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低カリウム野菜の慢性腎臓病患者における満足度および有用性の検討

慢性腎臓病(CKD)患者は1300万人が罹患しており、コモンディジーズの一つである。CKDは、心血管疾患を発病することから心腎相関と呼ばれている。CKD進行防止のためには危険因子に対する介入を行うと同時に、降圧効果・臓器保護効果・尿蛋白減少効果などを期待してレニン-アンジオテンシン系抑制薬を常用する。しかし合併症としての高カリウム血症は生野菜摂取を躊躇させ、家族の団欒を阻害してきた。本研究では、水耕栽培によってカリウムの含有量を5分の1に減らすことに成功した低カリウム野菜に着目して、維持血液透析患者の日常生活に取り入れることによる生活の質の向上と有用性について検討した。まず、低カリウム野菜の潜在的な需要を明らかにするために、維持血液透析患者と血液透析医療にあずかるスタッフを対象に「高カリウム血症」に対する意識調査を行った。その結果、患者も医療者も高カリウム血症に対して非常に神経をつかっており、その管理が大きなストレスになっている現状が浮かび上がり、低カリウム野菜のニーズが極めて高いことが判明した。次に、維持血液透析患者を対象に低カリウム野菜の満足度と有用性について臨床試験を行った(52名)。その結果、3か月間の低カリウムレタスを食用した感想として「野菜を食べられるのがうれしかった」、また早期の導入を期待する声など好意的な反応が多かった。さらに低カリウム野菜が患者のカリウム管理に役に立つとの声が96%で得られた。客観的指標として血清K値が中止後2週で有意に上昇したこと(N = 52; 5.22 ±0.76→5.36 ±0.74 mEq/L, P = 0.04)は、低カリウム野菜が血清カリウムの低下に寄与していたことを示唆する結果と考えられた。低カリウム野菜は「機能性野菜」の1種であり、CKD患者や慢性維持透析患者のカリウム制限指導を補完するものであることが期待される。本研究課題は、機能性野菜の1つとして注目される低カリウム野菜の臨床現場における有用性について検討するものである。とくに慢性腎臓病(CKD)においては併発症としての高カリウム血症は生命を脅かすものであり、毎日の食事から摂取するカリウムを厳しく制限することが必要となる。このことは、生活の質を著しく損ねることであり、カリウムの含有量を5分の一に減らすことに成功した低カリウムレタスはCKD患者や慢性維持透析患者のカリウム制限指導の一貫として有用である可能性が期待される。まず、維持透析患者および透析医療関係者の高カリウム血症に対する意識調査をアンケート形式で施行した。その結果、患者側からは1,099名の回答が得られ、59%の患者がカリウム管理にストレスを感じているという実態が判明した。一方、医療側も高カリウム血症に対して57%がストレスになっていた。そこで本研究課題のもと、まずは血液透析患者における満足度と有用性について検討することにした。試験デザインは非盲検の前後比較試験として、低カリウムレタスを3か月毎日摂食し、その後通常食にクロスオーバーして、患者からは低カリウムレタスを通常食と比較しての食感、食べやすさ、便通などを比較し、同時に血液検査の項目として血清K値および血液ガスを比較するプロトコールにした。同時に服用が難しいとされるカリウム吸着薬の必要性の変化についても検討した。本学および協力施設の倫理委員会の審査を受け、15施設、50例の症例登録を目標に研究を開始した。計画通りに進行し、まもなく全症例の研究が終了する。現在、研究終了症例から患者アンケートの回収、検査値、薬剤服用歴の変化などを回収している。本学および協力施設の倫理委員会の審査を受ける時点でやや時間を必要としたが、研究開始後は本学の関連病院および関連クリニック15施設から50例の症例登録は比較的スムースに行うことができた。また研究プロトコールも低カリウムレタスの強制的な摂食期間は3か月であり、研究費の支援もあって患者負担はまったくなかったことが、症例登録のエントリーを容易にした側面もある。一方で、脱落例も若干例あったが、これは低カリウムレタスを強制的に食することへの抵抗、家庭の保存用冷蔵庫の容量問題などであり、低カリウム野菜に直接に関連したものではなかった。いずれにしても大きな事故は発生しなかった。特に慢性腎臓病(CKD)においては併発症としての高カリウム血症は生命を脅かすものであり、毎日の食餌から摂取するカリウムを厳しく制限することが必要となる。このことは、生活の質を著しく損ねることであり、カリウムの含有量を5分の1に減らすことに成功した低カリウムレタスはCKD患者や慢性維持透析患者のカリウム制限指導の一貫として有用である可能性が期待される。

試験デザインは非盲検の前後比較試験として、低カリウムレタスを3か月毎日摂食し、その後通常食にクロスオーバーして、患者からは低カリウムレタスを通常食と比較しての食感、食べやすさ、便通などを比較し、同時に血液検査の項目として血清K値および血液ガスを比較するプロトコールにした。同時に服用が難しいとされるカリウム吸着薬の必要性の変化についても検討した。本学および協力施設の倫理委員会の審査を受け、15施設、50例の症例登録を目標に研究を開始した。計画通りに50例の症例登録を得て、全症例の研究が終了した。現在、試験結果を回収し、データを解析する段階である。理由本学の関連病院および関連クリニック15施設から50例の症例登録は比較的順調に行うことができた。研究計画書では低カリウムレタスの強制的な摂食期間は3か月と比較的短期間であったが、一部の患者さんには単調である、飽きたなどの意見も出た。大きな有害事象は発生しなかった。慢性腎臓病(CKD)患者は1300万人が罹患しており、コモンディジーズの一つである。CKDは、心血管疾患を発病することから心腎相関と呼ばれている。CKD進行防止のためには危険因子に対する介入を行うと同時に、降圧効果・臓器保護効果・尿蛋白減少効果などを期待してレニン-アンジオテンシン系抑制薬を常用する。しかし合併症としての高カリウム血症は生野菜摂取を躊躇させ、家族の団欒を阻害してきた。本研究では、水耕栽培によってカリウムの含有量を5分の1に減らすことに成功した低カリウム野菜に着目して、維持血液透析患者の日常生活に取り入れることによる生活の質の向上と有用性について検討した。まず、低カリウム野菜の潜在的な需要を明らかにするために、維持血液透析患者と血液透析医療にあずかるスタッフを対象に「高カリウム血症」に対する意識調査を行った。その結果、患者も医療者も高カリウム血症に対して非常に神経をつかっており、その管理が大きなストレスになっている現状が浮かび上がり、低カリウム野菜のニーズが極めて高いことが判明した。次に、維持血液透析患者を対象に低カリウム野菜の満足度と有用性について臨床試験を行った(52名)。その結果、3か月間の低カリウムレタスを食用した感想として「野菜を食べられるのがうれしかった」、また早期の導入を期待する声など好意的な反応が多かった。さらに低カリウム野菜が患者のカリウム管理に役に立つとの声が96%で得られた。客観的指標として血清K値が中止後2週で有意に上昇したこと(N = 52; 5.22 ±0.76→5.36 ±0.74 mEq/L, P = 0.04)は、低カリウム野菜が血清カリウムの低下に寄与していたことを示唆する結果と考えられた。低カリウム野菜は「機能性野菜」の1種であり、CKD患者や慢性維持透析患者のカリウム制限指導を補完するものであることが期待される。低カリウムレタスの摂取期間である3か月はすでに終了し、通常食にもどす3か月期間もまもなく終了する。現在患者からのアンケート調査票を回収し、協力医療施設から検査値および薬剤服用変化についてのデータを回収中である。全50例が集まり次第、統計的手法で解析する予定であり、学会報告および論文報告などにより研究成果を発表して、この新規の機能性野菜についてはば広く公表する予定である。今回はすでに血液透析を行っている患者での研究であったが、低カリウム野菜の有用性は保存期にあるCKD患者でも検討する必要がある。
自己エネルギー汎関数理論による重い電子系における磁気秩序と近藤効果の競合の研究

