hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
既承認薬を用いたアルツハイマー病におけるＥｐｈＢ２の役割の解明と創薬応用

昨年度から発展的なテーマに着手している。具体的にはゲノムワイド関連解析によりMAN2A1遺伝子が炎症性腸疾患(IBD)の新規感受性遺伝子候補となったため、その遺伝子産物であるα-マンノシダーゼII(α-MII)のIBDにおける役割を解析した。昨年度、私は腸管上皮細胞(IEC)だけでα-MIIを欠損するα-MIIΔIECマウスが実験的大腸炎モデルの一つであるデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)誘導性大腸炎に耐性を示すことを明らかにした。今年度はそのメカニズムの解明に取り組んだ。最初に腸内細菌を解析したが、α-MIIΔIECマウスと対照マウスで腸内細菌に違いは認められなかった。従って、腸内細菌が関与する可能性は低いと考えられる。DSS誘導性大腸炎に伴い大腸へと浸潤してくる免疫細胞を解析したところ、α-MIIΔIECマウスでは炎症性細胞の一種である好中球の浸潤が抑制されていたことから、次にその詳細なメカニズムを調べた。好中球はケモカインを感知することで炎症部位へと遊走することから、大腸における好中球走化ケモカインの発現を調べた。その結果、α-MIIΔIECマウスでは大腸に存在する細胞のうち、非上皮系の細胞におけるケモカイン産生が低下していることが分かった。以上をまとめると、IEC由来のケモカイン誘導因子が、大腸に存在する他の細胞(免疫系細胞、ストローマ細胞)に作用し、その細胞における好中球走化ケモカインの産生を促進すると考えられる。これらのケモカインは好中球の大腸への浸潤を促進する。大腸に過剰に集積した好中球が組織傷害を引き起こし、その結果としてDSS誘導性大腸炎が増悪すると考えられる。α-MIIΔIECマウスではIEC由来ケモカイン誘導因子の発現や機能が低下することで、ケモカインの産生、好中球の浸潤が抑制され、DSS誘導性大腸炎が軽減された可能性がある。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はアミロイドβ(Aβ)オリゴマーとEphB2の結合がアルツハイマー病の病態に関与するというコンセプトに基づき、その結合を阻害する化合物を探索・評価するものである。まず私はAβオリゴマーとEphB2の結合を評価するアッセイを構築した。具体的にはELISAプレートにEphB2の精製タンパク質を結合させ、オリゴマー化させたビオチン化Aβと化合物を同時に添加し、EphB2に結合したAβオリゴマーをビオチンとアビジンの相互作用を利用して検出するアッセイである。このアッセイを用いて既承認薬ライブラリーからAβオリゴマーとEphB2の結合を阻害する化合物をスクリーニングした。その結果、840種類の化合物の中から22種類の結合阻害剤を見出した。この22剤の中からAβオリゴマーとEphB2の結合を選択的に阻害する化合物を選出するため、同様のアッセイを用いてこれらの化合物のAβオリゴマーとプリオン(EphB2と同様にAβオリゴマーと結合することが知られている)の結合に対する作用を調べた。その結果、22剤のうち18剤はAβオリゴマーとプリオンの結合も阻害したが、残りの4剤は阻害しなかった。前者(非選択的な18剤)はAβオリゴマーに、後者(選択的な4剤)はEphB2に作用する可能性が高いと考えられる。選択性を示した4剤はブロモクリプチンメシル酸塩、ジヒドロエルゴタミンメシル酸塩、セファランチン、レボノルゲストレルであった。次にこれらがEphB2に作用することで、その生理機能に影響を与える可能性を考え、EphB2の内因性のリガンドであるEphrinB2との結合に対する影響を調べた。その結果、4剤はいずれもEphB2とEphrinB2の結合に影響を与えなかった。以上の結果から、私は目的としていた化合物を発見できたと考えている。上述した研究実績は既に論文として発表している。当初の研究実施計画では本年度は、(1)結合阻害剤のスクリーニング、(2)発見した化合物がAβオリゴマーによるEphB2の分解にどのように影響するかの検証、(3)発見した化合物とEphB2の相互作用解析を予定していた。(1)については予定通り実施し、目的とする化合物を発見することができた。一方、(2)(3)についてはやや遅れている。(2)に関しては、AβオリゴマーによるEphB2の分解に十分な再現性が得られないという問題がある。この原因としてAβオリゴマーの調製方法や初代培養神経細胞の培養条件に問題があると考え、条件検討を行っている。(3)については、コンストラクトの作製やEphB2安定発現細胞の作製など、解析に必要な準備は進んでいるが、実際に化合物の解析には至っていない。上述した進捗状況から総合的に判断し、「やや遅れている」と考えている。昨年度、目的とする化合物を発見し、その成果を論文にまとめ報告した。またAβオリゴマーとEphB2の結合を阻害するペプチドがアルツハイマー病モデルマウスの記憶障害を改善するという報告がなされた。以上の状況を踏まえて、より発展的な研究も開始した。EphB2は腸管増殖細胞のポジショニングにおいても重要な役割を果たしている。

腸管上皮の増殖やポジショニングの異常は炎症性腸疾患(IBD)においてしばしば認められることから、創薬標的として重要と考えられる。そこでEphB2を含めた複数の関連分子について、健常人とIBD患者のゲノムワイド関連解析を行ったところ、複数の遺伝子に多型が検出された。これらは新たな創薬標的候補と考えられる。実際、このうち1つの遺伝子はノックアウトにより実験的大腸炎に対する感受性を変化させることが分かった。これまでにその遺伝子のノックアウトマウスがデキストラン硫酸ナトリウム誘導性の大腸炎に耐性を示すこと、その遺伝子が特に上皮細胞において重要な役割を果たしていることを見出している。また、ノックアウトマウスでは対照マウスと比較して、大腸炎を起こした際に浸潤してくる炎症性細胞である好中球と単球が少ないことを発見した。これらの細胞のリクルートの差が大腸炎感受性の違いに寄与していると考え、現在はこれらの細胞を呼び寄せるケモカインを中心にメカニズムの解析を進めている。上述の通り発展的な研究にも着手し、ノックアウトマウスと対照マウスを比較することでin vivoにおいてフェノタイプの明確な差を捉えることができている。患者の遺伝子解析から新たな創薬標的候補を複数見出した。さらにそのうち1つの遺伝子についてはノックアウトマウスを使った実験に着手しており、既にin vivoで興味深いデータが得られている。以上を踏まえおおむね順調に進展していると言える。昨年度から発展的なテーマに着手している。具体的にはゲノムワイド関連解析によりMAN2A1遺伝子が炎症性腸疾患(IBD)の新規感受性遺伝子候補となったため、その遺伝子産物であるα-マンノシダーゼII(α-MII)のIBDにおける役割を解析した。昨年度、私は腸管上皮細胞(IEC)だけでα-MIIを欠損するα-MIIΔIECマウスが実験的大腸炎モデルの一つであるデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)誘導性大腸炎に耐性を示すことを明らかにした。今年度はそのメカニズムの解明に取り組んだ。最初に腸内細菌を解析したが、α-MIIΔIECマウスと対照マウスで腸内細菌に違いは認められなかった。従って、腸内細菌が関与する可能性は低いと考えられる。DSS誘導性大腸炎に伴い大腸へと浸潤してくる免疫細胞を解析したところ、α-MIIΔIECマウスでは炎症性細胞の一種である好中球の浸潤が抑制されていたことから、次にその詳細なメカニズムを調べた。好中球はケモカインを感知することで炎症部位へと遊走することから、大腸における好中球走化ケモカインの発現を調べた。その結果、α-MIIΔIECマウスでは大腸に存在する細胞のうち、非上皮系の細胞におけるケモカイン産生が低下していることが分かった。以上をまとめると、IEC由来のケモカイン誘導因子が、大腸に存在する他の細胞(免疫系細胞、ストローマ細胞)に作用し、その細胞における好中球走化ケモカインの産生を促進すると考えられる。これらのケモカインは好中球の大腸への浸潤を促進する。大腸に過剰に集積した好中球が組織傷害を引き起こし、その結果としてDSS誘導性大腸炎が増悪すると考えられる。α-MIIΔIECマウスではIEC由来ケモカイン誘導因子の発現や機能が低下することで、ケモカインの産生、好中球の浸潤が抑制され、DSS誘導性大腸炎が軽減された可能性がある。これまでに目的の化合物を発見し、またその化合物を評価するために必要な準備が整いつつある。今後は評価方法を確立し、実際に化合物の作用を検証していきたいと考えている。
アジア地域における歴史地理GISの構築

