doctoral thesis

方法： 2010年10月から2019年9月までに山口大学医学部附属病院および川崎医科大学附属病院で画像検査を受けられた患者を後ろ向きに検討した。炭酸ガス拡張を用いたCTC直後にDCE-CTを実施した82例をCE-CTC群とした。CE-CTC群と同様のDCE-CTプロトコールで撮像されたCTC非併用のDCE-CTの症例のうち、年齢や性別をマッチさせた77例を対照群とした。CE-CTC群は男性48名、女性34名で年齢は21～85歳（平均60歳）、対照群は男性46名、女性31名で年齢は20～84歳（平均60歳）であった。 CTは多列検出器CT装置（Optima CT660 ProまたはLightSpeed Ultra 16、ともにGE社製）を用いて行った。CE-CTC群では、大腸の拡張は自動低圧炭酸ガス送出装置（HP-2®；堀井薬品工業社製）を用いて行った。 胃、肝臓（右葉、左葉）、膵尾部、門脈（PV）、脾静脈（SpV）、上腸間膜静脈（SMV）、下腸間膜静脈（IMV）のCT値を、それぞれ非造影CTと早期CTで測定した。造影CT値として、非造影CT画像とDCE-CT早期相画像のCT値（Hounsfeld unit値）の差を算出した。これらの測定は、2名の放射線科医がワークステーション（EV InsiteS；PSP社製）で各々行い、各臓器、血管の画像上に円形または楕円形の関心領域（ROI）を設定し、2人の測定した造影CT値の平均を算出した。また、肝偽病変の有無を共同で記録した。肝偽病変は、DCE-CT早期相で、肝左葉内側区の後縁または胆嚢窩の周囲にある高または低吸収領域として定義した。 Mann-Whitney U検定を用いて各臓器と血管ごとの造影CT値を比較した。また、カイ二乗検定を用いてCE-CTC群と対照群の間で肝病変の発症頻度を比較した。 結果： CE-CTC群と対照群の各臓器・血管における造影CT値の平均値の比較は表1のとおりで、CECTC群の肝実質(図1)、PV、SMV・IMV(図2)の造影CT値は、対照群に比べて有意に高かった。一方で、CE-CTC群の胃(図3）、膵尾部、SpVの造影CT値は、対照群に比べて有意に低かった。 肝偽病変は、CE-CTC群の6例（7％）において、肝左葉内側区の後縁（n＝5）または胆嚢窩周囲（n＝1）に低吸収領域として認められた（図4）が、対照群では認められなかった（p＝0.016）。表2は、CE-CTC患者で肝偽病変がある場合とない場合の肝臓の造影CT値を比較した結果で、肝偽病変のあるCE-CTC患者の肝の造影CT値は、肝偽病変のないCE-CTC患者の造影CT値よりも有意に高かった。

塩化ベンザルコニウム（BAC）は点眼防腐剤として広く用いられている。しかしながら、BACを含む点眼薬の長期使用は結膜下組織の線維化を誘発し、緑内障濾過手術後の濾過胞維持を困難にさせる。また、濾過胞を構成するテノン嚢線維芽細胞と角膜上皮細胞は涙液を介して互いに影響しているが、BAC曝露時のこの細胞間の反応については明らかにされていない。本研究で我々は、共培養システムを用いて、BACにより誘導されたヒトテノン線維芽細胞（HTF）の筋線維芽細胞転化に対するヒト角膜上皮（HCE）細胞の影響について、免疫蛍光染色ならびにウェスタンブロットで評価した。HTFのα-smooth muscle actin（αSMA）発現は、BAC添加により亢進し、HCE細胞との共培養により抑制された。HTFの培養上清中のIL-10濃度は、BACにより減少し、HCE細胞との共培養により増加した。また、BACによるHTFのαSMA発現亢進およびmyocardin-related transcription factor–A（MRTF-A）の核内移行は、IL-10添加によって抑制された。これらのことから、角膜上皮細胞は涙液中のIL-10濃度を維持し、HTFのMRTF-Aの核移行の抑制を介して、BACによる濾過胞線維化を軽減させる可能性が示唆された。

活性化転写因子1（ATF1）は、CREB/ATFファミリーの転写因子に属し、精巣で高発現している。しかし、精子形成におけるATF1の役割は未だ確立されていない。本研究では、精子形成におけるATF1の影響を解明することを目的として、マウスにおけるATF1の発現パターンとマウス精巣におけるATF1ノックダウンの影響を調べた。その結果、ATF1はさまざまな臓器で発現しており、精巣では非常に高いレベルで発現していることがわかった。免疫染色により、ATF1はspermatogoniaの核に局在し、増殖細胞核抗原(PCNA)と共局在することがわかった。ATF1欠損マウスでは、精巣の精細管にはすべての発生段階の細胞が存在していたが、spermatocyte以降の分化段階の細胞数は減少していた。同様にPCNAの発現が低下していた。一方で、精細管におけるアポトーシス細胞はほとんど見られなかった。これらの結果は、ATF1が男性生殖細胞の増殖と精子の生成に関与していることを示している。また、男性不妊症における乏精子症、無精子症の発症機序解明の可能性を示唆した。

