hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
岩石の変形と化学反応の相互作用に関する実験的研究

さらに,足柄層群の地表サンプルを用いて有効圧サイクル試験をおこない,堆積岩の地下深部における透水係数と間隙率を推定する方法を考案した.次年度は,透水係数の測定に加えて,水中のイオン拡散係数の測定を試みたい.本研究の目的は,ガス圧式高温高圧変形・透水試験機を用いて,間隙流体を媒介とした溶解・移動・化学反応・析出現象が岩石のレオロジー的性質に与える影響について実験的に調べることである.研究対象としては,流体と地震発生の関係を調べる上で重要な断層岩(断層帯を構成する岩石)を選んだ.本年度は,流体循環・化学反応などを規定する浸透率(N^2 gas permeability)の測定を,中央構造線・野島断層・根尾谷断層・神縄断層・柳ヶ瀬断層でおこない,各断層帯の浸透率構造を学会で報告した,測定方法としては,初年度以来の間隙圧振動法に加えて,簡便な流量法を開発して併用した.本研究の開始時点では,断層帯の内部構造と浸透率構造を調べた研究は世界でも数例しかなかったが,本研究では上記の断層から採取した約400試料について数1,000の浸透率の測定値を得た.その結果,浸透率構造は断層ごとに多様であることが明らかになった.とくに,地震発生時の断層運動に伴って発生した摩擦熱を間隙流体が吸収して間隙圧が上昇し,断層の抵抗を減らして地震の発生過程に大きな影響を与える可能性が古くから指摘されている(thermal pressurization).この効果が有効に働くためには断層帯の浸透率が低くて上昇した間隙圧が断層帯に保持される必要があるが,本研究の結果は,断層帯の浸透率がthermal pressurizationが有効に作用するかどうかの境界付近で相当にばらつくことを示している.断層帯の浸透率構造の多様性を把握するためには,より多くの断層を検討する必要がある.また本研究では,浸透率と断層岩の組織の関係,これまでほとんど報告されていない断層岩の貯留係数の測定,破断面沿いの流体移動の測定をおこなった.さらに,足柄層群の地表サンプルを用いて有効圧サイクル試験をおこない,堆積岩の地下深部における透水係数と間隙率を推定する方法を考案した.次年度(最終年度)は,透水係数の測定を高温条件下でおこなうとともに,変形中の化学反応のモニタリングと水中のイオン拡散係数の測定をおこなって,本研究を完了したい.本研究の目的は,ガス圧式高温高圧変形・透水試験機を用いて,間隙流体が岩石のレオロジー的性質と地震の発生過程にどのような影響を与えるかを実験的に調べることであった.研究対象としては,流体と地震発生の関係を調べる上で重要な断層岩(断層帯を構成する岩石)を選んだ.断層帯としては,中央構造線・野島断層・根尾谷断層・神縄断層・柳ヶ瀬断層・花折断層を取りあげ,間隙圧振動法と簡便な定差圧流量法を用いて,流体循環・化学反応などを規定する浸透率(N^2 gas permeability)の測定をおこなった.本研究の開始時点では,断層帯の内部構造と浸透率構造を調べた研究は世界でも数例しかなかったが,本研究では上記の断層から採取した約400試料について数1,000の浸透率の測定値を得た.その結果,浸透率構造は断層ごとに多様であることが明らかになった.とくに,地震発生時の断層運動に伴って発生した摩擦熱を間隙流体が吸収して間隙圧が上昇し,断層の抵抗を減らして地震の発生過程に大きな影響を与える可能性が古くから指摘されている(thermal pressurization).
悪性脳腫瘍に対するVEGF阻害剤投与時の治療効果予測

Radiomicsによる分子標的薬の効果を確認する過程で、bevacizumabの効果が嚢胞縮小を主体としたものであることが判明し、原発性脳腫瘍、転移性脳腫瘍、いずれにおいても進行性に増大する腫瘍の嚢胞を縮小させることを明らかにした。一方で、進行性に増大していない嚢胞に対する効果は乏しいことが判明した。これらの効果は腹水や胸水に対するbevacizumabの効果に通じるものであると考察した。この結果は現在投稿準備中である。さらに、bevacizumabは進行性に視野が悪化するoptic pathway gliomaに対して、腫瘍縮小が認められなくても視野が改善することを示した。この結果は画像と症状の乖離があることを示す重要な知見で、現在投稿中である。Radiomicsの一環として小児の後頭蓋窩腫瘍の上衣腫の造影病変の体積測定による鑑別法、小児の後頭蓋窩に発生する毛様細胞性星細胞腫の鑑別診断法について学会で報告し、現在投稿準備中である。また、diffuse midline glioma, H3 K27M-mutantについて病理と画像を詳細に検討し、enhancer of zeste homolog 2 (EZH2)の発現が予後と相関すること、EZH2はポリコーム抑制複合体2と無関係に働くこと、すなわちヒストン変異腫瘍でポリコーム抑制複合体2経路は腫瘍抑制的には機能しないことを示した(Pathobiology, in press)。WHO 2016脳腫瘍分類updateに基づいたRadiogenoicsの検討を行い、genomeのデータを順調に収集している。また、Radiomicsの検討を継続しており、拡散強調画像とhistogram analysisによるデータ収集を継続して行っている。そして、glioblastomaのRadiomics分類を論文成果として報告しており、経過は順調であると判断する。また、これまでのradiogenomicsのデータ収集により、論文業績を複数報告しており、順調な研究進展と判断する。Radiomicsによるtumefactive lesionと腫瘍の鑑別のため、ガドリニウム造影後T1強調画像とT2強調画像に着目し、リング状に造影されるグリオーマ、転移性脳腫瘍、脳膿瘍、脱髄性疾患の鑑別診断について後ろ向きに検討を行った。具体的には病変の境界の造影部とT2低信号の位置関係を詳細に検討した。MATLABを用いて自作でソフトウエアを開発し、fusion imageを作成してから得られたhistogram profileを以下の4型に分類した。Type 1:T2低信号部が明確でない、type 2:T2低信号が造影部と比べてやや内側に存在する、type 3:T2低信号と造影部がほぼ重なる、type 4:T2程信号が造影部と比べてやや外側に存在する。多発性硬化症は93.3%がtype 1、脳膿瘍は50%がtype 2、転移性脳腫瘍は41%がtype 3に分類された。膠芽腫は38.8%がtype 4であった。Type 1は多発性硬化症に、type 4は膠芽腫に特異的であった。さらに、radiomicsの一環として小児の後頭蓋窩腫瘍の髄芽腫などの胎児性腫瘍と上衣腫の鑑別に高いb値を用いた拡散強調画像とADC測定が有用であることを示した(Takayasu T, Yamasaki F, Eur J Radiol 2018)。また、松果体部腫瘍の鑑別診断において、advanced MR imagingのproton MR spectroscopyと拡散強調画像を組み合わせることで、放射線化学療法に感受性の高い胚腫と、松果体実質細胞腫瘍や髄膜腫や悪性胚細胞性腫瘍との鑑別診断が可能であること、胚腫の特徴は「低いADC値と高いlipidsの検出の両者が揃うこと」であることを報告した(Yamasaki F, World Neurosurg 2018)。WHO 2016脳腫瘍分類updateに基づいたradiogenomicsの検討を行い、genomeのデータを順調に収集している。また、radiomicsの検討を継続しており、拡散強調画像とproton MR spectroscopy、そしてhitogram profile analysisによるデータ収集を継続して行っている。すでにglioblastomaの拡散強調画像による分類法を研究期間内に確立し、論文として報告しており、さらにhistorgram profile analysisの研究も順調に進行してるため、経過は順調であると判断する。また、これまでのradiogenomicsのデータ収集により論文行政機を複数報告しており、順調に研究が進展、発展している。

