hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食用キノコからの生体調節物質の探索と機能解明

本研究はNGF合成促進、血中コレステロール低下活性等の成人病に関わる生物活性に注目し,活性物質をキノコに求めてスクリーニングを行い活性物質を探索し、一方、これまでに得られた物質の活性発現機構を明らかにしようとしたものであり,以下の結果を得た。(1)試料(キノコ)の収集、抽出:130種類以上のキノコを収集し含水エタノール中で抽出し、その抽出液を浴媒分画する。活性画分について活性物質の単離を試みた。(2)神経成長因子(nerve growth factor,NGF)合成促進物質の探索:上記の抽出物中に血液-脳関門を通過可能でかつ脳中でのNGF産生を促進する物質を求めてアッセイを行い、活性物質の単離・精製を試み,数種の新規活性物質を得た。(3)血漿脂質および血圧降下物質の探索:血漿コレステロール低下物質としてニンギョウタケ(Polyporus confluens)からグリフォリンとネオグリフォリンを単離した。この実験は餌中にコレステロールを添加したものであり、活性発現機構がコレステロールの吸収阻害によるのかあるいは排泄促進や合成阻害であるのかを明らかにするためにコレステロール無添加の餌による実験を行い,この活性がコレステロールの吸収阻害であることを確認した。(4)摂食阻害物質:餌中にヒラタケ(Pleurotus ostreatus)を添加すると、ラットはほとんど食べようとしない。この活性物質の単離を試み、SDS電気泳動において単一バンドを示すまで精製に成功した。この物質は蛋白質であり,レクチン活性を有していた。
心筋シグナル伝達のレドックス制御の研究

活性酸素は、細胞内のさまざまなタンパク質、核酸、脂質などを修飾することから、細胞毒性の面からのみ捉えられてきた。ラット新生仔心室筋細胞を過酸化水素(H_2O_2)で処理すると、三量体Gタンパク質のG_i/G_oが活性化され、遊離したGβγが下流のシグナリング分子を活性化し、MAPKのERK活性を増加させることをすでに見出している。どのアミノ酸が修飾され、それによって活性化されるのか精製したGα_iを用いて検討したところ、287番目のシステインの修飾はサブユニットの解離に必要であった。しかし、GTPγS結合活性を指標としたGα_iの活性化は287番目と326番目のシステインがともに修飾されることが必要であった。従って、細胞内では2つのシステインが修飾されて始めてGα_iが活性化されると考えられる。この結果は、細胞内の活性酸素がシグナリング分子のGタンパク質を活性化しうることを示唆していた。そこで、受容体刺激によって発生した活性酸素がGタンパク質を活性化できるか検討した。新生仔心室筋細胞をアンジオテンシンIIで刺激するとERKを含むMAPKが活性化され、この際活性酸素の発生も観察された。活性酸素をペルオキシレドキシンIIにより消去すると3種のMAPKのうちJNKの活性化のみが消失した。この結果は、受容体刺激によって生じる活性酸素量はGタンパク質を活性化するほど多くないことを、また受容体刺激によって生じた活性酸素は特定のシグナリング経路を活性化してMAPK (JNK)活性化を引き起こしていることを示している。今後、活性酸素の細胞内メディエーターとしての役割を確立するために、活性酸素のターゲット分子を明らかにすることが必要である。活性酸素によって代表される酸化ストレスは、これまで細胞毒性の面からのみ捉えられてきた。我々は、心筋細胞を用い酸化ストレスが三量体Gタンパク質を直接活性化すること、さらにこのGタンパク質の活性化が酸化ストレスから細胞を保護させるように働いていることを示した。酸化ストレスによるGタンパク質の活性化メカニズムを分子レベルで解析した。活性酸素で処理したGα_<i2>を質量分析にかけると、6個のシステインのみが修飾されていた。そこで、それぞれのシステインをセリンに変えた変異体を作成し活性酸素との反応性を調べたところ、287番と326番のシステインが活性化に必要なことが明らかになった。三量体Gタンパク質の活性化は、GTPの結合ならびにGαとGβγサブユニットへの解離を必要とする。そこで、活性化の過程と2つのシステインの修飾との関係を調べた。サブユニットへの解離は287番のシステインの修飾により、GTPの結合は287番と326番のシステインの修飾により、起きていることが明らかになった。また、他の活性酸素種(一重項酸素、スパーオキシドアニオン)や活性酸素を発生させる紫外線でも酸化ストレスと同じアミノ酸が修飾されGタンパク質の活性化が生じていた。今後、細胞レベルでGタンパク質の修飾を同定し、どのような時に本研究で明らかにしたGタンパク質の活性化が起きているのか調べる必要がある。ラット新生仔心室筋細胞を過酸化水素(H_2O_2)で処理すると、三量体Gタンパク質のG_i/G_Oが活性化され、遊離したGβγが下流のシグナリング分子を活性化し、MAPKのERK活性を増加させることをすでに見出している。

しかし、GTPγS結合活性を指標としたGα_iの活性化は287番目と326番目のシステインがともに修飾されることが必要であった。従って、細胞内では2つのシステインが修飾されて始めてGα_iが活性化されると考えられる。この結果は、細胞内の活性酸素がシグナリング分子のGタンパク質を活性化しうることを示唆していた。そこで、受容体刺激によって発生した活性酸素がGタンパク質を活性化できるか検討した。新生仔心室筋細胞をアンジオテンシンIIで刺激するとERKを含むMAPKが活性化され、この際活性酸素の発生も観察された。活性酸素をペルオキシレドキシンIIにより消去すると3種のMAPKのうちJNKの活性化のみが消失した。この結果は、受容体刺激によって生じる活性酸素量はGタンパク質を活性化するほど多くないことを、また受容体刺激によって生じた活性酸素は特定のシグナリング経路を活性化してMAPK(JNK)活性化を引き起こしていることを示している。今後、活性酸素の細胞内メディエーターとしての役割を確立するために、活性酸素のターゲット分子を明らかにすることが必要である。
非可換空間上における場の理論の構成とその応用

