hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
看護技術に伴う有害事象を回避するための指針作成を目指した実証的研究

看護技術として、『抗がん剤の静脈投与』と『グリセリン浣腸』を取り上げ、それぞれに伴う有害事象を回避する方策を検討するための裏づけとなる実証データが得られる病態動物モデルを確立し研究を実施した。その結果、抗がん剤の静脈内投与に際しては温罨法を避けることが重要であり、グリセリン浣腸については溶液を40°Cまでに温める必要は無く体温程度で実施した方が有害事象は回避されることを示唆する知見が得られた.本研究は、看護技術として実施頻度が高く損傷を伴う『抗がん剤の静脈投与』と実施方法について近年問題となっている『グリセリン浣腸』に伴う有害事象を回避するための実証的研究に基づく指針作成を目指すものである。それぞれの研究目標は下記のとおりである。(1)抗がん剤の静脈注射抗がん剤の静脈内投与に伴う血管炎や硬結などについてはそのメカニズムが十分解明されていないのが現状である。そこで、実際に臨床における有害事象の内容を明らかにするためにがん看護認定師(岩手医科大学等の研究協力者)の協力を得て詳細に調査する。その内容を受けて、実験的にヒトの病態を再現できる病態動物モデルを確立する。この病態動物モデルを活用し、有害事象の発生機序を検索するとともにそれを回避するための看護技術や投与方法などを明らかにし、有害事象を回避するための知見を得る。さらに、血管外に漏れた場合の有効な対処方法についての研究も実施し、根拠に基づくケア方法について確立する。(2)グリセリン浣腸(GE)GEによる有害事象の一つと考えられていた血圧低下については、裏付ける臨床事例はなかったが、研究代表者らのCCUでの調査研究でGEにより血圧低下を引き起こすことが明らかとなった(松田・武田,第6回技術学会:2007)。しかし、その頻度は数%であり、メカニズムについては明らかになっていない。そこで、GEによる血圧低下の病態動物モデルを構築し、その要因を明らかにするとともに、血圧低下を回避するための看護技術を確立する。また、ディスポタイプの50%グリセリンの浸透圧は約20(対生食)であり、直腸粘膜に対する化学的な刺激性を有することが明らかとなった(加賀谷・武田,第6回技術学会:2007)。そこで本研究では、投与量や温度、速度などを検討するとともに、体位に応じたGE実施方法に関する解剖学的な側面から安全性を検討する。これらの知見を総合的に検討し、GEによる有害事象を回避するための指針を作成する。その結果、抗がん剤の静脈内投与に際しては温罨法を避けることが重要であり、グリセリン浣腸については溶液を40°Cまでに温める必要は無く体温程度で実施した方が有害事象は回避されることを示唆する知見が得られた.抗がん剤の漏出については、臨床症状として『血管痛』や『血管炎』も含まれることが化学療法センターの看護師との勉強会において明らかとなった。そこで、臨床で頻回に上記の症状が発現するタキソールを選択し、ウサギの耳介を使用して抗がん剤による血管傷害について検討した。薬液の濃度については臨床で使用している濃度1.5mg/mlとし、また溶液としては生理食塩液または5%ブドウ糖として比較検討した。投与後、毎日1回14日間連続で肉眼的観察を行った。その結果、肉眼的な観察では血管炎などの異常所見は観察されなかった。しかし、投与後14日目の耳介について病理標本を作製し、組織学的に観察したところ、血管の一部の傷害像が確認できた。そして、この変化は5%ブドウ糖を溶媒として使用した薬液で強く認められる傾向にあった。この知見を化学療法センターの看護師に説明したところ、臨床においても5%ブドウ糖を溶液として投与された患者に上記の変化が多く認められることが明らかとなった。このように、臨床で認められる異常所見を基礎研究で得られた知見で説明することができる研究成果であり、有害事象を回避するための指針作成に有益なデータが得られたと考えている。臨床では、タキソール以外にドセタキセル(タキソテール)のスキントラブルが全国的に問題となっており、早急に対応策を検討する必要がある。来年度は、これらの薬剤を使用して、有効なケア方法についての基礎研究を実施する予定である。薬液漏出時のケアについては、小児領域でしばしば使用されているグルコン酸カルシウム注射液を使用し基礎的な研究を実施した。すなわち、ラットの背部にグルコン酸カルシウム注射液を実験的に漏出させた後に、その部位について温罨法または冷罨法を施し罨法を施さない部位を対照として比較検討した。その結果、漏れた部位では異所性の石灰沈着が特徴的な病変として確認された。また、温罨法群は冷罨法群および対照群と比較し異所性の石灰沈着が強くなる傾向にあった。今回得られた知見は、我々がこれまでに得られている結果と同様であり、薬液が漏れた場合は『冷罨法』が適切なケアであることを裏付ける内容であった。さらに、抗がん剤が漏れた場合のステロイド局所注射の有効性に関する基礎研究も実施した。抗がん剤としてはイダマイシンを選択しラットの背部に実験的な漏出病変を作製し、その後ステロイド(ソル・コーテフ)の局所注射を実施し無処置対照群と比較検討した。

その結果、肉眼所見ではステロイドの有効性は認められなかった。抗がん剤が漏れたときの治療方法として、ステロイドの局所注射が行われる場合があるので、この有効性に関する基礎研究は今後継続して取り組む必要性があると考えられた。次に、グリセリン浣腸の有害事象に関する研究として、浣腸施行後から排便までの『浣腸液貯留時間』に関する基礎研究を実施した。グリセリン浣腸施行直後から排便作用が認められるまでに行われている3分から5分の貯留時間は患者にとってかなり苦痛であることを裏付けるデータが得られた。薬液が血管外に漏れたときの治療方法としてステロイド剤の局所投与が推奨されているものの、それを裏づける確かなエビデンスがないのが現状である。そこで今回は基礎的な実証実験を行うことにより、その有用性について検討した。抗がん剤には起壊死性抗がん剤に分類されているタキソール(ブリストル・マイヤーズ)を選択し、ラット(3匹使用)の背部皮膚に実験的に漏出病変を作製し、推奨されている方法でステロイド剤を処置した。すなわち、漏出病変の周囲から中心に向かってステロイド剤(ソル・コーテフ)を一か所につき0.1mlとし5か所に計0.5ml局所皮下投与した。対照として、同一の動物にステロイド剤を投与しない病変を作製しこの病変と比較検討した。検索方法は、すべての動物について漏出直後から5時間継続して肉眼的観察を行った。その後、毎日同じ時間帯に漏出部位の肉眼的観察と写真撮影を行い、皮膚障害の程度や変化の有無について観察した。その結果、ステロイド剤を投与した病変と対照病変では明らかな差は認められなかった。次に、グリセリン(GE)浣腸の有害事象に関する研究として、浣腸液による直腸粘膜への刺激性の程度について検討するために推奨されている温度でのGE液の直腸粘膜刺激性の有無について検討した。テキストにGE実施手順として記載されている温度(40°C)にGE液を温め、ラットの直腸に3分間貯留させた後に排便を促した。その結果、高浸透圧溶液の50%グリセリン液の直腸粘膜への刺激性(赤みを帯びる変化)が認められ、それは数時間後には消失する一時的な刺激性であることが明らかとなった。がん化学療法に伴う有害事象を回避するための研究として、血管拡張を目的とする温罨法の影響に関する基礎研究を実施した。抗がん剤としてはタキソールを使用し、ウサギの耳介に温罨法を施行した後に薬剤を投与した場合と温器法を施さないで投与した場合について比較検討した。その結果、温罨法を施行した場合は耳介5例で3例に、投与後45日目に穿刺部周囲に発赤や腫脹が認められた。この変化は7日目までに認められその後徐々に軽減した。一方、温罨法を施さない場合は穿刺部に発赤が確認されたのみであった。このようなことから、抗がん剤の投与前に安易に温罨法を実施すると、有害事象を発現するリスクが高まることを示唆する知見が得られた。また、この有害事象は投与直後に認められるのではなく数日後に発現することが明らかになった。したがって、外来で化学療法を行っている場合は、次の来院までに有害事象が発現する可能性があることを示しており、この内容も新たに得られた知見である。患者の教育・指導にはこの研究内容を活用することが重要であると考えられた。次にグリセリン(GE)浣腸の有害事象に関する研究として、投与量と温度について検討した。
非小細胞肺癌におけるアポトーシス抑制蛋白Survivinと抗癌剤感受性の関係