本研究では,空間データの収集,そのデータの多角的な分析,今後も見越したデータ基盤としての地図のデジタル化に順に力を入れた.エジプト調査班においてはエジプト政府統計局のデジタル地図,20世紀初めの高精度な古地図のデジタル化などを重ね合わせて精度の高いベースマップを確立し,その上に各種統計データの蓄積を進め,カイロ大都市圏郊外におけるヒアリング調査のデータを載せて,GISよって空間解析をすることで,20世紀後半のエジプトにおけるマイグレーションの詳細な分析,移住者の発生する地域の特性や空間分布,移住者の社会経済的特性,カイロ大都市圏を形成する地域の空間構造などを明らかにした.付帯してカイロ郊外の住宅地については独特の中層共同住宅の形成史および間取りからみる住民の家族構成の原理も明らかにした.また,エジプト全土の古地図のデジタル化も完成し,今後のエジプト近代史研究のベースマップとできるようにした.中央アジア調査班は以前に収集したデータの再分析により,デジタル地図をもとに民族意識の変容の実態を計量的に明らかにし,また灌漑水路網と地形との関係,フェルガナ盆地の民族分布の特徴との関係を見直し,文献史学とGISの融合による新しい知見を見いだした.中国調査班においてはデジタル地図の入手が難航したが,各種の統計データから,全国的なマイグレーションを対象に分析を進め,家計調査をもとに都市郊外に居住する住民の出身地分布が明らかになり,全国的な貧富の拡大の格差という課題をミクロスケールにおいて把握することができた.空間解析班においては上記の作業を通じて,古地図などの限定されたデータを基に,それらの取得,デジタル化など,空間解析に持ち込むまでの各種ノウハウを蓄積した.これらは今後の人文社会分野でのGIS活用,とりわけ地図が未整備な地域でのGIS利活用におおきな貢献になることと考えている.本研究では,空間データの収集,そのデータの多角的な分析,今後も見越したデータ基盤としての地図のデジタル化に順に力を入れた.エジプト調査班においてはエジプト政府統計局のデジタル地図,20世紀初めの高精度な古地図のデジタル化などを重ね合わせて精度の高いベースマップを確立し,その上に各種統計データの蓄積を進め,カイロ大都市圏郊外におけるヒアリング調査のデータを載せて,GISよって空間解析をすることで,20世紀後半のエジプトにおけるマイグレーションの詳細な分析,移住者の発生する地域の特性や空間分布,移住者の社会経済的特性,カイロ大都市圏を形成する地域の空間構造などを明らかにした.付帯してカイロ郊外の住宅地については独特の中層共同住宅の形成史および間取りからみる住民の家族構成の原理も明らかにした.また,エジプト全土の古地図のデジタル化も完成し,今後のエジプト近代史研究のベースマップとできるようにした.中央アジア調査班は以前に収集したデータの再分析により,デジタル地図をもとに民族意識の変容の実態を計量的に明らかにし,また灌漑水路網と地形との関係,フェルガナ盆地の民族分布の特徴との関係を見直し,文献史学とGISの融合による新しい知見を見いだした.中国調査班においてはデジタル地図の入手が難航したが,各種の統計データから,全国的なマイグレーションを対象に分析を進め,家計調査をもとに都市郊外に居住する住民の出身地分布が明らかになり,全国的な貧富の拡大の格差という課題をミクロスケールにおいて把握することができた.空間解析班においては上記の作業を通じて,古地図などの限定されたデータを基に,それらの取得,デジタル化など,空間解析に持ち込むまでの各種ノウハウを蓄積した.これらは今後の人文社会分野でのGIS活用,とりわけ地図が未整備な地域でのGIS利活用におおきな貢献になることと考えている.本年度は研究初年度であるのでデータの収集に力を入れた.とくにエジプト調査班においてはエジプト政府統計局よりデジタル地図の入手に成功し,以後の調査データ蓄積のベースマップとしてデータの蓄積を進めている.エジプト政府統計局の協力を得た社会調査により,カイロ郊外に2地区に居住する計400世帯の出身地をはじめ家族構成,所得,学歴などを調査し,そのデータをGISに載せて出身地域別に比較分析できるように加工する作業を進めている.一方ナイルデルタおよびナイル河畔における灌漑システムと耕地区間の分析については,古地図のデジタル化を進めており,これが終了し次第水路ネットワークと耕地区間面積をもとに解析をはじめる予定である.また20世紀初めの村落統計データもデジタル化が進みつつある.中央アジア調査班においては本研究に繋がる以前の研究成果の再検討から着手し,やはり灌漑水路網に焦点を当てて地形(斜度)など自然環境との関係を解明し,これをもってフェルガナ盆地の特徴ある民族分布の特徴の解明につなげるべく既存のデータの再整理・再分析を進めている.最終的には民族の性格および流入時期の整理と組み合わせで歴史事象の解明につなげようとするものである.中国調査班においては相手国の事情からデジタル地図の入手が難航しているが,上と同じく社会調査の準備を進めている.これによりエジプト同様都市郊外に居住する住民の出身地分布などが明らかにできる見込みである.当面小行政区域単位の簡易デジタル地図を作成中である.空間解析班においては上記の進行状況から,古地図などの限定されたデータからどこまで灌漑水理システムを解明できるかを,ネットワーク分析を基本に考案中である.本年度は収集した空間データの多様な分析を進めた.エジプト調査班においてはエジプト政府統計局のデジタル地図と,独自にカイロ大都市圏郊外における家計調査(カイロ郊外の2地区計400世帯の出身地,家族構成,所得,学歴など野平リング調査)で得たデータを組み合わせ,データをGISにより空間解析することにより,20世紀後半のエジプトにおけるマイグレーションの詳細な分析,移住者の発生する地域の特性や空間分布,移住者そのものの社会経済的特性,カイロ大都市圏を形成する地域の空間構造などが明らかになりつつある.

