hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
代償性肥大心筋の不全心発症機序とOxidative Stress

近年心肥大の細胞内シグナル伝達機構については積極的に研究されているが、具体的な肥大心の不全心への移行機序については不明な点が多い。以前より肥大心筋のエネルギー代謝は脂肪酸優位からグルコース依存へとシフトすること、不全心においてはこのグルコース代謝の破綻が認められることが判明している。また、活性酸素種は不全心移行の原因の一つである可能性があり、その活性酸素種の一つである過酸化水素はグルコース代謝を改善すること、種々の細胞にExtracellular signal-regulated kinases(ERKs)を介しアポトーシスを誘導することも判明してきている。肥大心形成の過程においてこのERKsを介する細胞内シグナル伝達自体の関与も明らかとなっている。以上のことから、肥大形成に伴うグルコース代謝の変化から過酸化水素の増加が起こりこれが酸化ストレスとなり、ERKsを介しアポトーシスの誘導、不全心への発展が起こっている可能性が示唆される。以上の可能性を検証するため、ラット圧負荷肥大心筋モデルと培養myoblastsのisoproterenol刺激肥大細胞を用い、心筋過酸化水素濃度、ERKs発現、グルコース代謝、アポトーシスを中心に検討した。結果は、圧負荷肥大心と培養myoblastsモデル両方で肥大の形成に従い過酸化水素濃度の上昇を認め、ERKsの発現抑制をともなっていた。培養myoblastsでは、これに加え、肥大形成に伴いグルコース代謝の障害、アポトーシスの増加も認めた。以上から、肥大形成に伴うグルコース代謝の障害に伴い過酸化水素濃度の上昇を認めたが、これは酸化ストレスとしてアポトーシスを誘導し肥大心の不全心移行のトリガーとなっている可能性が示唆され、これにはERKs蛋白発現の減少が関与していることも推察された。圧負荷肥大心筋モデルの作成(動物モデルと培養心筋細胞モデル)生後3週目のラットにペントバルビタール腹腔内投与麻酔の後腎動脈直上の下行大動脈に拘扼を施し成長に伴って圧負荷肥大心の形成を促す。計50例程にこの操作を行い拘扼後16週と26週目に心臓を摘出しラングンドルフ灌流下に心機能の測定およびELISA法による心筋細胞アポトーシスの検出、ERKタンパクの測定用に心筋を採取した。生後2-3週目のラット心を用いてランゲンドルフ灌流下にCollagenaseを投与し心筋細胞を分離・培養を試みた。当初操作によるContaminationにより十分な細胞の発育が得られず、抗生剤・抗真菌剤の投与、培養液の交換など多くの事を試みたが結果としては2-3週の心筋細胞の培養はかなり困難であることが分かった。その後H9C2を用いてIsoproterenol刺激を試みGlucose,Lactateの測定、ERK活性の測定などを行っている。その一方で生後1-2日の未熟心筋を用いての心筋細胞培養を検討中である。結果:動物モデル;1)心機能;左室内に挿入したバルーン容量の変化から圧-容量曲線を作成し左室のコンプライアンスあるいは収縮能について検討した。16週モデルでは体重に対する左室容量の比から十分な肥大が形成されていることが分かったが、心筋拡張能に変化を来たしていた。しかし心筋の収縮能には変化が見られなかった。2)エネルギー代謝;心筋エネルギー消費量に対する心筋仕事量は低下しておらず、肥大心筋の代償期もしくは非代償期のごく早期に相当するものと考えられた。26週に至っては心収縮機能も低下し、エネルギー消費に対する心筋仕事量も低下し紛れもない肥大心非代償期中後期と考えられた。3)圧負荷肥大心のERK蛋白発現:圧負荷肥大心では、対照群と比べ、16週・26週共に蛋白量の有意な低下を認めた。培養心筋モデル;1)

グルコース・乳酸:Isoproterenol刺檄3日目では、グルニース消費は増加し、乳酸の生成も有意に低下していて、有効な好気的解糖系の亢進が伺える。しかしIsoproterenol、刺激7日目では、グルコースの消費は低下する一方で乳酸の産生は増加していて、嫌気下解糖へ移行していた。刺激10日目では、グルコース消費・乳酸産生とも低下していて、グルコース代謝が不全状態にあると考えられた。2)Apoptosis誘導後に生じるヒストン結合monoおよびoligonucleosomeをサンドイッチELISA法にて定量した。Isoproterenol刺激によりDNA Fragmentは刺激5日目から増加を認めた。3)培養肥大心筋細胞のERK蛋白発現:培養肥大心筋細胞でも、刺激と共に蛋白発現の有意な低下を認めたが、刺激10日目にはほぼ対照群と同様レベルの蛋白量となった。現時点では過酸化水素H_2O_2測定が今一つ確実なものとなっておらず検討が必要である。本年度は昨年度の結果を踏まえ追加実験を行っている。血行動態・エネルギー代謝あるいはアポトーシスとERKsタンパクの発現との関連については十分な確証を得ている。16週モデルは拡張能が変化する非代償期の初期と考えられるが、この頃既にERKsタンパクは低下し心筋細胞のアポトーシスが有意に増加していた。この傾向は26週まで続きERKsタンパクは更に低下しアポトーシス+ネクローシス(細胞壊死)が増大していた。昨年本実験の問題点がHydeogen Peroxideの検出方法にあることを報告したが、やはり現時点でも信頼性のある測定方法は確立されていない。そこで本年度は測定方法を変えElectron Spin Resonance法による直接的なOxygen Free Radicalの検出あるいは免疫生化学法(Western Immunoblot)により3-nitrotyrosine(peroxynitriteのMarker),protein carbonyls(hydroxyl radical由来)の検出を試みるべく再び大動脈拘扼モデルを作成し、適宜心筋を採取しているところである。測定方法についての手技的問題はない。結果:1)心機能・エネルギー代謝に関しては昨年報告した通りである。16週では心筋エネルギー消費量に対する心筋仕事量は低下しておらず、肥大心筋の代償期もしくは非代償期のごく早期に相当するものと考えられた。26週に至っては心収縮機能も低下し、エネルギー消費に対する心筋仕事量も低下し紛れもない肥大心非代償期中後期と考えられた。現在この時期のFree Radicalの検出を試みているところである。2)圧負荷肥大心のERK蛋白発現:圧負荷肥大心では、対照群と比べ、16週・26週共に蛋白量の有意な低下を認めた。またELISA法で検出したアポトーシス細胞も増加していた。3)Isoproterenol刺激培養細胞でのグルコース・乳酸生成;3日目では、有効な好気的解糖系の亢進が伺えるが、Isoproterenol刺激7日目では、嫌気下解糖へ移行していた。刺激10日目では、グルコース代謝が不全状態にあると考えられた。
コミュニケーションを導入した持続可能性評価のプロセス構築-公共施設再編を例に-