SurvivinはIAPファミリーに属すBIRドメイン1つもつ140アミノ酸からなる蛋白で癌組織に特異的に発現すると報告されているが、本研究の免疫染色により正常組織にも発現が認めらIAPの役割はないと考えられた。しかし細胞周期のSG2期に特異的に発現していることは確かであり、細胞増殖に関与している蛋白であると考えられた。また多くの悪性腫瘍でその発現が増加していることは明らかになっていることから、Survivinの過剰発現は細胞増殖が亢進している状態であることを示し、細胞癌化後の悪性度に関与している可能性があると考えられる。in situ hybridizationと免疫染色を行いmRNAの発現量と蛋白発現量に相関があるか調べ、蛋白発現量の違いと予後について検討する。40例を予定した。【問題点】Survivinの抗体作製には成功したが、過去の検体の保存状態の違いでin situ hybridizationの検出率が異なり測定精度がまちまちであったため、retorospectiveな検索が困難と考えられた。今後はIIIA, IIIB期非小細胞肺癌の手術症例に対しprospectiveな調査を計画している。【目的】survivinの臨床的意義ついての検討およびsurvivinの発現状況と抗癌剤感受性の関係の検討。材料:1cm3大の非小細胞癌切除検体コントロール:1cm3大の正常肺組織。1.切除検体ならびに正常肺組織を20%中性緩衝ホルマリンにて固定し、パラフィン包埋標本を作製する。RNAプローブを用い非アイソトープ標識しハイブリダイゼーションし、survivin mRNAを検出する。(in situハイブリダイゼーション法)2.測定結果より以下について検討する。1.組織型と発現状況の関連2.病期と発現状況の関連3.現在当教室で導入している抗癌剤感受性試験CD-DST法の結果と発現状況の関連(survivinの発現と抗癌剤感受性の関連)ではない可能性があり、またsurvivinがcell cycleに関係していることから腫瘍の増殖因子ではないかと考えられた。そこでIn situ hybridizationでsurvivin mRNAの定量を行い、免疫染色におけるsurvivin発現との相関をみることとした。現在IIIA,IIIB期非小細胞肺癌のsurvivin発現と予後との関係の検討を行っている。1999年2001年のIIIA,IIIB期非小細胞肺癌の手術症例にてin situ hybridizationと免疫染色を行いmRNAの発現量と蛋白発現量に相関があるか調べる。40例を予定。40例を予定した。
DNAメチル化の生理機能と異常症の分子遺伝学

DNA中のCpGのメチル化はエピジェネティックなゲノム調節機構の中核であり、その異常は先天疾患やがんを起こす。本課題では、DNAメチル化酵素とメチル化CpG結合蛋白質の生理的作用と病気との関係について、以下の成果を上げた。1.新規型DNAメチル化酵素DNMT3Aの生殖細胞特異的ノックアウトマウスを作成し、それらが雌雄とも不妊であり、配偶子におけるゲノムインプリンティングの確立が阻害されていることを見つけた。2.DNMT3A、DNMT3Bの標的配列特異性などの酵素学的性質を明らかにした。3.国内のICF症候群家系で新たなDNMT3B変異を報告したほか、散発例でこの遺伝子に変異のない患者を見つけた。つまり、この疾患の病因の多様性を明らかにした。4.新たなインプリンティング関連疾患として先天性奇形を伴う父性の片親性ダイソミー14を発見し報告した。5.メチル化CpG結合蛋白質MBD1による遺伝子発現調節とクロマチン形成の機序として、1)転写メディエーターMCAF/AMとヒストンメチル化酵素SETDB1/ESETの複合体を介する経路と、2)ヒストンのメチル化酵素Suv39、脱アセチル化酵素HDAC1/2、ヘテロクロマチン蛋白質HP1と協調する経路があることを示した。6.MBD1のメチル化DNA結合ドメインとメチル化CpGとの複合体構造を解明した。7.Rett症候群の原因遺伝子であるMeCP2のメチル化DNA結合ドメイン内の変異を詳細に検討し、転写抑制能とクロマチン形成が損なわれることを報告した。8.MBD1が塩基除去修復酵素(メチル化プリンDNAグリコシラーゼ)と共にDNA修復反応を促すことを報告した。以上、メチル化の確立機序と、メチル化により遺伝子を調節する機序、および疾患の発生機序について新たな発見があり、全容解明へ大きな進展があった。DNAメチル化はヒトを含む脊椎動物で唯一の生理的なDNAの修飾である。本研究課題では,DNAメチル化酵素ファミリーとメチル化CpG結合蛋白質ファミリーの生理機能を,マウスや培養細胞などのモデル系とヒト異常症を通じて探り,これらを総合して,メチル化を中心とするエピジェネティクスの全容を明らかにする。本年度は以下の成果をあげた。(1)メチル化酵素DNMT1の条件的ノックアウトを得るためキメラマウスを作製した。(2)マウスの各組織,特に生殖腺におけるDNAメチル化酵素ファミリーの分布を明らかにした。(3)DNMT3A, DNMT3Bの配列特異性などの酵素学的性質をin vitroで明らかにした。(4)国内のICF症候群の患者において,DNMT3Bの新たな変異を発見した。(5)メチル化CpG結合タンパク質MBD1の転写抑制ドメインはヒストン脱アセチル化酵素に依存せず,新規メディエー夕ーMCAFを介して転写開始複合体を直接阻害することが判明した。細胞内でメチル化された遺伝子の転写抑制に関与することが示唆された。(6)メチル化CpGとMBD1のメチル化DNA結合ドメインの複合体構造を解明した。(7)女性に特有な神経疾患のレット症候群の原因遺伝子としてMeCP2が知られているが,X染色体連鎖性の精神発達遅滞の男性患者でMeCP2遺伝子変異を見出し,神経機能とDNAメチル化の関連性が明らかになった。今後は,条件的ノックアウトマウスの作製をすすめると共に,上記の各研究成果をさらに発展させていく予定である。DNA分子中のCpGのシトシンのメチル化は,DNA配列以降の調節機構としてエピジェネティクスの中核に位置づけられる。その制御の異常は多くの発生異常や癌細胞で見出され,本研究課題はこれら遺伝子病の発生機構を理解する上でも重要な意義を持つ。