この研究の目的は、非可換空間上での場の理論を構成し、その物理的振る舞いを解析することにある。この科研費による4年間の研究では、特に非可換空間の例として、非可換球面を取り上げその上での場の理論の構成と解析を中心に行った。非可換球面は、球面の関数代数を量子化することによって得られる空間である。我々は、まずこのような空間上の微分幾何学を構成するのに必要な要素を与え、この結果を使いConnesの意味での非可換微分幾何学を構成することから始めた。(論文1)この応用として実際に非可換球面上のスカラー場の作用を与えた。(論文2)我々の最も興味のあるのは、非可換球面上のゲージ理論であるが、その構成には非可換微分幾何そのものの更に詳しい解析が必要になる。論文3ではそれを実行しU(1)ゲージ場の作用を書き下し、構成された場の理論の可換極限を調べた。特に、ゲージ理論においては、可換な理論には現れない種類の項が現れ、その構造を分析することにより、非可換球面へ拡張されたゲージ理論の分類とその可換極限との対応を解明した。一方、反対称テンソル場の下で、トーラスにまきついたD-braneが非可換性を示すことが知られている。平坦な時空であるトーラス以外で、D-braneが非可換性を示す例を構成し、その性質を調べることは、弦理論と非可換幾何学との関係を調べる上でも興味深い問題である。このような観点から、群多様体上のD-braneを調べ、boundary stateの構成し、群がSU(2)の場合のworldvolumeの具体的な形状を決定した。特に、群多様体の体積が有限の場合、弦の効果により、D-braneが拡がりを持つことを示した(論文5)。このD-braneはある極限のもとで我々が研究対象にしている非可換球面上のゲージ理論で表現されるため、その関係を現在研究中である。この研究の目標は、非可換空間上での場の理論を構成することにある。平成9年度には、非可換空間の例として、非可換球面を取り上げその上での場の理論の構成の研究を行った。非可換球面は、球面の関数代数を量子化することによって得られる空間であり、超弦理論の非摂動論的構成法として提唱されたマトリクス理論によって記述される非可換空間のカテゴリーに入る。このような空間上で場の理論を展開するには、まずこの空間上の微分幾何学を構成する必要がある。このためには、非可換球面の代数、対応したヒルベルト空間、ヒルベルト空間上のディラック作用素を定義する必要がある。これら3要素は、いわゆるConnesのtripleと呼ばれているものである。非可換球面の代数そのものは、定義から明らかであるが、残りの2つは、様々な自由度があり具体的に構成し、その性質を調べてみる必要がある。この問題に対する、ひとつの答を我々の最近の論文で与えた。この結果、非可換球面上でのディラック作用素を使いConnesの意味での非可換微分幾何学が構成できる様になってきた。また、この結果を応用することにより、非可換球面上の場の理論が構成できる。実際に、スカラー場の作用、またU(1)ゲージ場の作用を書き下すことができる。現在は、この様にして構成された場の理論の性質を解析中である。特に、最近の超弦理論から明らかになってきたマトリクス理論との関係から、望ましい理論となっているかが現在の論点である。

この研究の目標は、非可換空間上での場の理論を構成することにある。平成10年度には、9年度に引き続き非可換空間の例として、非可換球面を取り上げその上での場の理論の構成の研究を行った。非可換球面は、球面の関数代数を量子化することによって得られる空間であり、超弦理論の非摂動論的構成法として提唱されたマトリクス理論によって記述される非可換空間のカテゴリーに入る。このような空間上の微分幾何学を構成のひとつの答を我々は与え、こめ結果のディラック作用素を使いConnesの意味での非可換微分幾何学を構成し、実際に非可換球面上のスカラー場の作用、またU(1)ゲージ場の作用を書き下した。この様にして構成された場の理論の可換極限が、古典論とは違った性質をしめすことがわかってきたので、現在解析中である。さらに、石川は、最近の超弦理論から明らかになってっきたマトリクス理論との関係を調べている。ここ数年の研究により、弦埠論の非摂動的なふるまいが、行列を時空の「座標」とする量子力学(行列理論)によって記述されることがわかってきた。行列は一般に非可換であるため、行列理論が扱う時空は通常の幾何学の範囲にとどまらず、広い意味での非可換幾何学を必要とすると考えられている。古典的重力理論(一般相対論)がほぼ対称性(一般共変性)の考察のみから得られたことを考えると、量子重力理論(弦理論)の立場から非可換空間を調べ、どのような対称性が現れるかを見ることは重要である。このような観点から、3次元反ドジッター時空(AdS3)上の弦理論を調べた。特にAdS3の大きさが弦の長さほどになった場合、拡張された無限個の対称性が現れることを示した。現在、この対称性の物理的意味を調べているところである。平成11年度には、9、10年度に引き続き非可換空間の例として、非可換球面を取り上げその上での場の理論の構成の研究を行った。非可換球面は、球面の関数代数を量子化することによって得られる空間である。このような空間上の微分幾何学を構成のひとつの答を我々は与え、この結果のディラック作用素を使いConnesの意味での非可換微分幾何学を構成し、実際に非可換球面上のスカラー場の作用、またU(1)ゲージ場の作用を書き下した。さらに、この様にして構成された場の理論の可換極限との対応を調べた。特に、ゲージ理論においては、可換な理論には現れない種類の項が現れることが分かった。その構造を分析することにより、非可換球面へ拡張されたゲージ理論の分類とその可換極限との対応を解明することができた。一方、反対称テンソル場の下で、トーラスにまきついたD-braneが非可換性を示すことが知られている。平坦な時空であるトーラス以外で、D-braneが非可換性を示す例を構成し、その性質を調べることは、弦理論と非可換幾何学との関係を調べる上で興味深い問題である。石川は、このような観点から、群多様体上のD-braneを調べ、boundary stateの解析から、群がSU(2)の場合のworldvolumeの具体的な形状を決定した(綿村との共同研究)。特に、群多様体の体積が有限の場合、弦の効果により、D-braneが拡がりを持つことを示した(論文執筆中)。群多様体上のD-braneも非可換性を示すことが知られており、我々の結果はD-braneの「拡がり」と非可換性との関係を示唆するものと考えられる。
マクロファージの根充材粒子貪食様式とその細胞骨格のSEM観察

根管充填時に溢出した材料の排除機構においてマクロファージが重要な役割を果たしていると考えられる。前回までにラット腹腔マクロファージに各種根充用セメント粒子を作用させ、その貪食状態を光学及び走査電子顕微鏡にて確認した。そこで今回、溶解剤としてCHAPSを用いることによりマクロファージの細胞骨格を露出させ走査型電子顕微鏡(SEM)を用い根充用セメントの種類、作用時間の差により貪食状態、貪食様式をより詳細に観察し、比較検討することが今回の目的である。すなわち、4種の代表的な根管充填材を硬化させ、微粒粉砕機にて粉砕し粒子をPBSに懸濁し、超音波槽及び超音波破砕機にて微細化し被検試料を作製した。ラット腹腔よりマクロファージを採取し、FCS加RPMI1640液にて1×10^7Cells/mlに細胞浮遊液を調製し、インキュベートし、マクロファージの付着、伸展を増強するために、PMA(phorbol myristate acetate)処理を施した。その後、マクロファージが付着しているカバーグラスを入れたシャーレに被検試料を注入し、インキュベートした。30.60.120分後に培養液と0.5%CHAPS(RPMI1640)を交換し細胞質を溶解し、細胞骨格を露出した後、マクロファージが付着しているカバーグラスを取りだしグルタールアルデヒド及び四酸化オスミウム溶液にて固定、アルコール系列により脱水、凍結乾燥後、金蒸着し、貪食状態を走査電子顕微鏡にて観察した。貪食させる根充材粒子自体の細胞障害性が高いため、PMA処理を施したにもかかわらず、CHAPSによる細胞質溶解の過程で、細胞が剥離してしまうため、現在、PMA処理、CHAPSの濃度、作用時間などを変更し、実験を継続中である。細胞骨格が安定して確認可能となれば、その後、コンピューターに画像を取り込み根充用セメントの種類、作用時間の差によりそれぞれの貪食様式を比較、検討する予定である。
カップ積層型カーボンナノチューブを用いた超分子型光電変換システムの構築

