hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
信頼性設計のための安全性尺度の比較評価の研究

拡張信頼性理論で破損確率の近似値や安全性指標算出のプロセスの再検討を行った.その結果,いずれの変換によっても,変換後の空間における原点から限界状態関数までの最短距離は変換法に依存せず一定になるけれども,変換法に依存して評価空間での危険領域は異なる領域を形成することも確認された。このことは安全性指標が同一でもそれを用いて推測する破損確率近似値は分布の非正規性や相関の強弱によって一定でないことを示唆しており,これは重要な知見と言える.ついで,構造システムの信頼性解析のために,上界と下界を用いた精度のよい予測式を与えるとともに,計算時間の削減をはかった条件付安全性指標の計算アルゴリズムを提案した.この試みにより,限界状態関数の間の相関関係を取り扱った構造システムの高次積事象確率の予測近似式を簡単な形式で記述することに成功した.また,安全性指標の統計的不確定性と時間依存性を考察し,その特性を経済性評価に利用する方法を提案した.このとき,構造システムの破損損失費用だけでなく,設計や施工時の過失に関する罰金費用も加味した設計最適化の規範を示し得た.その結果,構造システムの期待総費用の定式化が,破損損失と過失損失の両者の組み合わせによっては,初期建設費用,破損損失費用,信頼性試験費用,定期保守費用,罰金費用などの各因子の組み合わせが変わることを事例解析に基づいて示した.さらに,分布組み合わせと相関の存在の有無によって限界状態関数の挙動を3次モーメントの関係で簡易的に予測する方法を示した.また,その場合にどのくらい初期の信頼性設計から設計変更を見積もるべきかを推定できる設計支援資料を提供できた.拡張信頼性理論で破損確率の近似値や安全性指標算出のプロセスの再検討を行った.その結果,いずれの変換によっても,変換後の空間における原点から限界状態関数までの最短距離は変換法に依存せず一定になるけれども,変換法に依存して評価空間での危険領域は異なる領域を形成することも確認された。このことは安全性指標が同一でもそれを用いて推測する破損確率近似値は分布の非正規性や相関の強弱によって一定でないことを示唆しており,これは重要な知見と言える.ついで,構造システムの信頼性解析のために,上界と下界を用いた精度のよい予測式を与えるとともに,計算時間の削減をはかった条件付安全性指標の計算アルゴリズムを提案した.この試みにより,限界状態関数の間の相関関係を取り扱った構造システムの高次積事象確率の予測近似式を簡単な形式で記述することに成功した.また,安全性指標の統計的不確定性と時間依存性を考察し,その特性を経済性評価に利用する方法を提案した.このとき,構造システムの破損損失費用だけでなく,設計や施工時の過失に関する罰金費用も加味した設計最適化の規範を示し得た.その結果,構造システムの期待総費用の定式化が,破損損失と過失損失の両者の組み合わせによっては,初期建設費用,破損損失費用,信頼性試験費用,定期保守費用,罰金費用などの各因子の組み合わせが変わることを事例解析に基づいて示した.さらに,分布組み合わせと相関の存在の有無によって限界状態関数の挙動を3次モーメントの関係で簡易的に予測する方法を示した.また,その場合にどのくらい初期の信頼性設計から設計変更を見積もるべきかを推定できる設計支援資料を提供できた.信頼性設計法に用いられる一般的な安全性尺度を検討するため,破損確率と安全性指標に注目した研究を進めた,具体的には,拡張信頼性理論で破損確率の近似値や安全性指標算出のプロセスの再検討を行った.そのためまず,信頼性設計法で重要な評価空間を確率変数がそれぞれ独立で正規分布に従う空間に写像する方法について検討した.その結果,相関する有する確率変数をこのような標準化空間へ写像する変換法が大別して変換順序,変換アルゴリズムに準じて分類できることを明らかにした.また,いずれの変換によっても,変換後の空間における原点から限界状態関数までの最短距離は一定となり,安全性指標は変換アルゴリズムに依存せず不変であることを示した.しかしながら,変換法に依存して評価空間での危険領域は異なることも明らかにされた.このことは,安全性指標が同一でも,それを用いて推測する破損の確率が分布の非正規性や変数間の相関の強弱によって一定でないことを示唆しており,これは重要な知見である.このことは,本来構造システムの安全性の評価のための尺度として合理的であるはずの安全性指標が,評価の方法によってそれを用いた設計法の最終結果が普遍的なものに必ずしもなるとは限らないことを示唆している.もし,これが事実であるとすると,この尺度はさらに経済性の評価や保守政策の決定などに関与するため,システムの設計のみならず管理・運用技術にまで影響を与える問題点となることが予想される.信頼性設計のための安全性尺度の比較評価に寄与するために,平成8年度においては以下の2点の研究実績を残した.(1)構造システムの信頼性解析のために,上界と下界を用いた精度のよい予測式を与えるとともに,計算時間の削減をはかった条件付安全性指標の計算アルゴリズムを提案した.このアルゴリズムの特徴は,限界状態関数の間の相関計数行列をコレスキー分解する点にある.この試みにより,限界状態関数の間の相関関係を取り扱った構造システムの高次積事象確率の予測近似式を簡単な形式で記述することに成功した.この結果,多重積分領域が単積分の積として近似できるため,構造システム全体の破損確率の上界と下界の近似評価における効果的な計算法が提案された.

このことより,確率変量間の相関とシステムとしての限界状態関数間の相関の両者を対応させることが,構造システムの高次破損確率評価においては特に重要であることを検証できた.(2)安全性指標の統計的不確定性と時間依存性を考察し,その特性を経済性評価に利用する方法を提案した.このとき,構造システムの破損損失費用だけでなく,設計や施行時の過失に関する罰金費用も加味した設計最適化の規範を示し得た.その結果,設計値の信頼水準を用いて過失による損失額の基準を許容差設計の概念により設定できることを立証した.また,このことを用いて構造システムの期待総費用の定式化が,破損損失と過失損失の両者の組み合わせによっては,初期建設費用,破損損失費用,信頼性試験費用,定期保守費用,罰金費用などの各因子の組み合わせが変わることを事例解析に基づいて示した.さらに,構造システムをライフサイクル全域において評価するときに,耐用期間と供用期間を考慮して,この期間内の資本利率ならびに物価変動率を用いた経済変動の時間的効果を加味した定式化も示した.拡張信頼性理論で破損確立の近似値や安全性指標算出のプロセスの再検討を行った.その結果,いずれの変換によっても,変換後の空間における原点から限界状態関数までの最短距離は変換法に依存せず一定になるけれども,変換法に依存して評価空間での危険領域は異なる領域を形成することも確認された.このことは安全性指標が同一でもそれを用いて推測する破損確率近似値は分布の非正規性や相関の強弱によって一定でないことを示唆しており,これは重要な知見と言える.ついで,構造システムの信頼性解析のために,上界と下界を用いた精度のよい予測式を与えるとともに,計算時間の削減をはかった条件付安全性指標の計算アルゴリズムを提案した.この試みにより,限界状態関数の間の相関関係を取り扱った構造システムの高次積事象確率の予測近似式を簡単な形式で記述することに成功した.また,安全性指標の統計的不確定性と時間依存性を考察し,その特性を経済性評価に利用する方法を提案した.このとき,構造システムの破損損失費用だけでなく,設計や施工時の過失に関する罰金費用も加味した設計最適化の規範を示し得た.その結果,構造システムの期待総費用の定式化が,破損損失と過失損失の両者の組み合わせによっては,初期建設費用,破損損失費用,信頼性試験費用,定期保守費用,罰金費用などの各因子の組み合わせが変わることを事例解析に基づいて示した.さらに,分布組み合わせと相関の存在の有無によって限界状態関数の挙動を3次モーメントの関係で簡易的に予測する方法を示した.また,その場合にどのくらい初期の信頼性設計から設計変更を見積もるべきかを推定できる設計支援資料を提供できた.
相同組換えによる安全な遺伝子修復法のアデノシンデアミナーゼ欠損症への適用

