hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地震火災時の人間の避難行動に関する実験およびシミュレーション研究

地震火災時の人間の避難行動を解明するため,迷路を用いた避難実験を行うとともに,避難行動シミュレーション手法の開発と検討を行った.結果をまとめると,以下のようになる.1.都民防災教育センターの煙体験コーナーの迷路を利用し40人の被験者に対して行った実験結果と,被験者に対して同時に実施した性格検査結果を解析したところ,迷路内での行動パターンは3つに大別でき,それらは性別や性格等の個人特性と関連があることがわかった.2.脱出時間・歩行距離などに加え,行動経路のフラクタル次元を避難時の行動を特徴付ける指標として用いることを提案し,避難実験データおよび実際の火災時避難行動データを例題として指標の妥当性などを検討した.その結果,フラクタル次元が脱出時間・歩行距離・行動範囲などでは評価困難な,人間行動の複雑さを定量的に表しており,震災火災時の安全性の評価に応用し得ることが明らかになった.3.従来の避難行動モデル化手法では,複雑かつ大規模な空間における避難行動シミュレーションが困難であった.そこで,大規模地下街等からの避難行動をモデル化する手法として,ポテンシャルモデルにもとづく避難行動シミュレーション手法を提案した.4.ポテンシャルモデルにもとづく避難シミュレーションプログラムを開発し,簡易な通路モデルおよび大規模地下街などを例題として,本手法にもとづく避難安全性解析例を示した.シミュレーション結果を既往の人間行動研究結果と比較検討したところ,両者はよく対応しており,本手法により緊急時の人間行動が再現可能であること,実構造物の避難行動解析上のデータ収集に応用し得ることが明らかになった.また,計算時間や計算容量等の面においても,1万人前後の多数の避難者の行動解析を処理可能であることなどがわかった.地震火災時の人間の避難行動を解明するため,迷路を用いた避難実験を行うとともに,避難行動シミュレーション手法の開発と検討を行った.結果をまとめると,以下のようになる.1.都民防災教育センターの煙体験コーナーの迷路を利用し40人の被験者に対して行った実験結果と,被験者に対して同時に実施した性格検査結果を解析したところ,迷路内での行動パターンは3つに大別でき,それらは性別や性格等の個人特性と関連があることがわかった.2.脱出時間・歩行距離などに加え,行動経路のフラクタル次元を避難時の行動を特徴付ける指標として用いることを提案し,避難実験データおよび実際の火災時避難行動データを例題として指標の妥当性などを検討した.その結果,フラクタル次元が脱出時間・歩行距離・行動範囲などでは評価困難な,人間行動の複雑さを定量的に表しており,震災火災時の安全性の評価に応用し得ることが明らかになった.3.従来の避難行動モデル化手法では,複雑かつ大規模な空間における避難行動シミュレーションが困難であった.そこで,大規模地下街等からの避難行動をモデル化する手法として,ポテンシャルモデルにもとづく避難行動シミュレーション手法を提案した.4.ポテンシャルモデルにもとづく避難シミュレーションプログラムを開発し,簡易な通路モデルおよび大規模地下街などを例題として,本手法にもとづく避難安全性解析例を示した.シミュレーション結果を既往の人間行動研究結果と比較検討したところ,両者はよく対応しており,本手法により緊急時の人間行動が再現可能であること,実構造物の避難行動解析上のデータ収集に応用し得ることが明らかになった.また,計算時間や計算容量等の面においても,1万人前後の多数の避難者の行動解析を処理可能であることなどがわかった.研究の進展状況としては、まず、都民防災教育センタ-の煙体験コ-ナ-の迷路を利用して、40人の被験者に対して避難行動の実験を行ったこの実験では、迷路内で突然真っ暗になった場合などの行動を観察するとともに、被験者に対してアンケ-ト調査を行い、心理状態の把握を行った。さらに被験者に対し、性格テストを行い、性格と行動との関連について調査した。その結果、真っ暗になった時や迷路から脱出できず時間が経過していく時などに、多くの被験者が焦りを感じていることが分かった。また迷路内での行動パタ-ンは、大まかにみて3つに分類できそれらは性別や性格などの個人特性と関連があることが分かった。今回は、行動パタ-ンというやや主観的な指標を用いて分類したが、対象とする場(迷路や建物など)に依存し、一般性に欠けている。今後、一般性があり、より定量的な行動指標を見つけることが必要となろう。また新聞、雑誌、消防庁資料等より被災例の文献調査を行い、実際の災害における被災の様子や避難行動がどのように行われたかを、整理しまとめた。しかし、詳しい避難行動が分かるような資料は少数であった。設備としては、ワ-クステ-ションHP Apollo 9000を講入し、これを用いて、迷路実験結果を再現するような避難シミュレ-ション・プログラムの開発を開始した。ここでは、経路選択を個人特性に基づく簡単なファジィ推論により行っている。現状では、幾人かの行動は比較的よく再現しているが、このモデルでは充分説明できない場合も多いことが分かった。また今後、心理の時間的変化を取入れる必要があろう。平成3年度に引き続いて、迷路実験結果と過去の火災事例に関する人間行動の分析を継続した。脱出時間、行動した範囲などに加えて、行動経路のフラクタル次元を評価することによって、避難時の行動を特徴づける客観的かつ一般性のある定量的な行動指標について検討した。この結果、既往の研究で用いられている主な人間行動の特性指標である、脱出時間、歩行距離、行動範囲などが同じ値であっても、動線形状が大きく違う場合があり、従来用いられてきた指標のみでは人間行動の特徴を充分に定量化できていないことが明らかになった。