本研究では新規ナノカーボンマテリアル(カップ積層型カーボンナノチューブ等)の色素分子(ポルフィリン)との超分子組織化、それら光電変換システムへの適用、さらに光物性解明を大きな柱として研究展開を行った。電子顕微鏡等による超分子複合体構造解析、定常及び時間分解分光法による光誘起電子移動プロセスの解明、さらに可視光全体をカバーする光電変換特性など新規ナノカーボンマテリアルの新しい光電変換材料としての可能性を示した。カーボンナノチューブ・フラーレンといったナノカーボンマテリアルは、そのπ共役性により優れた電子伝導特性を有しているため、電子デバイス等への応用が大いに期待されている。光電変換デバイスへの展開もその一つであり、エネルギー問題の観点からも非常に興味深い。最近、一般的な同心円状のカーボンナノチューブとは異なる底の空いたコップを積み重ねた形状を持ち、かつ内部に大きな中空構造を持っている直径が50nm程度のカップ積層型カーボンナノチューブ(SCCNT)が報告されている。その中でも、我々は光電変換材料としての機能性に着目し、その基礎的な物性を得るために酸化スズ透明電極基板上(OTE/SnO_2)に電界析出法を用いてSCCNTを集積した薄膜(OTE/SnO_2/SCCNT)を作製し、その詳細な光電気化学特性に関する評価を行った。特に本研究ではカップ積層型カーボンナノチューブ修飾透明電極(OTE/SnO_2/SCCNT)の光電気学特性について基礎的な情報を得るため、SCCNTのチューブ長依存性及び色素分子と共役効果について検討を行った。カップ積層型カーボンナノチューブはボールミル法によってチューブ長を制御したものを3種類準備した(0.2-1.0μm: S-SCCNT, 1-5μm: M-SCCNT, 5μm以上:L-SCCNT)。これらの構造特性については透過型電子顕微鏡(TEM)、光学顕微鏡、紫外可視吸収スペクトルを用いて明らかにした。電気泳動法による薄膜作製後、光電変換特性に関する評価は作用極にOTE/SnO_2/S-SCCNT、対極に白金、電解液に0.5 M NaI及び0.01 M I_2のアセトニトリル溶液を用いた湿式二極系、さらに参照極に飽和カロメル電極(SCE)を加えた湿式三極系を用いて系統的に比較を行った。湿式三極系を用いた場合、OTE/SnO_2/S-SCCNTの光電流発生のIPCE値(光電流発生の外部量子効率)は最高20%程度まで向上し、良好な光電変換特性が得られた。一方、色素分子としてポルフィリン(H_2P)を導入し<S-SCCNT-H_2Pの分子複合体をアセトニトリル/トルエン混合溶媒中で作製した。湿式3極系条件下における光電流発生のアクションスペクトル測定ではIPCEは最高32%まで向上し、SCCNT及びH_2Pのそれぞれ単一成分による薄膜電極の測定結果と比較して大幅な光電変換特性の向上が確認され、SCCNT-H_2P複合体による共役効果が確認された。この共役効果蛍光寿命測定を行ったところ、SCCNT-H_2P複合体での光誘起電子移動を示す寿命成分が観測されたことからSCCNT-H_2P複合体における良好な光電流観測はSCCNT-H_2P複合体内での光誘起電子移動であると結論づけることが出来た。本年度はポルフィリン-カーボンナノホーン複合体の合成のみならず、ポルフィリン色素単独でナノチューブ・ナノロッド等の棒状構造を形成するような新規な有機超分子材料の創製について検討した。(1)新規ポルフィリン-カーボンナノホーン複合体の合成と光物性近年、合成手法を用いたカーボンナノチューブと色素分子の組織化は数多く報告されているが、特徴的な構造を有するカーボンナノホーンはこれまでのところ報告例がほとんどない。ポルフィリン分子が共有結合により集合化したカーボンナノホーンを新規に合成し、まず、その光誘起電子移動について詳細に検討した。その結果、ポルフィリンの励起一重項状態からカーボンナノホーンへの良好な光誘起電子移動が蛍光寿命測定及びナノ秒過渡吸収スペクトル測定から観測された。さらに電気泳動法を用いて酸化スズ透明電極上に薄膜化を行い、光電気化学セルの構築・評価を行った。その結果、ポルフィリン-カーボンナノホーン複合体を修飾した薄膜電極のIPCE値(光電流発生の外部量子効率)はそれぞれの単一構成分子による薄膜電極及びその単純和と比べて高い値を示しており、複合体内部における電荷分離プロセスが光電変換特性に大きな影響を与えていることを定量的に明らかにした。(2)アクセプター分子が内包したポルフィリン棒状集合体の構造制御と光物性まず、メソ位にピリジル基を有する亜鉛ポルフィリンとフラーレンC_<60>に界面活性剤としてCTABを用いてアセトニトリル/DMF混合溶媒中で超分子集合化を行うことによりフラーレンC_<60>が内部包接されたポルフィリンナノロッドの合成・作製に成功した。また、時間分解分光測定から一重項励起状態を介した光誘起電子移動及び良好な光電変換特性が観測された。
小学校高学年の子どもの救命救急・応急手当の能力向上のための教育プログラム開発

