hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経軸索再生を制御するシグナル伝達の分子機構

1)研究実績の概要平成29年度は、(3)「RHO-1による軸索再生制御とJNK経路との関係」のサブテーマを中心に、解析を行った。昨年度までに、乳がん原因遺伝子BRCA2の線虫ホモログBRC-2について、神経軸索再生を制御するRhoシグナル伝達経路上での役割解明を進めてきた。今回、遺伝学的なエピスタシス解析を行った結果、BRC-2は線虫のRhoキナーゼLET-502の上流で、ミオシン軽鎖MLC-4のリン酸化を介して、軸索再生を制御することが示された。また昨年度、BRC-2と結合する因子として、LIMドメインタンパク質ALP-1を同定していたので、alp-1遺伝子欠損変異体でも軸索再生を解析した結果、brc-2変異体と同様に再生率の低下が認められた。alp-1遺伝子はLIMドメインを1つ持つALPの線虫ホモログALP-1aと、LIMドメインを4つ持つEnigmaの線虫ホモログALP-1bの2つの異なるタンパク質をコードしている。そこで、ALP-1aとALP-1bのどちらが軸索再生の制御に関与するのか、レスキュー実験により検討した。その結果、ALP-1aはalp-1変異体における軸索再生率低下の表現型をレスキューしないのに対し、ALP-1bはレスキューしたことから、Enigmaの線虫ホモログであるALP-1bが神経軸索再生に関与することが明らかとなった。さらに、alp-1の遺伝学的な作用点についてエピスタシス解析により検討した結果、LET-502とMLC-4の間で機能することが示唆された。一方、(2)「MLK-1のdual phosphorylationによる制御」については、昨年度までに報告したインテグリン-RacGEF-Rac経路の上流で機能する因子の探索を行い、新たな分泌型タンパク質を候補遺伝子として同定することに成功した。当初計画のうち、(1)「JNK、p38、cAMP経路からなる軸索再生制御ネットワークの解明」と、(2)「MLK-1のdual phosphorylationによる制御」については、受容体型チロシンキナーゼDDR-2がSHC-1を介してSVH-2に結合することで、神経軸索再生を制御すること、およびインテグリン-RacGEF-Rac経路がMAP4KであるMAX-2によるMLK-1のセリンリン酸化を介して機能することを、それぞれ明らかにして、すでに論文として発表している。ここまでの段階で、当初の予想以上の速さで成果が出ているが、さらに(2)のテーマにおいて、インテグリンの上流で機能する因子の候補も得ており、予想を大きく上回る進展を見せている。また、(3)「RHO-1による軸索再生制御とJNK経路との関係」についても、BRCA2の線虫ホモログBRC-2によるRho経路上での役割について解析が進んでおり、結合因子ALP-1についての研究も順調に進展している。以上のことから、(3)の進捗状況も十分であると言える。今年度は、(3)「RHO-1による軸索再生制御とJNK経路との関係」について、BRC-2、ALP-1、LET-502およびMLC-4タンパク質がどのような関係性にあるのか、生化学的手法により検討する。また、(2)「MLK-1のdual phosphorylationによる制御」については、平成29年度に同定した新たな分泌型タンパク質について、インテグリンとの関係や、さらに上流で機能する因子の探索を行う。これらの解析から、最終的にMLK-1のリン酸化を誘導して再生を促進するシグナルの正体を明らかにする。平成27年度は、神経軸索再生におけるsvh-2発現誘導機構について、Ca2+/CEBP-1とcAMP/ETS-4を介したsvh-2の発現誘導に焦点を当てた解析を行った。その結果、この2つのシグナルの活性化が、svh-2の神経における発現誘導に必要十分であることを明らかにした。また、ets-4変異による再生率低下はsvh-2の発現により抑圧されるが、Ca2+/CEBP-1およびcAMP合成の変異体における軸索再生率低下は、どちらもsvh-2の発現によりほとんど抑圧されなかった。このことから、これら2つの経路がsvh-2発現誘導だけでなく、他の未知の経路をそれぞれ活性化することにより、神経軸索再生に寄与することが示唆された。以上の成果はPLoSGenetics誌に論文として発表した。さらに、神経軸索切断が転写因子HIF-1を介して、非セロトニン産生神経においてTPH-1などのセロトニン合成酵素の発現を誘導する現象についても解析を行い、実際に切断神経において異所的なセロトニンの産生が起きていることを生化学的に確認した。合成されたセロトニンは、セロトニン受容体の一つであるSER-7を介してRHOシグナルを活性化することにより、ジアシルグリセロールキナーゼを抑制してジアシルグリセロール下流のPKCを介したJNK MAPキナーゼ経路を活性化する。また、SER-7からのシグナルは、アデニル酸シクラーゼACY-1を介してcAMP経路を活性化すること、そしてRHOシグナルとcAMPシグナルの両方がSER-7下流の経路として必要十分であることも証明した。

本成果については、Nature Communications誌に論文として報告したこれまでの研究から、当初計画のうち、(1)JNK、p38 MAPK、cAMP経路からなる軸索再生制御ネットワークの解明については、ETS-4を中心とした転写制御の詳細について解析することにより、cAMP/ETS4シグナルとDLK/p38/CEBPシグナルの2つのシグナル伝達経路の活性化、およびその後の複合体形成が、神経軸索切断後のJNK経路の活性化に不可欠なsvh-2の発現に必要十分であることを明らかにすることで、3者のシグナルネットワークの関係について分子レベルで明らかにした。この成果については、最終的に論文として発表した。(2)MLK-1のdual phosphorylationによる制御についても、これまでの解析からdual phosphorylationのうち、明らかでなかったセリンリン酸化の経路について、(i)セロトニン/Gα12/RHO/DGK/ジアシルグリセロールの制御経路が、PKCを介してMLK-1のセリンリン酸化を行うこと、(ii)そのセロトニンは、本来セロトニンを産生しないはずの神経が軸索を切断されることでセロトニン産生神経に一時的に異分化することで産生されること、(iii)その異分化は転写因子HIF-1によって誘導されること、を発見した。これらの成果についても、論文として発表した。上述の研究計画の進捗については、当初の予定より早く、かつ当初は予期していなかった驚くべき制御系の発見に繋がっている点で、当初の予想以上の成果を収めたと言える。平成28年度は、(1) JNK MAPキナーゼ(MAPK)、p38 MAPK、cAMP経路からなる軸索再生制御ネットワークの解明として、新たに受容体型チロシンキナーゼDDR-2がJNK経路を通じて神経軸索再生を制御することを見出した。遺伝学的解析から、DDR-2の作用点は受容体型チロシンキナーゼSVH-2の上流であることが明らかとなった。さらに、DDR-2の哺乳動物ホモログがコラーゲンにより活性化することから、線虫DDR-2のリガンドを探索した結果、IV型コラーゲンがその上流で機能することを遺伝学的に確認した。さらに、生化学的な解析により、DDR-2の細胞質ドメインはアダプタータンパク質SHC-1と常に結合しており、SHC-1を介して増殖因子により活性化されたSVH-2と複合体を形成することも見出した。以上のことから、コラーゲンにより活性化したDDR-2は、SHC-1およびSVH-2と複合体を形成することで、神経軸索再生を制御することが示された。本成果は、PLOS Geneticsに掲載された。(2) MLK-1 MAPKKKのdual phosphorylationによる制御については、昨年度に報告したセロトニンによるMLK-1セリンリン酸化制御が成虫期でのみ機能していたことから、幼虫期の神経軸索再生におけるセリンリン酸化経路について探索した。その結果、MAP4KであるMAX-2が幼虫期におけるセリンリン酸化を担っていることが判明した。さらに、MAX-2はGTP-結合タンパク質Racにより活性化され、Racはインテグリン-Rac GEF経路により活性化されることで、神経軸索再生を促進することが明らかになった。本成果はJournal of Neuroscienceに掲載された。当初計画のうち、(1) JNK, p38, cAMP経路からなる軸索再生制御ネットワークの解明については、新たに受容体型チロシンキナーゼDDR-2がJNK経路を通じて神経軸索再生を制御することを見出した。
Th2型炎症制御機構に対する転写抑制因子BCL6の役割

