hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非造影MRIを用いた腹部大動脈瘤破裂予測システムの開発

腹部大動脈瘤に対するステントグラフト内挿術前に心電図同期Cine-MRA画像を撮像した連続21症例(男性18人、女性3人、年齢61-88歳、中央値75.0歳)を対象とし、Cine-MRA画像から瘤の近似駆出率を求めて動脈瘤の増大傾向との関連性を評価した。回帰分析によりCine-MRA画像から算出した駆出率と動脈瘤増大傾向には中等度の相関を認め、動脈瘤破裂予測因子になり得る可能性を示した。大動脈瘤とは破裂症例における救命が非常に困難な血管系疾患の代表であるが,現時点では大動脈瘤の増大スピードやサイズ以外に破裂の危険性を予測する因子がない.本研究はその新たな因子となり得る可能性のある大動脈瘤の拍動動態を非造影MRIの画像をもとに解析し,破裂リスクや増大スピードを予測するためのアルゴリズムを開発することを目的としている.平成25年度にはこの目的を達成するために研究実施計画に沿い,まずボランティアを用いたデータ収集を中心に実験を行った.その結果を踏まえて検討を行い,実際に臨床応用可能なMRI撮像法を確立することに成功した.これにより実際に臨床症例画像の収集を行う事が可能となった.次にその成果を踏まえ,共同診療を行っている当院心臓血管外科Drの全面協力を得て,実際に腹部大動脈瘤を患っている患者に十分な説明を行い,同意を得た上で一定数の症例画像収集を行う事が出来た.これが平成25年度中に得られた最大の成果と考えている.一方で平成25年度中にはこれらの得られたデータを元に画像解析ソフトを開発することも目標の1つとしていたが,その前提となる再現性の高い指標の設定に難渋している.具体的には得られたMRI画像から作成した3次元再構成像によって出来る球体の中心点から表面指標となる各点の動態追跡によるパワーベクトルや球体表面の形状変化などを数値化する方法を模索したが,十分な結果が得られなかった.そのため平成26年度の出来るだけ早い段階でこれらの数値化,および画像解析ソフトの開発を行い,そのソフトを用いたprospectiveな画像解析および指標の確立を目指す予定である.大動脈瘤とは破裂症例における救命が非常に困難な血管系疾患の代表であるが,現時点では大動脈瘤の増大スピードやサイズ以外に破裂の危険性を予測する因子がない.本研究はその新たな因子となり得る可能性のある大動脈瘤の拍動動態を非造影MRIの画像を基に解析し,破裂リスクや増大スピードを予測するためのアルゴリズムを開発する事を目的としている.平成26年度は平成25年度に確立したCINE-MRI撮像法を用いて,引き続き臨床症例画像の収集を継続的に行った.これまで合計32症例の画像を取得している.画像解析法としては,大動脈瘤の断面積を用いて拡張期と収縮期との差から大動脈瘤の駆出率を定量化し,パラメーターとした.さらに大動脈瘤壁の拍動動態についてはベクトル解析を試みており,データの取得中である.平成27年度に於いては上記の解析を進めつつ,日本医学放射線学会,日本磁気共鳴医学会,北米放射線学会等での発表と論文作成、論文投稿を目指す.大動脈瘤とは破裂症例における救命が非常に困難な血管系疾患の代表であるが,現時点では大動脈瘤の増大スピードやサイズ以外に破裂の危険性を予測する因子がない.本研究は大動脈瘤の拍動動態を非造影MRIの画像をもとに解析し,破裂リスクや増大スピードを予測するためのアルゴリズムを開発することを目的としている.平成27年度は過去2年間で作製した撮像法を用いて得られたデータ収集を完了し分析を行った。データ解析の結果心電図同期Cine-MRA画像は収縮期と拡張期での大動脈瘤拍動を明瞭することが可能であった。大動脈瘤を楕円球に近似し収縮期と拡張期での体積の差分により「瘤駆出率」を求めた。瘤駆出率に対して、瘤の最大径と瘤内血栓量により異なる8つのパラメーターを算出した。これらのパラメーターと大動脈瘤の増大率とを比較した。重回帰分析の結果、y="経過観察期間中の瘤最大面積の変化率(%)"とx="血洞腔の駆出率と瘤の最大面積との比"には中等度の相関(y= 107.099+0.324x、p=0.036)が得られた。この結果からCine-MRA画像から得られたパラメータは瘤壁のコンプライアンスを表す指標になり得ると考えられた。本研究内容は第43回日本磁気共鳴医学会大会および第56回日本脈管学会総会で発表した。本研究で明らかにしようと試みている点は大きく分けて以下の通りである。1大動脈瘤の動態観察に適した撮像パラメーターを明らかにすること2画像解析法決定3アルゴリズムの精度向上、再現性の確認4臨床データ解析上記のうち1はほぼ終了している。2については大動脈瘤壁の動態観察定量化指標として現在ベクトル解析についてさらなる検討を行っている状況である。

3、4については周囲の協力もあり想定以上のデータを得ることができているので、2について定量化指標に関する解析、検討を進めれば十分なデータが得られると考えている。核磁気共鳴画像(MRI)大動脈瘤動態の定量化指標としてのベクトル解析が現時点でのこの研究の最大の課題であり、その解析に全力を挙げる。現在心臓MRIで左室壁の機械的収縮協調不全評価に用いられている評価法の応用等を参考としながらデータ解析を早急に進める計画である。本研究で明らかにしようと試みている点は大きく分けて1大動脈瘤の動態観察に適した撮像パラメータを明らかにすること,2大動脈瘤動態観察定量化指標の決定,3アルゴリズムの精度向上,再現性の確認,4臨床データ解析の4点と考えている.これらのうち,1の大動脈瘤の動態観察に適した撮像パラメーターの確立は現時点で達成することが出来,実際に臨床データの収集に取りかかっている.しかし,大動脈瘤動態観察定量化指標の決定には難渋しており,引き続きこの点についての実験,検討が必要である.一方で臨床データの収集は周囲の協力も得られ,想定よりも多くのデータが得られる可能性があり,定量化指標を決定する事が出来れば比較的早いペースでその後の解析を行う下地は整っていると考えており,概ね計画通りに研究が進めることが出来ると考えている.当初の計画通りに研究に関連して様々なデータ処理が必要であり、想定していた以上のコンピューター関連部品が必要となった。また当初の計画と比較して、進捗がやや遅れており必要な物品の購入や旅費に関しての費用の使用が当初の計画とややずれており、より適切に費用を使用するために進捗に合わせて使用することを心がけたため、次年度使用額が発生した。大動脈瘤動態観察定量化指標の決定が現時点でのこの研究の最大の課題であると考えている.またそれを踏まえた解析ソフトの開発については技術的,時間的にゆとりが少ないためすでに開発されているソフトの応用についても検討が必要であると考えている.今後データがさらに多くなり、それらの解析にもコンピューター関連機器が必要になることが想定される。またできるだけ早く成果を出し、学会発表、論文投稿も積極的に行っていきたいと考えておりそれらを中心に使用することを想定している。当初の計画通り研究に関連して様々なデータ処理が必要であり,想定していたものと同程度以上のコンピュータおよびその関連部品が必要となった.そのためファントム作成など可能な範囲でかかる費用を出来るだけコンピューター関連機器に回すようにすると同時に,必要な機能を十分に備えた機器を購入したが,その中でも出来る限り安価な製品を選択するよう努力したため次年度使用額が発生した.今後データがさらに多くなり,その保存,解析が必要になること,またこの研究の目的のひとつであるソフト開発にも十分な費用が必要になることが想定されるため次年度使用楽はコンピューター関連機器購入を中心に使用することを想定している.
知的CAIを用いた科学概念学習過程に関する認知科学的研究