また、diffuse midline glioma, H3 K27M-mutantについて病理と画像を詳細に検討し、enhancer of zeste homolog 2 (EZH2)の発現が予後と相関すること、EZH2はポリコーム抑制複合体2と無関係に働くこと、すなわちヒストン変異腫瘍でポリコーム抑制複合体2経路は腫瘍抑制的には機能しないことを示した(Pathobiology, in press)。作成したhisogram profile分析のパターンを用いて膠芽腫を分類する。特にtype 4においてT2低信号が造影部の周囲に50%以上存在するものとしないもの、また、そのT2低信号の周囲に浮腫を伴うものと伴わないもので分類した場合に予後が異なることを見出しており、それらを治療感受性と結びつけて検討する予定である。Genomeのデータ、特にmicroRNAのデータを次世代シークエンサーを用いて行っており、さらなるデータの集積を行う方針である。Radiomicsのデータとして高いb値の拡散強調画像の論文の最終報告型を作成中である。また、genomeデータと結びつけた研究展開も継続する方針である。VEGF阻害剤投与時の臨床データも順調に集積を継続している。RadiogenomicsのためのIDH解析をhigh resolution melting (HRM) analysisにより行う予定で、そのための試薬購入のための金額として、不足していたため。消耗品等の物品を効率良く使用したため,当初の見積額より多く未使用額が生じた。それを利用して次世代シークエンサーを使用した解析を行う準備。また、解析用の専用機械の購入を予定している。
舌扁平上皮癌細胞株によるリンパ管新生とリンパ節転移に関する研究

当教室では、平成6年より、4NQO誘発ラット舌扁平上皮癌細胞株を用い、転移実験モデルの開発を行っており、RSC3LM(血行+リンパ行性転移株)、RSC3E2R(血行性転移株)、RSC3E2(非転移株)の3株を樹立し、足蹠部移植による高頻度リンパ節実験転移モデルを樹立した。さらに本モデルを用いて舌扁平上皮癌細胞株によるリンパ管新生とリンパ節転移に関する研究を行っている。リンパ節転移の成立には、腫瘍細胞のリンパ管内への侵入および腫瘍組織内でのリンパ管新生という過程を経て成立するものと考えられる。腫瘍細胞のリンパ管内への侵入については、Microporeフィルターを用いたケモタキシスの検討により、高転移株については高い運動能と、高い浸潤能有することが判明した。さらに高転移株では血管内皮細胞開裂をきたしたことから,LM株では血管内皮細胞開裂因子を産生し細胞開裂を生じさせることから,腫瘍細胞が宿主細胞に対し開裂を生じさせ.浸潤が可能となることにより浸潤転移が成立すると思われた.平成13年度奨励研究(A)科学研究費(13771242)の助成を受け、舌扁平上皮癌細胞株によるリンパ管新生とリンパ節転移に関する研究を行っている。腫瘍細胞のリンパ管内への侵入については、Microporeフィルターを用いたケモタキシスの検討により、高転移株については高い運動能を有することが判明した。現在、ラットリンパ管内皮を培養し、FITC-dextranの透過性を利用し内皮細胞間の開裂について検討を行っている。腫瘍組織内でのリンパ管新生については、VEGF-C免疫染色により、高転移株での発現が高い傾向が認められるが、現在検討中である。また現在、ウエスタンブロッドおよびPCR法によるVEGF-Cの発現について検討を行っている。さらにVEGFの受容体であるflt-4の発現についてもあわせて検討中である。さらに高転移株では血管内皮細胞開裂をきたしたことから,LM株では血管内皮細胞開裂因子を産生し細胞開裂を生じさせることから,腫瘍細胞が宿主細胞に対し開裂を生じさせ.浸潤が可能となることにより浸潤転移が成立すると思われた.
細胞の「硬さ」を非接触計測するブリルアン散乱イメージング

初年度は、蛍光とブリルアン散乱の同時イメージング法の開発に取り組んだ。本研究項目は、当初計画で2年目に予定した研究項目であるが、研究機関の異動の都合で、当初の1年目に予定していた新規光学系構築を後回しにして、先に蛍光イメージングの研究を実施した。まず、使用する蛍光の波長域について検討した。ブリルアン散乱の励起光として532nmの高強度のレーザを用いているため、532nmにわずかでも吸収を持つ分子では、光褪色やフォトダメージが生じる。532nmよりも長波長側に吸収を持つ場合は、短波長側に吸収スペクトルが伸びているため吸収してしまう。このため、蛍光の波長は532nmよりも短いことが望ましいと判断した。これを踏まえて、蛍光タンパクとしてCFPとGFPを選択し、特定の分子を標識した細胞に対してブリルアン散乱と蛍光のイメージングを実施したところ、ブリルアン散乱励起によってもフォトダメージが小さいことが確認された。実際に、数種類の細胞について蛍光とブリルアン散乱の同時イメージングを実現した。研究機関の異動に際して、実験装置系の再構築に時間を要したため。当初1年目に予定していた、高速イメージング法の開発を2年目に実施する。研究機関異動に伴い余儀なくされた顕微鏡系の再構築を、引き続き実施する。これと並行して高速イメージングのための並列分光法の要素技術を開発し、年度後半に顕微鏡系に実装することを予定している。
広域計測データに基づく発電機励磁制御による電力系統安定化理論の開発

