hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統計的パターン認識手法を用いた脳波インタフェースに関する研究

平成18年度は平成17年度に確認された発声に関連して生起する事象関連電位である随伴性陰性変動の抽出法の確立及び、ビジランスに関連する刺激先行陰性電位に関する研究を行った。前者に関しては、データの十分な集積を行い、平成17年度までの指標と定めた線形予測分析に加えてPARCOR分析による特徴抽出を試みた。線形予測分析に比べ、PARCOR分析の場合、時系列データの順列に依存しないため安定した特徴量が抽出できることが実験的に確認された。更に、頭頂部から左側前頭部に良好な反応が得られることを確認した。周波数領域での検討では、1625Hzに顕著な反応を確認し、PARCOR係数を利用した特徴量での個人種別の分離可能性を確認した。研究課題であった脳波インタフェースについては、プロトタイプの携帯型インタフェースを試作し、現在も精度面の習熟を測っている。後者に関しては、随伴性陰性変動を計測した際の被験者の正答率の差異に着目した。大量の脳波データを集積する場合に、被験者のメンタル面での差が顕著であることが挙げられる。これをビジランスの影響と考え、研究を進めた。結果、刺激先行陰性電位と呼ばれる事象関連電位と身体能力に密接な関係があることが実験的に確認された。実験は、スポーツ経験者数名による身体測定と実験環境及び正答率の3つの関係を計測した。この3種を組み合わせた場合、結果に応じて、報酬や罰則が有効に働く個人と、悪影響を及ぼす個人が存在し、それらを刺激先行陰性電位と身体能力の差でパターン化し、区別できることが確認された。この研究成果は教育を目的とした適正指導環境分類に適用できるものと考えられる。平成16年度から平成18年度に至り、科学研究補助費(若手B)の支援を賜り、脳波インタフェース実現のための基礎研究を行い、一定の成果が得られたものと考えられる。今後は脳波インタフェースの熟成と、より多くのデータ集積により信頼性の向上を行う予定である。平成16年度は研究環境の整備、並びに、データ収集整備、統計的パターン認識理論の構築を中心に研究を行った。研究環境の整備では、簡易脳波解析装置の導入、解析用PCの設置を行った。データ収集では、室蘭工業大学SVBLの協力の基、音素単位での脳波の反応測定実験を行った。無音環境下での脳波と比べ、国際10-20法での測定の結果、右脳頭頂部から右脳後頭部にかけての範囲に強い反応が現れることを確認した。言語情報は左脳言語野に広く反応が現れることが知られていたが、音素単位では言語としてではなくイメージとして伝達されていると考えられる。これは、脳波をインタフェースとして利用する場合、音素情報をイメージとして利用することが可能であることを示唆している。この結果については、被験者数が不足しているため継続的に被験者実験を行う必要があると共に、より詳細な計測実験が必要と考えられる。次に、脳波の個人差を吸収する適応手法の前処理として、適応パターンへの学習法として利用できる識別学習法の構築を行った。具体的には、最小分類誤り識別学習の高速化、汎化性能の双方を向上させる手法を提案した。最小分類誤り識別学習は高い識別性能を有するが、過剰適合の問題を抱えていたため、これを正則化手法により解決した。提案法により汎化性能の大幅な向上が実験的に確認された。正則化を用いることで、二次計画問題による汎化性能の保証が得られた反面、アルゴリズムの複雑化に伴う学習全体の計算量増加問題が発生する。この計算量問題を軽減するために、学習手順を階層化し、パターン空間を効率良く絞り込む手法を合わせて提案した。これは広義において、マージン最大化におけるマージン絞込みと同等の効果があると考えられるため、高い認識性能と少ない計算量での学習が可能となり、実用性の高いパターン学習が構築できたと考えられる。次年度はより詳細かつ大量のデータ収集、解析は勿論のこと、適応手法と学習法の融合、及び、実際の脳波データに基づいたインタフェースの実装を行う予定である。平成17年度は脳波の個人性に関連する理論構築及び実験データ集積を行った。また、インタフェース実装のための基礎研究として発声に関連する事象関連電位の特定とデータ集積を行った。前者については、主に言語情報と色彩情報による個人の脳波反応に対し、主成分分析、独立成分分析などの特徴抽出手法によって脳波特徴空間を生成した。個人差による影響について調査を行い、脳波の個人性抽出に適したST-PCA(Spatio-Temporal Principle Component Analysis)を考案した。ST-PCAは頭皮上の各電極端子に対応した短時間フレーム分析を行い、時空相関行列を生成し、これを主成分分析に適用することで効果的に時系列とチャンネルごとの脳波特性を表現する特徴抽出法である。ST-PCAを用いることで、脳波による個人性の変化を効率的に抽出することが可能である。本研究の成果により、脳波の個人差によってこれまで困難とされてきたテンプレート間の不整合が解決できると考えられる。次に本研究では、発声を主な命令入力とするインタフェース構築を目指しており、後者の取り組みでは発声を入力とする際に問題となる発声区間特定に脳波の事象関連電位を使用することを検討した。筋収縮の起こる12秒前に微少な脳事象関連電位が発生することが医学的に証明されている。この電位は随伴性陰性変動(Contingent Negative Variation:以下CNV)と呼ばれ、発声に関しても例外なくCNVが確認されている。