気管支喘息は、慢性気道炎症疾患の一つであり、Th2型細胞は、気道過敏性、好酸球炎症を誘導し喘息の病態に極めて重要と考えられることから、Th2細胞の分化およびサイトカインの産生機序の研究が数多く行われている。本研究ではTh2型軌道炎症の分子メカニズムの解明を目的に研究を行った。(1)我々は、転写抑制因子であるBCL6のノックアウトマウスで、肺、心臓の好酸球性炎症とTh2型サイトカインの産生増強、BCL6トランスジェニックマウスでは、その産生が低下することに注目した。本研究では、BCL6の標的遺伝子の一つがIL-5遺伝子であることを見いだした。(2)Th2型気道炎症には、局所へのTh2細胞の特異的遊走が必須であることから、我々は、Th2細胞に対して強力なケモカインであるMDCの作用に注目し、PGD2のTh2型炎症制御作用に注目し、PGD2の気道上皮細胞に対するMDCの誘導作用を転写レベル見した。また、抗原感作マウスでは喘息性気道反応を起こさない低濃度の抗原チャレンジに対してPGD2を吸入前投与すると気道上皮細胞のMDCの産生、気道過敏性、好酸球性気道炎症および気道内Th2サイトカインの産生の増加を認めた。さらにこれらの現象は、抗MDC抗体の経静脈的前投与により抑制された(投稿中)ことから、新たな概念として、頻回のアレルゲン暴露による肥満細胞の活性化はPGD2によるMDCの産生を介してTh2型気道炎症を制御するとを明らかにした。(3)MDC遺伝子のプロモーターにBCL6の結合する可能性のある塩基配列を認め、BCL6の標的遺伝子である可能性が考えられたが、BCL6ノックアウトマウスのマクロファージのMDCの産生は正常マウスと明らかな違いを認めなかったことから、今のところ、MDC遺伝子に対するBCL6の制御にかんしては明らかでない。現在、気道上皮細胞や樹状細胞のMDC産生について解析中である。以上のことは、BCL6はTh2サイトカインの中で少なくともIL-5を遺伝子レベルで制御調節して好酸球性炎症を制御することを明らかにした。このような研究成果は単に気管支喘息の治療法の開発につながるばかりか、アレルギー性疾患の発症メカニズムの解明にもつながることが期待できる点において大変重要である。1.Th2細胞遊走ケモカインMDCの誘導に対するPGD2の役割MDC遺伝子がPGD2よる刺激によるmRNAの発現誘導作用をin vitro、in vivoについて検討した。ヒト正常気管支上皮細胞はPGD2の濃度依存的にMDCのmRNAの発現を誘導した。また。OVA/alumで2回腹腔感作したマウスに対してPGD2を吸入投与したところ気道上皮細胞にMDCが蛋白レベルで誘導されることを認めた。一方、類似のケモカインであるTARCに対するPGD2の作用は認めなかった。以上よりPGD2のMDC遺伝子に対する転写促進作用が明らかになった。現在、レポーター遺伝子を用いた遺伝子導入実験によってMDCプロモーターにおけるPGD2反応性エレメントについて解析を行っている。2.MDC遺伝子に対するBc16の制御作用MDCを産生する細胞は気管支上皮細胞以外にマクロファージが知られている。一方。Bc16ノックアウト(Ko)マウスは、著しいTh2型炎症が肺で認められるため、このマウスを用いたin vivoのMDC遺伝子の発現は様々な因子によって直接および間接的な影響を受ける可能性が考えられる。従って。外的な因子の関与を除くために骨髄細胞からin vitroでM-CSFの存在下で培養して分化させたマクロファージを用いて実験を行った。すなわち野生型およびBc16-Koマウスの骨髄細胞由来マクロファージをLPSで刺激し、MDCの発現を比較検討した。その結果、Bc16-KoマウスでMDCのmRNAの発現の増強が認められた。また。我々はすでにMDCのプロモーターにBc16の結合領域を見出していることから、MDC遺伝子はBc16の標的遺伝子である可能性が考えられた。現在、MDCプロモーターについてレポーター遺伝子を用いて解析中である。さらにこれらの現象は、抗MDC抗体の経静脈的前投与により抑制された(投稿中)

ことから、新たな概念として、頻回のアレルゲン暴露による肥満細胞の活性化はPGD2によるMDCの産生を介してTh2型気道炎症を制御するとを明らかにした。(3)MDC遺伝子のプロモーターにBCL6の結合する可能性のある塩基配列を認め、BCL6の標的遺伝子である可能性が考えられたが、BCL6ノックアウトマウスのマクロファージのMDCの産生は正常マウスと明らかな違いを認めなかったことから、今のところ、MDC遺伝子に対するBCL6の制御にかんしては明らかでない。現在、気道上皮細胞や樹状細胞のMDC産生について解析中である。以上のことは、BCL6はTh2サイトカインの中で少なくともIL-5を遺伝子レベルで制御調節して好酸球性炎症を制御することを明らかにした。このような研究成果は単に気管支喘息の治療法の開発につながるばかりか、アレルギー性疾患の発症メカニズムの解明にもつながることが期待できる点において大変重要である。
向流クロマトグラフィーによる生体高分子の分離・精製