本年度は以下の成果を上げた。1.DNAメチル化酵素Dnmt3a, Dnmt3bの生殖細胞特異的ノックアウトマウスを作成し,メチル化とゲノムインプリンティングの関係を明らかにする解析を開始した。2.国内のICF症候群家系で新たなDNAメチル化酵素DNMT3B変異を報告したほか,散発例でこの遺伝子に変異のない患者を見つけた。つまり,この疾患の病因の多様性が明らかになった。3.新たなインプリンティング関連疾患として先天性奇形を伴う父性の片親性ダイソミー14を発見し報告した。4.メチル化CpG結合蛋白質MeCP2の変異によるレット症候群の遺伝子解析と変異型MeCP2蛋白質の性状解析を報告した。5.メチル化CpG結合蛋白質MBD1が転写を抑制する機構として,(1)新規のポジティブメディエーターMCAFを阻害して転写開始を直接抑制する,(2)ヒストンのメチル化酵素・脱アセチル化酵素と協働で転写を抑制する,の2つを報告した。これらはインプリンティング遺伝子および癌抑制遺伝子のプロモーター領域のメチル化による不活性化に関与していた。6.配列特異的なメチル化CpG結合蛋白質MDBP/RFXがインプリンティング遺伝子の発現調節に関与する可能性を発見し解析中である。最終年度は,これまでの成果をさらに発展させるとともに,条件的ノックアウトやメチル化CpG結合蛋白質に関する成果の取りまとめを行う。DNA中のCpGのメチル化はエピジェネティックなゲノム調節機構の中核であり、その異常は先天疾患やがんを起こす。本課題では、DNAメチル化酵素とメチル化CpG結合蛋白質に的を絞り、その作用機序と病気との関係の解明を目指した。最終年度である本年度の成果は以下の通り。1.DNAメチル化酵素DNMT3A,DNMT3Bの生殖細胞特異的ノックアウトマウスを解析し、それらが不妊であること、配偶子形成過程で起こるメチル化がゲノムインプリンティングに必須であること、このメチル化はDNMT3Aが行うことを示した(投稿中)。2.抗体を用い、マウス生殖腺・初期胚におけるDNAメチル化酵素の発現変化を調べ、上記1の結果と矛盾しないことを示した。3.DNMT3B異常症として知られるICF症候群で、この遺伝子に変異のない散発例を見つけ、分子的に解析した結果を報告した。つまり、この疾患の多様性と、セントロメア近傍のサテライトDNAのメチル化に複数の因子が必要なことを示した。レット症候群の原因遺伝子であるMeCP2のメチル化DNA結合ドメイン内の変異を詳細に検討し、転写抑制能とクロマチン形成が損われることを報告した。4.メチル化CpG結合蛋白質MBD1による遺伝子発現調節とクロマチン形成の機序として、1)転写メディエーターMCAF/AMとヒストンメチル化酵素SETDB1/ESETの複合体を介する経路と、2)ヒストンのメチル化酵素Suv39・脱アセチル化酵素HDAC1/2、ヘテロクロマチン蛋白質HP1と協調する経路があることを報告した。
レーザ援用インクリメンタル成形における動的再結晶現象の発現に関する基礎的研究

本研究では,インクリメンタル成形の特徴である「繰返し大ひずみ導入」とレーザ併用による「局所加熱」により,「材料組織(結晶粒微細化等)のCNC制御」に関する基礎的検討を行っている.とくに,「(インクリメンタル成形による)強加工」と「(レーザ援用)動的再結晶」はともに結晶粒微細化の有力な手段であり,ステンレス鋼や属に対する有効性と相乗効果を調べている.他の動的再結晶による結晶粒微細化プロセスでは,真ひずみで4以上のひずみが使用されている.ゆえに,インクリメンタルフォーミングにより素材に導入される(相当)ひずみ量を幾何学的決定する計算モデルを工具直下の試験片形状計測結果とFEM計算結果に基づき提案した.これを用いて,各工具送り量におけるひずみ量を示した.また,マルチステップ・プロセスにおける総ひずみ量を求めた.さらに,角筒容器のマルチステップ成形におけるひずみ制御法を提案した.一方,レーザ加熱の熱伝導FEM解析結果に基づき,最大出力110Wの半導体レーザ光源を用い,ファイバー放射温度センサにより加熱域の温度をモニタできるレーザ援用加熱装置を完成した.「インクリメンタル成形の強加工」と「レーザ局所加熱」による結晶粒サイズの変化を,電子線後方散乱回折(Electron Backscatter Diffraction, EBSD)法を用いて調べ,結晶粒サイズを素板の1/10程度に微細化できることを明らかにした.さらに,インクリメンタル成形プロセスでより大きなひずみを導入できるマルチステップ・プロセスについても実験を行い,この高ひずみ導入プロセスにより製品の結晶粒サイズが1μm以下に到達できることを示した.本研究では,インクリメンタルフォーミングの特徴である「繰返し大ひずみ導入」に対して,レーザによる「局所加熱」を導入して,「動的再結晶の発現」と「それによる材料組織(結晶粒微細化等)のCNC制御」に関する基礎的検討を行う.とくに,インクリメンタルフォーミングによる「強加工」とレーザ援用された「動的再結晶」はともに結晶粒微細化の有力な手段であり,ステンレス鋼に対する有効性と相乗効果を明らかにするとともに,結晶粒微細化により強度向上した「安全な歯科・医療補綴物」等への応用を検討する.「インクリメンタルフォーミング」とは,CNC制御されたスタイラス工具を用いて逐次的に金属薄板を成形するプロセスで,デジタルデータに基づく成形で任意の曲面形状を取得でき,非常に成形限界が高く,数100%を超える巨大ひずみを素材に導入できる.一方で,1000°Cを越えるレーザ局所加熱の併用により,製品の局所的な組織制御ができる可能性があり,プロセスを高機能化できる.最初に,熱伝導有限要素解析を実行して,レーザ加熱に必要なレーザ出力,スポットサイズと走査速度および素材の熱境界条件が加熱温度に及ぼす影響の詳細を調べ,実験装置の諸元の詳細を決定した.続いて,半導体レーザ光源を用いたレーザ加熱熱処理実験のテストベンチを製作し,インクリメンタル成形されたオーステナイトステンレス鋼の結晶粒が微細化することをEBSD解析等を用いて確認した.最初に,熱伝導に関するFEM解析によりレーザ加熱に必要なレーザ,その光学系および素材境界条件が温度履歴に及ぼす影響の詳細をしらべ,レーザ局所加熱装置の詳細を決定した.続いて,オフラインで行うレーザ加熱・熱処理実験のテストベンチを製作し,インクリメンタル成形されたオーステナイト・ステンレス鋼の結晶粒が微細化することをEBSD解析を用いて確認した.本研究の主実験装置である回転型のレーザアシス卜・インクリメンタノレフォーミング装置はおおむね完成しており,材料のEBSD解析の手順もおよそ完了し素板の解析結果を取得しその特性を明かにしたが,従来のインクリメンタノレ成事で導入しているひずみはプレス成形の数倍以上であるが,サブミクロンオーダーを目標としたプロセスにはさらに数倍程度のひずみが必要であることが前らかになった.本研究では,インクリメンタル成形の特徴である「繰返し大ひずみ導入」とレーザ併用による「局所加熱」により,「動的再結晶の発現」と「それによる材料組織(結晶粒微細化等)のCNC制御」に関する基礎的検討を行っている.とくに,「(インクリメンタル成形による)強加工」と「(レーザ援用)動的再結晶」はともに結晶粒微細化の有力な手段であり,ステンレス鋼や属に対する有効性と相乗効果を調べている.「インクリメンタル成形の強加工」と「レーザ局所加熱」による結晶粒サイズの変化を,電子線後方散乱回折(Electron Backscatter Diffraction, EBSD)法を用いて調査し,結晶粒サイズを1/10に微細化できることを明らかにした.また,他の動的再結晶発現プロセスでは,真ひずみで4以上のひずみが使用されている.ゆえに,導入されるひずみ量を幾何学的決定する計算モデルを工具直下の試験片形状計測結果とFEM計算結果に基づき作成して,インクリメンタル成形プロセスでより大きなひずみを導入できる繰り返し(余剰)成形プロセスを考察した.プロセスを多パス化した高ひずみプロセスを提案し,この試験的なプロセスで得られる製品の結晶粒サイズが1μm以下に到達できることを示した.一方で,約100Wの半導体レーザ光源を用いたレーザ援用加熱装置の光学系と位置制御装置を完成し,インクリメンタル成形装置に組み入れたレーザ援用インクリメンタル成形機をおおよそ完成した.強加工した材料の研磨面を平坦・平滑にするのは難しいためにEBSD解析における菊池パターンの生成も容易でない.