前立腺癌細胞と骨芽細胞の相互作用は、前立腺癌骨転移の発生に不可欠である。近年、新規のアンドロゲン受容体標的薬（ARAT）が、転移性去勢未治療前立腺癌（mCNPC）や非転移性去勢抵抗性前立腺癌（nmCRPC）に対して承認されているが、これらの薬剤と骨微小環境や腫瘍との関係を調べることは極めて重要である。今回、我々は去勢抵抗性前立腺癌（CRPC）の骨微小環境を模倣した新規のin vitro 3次元微小環境モデルを確立し、アンドロゲン受容体標的薬の薬剤感受性と、アビラテロンとデュタステリドの併用療法の有効性を評価した。キトサンナノ繊維で表面をコートした細胞培養基材を用いて、GFPを導入したC4-2細胞（CRPC細胞株）とRFPを導入したヒト骨髄由来間葉系幹細胞から分化した骨芽細胞を共培養し、去勢抵抗性前立腺癌の骨微小環境を模倣した。骨芽細胞とC4-2細胞の増殖はCell3 iMager duos（SCREEN）を用いて生細胞のまま解析し、骨芽細胞を維持したまま、最大30日間C4-2細胞の持続的な増殖を観察できた。また、骨芽細胞と共培養したC4-2細胞では、TGF-βの発現が増加し、上皮間葉転換（EMT）が促進されたことから、アンドロゲン受容体標的薬に対する抵抗性が示された。このモデルを用いて、各薬剤のIC50と、アビラテロンとデュタステリドの併用効果を評価した。アビラテロンとデュタステリドの併用療法は、それぞれの単剤投与と比較して、C4-2細胞の増殖を相乗的に抑制し、これは、ARアゴニストである3-keto-5α-abirateroneの減少によるものと考えられた。我々の新規骨微小環境モデルは、前立腺癌の薬剤感受性の評価に有用であり、今後このモデルは、前立腺癌の微小な骨転移から臨床的な骨転移に至るまでの未知のメカニズムの解析に役立つ可能性がある。

遺伝性血管性浮腫（hereditary angioedema：以下HAE）は、全身の様々な部位に突発性、一過性の浮腫を生じる稀な常染色体優性遺伝性疾患である。HAEは、C1 inhibitor（C1INH）をコードするserpin family G member 1（SERPING1）遺伝子の変異により生じるHAEI型およびII型、SERPING1遺伝子以外の遺伝子異常を認めるHAEIII型（HAE with normal C1INH）の3つに分類される。これまでに、SERPING1遺伝子においては多数の病的変異が同定されているが、各変異によるHAEの発症機構については未だ十分に解明されていないのが現状である。 本研究では、以前に我々が報告したHAE I型の患者に同定されたSERPING1遺伝子のミスセンス変異c.449C>T（p.S150F）に関して、詳細な発現・機能解析をin vitroレベルで行った。まず、p.S150F変異型C1INHは細胞内では安定して発現するが、細胞外には全く分泌されないことが示された。次に、変異型C1INHが野生型C1INHの分泌を強力に阻害することが明らかになった。さらなる解析で、野生型C1INHは変異型C1INHとの相互作用によって細胞質内に留め置かれてしまうだけでなく、分解も誘導されることが示唆された。本研究によって、p.S150F変異型C1INHは野生型C1INHに対してdominant-negative効果を発揮することが証明され、それが本遺伝子変異によるHAE I型の主要な発症メカニズムと考えられた。

低汗性外胚葉形成不全症 (hypohidrotic ectodermal dysplasia: HED) は、低汗症、乏歯症乏毛症を特徴とする遺伝性疾患である。本疾患の家系のほとんどがX連鎖劣性 (X-linked recessive: XR) の遺伝形式を示すが、稀に常染色体優性 (autosomal dominant: AD) または常染色体劣性 (autosomal recessive: AR) の遺伝形式を示す家系も存在する。XRのHEDはEDA遺伝子の変異で発症し、AD/ARのHEDはEDARまたはEDARADD遺伝子のいずれかの変異で発症する。現在までに、EDAおよびEDARの変異に関してはHEDの発症機序が明らかにされてきたが、EDARADDの変異がどのようにHEDを引き起こすかについての情報は乏しかった。 本研究では、過去にHEDの家系に同定されたEDARADD遺伝子変異のうち、ADの遺伝形式を示すp.D120Y、p.L122R、p.D123Nと、ARの遺伝形式を示すp.E152Kに着目し、培養細胞レベルでさまざまな解析を行った。EDARADDは、シグナル伝達の主要分子であるTRAF6と結合し、最終的に下流のNF-κBを活性化させるが、ADの変異型EDARADDはNF-κBの活性化能を著しく喪失していた。一方で、ARの変異型EDARADDの同活性化能の低下は軽度だった。また、解析した全ての変異型EDARADDは、EDARおよび野生型EDARADDとの親和性を維持していたが、ADの変異型EDARADDは、EDARと野生型EDARADDとの相互作用をdominant negative効果によって阻害することを明らかにした。さらに、ADの変異型EDARADDはTRAF6との結合能を完全に失い、ARの変異EDARADDも野生型に比べてTRAF6との結合能が低下することを示した。 HEDにおける臨床型と遺伝子型の相関関係は未だ明らかではないが、本研究で得られた知見は、EDARADD遺伝子変異とHEDの発症メカニズムの関連性の一端を解明したといえる。