ADA欠損症患者のFibroblastよりiPS細胞を作製し、その後アデノ随伴ウイルスベクターによる相同組換え(遺伝子修復)を試みた。デオキシアデノシンによる選択では、耐性クローン(ADA修復クローン)の獲得はできず、現在一般的なセレクションマーカーの使用を検討中である。また相同組換え後の血球系分化の前実験として、OP-9ストローマ細胞上にてマウスES,iPS細胞からTリンパ球やBリンパ球への分化に成功した。アデノシンデアミナーゼ(ADA)欠損症への相同組換えによる安全な遺伝子修復法の確立に向け研究を行った。初年度はADA欠損症患者由来(exon7のホモ接合型点変異)のFibroblastにcMyc、Oct3/4、Sox2、Klf4を導入しiPS細胞を樹立し、また相同組替えによる遺伝子修復を目的に、exon7およびホモロジーアームを含むアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)を作製した。引き続き最終年度である本年度では以下の研究を行った。1.ADA欠損症患者から作成したiPS細胞(ADA-iPS)のADA活性を測定し、正常人由来のiPS(normal-iPS)との間に差があることを確認した。遺伝子修復後の選択のため、作製したADA-iPSとnormal-iPSを用いてdeoxyadenosine(dAdo)の至適濃度を決定した。この結果を基に、作製したAAVベクターをADA-iPSに感染させdAdoによる選択を開始したが、dAdo耐性クローン(ADA活性の回復による)の獲得はできなかった。常染色体劣性疾患であることからnormal-iPSとはADA遺伝子に2コピーの違いがあり、設定濃度のdAdoへの耐性獲得には両変異アリルの修復が必要と考えられた。現在は一般的な選択遺伝子の使用に関して検討中である。2.遺伝子修復iPS細胞の造血幹細胞への分化の前実験として、正常マウスのES、iPS細胞の血液細胞への分化を試みた。HoxB4を導入しOP-9ストローマ細胞状で造血前駆細胞への分化を図りマウスへ移植したが有効な造血が確認できず、一般的な造血幹細胞マーカー陽性群にも未分化な細胞が含まれることが考えられた。しかし、in vitroでの培養系においてTリンパ球、Bリンパ球への分化は確認でき、今後相同組換えをおこなったiPS細胞の機能回復(リンパ球への分化など)の評価は可能と考えられた。先天性免疫不全症における造血幹細胞を対象とした遺伝子治療は、免疫系の再構築という満足すべき結果が得られたが、同時にレトロウイルスベクターの挿入変異による発癌という大きな問題が発生した。本研究では相同組換えにより変異遺伝子を直接野生型に置き換え修復するという最も安全な遺伝子治療法の確立を目指す。ADA欠損症は重症複合免疫不全症(SCID)の一つであり、ADA遺伝子の変異により引き起こされる。ADA患者から樹立した皮膚線維芽細胞(fibroblast)は20染色体上のADA遺伝子のExon7にpoint mutationがホモで存在していおり、この細胞はin vitroでの継代が可能である。また、このFibroblastは正常人由来のものに比べADA活性の低下が確認された。レトロウイルスベクターによりcMyc、Oct3/4、Sox2、Klf4の各遺伝子を導入し、その後マウス胎児線維芽細胞(MEF)上にて培養しiPS細胞を樹立した。iPS細胞は多能性マーカー(Nanog、Oct3/4、SSEA-3、SSEA-4、TRA1-60、TRA1-81)を発現していた。また、iPS細胞においても、正常人およびADA患者間でADA活性の差が確認された。さらに相同組換えに使用するアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)の製作を行った。正常人のゲノムDNAから、ADA遺伝子のExon7の両端に1-1.5kbの相同配列(ホモロジーアーム)を含む配列をPCRにて増幅し、AAVベクターに組み込んだ。293T細胞へ、ヘルパープラスミド(AAV-rep/capとAd-Helper)とともにトランスフェクションすることで、相同組換えに使用するベクターを産生した。iPS細胞の樹立に使用する、各ウイルスベクターやフィーダー細胞として使用するマウス胎児線維芽細胞(MEF)は、以前iPS細胞を樹立した際に使用したものをそのまま使用する予定であった。しかし、平成23年3月11日の東日本大震災にて、ウイルスベクタープラスミドやMEF細胞が全て失われてしまい、全て最初から準備すること必要がでてしまった。樹立したiPS細胞に、targeting vectorによる遺伝子導入を行い、相同組換えによる変異の修復を行う。遺伝子導入後にデオキシアデノシン処理により、遺伝子修復クローンのみ選択し、シークエンス反応にて変異の修復を確認する。in vitroにおいてADA活性を確認後にOP-9ストローマ細胞上にてサイトカイン(BMP4,VEGF, SCF, FGF, TPO, Flt ligand)存在下で培養することにより、CD34陽性細胞へ分化誘導させる。In vitroにて各血球系に分化させ、各血球におけるADA活性を測定する。iPS由来CD34陽性細胞の分化能を、ヒト造血幹細胞が高率に生着できるNOG(NOD-scid/gamma chain null)

マウスを用いて検討する。マウス胎生10.5日目のaorta-gonad-mesonephros: AGM領域由来の細胞株:AM20.1B4と、泌尿生殖器由来の細胞株:UG26.1B6を用いて造血幹細胞へ分化誘導し、その後NOGマウスの骨髄腔に直接注入する。移植3ー5ヶ月後のマウスの末梢血にてヒトリンパ球の発生およびADA活性を評価し、遺伝子修復法による遺伝子治療の効果を検証する。研究費は、iPS細胞の培養、造血幹細胞への分化誘導の際の試薬、およびNOG-SCIDマウスの購入および飼育費に使用する予定である。
鼻粘膜におけるニューロペプチドの生理学的・病態生理学的意義に関する研究