一方エジプト全土の古地図のデジタル化がひととおり完成し,今後のエジプト近代経済史研究のベースマップとしてデータを蓄積しつつある.中央アジア調査班においては,灌漑水路網を中心に地形(斜度)など自然環境と民族分布の関係を解明し,フェルガナ盆地の地域史を新たな角度から再構築する検討を進めている.文献史学と自然地理を活かしたGISの融合による新しい知見が得られつつある.中国調査班においてはやはり全国的なマイグレーションを対象に分析を進めつつある.空間解析班においては上記の進行状況をもとに,古地図などの限定されたデータから灌漑水利システムを空間解析の手法で解明できるかを中心に,ネットワーク分析を基本に考案し,それによる新たな分析方法の検討を進めている.本年度は研究最終年度であるので,これまで収集したデータを用いた分析作業と,今後も見越したデータ基盤となる各種地図のデジタル化に力を入れた.エジプト調査班においては農村調査用の地図作成にとくに力を入れ,カイロ大学学生の協力を得た現地調査地図と,1930年代にかなりの精度で作成したと思われる古地図を重ね合わせることによってほとんど存在しないエジプト農村の正確な地図の作成を進め,これを手掛かりに加藤の方法である悉皆家計調査を行い,詳細なデータを得た.これの詳細な分析は今後に委ねられるが,この調査結果と,以前から進めていたカイロ郊外の新興住宅地に住む地方からの移住民について,出身地の実態と都市に流入してからの生活との両面からの理解が可能になりつつあり,これに基づくいくつかの論文を出している.付帯してカイロ郊外の住宅地については独特の中層共同住宅を形成しているが,その形成史および間取りからみる住民の家族構成の原理も明らかにできた.またナイルデルタおよびナイル河畔における灌漑システムと耕地区画の分析について,同じく古地図のデジタル化を出発点に,水路ネットワークと耕地区画面積をもとに解析を行った.中央アジア調査班においてはこれまで蓄積したデータの再解釈が中心になったが,デジタル地図をもとに灌漑水路網に焦点を当てて地形(斜度)など自然環境との関係,フェルガナ盆地の特徴的な民族分布の特徴の解明が進みつつあり,いくつかの論文として結実した.中国調査班においては相手国の事情から統計データ処理に特化した分析手法をとったが,エジプトと同じ家計調査をもとに都市郊外に居住する住民の出身地分布などが明らかになり,全国的な貧富の拡大の格差という課題をミクロスケールにおいて把握することができた.空間解析班は上記それぞれについてデータの取得方法,加工方法,ひいては調査の設計に至るまで各調査班と意見交換を繰り返し,結果として地理学・空間分析的見地からも,近現代地域研究の見地からもじゅうぶんと思われる新しい地域調査の方法の確立にかなりの程度近づけたものと考えている.
破壊力学に基づくアンカーボルトの引抜き耐力評価法に関する研究

橋脚の基礎に埋め込まれたアンカーボルトの引抜き耐力評価については、まだ十分に確立された手法がなく、各種設計基準にも明確な記述がない。本研究では、骨材の最大寸法、供試体の寸法、アンカーボルトの根入れ深さ、ボルトからコンクリート縁端までの距離および補強鉄筋の効果などの影響を明らかにするため,コンクリートの破壊力学理論を適用した非連続体力学モデルの解析方法を提案した。供試体の破壊挙動のパラメトリック解析結果により,アンカーボルトの引抜き耐力の実用的評価方法を提示した。1,コンクリートの強度,アンカーボルトの根入れ深さなどを変化させて,アンカーボルトの引抜き破壊挙動のパラメトリック解析を行った。その解析結果に基づき,補強鉄筋の最適配置についての基礎的な結果が得られた。2,鉄筋コンクリートからのアンカーボルトの引抜き破壊挙動の解析を行い,補強鉄筋の効果を考慮した耐力評価方法を提示した。3,実橋脚を基礎に定着する場合では,橋脚に曲げモーメントおよび偏心曲げモーメントが作用している。このような曲げモーメントを考慮したアンカーボルトの設計法を提案した。4,アンカーボルトは橋脚と同じレベルの保有耐力に基づく耐震設計が必要である。従って,橋梁下部工の耐震設計のために橋脚および基礎の地震時保有水平耐力とバランスのとれたアンカーボルトの保有耐力の照査方法について考察し,耐震設計に有用な資料を提示した。橋脚の基礎に埋め込まれたアンカーボルトの引抜き耐力評価については,まだ十分に確立された手法がなく、各種設計基準にも明確な記述がない。本研究では,骨材の最大寸法,供試体の寸法,アンカーボルトの根入れ深さ,ボルトからコンクリート縁端までの距離および補強鉄筋の効果などの影響を解明するために,コンクリートの破壊力学理論を適用した非連続体力学モデルの解析方法を提案した。1,引張とせん断の複合応力状態におけるコンクリートの軟化変形特性を考慮するために,軟化載荷中における後続の軟化曲面の運動を定義する軟化則を提案し,この軟化則をコンクリートの破壊エネルギーおよび軟化パラメータにより決定することとした。2,軟化パラメータをコンクリートの単軸引張の軟化変形と関連づけることにより,軟化載荷中における後続の軟化曲面の各種運動形式を表現できることが明らかになった。3,コンクリートを粒子分散型非均質脆性材料として扱い,引張とせん断応力状態下の軟化則を適用したランダム粒子-バネ系モデルの解析プログラムを自主開発した。4,国内外の既往のアンカーボルトの載荷実験データを収集・整理したとともに,それらを提案した解析法によりシミュレートし,解析プログラムの妥当性と解析精度を確認した。5,コンクリートの強度,アンカーボルトの根入れ深さなどを変えた供試体のパラメトリック解析を行い,アンカーボルトの引抜き耐力に影響を及ぼす要因を明確にした。
がん特異的T細胞レセプターとケモカインレセプター同時発現によるがん免疫療法の開発

