hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アトピー性皮膚炎のバリア機能破綻に関わるタンパク質群の網羅的な同定・相対定量解析

本研究は、角層タンパク質の発現異常を質量分析法を用いて網羅的に解析し、角層バリア異常に関わる原因タンパク質、および、病勢を反映する分子を明らかにすることを目的とした。平成27年度は、質量分析法による角層タンパク質の同定数を改善するため、テープストリッピング法で採取した角層からのタンパク質抽出法、および、抽出したタンパク質由来のペプチドの分画法を検討した。さらに、これらの方法を用いて、患者病変部角層と健常人角層を用いた相対定量解析を行った。その結果、角層タンパク質の抽出方法は、界面活性剤を用いる方法が適し、ペプチドの分画法は、逆相HPLC法が適していることが明らかとなった。上記のタンパク質抽出法、および、HPLC分画法を用いて、患者病変部角層および健常人角層を用いた相対定量解析を行った結果、2385個のタンパク質が同定できた。現在、解析中であるため、最終的な結果ではないが、同定したタンパク質のうち、約700個のタンパク質が有意な発現差を示した。これらのタンパク質のいずれかが目的のタンパク質の可能性がある。平成25年度から平成26年度に実施した解析では、同定したタンパク質数は191個であったことから、本年度明らかにしたタンパク質抽出条件およびペプチド分画法は、角層タンパク質の解析に適していると考えられた。現在、より詳細な解析を行い、同定したタンパク質の信頼性、および、病勢との関連を検証している。その後、候補タンパク質に対する免疫学的手法を用いた検証を行うことで、アトピー性皮膚炎の病変部角層において病態の形成に関与するタンパク質が検討できるものと期待される。本年度、アトピー性皮膚炎患者の病変部の角層中の全タンパク質のうち、病変部角層において増減しているタンパク質を質量分析法(iTRAQ法)で解析するため、予備的解析を行い、本法に適したタンパク質の抽出条件等を検討することを目標にした。本年度の検討によって、報告されている幾つかのタンパク質が今年度の検討で検出されたこと、また、本法に適した角層タンパク質の抽出方法として、有機溶媒を使用しない方法が適していると示唆されたことから、研究の進捗はおおむね順調と判断する。本年度の検討から、角層タンパク質特有のタンパク質抽出率の低さ、および、構成タンパク質の複雑さを解決する必要があることが明らかになった。そこで、今後は、iTRAQ法を実施する前に、タンパク質構成を単純化するため、抽出したタンパク質のプロテアーゼ消化後に等電点電気泳動法で分画する方法を追加し、タンパク質の複雑さの問題を克服する予定である。また、タンパク質の抽出率の低さは、セロテープ上の角層タンパク質を直接抽出することで解決されると予想される。これらの検討を行うことで、より多くの候補因子が同定されることが期待できる。本年度、アトピー性皮膚炎患者の病変部の角層中の全タンパク質のうち、病変部角層において特異的に増減しているタンパク質群を質量分析法(iTRAQ法)を用いて網羅的に同定し、候補因子を検索することを主要な目標とした。本年度の成果として、iTRAQ法によって増減しているタンパク質群を検出できたことから、研究の進捗はおおむね順調と判断する。当初計画において、iTRAQ法を用いて病勢と関連するタンパク質群を同定した後、免疫染色法およびELISA法を用いて検証することとしていた。
PHドメイン含有分子と大脳皮質形成-網羅的検索と機能解析

大脳皮質の興奮性神経細胞は、大脳皮質内脳室帯にて生まれ、法線方向(脳表方向)に移動し、大脳皮質を構成する。この時、移動細胞は大きく形態を変化させる。すなわち、脳室帯内では双極性の形態をとり、移動途中の中間帯にて多極性へと細胞形態を変化させ、さらにその後極性を取り戻し双極性となり、さらには軸索、樹状突起を形成しながら移動、そして移動停止し、さらに複雑な形態へと成熟する。この一連の変化は大脳皮質形成、特に機能発現を担う脳内の適正な細胞配置にとり重要である。このダイナミックな形態制御に細胞膜上の脂質(フォスファチジルイノシトール3リン酸など)が関わると考え、これら脂質に結合するドメインであるPH (pleckstrin homology)ドメインを有する分子を探索し、その機能を解明することを目指し本研究を実施した。なお、単細胞生物において細胞膜上の脂質は極性形成・移動に重要な役割を担うとされ、また培養神経細胞において軸索の形成においても重要な役割を担うことが報告されている。PHドメインは親和性の高い脂質の種類ごとに幾つかに分類され、この親和性の違いが脂質の多様な種類、分布に対応し、複雑な形態形成、移動を担っていると我々は考えている。(結果と考察)PHドメインを持ち、フォスファチジルイノシトール3リン酸に非常に高い親和性をもつ分子を同定した。同分子が形成期の大脳皮質に発現することを観察した。この分子に対する抗体を作成し、その発現を検討したところ、脳室面と中間帯での発現を観察した。さらに、その分子をノックダウンしたところ、細胞形態と細胞移動に障害が生じることを観察した。さらに、細胞膜上の脂質の意義を明らかとするため、ラメリポディンおよびARNOのPH domainに蛍光蛋白を付し、移動細胞での発現動態を検討した。その結果、樹状突起を含む移動先端への集積を観察した。本研究では、このダイナミックな形態制御に細胞膜上の脂質(フォスファチジルイノシトール3リン酸など)が関わると考え、これら脂質に結合するドメインであるPH(pleckstrin homology)ドメインを有する分子を網羅的に検索・検討し、この過程を解明する。形成期のラット(マウス)大脳皮質において発現するPHドメインを検索している。現在までに、フォスファチジルイノシトール3リン酸(PI(3,4,5)P_3)に非常に高い親和性を示すPHドメインをもつ分子と、フォスファチジルイノシトール2リン酸(PI(3,4)P_2)に高い親和性を示す分子の発現を確認している。これらの分子の各種フォスファチジルイノシトールへの親和性をリピッドストリップで確認を試みるとともに、これらの生成に関わる酵素の役割について検討を進めている。
中国雲南省国境地域におけるモン衣装の流通と消費に関する文化人類学的研究

