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スーパー抗原による糸球体腎炎・血管炎発症機序に関する研究

1.ブドウ球菌やある種の連鎖球菌は幾つかのエンテロトキシン(SEs)を産生する.SEsがMHCクラスIIの非多形成領域に結合して、特定のTCRVβ領域の相補的決定部位以外の領域を介して認識され、それにより広範なT細胞の活性化、サイト力インの過剰な放出を生じる.その広範なT細胞活性化により,通常の蛋白抗原の10^5-10^6倍のT細胞を活性化することからスーパー抗原と呼ばれている。本スーパー抗原は胸腺内でのT細胞の成熟過程や自己免疫疾患における関与が証明され,あるいは推測されている.2.我々はMRSA感染後、T細胞の広範な活性化とIgA・IgGのPolyclonal activationを来し、糸球体にIgA,IgG,C3の沈着を伴う、急速進行性糸球体腎炎にネフローゼ症候群を伴う新しい腎疾患を報告した。本腎炎で出現するTCR(T細胞レセプター)Vβ陽性細胞のサブセットを検討したところ、スーパー抗原が通常結合するとされているTCRVβ+CD4^-CD8^-細胞及びTCRVβ^+CD^4-CD8^-(double negative:DN)細胞の増加が顕著であり、また病勢とこのTCRVβCD4^+,TCRVβ^+DN細胞の推移が相関した。本疾患のMRSAにはSEs,特にA,C,TSST-1の産生が見られており,特にSECのT細胞活性化のパターンと類似していることから,本疾患はSEが本疾患を惹起する引き金になっているものと考えられる.本疾患は高度のcytokine血症を呈し、興味有ることにはTh1 type及びTh2 type,炎症性cytokineの3者が高値であった.本疾患の中には紫斑を呈するものがあり,従来報告されている紫斑病性腎炎として診断されていた可能性がある.3.細菌性スーパー抗原とPBLにおけるB細胞へのhelper activityについてのin vitro)の成績では、(a)正常人末梢リンパ球に各種SEsを加えて培養するとSEに特異的に異なったTCRVβ細胞が数日で著増した.(b)TCRVβ陽性メモリー細胞が数日で著増した.(c)メモリーIgA-,IgG-,IgM-bearing T cellsが有意に増加した.(d)サイトカインプロフィール:Th1サイトカインであるIL-2が初期に著増し,遅れてTh2サイトカインであるIL-10が著増し,明らかにTh2優位になった.in vivoの現象がin vitroで明確に説明された。特に、本腎炎にしばしば検出されたSEC添加時のT細胞活性化状態並びにサイトカインプロフィールと一致していた。以上をまとめると,MRSA感染により放出されたSEsが特異的なTCRVβを介して活性化され,はじめTh1サイトカインであるIL-2を放出し,IL-10などのTh2サイト力インが優位になり,メモリーTα,γ細胞が増加し,免疫グロブリンのpolyclonal activationを生ずるものと考えられた.1.ブドウ球菌やある種の連鎖球菌は幾つかのエンテロトキシン(SEs)を産生する.SEsがMHCクラスIIの非多形成領域に結合して、特定のTCRVβ領域の相補的決定部位以外の領域を介して認識され、それにより広範なT細胞の活性化、サイト力インの過剰な放出を生じる.その広範なT細胞活性化により,通常の蛋白抗原の10^5-10^6倍のT細胞を活性化することからスーパー抗原と呼ばれている。

特に、本腎炎にしばしば検出されたSEC添加時のT細胞活性化状態並びにサイトカインプロフィールと一致していた。以上をまとめると,MRSA感染により放出されたSEsが特異的なTCRVβを介して活性化され,はじめTh1サイトカインであるIL-2を放出し,IL-10などのTh2サイト力インが優位になり,メモリーTα,γ細胞が増加し,免疫グロブリンのpolyclonal activationを生ずるものと考えられた.1)TCRVβ鎖のjunctionaldiversityの検討:患者のPBLにおけるJunctional diversityはpolyclonal,polyclonal+ologoclonalのpatternを呈し,採血するstageにより異なることが判明した.これは患者におけるPBLにおいて,スーパー抗原を介したものに加え,特異抗原を認識していることを示唆している.2)culture系を用いたTCRVβ陽性CD4+細胞の役割の検討:TCRVβ陽性CD4+細胞の役割をin vitroのculture系を用いて、細菌性スーパー抗原によるIg産生調節機構の検討.(1)in vitroの短期培養(10日間)の結果では、正常リンパ球+SEs培養結果、SEの種類により幾つかのTCRVβ陽性CD4陽性細胞が著増・著減することが判明し、その後はIL-2R陽性DR陽性など活性化CD4細胞が著増することが判明した.(2)またTh1タイプサイトカインは早期に(2-6日),Th2タイプサイトカインは培養後期に増加することが判明し、これらはSEsの種類には無関係である.3)免疫複合体の抗原系の検討:糸球体に沈着している,あるいは血漿交換療法で得た試料をもとに,沈着している免疫グロブリンを抽出し,含まれるEluate中,あるいは循環中の抗原の検索を行い,本免疫複合体がMRSA抗原特異的か非特異的かについて検討した.(1)サンドイッチELISAを用いた系で、循環免疫複合体中に各種SEsからなる免疫複合体を検出した.現在western blot法にて確認中である.(2)精製循環免疫複合体をマウスに投与することにより、受身血清病腎炎の系にて糸球体内局在・炎症惹起性を確認した.2) culture系を用いたTCRVβ陽性CD4+細胞の役割の検討:(1)IL-2R陽性Tα、Tγ細胞は前値に比して数倍以上に増加し、1gA、1gG産生B細胞をhelpすることが判明した.これを抗Fcγ-R,Fcα-R特異的モノクローナル抗体にて確認中である.3)免疫複合体の抗原系の検討:MRSA腎炎患者ではSA菌体成分やtoxinらに対する1gG、1gA抗体、さらには免疫複合体が検出出来た.現在糸球体に沈着している抗原を検索中である.しかしながら著明な1gA、1gGのpolyclonalな産生についてはMRSA抗原のみとは考えられず、本疾患の免疫学的背景を考慮するとentrotoxinの関与が大きいものと考えられる.II.各種腎疾患におけるT細胞レセプターなどを含む免疫学的解析:(1)免疫複合体型腎炎:本邦で最も頻度が高いIgA腎症,特発性と考えられる紫斑病性腎炎,ループス腎炎ではTCRVβ陽性細胞の有意な増加がみとめられた(Muro et al.投稿中、Hirayama et al.投稿中).
水辺の景観と水質浄化機能および生物多様性の因果関係の解明