新たながん免疫療法開発の目的で、がん特異的T細胞レセプター(TCR)遺伝子と、がん病変局所に高発現しているケモカインレセプター遺伝子を同時に導入した人工細胞傷害性T細胞(CTL)の抗腫瘍効果を検討した。その結果、がん特異的TCR遺伝子とケモカインレセプター遺伝子を同時に導入した人工CTLを用いた養子免疫療法は、従来のTCR遺伝子療法に比べ抗腫瘍効果が高くまた安全であることが示された。目的:本研究の目的は、がんに対する効率的な新たな免疫細胞遺伝子治療を開発することである。方法:WT1特異的HLA-A24拘束性T細胞クローンおよびAurora-A特異的HLA-A2拘束性T細胞クローンから、TCR-αおよびTCR-βをクローニングした。これらのTCR発現レトロウイルスベクターベクターを構築した。また、内在性TCR発現を抑制する(siTCR)新規レトロウイルスベクターを作製した。これらTCR遺伝子導入T細胞の抗がん機能を検討した。他方、白血病細胞や固形がん細胞に高発現するケモカインをスクリーニングした。そのケモカインに対するレセプター発現ベクターを構築した。結果:WT1特異的TCRを強制発現させたCD8陽生T細胞は親CTLクローン同様、WT1特異的HLA-A24拘束性こ細胞傷害活性を獲得し、白血病細胞をHLA-A24拘束性に傷害した。WT1特異的TCR遺伝子導入CD4陽性T細胞も同様に、HLA-A24拘束性にWT1特異的機能を獲得した。従来のTCR発現ベクターでは、内在性TCRと競合することから、発現効率は不良であったが、siTCR発現ベクターを用いることによって、内在牲TCRの発現がほぼ完全に抑制され、発現効率が格段に向上できることが示された。同様に、Aurora-A特異的TCR発現T細胞は、親TLクローンと同様に、HLA拘束性に腫瘍細胞を傷害することが確認できた。白血病細胞および肺がん細胞では、MCP-1ケモカインが高発現していることが明らかとなった。そのレセプターであるOCR2をTCRと同時発現させたところ、腫瘍細胞に遊走し、効率的に傷害することが示された。現在、WT1特異的siTCR発現ベクターを用いた免疫遺伝子治療の臨床研究を計画してその準備を進めている。悪性腫瘍に対する新たな免疫療法開発の目的で研究を遂行した。その結果、下記の成果が得られた。1)WT1特異的細胞傷害性T細胞(CTL)クローンからT細胞レセプター(TCR)遺伝子を単離した。さらに、内在性TCR発現を抑制し、がん特異的TCRを選択的に発現できる新規レトロウイルスベクターを用いてWT1-TCR発現ベクター(siTCR)を開発した。siTCRは従来型ベクターに比べてTCR発現効率が向上し、遺伝子導入T細胞の抗腫瘍効果ならびに抗原特異性も向上し、効率性と安全性に優れたベクターであることが明らかとなった。2)HLA-A*2402拘束性Aurora-A由来ペプチド特異的CTLクローンからTCR遺伝子を単離し、siTCR発現ベクターを構築した。Aurora-A-siTCR発現CTLは、悪性腫瘍細胞をHLA-A*2402拘束性にin vitroおよびin vivoで傷害したことから、がんに対する新たな免疫遺伝子療法の可能性が示された。3)HLA拘束性ヒトT細胞免疫応答をin vivoで誘導できる新たな小動物実験系を、ヒト造血幹細胞移植HLA-A*0201遺伝子導入NOD/SCID/IL2rγ^<null>マウスを用いて確立した。この実験系を用いることにより、ワクチン開発において重要な知見が得られる事が期待される。4)白血病ならびに肺がん細胞におけるケモカイン発現を検討したところ、CCL2の発現が亢進していることが明らかとなった。そこで、WT1-TCRとCCL2レセプターであるCCR2遺伝子を同時にCD8陽性T細胞に導入した。その結果、WTI-TCR単独発現細胞よりも効果的にがん細胞を障害できることが示された。以上の研究成果から、がんに対する新たな細胞免疫遺伝子治療の可能性が示された。現在、臨床試験を申請中である。新たながん免疫療法開発の目的で、がん特異的T細胞レセプター(TCR)遺伝子と、がん病変局所の高発現しているケモカインレセプター遺伝子を同時に導入した人工細胞傷害性T細胞(CTL)の抗腫瘍効果を検討し、以下の結果が得られた。1.白血病ならびに多くの固形がんに高発現しているWT1およびAurora-A kinase特異的CTLクローンからTCR遺伝子を単離し、その発現レトロウイルスベクターを構築した。さらに、内在性TCRの発現を抑制し、効率よくTCRを発現できるsi-TCRベクターを初めて構築した。

2.WT1およびAurora-A kinase特異的TCR遺伝子導入人工CTLは、白血病細胞および肺がん細胞をHLA拘束性に傷害したが、造血幹細胞を含め、正常細胞には影響を及ぼさないことが、in vitroならびにヒト化マウスin vivo実験系で証明された。3.肺がん細胞でのケモカィン発現を網羅的に解析したところ、CCL2が高発現されていることが明らかとなった。4.WT1特異的TCR遺伝子とCCR2遺伝子を同時導入した人工CTLは、CCL2および肺がん細胞に対して遊走能を示し、WT1特異的TCR遺伝子単独発現CTLよりも効率よく肺がん細胞を傷害できることが、in vitroならびにin vivo実験系で証明された。以上の結果から、がん特異的TCR遺伝子とケモカインレセプター遺伝子を同時に導入した人工CTLを用いた養子免疫療法は従来のTCR遺伝子療法に比べ、効果的であることが示された。現在、多くの悪性腫瘍に応用すべく、他のケモカインレセプター発現ベクターを構築している。
希少細胞の高感度捕捉・選択的脱離回収フィルターの開発

研究期間の前半では、ナノメートルスケールのマテリアルが有する細胞への特殊な作用を利用して、抗原分子の発現が低いCTCであっても高い確率で捕捉するためのフィルターの開発を計画している。さらに、同後半では、捕捉した不均一な細胞群の中から、特定の抗原を発現している任意の一細胞を選択的に採取する技術の開発を計画している。
臍帯由来間葉系細胞の遺伝子発現とエピジェネティクスのアレルギー疾患発症との関連