持続可能性評価のプロセスに市民参加によるコミュニケーションを導入する上でのプロセス設計や、ツールの導入による効果を検証する研究を行った。データ収集は京都府与謝野町におけるワークショップの中でのアンケート調査や参与観察調査をつうじて行われた。その結果、Geo-designの手法を通じた与謝野町における公共施設再編のワークショップにおいて、異なる視点から部分最適を追求した上で、交渉を通じて全体最適をグループ間で模索する手法により、グループ間でのトレードオフの関係の気付きや事業による環境影響の大小の気付きが得られたことが確認された。平成27年度においては、公共施設マネジメントを影響評価(Impact Assessment)の観点で記述するための概念枠組みを構築し、調査を行った自治体(千葉県習志野市、神奈川県秦野市、および滋賀県大津市)における計画策定プロセスを記述することによって概念枠組みの妥当性を検討した。より具体的には、社会影響評価や環境影響評価の理論的背景であるシステム分析(Systems Analysis)における代替案評価理論を基盤とし、「問題の定式化」「現状分析」「代替案の検討・作成」「評価」「解釈」の諸要素が、実際の公共施設マネジメントの計画策定プロセスにどのように現れているかを観測し、現行のプロセスの問題点および概念枠組みの修正すべき点を考察した。その結果、現行のプロセスの課題点として、交通や安全など社会的に影響が想定される諸要素に対するインパクトの大小を事前に明示すべき旨が制度的に全自治体に共有されておらず、「必要であると判断されたものについて」定性的に影響評価と対策検討がなされていることがわかった。すなわち、影響評価においてスコーピングやミティゲーションの根拠が明示される仕組みが作られていない現状が示された。一方で、スコーピングとミティゲーションの限定は、首長の公約とする事業によって強く影響を受けることが想定されることから、概念枠組みに政治的な要素による影響に関する因子を盛り込む必要性も強く示された。平成27年度は転勤などによる予定調整の難しさにより、当初予定よりやや遅れる研究進度となった。具体的には、当初予定よりも遂行できた調査の量が少なく、文献調査のみで終わってしまった自治体もあった。一方で、概念枠組みの構築は期待程度の進度で進められたと考える。当該年度の研究は主として事例における公共施設再編のプロセスにおける、持続可能性アセスメントの支援ツールに関する応用研究を行った。具体的には与謝野町における総合的な計画プロセスにおける公共施設再編を事例として取り上げ、アセスメントプロセスを参与観察した。当該事例においては参加型プランニングの支援ツールとして、GeodesignHubを導入して計画による地域に対するコストと便益を逐次計算して評価しながら計画策定を指定いく、プロセス設計を行っていた。本研究では第一に、本事例におけるプランニングにおける影響評価面における特徴を、住民参加を導入しつつかつ「手続き統合型」の理論を導入しながら進められている点に着目して理論的に議論を行なった。第二に、参加者の意識に着目して本事例における参加型影響評価プロセスの成果を考察した。その中では、対象事例地における政策課題に関する参加者の体系的な理解の必要性に合わせて、プロセスの中における多様なステイクホルダーの参加の必要性について示唆が得られた。上記に点をもとにした第三の研究においては、Geodesignや影響評価の理論的側面を踏まえつつ、ステイクホルダーの参加と参加者の背景理解に関する問題についてのプロセスデザインを行なった。つまり、Geodesignを専門家によって進めることによる効果は、より多角的な影響評価に基づく代替案作成の意味があると考えられるが、その一方で代替案の改定や選択にあたっては、広いステークホルダーによるワークショップ型のプロセスを並列で持たれることによって、相互学習のサブシステムを内包した意思決定システムを構築できる旨の可能性が示唆された。概ね順調に進んでいると考えられる。当該年度の研究成果について大きく3点に分けられるもののうち、1つ目については国際学会にて発表済みであり、現在審査付き論文としての査読プロセスに入っている。2つ目については発表は今年度であるが、当該年度中に再録決定した国際学会プロシーディングスとして提出済みであり発表準備が整っている。3つ目のプロセスデザイン研究については、邦文の学会論文集に現在投稿準備中である。上記より、最終年度を外部への発表のための期間として捉えている当計画において、概ね順調に研究が進んでいると評価できる。公共施設再編を始めとする総合的な計画策定において、GeoDesignの手法を取り入れたコミュニケーションプロセスに関する研究を国際的に発信した。アセスメントのプロセスにおける科学性と民主性の担保において、代替案の評価結果と選択結果に関する合意形成が課題となっているが、GeoDesignのプロセスは簡易的な評価を住民と専門家が協働によって行うことで、より最適化された計画案を参加者の発意のもとで理解し、選択するプロセスを実現していたと考えられる。とりわけ、多様な価値観を持ったグループを設定しそれぞれにとっての部分最適を発見した上で、ネゴシエーションのプロセスを持つことによって、全体としては多角的な評価視点をもった総合的なアセスメントを可能にしていた。GeoDesignの応用は地理情報システムを用いた、影響評価プロセスにおけるコミュニケーションを支援システムとして考えられるが、さらに恒常的にオンラインでプロジェクトを共有するシステムでもあるため、広くまちづくり活動や自治においても応用されうる。Civic Techの社会実装が加速度的に進む中、アセスメントプロセスにおいてのみならず、GeoDesignのシステムや方法論が社会的意思決定にどのように反映されていくか、社会実装の可能性については今後の研究課題である。昨年度は上記の研究成果について、国際影響評価学会年次大会および国際地域科学会アジア大会において研究成果を報告し、国際影響評価学会においてはポストプロシーディングスがすでに発行されている。

持続可能性評価のプロセスに市民参加によるコミュニケーションを導入する上でのプロセス設計や、ツールの導入による効果を検証する研究を行った。データ収集は京都府与謝野町におけるワークショップの中でのアンケート調査や参与観察調査をつうじて行われた。その結果、Geo-designの手法を通じた与謝野町における公共施設再編のワークショップにおいて、異なる視点から部分最適を追求した上で、交渉を通じて全体最適をグループ間で模索する手法により、グループ間でのトレードオフの関係の気付きや事業による環境影響の大小の気付きが得られたことが確認された。新規にインタビュー調査を行う対象として、京都府舞鶴市など市全体計画と地区計画の両者を検討した自治体を選定し、インタビュー調査を行うこととする。その際に政治的な要素を表す因子と計画策定プロセスに関する因子の間の因果関係を把捉するために、計画策定プロセスへの参加者の関係者分析や、各自治体における予算配分に着目することとする。現状として単一事例における参与観察が中心となっているが、比較分析を可能とするためにGeodesignによる手法を同じく応用した国内事例をヒアリング調査及びアンケート調査によって把握することによって、研究対象事例のベースラインの特殊性を考慮したプロセスデザインに対する示唆を抽出することを考えている。市民参加実績に記載したとおり平成27年度に遂行できなかった国内調査があることと、国際学会参加にかかる費用が平成28年度扱いになったことがあげられる。国際学会への参加費用として計上していたところであるが、2017年度に開催される学会への登録を行なったため、当該年度においては執行されなかった。継続して国内調査を行い、平成28年度5月11日に発表決定している国際学会にかかる旅費が今後計上される予定である。国際学会への参加およびそれにかかる旅費、および国内学会への投稿のために用いられる。また、必要に応じて現地への追加調査のための費用に充てられる。
「シビリアンの戦争」発生の条件-米・英・イスラエルの事例から