本研究は、景観と水質、あるいは景観と多様性との相互関係を中心に、人工護岸帯と自然沿岸帯における景観、水質浄化機能、生物多様性の違いを比較し、自然景観をを生かした浄化システムの可能性について論じることを目的として行われた。その結果調査地のひとつである宍道湖におけるヨシ帯の役割として、底生生物の多様性を高めることがおおよそ確かめられた。ただし、場所によってはヨシ帯の内部に比べて外部の方が多様性が高かった事例もあった。このことから、ヨシが直接的に底生生物の多様性を高めるのではなく、ヨシが粒度組成などの底質に影響を与え、その結果、間接的に底生生物の多様性が高まるのであろうと予想された。水生植物の多様性に関しては、過去10年間の水草の置換率が種によって異なることが45ケ所のため池における調査により確かめられたが、種の豊富さと池の面積には関連が見出されなかった。各池での水草の置換率は平均35.8%という高い値であったが、調査した全池(いわゆるメタポピュレーション)では8.1%であった。これはため池での水草の保全を考えるうえで示唆に富む。さらに、追加調査として、塩性湿地植物と汽水産の水草の調査も行い、宍道湖・中海周辺で、リュウノヒゲモ、コアマモ、イトクズモ、カワツルモといった、汽水を主な生育地とする水草4種を確認した。本州で見られる汽水産の水草は6種と考えられるので、この水域が汽水産の水草にとってよい環境を与えていることが示唆された。また、塩性湿地植物についても、絶滅危惧種のオオクグなど、4種が確認された。河川改修や護岸工事、あるいは生活排水による有機汚濁の生物に対する影響を、水辺に生育する水生植物を軸として考察しようというのが本研究のねらいである。水生植物は、水辺景観の主要な構成要素であり、生物多様性を高め、さらに水質の浄化機能を持つ。このような水性植物を軸とすることにより、これまで景観生態学、群集生態学および環境分析化学の分野で別々に扱われてきた水辺の景観、生物多様性および水質について、統合的に扱うことができる。今回調査地として設定した3生物群系(宍道湖、ため池、河川)のうち、初年度は宍道湖におけるヨシ帯4ヵ所において、ヨシ帯の内部と外部、および浅い場所と深い場所の、底生動物の多様性の比較を中心に研究を進めた。5月、8月、11月の3回のデータから、全般的にはヨシ帯内部の方が外部よりも多様性が高い傾向が見られたが、ヨシ帯によっては内部の方が外部よりも多様性が低いこともあり、また多くの底生動物の個体数は大きな季節変化を示した。優占種であるヤマトシジミ稚貝の数は特に大きく変動した。底質は概ね内部の方が均質であった。これまでの調査から、宍道湖で景観決定に大きな役割を果たしているヨシ帯は、底生動物の住み場所としてよく機能している所もあればあまり機能していない所もあると言える。底生生物の個体数は空間的な変動もさることながら、季節変動あるいは年変動といった時間的な変動も大きいので、来年度以降も調査を継続し、底生動物の多様性とヨシ帯の関係を明らかにしたい。計画段階で設定した3群系のうち宍道湖以外での調査は来年度以降の課題として残された。ため池に関しては、水生植物相と水質および周辺の景観との関連について約50ヵ所の調査を行う。河川については、4ヵ所程度の適当な調査地点を設定し、それぞれの場所での上流と下流の水質の違いを検出したい。河川改修や護岸工事、あるいは生活排水による有機汚濁が生物に与える影響を、水辺に生育する水生植物を軸として考察しようというのが本研究のねらいである。

初年度の平成5年度には、宍道湖におけるヨシ帯の内部と外部において底生生物の多様性の比較を中心に研究を進めた結果、ヨシ帯内部の方が外部よりも多様性が高い傾向が見られた。ただし、場所によっては内部の方が外部よりも多様性が、低いこともあり、また多くの底生動物の個体数は大きな季節変動を示し、特に優占種であるヤマトシジミの稚貝の数は大きく季節変動した。次年度の平成6年度には、宍道湖周辺の45ケ所のため池において、水生植物の種多様性と水質との関連について調査を行った。10年前に行った同様の調査結果との比較により、池ごとの水質の違いによって、これまで知られていた種の組成だけでなく、種の置換率も異なることがわかった。ただし、この場合の水質は窒素やリンといった富栄養化に関連した項目ではなく、pHやアルカリ度、あるいはカルシウム濃度といった水中の無機炭素量を左右する項目であった。種の豊富さと水質との関連については現在分析中である。来年度は、予定された3群系(宍道湖、ため池、河川)のうち、まだ調査を行っていない河川を中心に研究を進めたい。自然護岸とコンクリート護岸がひとつの河川で見られるような調査場所を探し、それぞれの上流と下流において水質と水生生物の違いが見られるかを観察したい。本研究は、景観と水質、あるいは景観と多様性との相互関係を中心に、人工護岸帯と自然沿岸帯における景観、水質浄化機能、生物多様性の違いを比較し、自然景観を生かした浄化システムの可能性について論じることを目的として行われた。本年度は、最終年度ということで、これまでに得られた結果を考察することに主眼をおいた。その結果、宍道湖におけるヨシ帯の役割として、底生生物の多様性を高めることがおおよそ確かめられた。ただし、場所によってはヨシ帯の内部に比べて外部の方が多様性が高かった事例もあった。このことから、ヨシが直接的に底生生物の多様性を高めるのではなく、ヨシが粒度組成などの底質に影響を与え、その結果、間接的に底生生物の多様性が高まるのであろうと予想された。水生植物の多様性に関しては、水草の置換率が種によって異なることが確かめられたが、種の豊富さと池の面積には関連が見出だされなかった。さらに、追加調査として、塩性湿地植物と汽水産の水草の調査も行い、宍道湖・中海周辺で、リュウノヒゲモ、コアマモ、イトクズモ、カワツルモといった、汽水を主な生育地とする水草4種を確認した。本州で見られる汽水産の水草は6種と考えられるので、この水域が汽水産の水草にとってよい環境を与えていることが示唆された。また、塩性湿地植物についても、絶滅危惧種のオオクグなど、4種が確認された。
群体ホヤの生殖系列細胞が新生する仕組み