さらに,結晶格子の歪みは非常に大きいために研磨スメア層等の除去量を適切に管理しないと組織のEBSD解析は難しい.本年度は,研磨プロセスの再検討により結晶粒マッピングが可能になり,レーザ加熱後の組織に加えて,インクリメンタル成形直後の組織の解析も可能となった.上記の課題の克服により,各種成形条件およびレーザ加熱条件が結晶粒微細化に及ぼす影響の実験的検討の進捗が順調となった.本研究では,インクリメンタル成形の特徴である「繰返し大ひずみ導入」とレーザ併用による「局所加熱」により,「材料組織(結晶粒微細化等)のCNC制御」に関する基礎的検討を行っている.とくに,「(インクリメンタル成形による)強加工」と「(レーザ援用)動的再結晶」はともに結晶粒微細化の有力な手段であり,ステンレス鋼や属に対する有効性と相乗効果を調べている.他の動的再結晶による結晶粒微細化プロセスでは,真ひずみで4以上のひずみが使用されている.ゆえに,インクリメンタルフォーミングにより素材に導入される(相当)ひずみ量を幾何学的決定する計算モデルを工具直下の試験片形状計測結果とFEM計算結果に基づき提案した.これを用いて,各工具送り量におけるひずみ量を示した.また,マルチステップ・プロセスにおける総ひずみ量を求めた.さらに,角筒容器のマルチステップ成形におけるひずみ制御法を提案した.一方,レーザ加熱の熱伝導FEM解析結果に基づき,最大出力110Wの半導体レーザ光源を用い,ファイバー放射温度センサにより加熱域の温度をモニタできるレーザ援用加熱装置を完成した.「インクリメンタル成形の強加工」と「レーザ局所加熱」による結晶粒サイズの変化を,電子線後方散乱回折(Electron Backscatter Diffraction, EBSD)法を用いて調べ,結晶粒サイズを素板の1/10程度に微細化できることを明らかにした.さらに,インクリメンタル成形プロセスでより大きなひずみを導入できるマルチステップ・プロセスについても実験を行い,この高ひずみ導入プロセスにより製品の結晶粒サイズが1μm以下に到達できることを示した.素材への「大ひずみの繰返し導入」と「レーザ局所選択加熱」を可能とするCNCインクリメンタル成形機の制御ソフトを作成する.さらに,選択的なレーザ局所加熱および他領域を冷却できるファイバーレーザ照射光学系とそのrz位置決め装置の製作および成形機動作との同期運転ソフトを作成する.続いて,各加工条件が材料組織(結晶粒微細化)に及ぼす影響を明らかにする.つまり,加工温度:T,加工速度(ひずみ速度):ε,変形量(ひずみ):εが組織と力学的特性に及ぼす影響.および「工具パス」と「レーザ加熱スケジュール」が組織変化に及ぼす影響を明らかにする.さらに,より大きな塑性ひずみを製品に導入できる成形プロセスの開発:他の動的再結晶発現プロセスでは,真ひずみで4以上のひずみが使用されている.ゆえに,インクリメンタル成形プロセスでより大きなひずみを導入できる繰り返し(余剰)成形プロセスを開発する.続いて,高ひずみプロセスで得られる製品のEBSD解析:上記のプロセスで得られる製品の「動的再結晶発現」を,EBSD法を用いて調査する.強加工した組織のEBSD解析が可能になり,レーザ加熱後の組織に加えて,インクリメンタル成形直後の解析を進めて,各種成形条件およびレーザ加熱条件が結晶粒微細化に及ぼす影響を実験的に検討する.
加齢黄斑変性とポリープ状脈絡膜血管症に対する光力学彬法