本研究は、先進工業国のデモクラシーにおいて攻撃的戦争を促進する条件を、開戦判断時点と戦争のエスカレーション決定時点に着目して導き出した。安定したデモクラシーにおいては、軍が攻撃的戦争を主導した例は見当たらず、むしろ文民政治指導者が下す開戦決定に対して反対した事例が少なくないことを多様な事例検討を通じて例証したこれまでの研究成果のうえに、より詳細な開戦判断と国内的背景の分析を行った。本研究は、先進工業国のデモクラシーにおいて攻撃的戦争(aggressive war)が起こる条件を、危機が高まった状態で実際に開戦判断が下されるか否かの時点に着目して導き出すことを目的としている。博士論文での申請者の研究からは、安定したデモクラシーにおいては軍が攻撃的戦争を主導した例は見当たらず、むしろ文民(シビリアン)の政治指導者が下す開戦決定に対して反対した事例が少なくないことが分かっている。本研究は博士論文のフォローアップに当たる研究のため、まずは博士論文の刊行準備の過程で追加調査を行うことから研究を始めた。研究の対象としたのは、イスラエルの第二次レバノン戦争以前に、小規模ではあるが戦争の検討をした時期、バラク政権やシャロン政権期の政軍関係である。その結果、第二次レバノン戦争開戦の数年前に、両政権と軍の間に撤退やその態様にかかわる意見の食い違いが生じていたことが分かった。その意見の食い違いの深層では、政治家には国民世論を気にする人気とりのインセンティブがあり、軍はより本質的な和平のための外交交渉を求めていたことが分かった。これらの結果は、本年中に岩波書店から出版予定の『シビリアンの戦争-デモクラシーが攻撃的になるとき』に反映させた。アメリカでの出張研究を行い、NPO団体などにインタビューを行い、また日本では入手が困難なアメリカやイスラエルに関する各種文献を閲覧ないし購入した。3月には民主化と資本主義経済の進展が国民の軍や戦争に対する態度をどのように変えているかという関心のもと、シンガポールへ出張研究を行い、シンガポール国立大学のインド人研究者に有益な意見・助言をいただいた。結果的に、まだ国家間での比較の結果が出るには至っていないが、24年度中には確実な研究成果を出せる見込みである。本研究は、先進工業国のデモクラシーにおいて攻撃的戦争が起こる条件を、開戦判断時点と戦争のエスカレーション決定時点に着目して導き出すことを目的として行った。本研究を通じ、安定したデモクラシーの国民は自らのコストを十分に認識しないゆえに、または実際には血のコストを負担することがないゆえに、戦争に圧倒的な支持を与えてしまうことが少なくないということを多数の事例から導き出すことができた。研究結果からは、文民指導者個人から見た戦争のコスト・ベネフィットはしばしばベネフィットが上回ることは明らかである。ただし、私が定義した「シビリアンの戦争」、つまり文民主導で軍が反対する攻撃的戦争が起こる条件を単純に一般化することには、当初予測したように困難が伴う。むしろ「条件」といっても、そもそも国際政治の観点からは合理的に説明することの難しい攻撃的戦争がデモクラシーにより引き起こされる場合の背景を分析し、国民や政府が主導する小中規模の戦争がいかにして容易になっているのかについての国内社会分析を精緻化させる方がより本質的な学術的貢献をなしうると考え、その方向に注力し、結果を残した。最終的に、研究成果は二つの単行本(単著)へとまとめることができつつある。ひとつは、すでに刊行した『シビリアンの戦争ーデモクラシーが攻撃的になるとき』(岩波書店、2012年10月)である。もうひとつの成果はより国内社会にフォーカスした形で研究を進めている。理論章はあらかた執筆を終えた。今年9月の日本政治学会で骨子の報告を行い、年度内に執筆を完成させて、新潮社から刊行する予定でいる。研究に使える時間が事実上限られていたため、多少の遅れが出ていたが、後半から特に進捗してきている。そのため、24年度中には確実な研究成果を出すことができると見込まれる。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究内容については、シビリアンの市民社会が同じ民主主義国や先進工業国の仲間入りをした国々でもどのように異なるのかという難しい問題が生じており、殊にアジアの急成長してきている国々についての知見を深める必要が生じているため、今後も英米だけでなくシンガポールなどで研究している多様な国籍の研究者に助言を引き続き仰ぐこととする。海外での出張研究は、現在に近い出来事を撮り歩かっている関係上生の声が聞けるという意味で非常に重要であるので、その予定を確保するために努力したい。また自費で収集した文献の整理・分析も、今年度からはスピードアップして処理を進めたい。
Eulerian有限要素法による破断を考慮した構造部材の性能評価に関する研究