重い電子系のモデルである周期的アンダーソンモデルを対象にして,磁性イオン希釈系における特徴的な物性を取り扱う手法の構築を試みた.自己エネルギー汎関数理論や動的平均場理論は,局所的な量子多体効果を正しく取り込む方法である.自己エネルギーを摂動論的・非摂動論的に構成する方法を併用し,コヒーレント・ポテンシャル近似と組み合わせて,磁性イオン希釈系のランダムネス効果と電子相関効果を統一的に取り扱うことができることを示した.重い電子系のモデルである周期的アンダーソンモデルを対象にして,磁性イオン希釈系における特徴的な物性を取り扱う手法の構築を試みた.自己エネルギー汎関数理論や動的平均場理論は,局所的な量子多体効果を正しく取り込む方法である.自己エネルギーを摂動論的・非摂動論的に構成する方法を併用し,コヒーレント・ポテンシャル近似と組み合わせて,磁性イオン希釈系のランダムネス効果と電子相関効果を統一的に取り扱うことができることを示した.初年度に当たる本年度は,予備的な研究として,自己エネルギーを摂動論的に構成する方法の適用可能性を調べることを目的とした.具体的には,動的平均場理論,特に,遂次摂動理論の適用の妥当性を詳細に検討することを目的とした.重い電子系の理論モデルの一つである周期的加Andersonモデルに対して,自己エネルギーを摂動論的に構成する逐次摂動理論を,磁場中でも適用できるように拡張した修正逐次摂動理論の枠組に沿って,計算プロラムの作成を行った.修正逐次摂動理論の枠組の中で周期的Andersonモデルの磁化過程を調べるために,磁場を印加した場合の磁化の計算を行えるよう,プログラムを作成した.本年度は,予定した研究段階まで進まず,具体的に磁化過程を計算するまでには至らなかった.また,粒手-正孔対祢性がない一般の場合の周期的Andersonモデルに適用できるよう,修正逐次摂動理論に甚つぐ計算プログラムを作成した.現実的な系を念頭においた磁性イオン希釈モデルとして、各磁性イオンサイトでの電子のエネルギーがAイオンとBイオンで異なるように拡張した周期的Andersonモデルを採用し,コヒーレント・ポデンシャル近似と動的平均場理論,特に,修正逐次摂動理論を組み合わせた枠組を構成した.数値計算に必要な予備計算プログラムを作成した.本年度は,重い電子系の理論モデルの一つである周期的Andersonモデル,特に,現実的な系を念頭においた磁性イオン希釈モデルとして,各磁性イオンサイトでのf電子のエネルギーがAイオンとBイオンで異なるように拡張したモデルを対象にして,動的平均場理論とコヒーレント・ポテンシャル近似法を融合させた方法を適用して,系の磁気的性質を調べることを主な目的とした.動的平均場理論の枠組の中で,自己エネルギーを摂動論的に構成する修正逐次摂動理論(修正逐次摂動理論を磁場中でも適用できるように拡張した理論)の手法に沿って, Green関数を計算するプログラムを作成した.得られたGreen関数から微小磁場下での磁化を計算し,近似的な帯磁率を求めて,その温度変化や帯磁率における相関効果を調べた.この研究により,動的平均場理論の枠組の中で自己エネルギーを摂動論的に構成する方法の妥当性が確認できた.また,動的平均場理論とコヒーレント・ポテンシャル近似法とを組み合わせた手法の新たな適用例を示すことができた.また,修正逐次摂動理論の適用条件を調べるために,粒子-正孔対称性のない,より一般的な状態密度を持つ系への適用を試みた.具体的には,単体強磁性金属を念頭においた特徴的な状態密度を仮定したHubbardモデルを対象にして,その磁化過程や帯磁率の温度変化などを計算した.この研究により,粒子-正孔対称性のない系においても,動的平均場理論及び修正逐次摂動理論が十分適用できることが示された.さらに,シンプルなモデルにおける金属強磁性の出現条件として,状態密度の特殊性(Femi準位が,バンド端のピークに位置するような構造を持つ)が重要であることを示すことができた.1.一般的な重い電子系の磁性イオン希釈系を念頭において,電子-正孔対称性のない周期的アンダーソンモデルを対象にして研究を行った.f電子間にクーロン斥力を仮定したサイトを磁性イオンサイトとし,それ以外のサイトを非磁性イオンサイトとする磁性イオン希釈モデルを採用し,動的平均場理論の枠組で摂動論的に自己エネルギーを構成する修正逐次摂動理論とコヒーレント・ポテンシャル近似を組み合わせた理論を用いて,電気抵抗の温度変化などを計算した.電子-正孔対称性を仮定すると,フェルミ面上にギャップが開いて絶縁体となるが,本研究では,電子数を制御して,金属的な基底状態を実現するパラメータを仮定して計算することで,本研究の枠組が一般的な重い電子系の磁性イオン希釈系に対応するモデルにも拡張できることが示された.2.非摂動論的に自己エネルギーを構成する方法の援用例として,動的平均場理論の枠組で厳密対角化法を用いた.対象とするモデルには,バンド端にシャープなピーク構造を持つ特徴的な状態密度を仮定したハバードモデルを用い,その磁化過程を調べることで強磁性の実現条件を探ることを試みた.基礎的な知見として,当該モデルにおける電子数密度の化学ポテンシャル依存性を調べて,非摂動論的に構成した自己エネルギーにより,特定の電子数密度でモット転移が起こることを確認できた.
分子解析による牛扁桃由来豚丹毒菌の疫学的意義