ミダレキクイタボヤの生殖細胞形成に関与する遺伝子群をスクリーニングした。生殖腺をもつ群体(有性生殖期)と生殖腺が未発達の群体(無性生殖期)を材料としてサブトラクションライブラリーを作り,104クローンのcDNAを得た。RT-PCRにより,有性生殖期での発現量が無性生殖期の発現量よりも有意に高い91クローンを選抜した。21クローンについてin situ解析で発現を調べたところ,生殖系列細胞で特異的な発現が観察された。生殖系列幹細胞で発現する遺伝子に注目し,機能阻害実験を行うと,生殖腺形成に著しい遅延が引き起こされた。本研究により,群体ホヤの生殖細胞形成を調節する重要な遺伝子が多数明らかになった。前年度に引き続き,発達した生殖腺をもつミダレキクイタボヤの群体(有性生殖期)と生殖腺が未発達の群体(無性生殖期)を材料として作製したサブトラクションライブラリーから327クローンのcDNAを得た.ミダレキクイタボヤのESTデータベースおよび公共のデータベースを用いた類似性検索による,アノテーション作業の結果,104クローンに集約した。104クローン全てについて,qRT-PCRによって,有性生殖期の群体と無性生殖期の群体の間で発現量を比較した.その結果,無性生殖期での発現量を1としたときに有性生殖期の発現量比が1を超えるクローンが92個見つかった.続いて,生殖系列で特異的に発現するVasa遺伝子の発現量比(6.1倍)よりも比が大きかった43クローンについて解析を進めた.43クローンの中でアノテーションが付かなかった18クローンの未知領域を3-RACEによって単離した.次に,800 bp以上のcDNAを単離できたクローンについてin situ hybridization法で群体ホヤは,無性生殖で増殖できるホヤのなかまである。有性生殖期になると,無性生殖で生まれた芽体に生殖腺が発達し,卵や精子が形成される.近年,動物の生殖細胞形成を支える分子メカニズムにおける共通性と多様性を明らかにするための研究プロジェクトが進んでおり,本種は,興味深い研究材料の一つとして注目されている.本研究では,ミダレキクイタボヤの生殖細胞形成の分子メカニズムを解明するために,前年度までに作製された有性生殖期の群体に特異的もしくは有性生殖期に発現が増加する遺伝子のcDNAライブラリーにある72クローンを対象に,RACE法によるcDNA単離,in situ法によるmRNAの発現解析をおこなった.結果の一部をあげると,DEAD box ATP-dependent RNA helicase-likeは発達中の精巣,卵母細胞,内柱の一部で発現した.vitellogenin S1は発達中の精巣と卵母細胞、内柱で発現していた.Y-box proteinは発達中の精巣,卵母細胞,濾胞細胞,内柱の一部で発現していた.P06C08は卵母細胞付近や内柱付近の間充織細胞で発現がみられた.P07A07は卵母細胞と間充織細胞で発現がみられた.P04F05は精巣原基と発達中の精巣で発現がみられた.P07H08は発達した精巣と,発達中の精巣,卵母細胞で発現していた.P04B08は一部の間充織細胞で発現していた.本研究では,これまでに生殖細胞形成との関係が報告されていなかった遺伝子が,群体ホヤの有性生殖期に特異的な遺伝子としてリストアップされ,群体ホヤ独自の生殖細胞形成メカニズムの存在を示唆する結果が得られた。今後は,間充織細胞の一部として存在する配偶子幹細胞で発現することが分かった遺伝子群に焦点をしぼり,機能阻害法を用いて各遺伝子の機能解析を進める.ミダレキクイタボヤの生殖細胞形成に関与する遺伝子群をスクリーニングした。生殖細胞は,生命の連続性を担う極めて重要な細胞である。ゆえに,生殖細胞をつくるしくみは,種独自の生殖戦略を反映した修飾を受ける。つまり,生殖細胞を生み出すしくみには,生物の本質である普遍性と多様性が具現化されている。本研究では,ユニークな生殖細胞形成様式を示す動物に注目し,そのしくみを解明することで,生物の本質に迫る。本研究で注目するミダレキクイタボヤは,群体ホヤの一種で,その生活史には,無性生殖でのみ増殖する期間と無性生殖と同時に有性生殖をおこなう期間がある。有性生殖期では,くり返される無性生殖サイクルのなかで,ヘモブラストと呼ばれる多能性幹細胞から生殖細胞が分化する。まず,Suppression Subtractive Hybridization法を用いて,無性生殖期と有性生殖期の群体での遺伝子発現を比較し,有性生殖期の群体で特異的に発現している,もしくは発現量が高い遺伝子をスクリーニングした。その結果,およそ150クローンのcDNA配列が得られた。次に,RT-PCRにより二次スクリーングを行い,有性生殖期の群体で発現量が高いクローンを選抜した。

同時に,RACE法によるcDNA未知配列のクローニングおよび公共の遺伝子データベースを利用したアノテーションを行った。5クローンついては,in situ hybridization法による発現解析を行い,生殖系列細胞での発現が見られた。また,1クローンについては,リコンビナントタンパク質を作製し,ポリクローナル抗体を精製した。交付申請書に記載した研究目的を達成するため,平成24年度には,群体ホヤの生殖細胞形成に関与する遺伝子群を23年度の成果に追加して,スクリーニングおよびクローニングしin vivo発現解析を行った。機能解析についても,発現解析のデータ蓄積をうけて,解析対象の遺伝子を絞り込んだ。こうした実施状況から,本研究は,当初の研究計画に照らし,おおむね順調に進んでいると判断できる。交付申請書に記載した研究目的を達成するため,平成23年度には,群体ホヤの生殖細胞形成に関与する遺伝子群のスクリーニングを完了し,cDNAのクローニングおよび塩基配列解析を行った。また,一部の遺伝子については,発現解析に着手することができた。当初の研究計画通り,平成23および24年度の実験で得られた群体ホヤの生殖細胞形成に関与する遺伝子群について,機能解析を進める。さらに,群体ホヤの胚発生期における生殖系列細胞の発生の追跡を行う。当初の研究計画通り,平成23年度の実験で得られた群体ホヤの生殖細胞形成に関与する遺伝子群について,発現解析および機能解析を進める。平成24年度末において,次年度(平成25年度)に使用する研究費が生じた。その主な理由は以下の2点である。1点目は,平成25年1月より着手した遺伝子機能解析実験に使用する器具,試薬に関して,受注業者からの請求が平成25年度になったこと。2点目は,研究に必要な試薬の納入価格を,他の研究室との一括購入および交渉の結果,圧縮できたこと,である。経費圧縮により生じた額は,各実験におけるサンプル数の追加に係る経費とし,本研究の発展のために使用する。前者については,代金請求に応じて,すみやかに支払い手続きをとる。平成25年度の研究費については,本研究の完了に向けて計画的に使用する。平成23年度末において,次年度(平成24年度)に使用する研究費が生じた。1点目は,平成24年1月より開始したポリクローナル抗体の精製および塩基配列解析に関して,業者へ発注した作業が完了しなかっため,受注業者からの請求が平成24年度になったこと。2点目は,サブトラクションライブラリー作製に必要な試薬および塩基配列解析作業の納入価格を,交渉の結果,圧縮できたこと,である。経費圧縮により生じた額は,塩基配列解析のサンプル数の追加に使用する。これにより,本研究が当初の計画よりも発展したものとなり,より高い成果を期待できる。前者については,作業完了後の代金請求に応じて,すみやかに支払い手続きをとる。平成24年度の研究費については,計画通り,主に遺伝子機能解析実験の遂行のために使用する。
旋回よどみ流バーナによる超希薄燃焼の研究