本研究では,′′学習資源′′が,′′知識の獲得や定着′′,′′概念の形成等に与える影響を実証的に検討した。とりわけ,「認知的に′′深い理解′′をもたらすための学習」を,学習資源との関係の中で考察した。′′深い理解′′とは,例えば,′′アナロジー′′を用いて同型の問題に対応することができる能力までをも含む理解である。実験には, ′′電気回路′′を教授する知的CAIシステムを用いた。本システムは,プロダクションシステムベースの知的CAIシステムである。本システムでは,個々の概念をノードとし,ルールをリンクとするネットワーク(認知マップ)を,学習の各段階で学習者に表示することができる。ネットワークの中には,これまでの研究を通して同定された学習者の典型的なバグルールも含まれている。学習者は,画面に表示された認知地図の上で,誤りの内容や,誤りを含んだルールと正しいルールとの関係,更には,「学習の最終段階からみてその時点でどれだけの知識を獲得したのか」を,適宜確認しながら学習を進めることができる。本研究では更に, ′′メンタルモデル′′の教示フレームを加える。具体的には, ′′電気回路′′を, ′′水路′′のアナロジーを用いて統一的に説明することを考えた。本CAIシステムを用いて学習実験を行った結果,深い理解をもたらす学習支援環境として,認知マップやメンタルモデル等の学習資源を提供することが有効であることが確認された。
スギ花粉症におけるスギ重合抗原による減感作療法

(1)安枝らの方法を一部修正して、硫安塩析とDEAEセルロースイオン交換クロマトグラフィにより部分的に精製されたスギ花粉抗原Fr.bは、スギ原末50gより約50mg収穫され、糖対蛋白比が約1:1であった。(2)Fr.bはグルタールアルデヒドにより重合することがセファデックスG-200のゲル濾過により確認され、重合物の主要部分は分子量がおよそ50万から60万であった。(3)Fr.bは蛋白1mg当り0.34から0.43mgのスギ花粉主要抗原SBPを含有していることが、ELISAdirect titration法及びinhibition法により判明した。(4)スギ花粉抗原の免疫によるマウス血清中の抗スギ花粉抗原抗体量の増加は10μg投与の場合、polymerized Fr.b免疫群とnative Fr.bとの間に差異がなく100μg投与の場合は、polymerized Fr.b群がnative Fr.b群より、上昇する傾向がみられた。polymerized Fr.bはnative Fr.bと同程度、あるいはそれ以上の免疫抗原性を保持していると推察された。(5)前述のELISAによりpolymeried Fr.bはnative Fr.bに較べSBP活性が約1/4に低下していることが明らかとなった。このin vitroの研究結果は、重合抗原におけるアレルゲン性の減弱を示唆した。(6)皮内反応はpolymeried Fr.bがnative Fr.bより10から【10^4】倍(76%は【10^2】から【10^3】倍)、またP-K価は2から【2^2】倍、それぞれ陽性閾値が上昇していた。従ってpolymerized Fr.bのアレルゲン性の減弱はin vivoにおいても明らかであると推察された。(7)以上の結果より、本重合抗原を用いたスギ花粉症に対する減感作治療への展望が開けたものと考える。
スキンドファイバー標本ケージドATP実験での「シングル・ターンオーバー」分析

1. X線回折とケージドATP光分解とを組み合わせ、ラット腰筋のスキンドファイバー力学実験を16°Cにおいて実施した。光分解で遊離するATPの量は、クロスブリッジのシングルターンオーバー(一回転)を観察するために、0.2mM以下とした。2. ATPによる活動化の相では、一回転条件下でも、充分量ATPを遊離した以前の実験おける結果と整合する結果が得られた。3.脱活性化の経過を、500Hz筋長振動における90゚位相直行のスティフネス(クアドラチャスティフネス)で力学的にモニターした。クアドアラチャスティフネスはATP遊離による活性化で上昇し、続く脱活性化でゼロへ向かって減衰した。脱活性化におけるハーフタイムは0.20.3秒であった。4.赤道反射、アクチン層線、ミオシン子午線反射などの、X線反射の分析によれば、脱活性化の時期、大量のクロスブリッジが硬直構造へと変化していると考えられた。その反射強度変化のハーフタイムは0.50.7秒であった。上述の硬直形成の時期、筋の張力は上昇せず、むしろハーフタイム約1.0秒で減衰していた。5.活動的に収縮している筋細胞内で結合状態にないクロスブリッジは、それがたとえ硬直状態に移行しても力を発生しないのであると理解した。近紫外線のフラッシュ光でケージドATPを分解する方法によれば、骨格筋線維内の硬直クロスブリッジをATPによって一斉かつ瞬時に活性化することができる。放出するATPの量をクロスブリッジ量より少なくすれば、一分子のATPで活性化されたクロスブリッジは、律速ステップを経て活性化状態を脱した後、ただちに、硬直状態に復帰停止することになる。本研究では、この「ATPアーゼ-回転」の実験、筋X線回折による分子構造観察の下に実施し、クロスブリッジの脱活性化における力学と構造と、その両者の経過を比較している。X線回析実験には、つくば放射光研究施設のビームステーションBL16Aを利用した。ここでは、アンジュレータからの超高輝度の放射光ビームを利用することができる。ラット腰筋スキンドファイバーの筋束を試料とし、温度は16°Cに設定した。放出するATP濃度は、40250μMの範囲で変化させることとした。赤道反射、アクチン層線およびミオシン子午線反射、これら三者の、ATP放出に伴う強度変化の経過を分析し、これらを、張力およびスティフネスの変化経過と比較した。脱活性化の時期、大量のクロスブリッジが硬直結合を形成するにも関わらず、筋線維には殆ど張力が発生しないという、はなはだ興味を引く結果が得られている。
成長因子による靭帯の治療促進に関する研究