CNVは微少な電位であるため、その確認には従来、加算平均法などを用いる必要があり、リアルタイム処理などの工学利用は困難と考えられてきた。本研究では生体信号特有の自己回帰構造に着目し、線形予測分析によってCNV確認ができると予測した。頭皮を16区画に分割し、詳細な実験を行った結果、一部の区画においてCNV反応を顕著に確認することに成功した。現在はCNV反応に関する追加実験及び周波数帯域に関する検討を行っている。平成18年度は平成17年度に確認された発声に関連して生起する事象関連電位である随伴性陰性変動の抽出法の確立及び、ビジランスに関連する刺激先行陰性電位に関する研究を行った。前者に関しては、データの十分な集積を行い、平成17年度までの指標と定めた線形予測分析に加えてPARCOR分析による特徴抽出を試みた。線形予測分析に比べ、PARCOR分析の場合、時系列データの順列に依存しないため安定した特徴量が抽出できることが実験的に確認された。更に、頭頂部から左側前頭部に良好な反応が得られることを確認した。周波数領域での検討では、1625Hzに顕著な反応を確認し、PARCOR係数を利用した特徴量での個人種別の分離可能性を確認した。研究課題であった脳波インタフェースについては、プロトタイプの携帯型インタフェースを試作し、現在も精度面の習熟を測っている。後者に関しては、随伴性陰性変動を計測した際の被験者の正答率の差異に着目した。大量の脳波データを集積する場合に、被験者のメンタル面での差が顕著であることが挙げられる。これをビジランスの影響と考え、研究を進めた。結果、刺激先行陰性電位と呼ばれる事象関連電位と身体能力に密接な関係があることが実験的に確認された。実験は、スポーツ経験者数名による身体測定と実験環境及び正答率の3つの関係を計測した。この3種を組み合わせた場合、結果に応じて、報酬や罰則が有効に働く個人と、悪影響を及ぼす個人が存在し、それらを刺激先行陰性電位と身体能力の差でパターン化し、区別できることが確認された。この研究成果は教育を目的とした適正指導環境分類に適用できるものと考えられる。平成16年度から平成18年度に至り、科学研究補助費(若手B)の支援を賜り、脳波インタフェース実現のための基礎研究を行い、一定の成果が得られたものと考えられる。今後は脳波インタフェースの熟成と、より多くのデータ集積により信頼性の向上を行う予定である。
幹細胞の品質モニタリングを目指した酵素/高分子電解質複合体センサーアレイの開発

非破壊的かつマーカー分子を必要としない幹細胞評価法の開発を目指し、交差反応性の酵素/高分子電解質複合体ライブラリの開発を試みた。様々な疎水性官能基を導入したカチオン性ブロック共重合体を合成し、アニオン性酵素と複合体化させることで、多様な交差反応性を示す分子ライブラリを作製した。これを用いて細胞を培養した培地を分析することで、異なるヒトがん細胞の識別だけでなく、ヒト間葉系幹細胞の未分化・骨芽分化・脂肪分化の識別が可能であることを見出した。ポリエチレングリコール/カチオン性高分子電解質のブロック共重合体に対し疎水性の異なる様々な官能基を修飾することで、タンパク質に対して多様な交差反応性を有した新規高分子化合物を合成した。さらに、これらのブロック共重合体をアニオン性のβガラクトシダーゼと混合し、酵素/ブロック共重合体間のポリイオン複合体(PIC)ライブラリを作製した。PICライブラリを配置したセンサーアレイにより、異なる哺乳類由来のアルブミンホモログを分析したところ、配列の70%以上が同一で構造が非常に類似しているにもかかわらず各アルブミンホモログに固有の酵素活性変化パターンが得られた。線形判別分析によって、得られたパターンを解析することで、96%という高い精度での4種のアルブミンホモログの判別に成功した。次に、合成したブロック共重合体を様々な性質のアニオン性酵素と混合して、新たなPICライブラリを作製し、細胞の培養に用いた培養液(馴らし培地)の判別を試みた。その結果、作製したセンサーアレイにより、がん細胞の種類(肺がん、骨肉腫、肝臓がん)の識別や肺由来の正常/がん細胞の識別などが可能なことが明らかになった。この結果は、PICライブラリで構成されるセンサーアレイを用いることで、馴らし培地に含まれる細胞分泌物の固有の組成を反映した応答パターンを抽出できることを意味する。したがって、本システムを用いることで、マーカー分子に関する情報を必要としない非侵襲的な幹細胞の品質評価が可能になることが強く期待できる。細胞分泌成分のフィンガープリンティングにもとづく幹細胞評価法を実現するために、交差反応性の酵素/高分子電解質複合体ライブラリの開発を試みた。初めに、ポリエチレングリコール/カチオン性高分子電解質のブロック共重合体に対し疎水性の異なる官能基を導入し、これらをアニオン性酵素と複合体化したライブラリを作製した。このライブラリを用いることで、由来の異なるアルブミンホモログに特徴的な酵素活性変化量のフィンガープリントが得られ、統計解析により96%の精度で識別が可能であることを示した(Analyst, 2014)。この方法をもとにしたライブラリにより、細胞の培養後に回収した培養液を分析したところ、種類の異なるヒトがん細胞の識別だけでなく、ヒト間葉系幹細胞の未分化・骨芽分化・脂肪分化の識別が可能であることが分かった(Chem. Sci., 2015)。さらに、本ライブラリは、由来の異なる哺乳類の血清の識別にも応用可能であることも見出した(Anal. Sci., 2016)。より微少な細胞状態の差異の識別を目指し、酵素に対して多様な性質の酸無水物を修飾して、分析のその場で簡易にライブラリを作製する方法を検討したところ、タンパク質だけでなく、哺乳類血清や細胞の識別も可能なことが分かり、本アプローチを利用することで幹細胞品質評価のさらなる応用範囲の拡大が示唆された(論文投稿準備中)。また、本研究を通じて得られた、酵素と高分子の相互作用に関する知見を総説としてまとめた(Curr. Med. Chem., 2016, Curr. Pharm. Biotechnol., 2016)。ブロック共重合体に対して種々のハロゲン化アルキルを修飾するアプローチにより、初年度の第一の目標とした、複雑な組成の馴らし培地を判別するためのPICライブラリの拡充を達成した。さらに、拡充したPICライブラリを用いることで、第二の目標とした馴らし培地判別法の開発にも成功した。以上の成果から、当初の計画通りに研究が進展したと判断できる。分析化学初年度に開発したPICセンサーアレイを、分化させた幹細胞の系譜同定や未分化細胞の残留検査といった幹細胞評価に応用することで、本アプローチの適用可能な範囲を明らかにしていく。同時に、馴らし培地の分析に更に適したセンサーアレイ構築を目指した材料設計、たとえば酵素の人工的な改変、あるいは酵素反応以外を応答として利用するPICライブラリの開発を合わせて進めていく。
脊椎動物における高度保存ノンコーディングゲノム配列の遺伝学的機能解析