まず,ヒト血清リポ蛋白質の向流クロマトグラフィーによる相互分離としては,polyethylene glycol(PEG)1000とリン酸カリウム緩衝液(KPi)からなる水性二相系の上層を固定相として,交軸型向流クロマトグラフ(X-axisCPC)のカラムに充填し,ヒト血清約4mlを下層で溶離すると,高密度,低密度リポ蛋白質(HDL,LDL)が溶出した.移動相を上層に変えると,血清蛋白質と超低密度リポ蛋白質(VLDL)が溶出し,HDL-LDL画分とVLDL-血清蛋白質画分とを相互分離できた.上記結果では,リポ蛋白質3種類の分離が達成されていないので,こんどは,向流クロマトグラフィーで分離したHDL-LDL,VLDL-血清蛋白質画分を濃縮し,ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィーを用いて,HDL,LDL,VLDL,血清蛋白質の4つの画分に相互分離した.これは,向流クロマトグラフィーと他のクロマトグラフィー系の組み合わせによる蛋白質の分離例として初めて行なわれた研究である.ついで,単鎖DNAに結合するSSBを大腸菌のホモジネートからCCCによる大量分取を検討した.X-axisCPCを用い,水性二相系には,各種,pH,濃度の異なったPEG-KPi,PEG-ammonium sulfateの系を用いてCCCを行なった.340mlのカラムに16%PEG 1000-17%(NH_4)_2SO_4の下層を充填し,CPCを500rpmで回転させながら,PEG-richな上層で大腸菌ホモジネートを溶離した.2つのピークが得られ,第2のピークとして溶出した画分(fraction51)にSSBが濃縮された.この画分をSDSPAGEで確認した結果,SSBの単一バンドが検出され,十分に精製されていることが分かった.一方,H-NSに関しては,PEG-KPi系では分配係数が小さいため,上層を固定相にしたクロマトグラフィー系ではカラムに保持することができない.現在,他の系を用いて,検討中である.まず,ヒト血清リポ蛋白質の向流クロマトグラフィーによる相互分離としては,polyethylene glycol(PEG)1000とリン酸カリウム緩衝液(KPi)からなる水性二相系の上層を固定相として,交軸型向流クロマトグラフ(X-axisCPC)のカラムに充填し,ヒト血清約4mlを下層で溶離すると,高密度,低密度リポ蛋白質(HDL,LDL)が溶出した.移動相を上層に変えると,血清蛋白質と超低密度リポ蛋白質(VLDL)が溶出し,HDL-LDL画分とVLDL-血清蛋白質画分とを相互分離できた.上記結果では,リポ蛋白質3種類の分離が達成されていないので,こんどは,向流クロマトグラフィーで分離したHDL-LDL,VLDL-血清蛋白質画分を濃縮し,ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィーを用いて,HDL,LDL,VLDL,血清蛋白質の4つの画分に相互分離した.これは,向流クロマトグラフィーと他のクロマトグラフィー系の組み合わせによる蛋白質の分離例として初めて行なわれた研究である.ついで,単鎖DNAに結合するSSBを大腸菌のホモジネートからCCCによる大量分取を検討した.X-axisCPCを用い,水性二相系には,各種,pH,濃度の異なったPEG-KPi,PEG-ammonium sulfateの系を用いてCCCを行なった.340mlのカラムに16%PEG 1000-17%(NH_4)_2SO_4の下層を充填し,CPCを500rpmで回転させながら,PEG-richな上層で大腸菌ホモジネートを溶離した.2つのピークが得られ,第2のピークとして溶出した画分(fraction51)にSSBが濃縮された.この画分をSDSPAGEで確認した結果,SSBの単一バンドが検出され,十分に精製されていることが分かった.一方,H-NSに関しては,PEG-KPi系では分配係数が小さいため,上層を固定相にしたクロマトグラフィー系ではカラムに保持することができない.現在,他の系を用いて,検討中である.向流クロマトグラフィーによって,生体高分子物質,ヒト血清リポ蛋白質ならびに一本鎖DNA結合蛋白質(SSB)の分離・精製を検討した。現在,交軸型向流クロマトグラフ装置は米国NIHでしか製造されておらず,日本では入手できない。したがって,大岳製作所に依頼して試作した。最初に,リポ蛋白質の分離のため,ポリエチレングリコール(PEG)/リン酸カリウム緩衝液(KPi)の水性二相系(APTP)のPEGの分子量や系のpH等を変化させてリポ蛋白質,血清蛋白質の分配係数を測定し,最適なAPTP系を検討した。その結果,16%PEG1000/12.5%KPi(pH9.4)の系においてリポ蛋白質,血清蛋白質の分配係数に差が認められた。そこで,この系の上層を向流クロマトグラフのカラム(容量:340ml)に充填し,500rpmで回転させつつ,ヒト血清4mlを注入し,下層で溶離した(流速:2ml/min)。2-3時間でHDL-LDL画分が完全に溶出し,ついで移動相を上層に変えることにより,VLDLを血清蛋白質と共に回収できた。従来数十時間の遠心時間を要していたリポ蛋白質画分を3時間以内に得られたので向流クロマトグラフィーの長所が十分に生かせることができた実験であった。

次に,SSBの分離に関しては,大腸菌にSSBを大量発現させた後,ホモジネートを直接カラムに導入し,SSBを精製することを目的とした。16%PEG1000/17%硫酸アンモニウムの系の下層を固定相,上層を移動相に用いるとSSBはfraction51-53に溶出され,他の多くの蛋白質から分離された。リポ蛋白質の分離に関しては投稿準備中である。向流クロマトグラフィー(CCC)とヒドロキシアパタイトクロマトグラフィーの組み合わせにより,ヒト血清から高密度,低密度,超低密度リポ蛋白質(HDL,LDL,VLDL)のクラス分離を検討した。交差軸型向流クロマトグラフ(X-axis CPC)のカラムにpolyethylene glycol(PEG)1000とリン酸カリウム緩衝液(KPi)からなる水性二相系の上層を充填し,ヒト血清約4mlを注入後,カラムを500rpmで回転させながら,KPi-richな下層で溶離した。HDL-LDL画分が溶出した後,移動相を上層に変えると,血清蛋白質とVLDLが溶出した。ついで,HDL-LDL画分を濃縮し,Bio Gel HTP DNA gradeヒドロキシアパタイトカラム(5.0cm×2.5cmI.D.)からKPiで2段階溶離(75mM,290mM)するとHDLとLDLとに相互分離できた。また,VLDL-血清蛋白質画分は同じカラムから290mM,650mM KPiで溶離するとき,VLDLとアルブミン,グロブリン等の血清蛋白質とに分離できた。このように,向流クロマトグラフィーと他のクロマトグラフィー系の組み合わせによる蛋白質を分離した例は初めてである。一方,DNA結合蛋白質であるH-NSの分離に関しては,大腸菌にH-NSを大量発現させて,従来のカラム液体クロマトグラフィーで精製したH-NSを用いて,まず分配係数を水性二相系中で測定した。PEG 1000,2000,4000,8000-KPiの系ではいずれもH-NSは下層に分配され,上層を固定相に用いるCCCではカラムに保持されず,solvent frontに溶出する。現在,PEG-dextran系の水性二相系を用いるCCCで大腸菌ホモジネートからのH-NSの精製を検討中である。
肝小胞体NAPDH-チトクロームP-450還元酵素の機能領域の構造解析