平成9年度は平成8年度に引き続いて家兎の内側側副靭帯修復モデルにおいて外因性の成長因子投与による修復促進の実験を行った。平成8年度に知見に基づいて単独投与では必ずしも良好な結果が得られなかったTGF-β1およびbFGFを複合して損傷靭帯に投与した実験を行ったが、予備的実験の結果から靭帯修復の明らかな改善は観察されず、これら二つの因子を組み合わせて投与しても靭帯修復の明らかな促進効果が得られないと考えられたためこの実験は中途で断念した。上記の経緯とは別に、TGF-βスーパーファミリーに属する成長因子の一つであるgrowth and differentiation factor-5(以下GDF-5)が異所性に靭帯様組織を形成しうるとする予備的な報告を知る機会があったため、これをラットの内側側副靭帯において検証した。ラット内側側副靭帯を部分的に切除した遷延治癒モデルにおいてGDF-5が靭帯の修復過程に及ぼす影響を肉眼的、組織学的、生体力学的、及び修復組織におけるコラーゲンの産生能に関する生化学的検討により評価したところ、GDF-5の投与はラット内側側副靭帯の治癒を促進するという結果が得られたため、これを学会で報告した。この実験は現在も継続中であり、近日中に論文としてThe Journal of Orthopaedic Research誌に投稿する予定である。本年度は平成8年度に得られたbFGF投与による靭帯修復過程の影響に関して論文を作製し、Revue du Rhumatisme誌で発表した。靱帯の治癒過程における成長因子の発現を観察するために、家兎内側側副靱帯の単純横切モデルを作製し、このモデルを用いて成長因子の発現を免疫染色法により観察した。観察したのは、bFGF、TGF-β1、PDGF-BB、IGF-IIの4種の成長因子であり、靱帯治癒過程におけるこれらの成長因子の染色性の部位的及び強度的な変化を経時的に観察した。さらにこの結果と、靱帯修復部位におけるI型コラーゲンの産生との関連を検討した。I型コラーゲンの産生は、procollagen mRNAの発現によって律速されると報告されているので、in situ hybridization法によりtype I procollagen mRNAの発現を知り、この結果を成長因子に関する免疫染色の結果と対比させ検討した。この結果、type I procollagen mRNAの発現は4種の成長因子のうちPDGF-BBと経時的、部位的に特に強い関連があることがわかった。この結果は第11回日本整形外科学会基礎学術集会(1996年10月、鹿児島市)で発表した。これと平行して外因性の成長因子投与による靱帯の修復促進の実験を行った。家兎内側側副靱帯の部分欠損モデルを作製し、靱帯の欠損部に重要な成長因子の一つであるbFGFをフィブリン糊に混入して投与した。投与量に関する検討を行ったところ、適切な量のbFGFの投与により靱帯の修復を促進しうる可能性があること、しかし投与量が過量の場合、修復の初期には大量の修復組織が誘導されるものの、この成熟はその後むしろ阻害され、最終的な治癒組織の形成は遅延することを知った。この結果は現在、The Journal of American Sports Medicineに投稿中である。昨年までの結果をもとに、成長因子の投与による靱帯修復の実験をさらに展開した。昨年行ったbFGFの局所投与による実験に引き続き、TGF-β1の局所投与による靱帯修復促進の実験を行った。TGF-β1はin vitroでは靱帯修復組織に対しコラーゲン、とくに1型コラーゲンの産生を促進する作用があることがすでに報告されている。はじめにTGF-β1の持続投与による靱帯修復の実験をin vitroでの実験結果にもとづいて行った。実験では16羽の白色家兎で、右膝関節の内側側副靱帯を長さ4mm庭他って切除し、靱帯欠損を作製した。このうち1群ではリン酸緩衝生理食塩水(PBS)を担体とし、TGF-β1を2.5ng/dayで3週にわたりosmotic pumpを用いて持続的に投与した。他の1群ではPBSのみを3週に渡って持続的に投与し、これを対照群とした。

6週で力学試験を行ったが靱帯修復部の最大破断強度は対照群に比して有意の差はなく、この投与法ではTGF-β1投与による靱帯修復の促進効果は得られないと判断された。この実験に引き続きTGF-β1を靭帯切除部に直接単回投与する実験系を設定した。白色家兎16羽を前回の実験系と同様に2群に分け、1群には100ngのTGF-β1を切除後1週の時点で靱帯切除部周囲に注入した。他の8羽は対照としてPBSを同様の方法で投与した。切除後6週の時点で力学試験を行ったが靱帯修復部の最大破断強度は対照群と投与群とで有意の差はなく、やはりTGF-β1投与による靱帯修復の促進効果は得られていないと判断された。今年度行ったTGF-β1投与による靱帯修復促進の実験は、現在までのところ上記のように良好な結果は得られていない。さらにTGF-β1の投与量と投与時期を種々に設定した実験系を組んで現在も実験を継続して行っている。
薄膜電解質を用いた固体酸化物型燃料電池の開発