本研究の目的は,破断を考慮した終局状態でのより発展的な構造部材の性能評価を有限要素法によって行うことである.従来の固体・構造の有限要素解析においでは,計算メッシュが物質点の変形に追従するLagrangian解法が用いられてきた.しかし,Lagrangian解法による有限要素解析では,二重節点などの特別な方法を用いない限り,固体の破断そのもののシミュレートは不可能である.計算メッシュが物質点の変形に追従するLagrangian解法に対して,Eulerian解法では空間に固定された計算メッシュを越えて物質点が移動する.Eulerian解法を用いた有限要素解析を行うことによって,特別な方法を導入することなく自由境界面の生成が実現でき,結果的に破断等のシミュレートが可能となる.平成16年度は以下の成果を得た.(1)高精度移流スキームの導入昨年度までの解析コードの移流スキームでは1次の風上差分法を用いていたのに対して,高次オーダーの風上差分法やさらには安定化有限要素法による移流スキームを導入した.(2)ボクセル解析ボクセル解析法とEulerian有限要素法とを融合して形状モデリングの手間を大幅に低減した.(3)破断条件の検討これまでに提案されている破断条件を参考にして,本研究において有効な破断条件および破断条件に取り入れるべきパラメーターの選択等を検討した.(4)構造部材の破断挙動と延性に関するシミュレーション開発した解析コードにより,構造部材の破断を考慮した延性等の性能評価を行った.本研究の目的は,破断を考慮した終局状態でのより発展的な構造部材の性能評価を有限要素法によって行うことである.従来の固体・構造の有限要素解析においては,計算メッシュが物質点の変形に追従するLagrangian解法が用いられてきた.しかし,Lagrangian解法による有限要素解析では,二重節点などの特別な方法を用いない限り,固体の破断そのもののシミュレートは不可能である.計算メッシュが物質点の変形に追従するLagrangian解法に対して,Eulerian解法では空間に固定された計算メッシュを越えて物質点が移動する.Eulerian解法を用いた有限要素解析を行うことによって,特別な方法を導入することなく自由境界面の生成が実現でき,結果的に破断等のシミュレートが可能となる.Eulerian解法により構造部材の破断解析を行うために,平成15年度はEulerian有限要素法による固体解析コードを開発した.この解析コードでは過去のLagrangian解法による固体解析手法のノウハウを無駄にしないために,operator split法を採用している.これは通常の固体解析と同様なLagrangian解法によるLagrangianステップにおいてメッシュを物質と共に移動させ,Eulerianステップにおいて変形したメッシュを空間に固定したメッシュに戻す操作(移流)を時間増分ごとに繰り返して解析を行うものである.本年度で開発した解析コードの有用性を金属材料の延性破断解析に適用して,Eulerian有限要素法を採用することにより新たな自由境界面を容易に生成することができ,固体解析において破断のシミュレートが可能となることを確認した.本研究の目的は,破断を考慮した終局状態でのより発展的な構造部材の性能評価を有限要素法によって行うことである.従来の固体・構造の有限要素解析においでは,計算メッシュが物質点の変形に追従するLagrangian解法が用いられてきた.しかし,Lagrangian解法による有限要素解析では,二重節点などの特別な方法を用いない限り,固体の破断そのもののシミュレートは不可能である.計算メッシュが物質点の変形に追従するLagrangian解法に対して,Eulerian解法では空間に固定された計算メッシュを越えて物質点が移動する.Eulerian解法を用いた有限要素解析を行うことによって,特別な方法を導入することなく自由境界面の生成が実現でき,結果的に破断等のシミュレートが可能となる.平成16年度は以下の成果を得た.(1)高精度移流スキームの導入昨年度までの解析コードの移流スキームでは1次の風上差分法を用いていたのに対して,高次オーダーの風上差分法やさらには安定化有限要素法による移流スキームを導入した.(2)ボクセル解析ボクセル解析法とEulerian有限要素法とを融合して形状モデリングの手間を大幅に低減した.(3)破断条件の検討これまでに提案されている破断条件を参考にして,本研究において有効な破断条件および破断条件に取り入れるべきパラメーターの選択等を検討した.(4)構造部材の破断挙動と延性に関するシミュレーション開発した解析コードにより,構造部材の破断を考慮した延性等の性能評価を行った.
リンパ球分化過程における抗体遺伝子の再構成と情報発現調節機構

リンパ球分化過程において、抗原認識物質である抗体とT細胞抗原受容体(TCR)とは遺伝子の再構成によって著しく多様性を増巾する。我々は、抗体遺伝子の多様性発現機構を解析するために、【◯!1】マウスおよびヒトの抗体遺伝子のコスミッドクローンを単離し、その解析を行なった。この結果、マウス、ヒトおよび類人猿の【C_H】遺伝子群のほぼ全貌を明らかにした。さらに、ヒト【C_H】遺伝子の主要なものを単離し、その一部については全構造を明らかにした。次に【◯!2】抗体遺伝子の再構成にかかわる酵素系の解析を行ない、マウスおよびニワトリ組織よりJ領域を特異的に切断するendonuclease-Jを単離し、その性質を調べた。【◯!3】クラススイッチ組換えに関して、遺伝子の欠失を伴なう前の中間段階として、多数の【C_H】遺伝子を含んだ長い転写産物のできるモデルを提唱し、これを支持する結果を多数のヒト白血病細胞のDNA解析から得た、【◯!4】TCR遺伝子の再構成に関して、抗体遺伝子と基本的に同じでありながら、体細胞突然変異が非常にまれであるという興味ある知見を得た。また、ヒトTCRのJ遺伝子が逆位による再構成を行なうことを見出した。TおよびB細胞間の情報伝達に関与する免疫系制御物質として、リンフォカインとその受容体が重要な役割をする。【◯!5】我々は、T細胞増殖因子受容体(IL-2)のcDNAとその遺伝子の構造を明らかにした。IL-2RcDNAは、Tリンパ球に導入した場合にのみ活性ある受容体を発現した。このことから、T細胞にはIL-2Rの機能に不可欠な別の因子(corverterと命名)が存在することを推測した。【◯!6】さらに初めて、B細胞増殖因子(IL-4)のcDNAの単離とその構造決定を行なった。IL-4はT細胞や肥満細胞にも増殖因子活性を持つことが明らかとなった。
RNA・タンパク質相互作用の網羅的予測と検証

