hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生化学試験用投げ込み型1チップ温度計開発とその応用

生化学試験向けに市販されている試験管や、近年開発が進んでいるはマイクロバイオデバイスで、制約なく容易に温度計測できるように温度計機能に限定した簡素な小型LSIチップ開発を行うための技術構築を試みている。温度計、10ビットA/ D変換器、送信機、メモリなどを含む1チップシステム化LSIを180nmプロセスにて2. 5x2. 5mmサイズで設計し、製作した。また、ポストプロセスでのアンテナ製作や微小生化学リアクタ製作技術としてマスクレス露光機による直接描画法を確立した。生化学領域で標準的に多用されている1.5mLエッペンドルフ型サンプルチューブ内でのフタを閉めた温度計測や、μTAS領域での標準チップ製作法である、PDMSとガラスを組み合わせた流路チップ内に埋め込み可能な、ワイヤレスの小型温度計開発を目的としている。このため先行プロジェクトで開発された集積回路を活用して開発を進めている。本年度はまず当該回路の再設計を進めた。既存の回路は高い電源電圧安定性を前提とした高精度温度計を目指していたが、無線給電や小型電池を利用する場合、電源電圧は数十%程度の変動が予想される。そこで不安定な電源電圧下用の温度計を再設計した。これを、10ビット逐次変換型AD変換器、シーケンサー回路、送信回路と組み合わせた小型温度計CMOS回路TM1をRohm180nmプロセスで2.5mm角チップに設計した。VDECを通じて2010年4月にテープアウトを行う。また、ポストプロセスとして特に厚膜フォトレジストの直接描画によるオンチップアンテナの鋳型迅速試作法確立に向け、各プロセスの最適化を行った。詳細な試験の結果、当該フォトレジストには簡易試験で一見十分と思われる50J/cm^2の露光量が実は不十分であり、120J/cm^2以上の露光でなければわずかな収縮が起こることを見いだした。また20-50J/cm^2領域を活用すれば、通常は活用困難な透明基板でしか実施されていない厚膜レジストのグレイスケール露光による疑似3次元構造形成が、透明基板でも実施可能になることを示した。これらの結果は、「レーザ直描装置を用いたSU-8露光条件の最適化」と題して2010年3月19日に電気学会全国大会@明治大学にて指導学生が口頭発表した。生化学試験は通常1mLに満たない容量で実施され、コンタミや蒸発防止のため使い捨て容器でフタがついている。生化学反応は正確な温度制御が求められるが、通常の温度計を持ち込むことができない。市販の熱電対などはそれ自身の比熱が大きい。マイクロバイオデバイスの温度計測では、同様に外部の大量な熱媒体温度を測定する方法、微細加工技術で専用の温度計を開発してしまう手法、近接する位置まで穴を掘るなどして熱電対を配置する方法、蛍光色素などの温度感受性試薬を系中に導入して光学的に計測するもの、があるが、直接計測する温度計はない。そこで、1.5mLエッペンドルフ型サンプルチューブ内で利用できるように温度計機能のワイヤレス化に限定した簡素な小型LSIチップ製作を試みている。生化学実験に用いる投げ込み型温度計として、対象とする温度範囲を0°C100°Cと設定した。この要求を満たすため、温度センサとして半導体のPN接合の順方向電圧降下の温度変化を計測するものとし、二組のダイオードアレイから得られる信号を差動増幅する構造とした。また、この範囲での要求分解能を0.1度とした。これに対応するため分解の10bitの逐次比較型アナログ-デジタルコンバータ(ADC)を用いることとした。さらに、測定データを記録、保持しワイアレスで回収を行うために、120kbitのSRAMと無線送信部を設計し、上記一連の回路とともに集積化、180nmのCMOSプロセスを用いて2.5mm角のチップを試作した。温度センサ、ADコンバータ、無線部の動作確認を行った。一方微細鋳型を用いた電気メッキによる外部アンテナ製作のため、鋳型製作条件の詳細検討を進めるとともに、論文執筆に向けた資料整理を行った。生化学試験は通常1mLに満たない容量で実施され、コンタミや蒸発防止のため使い捨て容器でブタがついている。先年度動作検証を行った試作チップの設計をもとに、低消費電力化を図った。主として電力の大半を費消する無線部の改良を行った。

具体的には実験結果に即して不要と判断した位相変調、送信出力切り替えを廃し、一定の出力でのOn-Off Keying(OOK)のみを行う構成とした。また、無線による外部給電を指向し、チップ上にMOS-FETのダイオード接続による整流回路を試作した。温度センサの信号をアナログ-デジタルコンバータでシリアルデータとし、無線部に直結して動作検証を行った。別途ペルチェ素子を用いて昇降温ステージを作成、直径1cm 5ターンの外付けコイルをアンテナとして距離5cmでデータの回収を確認した。一方、無線による給電でチップの消費電力を賄うには至らず、今後の課題となった。一方微細鋳型を用いた電気メッキによる外部アンテナ製作のための鋳型製作条件については論文執筆を進め投稿した。
臭気評価装置の開発と、それを用いた建物室内の必要換気量に関する研究

建築物内における空気質の改善のために、研究代表者は室内における「臭い」について注目した。「臭い」を評価する方法として臭気評価装置を作成した。この装置を用いて必要換気量に関する実験室実験及び実際の事務所ビルで実態調査などを行った。これらの研究結果をまとめると次のようなになる。1)臭気評価装置の作成(1)臭いを定量化するためにASTM E544-75に基づく臭気評価装置(オルフアクトメーター)を完成させた。この装置を本研究における主たる測定器とするために、正確に製作し調整したところ、十分に評価装置として使用できるようになった。(2)室内空気の汚れの評価にオルフアクトメーターのブタノール強度を使用した。室内空気について、検者(外来者に相当)と被験者(在室者に相当)による臭気感覚とオルフアクトメーターのブタノール強度と比較したところ、ブタノール強度は空気の汚れを良く評価することができることが明らかになった。2)必要換気量実験室実験、教室等及び事務所ビルにおける2つの実態調査の結果から必要換気量についてまとめると次のようになる。(1)検者は室内空気の臭いを良く判断することが出来るため、検者の臭気強度を用いて、一人当たりの外気取入量(必要換気量)を決めるのが妥当である。(2)検者の臭気強度で「3.臭う」を評価の基準とすると、CO_2濃度から換算して換気量をもとめると、一人当たりの外気取入量(必要換気量)は、体臭のみが対象となるところでは、6.07.5m^3/h人であった。実際の事務所ビル調査における実態調査結果からは1317m^3/h人であった。(3)検者の同じ評価の基準で、浮遊粉じん濃度から換算して換気量をもとめると、0.150.20mg/m^3であった。(4)検者のブタノール強度では「3」の値が、臭気強度での評価の基準に近い値であった。オルフアクトメーターは、室内の空気の臭いを評価する際に有効な方法であることがわかった。初年度(平成3年度)の研究を、次のように2つに分けて進めた。1.臭気評価装置の作成「におい」を定量化するためにASTM,E544ー75に基づく臭気評価装置を完成させた。この装置を本研究における主たる測定器とする為に、まず、装置の希釈空気と基準ガスとの混合割合を正確に検定する必要があり、石鹸膜流量計により正確に調整したところ、流量の誤差は概ね±2%以下にすることができた。この装置を標準ガスを用いて校正したところ、濃度の誤差は±5%以下にすることができた。この濃度の値はASTM,E544ー75に基づいて設定したものである。なお、この装置を使用する事により実験で得られたデ-タ-は国際的に比較することが出来るようになった。2.実験室実験次に、既に作成し準備が出来ていた同じ規模とそれぞれ独立した換気・空調装置を有する2つの実験室を用いて、「体臭」と「喫煙臭」を対象とした場合の必要換気量を求めるための実験を行った。実験方法は実験室内に610名の被験者を入室させて、1)換気量2)室内温湿度3)在室時間4)浮遊粉じん濃度5)入室者数等を変化させた。