本研究は、中国雲南省に居住するモンの「民族衣装」の、小規模だが国境を越えた流通と消費を描くことで、グローバルな市場経済の論理だけに依らない文化人類学的視点からの消費文化の動態を明らかにするものである。最終年度となる30年度は、国内外における文献収集、国外現地調査、学会での研究発表および論文の執筆を実施した。当該年度は、「民族衣装」販売や、「民族衣装」の展示活動に携わっている人々へのインタビューに重点に置き、彼/彼女らが「民族衣装」をどのように捉えているのかを明らかにしようと試みた。そのために、国外現地調査は、主に以下の項目について調査をおこなった。1雲南省文山チワン族ミャオ族自治州において、モン居住村および市場での「民族衣装」の販売や消費に関する聞き取り調査、2雲南省文山チワン族ミャオ族自治州において、モン文化の展示、普及、教育活動の展開についての調査、3貴州省黔東南ミャオ族トン族自治州において、ミャオ族観光と民族文化の表象に関する調査。当該年度は、前年度よりもより多くのインフォーマントを得ることができ、モンの「民族衣装」販売の形態や、販売される商品の多様な広がりを確認することができた。また博物館や観光地における聞き取り調査により、現在市場で販売されている「民族衣装」と、民族表象として使用される「民族衣装」との違いから、市場に出回る「民族衣装」の特徴を明らかにすることができた。この成果は、国内学会発表および日本語の論文として発表した。また英語論文の執筆も進めている。初年度である28年度は、国内における文献収集と研究会参加、中国における現地調査を実施した。中国における現地調査では、雲南省および貴州省のモン居住地域において、主に以下の項目について調査をおこなった。1貴州省六盤水市、黔西南プイ族ミャオ族自治州におけるモンの「民族衣装」の流通状況に関して、6か所の定期市、2か所のモン居住村、2か所の「民族衣装」販売店舗にて、聞き取り調査および参与観察。2貴州省貴陽市の貴陽民族博物館において、「民族衣装」や民族文化の展示状況や手法。3雲南省文山チワン族ミャオ族自治州において、モン居住村および市場での「民族衣装」の販売や消費に関する聞き取り調査。4雲南省昆明市の卸市場におけるモン「民族衣装」の販売状況。その結果、以下のことが明らかになった。1雲南省文山州から貴州省へのモンの「民族衣装」の流通に関しては、特定の仲介者の存在があるわけでも流通経路が確立しているわけではなく、個々の商人がその時々の「売れ筋」を見極めて仕入れ、販売をおこなっている。そのため、何を売るのか、何が売れるのかは、卸市場にどのような商品があるのかに左右される。2雲南省文山州で製作されるモンの「民族衣装」が、昆明の卸市場を経て、貴州省に流通すると、モンというエスニシティは後景化し、「民族風」の衣装として消費される場合もある。3貴州省におけるモンの「民族衣装」の流通範囲は、そこがモンの居住地域か否かによって異なる。つまりモン居住地域においては、既製の「民族衣装」の流通を確認することができ、またモンがいない地域ではその流通を確認することができなかった。予定通り、文献収集と現地調査を実施した。当初、現地調査に関しては、文山州からラオスへの「民族衣装」の流通と消費に関する項目も挙げていたが、初年度には実施できなかった。それはこの1,2年で、東南アジア向けよりも貴州省向けの流通が増加していることが分かり、調査地域を中国国内に絞ったためである。ただし現地調査での成果は予定通りであり、研究はおおむね順調に進展しているといえる。2年目である29年度は、国内における文献収集と研究会参加、国外現地調査、国際ワークショップでの研究発表を実施した。国外現地調査は、主に以下の項目について調査をおこなった。1雲南省文山チワン族ミャオ族自治州において、モン居住村および市場での「民族衣装」の販売や消費に関する聞き取り調査、2雲南省文山チワン族ミャオ族自治州において、モン文化の展示、普及、教育活動の展開についての調査、3ベトナム北部の観光地におけるモン「民族衣装」の流通、販売状況の調査、4ラオス・ルアンプラバーンにおけるモン「民族衣装」の流通、販売状況の調査。調査では、これまで重点的に調査をおこなってきた雲南省での事例に加え、ベトナム、ラオスにおけるモン衣装の流通や、販売の状況の把握を実施することができた。そこでは、流通を担う仲買人が多く存在し、また地元民や観光客といった異なる消費者に向けた多様な商品展開がなされていることが分かった。一方で、雲南省の商人との直接的な関わりを確認することはできなかった。ベトナムやラオスでの調査結果により、雲南省での状況との比較検討をおこなう手掛かりとすることができた。その成果は、国内外の研究会や学会、ワークショップなどでの口頭発表、および論文として発表した。予定通り文献収集と現地調査を実施し、研究計画はおおむね順調に進展している。

2年目となる当該年度は、1年目に実施できなかったベトナムとラオスの状況について把握することができ、モン衣装の中国外での流通や消費に関する今後の調査に向けて、見通しを立てることができた。また雲南省においても、モン衣装の国外販売に携わる人びとからの調査協力を得ることができ、分析を進めている。これらを基に成果発表をおこなうことで、議論を深化させることができた。本研究は、中国雲南省に居住するモンの「民族衣装」の、小規模だが国境を越えた流通と消費を描くことで、グローバルな市場経済の論理だけに依らない文化人類学的視点からの消費文化の動態を明らかにするものである。最終年度となる30年度は、国内外における文献収集、国外現地調査、学会での研究発表および論文の執筆を実施した。当該年度は、「民族衣装」販売や、「民族衣装」の展示活動に携わっている人々へのインタビューに重点に置き、彼/彼女らが「民族衣装」をどのように捉えているのかを明らかにしようと試みた。そのために、国外現地調査は、主に以下の項目について調査をおこなった。1雲南省文山チワン族ミャオ族自治州において、モン居住村および市場での「民族衣装」の販売や消費に関する聞き取り調査、2雲南省文山チワン族ミャオ族自治州において、モン文化の展示、普及、教育活動の展開についての調査、3貴州省黔東南ミャオ族トン族自治州において、ミャオ族観光と民族文化の表象に関する調査。当該年度は、前年度よりもより多くのインフォーマントを得ることができ、モンの「民族衣装」販売の形態や、販売される商品の多様な広がりを確認することができた。また博物館や観光地における聞き取り調査により、現在市場で販売されている「民族衣装」と、民族表象として使用される「民族衣装」との違いから、市場に出回る「民族衣装」の特徴を明らかにすることができた。この成果は、国内学会発表および日本語の論文として発表した。また英語論文の執筆も進めている。2年目となる29年度は、引き続き貴州省での調査を実施するとともに、中国雲南省のベトナム国境地域でのモン「民族衣装」生産に関する新たな動向の調査をおこない、「民族衣装」生産を介した雲南省とベトナムの国境を越えた女性の移動やつながりも射程にいれる計画である。同時に、調査で収集した資料の分析も進め、その成果としての論文執筆と国内外での学会において研究報告を行う予定である。最終年度となる3年目は、引き続き現地調査を実施するとともに、研究成果公開に向けた取り組み、特に学会での研究発表、英語による論文発表の実施を中心におこなうことを計画している。当初計画に入れていなかった謝金(論文翻訳)を支出したため、年度半ばで旅費が足りなくなった。そのため前倒し支払請求をおこなったが、結果として前倒し支払請求額すべてを旅費で使用しなかったため、次年度使用額が生じた。当該年度は、所属機関からの研究費を多く獲得することができたため、当初年2回計画していた海外調査のうち1回を所属機関からの研究費から支出した。そのため、当該助成金が生じた。これは次年度の旅費として使用する計画である。次年度には夏と春の2度、現地調査をおこなう計画であり、旅費として使用する予定である。
線虫神経ネットワーク動態を調べるための新規包括的研究手法