1.滲出型加齢黄斑変性の中心窩脈絡膜新生血管(CNV)に対する光線力学療法(PDT)の1年後の結果(1)治療成績:207例207眼に対して行ったPDTでは、視力の改善(10gMARで0.3以上)は45眼(23%)、維持は113眼(55%)であった。0.4以上の視力は54眼(24%)であり、施行前とほぼ同じだった。重回帰分析では、視力の維持・改善はPDT前の病変が小さいことと視力が良いことと関係があった。1年で視力が0.4以上になるPDT前要因も視力が良いことと、病変が小さいことであった。(2)脈絡膜毛細血管板への影響:72例72眼を12か月間のPDT回数によって1回群、2回群、34回群の3群に分類した。1年後インドシアニングリーン蛍光造影(IA)では1回群11/23(49%)、2回群18/25(72%)、34回群22/24(94%)で照射野に一致した低蛍光が見られ、低蛍光の出現率は、PDT回数と相関がみられた(p<0.005)。フルオレセイン蛍光造影(FA)では72眼いずれにも照射野に一致した低蛍光はみられなかった。以上のことからPDTは加齢黄斑変性において、1年間の視力維持・改善に有効であることが明らかになった。また、病変が小さい場合や視力が比較的良い場合が良い適応になることが分かった。しかし施行回数が増えると、軽度ではあるが、脈絡毛細血管板の閉塞が見られる割合が増えるので、評価には更なる経過観察が必要であると考えられた。2.ポリープ状脈絡膜血管症(PCV)に対するPDTの2年以後の結果FAで、中心窩CNVを示す滲出型AMDと診断され、IAではPCVの所見を示した46例46眼にPDTを行った。24-29か月の最終経過観察時視力の改善(10gMARで0.2以上)・維持は33眼(72%)にえられた。IA所見ではポリープ状病巣の再発は29眼(63%)にみられ、1年以内は6眼、それ以降は23眼で、いずれも異常血管網の辺縁であった。以上の結果はPDTによって出血、滲出の原因になるポリープ状病巣はすみやかに消失し、視力の維持・改善が得られるが、異常血管網が残存するため長期的にはポリープ状病巣の再発が多いことを示している。目的:加齢黄斑変性の中心窩脈絡膜新生血管(CNV)に対して光線力学療法(PDT)を1回行い、CNVの閉塞状況、視力、レーザー照射野の網膜・脈絡膜の変化を明らかにする。

対象・方法:フルオレセイン蛍光造影(FA)で中心窩CNVを有する28眼にPDTを行い、PDT前、PDT後1週、3か月にFA、インドシアニングリーン蛍光造影(IA)、光干渉断層計(OCT)、多局所ERG、視力検査を行い、それらの所見を比較した。結果:FAで中心窩CNVを有するCNVはIA所見からは加齢黄斑変性16眼とポリープ状脈絡膜血管症11眼に分けられた。平均視力はPDT1週後低下したが、3か月後にはPDT前に戻った。1週後IAでは照射範囲に一致して全てで造影早期、後期とも脈絡毛細管板の循環障害を示す低蛍光がみられた。2眼で脈絡膜中大血管の循環障害、13眼では脈絡膜血管炎によると考えられる色素漏出がみられた。FAではCNVはPDT後1週では12眼で閉塞、9眼で縮小していた。3か月後には、IAでは照射野は造影後期のみ淡い低蛍光が残るものが14眼あった。CNVは4眼で再開していた。多局所ERGでは照射野を含む範囲に一致して1週後平均潜時の延長がみられたが、3か月後にはPDT前に戻った。振幅には1週間、3か月とも変化が無かった。結論:PDTは網膜・脈絡膜に障害を起こすものの、それらは一時的であり、安全に行える治療法であると考えられた。今後は治療前と3か月おきの視力、FA、IA、OCTによってPDTの適応を決め、型通りPDTを施行し、1年後、2年後の多数眼でのデータをまとめ、PDTの有用性、PDTの良い適応について検討する予定である。1.加齢黄斑変性の中心窩脈絡膜新生血管(CNV)に対する光線力学療法(PDT)の1年後の結果(1)治療成績:97例97眼に対して行ったPDTでは、視力の改善(log MARで0.3以上)は18眼(19%)、不変は53眼(54%)であった。0.4以上の視力は23眼(24%)であり、施行前22眼とほぼ同じだった。重回帰分析では、1年で視力が0.4以上になるPDT前要因は視力が0.4以上、病変が1800μm以下であり、視力が良く小さい病変が良い適応になることが明らかになった。(2)脈絡膜への影響:PDTの影響としては、照射野に一致した脈絡毛細血管板の循環障害を示す低蛍光領域が初回PDT後3カ月のフルオレセイン蛍光造影(FA)では30眼中23眼(77%)にみられた。低蛍光の所見は初回PDT後9カ月では施行したPDTの回数が多いほど高頻度に見られ、初回のみでは9カ月後13眼中2眼(10%)であったのに対し、初回、3カ月、6カ月の3回照射を行った20眼中16眼(80%)にみられた。また、照射野内の脈絡膜血管の狭細や消失、脈絡膜血管からの血管外漏出や、血管炎を示唆する所見、低率ではあるが一過性の脈絡膜動脈閉塞がみられた。以上のことからPDTは加齢黄斑変性において、1年間の視力維持に有効であることが明らかになった。しかし脈絡膜への影響が見られることもあり、視細胞の機能を含め、評価には更なる経過観察が必要であると考えられた。2.ポリープ状脈絡膜血管症(PCV)に対するPDTの1年後の結果FAでAMDと診断され、インドシアニングリーン蛍光造影(IA)ではPCVの所見を示した37眼にPDTを行った。1年後視力の改善(log MARで0.2以上)は12眼(33%)、不変16眼(43%)であった。IA所見ではポリープ状病巣は31眼(84%)で全て消失したが、異常血管網は28眼76%では不変であった。PDT後9カ月で2眼、12カ月で1眼にポリープ状病巣が再発した。以上の結果はPDTによって出血、滲出の原因になるポリープ状病巣はすみやかに消失し、視力の維持・改善が得られるが、異常血管網が残存するため長期的にはポリープ状病巣が再発する可能性があり、その有用性を調べるためには長期の経過観察が必要であると考えられた。1.加齢黄斑変性の中心窩脈絡膜新生血管(CNV)に対する光線力学療法(PDT)の1年後の結果(1)治療成績:207例207眼に対して行ったPDTでは、視力の改善(log MARで0.3以上)は45眼(23%)、維持は113眼(55%)であった。0.4以上の視力は54眼(24%)であり、施行前とほぼ同じだった。
複数の全方位画像に基づく動的な広域3次元シーンの映像生成