RNAとタンパク質の相互作用の有無及び複合体構造予測を行うことを目指した。PDBのRNA-タンパク質複合体の情報解析から、2次構造で塩基対を形成せずアミノ酸と水素結合を形成する塩基は、2次構造での塩基対形成もアミノ酸との水素結合もない塩基に比べて,低い塩基対確率を持つことがわかった。RNA2次構造を多面的に解析するため、参照構造からの2次構造のハミング距離毎の構造全ての確率の合計の分布を高速に計算する方法を開発した。RNAとタンパク質の物理化学的性質を考慮した力場を導入したRNAータンパク質複合体のドッキング手法を開発し、既存の方法よりも大幅に性能が改善することを明らかとなり、論文発表した。追加のアルゴリズム開発を行うことが必要となったため、予定よりも研究計画の遂行に遅れが生じたが、RNA2次構造の要素に関する塩基ごとの周辺確率を計算するアルゴリズム、RNA2次構造の確率分布を効率的に計算するアルゴリズムを開発・実装し、査読付論文誌に発表することができた。また、RNAータンパク質相互作用において、RNAとタンパク質の間に形成される水素結合を機械学習の手法を用いて予測する手法の開発を行い、一定の精度で既知のRNAータンパク質間の水素結合を予測できることを確認した。この手法を基に、既に開発済みのRNA2次構造の各種構造要素(塩基対、各種ループ構造)を形成する確率を計算するツール群等を組み合わせることで、より高精度な予測を目指すとともに、網羅的なRNAータンパク質相互作用の予測へと繋げていく予定である。さらに、ENCODEやFANTOM、The Human Protein Atlasなどの国際プロジェクトにより、様々な細胞種・組織でのRNAとタンパク質の発現量データが公開され、利用可能になってきている。これらのデータも積極的に活用し、生体内でのRNAータンパク質相互作用の網羅的な予測を高精度化していくことも検討している。また、RNAとタンパク質の単体の立体構造がそれぞれ得られる時に、剛体ドッキングを用いて、RNAータンパク質複合体の立体構造を予測する手法を開発も行った。開発したドッキング手法は、様々なベンチマークデータを用いて、従来法との比較・検証を行い、従来法と比べて大幅な予測精度の向上、世界最高水準の予測精度を達成することが確認された。この成果は、現在査読付き論文誌へ論文を投稿中である。(1)RNA・タンパク質相互作用予測手法の改良。RNA・タンパク質相互作用を正確に予測するためには、RNA構造を精密に予測することが必要である。RNA2次構造情報である塩基対確率行列のみを特徴量とする方式では、RNA・タンパク質相互作用の予測で十分な制度が得られないことが示唆された。そのため、当初の計画を変更し、相互作用予測手法改良方法を検討し、分子動力学計算を実施した。具体的には、新たにより精密な2次構造情報を得るため、RNA分子単独で分子動力学計算を行い、その結果を利用して相互作用界面を予測したが、そのため、計画が約9か月遅れることとなった。(2)RNA・タンパク質複合体構造の評価。項目(1)の実施が遅れたため、繰越を行って平成27年4月から、RNA・タンパク室複合構造の評価を行った。RNA・タンパク質複合体構造を精密に解析し、粗視化モデル等で予測された複合体構造が安定な構造であるかどうかを評価した。(3)RNA・タンパク質相互作用知的基盤の構築と公開。既に公開を開始したRNA・タンパク質相互作用データベースを更新し、成果を順次付け加えて公開する予定であったが、研究計画が遅れたため、約9か月遅れでデータベースの更新を行った。RNA2次構造情報である塩基対確率行列のみを特徴量とする方式では、RNA・タンパク質相互作用の予測で十分な精度が得られないことが示唆された。そのため、その後に行った、RNA・タンパク質複合体構造の評価、およびRNA・タンパク質相互作用知的基盤の構築と公開も約9か月遅れることとなった。タンパク質をコードしない非コードRNA(non-codingRNA)が多数見つかっているが、その大部分の機能は未知である。マイクロRNAなど機能が既知の非コードRNAファミリーでは、RNA間相互作用を予測することが標的分子の同定に必要であるが、機能未知の非コードRNAに関しては、機能的知見が蓄積しているタンパク質との相互作用を同定することが必要である。本研究では、機能未知の非コードRNAの生体内での役割の解明のため、非コードRNA、及び機能既知のタンパク質に関して、情報科学、物理学の手法を融合し、RNAとタンパク質の相互作用の有無及びその複合体構造の予測を、高速・高精度に行うことを目指した。RNA・タンパク質複合体構造を正確に予測するためには、RNA構造を精密に予測することが必要である。我々は、これまでに世界でトップクラスの2次構造予測手法を開発し、公開してきた。しかし、修飾塩基を含むRNAの2次構造予測など、従来のエネルギーパラメータでは対応できない問題に対しては、適切なツールを開発できていない。そこで、分子動力学計算を利用してRNA2次構造エネルギーパラメータ最適化を行い、実験によって決定されたエネルギーパラメータと高い相関を持つことを示し、論文発表した。今後、修飾塩基を含むエネルギーパラメータなどを分子動力学計算で求めることが可能であることが示唆された。

RNA・タンパク質複合体構造を予測するため、RNA-タンパク質の剛体ドッキング計算を行った。従来のドッキング計算では、RNAに関する力場に問題がある為に十分な精度が得られないと考え、RNA力場の更新を行った。その結果、我々のドッキング計算は、既存の方法よりも大幅に性能が改善することを明らかとなり、論文発表した。RNAとタンパク質の相互作用の有無及び複合体構造予測を行うことを目指した。PDBのRNA-タンパク質複合体の情報解析から、2次構造で塩基対を形成せずアミノ酸と水素結合を形成する塩基は、2次構造での塩基対形成もアミノ酸との水素結合もない塩基に比べて,低い塩基対確率を持つことがわかった。RNA2次構造を多面的に解析するため、参照構造からの2次構造のハミング距離毎の構造全ての確率の合計の分布を高速に計算する方法を開発した。RNAとタンパク質の物理化学的性質を考慮した力場を導入したRNAータンパク質複合体のドッキング手法を開発し、既存の方法よりも大幅に性能が改善することを明らかとなり、論文発表した。平成25年6月、すでに開発済みのRNA情報解析ソフトウェア群、アルゴリズムを改良・発展させることで得られる情報と、タンパク質の構造情報のみでは相互作用判定精度が上がらないことが判明し、追加のアルゴリズム開発を行うことが必要となった。また提案後に、RNA-タンパク質相互作用予測を行うアルゴリズム・ツールが複数出現し、それらの論文では非常に優れた精度を有することが報告されていたため、当該ツールに関して詳細な評価を行う必要が生じた。その結果、既知のRNA-タンパク質相互作用正解データが、非常に少ない、または、偏っているために正しい評価が行われていないことが判明した。これらの作業、および、適切な評価方法に関する検討に当初想定していたよりも時間を要した。最終的には、CLIP-seqなどの実験情報をうまく取り入れながら評価を行う方法が必要と判断し、評価データセットの整備に時間を要した。以上の理由により、研究に若干の遅れが生じている。その一方で、独自の方法についても、検討を重ね一部良好な結果が得られつつある。また、学術論文等の成果は着実に出ている(成果として報告した出版済みの論文に加えて、現在査読中または準備中の本研究課題に関連する論文が複数存在している)。以上を総合的に判断して現在までの達成度は「やや遅れている」とした。今後は、RNA構造予測をさらに精密化し、RNA・タンパク質複合体構造の評価を適切に行ったうえで、予測したRNA・タンパク質相互作用についての知的基盤お構築と公開に注力する。27年度が最終年度であるため、記入しない。バイオインフォマティクス予定より研究計画に遅れが生じているが、着実に成果は出ているため、以下の項目について研究を順次進めていく予定である。・正しい評価を行うための、データセット・評価方法の確立(現在までに80%ぐらいの進捗がある)
抗結核作用を有するベルチヘミプテリドAの合成化学的研究