出生コホートを形成し、臍帯の線維芽細胞、頬部の細菌定着等と対象者の1歳時の感作、アトピー性皮膚炎(AD)、喘鳴等との関連を調べ、アウトカムの予測に有用なマーカーの探索を行った。コホートには306例がエントリーされた。1歳までフォローアップされた参加者は235名となった。ADと診断された児は13.2%であった。臍帯由来細胞にRSウイルス、ライノウイルス、パラインフルエンザウイルスを感染させた場合の各種サイトカインの分泌量を検討した。ウイルスごとに異なった分泌パターン示した。生後1ヶ月、6ヶ月時に児の頬部のブドウ菌の定着を調査したところ、6ヶ月時の定着のみがAD発症と有意に関連していた。本研究の主要な当初目標は、出生コホートを形成し、出生時に臍帯を採取、そこから線維芽細胞を培養しその性質を調べ、コホート対象者の1歳時の感作、アトピー性皮膚炎、喘鳴等のアウトカムとの関連を調べ、新生児期の臍帯由来細胞の表現型にアウトカムの予測につながるものがあるかどうかを明らかにすることであった。ホート参加者のリクルートについては、平成24年末までに、306例のエントリーをおこなった。1ヶ月の乳児検診では282名、6ヶ月に達した者277名、1歳までフォローアップされ解析対象となり得た参加者は235例となった。参加者のうち臍帯からの細胞を保存できたものは、203例である。臍帯由来細胞の実験については、計画にはなかったが、より生理的な反応を見たいと考え、細胞へRSウイルス、ライノウイルス、パラインフルエンザを感染させた場合の解析をおこなうことにした。まず、ウイルス感染後24時間、48時間後の、33種類のサイトカインの培地中濃度を測定したが、不活化ウイルス、2種のウイルス量の感染に対する結果から、ウイルス特異的に分泌量が変化したと判断できる結果とならず、実験条件の検討を行っている状況である。臍帯由来細胞を培養して解析する候補として、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)遺伝子群と、トロンボキサンA2受容体の遺伝子(TBXA2R)について着目し、遺伝子多型を含めた解析を行った。その結果、MMP8、MMP9、MMP12、MMP13、TBXA2Rの多型について、疾患や臨床的表現型との関連、細胞における発現量への影響を確認することができた。MMP3については、気道平滑筋、気道線維芽細胞で、IL-1βによって発現が増加することから、この発現のメカニズムについて検討を行うことができた。これらの遺伝子については、臍帯由来細胞での解析対象とすることとした。本研究の当初目標は、出生コホートを形成し、出生時に臍帯を採取、そこから線維芽細胞を培養しその性質を調べ、コホート対象者の1歳時の感作、アトピー性皮膚炎(AD)、喘鳴等のアウトカムとの関連を調べ、新生児期の臍帯由来細胞の表現型にアウトカムの予測につながるものがあるかどうかを明らかにすることであった。1ヶ月の乳児検診では282名、6ヶ月に達した者277名、1歳までフォローアップされ解析対象となり得た参加者は235名となった。臍帯からの細胞を保存できたものは、203名であった。1歳時にADと診断された児は13.2%であった。臍帯由来細胞については、細胞へRSウイルス(RSV)、ライノウイルス(RV)、パラインフルエンザウイルス(PIV)を感染させた場合の各種サイトカインの分泌量を検討した。その結果、RVの刺激で、IL-25、TSLP、INF-αが分泌され、PIVの刺激では、主にIL-33、IFN-β1、IFN-λ1が分泌され、RSVでは、調べたサイトカインの中で分泌促進されたものは無かった。IL-25の分泌は、細胞ラインごとの差が大きかった。また、生後1ヶ月、6ヶ月時に児の頬部のブドウ菌の定着があるかどうかを調査し、1歳時におけるADの有無との関連を調べた。生後6ヶ月時に黄色ブドウ球菌の定着がなかった児122名のうち5.7%、定着があった児113名のうち21.2%がADと診断され、黄色ブドウ球菌の定着はADと関連を示した(P<0.001)。生後1ヶ月時のブドウ球菌の定着とADとの有意な関連は無かった。生後6か月の黄色ブドウ球菌定着は卵白感作と有意に関連した(P=0.011)。このことから、乳児期後半の皮膚のブドウ球菌の定着は、その後のADの発症へ影響を与えている可能性が示唆された。

生後1ヶ月、6ヶ月時に児の頬部のブドウ菌の定着を調査したところ、6ヶ月時の定着のみがAD発症と有意に関連していた。本研究の主要な目標は以下の3点である。(1)出生コホートを対象として、臍帯由来間葉系細胞のサイトカインなどの発現およびそれらの遺伝子のエピジェネティックな変化と1歳の児の感作、アトピー性皮膚炎、喘鳴との関連を明らかにする。(2)臍帯由来間葉系細胞の遺伝子発現、エピジェネティクスと妊娠中の母親の生活環境要因ならびにアトピー素因の関連を明らかにする。(3)臍帯由来間葉系細胞とホロカルボキシラーゼ合成酵素(HLCS)欠損細胞においてヒストンのメチル化とビオチン化の相互の関係を調べ、HLCSのヒストン修飾への役割を明らかにする。(1)のコホート参加者のリクルートについては、平成23年度末までに、278例のエントリーをおこなった。6ヶ月に達した者196名、1歳に達した参加者は93例となっている。参加者のうち臍帯からの細胞を保存できたものは、203例である。臍帯由来細胞の実験については、計画にはなかったが、より生理的な反応を見たいと考え、細胞へRSウイルス、ライノウイルス、パラインフルエンザを感染させた場合の、各種サイトカイン、ケモカインの測定を行うことにした。この実験は、国立感染症研究所の木村博一先生、群馬県衛生環境研究所の吉住正和との共同研究として行っている。(2)については、ゲノムワイドで関連が見つかってきて、いまだ病態生理との関連が明らかでない遺伝子を中心に解析している。(3)については、最近、細胞の全ヒストンタンパクあたりのビオチン化の程度が0.001%以下であることが分かり、アセチル化、メチル化と関連している可能性は否定的となり、ヒストンビオチン化とアレルギー疾患と関連を示す遺伝子を見出すことが困難であることが分かった。(1)参加者の登録は平成23年度の予定どおり、すなわち235例の1歳時の評価が可能となった。アトピー性皮膚炎(AD)と診断された児は31名(13.2%)であった。これは予定通りである。(2)臍帯由来細胞の解析:細胞へのウイルス刺激による、各種サイトカイン、ケモカインの測定、ゲノムワイド相関解析から見いだされてきた遺伝子群、MMP遺伝子群の発現の解析を行う予定であったが、培養細胞系が安定せず、解釈可能な結果が得られていない。一方、MMP遺伝子群とTBXA2Rについて、臨床データとの関連、遺伝子多型の解析の結果を出すことができた。(3)ほこり調査:予定通り、フォローアップ中の参加者全員の寝具のほこり、シャーレ法による室内のほこりの回収ができた。(4)アウトカムと遺伝子発現との関連の解析については、臍帯由来細胞の系が安定せず、十分な検討が進んでいない。(1)対象者のリクルートとサンプリング:当初の予定では、平成23年度末までに200例としていたが、それを上回るエントリーがあった。当初の計画に含まれていなかった、家のほこりの採取を行う事とした。(2)臍帯の採取:参加者の臍帯を採取した。一部はDNA、RNAの採取用にそのまま凍結、一部は、線維芽細胞株の樹立のための処理を行った。241検体について組織を保存できた。細胞株としては、203株が保存できた。(3)アンケート調査:参加者に対して、計画にしたがって行っている。6ヶ月児の196名中、湿疹37名、アトピー性皮膚炎(疑い例含む、以下同)18名、食物アレルギー4名、喘鳴16名、喘息0名、1歳児の93名中、湿疹19名、アトピー性皮膚炎16例、食物アレルギー13例、喘鳴10名、喘息7名という診断となっている。
高大接続の観点からみる高等学校普通科のキャリア教育に関する実証的研究