新規に導入したAD法及び従来からあるPLD法等を用いてSOFCの試作を行った。AD法では、原料粉末の形状を最適化することで多孔質基板上に直接緻密な酸化物薄膜が堆積可能なことを見出したが、電解質薄膜については若干のガスリークが確認されたため、セル試作には至らずさらなる最適化が必要であった。一方、PLD法を用いて電解質薄膜及び空気極を形成して発電特性を検証したところ、400°Cで約0.8mW/cm2、450°Cで約1.5mW/cm2の発電を確認した。今後電解質の伝導度の改善及び空気極構造の最適化を行うことにより、中温域で従来と同等程度の良好な発電特性を有するSOFCを実現できるものと期待される。本年度ではその前年度に導入したエアロゾルデポジッション(AD)装置を用いて燃料電池形成に必要な固体電解質膜及び空気極の形成を行うことを目的とした.固体電解質にはYドープしたSrZrO3(SZYO)を,空気極には(La,Sr)(Co,Fe)O3(LSCF)の酸化物を選択し,AD法を用いて多孔質ステンレス基板上に成膜をおこなった.その結果LSCFに関しては緻密な薄膜の形成が確認されたが,固体電解質膜(SZYO)の形成は確認されなかった.この原因を探るため両者の粒形を電子顕微鏡で観察したところ,LSCFの粒径が数十μmのところSZYO用の粒径は0.1μm以下と極めて小さく,これが原因で膜の形成ができなかったものと推定された.そのためより大きな粒径を持つSZYO原料を入手し実験を行ったところ薄膜の形成が確認された.これによりSOFCの主要部分である膜-電極接合体の形成が可能であることを見出した.しかしながら,実際にSOFCセル構造を作製したところ,電極間に電気的なショートが確認され,発電特性の検証には至らなかった.これは,セルを形成する際にハンドリングの不手際から薄膜に欠陥が生じてしまい,結果的に電極間がショートしてしまったものと考えられる.また,ステンレス基板と酸化物薄膜との間の熱膨張係数の差から,プロセス時の熱により薄膜に応力が加わりその結果欠陥の発生につながった可能性がある.これを避けるためにはセル形成時により欠陥の発生が抑えられるようなハンドリング手法を確立するとともに熱膨張係数をできるだけ酸化物のものにあわせた基板を選定する必要がある.AD法の装置を新規導入し、これを用いて多孔質ステンレス基板上に直接酸化物薄膜を形成手法について検討を行った。また、これと並行してPdメッキした多孔質ステンレス基板上に、スパッタ法やPLD法にを用いて電解質の形成を行った。AD法では、原料粉末の形状を最適化することで多孔質基板上に直接緻密な酸化物薄膜が堆積可能なことを見出したが、電解質薄膜についてはガスリークが確認されさらなる最適化が必要であった。一方、スパッタ法では、ゾルゲル法では困難であった500°Cでの良好な結晶性を有するBCYO薄膜の形成に成功した。また、PLD法を用いて電解質薄膜及び空気極を形成してSOFCセルを試作し発電特性を検証したところ、400°Cで約0.8mW/cm2、450°Cで約1.5mW/cm2の発電を確認した。この発電特性は従来報告されている発電特性に比べ小さいが、今後電解質の伝導度の改善及び空気極構造の最適化を行うことにより、中温域で従来と同等程度の良好な発電特性を有するSOFCを実現できるものと期待される。固体酸化物形燃料電池(SOFC)は高効率の発電効率で知られるが,その動作温度が約1000°Cと高く,そのことが普及の妨げになっている.動作温度の低減には固体電解質の薄膜化が最も有効であるが,そのためには多孔質基板上に緻密な電解質膜を形成しなくてはならず,その実現が困難であった.そこで本研究では高速のガス流に原料粉末を乗せて薄膜を形成するエアロゾルデポジッション(AD)法に着目し,課題の解決を図った.今年度は,まずレンタルしたAD装置を本研究室に導入し,成膜環境の構築を図ることを主たる目的とした.2011年10月にAD法装置をリースし,本校に設置が終わった.その後,付帯工事などを行い,2012年より成膜を開始した.本研究では,電解質膜と酸化物電極膜(空気極)を一体化してAD法で形成する試みを行っている.その結果,多孔質ステンレス基板上に数ミクロン程度の酸化物薄膜の形成が確認された.

しかし,その後詳細に分析を行ったところ,形成された膜は酸化物電極のみであり電解質膜の形成は行われなかったことがわかった.これは電解質原料の粉体の粒度が極めて小さく,基板上に着膜しなかったことが原因と考えられる.今後,原料粉末の最適化等を行い,早い時期での発電特性の確認を目指していく予定である.本結果は2011年12月に開催された日本MRS学術シンポジウムで発表された.個別の薄膜の形成には成功したものの,実際にセルを組んだ際に電極間に電気的ショートが発生してしまい発電特性を検証するまでには至らなかった.当該年度中に発電特性の確認を行う予定であったが,装置の導入に手間取り実験開始が遅れたこと,原料の粉末形状に最適化が必要であることなどが新たにわかり,電解質膜の形成に遅れが生じた.その結果,発電特性の確認までは至らなかった.しかし,今回の予備実験で解決するべき課題が明確化されたため,次年度では課題の早期解決と,さらなる特性の向上を目指す予定である.欠陥の発生原因を検証し,その対策をとることでできるだけ早い時期での発電特性の検証を行ない,本燃料電池構造の優位性を実証する.予備実験において,原料の粉末形状が大きく成膜結果に影響をおよぼすことが明らかになったことから,早期に課題の解決を図り,燃料電池特性の検証を行なっていく予定である.AD法装置のレンタル料及び燃料電池作製に必要な原材料の購入,並びに学会発表等に係る旅費等に使用する予定である.装置のリース代及び原料粉末形状の最適化のための各種原料の購入,及び即て装置を外部で行うためや学会発表等に関する出張費等に使用する予定である.
ヒストンメチル化機構の異常が神経幹細胞の細胞分裂動態に与える影響に関する研究