肝小胞体NADPH-チトクロームP-450還元酵素はFAD, FMN, NADPH,膜結合部位及びP-450結合部位を有する分子量78,000の単一のポリペプチド鎖である(Haniu, M, Iyanagi T etal, Brochewistry, 25, 7906-7911(1986).NH_2末端残基はアセチル化され, 677ケのアミノ酸配列からなっている.Asu-Gly(502-503)結合が精製過程で切断され, 60Kと20Kの二つの断片が得られたが,酵素活性には変化が見られなかった.COOH-末端20K断片には, NADPH結合に必着のCys565が存在し,付近の配列はフェレドキシンNADP^+-還元酵素のヌクレオチド結合部位の配列と類似していた. FMN及びFADの結合部位を明らかにするために, FMN又はFADの存在下,非存在下でアルキル化及び, FITC化を試み, FAD及びFMN結合に関与しているアミノ酸の同定を行った.FMN結合にはTyrosin(139)が同定され, FMN結合部位と一致した(論文準備中).現在,ホロ酵素のFMNをフラビンのアナログ(8-S-FMN)と置換した酵素を調製し, 2つのフラビンの役割を連度論的に解析中である.本研究と平行して肝小胞体のNADH-チトクロームbs還元酵素のX.線解析と水和電子による還元機構を検討した(研究発表参照).又, NAD(P)H-キノン還元酵素)(FAD)の全アミノ酸配列と活性部位のアミノ酸の同定を行った. (研究発表参照).肝小胞体NADPH-チトクロームP-450還元酵素はFAD, FMN, NADPH,膜結合部位及びP-450結合部位を有する分子量78,000の単一のポリペプチド鎖である(Haniu, M, Iyanagi T etal, Brochewistry, 25, 7906-7911(1986).NH_2末端残基はアセチル化され, 677ケのアミノ酸配列からなっている.Asu-Gly(502-503)結合が精製過程で切断され, 60Kと20Kの二つの断片が得られたが,酵素活性には変化が見られなかった.COOH-末端20K断片には, NADPH結合に必着のCys565が存在し,付近の配列はフェレドキシンNADP^+-還元酵素のヌクレオチド結合部位の配列と類似していた. FMN及びFADの結合部位を明らかにするために, FMN又はFADの存在下,非存在下でアルキル化及び, FITC化を試み, FAD及びFMN結合に関与しているアミノ酸の同定を行った.FMN結合にはTyrosin(139)が同定され, FMN結合部位と一致した(論文準備中).現在,ホロ酵素のFMNをフラビンのアナログ(8-S-FMN)と置換した酵素を調製し, 2つのフラビンの役割を連度論的に解析中である.本研究と平行して肝小胞体のNADH-チトクロームbs還元酵素のX.線解析と水和電子による還元機構を検討した(研究発表参照).又, NAD(P)H-キノン還元酵素)(FAD)の全アミノ酸配列と活性部位のアミノ酸の同定を行った. (研究発表参照).
原子オーダー超均一エッジを有するグラフェンナノリボンの創製と特異的伝導現象の検証

理論的に予測されているグラフェンのジグザグエッジに特徴的な現象(超伝導,強磁性等の発現)を実験的に検証するには,原子レベルで揃ったエッジを両端に持つグラフェンナノリボンの作製が不可欠であるが,現在のレジストプロセスだけでは作製できない.本研究では,世界に先駆け,原子レベルで均一なエッジを持つグラフェンナノリボンを革新的な方法で実現すべく,絶縁性単結晶ナノワイヤをシャドウマスクとした酸素プラズマエッチングによる新しい細線加工プロセスを確立し,カイラリティが厳密に制御されたグラフェンナノリボンを創製することで,それによって初めて実現される"ナノリボンに特有の新奇伝導現象"の発現をめざしている。昨年度に製作した平行平板型のプラズマエッチング装置を用い,フォトレジストをマスクとした酸素プラズマエッチングから開始した。これにより5ミクロン程度の幅をもつグラフェンリボンの作製が3秒程度のエッチング時間で再現性良く得られることがわかった。特に絶縁性単結晶ナノワイヤをシャドウマスクとする際には大きなグラフェンシートを用いた方が有利となると考え,これまでのキッシュグラファイトからスコッチテープを用いて作製する方法から,化学気相成長(CVD)によって作製されたセンチメートルサイズの単層グラフェンシートを用いる方法へと変更した。そのため,銅板上にCVD成長したグラフェンシートをシリコン基板上に移すプロセスの確立を行った。現在,絶縁性の単結晶ZnOナノワイヤをシャドウマスクとした酸素プラズマエッチングを行っており,ナノリボンの形状がようやく得られつつある。今後,引き続き原子オーダーで均一なエッジと線幅を持つナノリボンをめざした加工技術の確立と特性評価を進めていく。理論的に予測されているグラフェンのジグザグエッジに特徴的な現象(超伝導,強磁性等の発現)を実験的に検証するには,原子レベルで揃ったエッジを両端に持つグラフェンナノリボンの作製が不可欠であるが,現在のレジストプロセスだけでは作製できない.本研究では,世界に先駆け,原子レベルで均一なエッジを持つグラフェンナノリボンを革新的な方法で実現すべく,絶縁性単結晶ナノワイヤをシャドウマスクとした酸素プラズマエッチングによる新しい細線加工プロセスを確立し,カイラリティが厳密に制御されたグラフェンナノリボンを創製し,それによって初めて実現される"ナノリボンに特有の新奇伝導現象"の発現をめざしている。その目的の達成に向け,本年度はプラズマエッチング装置の製作から取りかかった。真空チャンバー内に平行平板型のシャワーステージを設計し,上側電極側から酸素を供給しつつ,下側電極に高周波電力を供給し,酸素プラズマを発生させる機構を作製した。酸素分圧10Pa,供給電力を20Wでプラズマ発生条件を最適化し,グラフェンの酸素プラズマエッチングを確認した。数層のグラフェンに対しては数秒間のエッチング時間で基板上から消滅することが確認された。また,ポジ型フォトレジストを用いたマスク効果を確認し,数ミクロンオーダーまでの細線加工はできることを確認した。プラズマエッチング装置の設計・製作に予想以上の時間を費やすことになり,計画していたナノサイズのリボン形状への加工までには至らなかった。今後は,ZnOの絶縁性単結晶ナノワイヤを主体として,ナノワイヤをシャドウマスクとした酸素プラズマエッチングにより,原子オーダーで均一なエッジと線幅を持つナノリボン形状への加工技術の確立と特性評価を進めていく。
アポトーシス制御による人工内耳成績向上・適応拡大に向けた基礎的研究