タンパク質をコードしていないのにも関わらず、ヒト-他種間で非常に高く保存されているDNA配列の機能を調べるため、ヒトとマウスのゲノム配列比較から95%以上の同一性で500bp以上の一致があるnoncoding配列を同定してきた。これまでに合計で611配列を同定することができている。これらの配列について詳細な情報解析を行った。遺伝子密度が低い領域に多く分布する事、発生や転写に関係する遺伝子の近傍に存在することなどが分かった。種間の保存性について調べたところ、ほぼすべての保存配列が、ほ乳類全般に存在する事がわかった。大部分は鳥類や両生類にも存在しており、10-20%くらいの配列は魚類でも保存されている事が分かった。しかし、無脊椎動物である、ホヤ2種、ショウジョウバエには相同配列が見つからなかった。これら保存配列が進化的に重要な機能をもつことが予想されるが、これらの配列が単に変異のcold spotsであるといる仮説を直接反証するデータはない。そこで、マウスにおけるENU誘発変異頻度の測定をおこなった。保存配列における変異頻度は、通常のcoding遺伝子などにおける突然変異頻度と全く変わらなかった。この結果は、これら高度保存noncodingゲノム配列が生物学的機能を持っており、その配列に生じた突然変異は、進化の過程で自然淘汰により集団から取り除かれてきたことを示唆している。ENUにより変異誘発したメダカ5,771個体のゲノムDNA鋳型としてPCR増幅を行い、その断片の中に突然変異が含まれているかどうかを温度勾配キャピラリ電気泳動法でスクリーニングをおこなった。ヒトから魚類まで保存されている配列のうち、9種類のメダカゲノム配列について、のべ19,444,664bpのスクリーニングをおこなったところ、最終的に46変異を発見することに成功した。タンパク質をコードしていないのにも関わらず、ヒト-他種間で非常に高く保存されているDNA配列の機能を調べるため、我々は、2003年、ヒトとマウスのゲノム配列比較から、95%以上の同一性で500bp以上の一致があるnoncoding配列を444配列抽出した。これら配列の多くは、鳥類や両生類、魚類で保存されている事が分かった。魚類まで保存されているnoncoding配列には、なんらかの機能があるに違いないという予想のもと、本研究がスタートした。最新の配列情報でヒトとマウスのゲノム比較を行うことで、保存配列の再抽出を試みた。この解析により508配列の抽出に成功した。今回新たに抽出できた配列は、210配列あり、前回との合計で628配列を得た。この628配列について、詳細な情報解析を行った。種間の保存性について他種との比較を行った。ほぼすべての保存配列は、ほ乳類全般に存在する事がわかった。しかし、無脊椎動物である、ホヤ2種、ショウジョウバエのゲノム配列もサーチしたが、見つからなかった。上記情報解析の結果から、魚類まで保存されている高度保存配列のうち、ゼブラフィッシュ、フグ2種の計3種類すべての魚類まで保存されている配列については、30配列存在する事が分かった。これら30配列は、ENUによるメダカgene-driven法を用いた遺伝学的解析において、優先的に解析する事とした。変異スクリーニングの準備として、ゲノムDNAおよびターゲット領域を増幅するためのプライマーを準備した。プライマーは、multiplex PCRの条件検討まで行う事ができた。

タンパク質をコードしていないのにも関わらず、ヒト-他種間で非常に高く保存されているDNA配列の機能を調べるため、ヒトとマウスのゲノム配列比較から、95%以上の同一性で500bp以上の一致があるnoncoding配列を同定してきた。昨年の研究においても最新の配列情報でヒトとマウスのゲノム比較を行うことで、保存配列の再抽出を試み、新たな配列を同定することに成功した。これまでの情報とあわせると、合計で611配列を同定することができている。これら保存配列が進化的に重要な機能をもつことが予想されるが、これらの配列が単に変異のcold spotsであるという仮説を直接反証するデータはない。そこで、マウスにおけるENU誘発変異頻度の測定をおこなった。保存配列における突然変異頻度は、通常のcoding遺伝子などにおける突然変異頻度と全く変わらなかった。個々の突然変異を見た場合も、ヒトから魚類にまで保存されている塩基配列にも変異が生じていることが確認され、「変異が生じづらいから結果として保存されてきた」という仮説を棄却する結果が得られた。この結果は、これら高度保存noncodingゲノム配列が生物学的機能を持つており、その配列に生じた突然変異は、進化の過程で自然淘汰により集団から取り除かれてきたことを示唆している。ENUにより変異誘発したメダカ5,771個体のゲノムDNAを鋳型としてPCR増幅を行い、その断片の中に突然変異が含まれているかどうかを温度勾配キャピラリ電気泳動法でスクリーニングをおこなった。ヒトから魚類まで保存されている配列のうち、9種類のメダカゲノム配列について、のべ19,444,664bpのスクリーニングをおこなったところ、最終的に46変異を発見することに成功した。
外国人投資家が会計情報の質に及ぼす影響に関する研究