一方、フラクタル次元が、脱出時間、歩行距離、行動範囲などで評価できない、人間行動の複雑さの度合を定量的に表していることがわかった。この結果、日常動線の調査やコンピュータシミュレーションなどの手法を用いて、安全な場所へ到達するまでの平均的な動線を計算し、求められたフラクタル次元と歩行距離などの指標と合わせることにより、地下街の安全性の評価に応用しうることを明らかにした。上記の検討結果を取り入れて、避難シミュレーションプログラムの開発を行った。プログラムは、人間の判断の部分に個人特性や状況に応じたファジイ推論を取り入れた。この避難シミュレーションのテストランを迷路実験を例題として実施し、実験結果と照らし合わせて、その妥当性の検討を行っている。この作業と並行して、来年度に予定している大規模地下街の避難シミュレーションのために、営団地下鉄大手町駅において現地調査と構内流動調査データなどの基礎的データの収集を行った。また、構内流動調査データの詳細な分析を通して、避難シミュレーションで用いる地下空間のモデル化を開始した。設備としては、平成3年度に導入したワークステーションに新たなハードディスク、バックアップ装置、ネットワーク装置を追加し、ネットワークを用いた分散処理による大規模避難シユミュレーション・プログラムの開発・実行環境を構築した。前年度までの結果を取り入れ,大規模地下街の避難行動シミュレーション手法の開発を行った.従来の避難行動モデル化手法では,大規模かつ複雑な地下街などからの避難行動モデル化が困難な場合があった.そこで,検討対象となる地下空間を,避難に関するポテンシャルの時間・空間分布としてモデル化する手法を提案し,簡易な通路モデルおよび実際の大規模地下街・地下駅を例題として適用した.モデル化手法検討の作業と並行し,前年度に行った営団地下鉄大手町駅の構内流動調査結果の分析と,川崎地下街アゼリアにおける現地調査および構内流動調査データなど基礎的データの収集・分析を行った.上記の検討にもとづいて大規模地下街の避難行動シミュレーションプログラムの開発を行った.テストランを簡易な通路モデルを例題として実施し,結果を既往の人間行動研究結果と比較検討して妥当性を検証したところ,シミュレーション結果は既往の人間行動研究成果とよく対応しており,ポテンシャルモデルにもとづく避難行動シミュレーション手法により人間行動特性を再現可能であることが明らかになった.さらに,避難シミュレーションを大規模地下街および地下駅モデルに適用し,避難者の初期分布・行動特性を変化させた場合の避難安全性検討など,ポテンシャルモデルにもとづく大規模地下街の避難行動シミュレーション手法の適用例を示した.これらの検討により,計算時間なども含め,避難安全性解析手法が実際の大規模地下街・地下駅における避難行動シミュレーションに適用可能であることが示された.
常温液相プロセスを利用した金属および半導体超微粒子の精密合成

1.光還元による貴金属超微粒子の液相合成において、10%EtOH水溶液中で合成したAu超微粒子の平均粒径は20nm以上あるが、100%EtOHでは3nmまで微細化することを見出した。これに伴い530nm付近の表面プラズマ吸収は600nm以上までシフトし、Au超微粒子分散液の色は赤から青へと顕著に変化した。さらに、MeOHを用いると粒径は大きく分布も広いが、PrOHではEtOHよりやや粒径は大きいものの分布は逆に狭くなることがわかった。また粒子径は光還元時の温度や照射光波長にも大きく依存することがわかった。2.非水溶媒中でのP_2S_5の分解によるS^<2->イオンの徐放を利用して、硫化物半導体超微粒子の常温液相合成を試みた。保護高分子としてポリビニルピロリドン(PVP)を用い、Cd(NO_3)_2とP_2S_5の無水EtOH溶液を常温大気下で混合するだけで、安定なCdS超微粒子分散液が直ちに得られることを見出した。系内の水分が少なくPVPの平均分子量が大きくなるほど粒径分布は狭くなり、平均粒径6.0nm、標準偏差1.2nmと微細で単分散に近いCdS超微粒子が得られた。さらにZn(CH_3COO)_2を用いると、平均粒径2.2nm、標準偏差0.5nmという極めて微細なZnS超微粒子を合成できた。TEM/EDXにより粒子組成はいずれも量論であることが確認された。これらのCdSおよびZnS超微粒子は、バルクのバンドギャップより約0.60.8eV短波長の350nmと268nmにそれぞれ鋭い励起子吸収を持つ。CdS超微粒子は緑色域の520nmに、ZnS超微粒子は紫色域の380nmに強い蛍光を示すが、表面欠陥の制御や発行中心のドープにより多色化できる可能性がある。3.これらの超微粒子分散液を常温で濃縮しても吸収スペクトルなどに変化はなく、CdS超微粒子を用いてゾルゲル法で作製したTiO_2ガラスは分散液同様黄色透明であり、内部に高濃度で分散させた超微粒子の平均粒径や標準偏差も変化していないことが確認できた。また、Pt超微粒子を内部に分散させたTiO_2では、Ptを表面に担時したものに比べて光触媒活性の向上が認められた。
将来気候における極端現象下での生態系機能最大化に向けた土地管理オプションの提示

レジスタンスやレジリエンスに関して、これまで十分に考慮されてこなかった、発生確率別の極端現象について、レジスタンスおよびレジリエンスを目的変数に環境要素とそれらの交互作用を説明変数として、気候区分と土地利用区分から作成した土地被覆区分ごとにモデル化する。そして、レジスタンスおよびレジリエンスを最大化するため、今後の予測される気象条件をモデルに入れ、優先的に取り組む土地管理オプションを提示する。
Wntシグナルネットワークの異常によるがん発症の新規分子機構の解明