被験者は異なる空気環境条件に設定された2室の実験室を往復する。被験者と室外にいる検者に、室内空気の「臭い」を嗅がせて臭気評価装置と主観的申告をアンケ-トさせた。同時に必要換気量の指標物質であるCO_2濃度浮遊粉じん濃度等空気環境要素を測定した。被験者、検者の「臭い」に対する申告と空気環境要素との関係を求めた。作成した臭気評価装置は、この装置を用いて実験室実験の結果、室内の「におい」を定量化するために十分目的を達成する事ができることが分かった。2年度目(最終年度、平成4年度)の研究を、次のように進めた。1.実態調査調査対象建物は、ビル管理法の適用を受ける延面積が5,000m2以上の一般事務所ビルとした。事務所ビルの就業時間中に室内の空気環境要素の測定と同時に、検者による空気環境に対するアンケート申告を行った。調査対象ビルは、調査に協力してくれるビルと、調査対象室を確保することが困難であった。特に、調査対象室は、1)一般事務室、2)設計室関係が多く成ってしまった。次に最も困難であったのは、必要換気量を実験室実験で得られた値まで低くすることは困難であったことである。そのために広範囲にわたって換気量を変化させてのデータが少なくなってしまった。CO2濃度、浮遊粉じん濃度とアンケート申告の関係は明らかにすることができた。研究代表者が数年前に行ったデータと比較して、室内の空気環境は大変良くなっていることが上げられる。しかしながら、環境を良くなる分、それを維持するためのエネルギーが多く必要となっていると推測される。その問題については、今後の重要な研究課題と考えられる。2.取りまとめ調査結果からアンケート申告に基づく点から室内空気環境を捉えて場合の必要換気量について一応まとめられた。
妊娠・育児期にある臨床看護師の職場定着に向けての支援モデル構築

妊娠・育児期にある臨床看護師の職場定着に向けての調査の結果、システム構築については、以下の点が明らかになった。1妊娠期にある既婚臨床看護師の疲労と睡眠への支援には、良質な睡眠を確保する支援が必要である。2妊娠・育児期の臨床看護師の個人の立場での意識、看護中間管理者による看護管理が組み合わさることで、妊娠・育児期の臨床看護師への充実した支援が展開できる。本研究の目的である、「妊娠・育児期における臨床看護師の疲労と睡眠をとおして、職場定着との関連要因を分析し、妊娠・育児期に求められるサポート体制や子育て支援モデルを構築すること」について、1文献検討の2013年度学術集会発表と論文投稿、2実態調査(研究I、II妊娠・育児期にある既婚臨床看護師及び対照群に対しての調査、研究IV睡眠問題の解決と職場定着にむけての支援策の検証)を行い、2014年度学術集会への演題登録をした。1テーマ「看護職の疲労と睡眠に対する労働支援に関する文献検討」で、示説発表(一般社団法人日本看護研究学会第39回学術集会、秋田市、平成25年8月22日)を行った。概要は、文献から看護職の疲労・睡眠への看護労働対策に関する研究動向を把握し、求められる支援の課題を検討する目的で、看護職の疲労・睡眠に対する文献に関し、1992年から2011年の20年間に発表された内容を検索分析した。テーマ「女性の妊娠と睡眠・疲労への支援に関する文献検討」で、示説発表(第44回日本看護学会母性看護、岡山市、平成25年9月26日)を行った。概要は、文献から女性の妊娠と睡眠・疲労に着目して文献検討を行い、有効な妊娠期の支援に対する示唆及び今後の研究課題を見出す目的で、看護職の疲労・睡眠に対する文献に関し、1992年から2011年の20年間に発表された内容を検索分析した。2つの文献検討について、看護学研究紀要、第2巻(足利工業大学看護実践教育研究センター)に論文投稿を行い受理された。2研究課題に向けて、所属する大学に倫理審査を申請した。研究IIIに関しては、倫理審査を終え、継続して調査を実施している。研究IVについては、2013年4月から9月にかけ調査を実施し、分析中である。調査結果については、一般社団法人日本看護研究学会第40回学術集会(2014年度)に発表するため、演題登録を行った。本研究の目的である、「妊娠・育児期における臨床看護師の疲労と睡眠をとおして、職場定着との関連要因を分析し、妊娠・育児期に求められるサポート体制や子育て支援モデルを構築すること」の実態調査に向け、1.文献検討と2.調査(研究I妊娠・育児期にある既婚臨床看護師に対しての調査、研究IV疲労・睡眠問題の解決と職場定着にむけての支援策の検証)の倫理審査申請準備と審査を受けた。1.文献検討:テーマ「看護職の疲労と睡眠に対する労働支援に関する文献検討」として学会発表に向けて抄録作成に取り組んだ。発表は、日本看護研究学会第39回学術集会(2013年度)において発表予定である。概要は、目的】文献から看護職の疲労・睡眠への看護労働対策に関する研究動向を把握し、求められる支援の課題を検討する。方法と対象】看護職の疲労・睡眠に対する文献に関し、1992年から2011年の20年間に発表された内容を検索した。「医学中央雑誌Web(ver.5)」、「最新看護索引Web」、「CiNii」から、検索式:(看護職and疲労and睡眠)により64が対象となった。結果】「原著論文」40編(62.5%)、「解説・総説」9編(14.1%)、「研究報告12編(18.7%)、「資料」3編(4.7%)であった。さらに、テーマ「女性の妊娠と睡眠・疲労への支援に関する文献検討」として2013年度日本看護協会看護学会(母性看護)へ演題登録をした。女性の妊娠と睡眠・疲労に着目し、有効な妊娠期の支援に対する示唆および今後の研究課題を見出すことを目的とした。2.実態調査への準備:研究課題に向けて、所属する大学に倫理審査を申請した。研究Iに関しては、倫理審査を継続中で、倫理審査の承認が終わり次第、調査を実施できるよう調査用の質問紙、調査機器を準備している。研究IVについては承認を受け、2013年4月から調査に向けての準備を行っている。妊娠・育児期における臨床看護師の疲労と睡眠をとおして、職場定着との関連因子を分析し、妊娠・育児期に求められるサポート体制や子育て支援モデルを構築することを目的に実施した最終年度の研究成果は以下のようである。研究I、II:テーマ「妊娠期にある既婚臨床看護師の疲労と睡眠の実態」で、示説発表(一般社団法人日本看護研究学会第40回学術集会、奈良市、平成26年8月24日)を行った。