1.関節炎罹患豚由来アクリフラビン耐性豚丹毒菌の病原性と遺伝学的性状19941995年に石川県のと畜揚において関節炎罹患豚から分離された血清型1aでアクリフラビン耐性を示した豚丹毒菌18株のアクリフラビン耐性度、マウスと豚に対する病原性、さらに、パルスフィールド電気泳動(PFGE)による遺伝子型を調べた。その結果、12株が生ワクチン製造用のアクリフラビン耐性弱毒株(以下生ワクチン株)と同程度のアクリフラビン耐性を示し、そのうち4株はマウスに対して生ワクチン株と同程度の病原性を示した。この12株の中から、アクリフラビン耐性度とマウスに対する病原性が生ワクチン株と同程度の7株を選んで豚に接種したところ、1株だけが生ワクチン株と同程度の病原性を示した。さらに、この株はPFGEにおいても生ワクチン株と同じパターンを示した。一方、他の6株は豚に対してより強い病原性を示し、かっ、PFGEでは別の異なる4種のパターンを示した。以上より、アクリフラビン耐性で弱毒の豚丹毒菌が野外の豚に存在し、それらは病原性と遺伝学的性状において多様性のあることが示された。また、生ワクチン株と野外株の識別にアクリフラビン耐性以外の適切なマーカーが必要であると考えられた。2.種々の動物由来豚丹毒菌のアクリフラビン耐性度とRAPD型別による疫学的解析19942005年に豚、牛、鶏及びと畜場の環境由来の豚丹毒菌合計32株について、血清型別、アクリフラビン耐性試験及びRAPD法による遺伝子型別行い、生ワクチン株を含む7株の豚丹毒菌参照株と比較した。プライマーは用いた13種のうちNK6とD9355で良い結果が得られた。すなわち、プライマーNK6によって供試株は5つのRAPDパターン(ae)に分かれ、D9355によって8つのパターン(AH)に分かれた。これらのパターンは血清型とは無関係で、同じ血清型の株でも異なるパターンを示したことから、RAPD法でも本菌株間の遺伝的差異を特定できることが示唆された。また、生ワクチン株を含む血清型la株のいくつかはそれらのアクリフラビン耐性度や病原性が異なっても遺伝的には相互に近い関係にあることが示唆された。これらの結果から、プライマーD9355を用いるRAPD法は種々の動物由来豚丹毒菌を迅速に分類する信頼できる方法として本菌の疫学的解析に有用であると思われた。以上より、アクリフラビン耐性豚丹毒菌は豚及びその他の家畜や環境に広く分布し、これらの野外株は血清型や遺伝子型が生ワクチン株とは必ずしも一致しないことから、野外における豚の関節炎が生ワクチンによって起こっていると結論づけるのは難しいことが明らかにされた。1.種々の動物及び環境より分離された豚丹毒菌の性状解析19942006年に豚、牛、鶏、イルカ、及びと畜場のまな板から分離された合計35株の豚丹毒菌(Erysipelothrix)の血清型、アクリフラビン耐性及び遺伝子型を調べ、豚丹毒生ワクチン製造用株であるアクリフラビン耐生弱毒株のそれらの性状との比較を行った。その結果、35株すべてがPCR法による菌種同定でE.rhusiopathiaeと同定された。また、そのうちの20株がアクリフラビン耐性を示し、耐性度は生ワクチン株と同等であった。これらの株には牛扁桃由来の1株とまな板由来の1株も含まれており、牛及び環境から初めてアクリフラビン耐性豚丹毒菌が分離された。次に、プライマーNK6を用いてramdomly amplified polymorphic DNA (RAPD) typingを実施したところ、アクリフラビン耐性株は3つのRAPDタイプに分けられ、そのうちの1タイプは生ワクチン株と一致した。これには、まな板由来株が含まれていた。一方、アクリフラビン感受性であった15株は6つのタイプに分けられ、かつ、耐性株とは異なっていた。以上より、アクリフラビン耐性豚丹毒菌が豚だけでなく、牛や環境にも存在することが明らかになり、それらをRAPD法で感受性株と区別できることが判った。2.健康豚の糞便より豚丹毒菌の分離と菌種の同定20052006年に某と畜場において合計567頭の健康豚の糞便を採取し、それより豚丹毒菌の分離を試みた。その結果、2頭(0.35%)から本菌が分離され、分離株についてPCR法を実施したところ、2株ともE.rhusipathiaeと同定された。また、RAPDタイプはE.rhusiopathiaeの基準株と同じであった。以上より、健康豚の腸管内に豚丹毒菌の保菌が確認された。現在、さらに例数を増やして検討中である。

この12株の中から、アクリフラビン耐性度とマウスに対する病原性が生ワクチン株と同程度の7株を選んで豚に接種したところ、1株だけが生ワクチン株と同程度の病原性を示した。さらに、この株はPFGEにおいても生ワクチン株と同じパターンを示した。一方、他の6株は豚に対してより強い病原性を示し、かっ、PFGEでは別の異なる4種のパターンを示した。以上より、アクリフラビン耐性で弱毒の豚丹毒菌が野外の豚に存在し、それらは病原性と遺伝学的性状において多様性のあることが示された。また、生ワクチン株と野外株の識別にアクリフラビン耐性以外の適切なマーカーが必要であると考えられた。2.種々の動物由来豚丹毒菌のアクリフラビン耐性度とRAPD型別による疫学的解析19942005年に豚、牛、鶏及びと畜場の環境由来の豚丹毒菌合計32株について、血清型別、アクリフラビン耐性試験及びRAPD法による遺伝子型別行い、生ワクチン株を含む7株の豚丹毒菌参照株と比較した。プライマーは用いた13種のうちNK6とD9355で良い結果が得られた。すなわち、プライマーNK6によって供試株は5つのRAPDパターン(ae)に分かれ、D9355によって8つのパターン(AH)に分かれた。これらのパターンは血清型とは無関係で、同じ血清型の株でも異なるパターンを示したことから、RAPD法でも本菌株間の遺伝的差異を特定できることが示唆された。また、生ワクチン株を含む血清型la株のいくつかはそれらのアクリフラビン耐性度や病原性が異なっても遺伝的には相互に近い関係にあることが示唆された。これらの結果から、プライマーD9355を用いるRAPD法は種々の動物由来豚丹毒菌を迅速に分類する信頼できる方法として本菌の疫学的解析に有用であると思われた。以上より、アクリフラビン耐性豚丹毒菌は豚及びその他の家畜や環境に広く分布し、これらの野外株は血清型や遺伝子型が生ワクチン株とは必ずしも一致しないことから、野外における豚の関節炎が生ワクチンによって起こっていると結論づけるのは難しいことが明らかにされた。
膜材料で作られた気体展開はりの曲げ特性に関する研究