線虫の行動と神経細胞応答との関係を明らかにするために、マイクロ流体デバイスと種々の蛍光タンパク質を併用した包括的な線虫神経ネットワーク解析のためのツールを作製し、実際にそれらのツールの有用性を調べた。その結果下記のような成果を得た。線虫周囲の環境を厳密に制御し、また同時に線虫運動を精細に解析するためのデバイスとソフトウェアを開発した。タンパク質型カルシウムセンサーおよび膜電位感受性センサーを線虫介在神経細胞AIYに導入し、マクロデバイス中で匂い刺激に対する神経細胞応答を可視化することに成功した。また活性酸素種を発生するKillerredタンパク質を用いて、特定神経細胞を破壊する系を作ることに成功した。線虫は神経回路とその行動を網羅的に調査するのに適した生物である。本研究ではこの神経回路と行動を同時に評価が可能な実験系の構築を目指し、線虫神経回路を光により可視化し、また光により選択的に破壊する系の開発を進めている。また同時にMEMSによる微細加工技術を利用して、線虫神経細胞の光計測と光破壊に伴う行動変化を定量する実験環境の構築を進めている。本年度は光計測系として介在神経細胞AIYにおけるカルシウムイメージングを行うことに成功し、また光により選択的に細胞破壊する系としては、感覚神経細胞AWCおよび介在神経細胞AIYに緑色光照射により活性酸素種を生成する蛍光タンパク質KillerRedを発現させることに成功した。特にAIY神経のカルシウムイメージングからは、神経突起上のバリコシティ上で嗅覚刺激に対応する一過的な細胞内カルシウム応答の計測に成功し、またこのカルシウム応答は嗅覚順応により抑制されることを明らかにした。さらに感覚神経細胞AWC内の重要なセカンドメッセンジャーであるcGMPの濃度を、細胞膜透過性のアナログ体である8 bromo cGMPにより強制的に濃度上昇させたところ、AWC下流の介在神経細胞であるAIYにおいてカルシウム応答を検出することに成功した。また行動実験評価方法として複数の嗅覚刺激に対する線虫応答を計測するための新規なマイクロ流路の開発を進め、また新規なマイクロ流路として、線虫が自由に首振り行動を行っている際の細胞内カルシウム応答を計測するための実験系の開発し、プロトタイプデバイスの開発に成功した。このデバイス中で線虫は自然な環境での首振りと同様な応答を示すことを確認した。線虫の局所環境を制御しながら、特定の行動と神経細胞応答との関係を明らかにするために、新規なマイクロデバイスの開発とイメージング技術の開発を進めた。特に早期順応現象を明らかにすることを目指し、種々の実験を行った。まず前年度までに作成した化学受容器を匂い物質で刺激しながら、細胞内カルシウム濃度計測が可能な系を利用して、刺激を加えた際の介在神経細胞AIY応答を調べたところ、細胞体ではまったく応答しないのに対し、樹状突起局所ではカルシウム応答を計測することに成功した。この応答は振動しながら減衰し、短時間の繰り返し刺激に対しては応答しなかった。この現象は線虫における短期的な適応現象に対応するものと考えられた。一方で膜電位感受性蛍光タンパク質VSFP2.42をAIY神経細胞に導入して匂い刺激に対する膜電位応答を計測することを試みた。VSFP2.42は細胞膜から細胞質へのインターナリゼーションにより応答時のS/Nが低下するなでの問題があったが、適切に膜局在している線虫個体を選ぶことにより、AIY神経細胞で初めて膜電位計測に成功した。その結果、興味深いことには、カルシウムイメージングでは検出できなかった細胞体での膜電位応答の計測に成功した。この応答は振動しながら減衰する傾向を示した。また線虫首振り運動を解析するための新規なマイクロデバイスの開発にも成功した。このデバイスは固定した線虫頭部に濃度(または温度)の異なる二層流を形成することが可能であり、線虫背腹軸方向に濃度勾配(温度勾配)を形成することができる。併せて線虫行動を局所定量解析するための画像解析プログラムを開発した。
日本人型遺伝子変異によるシスチン尿症のペプチドミメティック薬治療に向けた基礎研究