1.免疫電顕組織学的に観察すると鼻粘膜上及層では線毛細胞間、線毛細胞と盃細胞の間口SP,CGRP陽性神経の終末は分布した。モルモットの翼口蓋神経節では神経節細胞の周囲に多くのSP,CGRP,ENK陽性の神経終末が認められ、これらは神経節細胞または神経節細胞から出た短い突起にシナプス結合していた。三又神経軸索側副枝による副交感神経活動制御の可能性が示唆された。2.冷気吸入時にみられるヒト鼻粘膜腫脹はリドカインを予め鼻粘膜に噴露しておく事により抑制された。capsaicin前処量は冷気吸入時におこるモルモット鼻粘膜血管透過性亢進を抑制する傾向を示した。3.鼻アレルギー症例を対象として抗原諍発を行うと、鼻洗浄液中にpg単位ではあるが有意なSP量の増加を認めた。16nmolのspを鼻アレルギー症例の鼻粘膜上に投与すると一過性ではあるが、有意な血流増加と鼻粘膜腫脹をおこした。くしャみが諍発される事はなく、以上の血管の反応は肥満細胞の脱類粒を介するものではなく、SPの血管壁に対する直接作用によるものと考えられる。4.鼻アレルギーモルモットにおいて抗原またはヒスタミンで諍発されるくしゃみはcapsaicin前処量で有意に抑制された。しかし抗原諍発時にみられる鼻粘膜腫脹および鼻粘膜血管透過性亢進はcapsaicin前処量により抑制傾向(PCO.1)を示するにとどまった。鼻アレルギーにおけるくしゃみの求心路は主に鼻粘膜皮膚に終末を認めるSP,CGRP陽性神経にあり、一方、鼻粘膜腫脹、血管透過性亢進は主に化学伝達物質の鼻粘膜血管に対する直接作用によるものであり、一部にSP,CGRP陽性神経を介する反射が関与するものと考えられる。鼻過敏症状発現におけるSubstance P (SP),CGRPを介する局所反射の関与について検討した。1)卵白アルブミン感作モルモット(N=38)を2群に分け、I群ではcapsaicin(972mg/kg)前処置を行い、SP、CGRPの枯涸を計り、II群はコントロ-ルとした。ヒスタミン点鼻誘発、抗原点鼻誘発に対する鼻腔通気抵抗、鼻粘膜血管透過性、知覚過敏性を定量的に測定し、capsaicin処置の影響を検討した。ヒスタミンおよび抗原点鼻により誘発されるくしゃみの回数はcapsaicin処理群で推計学的に有意な低値を示した。5%卵白アルブミン10μl×4誘発時にみられる呼吸抵抗変化率はcapsaicin処置群で低値を示す傾向(P<0.1)を認めた。硫酸アトロピン(0.1mg/kg)注による副交感神経反射遮断後もこの傾向差は変化しなかった。卵白アルブミン誘発時にみられる血管透過性亢進もcapsaicin処置群で低値を示す傾向(P<0.1)を示した。以上の成績より(1)免疫組織学的に鼻粘膜に認められるSP陽性、CGRP陽性神経線維はくしゃみのボ心格の少くとも一部を構成するものと考えられた。また、(2)鼻粘膜過敏症状発現にSP,CGRPが関与する可能性は強いが、さらに強力な作用を持つ各種化学伝達物質の作用のために不明瞭となるものと考えられた。2)鼻アレルギ-症例(N=15)を対象として抗原誘発を行い、誘発10分後の鼻洗浄液中のSPの量をRIA法を用いて測定した。抗原誘発的、鼻汁中SP量の有意な増加を認めた。

3)鼻アレルギ-症例(N=11)を対象としてSP(8.835.2nmol)の鼻粘膜上投与を行い、鼻腔通気抵抗、鼻汁分泌量、くしゃみ、鼻粘膜血流量の変化を経時的に測定した。SP投与は容量依存性に鼻腔通気抵抗値の上昇をおこした。しかし、くしゃみ、鼻汁分泌量には有意な変化を認めなかった。また鼻粘膜血流量にも推計学的に有意な変化は認めなかった。寒冷負荷時にみられる鼻粘膜腫脹に神経反射がどの様に関与するのかを知る目的で以下の実験を行った。1.寒冷負荷徳にみられるヒト鼻粘膜腫脹に対する知覚遮断の影響正常ボランテア15名を対象として安静時の鼻腔通気抵抗の変化を60分間、経時的に測定した後に-10-15°Cの冷気吸入を10分間行ない、寒冷負荷後の通気抵抗の変化を40分間追跡した。次に同じ被検者を対象として寒冷負荷直前に4%リドカイン3mlを用いた鼻粘膜表面麻酔を行ない、寒冷誘発鼻粘膜腫脹に対する知覚麻酔の影響を観察した。表面麻酔そのものは通気抵抗に有意の変化を与えない事は予備実験で確認しておいた。寒冷負荷により通気抵抗は推計学的に有意に増加し、リドカイン前処置は寒冷誘発鼻粘膜腫脹を推計学的に有意に抑制した。2.寒冷負荷によるモルモット気道抵抗増加および鼻粘膜血管透過性亢過に対するcapsaicine前処置の影響Hastlcy系モルモット48匹を3群に分け、I群17匹ではcapsaicine500mg/kgを8日間かけて皮下注射し、II群17匹、III群14匹は溶剤のみを注射してコントロ-ルとした。I群,II群では-1°Cの寒冷負荷を10分間行ない、寒冷負荷前後で呼吸抵抗を測定した。また1週後にEvans blue20mg/kg静注5分後に寒冷負荷を与え、5分後に開心し、左心室から100mlの生食水を注入して還流し、血管内の色素を洗い流した。その後直ちに鼻粘膜を採取し、分光光度計を用いて血管外漏出色素量を測定した。寒冷負荷により呼吸抵抗、鼻粘膜血管透過性は有意(P<0.05)に亢進した。しかし、capsaicine前処置によるsubstance P、CGRPの枯凋はコントロ-ルと比較して、以上の変化を有意に抑制することはなかった。3.ヒトにみられる寒冷誘発鼻粘膜腫脹に神経反射の関与がある事を確認した。しかしCーfiberの関与を動物実験では確認できなかった。1.SP,CGRP陽性神経を介する副交感神経活動制御の可能性SD系モルモットの翼口蓋神経節を摘出し、PAP法にて免疫染色を行ない,免疫組織学的に検索した。翼口蓋神経節細胞の99%はVIP陽性,54%はNPY陽性,11%はENK陽性であった。神経節細胞周囲にはCGRP,SP,ENK陽性の神経終末が観察され,いずれも神経節細胞または神経節細胞体からでた短い突起にシナプスを形成していた。また向側または両側の上頸神経節を切除してもCGRP,SP,ENK陽性神経終未に変化は認められなかった。CGRP,SP陽性神経終未が神経節細胞とシナプスを形成し,三又神経軸索側副枝による副交感神経活動の制御の可能性が示唆された。2.鼻粘膜上皮層におけるSP,CGRP陽性神経終未の電顕学的観察,ラット鼻粘膜上皮内ではSP,CGRP陽性線維は光頭的には基庄膜よりvaricosityを形成して立ち上がり,上皮表層に露出するかのごとき像が観察された。また一部は盃細胞に付着する部分も観察された。電顕的には神経終末は線毛細胞間および線毛細胞と盃細胞の間に認められた。3.ヒト鼻粘膜血管,特に動静脈シアントの三次元構築アレルギー性鼻炎症例の下甲介
薬物輸送における工学的展開：フッ素を基軸とした医薬品ナノコロイドカプセルの開発