本研究では,三次元画像計測ソフトウェアの導入により,ステレオ画像から計測点の変形状態を定量的に把握した.特に,インフレータブルはりに生ずるしわの実測と有限要素法による定式化と予測等を主目的とし,その目的はほぼ達成された.その他,関連するインフレータブル構造の変形後の形状計測に対しても三次元画像計測ソフトウェアの有効性を確認することができた.内部に気体圧力を加えて展開し,その形状を維持する膜材料で作られたガスインフレータブルはり構造の曲げ特性に関して,片持ちインフレータブルはりでは実験的に得られる荷重ーたわみ曲線が従来の理論から計算される曲線と大きくずれることが明らかになったため,本研究では理論的計算と実験結果との違いを合理的に説明するための新しい理論構築を行ってガスインフレータブルはり構造の設計に役立てることを目的としている.上記目的の遂行に当たって有限要素法の定式化と計算ならびに実験との比較によるアプローチを行うが,初年度においては,1)力学モデルとして予備実験によって予測された膜の耐圧縮特性の組み込みを行った有限要素法モデルを構築し,2)すでにある実験装置をベースにした実験装置を新たに製作した.製作に当たり,三次元写真応用計測システムであるKURABO製Kuraves-MDを導入してその有効性を確認した.本年度においては,Kuraves-MDシステムの応用として,ガスインフレータブルはりをストリンガーとして使用した航空機用主翼構造の変形計測への適用を行った.ストリンガーは反射特性の強い膜材料(アルミ蒸着したEVOH膜)でできたガスインフレータブルはりを使用し,主翼外皮には透明性の高いフィルム材料を用いた.このような構造の変形計測に対しても,三次元写真応用計測システムの適用は有効であることが確認された.なお,適用に際しては,いくつかの注意が必要であることも得られた.これらの点に関して,学会で報告した.本研究では,三次元画像計測ソフトウェアの導入により,ステレオ画像から計測点の変形状態を定量的に把握した.特に,インフレータブルはりに生ずるしわの実測と有限要素法による定式化と予測等を主目的とし,その目的はほぼ達成された.その他,関連するインフレータブル構造の変形後の形状計測に対しても三次元画像計測ソフトウェアの有効性を確認することができた.内部に気体圧力を加えて展開しその形状を維持する膜材料で作られたガスインフレータブルはり構造の曲げ特性に関して,片持ちインフレータブルはりにおいて,荷重たわみ曲線が従来の理論解で予測される曲線と大きくずれることことが明らかになったため,本研究では,この理論解との差を合理的に説明するための新しい理論を構築し,ガスインフレータブルはり構造の設計に役立てることを目的としている.上記目的の遂行に当たって有限要素法の定式化と計算ならびに実験との比較によるアプローチを行うが,初年度においては,まず力学モデルの構築と実験装置の高精度化を行う.具体的には,力学モデルでは予備実験において予測された膜の耐圧縮応力特性を組み込んで有限要素法の定式化を行い,実験装置においては現有する予備的研究のための実験装置をベースにして新たに製作した.実験装置の設計・製作においては,現有する予備的研究のための実験装置を改良して用いることとするが,計測系として三次元写真応用計測システムであるKURABO製のKuraves-MDを導入した.このシステムはカメラによって撮影された画像を元にした三次元計測システムであり,インフレータブルはり構造に外力が作用した場合に発生するしわの定量化を主目的として導入した.予備的研究の際に用いてきたレーザー変位計よる計測において問題になっていたレーザー光の散乱による計測データの大幅なずれはもちろんないので,良好な計測が可能になった.

なお,Kuraves-MDを用いた実際の計測例を学会で報告した.内部に気体圧力を加えて展開し,その形状を維持する目的で膜材料によって作られたガスインフレータブルはり構造の曲げ特性に関して,方もちインフレータブルはりでは実験的に得られる荷重ーたわみ曲線と大きくずれることが明らかになったため,理論的計算と実験結果との違いを合理的に説明するための新しい理論構築を行ってガスインフレータブルはり構造の設計に役立てることを目的にしている.上記目的の遂行に当たって,有限要素法の定式化と計算ならびに実験との比較によるアプローチを行うが,初年度においては,力学的モデル構築と予備的実験による有限要素法モデルの構築と三次元写真応用計測システムの導入によりその有効性を確認し,二年度目においては,ガスインフレータブルはりを主翼ストリンガーとして利用した航空機構造の変形計測への適用を行い,このような主翼構造の変形特性,特に,外皮の座屈特性について研究を行った.三年度目においては,カメラを二台に増やすなどの改良を行って写真撮影中の実験装置被写体内部の圧力変動に伴って生ずる形状のわずかな変動による誤差をのぞくと共に,カメラ原点を固定することに伴う種々の変形状態の比較を容易にすることができた.膜構造工学初年度終了時点において問題になっていた点は,一台のカメラによって異なる視点から画像を撮影する場合,時間差によって圧力変動などが生じた場合に正しい変形状態が撮影できないことがわかっていた.今年度においては,もう一台同じカメラを導入することでこの問題を解消した.つまり,二台のカメラ位置を固定しておいてほぼ同時にシャッターを切ることで初年度問題になっていた問題点は解消された.実験装置の設計・製作においては,現有する予備的研究のための実験装置を改良して用いることとしているが,今年度の研究においては実験装置の大幅な改良は特に必要としなかったが,三次元写真応用計測システムのために若干の改良を行った.問題点としては圧力を一定に保つ必要があるが,カメラをもう一台導入することで解決できそうである.Kuraves-MDの導入は順調に行われ,実際にKuraves-MDを使って三次元写真応用計測を行い,良好な結果を得た.ただし,上述の問題があるので,同種のカメラをもう一台導入することでほぼ同時のステレオ計測が可能になればより確実な計測結果が得られる可能性がある.初年度に積み残した計測系のシステム改良によりカメラ位置の問題とそれに伴う問題点はほぼ改良されたようである.今後,2012年度に検討を本格化したインフレータブルはり構造のを耐圧縮応力特性を組み込んだ張力場理論を用いた力学モデルならびにシェル理論に基づく有限要素法定式化に力学モデルについて具体的にプログラミングを行い,負荷-変形間の関係のシミュレーションを実施して実験結果と比較検討を行う.得られた成果は随時学会等で発表し,論文にまとめて投稿する予定である.また,計測系のシステムを本課題以外の課題に対しても適用を考えたい.2012年度に導入した三次元写真応用計測システムKuraves-MDを本格的に利用して三次元計測を実施する.導入したKuraves-MDは基本構成であるので,さらにオプションとしてMD-ボリューム計測セットを導入し,より高度な計測を実施する.また,2012年度に積み残した計測系の改良も行い,システムをより充実したものとする予定である.加えて,2012年度に検討を本格化したインフレータブルはり構造のを耐圧縮応力特性を組み込んだ張力場理論を用いた力学モデルならびにシェル理論に基づく有限要素法定式化に力学モデルについて具体的にプログラミングを行い,負荷-変形間の関係のシミュレーションを実施して実験結果と比較検討を行う.また,現有するNXNASTRAN(汎用有限要素法ソフトウェア)を用いたシミュレーションも行う予定である.得られた成果は随時学会等で発表し,論文にまとめて投稿する予定である.2012年度は当初計上していなかった参加登録費が発生した一方で全体で22,714円の残額が発生した.残額は主として旅費の支出が少なかったことが主要因である.2013年度は物品費に組み込んで使用する予定である.2013年度は当初計上していなかった参加登録費が予想より少なく済み,人件費も少なく済んだために14,666円の残額が発生した.最終年度(2014年度)は物品費に組み込んで使用する予定である.2012年度では,三次元写真応用計測システムKuraves-MDの導入とそれを用いた実際の計測を行い,良好な結果を得て実際の計測例を学会で報告した.2013年度では,学会で報告した計測例ではない本来の対象物に対しての適用を進める.また,その結果を反映した有限要素法の定式化を行う.また, 2012年度で生じた残額は物品費に組み込み,2013年度の実験装置の整備等のために支出予定である.学会での発表回数も増やし,計測実験のための補助者の雇用も2013年度は研究分担者へ直接経費を配分予定である.
ユビキチン系による細胞外環境新規受容調節システム