1.腫瘍形成におけるArl4cの発現制御と作用機構:臨床検体を用いて免疫染色を行ったところ、Arl4cは高頻度で膵がん症例に発現し、高発現症例は予後が不良であった。データベース解析により、膵がんにおいてIQGAPはArl4cの発現と相関して、IQGAPの発現も予後不良因子であった。S2-CP8膵癌細胞においてArl4cならびにIQGAPをノックダウンすると、S2-CP8細胞の運動、浸潤能を阻害したが、細胞増殖能には影響しなかった。Arl4c ASOを原発性肝腫瘍モデルマウスと転移性肝腫瘍マウスモデルに皮下投与したところ、対照ASOに比較していずれのモデルにおいても肝腫瘍が縮小し、Arl4cの発現が抑制された。2.腫瘍形成におけるCKAP4の細胞内局在と作用機構:DKK1依存性にCKAP4の脱パルミチン酸化が促進し、パルミチン酸化酵素DHHC2と脱パルミチン酸化酵素APT1がCKAP4のパルミチン酸化に関与した。CKAP4のパルミチン酸化はその細胞膜脂質ラフトへの局在、AKTの活性化と腫瘍増殖能に必須であった。CKAP4細胞膜局在型癌細胞とCKAP4細胞膜非局在型癌細胞でのCKAP4結合タンパク質を比較したところ、細胞膜局在CKAP4はインテグリンβ1と結合し、α5β1のリサイクリングを抑制することが判明した。3.炎症を伴った腫瘍形成におけるWnt5aの発現制御と作用機構:AOM/DSSモデルの腫瘍部における炎症性サイトカインを測定したところ、DSS投与終了後4週経過すると、定常状態に復帰し以後安定することが明らかになった。Wnt5aのノックアウトをDSS投与終了4週以後に行っても、野生型と同様に炎症性サイトカインは定常状態であり、それにもかかわらず腫瘍形成が縮小することが確認された。したがって、Wnt5aは炎症応答とは独立して腫瘍形成に関与することが決定的となった。Arl4c課題に関しては、Arl4c ASOを作製して、原発性肝腫瘍モデルと転移性肝腫瘍モデルに対して皮下投与することにより、肝臓での腫瘍形成阻害とArl4c発現抑制が可能であることが明らかになった。Arl4c ASOはがん組織には集積したが、正常肝組織には集積しなかったことから、核酸医薬品の抗がん剤としての可能性を示す知見を得ることができた。DKK-CKAP4課題に関しては、CKAP4のパルミチン酸化の重要性が明らかになり、CKAP4の新たな機能としてインテグリンの細胞内輸送にかかわることを明らかにできた。平成28年度から繰り越したCKAP4 KO細胞作製実験が成功し、本年度の成果につながった。Wtn5a大腸がん課題では、Wnt5aの腫瘍増殖性への関与がin vivoでも初めて確認できた。以上のように研究が着実に進捗し、平成30年度に行う計画も下記のように明確になったために、概ね順調に進行したと判断した。Arl4cとIQGAPの結合を介した膵がん細胞の浸潤や転移の制御の分子機構を明らかにする。特に、Arl4cによるIQGAPの細胞膜へのリクルートが細胞膜脂質(PIP2やPIP3等)の種により異なるかを解明する。また、膵がん細胞におけるinvade podia形成におけるArl4c-IQGAPシグナルの関与を解析する。DKK1によりCKAP4を脱パルミチン酸化にPI3K-AKT経路が関与するかを明らかにし、脱パルミチン酸化酵素APT1/2がAKTによりリン酸化され、活性化されるかを決定する。DKK1以外のDKKファミリータンパク質がCKAP4を介して細胞機能制御に関与するかを解析する。当初の計画にはなかったが、Wnt/β-cateninの新規の標的タンパク質としてAQP3を見出した。AQP3はがんにおいて高発現していることが知られているので、AQP3抗体を作製してWntシグナル-AQP3発現の発がんとの関連を明らかにする。腫瘍組織特異的Wnt5a発現線維芽細胞を同定するために、AOM/DSSマウス大腸がんモデルの腫瘍組織から繊維芽細胞を調整して、1細胞RNAシーケンス解析を行う。1.腫瘍形成におけるArl4cの発現制御と作用機構原発性肝癌157症例中26%の頻度で、Arl4cが腫瘍部に高発現することが明らかになった。また、Arl4cの発現は血管浸潤と相関し、予後不良因子でもあった。Arl4cを標的とした核酸医薬品の開発を目指し、修飾型核酸を用いたArl4cアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)の合成を開始した。Arl4c ASOを40種類合成し、肝癌細胞株HLEのArl4c mRNA発現を顕著に阻害する7種類のArl4c ASOを選抜した。Arl4cが作用する新規分子を探索するために、免疫沈降-質量分析法を用いて、Arl4cに結合する分子としてIQGAP同定した。Arl4cとIQGAPはともに膵癌に発現し、両者とも予後不良因子となった。2.腫瘍形成におけるCKAP4の細胞内局在と作用機構CKAP4のCys100がパルミチン酸化されることを明らかにした。CKAP4の大部分が小胞体に局在するが、細胞膜にも一部存在していた。細胞膜上では、内在性のCKAP4はリピッドラフト画分に局在して、非リピッドラフト画分には局在しなかった。一方、パルミチン酸化を受けないCKAP4は非リピッドラフト画分に存在した。

したがって、細胞膜マイクロドメインにおけるCKAP4の局在決定にはパルミチン酸化が必須であることが明らかになった。3.炎症を伴った腫瘍形成におけるWnt5aの発現制御と作用機構AOM/DSSの投与により、約20週後に大腸に腫瘍が形成されるマウスモデルを用いて、Wnt5aをノックアウト(KO)すると、腫瘍の数と直径が減少した。Wnt5a KOのタイミングはDSS投与終了後4週後(大腸の炎症が消失して、クリプト構造が再生された時期)であっても、腫瘍が少なくなったことから、Wnt5aが炎症以外にも腫瘍造成に関与する可能性が考えられた。平成28年度の研究により、Arl4cの発現が肝癌と膵癌の予後に関与することが明らかになった。Arlc4の新規の採用分子としてIQGAPを同定した。これまでは、Arl4c-ARNO-Arf6経路が大腸癌や肺癌で活性化することを明らかにしてきたが、がん腫によっては別経路が存在する可能性が示唆された。また、Arl4cを標的分子とするために、修飾型Arl4c ASOの開発を開始した。本核酸医薬品による肝腫瘍(原発性肝癌と転移性肝癌)治療を目指す。新規のシグナル経路であるDKK1-CKAP4の解析では、CKAP4がパルミチン酸化修飾を介して細胞膜のリピッドラフト画分に局在することが判明した。リピッドラフト画分はシグナル分子の集積する場所として知られているので、細胞膜マイクロドメインで、DKK1-CKAP4経路が活性化されている可能性が示唆された。なお、平成28年度に予定され平成29年度に繰り越しとなったCKAP4 KO細胞の作製は成功した。Wnt5aがAOM/DSS誘導性大腸癌において重要な役割を果たすことが示唆された。すでにWnt5aを発現する細胞がSMA(-)の線維芽細胞であることを見出しているので、DSS誘導性にWnt5aが発現している細胞を、FACS(SMA、CD45、E-cadherin陰性の細胞画分)によって線維芽細胞を単離して、RNAシークエンス解析を行う段階となった。以上のように、研究が進捗し、平成29年度に行う計画も明確になったために、概ね順調に進行したと判断した。1.腫瘍形成におけるArl4cの発現制御と作用機構:臨床検体を用いて免疫染色を行ったところ、Arl4cは高頻度で膵がん症例に発現し、高発現症例は予後が不良であった。データベース解析により、膵がんにおいてIQGAPはArl4cの発現と相関して、IQGAPの発現も予後不良因子であった。S2-CP8膵癌細胞においてArl4cならびにIQGAPをノックダウンすると、S2-CP8細胞の運動、浸潤能を阻害したが、細胞増殖能には影響しなかった。Arl4c ASOを原発性肝腫瘍モデルマウスと転移性肝腫瘍マウスモデルに皮下投与したところ、対照ASOに比較していずれのモデルにおいても肝腫瘍が縮小し、Arl4cの発現が抑制された。2.腫瘍形成におけるCKAP4の細胞内局在と作用機構:DKK1依存性にCKAP4の脱パルミチン酸化が促進し、パルミチン酸化酵素DHHC2と脱パルミチン酸化酵素APT1がCKAP4のパルミチン酸化に関与した。CKAP4のパルミチン酸化はその細胞膜脂質ラフトへの局在、AKTの活性化と腫瘍増殖能に必須であった。CKAP4細胞膜局在型癌細胞とCKAP4細胞膜非局在型癌細胞でのCKAP
デオキシグルコースとABT-263による細胞死誘導のメカニズム