子どもの死因の第1位は不慮の事故で、その過半数は大人がいない子どもだけの状況で発生している。子どもが救命救急・応急手当(救急法)ができるようになって、大人が救助に来るまでの間を持ちこたえられれば、救命の可能性が向上する。本研究は、小学校高学年の子どもの救急法の能力向上の教育プログラムを作成することを目的として行った。小学校高学年の子どもでも教育・指導方法の工夫により、救急法の能力を向上させることができた。全体を小さなユニットに分け、1つ1つについて教師の指導・子ども達が自分でやってみる、というステップを繰り返すドリル学習が効果的であることと、友人と協力して確認しながらやっていくグル-プ学習が、ミスや二重事故を防ぎ、実践力と確実性を高めることが分かった。また胸部圧迫は力の弱い子どもでも体重をかけて押すよう指導すれば十分に圧迫できることが分かった。一方、人工呼吸は肺活量が少なく手が小さい子どもには難しいので、うまくいかない場合は固執せず、確実にできる胸部圧迫をして援助を待つよう指導すべきとの結論を得た。また、道具を使う場合、子どもの利き手や道具の位置や向きが子どものパフォ-マンスに影響を与えること、重要な兆候を見落とさないよう、どこを見るように指導するかなど、大人とは異なる指導上の配慮が必要なことが分かった。これらの成果を踏まえて教育プログラムを作成し、電子ファイル化してCD等のメディアにコピ-して、小学校の教育現場で活用できるようにした。平成21年度は、児童を対象とした救命救急の教育の実態把握を目的としたパイロット・スタディを行った。福祉や健康教育の先進国であるスウェーデンの小学校で、救命救急専門の看護師とクラス担任のチーム・ティーチングによるファースト・エイドの授業を参観し、教育プログラム作成に一番大切なコンセプトを把握することができた。指導マニュアル(指導の手引き)の入手と検討・スウェーデン語で行われた授業を英語に翻訳した後に授業分析を行うのは次年度の課題である。またスウェーデンおよび日本の小学校教員への調査から、両国での小学校の児童に対する救命救急・応急手当の実態の差異を知ることができた。シミュレーション実験は、小学校の協力を得て、「子ども達が遊んでいる時に、友達の胸にボールが当たって、友達が倒れた。さあどうする?」という場面設定の下、子ども達がどのような反応・動作をするのかの、基礎的なデータを得ることができた。子ども達の多くは「呆然として立ちつくす」だけで、適切な処置対応は言うまでもなく、「大人(先生や親)を呼びに行く」という対応ですら、すぐにはできない、ということが分かった。また、子ども達への教育プログラムの作成に先立って、それを指導する教員への短期習得プログラムの試案を作成し、その効果を検証して、国際学会で発表した。さらに、国際的な救急法の教育プログラムは、米国心臓協会(AHA)監修の心肺蘇生法ガイドライン2005と救命救急マニュアルによって、国内の小児用の救命救急法については日本赤十字社が主催する幼児安全法講習会に参加して「赤十字幼児安全法指導員」の資格取得を通して習得した。救命救急・応急手当が学習指導要領に必須の学習内容として定められているスウェーデンの小学校での、救急専門の看護師とクラス担任によるチーム・ティーチングの実践的な実技中心の授業の画像データ(のべ8時間程度)を、研究協力者であるスウェーデンの医学部教授と共同で解析した。また心臓と肺に障害を持つ子どもの家庭を訪問して、救命救急・応急手当の教育・保育機関・家庭・地域の連携について考察した。この訪問視察の成果は論文(信州大学教育学部研究論集第3号)で発表した。さらに、同じ北欧でも、理論演習に重点を置くアカデミックな教育をしているフィンランドの小学校の授業を視察し、救命救急・応急手当の基礎となる知識の指導に関するデータを得た。そして、視察や調査から得られた知見を基に、児童・生徒用プログラムと教師用マニュアルからなる教育プログラムのプロトタイプ(原型)を作成した。児童・生徒用プログラムは、見る→分かる→やってみる、のステップを踏んで、子ども達が1つ1つ確実に理解し習得できることを重視している。

教師用マニュアルも、各コンテンツをユニット構造にして、教師が必要な項目を取り出して指導でき、また、指導の順序も子どもの様子や学習の進み方を勘案して教師が選んで決められるよう工夫し、電子媒体で提供できるようにしている。このプロトタイプの効果の検証で得られた成果を、論文(青山学院女子短期大学紀要第64輯)で発表した。子どもが救命救急・応急手当の手技や道具の操作で、困難を感じたり、うまくできないという問題点の検討のため、子どもの道具操作の際の動作パターン解析を行った(2011年6月にIBRO国際学会で報告)。その結果、一連の動作は小さなユニットに分割されることが分かった。そして一連の動作がスムーズにできるようになると、前の動作が終わる前に次の動作をオーバーラップさせて開始していること、しかし失敗すると再び1つの動作が終わってから次の動作を開始するというパターンに戻ることが分かった。また前年までの知見(諸外国の事例と日本の実情と課題)を論文にまとめ報告した(印刷公表済1編、印刷中1編)。そして、これまでの成果を基に教育プログラムの原型を作成し、児童の協力を得て検証と評価を行った。その結果、正確さと迅速さは同時には向上せず、個々の動作が正確にできるようになってから、迅速に行えるようになることが分かった。また動作の一部のオーバーラップでは説明できない大幅なスピードアップの主要因は無為な時間がなくなることで、これはドリル形式の繰り返し学習によって獲得できることが分かった。更に、胸部圧迫は体重を使えば力の弱い子どもでも効果的にできるが、傷病者の額を押さえて下顎を拳上し、鼻をつまんで口腔に十分な量の息を吹き込む人工呼吸は、手が小さく指の力が弱く肺活量も少ない子どもには難しかった。人工呼吸がうまくできない場合は固執せず、確実にできる胸部圧迫をやって血液循環を維持して救助を待つ、という指導の必要性が明らかになった。教材は、個々で読むテキストよりも、大きなイラストボードで仲間と一緒に見て学ぶ協同学習の方が効果があることも分かった。これらの成果を反映させて教育プログラムを完成させ、電子ファイル化してCD等のメディアにコピーして、小学校の教育現場で活用できるようにした。
メタゲノム解析を用いた牛車腎気丸の抗サルコペニア効果における腸内細菌叢の検討

超高齢社会を迎え、介護・寝たきりの対策が社会問題となっている。我々は、牛車腎気丸が、Chikusetsusaponin VのTNF-α産生抑制作用を介し、抗サルコペニア効果を示すことを明らかにした。その化合物は、膜吸収が低いが、経口吸収されることから、牛車腎気丸は、腸内細菌叢を変化させ、有効成分の吸収率の改善、菌叢からの代謝産物の増加により、抗サルコペニア効果を示すと考えた。(1)メタゲノム解析による老化促進マウスの腸内細菌叢とサルコペニアとの検討(2)フレイル検診におけるフレイル患者と健常者のサルコペニアと腸内細菌叢の検討を行い、フレイル・サルコペニアと腸内細菌叢との関連を探索する。
高速粒子駆動巨視的不安定性によるトロイダルプラズマのＭＨＤスペクトロスコピー