概要は、臨床看護師9名、非妊婦9名を対象とし縦断的に疲労と睡眠について実態調査を行なった結果、妊婦は、睡眠によって疲労感は改善しているものの、就寝前は、非妊婦より疲労感が強く認められた。睡眠について、妊婦は総睡眠時間としては、非妊婦に比較すると時間数は多いが、中途覚醒が多く、睡眠効率が低かった。これは、妊娠という生理的現象が影響していることが考えられる。妊娠期にある既婚臨床看護師の疲労と睡眠への支援には、良質な睡眠を確保する支援が必要といえる。今後、よりよい睡眠をとり疲労を改善することが、妊娠期の看護師の健康維持に必要であることが示唆された。引き続き育児期の縦断的調査を続行中である。研究III、IV:テーマ「妊娠・育児期にある臨床看護師の支援に関する病院中間管理者に対する実態調査」で、示説発表(一般社団法人日本看護研究学会第40回学術集会、奈良市、平成26年8月24日)を行った。概要は、妊娠・育児期の看護師への支援について、看護師長・課長の労働管理として、看護労働における疲労と睡眠対策の実態を分析し対策を検討した。5施設7グループ20名を対象とし、妊娠・育児期における看護管理の現状と課題についてインタビューを行い、質的記述的方法によって分析した。看護管理として、総合的に妊娠・育児期の臨床看護師の疲労と睡眠への支援対策の検討の必要性が示唆された。現在、日本看護研究学会誌に投稿中である。看護学研究に関する調査としては、研究I・IIの臨床看護師と対照群の実態調査を実施している。研究IIの妊娠・育児期にある既婚臨床看護師に対しての調査の対照群である事務職員の対象者が得難く、さらに依頼を進め、調査対象者の推薦や依頼者の追加をしているところである。研究IVについては調査として、グループインタビューを終了し、分析を進めている。2013年度に、「研究I(妊娠・育児期にある既婚臨床看護師に対しての調査)」および「研究II(対照群:1妊娠期・育児期にある既婚一般事務職員と2非妊娠期にある独身臨床看護師に対しての調査)」の実態調査を行う予定であったが、妊娠・育児期にある看護師を対象とするため、倫理審査の承認を受けることに困難が伴った。一方、調査を先行研究をふまえた内容にするため、文献検討を深めることを進め、学会発表への準備ができた。研究IIIとして、研究I、IIの総合的な分析より疲労・睡眠問題の解決と職場定着に向けての支援作成を検討する。看護管理、健康管理の視点から、研究I、IIの分析結果を読み取り、疲労・睡眠問題の解決と職場定着に向けての支援策の素案を作成する。また、研究IVとして、疲労・睡眠問題の解決と職場定着にむけての支援策の検証として2013年度に、療養と一般の病棟で働く師長クラスの看護師のグループインタビューを実施した。研究IIIと合わせて、妊娠・育児期における看護管理の現状について考察する。研究全体について、報告書を作成する。現在、研究IおよびIIの倫理審査を所属大学で進めており、承認にむけて倫理委員会との話し合いと面談を行っている。2013年度実施予定である研究IVについては、倫理審査が受理されており、4月から調査の準備を開始し8月に調査を実施する。文献検討を行ったことにより、わが国における妊娠・育児期にある看護師の職場定着に関する先行研究の実態が明らかにできた。実態調査を実施し、文献検討をふまえた考察を行っていく。学会参加の旅費に経費がかかったが、購入を予定していた物品(プリンター等)の価格が安くおさえられたことにより結果として差額が発生した。1研究I、IIの継続にための通信費、2研究打ち合わせ及び学術集会への出席と発表のための旅費、宿泊費、3報告書作成費用他
組織浸透力に優れたsiRNA搭載極小脂質ナノ粒子による新規がん治療

水溶性高分子であるポリエチレングリコールを有する脂質誘導体(PEG化脂質)を主成分として含む脂質ナノ粒子をマイクロ流路を用いてアルコール希釈法の原理により製造した。PEG化脂質と脂溶性コア成分であるトリオレインとの配合比を調節することで粒子径を約10 nm50 nmの範囲で連続的に変化させることに成功した。グリオーマ同所移植モデルマウスの作成手法を確立し、本モデルマウスに蛍光標識した脂質ナノ粒子を静脈内投与し、24時間後における脳切片の顕微鏡観察を行った結果、腫瘍組織選択的に脂質ナノ粒子が集積していることを確認した。また、パクリタキセルを細胞内の還元条件下で切断可能なジスルフィド結合を介して炭化水素鎖を連結した誘導体を合成した。本パクリタキセル誘導体を搭載した脂質ナノ粒子をマウスに静脈内投与した際に、誘導体が脂質ナノ粒子からリークせずに長時間血中を滞留可能であることを明らかにした。直径30 nm以下の小さな粒子径と高いsiRNA導入活性を両立するための新たなpH感受性カチオン性脂質の開発を行った。脂質の脂溶性足場を複数比較した結果、長鎖の炭化水素鎖を有する脂質が従来の足場構造よりもsiRNA挿入活性に優れることを見出した。また、粒子径の小型化に伴う表面積の増大に対応するため、卵黄由来スフィンゴミエリンをヘルパー脂質として用いることで粒子径の更なる小型化(約23 nm)およびsiRNA導入活性の向上が認められた。パクリタキセル送達に関する検討では、製剤の粒径制御、搭載薬物の合成および脂質ナノ粒子への搭載、および優れた血中滞留性を確認している。現在、担癌モデルにおける抗腫瘍効果の検討を行っている段階である。siRNA送達に関する検討では、培養細胞における遺伝子ノックダウンを誘導可能な極小LNPの開発に成功した。極小粒径とsiRNA送達を両立した報告はこれまでになく、本成果は今後のin vivoにおける製剤開発に向けて有望な結果であると考えられる。パクリタキセル送達に関する検討では、現在行っている担癌(皮下移植)モデルにおける結果とin vitro殺細胞効果の結果を基に同所移植モデルにおける腫瘍への薬物送達および抗腫瘍効果の検討を進める予定である。siRNA送達に関する検討では、in vitroで見出したLNPの製剤処方を基盤としてin vivoにおける血中安定性を指標に製剤の検討を行う。その後、担癌モデルにおけるsiRNA送達の検証および抗腫瘍効果の検討を行う予定である。一般消耗品を一部別財源で確保したため、僅かに残額が生じた。次年度は本残額を実験動物等の購入費として使用し、研究データの充実を図る。
サイトカインである腫瘍壊死因子は冠動脈粥腫の破裂・血栓形成の成因として重要である。