シスチン尿症は、シスチンを腎尿細管から再吸収するトランスポーターの機能不全によりシスチンが多発性結石を形成し、重篤な腎機能障害に陥る常染色体劣性の疾患である。日本人のシスチン尿症原因変異の約80%がトランスポーターC末端領域の1アミノ酸残基置換P482Lである。本研究では日本人変異型トランスポーターの生体内における機能喪失機序をin vitroおよびin vivoであきらかにし、治療法開発への方向性を示した。シスチン尿症は、シスチンを腎尿細管から再吸収するトランスポーターBAT1/b^<0.+>AT(SLC7A9)-rBAT(SLC3A1)複合体の機能不全によりシスチンが多発性結石を形成し、重篤な腎機能障害に陥る常染色体劣性の疾患である。日本人の原因変異の約80%が、輸送活性を担うBAT1C末端領域の1アミノ酸残基置換P482Lである。研究代表者らは変異型C末端領域のみに結合するタンパク質HSP40hを同定した。この結合は病態発現に深く関与していることが示唆される。このタンパク質間相互作用を切断するペプチドミメティック(ペプチド模倣)薬による本疾患の治療へ繋げるために、結合の病態発現関与を証明し、結合様式の詳細を解析することを目的とした。HSP40hをノックダウンすると細胞の生育に著しく影響が見られ、HSP40hの発現量減少による輸送活性回復の効果は限定的にしか観察されない。そこでHSP40h結合がP482L変異型トランスポーターに及ぼす影響を詳細に解析するために、cell-free病態モデルの構築を進めた。P482L変異型トランスポーターを発現させた細胞から調整した膜小胞の基質結合活性は、野生型の膜小胞とほぼ同じであり、変異型トランスポーターの基質結合性には異常がないことが示唆される。よってP482L変異型の輸送活性低下は、トランスポーターの構造変化をHSP40hタンパク質が阻害することにより起きていると考えられる。また、マウスBAT1P482L変異体の輸送機能が、ヒトP482L変異体と同様に低下していることをアフリカツメガエル卵母細胞系を用いて明らかにした。この結果を基にin vivoモデルとしてP482L変異型トランスポーターノックインマウスを作成し、ノックインマウスの尿の詳細な解析を行っている。シスチン尿症は、腎近位尿細管管腔側の1回膜貫通型タンパク質rBAT(SLC3A1)と12回膜貫通型タンパク質BAT1/bO,+AT(SLC7A9)の二つのサブユニットからなるヘテロ二量体型シスチントランスポーター(輸送体)の遺伝的変異による常染色体劣性の疾患である。シスチン再吸収輸送体の機能不全によりシスチンが多発性結石を形成し、重篤な腎機能障害に陥る。日本人の原因変異の約80%が輸送体C末端領域の1アミノ酸残基置換P482Lである。輸送体のC末端領域は基質輸送には直接関与しないと考えられており、むしろC末端領域の変異や欠損は細胞膜局在化の異常をもたらすとされている。ところがP482L変異体の場合、野生型同様に発現が細胞膜上に見られるにもかかわらず輸送活性を完全に喪失している。したがってP482L変異による病態発現は局在異常によるものではないと考えられるが、どのように輸送機能を損ない、病態発現に関わっているかはまったく不明であった。最近、研究代表者らは変異型C末端領域のみに結合するタンパク質HSP40hを同定した。この結合は病態発現に深く関与していることが示唆された。本研究は、この結合を切断し輸送活性を回復させるモデルペプチド配列を見いだし、ペプチドミメティック(ペプチド模倣)薬による本疾患の治療へ繋げることを目指した。まずペプチドによる輸送回復効果の評価を行うため、卵母細胞内でP482Lを発現させるとP482Lは輸送活性を失っていたが、P482LC末を含むペプチドを細胞内に導入したところ、輸送回復効果が見られた。また、ヒト疾患と同様の症状を示すP482Lノックインマウスの作成し、疾患モデル動物を作出した。その腎刷子縁膜を解析し、輸送活性は喪失しているが基質結合活性は保持されていることを見いだし、輸送喪失の機序を明らかにした。
放射線治療後再発に対する再照射実験モデルの確立－放射線感受性と生体応答の検証－

マウスを使用した動物実験を行った。動物実験用放射線照射装置で初回照射として15Gyの腹部照射を行った。再照射は初回照射の7日後または12週後に10Gyの全身照射を行った。04日間の経過観察の後、安楽死させ、腸管を摘出した。標本はHE染色、Azan染色、TUNEL染色、BrdU染色を行った。7日間または12週間の待機期間をおいての再照射と初回照射を行わずに10Gy単回の全身照射のみを行ったマウスとの群間比較を行った。初回照射後12週の経過観察により、腸管粘膜下に線維化がみられた。腸管上皮細胞の細胞死は7日間の経過観察後の再照射が12週の経過観察後の再照射や単回照射と比較して有意に多かったが、12週の経過観察後の再照射と単回照射群では有意差がみられなかった。また、12週の経過観察後の再照射と単回照射群では細胞増殖能も有意差がみられず、長期経過観察後の生体における放射線に対する急性反応は明らかな差がみられないと考えられた。現在、摘出標本を利用して更なるデータ集積を行っている。また、放射線照射後の腸管幹細胞生存比較を行っている。これらのデータは第7回日本-台湾放射線腫瘍学シンポジウム(2019年5月11日、東京)で発表予定である。追加データを含めて国内外での発表を予定している。また、論文執筆中である。放射線照射後、再度の放射線照射における生体反応はについて、in vivoモデルを利用して検証を行った。結果は2019年度に国内外の学術大会での発表に加えて、学術論文において報告を予定している。摘出標本の分子生物学的な評価の追試を行い、得られた結果を国内外の学術大会での発表に加えて、学術論文において報告を予定している。マウスを使用した動物実験を行なった。動物実験用放射線照射装置で020Gyの全身照射を行なった。04日間の経過観察の後、安楽死させ、腸管と肺を摘出した。標本はヘマトキシリン・エオジン染色とTUNEL染色を行なった。放射線照射後の平均腸管幹細胞生存数は0Gyで129.4個、15Gyで98.3個、20Gyで8.8個であった。15Gy照射後の腸管で細胞死を経時的に確認できた。したがって、消化管障害は十分に評価可能な実験系であることを確認できた。ただし、過去の報告との相違が見られたため、照射線量の補正を要すると考えられた。肺については変化を観察した十分なデータが得られなかった。このため、照射線量や経過観察期間、標本処理方法の見直しを行っている。また、放射線照射装置の照射線量の検証と補正を要すると考えられため、線量計を用いた実測と補正のための検証実験を行った。これらの基礎データを基に、個体数を増やして本試験を行う。関連する臨床研究として、放射線治療歴をもつ頭頸部希少癌の局所再発例に対する再照射を施行した症例を遡及的に解析し、報告した。本研究成果は第31回高精度放射線外部照射部会学術大会、第77回日本医学放射線学会総会で発表を行い、Acta Oto-Laryngologica誌に掲載された(doi: 10.1080/00016489.2018.1438662)。研究テーマと関連した放射線防護剤に関する総説がFuture Oncology誌に受理済みである。マウスを使用した動物実験を行なった結果、消化管障害は十分に評価可能な実験系であることを確認できたものの、照射線量の補正を要すると考えられた。肺については予定されたデータが得られなかった。マウスの肺臓炎モデルを確立すべく、照射線量や経過観察期間、標本処理方法の見直しを行っている。

また、放射線照射装置の照射線量の検証と補正を目的として、線量計を用いた実測と補正のための検証実験を行い、次回以降の実験の際に補正を加えることで正確な線量の照射を行う。摘出標本の分子生物学的な評価の追試を行い、得られた結果を国内外の学術大会での発表に加えて、学術論文において報告を予定している。今年度は予備実験の見直しが必要になったことにより実験動物の数を増やした本試験が十分に行えなかったため、動物実験の諸経費が使用できなかった。また国際学会発表までの十分なデータ収集ができなかったため、出張費が少なくなった。研究は継続中のため、次年度でこれらの諸経費を使用して研究を継続予定である。実験動物の数を見直して実験を行なったため、動物実験の諸経費が使用できなかった。
骨芽細胞分化特異的転写因子オステリクスの転写メカニズムの解明