デオキシグルコース(2DG)とABT-263(ABT)という二つの薬を体内に投与するとグルコース代謝が進んでいる細胞でストレスがかかり、さらにABTを投与すると相乗的相互作用が働き細胞死に誘導されます。体内でグルコースの代謝が進んでいるのは過剰な運動をしたときの筋肉細胞、脳細胞、そしてがん細胞ですが、ABTは脳・血管関門を通れないため通常細胞死に誘導されるのはがん細胞だけです。しかしこの治療の効率は腎癌で低いのでその理由を解明すると、腎癌ではAKTが異常に活性化し、細胞死を抑制していました。AKTをbeta-cyclodextrinで抑制すると2DG-ABTの効率が上がりました。デオキシグルコースとABT-263の併用で癌細胞特異的に細胞死を誘導する研究をしています。グルコース代謝が進んでいる多くのがん細胞のなかで、デオキシグルコースがどんな分子を通してプロサバイバルなシグナルを、また同時にプロアポプトチックなシグナルを誘導するかを研究しています。そしてそれらのシグナルに酸素レベルはどういう影響を与えるかをみています。その結果以下の事が我々の25年度の研究で解りました:(1)デオキシグルコースとABT-263の併用効果を様々な癌細胞でみると低酸素下でも通常酸素下でもその効果は殆どかわりません。しかし酸素濃度のセンサーであるVHLの遺伝子の発現していない細胞ではデオキシグルコースとABT-263の併用効果は半減します。この理由を検討すると、VHLは酸素レベルセンサーの働きとは別に特異的なmRNAのtranslationにも関与し、そのためVHLの発現はIGF1Rの発現低下につながり、逆にVHLが発現していないときはIGF1Rの発現が上昇しプロサバイバルなシグナルを活性化している事がわかりました。またデオキシグルコースもEGFR,IGF1R,インスリン等の増殖因子受容体のエンドサイトーシスを遅らせ、そのシグナルが長く続きプロサバイバルなシグナルを活性化させている事がわかりました。(2)beta-Cyclodextrin(b-CD)を投入するとエンドサイトーシスが抑制され増殖因子受容体からのシグナルが抑制される事間わかりました。ネズミにb-CDを投与してからインスリンもしくわIGF1を投与しても通常さがるはずの血糖値はさがりませんでした。よってb-CDは動物体内でもプロサバイバルのシグナルが抑制される事がわかりました。(3)b-CDをデオキシグルコースとABT-263に加える事で、細胞死誘導効果が培養細胞で飛躍的に良くなりました。現在動物実験でこの事を証明しています。デオキシグルコースで多くの細胞を処理するとMcl1とBakの複合体がこわれ、がん細胞が死にやすくなりますが腎がんのようなVHL遺伝子は欠損している細胞ではこの複合体が壊れにくくなっています。その理由を解析したところ、PI3K-AKTプロサバイバルシグナルが活性化しているためだとわかりました。beta-cyclodextrinを投入するとこのプロサバイバルシグナルを抑制できる事も解り2014年9月のがん学会で発表し、また論文にまとめ投稿しました。Mcl1-Bak複合体がこわれるのはある分子がMcl1と結合しBakとの結合を阻害しているためだと解りました。この分子とMcl1の関係をさらに深く追求しています。腎癌由来のRCC4細胞はデオキシグルコース(2DG)とABT-263のコンビネーションが効きにくい細胞です。その理由を調べるとVHLという遺伝子が欠如しているためインスリン・ライク増殖因子1(IGF1)の受容体の蛋白が安定化されている事もわかりました。この受容体の阻害剤を2DG・ABT-263のコンビネーションに加えると大変効率よくRCC4細胞は細胞死に誘導されました。しかしIGF1Rの阻害剤は臨床ではあまり効き目がない事も知られています。その理由の一つには腎癌を含むがん腫瘍のなかにはIGF1Rが過剰発現されているだけではなくEGFR及びインスリン受容体も発現している細胞もあり、IGF1Rと多数の同じような酵素を細胞内で活性化しています。よってRCC4細胞は死んでもこれらの細胞が腫瘍内で生き延びます。このIGF1Rによって活性化された多くの蛋白のうち、どれが2DG・ABT-263の細胞死誘導を阻害しているか調べてみるとAKTと言う酵素だとわかりました。しかしAKTは健康な細胞でも活性化しており、この阻害剤のおおくは多大な副作用があります。そこで我々はbeta-cyclodextrin(bCD)というコレステロールをターゲットにした薬でAKTの活性化を細小の副作用で抑制できる事を発見しました。この薬の効果はネズミに注射した時、約4時間と言う事も試験でわかりました。この4時間のあいだに2DG・ABT-263を投与するとがん細胞が細胞死に誘導されました。このため腎癌由来のがん細胞をネズミに移植し、bCD・2DG・ABT-263のコンビネーションで治療するとがん腫瘍の萎縮がみられました。これがFebs Lettersに記載された論文です。この時に細胞内でなにがおこるかの分子レベルでの解析は他の論文にまとめTumor Biologyで出版が決まっています。さらにbCD・2DG・TRAILという三つの薬が膵臓がん由来の細胞に非常に良く効く事も発見しました。

体内でグルコースの代謝が進んでいるのは過剰な運動をしたときの筋肉細胞、脳細胞、そしてがん細胞ですが、ABTは脳・血管関門を通れないため通常細胞死に誘導されるのはがん細胞だけです。しかしこの治療の効率は腎癌で低いのでその理由を解明すると、腎癌ではAKTが異常に活性化し、細胞死を抑制していました。AKTをbeta-cyclodextrinで抑制すると2DG-ABTの効率が上がりました。デオキシグルコースとABT-263によってがん細胞を誘導するメカニズムの解析をしていますが、この方法は腎がんには他のがん細胞より効果が低いのでその原因を追求し、それが腎がん等でよく見られる受容体型チロシンキナーゼの異常な活性化によってPI3K-AKTの活性化が促進されているためだと解り、今度はPI3K-AKTの活性化を毒素性を少なく抑制する方法を開発しました。腫瘍学今までの研究はIGF1Rという受容体型チロシンキナーゼを発現している腎がん由来の細胞を使って実験してきましたが、もう少し幅を広めてEGFR受容体型チロシンキナーゼを過剰発現している類表皮がんにも同じような事が言えるのではないかと思いこの系の細胞で試験してみる予定です。デオキシグルコースによって誘導されるプロサバイバルとプロアポプトチックなシグナル二つのうち、前者の解明はほぼ完了しました。この解析によってデオキシグルコースとABT-263にくわえてその効果をいっそう向上させる三つ目の薬(b-CD)も発見しました。この三つの薬を併用することで、非常に効率よく小さい副作用で幅広い癌に効く治療になるとおもいます。提案した実験は2年で終わりその結果を論文にまとめて投稿しましたが、論文審査で追加実験が求めらたときに予算を残しておく必要があります。また研究ですでに実証された結果を他のがん細胞でも同じ事がおこっているのか試験してみる必要があります。(1)ヒトの腎がんを移植したネズミをb-CD,デオキシグルコース,ABT-263の三つの薬で治療しています。もう少し幅を広め,沢山な癌タイプにも挑戦しようとおっもています。(2)デオキシグルコースによって誘導されるアポイプトチックなシグナルの解析がまだ終わっていないので、これに力をいれます。(3)b-CDによってエンドサイトーシスを一時的に抑制して増殖因子受容体によるプロサバイバルなシグナルを抑制できる事が培養細胞でも動物実験でも証明されました。まだいろいろ応用できると思うのでもう少し実験しようと思っています。投稿中の論文の出版費、まだ未投稿のOpinion Articleの出版費、学会での発表等の費用。また今回の実験は主にVHL遺伝子が欠損しIGF1Rが過剰発現されている肝がん由来のRCC4及びUOL121細胞を使いましたが、EGFRを過剰発現されている類表皮がんにも摘要されるとおもいます。A431という類表皮がん由来の細胞で同じ現象がみられるか、試験してみる予定です前倒し支払い請求額にネズミの値段をいれてありましたが、実験が遅れているのでまだ買っていないネズミがあります。物品費、論文出版費等にまわします。
シクロデキストリン類と疎水性薬品粒子表面の相互作用に関する研究