最近の研究で既燃ガスの逆流により超希薄燃焼が可能になることが確認されている.本研究では再循環流を形成して既燃ガスと未燃ガスの対向流を形成可能な旋回流バーナとして,ラッパ型,ホルダ付き円錐台型,急拡大型,ホルダ無し円錐台型の各バーナを製作し,超希薄予混合燃焼を試みた。その結果,ラッパ型以外のいずれの場合もメタンと水素の両方に対してほぼ定常な超希薄予混合燃焼を行うことに成功した.いずれの場合もスワール数が大きい方がより希薄な条件で燃焼する傾向を示した.また詳細反応数値計算により,水素空気火炎の場合はルイス数効果の一つである拡散熱的不均衡により火炎先端において非常に強い燃焼が生じることがわかった.平成25年度には旋回バーナの構成を、前年度行なった「ラッパ型ガラス管+キャビティ付き淀み平板」の組み合わせから、「円錐台型ガラス管+キャビティ付き挿入式ホルダ」の組み合わせに変更し、燃料がメタンの場合と水素の場合について実験を行なった。また、購入した数値計算用サーバを用いて、実験に対応させた軸対称二次元の詳細反応数値計算も実施した。水素火炎の実験においては、OHラジカルの二次元分布をPLIF(平面レーザ誘起蛍光法)装置を用いて測定した。また水素火炎からの自発光を観察する場合には、紫外域に感度を持つICCDカメラを用いた。実験では、メタンの場合、ほぼ想定した通りの円錐形状の火炎の形成に成功し、最希薄当量比0.46を実現した。これは一般に認められている希薄可燃限界0.49以下の超希薄条件である。また水素の場合も希薄可燃限界0.10より希薄な最希薄当量比0.08を実現した。しかし水素の場合、軸方向に棒状に長く伸びた火炎や、下流が消えたV字形状の小さな火炎など、想定した形状ではないいびつな火炎であった。これらの実験結果は第51回燃焼シンポジウムで発表した。一方数値計算では、火炎背後の再循環領域に未燃ガスが入り込んで消炎を引き起こし、実験で得られたような超希薄条件の火炎は実現できなかった。素反応レベルでの燃焼メカニズムの解明には詳細反応数値計算による現象の再現が不可欠であるため、現段階ではまだ超希薄燃焼メカニズムの解明には至っていない。現在、新たな第三の形状のバーナの形状を考案し、数値計算によりその有効性を検証中である。このバーナはこれまで用いた二つの形状のバーナの折衷案であり、「挿入式ホルダ」の上流部を大きくして「淀み平板」に近い形状を持つようにしたものである。この新しい形状のバーナによる安定な火炎が数値計算で確認された場合、早急に装置の作成に取りかかり、実験を行なう。その結果,ラッパ型以外のいずれの場合もメタンと水素の両方に対してほぼ定常な超希薄予混合燃焼を行うことに成功した.いずれの場合もスワール数が大きい方がより希薄な条件で燃焼する傾向を示した.また詳細反応数値計算により,水素空気火炎の場合はルイス数効果の一つである拡散熱的不均衡により火炎先端において非常に強い燃焼が生じることがわかった.平成24年度にはまず、購入した数値計算用サーバ上で軸対称二次元の詳細反応数値計算を行ない、旋回よどみ流バーナの最適形状および最適流速条件を探った。その結果、少なくとも数値計算上は、当量比0.40の定常なメタン空気超希薄予混合火炎の形成に成功した。そしてその内容は第50回燃焼シンポジウムで発表した。その計算結果に基づき、石英ガラス製の旋回よどみ流バーナを設計製作した。旋回流の生成には上流端において混合気を断面の接線方向に噴射する方法を用い、また衝突壁面については、第1段階としてとりあえず加熱しないままとした。このバーナを用いて実験を行なったところ、当量比0.45の超希薄燃焼を実現した。また、形成された火炎中のOH濃度分布をPLIF(平面レーザ誘起蛍光法)計測装置を用いて測定し、数値計算とのある程度の一致を見た。しかし、実験においては完全に軸対称で定常な火炎は形成されず、非対称な火炎がクルクルと対称軸周りに回転する現象が観察された。これは予想外の現象で、これが生じる限り定常な詳細反応数値計算結果との比較が困難であり、超希薄燃焼メカニズムの解明には大きな障害となる。この現象は、ガラス製のラッパ型外壁部の固体内部の熱伝導と火炎との相互作用に起因する不安定性によるものと考えられ、火炎帯や既燃ガスと外壁が広範囲に接触するこのラッパ形状の外壁部を用いている限り、避けられない現象であると予想される。そこで、外壁部形状を当初のラッパ型から円すい台型に変更し、また平面状のよどみ板を、キャビティを持つ挿入式ホルダーに変更することに決定した。新たな形状の旋回バーナの詳細反応数値計算は現在進行中であり、まだ定常な超希薄火炎の形成には成功していない。しかし火炎の変動はしだいに落ち着きつつあり、形成できる可能性は高い。今後、定常な火炎の形成に成功したら、それに基づき新たなバーナを設計製作する。

26年度には、前年度までに得られた最希薄消炎限界より更に希薄な燃焼を目指し、「淀みホルダ付き円錐台型」のバーナ形状を「淀みホルダ付き急拡大型」に変更した。これはバーナのガラス管を円錐台型から24年度に用いた「ラッパ型」に近い形状に変更したものである。このバーナを用いて実験を行い、メタン空気火炎の場合0.467、水素空気火炎の場合0.080の最希薄当量比を得た。しかしこの値は前年度までの結果とほとんど違いがなく、結局急拡大型バーナは超希薄燃焼に特に有効ではないという結論に至った。続いてガラス管の後流の直線部の径を約1/2に小型化し、再循環領域を小さくして輻射損失の抑制を試みた。なお実験は淀みホルダを用いずに行った。実験の結果、淀みホルダが存在せず再循環領域に未燃ガスが混入して温度低下をもたらす可能性が高いにもかかわらず、メタン空気火炎の場合0.465、水素空気火炎の場合0.085の最希薄当量比を得た。特に水素火炎の場合、微小重力環境での希薄可燃限界付近で観察されるFlame ballと類似した火炎が旋回流中に安定に形成されることを確認した。同時に水素空気旋回火炎の詳細反応数値計算も行い、実験と同様な火炎が形成されることを確認した。そしてその火炎において、いわゆるルイス数効果の一つである拡散熱的不均衡が活発に生じていることを明らかにした。3年間の研究期間で、「淀み板付きラッパ型」「淀みホルダ付き円錐台型」「淀みホルダ付き急拡大型」「淀みホルダ無し円錐台型」の4種類のバーナを用いてメタン空気と水素空気の超希薄燃焼を試み、いずれのバーナにおいても成功した。またラッパ型バーナの火炎の詳細反応数値計算においては、燃焼ガスの逆流と未燃ガスが対向する火炎先端において回転対向流双子火炎と同じ火炎構造が得られ、超希薄燃焼を可能ならしめているのは正味流束不均衡である可能性が示唆された。燃焼学前年度のラッパ型バーナに引き続き、25年度は円錐台型バーナを用いても超希薄燃焼を実現できた。しかし目標としていた0.40(メタンの場合)以下の当量比は実現できず、やや不満が残る結果となった。また水素の場合は、超希薄燃焼は実現できたものの、火炎形状は想定していたものとかなり異なるものとなった。更に、数値計算では安定な火炎を形成できず、超希薄燃焼メカニズムの解明には至らなかった。これらのことから、二年目における目的の達成度は70%程度と自己評価する。一般にメタン空気燃焼の希薄可燃限界は当量比0.50前後と考えられているが、この1年間の研究で、当初の形状のバーナを用いて当量比0.45の超希薄燃焼を実験的に実現することができた。また、その火炎中のOH濃度分布をPLIF(平面レーザ誘起蛍光法)計測装置で測定することもできた。これらのことから、1年目の目的を70%程度は達成できたと自己評価できる。ただし、形成された火炎が非対称かつ非定常的であったため、詳細反応数値計算と対応させることが不可能であるということが、大きな問題点として浮上した。この現象の存在は当初想定していなかったものである。そのため、当初の計画である数値計算と実験の結果を詳細に比較することはできなかった。これまでの二種類のバーナを用いた研究では、超希薄燃焼を実現できたという意味では当初の目的の一部を達成できたと言えるが、詳細反応数値計算による安定な火炎の形成に失敗したことから、超希薄燃焼メカニズムの解明については達成できていない。
アガロースゲルを用いたゲル中の物質輸送現象に関する研究

