51131%と良好な抽出ができた。この結果、PET/CTによる腫瘍標的体積の自動輪郭抽出は、27%を閾値として、PETとCTともに呼吸同期収集を行えば良好な抽出ができると考えられた。・次に、球形ファントムを用いてTOF(time of flight)方式PET/CT装置において良好な画質を得るための至適再構成条件の検討を行った。IEC Body Phantomの6個の球(径1037mm)およびバックグラウンドに濃度比4:1のF-18溶液を封入し、画像再構成はTOFの有無および種々の再構成パラメータを変えて行った。画質に与える影響をコントラスト、バックグランド変動性、ノイズに対する信号の強さを用いて評価した結果、マトリックスは256×256、繰り返し回数2回、ガウシアンフィルタ46mmが適切と考えられた。また、TOF方式PET/CT装置の画像をこの条件で再構成すれば従来法による画像と比較して優れた画質が得られることが明らかとなった。今年度は放射線治療計画にPET画像のTOF(time of flight)補正を使用することの優位性を検討するために、臨床条件を考慮したPET画像の検討をファントムを用いて行った。・まず放射能濃度比が腫瘍の検出能に与える影響を検討した。TOF-PET/CT装置とBodyファントムを用い、腫瘍を模した6個の球(径1037mm)にはSB比8,4,2,1.25のF-正8溶液を封入した。画像再構成はOSEM法にTOF補正、空間分解能PSF補正を組み合わせた。画質はPSF補正とTOF補正にてノイズが低下した。SB比4、8では全ての球が描出されたが、SB比2では13mm球、SB比1.25では28mm球がTOF補正でのみ描出できた。以上より、PSF補正・TOF補正は腫瘍の検出に優れており、TOF補正は径13、17mm球において効果が大きいと考えられた。・次に、体格の大きな症例を想定した検討のために大口径ファントムを作成した。外径40cmで腹囲126cmを想定し、中にBodyファントムを装填できる。外槽・内槽に2.65kBq/mL、Bodyファントムに3倍、球ファントムに12倍のF-18溶液を封入した。TOF方式PET/CT装置にてデータ収集し、通常の逐次近似法OSEMを基本にTOF補正、空間分解能PSF補正を組み合わせた。大口径ファントムのノイズはBodyファントムの約2倍であった。大口径ファントムでは10分間収集にてもCV10%を超えたが、TOF補正、PSF補正ではBodyファントムの約4倍の収集時間で同レベルのCV(10%)を得ることができた。また、大口径ファントムではTOF補正にてコントラストが高く、収束に達する時間が早くなった。以上の結果より、TOF補正は大きな体格の症例のノイズ、コントラストを改善できると考えられた。今年度は放射線治療計画にPET画像のTOF(time of flight)補正を用いるために、以下の検討を行った。・まず臨床症例を対象として、体格および投与放射能が画質におよぼす影響がTOF補正によって改善するか否かを検討した。対象39例は、BMI 18.5と25にて3群に、投与放射能3.7MBq/kgにて2群に分類した。画像再構成はOSEM法にTOF補正、空間分解能PSF補正を組み合わせ、画質の評価は肝臓集積の均一性で行った。いずれの群においてもTOF補正にて画質が改善し、TOF補正とPSF補正を組み合わせたものが最も優れていた。またTOF補正とPSF補正を用いれば、大柄な症例でも従来法の小柄な症例と同程度の画質を得ることができた。さらに、投与放射能が少ない症例でも、多い症例の従来法と同程度の画質を得ることができた。