本年度は3年間の研究期間の1年目にあたることから,計画通り,文献サーベイとデータに関する予備調査を中心に進めた.また,これまでに進めてきた研究について,外国人投資家の観点で研究を整理,展開も図った.後者としては,各国の金融発展(financial development)の程度が,利益マネジメント(earnings management)に及ぼす影響に関する考察,日本版不動産投資信託(J-REIT)の会計情報の質に関する研究,企業間信用取引と会計情報の質に対するコーポレートガバナンスの影響,日本における内部統制制度の強化が保守主義や会計情報の質に及ぼす影響などについて進めた.金融発展と利益マネジメントに関する研究では,金融発展が進んでいる国(本研究課題の観点からは外国人投資家のウエイトが高いとも考えられる)では,利益マネジメント(会計情報の質を引き下げると考えられる)が抑制されていることが示唆された.他方,日本版不動産投資信託の会計情報の質に関する研究では,各信託が配当水準を維持するため実施されると推定される利益マネジメントを外国人投資家が促す傾向があることが見出された.このように外国人投資家の会計情報の質に対する影響に係る知見は,首尾一貫したものとはなっておらず,こうした点について整合的な見解が得られるような研究を進めることを今後の課題として認識するに至っている.当初の計画通り,文献サーベイおよび既存研究の展開を図ることができたため.今後の分析においては,外国人投資家をひとくくりにするのではなく,所属国(経済的,金融制度,投資家保護の観点で発展した国なのか否かなど),属性(金融機関,政府系機関など)などの観点から体系的に分類し,そうした分類を適用して,会計情報の質に及ぼす影響を分析することを進める予定である.本年度は3年間の研究期間の1年目にあたることから,計画通り,文献サーベイとデータに関する予備調査を中心に進めた.また,これまでに進めてきた研究について,外国人投資家の観点で研究を整理,展開も図った.後者としては,各国の金融発展(financial development)の程度が,利益マネジメント(earnings management)に及ぼす影響に関する考察,日本版不動産投資信託(J-REIT)の会計情報の質に関する研究,企業間信用取引と会計情報の質に対するコーポレートガバナンスの影響,日本における内部統制制度の強化が保守主義や会計情報の質に及ぼす影響などについて進めた.金融発展と利益マネジメントに関する研究では,金融発展が進んでいる国(本研究課題の観点からは外国人投資家のウエイトが高いとも考えられる)では,利益マネジメント(会計情報の質を引き下げると考えられる)が抑制されていることが示唆された.他方,日本版不動産投資信託の会計情報の質に関する研究では,各信託が配当水準を維持するため実施されると推定される利益マネジメントを外国人投資家が促す傾向があることが見出された.このように外国人投資家の会計情報の質に対する影響に係る知見は,首尾一貫したものとはなっておらず,こうした点について整合的な見解が得られるような研究を進めることを今後の課題として認識するに至っている.当初の計画通り,文献サーベイおよび既存研究の展開を図ることができたため.今後の分析においては,外国人投資家をひとくくりにするのではなく,所属国(経済的,金融制度,投資家保護の観点で発展した国なのか否かなど),属性(金融機関,政府系機関など)などの観点から体系的に分類し,そうした分類を適用して,会計情報の質に及ぼす影響を分析することを進める予定である.研究上必要となるとデータベースについて,研究の進捗上次年度(2019年度)に購入する方が適切であると判断したため,次年度使用額とした.
多階層格子シミュレーション解析によるカワラノギクの動態予測と絶滅リスク評価

カワラノギクの3階層のメタ個体群構造(全体個体群/地域個体群/局所個体群)をセル状格子モデルで表現し、セル間の相互作用としては3段階の種子散布を考慮した。また、洪水の時空間特性として、規模・頻度・地域間同期性・地域内での洪水の生起位置を考慮した。各セルの中の個体数動態は、3つのステージ(小ロゼット・大ロゼット開花個体)に分けた推移行列モデルで記述した。種子の発芽・定着率は、丸石河原が生成されてからの経過年数に伴い侵入する多年草の被陰によって減衰するものとし(パラメータは被陰速度β)、さらにある一定の年数(パラメータは生息地劣化時間dtime)を経過すると全く定着できなくなるとした。行列モデルのパラメータ推移は本研究による野外調査、及び様々な先行研究によって報告されているデータを用いて推定した。絶滅リスクの評価基準には100年後の絶滅確率(全試行回数のうち、絶滅が生じた割合)を用い、感度分析によって、それぞれのパラメータが絶滅リスクに与える効果を評価した。解析の結果、本モデルは実際の局所個体群の動態データをよく記述した。さらに、被陰速度β、生息地劣化時間dtimeの効果が絶滅リスクに大きく影響することが確認された。また、洪水の時空間特性として、洪水の生起位置の変動が絶滅確率に非常に大きな影響を及ぼし、洪水の位置が固定化すると絶滅確率は顕著に高まった。このように、本研究により、カワラノギクメタ個体群の存続に特に重要と思われる要因が明らかにされた。カワラノギクの絶滅リスクを評価するために、格子モデルによるシミュレーション解析、及び野外調査・実験室での発芽実験を行った。格子モデルは、1つの地区を5x20のセルを持った格子モデルで表し、この地区内では、1つのセルの種子は隣接セルに飛散し、さらに中距離移動として、少々離れたセルからの種子の飛来も取り入れた。この地区ごとの格子モデルを10の地区で緩く連結して、多階層格子モデルにし、地区間の環境の非同調性の効果などを調べられるようにした。地区間の環境の非同調性は、洪水による丸石河原の生成頻度が上流と下流で異なること、地区ごとの集団サイズに依存した人口学的確率性の揺らぎが異なる程度でかかることを想定している。パラメタの値は、鷲谷らの長期データを用いて推定し、さらに多摩川の府中市四谷地区・羽村市草花地区において方形区を設けて発芽個体・実生・ロゼットの生存率を追跡する調査と、培養器で砂地の鉢植えで給水条件を変えて飼育したときの発芽・実生定着実験により推定した。洪水データは、倉本(1995)の調査に依った。シミュレーション解析の結果、1つの丸石河原が生成してから多年草の侵入により生息適地でなくなるまでの年数と洪水頻度の2つのパラメタが、カワラノギクの絶滅リスクに大きく関係していることが推定できた。一部の成果は、国際シンポ「絶滅のリスク評価」で発表され、さらに論文が印刷中である。多階層格子による環境の非同調性を考慮した解析の本格的なものは平成12年度に予定している。各セルの中の個体数動態は、3つのステージ(小ロゼット・大ロゼット・開花個体)に分けた推移行列モデルで記述した。行列モデルのパラメータ推定は本研究による野外調査、及び様々な先行研究によって報告されているデータを用いて推定した。