線虫の性分化においては、細胞外分泌性シグナル蛋白質HER-1に由来する情報を膜レセプターであるTRA-2が受容し、核内転写制御因子に伝達する情報伝達カスケードが存在し、それぞれの変異により、本来は雌雄同体である線虫が女性化(卵細胞のみを生成)、あるいは男性化(精細胞のみを生成)の表現型として顕示される。我々は最近、細胞外シグナルにコントロールされる線虫の性決定情報伝達カスケードに、ユビキチン修飾系が決定的に重要な機能を有することを世界で初めて見出し、解析をすすめた。本研究においては、性分化の決定に到る機序を、細胞外環境の変動と相互作用する協調的モジュレーションの典型モデルとして捉え、精緻に制御された細胞外環境情報の伝達機構を解明するため、細胞外リガンドの受容に応じたTRA-2レセプターの新規制御機構を理解し、細胞の発生運命を支配する新しい普遍的分子メカニズムとして統合的にこれを理解することを目指した。その結果、1)細胞外分泌性蛋白質HER-1により規定される細胞外環境が、TRA-2の時空間的挙動(量的調節も含む〉と如何に相互作用しうるかという点について、我々が世界で初めて調製に成功した優れた特異性・力価を示す抗TRA-2抗体などを駆使して明らかにした、2)TRA-2の挙動が細胞外シグナルによりコントロールされる過程で、複数のユビキチンレセプター群が如何に寄与しているかを明らかにし、細胞外シグナルの受容における新しい特異性獲得の分子機構として明らかにした。線虫C.elegansはポストゲノム時代の遺伝学的研究材料として極めて優れた特長を有するモデル生物である。我々は最近、細胞外シグナルにコントロールされる線虫の性決定情報伝達カスケードに、ユビキチン修飾系が決定的に重要な機能を有することを世界で初めて見出し、解析をすすめている。本研究においては、性分化の決定に到る機序を、細胞外環境の変動と相互作用する協調的モジュレーションの典型モデルとして捉え、精緻に制御された細胞外環境情報の伝達機構を解明するため、細胞外リガンドの受容に応じたTRA-2レセプターの新規制御機構を理解し、細胞の発生運命を支配する新しい普遍的分子メカニズムとして統合的にこれを理解することを目指している。すなわち、1)細胞外分泌性蛋白質HER-1により規定される細胞外環境が、TRA-2の時空間的挙動(量的調節も含む)と如何に相互作用しうるかという点について、我々が世界で初めて調製に成功した優れた特異性・力価を示す抗TRA-2抗体などを駆使して明らかにしつつある、2)TRA-2の挙動が細胞外シグナルによりコントロールされる過程で、複数のユビキチンレセプター群が如何に寄与しているかを明らかにし、細胞外シグナルの受容における新しい特異性獲得の分子機構として明らかにしつつある。
現代地方都市における「ローカルな調整様式」の社会学的調査研究

本調査研究は、グローバリゼーションが進展し、地域が直接的にグローバルな影響にさらされ、かつ新自由主義的な国家政策との関連で、成長第一主義的な地域振興、すなわち、「中央依存型」「公共投資依存型」の地域振興から、あたらしい「まちづくり」の方法と主体形成に向けて苦悶している三つの地域、北海道北見市、愛知県瀬戸市、沖縄県宜野湾市の実状を分析し明らかにした。北見市においては、「資源供給型」「公共投資依存型」「中央主導型」経済からの脱却と、自立的な地域産業の確立を目指す「産業クラスター」運動と、新自由主義的な手法を取る神田市政が、地域の多様な利害を調整していけるのかどうかが、今後の課題であることを明らかにした。瀬戸市においては、愛知万国博覧会の主会場予定地が長久手町に移った現在、ビッグ・プロジェクト依存の中央主導型のまちづくりではなく、瀬戸市の地元政・財界がどのように「政治的に」自己革新して、幅広い住民諸階層の利害や運動に対応するのかが、瀬戸市の課題であることを明らかにした。これに対して、宜野湾市においては、普天間飛行場跡地利用も含めた中央政府への依存と、米軍基地に依存する経済からの脱却と自立したまちづくりとのジレンマに直面していることを明らかにした。全国の地方都市として、何らかの地場産業があり、「地方拠点都市地域」に指定されている人口20万人未満の都市(地域)と定義し、その条件に適合する諸都市の中から、九州ないし北海道の「周辺圏」は佐世保市、都城市、北見市、稚内市、東海圏は敦賀市、高山市、東海環状都市帯は瀬戸市を選び、ヒヤリングと資料収集を中心とする調査を行った。このいわばパイロット的な調査から以下のようなことが明らかとなった。瀬戸市のように万国博覧会誘致といった巨大プロジェクトを通じてであれ、逆に地域産業構造の「空洞化」を通じてであれ、グローバリゼーションとその影響を通じて、地域、とりわけ基礎自治体の再定義が迫られつつあることが明らかとなった。それは、広域行政(市町村合併)へのある種の必然性と同時に、地域生活の維持のためにも基礎自治体の戦略的重要性の増大という形をとって進行していると考えられる。そして、その中で、東京から見れば「周辺圏」になる都市地域において、海外との接触ないし交流を模索する動きが見られる。この境界を超える地域アイデンティティの模索を、今日の地方都市における諸動向の中で如何に位置付けるか、本調査研究の目的にとっても注目すべき動きである。それとの関連で、当初、計画には入っていおらず、都市の規模が大きくて本研究の目的とは直接係わらないかもしれないけれども、アジアへの新たな玄関口として脚光を浴びている福岡市にもヒヤリングと資料収集を行った。グローバリゼションの進展する下でローカルな調整様式のあり方を検討するために、本調査研究では人口10万人前後の地域の中から、「資源供給型」「公共投資依存型」「中央主導型」経済から「産業クラスター」創造により、自立的な地域産業の確立を追求している北海道北見地域と、地場産業の衰退の中で万国博覧会を契機に新たな産業文化交流都市を目指している愛知県瀬戸市を主な調査対象とした。2年間の調査研究によって、北見地域については、ある程度の知見を得られたのでそれを中間報告書として公表する。以下は、その概要である。北見市は、網走、紋別と並んでオホーツク圏域の中心的な都市である。戦前、交通の要衝であったことと、薄荷景気に湧いたことなどから、周辺の訓子府、置戸、端野から人口力が集中する商業飲食の中心として発展した。戦後も、公共投資による地域振興策が採られたため、それに依存する土木建設業が多数展開し、20%しかない第2次産業の半分を土木建設業が占めるに至っている。他方、中央の補助金に依存した事務・事業の展開により、公債費比率や赴債許可制限比率は限度ぎりぎりの水準に上昇し、市行財政は硬直化している。また、どこの地方都市でも共通して見られることだが、中心商店街の「空洞化」が始まっている。産業構造上も市の行財政構造上も、北見市は危機的な転換点に直面している。それを打開するために「産業クラスター」創造が注目されるが、北見市の動向は、それが目指す地域戦略にはなり得ておらず、危機感を持った中堅建設業の2代目経営者達の運動にとどまっている。