Osterixは骨芽細胞分化になくてはならない転写因子であり、本研究はOsterixがどのような他の転写因子群と関わりあいながら、未分化間葉系幹細胞(MSC)を骨芽細胞へ分化誘導するのか分子レベルで検討している。今年度は特にOsterixとRunx2の協調作用はあるのか、骨芽細胞分化以外の脂肪・軟骨・筋分化への影響はあるのかについて、詳細な検討を行った。COS細胞を用いたtransfectionの系と、MSCへのアデノウイルスによる過剰発現系でOsterixとRunx2の結合を検討した結果、結合することがわかった。次にOsterixとRunx2の骨芽細胞分化への協調作用を解析した結果、ALPを代表とする骨芽細胞マーカーの転写を協調的に活性化することが明らかとなった。この強調作用はRunx2と結合できないOsterixの欠失変異体では観察されず、結合依存的と考えられた。次に、他の間葉系分化系(脂肪細胞、軟骨細胞、筋芽細胞)への影響をC2C12、10T1/2、ST-2、MSCなどの細胞にアデノウイルスでOsterix蛋白を発現させて観察したところ、筋分化には影響が無いものの、軟骨分化を強く、脂肪分化を弱く抑制することがわかった。そのメカニズムとしては軟骨分化については、軟骨分化のマスター調節因子であるSox9/5/6の発現を抑えることまではわかったが、その分子メカニズムについては現在解析を進めているところである。そしてOsterixが軟骨分化を抑えながら骨芽細胞分化を促進するという仮説を裏付ける為に、そのshRNAのレンチウイルスを作成して、解析を始めている。マウスOsterixのcDNAのサブ・クローニングを行いアデノ・ウイルスを作製した。同時にOsterixの転写活性領域とDNA結合領域それぞれを欠失させた変異体も作製した。骨芽細胞分化成熟マーカー、オステオカルシンのプロモーター・ルシフェラーゼへのOsterixの影響を見た結果、予想に反し活性を下げてしまった。そこでOsterixの骨芽細胞分化促進作用が骨芽細胞分化抑制機構の抑制によるかもしれないと予想し、分化抑制機構の検索を行った。骨基質に豊富に存在するTGF-βをその候補として、レセプター抑制剤SB431542をもちいて骨芽細胞分化への影響を調べた。その結果、骨芽細胞分化の成熟期にTGF-βの内因性のリガンドとレセプターの発現が亢進し、これがSmad6を誘導してBMPシグナルを抑制して骨芽細胞分化成熟を抑制することを解明した(EMBO J)。BMPで誘導した骨はある程度までは成熟するがいくら投与しても限界があることが知られており、この研究はその原因の一つを明らかにしたものであり、実際にSB431542をマウスの骨に投与したところ、骨の成長を促進した。現在BMPが骨固定術や骨折治療に適用され始めているが、その効果を最大限発揮させる補助剤としてSB431542のようなTGF-β抑制剤の応用の可能性が開けた。またこの研究は骨芽細胞分化におけるTGF-βシグナルとBMPシグナルのcross-talkについて世界で初めて言及したものである。Osterixについてはアデノウイルスで強制発現させてマイクロアレイを行い、全ゲノムで標的遺伝子を検索した結果、いくつかの転写因子の同定を終えている。現在その骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞への影響を検討している。
児童生徒自身で作るセラミックス磁石の製作とその教材化に関する研究

児童生徒自身で製作する「手づくり磁石」の教材化研究は「ものづくり」を通して科学の面白さを体験する教材の一つである。本年度は、小学校での「手づくり磁石」、中学校での自作磁石を用いた磁気ライントレースカーの実践、等の実践を通して児童生徒の理科離れが「ものづくり」教育により改善される様子を明らかにした。(1)児童生徒自身でつくる「セラミックス磁石」本年度の主な実践は、浜松附属小学校で行った正規の理科の授業に「手づくり磁石」を取り入れ、「磁力のイメージづくり」がどのように形成されるか、また、どのような効果を発揮するかの実践を行い、「手づくり磁石」が「磁力のイメージづくり」に有効性を発揮することを明らかにした。また、静岡市立長田東小学校の総合学習の時間に「磁石を使ったあそび」の企画に参加し、「手づくり磁石」を経験した子供は、丸い磁石や、魚、ウサギなど色々な形の磁石を使うゲームを考えることで、遊びの幅を広げることが出来ていることが明らかとなり、「手づくり磁石」が子供の独創性を刺激することを明らかにした。(2)児童生徒自身で作る「セラミックス磁石」利用のものづくり学習セラミックス磁石を応用したものづくり学習法は種々考えられるが大きくは2領域に限定される。それは、電気領域でのものづくり学習と、機械領域でのものづくり学習である。電気領域を担当するのは増田好治で、増田は、セラミックス磁石を用いたモータを教材化を行い研究成果を第22回日本産業技術教育学会東海支部大会講演で発表した。機械領域を担当する須見、松永は、磁気ライントレースの教材化に取り組み、静岡市立東豊田中学校で実践し研究成果を日本産業技術教育学会誌に掲載し高く評価された。児童生徒自身で製作するセラミックス磁石の教材化研究も「ものづくり」を通して科学の面白さを体験する教材の一つである。本年度は、小学校、中学校での自作磁石を用いた種々の実践、工業高校での「粘土媒体セラミックス磁石製作」実践、等の実践を通して児童生徒の理科離れが「ものづくり」教育により改善される様子を明らかにした。(1)児童生徒自身でつくる「セラミックス磁石」児童生徒自身が作るセラミックス磁石を作る方法は、生徒自身が興味を持って自由に製作できる方法でなければならない。本年度は、内形寸法30×20×5のアクリル型枠を用いた型磁石の成形を行った。成形は水を加え良く練り合わせた混合物を、アクリル板などの上に置いた型枠に詰め、型枠から抜き出された成形物は乾燥後は、電気炉で放射温度計(平成15年度購入品)計測により焼結を行った。磁石の着磁は、強力なネオジューム系の磁石に挟んで磁化した。この簡易磁化装置を開発した。型枠の形は、アクリル樹脂を児童生徒が自由に切れば任意の磁石が出来き、静岡市立長田東小学校で実践した。(2)児童生徒自身で件る「セラミックス磁石」利用のものづくり学習セラミックス磁石を応用したものづくり学習法は種々考えられるが大きくは2領域に限定される。電気領域を担当するのは増田好治で、増田は、セラミックス磁石を用いたモータを教材化した。機械領域を担当する須見、松永は、磁気ライントレース型ロボットの教材化に取り組み、静岡市立東豊田中学校、静岡大学付属島田中学校で実践した。
経頭蓋磁気刺激による皮質拡延性抑制を利用した非侵襲的な脳虚血耐性の獲得