ウロキナーゼ(uPA)およびそのレセプター(uPAR)作用・PTD-FNKのアポトーシス抑制作用に着目した。モルモットにおいて蝸牛有毛細胞・らせん神経節などにウロキナーゼ受容体が発現していることを証明した。この結果から蝸牛有毛細胞においてもウロキナーゼがアポトーシス抑制に関与する可能性が示唆された。続いて、ラット培養有毛細胞におけるアポトーシス抑制効果を検討した。その結果ウロキナーゼは濃度依存的にアミノ配糖体(カナマイシン)による有毛細胞のアポトーシスを予防することが分かった。PTD-FNKについてもCaspase-9の発現が抑制されミトコンドリアを介したアポトーシスを抑制することが分かった。目的人工内耳の成績向上のためには挿入時などにおこると考えられるアポトーシスを予防することが重要である。本年度はそのための基礎的な研究を行った。方法ラットコルチ器細胞培養系においてカナマイシンによる有毛細胞アポトーシスに対するPTD-FNKおよびウロキナーゼの予防効果を検討した。P5ラットよりコルチ器有毛細胞を摘出し、24時間培養後2時間PTD-FNKまたは、ウロキナーゼを加えた培養液で培養後、カナマイシンを添加し12時間培養を行いホルマリンにて固定、ローダミン染色後有毛細胞をカウントし、その障害率を非投与群と比較した。PTD-FNKについては10時間の時点でCaspase-9の染色を行いコントロールとの比較も行った。結果PTD-FNK・ウロキナーゼいずれにおいても非投与群に比べて有意に内有毛細胞・外有毛細胞の障害率が減少した。ウロキナーゼについては20nM,2mMの濃度で行い障害率は濃度依存的に低下することも分かった。またカナマイシン投与10時間後、有毛細胞においてCaspase-9の発現が認められるが、PTD-FNKの付加によりCaspase-9の発現は有意に低下していることが示され、PTD-FNKのミトコンドリアを介したアポトーシス抑制が証明された。研究の重要性本年度の研究よりPTD-FNKおよびウロキナーゼがアポトーシスを抑制する有用な因子であることが示唆された。これをもとに来年度はIn Vitroの実験・特に人工内耳モデルへの応用を行っていく予定である。PTD-FNKの結果は21年AROにて発表し、現在投稿中である。ウロキナーゼについては今後さらに検討を加え発表を行う予定である。目的:人工内耳の成績向上のためには挿入時などにおこると考えられるアポトーシスを予防することが重要である。本年度もそのための基礎的な研究を行った。方法:1.ラットコルチ器細胞培養系においてカナマイシンによる有毛細胞アポトーシスに対するウロキナーゼの予防効果を検討した。P5ラットよりコルチ器有毛細胞を摘出し、ウロキナーゼ(20uM, 2mM)を加えた培養液で1時間培養後、カナマイシンを添加し12時間・24時間培養を行いホルマリンにて固定、ローダミン染色後有毛細胞をカウントし、その障害率を非投与群と比較した。2.白色モルモット正円窓上にウロキナーゼをゼラチンに浸し置き、1時間後カナマイシン筋注、さらに3時間後にエタクリン酸の静注を行い2週間後の聴力変化を確認した。結果:1.ウロキナーゼ投与群では、非投与群に比べて有意に内有毛細胞・外有毛細胞の障害率が減少した。さらに20uMと2mMを比較すると障害率は濃度依存的に低下することも分かった。この結果は12時間後のみならず24時間後でも同様であり、24時間後には非投与群ではほぼすべての有毛細胞が消失するにもかかわらず、ウロキナーゼ2mM投与群では、??%の障害にとどまった。2.聴力はウロキナーゼ投与群で閾値上昇が軽減する傾向はあったが有意差は認めなかった。今後nの拡大が必要である。また、ウロキナーゼは高分子であり正円窓膜を頭化できていない可能性もある。今後のさらなる研究が必要である。研究の重要性:本年度の研究よりウナーゼがアポトーシスを抑制する有用な因子であることが示唆された。この成果の一部は本年ARO学会にて発表。現在投稿準備中である。
エネルギー貯蔵機能を持つ移相器による電力系統のアクティブ制御

本研究では、SuperSMESと名付けた高速移相器と超伝導エネルギー貯蔵機能を組み合わせた新しい電力系統制御装置を提案し、本装置の制御方式とその効果についてシミュレーションと実験により検討することを目的として平成7年度から9年度にわたる3ケ間の研究を行い、以下に示す成果を得た。1.貯蔵エネルギー10キロジュールの超伝導マグネットと電力変換器一式からなるモデル装置を製作し、実験を行った。計5台の電力変換器を同時に制御し、装置の立ち上げから定常運転状態への移行、三相短絡事故後の系統安定化制御、安定化制御後の超伝導マグネットのエネルギーの回復、の一連の動作を模擬電力系統で行うことに成功した。2.提案装置を2台の独立した電流源としてモデリングする手法を開発し、系統安定化制御則を導出した。提案装置のモデルを系統解析プログラムに組み込み、シミュレーションにより系統安定化制御効果を明らかにした。3.発電機端母線電圧の位相を基準として制御則を整理することにより簡潔な構成の制御方式を導き、シミュレーションと実験により、その妥当性を確認するとともに電力系統安定化の効果を確認した。4.装置設置点近傍の信号により制御に必要なすべての信号を近似的に生成する改良を制御系に加えた。また、移相器が発電機出力電力を直接高速に制御できる点に着目し、発電機動揺を見かけ上線形化することにより、ロバストで効果が極めて高い新しい制御方式を開発した。5.高調波や逆相電流・電圧の補償機能について、負荷より発生する高調波や逆相電流を補償して装置の設置箇所より電源側の電流を正弦波にすると同時に電源電圧に含まれる高調波や逆相電圧も補償して装置設置箇所の電圧も同時に正弦波化できることを示した。特に本装置では、超伝導マグネットのエネルギーを活用して電流・電圧の逆相分の補償が容易である。本研究では,電力系統を柔軟に制御できる機器の1つとして注目されている高速移相器に新たに超伝導マグネットで構成されたエネルギー貯蔵機能を付加した装置を提案し、この装置の効果についてシミュレーションならびに実験によって検討することを目的としている。実験においては、エネルギー貯蔵部分をインバータと別系統の交流電源で模擬した装置により模擬電力系統において系統安定化制御の実験を行い、貯蔵付移相器による系統安定化制御の効果が実験的に確認された。平成7年度中において、試作装置に付加する超伝導コイルを製作した。また、これに伴う制御系の変更を行った。さらに、実験結果についての解析・評価を行うため、模擬電力系統と電力変換器の三相モデルおよびその制御系をも含めた詳細なモデルによるディジタルシミュレーションを電磁過渡解析ソフトウェアPSCAD/EMTDCにより行った。その結果、1)平成8年度において超伝導コイルを含む貯蔵付移相器による系統安定化制御の実験を行う見通しを得た、2)三相をベースとしたディジタルシミュレーションによって実験システムを計算機上で詳細に模擬することが可能となり、実験結果を詳しく解析し、評価する準備が整った。系統安定化制御のシミュレーションにおいては、エネルギー貯蔵機能を持つ移相器を2台の独立した超伝導エネルギー貯蔵としてモデリングする手法を開発した。それに基づいて従来から行ってきた超伝導コイル貯蔵装置による系統安定化制御則を拡張することによりエネルギー貯蔵機能を付加した移相器による系統安定化制御則を導出した。提案装置のモデルを系統解析プログラムに組み込み各種ケースを想定したシミュレーションを行い、提案装置の系統安定化制御効果を明らかにした。その結果、模擬電力系統における実験に必要な基礎データを整えることができた。また、制御に必要な装置の容量に関する検討を数値的に行った。本研究では、高速移相器に超伝導マグネットを用いたエネルギー貯蔵機能を加えた装置を提案し、この装置の制御方式とその効果についてシミュレーションと実験によって検討することを目的としている。