【方法】 Wister/STラットに左肺全摘を行うことで気管支断端モデルを作製した。口腔粘膜組織から線維芽細胞を単離し、24wellプレートに5.0×10^5個/wellを播種して72時間培養することで積層線維芽細胞シートを作製した。積層線維芽細胞シートの移植による気管支断端の補強効果を検討するため、術後7、14、28日目に標本を摘出し、細胞シート移植の有無による2群間での気管支断端の変化を肉眼的、組織学的、力学的に比較した。 また、細胞シートによる組織修復のメカニズムを検証するために、創傷治癒に関わる成長因子、サイトカインを細胞シート作製時の培養液上清を用いたEnzyme-linked immunosorbent assay (ELIZA)法でin vitroに測定した。更に、Green fluorescent protein (GFP)遺伝子を導入した線維芽細胞で作製した細胞シートを移植し、移植した細胞の残存性を検証した。 【結果】 作製した積層線維芽細胞シートは直径6mmであった。線維芽細胞が4-5層に積層し、コラーゲン線維を含む細胞外マトリックスを保持した状態で回収された。 非移植群では、術後7、14、28日目のいずれのタイミングでも、気管支断端の閉鎖に用いた縫合糸が露出していた。一方で、移植群の気管支断端は新生組織で広く被覆されていた。なお、細胞シートの移植の有無に関わらず、標本摘出までの期間に気管支断端瘻が生じた個体はなかった。摘出した標本を組織学的に観察すると、非移植群の気管支断端周囲にはごく僅かな結合組織が形成されたのみであったが、移植群では気管支断端周囲に多量の結合組織が形成されていた。また、移植群に生じた気管支断端周囲の結合組織が徐々に成熟すること（Azan染色）、その組織に多くの血管構造が含まれていること（抗CD31抗体による免疫染色）が観察された。新生組織を含む気管支壁の厚み、それに含まれる血管構造を定量化したところ、いずれのタイミングでも移植群の気管支壁が有意に厚く、より多くの血管構造を含んでいた。また、気管支断端の補強効果を力学的に検証するために、気管支断端の耐圧能を評価したところ、非移植群では全ての標本で気管支断端からエアリークが生じた。一方、移植群では300mmHgまでの加圧によってエアリークが生じた標本はなく、その耐圧値は移植群で有意に高かった。 細胞シート作製時の培養液上清を用いたELIZA法では、VEGF、Hepatocyte growth factor (HGF)、C-X-C motif chemokine ligand 1 (CXCL1)、Angiopoietine-2、Monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1)、Transforming growth factor beta 1 (TGF-β)が細胞シートから分泌されていることが示された。 GFP遺伝子導入積層線維芽細胞シートを移植したところ、術後3日目の時点ではGFP遺伝子導入線維芽細胞が気管支断端に残存していることが確認されたが、7、14 日目にはGFP遺伝子が発現した細胞は確認されなかった。 【考察】 気管支断端は僅かに新生された結合組織でのみ覆われることが報告されており、本研究においても、非移植群の気管支断端の周囲には僅かな結合組織が形成されたのみであった。一方、積層線維芽細胞シートを移植することにより、気管支断端の周囲に多くの血管構造を含んだ結合組織が形成され、力学的にも気管支断端の強度が増していることが示された。気管支断端瘻は、術後1週間から3ヶ月、特に10日目前後に多く発生するとされていることから、細胞シートの移植後7日目の時点で、気管支壁がより厚く、血管構造に富み、優れた耐圧性を獲得していることは、気管支断端瘻の予防にとって十分に効果的な可能性がある。 積層線維芽細胞シートにより気管支断端が補強される機序を解明するため、細胞シートが分泌する成長因子やサイトカインの測定、GFP遺伝子導入細胞シートを用いた検証を行ったが、移植したGFP遺伝子導入細胞は術後3日目には残存していたが、7日目の時点では確認できなかった。このことは、移植した線維芽細胞が生存、増殖して結合組織を形成するのではなく、細胞シートの移植が宿主の組織治癒を促進させている可能性を示している。VEGF、HGFやTGF-βなどの成長因子、サイトカインが細胞シートから分泌され、これらに宿主に働きかけることで、気管支断端周囲での組織形成や血管新生が促進されたと推察される。 積層線維芽細胞シートの移植後7日目の時点で、気管支断端周囲に血管新生を伴った結合組織が形成され、力学的な補強効果があることが示された。積層線維芽細胞シートの移植は、局所の血流低下による組織治癒遅延が原因とされる気管支断端瘻に対して有効な予防法となる可能性がある。 【結語】 積層線維芽細胞シートの移植による気管支断端の補強効果が示された。本法は、気管支断端瘻の有効な予防法となる可能性がある。

術後膵液瘻は膵臓手術後の重篤な合併症である。これまで多くの予防法が検討されたが、充分な効果は得られておらず、発症率は減少していない。我々の研究室では長年、難治性皮膚潰瘍に対する細胞シート移植を研究し、有効な創傷治癒効果を報告してきた。細胞シート移植は他臓器の創傷治癒にも有効である可能性が予想され、膵液瘻に対する予防法になりうると着想した。本研究では動物の術後膵液瘻モデルを用いて、積層繊維芽シートの自家移植による膵液瘻の予防を検証した。 ラットを全身麻酔下に開腹し、膵管とその周囲の膵組織を切開してラット膵液瘻モデルを作製した。ラット尾より線維芽細胞を単離し、培養して積層繊維芽シートを作製した。自家積層線維芽細胞シートを膵管とその周囲の膵組織切開部に移植し、細胞シート移植による膵液瘻の予防効果を経時的な腹水及び血清中膵酵素値の測定、膵組織の免疫組織化学、定量的PCR法を用いて評価した。 ラット膵液瘻モデルでは術後に腹水中膵酵素値が上昇し、病理組織学的には広範囲の膵組織に炎症と壊死所見を認めた。膵液瘻の発症と膵組織の損傷が示唆された。積層線維芽細胞シートの自家移植により腹水中膵酵素の上昇と膵組織の炎症性変化は有意に抑制され、正常な構造を保つ膵組織が広範囲に温存された。対照群である細胞活性を持たないシートを移植した群と比較して、細胞シート移植群では切開部周辺に線維化と血管新生が惹起されていた。特に切開部付近の膵管はコラーゲン線維で充填、被覆されており、膵液の漏出を抑制する上で重要な機序であったと示唆された。これら線維化と血管新生を介して膵臓への障害が抑制されたと考えられた。 以上から、動物モデルにおいて積層線維芽細胞シートの自家移植は膵液瘻を充分に予防し、膵組織を保護することが示された。上記細胞シートの自家移植は術後膵液瘻を予防する有効な方法となり得ることが示唆された。

脳由来神経栄養因子Brain-derived neurotrophic factor (BDNF)は, 中枢神経内での恒常性や神経発達に重要な役割を果たしており, 神経変性疾患や神経免疫疾患の治療薬への応用が期待されている. しかし, BDNF自体は分子量が大きく, 末梢に投与したBDNFは血液脳関門Blood-brain barrier (BBB)を通過して中枢神経内に作用することができない. 一方で脂溶性化合物はBBBを通過しやすいとされている. そこで, BBBを超えてアストロサイトに作用し, アストロサイトからBDNF分泌を促進する脂溶性化合物の同定を試みた. 温度条件不死化ヒト脳血管内皮細胞 (EC), ペリサイト (PCT), アストロサイト (AST)のBBB in vitroモデルに20種類の脂溶性化合物を反応させ, 48時間後にBDNFの分泌量をELISAで測定した. 脂溶性化合物をEC/AST co-cultureに72時間反応させながら電気抵抗値を測定した. その結果, prostaglandin E2 receptor 4 agonist (EP4) とsphingosinesphingosine-1-phosphate receptor 5 agonist (S1P5)がEC, PCTの有無にかかわらずASTからのBDNFを有意に促進させ, 電気抵抗値の低下は伴わなかった. このことからEP4とS1P5はBBBへ影響を与えずにASTからのBDNF分泌を促進したと考えられた. S1P5は進行型多発性硬化症治療薬であるシポニモドの標的の1つである. シポニモドの神経保護作用はS1P5を介したASTからのBDNFが関与している可能性が考えられた. ASTでのEP4の機能は未だ不明な点が多いが, BDNF分泌を促進することで神経保護に関与する可能性がある. いずれの化合物も治療薬への発展が期待される.