ナノカプセルの母体となるサブフタロシアニンのさらなる構造展開を行った。具体的には,サブフタロシアニンのアキシャル位置換反応を利用し,複核型サブフタロシアニンの開発を試みた。合成方法としては以前当研究室が報告したトリフルオロエトキシ化サブフタロシアニンの高いアキシャル位置換活性を利用し,サブフタロシアニンダイマー,及びトリマーの合成を行った。また各サブフタロシアニンユニットが異なる置換基で修飾されたヘテロダイマーやトリマーの合成も行った。これは周辺置換基を変更することによりサブフタロシアニンの分子補足能をチューニングし,異なる複数の分子を取り込むことが可能と考えたためである。まずトリフルオロエトキシ化サブフタロシアニンに対し,ヒドロキノン,またはフロログルシノールを還流条件により置換させた。その後無置換,及びパーフルオロサブフタロシアニンを用い,同条件によるアキシャル位置換反応を試みたが,これらのサブフタロシアニンはアキシャル位置換活性が低いためか,反応が進行しなかった。そこで先行文献を参考にし,トリフラートを用いたアキシャル位活性化手法を利用することとした。その結果,反応は期待通り進行し,目的とするサブフタロシアニンダイマー,及びトリマーの合成に成功した。さらに今回開発した複核型サブフタロシアニンの細胞親和性を確かめるため,これらを用いた細胞試験を実施した。方法としては,培養したヒト単球系細胞株U937に複核型サブフタロシアニンを投与し,光を照射した。その結果,サブフタロシアニンの光増感作用により細胞が死滅していることが確認された。この結果は,これらの化合物が細胞に取り込まれやすく,ナノカプセルへの展開が可能であることを示唆している。27年度が最終年度であるため、記入しない。当該研究は,含フッ素サブフタロシアニンの歪んだπ空間による分子包括特性を利用し,ナノカプセルの開発を行うものである。当初の予定に従い,初年度はナノカプセルの母体となる含フッ素サブフタロシアニンの開発を行った。新たな含フッ素サブフタロシアニンとしてトリフルオロメチル基を有するサブフタロシアニンの開発を行った。トリフルオロメチル化フタロニトリルを三塩化ホウ素存在下,p-キシレン中で加熱撹拌することで目的とするトリフルオロメチル化サブフタロシアニンへと誘導した。トリフルオロメチル基はフッ素と芳香環の距離が近く,フッ素の電子求引効果が強く反映されることが期待できる。更に我々はサブフタロシアニンと同様,歪んだπ空間を創出することができれば,ナノカプセルとして応用することが可能と考えた。そこで含フッ素ダブルデッカー型フタロシアニンの開発研究に取り掛かった。ダブルデッカー型フタロシアニンは二つのフタロシアニンが一つの金属を介し,サンドイッチ型につながった化合物である。嵩高い置換基をもつダブルデッカー型フタロシアニンは,フタロシアニン環同士が反発し,歪んだ構造をとることが知られている。サブフタロシアニンよりも環が拡張された分,より大きな化合物を取り込むことができると予測した。結果として,トリフルオロエトキシ化ダブルデッカー型フタロシアニンを合成することに成功した。また糖を縮合させることにより,含フッ素フタロシアニンが細胞内への取り込みを促進することを期待し、糖縮合型含フッ素フタロシアニンの開発も行った。期待通り本化合物は生体親和性の向上が見られ,細胞内への取り込みが確認された。この知見は,ナノカプセル設計の指針となることが期待できる。当初の予定通り新規含フッ素サブフタロシアニンの開発に成功した。また歪んだπ空間を持つフタロシアニンとして含フッ素ダブルデッカー型フタロシアニンの合成にも成功している。

更に細胞親和性を向上させるため,糖とのハイブリット体をデザインすることで,細胞取り込みを促進するという指針を得ている。このように初年度の研究目標をほぼ達成しており,研究進度はおおむね順調であると考える。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究の推進方策としては次の三つである。1サブフタロシアニンの更なる構造展開を行う。2合成したサブフタロシアニンを用いてコロイドの作成を試みる。3作成したコロイドを用いた細胞試験を行う。
新規成人T細胞白血病治療の分子標的としてのHSP90