本研究では過成長をきたす先天奇形症候群の原因について、大脳皮質を形成する神経幹細胞の細胞分裂動態を中心に解析しようと試みた。具体的には、Sotos症候群の原因遺伝子NSD1蛋白の発現量を神経幹細胞でのみ減少可能な遺伝子改変マウスを作成しようとしたが、実施期間中に完成させることができなかった。今後、ゲノム編集技術など別の方法を用いて遺伝子改変マウスを作成する計画を進めている。高次脳機能の獲得はヒト中枢神経発達の中でも最重要項目である。高次脳機能の中枢である大脳皮質の発生は、遺伝プログラムに従って進行しつつ環境因子により影響されることが想定されている。神経幹細胞から前駆細胞を経て幼若な神経細胞が産生される過程は、大脳皮質を構成する興奮性ニューロンと抑制性ニューロン、グリアについて、それぞれ数のバランスや分布パターンが決定される極めて重要なステップである。この時期の正常発生メカニズムを解明し、さらに発生異常の原因となりうる種々の因子の関与様式について検討することは、小児における高次脳機能障害の病態解明、予防・治療法開発に不可欠である。これまで発達遅滞に対して有効な治療法は存在しないと考えられてきたが、精神発達遅滞の重要な原因としてDNA塩基配列の変化を伴わない遺伝子発現メカニズムの異常が、中枢神経異常を合併する先天奇形症候群の病態メカニズムとして注目されている。本研究では過成長・悪性腫瘍の合併・精神発達遅滞を主徴とするSotos症候群の原因であるヒストンメチル基転移酵素NSD1の機能異常に着目し、大脳皮質を形成する神経幹細胞の細胞分裂を促進する可能性について検討する。以上から、ヒストンメチル化が神経幹細胞の分裂動態に与える影響とその結果生じる大脳皮質発生障害の原因を解明する。本年度は研究実施計画に従い、NSD1遺伝子に対するRNA干渉を生じるプラスミドの作成した。具体的には、NSD1タンパク発現量を減少することが可能なマイクロRNA(miRNA)をRNAi Designerで設計し、それらをもとに相補的なDNA配列を合成、pcDNA6.2-GW/EmGFP-miRプラスミドに挿入した(pcDNA-NSD1RNAi)。プラスミドを培養細胞(PC12)にトランスフェクトし、NSD1タンパクの発現量の減少をウエスタンブロット法で確認した。高次脳機能の中枢である大脳皮質の発生は、遺伝プログラムに従い進行しつつ環境因子により影響されることが予想されている。神経幹細胞から神経細胞が産生される過程は、大脳皮質を構成するニューロンやグリアについて、それぞれ数のバランスや分布パターンが決定される重要なステップである。この時期の正常発生メカニズムを解明し、さらに発生異常の原因について検討することは、小児における高次脳機能障害の病態解明、予防・治療法開発に不可欠である。精神発達遅滞の重要な原因として、DNA塩基配列の変化を伴わない遺伝子発現メカニズムの異常が中枢神経異常を合併する先天奇形症候群の病態メカニズムとして注目されている。本年度は昨年度に作成したNSD1遺伝子に対するRNA干渉を生じるプラスミドを元にトランスジェニックマウスの作成を試みた。具体的には、昨年度作成済みであるNSD1蛋白発現量を減少させるマイクロRNAを産生可能なプラスミドをもとにTRE-NSD1RNAiトランスジェニックマウスを作成中である。本トランスジェニックマウスは、tetOを含むテトラサイクリン応答エレメント(TRE)の制御下で、rtTA・ドキシサイクリン共存下でNSD1RNAi転写産物を発現する。神経前駆細胞特異的な発現が知られているnestin蛋白の転写調節領域制御下でrtTAを発現するnestin-rtTAトランスジェニックマウスと上記TRE-NSD1RNAiトランスジェニックマウスを交配し、ドキシサイクリンを母親に投与することで、特定の時期に神経前駆細胞にのみNSD1蛋白を減少させることが可能である。近年、DNA塩基配列の変化を伴わない遺伝子発現メカニズムの異常が知的障害を合併する先天奇形症候群の病態メカニズムとして注目されている。本研究では過成長・悪性腫瘍の合併・精神発達遅滞を主徴とするSotos症候群の原因であるヒストンメチル基転移酵素NSD1の機能異常に着目し、大脳皮質を形成する神経幹細胞の細胞分裂を促進する可能性について検討した。本年度は、昨年度作成したNSD1蛋白発現量を減少させうるマイクロRNAを産生可能なプラスミドをもとに、TRE-NSD1RNAiトランスジェニックマウスを作成した。神経前駆細胞特異的な発現が知られているnestin蛋白の転写調節領域制御下でrtTAを発現するnestin-rtTAトランスジェニックマウスと本トランスジェニックマウスを交配すると、ドキシサイクリンが存在する時期特異的に神経前駆細胞にのみNSD1蛋白を減少させることが可能である。しかし、トランスジェニックマウスが1ラインしか得られず、かつ得られた1ラインにおいてNSD1蛋白を減少させることができなかった。原因として、何等かの理由でNSD1RNAi転写産物が非誘導的に発現し、NSD1発現量の減少が受精卵の発生に悪影響を与えた可能性が考えられた。

今後別の方法で仮説検証可能な遺伝子改変マウスを作成する計画である。本研究では過成長をきたす先天奇形症候群の原因について、大脳皮質を形成する神経幹細胞の細胞分裂動態を中心に解析しようと試みた。具体的には、Sotos症候群の原因遺伝子NSD1蛋白の発現量を神経幹細胞でのみ減少可能な遺伝子改変マウスを作成しようとしたが、実施期間中に完成させることができなかった。今後、ゲノム編集技術など別の方法を用いて遺伝子改変マウスを作成する計画を進めている。これまでの実験で、対照コントロールプラスミドを子宮内電気穿孔法で投与した群において、神経幹細胞の細胞死が非投与群と比較して増加する傾向が認められた。以上から、トランスジェニックマウスを作成する方針に変更した点、当初の計画と比較して進捗がやや遅れているが、今後体外受精・胚移植で実験効率を向上させることで当初の計画を実施可能と考え、おおむね順調に進展していると判断した。医歯薬学引き続きトランスジェニックマウスの作成および当初の計画である1)BrdUを用いたCumulative Labeling法による細胞周期各相の測定、2)2時間コホート法によるQ値(娘細胞が分化を開始する確率)の測定、3)出生後21日における2時間コホートの大脳皮質内分布の解析を行う計画である。交付申請書に記載した平成25年度の研究実施計画として、前述の1)NSD1遺伝子に対するRNA干渉を生じるプラスミドの作成と、2)マウス子宮内にある胎児の側脳室にプラスミドを投与し、その後胎児側脳室周囲にある神経幹細胞に電気的パルスをかけることで取り込ませる実験(子宮内電気穿孔法)、の二点を計画していた。平成25年度に上記1)が完了し、2)が現在進行中であることから、おおむね当初の計画通り研究が進んでいると判断した。当初計画していた子宮内電気穿孔法に使用予定であったマウス購入が不要となったため。来年度も研究実施計画に則り着実に研究を実施する予定である。一方これまでの実験で、対照コントロールプラスミドを子宮内電気穿孔法で投与した群において、神経幹細胞の細胞死が非投与群と比較して増加する傾向が認められている。以上の現象は、本研究提案の目的の一つであるin vivoでの神経幹細胞細胞分裂動態解析に必要な非同期的細胞分裂がなされない可能性を示唆しており、将来的には子宮内電気穿孔法ではなく上記プラスミドをもとにトランスジェニックマウスを作成することを検討している。これまで自然交配に頼っていた胎児入手方法を、体外授精・胚移植を活用することで実験効率を向上可能であることが判明しており、平成26年度の助成金未使用分は、体外授精・胚移植にかかる費用(一回あたり21.8万円)として活用する計画である。
体積変化に伴うひび割れ予測技術の高精度化に関する研究