送電線への雷撃などの擾乱発生時に,電力系統内の同期発電機群が同期外れを起こすことなく再び同期状態に回復しうる能力のことを過渡安定性と呼び,電力系統の運用では過渡安定性の維持が必要不可欠である。今後,再生可能エネルギー大量導入に伴い,過渡安定性が損なわれることが指摘されており,その対策が必要である。本研究では,将来の電力系統にも適用可能な系統安定化技術として,リアルタイムの広域計測データを利用した発電機励磁制御理論を新たに開発した。提案理論では,広域計測データから,発電機の励磁電流の変化に対する有効電力出力の変化(出力感度)を算出し,出力感度と発電機の回転子角速度情報を利用して,電力系統の動揺エネルギーの早期減衰を促すように励磁電流を変化させる。提案理論による安定化効果は,国内外で開発されている電力系統の標準モデルをつかった計算機シミュレーションによって検証した。その結果,発電機近傍のローカル情報を使った従来の発電機励磁制御手法と比べ,提案手法は高い安定化効果をもつことを明らかにした。また,提案手法は,従来手法と異なり,電力系統の様々な運用状態・事故条件に対しても,制御系パラメータのチューニングをすることなく,系統安定化を可能にすることを確認した。このことは,再生可能エネルギーの導入によって状態変化しやすくなる将来の電力システムにおいても,有効に機能しうることを示唆している。ただし,提案手法は広域計測データを基に制御動作を決定するため,データの計測・通信・演算にかかる遅れを無視できない。そこで,広域計測データに係る遅れが過渡安定性に与える影響について調べ,遅れが長くなるほど,提案手法の効果が低減することを確認した。次に,その対策として,広域計測データの推定及び制御演算の簡略化を可能にする手法を開発し,シミュレーションによってその有効性を明らかにした。当初の計画どおり、以下の研究課題について実施し、一定の成果が得られたため。・広域計測データに基づく新しい発電機の励磁制御理論を開発し、シミュレーションによって電力系統の過渡安定性の向上効果を確認した。・想定外の系統条件を模擬し、既存の励磁制御システムを提案システムの安定化効果を比較し、提案システムの優位性を確認した。・広域計測データの収集に係る時間遅延への対策として、広域データの推定理論を提案し、その有効性を確認した。提案理論では、電力系統の広域計測データの利用を前提としているが、その実現のためには情報通信遅延や情報欠損の懸念がある。そこで、提案理論に基づき、制御に必要となる情報の推定手法の開発や、理論の近似手法の開発を進めることによって、提案システムの実現性の向上に向けた取り組みを今後の推進方策とする。発電機の励磁制御に対して,従来用いられることのなかった広域計測データの活用を想定し,電力系統の過渡安定性の向上を可能とする新たな系統安定化理論を構築した。提案した系統安定化理論では,エネルギー関数の早期減衰を制御指標とする。ここで,エネルギー関数は,電力系統の全ての発電機がもつ動揺エネルギーを表す抽象的な概念である。エネルギー関数の早期減衰を実現するために,発電機の数式モデルから励磁電圧と内部誘起電圧の関係式を導出し,制御変数である励磁電圧が変化した場合に,その変化が発電機の電気的出力に与える変化の感度を導出する方法を考案した。さらに,感度係数を用いることで,エネルギー関数の早期減衰に寄与する励磁電圧の変化方向を算出する方法を開発した。感度係数は、広域系統のリアルタイム計測情報を用いることで導出できる。系統安定化理論の有効性を数値シミュレーションにより検証した結果,提案理論による励磁電圧の制御は,既存のAVR(Automatic Voltage Regulator)を適用した場合と比較して過渡安定性を向上できる一方,端子電圧を漸減させてしまうという問題が明らかになった。そこで,提案理論をAVRと併用する方法を新たに開発し,この問題を解決した。その他,広域計測データの利用にあたり無視することのできない通信遅れが,系統安定化効果に及ぼす影響を検証した。検証の結果,通信遅れが大きいほど系統安定化効果は低下するが,提案理論とAVRを併用することで,通信遅れに伴う励磁電圧の動作遅れを補うことができることを明らかにした。当初の計画の通り,広域計測データを利用した発電機の励磁制御システムの基礎理論を開発し,シミュレーションによって,過渡安定性の向上に対する提案理論の高い効果を確認したため。

このことは,再生可能エネルギーの導入によって状態変化しやすくなる将来の電力システムにおいても,有効に機能しうることを示唆している。ただし,提案手法は広域計測データを基に制御動作を決定するため,データの計測・通信・演算にかかる遅れを無視できない。そこで,広域計測データに係る遅れが過渡安定性に与える影響について調べ,遅れが長くなるほど,提案手法の効果が低減することを確認した。次に,その対策として,広域計測データの推定及び制御演算の簡略化を可能にする手法を開発し,シミュレーションによってその有効性を明らかにした。当初の計画どおり、以下の研究課題について実施し、一定の成果が得られたため。・広域計測データに基づく新しい発電機の励磁制御理論を開発し、シミュレーションによって電力系統の過渡安定性の向上効果を確認した。・想定外の系統条件を模擬し、既存の励磁制御システムを提案システムの安定化効果を比較し、提案システムの優位性を確認した。・広域計測データの収集に係る時間遅延への対策として、広域データの推定理論を提案し、その有効性を確認した。まず,想定外の系統条件に対して,既存システムと提案システムの安定化効果を比較する。既存システム(AVRとPSSで構成)の事前チューニングの際に想定した系統条件と異なる系統条件とした場合,既存システムでは安定化効果が得られない可能性が高い。そのような系統条件に対しても,提案システムが事前チューニングを行うことなく有効に機能することを明らかにする。次に,想定内の系統条件に対して,制御定数の事前チューニングを行った既存の励磁制御システムと,事前チューニングを必要としない提案システムの安定化効果を比較する。事故直後の非線形性の強い系統動揺の安定化には,エネルギー関数を指標とした提案システムの単独適用が有効であると予想するが,その後の時間帯のダンピング向上には既存PSSも有効である。そこで,システムの信頼性確保の観点から既存PSSの併用・協調策について検討する。提案理論では、電力系統の広域計測データの利用を前提としているが、その実現のためには情報通信遅延や情報欠損の懸念がある。そこで、提案理論に基づき、制御に必要となる情報の推定手法の開発や、理論の近似手法の開発を進めることによって、提案システムの実現性の向上に向けた取り組みを今後の推進方策とする。国際会議への発表予定に変更があったため、次年度使用額が生じた。次年度は、主に国際会議への参加に伴う旅費(欧州出張×3人)や参加費として使用する計画である。得られた成果について論文誌へ投稿をした結果,非採択となり、非採択理由にもとづいてこれまでの研究成果に関連する追加実験を要することとなったため。次年度助成金は、追加実験に必要な物品費、情報収集のための旅費、および論文誌への投稿費用にあてる。
超音速実験機における乱流遷移点の計測と予測法