Heatshock protein (HSP)は、高温条件などのストレスによって発現が誘導されるタンパク質群で、タンパク質のフォールディングの補助、機能構造の保持、不要タンパク質の凝集や分解などを制御する分子シャペロンとして機能している。なかでも、HSP90は多くのがん細胞において発現亢進が認められ、標的タンパク質(クライアントタンパク質)に結合し、その機能や安定性に関与している。HSP90のクライアントタンパク質にはがん化に関わる多くのタンパク質が含まれることから、がん治療における分子標的として注目されている。HSP90阻害薬である17-AAGは、米国にて多発性骨髄腫の治療薬として希少疾患医薬品に指定されている。成人T細胞白血病(ATL)はレトロウイルスであるヒトT細胞白血病ウイルス1型(HTLV-1)感染を原因とする予後不良のT細胞性白血病・リンパ腫である。既存の化学療法では限界があり、分子標的療法の開発は急務である。ATL細胞の生存維持には転写因子NF-κB、AP-1やPDK1/Aktなどのシグナル伝達経路が重要であることをわれわれは報告してきた。近年、HSP90のクライアントタンパク質として、IKKα/βやPDK1/Aktが報告されており、HSP90を標的とするATLの治療は、一度に多くの生存シグナルを阻害できる可能性がある。本研究では、17-AAGの抗ATL効果について検証し、そのメカニズムを明らかにする。昨年度、我々は、HTLV-1感染T細胞株やATL細胞におけるHSP90タンパク質の発現亢進と17-AAGによる細胞増殖抑制、細胞周期停止およびアポトーシスの誘導を明らかにした。今年度の成果は以下のとおりである。1.17-AAGのNF-κBおよびAP-1転写活性化能に及ぼす影響:HTLV-1感染T細胞株を17-AAGで処理した際のNF-κBおよびAP-1転写活性化能を、それぞれの転写因子結合配列を組み込んだレポータープラスミドを用いたレポーターアッセイで検討した。その結果、17-AAGはHTLV-1感染T細胞株のNF-κBおよびAP-1転写活性化能を阻害することが明らかとなった。2.17-AAGのPDK1/Akt活性に及ぼす影響:HTLV-1感染T細胞株を17-AAGで処理すると、HSP90のクライアントタンバク質であるAktおよびPDK1の分解が促進されることでAkt活性が抑制されることを明らかにした。3.HTLV-1以外の感染症における17-AAGの効果:胃上皮細胞株にヘリコバクター・ピロリ菌を感染させると、炎症細胞遊走に関与するケモカインCCL20の発現をNF-κB依存性に亢進する。ヘリコバクター・ピロリ菌感染胃上皮細胞株を17-AAGで処理すると、HSP90のクライアントタンパク質であるIKKα/β、AktおよびPDK1の分解を促進することでNF-κB活性を抑制しCCL20発現を阻害した。この結果から、17-AAGはヘリコバクター・ピロリ菌感染による胃炎を抑える効果があると考えられる。Heat shock protein(HSP)は、高温条件などのさまざまなストレスによって発現誘導される一群のタンパク質であり、HSP90、HSP70、HSP60、small HSP(HSP27など)に分類される。HSPはタンパク質のフォールディングの補助、機能構造の保持、不要タンパク質の凝集や分解などを制御する分子シャペロンとして機能している。なかでも、HSP90は主として二量体として存在し、多くのがん細胞において発現亢進が認められ、他のシャペロンやコシャペロンとシャペロン複合体を形成して、標的タンパク質(クライアントタンパク質)に結合し、その機能や安定性に関与している。HSP90のクライアントタンパク質には、細胞周期や細胞の生存、がん化に関わる多くのタンパク質が含まれることから、がん治療における分子標的としてHSP90は注目されている。HSP90阻害薬であるGeldanamycinはHSP90のATP結合ポケットに結合して、そのシャペロン活性を阻害し、クライアントタンパク質の不安定化、分解を誘導する。Geldanamycinの肝毒性を軽減した誘導体17-AAGは、米国にて多発性骨髄腫の治療薬として希少疾患医薬品に指定されている。成人T細胞白血病(ATL)はレトロウイルスであるヒトT細胞白血病ウイルスI型(HTLV-I)感染を原因とする予後不良のT細胞性白血病・リンパ腫である。ATL細胞の生存維持には転写因子NF-κB、AP-1、STAT3/5やPDK1/Aktなどのシグナル伝達経路が重要であることをわれわれは、報告してきた。近年、HSP90のクライアントタンパク質として、IKKα/β、STAT3/5、PDK1/Aktなども報告されており、HSP90を標的とするATLの治療は、一度に多くの生存シグナルを阻害できる可能性がある。1.HTLV-I感染T細胞株やATL細胞は、健常人末梢血単核球に比べて、HSP90タンパク質の発現が亢進していた。なお、HSP70やHSP27の発現に関してはこのような差はみられなかった。

2.17-AAGは、HTLV-I感染T細胞株やATL細胞の生存率を濃度依存性に減少させたが、健常人末梢血単核球の生存率には5μMの濃度でも影響をおよぼさなかった。3.17-AAGは、HTLV-I感染T細胞株の細胞周期をG1期で停止し、アポトーシスを誘導した。4.17-AAGは、HTLV-I感染T細胞株やATL細胞のcyclin D1、cyclin D2、CDK4、CDK6、XIAP、survivinタンパク質の発現を濃度および時間依存性に抑制したが、HTLV-Iトランスフォーミングタンパク質TaxやHSP90の発現には影響をおよぼさなかった。5.17-AAGは、IKKα/IKKβの発現を抑制し、IκBαの蓄積とリン酸化阻害を誘導し、NF-κBのDNA結合を抑制した。また、AP-1の構成タンパク質JunDの発現を阻害し、DNA結合を抑制した。6.17-AAGは、PDK1やAktの発現およびリン酸化を抑制した。7.プロテアソーム阻害薬処理により、17-AAGにより発現低下を認めたタンパク質の発現が回復した。Heat shock protein (HSP)は、高温条件などのストレスによって発現が誘導されるタンパク質群で、タンパク質のフォールディングの補助、機能構造の保持、不要タンパク質の凝集や分解などを制御する分子シャペロンとして機能している。なかでも、HSP90は多くのがん細胞において発現亢進が認められ、標的タンパク質(クライアントタンパク質)に結合し、その機能や安定性に関与している。HSP90のクライアントタンパク質にはがん化に関わる多くのタンパク質が含まれることから、がん治療における分子標的として注目されている。HSP90阻害薬である17-AAGは、米国にて多発性骨髄腫の治療薬として希少疾患医薬品に指定されている。成人T細胞白血病(ATL)はレトロウイルスであるヒトT細胞白血病ウイルス1型(HTLV-1)感染を原因とする予後不良のT細胞性白血病・リンパ腫である。既存の化学療法では限界があり、分子標的療法の開発は急務である。ATL細胞の生存維持には転写因子NF-κB、AP-1やPDK1/Aktなどのシグナル伝達経路が重要であることをわれわれは報告してきた。近年、HSP90のクライアントタンパク質として、IKKα/βやPDK1/Aktが報告されており、HSP90を標的とするATLの治療は、一度に多くの生存シグナルを阻害できる可能性がある。本研究では、17-AAGの抗ATL効果について検証し、そのメカニズムを明らかにする。昨年度、我々は、HTLV-1感染T細胞株やATL細胞におけるHSP90タンパク質の発現亢進と17-AAGによる細胞増殖抑制、細胞周期停止およびアポトーシスの誘導を明らかにした。今年度の成果は以下のとおりである。1.17-AAGのNF-κBおよびAP-1転写活性化能に及ぼす影響:HTLV-1感染T細胞株を17-AAGで処理した際のNF-κBおよびAP-1転写活性化能を、それぞれの転写因子結合配列を組み込んだレポータープラスミドを用いたレポーターアッセイで検討した。その結果、17-AAGはHTLV-1感染T細胞株のNF-κBおよびAP-1転写活性化
難治性肺がんに対する術後再発リスクや治療応答性に関わるHLAアレルの同定