アガロースゲルを圧縮拘束した際の圧縮荷重と体積変化を同時測定し、圧縮拘束時のゲルからの溶媒輸送挙動を解析した。圧縮荷重の緩和時間と溶媒輸送挙動を合わせて考察すると圧縮拘束されたアガロースゲルからは100s程度の時定数で溶媒が絞り出されていると考えられた。アガロースゲルにグリセリンおよびショ糖を添加すると溶媒輸送速度は低下した。これは保水効果の高いこれらの物質がアガロース分子への水和挙動に影響し、ゲルネットワーク構造が変化したためと考えられた。本課題の目的は溶媒がその自重の90%以上を占めるゲル内部の溶媒輸送現象を定量的に理解するためにアガロースゲルを用いて一定歪を印加した際の溶媒の流出挙動と力学的応答および光散乱測定による微視的構造に関する情報を得て、これらの情報から総合的にゲル内の溶媒輸送現象を解析することである。平成25年度の目標としては測定系の確立することとした。1.一軸圧縮時の応力ー体積変化同時測定系の確立:力学的応答は万能試験機で検出し、その際にゲルの形状をデジタルカメラで記録することで力学応答ー体積変化同時測定系を確立することができた。この装置によりアガロースゲルに圧縮歪を印加した際に応力が指数関数的に減衰することが明らかになった。また同時測定されたゲルの体積も同様に指数関数的に減衰し、それぞれの減衰の時定数が同程度であったことから、アガロースゲルの圧縮変形により発生した応力はゲルからの溶媒の流出によって緩和していることが明らかになった。このような現象は化学結合により形成されたゲルで観察されている。本課題では物理ゲルであるアガロースゲルにおいても同様の現象が観察され、ゲルからの溶媒の絞りだしという現象が普遍的であることを明らかにした。2.小角光散乱測定装置の製作:コロイド粒子の集合体のような比較的大きな構造体を観察する手法として小角光散乱法は有力な方法である。本課題ではスクリーンに投影されたサンプルからの散乱光をデジタル画像として得て、それを解析することで散乱光強度を決定するという方式で装置を製作した。アガロースゲルはゾルーゲル転移温度付近でゲル化させた場合、スピノーダル分解による濃度揺らぎがゲル内に凍結される。今回様々な温度でゲル化させたアガロースゲルの散乱プロファイルを本装置で得て解析した結果、特定の温度でゲル化させたアガロースゲルに数100nmサイズの濃度揺らぎが存在することが明らかになった。平成26年度は前年度に完成した測定系を用いてアガロースゲルの圧縮荷重の緩和と体積変化の同時測定を行った。圧縮荷重は指数関数的に減衰し、一定の残留応力値に落ち着く傾向が確認された。一方でゲルの体積変化も同様の挙動を示し、それぞれの時定数は一致していた。この結果は圧縮拘束により発生した応力はゲルからの溶媒の流出によりゲル体積が減少することで減少したことを示す。言いかえれば応力の挙動を観察することでゲルからの溶媒輸送挙動を推定できるということが出来る。この結果を踏まえてアガロースのネットワーク構造を変化させた場合に溶媒輸送挙動がどのように変化するかを調べることを試みた。アガロースゲルはそのゾルーゲル転移温度付近でゲル化させるとスピノーダル分解により、アガロース濃厚相と希薄相にミクロ相分離し、その粗密構造がゲル化で凍結されるということが報告されている。この現象を利用して、アガロースゲル調製時のクエンチ温度をゾルーゲル転移温度付近の40°Cから10°Cの間の数点で行い、得られたゲルで同様の測定を行った。ゾルーゲル転移温度に近い温度でクエンチしたゲルは溶媒流出速度が速くなり、またゲルの外観も不透明になった。このサンプルを小角光散乱測定で調べた結果、数100nm程度のサイズの構造がゲル内に存在することが明らかになった。これは上述のスピノーダル分解により生じたミクロ相分離構造がゲル化により凍結され、それによってゲル内に大きなボイドが生じて、それが溶媒の流路となり溶媒流出速度が大きくなったと考えられた。また溶媒添加効果についての実験も進め、アルコール類についてのデータ取得も取得しつつある。アガロースを食品に応用する際にしばしば添加されるグリセロールおよび糖類の添加効果についての研究を行った。今年度は走査型電子顕微鏡によるゲルネットワーク構造の観察も行った。グリセロール添加系:グリセロール20-80水溶液を溶媒として作成したアガロースゲルの圧縮拘束下でのゲルからの溶媒輸送速度はグリセロール濃度依存的に低下した。また微小変形下での圧縮応力および大変形での破断強度は上昇した。これらの結果から従来報告されていたとおりグリセロール添加によりアガロースのゲルネットワーク構造が変化したと考えられた。ゲルネットワークのメッシュサイズがグリセロール添加により小さくなっていることが確認された。(グリセロール添加系の研究成果は現在論文投稿中)ショ糖添加系:ショ糖は代表的な甘味成分であるが、特に日本を含む東アジアにおいては寒天を利用したデザート類が多くショ糖のアガロースゲル物性に対する効果は多くの研究者によって精力的に研究されている。ショ糖20-50%水溶液を溶媒として作成したアガロースゲルの圧縮拘束下での溶媒輸送速度はグリセロールの場合と同様ショ糖濃度依存的に低下し、一方で力学特性への影響もグリセロールと同様であった。ショ糖添加によりメッシュサイズの低下が観察された。