サイトカインの一種である腫瘍壊死因子(TNF)の血中レベルは急性心筋梗塞において上昇することが知られている。我々は急性心筋梗塞責任冠動脈病変の特徴である出血壊死、粥腫の破裂、マクロファージの集積という組織像が腫瘍壊死因子(TNF)関与の腫瘍組織病変と類似していることに着目し、TNFが梗塞責任冠動脈組織病変の発生に関与しているという仮説を考えた。そこでヒトおよび高脂肪食飼育ウサギの梗塞責任冠動脈組織にTNFならびにTNF遺伝子が存在するか否かを検討した。さらに心筋梗塞において上昇する血中TNFが心臓のどの細胞に由来するかも心筋組織を用いて検討した。対象および方法:対象はヒトで急性心筋梗塞発症後4日以内に死亡し、死亡後4時間以内に剖検された10例、心筋梗塞にてbypass surgeryをうけたヒトの心耳組織5例および高脂肪食飼育ウサギ10羽の冠動脈である。上記組織の一部をPLP固定後凍結し、クリオスタットにて4μm切片を作製し、TNFに対するモノクローナル抗体を用いて酵素抗体法を行った。上記組織の残りについて固定せずに凍結し、エライザー法にてTNFを定量化した。TNF遺伝子に対するcDNAを用いてPCR法にてTNFmRNAの存在について解析した。結果および考案:1)梗塞責任冠動脈組織にはTNFのモノクローナル抗体に対し陽性細胞が存在した。その細胞はアクチンに対する抗体陽性細胞またはマクロファージに対する抗体陽性細胞で平滑筋またはマクロファージと思われた。TNF陽性細胞は急性心筋梗塞責任冠動脈のみならず、非梗塞部の粥状動脈梗化病変部にも存在することがあった。従って、梗塞責任冠動脈病変の特異的所見とはいえず、plaque ruptureの成因の解明には今後さらに検討する必要がある。2)ヒトの心耳組織において心不全の強い例ではエライザー法にてTNFが高濃度に存在し、かつ、免疫組織学的に心筋細胞および小血管平滑筋にTNFに対するモノクローナル抗体陽性細胞がみられた。全例でPCRにてTNFmRNAの存在を確認できた。以上より梗塞責任冠動脈病変部の平滑筋ならびにマクロファージ、および不全心の心房組織の心筋細胞および平滑筋にTNFとTNFmRNAの発現増大があり、これらは急性心筋梗塞発症のメカニズムとして重要な役割を演じていると思われる。
白血病細胞のアポトーシス誘導ならびに浸潤阻止のための制御技術と天然薬物の開発

申請者らの見いだしたふたつの知見、レチノイン酸にチロシンキナーゼ阻害剤を共存させることで白血病細胞にアポトーシスを誘導しうる、レチノイン酸で刺激すると白血病細胞の接着分子LFA-1を介した接着性が顕著に亢進する、をもとにして、白血病細胞のアポトーシス誘導と接着の制御の分子機構の解明ならびに抗癌活性の期待できる天然薬物の開発を試み、以下の知見を得た。1.レチノイン酸で刺激されたHL-60細胞ではチロシンキナーゼLynが抗アポトーシス作用を発揮するが、刺激後にCbl(p120^<c-cbl>)と未同定の75kDa蛋白がチロシン燐酸化を受けてLynに会合してくることを見いだした。2.インテグリンVLA3を発現しているJurkat細胞は抗原レセプター架橋時に、そのリガンドラミニン5が存在するとアポトーシスを引き起こす。3.subtractionクローニングとdifferentialhybridyzationとを組み合わせることによって、白血病細胞の接着制御に関わる可能性のある12種の遺伝子クローンを得た。4.インテグリンLFA-1の活性化にプロテアソームが必須の役割を果たしていることが明らかになった。5.微生物二次代謝産物を前骨髄球性白血病細胞HL-60の接着を阻害する活性でスクリーニングして、新規16員環マクロライド物質を発見してマクロスフェライドAと名ずけた。これが、セレクチンを介した接着を阻害し、in vivoにおいて癌転移を阻害することを明らかした。
大脳局所冷却装置を用いた術中脳機能マッピング法の確立