高速イオン駆動の電磁流体力学(MHD)不安定性、特にアルヴェン固有モードの固有周波数と径方向位置の情報に基づき閉じ込め磁場特性を決める回転変換あるいは安全係数の空間分布の時間発展を精度良く推定するMHDスペクトロスコピー法の可能性をトカマク及びヘリカルプラズマを用いて検証した。MHDスペクトロスコピー法に活用できる不安定性として知られている反転磁気シアアルヴェン固有モードに加え、非反転の通常磁気シアのプラズマでも励起される大域的アルヴェン固有モードも有用であることを本研究で初めて示した。このことは、本手法が幅広い条件のプラズマへ適用可能であることを示している。高速イオン励起のアルヴェン固有モード(AE)の周波数と空間構造から閉じ込め磁場の回転変換(1!2π)あるいは安全係数(q)分布を精度良く推定するMHDスペクトロスコピー法の有効性を、LHD(ヘリカル型装置、核融合科学研究所)とKSTAR(トカマク、韓国国立核融合研究所)で観測された複数のAEを用いて調べた。モード周波数がv2πあるいはq分布の変化に敏感に依存するAEとしては反転磁気シアアルヴェン固有モード(RSAE)、大域的アルヴェン固有モード(GAE)等が考えられる。LHDでは、すでにRSAEが観測され、その周波数の時間変化から反転磁気シアの1/2π分布の非中心極小値が有理数の2/3,1/2及び1/3を通過する時点が正確に予測されている。これに加え、電子密度の緩やかな増加に対し、モード周波数も同様に増加する高速イオン励起AEが新たに見出された。その周波数は[k_<//>v_A/(2πR)]_<min>(k//:AEの磁場方向波数、R:トーラスプラズマの主半径)でよく表され、プラズマ中心部に励起されたGAEと推定される。このモード周波数の時間変化から、プラズマ中心の回転変換t(0)/2πの時間発展を精度よく推定できる見通しが得られた。さらに、KSTARトカマクでも、トカマクでは初めて、トロイダルモード数nがn=0でないGAEが観測された。この揺動は鋸歯状振動を伴うプラズマで励起され、モード周波数の時間変化からプラズマ中心でq(0)<1が維持されているという興味深い結果が得られた。これは、トカマクの鋸歯状振動の物理研究に新たな情報を提供することになるものと期待される。LHD及びKSTARプラズマにおいて、RSAEだけでなくGAEも高速イオンによりかなり容易に励起され、それらがMHDスペクトロスコピーに有効に利用できる見通しが得られた。前年度の結果を踏まえ、高速イオン励起のAEや測地線音響モード(GAM)の周波数の時間発展とこれらの揺動の空間情報を取り込んだMHDスペクトロスコピー法の適用可能領域の拡張をめざし、ステラレータ/ヘリカル装置LHD(核融合科学研究所)とKSTARトカマク(韓国核融合研究所)で観測されたデータの解析を行った。LHDプラズマでは、(1)逆方向中性粒子入射電流駆動で生成した反転磁気シアプラズマでの反転磁気シアアルヴェン固有モード(RSAE)周波数の時間変化を利用した非中心ゼロ磁気シア位置の回転変換の時間変化と高速イオン量の評価、(2)外寄せ磁場配位での低磁気シアプラズマにおける大域的アルヴェン固有モード(GAE)周波数からの回転変換分布の推定、(3)外寄せ配位でのHモードプラズマでのヘリシティ誘起アルヴェン固有モードとトロイダルアルヴェン固有モード周波数の過渡的変化からの周辺局在化モード(ELM)に起因した回転変換分布の変化の推定を行った。また、KSTARプラズマでは、トカマクで初めて観測されたトロイダルモード数n=1及びn=2のGAE周波数から、鋸歯状振動フェイズでも中心安全係数は1以下に低下したまま維持されているとの結果を得た。この結果はこれまで大型トカマクでの結果をMHDスペクトロスコピー法により支持するものである。これらの解析から、MHDスペクトロスコピーはトカマクやステラレータ/ヘリカルプラズマに関係なく有効に適用可能である見通しが得られた。今後、LHDの無電流・極低ベータプラズマで予想される単調回転変換分布の場合、高ベータプラズマで予想される反転磁気シアプラズマ、さらにKSTARトカマクプラズマの例を加えて、MHDスペクトロスコピーの適用範囲と精度の向上を目指す。[目的]本基盤研究では、簡便な磁気プローブや電子サイクロトロン放射測定器を用いて高速粒子駆動MHD不安定性の周波数や簡便な空間構造情報を得て、モデルMHD平衡をもとに計算したアルヴェン固有モードの固有周波数や固有モード関数が観測量と矛盾無く一致するように閉じ込め磁場構造を規定する回転変換(あるいは安全係数q)分布を推測する手法(ここではMHDスペクトロスコピーと呼ぶ)の開発を目的とする。この手法はプラズマ計測機器の設置が高放射線環境下で制約をうける核融合炉で特に有効である。[研究実績]

本MHDスペクトロスコピー法の適応性を、核融合科学研究所の大型ヘリカル装置(LHD)及び韓国核融合研究所のKSTARトカマク装置の中性粒子入射加熱プラズマを用いて調べた。LHDやKSTARでは高速イオン駆動モードの空間構造測定法が限られているため、モード周波数の絶対値と同周波数の時間変化のみを用いて回転変換(あるいはq)分布の推定を試みた。このような条件下では、モード周波数が回転変換分布に強く依存する反転磁気シア・アルヴェン固有モード(RSAE)や大域的アルヴェン固有モード(GAE)を用いたMHDスペクトロスコピーが有効である。LHDではRSAEに加えGAEを利用したMHDスペクトロスコピーを試みた。アイスペレット入射により生成した高ベータプラズマではベータ値上昇に応じて周波数掃引されるGAEが観測され、その周波数の時間発展から反転磁気シア配位が実現されていることが明らかとなった。さらに回転変換分布の時間発展がほぼユニークに推定できた。また、KSTARにおいてトカマクで初めて鋸歯状振動が発生するプラズマで高速イオン駆動GAEを観測し、そのモード周波数の時間掃引からプラズマ中心の安全係数q(0)の時間発展が精度良く推定できた。26年度が最終年度であるため、記入しない。核融合学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初案では、ヘリカル装置プラズマを用いてMHDスペクトロスコピーに適用可能なアルヴェン固有モード(AE)の励起を行い、その周波数と空間構造の計測からその手法の有効性を明らかにすることを目指した。ただ、AEの空間構造の計測が不十分であった。一方、LHDに加えKSTARトカマク(韓国)での研究展開を図り、対象とするアルヴェン固有モードがトカマク及びヘリカルプラズマでかなり容易に励起され、同手法が広範なq分布のプラズマに有効に適用できる見通しを得たことは大きな進展である。LHDとKSTARではMHDスペクトロスコピーに有用なアルヴェン固有モードを観測し、回転変換分布あるいは安全係数分布の導出に成功したが、LHDにおいて回転変換分布が既知の無電流・極低ベータプラズマでの比較的振幅の大きいアルヴェン固有モードの励起とその空間分布計測の実験データが不十分であった。LHDやKSTARトカマク(韓国)等のプラズマにおいてRSAE,GAE等のアルヴェン固有モードさらには、高速イオン励起の高周波帯状流を利用してMHDスベクトロスコピーを試みる。LHDでは回転変換分布が既知の低ベータプラズマ、トカマクプラズマでは鋸歯状振動プラズマと反転磁気シアプラズマにおいて、広範なプラズマパラメータ領域でMHDスベクトロスコピーの有効性を明らかにすることを目指す。次年度は本計画の最終年度であるので、データ取得が不十分なLHDにおける極低ベータプラズマでのアルヴェン固有モードの励起を行い、MHDスペクトロピー法の結果と無電流真空磁場の回転変換分布との比較を進める。今年度までに得られているLHDの有限ベータ及び高ベータプラズマ、またKSTARトカマクの結果も合わせて、論文としてまとめる。
先天性副腎リポイド過形成症の新規の病因の解明