グリセロール(ポリオール)やショ糖などヒドロキシ基を分子内に複数有する化合物は水の構造あるいは多糖と水の相互作用に大きく影響することが知られており、アガロースのゲルネットワーク構造の架橋点の構造が変化するとの報告がある。今回得られた結果はこのようなアガロースゲルの微細構造変化を反映したものであると考えられた。従来の研究ではこのような微細構造へのポリオールおよびショ糖の影響を熱的あるいは力学的性質から考察するものがほとんどあったが、本課題では圧縮拘束下の溶媒輸送挙動という今までにない切り口で観察することに成功した。アガロースゲルを圧縮拘束した際の圧縮荷重と体積変化を同時測定し、圧縮拘束時のゲルからの溶媒輸送挙動を解析した。圧縮荷重の緩和時間と溶媒輸送挙動を合わせて考察すると圧縮拘束されたアガロースゲルからは100s程度の時定数で溶媒が絞り出されていると考えられた。アガロースゲルにグリセリンおよびショ糖を添加すると溶媒輸送速度は低下した。これは保水効果の高いこれらの物質がアガロース分子への水和挙動に影響し、ゲルネットワーク構造が変化したためと考えられた。当初計画では平成26年度中にアガロースゲルを用いた圧縮拘束時の溶媒輸送挙動を解析する実験系を確立し、論文を投稿することを目標としていたが、研究実績の欄に記載した通り実験データを取得し、これらのデータを基に論文を執筆し、投稿・受理され出版されている。添加物効果についてはメタノール、エタノールおよび多価アルコールであるグリセリンの添加効果についての実験に着手した。食品物性学、レオロジー本研究課題はゲル状食品からのフレーバーリリースあるいは離水防止などの実用的課題に対する基礎的な知見を与えるものと期待される。すでにアルコール類の添加効果を確認中であるが、実際の呈味成分である糖類の添加効果を調べてゆく。特に本課題で用いているアガロースは実際に食品にゲル化剤として応用されている原料であるのでこのような研究は食品工業分野で期待されていると思われる。アガロースゲルの力学物性および熱物性に対する糖類添加効果は研究報告が見られるものの、本課題で注目している溶媒輸送現象に対する研究例はほとんど見られない。また、平成27年度は本課題の最終年度であるのでこれまでの研究成果の発信活動も進めてゆく(学会発表および論文執筆)。当初の計画通り、力学応答ー体積変化同時測定系および小角光散乱測定装置の製作が達成され、これらの装置を用いて圧縮歪が印加されたアガロースゲルからの溶媒輸送挙動が再現性よく測定可能となった。また小角光散乱装置は当初懸念されていた感度も問題なく、十分に本課題の研究に用いることができることが確認された。平成25年度の後半ではこれらの装置を用いて様々な温度でゲル化させたアガロースゲルについての測定データを取得し、現在はそのデータをまとめて論文を執筆中である。消耗品の購入が計画を下回ったため当初の計画通りに研究を推進する。平成25年度に実施した、水溶媒を用いた実験結果(ゲル化温度によるアガロースゲルのネットワーク構造変化に関する実験)をまとめて論文化が現在進行中であり、平成26年度中の掲載を目指す。一方で平成26年度は当初計画に盛り込んだ溶媒の効果についての研究を中心に進めてゆく。
パブリックセクターの高等教育機関における授業料の国際比較研究

政府財政の逼迫によって、各国は高等教育への公財政支出を減少させる傾向がある。本研究ではそれに対してパブリックセクターの高等教育機関が設定する授業料はどのような水準になるのかを検討した。アメリカの州立大学は、質の保証を重視し授業料を上昇させる。日本の国立大学は、機会均等達成のため授業料を値上げしないという点が明らかにされた。本研究は、国立大学の経営、財務に密接に関連している授業料について、その水準の考え方の歴史的経緯、決定関与者、決定プロセス、経営財務との関係などを中心に、アメリカの州立大学およびヨーロッパ主要諸国の大学との比較分析を行い、検討するものである。具体的には以下の点について研究を進める。(1)戦前の大学の授業料の実態について、データを収集し、分析する。(2)戦後の国立大学についての授業料政策の検討および授業料水準設定の思想とプロセスを分析する。(3)アメリカ州立大学の授業料の実態をデータ分析と訪問調査によって解明する。(4)近年大学大衆化が急速に進んだヨーロッパ諸国の大学授業料水準の実態を大学、政府等への訪問調査、文献調査によって明らかにする。(5)国立大法人の近年の授業料動向を国立大学の財務担当理事に対するアンケート調査および訪問調査などで解明する。本研究は、パブリックセクターの高等教育機関の授業料を国際比較によって検討しようとするものである。研究初年度は、研究代表者と分担者とで研究の枠組み、方法、研究の分担などの確認をするため研究会を開催した。また日本の戦後の国立大学の授業料については、授業料政策にかかわった文部省関係者、日本の大学史研究者の研究報告会を行い、授業料決定や戦前戦後の国立大学授業料動向について知見を得た。またヨーロッパの大学授業料についての動向も外部研究者がち報告を得て、たとえばドイツでは、州憲遮により大学の授業料徴収が禁じられているが、それを改定する動きがあるといった情報を収集した。アメリカの州立天学の授業料については、資料収集およびインタビュー調杳からなる現地訪問調査を行い、授業料設定のメカニズム、方法、について情報をえた。本年度は、テネシー州の州政府、州高等教育委員会、テネシー大学財務部など、ニューヨーク州立木学シテテム本部、ニューヨーク州立大学アルバニー校、カリフオルニア州立大学ステム本部、などを訪問し、それぞれのところで関係者にインタビューをおこなった。アメリカの州立木学の授業料決定のメカニズムは、3つの州でそれぞれ異なる。そのプロセスには州政府と州立大学の間の予算折衝が重要であるが、その間に存在する調整委員会が大きな役割を演じていることが、明らかとなった。研究2年目は、まず日本の戦後の国立大学の授業料について、国会記録等を収集整理し、授業料決定や戦後の国立大学授業料に関する国会審議についての知見を得た。また大学財政史の専門家から、戦前前後の授業料の実態についての研究を紹介してもらい、今後の研究についての示唆を得た。日本の国立大学の授業料水準の動向を見るため、全国立大学の学長、財務担当理事、学部長を対象にアンケート調査を行い、回答を得た。研究次年度に回答内容の分析を行う予定である。さらにアンケート調査内容を補完するため、弘前大学の財務担当理事を訪問し、インタビューを行った。またヨーロッパの大学授業料については、アイスランド、デンマーク、ドイツ、チェコを訪問し、政府および大学関係者から授業料水準の動向について情報を得た。アメリカの州立大学の授業料については、資料収集およびインタビュー調査からなる現地訪問調査を行い、授業料設定のメカニズム、方法、について情報を得た。本年度は、州政府と州立大学との関係が薄いといわれるミシガン州を調査した。州政府、州高等教育委員会、ミシガン州立大学理事、教育学部、財務部、国際部などを訪問し、それぞれのところで資料を収集し、関係者にインタビューをおこなった。本研究は、パブリックセクターの高等教育機関の授業料設定の在り方を国際比較によって明らかにしようとするものである。この目的を達成するために、本年度は日本の全国立大学の学長、財務担当理事、獏部長を対象にアンケート調査を行った。アンケート内容は、国立大学授業料の現在の水準と今後の動向、授業料設定の現行制度評価、国立大学の授業料免除と奨学金制度についての意見を含む、財務と経営に関するものである。その結果、国立大学の管理者は、現行の国立大学の授業料水準を概ね妥当と考え、20%まで独自に設定できる授業料設定方法にもある程度賛成していることが判明した。アンケート調査分析は、研究代表者と連携研究者が、日本高等教育学会および国立大学財務・経営センターのシンポジウムで発表した。海外の高等教育機関の授業料については、まずフィンランドで、ヘルシンキ大学関係者にインタビューした。フィンランドでは授業料無償が原則支持されるが、財政ひっ迫もあって授業料の徴収も検討課題であることが確認できた。オーストラリアでは、オーストラリア国立大学、オーストラリア主要大学協会、キャンベラ大学関係者にインタビューした。そこでは自国学生の授業料後払い制度について情報を収集した。また外国人学生については授業料が、各大学で独自に設定できることによって、授業料が上昇する可能性があることが判明した。