大規模がんゲノム解析により、がん組織において多数の体細胞変異が検出されているが、分子標的となるドライバー変異が全てのがん組織で検出されるわけではない。肺がんはメラノーマと同様に体細胞変異が多く検出されるがん種であることから、同様に免疫応答の違いが治療効果に影響を与えている可能性がある。しかし、免疫応答に関わるHLA(Human Leukocyte Antigen:ヒト白血球抗原)領域は非常に多様性に富むため、ゲノム解析はあまり行われてこなかった。そこで、国立がん研究センター中央病院にて、病理学的に肺腺がんと診断され完全切除されたStage I-II期であった624例に対して、日本人レファレンスパネルを基にHLA-imputation法を行った。バリアントやHLA遺伝子座のアミノ酸変化を伴う多型の推定結果を基に、Cox比例ハザードモデルを用いて術後再発リスクとの関連解析を実施した。さらに、いくつかの関連が認められたバリアントについては検証実験を実施した。具体的な検証研究として、stage I-II期の424例を用いて再現性の有無を検討したところ、HLA-class IIのあるDRB1アレルに強い関連を認めた。しかし、全ゲノムレベルと言われるP < 5 ×10-8を下回らなかったため、さらなる検証実験が必要である。さらに同様にして、プラチナダブレット療法を受けた614症例の無増悪期間とHLAアレルとの関連解析を実施し、一部のHLAアレルで無増悪期間と関連する結果が得られた。現在検証研究を実施するための症例の準備を進めている。本研究を通して、HLAアレルの違いが治療応答性や予後に影響を与える可能性が示された。引き続きHLAアレルの違いによって、がん組織中のネオアンチゲンの種類や量と相関するかどうかの検討、実際に培養実験等を用いた免疫活性化能の差異を検討する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。近年のがん組織検体を用いた大規模なゲノム解析により、多くのがん種で多数の体細胞変異が検出されているが、分子標的となるドライバー変異は全てのがん組織で検出されるわけではない。一方で、体細胞変異が多いメラノーマでは、抗PD-1抗体への治療効果が期待されており、免疫応答の違いが治療効果と関連する可能性が示唆されている。本研究の目的は、難治性非小細胞肺がんを対象としたHLAアレルと術後再発リスクやプラチナダブレット療法の治療応答性を規定するHLAアレルの同定である。検出力並びにHLAアレルの推定精度を高めるために、複数のGWAS解析を組み合わせたmeta-GWAS解析が重要となる。そこで本年度は研究計画どおり、一部検証研究に用いるサンプルより、Illumina OmniExpressExsome SNP chipを用いてタイピングを行い、もう1つGWASセットを作成した。またアジア人においてもHLAアレルの頻度や種類が異なることから、日本人集団におけるHLA領域のレファレンスパネルを基にしたHLAアレルの推定が重要となる。そこで、岡田教授らが開発したHLA imputation法を用いて、関連解析に必要な情報を本研究で取得した(Okada et al., Nat Genet 2015)。解析に必要な診療情報を更新して関連解析を実施し、候補となるHLAアレルを同定した。来年度以降は、得られた解析結果が正しいHLAアレルを推定しているかどうか確認する予定である。研究は順調に推移している。研究計画どおり、検証研究に用いる一部のサンプルについてIllumina OmniExpressExsome SNP chipを用いてタイピングを行い、もう1つGWASセットを作成した。解析に必要な診療情報を更新して関連解析を実施し、術後再発リスクに対する候補となるHLAアレルを複数同定した。

具体的な検証研究として、stage I-II期の424例を用いて再現性の有無を検討したところ、HLA-class IIのあるDRB1アレルに強い関連を認めた。しかし、全ゲノムレベルと言われるP < 5 ×10-8を下回らなかったため、さらなる検証実験が必要である。さらに同様にして、プラチナダブレット療法を受けた614症例の無増悪期間とHLAアレルとの関連解析を実施し、一部のHLAアレルで無増悪期間と関連する結果が得られた。現在検証研究を実施するための症例の準備を進めている。本研究を通して、HLAアレルの違いが治療応答性や予後に影響を与える可能性が示された。引き続きHLAアレルの違いによって、がん組織中のネオアンチゲンの種類や量と相関するかどうかの検討、実際に培養実験等を用いた免疫活性化能の差異を検討する予定である。初年度において実施した関連解析の結果を基に、関連が強く認められた上位HLAアレルもしくはアミノ酸置換を伴うSNPを対象にTaqMan法を用いてタイピングを実施する。但し、すべての検証研究を一度にできないこと、また予算の都合もあるため、解析対象に対して優先順位を決定し、順次解析を進めていく。但し、ゲフィチニブを受けたEGFR変異陽性腺がんは現時点では少ないため、症例が確保できた段階で再解析を行う可能性がある。治療効果もしくは術後再発リスクと関連が認められたHLAアレルに着目した体細胞の遺伝子異常の比較検討も合わせて行う。具体的には、ドライバー遺伝子ごとでの解析、遺伝子やメチル化発現解析データを用いたクラスター解析やパスウェイ解析等を行い、どのような遺伝子異常が特徴的に蓄積されているかを確認する。有望な結果が得られそうであれば、次回の本領域の公募研究に応募する。本研究で有望な結果が得られた場合、特定のアレルに対して強い関連を示すことが予想される。本研究はあくまでHLAアレルの推定であることから、HLAアレルの実タイピングを行う必要性がある。そこで湧永製薬が発売しているHLAタイピング試薬を用いて、HLAアレルを決定する。既存の公開データベースを基に、構造解析等よりHLAアレルもしくはアミノ酸変化を伴うSNPの機能的意義についても検討する。得られた研究成果については、随時論文作成や学会発表・研究班で報告する。検証研究用のサンプルについては、他施設から本研究用に提供してもらえるように引き続き提携を進めて行く。29年度が最終年度であるため、記入しない。
球技スポーツにおける卓越したコーチの戦術指導に関する実践知の構造とその獲得過程