定位脳手術装置に固定した動物に対して皮質拡散抑制(Spreading Depression : SD)を安定して導出・記録しうる麻酔法および化学的刺激条件を明らかにした。経頭蓋磁気刺激(transcranial magnetic stimulation : TMS)ではSDを安定して導出することは困難だが、高頻度連続TMSによって、化学刺激によるSD導出の閾値を下げ、より頻回に導出させうることが示された。研究の目的:本研究は非侵襲的な大脳刺激法である経頭蓋磁気刺激を用い、皮質拡散抑制(spτeadingDepressio且:SD)を生じさせ虚血耐性を獲得することを目的としている。研究実績:これまで報告のあったSDが本研究で使用するラットに対して確実に導出できる環墳を構築するため、予備実験を行った。これには、最も容易にSDを導出しうると考えられるKCIを用いた。SDの出現は脳表からのDC potentialと脳血流量の記録を行い確認した。Wister系のラット(体重300-350g)を濃度4.0%のハロセンで麻酔導入し、酸素、笑気、ハロセンで維持した。維持麻酔のハロセンの濃度を1.5%,2.0%,4.0%とそれぞれ変更し、SDの導出しやすい条件を検討した。ラットを定位固定器にて固定した後に、径2mの穿頭を3箇所行い、脳表を露出して2箇所にAg-AgCI電極とレーザードップラー計を固定した。残りの1箇所の穿頭部位にKCIに浸したコットンボールを載せ、SD導出の刺激とした。KCIの濃度を2mol、1mol、0.5molと変更してSDの導出されやすさを検討した。KCL刺激の後2時間にわたりSDの導出を計測した。その結果、SDを安定して導出しうる条件はハロセン濃度2.0%、1mol KCIであること、また本実験系でSDを測定しうることを確認した。続いて、同様の条件で麻酔を行ったラットに対して経頭蓋磁気刺激を行い、SDの導出を試みた。まず、作.成した小動物用の小型コイルがラットの大脳皮質を刺激可能であることが確認された。その後、刺激強度、刺激頻度、持続時間を変更し同様に実験を試みた。刺激出力60%、20HZ、1秒間で刺激では脳波の変化は現れるものの有効なSDは検出されなかった。刺激強度と頻度の増大に伴い大きな脳波上の変化が得られることが明らかになった。本年度はSDを薬物で確実に導出でき、磁気刺激との比較が可能な実験系を確立することができ、今後の研究活動の基盤を築くことができた。本研究は、非侵襲的な脳皮質の刺激方法である経頭蓋磁気刺激(Transcranial magnetic stimulation)を用いて、皮質拡散抑制(Spreading Depression:SD)を生じさせ虚血耐性を獲得することを目的とている。平成19年度に予備実験として確立したSDの測定系を用いて実験を行った。磁気刺激には小動物用の小径2.5cmの8字型コイルを用いた。これまで報告のある連続磁気刺激でコイルの刺激方向(0-90度)、周波数(10-30Hz)、刺激強度(10-90%)を変化させて実験を施行したがSDの導出は認められなかった。この刺激はbiphasic patternであるために、SDが起きない可能性が考えられた。そこでより強い皮質興奮性の変化が得られると近年報告されているmonophasic patternの、二連発連続磁気刺激が可能な磁気刺激装置に変更した。Magstim200、Bistimモジュールを用いてinter-stimulus interval 2msecにて二連発連続磁気刺激を施行した。コイルの角度は45度として、90%MTにて140pluseと120%MTにて240pluseの刺激を施行したがSDは導出できなかった。磁気刺激では刺激の限局性や体積導体モデルの問題からSDが生じにくい可能性も考察された。今後は近年報告のあるtheta burst磁気刺激や四連発連続磁気刺激を試みると共に、SDの導出にこだわらずに、TMSIによる虚血耐性の獲得を目指す研究の必要性も検討している。実験はラットを用いた動物実験である。Wister系のラット(体重300-350g)をハロセン(濃度4.0%)を用いて麻酔導入したのち、酸素、笑気、ハロセンを吸入投与し麻酔を維持した。麻酔維持の際のハロセンの濃度は1.0%とした。ラットを動物用頭蓋定位固定器に固定した後に、頭皮を切開し、bregmaから2mm右外側に2mm前方と2mm後方に2箇所のバーホールを設けた。脳表を露出しSD導出用のAg-AgCl電極とレーザードップラー計を固定した。TMSはバーホール間にある前肢の運動野に対して刺激を行い、前肢のmotor twitchの有無を観察して確認した。SDは後方のバーホールに2M KCLの投与を行うことによって導出した。まず、rTMSを行う前の60分間、SDを記録し、その後rTMSを施行し、rTMS後の60分間再びSDを記録した。

rTMSの刺激パターンはsham刺激と低頻度刺激(Magstim社製の磁気刺激装置、機器最大強度の50%で1Hz、10分間)と高頻度刺激(機器最大強度の50%で20Hz、3秒間を1分毎に10回繰り返し)とした。
随意運動神経回路の機能シフト