難溶性医薬品のbioavailabilityの改善を目的とし、シクロデキストリン(CD)類との混合粉砕による薬品ナノ粒子の調製と生成メカニズムについて研究を進めた。X線回折測定、粒度分布測定、走査型電子顕微鏡(SEM)測定および定量法等を用いて、ナノ粒子生成に影響を及ぼす様々な因子や粒子の安定性について検討を行った。モデル薬物としてプランルカスト水和物(PRK)を使用した。β-CD水和物とPRKをモル比2:1で混合し振動ロッドミルにより10分間混合粉砕した。混合粉砕試料を水に分散すると、平均粒子径約200nmのPRKナノ粒子が生成することが認められた。定量の結果によりほとんどの薬物がナノ粒子化したことがわかった。一方、β-CD無水物との混合粉砕物ではナノ粒子生成が認められなかった。また、PRKとβ-CD、α-CDおよびγ-CDの系においては、混合粉砕時の水分量が多くなるにつれてPRKナノ粒子量は増大し、ある水分量以上になると減少する傾向が認められたことから、ナノ粒子生成に対する系の水分量には至適範囲があり、水分子の存在がナノ粒子生成に重要な役割を持っていることが明らかとなった。ナノ粒子生成には混合粉砕時の水分量のほかに粉砕時間およびCDの添加量が大きく影響している。混合粉砕物の粉末中のPRKナノ粒子を観察するために、高分解能SEMを用いて測定を行ったところ、混合粉砕物の粉末中に約50nmのPRK粒子が観察された。この一次粒子が水に分散した後に凝集し平均径約200nmの粒子になったと考えられた。粉末X線回折測定の結果から、PRKナノ粒子はナノ結晶として存在していることがわかった。さらに、flurbiprofen、indomethacinまたはnaproxenをCD類と混合粉砕したところ、ナノ粒子生成と同時に薬物の可溶化が認められた。Flurbiprofenおよびindomethacinでは約5060%の高いナノ粒子生成率を示したが、naproxenではナノ粒子生成率が低く、薬物の可溶化率が約50%であった。各種CDを用いて検討を行ったところ、naproxenの系ではCDの空孔系が大きくなるにつれて可溶化の割合が増加する傾向が観察された。難溶性医薬品のバイオアベイラビリティの改善を目的とし、シクロデキストリン(CD)類との混合粉砕による難溶性医薬品ナノ粒子の調製と生成メカニズムについて研究を進めた。X線回折測定、粒度分布測定および定量法等を用いて、ナノ粒子生成に影響を及ぼす様々な因子や粒子の安定性について検討を行った。難溶性医薬品のモデル薬物として喘息の治療薬であるプランルカスト水和物(PRK)を用いた。水分含量の異なったβ-CD水和物または無水β-CDとPRKをモル比2:1(CD:PRK)で混合粉砕したものを混合粉砕物(GM)とした。粉末X線回折測定の結果から、無水β-CDを用いたGMは非晶質化していたが、β-CD水和物を用いたGMは薬物結晶由来ピークがわずかに観察された。各GMを水に分散しPRKナノ粒子量を定量したところ、無水β-CDとのGMはほとんどナノ粒子化しなかったのに対し、β-CD水和物とのGMは96%の薬品がナノ粒子化していたことが認められ、その平均粒子径は192nmであった。水分の影響について詳細に検討したところ、混合物の水分量の増加につれて、ナノ粒子量はシグモイド状で増大し、ある水分量以上になると減少することが認められ、ナノ粒子生成に対する系の水分量には至適範囲があり、水分量はナノ粒子生成に重要な役割を果たすことが明らかとなった。また、CD含量や粉砕時間もナノ粒子生成に影響を及ぼす重要な因子であることがわかった。添加剤として、マンニトール、乳糖およびMCCを用いてPRKと重量比5:1で混合粉砕した試料は,CD類と異なり、いずれの系においてもナノ粒子はほとんど生成しなかった。このことより、ナノ粒子生成はCD類特異的に起こるものであり、CD-薬品間の相互作用が関与していると考えられた。GM粉末のSEM測定を行った結果、GM粉末中に約50nmの粒子が観察された。この一次粒子が非晶質化したCDのマトリックス中に分散しており、水に分散した後に凝集し、平均粒子径約200nmの粒子になったと考えられた。

また、PRKとβ-CD、α-CDおよびγ-CDの系においては、混合粉砕時の水分量が多くなるにつれてPRKナノ粒子量は増大し、ある水分量以上になると減少する傾向が認められたことから、ナノ粒子生成に対する系の水分量には至適範囲があり、水分子の存在がナノ粒子生成に重要な役割を持っていることが明らかとなった。ナノ粒子生成には混合粉砕時の水分量のほかに粉砕時間およびCDの添加量が大きく影響している。混合粉砕物の粉末中のPRKナノ粒子を観察するために、高分解能SEMを用いて測定を行ったところ、混合粉砕物の粉末中に約50nmのPRK粒子が観察された。この一次粒子が水に分散した後に凝集し平均径約200nmの粒子になったと考えられた。粉末X線回折測定の結果から、PRKナノ粒子はナノ結晶として存在していることがわかった。さらに、flurbiprofen、indomethacinまたはnaproxenをCD類と混合粉砕したところ、ナノ粒子生成と同時に薬物の可溶化が認められた。Flurbiprofenおよびindomethacinでは約5060%の高いナノ粒子生成率を示したが、naproxenではナノ粒子生成率が低く、薬物の可溶化率が約50%であった。各種CDを用いて検討を行ったところ、naproxenの系ではCDの空孔系が大きくなるにつれて可溶化の割合が増加する傾向が観察された。
レム関連睡眠時無呼吸の診療アルゴリズム作成