背景と目的：同種造血幹細胞移植ではgraft-versus-leukemia (GVL) 効果と呼ばれる抗腫瘍免疫を適切に誘導することが成績向上の鍵となる。しかしGVL効果の増強は移植片対宿主病の重症化にも繋がるため、 同種免疫応答の指標となるバイオマーカーの開発が望まれる。我々は以前、移植処置の前と好中球生着時の血清可溶性インターロイキン-2受容体の比である「sIL-2R index」を定義し、骨髄移植における移植片対宿主病の発症予測マーカーとして有用であることを示した。しかし、骨髄移植とは異なる免疫特性を有する臍帯血移植ではsIL-2R indexも異なる挙動を示す可能性があり、臍帯血移植におけるsIL-2R indexの有用性を検討した。 対象と方法：当院で初回同種造血幹細胞移植として臍帯血を施行した31症例を対象とした。sIL-2R indexを算出し、患者背景や移植成績との関連を後方視的に解析した。 結果：移植後3年の再発率は、sIL-2R index 3.7以上の群で有意に低下した（12.8% vs 50.0%; p = 0.04）。それに伴い移植後3年の全生存率はsIL-2R index 3.7以上の群で有意に良好であった（79.8％ vs 20.0％; p < 0.01）。sIL-2R indexには移植後1日目から好中球生着日までの累積ステロイド投与量が影響しており、ステロイドの使用理由は生着前免疫反応に対する治療であった。なお骨髄移植とは異なり、臍帯血移植ではsIL-2R indexと急性移植片対宿主病の発症率との有意な関連性は認めなかった。 結語：sIL-2R indexは臍帯血移植後の予後予測マーカーになり得る。sIL-2R indexはGVL効果を反映する可能性があるが、更なる検証が必要である。

心臓突然死（sudden cardiac death: SCD）は心サルコイドーシス患者における主要な死亡原因であり、SCDの大部分は心室性不整脈が原因である。これまでのところ、心サルコイドーシス患者の致死的不整脈とSCDを予測するバイオマーカーは報告されていない。本研究では心サルコイドーシス患者における持続性心室頻拍（sustained ventricular tachycardia: sVT）およびSCDを予測する因子は何であるかを調査した。連続89症例において心サルコイドーシス患者の炎症活動性を反映する酸化的DNA損傷のマーカーである尿中8-hydroxy-2'-deoxyguanosine（尿中8-OHdG）、他のバイオマーカー、心機能の指標、腎機能を測定した。追跡期間中、15人の患者はsVT（N = 12）またはSCD（N= 3）を示した。COX比例ハザードモデルを用いた多変量解析では、尿中8-OHdG濃度および心室瘤（ventricular aneurysm: VA）の存在がsVT/SCDの独立した予測因子であることが示された。尿中8-OHdGおよびVAの存在は、心サルコイドーシス患者の初回のsVT/SCDの強力な予測因子であり、心臓イベントのリスクの層別化に有用である。さらに、これらはVT基質についてのさらなる情報を与えるものであることが示唆された。

中等度の冠動脈狭窄病変において、血行再建治療を延期（defer）し薬物療法を行った場合、薬物療法中に心血管イベント発症抑制効果を評価する代用評価法があれば有用である。冠動脈イメージングでプラーク退縮と安定化を調べることで薬物治療効果を評価するのと同様に、定量的冠血流比（QFR）の経時的変化は、deferした中等度狭窄に対する薬物治療効果を評価する代用評価法として有用な可能性がある。本研究では、経皮的冠動脈インターベンション（PCI）後に未治療血管に冠動脈中等度残存狭窄を有し二次予防として薬物治療を受けた患者で、deferした中等度残存狭窄のQFRの経時的変化を調査した。山口大学医学部附属病院と萩市民病院でPCIを施行され、PCI（ベースライン[BL]）時に未治療血管に中程度狭窄を有し、6～18ヶ月後にフォローアップ（FU）の冠動脈造影が施行された患者を対象とした。52人の患者でBLとFUの両方で未治療血管の中程度狭窄のQFRの解析が可能であった。BL時にQFRの中央値は0.83（IQR, 0.69, 0.89）、FU時にQFRの中央値は0.80（IQR, 0.70, 0.86）であった。QFRの増加した患者（QFR増加群）は21人で、QFRの減少した患者（QFR減少群）は31人であった。経時的なQFR変化の中央値はQFR増加群で0.05（IQR, 0.03, 0.09）、QFR減少群で-0.05（IQR, -0.07, -0.03）であった。単変量および多変量解析でQFRの増加に影響する因子を解析したところ、FU時のLDLコレステロール値と相関を認めた（OR 0.95, 95% CI [0.91, 0.98], p=0.001）。QFRの経時的変化の評価は、deferした中程度狭窄を有する患者に対する薬物治療効果を判定する代用評価法として有用性が示唆された。