超音速無人実験機は、航空宇宙技術研究所を中心として研究開発が進められており、来春オーストラリアでロケット推進タイプの打ち上げが予定されている。われわれもこの研究プロジェクトに側面から支援する形で参加し、成果を上げてきた。実験機の主目標はCFD結果の検証であるが、性能的には自然層流翼を導入した抵抗軽減効果の実証、すなわち乱流遷移の予測と遷移点計測も主要な目標になっている。このような目的のもと低速域ではあるが、航技研の小型機を用いての遷移点計測、風洞を用いての後退翼まわりの乱流遷移の研究及びその層流制御、予測法の確立に関する実験・研究を行った。これまでの結果を要約すると、(1)亜音速域において後退翼境界層の乱流遷移メカニズムの解明を行った。(2)これまでの研究実績を背景に、三次元境界層一般の不安定性に関する基準を新たなパラメータC_1、C_2を導入することで提案した。(3)縦渦形乱流遷移のアクティブ制御法として、選択吸い込み法を開発しそれの遷移の遅れに対する有効性が認められた。3年計画で推進された本研究課題により、三次元境界層の乱流遷移メカニズムがほぼ解明されたといえる。すなわち一次不安定性として定在形縦渦が発生、この渦により横流れ進行波が、そして変曲点型高周波二次不安定が誘起される。乱流遷移は常にこの高周波二次不安定によって行われる。したがって、乱流遷移を遅らせるためにはこの二次不安定の発生を抑制させることがポイントとなる。本研究成果はそれぞれの縦渦の発生位置に沿って、吸い込みスリットを設け縦渦下部に集められた、相対的に遅い流れを選択的に吸い込むことで有効に遷移を遅らせることが出来たことである。最終目標は還移点の計測と予測法の開発ではあるが、現在、超音速風洞低騒音化のための測定と還移メカニズム(音の受容性など)の解明を行っている。その結果以下の点が実績として得られている。(1)超音速風洞を低騒音化するにはノズルでの境界層が層流であることが必須であるが、現在のものは全て乱流である。その原因としては、ノズル内は加速流であるため安定かつ再層流化しているとものと考えられていたノズル凹面部境界層がはく離、もしくは還移しているらしいことが判明した。今後この現象をより詳しく解明しノズル形状、表面状態やレイノルズ数等の影響を調べる予定である。(2)後退翼境界層内に自然成長する二種類の進行波撹乱について、その発生点付近に人工的に制御された周波数の撹乱を導入し、その流れ場への影響について詳細な測定を行った結果、やはり自然状態で支配的であった高い周波数の進行波撹乱の成長が著しく、乱流還移をけん引するメカニズムが判明した。しかし後退翼境界層においては、低周波撹乱で乱流還移をけん引するシナリオの可能性は有り得る。本研究の最終目標は翼上面に発達する境界層の還移点の計測法と予測法の開発であるが、今年度はその目標達成のため翼負圧面と同様な圧力勾配を持つ後退平板上に発達する、三次元境界層遷移機構及び音に対する受容性の解明や実機(小型飛行機)翼面上の乱流遷移点計測法の開発に関する実験・研究を行った。上記、実験・研究の結果以下のような研究実績が得られた。(1)風洞実験による結果から、ホットフィルム及びプレストン管によって超音速及び遷音速流における境界層遷移過程が明確に示され、連続したデータから遷移点が決定できることが確認された。(2)同様の実験を実機(小型飛行機)翼面上でも行った結果、風洞実験による結果ほど明確ではないがホットフィルム及びプレストン管によって境界層の遷移点を予測することが可能であるとの知見を得た。

(3)風洞収縮ノズル内では、定在的にゲルトラ渦が発生し下流で発達する場合が多いことが判明した。超音速無人実験機は、航空宇宙技術研究所を中心として研究開発が進められており、来春オーストラリアでロケット推進タイプの打ち上げが予定されている。われわれもこの研究プロジェクトに側面から支援する形で参加し、成果を上げてきた。実験機の主目標はCFD結果の検証であるが、性能的には自然層流翼を導入した抵抗軽減効果の実証、すなわち乱流遷移の予測と遷移点計測も主要な目標になっている。このような目的のもと低速域ではあるが、航技研の小型機を用いての遷移点計測、風洞を用いての後退翼まわりの乱流遷移の研究及びその層流制御、予測法の確立に関する実験・研究を行った。これまでの結果を要約すると、(1)亜音速域において後退翼境界層の乱流遷移メカニズムの解明を行った。(2)これまでの研究実績を背景に、三次元境界層一般の不安定性に関する基準を新たなパラメータC_1、C_2を導入することで提案した。(3)縦渦形乱流遷移のアクティブ制御法として、選択吸い込み法を開発しそれの遷移の遅れに対する有効性が認められた。3年計画で推進された本研究課題により、三次元境界層の乱流遷移メカニズムがほぼ解明されたといえる。すなわち一次不安定性として定在形縦渦が発生、この渦により横流れ進行波が、そして変曲点型高周波二次不安定が誘起される。乱流遷移は常にこの高周波二次不安定によって行われる。したがって、乱流遷移を遅らせるためにはこの二次不安定の発生を抑制させることがポイントとなる。本研究成果はそれぞれの縦渦の発生位置に沿って、吸い込みスリットを設け縦渦下部に集められた、相対的に遅い流れを選択的に吸い込むことで有効に遷移を遅らせることが出来たことである。
放射線照射は癌浸潤を促進する-膵癌治療の新たな複合療法へむけて

我々は、難治癌である膵癌を研究対象とし、重要な生物学的悪性形質である浸潤・転移能に与える放射線照射の影響について検討した。放射線照射が膵癌細胞の増殖をほぼ完全に抑制する10Gyで、浸潤能は2倍となり、同様に遊走能、スキャタリングも亢進することが複数の膵癌細胞株で確認された。つぎに、浸潤能・運動能と密接に関連するマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)ならびにセリンプロテアーゼの活性と、それぞれの阻害剤の影響を検索した。その結果、放射線照射はMMP-2の発現を特異的に増強し、その阻害剤であるCGS27023Aが放射線による浸潤促進効果を極めて有効に抑制することを見いだした。この新な知見は「MMP阻害剤併用による放射線治療増強効果」として特許申請し、論文に報告した(clinical Cancer Research 2002)。膵癌の浸潤能は、HGF/c-met系に強く依存していることを独自に報告していたので、放射線とHGF/c-met系についても更に検討した。放射線照射後の膵癌細胞浸潤能はHGF存在下で更に強く促進された。その機構について検索するためにHGF受容体であるc-metの発現について検索すると、放射線照射は膵癌細胞のc-metの発現を明らかに増強しており、さらにc-metのリン酸化体であるp-metも増加していることが判明した。癌細胞の運動能はMAPキナーゼの活性に依存するが、p-metの増加と連動してMAPキナーゼ活性も放射線照射によって亢進していた。HGFアンタゴニストであるNK4は、HGFがc-met受容体への結合によってもたらす全てのシグナル伝達を競合阻害し、放射線照射によるHGF存在下の浸潤・運動能促進効果を強く阻害した。すなわち、NK4は膵癌の放射線治療の時に誘導される負の作用である浸潤能促進効果を有効に阻害する物質であることを示した。(Int J Cancer 2003)放射線治療は、膵癌治療における補助療法の中核である。我々は、放射線照射は膵癌の増殖を抑制するが、少なくとも2つの機構によって浸潤能・遊走能を促進することを報告した。研究成果(1)MMP活性化に基づく浸潤能促進膵癌細胞株に放射線照射をすると線量依存性に浸潤能が促進された。Gelatin zymographyでMMP2の活性を測定すると活性型と潜在型のMMP2が放射線の線量依存性に増加していた。MMP阻害剤であるCGS27023Aを投与すると5uM以上でMMP2の活性型を抑制し、放射線照射によって促進された浸潤能を抑制することができた。このことから、膵癌治療で放射線を照射する時にMMP阻害剤を併用すると効果的な治療ができることが示唆された。研究成果(2)放射線照射によるc-Metの発現増強に基づく膵癌細胞の浸潤・遊走能進膵癌細胞は、HGFによって浸潤・遊走能が促進され、この作用はc-Met受容体を介している。膵癌細胞に放射線照射を行うとc-Metの発現が促進され、このためHGF存在下で浸潤・遊走能が顕著に促進された。更に、c-Metの発現増強に伴ってリン酸化受容体p-Metも増加し、下流のシグナルであるMAP kinaseも活性が促進されていた。さらにHGFの作用を競合阻害できるNK4を投与すると、放射線によって促進されたHGF存在下の浸潤・遊走能が強く抑制された。このことから、放射線照射にHGF阻害物質であるNK4を併用することが効果的な治療法になると思われた。
共同プロジェクトにおける日本と中国の思考方式に関する比較研究