本研究では,大学進学希望者を対象とした普通科高校におけるキャリア教育に注目し,高大連携活動の代表的な取り組みである「出前講義」について,高大接続の観点から検討した。具体的には,「大学進学に向けた学習意欲の喚起」「出前講義に対する満足度」「実施大学に対する親近感」という3つの変数に影響を与える要因を分析し,出前講義の効果と限界を明らかにした。これらの知見を踏まえ,今後進められる高大接続改革において,高大連携活動をキャリア教育としてどのように位置づけるべきかを考察した。本研究は,高等学校普通科,特に,大学進学希望者を対象としたキャリア教育に注目し,高大接続の観点から検討する。具体的には,大学の高度な教育や研究に触れる機会,学部選択に関する情報の提供といった形で実施されている多くの高大連携活動が,高校生に「どのように捉えられているのか」。また,仮に大学に対する理解が深まっているのだとするならば,「その要因は何なのか」等を明らかにした上で,彼らにとって一大イベントとも言える大学入試に向けた準備や受験経験がもたらす影響力といった点を含め,彼らのキャリア意識の変容について明らかにするものである。出前講義あるいは出張講義は様々な大学で実施されている高大連携活動の1つであるが,こうした活動が高校生のキャリア形成にとって,どのような効果や心理的作用をもたらしているのかを検討するために,実際に出前講義を受講した普通科高校の生徒を対象にアンケート調査を実施した。今年度までにアンケートは回収し,データ入力とデータクリーニングまで終了したところである。これから回答者の所属高校や性別,学年,その他要因等を考慮しながら分析作業に入る予定である。今後の分析によって,大学教員による出前講義が,大学進学を目指す生徒の多い普通科高校において,どのようなキャリア意識を醸成しているのかが,ある程度明らかになるものと考える。研究計画としては,これらの分析結果を踏まえ,高校教員に聞き取り調査を実施する予定であるが,アンケートの分析結果(量的分析)と聞き取り調査により質的分析を合わせて,1つの知見を導き出したいと考えている。具体的には,大学の高度な教育や研究に触れる機会,学部選択に関する情報の提供といった形で実施されている多くの高大連携活動を通して,彼らのキャリア意識にどのような変容が生じるのかについて明らかにする。前年度までは,高大連携活動の代表的な取り組みである出前講義に注目し,受講者(生徒)の心理的作用の観点からアンケート調査による分析を行った。今年度は,これらの分析結果を補強する観点から高校教員の意識調査を実施し,高大連携がどのように位置づけられてりるのか,また,今後の展開として何が望まれているのかを分析した。さらに,出前講義とは異なる高大連携の取り組みとして,大学生と高校生の交流企画を実施し,大学進学を考える高校生にとって,大学生との関わりが,どのような意識の変化をもたらすのかを分析した。本研究は,高等学校普通科,特に,大学進学希望者を対象としたキャリア教育に注目し,高大接続の観点から検討することを目的としている。また,仮に大学に対する理解が深まっているのだとするならば,「その要因は何なのか」などを明らかにする。そのアプローチの1つとして,高大連携活動の1つである「出前講義」に注目し,受講者の進学に対する意欲の喚起や大学理解の促進などに対して,大学の教員が高校を訪問し,大学の教育や研究について話すことが,どの程度の影響力を持つのか。また,影響力があるとすれば,どのようなメカニズムによって彼らの心理や意識に対して影響を与えているのについて調査した。本調査は研究代表者の所属する大学が実施する出前講義を利用して実施するものであり,平成23年度は約200件の講義数で,約6000名の受講者からアンケートを回収することができた。また,出前講義を実施した高校からは高校教員に対するアンケートも実施しており,高校生と高校教員の両者についてデータを取得した。これらのデータは,業者に依頼して入力作業を終えている。現在は,データクリーニングを実施している。これまでの作業は,本研究を進める3つフェーズのうち,第2フェーズまで完了しており,当初の研究計画にそっておおよそ順調に進んでいる。本研究は,普通科高校,特に,大学進学希望者を対象としたキャリア教育に注目し,高大接続の観点から検討することを目的とした。これまで,高大連携活動の代表的な取り組みである「出前講義」に注目し,受講者(生徒)の心理的作用の観点からアンケート調査を実施した。分析の観点は,以下の3点である。(1)高校教員が期待する「学習意欲の喚起」や「進学意欲の喚起」は,出前講義によって高められているのか。

(2)出前講義を受講した生徒が感じる受講内容に対する満足度に注目し,どのような要因によって受講者の満足感が高められているのか。(3)出前講義を行う大学にとってどの程度の広報的な効果があるのか。各観点の分析結果は以下の通りであった。(1)「大学進学に向けた学習意欲の喚起」の平均値はもっとも高く,少なくとも受講直後において彼らの学習意欲は喚起されていることが示された。一方,「講義内容に対する理解度」は,あまり重要な要因ではなかった。また,大学・短大への進学希望者有無や受講前の講義内容に対する関心度合いの違いによる差も確認された。(2)出前講義に対する満足度は,「派遣教員個人の力量」「講義内容に対する興味・関心の喚起」「大学に対する新鮮な発見や驚き」「講義内容に対する理解度」の4要因による影響を大きく受けていた。特に,「派遣教員個人の力量」は満足度に対して大きな影響力を持っていた。(3)出前講義によって「実施大学に対する親近感」が特別に高まるという傾向はみられなかった。以上の結果より,普通科高校におけるキャリア教育について,高大連携活動という切り口から1つのキャリア教育の在り方を示すことができた。これらについては,「キャリア教育からみた出前講義の効果と限界ー普通科高校のキャリア教育に高大連携活動をどのように位置づけるか」というタイトルで論文としてまとめた。教育社会学研究計画2年目までに予定していたアンケート調査が終了し,データ回収,入力,整理の作業および基礎分析まで完了しているため。予定していた以外のデータを取得することができ,当初の目的の補強する材料が揃ったため。本研究を進めるための3つのフェーズがある。このうち第1フェーズと第2フェーズの途中までの進捗が完了しており,今後の分析を行う上で必要な最低限度のデータを取得済みであることから「おおむね順調に進展している」とした。収集したアンケートを分析して論文にまとめて投稿する。収集したデータの分析・考察を行って論文あるいは報告書としてまとめる。平成23年度に取得したアンケート調査について,受講者の心理的なメカニズムの観点から分析し,どのような要因が意欲等に影響を与えているかを検証する。次に,初年次教育の観点から,理論的な検討を加えることで,高校のキャリア教育と初年次教育の高大接続で重要な視点を洗い出す。データ分析に必要な統計ソフトの購入と高校を訪問し聞き取り調査を実施するための旅費として研究費を使用する予定である。データ分析をするために必要なスペックを有するPCおよび多変量解析を行うことができる統計分析ソフトを購入し,アンケートデータの分析環境を整える。
前期高齢女性の近隣他者との交流関係を活用した主体的健康増進プログラムの開発