背景：顕微鏡的多発血管炎 (MPA) は全身臓器が障害される疾患である。しかしながら、MPA患者における心臓超音波検査（心エコー図検査）における指標の特徴については不明な点が多い。 目的：本研究は、単施設後ろ向き研究で、ステロイド療法の新規導入または再導入後2週間以内に心エコーを行ったMPA患者15名を対象とし、その心エコー所見の特徴について検討することを研究の目的とした。30人の年齢・性別をマッチさせた心疾患のないコントロール群と比較検討した。 方法と結果：左室径、左室駆出率、拡張早期僧帽弁輪最大移動速度 (e’) に2群間で有意差は認めなかった。一方、MPA群では左房径、左房容積係数が有意に高く、左室流入血流速波形 (TMF) の早期拡張期充満速度(E波)と肺静脈流入拡張期血流速度 (D波) の高さ、三尖弁における収縮期右室-右房最大圧較差も有意に高く、TMFのE波の減速時間 (DCT) は短縮していた。血清CRPはTMFのE波高、E/A比およびDCTと相関が見られた。今回の研究では、MPA患者におけるe’の有意な低下がみられなかったことから、左室弛緩能の低下よりはむしろ左室スティフネスの上昇によって左室拡張機能低下が生じ、結果として左房拡大が生じている可能性が示唆された。 結語：急性期MPA患者では左室拡張機能低下によると考えられる左房拡大を生じていた。MPA患者、特に強い炎症反応を伴う患者では、心機能評価を行うことが重要であることが示唆された。

【背景】全層性治癒（Transmural healing healing; TH）は、クローン病の新たな治療標的として注目されているが、日本ではTHに関する臨床データはほとんどない。我々は、クローン病のモニタリング法として低被曝線量CTエンテログラフィ（CTE）を導入し、CTEによるTHの評価をレトロスペクティブに検討した。【方法】2009年 1月から2021年3月までに当院で低被曝線量CTEを施行したクローン病患者のうち、2週間以内に大腸内視鏡検査またはバルーン内視鏡検査を施行した122例を対象とした。放射線検査と内視鏡検査の結果は、それぞれ放射線科医と消化器内視鏡医が独立して検討した。CTEと内視鏡検査の診断の一致率を算出した。【結果】26名（21.3％）のクローン病患者がTHを達成し、カッパ係数は0.743と2人の放射線科医の間でかなりの一致が見られた。TH群と非TH群の比較では、クローン病活動指数（Crohn’s Disease Activity Index ; CDAI ）（P値 = 0.02)、内視鏡的治癒率（P値 ＜ 0.001）、血清アルブミン（P値 = 0.043）、血清C反応性蛋白（P値 = 0.018）に有意差が認められた。122名の患者のうち、69名（56.5％）はCTEの診断と内視鏡検査が一致し、22名（18.0％）はTHと内視鏡の両方の治癒を達成した。【結論】本研究は、日本における低被曝線量CTEによるクローン病のリアルワードデータを示すものである。本研究で用いたTHの基準はカッパ係数が高く、多くの施設で再現性を持って用いることができると考えられる。

【背景】近年、歯周炎や歯肉炎に関連する嫌気性グラム桿菌であるFusobacterium nucleatum (F. nucleatum) は大腸がんの発生や進行に関与することが報告されている。この菌の制御が大腸がんの予防につながる可能性があると考え、深紫外線発光ダイオード (DUV-LED) によるF. nucleatumの殺菌効果を検討した。【方法】DUV-LEDのF. nucleatumに対する殺菌効果を定性的、定量的に評価した。ピーク波長が265nmと280nmの2種類のDUV-LEDを使用した。F. nucleatumのDNAに対するダメージは、シクロブタンピリミジン二量体(CPD)とピリミジンピリミドン光生成物 (6-4PP) の生成で評価した。【結果】DUV-LEDでの265nmまたは280nmの波長を3分間照射したところ、コロニーの成長は観察されなかった。265nmのDUV-LED光照射下におけるF. nucleatumの生存率は10秒照射で0.0014%、20秒照射で0%に低下した。同様に、280nmのDUV-LED光照射では，10秒照射で0.00044%、20秒照射で0%に低下した。DUV-LEDから35mmの距離での放射照度は、265nmのLEDで0.265mW/cm^2、280nmのLEDでは0.415mW/cm^2であった。従って、致死量を示す放射エネルギーは265nm LEDは5.3mJ/cm^2、280nm LEDは8.3mJ/cm^2であった。265nmと280nmのDUV-LED光をF. nucleatumに照射した際のCPDと6-4PPの量はそれぞれ6.548ng/μg、1.333ng/μgであった。【結論】DUV-LED光は、F. nucleatumに対して、ピリミジン二量体を形成することにより殺菌効果を発揮した。

前身に投与された治療薬が脳組織実質に到達するには、神経組織の血管により形成される血液脳関門を通過する必要がある。そのため、組織への損傷を最小限に抑えて血液脳関門を開くことができれば、難治性神経疾患の治療法開発に大きな進展をもたらすことが期待される。本研究では、血液脳関門を形成する血管内皮細胞に発現するBasiginに着目し、その内因性リガンドであるCyclophilin A (CypA) を用いて、血液脳関門機能を人為的に制御することを目的とした。マウス脳血管内皮細胞株を用いたin vivo解析により、CypAの投与がBasiginを介して血液脳関門機能を低下させること、それにより脳実質へ効率的に薬物を送達できることを示した。単層培養された血管内皮細胞において、CypAはタイト結合構成分子の一つであるClaudin-5を一過性かつ可逆的に細胞膜から消失させて、バリアー機能を低下させることを見出した。また、マウスへのCypAの単回静脈内投与では血液脳関門が一定期間開いた後、自発的に元の状態へ回復することが示され、そしてその限定された機関において、全身投与された水溶性薬物Doxorubicinが脳組織実質へ送達されることが明らかとなった。本研究の結果は、CypAの静脈内投与によって、脳実質への薬物送達を自在にコントロールできることを示しており、難治性神経疾患に対する治療法確立に向けた重要な成果であると考えられる。