産業医科大学若松病院の睡眠呼吸障害外来を受診し、閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)の診断目的にて終夜睡眠ポリグラフ検査(polysomnography: PSG)を受けた成人患者のうち、無呼吸低呼吸指数(apnea hypopnea index: AHI)が5以上、かつPSG中にレム期、ノンレム期ともに30分以上認められを対象に臨床研究を行っている。1)レム関連睡眠時無呼吸に対する外科的手術の効果の検討当該期間に鼻腔通気改善手術、咽頭拡大手術をさらに計20名に行い、それぞれの術式におけるレム期およびノンレム期の呼吸障害指数の改善について解析を行った。「AHIが50%以上減少し、術後のAHIが20未満」を手術有効とした場合、鼻腔通気改善手術ではノンレム期AHIについては5%のみ有効であったがレム期AHIについては20%の有効例を認めた。一方、両口蓋扁桃摘出術および軟口蓋形成術等の咽頭拡大手術では、ノンレム期AHIについては67%で有効であったがレム期AHIについては17%のみであった。2)鼻閉のレム関連睡眠時無呼吸発症に対する影響AHI5以上にてOSAと診断された成人約200名において鼻腔通気度検査結果とレム期、ノンレム期の呼吸障害の関連について検討した結果、65歳未満の患者では鼻腔通気度とそれぞれの呼吸障害との関連は認められなかったが、65歳以上の高齢者ではレム期AHIと鼻腔抵抗値との間に相関を認め、また高齢者のレム関連OSAでは有意に鼻腔抵抗値が高値であった。レム関連睡眠時無呼吸の各治療に対する反応性を検討する十分な症例数にまだ至っていない。とくに口腔内装置を導入され治療前後に睡眠検査を施行できた対象が少ない。レム関連睡眠時無呼吸に対する各種治療の効果および上気道形態や閉塞様式の病態解明について引き続き検討を行う予定である。レム関連睡眠時無呼吸を起こす要因は年齢によって異なっている可能性があり、とくに高齢者では鼻閉の影響が強いことが示唆されたため、高齢者の鼻閉治療の効果についての検討を追加する予定である。当該年度に産業医科大学若松病院の睡眠呼吸障害外来を受診し、閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)の診断目的にて終夜睡眠ポリグラフ検査(polysomnography: PSG)を受けた成人患者のうち、無呼吸低呼吸指数(apnea hypopnea index: AHI)が5以上、かつPSG中にレム期、ノンレム期ともに30分以上認められ、CPAP、口腔内装置、外科的手術を受けたものを対象に臨床研究を行っている。当該年度は約120名の新規睡眠ポリグラフ検査を行い、上記に該当する成人患者90名のうち、58名に持続的陽圧呼吸療法(CPAP)治療、14名に口腔内装(oral appliance: OA)による治療を開始した。これらの患者群をレム期の無呼吸低呼吸指数(Apnea Hypopnea Index:AHI)がノンレム期のAHIの二倍以上である群(レム関連睡眠呼吸障害群)とそれ以外に分類し、それぞれの治療に対する反応性(アドヒアランス、自覚症状の改善)についてデータを収集中である。結果については現在解析途中であるが、CPAPを開始した対象者の比較ではレム関連睡眠呼吸障害群ではアドヒアランス、自覚症状の改善度が低い傾向を得ている。とくに一日あたりの使用時間が有意に少ない結果を認めている。また患者の年齢、性別、身長、体重、血圧、既往歴、使用薬剤などの基礎的情報に加え、上気道の解剖学的異常について、頭部X線規格写真による顎顔面形態の評価(セファロメトリー)、鼻腔通気度検査による鼻閉の評価を行っている。さらに自覚的な眠気や睡眠の質の評価にはエプワース眠気尺度(ESS)、ピッツバーグ質問紙(PSQI)のデータを加え検討を行っている。また当初上部消化管内圧検査システム、下顎モーションセンサーを用いた上気道閉塞様式の検討を予定していたが予算の都合により困難となった。各治療に対する反応性の評価において、当院で保有している鼻カニューレにて呼吸波形を測定する携帯型睡眠検査機器ではCPAPのフローが干渉して正確な測定ができないため、その代用として脈波を利用し呼吸状態を測定する携帯型睡眠検査機器を購入した。今後は同機を用いてCPAPおよびOAの客観的効果判定を行う予定である。産業医科大学若松病院の睡眠呼吸障害外来を受診し、閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)の診断目的にて終夜睡眠ポリグラフ検査(polysomnography: PSG)を受けた成人患者のうち、無呼吸低呼吸指数(apnea hypopnea index: AHI)が5以上、かつPSG中にレム期、ノンレム期ともに30分以上認められ、CPAP、外科的手術を受けたものを対象に臨床研究を行っている。1)レム関連睡眠時無呼吸に対するCPAPの効果当該研究期間において新規にCPAP治療を開始した患者を無呼吸低呼吸指数(Apnea Hypopnea Index:AHI)がノンレム期のAHIの二倍以上である群(レム関連睡眠呼吸障害群)とそれ以外に分類し、CPAP治療に対する反応性(アドヒアランス、自覚症状の改善)の違いについて解析した。対象66名の内、レム関連睡眠呼吸障害群は8名(12.1%)、非レム関連睡眠呼吸障害群58名(87.9%)であった。CPAP治療開始後の90日間の解析で、レム関連睡眠呼吸障害群ではアドヒアランス(1夜あたりの使用時間が4時間以上の割合)、エプワース眠気尺度(ESS)の改善度が有意に低値であった。