・次に、腫瘍輪郭を抽出するために、PET画像で求めた初期領域からGTVの至適な輪郭を決定する局所レベルセット法を開発した。まず、Discovery STEにて撮像したPET画像をアフィン変換を用いて治療計画用CT画像にレジストレーションした。アフィン変換行列は治療計画用CT画像とPET/CTのCT画像のレジストレーションのものを用いた。腫瘍抽出の初期領域はPET画像において閾値SUVを超えた領域とした。結果の評価は、放射線治療医が決定した腫瘍領域をゴールドスタンダードとし、提案手法で抽出したGTVの類似の程度を示すダイス類似係数を用いて行った。また、提案手法と従来法との比較も行った。我々が開発した局所レベルセット法による肺癌6例の領域抽出は、平均ダイス類似係数0.77であり、従来法の0.44よりも優れていた。この結果、提案手法は腫瘍輪郭抽出において治療計画者の支援ツールとして有用であることが確認された。CTおよびPET画像を利用して腫瘍の輪郭抽出を行うためのソフトウエアのプログラミングが遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。まず、PET画像よりTOFやPSFの有無などの種々の条件の違いに応じた腫瘍範囲の抽出を行うための新たな画像処理プログラムの開発を促進させる。このために、PETのみならずCT画像も合わせて活用する手法を検討する。ファントムデータおよびこれまでに根治的放射線治療を実施し症例について、呼吸性移動のない画像を対象として抽出する工夫を行う。
微小内視および蛍光測定用硬膜外・クモ膜下鏡の開発

本研究では硬膜外・クモ膜下腔組織の拡大内視、蛍光内視および蛍光スペクトル解析による同領域の疾患の診断、病態の把握を目的として、(1)蛍光測定用微小ファイバースコープの作製と測定法の検索、(2)Invivoにおける脳組織自家蛍光変化のスペクトル解析等の検索を中心に、同蛍光測定用微小ファイバースコープの応用について検討した。作製した蛍光測定用微小ファイバースコープは外径1mmで、紫外光励起を可能にするため照射用ライトガイドには0.245mmφの石英ファイバーを用いた。この紫外光励起用ファイバーは従来の可視光用微小内視鏡および超高感度カメラと組み合わせにより蛍光画像の撮像に使用できる。また、同時に作製した紫外光照射・集光用石英同軸石英ファイバーをマルチチャネル分光装置と組み合わせることにより、従来よりも高感度で組織蛍光スペクトル解析が可能となった。同光ファイバーシステムにより測定された脳表面組織の自家蛍光スペクトルでは400nmおよび460nm付近にピークをもつ蛍光成分が認られ、ラットを用いた脳虚血実験では脳虚血中NAD(P)Hに由来する460nm付近の蛍光強度の著明に増加が認められた。400nm付近の蛍光強度は虚血前後を通じてほとんど変化がなかった。これら2波長の蛍光強度比(R_<470/400>)は蛍光の絶対強度変化に関係なく脳虚血時の上昇、再開通後の低下が認められ、R_<470/400>は蛍光の絶対強度の変化に影響されずにNAD(P)Hの変動を表すものとして、虚血のモニターに応用できることが示唆された。以上、蛍光測定用微小ファイバースコープを脳組織自家蛍光に適用することにより組織酸素化モニターへの応用が可能で、とくに、複数波長の同時解析が有用であることが示唆された。今年度は主として生体組織(特に脳)を対象として,レ-ザ-光照射によって励起される自家蛍光の測定を行い,その特性の検索と脳虚血におけるスペクトル変化について検討を行った。ラットをペントバルビタ-ル麻酔下に開頭して色素レ-ザ-発振装置により得られた波長363nmまたは451nmのレ-ザ-光で脳表面を照射した。照射部位近傍に外径1.4mmの微小内視鏡先端を配置して集光し,マルチフォトダイオ-ドスペクトルアナライザ-で蛍光スペクトルとおよその蛍光寿命を測定した。波長363nmで照射すると440nm付近に極大を持つ蛍光スペクトルが得られ,その蛍光寿命は数十ナノ秒以下であることがわかった。ラットの脱血し血圧を40mmHg程度にしても蛍光スペクトルは変化しなかったが,さらに総頚動脈両側結紮により470nmに極大を持つ蛍光が観察され,結紮を解除して血流を再開するとこのピ-クは消失した。この脳虚血時のピ-クがどのような物質に起因するものかはは現在分析中であるが,嫌気性条件下でのNAD(P)Hの増加によるものと考えられる。波長451nmで照射すると505nm付近に極大を持つ蛍光スペクトルが得られ,この蛍光寿命も数十ナノ秒以下であることがわかった。ラットを脱血し血圧を40mmHg程度にすると600nmに極大を持つ蛍光が観察され,還血するとこのピ-クは消失した。このピ-クについてはフランビン系化合物とは蛍光スペクトルが異なっており,現在その蛍光物質を分析中である。なお,451nmでの照射と測光については既に我々が開発した微小内視鏡のファイバ-スコ-プをそのまま利用することができた。以上の結果をもとに,脳内の蛍光物質の同定と虚血等によるその変動,並びに,照射と測光に用いるファイバ-スコ-プの材質とさらに微小化するための方法についての検索を進める予定である。