昨年度は、動的なシーンの状況を取り扱うため、明度変動に注目したパノラマ画像の合成方法について検討した。また、全方位画像を撮影するための装置(多自由度カメラ雲台)の首振り回転範囲の拡大改造を行った。本年度は、この改造した雲台を用い、実際のシーンの中で全方位画像を取得する方法を中心に研究を行ってきた。特に、動的全方位画像の取得方法の検討として、実際のシーンを扱う場合の、静的、あるいは、動的なシーン状況の抽出について研究を行った。具体的には、首振りによってカメラの視線方向を制御し、全方位画像を取得する時に、ある1つの視線方向に対して、時間的に連続な複数枚の画像(数秒間の数百フレーム)を取得し、その時系列画像の各画素の値に対して中央値(メディアン)を算出することによって、シーン内の静的状況を取得し、さらに、この静的状況画像と撮影画像から、動的に変動した部分を抽出する方法について研究した。この方法により、シーン内を移動する人物や車両などを取り除き、静的な全方位シーン状況の取得が可能となった。さらに、上記の方法を効率よく行って全方位画像の取得時間を短縮するために、あるカメラの視線方向において、静的状況を算出するために必要十分な時系列画像を取得する方法として、画像の撮影・処理枚数をそこまで撮影した時系列画像における変動の統計量に基づいて決定する方法について検討した。具体的には、各画素の値のヒストグラムの時間変化の大きさを算出し、その変化がある閾値より小さくなった場合に、その方向での処理を打ち切るという方法である。これにより、変動の少ない部分での撮影時間を大幅に短縮することができ、これまでの数分の一の時間で全方位画像の取得を行うことが可能となった。本研究では、複数の全方位画像に基づいた映像生成を目指しているが、本年度は単一の全方位画像において、シーンの動的な状況変化、特にシーンの照明変化に対応して映像を生成する方法について検討した。本研究では、全方位画像を取得するために首振りカメラを用いることを前提としているが、首振りカメラを用いてシーンを撮影する場合、一度に観測できるのは全方位画像中の一部分となる。そこで、この観測画像の中で検出されたシーンの照明変化状況を全方位画像全体に反映させることによって、照明条件の変化に追従した全方位画像の生成を行うものである。具体的には、あらかじめいくつかの照明変動の含まれる標本画像を撮影しておき、そこからシーンの照明変動を固有画像解析の方法を用いてモデル化を行う。実際の観測/映像生成時には、撮影される観測画像から、映像生成を行うためのパラメータを算出し、画像全体を作成するという手順を取る。この方法によって、観測画像と全方位画像を違和感無く合成することが可能となり、動的なシーンの映像生成に対する一つの手法が得られた。今後、幾何学的な要因についてもその変動に対応した映像生成の方法について検討を進める予定である。また、本年度の研究の中で、従来から使用していきた多自由度カメラ雲台では、首振りの自由度が小さく撮影できる範囲がせまいという問題があったため、これを拡張する雲台の改造を行った。今回の改造では、特に雲台の垂直方向の回転自由度を、従来の0°(水平)+45゚から、-15゚+55゚に拡大した。これにより、より広範囲の映像を扱うことが可能となった。今後、大学構内など実際の撮影実験をすすめていく予定である。
論理的分析を主軸とした批判的思考力育成モデルの構築

本研究は、論理学の学習を出発点として、思考が正しいということの意味、事実と仮定の「正しさ」の違い、思考の「良さ」と論理学的な「正しさ」の違いに関する理解を深めたうえで、思考を論理的に分析するスキルを習得させ、それを土台にした批判的思考力の育成モデルを構築することを目指している。本年度は、調査協力者に紙で論理的思考を記述させて理解の容易さを確認する調査を行いながら、主張と根拠、意見と事実、仮説と前提の違いを理解するうえで有効な、自然演繹法を基礎にした簡易版の論理表現を開発した。これまでに、比較的に容易に学習目標を達成する群(I群)と、論理的分析の意義を理解できないために学習が進まない群があり、後者はさらに、なんらかの気づきによって理解が促される群(II群)と、長期間にわたって学習の障壁を乗り越えられない群(III群)があることが観察されている。しかし、それらがどういう要因で分かれるのか(例えば、認知活動に対する学習者の生得的特性によるものなのか?、学習経験の内容に依存する特性によるものなのか?)がよくわかっていない。そこで、本年度は、批判的思考力評価尺度を用いて「気づき」によって学習目標を達成した学習者の認知特性を、気づきをもたらした学習プログラムの構成要素を同定することによって抽出することを試み、II群と同じ気づきがIII群に起こらない原因の分析を行った。分析は完了していないが、本研究の目的である、論理的分析能力が要因になっていることを示唆するデータが得られている。本年度はプロトタイプシステムを作成し、それに用いた実験を行う予定であったが、システムの一部の開発が遅れたため、1部を紙ベースのコンテンツで代替した。このため、予定していたデータの一部が収集ができていない。プロトタイプシステムの開発遅れをとりもどし、仮説検証に必要なデータの収集を進め、当初の研究計画に沿った研究活動に復帰することを目指す。批判的思考力は、社会での実問題を解決するうえで、重要かつ基礎的な思考力であると言われている。しかし、批判的思考を特徴付ける「偏りのない」、「熟慮的」、「より良い」という特性について十分な理解に導き、批判的思考を実践的に使える思考スキルを育成する汎用的・基礎的なモデルは自明ではない。本研究は、論理学の学習を出発点として、思考が正しいということの意味、事実と仮定の「正しさ」の違い、思考の「良さ」と論理学的な「正しさ」の違いに関する理解を深めたうえで、思考を論理的に分析するスキルを習得させ、それを土台にした批判的思考力の育成モデルを構築することを目指す。論理的思考力を高め、批判的思考力を育成する手法を確立することは、知識社会の教育ニーズに応える実践面と教育工学の学術面の両方で重要な研究課題である。このために、以下の3つの副目標の達成を目指している。A:自然演繹法を基礎にして論理学の観点から、論理的思考スキルを定着させる教育方法を構成する。B:論理的思考スキルを基礎にした批判的思考の特性の探求学習の方法を構成する。C:論理的分析を基礎にした批判的思考力形成の足場かけ方法を構成し、それが有効に働く条件を、実践データから分析する手法を明らかにする。本年度は、Aを達成するために調査協力者に紙で論理的思考を記述させて理解の容易さを確認する調査を行いながら、主張と根拠、意見と事実、仮説と前提の違いを理解するうえで有効な、自然演繹法を基礎にした簡易版の論理表現を開発したうえで、論理表現学習コンテンツと論理表現学習環境のプロトタイプを設計した。次年度の研究計画を遂行するうえでの基礎データが得られ、システム開発の基礎が形成された。次年度の研究計画を遂行するうえでの基礎データが得られ、システム開発の基礎が形成された点において、おおむね順調である。プロトタイプシステムの開発が完了していないが、原因は克服できたため、今後は予定どうりに進めることができる状態にある。

本年度はプロトタイプシステムを作成し、それに用いた実験を行う予定であったが、システムの一部の開発が遅れたため、1部を紙ベースのコンテンツで代替した。このため、予定していたデータの一部が収集ができていない。平成30年10月までに、論理表現学習環境と論理的分析学習環境のプロトタイプ開発を完成させたうえで、学習目標の達成に影響を与える要因を分析する。先行研究の経験から、比較的に容易に学習目標を達成する群(I群)と、論理的分析の意義を理解できないために学習が進まない群があり、後者はさらに、なんらかの気づきによって理解が促される群(II群)と、長期間にわたって学習の障壁を乗り越えられない群(III群)があることが観察されている。しかし、それらがどういう要因で分かれるのか(例えば、認知活動に対する学習者の生得的特性によるものなのか?、学習経験の内容に依存する特性によるものなのか?)がよくわかっていない。そこで、既存研究で示されている批判的思考力評価尺度を用いて「気づき」によって学習目標を達成した学習者の認知特性を、気づきをもたらした学習プログラムの構成要素を同定することによって抽出することを試みる。そして、II群と同じ気づきがIII群に起こらない原因を分析する。プロトタイプシステムの開発遅れをとりもどし、仮説検証に必要なデータの収集を進め、当初の研究計画に沿った研究活動に復帰することを目指す。
線虫の性行動をプログラムする遺伝子の系統的探索