本研究は,実構造物の温度応力挙動を室内でシミュレーション可能な試験装置を用いて,若材齢時でのコンクリートの収縮挙動について検討を行った。実験は,実構造物と同様の配合を用い,この装置で評価可能なコンクリートの熱及び力学特性を求め,計測結果と比較した。その結果,発生応力をある程度再現することができた。また,直接引張強度との比較検討を行い,直接引張強度での評価に対して有用なデータを取得することができた。コンクリート構造物の体積変化に伴うひび割れに関する問題は,今なお数多く報告されている。一方,ひび割れ予測解析に関してはここ20年余で飛躍的に向上している。しかしながら,解析技術の進歩の割には,その入力値たる設計用値は充実しているとは言い難いのが現状である。本研究は,コンクリート構造物の体積変化に伴うひび割れの予測技術の向上を目指し,現場で簡便にコンクリートの物性を評価するシステムを開発するとともに,温度応力を室内でシミュレーションできるシステムの開発及び実構造物に則した温度応力挙動を模した縮尺模型によるひび割れ評価システムの開発を行うことを目的としたものである。本年度は,ひび割れ予測解析に必要なコンクリートの設計用値のうち,ひび割れ予測に大きな影響を与えるコンクリートの発熱特性(断熱温度上昇式)及びコンクリートの変形特性(ヤング係数)について,持ち運びが比較的簡単で,断熱材の厚さを比較的自由に変えられる断熱容器に温度計測用及び強度試験用のコンクリートを,セメント種別,水セメント比を変化させて打ち込み,断熱容器に取り付けた簡易温度データロガーで温度計測を行うとともに,所定の材齢で供試体を取り出し,強度試験,ヤング係数測定を行った。さらに,温度計測用供試体にひずみ計を設置し,熱膨張係数の計測も併せて行った。その結果,温度計測値から断熱温度上昇試験機で取得した断熱温度上昇式とほぼ同様の結果が得られることを確認するとともに,マス養生下での強度,変形特性を取得できることを確認した。これらの結果から,本研究で用いた簡易断熱容器で温度応力解析に必要な設計用値をほぼ取得することが可能であることを確認することができた。本年度は,実構造物の温度応力挙動を室内でシミュレーション可能な試験装置(TSTMと称する)を用いて,若材齢時でのコンクリートの収縮挙動の研究に用いて,実構造物で計測したデータと比較検討を行った。具体的には,計測した実構造物と同様の配合を用いて実験を行い,この装置で評価可能なコンクリートの熱膨張係数,ヤング係数,コンクリートに生じたひずみを求め,実構造物での計測結果との比較検討を行った。検討対象とした現場は,2箇所であったが,いずれの現場もひび割れ発生にまでは至らず,TSTMと若干異なる結果となった。次年度は,この原因について究明していくとともに,より実際に近い挙動を再現するための改善を行っていく予定である。検討対象とした現場は,3箇所であり,発生応力をある程度再現することができ,直接引張強度との比較検討を行い,直接引張強度での評価に対して有用なデータを取得することができた。また,割裂引張強度での比較が危険側の評価につながる場合があることも確認することができた。本年度に,実験棟の移設があり,TSTMも移設を行ったが,機器自体の調整に手間取り,当初予定していた実験を全て実施することができなかった。また,移設に伴う機器の不調もあり,いくつかの実験のやり直しも行った点から,当初計画に対してやや遅れることとなった。

24年度が最終年度であるため、記入しない。機器の再調整も終了しており,次年度は本年度できなかった実験を精力的に進めるとともに,当初計画していた模型実験も併せて実施していく予定である。具体的には,簡易評価試験を実施する予定の現場を2箇所以上増やすこと,現場計測結果を基にTSTMによるひび割れ評価検討を実施する。また,実際の構造物の縮尺模型を製作し,部材内にTSTMでの温度制御用の温冷水を通水させる伸縮可能なパイプを埋め込み,コンクリート表面部には,断熱効果の高いウレタン樹脂で覆い,実構造物と同等の温度履歴を与えて,ひび割れ発生時期,発生箇所,ひび割れ幅の計測(貫通したひび割れのみとなる)を行う。ひび割れ幅については,縮尺の影響をどのように考慮していくかについて,これまでひび割れ幅やその進展が報告されている実構造物を縮尺模型で作製して,比較検討を行っていく予定である。次年度は,最終年度にあたることから,上記の検討も含めた成果をとりまとめる。
日本への農産物輸出による熱帯アジアの耕地土壌劣化の実態調査

日本に輸出するための農作物を生産することによる環境へのストレスを評価するための調査を行った。海外の農業生産者にとって日本の市場に向けて生産することは収入の増加になる場合が多いが、農作物に対する要求も高い。ここで取り上げたアスパラガス生産では熱帯という気候条件を生かして周年栽培が可能だが、同時に灌概、施肥も周年行う必要がある。このため化学肥料の投入量に対する肥料成分の収穫物への回収率はきわめて低く吸収されない肥料成分は環境中に残留していると推定された。そこで土壌をボーリングし深度別に肥料成分を分析したところ、リンは地表から20cmの間に、計算された投与量のほとんどが回収された。一方窒素は地下1mまでのあいだにほぼ均一に硝酸イオンの形で分布していた。施肥され作物に吸収利用されなかった窒素は硝酸イオンの形で下層に移行していると推定された。このため地下水の硝酸イオン濃度を村内の井戸16本で測定したところ、多くの井戸で飲用水の硝酸イオン濃度の規制値である50mg/Lを超えていた。この結果は施肥された大量の窒素肥料のうち作物に吸収されなかった分は硝酸イオンに変化し、地下水を汚染していることを示している。この地下水は積極的に汲み上げて栽培に利用し、化学肥料窒素の施肥量を低減するのがよい。また、リンは地表に高濃度に集積していた。まだ作物の生育には影響していないようだが、一部の圃場で気温が低い時期にマグネシウム欠乏によると思われる葉身の白化症状が見られた。これはリンの過剰に誘導されるマグネシウム欠乏と思われる。マグネシウム単味肥料の施肥を勧めている。また、地下水の硝酸イオン濃度は今後も経時的にモニターするべきだと現地の研究機関に助言した。タイ国ナコンパトム県ノングールアム村では、従来サトウキビやキャッサバの生産が主だったが、灌漑水路の整備、タイ国農業省の指導、日本商社の技術導入によって耐暑性アスパラガス生産が導入され、いまや日本のアスパラガス輸入量の約50%をこの村が供給するまでになった。アスパラガスは冷涼な気候を好みこれまでは年1回の収穫であったが、耐暑性品種の導入によって年4回収穫することが可能になった。アスパラガスはもともと多量の施肥を要求するが、周年収穫するため化学肥料の施用量は1haあたり窒素で1000kgリン酸600kgにも達する。収穫物による窒素とリン酸の持ち出しは1%程度なので施用された化学肥料のほとんどが環境に残留していると見積もられた。土壌を深さ1mまで採取し窒素、リン酸を定量したところ、窒素の残存量は10%程度で、残りの窒素は行方不明であった。そこで村の井戸26本から井戸水を定期的に採取し窒素成分を測定したところ、日本の環境基準である46ppmを超える硝酸イオンがほとんどの井戸から検出され、施肥されたかなりの部分が地下水に溶脱していることが判明した。しかしこの村を流域とする河川水の硝酸イオン濃度は低く、河川に到達した硝酸イオンはホテイアオイやヨシなどに吸収されていると推察した。井戸水中の硝酸イオン濃度は変動したが降雨量や季節による周期性は見られなかった。一方、リン酸はほとんどが土壌に蓄積していたが、特に地表部20cmにすべてのリン酸が集積しており、一部のアスパラガスではリン酸の過剰に起因すると考えられるマグネシウム欠乏が発生していた。今後は地域のバイオマスに再吸収された窒素をアスパラガス栽培に利用したり、アスパラガスを吸肥力のつよいサトウキビと輪作することによってアスパラギス栽培地域からの植物栄養素の漏れを最小に出来ると考えた。