Isakaらによって,ヨコバイを寄主とするverticillium hemipterigenum BCC 1499株の発酵液より単離・構造決定された,抗結核作用を有するユニークなジケトピペラジンダイマーであるvertihemiptellide Aの合成研究をおこなった。グリシン誘導体を出発物質として,ジケトピペラジンのα位に水酸基を有する化合物を合成した。次いで,酸性条件下,α位水酸基を利用して生成させたアシルイミニウムイオンに対するPMB-SHの付加反応によりスルフェニル基を導入することでvertihemiptellide Aのモノマーに相当するエピジチオジケトピペラジン等価体の合成に成功した。ヨコバイを寄主とするVerticillium hemipterigenum BCC 1499株の発酵液より単離・構造決定されたベルチヘミプテリドAはジケトピペラジンが二つのジスルフィド結合によって架橋された二量体を形成しており、これまでにないユニークな結合様式を有する天然有機化合物である。また抗結核作用を示すことから、新規治療薬のリード化合物として期待されている。本年度は、エピジチオジケトピペラジンを鍵中間体として設定し、ベルチヘミプテリドAの全合成研究を行った。グリオキシル酸から容易に得られるα位にスルフェニル基を有するアミノ酸に対してDCCを縮合剤として用い、フェニルメントールを作用させたところ良好な収率で対応するフェニルメンチルエステルを得ることができた。得られたフェニルメンチルエステルに対し、LDAおよびn-ブチルリチウムを作用させることで系中にジアニオン発生させ、次いでベンジルブロミドを作用させたところ、期待通りアミノ酸α位において速やかにアルキル化反応が進行し、所望のアミノ酸ユニットを単一のジアステレオマーとして得ることに成功した。しかしながら、得られたアミノ酸ユニットからフェニルメンチル基を除去するために水酸化リチウムを作用させたところ、スルフェニル基の脱離を伴ってしまいフェニルメンチル基を除去することができなかった。さらに、ナトリウムメトキシドやDIBAL還元等を用い種々検討を行ったがフェニルメンチル基を除去することはできなかった。現在は異なったアプローチによるエピジチオジケトピペラジンの合成を検討している。本研究は、新規抗結核薬のシーズとして期待されるユニークなジケトピペラジンダイマーであるベルチヘミプテリドAの合成法の確立およびその類縁体合成を視野に入れた合成法を確立することを目的として行った。昨年度はフェニルメンチル基を用いたジアステレオ選択的なアルキル化反応により、基本骨格となるジケトピペラジンの構成アミノ酸ユニットの合成に成功した。しかしながら、フェニルメンチル基の除去が困難であったことから、本年度は合成計画の見直しを行い、チオール基を終盤に導入する合成法により、ベルチヘミプテリドAの全合成達成を目指すこととした。L-SerおよびL-Pheから導かれるジケトピペラジンに対し、チオール基導入の足掛かりとなる水酸基導入反応について検討を行った。酸化剤としてAgPy_2MnO_4を作用させたところ、Pheのα位に水酸基が導入された化合物を得ることができた。しかしながら、反応時間の延長および等量の検討を行ったものの、Ser残基のα位にも水酸基が導入された化合物を得ることはできなかった。そこで、Glyから導かれるトリカルボニル体に対し、エキソメチレン部位を導入した後、グリニャール試薬を作用させ、続くジヒドロキシル化反応を行ったところ、先程合成することができなかった2つのα位に水酸基を有するジケトピペラジンを合成することができた。このようにして導入した水酸基を足掛かりとして、チオール基導入反応について検討を行った。ジクロロメタン中、トリフルオロ酢酸存在下、PMBチオールを作用させることでジケトピペラジンの2つのα位にチオール基を有する化合物を得ることができた。現在、PMB基の脱保護、続くジスルフィド結合形成反応を行うことで、ベルチヘミプテリドAのモノマーに相当するエピジチオジケトピペラジンの合成を行っているところである。
In situハイブリダイゼーションによるAllium属不稔性種の染色体地図作製

FISHによるノビルの稔性系統と不稔性系統間の染色体構成の違いを、ノビルのゲノムDNA由来のプローブを用いてFISH法により解明しようとした。ノビル両系統のゲノムDNAを幼葉から抽出した。このDNAを、40種類のプライマー(Operon 10-mer Kits,A Kit 120,B Kit 120)を使用しPCRにより増幅した。その結果、20種類のプライマーで系統間に異なる多型がみられた。これら系統間で異なる多型を示したプライマーを用いて再び電気泳動して、多型バンドを切り出し、そのDNA断片を回収精製した。このDNA断片を増幅させるため、それぞれ同じプライマーでPCRを行い、同様に回収精製した。その結果、400bpから1800bpまでの合計12プローブがFISH用のプローブとして使用できるものと考えられた。得られたプローブをスクリーニングするため、ゲノムDNAをECLシステム(Amersham)を用いてサザンハイブリダイゼーションした。しかし、フィルター上で蛍光が認識できるプローブは確認できなかった。今後、さらにPCRによるプローブの作成を進めると同時に、染色体標本上のDNAをPCRにより直接増幅するin situ PCR法や染色体顕微切断法などの手法もあわせて試みる予定である。ノビル(A.grayl)の不稔性系統を用い、cDNAライブラリーを作製した。cDNAは200から900bpの範囲でスクリーニングし、現在までに138のcDNAプローブが得られている。また、FISH法におけるシグナルの検出法について検討したが、その結果、800から900bp程度のプローブであれば、増幅を反復することによりシグナルを検出できることが明らかとなった。さらに、400から500bp程度のプローブも増幅を繰り返すことにより、シグナルを検出できる見通しもついた。得られたすべてのcDNAプローブを一本鎖にした後標識し、ゲノムDNAとフィルター上でハイブリダイゼーションさせて、シグナルの強く現れるプローブをスクリーニングした。その結果、In situハイブリダイゼーションに使用できると思われるプローブは、現在までに18得られている。FISH法でのシグナル増幅法の検討に多大な時間を要したため、染色体標本上でのInsituハイブリダイゼーションは始めたばかりの段階であるが、蛍光観察でいくつかのプローブにおいて、染色体上でシグナルが肉眼で確認できた。当初、800bp程度のプローブではハイブリダイズしても蛍光シグナルは可視観察が不可能であると思われたが、前述のシグナル増幅により可能であることが検証された。今後はcDNAライブラリーの作製をさらに進め、できるだけ多くのcDNAを収集すると同時に、In situハイブリダイゼーションに使用可能なプローブをスクリーニングする。また、本研究の目的にあうFISH法も確立されたことから、平行して染色体標本上でのIn situハイブリダイゼーションを進め、ノビルの染色体構成および稔性、不稔性系統間の染色体構造変異を解析する。これまでにcDNA由来の800900bp程度の150プローブを得た。これを標識してハイブリダイズさせたが、蛍光シグナルの弱いものが多く、二次抗体を用いるなどして感度を高めた。これにより、合計24のプローブが現在までにスクリーニングされ、in situでのハイブリダイゼーションを開始している。しかし、24プローブで標識される染色体は、32本中24本で、残り8本は識別できず、全染色体の構成を確認するためにはさらに多くのプローブを必要とした。cDNA由来のプローブは技術的にこれ以上得ることは難しく、他の方法によらねばならないと考えられた。そこで本年度はrDNA由来のプローブを作出することとした。様々な試行から、酵素解離した細胞をスライドグラス上に展開させ、核を回収してPCRで増幅する方法により、これは可能となった。得られたプローブはハプテンで標識し変性させ、変性した染色体標本上に加えて相補的な染色体DNAとの分子交雑を行い、対比染色後に蛍光顕微鏡で観察した。rDNA由来のプローブにおいても、cDNA由来のプローブと同様にシグナルの弱いものがあるが、二次抗体の使用によってこれはかなり解決された。現在までにrDNA由来の8プローブが得られ、in situハイブリダイゼーションに使用した。