覚醒下手術において従来行われている電気刺激に代わり、より安全な脳局所冷却法を用い、脳機能マッピングを行う手法を開発した。開頭終了後、言語野を電気刺激にて特定した。続いてペルチエ素子からなる脳冷却装置を用い言語野を冷却した。その結果、7°Cの冷却により言語機能の抑制が観察され、復温後には回復した。また運動感覚野を7°Cにて冷却するとSEPの有意な振幅低下が確認された。冷却に伴う有害事象は認められなかった。脳腫瘍、難治性てんかんなどの疾患に対して切除手術を行う際、脳機能局在を詳細に評価(脳機能マッピング)することが、手術合併症を回避する上で重要である。実際には運動機能障害を早期に検出するため運動誘発電位(MEP)や覚醒下手術による脳機能(言語野)マッピングなどの手法が用いられている。しかしいずれの方法も電気刺激による痙攣発作の誘発、電気刺激強度の設定に起因する測定結果解析のばらつきといった問題点がある。一方近年我々の組織学的および神経生理学的検索により、脳表を0°Cまで冷却しても、不可逆的変化をきたさないこと、また脳表を10°C以下に冷却することにより神経生理機能(運動)が抑制されることを確認した。以上の経緯から、我々は覚醒下手術において従来行なわれている電気刺激に代わり、より安全な脳局所冷却法を用い、脳機能マッピングを行なう手法の開発を目的に研究を行った。まず使用する冷却プローブの特許出願を行った(特願2010-71321)。さらに本研究を大学内倫理委員会および患者の承認を得た後に71才男性に実施した。ウエルニッケ野に主座をおく膠芽腫の覚醒下手術に際し、皮質電気刺激によりBroca野を確認した後、同部を1cm角のハンドヘルド型冷却装置を用い15°C、10°C、7.5°Cに冷却し、言語機能を評価した。言語機能は物品呼称および数唱で評価した。冷却面の温度において15°C、10°Cでは言語機能に変化は見られなかったが、7.5°Cの冷却により冷却から15秒後に言語停止を認め、反復冷却により再現性を確認した。術後冷却による有害事象は認めなかった。温度制御面では冷却開始時に数秒間の一過性温度上昇(2.5°C)が認められたが、その後は安定した温度制御が可能であった。我々の開発したハンドヘルド型冷却装置は覚醒下手術における脳機能マッピングとして臨床応用可能であることが確認された。覚醒下手術において従来行なわれている電気刺激に代わり、より安全な脳局所冷却法を用い、脳機能マッピングを行なう手法の開発を目的に研究を行った。具体的には、該当患者の覚醒下手術時に、脳冷却装置を用いて患者脳の運動野、言語野を冷却し、言語機能および運動機能の機能抑制に伴う一過性神経症状(運動野においては片麻痺、言語野においては失語)の出現、および冷却中止後の神経症状改善を評価する手法を用いた。脳腫瘍1例では覚醒下手術中に評価を行った。全身麻酔下に病変摘出および脳機能モニタリングに必要な範囲での開頭を行った。開頭終了後、麻酔を中止し患者の覚醒状態を得た。解剖学的に予想される言語野を中心に従来の方法である電気刺激による脳機能マッピングを行った。引き続き、ペルチエ素子からなる脳冷却装置を用いて、先に同定された言語野を冷却した。冷却は脳表温を15-7°Cとし、冷却前、冷却中、冷却終了後の患者の言語機能の変化を観察した。その結果7°Cの冷却により言語機能の抑制が観察され、復温後には回復した。また運動野近傍に主座を持つ脳腫瘍2例では運動機能の抑制効果を検討した。筋弛緩薬を使用しない全身麻酔下に運動野部分を含め、開頭を行った。脳表を露出後、運動野を電気刺激し、頚部硬膜外または対側母指球筋から運動誘発電位(MEP)を記録した。続いて運動野を7°Cにて10分間冷却し、再度MEPを記録した。その結果MEPの振幅抑制が認められ、復温とともに振幅は回復した。以上の結果より7°C程度の脳表冷却により言語・運動機能は一過性に抑制され、我々の開発した冷却プローブは電気刺激に代わる新しい脳機能マッピング法として確立出来る可能性が確認された。覚醒下手術において切除を行う際、脳機能局在を詳細に評価(脳機能マッピング)することが、手術合併症を回避する上で重要である。現在は刺激装置として単極もしくは双極刺激の電気刺激装置を用いているが、痙攣発作の誘発、刺激強度の設定に起因する測定結果解析のばらつきといった問題点がある。一方我々はこれまでの局所脳冷却の研究から4-10°Cの脳局所冷却により脳に不可逆的損傷を引き起こすことなく、神経生理機能のみが抑制されることを動物実験より明らかにした。

そこで過去の研究成果をもとに覚醒下手術において従来行われている電気刺激法に代わり、より安全性の高い脳局所冷却法を用いた脳機能マッピングの確立とそれに使用する冷却プローブの開発を目的に臨床研究を行った。本研究は大学内倫理委員会および患者の承認を得た後に実施した。言語野近傍の脳腫瘍に対する覚醒下手術に際し、皮質電気刺激によりBroca野を確認した。その後同部を1cm角のハンドヘルド型冷却装置(独自開発、特許出願中)を用い15°C、10°C、7.5°Cに冷却し、言語機能を評価した。冷却装置は熱電素子および冷却水環流装置から構成され、先端に設置した温度センサーから温度を検知、PID制御により一定温度に制御される構造になっている。言語機能は物品呼称および数唱で評価した。冷却面の温度において15°C、10°Cでは言語機能に変化は見られなかったが、7.5°Cの冷却により冷却から15秒後に言語停止を認め、反復冷却により再現性を確認した。術後冷却による有害事象は認めなかった。温度制御面では冷却開始時に数秒間の一過性温度上昇(2.5°C)が認められたが、その後は安定した温度制御が可能であった。我々の開発したハンドヘルド型冷却装置は覚醒下手術における脳機能マッピングとして応用可能であることが確認された。我々が試作した冷却装置が臨床研究において言語・運動機能を抑制する事が確認出来た。概ね計画通りに進捗している。24年度が最終年度であるため、記入しない。冷却装置の改良を行い、冷却効率を高めていく。さらに装置の小型化、フェイルセーフシステムの確立を目指す。さらに実用化に向け、他施設との共同臨床研究および薬事審査を受けるための準備を進める。
石炭の溶媒膨潤ゲルを用いる触媒効率の増加に関する基礎的・応用的研究

本年度研究実施計画の第一番目に上げた温度可変(30300°C)溶液膨潤特性測定装置の製作は、予想以上の時間を要したが、12月中旬に完成し、標準物質(合成高分子)及び石炭を用いた予備実験の結果は良好であり、一部の結果に付いて成果報告会にて発表を行なった。本測定装置は、他分子が石炭組織中へ拡散して行く際の活性化エネルギ-を精度良く測定可能な世界で唯一の装置であると確信しており、今後、本研究の目的の一つである溶液膨潤ゲル生成のメカニズム解明はもとりよ、石炭化学における最も重要な問題とされている石炭の高次構造を調べる上で強力な武器になるものと考えられる。また、本研究での鍵を握ると考えられる石炭ゲルの化学的挙動についても、モデル反応として水添タ-ルピッチを用いる石炭の一次液化反応を選び、THFとの2液系を用いて調製した石炭ーピッチゲルを、オ-トク-ブを用いる事なく、しかも、攪拌する事なしに、370°Cで加熱することにより90%以上(ピリジン可溶分、イリノイ炭)の高い液化収率を得る事が出来た。この実験結果は、明らかに石炭ゲルの使用により反応効率の向上が起こっている事を示しており、反応試薬を石炭組織中に出来るだけ均一に分散させる実験的手法として2液系膨潤法が極めて有効であることを意味している。即ち、来年度は、具体的に各種の触媒を用いる石炭の変換プロセスにたいして、この石炭ゲルの概念がどのくらい機能し得るか詳細に検討を行なっていきたいと考えている。研究実施計画に記載した膨潤過程における超音波エネルギ-照射効果については、目下実験デ-タの整理を行なっており近日中に発表出来る予定である。また、高圧力下での溶液膨潤測定装置の製作については、今年度の上記新装置製作過程において種々のノウハウを得たので来年度には実現出来るものと確信している。
骨再生療法への炭酸ガスの応用