本研究では、線虫C.elegansを用い、性行動に関する突然変異体を分離することを目的とした。性行動は霊長類以外の多くの生物においては生後の学習を必要とせず、完全に遺伝的にプログラムされたものである。ところが、各種生物における性行動の記述は比較的よくなされているものの、その行動がいかにプログラムされているかという遺伝子レベルでの研究は非常に少ない。そこで、性行動の分子遺伝学的研究の第一歩として、線虫においてオスの性行動に異常のある突然変異体の分離を行った。オスが高頻度で出現するhim-5変異と、精子の注入に伴い雌雄同体の陰門に盛り上がり(プラグ)を生じるplg-1変異を持つ二重変異体に変異原処理を施し、プラグの形成を指標としてスクリーニングを行った。この結果、精子の注入に至らない突然変異体を39株分離した。線虫のオスの性行動は大まかにresponse to contact,turning,vulva location,spicule insertionの4つのステップから成るが、得られた変異体の中にはresponse to contactに異常があるものが14株、turningの異常が23株、vulva locationの異常が5株含まれていた。ただし、複数のステップに異常がある変異体も含まれている。また、これらの性行動不能変異体のうちの20株は、性行動に特に重要である尾部の形態に異常が見られた。オスの尾部にはSensory rayと呼ばれる感覚器官が左右9対存在するが、見られた異常の多くはSensory rayの融合、欠失などであった。また、精子の注入に重要な交尾針(spicule)の伸縮に欠陥があると思われる変異体も6株見出された。また、明らかな形態上の異常が見られない変異体の中の11株は蛍光色素DiOによる染色の結果、感覚神経の異常が明らかとなった。これらの突然変異体はオス特異的な構造、特に感器官の発生、分化に関わる遺伝子に変異を持つものと考えられる。本研究により、このような性分化に関わる遺伝子カスケードを明らかにするための端緒が得られた。ところが、性行動の詳細な観察は各種生物でなされているものの、その行動がいかにプログラムされているかという遺伝子レベルでの研究は非常に少ない。そこで、線虫においてオスの性行動に異常のある突然変異体を集めることを行った。まず最初に、オスが高頻度で出現するhim-5変異体を用いた。この株をEMSで変異処理し、孫の世代(F2 )の雌雄同体を一匹ずつ隔離し、さらに子孫を作らせた。形成される集団は、雌雄同体とオスの混合になるので、実体顕微鏡下で観察すると、頻繁に性行動を行なっているのが観察される。この行動が見られない集団を捜し、突然変異体としてストックした。後半のスクリーニングでは、精子の注入により雌雄同体の陰門に盛り上がりを生じるhim-5;plb-1株を用いることにより、見かけ上の行動は正常だが、精子の注入に至らないものも同定することを目指した。このようなスクリーニングで性行動不能変異株が18株、性行動昴進変異株が17株得られた。この後者のものは、当初我々の予期していなかったものである。

これらは性行動の頻度が、野生株に比べて上昇している。線虫のオスの性行動は大まかにBackup,turning,vulval location,spicule insertionの4つのステップから成るが、上述の性行動不能変異株の中には、オスの尻尾の形態が異常で性行動を全く示さないものが4株あったほか、他の多くはturningまでは正常であり、それ以降に異常があると思われた。さらに詳細な表現型の解析を行っている。性行動昴進変異株は、行動全体の頻度を調節する機構に変化が生じたものと考えられ、行動の可塑性の観点からも興味深い。本研究では、線虫C.elegansを用い、性行動に関する突然変異体を分離することを目的とした。性行動は霊長類以外の多くの生物においては生後の学習を必要とせず、完全に遺伝的にプログラムされたものである。ところが、各種生物における性行動の記述は比較的よくなされているものの、その行動がいかにプログラムされているかという遺伝子レベルでの研究は非常に少ない。そこで、性行動の分子遺伝学的研究の第一歩として、線虫においてオスの性行動に異常のある突然変異体の分離を行った。オスが高頻度で出現するhim-5変異と、精子の注入に伴い雌雄同体の陰門に盛り上がり(プラグ)を生じるplg-1変異を持つ二重変異体に変異原処理を施し、プラグの形成を指標としてスクリーニングを行った。この結果、精子の注入に至らない突然変異体を39株分離した。線虫のオスの性行動は大まかにresponse to contact,turning,vulva location,spicule insertionの4つのステップから成るが、得られた変異体の中にはresponse to contactに異常があるものが14株、turningの異常が23株、vulval locationの異常が5株含まれていた。ただし、複数のステップに異常がある変異体も含まれている。また、これらの性行動不能変異体のうちの20株は、性行動に特に重要である尾部の形態に異常が見られた。オスの尾部にはSensory rayと呼ばれる感覚器官が左右9対存在するが、見られた異常の多くはSensory rayの融合、欠失などであった。また、精子の注入に重要な交尾針(spicule)の伸縮に欠陥があると思われる変異体も6株見出された。また、明らかな形態上の異常が見られない変異体の中の11株は蛍光色素DiOによる染色の結果、感覚神経の異常が明らかとなった。これらの突然変異体はオス特異的な構造、特に感覚器官の発生、分化に関わる遺伝子に変異を持つものと考えられる。本研究により、このような性分化に関わる遺伝子カスケードを明らかにするための端緒が得られた。
神経特異的アダプター分子の欠失によるてんかん発作の分子基盤の解明

神経特異的な発現を示すアダプター分子、X11およびX11Lは動物界に広く保存されており、中央部のPIドメインおよびC末端側の2つのPDZドメインを介して、様々なタンパク質に結合し、結合タンパク質の機能や代謝を制御している。我々は、X11およびX11Lの遺伝子を二重に破壊したdouble-Ko(X11-/-X11L-/-)マウスを作成し、X11sの機能解析を進めている。X11Lは主に、興奮性の神経細胞に局在し、X11はそれ以外の抑制性神経細胞に発現していた。このため、一方の欠失は他方の補償的発現をもたらさない。X11-/-X11L-/-マウスは、突発的な側頭葉てんかん発作を示す。発作後のマウス脳を取り出し、免疫染色を行い、神経活動が高まっているc-fos陽性領域を同定した。この領域の切片を作成しcurrent-clamp法など電気生理学的解析を行い、野生型マウスに比較して興奮性能が高いことを示した。てんかんは、過興奮性で説明が可能であるため、この領域の神経細胞の興奮性に関わるチャネルなどの膜タンパク質の同定を進めている。電気生理学的解析から想定されるチャネルや受容体の制御異常にX11およびX11Lが関与している可能性を生化学的に解析中である。てんかんの多くは、発症機構が未知であるため、本研究による発作の分子機構の解明は、新たな治療薬のターゲットの開発に貢献できる。神経アダプター分子X11,X11L, X11L2は、線虫やショウジョウバエから哺乳類まで保存されているタンパク質であり、中央部のPlドメインとC末領域の2つのPDZドメインを介して多くのタンパクと相互作用する。X11とX11Lは神経特異的な発現を示すことから、X11及びX11Lの遺伝子を破壊したマウスを交配した二重遺伝子破壊マウスを作製した。この変異マウスは、体重減、生殖行動の欠陥などが観察されるが顕著な神経系の表現型は突発的に生じるてんかん発作である。この分子機構を解明する目的で、胎児期(E12.5)から12ヶ月までのマウス脳の発現タンパク質を網羅的に解析した。その結果、ある種の神経伝達物質受容体サブユニットの量が野生型マウスと比較して大きく変動していた。この変動が、神経生理機能に果たす役割を解明する目的で、4ヶ月齢マウス海馬スライスを用いて電気生理学的な解析を試みている。てんかんの多くは原因が不明であるので、本研究によるてんかん発作の分子機構の解明は、新たな治療薬の開発に貢献すると思われる。
南方系薬用植物に含まれるシガテラ毒解毒活性物質の構造と機能に関する研究