本研究の目的は,(1)球技において,国内外の卓越したコーチの持つ戦術指導に関する実践知(戦術指導力)を語りとして収集すること,(2)収集した語りの内容を質的に分析し,戦術指導に関する実践知の構造とその獲得過程について明らかにすること,(3)我が国のコーチ育成に寄与できる知見を実践現場に提供することの3つである。平成30年度(研究最終年度)は,アクティヴ・インタビュー法を用いて収集した,卓越したコーチ19名(国外5名,国内14名)の持つ戦術指導に関する実践知を構造化するとともに,それをコーチングの実践現場に有用な知見としてまとめた。代表的な研究成果として,ハンドボールにおける日本とドイツ両国の小学生年代のトップチームでは,(1)両国の指導者ともハンドボールの基本的なスキルの習得を「個」の育成方針として掲げていたこと,(2)日本は動作の習熟を,ドイツは多様な動作経験の蓄積をそれぞれ重視して練習を行っていたこと,(3)試合でのゲームパフォーマンスは両国間で大きな差はないが,日本は個人の役割を分担するプレー方法を,ドイツは状況を一人で解決するプレー方法が多いことを示した。この他に,学術的意味を持つ研究成果に関しては,日本体育学会機関誌「体育学研究」,日本ハンドボール学会機関誌「ハンドボールルーリサーチ」などで学術論文として発表するとともに,関連する学会大会などで口頭発表した。実践現場に提供できる研究成果に関しては,日本ハンドボール協会指導委員会などと協働し,我が国のコーチ育成に寄与できる情報として整理し,ウェブサイトなどで公開した。これらを通して,他の研究者や実践現場の指導者と戦術指導力に関して意見交換できる環境を整えた。本研究の目的は,(1)球技において,国内外の卓越したコーチの持つ戦術指導に関する実践知(戦術指導力)を収集すること,(2)収集した語りの内容を質的に分析し,戦術指導に関する実践知の構造とその獲得過程について明らかにすること,(3)我が国のコーチ育成に寄与できる知見を実践現場に提供することの3つである。平成28年度(研究初年度)は,まず,国内外の卓越したコーチの持つ戦術指導に関する実践知を語りとして収集するために,質的研究における面接法の1つであるアクティヴ・インタビュー法のインタビューガイド(インタビューの標準的な流れ)を作成した。作成にあたっては,指導すべき個人戦術力とグループ戦術力を,記述的ゲームパフォーマンス分析を用いて検討するとともに,ハンドボールにおいて日本代表チームを指導した経験を持つ研究者3名,ハンガリー体育大学に所属し,ハンドボールコーチング論を専門とする研究者1名と共同で検討した。次に,作成したインタビューガイドを用いて,日本の大学ハンドボール界においてトップチームを指導するコーチを対象に予備調査を行い,妥当性と信頼性が保証されるインタビューガイドに修正した。さらに,修正したインタビューガイドを用いて,ハンドボールのハンガリー女子代表チームを率いてオリンピック準優勝(2000年),同男子代表チームを率いてオリンピック4位(1988年,2012年)の実績を持つ世界トップレベルのコーチ1名を対象に,ハンガリー語でアクティヴ・インタビューを行った。平成28年度は,コーチとしてスポーツを指導し始めてから熟達するまでのコーチング・ヒストリーについて対話的に語りを収集できる,アクティヴ・インタビュー法を開発することが当初の目標であった。年度内にインタビューガイドを作成でき,世界トップレベルのコーチ1名にインタビューを行うことができた。そのため,当初の計画通りに研究を進められていると判断している。平成29年度(研究2年度目)は,前年度に国内外の研究者で共同開発したアクティヴ・インタビュー法を用いて,球技において卓越したコーチの持つ戦術指導に関する実践知を語りとして収集した。種目別に見た対象者の内訳は,ハンドボール6名,テニス7名,バレーボール2名,サッカー2名であった。これにより前年度と合わせ,球技における国内外の卓越したコーチ18名(国外4名,国内14名)を対象とした調査が完了した。この18名のうち10名の語りを質的に分析した。分析では,以下の3つの手順を踏んだ。(1)インタビュー調査における全ての発言内容からトランスクリプト(逐語録)を作成する,(2)国外で行った調査に関しては,それを日本語に翻訳する,(3)それぞれのトランスクリプトを精読し,戦術指導に関する発言に着目して調査対象者ごとに語りの内容としてまとめる,(4)語りの内容を考察し,戦術指導に関する実践知を個別事例として解釈する。分析が完了した調査に関しては,日本体育学会,日本テニス学会,日本コーチング学会において口頭発表するとともに,原著論文として学術雑誌に投稿した。平成29年度の主要な目標は,球技における国内外の卓越したコーチ(当初計画時12名)の持つ戦術指導に関する実践知とその獲得過程について,アクティヴ・インタビュー法を用いて共同的に語りを産み出すことであった。これらの目標は,ほぼ達成でき,おおむね当初の計画通りに研究を進められていると判断している。

平成30年度(研究最終年度)は,アクティヴ・インタビュー法を用いて収集した,卓越したコーチ19名(国外5名,国内14名)の持つ戦術指導に関する実践知を構造化するとともに,それをコーチングの実践現場に有用な知見としてまとめた。代表的な研究成果として,ハンドボールにおける日本とドイツ両国の小学生年代のトップチームでは,(1)両国の指導者ともハンドボールの基本的なスキルの習得を「個」の育成方針として掲げていたこと,(2)日本は動作の習熟を,ドイツは多様な動作経験の蓄積をそれぞれ重視して練習を行っていたこと,(3)試合でのゲームパフォーマンスは両国間で大きな差はないが,日本は個人の役割を分担するプレー方法を,ドイツは状況を一人で解決するプレー方法が多いことを示した。この他に,学術的意味を持つ研究成果に関しては,日本体育学会機関誌「体育学研究」,日本ハンドボール学会機関誌「ハンドボールルーリサーチ」などで学術論文として発表するとともに,関連する学会大会などで口頭発表した。実践現場に提供できる研究成果に関しては,日本ハンドボール協会指導委員会などと協働し,我が国のコーチ育成に寄与できる情報として整理し,ウェブサイトなどで公開した。これらを通して,他の研究者や実践現場の指導者と戦術指導力に関して意見交換できる環境を整えた。まず,球技における国内外の卓越したコーチ(12名)の持つ戦術指導に関する実践知とその獲得過程について,アクティヴ・インタビュー法を用いて共同的に語りを産み出す。国内調査では,ハンドボールにおいて個人戦術力とチーム戦術力の両方の養成に実績を持つコーチ(8名)にインタビューを行う。国外調査では,ヨーロッパハンドボール連盟(EHF)がトップコーチと認定しているEHFマスターコーチ(4名)にインタビューを行う。次に,その語りを質的に分析し,卓越したコーチにおける戦術指導力の発生および発達の特徴を個別事例として提示する。具体的には,以下の3つの手順を踏む。(1)インタビュー調査における全ての発言内容からトランスクリプト(逐語録)を作成する,(2)国外で行った調査に関しては,それを日本語に翻訳する,(3)トランスクリプトを精読し,戦術指導に関する発言に着目して調査対象者ごとにまとめる。さらに,戦術指導力の発生および発達に関する個別事例を,共通点および相違点に着目して検討し,球技のコーチが目指すべき戦術指導力の構造を明らかにするとともに,初心者,一人前,中堅のそれぞれの段階にあるコーチが,次の段階に進むために獲得すべき能力について明らかにする。学術的意味を持つ研究成果に関しては,日本体育学会,日本コーチング学会などで口頭発表するとともに,原著論文として学術雑誌に投稿する。実践現場に提供できる研究成果に関しては,日本ハンドボール協会指導委員会などと協働し,我が国のコーチ育成に寄与できる情報としてまとめ,日本体育協会公認コーチ育成講習会などで発表する。
虚血性脳血管障害の機能画像診断に関する統合的研究