住民も含め、市行政、地元財界首脳部、「産業クラスター」研究会の活動的なメンバーなどの主なエージェント間の十分な調整と合意が求められる。なお、後の2年間で、北見市の補充調査と瀬戸市の調査研究を行なう予定である。グローバリゼーションの進展する下で、「中欧指導型」「公共投資依存型」のまちづくりからの脱却を目指す「ローカルな調整様式」のあり方を検討するために、本調査研究では、人口10万人前後の地域の中から、北海道北見地域(昨年度に中間報告)に続き、地場産業である陶磁器産業の衰退の中で、2005年万国博覧会開催を契機に新たな産業文化交流都市を目指している愛知県瀬戸市を調査対象とした。北見地域の調査と並行して進めてきた調査もある程度の知見が得られたのでそれを中間報告書として公表する。以下は、その概要である。瀬戸市は歴史的にみるならば、陶磁器産業の単一産業都市であった。戦後、瀬戸市の陶磁器産業は、ノベリティや洋食器を主力にし、輸出を中心に展開してきたが、近年は国際競争の激化と急激な円高の進行により、輸出額は1980年をピークに激減した、また、国内の陶磁器市場の低迷もあって内需転換も進んでいない。1997年の瀬戸市における製造品出荷額等のうち窯業土石製品の比重はわずか25%にまで落ち込み、製造業では電気機器に逆転されるに至った。現在の瀬戸市の主な地域的課題は、この陶磁器産業の停滞と多角的な産業への産業構造の転換、名古屋市のベットタウンとしての住宅都市化と地域社会の変容、都市基盤整備の遅れ、行財政運営の陶磁器産業依存からの転換、そして、2005年万国博覧会の「地元」開催の受容とそれに便乗した中心市街地整備を軸とする「まちづくり」の成否、に整理することができる。しかし、万国博覧会の「地元」(海上の森)開催自体が流動化している現在、旧態然たる開発志向の手法に問題が指摘される。本調査研究は、グローバリゼーションが進展し、地域が直接的にグローバルな影響にさらされ、かつ新自由主義的な国家政策との関連で、成長第一主義的な地域振興、すなわち、「中央依存型」「公共投資依存型」の地域振興から、あたらしい「まちづくり」の方法と主体形成に向けて苦悶している三つの地域、北海道北見市、愛知県瀬戸市、沖縄県宜野湾市の実状を分析し明らかにした。北見市においては、「資源供給型」「公共投資依存型」「中央主導型」経済からの脱却と、自立的な地域産業の確立を目指す「産業クラスター」運動と、新自由主義的な手法を取る神田市政が、地域の多様な利害を調整していけるのかどうかが、今後の課題であることを明らかにした。瀬戸市においては、愛知万国博覧会の主会場予定地が長久手町に移った現在、ビッグ・プロジェクト依存の中央主導型のまちづくりではなく、瀬戸市の地元政・財界がどのように「政治的に」自己革新して、幅広い住民諸階層の利害や運動に対応するのかが、瀬戸市の課題であることを明らかにした。これに対して、宜野湾市においては、普天間飛行場跡地利用も含めた中央政府への依存と、米軍基地に依存する経済からの脱却と自立したまちづくりとのジレンマに直面していることを明らかにした。
歯周疾患と自己免疫疾患の共通リスク遺伝子の特定

歯周疾患と自己免疫疾患に共通したリスク遺伝子を特定することを目的として、両疾患に共通する病因として、免疫複合体(自己抗体・細菌特異的抗体)の処理に重要な役割を担う免疫グロブリン受容体(FcR)と組織破壊に関与する炎症性サイトカインであるインターロイキン1(IL-1)遺伝子に着目し、遺伝子型解析とその機能的検証も実施した。その結果、1慢性歯周炎患者213名、全身性エリテマトーデス(SLE)患者87名、健常者209名を対象に遺伝子多型を解析したところ、FcγRIIA遺伝子が歯周炎とSLEとに統計学的に有意な相関が認められた。この結果の機能的検証のため、FcγRIIA R/R131とFcγRIIA H/H131の各遺伝子型の単球・マクロファージの炎症性サイトカイン産生能を調べたところ、R/R131タイプで有意に高いIL-1産生能が認められ、FcγRIIA遺伝子は歯周炎とSLEとに共通したリスク遺伝子になる可能性が示唆された。2抗体産生抑制性FcγRIIB遺伝子多型について、SLE患者66名、歯周疾患患者58名、健常者44名を対象に解析したところ、FcγRIIB nt775C/Tが共通リスク遺伝子であり、同多型は歯周病原菌Porphyromonas gingivalis 40kDa外膜蛋白に対する特異的抗体産生を制御することが認められた。3関節リウマチ(RA)患者46名、慢性歯周炎患者140名、侵襲性歯周炎患者50名、健常者149名を対象に遺伝子多型解析したところ、IL-1B+3954遺伝子がRAの発症に関与することが示めされた。歯周疾患と自己免疫疾患(SLE)の共通する病因・病態として、免疫複合体(自己抗体・細菌-抗体)の処理に重要な役割を担う免疫グロブリン受容体(FcR)に着目した。喫煙経験のない歯周疾患を有するSLE患者42名、歯周疾患がないSLE患者18名、歯周疾患を有する非SLE患者42名、並びに歯周疾患がない健常者42名よりインフォームド・コンセントを得た後、末梢血を採取し、ゲノムDNAを抽出後、既知のFcR遺伝子多型についてアレル特異的PCR法にてタイピングを行った。その結果、SLE患者群では健常者群と比べて歯周疾患の罹患率が約2倍高かった。2つの疾患に共通して関与したのはFcγRIIA遺伝子であり、FcRIIA-R131が有意に多く患者群に認められた。更にFcRの新規遺伝子多型として、好中球特異的FcαRI(CD89)とB細胞特異的FcγRIIB(CD32)遺伝子に着目し、同遺伝子の塩基配列をシークエンス法により解析した。その結果、FcαRIでは1カ所、FcγRIIBでは7カ所に新たな遺伝子多型が認められた。特に、FcαRInt324A/G、FcRIIB nt775T/Cの2つの遺伝子多型は、歯周疾患が早く発症する侵襲性歯周炎患者において、健常者群と比べて、有意に異なった遺伝子型分布が認められ、侵襲性歯周炎の遺伝子診断マーカーとしての有用性が示唆された。現在、これらの新規遺伝子多型をSLE患者についても同定中であり、今後、自己免疫疾患との関連性を検討する予定である。本研究では、歯周疾患と自己免疫疾患の共通する病因・病態として、免疫複合体(自己抗体・細菌特異的抗体)の処理に重要な役割を担う免疫グロブリン受容体(FcR)と組織破壊に関与する炎症性サイトカインであるインターロイキン1(IL-1)および腫瘍壊死因子受容体(TNFR2)遺伝子に着目した。1 FcR遺伝子