The hippocampal dentate gyrus has been identified to play a critical role in maintaining contextual memory in many mammalian species. To evaluate learning-induced synaptic plasticity of granule cells, we subjected male rats to an inhibitory avoidance (IA) task and prepared acute hippocampal slices. In the presence of 0.5 µM tetrodotoxin, we recorded miniature EPSCs in male rats experiencing four groups: untrained, IA-trained, unpaired, and walk-through. Compared with the untrained, IA-trained, unpaired, and walk-through groups, the unpaired group significantly enhanced mean mEPSC amplitudes, suggesting the experience-induced plasticity at AMPA receptor-mediated excitatory synapses. For inhibitory synapses, both unpaired and walk-through groups significantly decreased mean mIPSC amplitudes, showing the experience-induced reduction of postsynaptic GABA_A receptor-mediated currents. Unlike the plasticity at CA1 synapses, it was difficult to explain the learning-specific plasticity at the synapses. However, overall multivariate analysis using four variables of mE(I)PSC responses revealed experience-specific changes in the diversity, suggesting that the diversity of excitatory/inhibitory synapses onto granule cells differs among the past experience of animals include the learning. In comparison with CA1 pyramidal neurons, granule cells consistently showed greater amplitude and frequency of mE(I)PSCs. Fluctuation analysis further revealed that granule cells provide more postsynaptic AMPA receptor channels and greater single-channel current of GABA_A receptors of than CA1 pyramidal neurons. These findings show functional differences between two types of principal cells in the hippocampus.

Cardiovascular diseases are the leading cause of mortality and disability worldwide. We have previously found that sphingosylphorsphorylcholine (SPC) is the key molecule leading to vasospasm. We have also identified the SPC/Src family protein tyrosine kinase Fyn/Rho-kinase (ROK) pathway as a novel signaling pathway for Ca^{2+}-sensitization of vascular smooth muscle (VSM) contraction. The present study aimed to investigate whether hesperetin can inhibit the SPC-induced contraction with little effect on 40 mM K^+-induced Ca^{2+}-dependent contraction and to elucidate the underlying mechanisms. Hesperetin significantly inhibited the SPC-induced contraction of porcine coronary artery smooth muscle strips with little effect on 40 mM K^+-induced contraction. Hesperetin blocked the SPC-induced translocation of Fyn and ROK from the cytosol to the membrane in human coronary artery smooth muscle cells (HCASMCs). SPC decreased the phosphorylation level of Fyn at Y531 in both VSMs and HCASMCs and increased the phosphorylation levels of Fyn at Y420, myosin phosphatase target subunit 1 (MYPT1) at T853 and myosin light chain (MLC) at S19 in both VSMs and HCASMCs, which were significantly suppressed by hesperetin. Our results indicate that hesperetin inhibits the SPC-induced contraction at least in part by suppressing the Fyn/ROK pathway, suggesting that hesperetin can be novel drug to prevent and treat vasospasm.

　本研究では、小児期（幼児期、学童期、青年期）の生活習慣、遺伝要因と肥満との関連を調査し、肥満予防のための公衆衛生的アプローチを検討した。食物繊維摂取が学童期の子どもの肥満および血圧、血中脂質パラメーターに及ぼす影響を明らかにすること（調査1：10～11歳の横断研究）、FT0遺伝子多型が幼児期から青年期の体格変化に及ぼす影響を明らかにすること（調査2：3歳、10歳、13歳に渡る縦断研究）、さらに、学童期から青年期にかけて身体活動がFT0遺伝子多型と体格変化に及ぼす影響を明らかにすること（調査3：13歳、18歳に渡る縦断研究）、を本研究の目的とした。 　調査1では、学童期の食物繊維摂取は肥満およびコレステロール高値のリスク低減に有効であることが示唆された。 　調査2では、幼児期から学童期にかけてFT0遺伝子の影響が強く表れ、中学生の年代になるとこの影響は逆に減弱し、部活動等が始まるこの時期の身体活動の影響が関連している可能性があることが推測された。 　調査3では、青年期で、身体活動量が多いほどBMIの増加を弱め、FT0遺伝子多型の影響を減弱させた。 　本論文の構成は5章からなる。 第1章では、緒言として、研究の背景と本研究の目的を述べる。 第2章では、食物繊維摂取が学童期の子どもの肥満および血圧、血中脂質パラメーターに及ぼす影響を検討した。 第3章では、FT0遺伝子多型が幼児期から青年期の体格変化に及ぼす影響を検討した。 第4章では、身体活動がFT0遺伝子多型と体格変化に及ぼす影響について検討した。 第5章では、結言として、本研究のまとめと今後の研究の方向性、今後の展望を述べた。

With the deterioration of bridges as social infrastructure, appropriate maintenance and life extension are required. However, aging degradation of individual bridges is not the same. Since traffic volume and bridge environment are different for each bridge, the degree of deterioration of the bridge is also different. Therefore, it is necessary to identify and eliminate the cause of individual deterioration and to take appropriate measures. This paper focuses on weathering steel bridge that the formation of dense rust is greatly influenced by the environment. The purpose of this study is to clarify the effect of anticorrosion by the environmental improvement which covers the whole steel girder with the metal sandwich panel for weathering steel bridge. Since the space in the girder covered with the metal sandwich panel cannot be expected to have the effect of washing by rainwater or drying and wetting by the flow of wind, the adoption of the metal sandwich panel for weatherproof steel bridge has not been judged until now. In this thesis, the corrosion behavior of weathering steel and the effectiveness of corrosion protection are shown by exposure test, and the corrosion protection effect of environmental improvement by metal sandwich panel is clarified. In addition, this study examines the economical advantages by the metal sandwich panel installation by calculating the life cycle cost. This paper consists of six chapters. Chapter 1 describes the background and purpose of this research. Chapter 2 summarizes previous studies on corrosion protection methods used in steel bridges. In Chapter 3, exposure tests were conducted inside and outside the metal sandwich panel and the following finding were obtained. 1) In the girder covered with the metal sandwich panel, fluctuation range of temperature and humidity is small throughout the year, and it does not follow the sudden weather change of outside of the panel. Since the difference between the temperature and dew point in the panel is large, the wet time in the panel is suppressed to 1/5 or less of the wet time of outside the panel. 2) At the structure which has thin floor slab and low height girder, the temperature rise in the panel may be unavoidable depending on season. However, since the humidity in the panel is low and the wet time is also greatly reduced, the anticorrosive effect can be expected in the steel bridge including the weathering steel bridge. 3) Amount of air born salt into the panel after the metal sandwich panel installation was not detected. In Chapter 4, a small test specimen was placed in the inside space of the steel girder, and the transition of corrosion, anticorrosion effect by environmental improvement and inner surface painting were examined. 1) The untreated steel and the uncoated steel in the ingrown rust region evaluated by the ion permeation resistance method are kept almost same condition after five years. 2) It is also conceivable that the initial salinity of the steel material subjected to the substrate adjustment by blasting exists even after the substrate adjustment, and that the adhering salinity penetrates into the inside of the steel plate at the time of rust formation. However, the increase rate of rust thickness due to aging is slow, and a method of installing a metal sandwich panel after blasting is also effective. 3) Although the effect of environmental isolation from outside the girder was confirmed, it became clear that it was difficult to completely suppress the progress of rust. Chapter 5 examined the economic effects of installing metal sandwich panels on new girders from the beginning and installing them on overbridges 50 years after the star of service. 1) If repainting is required even 1 time during the during the design service period of 100 years, the anticorrosion method by environmental improvement of the metal sandwich panel is economically superior. 2) Accumulating the cost of close visual inspection (for 50 years) of the overbridge that has been in service for 50 years increases the maintenance cost. Chapter 6 summarizes this research and describes future issues.