平成8年度は、平成7年度までに製作した高速移相器と蓄積エネルギー10kJの超伝導マグネット(141A,1H)を接続し、実験を行った。系統に直列に接続された3台の単相インバータ、並列に接続された三相インバータ、超伝導マグネットの充放電制御を行うチョッパの合計5台の電力変換器を同時に制御し、直流コンデンサ電圧の確立、超伝導マグネットの充電から定常運転状態への移行、三相短絡事故後の系統安定化制御、安定化制御後の超伝導マグネットのエネルギーの回復、といった一連の動作を行うことに成功した。なお、試作装置の定格は、直列インバータが2.6kVA×3台、並列インバータは4.6kVA、チョッパ回路は10kWである。系統安定化制御の実験において制御に必要なエネルギー吸放出を超伝導マグネットから行うため、超伝導マグネットが無い場合と比較して、系統に与える影響が少なくなることを確認した。系統安定化制御のシミュレーションにおいては、発電機端母線電圧の位相を基準にした新たな制御方式を導き、シミュレーションと実験により、その効果を確認した。また、2機系統を対象とした系統安定化制御系を厳密空間線形化法を適用して導出し、その効果を詳細に検討した。今後、系統安定化制御に加え、装置の有効活用のために、負荷変動に伴う有効電力変動補償や電圧変動補償、高調波電流・電圧の同時補償などの実験へと発展させていく予定である。なお、以上述べたように、この装置の系統安定化制御効果が実証されると共に、負荷変動補償、高調波や波形歪みの補償など多岐にわたる総合的な系統制御装置としての適用可能性が明らかになってきた。そこで、超伝導エネルギー貯蔵装置(SEMS)を高性能・高機能化させた万能型の機器の意味で、提案装置を高性能SMES(SuperSMES)と呼ぶこととし、引き続きその総合的な効果を実証していくこととした。本研究では、高速移相器に超伝導マグネットを用いたエネルギー貯蔵機能を加えた新しい電力系統制御装置(SuperSMESと名付けた)を提案し、この装置の制御方式とその効果についてシミュレーションと実験によって検討することを目的としている。平成9年度は、これまでの研究によってシミュレーションならびに実験によって電力系統の安定化制御の効果を実証したSuperSMESに関して制御系の改良、新しい制御方式の開発ならびに電力系統の電力品質の改善のための新しい機能の付加など装置の更なる高機能化を目指した開発研究を行った。系統安定化制御系の改良および新制御方式の開発に関しては、これまでの制御系が遠く離れた発電機の信号を用いて構成していたものをSuperSMESの近傍の信号により必要なすべての信号を近似的に生成し、制御系の改良を行った。また、移相器が発電機出力電力を直接高速に制御できる点に着目し、発電機動揺を見かけ上線形化することによりロバストで効果が極めて高い新しい制御方式を開発した。また、実験結果に基づいて系統安定化制御時のSuperSMESの動作を詳しく調べた。電源系統の電力品質改善機能の付加に関しては、高調波や逆相電流・電圧の補償機能について検討を行った。
レーザー検出による局部義歯の動態観察と義歯設計の合理化に関する研究

昭和61年度の目的のレーザー振動計のコヒーレンスの改良,レーザー振動測定系と2chFFTアナライザーとのリンク完成,レーザー検出法と加速度ピックアップ法との精度の確認を行い,昭和62年度の計画である局部義歯の動的な歪みを測定し,原著論文として神奈川歯学に3編を投稿した.また第75, 77, 78回日本補綴歯科学会学術大会,昭和61, 62年度日本補綴歯科学会関東支部学術大会,神奈川歯科大学学会第62回例会,第22回総会にて口頭発表を行った.その結果次のような結論を得た.1)1G較正器(80HZ)を用い, Laser Doppler Vibrometer(L.D.V.)と加速度ピックアップの感度比較した結果,共振ピークの周波数値とレベル値,ならびにリニア値に大きな差を認めなかった.2)レーザー光線照射角度は,試料の表面性状に関係なく15°までは伝達関数,動態の正確さを認めた.また反射テープ使用時には75°まで測定可能になった.3)トランジュサの比較において,加速度ピックアップはL.D.V.と類似した動態を認められたが,共振周波数は低い周波数帯域に移行した.4)加速度ピックアップを付着すると,その重量によっては試料の真の動態を妨げる事が示唆され,本実験系では金属試料でP比8.8×,レジン試料で10×以上でL.D.V.に類似した動態が求められる事が解った.5)Metal flameのモーダル解析で, Finishing lineを設計しないものでは床が一体となり振動する傾向が大きく,設計したものではFinishing lineを境とした変形を認め,この部位への応力の集中が疑われた.6)モーダル解析法が,補綴物設計をシミュレートする方法としての有効な手段になるものと推察される.昭和61年度の目的のレーザー振動計のコヒーレンスの改良,レーザー振動測定系と2chFFTアナライザーとのリンク完成,レーザー検出法と加速度ピックアップ法との精度の確認を行い,昭和62年度の計画である局部義歯の動的な歪みを測定し,原著論文として神奈川歯学に3編を投稿した.また第75, 77, 78回日本補綴歯科学会学術大会,昭和61, 62年度日本補綴歯科学会関東支部学術大会,神奈川歯科大学学会第62回例会,第22回総会にて口頭発表を行った.その結果次のような結論を得た.1)1G較正器(80HZ)を用い, Laser Doppler Vibrometer(L.D.V.)と加速度ピックアップの感度比較した結果,共振ピークの周波数値とレベル値,ならびにリニア値に大きな差を認めなかった.2)レーザー光線照射角度は,試料の表面性状に関係なく15°までは伝達関数,動態の正確さを認めた.また反射テープ使用時には75°まで測定可能になった.3)トランジュサの比較において,加速度ピックアップはL.D.V.と類似した動態を認められたが,共振周波数は低い周波数帯域に移行した.4)加速度ピックアップを付着すると,その重量によっては試料の真の動態を妨げる事が示唆され,本実験系では金属試料でP比8.8×,レジン試料で10×以上でL.D.V.に類似した動態が求められる事が解った.5)Metal flameのモーダル解析で, Finishing lineを設計しないものでは床が一体となり振動する傾向が大きく,設計したものではFinishing lineを境とした変形を認め,この部位への応力の集中が疑われた.6)モーダル解析法が,補綴物設計をシミュレートする方法としての有効な手段になるものと推察される.研究代表者松尾悦郎を中心とした研究分担者3名は口腔内の歯,歯周組織,頭蓋および補綴物の動的特性および歪に関して、振動を応用した動的状態研究を昭和39年から行ない、10数編の論文を報告してきた。昭和61年7月にバイブロメータ光学糸の購入の目処がたつや、業者と機種変更、改良および当教室2chFFTアナライザーとのリンク法に着手した。9月初旬機器購入後直ちにレーザー検出による金属床義歯の動態のモーダル解析実験の実現化に向け研究を開始した。その結果金属床の動態把握が可能と認められたので研究を進め、昭和61年10月24日第76回日本補綴歯科学会学術大会において、研究代表者松尾悦郎および研究分担者豊田實他2名により「モーダル解析から見た完成義歯とスケルトン単体の動態差について」と言うビデオセッションによる講演を発表した。この研究発表後の反省点として、実験対象物の小さなこと、また実験試料の固定法の強固差等がモーダル解析の精度が一般工業的実験の精度よりわずかだが劣ることが解った。故に測定精度挙上を目差して以下の基礎的実験に進んだ。当教室の従来の加速度ピックアップによる実験成績とのデータ互換性とを考慮して加速度ピックアップとレーザードップラー振動計との比較と実験試料固定法の差異に関する研究を行なった。その結果研究代表者松尾悦郎ならびに研究分担者金安英治,豊田實他1名による「モーダル解析による義歯設計の指針第1報トランスジェーサーの比較」と言う演題で、昭和62年2月21日第62回神奈川歯科大学学会例会で口頭発表を行なった。本研究の進行に関する件では、当初昭和61年の5月下旬に検出機器の購入を目標としていたが、科研費による購入が9月にずれこんだが研究は予想より進み目標予定通り順調に推移していることを付記する。研究のまとめは神奈川歯学に論文型式にて昭和62年度に発表予定である。
微分方程式の特異点論的研究と微分幾何学への応用