日本人の高齢化に伴い、虚血性脳血管障害は頻度の高い病因および死因の一つとして重要な疾患であり、診断法の向上や病態の解明は、重篤な脳梗塞の予防の上でも積極的に取り組むべき課題である。本研究では、ポジトロン断層撮影(PET)、シングルフォトン断層撮影(SPECT)、MRIなどの非侵襲的脳機能撮像法を用い、虚血性脳血管障害における脳循環動態解析と早期臨床診断への応用を目指した。脳梗塞等の形態的変化を生じる以前の生理的機能低下状態を、血流低下や代償性血管拡張等を捉えることで的確に診断し、外科的治療の適応を判断することが可能である。脳主幹動脈閉塞性病変の解析では、病側大脳半球における動脈血管拡張能の残存の程度が脳血流自動調節能の失調と関わりが深いことが確認できた。更に今回の検討では、これまで予想されていた血管拡張能と酸素摂取率との逆相関は認められず、血管予備能の測定で貧困灌流を予想できるとしたこれまでの報告が、必ずしも正しくないことを明らかにした。血管拡張能の低下は代謝の変化とは独立した生理的指標として評価されるべきと考えられる。現在脳血流の定量はPETおよびSPECT、代謝の定量はPETのみでしか測定できないが、より汎用性の高いMRIでの定量計測を確立することは、臨床診断上極めて重要な課題である。我々はMRIでの新たな血流量撮像法を開発し(CASL法)、これにより測定した正常者及び脳血管障害患者の血流をPETと対比することで、測定精度の向上を図りその妥当性が確認した。また、ラットの新鮮脳切片を用いた低酸素状態による代謝反応の基礎実験では、興奮性アミノ酸およびフリーラジカルによる神経組織障害の機構を解明した。更に、短時間の低酸素状態を頻回に加えることで、低酸素負荷が脳組織に与える障害に対しての耐性を誘導できることが明らかとなった。日本人の社会生活習慣の変化と高齢化にともなって,虚血性脳血管障害が重要な社会的問題になりつつある。エックス線コンピュータ断層撮影(CT)や磁気共鳴画像(MRI)などの画像診断法の普及により,脳梗塞による組織障害や脳血管の閉塞などの検出が可能になり,虚血性脳血管障害の診断に寄与している。本研究では,ポジトロン断層撮影(PET),シングルフォトン断層撮影(SPECT),MRIなどの非侵襲的脳機能画像を用いた脳機能測定の解析を行い,各機能診断の臨床検査法としての役割を明らかにすることを目指した。脳主幹動脈の閉塞あるいは高度狭窄例を対象として,MR装置を用いて脳灌流画像による脳血流測定を行い,その結果を酸素15ガス吸入PETによる脳血流・酸素代謝測定と比較検討した結果,MRIによる灌流画像の測定精度と妥当性を確認できた。また,ラットの新鮮脳切片へのF-18FDGの取り込みを経時的な二次元画像として撮像するスライス実験システムを用いて.虚血や低酸素が脳代謝に与える影響について検討した結果,興奮性アミノ酸およびフリーラジカルによる組織障害の機構を解明できた。さらに,あらかじめ短時間の低酸素状態を頻回に負荷したモデルラットを作成して同様の検討を加えたところ,短時間の低酸素負荷が脳組織障害に対する耐性を誘導することが明らかになった。この低酸素耐性には脳内の部位による差が存在することが観察され,これに関与する遺伝子発現の変化を明らかにできた。虚血性脳血管障害は、日本人の高齢化に伴い、依然頻度の高い病因および死因の一つとして重要な疾患であり、病態の解明および循環動態の正確な診断は、重篤な脳梗塞の予防の上でも、今後も積極的に取り組むべき課題である。X線コンピューター断層撮影(CT)や磁気共鳴画像(MRI)などの画像診断

法の普及と、近年の新しい撮像法の開発により、初期の脳梗塞は発症後間もなくから精度良く診断可能となり、また、血管の狭窄・閉塞性病変は、非侵襲的に発見が可能となった。本研究では、ポジトロン断層撮影(PET)、シングルフォトン断層撮影(SPECT)、MRIなどの非侵襲的脳機能撮像法を用い、虚血性脳血管障害における脳循環動態の解析と臨床応用を目指している。脳梗塞等の形態的変化を生ずる以前の生理的機能低下状態を、血流の低下や血管の代償性拡張等を捉えることで的確に診断し、治療の適応を判断する。現在のところ血流の定量はPETおよびSPECT、代謝の定量はPETのみでしか測定できないが、より汎用性の高いMRIでの定量計測を確立することで、PETのない臨床施設でも生理的機能低下状態を正しく把握できる可能性がある。これまで、MRIでの新たな灌流画像の撮像法を開発しながら、PETと対比した測定を正常者及び脳血管障害患者に対して行い、測定精度の向上が図られ、その妥当性が確認できた。また、脳主幹動脈閉塞性病変のPETによる解析では、病側大脳半球における動脈血管拡張能の残存の程度が脳血流自動調節能の失調と関わりが深いことが確認できた。さらに、今回の検討では、これまで予想されていた血管拡張能と酸素摂取率との逆相関は認められず、血管予備能の測定のみで貧困灌流を予想できるとしていたこれまでの報告が必ずしも正しくないことを明らかにした。血管拡張能の測定は、代謝の変化とは独立した生理的指標として測定されるべきと思われた。また、基礎実験として行った、ラットの新鮮脳切片を用いた低酸素状態による代謝反応実験では、興奮性アミノ酸およびフリーラジカルによる神経組織障害の機構を解明できた。さらに、短時間の低酸素状態を頻回に加えることで、低酸素負荷が脳組織に与える障害に対しての耐性を誘導できることが明らかとなった。日本人の高齢化に伴い、虚血性脳血管障害は頻度の高い病因および死因の一つとして重要な疾患であり、診断法の向上や病態の解明は、重篤な脳梗塞の予防の上でも積極的に取り組むべき課題である。本研究では、ポジトロン断層撮影(PET)、シングルフォトン断層撮影(SPECT)、MRIなどの非侵襲的脳機能撮像法を用い、虚血性脳血管障害における脳循環動態解析と早期臨床診断への応用を目指した。脳梗塞等の形態的変化を生じる以前の生理的機能低下状態を、血流低下や代償性血管拡張等を捉えることで的確に診断し、外科的治療の適応を判断することが可能である。脳主幹動脈閉塞性病変の解析では、病側大脳半球における動脈血管拡張能の残存の程度が脳血流自動調節能の失調と関わりが深いことが確認できた。更に今回の検討では、これまで予想されていた血管拡張能と酸素摂取率との逆相関は認められず、血管予備能の測定で貧困灌流を予想できるとしたこれまでの報告が、必ずしも正しくないことを明らかにした。血管拡張能の低下は代謝の変化とは独立した生理的指標として評価されるべきと考えられる。現在脳血流の定量はPETおよびSPECT、代謝の定量はPETのみでしか測定できないが、より汎用性の高いMRIでの定量計測を確立することは、臨床診断上極めて重要な課題である。我々はMRIでの新たな血流量撮像法を開発し(CASL法)、これにより測定した正常者及び脳血管障害患者の血流をPETと対比することで、測定精度の向上を図りその妥当性が確認した。