絶滅リスクの評価基準には100年後の絶滅確率(全試行回数のうち、絶滅が生じた割合)を用い、感度分析によって、それぞれのパラメータが絶滅リスクに与える効果を評価した。解析の結果、本モデルは実際の局所個体群の動態データをよく記述した。さらに、被陰速度β、生息地劣化時間dtimeの効果が絶滅リスク大きく影響することが確認された。また、洪水の時空間特性として、洪水の生起位置の変動が絶滅確率に非常に大きな影響を及ぼし、洪水のp位置が固定化すると絶滅確率は顕著に高まった。このように、本研究により、カワラノギクメタ個体群の存続に特に重要と思われる要因が明らかにされた。
温熱療法と免疫療法の併用:熱ショック蛋白とγδ-T細胞動態による基礎的臨床的研究

進行癌の治療法開発を目的として,免疫療法剤OK-432の熱ショック蛋白の産生促進と,これを標的とするγδ-T細胞の活性化作用,温熱療法の放射線増感作用と,熱ショック蛋白の誘導作用をふまえて,放射線を基軸とした併用療法について検討した。A.基礎的検討:家兎Vx-2偏平上皮癌を用いて検討した。放射線単独,温熱併用では一時的効果のみで,全例腫瘍死した。OK-432腫瘍内局注,放射線の二者併用,温熱を加えた三者併用は,常に共に著明な腫瘍の縮小と消失をみた。放射線量を減ずると二者併用の効果は減弱し,再増殖した。即ち三者併用が最も抗腫瘍活性が高かった。OK-432の静脈内投与では,三者併用は有効であったが,二者併用では効果がなかった。ヒトの進行癌と同等の大きさの実験腫瘍で,放射線,OK-432,温熱の三者併用が著効を奏したことは,この方法が,臨床応用して,極めて有望な方法であることを示すものと考えられた。B.臨床的検討:(1)再発乳癌症例に,OK-432皮内注射免疫療法を施行,末梢血液中のγδ-T細胞動態を検討。γδ-T細胞は19症例の平均値では,投与前後で微増したのみであったが,5例,26%に著明な増加がみられた。(2)腫瘍内注入した症例では,いづれも著明に増加し,γδ-T細胞が活性化されていると考えられた。(3) OK-432局注,放射線の二者併用の再発横紋筋肉腫,温熱を加えた三者併用の胃癌再発,乳癌広範囲皮フ転移症例において,全例腫瘍は完全に消失,Vx-2腫瘍のモデル実験と全く同様な成績が得られた。結論:検討してきた併用療法は,溶連菌製剤であるOK-432免疫療法と温熱療法を併用することにより,熱ショック蛋白と関連,γδ-T細胞の活性化が,温熱により増感された放射線効果とあいまって著効を示したものと推察され,臨床応用して極めて有望な方法と考えられた。1)基礎的検討:(a)家兎大腿外側に移植されたVx-2腫瘍のTAGMED-434システム,マイクロ波加温装置を用いた加温方法の検討:中型Box型表在加温用アプリケーターを使用して,アプリケーター下部と腫瘍大腿部を金属メッシュで囲むことにより,比較的均一な充分な加温が得られることが判明。アプリケーター近位部の腫瘍部に比較して,腫瘍の深部である遠位部は、約30分程遅れて、所定の加温々度に達することが出来る。(b)ヒト腫瘍の大きさに近い,家兎Vx-2腫瘍に対する放射線,温熱療法の併用の検討:放射線・温熱・免疫療法3者併用実験群に対するコントロール対照群として先づ検討された。放射線(X-線)700cGy照射後30分1時間以内に,上記加温方法で43°C1時間の加温,これを1週間々隔で3回くり返した。