海外の農業生産者にとって日本の市場に向けて生産することは収入の増加になる場合が多いが、農作物に対する要求も高い。ここで取り上げたアスパラガス生産では熱帯という気候条件を生かして周年栽培が可能だが、同時に灌漑、施肥も周年行う必要がある。このため化学肥料の投入量に対する肥料成分の収穫物への回収率はきわめて低く、吸収されない肥料成分は環境中に残留していると推定された。そこで土壌をボーリングし深度別に肥料成分を分析したところ、リンは地表から20cmの間に、計算された投与量のほとんどが回収された。一方窒素は地下1mまでのあいだにほぼ均一に硝酸イオンの形で分布していた。施肥され作物に吸収利用されなかった窒素は硝酸イオンの形で下層に移行していると推定された。このため地下水の硝酸イオン濃度を村内の井戸16本で測定したところ、多くの井戸で飲用水の硝酸イオン濃度の規制値である50mg/Lを超えていた。この結果は施肥された大量の窒素肥料のうち作物に吸収されなかった分は硝酸イオンに変化し、地下水を汚染していることを示している。この地下水は積極的に汲み上げて栽培に利用し、化学肥料窒素の施肥量を低減するのがよい。また、リンは地表に高濃度に集積していた。まだ作物の生育には影響していないようだが、一部の圃場で気温が低い時期にマグネシウム欠乏によると思われる葉身の白化症状が見られた。これはリンの過剰に誘導されるマグネシウム欠乏と思われる。マグネシウム単味肥料の施肥を勧めている。また、地下水の硝酸イオン濃度は今後も経時的にモニターするべきだと現地の研究機関に助言した。
トカマクに於ける大電流逃走電子の研究

トロイダル電流系(トカマク)に於ける逃走電子が、プラズマの平衡、安定性に与える影響について、実験・理論の両面から研究した。大電流の逃走電子は、相対論的効果を持つビ-ムコアを形成し、通常のトカマク型MHD平衡とは異なるビ-ムプラズマ平衡が形成される。本研究では、先ず理論的にビ-ムプラズマ平衡を定式化し、数値解析によってこの平衡の特徴を明らかにした。逃走電子ビ-ムのエネルギ-が1MeV以上程度の相対論的領域に入ると、トロイダルビ-ムの遠心圧力の効果が顕著となり、ビ-ム軌道は平衡磁気面から大半径方向に大きくシフトすると同時に、平衡非対称ファクタ-(Shafranora)Λが大きくなる。ビ-ムが運ぶトロイダル電流が大きくなると、ビ-ム成分によるポロイダル磁場の効果によって、より高エネルギ-の電子が閉じ込められる様になり通常のトカマクと構造が異なるビ-ムプラズマ平衡が得られる事を示した。次に小型トカマク装置NOVA-II(京大・工)を用い、大電流逃走電子放電を行い、トカマクから大きく逸脱した平衡特性を有するビ-ムプラズマ平衡を実験的に得、その特性を解析した。プラズマは大半径30cm小半径6cm、トロイダル磁場は約1Tである。6×10^<18>m^<ー3>以下程度の低密度放電に於いて、トロイダル電流10KA、Λ3程度を得た。X線のスペクトルから電子の最大エネルギ-は1.5MeV程度と考えられる。ビ-ム成分は長いテ-ルを持ったエネルギ-分布を持ち、約50%程度の電流を担っていると考えられる。探針によるビ-ム空間分布の計測では広域に広がった分布が得られたが、特に高Λの放電では探針による平衡の乱れが大きく、ビ-ムの集中効果については、今後X線空間分布計測等による計測が必要である。以上の様に、トカマクの大電流逃走電子放電を、ビ-ムプラズマ系の物理によって解析し、その基礎的な特性を明らかにすることができた。
プラストン新概念に基づく六方晶マグネシウムの延性化への挑戦

金属結晶の塑性変形は一般に転位のすべり運動によりもたらされるが、最近、研究代表者らは転位以外のメカニズムを含むあらゆる塑性変形現象を包含した「プラストン(Plaston)」という新しい概念を提案している。本研究の目的は、結晶構造に異方性を有し、転位の活動すべり系(幾何学)が限定されるため延性に乏しい六方晶マグネシウムに対し、「プラストン」新概念のもと、バルクナノメタル化によって通常は活動しないすべり系や変形機構を活性化することで画期的な延性・加工性の向上をもたらし、それによりプラストンの学理構築を進めることである。本研究では、純マグネシウムおよびマグネシウム合金を用い、(i)巨大ひずみ加工と焼鈍による完全再結晶超微細粒材の作製(バルクナノメタル化)、(ii)種々の粒径の試料の引張試験による力学特性と粒径の相関の解明、(iii)塑性変形の担い手(プラストン)の粒界からの核生成の同定など変形機構の解明、という手順に沿って実験研究を進める。第1年度である平成30年度は、純MgおよびMg-Zn-Zr-Ca合金に対して、HPR(High Pressure Torsion)法による巨大ひずみ加工と焼鈍を施すことにより、数百nm100μmの種々の平均粒径の完全再結晶組織を有する試料を作製することに成功した。MgおよびMg合金において粒径1μm以下の完全再結晶バルクナノメタルを得ることができたのは、本研究が初めてである。得られた種々の粒径の室温引張試験を行い、強度と延性に関する系統的なデータを獲得した。Mg-Zn-Zr-Ca合金の場合、バルクナノメタル領域において強度と延性の両立が達成できた。一方純Mgの場合には、粗大粒領域から粒径が減少するとともに、最初は強度が増大するが、粒径数μmを境に強度が減少し、一方延性が大きく増大するという、極めて興味深い結果が得られた。第一年度である2018年度年度の研究は、計画通り順調に進行した。特に研究実績の概要で述べたように、純Mgの場合には、粗大粒領域から粒径が減少するとともに、最初は強度が増大するが、粒径数μmを境に強度が減少し、一方延性が大きく増大するという、極めて興味深い現象を見出すなど、当初予期していなかった優れた成果が得られている。得られた成果を、3件の学術雑誌論文、1件の招待講演、3件の国際会議発表、2件の国内学会発表として公表した。研究室の複数の学生と若手ポスドク研究員がバルクナノメタルに関する研究を行い、先端的な研究を通じて若手人材育成にも貢献できた。第一年度に得られた成果を元に、さらに研究を深化させる。作製した粒径1μm以下の超微細粒材を含む種々の平均粒径の完全再結晶組織を有する試料の組織および集合組織を、種々の先端的手法で同定する。それらの室温引張試験を行ない、結晶粒径と力学特性の相関を明らかにする。DIC法やSPring-8放射光を用いた引張変形中その場解析、SEM-ECCI(Electron Channeling Contrast Imaging)法とEBSD法を併用した新観察手法などにより、塑性変形の担い手(プラストン)の粒界からの核生成を定量的に同定する。得られた結果を元に、プラストン概念を基盤として、六方晶マグネシウムの延性化をもたらすための組織制御原理を明らかにする金属結晶の塑性変形は一般に転位のすべり運動によりもたらされるが、最近、研究代表者らは転位以外のメカニズムを含むあらゆる塑性変形現象を包含した「プラストン(Plaston)」という新しい概念を提案している。