STARにもP450SCCにも異常が同定されない先天性副腎リポイド過形成症患者を対象として、本症の新規の病因候補遺伝子と考えられるフェロドキシン、フェロドキシン還元酵素およびTReP-132をコードする遺伝子を解析した。フェロドキシン遺伝子、フェロドキシン還元酵素遺伝子に、変異は同定されなかった。1例においてTReP-132をコードするTRERF1遺伝子に、アミノ酸置換を引き起こすヘテロ接合性変異が同定された。今後、その機能を検討する必要がある。本研究は、先天性副腎リポイド過形成症の既知の責任遺伝子であるSTAR遺伝子およびP450SCC遺伝子に変異が同定されない先天性副腎リポイド過形成症を対象とし、新規の先天性副腎リポイド過形成症の原因を候補遺伝子解析の手法で検索する。今年度は、これらの患者において、新たにグルココルチコイド単独欠損症の責任遺伝子として同定されたNNT遺伝子の解析を開始した。新規の責任遺伝子候補であるTRef-132遺伝子を増幅するPCRプライマーを設計し、PCRの条件を設定した。また、既に報告した変異P450SCC遺伝子の機能を、ミニ遺伝子を作成して解明した。本研究は、既知の責任遺伝子であるSTAR遺伝子およびP450SCC遺伝子に変異が同定されない先天性副腎リポイド過形成症を対象として、新規の原因遺伝子を候補遺伝子解析の手法で検索することを目的とする。新規の責任遺伝子候補として、P450SCC活性に必要なミトコンドリア環境を構成するフェロドキシン遺伝子、フェロドキシン還元酵素遺伝子およびP450SCC遺伝子の転写制御因子であるTRef-132遺伝子を想定した。本年度は、昨年度に引き続き、グルココルチコイド単独欠損症の新規責任遺伝子として最近報告されたNNT遺伝子の解析を先行して行った。NNTはミトコンドリア内で電子伝達に関与しており、P450SCC活性に必要と考えられ、NNT遺伝子変異により先天性副腎リポイド過形成症様の表現型をきたし得ると考えられたためである。その結果、3例においてNNT遺伝子の新規変異を同定した。この3例を除いた症例で、フェロドキシン遺伝子、フェロドキシン還元酵素遺伝子およびTRef-132遺伝子の解析を行った。現在も解析は進行中であるが、SNP以外の塩基置換を同定できていない。これらの結果は、新規責任遺伝子を同定するには、アレイCGH、次世代せークエンサーなどの新規解析技術の導入が必要であること示唆すると考えられる。研究成果については、英文原著論文として4編の発表を行った。また、第95回米国内分泌学会、第86回日本内分泌学会学術総会、第47回小児内分泌学会においても、研究の成果を発表した。本研究は、既知の責任遺伝子であるSTAR遺伝子およびP450SCC遺伝子に変異が同定されない先天性副腎リポイド過形成症を対象とする。今年度は、先天性副腎リポイド過形成症患者の集積を行い、まず既知の責任遺伝子の解析を行い、新規の遺伝子変異を同定し、その意義を発現実験で明らかにした。さらに、変異が同定されない患者において、P450SCC活性に必要なミトコンドリア環境の異常を引き起こすフェロドキシン異常およびフェロドキシン還元酵素異常を新規の病因と想定し、これらの遺伝子解析を行ったが、SNP以外の変異は同定できなかった。研究の成果は、第93回米国内分泌学会、第45回小児内分泌学会、第19回日本ステロイドホルモン学会において発表した。先天性副腎リポイド過形成症患者の集積を行い、既知の責任遺伝子であるSTAR遺伝子およびP450SCC遺伝子に変異が同定されない患者で、グルココルチコイド単独欠損症の責任遺伝子として同定されたNNT遺伝子の解析を開始できた。新規の責任遺伝子候補であるTRef-132遺伝子を増幅するPCRプライマーを設計し、PCRの条件を設定し、解析の準備を調えた。また、既に報告した変異P450SCC遺伝子の機能を、ミニ遺伝子を作成し、発現実験を行うことで、解明できた。先天性副腎リポイド過形成症患者の集積を行い、既知の責任遺伝子ではあるが、新規の遺伝子変異を同定し、発現実験で、その意義を明らかにできた。既知の責任遺伝子に変異が同定されなかった患者で、新規の責任遺伝子の候補としてフェロドキシン遺伝子およびフェロドキシン還元酵素遺伝子想定し、その解析をほぼ完了した。最終年度には、既知の責任遺伝子であるSTAR遺伝子およびP450SCC遺伝子に変異が同定されない先天性副腎リポイド過形成症の患者で、NNT遺伝子および新規の責任遺伝子候補であるTRef-132遺伝子の解析を完了する。研究成果を発表する。

来年度には、今年度までに集積した既知の責任遺伝子に変異が同定できない先天性リポイド過形成症の患者で、P450SCCの転写を制御するTRef-132の異常を新規の病因と想定し、その遺伝子解析を行う。遺伝子解析および発現実験に必要な消耗品の購入、ステロイドホルモンのLC-MS/MS法による定量の委託、および成果を発表する学会への参加費および旅費に使用する。遺伝子解析および発現実験に必要な消耗品の購入、およびデータ解析に必要なコンピュータソフトの購入、および成果を発表する学会への参加費および旅費に使用する。
着床過程におけるIhhの制御機構と機能の解明：子宮内膜スフェロイドを用いた解析