本年度は、ラット脳虚血モデルを用い、レ-ザ-励起法と微小径内視鏡集光による脳組織自家蛍光スペクトル測定を行い、その虚血に伴う変化を観察した。ウィスタ-系ラット(300g前後)を用い、ペントバルビタ-ル麻酔下に大腿動静脈にカテ-テルを留置して動脈圧モニタ-を行うとともに、脱血操作に備えた。ラット頭頂部頭骨を直径約3mm除去し,硬膜上より紫外レ-ザ-光(363nm)をパルス照射した。脳表面部位からの蛍光は外径1.4mmまたは1.8mmの内視鏡で集光し,高感度フォトダイオ-ドアレイ分光システムにより、1000パルスについて積算し蛍光スペクトルを得た。一回の測定には約1分を要した。脳虚血負荷は脱血にりり平均動脈圧を40mmHg程度として両側総頚動脈結紮により施行した。紫外光(363nm)の照射により400500nmにわたる幅の広い蛍光スペクトルが観察された。集光部(内視鏡尖端)と脳表面の相対位置が動くと蛍光強度が変化することから、NADHが蛍光極大を示す470nmとNADH成分の殆どない400nmの2つの波長を選択し、蛍光スペクトルにおける強度比(F_<470/400>)の変動を解析した。虚血前、平均動脈圧111±6mmHg(mean±SE,n=6)においてF_<470/400>は1.3±0.3(mean±SE,n=6)であったが、虚血中(脳波平坦化後35分、平均動脈圧35±4mmHg)ではF_<470/400>=1.8±0.5(n=6)と有意に(p<0.05,paired t-test)増加し、虚血解除1020分後、脳波の出現した5例(平均動脈圧94±4mmHg,n=5)ではF_<470/400>=1.5±0.4(n=5)と有意ではないが虚血中よりも低下した。この虚血時の蛍光強度増大は組織低酸素によるNADHの増加に起因すると考えられ、微小径内視鏡を用いる蛍光測定は組織虚血の経時的モニタ-に応用できることが示唆された。問題点として、1回の測定に要する時間の短縮、定量性の向上が必要と思われた。以上、ラット脳表面組織の自家蛍光スペクトル測定から虚血時にNADHに帰属される蛍光強度の増大が観察され、微小径内視鏡による蛍光スペクトル測定は脳、脊髄組織虚血モニタ-として応用できることが示唆された。本年度は蛍光画像撮像のための紫外光励起専用微小石英ファイバーと蛍光スペクトル測定のための照射・集光用同軸石英ファイバーを作製し、その性能と応用について検討した。紫外光励起用光ファイバーは全長1800mm、外径1mmで、ライトガイドは0.245mmφの石英ファイバー1本をステンレスチューブとポリエチレンチューブでコーティングしたものである。この紫外光励起用ファイバーは従来の可視光用微小内視鏡と組み合わせることにより、蛍光画像の撮像に使用できる。これまで、ラット脳表面に対する紫外レーザー光照射による脳組織自家蛍光を微小内視鏡によって観察することが可能となっており、超高感度カメラによる蛍光画像の撮像ができると考えられた。紫外光照射・蛍光集光用石英ファイバーは励起光用ライトガイドに0.245mmφ石英ファイバー1本と蛍光集光用に同じ石英ファイバー6本を同軸化したもので、外径1mm、全長2200mm(同軸部1200mm)、外側の被覆はステンレスチューブとポリエチレンチューブからなる。色素レーザーによる紫外光(波長363mm)を同ファイバーを用いてラット脳表面に照射、脳表面組織自家蛍光を集光し、マルチチャネル分光装置にて蛍光スペクトルを測定し、従来よりも感度よく蛍光スペクトルを得ることができた。