急速な高齢化が予測される新興住宅地において、中高年女性を対象に試案プログラム「10年後の私たちの暮らし(未来予想図:未来の樹)を描こう!」を実施し、質問紙とインタビューによる1年間の継続評価を行なった。参加者の近隣他者との関係性に対する意識の変化、QOLの維持・向上、および地域における主体的な健康増進活動について効果が得られ、健康づくりと地域づくりを同時にねらうプログラムとして有用性を確認できた。高齢化が進展するわが国では、団塊の世代の高齢期への移行に伴い、前期高齢者人口の急増が見込まれている。高齢者のQuality of life(生活の質・人生の質)の向上を支援する地域保健活動として、特に配偶者との死別後に独居への移行が増加している前期高齢女性を対象とした、日常生活における地域社会に根ざした主体的な健康増進の支援を検討する必要が考えられる。そこで本研究では、前期高齢女性の多面的側面からなる健康のうち、社会的側面に焦点をあてる。更に社会関係のうち、身近な地域社会における日常的な近隣他者との交流関係に着目する。日常生活において、物理的な近さや情緒的な親しみから、前期高齢女性自身が身近であると感じる同年代の同性の近隣他者との相互行為から継続的に取り交わす『気遣い合い的日常交流』を活用し、主体的健康増進プログラムを開発することをめざす。QOLに関する文献検討を行うと同時に、これまでの研究成果を「前期高齢女性の近隣他者との交流関係と健康関連QOLとの関連」について分析を行った。また、近隣他者との交流関係を活用した主体的健康増進プログラムを作成するに先立ち、既存の関連研究を検索した。高齢者・仲間・友人・仲間・社会関係・健康をキーワードに、高齢者の健康増進プログラムについて情報を得た。そのうち、宮城県大和町における高齢者の介護予防・健康増進事業について、保健師と社会福祉士、および大学の研究者2名を対象に、視察およびヒアリングを行った。更に、介入を行うことにより、フィールドとなる地域社会全体への波及効果や、貢献のあり方について検討するため、American Public Health Associationの継続教育セミナーに参加し、公衆衛生分野で注目を集めているCommunity-Based Participatory Research(CBPR)について知見を得た。1.加齢による身体や精神能力の低下を自覚する前期高齢女性にとって、同年代の同性の近隣他者との交流関係は、身体・精神的健康状態の認識の良し悪しに関らず、多側面の総体として自身の健康認識を維持するために、自ら価値づけている社会的側面であると考えられた。筋トレや認知予防教室など既存の介護予防事業に、近隣他者との交流を活性化させるプログラムを加える必要性が示唆された。2.転倒予防教室への参加回数が多いほど、女性では主観的な幸福感や生活満足感、ソーシャルサポート尺度の得点が高まったことから、プログラムの回数、グループ人数、内容、実施場所などの示唆を得た。また、サロンの運営とCBPRの理念から、人と人とのつながり(関係性)、自分の地域(コミュニティ=地域の人々)への愛着、専門職の関りの姿勢など、交流活動を継続させる要素について示唆を得た。団塊の世代の高齢期への移行に伴い、配偶者との死別後に独居への移行が増加している前期高齢女性を対象とした、日常生活における地域社会に根ざした主体的な健康増進支援を検討する必要がある。本研究では、健康の社会的側面に焦点を当て、身近な地域社会における日常的な近隣他者との交流関係に着目する。日常生活において、物理的な近さや情緒的な親しみから、前期高齢女性自身が身近であると感じる同年代の女性同士の相互行為から継続的に取り交わす『気遣い合い的日常交流』を活用し、主体的健康増進プログラムを開発することをめざす。今年度より、CBPR(CommunityBasedParticipatoryResearch)の理念・方法に則り、協働自治体と「前期高齢女性の近隣他者との交流関係を活用した主体的健康増進プログラムの開発」に取組んでいる。この共同実践研究事業の運営研究会において自治体保健師と試案プログラム「10年後の私たちの暮らし(未来予想図:未来の樹)を描こう!」を作成し、前期高齢者人口の急増が見込まれる振興開発住宅地区にて実施した。プログラム概要(1)日時:平成20年2月9目3月8日毎週土曜13:3016:00全5回(2)場所:地区小学校(3)参加者:5060歳代女性24人(延108人)スタッフ:10名(保健師・研究者・大学院生)。インタビューおよび自由記載の内容からは、個人レベルでは老いに対する認識の変化や共感的な相互理解による安堵感と活力などが、集団レベルでは仲間意識の芽生えと10年後の自分たちの暮らしの備えとして今からできることへの志向が抽出された。その他データは基礎統計の段階であるが、QOL指標(気遣い合い的日常交流・ソーシャルサポート・主観的幸福感・健康認識等)の維持・向上の傾向が確認された。次年度も継続評価を行い、日常生活における近隣他者との関係性の発展とQOLとの関連、および主体的な地域における健康増進活動について総合的に評価し、プログラムを改良する。

平成20年23月に協働自治体との共同実践研究事業として企画・実施した試案プログラム「10年後の私たちの暮らし(未来予想図:未来の樹)を描こう!」の継続評価を行なった(参加者:新興住宅地域に居住する5060歳代女性24人)。今年度は、量的・質的データに基づき、プログラム実施後の日常生活における近隣他者との関係性の発展とQOLとの関連、および地域における主体的な健康増進活動について経過を追った。プログラム直前・直後に加え、1ヵ月後(4月)、6ヵ月後(89月)、12ヶ月後(23月)に郵送・自記式質問紙調査と、6ヵ月後のみ個別インタビューを行なった。健康関連QOL尺度(SF-8)により、精神面のQOLの認識の高まりが認められた。公募の本研究の参加者は、加齢による身体的変化や家庭・職場での立場・役割の変化に危機感と将来への不安を抱いていたと推察され、プログラムによって段階的に促進された同年代の近隣他者との相互作用から安寧と活力を得て、終了後に日常的な交流が始まり、生活に張り合いを感じたためと考えられた。インタビュー・自由記載の分析からプログラム前後の参加者の認識の変化が抽出された。直前の参加者の意識は個人の情緒的反応に向き、不安感・危機感と模索・希求といった表裏の内容であったが、プログラムを通じて、知識の習得と同年代・同性の身近な他者との相互作用から現状の捉え直しが起こり、終了後には自己認識の変化から、個人間の相互作用の価値付け、集団としての仲間意識へと広がり、10年後を見すえた前向きな意識に変わったと考えられる。次年度は、612ヵ月後データを詳細に分析すると同時に、自主グループの活動状況も含め、新興住宅地域における前期高齢者の健康増進と地域づくりを同時にねらうプログラムとしての有用性について、企画・運営上の効果も含めて検討し、その結果をもとに最終的なプログラムの開発を行う。平成20年23月に協働自治体との共同実践研究事業として企画・実施した試案プログラム「10年後の私たちの暮らし(未来予想図:未来の樹)を描こう!」(参加者:新興住宅地域に居住する50・60歳代女性24人)の評価(直前・直後、1・6・12ヶ月後に自記式質問紙調査、直後にグループインタビュー、6ヵ月後に個別インタビュー)を行った。今年度は、参加者が立ち上げた自主グループの活動状況も含め、質的データの分析を進めた。分析結果に基づき、新興住宅地域における前期女性の健康増進と地域づくりを同時にねらうプログラムとしての有用性、および企画・運営上の効果と課題を検討し、汎用性を高めるための工夫点を案出した。参加者の日常生活における近隣他者との関係性に対する意識の変化、QOLの維持・向上、および地域における主体的な健康増進活動において一定の効果が得られ、試案プログラムの有用性を確認できた。質的データの分析からは、個人・個人間・集団・コミュニティの各レベルの効果の拡充を確認できた。自身の将来に漠然とした不安や危機感を抱いていた参加者は、知識を習得し、近隣他者との相互作用から現状を捉え直し、集団として仲間意識を持ちはじめ、交流を自発的に発展させていた。
微小循環から見た人工心臓の最適流れ状態に関する総合的基礎研究