本研究課題は、日中共同プロジェクトのリーダーやメンバーがその事業に対して抱くイメージがしばしば日中間で異なる背景を解明し、彼らが相互に誤解を抱いたり事業を失敗に導いたりすることを事前に防止するマネジメントの方法を構想することを企図している。中国を安価な労働力の供給基地とみなしたり、中国の伝統的価値観を過小にみなしたりする日本側の根強い思い込みを取り除き、成長の転換期における「陰陽和合のダイナミズム」の発想をどれだけ受容できるかが、成功への一つの示唆として導出された。本研究課題の目的は、日本と中国との間の共同プロジェクトの実施過程において日本側と中国側の各組織のリーダーもしくは実施チームのメンバーがプロジェクトに対して描くイメージや考え方のギャップが生じる原因を探求し、こうしたギャップによるプロジェクトの不成功を未然に防ぐためのマネジメントをいかに構想したらよいかを具体化することにある。平成20年度は、民間企業もしくは政府が主体となり、そこに大学・研究所・学会等が介在して展開される日中共同プロジェクトを中心にして、基礎的な聴き取り調査と関連文献・資料の収集を行った。結果の概略は以下の通りである。(1)日中双方の組織に独特な思考方式があることをめぐって、双方のリーダーとコアメンバーが互いの思考方式の違いを十分に理解していない場合、すでに共同プロジェクトを立案する前段階においてコミュニケーション・ギャップの原因を生み出している可能性がある。ここでいうところの思考方式については、各組織の背後における上部機関の思考方式を含めて考察する必要がある。(2)他方、双方のリーダーとコアメンバーが互いの組織の独特な思考方式を十分に理解し、かつ通訳上の障壁が大きくない場合は、共同プロジェクトの立案過程におけるコミュニケーション・ギャップを基本的に克服することができるが、当該リーダー等の組織内での立場や上部機関との関係によってはプロジェクト遂行に必要な後ろ盾が不足するために具体化が頓挫する可能性がある。これらの結果を踏まえ、平成21年度は、研究対象の日中共同プロジェクトに関わるキーパーソンや関連する人々に対する具体的かつ発展的な聴き取り調査を中心にして研究を進める予定である。本研究課題の目的は、日本と中国との間の共同プロジェクトの実施過程において、日本側と中国側の各組織のリーダーもしくは実施チームのメンバーがプロジェクトに対して描くイメージや考え方のギャップが生じる原因を探求し、こうしたギャップによるプロジェクトの不成功を未然に防ぐためのマネジメントをいかに構想したらよいかを具体化することにある。平成21年度は、中国企業ならびにこれに大学・学会等が介在して展開されるプロジェクトを中心にして、基礎的な聴き取り調査と関連文献・資料の収集を行った。(1)大学における研究との連携を有し、先進的なコア技術を有する中国企業の場合、欧米企業との間では双方のメリットを踏まえてさまざまな形の提携が進行しているが、日本企業との間では必ずしも順調に提携が進んでいない場合がある。その理由として、a日本企業からみた当該中国企業の技術水準が「高い」と認識されていない、b日本企業が中国企業に対して高い水準の技術を求めていない、c当該中国企業の製品に対して、日本政府の許認可が下りない場合が想定される。(2)このような中国企業について深めてみると、コア技術の水準はかなり進んでいることのみに高く依存しているため、かつて北京・中関村のハイテク企業において広く見られた現象に似たものとして、マーケティングやマネジメントに対して相対的に無頓着であることが予想される。とはいえ、日本企業との提携については、日本市場自体の参入の難しさも関連している可能性がある。これらの結果を踏まえ、平成22年度は、共同プロジェクトに関わるキーパーソンや関連する人々に対する発展的な聴き取り調査を中心にして、研究をまとめていく予定である。平成22年度は、まとめの年度として、これまでに実施してきた聴き取り調査と文献研究の成果を取りまとめ、理論化への道行きを示すことに力を注いだ。なかでも、プロジェクトの成功・不成功に関わるマネジメントの構想について、近年の環境変化に伴う中国側のビジネスモデルの変化に対して日本側がどのような認識を持つことが不可欠なのか、という観点が重要になったことに着目した。この観点をめぐり、「転換期を迎える中国の経営文化:陰陽和合のダイナミズムを手掛かりに」のなかで、以下の点を指摘した。第一は、中国側を安価な労働力供給の基地と見做す日本側の考え方が曲がり角を迎えており、かかるタイプの発想から抜けきれないことが原因となる不成功に関する指摘である。第二は、日本側と中国側の経営スタイルの双方を貫く規範の存在を前提とし、その共通項をアプリオリに米国式管理ディシプリンに求めようとする誤謬に関する指摘である。第三は、高速成長ばかりに目が奪われ、中国の伝統的な価値観があたかも消失しているかのような錯覚に日本側が陥ることによる判断ミスに関する指摘である。

いずれも事実より思い込みが先行するタイプであった。そして、日本側が「陰陽和合のダイナミズム」の発想をどれだけ受容できるかが、成功への一つの示唆として導き出された。
蛍光性キラルセンサーの設計と評価:単一分子システムから組織化アプローチ