微分方程式の特異点論的研究として、定性理論の研究を行い、クレロー型の1階常微分方程式系の生成的な分類を行いました。また、implicitなn階常微分方程式の理論を用いて、特異点を許容する1階常微分方程式の完全解の定式化とその存在性、完全積分可能なimplicitな2階常微分方程式の型の分類を行いました。微分幾何学への応用として、ルジャンドル曲線の理論構築を行い、ルジャンドル曲率における存在と一意性の証明を行いました。また、縮閉線や伸開線などの幾何学的性質を研究しました。さらに、幾何構造に付随した双対性と三対生の研究を行い、生成的な接線曲面の分類や幾何学的性質の研究を行いました。2.微分幾何学に対する微分方程式の特異点論の応用については、ルジャンドル曲線の性質を研究しました。前年度の結果を一般的に考察し、ルジャンドル曲線の曲率として2つの関数を定義し、この曲率に対する存在と一意性を証明しました。また、フロントに対して変曲点と縮閉線を定義し、変曲点を持たない場合は、再び縮閉線はフロントになることを示しました。この結果により、繰り返し縮閉線を考えることができ、縮閉線と元の曲線との関係や特異点の情報、n回の縮閉線の式を記述しました。さらに、フロントの伸開線についても定義をし、伸開線の幾何学的な性質を調べました。特に、変曲点を持たないフロントの伸開線もまたフロントになることが分かり、n回の伸開線の式や縮閉線と伸開線の関係を記述し、特異点を持つ曲線の微分幾何学の構築を行いました。また、エンゲル・ルジャンドル双対性を一般化したG2幾何に付随するカルタン・モンジュ双対性と接線曲面の生成的な特異点の分類を行いました。1.微分方程式の特異点論的研究について、ルジャンドル曲線の曲率を用いて、特異点を許容する曲線短縮方程式の方程式の導出を行いました。この方程式の解析・解の構造等は今後の課題です。研究期間全体を通じて、implicitな1階微分方程式系やクレロー型方程式の研究とimplicitな2階常微分方程式に対する型の分類など、微分方程式の特異点論的研究に対する成果が得られました。2.微分幾何学に対する微分方程式の特異点論の応用については、ルジャンドル曲線の性質の研究を行いました。特に、変曲点を許容する滑らかな平面曲線に対しても適切な条件のもとで、縮閉線と伸開線の定式化を行い、その性質や存在条件を求めました。この結果は、正則平面曲線やフロントの縮閉線においては変曲点を持たないという仮定が必要でしたが、フロンタルにおいては変曲点を持つ場合も考察できることを意味しており、より広いクラスに対して縮閉線が定義されることが分かりました。また、D4幾何に付随する、カルタン・モンジュ双対性と接線曲面の生成的な特異点の分類を行いました。研究期間全体を通して、ルジャンドル曲線に対する縮閉線・伸開線の定式化と性質、幾何構造に付随した双対性の研究を行い、成果が得られました。1.微分方程式の特異点論的研究について、微分方程式の定性理論の構築に対しては、完全解を持つimplicitな1階常微分方程式系の分類問題を考察するために、その特別な場合である、古典的完全解を持つ1階のクレロー型の常微分方程式系の分類を行いました。大域的な考察を行うためには、分岐の分類と並んで、半局所的な分類が必要になります。1階のクレロー型方程式の半局所的な分類を行うために、対応する発散図式の分類問題に帰着させ、そこで得られている分類結果を応用することにより、生成的な分類を行うことができました。その結果、完全解を持つ1階常微分方程式系、つまり、完全積分可能な1階常微分方程式の半局所的な分類の場合には、発散図式を用いた分類結果を適応することが出来ないことが分かり、同様の手法ではなく別証明が必要になることが分かりました。また、implicitな1階常微分方程式系に対する完全解の存在条件に対しては、2つのimplicitな1階常微分方程式系に対する完全解、この場合は、幾何学的解の存在条件を求めました。また、2つのimplicitな2階常微分方程式系に対しても、部分的な存在条件を求めました。2.微分幾何学に対する微分方程式の特異点論の応用については、曲線短縮方程式の研究を行うために、ルジャンドル曲線の性質を研究しました。特に、フロントに関して曲率写像が定義されますが、より一般的に、ルジャンドル曲線に対して、射影した場合にはめ込みにあることを用いて、2つの曲率を定義し、これらの微分幾何学的性質を研究しました。