着床・受胎率を改善し生殖効率を向上させるには、着床関連因子の人為的な操作が必須である。そのためには、着床期特異的な因子の制御機構とその機能を理解する必要がある。本申請研究では、着床関連因子の一つであるIhhに着目し、申請者が開発した生体外子宮内膜モデル(スフェロイド)を用いてIhhの制御機構と機能を明らかにする。これらの結果はIhhの人為的な制御法の確立に繋がり、着床・受胎率の向上へ繋がるものと期待される。本申請研究では、着床関連因子の一つであるインディアンヘッジホッグ(Ihh)に着目し、申請者が開発した生体外子宮内膜モデル(スフェロイド)を用いてIhhの制御機構と機能を明らかにすることを目的としている。ウシIhhの遺伝配列から特異的なプライマーを作製し、RT-PCRによって子宮における発現を検索した。その結果、発情周期および着床期において発現が確認された。リアルタイムqPCRによって遺伝子の定量解析を行った結果、発情期に比べて発情中期および着床期において有意に高い値を示した。ウエスタンブロッティングによるタンパク解析においても同様の結果を示した。加えて、免疫染色化学的検索によってその局在を解析した結果、子宮内膜の腔上皮および腺上皮で特異的に発現している事が明らかとなった。ついで、培養ウシ子宮内膜間質細胞および上皮細胞におけるIhhの遺伝子発現をRT-PCRによって解析した。その結果、Ihh遺伝子は子宮内膜上皮細胞のみで発現が認められた。しかしながら、ステロイドホルモンであるE2およびP4の効果は認められなかった。以上の結果から、ウシ子宮内膜においてIHHが発現し、その局在は上皮細胞である事が明らかとなった。また、発情期に比べて発情中期および着床期で発現が高くなる事も示された。培養細胞では子宮内膜上皮細胞でIhh遺伝子の発現が認めらたが、その発現はステロイドホルモンに影響されない事が示された。Hedgehogファミリーに属するIndian Hedgehog(Ihh)は着床関連因子の一つであり、ノックアウトマウスにおける研究から着床に必須であることが報告されている。しかし、Ihhの制御機構や具体的な機能については未解明な点が多くある。昨年度は、ウシ子宮内膜の腔上皮および腺上皮においてIhhが発現していることを明らかにした。今年度は、ウシ子宮内膜におけるIhhの発現制御機構を明らかにすることを目的として研究行った。屠場由来のウシ子宮を卵胞期、黄体期および着床期に分別して子宮組織を採取し、real-time qPCRおよびウエスタンブロッティングにてIhhの発現を解析した。また、ウシ子宮内膜間質細胞(BES)と上皮細胞(BEE)を分離し、Ihh発現に対するP4の影響を調べた。BESとBEEで構成されるヘテロスフェロイドを作製し、Ihh発現に対するP4の影響をreal-time qPCRおよびウエスタンブロッティングにて解析した。さらに、BESが産生する因子の影響を調べるため、P4で処理したBESホモスフェロイドの培養上清を回収し、ヘテロスフェロイドのIhh発現に対する影響を解析した。性周期を通して、ウシ子宮でIhhの発現が認められた。その発現量は卵胞期と比較して黄体期および着床期において有意に高い値を示した(P<0.05)。単層培養細胞ではP4の影響は認められなかったものの、ヘテロスフェロイドでは対照区と比較して、Ihh発現が有意に高い値を示した(P<0.05)。さらにホモスフェロイドの培養上清を用いた解析では、P4処理を行った培養上清添加区においてIhh発現が対照区と比較して有意に増加した(P<0.05)。P4処理培養上清にRU486を添加した区においても対照区と比較して有意に高い値を示したことから、P4によってBESで産生が誘導される何らかの因子が、BEEのIhh発現を促進することが示唆された。Hedgehogファミリーに属するIndian Hedgehog (Ihh)は着床関連因子の一つであり、ノックアウトマウスにおける研究から着床に必須の因子であることが報告されている。しかし、Ihhの制御機構や具体的な機能については不明な点が多く残されており、特にウシにおける知見はほとんど報告されていない。そこで本研究では、ウシ子宮内膜細胞から三次元多細胞塊であるスフェロイドを作製し、これを生体外モデルとして利用することによりIhhの制御機構と機能を明らかにすることを目的としている。これまでに、ウシ子宮内膜の腔上皮および腺上皮でIhhが発現していることを免疫染色化学的に明らかとし、黄体期および着床期においてその遺伝子発現が高い値を示すことを示した。また、上皮細胞と間質細胞で構成されるヘテロスフェロイドではP4によってIhh遺伝子の発現が有意に増加した。上皮細胞のみでは効果が認められなかった事から、P4が直接的に上皮細胞のIhh発現を制御しているのではなく、間質細胞を介する制御機構が存在する可能性を示すものであった。今年度はウエスタンブロッティングによるタンパク質発現の解析を中心に行った。はじめに、生体の子宮組織を用いて卵胞期、黄体期および着床期子宮におけるIhhのタンパク質発現を比較した。その結果、黄体期および着床期で有意に高い値を示した。

さらに、ヘテロスフェロイドの培地にP4、HGFおよびFGFをそれぞれ添加し、Ihhタンパク質発現に対する効果を調べた。その結果、P4添加区においてIhhの発現が有意に高い値を示したが、その他の区では変化は認められなかった。着床・受胎率を改善し生殖効率を向上させるには、着床関連因子の人為的な操作が必須である。そのためには、着床期特異的な因子の制御機構とその機能を理解する必要がある。本申請研究では、着床関連因子の一つであるIhhに着目し、申請者が開発した生体外子宮内膜モデル(スフェロイド)を用いてIhhの制御機構と機能を明らかにする。これらの結果はIhhの人為的な制御法の確立に繋がり、着床・受胎率の向上へ繋がるものと期待される。本年度は、Ihhの発現制御機構を明らかにするために、まず生体外におけるモデルの確立を行った。その結果、細胞非接着性のU字型底面培養プレートであるマイクロスフェアアレイによってウシ子宮内膜スフェロイドを容易に作製できる事を示した。さらに、ウシ子宮内膜スフェロイドを用いてIhhの発現制御機構を解析し、ウシ子宮内膜上皮細胞(BEE)におけるIhhの発現は、P4が直接制御しているのではなく、P4によってウシ子宮内膜間質細胞(BES)で産生が誘導される何らかの因子がBEEのIhh発現を促進することを示した。これらの結果から、ほぼ計画通りに今年度の目的を達成していると考える。動物繁殖生理学平成26年度はほぼ計画通りに研究を推進する事が出来た。上皮細胞(BEE)と間質細胞(BES)から構成されるウシ子宮内膜ヘテロスフェロイドは、BEEとBESの相互作用を生体外で解析する上で有用なモデルと成り得る。本年度は、Jhhの発現制御機構を解析する上で必須と成る生体外モデルを、スフェロイドとして開発できた事は研究の大きな進展と成った。また、構築したヘテロスフェロイドを用いて、P4が間接的に上皮細胞におけるIhhの発現を制御している事を明らかに出来た。平成27年度は、P4の作用によって間質細胞で産生される仲介因子を同定し、子宮内膜におけるIhhの発現制御機構を明らかにする。平成25年度は基礎的データとしてウシ子宮組織および培養細胞におけるIhhの発現を明らかにするとともに、下半期にはステロイドホルモンの影響に関する解析を始める計画であった。RT-PCR、リアルタイムqPCRおよび免疫染色化学的検索によってウシ子宮組織におけるIhhの発現を解析し、その発現動態および局在を明らかにした。また、RT-PCRによってウシ子宮内膜細胞におけるIhhの発現を解析し、上皮細胞で発現している事を示した。しかし、ステロイドホルモンによる影響は認められなかった。これらの結果から、ほぼ研究計画通りに今年度の目的を達成していると考える。小額であるため適当な価格の物品が無かったため。平成25年度はほぼ計画通りに研究を推進する事が出来た。ウシ子宮におけるIhh遺伝子の発現は発情中期および着床期において高い値を示した。発情中期および着床期は卵巣の黄体機能が高いため血中P4濃度が高い時期である。よって、Ihhの発現をP4が制御している可能性が示唆される。
DCM-T1WIの薬物動態解析を用いた腫瘍内血流動態、血管新生の評価法の確立