ダイアモンド・ブラックファン貧血 (Diamond–Blackfan anemia : DBA) は, リボゾーム蛋白異常によって生じる赤芽球癆で, 新生児期の貧血および一部で身体奇形を合併する. 臨床的特徴が多様で, 原因となるリボゾーム蛋白遺伝子も多数存在するため, 新生児期にDBAと確定診断し, 適切な治療を行うことが困難である. 本研究では, 全エクソーム解析 (whole-exome sequencing; WES) を用いて最終診断した3組の母子例について報告する. 貧血の重症度や治療反応性は各母子間で異なり, 低身長, 翼状頸, 母指球形成不全などの特徴的な身体奇形を認めた症例は, 母1名のみだった. この母はRPL11 (exon 2, c.58_59del) のフレームシフト変異があり, 子は一過性の新生児貧血を認めたがリボゾーム蛋白遺伝子の変異はなかった. 他の2組の母子では, それぞれRPS19 (exon 4, c.185G>A) のミスセンス変異とRPS7のスプライシング変異 (exon 3, c.76-1G>T) を同定した. それぞれの変異と別に, 貧血を来し得る遺伝子変異はなかった. 本研究は, WESがヒトリボゾーム病の迅速かつ正確な診断を得るために有用であることを示唆した.

The reduction of excessive discharge of phosphate into water bodies is a dominant theme to combat the critical eutrophication issue and requires the development of high-performance materials for effective phosphate treatment. In this study, rice straw was used as a raw material for the synthesis of biochar functionalized with layered double hydroxides (BC-LDHs) as efficacious phosphate adsorbents, and their successful synthesis was corroborated via characterization analysis. Experimental investigations, including pH, coexisting anion, reaction time, and initial phosphate concentration effects were systematically performed with selected BC-LDHs 6 and pure LDHs. An optimum pH of 3.0 was observed in both samples. Kinetic and isotherm studies indicated that phosphate adsorption on these samples was controlled by the pseudo-second-order model and the Freundlich model. Comparative kinetic tests also demonstrated that BC-LDHs 6 and pure LDHs reached the equilibrium within 24 h and 3 h, respectively. Nonetheless, the maximum adsorption capacity of the composite was 192 mg/g, which was higher than that of pure LDHs (166 mg/g). The coexistence of various anions negligibly affected the removal efficiency of the composite; however, fluoride was the most competitive anion for adsorption on pure LDHs. The adsorption mechanisms of the composite involved electrostatic interaction, inner-sphere complexation, pore diffusion, precipitation, and reconstruction. Furthermore, phosphate adsorbed on both materials could be easily recovered by 0.1 M NaOH solution owing to the displacement reaction between phosphate and hydroxyl ions. Additional evidence from reusability experiments exhibited that the composite could maintain its good adsorption performance even after three adsorption-desorption cycles. The transformation of BC-LDHs 6 after its usage in phosphate treatment (P-BC-LDHs 6) into a fertilizer was further explored by using seed germination and early growth assays of lettuce through a comparison with phosphate-loaded LDHs (P-LDHs). Lettuce seeds germinated in all P-BC-LDH 6 treatments showed undesirable growth characteristics compared with the controls, while total germination failure was observed under high concentrations of P-LDHs. In the latter experiments, the optimal application rates for plant growth were 2.5% for P-BC-LDHs 6 and 1.0% for P-LDHs. The considerably greater biomass development and length of lettuce were visible in samples delivered from P-BC-LDHs 6 compared to those from P-LDHs. The results obtained suggest that BC-LDHs 6 is a promising adsorbent for phosphate treatment and post-adsorption BC-LDHs 6 has the application potential to serve as a fertilizer for horticultural crop production.