2)レム関連睡眠時無呼吸に対する外科的手術の効果の検討当該期間に鼻腔通気改善手術、咽頭拡大手術を計20名に行い、それぞれの術式におけるレム期およびノンレム期の呼吸障害指数の改善について中間解析を行った。鼻腔通気改善手術では前後のTotal AHIの改善率の平均は8%と低値であり、ノンレム期のAHIの改善には有意差を、認めなかったがレム期のAHIについては有意な低下を認めた。一方、両口蓋扁桃摘出術および軟口蓋形成術等の咽頭拡大手術では、Total AHI、ノンレム期のAHIともに有意な低下を認めたが、レム期のAHIには変化を認めなかった。レム関連睡眠時無呼吸の各治療に対する反応性を検討する十分な症例数にまだ至っていない。とくに口腔内装置を導入され治療前後に睡眠検査を施行できた対象が少ない。CPAPアドヒアランスの解析および各術式によるレム関連睡眠呼吸障害の反応性の解析については十分な症例数を得ている。産業医科大学若松病院の睡眠呼吸障害外来を受診し、閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)の診断目的にて終夜睡眠ポリグラフ検査(polysomnography: PSG)を受けた成人患者のうち、無呼吸低呼吸指数(apnea hypopnea index: AHI)が5以上、かつPSG中にレム期、ノンレム期ともに30分以上認められを対象に臨床研究を行っている。1)レム関連睡眠時無呼吸に対する外科的手術の効果の検討当該期間に鼻腔通気改善手術、咽頭拡大手術をさらに計20名に行い、それぞれの術式におけるレム期およびノンレム期の呼吸障害指数の改善について解析を行った。「AHIが50%以上減少し、術後のAHIが20未満」を手術有効とした場合、鼻腔通気改善手術ではノンレム期AHIについては5%のみ有効であったがレム期AHIについては20%の有効例を認めた。一方、両口蓋扁桃摘出術および軟口蓋形成術等の咽頭拡大手術では、ノンレム期AHIについては67%で有効であったがレム期AHIについては17%のみであった。2)鼻閉のレム関連睡眠時無呼吸発症に対する影響AHI5以上にてOSAと診断された成人約200名において鼻腔通気度検査結果とレム期、ノンレム期の呼吸障害の関連について検討した結果、65歳未満の患者では鼻腔通気度とそれぞれの呼吸障害との関連は認められなかったが、65歳以上の高齢者ではレム期AHIと鼻腔抵抗値との間に相関を認め、また高齢者のレム関連OSAでは有意に鼻腔抵抗値が高値であった。レム関連睡眠時無呼吸に対する各種治療の効果および上気道形態や閉塞様式の病態解明について引き続き検討を行う予定である。ただし、予算の都合にて咽頭食道多圧センサーを用いた評価は行えないため、セファロメトリー、鼻腔通気度検査を用いた解析を行う予定としている。
MWCVDを使って各種金属基板に創製したダイヤモンド薄膜の機械的性質の評価

マイクロ波プラズマCVDを使ったダイヤモンド薄膜の形成過程を詳細に検討したのが平成9年度の研究であった。ダイヤモンドの核形成は蒸着時間5分ほどで、前駆体となる微小な粒子が点在した。蒸着時間の増加につれて、微小粒子の数が増える。50分になると、粒子の凝集体が基板表面をかなりの部分覆うことになる。1時間を経過するとダイヤモンドの結晶成長が始まり、2時間になると完全なダイヤモンド薄膜となる。核形成の初期段階にみられる前駆体の大きさと数は反比例している。このような前駆体の形成はフラクタル次元を持ち、初期段階では、1.4程度から、次第にその値が大きくなって薄膜になると、2.0の値となる。この時、基板表面を超音波洗浄すると、フラクタル次元は大きい傾向にあり、薄膜化が進むことになる。したがって、ダイヤモンドの薄膜化は、まず、微小粒子の形成から始まって時間経過につれて凝集体、さらには結晶の薄膜となっていく。平成10年度では、メタンガス濃度、圧力、基板温度及び蒸着時間を変えて調べた。ダイヤモンドの結晶化は蒸着時間が長いほど、メタン濃度が1.0%のとき、基板温度は1073Kのときが最適であった。この過程で形成されるダイヤモンド状炭素膜の摩擦摩耗特性を調べた。密着強度は40Nもあり、摩耗過程で過度な荷重をかけない限り、割れやはく離はほとんど生じない。摩擦係数は0.15以下であり、はく離が生じない限り,低い摩擦係数を保った。また摩耗もほとんど起こらず、相手材の摩耗もかなり低減できた。マイクロ波プラズマCVD法を使って、メタンガス及び水素ガスの混合ガスを流し純チタン及びS45C基板にダイヤモンド薄膜を被覆した。このときの温度は900°Cで、時間を1分から2時間まで変化させた。形成されたダイヤモンドはS45C基板上より純チタン基板上の方が明確な形状をしていた。ダイヤモンドの形成はまず浸炭過程があり、ほぼこの過程が終了すると、炭化物表面に前駆体であるアモルファスの核が形成された。この前駆体の核の数は時間が経過するにつれて増加するとともにその大きさを大きくする。この過程における粒子の形成状態はある複雑さを持っておりフラクタル次元で示される。このフラクタル次元は約1.4から時間につれて2に近づく。この値になったときが、ダイヤモンドによって金属基板が全て覆われたことになる。ダイヤモンド薄膜に至るには、粒子の数が増えるにつれてその集合体を形成して集合体が連結しながら薄膜になる。このとき単独に孤立したダイヤモンドは集合体に統合されて行く。マイクロ波プラズマCVDを使って純チタン及びS45C基板上にダイヤモンド薄膜、イオンプレーティングによって工具鋼、超硬基板にダイヤモンド状炭素膜を被覆した。ダイヤモンド薄膜の創製にあたって、メタンガス濃度を0.3、0.5、1.0及び1.5sccm、それに対応して水素ガス濃度を98.599.7sccmまで変化させた。このとき、圧力を50、60、70及び80torr、基板温度を973、1073、1173及び1273Kに変え、蒸着時間を0.5、1.0、1.5、2.0、4.0及び8.0hrsとした。ダイヤモンドの形成の有無は、X線解析、ラマン分光分析器で分析した。ダイヤモンドの形成は、蒸着時間が短いと核形成密度が低く、代わりにアモルファスカーボンが形成されていた。蒸着時間の増加につれて、ダイヤモンド結晶化が進み、同時にTic、Fe_3Cの炭化層が発達していた。蒸着時間が長くなると、ダイヤモンド膜の厚さが増え、基板から自然にはく離した。これは、基板とダイヤモンドとの熱膨張係数の差異に起因したものである。ダイヤモンドの結晶化は蒸着時間が長いほどよい。

蒸着ガス濃度はメタンガスが1.0%のとき最適で、温度は1073Kであった。ダイヤモンド状炭素膜は膜厚が厚くなると、ダイヤモンドと同様にはく離する。膜厚を約1μmにして成膜した。この膜の成膜が摩擦摩耗特性の改善に大きく寄与した。これは、ダイヤモンド状炭素膜が摩耗過程で、グラファイトに変化することで、摩擦係数の低下がもたらされる。ダイヤモンド状炭素膜の被覆が摩耗の進行を抑制するが、すべり距離500m以前では、激しい相手材の摩耗がみられた。
オンライン筆跡の鑑定手法の開発

近年,タブレットを文字入力装置として用いる機会が増加している.このため,オンライン筆跡における筆者識別手法の開発が求められている.オンライン筆跡は,筆圧や書字速度など,これまでは字画線や紙面の状態から推測するしかなかった特徴量を数値データとして解析に利用できる利点がある.筆跡の形態特徴と筆圧などの運動情報を同時に可視化して画像情報と書字運動情報を融合し,識別アルゴリズムにニューラルネットを用いることにより,新たなオンライン筆跡の筆者識別手法の開発を目指す.近年,タブレットを文字入力装置として用いる機会が増加している.このため,オンライン筆跡における筆者識別手法の開発が求められている.オンライン筆跡は,筆圧や書字速度など,これまでは字画線や紙面の状態から推測するしかなかった特徴量を数値データとして解析に利用できる利点がある.筆跡の形態特徴と筆圧などの運動情報を同時に可視化して画像情報と書字運動情報を融合し,識別アルゴリズムにニューラルネットを用いることにより,新たなオンライン筆跡の筆者識別手法の開発を目指す.
食物アレルギーにおけるオートファジーの役割