本研究は口腔癌に対するDCM-T1WIの薬物動態解析を行い、腫瘍内血管変化との関連性を解明することを目的としている。まず高磁場MR装置、3.0T MAGNETOM Skyraに搭載した「Tissue4D」の撮像sequence調整を行った。DCM-T1WIにおける薬物動態解析は造影前後の信号強度から組織中の造影剤濃度を算出する手法で、具体的には造影前のT1測定(T1map作成)、造影中のDynamic-curve analysisを経て信号強度を造影剤濃度に変換する。T1map作成には2つの異なるFAでT1_vibe3d sequenceで撮像することとした。Dynamic撮像にはvibe sequenceを用いてT1map用画像撮像のプロトコールとデータ数、信号分布が等しくなるようにパラメータを設定し、造影開始後約5分程度、連続撮像を行い、本撮像sequenceを用いてデータ収集をおこなった。具体的にはTofts modelを使用し、プラズマ中の造影剤が毛細血管を通って血管や細胞外腔の間質に漏れ出す移行時間(Ktrans)や、細胞間隙から毛細血管へ戻る移行時間(kep)、血管細胞外腔の容積率(Ve)、造影剤投与直後の腫瘍内造影剤濃度ー時間曲線下面積(IAUC)を算出する。これらのパラメータを数値として、またヒストグラムの変化として経時的に診断することで、より精度の高い腫瘍組織内血流動態の把握ができる。扁平上皮癌において頬粘膜癌ではKtrans:0.112、Kep:1.317、Ve:0.102、iAUC:11.442、下顎歯肉癌ではKtrans:0.462、kep:0.869、Ve:0.538、iAUC:71.742と数値が大きく異なり、同じ組織型でも部位によってパラメータが異なることが示され、部位、また分化度との関連性を組織学的および生化学的に検討する予定であった。本年度は当院に新設された高磁場MR装置、3.0T MAGNETOM Skyraに搭載した「Tissue4D」の撮像sequence調整を行った。Dynamic撮像にはvibe sequenceを用いてT1map用画像撮像のプロトコールとデータ数、信号分布が等しくなるようにパラメータを設定し、造影開始後約5分程度、連続撮像を行うこととした。本撮像sequenceを用いて、来年度以降も引き続きデータ収集を継続する。次に、薬物動態解析は定量的手法であるが、比較を兼ねて既存のデータを使用し従来の半定量手法でデータ解析を行った。具体的には頭頸部疾患であるエナメル上皮種、歯原性粘液種、歯原性線維腫、扁平上皮癌、悪性リンパ腫に加え唾液腺腫瘍のデータを解析した。解析データをまとめたものを“Perfusion Imaging in ClinicalPractice: A Multimodality Approach to Tissue Perfusion Analysis"に掲載予定である。また頭頸部領域には稀な疾患であるが、他の主な頭頸部疾患と比較検討するためにDynamic-curve analysisしたものを「上顎洞に発生した神経内分泌小細胞癌の一例」としてNPO法人日本歯科放射線学会第54回総会・学術大会で発表した。昨年度に調整したDCM-T1WI撮像sequenceで本年度はデータ収集を行い、造影前のT1測定(T1map作成)、造影中のDynamic-curve解析を経て信号強度を造影剤濃度に変換する薬物動態解析を行った。具体的にはプラズマコンパートメントと血管細胞外コンパートメントを有した2つのコンパートメントモデル解析であるTofts modelを使用し、プラズマ中の造影剤が毛細血管を通って血管や細胞外腔の間質に漏れ出す移行時間(Ktrans)や、細胞間隙から毛細血管へ戻る移行時間(kep)、血管細胞外腔の容積率(Ve)、造影剤投与直後の腫瘍内造影剤濃度ー時間曲線下面積(IAUC)を算出する。扁平上皮癌において頬粘膜癌ではKtrans:0.112、Kep:1.317、Ve:0.102、iAUC:11.442、下顎歯肉癌ではKtrans:0.462、kep:0.869、Ve:0.538、iAUC:71.742と数値が大きく異なり、同じ組織型でも部位によってパラメータが異なることが示唆された。来年度も継続してDCM-T1WIデータを蓄積しながら、部位、また分化度などとの関連性を組織学的および生化学的に検討することとした。また頭頸部領域には稀な疾患であるが、他の主な頭頸部疾患と比較検討するためにDynamic-curve解析したものを「顎下腺Myoepithelial carcinomaの一例」としてNPO法人日本歯科放射線学会第19回臨床画像大会および教育研修会で発表した。

本研究は口腔癌に対するDCM-T1WIの薬物動態解析を行い、腫瘍内血管変化との関連性を解明することを目的としている。まず高磁場MR装置、3.0T MAGNETOM Skyraに搭載した「Tissue4D」の撮像sequence調整を行った。DCM-T1WIにおける薬物動態解析は造影前後の信号強度から組織中の造影剤濃度を算出する手法で、具体的には造影前のT1測定(T1map作成)、造影中のDynamic-curve analysisを経て信号強度を造影剤濃度に変換する。T1map作成には2つの異なるFAでT1_vibe3d sequenceで撮像することとした。Dynamic撮像にはvibe sequenceを用いてT1map用画像撮像のプロトコールとデータ数、信号分布が等しくなるようにパラメータを設定し、造影開始後約5分程度、連続撮像を行い、本撮像sequenceを用いてデータ収集をおこなった。具体的にはTofts modelを使用し、プラズマ中の造影剤が毛細血管を通って血管や細胞外腔の間質に漏れ出す移行時間(Ktrans)や、細胞間隙から毛細血管へ戻る移行時間(kep)、血管細胞外腔の容積率(Ve)、造影剤投与直後の腫瘍内造影剤濃度ー時間曲線下面積(IAUC)を算出する。これらのパラメータを数値として、またヒストグラムの変化として経時的に診断することで、より精度の高い腫瘍組織内血流動態の把握ができる。扁平上皮癌において頬粘膜癌ではKtrans:0.112、Kep:1.317、Ve:0.102、iAUC:11.442、下顎歯肉癌ではKtrans:0.462、kep:0.869、Ve:0.538、iAUC:71.742と数値が大きく異なり、同じ組織型でも部位によってパラメータが異なることが示され、部位、また分化度との関連性を組織学的および生化学的に検討する予定であった。研究初年度にDCM-T1WIにおける薬物動態解析のための画像撮像プロトコールを調整・決定できた。本年度以降は継続して新規患者のMRI撮像データの収集を行うことができている。またMRI撮像を経て薬物動態解析も行なっている。薬物動態解析終了例については手術材料を用いて病理標本作製を行い、病理組織学、免疫組織学手法を用いてデータ解析、検索を行っており、円滑に計画が進んだと考えている。腫瘍内血管新生に関する血管内皮細胞増殖因子の発現や腫瘍内微小血管密度、血管数の検討を行うため、VEGF、flk-1、CD31、34染色を行う。顕微鏡用デジタルカメラで染色標本を観察し画像解析ソフトで解析を行う。また必要に応じて病理スライド検査支援システムも利用し免疫組織学的に検討を行う。またマイクロアレイ解析を行い、その発現変化から血管新生に代表的な関連分子を検索し、その発現の増減から生化学的な関与を解明する。DCM-T1WIでの薬物動態解析データと、得られた免疫組織学データ、生化学的解析データを比較し、相関関係の有無などを検討し統計学的に解析を行う。次年度以降は継続して新規患者のMRI撮像データの収集を行うことができる。