(1)慢性歯周炎患者213名、全身性エリテマトーデス(SLE)患者87名、健常者209名を対象に遺伝子多型解析したところFcγRIIA遺伝子のみに歯周炎およびSLEと有意な相関が認められた。(2)抗体産生抑制性FcRであるFcγRIIBの遺伝子多型について、歯周疾患を有するSLE患者44名、歯周疾患のないSLE患者22名、歯周疾患を有する非SLE患者58名、健常者44名を対象に解析したところFcγRIIB nt775C(232T)アレルが共通リスク遺伝子であることが統計学的に示唆された。(3)関節リウマチ(RA)患者46名を対象にFcR遺伝子多型解析したところ有意な相関が認められなかった。現在、解析症例数を追加中である。(4)侵襲性歯周炎患者46名と健常者80名を対象にFcαRI遺伝子多型解析したところ、侵襲性歯周炎の発症にnt324Aアレルが有意に関与することが統計学的に示唆された。(1)関節リウマチ(RA)患者46名を対象にIl-1遺伝子多型解析したところ、健常者群97名と比べて有意な相関が認められなかったものの、IL-1b+3954(1.2)の頻度が高い傾向にあった。今後、解析症例数を追加する予定である。(2)慢性歯周炎患者196名を対象にTNFR2遺伝子多型解析したところTNFR2+587Gアレルが慢性歯周炎の重症度に有意に関与することが統計学的に示唆された。本研究では、歯周疾患と自己免疫疾患に共通したリスク遺伝子を特定することを目的として、両疾患に共通する病因・病態として、免疫複合体(自己抗体・細菌特異的抗体)の処理に重要な役割を担う免疫グロブリン受容体(FcR)と組織破壊に関与する炎症性サイトカインであるインターロイキン1(IL-1)遺伝子に着目し、遺伝子型分布解析とその機能的検証を実施した。その結果、1慢性歯周炎患者213名、全身性エリテマトーデス(SLE)患者87名、健常者209名を対象に遺伝子多型解析したところFcγRIIA遺伝子のみに歯周炎およびSLEと有意な相関が認められた。この結果の機能的検証のため、FcγRIIA R/R131とFcγRIIA H/H131の各遺伝子型の単球・マクロファージの炎症性サイトカイン産生能を調べたところ、R/R131タイプで有意に高いIL-1産生能が認められた。したがって、FcγRIIA遺伝子は歯周炎とSLEとに共通したリスク遺伝子になる可能性が示唆された。2抗体産生を抑制するFcγRIIB遺伝子多型について、SLE患者66名、歯周疾患患者58名、健常者44名を対象に解析したところ、FcγRIIB nt775C/Tが共通リスク遺伝子であり、更に、同多型は歯周病原菌Porphyromonas gingivalis 40kDa外膜蛋白に対する特異的抗体産生を制御することが認められた。3関節リウマチ(RA)患者46名、慢性歯周炎患者140名、侵襲性歯周炎患者50名、健常者149名を対象に遺伝子多型解析したところIL-1B+3954遺伝子がRAの発症に関与することが統計学的に示めされた。
循環停止後摘出した肺の移植ドナー肺としての適否に関する実験的研究

1.急性期移植肺評価(ウサギ肺灌流モデルによる実験)体重2.5kgの家兎を人口換気し、換気停止による心停止を得、常温にて060分後放置した後、心肺ブロックを摘出した。他のウサギより採取した血液を充填した回路に心肺ブロックを接続し、1時間再灌流後に灌流肺の静脈圧を上昇させ、その時の重量変化率と、Hakimらの肺静脈閉塞法から求めた肺毛細血管圧の関係から、Starlingの式における膜の濾過係数を算出した。その結果死戦期を経て摘出した肺の濾過係数は60分以上の虚血群で増加していたが、好中球エラスターゼ阻害剤を使用することにより抑制されることが示された。さらに好中球除去のフィルターにより作製された好中球除去血による再灌流においても好中球エラスターゼ阻害剤と同等に抑制された。濾過係数の増加および抑制は組織学的にも肺間質の好中球数と相関していた。同所性移植モデルによる移植肺評価我々が既に作製したラット同所性右肺移植モデルを使用し、移植後左肺全摘出移植肺依存ラットによる心停止常温放置移植肺の機能的評価を行った。近交系LEWIS雄性ラットを用い、本年度は常温放置0分のコントロール群を評価した。急性期(n=5)移植1時間後100%酸素人口呼吸器下で対側肺動脈を結紮し10分後肺動脈圧、動脈血ガスを測定した。遠隔期(n=5)には移植後2週目左肺を摘出し移植後6週まで各週毎に小動物トレッドミルにて段階的運動負荷を加え耐運動能を測定した。急性期:平均肺動脈圧;17.0±5.8mmHg,PaCO2;32.5±4.7mmHg遠隔期:最大耐用速度;29±2.0m/min、最大酸素摂取量;65.0±3.8ml/kg/minであり、早期及び遠隔期ともに良好な移植肺機能を有した。
二次元映像に奥行き知覚を与える新しい体腔内照明デバイスによる内視鏡外科手術の開発

平成22年度,実験室の腹腔鏡手術トレーニングシステム内に,陰影の手がかりのある腹腔鏡手術照明システムを構築した。そして,そのシステムを用いた腹腔鏡手術トレーニング項目による手術のやりやすさを評価したところ,統計学的に有意に,新しい照明システムの有用性が証明できた。平成23年度には,生体内で利用できる新しい体腔内照明デバイスを開発した。そのデバイスで,複数多科の外科医によりブタに対して腹腔鏡手術を行ったところ,従来の照明システムよりも手術がやりやすくなるという評価が得られた。本研究の目的は、内視鏡外科手術映像に「陰影の手がかり」を与える新しい照明デバイスとこれを用いた内視鏡外科手術の開発であった。第1段階のドライボックスでの実験では、既成のLED面発光照明デバイスをもちいて、医学部学生42名、外科医師23名の協力のもと、内視鏡外科手術タスクを行いそのパフォーマンスを評価した。その結果、「陰影の手がかり」のある照明システムのほうが従来の照明システムに比べ、統計学的に有意に、タスクのスピードと正確さにおいて優れたパフォーマンスを発揮するという結果を得た。第2段階では、擬似臓器を用いたタスクを計画したが、擬似臓器の規格にばらつきが多く、実験材料としては不適格と判断し、第3段階へと進んだ。第3段階の動物実験では、体腔内に挿入できる新しい照明デバイスの開発と実際の手術でのタスクパフォーマンスを評価することが目的であった。新しい照明デバイスは、既存の製品である冷陰極蛍光管を用いて開発に取り組んだが、予想以上に漏電が多く、持続的に十分な光量を得られるようなデバイスの開発にはいたらなかった。一方、タスクパフォーマンスの評価までは至らなかったが、実際に生体内を、新しい照明システムである上方照明という方法で観察すると、極めて自然で、あたかも肉眼で直接観察しているかのごとく見える内視鏡映像が得られることが分かった。実験は、外科医師、手術室看護師、医学部学生などのべ約20名の参加を得て、ブタ4頭に対して行った。実験後に行ったアンケートでも、多くの参加者が自然に見えたと回答した。アンケートは自由回答であったため、奥行き感や立体感という言葉はほとんどなかった。しかし、映像が自然な感じに見えたという感覚は、今までの内視鏡映像では決して得られなかった感覚であり、上方照明の有用性を評価するうえで重要な知見と考える。平成23年度の研究の目的は、二次元映像に奥行知覚を与える新しい体腔内照明デバイスによる内視鏡外科手術の有用性を動物実験で検証することであった。そのために、体腔内に挿入できる新しい腹腔鏡手術照明デバイスを開発することと、そのデバイスを用いた腹腔鏡手術システムで動物実験を行うことを計画し、以下の研究成果を得た。まず、照明デバイスは、約3cmの小切開孔から挿入できて、容易に腹壁に設置固定できるプロトタイプの開発に成功した。本プロトタイプは、腹腔内全体をあたかも無影灯のように照明できるようなデザインで製作されており、開腹手術と同様の照明環境を体腔内にも実現した。本照明デバイスの開発に成功したことで、奥行き感の乏しい腹腔鏡手術映像に、平面画像でありながら、陰影の手がかりのある腹腔鏡手術映像を提供できる照明システムが、生体でも利用できるようになった。そして、消化器外科、肝臓外科、泌尿器科、産婦人科医師、総計19名が、新しい腹腔鏡手術照明システムで、それぞれの専門分野の腹腔鏡手術をブタで行い、アンケート形式で主観的評価を行った。その結果、13名(68%)の医師が、実際に手術をしてみて、新しい照明システムの方が従来の照明システムに比べて、明るい、立体感があるといった理由から、手術がやりやすくなったと評価した。平成23年度の研究で、生体での腹腔鏡手術が施行できる照明システムが開発されたことは、今後の研究の発展に非常に意義がある。平成23年度の研究の結果、照明デバイスに必要な改良点も明らかとなった。これを踏まえ、照明デバイスの改良により、安全で質の高い、よりよい腹腔鏡手術照明システムへと発展し、臨床応用が可能となることが期待される。
ミスマッチ修復機構がＤＮＡ複製と協調して働くメカニズムの解明