特に研究実績の概要で述べたように、純Mgの場合には、粗大粒領域から粒径が減少するとともに、最初は強度が増大するが、粒径数μmを境に強度が減少し、一方延性が大きく増大するという、極めて興味深い現象を見出すなど、当初予期していなかった優れた成果が得られている。得られた成果を、3件の学術雑誌論文、1件の招待講演、3件の国際会議発表、2件の国内学会発表として公表した。研究室の複数の学生と若手ポスドク研究員がバルクナノメタルに関する研究を行い、先端的な研究を通じて若手人材育成にも貢献できた。第一年度に得られた成果を元に、さらに研究を深化させる。作製した粒径1μm以下の超微細粒材を含む種々の平均粒径の完全再結晶組織を有する試料の組織および集合組織を、種々の先端的手法で同定する。それらの室温引張試験を行ない、結晶粒径と力学特性の相関を明らかにする。DIC法やSPring-8放射光を用いた引張変形中その場解析、SEM-ECCI(Electron Channeling Contrast Imaging)法とEBSD法を併用した新観察手法などにより、塑性変形の担い手(プラストン)の粒界からの核生成を定量的に同定する。得られた結果を元に、プラストン概念を基盤として、六方晶マグネシウムの延性化をもたらすための組織制御原理を明らかにする試料作製が予測していたよりも順調に進行し、金属合金母材や消耗品費の使用額が予定よりも少なく済んだ。こうしたものは次年度以降、別の合金系の作製や、SPring-8における測定のための費用およびそのための出張旅費として使用し、当初予定以上に研究を進展させる。
脳腫瘍におけるperivascular cellの免疫学的役割に関する研究

種々の実験動物において脳間質液や脳脊髄液が直接頚部リンパ節に流入していることが明らかにされ、頚部リンパ節は免疫学的に中枢神経系と密接な関係を持つことが示唆されている。一方、perivascular cellは免疫学的に独立した脳定住性マクロファージであり、脳脊髄液吸収経路におけるscavenging cellとして機能することが動物では見られている。本研究においてはラット移植脳腫瘍モデルを用いて、脳腫瘍移植後の脳、頚部リンパ節および体部リンパ組織における細胞性免疫反応を免疫組織化学およびフローサイトメトリーにより経時的に観察し脳腫瘍免疫における頚部リンパ節の役割について検討した。また、ヒト脳腫瘍組織においてperivascular cellは動物で見られるのと同様な役割を果たすのかどうか検討した。ラットC6神経膠腫細胞をラットの大脳基底核部に定位脳的に移植した。結果、ラットの頚部リンパ節において選択的に、脳腫瘍関連抗原の提示および認識、さらにはCD4およびCD8陽性Tリンパ球の増殖が行なわれ、これらの効果細胞が脳腫瘍内に浸潤すると考えられた。このことより、ラットにおいて頚部リンパ節は中枢神経系の局所リンパ節としての役割を果たし脳腫瘍免疫に深く関与していることが示唆された。ヒト脳腫瘍組織においてperivascular cellは免疫学的にmicrogliaやmacrophageとは独立した細胞群を形成した。さらに、MHC class II upregulationの様式より、ヒトの脳においてもperivascular cellはscavenging cellとして働くことが示唆された。C6グリオーマ細胞をラット脳に移植し、2週から4週の間、腫瘍組織内の各免疫学的パラメーターの動向を経時的に検討した。免疫組織化学的検索およびフローサイトメーターによる検索ではMHC classII、CD4(ヘルパーT)細胞、CD8(殺腫瘍T)細胞の浸潤およびiNOS陽性細胞数、IFNγ陽性細胞数は2週後にピークを示し、以後漸減した。一方、免疫抑制性サイトカインであるTGFβ陽性細胞数は2週後より増加した。PCR法によるmRNAの半定量においても免疫組織化学的検索結果とほぼ同様の結果を得た。各陽性細胞の同定では、MHC class IIはperivascular cell、macrophage、microgliaの順に発現が高くみとめられ、iNOSは主にmacrophageに、IFNγはCD4陽性T細胞とmacrophageに、TGFβは腫瘍細胞とmacrophageに認められた。現在、in situ hybridization法により、産生細胞の同定を検討中である。また、免疫細胞の脳血液関門透過機構については、perivascular cellによるサイトカイン産生と血管内皮細胞の接着因子の発現および浸潤免疫細胞の分布との関係を経時的に調べ、検討を進めていきたい。さらに、TGFβ抑制プロトコールを作製し、治療効果について検討していく予定である。ヒト・グリオブラストーマ手術摘出標本においても上記の各免疫学的パラメーターの分布を同時に検討しており、ラット脳腫瘍モデルで得られている結果とほぼ同様の傾向を示している。免疫組織化学的検索およびフローサイトメーターによる検索ではMHC class II、CD4(ヘルパーT)細胞、CD8(殺腫瘍T)細胞の浸潤およびiNOS陽性細胞数、IFNγ陽性細胞数は2週後にピークを示し、以後漸減した。各陽性細胞の同定では、MHC class IIはperivascular cell、macrophage、microgliaの順に発現が高く認められ、iNOSは主にmacrophageに、IFNγはCD4陽性T細胞とmacrophageに、TGFβは腫瘍細胞とmacrophageに認められた。ヒト・グリオブラストーマ手術摘出標本における検討ではMHC class IIは血管周囲のperivascular cellにもっとも強く発現され、次いで腫瘍組織内に分布するmacrophage、microgliaに発現が見られた。腫瘍組織浸潤Tリンパ球は血管周囲に多く分布した。iNOSはmacrophageに発現しており、TGFβは腫瘍細胞に陽性であった。

これらの所見はラット脳腫瘍モデルで得られている結果とほぼ同様の傾向を示した。以上の結果より脳腫瘍における腫瘍免疫の機序のひとつとして以下のことが推察される。perivascular cellが腫瘍抗原を捕捉し、抗原提示細胞としてTリンパ球の腫瘍組織への浸潤を誘導し、macrophage、microgliaがさらに、抗原刺激を補強する。また、macrophageはNO産生により抗腫瘍性に作用する。しかし、これらの抗腫瘍性免疫反応は腫瘍細胞から産生されるTGFβにより抑制される。perivascular cellはMHC class IIを迅速かつ広範囲に発現することより、脳腫瘍免疫の初期段階で反応を強化促進する役割をもつものと考えられる。