腫瘍の発育はよく抑制され,放射線単独群は腫瘍が増大,全例腫瘍死したが,温熱併用群は,腫瘍が増大せず、横ばい状態を示し,これまで検討してきた,放射線,血流改善剤,放射線増感剤3者併用の場合とほゞ同等の効果を示したが,腫瘍の消失するものはなかった。この実験群を対照群として、放射線・温熱・免疫の3者併用の効果を定量的に次年度より検討する。2)臨床的検討:(a)ピシバニール(OK-432)免疫療法(皮内感作)施行時における,末梢血中の細胞免疫系の変動,特にγδ-T細胞の変動について検討:主として再発乳癌患者および少数ではあるが膵癌、肝癌患者で,免疫療法開始前は,γδ-T細胞は12%から10%未満の分布を示し、免疫療法と共に増加する症例もみられ,増加した症例では78%から15%未満の分布を示した。(b)再発乳癌の放射線,温熱,免疫療法併用症例では,OK-IA1(HLA-OR)値の上昇と共にγδ-T細胞の増加がみられる症例があり,照射線量に比して,腫瘍の縮少傾向が早期より出現,壊死形成の促進が観察されている。多数の症例を集積しないと,必ずしもこの療法の優劣は判定できないが,期待し得る方法であると考えられている。1)基礎的検討:前年度に引続き、加温装置TAGMED-434システム、マイクロ波加温装置を用いて,家兎大腿部に移植したVx-2腫瘍で検討した。実験群は(1)放射線単独、(2)放射線+温熱療法、(3)免疫療法+放射線、(4)免疫療法+放射線+温熱療法であり、(1)(2)は前年度で検討したので今年度は(3)(4)に重点をおいて検討した。放射線は前年と同様700cGy3囲(一週間々隔)、免疫療法としてはOK-432(ピシバニール)5KEを10ml生食に溶解し、照射前日に腫瘍周囲境界部に分注局注した。温熱療法は照射直後30分1時間以内におこなった。加温時間は60分、30分の2種について検討した。加温々度は4243°C、4142°Cの2段で検討した。上記実験條件で、(3)免疫+放射線、(4)免疫+放射線+温熱の両実験群ともに、同様の著明な腫瘍の縮小効果を示した。しかし(4)の方が早く腫瘍の縮小が得られる傾向を示した。次年度では、放射線量を減量して、免疫+温熱の効果が、免疫単独併用に対して優位となるか否かを検討する必要性が示唆された。今年度の検討で、免疫療法ピシバニールの局注をおこなったあと、腫瘍内温度が約1.01.5°C上昇していることが観察された(新知見)。また加温々度は4243°C群に比して、4142°C群の方が良好な成績が得られた。また加温時間も30分間群の方が良好な結果が得られた。また免疫療法を併用すると、Vx-2腫瘍の潰瘍化が殆んど認められなかった。次年度において、上記をふまえて、臨床応用可能モデルの確立するために、さらなる検討をおこなう。2)臨床的検討:適応する症例が得られず、検討できなかった。次年度の課題である。1)基礎的検討;前年度の検討に引き続いて,免疫療法(OK-432局注),放射線,温熱療法の併用実験を継続,その再現性を含めて検討。DK-432局注+放射線の二者併用も,温熱を加えた三者併用も,腫瘍の縮小,消失と,ほゞ同様成績を示した。両者の間に差はみられなかった。そこで両者の潜在的な抗腫瘍活性の差を,放射線量を減量して検討した。一囲照射線量を700→500cGylに減量して検討すると,二者併用では効果が減じ,一時的腫瘍の縮小発育抑制がみられるものゝ,再増殖して全例が腫瘍死した。これに対して,三者併用の方は腫瘍の縮小がゆるやかになるものゝ,全例が縮小,消失した。潜在的な抗腫瘍活性は,三者併用の方が極めて高いことが示された。次いで,OK-432の投与量を減量して検討したが,一囲局注量が5KE以下では有効性が減少した。さらに,OK-432の投与経路を,静脉内投与に変えて検討したところ,三者併用では局注と同様の良好な成績を示した。しかし,二者併用は効果が著明に減少した。局注による二者併用,局注,静注による三者併用は共に有用であり,特に三者併用療法は極めて有用な方法であると考えられた。
資源・エネルギー問題に着目した世界史教育内容開発研究-産業遺産を教材として-

次期学習指導要領改訂に向けて、持続可能な社会の実現のためにグローバルな諸課題を学習し、社会参画する資質や能力の育成が重視されている。しかし、高等学校の世界史教育では、依然として知識理解に重点を置いた学習が中心となり、地球的な諸課題への対応を目指した実践的研究が少ない。この課題に対処するため、本研究は産業遺産に着目し、その教材化から、ESD(持続可能な開発のための教育)の視点を導入した高等学校世界史教育内容開発を進め、その意義を明らかにする事が研究の目的である。具体的には、次の3点に基づき研究を進めた。1.「現代の諸問題」を軸とする世界史教育内容として「資源・エネルギー問題」の単元開発を行う。2.「資源・エネルギー問題」と関わる産業遺産を教材化し、その意義を実践により検証する。3.産業遺産を教材として「現代の諸問題」に基づく議論を行い、学習者の価値観の変容を分析する。これらの指針に基づき、本研究では昨年度の奨励研究の成果と課題を踏まえながら、世界史学習を想定した教材開発と学習指導案の作成を進め、産業遺産を教材として「資源・エネルギー問題」をテーマとした議論を行い、学習者の価値観の変容を分析する教育内容を開発した。この研究の成果は、1つは世界遺産の中でも教材としての産業遺産に着目し、資源・エネルギーの有限性を歴史的に考察することから、世界史における産業発展の意義と課題に迫る、「資源・エネルギー問題」の単元を開発したことである。2つには、「現代の諸問題」としての「資源・エネルギー問題」を主題とした議論から学習者の価値観の変容を明らかにする過程を示したことである。本研究により、従来の系統的通史学習の枠を越えた、「現代の諸問題」を軸とする世界史教育内容開発の一例を提示することができた。
レーザー光誘起反応の量子波束による制御