精緻な形状を的確に認識・情報発信できる合成試薬、すなわち光学センサーの合成は、分子認識化学分野において魅力ある研究課題のひとつである。とりわけ、キラルセンシングは医薬・製薬を含む様々な用途への適用が可能となる。当該研究課題において、われわれは、アニオン認識に基づいて分子システムを展開させる戦略を考えた。あるハロゲン化アルキルからアルカンチオールへ変換する際の鍵中間体として生成するイソチオウロニウム類は比較的安定に存在でき、かつ天然のアミノ酸であるアルギニン残基のグアニジン基と類似構造をもちカルボン酸イオンやリン酸イオンのようなオキソアニオン類と強い親和性を持つ。申請者らはこれをセンサー分子に組み込む設計を考え、具体的に、そのイソチオウロニウム基の電子欠損性を分子内で適当な蛍光団と組み合わせることで、その蛍光特性を、光誘起電子移動(PET)過程を通じて効果的に制御できることを発見し、その性質を有機アニオン種の蛍光センシングに適用できることを示した。平成14年度は、キラルセンシング可能な単一分子システムへの拡張を検討するとともに組織化アプローチを試み、その結果、後者において、長鎖アルキル基を導入した関連両親媒性化合物を合成したところ、それらを組織分子膜とすることにより気-水界面に認識部位を固定できた。気-水界面での水素結合は、バルク中よりも効果的に作用するので、界面は水素結合による分子認識にとって有利な場を提供する。一方、アキラルな分子に不斉情報を伝達・記憶させて任意に不斉場を構築するという新しい不斉分子システムの研究もおこなった。その具体的取り込みとして、20-クラウン-6誘導型1,1'-ビフェニルスペーサーを有する亜鉛(II)ポルフィリンダイマーを合成し、その両亜鉛(II)ポルフィリン部位に対してダイトピックに配位可能な不斉誘起剤とクラウンエーテル部位に配位可能な金属イオンをうまく組み合わせてアロステリー制御を試みた結果、不斉情報をアキラルな亜鉛(II)ポルフィリンダイマー誘導体に伝達し、そして記憶することができた。目下、この方法論を用いて動的不斉認識を発現させ、その現象を読み出すことを検討している。さらに、高い配座柔軟性を有する大環状クラウンエーテル誘導体も合成しその機能性も調べている。その誘導体のひとつが、カチオンとアニオンとの協同的相互作用を経て、その大環状クラウンエーテル部位が不斉配座をとることがわかった。精緻な形状を的確に認識・情報発信できる合成試薬、すなわち光学センサーの合成は分子認識化学分野において魅力ある研究課題のひとつである。とりわけキラルセンシングは様々な用途への適用が可能である。われわれは、当該研究課題において分子内光誘起電子移動(PET)過程を利用した高感度蛍光性キラルセンサーをできる限り単純な分子システムでの発現を目指し、その機能ユニットを組織化させる方法論の開拓を検討している。本年度は、オキソアニオン類と親和性を持ちかつグアニジウム基と類似構造をとるチオウロニウム基を機軸として各種蛍光性センサーの合成をおこなった。その中で、比較的よく研究されている1,1'-ビナフタレンを活用した関連システムの評価を進めた。3,3'-bis[N-(S-benzyl-

N'-methylthiouronio)methyl]-2,2'dimethoxyl-1,1'-binaphthalene bis(hexafluorophosphate)は、ふたつのチオウロニウム基が分子内に配置し効率的に1,1'-ビナフタレン環の蛍光をクエンチする。しかしながら、MeCN中AcO^-との滴定実験で3倍モル比のAcO^-を添加したところ、約16倍の蛍光強度の増大が見られ十分な応答感度を示した。さらに添加するアニオン種に対して応答挙動が変化したことから、アニオンセンシング能を有することがわかった。但し、キラルセンシングを目標にするにあたっていくつかの課題も明らかとなった。一方、本年度、アミノ酸の不斉認識を目指し、蛍光性アニオンセンシングを発現するナフタレン-チオウロニウム誘導体に不斉点とカチオン結合部位を収束的に導入した分子システムの分子設計もおこなったので、その合成を検討している。<発表>l)久保由治・石原晋次・時田澄男、日本化学会第80秋季年会(シンポジウム:学際領域におけるホスト-ゲスト化学の役割)、2B4-02、千葉、2001.あるハロゲン化アルキルからアルカンチオールヘ変換する際の鍵中間体として生成するイソチオウロニウム類は比較的安定に存在する。そして天然のアミノ酸であるアルギニン残基のグアニジン基と類似構造をもちカルボン酸イオンやリン酸イオンのようなオキソアニオン類と強い親和性を持つ特徴がある。申請者らはこれをセンサー分子に組み込む設計を考え、具体的にはそのイソチオウロニウム基の電子欠損性を分子内で適当な蛍光団と組み合わせたところ、その蛍光特性を、光誘起電子移動(PET)過程を通じて効果的に制御できることを発見し、その性質を有機アニオン種の蛍光センシングに適用できた(J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2,1455(2002))。本年度は、キラルセンシング可能な単一分子システムへの拡張を検討するとともに、組織化アプローチを試みた。その結果、後者について進展がみられたので、ここに記す。すなわち、組織化アプローチにおいて、イソチオウロニウム基が親水頭部になりえることに着目し、長鎖アルキル基を導入した関連両親媒性化合物、2-[S-(3,5-ジアルコキシ)ベンジル-N'-メチル-N-イソチオウロニオ]メチル]ナフタレンブロマィド、(1)を合成した。そしてそれらを組織分子膜とすることにより、気-水界面に認識部位の固定を試みた。気-水界面での水素結合は、バルク中よりも効果的に作用するので、界面は水素結合による分子認識にとって有利な場を提供する。合成は、まず、3,5-ジヒドロキシベンジルアルコールから2段階で3,5-ジアルコキシベンジルブロミド(2)へと誘導した。一方、2-メチルナフタレンから2-[(N-メチルチオウレイド)メチル]ナフタレン(3)を合成し、2と3をエタノール中で反応させることで目的の1を得た。
アミノ酸アマドリ化合物によるニワトリ筋管細胞タンパク質合成促進機能の解明