Phosphorus is an indispensable nutrient to sustain the daily life of all living things on Earth. However, the over-enrichment of the aquatic ecosystem with phosphorus leads to eutrophication, which is still a global environmental problem. More stringent regulations have been put in place for the limit of phosphorus discharge to address this problem and resulted in the removal of phosphorus removal becomes exceptionally crucial. Furthermore, phosphorus deposits are a non-renewable resource and forecasted to deplete until 2170, given the current usage and global population growth. Thus, the removal of phosphorus coupled with the recovery and reuse of phosphorus offer the best strategies to meet the future phosphorus demand. Accordingly, adsorption represents a fascinating separation technique for phosphate from water because of the possibility of phosphorus recovery. Moreover, this approach has many advantages, such as efficient, easy operating conditions, low sludge production, and the possibility of regenerating the adsorbent. Numerous attractive low-cost adsorbents have been studied for phosphate removal, one of which is layered double hydroxides (LDH). Unfortunately, a high phosphate adsorption capacity of LDH can generally be achieved by calcination, which increases the preparation cost of LDH. In this study, LDH is functionalized with amorphous zirconium (hydr)oxide to obtain enhanced adsorption capacity and eliminate the high-temperature requirement during the synthesis process. Although different treatment techniques have been developed to eliminate phosphorus contamination, including for wastewater treatment, treated water often fails to meet quality regulations. Amorphous zirconium (hydr)oxide/MgFe layered double hydroxides composites (am-Zr/MgFe-LDH) with different molar ratios (Zr/Fe = 1.5 2) were prepared in two-stage synthesis by the combination of coprecipitation and hydrothermal methods. The synthesis of the composite could eliminate the requirement of high-temperature calcination in the LDH for phosphate adsorption. Moreover, the phosphate adsorption ability of the composite was higher than that of the individual LDH and amorphous zirconium (hydr)oxide. The presence of amorphous zirconium (hydr)oxide increased the phosphate adsorption ability of composite at low pH. The adsorption capacity was increased by decreasing the pH and increasing the temperature (from 290 to 324 K). The bicarbonate (HCO3 ) was the most competitive anion for phosphate adsorption. The pseudo-secondorder model provided the best description of the kinetic adsorption data. Furthermore, the adsorbed phosphate was easily desorbed by 1 N and reused 2 N of NaOH solutions. The results suggest that the am-Zr/MgFe-LDH composite is a promising material for phosphate removal and recovery from wastewater. A Fixed-bed column has been considered an industrially feasible technique for phosphate removal from water. Besides the adsorption capacity, the effectiveness of an adsorbent is also determined by its reusability efficiency. In this study, phosphate removal by a synthesized am-Zr/MgFe-LDH in a fixed-bed column system was examined. The results showed that the increased bed height and phosphate concentration, and reduced flow rate, pH, and adsorbent particle size were found to increase the column adsorption capacity. The optimum adsorption capacity of 25.15 mg-P g^{-1} was obtained at pH 4. The coexistence of seawater ions had a positive effect on the phosphate adsorption capacity of the composite. Nearly complete phosphate desorption, with a desorption efficiency of 91.7%, could be effectively achieved by 0.1 N NaOH for an hour. Moreover, the initial adsorption capacity was maintained at approximately 83% even after eight adsorption-desorption cycles, indicating that the composite is economically feasible. The am-Zr/MgFe-LDH, with its high adsorption capacity and superior reusability, has the potential to be utilized as an adsorbent for phosphorus removal in practical wastewater treatment. The possible adsorption mechanisms of phosphate by am-Zr/MgFe-LDH were investigated via X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and pH at the point of zero charge (pHPZC) analyses. It was suggested that the high phosphate adsorption capacity of the composite involves three main adsorption mechanisms, which are the electrostatic attraction, inner-sphere complexation, and anion exchange, where the amorphous zirconium (hydr)oxide on the surface of the layered double hydroxides likely increased the number of active binding sites and surface area for adsorption. This study provides insights into the design of am-Zr/MgFe- LDH for phosphorus removal and recovery in a practical system.

Chromatography is considered as a key operation in the downstream process (DSP) of biopharmaceuticals, including proteins. Therapeutic proteins such as monoclonal antibodies (mAbs) with high economic values in the global market require immediate innovation in the purification step to adapt to the increased throughput from upstream. Authorities have also initiated changes toward a more modernized pharmaceutical manufacturing platform which is agile and flexible without extensive oversight. Instead of the conventional batch operation and empirical models, the design and application of in silico modeling and simulation for integrated multi-column processes to improve their performance in capture chromatography steps have been explored in the dissertation. Due to the fact that mechanistic models can reveal adsorption and mass transfer behaviors better in the chromatography compared to statistical models, mechanistic frameworks were applied in the study. Ion-exchange and protein A chromatography, the main categories of therapeutic protein chromatography were examined. With an example of oligonucleotides, the mass transfer phenomenon of biomolecules in different types of ion-exchange resins was explored by mechanistic models. The results demonstrate the effectiveness of modeling approaches to understand the chromatography process of biopharmaceuticals. By focusing on the DSP of mAbs, multi-column continuous chromatography was examined with IgG samples. The study covered the repeating batch to 4-column settings in the continuous periodic counter-current (PCC) chromatography, with development in modeling and simulation tools for process quantification and evaluation. Process performances including productivity, capacity utilization, and buffer consumption were investigated by simulations with the aim to increase productivities and lower buffer consumptions, which are the main bottleneck in the current DSP. The critical operation parameter, breakthrough percent (BT%) for column switching in PCC processes, requires the information from binding capacity, mass transfer, and non-loading operations. To obtain the optimal BT% under synchronized conditions, numerical solvers developed from mechanistic models were employed. It was found that over 20% improvement in buffer consumption and resin utilization can be observed in PCC processes while the same productivity as batch operation is maintained. Furthermore, regressive relations were developed for predictions of process performances and BT% based on the findings from PCC simulations. With high coherence in R2 over 0.95, the linear regression function can act as an accelerated method in the PCC process design. Finally, a new strategy of linear flow-velocity gradient (LFG) in the loading step was explored as a supplement to increase process efficiency. The method controls the total column capacity and the loaded amount as functions of time. Based on the relationship between the dynamic binding capacity and residence time, the gradient time of LFG was obtained. The optimal flow velocities and time gradients were examined by scanning through the range of applicable residence times. A case study of the 4-column PCC process is presented. By integrating a linear decreasing flow gradient in the PCC loading operation, the productivity has 1.4 times enhancement along with a 13% reduction in the cost of resin per amount of processed mAbs compared to constant flows. Undoubtedly, the next generation of DSP platform technology is directed toward continuous and integrated systems. Regarding the advantages in process performances and regulation perspectives, continuous manufacturing can advance development and manufacturing while assuring the product quality. The evolution in modeling and simulation enables faster development of in silico process prediction and evaluation. With the support from models, process design and optimization in chromatography can rise to the challenge.