光励起状態における量子干渉実験を行うための試料について、その励起状態ダイナミクスに関して検討を行った。基本骨格として、スチルベンを用い、そのパラ位にフェニルアセチル基を対称的に導入し(p-G1)、さらに末端のフェニル基のメタ位にもフェニルアセチル基を導入した(p-G2)。この化合物の特徴として、p-G2の吸収スペクトルはp-G1とフェニルアセチル基の和となり、基底状態ではそれらの相互作用は小さいということを示す。一方、蛍光スペクトルはp-G1とp-G2で差はなく、蛍光状態はほぼ同一であることがわかった。これは既に報告されているジチアアントラセノファンと蛍光挙動が類似しており、それと同様に量子干渉が観測される化合物の候補になる可能性を示している。また、p-G2の蛍光励起スペクトルは、その吸収スペクトルとほぼ一致し、末端のフェニルアセチレン部の励起がp-G1と同じ蛍光状態へ移動していることが明らかになった。フェニルアセチレン部とp-G1はエネルギー的に離れているが、励起状態では強く相互作用しており、それが原因となって、エネルギー移動効率がほぼ100%になった可能性がある。また、フェルスター型の弱い双極子一双極子相互作用が働いている可能性もあり、今後の実験で明らかにしていく予定である。励起状態ダイナミクスを調べるために、ピコ秒の蛍光寿命測定を行った。p-G1部を励起して、p-G1とp-G2の励起緩和過程を比較した。いずれの試料においても、100ps程度の立ち上がりと、700ps程度の減衰が観測されたが、p-G2の方の時定数が小さくなっており、末端のフェニルアセチレン基と励起状態で相互作用していることが明らかになった。これはp-G2では、励起が末端にまで非局在化していることを示しており、クムレン型の共鳴構造が寄与していると推測された。今後、この試料を用いた量子干渉実験を検討している。ダブルパルスを用いた量子干渉実験を行うために、試料の作成方法についての検討を行った。測定試料は、10K程度の極低温においても使えるように、ガラス基板上に作成することを目指した。励起波長の関係から試料としてはポルフィリンを使うこととし、中心金属の無いフリーベースと、亜鉛を有するものの2つを用意した。ガラス基板に各ポルフィリンの塩化メチレン溶液に浸し、ガラス基板への吸着量を吸収スペクトルによって評価した。最初の1週間では吸着量の増加傾向が見られたが、その後は減少し、また吸収スペクトルに変化が見られた。これは、ガラス基板の構成成分である二酸化ケイ素が、ガラス表面ではある程度の活性を持っているため、長期にわたってポルフィリンを吸着させると、ガラス表面上で反応し、ポルフィリンからの生成物が生じるためであると考えられる。また、蛍光スペクトルについても測定を行ったが、蛍光強度が非常に弱く、ポルフィリンの会合体形成による自己消光が起きていることが推測された。現在、ガラス基板へのポルフィリンの吸着には、ポルフィリン側を置換基によって修飾し、会合体の形成のしやすさを制御することによって、これらを解決する方法をさらに研究している。一重項酸素の発光検出については、検出方法について取り組んでいるところである。特に微弱な発光を高感度、高分解能で検出することを目指しており、そのためには集光系の改善が必要であり、今のところ、積分球を導入することを考えている。また、発光の減衰曲線を取得するために、速い時間スケールでの測定を目標としている。

これについても冷却型の検出素子を使って、熱電子の発生を抑え、S/Nの高い測定を検討しているところである。光励起状態における量子干渉実験を行うための試料について、その励起状態ダイナミクスに関して検討を行った。基本骨格として、スチルベンを用い、そのパラ位にフェニルアセチル基を対称的に導入し(p-G1)、さらに末端のフェニル基のメタ位にもフェニルアセチル基を導入した(p-G2)。この化合物の特徴として、p-G2の吸収スペクトルはp-G1とフェニルアセチル基の和となり、基底状態ではそれらの相互作用は小さいということを示す。一方、蛍光スペクトルはp-G1とp-G2で差はなく、蛍光状態はほぼ同一であることがわかった。これは既に報告されているジチアアントラセノファンと蛍光挙動が類似しており、それと同様に量子干渉が観測される化合物の候補になる可能性を示している。また、p-G2の蛍光励起スペクトルは、その吸収スペクトルとほぼ一致し、末端のフェニルアセチレン部の励起がp-G1と同じ蛍光状態へ移動していることが明らかになった。フェニルアセチレン部とp-G1はエネルギー的に離れているが、励起状態では強く相互作用しており、それが原因となって、エネルギー移動効率がほぼ100%になった可能性がある。また、フェルスター型の弱い双極子ー双極子相互作用が働いている可能性もあり、今後の実験で明らかにしていく予定である。励起状態ダイナミクスを調べるために、ピコ秒の蛍光寿命測定を行った。p-G1部を励起して、p-G1とp-G2の励起緩和過程を比較した。いずれの試料においても、100 ps程度の立ち上がりと、700 ps程度の減衰が観測されたが、p-G2の方の時定数が小さくなっており、末端のフェニルアセチレン基と励起状態で相互作用していることが明らかになった。これはp-G2では、励起が末端にまで非局在化していることを示しており、クムレン型の共鳴構造が寄与していると推測された。今後、この試料を用いた量子干渉実験を検討している。
キャビテーション現象の基本的理解

この研究は、現象の素過程を理解して、キャビテーションの全体像を理解しようとして行われた。特にキャビティの挙動と粘性流場のかかわり合い、キャビティ界面での蒸発とキャビティ内部での流動に焦点をあて、研究を行った。キャビテーションを発生した2次元翼まわりの流場観察と計測を行い下記の結論を得た。1.キャビティの形状・特性は、キャビティ前縁での剥離した境界層が再附着する条件を満たすか(non-burst)、満たさないか(burst)によって大きく異なる。2.従って翼形にシート・キャビティが発生する流場をモデル化するには、まず剥離後の境界層特性を調べ、non-burst、burstに応じて異なったモデルを採用する必要がある。シート・キャビティ後端で発生したReentrant jetがシート・キャビティ前縁附近に達した時、シート・キャビティがそこで切れ、クラウド・キャビテーションが発生する。4.従って翼面上の適当な位置にReentrant jetの逆流を防ぐ障害物を流れに直角におけば、クラウド・キャビテーションの発生は大巾に抑制される。キャビティの崩壊する量を知ることは騒音、壊食を定量的に推定することの基礎となる。またキャビティ界面での熱・物質移動は自由界面における現象としても興味深いものであり、その機構を知ることは現象の基本的な理解につながる。そこで140degCまでの高温水でキャビテーションを観察し、同時にキャビティ内の温度低下を計測した。1.キャビティ内の温度低下量はキャビティ前縁付近が大きく、主流温度140degC、流速14m/sのスーパーキャビテーション状態で1.4degC程度であった。2.上流にstimulatorをつけ、人工的に境界層を厚くしてやると温度低下量が増加する。3.著者が以前提案したZファクターを用いると計測結果をよく整理できる。キャビテーション現象の基本的理解のためには、従来の粘性を考慮した2相流解析の他に、蒸発・凝縮を含む熱・物質伝達を考慮しなければならないとの認識に立ち、理論的、実験的に研究を行っている。まず、無限流体中に単一気泡がある場合について、一般的に取扱える理論解析法を開発し数値計算を実施した。液体としては高温水、液体窒素、液体水素等を対象としている。熱・物質伝達を無視した場合の誤差は高温水では45°C程度でもかなり大きく、液体水素等では熱・物質伝達を無視した解析は意味がない。本計算法により熱・物質伝達を考慮した解析の重要性が再確認された。次にキャビテーションを蒸気泡群で表現した気泡2相流モデルを、熱・物質伝達を考慮したものに発展させ、断面形状が変化するダクト内のキャビティ流れの解析を行った。この理論解析は、2相流の連続の式、ナビエ・ストークスの式、熱伝達式、蒸発凝縮の理論式、状態方程式等を連立させて解くもので、解法としては差分法を採用している。現在、理論式の検討、プログラミングが終わり、試計算を行って、温度、圧力、ボイド率等について合理的な計算結果が得られている。来年度以降、さらに改良し、計算を行う予定である。実験については、新たにキャビティ内の温度変化等を計測できるキャビテーション・タンネルを設計し、製作した。作動流体として、高温水、フロン、流体窒素の3液体について検討し、実験の精度、容易さ、環境に与える影響等を考慮し、高温水を選んだ。新しいタンネルの仕様は下記の通りである。試験部寸法:断面=20mm×30mm長さ=330mm試験部最大圧力及び温度:500kPa,140°C本タンネルは本年度末に完成し、来年度より実験を行う。昨年度設計・制作した高温水用キャビテーション・タンネルを使用して、本格的な実験を開始した。