【背景】外傷や骨感染症、骨腫瘍により骨を失った患者に対して骨延長術は有用で確立された治療法であるが、長い治療期間を必要とすることが欠点である。我々はこれまでにラット大腿骨骨折モデルにおいて、炭酸ガス経皮吸収療法により骨折治癒が加速されるという知見を得ている。本研究では、骨延長術に炭酸ガス経皮吸収療法を組み合わせることで、骨形成が促進し、治療期間が短縮されるかを検証した。【目的】骨延長術に炭酸ガス経皮吸収を応用することで骨再生を促進できるという仮説を検証することを、平成29年度から30年度にわたる研究目的とした。【方法】24週齢、メスのNew Zealand white rabbitを使用した。片側脛骨に創外固定器を装着、骨幹部で骨切りを行い、1週間の待機期間を置いた後、1日1mm、計10mmの骨延長を行った。患側下肢に炭酸ガス経皮吸収促進効果を有するハイドロジェルを塗布し、1日20分間、週5日間、炭酸ガスを経皮吸収させた。延長完了時、完了後2週、4週で安楽死させ、経皮吸収を行った炭酸ガス群20羽と行わなかった対照群20羽で、骨形成をX線学的、組織学的に、また、骨強度を力学試験にて評価し、比較検討を行った。【結果】単純X線撮影を行い、画像解析ソフトを用いて骨形成の程度を定量化したところ、炭酸ガス群では延長完了後4週で延長部のピクセル値が有意に高かった。組織学的評価では炭酸ガス群で、延長完了後2週での軟骨形成が旺盛であり、延長完了時および延長完了後2週で新生血管数が有意に多かった。マイクロCT評価では延長完了後2週において延長仮骨の骨塩量と骨梁幅が炭酸ガス群で有意に高値であった。延長完了後4週に行った力学試験では炭酸ガス群で破断エネルギーが有意に高かった。【考察】炭酸ガス経皮吸収は、骨延長術における骨形成を促進する有用な併用療法として臨床応用が期待できる可能性を示せた。平成30年度の研究目的として、研究計画書作成段階においては、骨折治癒促進効果を持ち臨床使用されている低出力超音波パルスに炭酸ガス経皮吸収を併用することで、それぞれ単独よりも相加的、相乗的に骨折治癒が促進されるという仮説を検証することを挙げていた。しかし平成29年度実施した、骨延長術による骨形成に対する炭酸ガス経皮吸収の効果を調べる研究において、実験動物モデル作成、手術後飼育方法、ウサギの骨組織における適切な組織切片作成法の確立などに予定よりも時間を要した。そのため、この研究における実験実施期間が平成30年度までに及んだ。これらの理由から、低出力超音波パルスと炭酸ガス経皮吸収の併用効果を調べる研究に、計画時よりは遅れを生じた。当初計画した通りにラット大腿骨骨折モデルを作成し、これに低出力超音波パルスと炭酸ガス経皮吸収を同時に施行できる実験系を平成30年度内に確立することはできている。また、骨折治癒過程を評価する手技、実験系も確立したものを持っており、研究を推進できる体制は整えている。実験を継続中であり、次年度において低出力超音波パルスと炭酸ガス経皮吸収の併用による骨折治癒促進効果についての評価を行っていく。加えて、当初の研究計画にて平成31年度研究課題として挙げた、ウサギ骨欠損モデルへの骨形成因子含有人工骨充填に炭酸ガス経皮吸収を併用することで、骨形成因子含有人工骨充填単独よりも骨再生が促進されるという仮説を検証する研究も並行していく。ウサギ骨欠損モデル作成、骨形成因子含有人工骨充填の手術手技、ウサギへの炭酸ガス経皮吸収手法は確立できており、こちらの研究も進めていく予定である。【背景】骨延長術は有用で確立された骨再生療法であるが、長い治療期間を必要とすることが欠点である。我々はこれまでに、炭酸ガス経皮吸収により血流増加、血管新生、軟骨内骨化促進を介して骨折治癒が加速されるという知見を得ている。【目的】平成29年度の研究目的は骨延長術に炭酸ガス経皮吸収を応用することで骨再生を促進できるという仮説を検証することである。【方法】24週齢のウサギを用いた動物実験を行った。片側脛骨に創外固定器を装着して骨幹部で骨切りを行い、1週間の待機期間を置いた後、1日1mm、計10mmの骨延長を行った。患側下肢に炭酸ガス経皮吸収促進効果を有するハイドロジェルを塗布し炭酸ガスを経皮吸収させた。手術翌日より、1日20分間、週5日間の経皮吸収を骨延長完了後4週まで行った。経皮吸収を行った炭酸ガス群と行わなかった対照群でX線学的評価および組織学的評価を行った。骨延長完了時及び完了後1週毎に骨延長部の単純X線写真を撮影して骨形成を定性的に評価するとともに、画像解析ソフトを用いて骨形成の程度を定量化した。延長完了後4週で延長部を含む下腿骨の凍結組織切片を作成した。ヘマトキシリン-エオジン、ファストグリーン、サフラニンO染色を行い、光学顕微鏡で観察した。【結果】X線学的評価では炭酸ガス群でより旺盛な仮骨形成が観察され、炭酸ガス群では骨延長後2週、4週で延長部のpixel valueが対象群に比して有意に高値であった。組織学的評価では、炭酸ガス群において対照群より厚い骨梁構造が観察された。

対照群では延長部中央に軟骨組織の残存を認めたが、炭酸ガス群には認めなかった。すなわち、炭酸ガス群においては軟骨内骨化が加速されていた。【考察】炭酸ガス経皮吸収は、骨延長術の治療期間を短縮する有用な新規骨再生促進法となることが期待できる。当該年度の研究目的、つまり炭酸ガス経皮吸収は骨延長術による骨再生を促進するという仮説を検証することが、おおむね順調に進展している。これをX線学的、組織学的評価にて証明することができた。ただし、より詳細な検討はまだ完了していない。すなわち、マイクロCTを用いて骨延長によって再生された骨の骨密度を始めとする骨パラメーターの測定、さらに再生骨の強度測定は進行中であるが、もうしばらくの研究継続を要する状況である。【背景】外傷や骨感染症、骨腫瘍により骨を失った患者に対して骨延長術は有用で確立された治療法であるが、長い治療期間を必要とすることが欠点である。我々はこれまでにラット大腿骨骨折モデルにおいて、炭酸ガス経皮吸収療法により骨折治癒が加速されるという知見を得ている。本研究では、骨延長術に炭酸ガス経皮吸収療法を組み合わせることで、骨形成が促進し、治療期間が短縮されるかを検証した。【目的】骨延長術に炭酸ガス経皮吸収を応用することで骨再生を促進できるという仮説を検証することを、平成29年度から30年度にわたる研究目的とした。【方法】24週齢、メスのNew Zealand white rabbitを使用した。片側脛骨に創外固定器を装着、骨幹部で骨切りを行い、1週間の待機期間を置いた後、1日1mm、計10mmの骨延長を行った。患側下肢に炭酸ガス経皮吸収促進効果を有するハイドロジェルを塗布し、1日20分間、週5日間、炭酸ガスを経皮吸収させた。延長完了時、完了後2週、4週で安楽死させ、経皮吸収を行った炭酸ガス群20羽と行わなかった対照群20羽で、骨形成をX線学的、組織学的に、また、骨強度を力学試験にて評価し、比較検討を行った。【結果】単純X線撮影を行い、画像解析ソフトを用いて骨形成の程度を定量化したところ、炭酸ガス群では延長完了後4週で延長部のピクセル値が有意に高かった。組織学的評価では炭酸ガス群で、延長完了後2週での軟骨形成が旺盛であり、延長完了時および延長完了後2週で新生血管数が有意に多かった。マイクロCT評価では延長完了後2週において延長仮骨の骨塩量と骨梁幅が炭酸ガス群で有意に高値であった。延長完了後4週に行った力学試験では炭酸ガス群で破断エネルギーが有意に高かった。【考察】炭酸ガス経皮吸収は、骨延長術における骨形成を促進する有用な併用療法として臨床応用が期待できる可能性を示せた。平成30年度の研究目的として、研究計画書作成段階においては、骨折治癒促進効果を持ち臨床使用されている低出力超音波パルスに炭酸ガス経皮吸収を併用することで、それぞれ単独よりも相加的、相乗的に骨折治癒が促進されるという仮説を検証することを挙げていた。しかし平成29年度実施した、骨延長術による骨形成に対する炭酸ガス経皮吸収の効果を調べる研究において、実験動物モデル作成、手術後飼育方法、ウサギの骨組織における適切な組織切片作成法の確立などに予定よりも時間を要した。そのため、この研究における実験実施期間が平成30年度までに及んだ。
自閉症スぺクトラム障害の社会相互性障害の新規治療薬とantioxidant機構