我々はオートファジーが食物アレルギーにおいて何らかの役割を果たしていると考え、新規治療法を開発するために、食物アレルギーのマウスモデルを用いて、オートファジー機能の修飾が下痢や低体温などのアレルギー症状に与える影響を検討した。その結果、オートファジー機能の修飾により即時型の食物アレルギー症状が軽減することが示唆された。「研究の意義、重要性」オートファジーとは細胞構成成分を食胞に閉じ込めてライソゾームへ運搬し分解する機能で、細胞の恒常性維持に重要であるが、胸腺における自己免疫寛容の誘導に必要であることや、オートファジー関連遺伝子の変異とクローン病との関連が報告されており、オートファジー機能が腸管免疫寛容の成立にも役割を果たしていることが推測される。近年食物アレルギー患児は増加しており、学校生活での食事制限など社会生活にも多大な影響を及ぼしている。食物抗原の経口摂取は、通常腸管での免疫寛容を誘導するが、免疫寛容が不成立または破綻した状態が食物アレルギーの発症に繋がると考えられており、食物抗原や腸内細菌に常時暴露されている腸管でのオートファジー機能が、食物アレルギー発症や食物抗原に対する耐性獲得に果たす役割を解析し、食物アレルギーの病態解明、新規治療薬の開発を目的とする。「具体的内容」小児で頻度が高い卵白抗原の一つOvalbumin (OVA)を抗原とする食物アレルギーマウスモデルを用いてオートファジー機能を修飾する因子(mTOR阻害剤やPI3K阻害剤など)が食物アレルギー症状、腸管免疫応答に及ぼす影響を検討した。その結果、食物アレルギー症状(下痢、低体温)は、OVA経口負荷の際に、mTOR阻害剤を同時投与することにより増強することが示唆された。また腸管膜リンパ節、バイエル板より回収した単核球のサイトカイン産生パターン、血清でのOVA特異的IgE、IgG2a産生にも変化がみられた。一方脾細胞の増殖やサイトカイン産生パターンには影響を及ぼさず、全身作用ではなく、抗原チャレンジの際に腸管局所で作用することが示唆された。次年度は制御性T細胞など免疫寛容に重要な細胞について検討を行い、免疫寛容の破たんと維持について解析を行う予定である。「具体的内容」オートファジーとは細胞構成成分を食胞に閉じ込めてライソゾームへ運搬し分解する機能で、細胞の恒常性維持に重要であるが、胸腺における自己免疫寛容の誘導に必要であることや、オートファジー関連遺伝子の変異とクローン病との関連が報告されており、オートファジー機能が腸管免疫応答にも役割を果たしていることが推測される。そこで我々は、食物アレルギーの原因として小児で頻度が高い卵白成分Ovalbumin(OVA)を抗原とする食物アレルギーマウスモデルを用いて、オートファジー機能を修飾する因子(mTOR阻害剤やPI3K阻害剤など)が食物アレルギー症状、腸管免疫応答に及ぼす影響を検討した。この実験系はOVAとAlumを腹腔内に投与し、OVAを経口投与すると2時間以内に低体温、下痢症状をきたし、重篤な場合には死亡する即時型の食物アレルギーモデルである。これまでの研究成果では、OVAを腹腔内感作されたマウスにOVAを経口投与する際、オートファジーを増強するmTOR阻害剤を併用するとパイエル板リンパ球のin vitroでのOVA刺激によるIL-4/IFN-γ/IL-10産生は増強していた。そこでOVA感作マウスにOVAを経口投与する際、オートファジー抑制作用を持つPI3K阻害剤を併用すると、本来アレルギー症状が強く発現するはずのOVA特異的IgEが高値のマウスにおいても食物アレルギー症状(下痢/低体温)の軽減がみられた。またPI3K阻害剤併用マウスにおいて、大腸でのLC3 I、IIの発現比率は変化しており、上記マウスにおいてオートファジー機能を抑制していることが示唆された。「研究の意義、重要性」食物アレルギーは近年増加しており、学童期での除去食継続など患者・家族に対する負担は大きい。本研究は感作成立後の症状抑制が期待できるモデルであり、既に発症した患児にも治療応用が可能であると考えられる。また本研究の結果により食物アレルギーモデルにおいてオートファジー機能が何らかの役割を果たしていることが示唆され、病因究明につながることが期待される。オートファジーは細胞質内構成成分を食胞に閉じ込めて、ライソゾームへ運搬し分解する機能であり、細胞の恒常性維持に重要であるが、その遺伝子多型がクローン病の疾患リスク因子であることなどから、腸管免疫応答において、何らかの役割を果たしていることが推測される。我々は、卵白成分Ovalbumin (OVA)を用いた食物アレルギーマウスモデルにおいて、オートファジー機能を修飾する因子(mTOR阻害剤やPI3K阻害剤など)が食物アレルギー症状、腸管免疫応答に及ぼす影響を検討した。これまでの解析より、OVA感作マウスにOVAを経口投与する際、オートファジー抑制作用を持つPI3K阻害剤を併用すると、本来アレルギー症状が強く発現するはずのOVA特異的IgEが高値のマウスにおいても、食物アレルギー症状(下痢/低体温)の軽減がみられる結果が得られた。

そこで平成24年度は食物アレルギーモデルマウスの腸管におけるオートファジーの活性化をwestern blotting法で検討した。OVA感作後にOVAを経口チャレンジされたマウスにおいて、腸管でのLC3 I、IIの発現比率は変化していた。この結果より食物アレルギーモデルマウスのチャレンジ相の腸管においてオートファジー機能が何らかの役割を果たしていることが示唆された。本研究の結果により、食物アレルギーモデルマウスにおいてオートファジー機能の修飾によりアレルギー症状を抑制しうる可能性が示された。また本研究は感作成立後の症状抑制が期待できるモデルであり、既に発症した患児にも治療応用が可能であると考えられる。当初mTOR阻害剤で食物アレルギー症状は抑制されるのではないかと推測されたが、逆にアレルギー症状が増強されることが示唆され、治療応用を目指すために、PI3K阻害剤に変更し、実験系を組みなおしたためである。24年度が最終年度であるため、記入しない。PI3K阻害剤がどの細胞に作用しているのか、を解明するためにwestern blottingや免疫染色の手法を用いて解析する。またアレルギー症状の抑制機序としてTh1/Th2バランスに対する影響なのか、抑制系に働く制御性T細胞が誘導されているのかを解析する予定である。