その結果、稔性および不稔性の2系統を分ける特異的プローブは認められていないが、種の染色体構造を解明するに足るプローブ数が確保できたと考えられる。PCRによるrDNA由来のプローブ作成はcDNA由来のプローブ作成に比べて簡便でしかも能率よく得られる。したがって、現在までに得られたプローブによる染色体in situハイブリダイゼーションをすすめていくと同時に、さらにrDNA由来のプローブを作成する。FISHによるノビルの稔性系統と不稔性系統間の染色体構成の違いを、ノビルのゲノムDNA由来のプロープを用いてFISH法により解明しようとした。ノビル両系統のゲノムDNAを幼葉から抽出した。このDNAを、40種類のプライマー(Operon 10-mer Kits,A Kit 120,B Kit 120)を使用しPCRにより増幅した。その結果、20種類のプライマーで系統間に異なる多型がみられた。これら系統間で異なる多型を示したプライマーを用いて再び電気泳動して、多型バンドを切り出し、そのDNA断片を回収精製した。このDNA断片を増幅させるため、それぞれ同じプライマーでPCRを行い、同様に回収精製した。その結果、400bpから1800bpまでの合計12のプローブがFISH用のプローブとして使用できるものと考えられた。得られたプローブをスクリーニングするため、ゲノムDNAをECLシステム(Amersham)を用いてサザンハイブリダイゼーションした。しかし、フィルター上で蛍光が認識できるプローブは確認できなかった。今後、さらにPCRによるプローブの作成を進めると同時に、染色体標本上のDNAをPCRにより直接増幅するin situ PCR法や染色体顕微切断法などの手法もあわせて試みる予定である。
東アジアにおける古代鉄鍛冶技術の伝播と展開

わが国の鉄鍛冶については成果報告書の作成に付随して、韓国とわが国の鉄鍛冶技術を比較するために、宮内庁書陵部所蔵の大和第6号古墳出土鉄ていについて改めて検討を加えた。韓国の鉄ていは全般的に厚みがあり、平滑な仕上げとなっていることが多いが、大和第6号古墳出土品は鍛冶加工の痕跡が顕著に残存する点で大きく異なる。この鉄〓は小型品を鍛接して中型・大型品に加工しており、その加工技術の復原が可能であった。また、韓国の鍛冶技術に関して、海外共同研究者(李南珪氏)から最近の鉄及び鉄器生産の文献の紹介と鉄関連遺跡の発掘調査見学の案内をうけたが、諸事情で渡航できなかった。しかし、李氏との討議で韓国の最近の遺跡、遺構の検討から鉄鍛冶技術はわが国のそれとは大きく異なり、わが国においてようやく、弥生時代後期に鉄鍛冶技術の定着、拡散の兆しが見え始めた頃、勧告では後漢楽浪郡からの技術導入で高温下鍛接技術を駆使した高度な鍛造技術及び鋳造鍛冶技術を有していたことは確実といえる。中国の鉄鍛冶技術は主に鋳造に関するもので遺構もそうしたものが多い。わが国の鍛冶技術とは確実に一線を画するもので、それは韓国においても同様といえる。東アジア世界の鉄鍛冶技術は中国に起源をもつが、わが国に導入されたのはそのごく一部にすぎず、韓国においても完全な形での導入はなかった。以上のことらを関係図式で示すと、[中国]鋳造鍛冶(主)、鍛造鍛冶(従)→[韓国]鍛造鍛造(主)。鋳造鍛冶(従)→[日本]鍛造鍛冶(主)となる。なお本年度の鍛冶実験は、三上日本刀鍛錬場において燃料に関する検討を行った。また木炭に関する樹種の選定・小割りなどの説明を受け、作業工程も体験した。本年度の研究は、中国における鉄鍛冶関係資料の収集に努めた。研究代表者及び分担者の5名が中国河南省を訪れ、遺跡等の現地踏査、博物館等の考古資料の収集活動を実施した。現地踏査は戦国時代から漢代にかけての鉄関連遺跡を巡り、鄭州市郊外の古〓鎮冶鉄遺跡では製鉄炉と製錬鉄塊資料を実見し、さらに南部の西平県古西平戦国冶鉄遺跡群では、残存状況の良好な製鉄炉を間近に観察する機会を得た。鞏義市鉄生溝冶鉄遺跡では、鋳鉄製品を熱処理する施設である反射炉などを実見し、鉄滓などを採集した。また河南省考古文物研究所・鄭州市博物館では、既発掘調査で得られた鉄関係の資料を現地研究者と討議しながら観察した。この他、国内での作業としては、中国文献による資料収集も行った。中国の鉄製品生産には日本古代のそれとは根本的に異なるもの(鋳鉄鋳物製品生産)と、全く同様な作業工程を持つもの(鍛造鉄製品生産)の、二形態がすでに分っていたが、この一連の調査活動の結果、後者の在り方がかなり判明した。本研究で特に、日本古代の鉄製品生産と関連づけて解明したいのは後者であり、今後この方面での資料収集に努め、既発掘調査例の中から鍛冶炉を抽出し、その実態を明確にする必要がある。中国の鍛造鉄製品生産は不明な点が多かったが、鉄生溝冶鉄遺跡の炒鋼炉とされる炉が実は、鍛冶炉の可能性が高いなど、新たな見解を指摘できた。本研究は最終的には、この二系統の技術体系が古代東アジア世界においていかなる拡散を遂げるのかを明らかにしなければならないが、初年度にある程度の見通しを立てることができた。