拍動流や連続流など人工心臓の流れ状態が生体の末梢循環にどのような影響を及ぼすかを解明するための以下に示す研究手段の確立に成功した。1)体重40Kgから埋込可能で任意の流量波形を産み出せるコンパクトな波動型完全人工心臓の開発を行った。2)体内に埋め込んで常時微小循環の観察が可能な小型の微小循環観察プローブを開発した。3)これらを埋込んだヤギを153日間の長期生存させることに成功し、この間拍動流と連続流の差異、連続流が生体に及ぼす影響などを微小循環の見地を含めて検討する事ができた。本研究は人工心臓の流れ状態が生体の末梢循環にどのような影響を及ぼすかを調べ最適の流れ状態を確定することを目的にしている。そのために(1)瞬時に流れ状態(拍動流、連続流など)を変化できる波動型完全人工心臓およびその制御方法の開発・改良、(2)生体内に長期埋入して末梢循環観察可能なプローブの開発・改良、さらには(3)これらを埋め込んだ動物実験の解析が研究の主体である。本研究は、慢性実験下に波動型完全人工心臓で拍動流、連続流、連続流に拍動流を乗せた流れ(以下、混合流)など種々の形態の流れを生体に与え、さらに拍動流や混合流では立ち上がり時間やパルス幅、波高などのパラメータを変化させることによって種々の流量波形を生体に与え、微小循環の連続観察、血行動態データの変化などを総合的に調べ、連続流で長期間潅流された揚合、生体が生きていけるのか、どう反応するのか、拍動流が必要な場合は最適な流量波形があるのかなどを明らかにすることを目的としている。本年度は以下の研究成果を得た。・波動型完全人工心臓の膜のデザイン、シャフトの構造と材質等を改良する事によって、ポンプ及び駆動機構の耐久性の向上を計った。・その結果、ヤギに埋め込んだ慢性動物実験で52日、53日、72日の長期生存に成功した。・波動型完全人工心臓が拍動流でも連続流でも駆動可能なような新しい駆動装置を開発した。・慢性実験中のヤギに用いて、拍動流と連続流の切り替えの制御がうまくいくことを確認した。・微小循環観察用のプローブを開発した。35万画素のCMOSカメラに接写レンズを付け、長さを短くするためにミラー付のプリズムを装着し、血管新生用のScaffoldに固定した。・この装置をヤギの体内に埋め込み6週間にわたって観察し、血管の新生状況を撮影することに成功した。本研究は人工心臓の流れ状態が生体の末梢循環にどのような影響を及ぼすかを調べ最適の流れ状態を確定することを目的にしており、そのための人工心臓の改良、観察プローブの開発、改良およびこれらを用いた動物実験が研究の主体となる。1)人工心臓の開発、改良・波動型人工心臓のディスク形状を改良してポンプ出力の増大に成功した。・センサーレスモータの駆動回路の開発に成功した。・埋込型圧力センサーの開発とその自動キャリブレーション方法を考案した。・新しい人工心臓として螺旋流ポンプを考案しその試作および基礎性能実験を行い、良好な結果を得た。2)微小循環観察プローブ・高解像度(130万画素)のCCDカメラ(オートフォーカス、ホワイトバランス)により超小型(18×42×38mm)微小循環観察プローブの開発に成功した。3)動物実験・波動型完全人工心臓をヤギに埋め込んで拍動流、連続流を発生させ、その全身状態に及ぼす影響を調べた。・その結果、連続流でもヤギの一般状態、血行動態、肝機能や腎機能に特別な変化がないことが明らかになった。・微小循環観察プローブとポリグリコール酸(PCA)をヤギの皮下に埋込み、PGA上の組織再生の様子を観察した。・その結果、組織新生時にはPGA表面に多くの毛細血管が観察されたが、新生修了後は毛細血管は消失し、細動静脈レベルの血管のみ残ることが明らかになった。1)人工心臓の開発、改良・デザイナーと共同で工業および医療デザインの見地から波動型完全人工心臓の第5次モデルを作製し、ヤギに埋め込んでフィッティングが良好であるごとを確認しだ。2)微小循環観察プローブ・観察対象別に倍率を変えたカメラの開発を行った。3)動物実験・波動型完全人工心臓をヤギに埋め込んで153日生存させることに成功した。・この間人工心臓は1/

R制御下に拍動流で駆動したが51日目から53日目、および54日目から56日目までは連続流に切り換え、血行動態や腎機能、肝機能への影響を調べた。・その結果、1/R制御下では血行動態や臓器機能に影響は現れないことがわかった。・しかし、連続流への切り換え前後24時間の連続計測データを周波数解析したところ1/fゆらぎと高周波数領域(HF)および低周波数領域(LF)のピークが観察され、ことにLF領域のピークは拍動流のほうが顕著に大きいことが判った。・微小循環プローブの埋め込みではポリグリコール酸とポリエステルベルーアを皮下に埋め込みその表面への組織と毛細血管網の新生の観察に成功した。本研究は人工心臓の流れ状態が生体の末梢循環にどのような影響を及ぼすかを調べ、最適流れ状態を確定することを目的としており、そのための人工心臓の改良、観察プローブの開発・改良およびこれらを用いた動物実験が研究の主体となる。本年度は以下の研究成果を得た。1.微小循環観察プローブの改良・観察プローブに足場を組み込むことで長期間・安定した視野を確保することに成功した。・観察対象別に倍率の異なる3種類(光学倍率0.4/3.0/6.0)の観察プローブの開発を行った。・倍率を上げるほど微細な血管を観察することが可能であるが、逆に視野範囲が小さくなること、デバイスサイズが大きくなることが、今後の課題となった。2.動物実験・波動型完全人工心臓をヤギに埋め込んで最長153日生存させることに成功した。・波動型完全人工心臓埋め込みヤギにおいて拍動流と連続流駆動を行い、生理的反応を調査した。・微小循環観察プローブの足場に微小血管が新生する様子を経時的に観察することができた。・微小循環観察プローブは90日以上の長期使用においても安定して生体情報を取得可能であった。・微小循環観察プローブによって、生体の血圧変動に起因する血管の収縮・拡張をリアルタイムに観察し、記録することができた。