自閉症スペクトラム障害(ASD)におけるDNA methlationの異常の有無,酸化ストレスマーカーのhexanpyl-lysine (HEL)、抗酸化に抗マーカーのtotan antioxidant capacity(TAC)、血漿suooproxide dismutase (SOD)との関連、およびこれら酸化ストレス関連マーカを調べた。ASD群はHELの尿中濃度が有意に高く、TACの濃度が有意に低値であり、DNA methylation指標の8-OHdG濃度に有社会性障害の病態要因としての重ることが示された。「はじめに」自閉症スぺクトラム障害(ASD)でも、oxidative stressによる脳機能のダメージが病態要因として提起され、その脳科学的基盤として、1) antioxidant capacityの脆弱性、2) oxidative stressの増強に起因するantioxidant capacityの低下、3)glutathioneの生成障害、4) oxidative stressによるミトコンドリア機能障害(MD)など多様な仮説が提唱されている。私達はこの移行機序を考察中である(Minirev Med Chem, thematic issue, accepted, 2014)。日本ではASDの病態としてMDの中のelectron transport complexの機能不全(Anitha et al, 2013)が報告されたのみである。これらの4つの仮説では診断や病態にかかわるbiomarkerが多数報告されている。重要なことは、痙攣や神経系障害を随伴するASDとantioxidant機能の低下が主病態のDSM-IV-Rの診断基準に記載されている典型的なASDはMD症状を随伴するASDとはヘテロな病態を持つので、2者を区別して医療的対応しないと、予後や治療法について、関係者の錯綜と誤解を招く恐れがある。結節硬化症の8割にASD症状が随伴するので、抗酸化能のASD症状への関与の機序について、ASDを随伴する結節硬化症3例で検討した。ASD症状の改善に伴って抗酸化能の指標であるCpの濃度が上昇し、その上昇度は症状改善度とほぼ一致した。奏功機序として、脳内組織の抗酸化作用によると考えられた。自閉症スペクトラム障害における抗酸化能の解析から、結節硬化症の自閉症スペクトラム障害症状でも抗酸化能が脳のシグナル伝達系のdegenerationに関与することが推察できた。したがって、自閉症スペクトラム障害症状は脳のシグナル伝達系の変性疾患という病態が推察できた。今後は自閉症スペクトラム障害症状の成因を解析すべく、自閉症スペクトラム障害症状を持つ結節硬化症で抗酸化能をさらに検討し、症状の改善との関連を解析したい。2018年度には自閉症スペクトラム障害(ASD)症例における抗酸化機能の様態を結節性硬化症(tuberous sclerosis, TSC)の自閉症スペクトラム障害症状と比較、検討した。一般のASD症例では、症状の改善につれてTfと抗酸化タンパクのsuoeroxide dismutase (SOD)の血清濃度の上昇がみられた。しかし、一般のASD例の20%の症例では言語性コミュニケーションと相互的社会性は改善しなかった。この点で、TSCの自閉スペクASD例における社会的相互的性と言語的コミュニケーションの著明な改善は世界中の学童期ー青年期の約20%のASD例に認められる難治性の言語性コミュニケーション障害の改善に寄与する知見である。一般ASD例で抗酸化機能とDNA損傷も検索した。一般ASD例では正常群にくらべてtotal antioxidan capacity(TAC)が低下し、酸化ストレス負荷が大きかった。この2要因の病態に対する役割を標準化偏回帰係数を算出して比較討した結果、TACが有意に重要な役割を担うことを世界で初めて突き止めた。この成果は有力な英文専門誌2誌で公表され、さらに2報が公開予定である。当初は一般の自閉症スペクトラム障害症例における抗酸化機能とDNA損傷の検索であったが、自閉症スペクトラム障害の臨床モデルとして難治な結節性硬化症の自閉症スペクトラム障害を取り上げて、抗腫瘍薬エベロリムスの効果と奏功機序を検索した。その結果、難治な相互的社会性と言語性コミュニケーションの障害が著明に改善し、血清の抗酸化タンパクのceruloplssminとtransferrinの機能亢進という奏功機序を見出した。このことは、治療抵抗性の一般の自閉症スペクトラム障害症例の根治薬につながる知見である。自閉症スペクトラム障害(ASD)の病態要因として、酸化ストレス負荷とこれに対する抗酸化機能が重要な役割を担っている。ASDにおけるDNA methlationの異常の有無,および酸化ストレスマーカーのhexanpyl-lysine (HEL)、抗酸化に抗マーカーのtotan antioxidant capacity(TAC)、血漿suooproxide dismutase (SOD)との関連、およびこれらの酸化ストレス関連マーカについて、、ASDの社会性障害との関連を検索した。対象はASD29例(平均年齢、10.7歳)、対照群12例(平均年齢、14.7歳)である。ASD群では酸化ストレス度の指標のHELの尿中濃度が有意に高く、TACの濃度が有意に低値であり、DNA methylation指標の8-OHdG濃度には有意差がなかった。従来の内外の報告ではこの2要因のいずれが病態因としての重みをもつか不明であった。私達はこの2要因の軽重の関係をstandardized regression coefficientを用いて解析した。TACはHEL, 8-OHdG,社会性尺度(Social Responsiveness Scale, SRS)のsubscale評価点をHEL. 8OHdg典も有意に予測し得ることが判明した。