なお、本年度は中国側共同研究者の来日は、中国側の日程の都合で実施できなかった。日本国内では広島県比婆郡口和町において石谷製鉄遺跡の発掘調査を実施した。この結果、89世紀代の製鉄炉に伴う、精錬用の大鍛冶炉と考えられる炉が確認でき、大きな成果を得た。本年度の研究成果として、次の3点をあげることができる。1.韓国内における鉄および鉄器生産に関する現地調査を実施し、遺跡・遺構・遺物・文献等について多くの新資料を収集し、新知見を得た。現地調査はソウル市及びその周辺、忠州市及びその周辺、光州市及びその周辺、釜山市、金海市及びその周辺、慶州市及びその周辺の遺跡を踏査、各地の大学や公立の博物館で、鉄関係考古資料の実地調査と現地研究者との情報交換を行った。韓国の製鉄遺跡は日本の遺跡と比較して、規模が大きく、しかも鉄生産が確実に数百年は遡る。しかし、鍛冶関係遺跡の調査はまだ例が少なく、今回の調査でもそのことは実感として確認した。鉄鍛冶は実際に観察できる鉄器類から判断せざるをえない状況にある。この問題は今回収集した鉄器類のデータの分析から解明を図る。ただし、鉄器類の観察も現地研究者の協力で詳細に行なうことができたが、日本古代の資料に比べて、格段の技術の差が確認できた。2.日本国では2週間に及ぶ鉄関係遺跡の発掘調査を実施した。遺跡は放射性炭素年代測定で、89世紀に製鉄及び鍛冶関係の操業を行なっていたことが確認された。遺構は直径約70cmの炉底下の地下施設が確認でき、この遺構から復元できる炉形は円筒形であるが、出土鉄滓から、製鉄から精錬鍛冶までの一貫工程が想定できた。古代製鉄を特徴づける1つの在り方を示しているといえるが、こうした方法が実際にありうるのかどうかの検討を、次年度に理化学分析を施す等して、今後詳細に行なう必要を痛感した。3.鍛冶実験の一環として、広島県千代田町在住の三上高慶刀匠の鍛錬場における日本刀鍛錬工程を調査した。今年度は自作炉での鍛冶実験は実施しなかった。今年度の研究は日本国内の鉄鍛冶技術の資料を各自分担して収集した。近年では弥生時代の資料が増加し、最近まではタガネ切り技法が優先された習熟度の低い鍛冶が想定されていた。しかし、九州を中心に各地に点在する弥生時代鉄製品や鍛冶炉の検討から判断すると、そういう状況ではなく、一定以上の高温下での鍛冶が操業されていた可能性が明確になった。一方、古墳時代にはごく初期から、奈良県桜井市纏向遺跡(勝山古墳周溝内)出土遺物、福岡県博多遺跡出土遺物などから韓国の鉄鍛冶が導入されたことを窺わせる資料の検討を行った。また古墳時代後期以降でも九州地方を中心に、鍛冶炉や鍛冶道具類の新たな資料の蓄積があり、それらの検討から、このころが技術体系が成熟した段階といえる。今年度に韓国から海外共同研究者の招聘を想定していたが、別の団体が招聘したため、困難な状況となり、次年度の招聘を約束した。このため、今年度は代表者と分担者2名が中国四川省に渡航し、漢代蜀郡鉄官関係の資料収集を実施した。河南省と異なり、遺跡の発掘例がなく、資料の実査は困難であった。ただし、鉄官、工官の立地する環境、鉄官が山間すそ野にあり、工官が平原に立地する状況を確認した。また、昨年度まで実施した鍛冶遺跡の発掘調査の成果報告書の作成の作業を行った。発掘調査に参加した学生が、原稿作成、図版作成、遺物の写真撮影、遺物の検討を実施した。金田石谷遺跡からの出土遺物は鉄滓のみであり、これらについて、代表者が所属する機関でこれまでに収集した各時期、各地域出土の鉄滓との比較検討を実施した。鍛冶実験は今年度、実験鍛冶炉での実施ができなかった。
積極的脳循環維持による心臓手術後せん妄および認知機能低下予防効果の解明

心臓手術後脳障害防止目的のため, TCD法と脳rSO_2測定装置を併用し積極的に脳循環を維持するよう介入することで,術後せん妄や認知機能低下などの脳障害の予防効果があるのか検討した。結果として,当施設心臓手術後の脳障害発生率を胸部大動脈瘤手術後患者で検討したところ,術後せん妄は26%,認知機能低下は17%,脳梗塞は6%であった。さらに,介入群と非介入群で比較検討したが,介入による脳障害予防効果は認められなかった。本年度は,心臓手術周術期において2つの非侵襲的脳循環モニターであるTCD装置とrSO2測定装置を併用し,その測定値を指標として脳循環維持に対し積極的介入し,心臓手術後せん妄および認知機能低下の発生を減少するか否かの検討を行った。麻酔方法は少量フェンタニル麻酔とし,プロポフォール投与量を調節して麻酔維持。人工呼吸器管理中は呼気終末時二酸化炭素分圧を35mmHg前後で維持した。周術期における、脳血流及び脳組織酸素飽和度の測定は,術前日(病棟),麻酔導入前より麻酔終了後まで(手術室),ICU入室時より覚醒時(ICU)まで施行した。脳血流はTCD装置を用いて,中大脳動脈血流を連続的にモニタリングし、さらに、脳組織酸素飽和度はrSO2装置を用いてセンサーを前額部に貼付し連続的にモニタリングした。せん妄の判定を,麻酔覚醒後から12時間毎にICU退室時まで行い、認知機能低下の判定を, Mini-Mental State Examination(MMSE)及び長谷川式知能スケール(HDS)を用いて行った。剛SEとHDSは術前診察時(1回目),術後抜管翌日(2回目)退院前日(3回目)に施行し,術前診察時の点数と比較することで認知機能低下の判定を行った。さらに術後脳卒中の有無,患者背景,術前合併症の有無,術式,手術時間,麻酔時間,人工心肺時間,大動脈遮断時間,術中・術後低血圧の有無,術中・術後心房細動の有無,術中・術後低酸素の有無,人工呼吸器装着時間,ICU入室時間,入院時間などの因子についても記録した。現在、これらの患者データを収集中であり、目標症例数に達した段階にて、心臓手術後せん妄および認知機能低下の発生率を検討する。また,せん妄および認知機能低下を認めた群と認めなかった群の2群において,脳血流及び脳組織酸素飽和度の低下が影響するのか詳細な分析を行う予定である。本年度においては、昨年度において,心臓手術周術期において2つの非侵襲的脳循環モニターであるTCD装置とrSO2測定装置を併用し,心臓手術後せん妄および認知機能低下の発生率等の測定結果をもとに、以下の介入研究を実施した。対象患者は、当院で予定された心臓手術患者。rSO2維持介入群と非維持介入群に無作為に2群に分けて行った。rSO2維持介入群においては、rSO2値が40%未満に低下もしくは術前のrSO2値からの20%以上の低下を認めた患者に対して、下記プロトコールに基づき対応し、rSO2の維持を行った。なお、本研究を遂行するうえで、rSO2値ならびにTCD装置によるデータは保存するが、患者管理中においては麻酔管理者並びに研究参加者に対してブラインドにして、直接の介入が出来ないように配慮している。・人工呼吸器を調節し、正常の呼気終末二酸化炭素分圧を正常値内への変化・人工心肺中のポンプ流量等の調整・脳潅流圧低下に対して昇圧剤の使用・心係数低下に対して強心薬の使用・脳血管抵抗増加に対して脳血管拡張剤の使用・貧血の補正・BIS値を見ながら麻酔深度を調節・体温を37度前後に維持できるよう調節これらの介入回数や介入時間等を記載し、また、せん妄の有無・認知機能障害の有無等を細かく記載している。現在、これらの患者データに対して、rSO2維持介入群(50症例)と非維持介入群(50症例)を目標にデータ収集中であり、冒標症例数に達した段階にて、詳細な分析を行う予定である。本年度においては,まず,平成21年度より行っていた当施設心臓血管外科手術後患者におけるTCD測定値とrSO2測定値の変化ならびに術後せん妄や認知機能低下の発生率に関するデータ結果の解析を行った。さらに平成22年度に引き続いて,心臓手術周術期において2つの非侵襲的脳循環モニターであるTCD装置とrSO2測定装置を併用し,その測定値を指標として脳循環に積極的に介入することで,心臓手術後せん妄および認知機能低下の発生を減少するか否かの介入試験を行った。これまでと同様に,心臓大血管手術患者において,rSO2維持介入群と非介入群に,無作為に2群に分けた。介入群では,TCD測定値とrSO2測定値より脳血流低下が考えられた場合は1、人工呼吸器調節による呼気終末二酸化炭素分圧の正常化2、人工心肺のポンプ流量調節3、脳潅流圧低下に対して昇圧剤を投与