本研究は、日本の国立大学の授業料水準について、アメリカやヨーロッパのパブリックセクターの大学のそれと比較検討することである。本年度は研究最終年度であり、研究の総括を行った。まずアメリカの州立大学の授業料動向について、現地調査などを行い、情報を収集した。カリフォルニア州では、州財政がひっ迫した余波を受け、州立大学の授業料が著しく上昇した。その背後には、州政府交付金の減少によって、質の保証が危うくなり、それを補うため授業料値上げを行ったと考えられる。質の保証が大学で重要と捉えられている。授業料上昇を可能にしたのは、多様で分厚い奨学金制度があると思われる。イギリスでも大学の授業料は、政府の規制が緩やかになりつつある。2011年大幅な値上げが可能となったが、大学は優秀学生を確保しようと、授業料を値上げしないと政府は予測していた。しかし多くの大学で上限いっぱいまで値上げした。ここにも質の保証が、授業料値上げの背後にある。日本は法人化後、大学独自で授業料が設定できるが、値上げした大学はほとんどない。2011年12月に国立大学財務担当理事を対象にしたアンケート調査では、今後も国立大学の授業料を値上げする大学はないことが明らかとなった。国立大学の理事は、国立大学の使命は、安価で良質な教育の提供であると表明しており、その考えが値上げをしない理由と考えられる。アメリカとイギリスは、パブリックセクターの高等教育の質の保証を優先課題とし、日本の国立大学は機会均等を優先課題としていることが明らかとなった。
南西太平洋ラウ海盆の熱水噴出孔からの原始的なフジツボ類の研究

1979年以来深海の熱水噴出孔周辺には、フジツボ類の現存する最も原始的な3つの亜目の種類が生息することが明らかになってきた。本研究ではフランスの潜水調査船「ノーチル」が南西太平洋トンガ諸島南のラウ海盆の水深1900mの熱水噴出孔から採集した今までに熱水噴出孔に発見されていなかった第4番目のブラキレパドモルファ亜目のフジツボを研究した。この分類群は後期ジュラ紀に出現し、中新世に絶滅したと信じられていて、まさに「生きた化石」で、新属新種であった。外部形態はこの分類群に固有の特徴を備えるが、軟体部はすでに発見されていた他の熱水フジツボ類に共通する特徴である深海の微かな流れによって運ばれる微小な餌を食べるのにふさわしい非常にデリケートな蔓脚と口器を備えていた(収斂現象)。また前3亜目と同様に、個体発生の段階で筋肉の柄を持った段階(個体発生の有柄類段階)を経ることが分かった。フジツボ類の系統発生は有柄類段階から、筋肉の柄を失う無柄類段階に進化したと考えられてきたが、この個体発生の特徴はその系統発生を表していると考えられる。現在、外海の潮間帯に生息する原始的なフジツボであるカメノテの個体発生と比較した。個体発生の過程は両者に共通し、最初の石灰化した殻を持つ段階は5枚殻からなり、6枚、8枚と順次増加することが分かった。
舌扁平上皮癌に対する超音波口腔内走査法の確立と診断基準の策定

平成18年度:まず適切な超音波口腔内走査法について検討した。次に正常舌粘膜にみられる3層構造が、表在癌(深さ5mm以下)においてどのように描出されるか、舌癌8症例を用いて超音波像を病理組織像と比較検討した。その結果、腫瘍は粘膜上皮層の肥厚像として描出されていた。また腫瘍直下では、粘膜上皮層と粘膜下層・筋層との境界が不明瞭となり低エコー化していた。パワードプラ法では、この境界相当部に血流が認められた。平成19年度:舌癌20症例を用いて口腔内超音波所見と頸部所属リンパ節転移との関係を評価した。その結果、リンパ節転移を予測する上での厚みのクライテリアを5mm以上とすると判別能が最も高く、感度(sensitivity)が82%、特異度(specificity)が78%、正診率(accuracy)が80%であった。超音波所見と病理組織所見を比較した結果、癌の辺縁部には豊富な垂直性の血流が検出され、癌とそれ以外の病態との鑑別に有効な所見となりうる可能性が示唆された。本研究により、推奨されるべき口腔内超音波撮像法を呈示することができ、これまで十分には述べられてこなかった正常舌粘膜の口腔内超音波所見や、舌癌に特徴的な口腔内超音波所見について明らかにすることができた。またリンパ節転移を予測する上での癌の深達度(厚み)について、5mmというひとつの指標を得ることができた。しかし、癌の浸潤先端の超音波所見と病理組織像との相関関係については、癌深部には細胞浸潤による境界不明瞭な低エコー域が存在し、通常のBモード法では正確な浸潤先端の特定は困難であったため、十分な検討はなしえなかった。今後は、超音波組織弾性イメージングを併用して、腫瘍領域をより明確化して癌の浸潤先端の超音波像を明確化したいと考える。これまでわれわれは、舌癌の好発部位である舌側縁の正常超音波像として、粘膜表面より線状高エコー、線状低エコー、面状高エコーの順に3層構造が認められ、これらはそれぞれ粘膜表面での反射、粘膜上皮層、粘膜下層・固有筋層が描出されていると考えられることを示してきた。今年度は、こうした3層構造が、特に臨床的に筋層浸潤の有無が問題となる表在癌(深さ0.5cm以下)においてどのように描出されるか、超音波像を病理組織像と比較検討した。対象として、2006年9月までの間に当施設にて口腔内走査を施行した舌扁平上皮癌症例のうち、病変が平坦で薄く、超音波像で深さ0.5cm以下であった8症例を抽出した。年齢は最高71歳・最低44歳・平均63.4歳、性別は男性5例・女性3例であった。超音波診断装置にソノサイト社製TiTANを、超音波プローブとしては本研究費により購入したホッケースティック型術中探触子及び電子リニア探触子を使用した。音響カップリング材として、厚さ0.3cm及び1cmの高分子ゲルを使用した。舌側縁の腫瘍に対して、Bモード法及びパワードプラ法による口腔内走査を行い、超音波像を撮像し、腫瘍切除後に得られた病理組織標本のマクロ像との比較検討を行った。その結果、8症例のいずれにおいても、腫瘍は、粘膜上皮層の肥厚像として描出されていた。