世界中で年間2万人以上の中毒患者を出すシガテラ毒中毒の治療法は、症状の一時的緩和を目的とした伝承植物の使用のみであり,化合物レベルでの治療薬は存在していない。我々は、これまでの報告で知られている31種のシガテラ毒伝承植物のうち、5種類の植物から、CTX/BTXによるNaチャンネル開放の抑制活性を指標にして、数種のシガテラ毒解毒作用を示す伝承薬用植物からのシガテラ毒解毒物質を探索した。平成21年度は、薬用植物に含まれているシガテラ毒解毒活性物質の単離および化学構造の解明を行った。1.試料の採集および溶媒分画:研究試料となる薬用植物のうち、モンパノキとハマゴウに含まれる成分について検討した。喜界島で採集したモンパノキ20kgと鹿児島県いちき串木野市で採集したハマゴウ10kgについて、メタノール抽出後、溶媒分画を行った。2.活性試験およびシガテラ毒解毒活性化合物の単離:マウス繊維芽細胞Neuro-2aを用いて細胞増殖試験の系を立ち上げた。発色試薬はWST-8を用いた。ベラトリジンとウアバインの濃度を最適化し、BTXの濃度120nMでNaチャンネル障害(過剰開放)を起こす条件を検討した。予備実験を繰り返し、活性試験の最適化を行った後、薬用植物の抽出物がどの程度の抑制するのかについて検討した。モンパノキ、ハマゴウともに、比較的水溶性の画分にシガテラ毒解毒活性が見られた。水溶性画分については、フラッシュクロマトグラフィー、ゲルろ過、および逆相HPLCにより、シガテラ毒解毒物質の単離を行った。現在のところ、モンパノキから13種類の有機化合物を単離し、そのうち、5種類の化合物にシガテラ毒解毒活性が見られた。3.解毒活性物質の化学構造の決定:得られたシガテラ毒解毒物質の構造は、主にNMR(核磁気共鳴)法を用いて決定した。また、質量分析(MS)法、赤外吸収分光(IR)法、紫外吸収分光(UV)法などもNMR法と相補的に用いることで最終の立体化学を含めた化学構造を決定した。シガテラ毒解毒活性が見られた5種類の化合物は、糖類であった。1.モンパノキおよびハマゴウからのシガテラ毒解毒活性化合物の単離:平成21年度に喜界島産モンパノキの葉より単離した2種類のシガテラ毒解毒活性物質は、両化合物とも同じ3種の糖質が違う組成比で混ざった混合物であることが分かった。NMR等を用いた詳細な解析により、2種類の構成糖質はD-グルコースとD-フルクトースであることが分かった。もう1種類の構成糖質についてはケトースであることが分かっているが、詳細な構造については検討中である。D-グルコースとD-フルクトースついては個々で解毒活性を示さないことから、混合物の状態で活性を発現すると考えられる。鹿児島県吹上浜で採取したハマゴウは、モンパノキと同様に、水溶性画分に解毒活性を示した。n-BuOH抽出物から単離された2種類のイリドイド配糖体は、弱いながらも解毒活性を示したことから、この2つの植物由来の解毒物質の正体は「糖質」である可能性が高い。2.試料の採集および溶媒分画:新たな研究試料として、鹿児島県指宿産グンバイヒルガオの根と奄美大島産パパイヤの雄花からシガテラ毒解毒活性物質の探索を行った。両植物試料ともメタノール抽出後、溶媒分画を行った。その結果、両試料とも水溶性画分に加え、脂溶性画分にも活性が見られた。両化合物については、フラッシュクロマトグラフィー、ゲルろ過、および逆相HPLCにより分離精製を行っている。23年度も引き続き、解毒活性物質を探索する。3.シガテラ毒解毒活性試験:マウス繊維芽細胞Neuro-2aを用いて細胞増殖試験の系を使い、発色試薬はWST-8を用いた。ベラトリジン、ウアバイン、ブレベトキシンの濃度は適宜、最適化し、Naチャンネル障害(過剰開放)を起こす条件を検討した。現段階では一次スクリーニングとして、薬用植物抽出物の濃度は各wellあたり0.11.0mg/mLでチャンネル開放抑制が見られたものについて更なる分離を進めた。1.南方系薬用植物由来のシガテラ毒解毒活性化合物の単離:鹿児島県指宿産グンバイヒルガオの根、奄美大島産パパイヤの雄花、そして、沖縄産キダチトウガラシの実からシガテラ毒解毒活性物質の探索を行った。植物をメタノール抽出した後、ヘキサン層、90%メタノール層、ブタノール層、水層の4つの層に分離した。結果として、グンバイヒルガオとパパイヤにおいては水溶性画分に加え、脂溶性画分にもシガテラ解毒活性が見られた。

また、キダチトウガラシにおいては、ヘキサン層、ブタノール層、水層に活性がみられたものの、カプサイシン類が含まれている90%メタノール層は全く活性を示さなかった。活性を示す層については、フラッシュクロマトグラフィー、ゲルろ過、および逆相HPLCにより解毒活性物質を分離精製した。得られた化合物は、NMR法を用いて構造解析し、ステロール2種、イリドイド配糖体3種を含む合計10種類の化合物の化学構造を決定した。イリドイド配糖体は、シガテラ解毒活性を示すが、効果(作用機序)として浸透圧効果による細胞内の余分な水分排出を行い、一時的にはシガテラ中毒症状の緩和には有効であるが、イオンチャンネルおよびそれに結合したシガトキシンには直接は影響を与えておらず、シガテラ中毒の根本的な治癒には使えないと考える。2.これまでの研究のまとめ:上記の3種類の薬用植物と前年度までに研究を進めていたモンパノキとハマゴウを含め、南日本に自生する5種類の南方系薬用植物についてシガテラ解毒活性物質を探索してきた。その結果、解毒活性をもつ糖質、配糖体、脂肪酸関連化合物を数種単離した。本研究結果から、薬用植物のシガテラへの効果は、浸透圧効果による一時的にはシガテラ中毒症状の緩和と考えられるが、引き続き、シガテラの特効薬開発を目指した研究を進める。