ミスマッチ修復(MMR)はDNA合成エラーを修復し、遺伝情報の維持に重要な役割を担う。合成エラーの修復には新生DNA鎖の同定が必須である。変異の抑制には、DNAが複製されるS期にMMR因子が存在することが必要であるので、MMR機構はDNA複製機構と協調的に機能すると考えられている。真核生物では、DNA複製の中間体である一本鎖断点を利用して新生鎖を識別できる。さらに、DNA複製に必須の因子であるPCNAスライディングクランプは、DNA合成後も修復の鎖特異性を生み出せる候補として考えられてきた。しかしながら、PCNAがMMRの鎖特異性を決定するかどうかは実験的な証拠はなく、どのようにして真核生物MMR機構が修復の特異性を保持するのかについてもほとんど分かっていない。本研究者は、昨年度までにPCNAのDNA結合の方向性によってMMRの鎖特異性が決まること、MMR因子がPCNAのDNAからの解離を阻害することで修復可能な時間を伸長させることを見出していた。本年度は当初の予定通り、論文投稿に注力した。それに加え、発見した反応の生体内における意義を解析するために、出芽酵母を用いた突然変異頻度の測定にも取り組み、PCNAのDNAからの解離の阻害がMMRの効率維持に重要であることを見出した。これまでの結果から、PCNAは真核生物における新生鎖識別シグナルとして機能し、MMR因子はPCNAをDNA上に留めておくことで、DNA複製の正確性の維持に大きく貢献していると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。ミスマッチ修復はDNA合成エラーを修復する反応であり、突然変異や発がんの抑制、種や個体の維持に大きく寄与する。ミスマッチ修復は新生鎖に生じた合成エラーを修復する機構であるため、DNA合成マシナリーと何らかの形でクロストークするはずである。しかし、どのような反応を介して、ミスマッチ修復機構が新生鎖を識別するのかよくわかっていなかった。DNA合成に必須の因子のPCNAは、DNAポリメラーゼをDNA上に繋ぎ止めるスライディングクランプとして機能するだけではなく、ミスマッチ修復においても様々な段階に関与する。私はこれまでに、ミスマッチ修復機構がPCNAのDNA結合の方向性を認識することで新生鎖を識別することを明らかにした。PCNAはミスマッチ修復因子(MutSミスマッチ認識因子、MutLエンドヌクレアーゼ)と相互作用することが報告されているが、その相互作用がミスマッチ修復にどのように寄与するのか、またその生理的な役割は分かっていない。本研究では、ツメガエル卵核質抽出液(NPE)を用いてPCNAがミスマッチ修復に果たす役割の解明を目指した。ミスマッチ修復因子とPCNAの相互作用が、PCNAのDNA結合の方向性の認識に機能する可能性を検討した。PCNAとの相互作用を失ったMutLの変異体ではミスマッチ修復が見られなくなった。この結果は、PCNAとMutLの相互作用が鎖の識別を規定することを示す。また、MutL除去NPE (MutSは含む)ではgap修復後の新生鎖識別が可能な時間が大幅に伸長した。さらに、この反応はMutSのPCNA相互作用ドメインに依存していた。以上の結果は、MutSはPCNAをDNA上に留め、新生DNA鎖の記憶を固定する反応の存在を強く示唆する。この反応は、MutLがDNA上にリクルートされるまで、新生鎖識別可能な時間を引き延ばしていると考えている。ミスマッチ修復(MMR)機構は、DNAポリメラーゼが誤って取り込んだ塩基をDNA合成後に修復することで、正確なDNA複製に大きく寄与する。誤った情報を持つ塩基は新しく合成された鎖の塩基なので、MMR機構は新生鎖を識別して修復する。新生鎖識別は、DNA合成の進行につれて困難になるはずなので、MMR機構はDNA複製機構とクロストークする必要があると考えられている。私は、これまでにツメガエル卵の核質抽出液(NPE)を用いて、DNA合成に必須の因子のPCNAが、MMRの鎖特異性を決定することを明らかにした。PCNAはMMR因子と相互作用するが、相互作用を介したPCNAの機能や、真核生物MMR機構がDNA合成後にどの程度の期間、修復する鎖を識別できるかについてはほとんど理解されていない。MutSαミスマッチ認識因子を構成するMsh6はPCNA相互作用部位(PIP-motif)をもち、ミスマッチ認識ドメインとPIP-motifは天然変性領域によって繋がれている。私は、これら領域が、修復する鎖の特異性の保持に寄与する可能性を考えた。MutS存在下ではDNA上のPCNAの解離が非常に遅くなり、それと対応して、MMRの鎖特異性の保持時間も伸長した。さらに、この反応にはMutSαの天然変性領域が重要な働きをしており、その領域内ではPIP-motifが必須の働きを示した。以上の結果は、MutSαは天然変性領域とその先端に存在するPIP-motifを介してPCNAのDNAからの解離を阻害することでMMRが可能な時間を延長することを示唆する。PIP-motifの変異はMMRの効率に部分的な欠損を示すことが知られており、今回発見した機構は、極めて高い正確性が必要とされるDNA複製の正確性を維持するために必須の反応であると考えている。