本研究では、中枢随意運動回路の可塑性を制御する機構を明らかにすることを目的とする。これまでの研究で、中枢神経損傷後に、運動機能を制御する皮質脊髄路が、損傷を免れた軸索から頚髄のレベルで側枝を形成し、interneuronsに新たな回路を形成することを明らかにした。さらに運動神経回路の再編成現象を明確に評価するin vivoのシステムを確立し、神経回路の可塑性制御に関わる分子を同定した。本研究では、まずマウスの片側大脳皮質を広範に損傷させることにより、感覚運動野の神経細胞を死滅させた。これにより、対側の前後肢が麻痺するが、経時的に徐々に運動機能が回復する。それとともに、健常側の皮質脊髄路が、頚髄の部分で対側に軸索枝を伸ばし、propriospinal neuronsとsegmental interneuronsとシナプスを形成する。この脳障害後の神経回路修復モデルを用いて、随意運動神経回路の可塑性を制御する上位の神経回路のメカニズムの解明を行った。その結果、dopaminergic meso-cortical projectionによるシグナルが皮質脊髄路の可塑性制御に必要であることを示すデータを得た。またdopaminergic meso-cortical projectionが皮質脊髄路ニューロンにシナプスを形成することで、運動野ニューロンを活性化し、皮質脊髄路の可塑性を生み出すことを明らかにした。さらにこの回路の機能を抑制すると、脳挫傷後の運動機能回復が遅延するというデータを得た。さらにThy1-EGFPマウスを用いて、片側脳挫傷後において対側皮質脊髄路ニューロンで変動する遺伝子を経時的にRNA-seqで解析し、責任遺伝子の候補を絞り込んだ。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、まず脳障害後の神経回路修復モデルを用いて、随意運動神経回路の可塑性を制御する上位の神経回路のメカニズムの解明を行う。本年度においては、薬剤を用いた実験によって、dopaminergic meso-cortical projectionによるシグナルが皮質脊髄路の可塑性制御に必要であることを示すデータを得た。またdopaminergic meso-cortical projectionが皮質脊髄路ニューロンにシナプスを形成することで、運動野ニューロンの皮質下での可塑性を生み出すことを明らかにした。さらにこの回路の機能を抑制すると、脳挫傷後の運動機能回復が遅延することを見いだした。In vivoにおいて随意運動回路を制御する分子機構を明らかにすることで、成体における神経回路再編成のメカニズムを解明することを到達目標として研究を進めた。皮質脊髄路の可塑性を誘導するメカニズムを強めることで、運動機能障害を効果的に改善させる分子標的を見いだすことを最終目標とする。当初の目的であった「マウス脳障害後の皮質脊髄路の可塑性制御現象の解明」について、その機能およびメカニズムを明らかにする研究が予定通りに進捗した。今後は、さらに研究の範囲を広げ、深めることで、当初の目標に到達したい。これまでの研究成果を土台として、さらに研究を進めることで、新たな概念の構築に至りたい。また28年度より当初の予定通りに、「皮質脊髄路の可塑性制御メカニズムの統合的解明」および「皮質脊髄路の可塑性を促進する手法の開発」の項目を進める予定である。
トランスジェニックマウスを用いたHIV特異的キラーT細胞の認識と機能解析

1.HIV初期感染にCTLが重要な役割を果たしていることが示唆されているが、in vivoでの機能は多くが未知である。HIVに対するCTLの機能を明らかにするために、HIVenv特異的T細胞クローンRT1よりTCRα鎖およびβ鎖のcDNAをクローニングし、HIVenv特異的TCRトランスジェニックマウスを作製した。2.HIVenv特異的CTLの動態を明らかにするために、RT1のTCRのトランスフェクタントを作成し、それを免役することにより、RT1のTCRに特異的なモノクローナル抗体を作成した。3.TCRα鎖およびTCRβ鎖のみを発現するトランスジェニックマウスを用いて、抗原に応答するT細胞のレパートリーを解析したところ、α鎖のレパートリーは非常に限られているのに対し、β鎖のレパートリーには、多様性が認められた。4.さらに、TCRα鎖のトランスフェクタントを用いて、抗原認識に関与するTCRβ鎖を解析したところ、トランスジェニックマウスでない正常マウスのTCRβ鎖でも、特定のV領域とJ領域を固定すればCDR3領域非依存性に抗原を認識するという今までにない新たなTCRの抗原認識機構を明らかにした。
術中情報を統合した４Dマルチレイヤーナビゲーション・手術支援プラットホームの開発

本研究は革新的な次世代ナビゲーションシステム開発を目的としており、単にナビゲーションの枠組みから、幅広い手術支援情報の動的な記録プラットフォームへと進化させることを目指している。この中で、従来の医用診断画像データ(放射線画像)と、手術で用いられる光学画像、すなわち術野カメラ画像・顕微鏡画像など(光学系画像)とを同一座標系で統合処理する技術の開発が本プロジェクトの中核をなしている(multimodal optico-radiological image integration; MORI)。本技術開発は多種多様な診断画像と手術情報が有機的に結ばれることつながり、術中のナビゲーションとして、これまで提示が困難だった情報をより直感的な形で提示可能となるほか、こうした同一座標系の多層性かつ動的なデータ自体は、これを蓄積・解析することで、新たな知見の発見につながると期待される。本研究では診断画像としてfunctional MRI、Diffusion Tensor Imagingなど脳機能画像を含むMRI、CT、PETなどを使用。術中光学情報として白色光源手術顕微鏡画像の他に、特定波長励起光による蛍光顕微鏡画像、術中熱画像、術中脳血流画像など各種画像を用いて、これら術中光学系画像と放射線画像の統合技術開発を行った。本年度は、最終年度として臨床応用を目指した技術開発を行い、特に臨床例における、術中電気生理学的情報(覚醒下手術におけるマッピング情報)、5アミノレブリン酸を用いた術中脳腫瘍組織の蛍光観察、レーザースペックス脳血流画像、熱画像、術中MRI画像を用いたMORI画像生成を行い、概ね良好な結果を得た。また、これらの画像情報を時間軸に沿って構成・記録する4D化にも取り組んだ。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は革新的な次世代ナビゲーションシステム開発を目的としており、単にナビゲーションの枠組みから、幅広い手術支援情報の動的な記録プラットフォームへと進化させる。この中で、従来の医用診断画像データと、手術で用いられる光学画像、すなわち術野カメラ画像・顕微鏡画像などとを同一座標系で統合処理する技術の開発が本プロジェクトの中核をなしている。本研究では診断画像としてfunctional MRI、Diffusion Tensor Imagingなど脳機能画像を含むMRI、CT、PETなどを使用する。術中光学情報として顕微鏡画像の他に熱画像を、また覚醒下手術における脳機能情報の利用に取り組んでいる。本年度は、本プロジェクトの具体的開発方向性を確認するため、脳解剖・術中画像情報・脳腫瘍・脳機能・頭蓋底病変など臨床上求められる技術の具体的な側面に関連する情報を広く収集するとともに、世界の関連技術の動向を調査した。技術開発においては、ファントムを用いた中核技術開発をすすめた。また、熱画像、色温度画像の基礎的な特性を探索した。一方、統合画像の提示技術開発をすすめ、3D Virtual画像の画像生成・集積を行い、臨床上の有用性について検証した。診断画像・光学画像統合技術開発について、ファントムを用いて視差画像を利用した技術開発を行ったが、いまだ解決すべき技術的な問題点が複数あり、これらの克服が必要である。脳機能画像を含む診断画像および電気生理学的データの収集・解析は順調に進行した。また本年度は熱画像、色温度画像に関して基礎的なデータの探索を行っており、これらのタスクも予定どおりである。本研究は、脳神経外科手術において、これまでにない高度な画像融合技術の開発を主軸として、次世代型のナビゲーション・手術記録プラットフォームの開発を目的としている。本研究では、手術に関連して得られる様々な画像情報すなわちMRI, CT, PET画像といった医用画像の統合はもちろんのこと、特に手術中の光学的画像(顕微鏡・内視鏡)をデジタル空間上で、医用画像と統合する技術開発が、本研究のコアとなる。また、脳機能に関する術前術中情報(覚醒下手術で得られる電気刺激による皮質・白質マッピング情報、fMRIなど画像系情報など)についても、これらの統合表示を目指している。本年度は、手術顕微鏡などで用いられるステレオ画像をもとに3Dモデルを復元する技術開発に一定の成果を得た。「SIFT」アルゴリズムの開発に成功、これにより、脳ファントムを持ち行った実験系で検証を行なった。本研究成果については、第25回日本コンピュータ外科学会大会で「脳神経外科手術ナビゲーションのためのステレオ画像からの脳表の3次元形状の復元」として発表した(日本コンピュータ外科学会誌, Vol.18, No.4, pp.246-247)。一方、実際の手術顕微鏡での画像取得のための、基礎的実験をすすめた。さらに、光学系画像として、熱画像の応用につき検討を行なった。医用画像については、fMRI画像を用いたネットワーク解析・白質線維描出を行ない、これらの画像が本システムとの統合が可能か検討を行なった。本研究のコアとなる技術である、ステレオ画像から3次元のデジタル空間上で脳表の再構成を行うことに成功した。また光学系画像取得、脳機能画像解析についても概ね目的とする画像・情報の取得ができた。