平成30年度では、以下の2点について検討した。1)ニワトリ胚由来筋管細胞のアミノ酸トランスポーターを介したアミノ酸吸収およびタンパク質合成におけるアミノ酸アマドリ化合物による競合阻害単冠白色レグホンの孵卵14日胚から浅胸筋を摘出し、筋管細胞を調製した。培地にフェニルアラニン(Phe)、トリプトファン(Trp)またはバリン(Val)のアマドリ化合物を1000μMとなるように添加し、さらにアミノ酸アマドリ化合物の基質となる3H標識アミノ酸を添加して一晩培養した。タンパク質結合アミノ酸の放射能をタンパク質合成の指標とし、遊離アミノ酸の放射能とタンパク質結合アミノ酸の放射能の和を細胞へのアミノ酸取り込みの指標とした。3H-Phe又は3H-Valを培養液に添加した場合、細胞中へのPhe又はValの取り込みおよびタンパク質合成は、コントロール区と比較して有意に低下した。この結果より、一部のアミノ酸のアマドリ化合物は、アマドリ化合物の基質となるアミノ酸の取り込みを阻害することでタンパク質合成を低下させている可能性が示唆された。2)ニワトリ胚由来筋管細胞のグルコーストランスポーターを介したグルコース取り込みにおけるアミノ酸アマドリ化合物による競合阻害筋管細胞を調製し、培地にタンパクを構成する20種類のアミノ酸のアマドリ化合物を1000μMとなるように添加した。筋肉細胞への3H標識した2-デオキシグルコースの取り込み量をグルコース取り込みの指標とした。アラニンおよびシステイン以外のタンパク質を構成する18種類のアミノ酸のアマドリ化合物を添加した全ての区において、コントロール区と比較してグルコースの取り込みが有意に減少した。この結果から、タンパク質を構成するアミノ酸の内、アラニン、システイン以外のアミノ酸のアマドリ化合物は、筋肉細胞へのグルコースの取り込みを抑制することが明らかとなった。ニワトリは高血糖動物であり、血糖値はヒトの正常血糖値の2-3倍を示す。生体内のグルコースは、アミノ酸と非酵素的に結合し、アミノ酸アマドリ化合物を生成する。ここで申請者は、アミノ酸アマドリ化合物の一部が、ニワトリ筋管細胞のタンパク質合成に影響を及ぼすことを見出した。そこで本研究では、アミノ酸アマドリ化合物が筋管細胞のタンパク質合成を制御する機構(アミノ酸およびグルコーストランスポーターとの関係、アミノ酸アマドリ化合物レセプターの探索、アミノ酸アマドリ化合物による細胞内シグナル伝達刺激の有無、アミノ酸アマドリ化合物によるニワトリのin vivo筋肉タンパク質合成制御の可能性)を解明することを目的とした。平成30年度では、「1)ニワトリ胚由来筋管細胞のアミノ酸トランスポーターを介したアミノ酸取り込みおよびタンパク質合成におけるアミノ酸アマドリ化合物による競合阻害」および「2)ニワトリ胚由来筋管細胞のグルコーストランスポーターを介したグルコース取り込みにおけるアミノ酸アマドリ化合物による競合阻害」について研究を進めた。実験は計画された手順に従って予定どおり遂行された。その結果、「一部のアミノ酸のアマドリ化合物は、アマドリ化合物の基質となるアミノ酸の取り込みを阻害することでタンパク質合成を低下させていること」、「タンパク質を構成するアミノ酸の内、アラニン、システイン以外のアミノ酸のアマドリ化合物は、筋肉細胞へのグルコースの取り込みを抑制することでタンパク質合成を抑制していること」が明らかとなった。以上より、研究は当初の予定どおり遂行され、期待された結果が得られたことから、「研究は概ね順調に進展している」と判断した。平成31年度では以下の3点について研究を進める予定である。<3)各種トランスポーターによるアミノ酸アマドリ化合物の細胞通過の有無>単冠白色レグホンの孵卵14日胚から浅胸筋を摘出し、筋管細胞を調製する。3H標識アミノ酸または3H標識グルコースを用いて放射性アミノ酸アマドリ化合物を合成し、培地に添加する。一定期間培養後、培地を除去し、細胞を洗浄する。細胞をNaOH/Triton-X溶液で溶解し、液体シンチレーションカウンターを用いて放射能を測定する。放射能が検出されれば、アミノ酸アマドリ化合物が細胞内へ取り込まれたか、細胞表面上に結合していたことが示されたことになる。<4)細胞内におけるアミノ酸アマドリ化合物のアミノ酸とグルコースにへの分解>単冠白色レグホンの孵卵14日胚から浅胸筋を摘出し、筋管細胞を調製する。安定同位元素(13C)標識グルコースを用いて合成したアミノ酸アマドリ化合物を培地に添加する。細胞を回収し、脱脂、除蛋白を行う。細胞内に、安定同位元素(13C)標識グルコースが存在しているか否かを、高速液体クロマトグラフ質量分析計(LC-MS)を用いて測定する。13C標識グルコースが検出されれば、筋管細胞内においてアミノ酸アマドリ化合物がアミノ酸とグルコースへ分解したことが示されたことになる。<5)アミノ酸アマドリ化合物レセプターの存在>単冠白色レグホンの孵卵14日胚から浅胸筋を摘出し、筋管細胞を調製する。筋管細胞の膜タンパク質を調製し、SDS-PAGEでタンパク質を分離する。分離したタンパク質はPVDF膜に転写し、放射性同位元素で標識したアミノ酸アマドリ化合物を用いたウエスタンリガンドブロットを行い、レセプターの検出を試みる平成30年度では、以下の2点について検討した。

培地にフェニルアラニン(Phe)、トリプトファン(Trp)またはバリン(Val)のアマドリ化合物を1000μMとなるように添加し、さらにアミノ酸アマドリ化合物の基質となる3H標識アミノ酸を添加して一晩培養した。タンパク質結合アミノ酸の放射能をタンパク質合成の指標とし、遊離アミノ酸の放射能とタンパク質結合アミノ酸の放射能の和を細胞へのアミノ酸取り込みの指標とした。3H-Phe又は3H-Valを培養液に添加した場合、細胞中へのPhe又はValの取り込みおよびタンパク質合成は、コントロール区と比較して有意に低下した。この結果より、一部のアミノ酸のアマドリ化合物は、アマドリ化合物の基質となるアミノ酸の取り込みを阻害することでタンパク質合成を低下させている可能性が示唆された。2)ニワトリ胚由来筋管細胞のグルコーストランスポーターを介したグルコース取り込みにおけるアミノ酸アマドリ化合物による競合阻害筋管細胞を調製し、培地にタンパクを構成する20種類のアミノ酸のアマドリ化合物を1000μMとなるように添加した。筋肉細胞への3H標識した2-デオキシグルコースの取り込み量をグルコース取り込みの指標とした。アラニンおよびシステイン以外のタンパク質を構成する18種類のアミノ酸のアマドリ化合物を添加した全ての区において、コントロール区と比較してグルコースの取り込みが有意に減少した。この結果から、タンパク質を構成するアミノ酸の内、アラニン、システイン以外のアミノ酸のアマドリ化合物は、筋肉細胞へのグルコースの取り込みを抑制することが明らかとなった。ニワトリは高血糖動物であり、血糖値はヒトの正常血糖値の2-3倍を示す。生体内のグルコースは、アミノ酸と非酵素的に結合し、アミノ酸アマドリ化合物を生成する。ここで申請者は、アミノ酸アマドリ化合物の一部が、ニワトリ筋管細胞のタンパク質合成に影響を及ぼすことを見出した。そこで本研究では、アミノ酸アマドリ化合物が筋管細胞のタンパク質合成を制御する機構(アミノ酸およびグルコーストランスポーターとの関係、アミノ酸アマドリ化合物レセプターの探索、アミノ酸アマドリ化合物による細胞内シグナル伝達刺激の有無、アミノ酸アマドリ化合物によるニワトリのin vivo筋肉タンパク質合成制御の可能性)を解明することを目的とした。平成30年度では、「1)ニワトリ胚由来筋管細胞のアミノ酸トランスポーターを介したアミノ酸取り込みおよびタンパク質合成におけるアミノ酸アマドリ化合物による競合阻害」および「2)ニワトリ胚由来筋管細胞のグルコーストランスポーターを介したグルコース取り込みにおけるアミノ酸アマドリ化合物による競合阻害」について研究を進めた。実験は計画された手順に従って予定どおり遂行された。
鍼治療による加齢性サルコペニア予防法の確立