また、特異点を持つ曲線の微分幾何学の構築の1つとして、フロントに対しても、縮閉線の概念を拡張し、その性質を調べました。1.微分方程式の特異点論的研究について、微分方程式の定性理論の構築に対しては、1階のクレロー型方程式の半局所的な分類結果と完全積分可能な2階のimplicitな常微分方程式に対する型(タイプ)の分類結果をまとめましたので、おおむね順調に進展していると言えます。2.微分幾何学に対する微分方程式の特異点論の応用に対しては、前年度の研究の推進方策に従い、ルジャンドル曲線の研究を行いました。この結果、ルジャンドル曲線の曲率を2つの関数を用いて定義し、ルジャンドル曲線の曲率に対して存在性とルジャンドル曲線の合同に関する一意性を証明しました。これは正則な平面曲線における基本定理に対応する結果であり、ルジャンドル曲線の基礎研究を構築することが出来ました。さらに、変曲点を持たないフロントに対する縮閉線の性質と伸開線の性質を研究し、一定の結果が得られましたまた、G2幾何に付随するカルタン・モンジュ双対性と接線曲面の生成的な特異点の分類を行いましたので、おおむね順調に進展していると言えます。1.微分方程式の特異点論的研究について、微分方程式の定性理論の構築に対しては、古典的完全解を持つ1階のクレロー型の常微分方程式系に対応する、半局所の1階のクレロー型方程式の生成的な分類を行うことが出来ました。また、implicitな1階常微分方程式系に対する完全解の存在条件に対しては、2つのimplicitな1階常微分方程式系に対する完全解、この場合は、幾何学的解の存在条件を求めることが出来、2つのimplicitな2階常微分方程式系に対しても、部分的な存在条件を求めましたので、おおむね順調に進展していると言えます。2.微分幾何学に対する微分方程式の特異点論の応用に対しては、曲線短縮方程式の研究は進んでいませんので、この点では遅れていると思いますが、その基礎にあたる、ルジャンドル曲線の性質を研究を行い、2つの曲率を定義し、これらの微分幾何学的性質を研究しました。さらに、新たに特異点を持つ曲線論の微分幾何学の構築の1つとして、フロントに対しても、縮閉線の概念を拡張し、その性質を研究することが出来ましたので、総合的におおむね順調に進展していると言えます。1.微分方程式の特異点論的研究について、特異点を許容する微分方程式における定性理論の構築を研究します。特に、特異点を許容する微分方程式に対する完全解の存在条件と分類問題の研究を推進します。2.微分幾何学に対する微分方程式の特異点論の応用に対しては、曲線短縮方程式の研究をルジャンドル曲線を用いることにより行います。さらに、変曲点を持つ場合(フロンタルの場合)の縮閉線や伸開線の性質に対して研究を行い、さらなる特異点を持つ曲線の微分幾何学の構築を推進します。また、様々な幾何構造に付随する双対性の研究とその接線曲面の生成的な分類問題の研究を推進します。1.微分方程式の特異点論的研究について、微分方程式の定性理論の構築に対しては、完全解を持つimplicitな1階常微分方程式系の分類問題の研究を行います。この場合の半局所的な分類は発散図式に帰着した分類結果を用いることが出来ないことが分かりましたので、別の手法を用います。通常の系ではない、完全解をもつimplicitな1階常微分方程式の分類には、ルジャンドル特異点論を用い、母関数族の分類に帰着させて分類を行っていましたので、この手法を応用して、分類の研究を行いたいと思います。
IL-1による免疫応答制御機構の解明

我々は先に作製した、IL-1α、β、α/β、レセプターアンタゴニスト(IL-1ra)遺伝子欠損(KO)マウスを用いて、様々な病態モデルでのIL-1の免疫系における役割について解析を行った。慢性関節炎モデル(HTL V-Iトランスジェニックマウスおよびコラーゲン誘導関節炎)においては、胸腺依存的抗体産生時と同様にIL-1βがT細胞上にCD40リガンドおよびOX40を誘導することにより慢性関節リウマチ様病態形成に重要な役割を担っていること(Saijo et al., 2002)を明らかにしたほか、ハプテン塗布による接触型過敏症モデルにおいては、抗原感作期にはランゲルハンス細胞が産生するIL-1αがT細胞の活性化に必要であり、炎症誘導期にはIL-1αおよびβが産生誘導するTNFαを介したIP-10/CXCL10の発現が病態形成に重要であること(Nakae et al., 2003)、アジュバンドを用いないで感作した喘息モデルにおいては、IL-1αおよびβの両方が抗原特異的Th2細胞の活性化に必要であり気道過敏症の病態形成に重要な役割を担っていること(Nakae et al., 2003)を明らかにした。さらには腫瘍の増殖時において、IL-1はVEGF産生誘導に関与するなど血管新生に重要な役割を担っており、腫瘍形成促進に働いていること(Voronov et al., 2003)を明らかにし、生体におけるIL-1の多彩な作用を解明した。また、新たにIL-17KOマウスを作製してIL-17の種々の免疫反応における役割の解析を行い、接触型過敏症や遅延型過敏症、気道過敏症においてIL-17はアレルゲン特異的T細胞介在性免疫応答に重要な役割を担っていることを明らかにした(Nakae et al., 2002)。代表者らは、発生工学的手法を用いて、IL-1が抗体産生に重要な役割を果たすこと、IL-1レセプターアンタゴニスト(IL-1Ra)の欠損によりIL-1システムの制御が破綻すると自己免疫疾患が誘導されることを明らかにした。本研究では、免疫応答におけるIL一1シグナルの役割、及びその調節機構を明らかにし、IL-1システムの制御異常が自己免疫性疾患を誘導する機構を解明することを目的とした。1)免疫応答調節におけるIL-1Raの役割IL-1Ra欠損による自己免疫起因性の免疫担当細胞、炎症性サイトカインを同定し、これらのシグナルを中和することによる自己免疫抑制効果を検討した。1.免疫担当細胞の役割:骨髄細胞の移入実験、T細胞の移入実験により、T細胞が関節炎発症に重要であることを明らかにした。また、IL-1によるT細胞の活性化には、CD40-CD40L、OX40-OX40L経路が関与することが示唆されたので、IL-1RaKOマウスにこれらの副シグナル経路を中和する抗体投与を行い、関節炎の発症が抑制されることを明らかにした。2.炎症性サイトカインの役割:IL-1RaKOマウスの関節で発現が亢進しているTNFα、IL-6について、それぞれを欠損するIL-1RaKOマウスを作製し、TNFα欠損が関節炎を強く抑制することを明らかにした。2)T細胞依存性免疫反応におけるIL-1の役割T細胞依存性抗体産生応答にIL-1が重要な役割を果たすこと、抗原特異的なT細胞の活性化にIL-1の下流でCD40-CD40L及びOX40-OX40L経路が働くことを明らかにした。次に、T細胞が媒介する免疫反応として接触型過敏症(CHS)反応におけるIL-1の役割を検討し、CHSの感作期と誘発期いずれにも関与していることを明らかにした。

また、新たにIL-17KOマウスを作製してIL-17の種々の免疫反応における役割の解析を行い、接触型過敏症や遅延型過敏症、気道過敏症においてIL-17はアレルゲン特異的T細胞介在性免疫応答に重要な役割を担っていることを明らかにした(Nakae et al., 2002)。