さらに、standardized regression coeficientはTACが0.962, HELが0.101,8-OHdGが0.89であり、TACがASDの社会性障害の病態要因としての重みをみつこと、8-OHdGも病態要因んになり得ることが示された。血漿SOD濃度はTACに有意に関与したが、病態養要因とはみなせなかった。自閉症スペクトラム障害(ASD)におけるDNA methlationの異常の有無,酸化ストレスマーカーのhexanpyl-lysine (HEL)、抗酸化に抗マーカーのtotan antioxidant capacity(TAC)、血漿suooproxide dismutase (SOD)との関連、およびこれら酸化ストレス関連マーカを調べた。ASD群はHELの尿中濃度が有意に高く、TACの濃度が有意に低値であり、DNA methylation指標の8-OHdG濃度に有社会性障害の病態要因としての重ることが示された。本研究のテーマである抗酸化マーカーの検索での抗酸化能マーカーの検査委託費用が予想以上にかさんで、支給額の70万を超えて2倍に膨らみ、臨床試験の実施を手加減せざるをえなかったために、実施した症例は当初に計画よりも3例ほど少なかった。しかし、平成27年度は共同研究中の独協医大小児科の准教授の支援を得て、症例を追加して、データーを集積する計画を立てている。これまでの検索によって、自閉症スペクトラム障害症状は脳のシグナル伝達系の変性疾患という病態が推察できた。今後は自閉症スペクトラム障害症状の成因を解析すべく、自閉症スペクトラム障害症状を持つ結節硬化症で抗酸化能をさらに検討し、症状の改善との関連を解析したい。自閉症スペクトラム障害の臨床モデルとして、難治な結節性硬化症の自閉症スペクトラム障害を取り上げて、抗腫瘍薬エベロリムスの効果と奏功機序を検索した。その結果、難治な相互的社会性と言語性コミュニケーションの障害が著明に改善し、血清の抗酸化タンパクのceruloplssminとtransferrinの機能亢進という奏功機序を見出した。このデータを積み上げて、治療抵抗性の一般の自閉症スペクトラム障害症例の根治薬につながる知見を見出すために、名古屋大障害児小児科、国立国際医療研究センター病院小児科、聖隷浜松病院小児神経科、大阪大泌尿器科、神戸大泌尿器科、埼玉井地泌尿器科の教授らと連携して研究を進めつつある。今後は京都大精神科、名古屋大精神科の自閉症スペクトラム障害の病態研究をしている准教授ら専門家とも提携を図って、一般の自閉症スペクトラム障害の根治薬の開発に貢献したい。神経科学次年度はさらに次のような臨床試験を行う。
幼齢期心臓支配神経への選択的操作に伴う成熟期心筋における病態形成の解明

小児期の手術成績の向上のため近年急増する成人先天性心疾患患者において、成人早期の心不全・不整脈続発が喫緊の問題となっており、手術に伴う心臓分布神経の切断など、成人発症の心疾患とは異なる視点からの病態解明が必要である。本研究は、幼齢期に各種心臓支配神経へ介入・操作した際の、心筋成長への影響や成獣期に続発する心筋障害を解析する、病態解明のための動物研究を行うものである。心臓に分布する各種神経(交感・迷走・求心性)を遺伝学的に自在に操作(除去・刺激他)する技術(心臓神経操作ラット)を用いて前述の問いに対する解析を行っている。齧歯類の心臓解剖を踏まえ、左右心室に限定した支配神経の全除神経(交感神経、副交感神経、求心性神経)を施行した。心室神経操作後4週間の時点で、心筋菲薄化・心拡大、心外膜側を中心とした心筋の繊維化、心筋繊維化領域に一致する、神経の再支配とともに増加した交感神経線維と周囲の細胞浸潤、外膜側に優位な心筋細胞増殖の減少が観察された。心臓神経の切断・再支配過程が、周囲の心筋構成細胞・組織に影響を及ぼす像が示唆された。交感神経活動の観察が可能なラットを作製した(DBH-tTA2A-Cre/CAG-LSL-GCaMP6f)。また交感神経刺激アデノウイルス随伴ベクターを作製した(AAV-TH-NaChBac G229A-2A-turboRFP)。前述ラット腎臓に同ベクターを局所注射し、2光子顕微鏡によるCaイメージングを行ったところ、腎臓交感神経が対側に比して251%まで増加し、高血圧が誘導された。またCre組み換え依存的に神経を除去するベクター(AAV-Floxed-DTA)を追加することで、心臓特定領域の除神経が可能である。前述のベクターを用いて時空間特異的な神経操作を行うことで、心筋成長に及ぼす神経系の役割を解析し継続している。神経遺伝子操作技術の実行可能性を確認することで、臨床上の問いに対する解析が可能であることが判明し、解析を開始している。心室筋構成細胞に対しては交感神経の影響が大きいと予想し、まずは交感神経の操作と解析を行い、主に組織変化の観察を行った。しかし、神経操作に伴う心筋性状や機能変化は微細であり個体差が大きい印象を受けたため、介入を反復し再現性を確認する必要があり、時間を要している。また研究指導者の異動に伴い、研究環境の変化あり。また次年度は所属研究所の移転が予定され、遺伝子改変動物の管理を含め、環境整備を施行しながら研究を進めていく必要がある。組織解析においては、線維芽細胞、血管内皮細胞、自然免疫系(マクロファージ、樹状細胞など)の応答が推察された。自律神経への操作がこれらの細胞群へ及ぼす影響を既存の報告を参考にし解析を行っていく。上記に加え、既に心筋障害や肥大と関連するとされる複数の因子(ミトコンドリア呼吸鎖、ATP合成、BNP、Caポンプ、カルシニューリン、コラーゲン、各種成長因子)の変化を解析する目的で、PCRアレイによる網羅的な遺伝子分析を追加し、成人期心不全の病態形成へのメカニズムへ迫りたいと考えている。

心室筋構成細胞に対しては交感神経の影響が大きいと予想し、まずは交感神経の操作と解析を行い、主に組織変化の観察を行った。しかし、神経操作に伴う心筋性状や機能変化は微細であり個体差が大きい印象を受けたため、介入を反復し再現性を確認する必要があり、時間を要している。また研究指導者の異動に伴い、研究環境の変化あり。また次年度は所属研究所の移転が予定され、遺伝子改変動物の管理を含め、環境整備を施行しながら研究を進めていく必要がある。組織解析においては、線維芽細胞、血管内皮細胞、自然免疫系(マクロファージ、樹状細胞など)の応答が推察された。自律神経への操作がこれらの細胞群へ及ぼす影響を既存の報告を参考にし解析を行っていく。上記に加え、既に心筋障害や肥大と関連するとされる複数の因子(ミトコンドリア呼吸鎖、ATP合成、BNP、Caポンプ、カルシニューリン、コラーゲン、各種成長因子)の変化を解析する目的で、PCRアレイによる網羅的な遺伝子分析を追加し、成人期心不全の病態形成へのメカニズムへ迫りたいと考えている。1万円未満の残額が発生した。次年度の物品費へ繰り越す予定である。