これまでに我々は、マウスへの鍼通電刺激が骨格筋幹細胞の増殖を誘導し筋萎縮を予防と、その作用機序を分子レベルで解明してきた。他方、高齢社会の進展により、加齢に伴う筋肉量の減少と筋力の低下、結果として日常生活動作(ADL)や生活の質(QOL)も低下する、加齢性サルコペニアが問題となっている。そこで本研究では、加齢性サルコペニアを鍼通電刺激により予防可能な治療法確立を目標に研究した。具体的には、(1)フェムト秒レーザー照射刺激、(2)刺鍼技術の一つである切皮刺激、がそれぞれ骨格筋に及ぼす効果を解析した。また、(3)老化促進モデルマウス(SAM)への鍼通電刺激の有効性、も解析した。有効な治療法が無い加齢性サルコペニアは、加齢に伴う筋肉量の減少と筋力の低下を特徴とし、超高齢社会である我が国の深刻な健康問題である。これまでに我々は、マウスへの鍼通電刺激が骨格筋幹細胞の増殖を誘導し筋萎縮を予防すること、そしてその作用機序を分子レベルで解明した。本研究では、老化促進モデルマウスに鍼通電治療を行い、加齢性サルコペニアの予防効果の解析とその分子メカニズムの解明に取り組み、加齢性サルコペニア予防を可能にする事を目的として研究する。本年度は、鍼通電治療の評価法について研究した。はじめに、マウス骨格筋のミオスタチン遺伝子発現の抑制効果を指標に鍼通電治療の評価を行った。刺激した骨格筋のミオスタチンの遺伝子発現をリアルタイムPCR法で解析した結果、ミオスタチン遺伝子の発現が低下した。遺伝子発現の低下とタンパク質量の低下は必ずしも相関しないことが知られているため、遺伝子発現とタンパク質量を比較し、その相関を検討した。刺激後の骨格筋よりタンパク質を抽出し、ミオスタチンタンパク質をウェスタンブロッティングで解析した。その結果、ミオスタチンの遺伝子発現とタンパク質量に相関が認められた。次に、鍼通電治療の評価として、骨格筋の損傷程度を解析した。刺激したマウスより採血し、血清中のクレアチンキナーゼ活性を測定した。鍼治療したマウスに比べて鍼通電治療マウスでは、骨格筋の損傷程度が少ないことが明らかになった。以上の結果より、次年度以降に鍼通電治療の効果を評価するために、ミオスタチン遺伝子発現の解析と血清中クレアチンキナーゼ測定を行う。(1)鍼通電治療の効果を評価するため、骨格筋のミオスタチン遺伝子発現の抑制効果を解析した。まず、刺激したマウス骨格筋よりRNAを抽出し、cDNA合成を行った後、ミオスタチンの遺伝子発現をリアルタイムPCRで解析した。刺激した骨格筋のミオスタチン遺伝子は、無刺激の骨格筋に比べて遺伝子発現が抑制された。遺伝子発現の低下とタンパク質量の低下は必ずしも相関しないことが知られているため、ミオスタチンタンパク質をウェスタンブロッティングで解析した。刺激した骨格筋よりタンパク質を抽出した後、タンパク質の濃度を測定し、ウェスタンブロッティングを行った。その結果、刺激したマウス骨格筋のミオスタチンタンパク質量は、無刺激の骨格筋に比べて、タンパク質量が減少した。ミオスタチンの遺伝子発現とタンパク質量に相関が認められた。(2)クレアチンキナーゼ活性を指標として、骨格筋の損傷程度を評価した。マウスに刺激した後、採血し、血清中のクレアチンキナーゼ測定を行った。その結果、刺激したマウスのクレアチンキナーゼ活性は、無刺激のマウスに比べて高い傾向であった。一方、鍼治療のマウスに比べて鍼通電治療マウスではクレアチンキナーゼ活性は低く、骨格筋の損傷程度が少ないことが明らかになった。加齢性サルコペニアでは、加齢に伴う筋肉量の減少、筋力の低下、筋線維数の減少を生じ、日常生活動作(ADL)や生活の質(QOL)も低下する。現在までに有効な治療法が無く、加齢性サルコペニアは超高齢社会である我が国の深刻な問題と認識されている。これまでに我々は、廃用性筋萎縮マウスモデルへの鍼通電治療で筋萎縮が予防されていたこと、そして鍼通電はミオスタチン遺伝子の発現を抑制しマウス骨格筋幹細胞を増殖誘導すること、を報告してきた。そこで本研究では、鍼通電治療を用いて加齢性サルコペニア予防を実現する治療プロトコルの確立を目標としている。昨年度までに、ミオスタチンのタンパク質量の解析系を確立し、ミオスタチンの遺伝子発現抑制とそのタンパク量の減少は相関していることを確認した。平成28年度より、老化促進モデルマウス(SAM)に対して鍼通電治療を施し、筋萎縮の予防効果を解析とその分子メカニズムを明らかにする実験に取り組んだ。SAMは早期に老化兆候を示すモデルで、促進老化・短寿命を示すP系と正常老化を示すR系からなる。実験では、SAMP8マウスとSAMR1マウスを鍼通電治療群と無治療群に分け、合計4群を実験に用いた。鍼通電治療群には麻酔下で30分間の鍼通電刺激を隔日2週間で治療した。2週間の治療後、血液および下腿三等筋が試料に供された。そして、筋萎縮の程度を指標にして鍼通電治療の効果を解析すべく、SAMP8マウスとSAMR1マウスのヒラメ筋の筋組織の横断切片を作成した。現在、ヒラメ筋の筋線維径の解析に入ったところである。また、ミオスタチンのタンパク質量を比較すべく、ウェスタンブロッティングの準備中である。