本技術開発は多種多様な診断画像と手術情報が有機的に結ばれることつながり、術中のナビゲーションとして、これまで提示が困難だった情報をより直感的な形で提示可能となるほか、こうした同一座標系の多層性かつ動的なデータ自体は、これを蓄積・解析することで、新たな知見の発見につながると期待される。本研究では診断画像としてfunctional MRI、Diffusion Tensor Imagingなど脳機能画像を含むMRI、CT、PETなどを使用する。術中光学情報として顕微鏡画像の他に熱画像を、また覚醒下手術における脳機能情報の利用に取り組んでいる。本年度は、昨年度に引き続き、ステレオ視すなわち、視点の異なる二つの画像から3Dモデルを生成し、これをデジタル情報とする基盤技術開発を継続した。臨床場面で用いる手術顕微鏡画像を用いた解析をすすめた。また、脳解剖・術中画像情報・脳腫瘍・脳機能・頭蓋底病変など臨床上求められる技術の具体的な側面に関連する情報を広く収集するとともに、世界の関連技術の動向を調査した。また、臨床例における熱画像情報取得、解析を行った。また頭蓋底外科手術症例を中心に3D Virtual画像の画像生成・集積を行い、臨床上の有用性について検証した。診断画像・光学画像統合技術開発について、ファントムを用いて視差画像を利用した技術開発を行った。また、これに引き続いて実際の手術で使用される手術顕微鏡を用いた臨床画像を収集し解析をすすめた。脳機能画像を含む診断画像の収集・解析、および電気生理学的データの収集・解析は順調に進行した。また本年度は熱画像についても臨床例における画像収集・解析を行った。本研究は革新的な次世代ナビゲーションシステム開発を目的としており、単にナビゲーションの枠組みから、幅広い手術支援情報の動的な記録プラットフォームへと進化させることを目指している。この中で、従来の医用診断画像データ(放射線画像)と、手術で用いられる光学画像、すなわち術野カメラ画像・顕微鏡画像など(光学系画像)とを同一座標系で統合処理する技術の開発が本プロジェクトの中核をなしている(multimodal optico-radiological image integration; MORI)。本研究では診断画像としてfunctional MRI、Diffusion Tensor Imagingなど脳機能画像を含むMRI、CT、PETなどを使用。
膜蒸留技術を利用した濾液再生型在宅血液浄化システムの開発

本研究では、膜蒸留技術(membrane distillation ; MD)を利用した濾液再生型血液浄化システムの開発を目的とし、将来在宅で施行することを想定した。MDは疎水性多孔質膜を用い、膜面温度差に基づく蒸気圧差により、水蒸気が細孔内を移動することを利用した分離技術である。本研究課題では、これを人工腎臓治療の除水もしくは体液置換に利用するために水系in vitro、イヌex vivo系の基礎検討を行った。1)液-液系in vitro実験:疎水性中空糸状polypropylene膜モジュール(泉工医科工業社製30ECを改良した試作品)を利用し、10°Cと37°CのRO水を中空糸内外にそれぞれ0.052.0L/minの流量範囲で再循環実験を行ったところ、最大で45mL/60minの水移動が確認できたが、必要熱エネルギーは624J/sと比較的大きく、実用性の乏しい結果が得られた。2)気-液系in vitro実験:RO水より熱容量の小さい空気を用い、低温側で680L/minの流量にて、1)と同様な実験を施行したところ、必要熱エネルギーを161J/sに抑えることができ、最大93.2mL/30minの水移動が得られた。また、水分移動速度は一定値を維持し、経時減少は見られなかった。3)イヌex vivo試験:尿管結紮したビーグル犬による4時間のex vivo試験を行ったところ、体重で11.35kg→11.00kgの水分除去が確認され、ヘマトクリットも上昇した。在宅治療を実現させるためには、患者体温と室温を温度差とする省エネルギーシステムを構築する必要がある。そのためには小さな温度差でも水分回収効率のよい、高効率なMD膜の選択、モジュールの至適設計が不可欠と考える。濾液再生型血液濾過システムを構築する上で、本年度は既成人工肺を用いた純水回収実験を市販の人工肺を用い実施した。1)予備実験1(膜濾過特性):体積変化量の変化量は10時間で僅か2mL程度であった。蒸発の影響もあると思われるが、本実験系における濾過の影響は無視して良いものと思われた。2)予備実験2(サーミスタ温度計表示特性):使用した4種のサーミスタはいずれも良好な直線性と再現性を示しており、MD実験における回路内温度計として十分に使えることが確認できた。3)予備実験3(実験回路内温度定常時間の検討):流量を100mL/minに設定した場合、100秒程度と短時間で回路内温度は定常に達してしていることが明らかとなった。4)膜蒸留実験(温度変化):冷却液側供給温度を変化させたときの水分透過量を求めた。どの条件においても経時的な水分透過量は概ね比例的に単調増加しており、移動速度に依存しないことが明らかとなった。冷却液側供給温度が低い程、すなわち高温液側(血液側)との温度差が大きいほど、水分透過量は多くなる傾向が得られた。以上の実験結果を基に、熱移動バランス、モジュール内平均温度差、総括伝熱膜面積係数を算出した。1)膜蒸留実験(温度変化):膜を介した両流体の流量、すなわち高温液側(血液側)および冷却液側(回収液側)流量(QH, QL)を一定とし、冷却液側供給温度(TL)を変化させたときの水分透過量(VE)を求めた。