パワードプラ法では、粘膜上皮層と粘膜下層・筋層の境界相当部に血流が認められた。以上より、舌癌は粘膜上皮層の肥厚像として明瞭に描出されること、腫瘍直下の粘膜下層・筋層の低エコー化は細胞浸潤によるものと考えられ、パワードプラ法での腫瘍直下の血流情報とともに、筋層浸潤の指標になりうるものと考えられた。研究成果は第6回アジア口腔顎顔面放射線学会議(2006年12月,ベンガルール)にて発表した。平成19年1月にGE社製のホッケースティック型口腔内探触子(i12L-RS)が当施設に導入されたため、昨年度本研究費で購入したソノサイト社製口腔内探触子との比較検討を行なった。前者には、超音波診断装置本体としてGE社製LOGIQ-eを、後者には、ソノサイト社製TiTANを組み合わせて使用した。正常例における舌側縁の解剖構造の描出について評価した結果、いずれの探触子においても、(1)粘膜表面での反射(線状高エコー)、(2)粘膜上皮層(線状低エコー)、(3)粘膜下層・固有筋層(帯状高エコー)による三層構造が明瞭に描出された(「歯科臨床における画像診断アトラス」に収載)。平成19年度の臨床症例は舌扁平上皮癌20例を経験した(上皮内癌2例を含む)。転移陽性群は11例(初診時転移陽性4例・後発転移7例)、転移陰性群は9例(頸部郭清術により確定1例・経過観察8例)であった。口腔内走査により計測された初診時の腫瘍の厚みは、転移陽性群では最高21mm・最低2mm・平均84mmであり、転移陰性群では最高7mm・最低2mm・平均3.9mmであった。超音波所見と所属リンパ節転移との関係を評価した結果、数値的にはオーバーラップがあるものの、両群間には5%の危険率で統計学的な有意差が認められた。また、リンパ節転移を予測する上での厚みのクライテリアを5mm以上とすると判別能が最も高く、sensitivity82%・specificity78%・accuracy80%となり、従来報告されている基準5mmの有用性が再確認された。超音波所見と病理組織所見を比較した結果、癌は粘膜上皮層の肥厚像として描出され、筋層浸潤の程度において超音波像と病理像との間に高い関連性が認められた。また、癌の辺縁部には豊富な垂直の血流が検出され、癌とそれ以外の病態との鑑別に有効な所見となりうる可能性が示唆された。
移植医療における新しい薬力学解析の導入:免疫抑制薬のB細胞への効果の解明

近年、抗体産生に関与するB細胞が移植後の拒絶反応において重要な役割を担うことが解明されてきている。したがって、我々は免疫抑制薬のより厳密な薬効評価のために、これまでに開発したT細胞の薬力学的(PD)解析法であるT細胞増殖を指標としたCFSE-flowcytometry法とB細胞のPD解析法を組み合わせることが必要であると考えた。その結果、(i)カルシニューリンインヒビター(CNI)はB細胞レセプターを介してT細胞非依存性B細胞増殖を抑制するが、T細胞依存性B細胞はCD40-40Lpathwayを介して抑制すること、(ii)代謝拮抗薬やmTORインヒビター(mTOR-I)はT細胞非依存性B細胞分化を抑制すること、(iii)CNI、代謝拮抗薬およびmTOR-IはT細胞依存性B細胞の分化を抑制すること、(iv)CSA高感受性腎移植患者は感染症の発症率が有意に高く、(v)CSA低感受性腎移植患者はT細胞関連型急性拒絶反応の発症率が有意に高いことが明らかとなった。B細胞およびT細胞のPD解析法を用いることで、移植患者の最適な免疫抑制薬の選択が可能となり、慢性拒絶反応の抑制に対する免疫抑制薬の個別化が可能となる。今年度はまず健常成人の血液にてB細胞の増殖を試みた。B細胞の増殖にはT細胞非依存性および依存性殖が存在する。B細胞の本来の細胞増殖機序に基づいた培養をin vitroで行うため、B細胞の表面受容体であるB細胞受容体を介した刺激として抗IgM抗体、T細胞活性化に伴い起こるCD40を介した刺激としてCD40L、さらにT細胞活性化に伴い産生されるサイトカインによる刺激としてIL-4を用いて、各刺激においてB細胞の増殖における最適な条件の検討を行った。その結果、抗IgM抗体濃度を10ug/mL、培養期間を3日と設定することで、B細胞の増殖は最大の増殖が得られ、免疫抑制薬の薬力学的解析方法に応用できる可能性が示唆された。次に免疫抑制薬シクロスポリンを使用し、BおよびT細胞に対するシクロスポリンの効果とその個体間変動の検討を行った。その結果、シクロスポリンは抗IgM抗体によるB細胞の増殖を抑制し、その増殖抑制効果の個体間変動は小さいこと、そしてB細胞の増殖機序の違いにより、シクロスポリンの影響が異なることが示唆された。以上のことから、薬力学的解析方法に応用するには、B細胞の増殖機序などを考慮した検討を行う必要があると考えられた。今後は、B細胞に対するシクロスポリンの影響をシグナル経路から明らかにすると同時に、形質細胞や抗体産生に対するシクロスポリンの影響を明らかにすることで、より効率的な抗体関連型拒絶反応の抑制について検討していく予定である。今年度は平成22年度で検討したB細胞薬力学的(PD)解析法を用いて、臨床で多く服用されている免疫抑制薬シクロスポリンA(CSA)のB細胞への効果と個人差について検討を行った。同時に、これまでに我々が確立したT細胞解析法(Kurata Y et al., Clin. Pharmacol. Ther. 2009; 86: 285-289)を用いて、T細胞に対するCSAの影響と個人差を評価し、B細胞のそれらとの比較を行った。B細胞の増殖には抗IgM抗体、T細胞の増殖にはphytohemagglutinin-P(PHA)を用いた。T細胞を特異的に増殖させる抗CD3/CD28抗体やT細胞の補助刺激の1つであるCD40リガンドにより増殖させたB細胞に対するCSAの効果についても評価した。免疫抑制薬の効果は50%抑制濃度(IC50値)および高濃度添加時の最小増殖率を指標とした。健常成人3名において検討した結果、各刺激により増殖したB細胞およびT細胞は、いずれもCSA濃度依存的に増殖抑制効果が認められた。B細胞から算出したIC50値および最小増殖率は、T細胞のそれらの値よりも低値を示したことから、よりCSAに対する感受性が高く、個人差が小さいことが明らかとなった。同様に生体腎移植手術施行予定患者10名で検討したところ、健常成人と同様の結果が得られた。また、T細胞の補助刺激であるCD40