キャビテーション発生体として2次元ベンチュリを用い、実験遂行時に遭遇した種々の問題点を克服して、目視と写真撮影によるキャビテーション観測とともに、サーミスタを用いたキャビティ内温度分布計測を行った。水温は40°C140°C、流速は8m/s14m/sの範囲で実験した。また、上流にStimulatorを取り付けて境界層の厚さを変える実験も行った。得られた結果は、以下の通りである。1.キャビテーション数が小さくなってキャビティが大きくなると、キャビティ内の温度低下量も大きくなり、最大で1.5°Cを越える。2.キャビティ内の温度低下量は、キャビティ前縁側で大きい。3.水温が高いほど、キャビティ内の温度低下量が大きい。4.流速が大きいほど、キャビティ内の温度低下量が大きい。5.Stimulatorを付けて境界層を厚くすると、キャビティ内の温度低下量が大きくなる。これは、キャビティ内の温度低下量に関わる長さのパラメータがキャビティ前縁部のキャビティ厚さであることを示唆している。6.キャビティ内の温度低下量を無次元圧力低下量に変換し、流場の熱的影響を表すパラメータZで整理した結果、これまでの他の実験データと同じく、比例関係にあることが明らかになった。また、温度低下量は流速の1.41.7乗に比例しており、これも、Zファクターの妥当性を示している。7.これらの実験結果・解析結果は全て合理的であり、本実験の妥当性を示している。上記実験の他に、「熱力学的気泡2相流モデル」と名付けた新しい気泡流モデルを用いて、相変化に熱的影響を含んだ非定常粘性流の計算を、差分法を用いて行った。本計算はまだ試計算段階であるが、定性的傾向は良く促えられており、有望な計算法であることが示された。この研究は、現象の素過程を理解して、キャビテーションの全体像を理解しようとして行われた。特にキャビテーションの挙動と粘性流場のかかわり合い、キャビティ界面での蒸発とキャビティ内部での流動に焦点をあて、研究を行った。キャビテーションを発生した2次元翼まわりの流場観察と計測を行い下記の結論を得た。1.キャビティの形状・特性は、キャビティ前縁での剥離した境界層が再附着する条件を満たすか(non-burst)、満たさないか(burst)によって大きく異なる。2.従って翼形にシート・キャビティが発生する流場をモデル化するには、まず剥離後の境界層特性を調べ、non-burst,burstに応じて異なったモデルを採用する必要がある。3.シート・キャビティ後端で発生したReentrant jetがシート・キャビティ前縁附近に達した時、シート・キャビティがそこで切れ、クラウド・キャビテーションが発生する。4.従って翼面上の適当な位置にReentrant jetの逆流を防ぐ障害物を流れに直角におけば、クラウド・キャビテーションの発生は大巾に抑制される。キャビティの崩壊する量を知ることは騒音、壊食を定量的に推定することの基礎となる。またキャビティ界面での熱・物質移動は自由界面における現象としても興味深いものであり、その機構を知ることは現象の基本的な理解につながる。
セルロースナノファイバーの熱伝導特性の解明

従来より断熱建材として広く利用されている天然セルロースを高密度シートに変換することで、プラスチックフィルムの約3倍の熱伝導性を発揮することを見出した。まず、半透明のフィルム材料の熱拡散率を周期加熱法により正確に測定するための前処理法を決定した。その後、さまざまな原料から調整したセルロースナノファイバーからシート材料を作製し、伝熱特性を調査したところ、セルロースナノファイバーの形態・構造によって熱伝導特性が異なるという結果が得られた。とくに、結晶性が高く太い繊維によるシートで高い熱伝導率が測定された。本研究から、セルロースの結晶が熱を伝える特性を有することを初めて見出した。本年度は、半透明なセルロースナノファイバー(CNF)不織シートの熱拡散率を、非定常法の一つである周期加熱放射測温法により正しく評価するための前処理法を確定させた。測定時の加熱光が試料を透過せず十分吸熱され、また周期加熱による温度変化を検出するための放射測温が可能となるよう、試料表面に黒化層を形成し放射率を一定とすることで、測定系理論に合致した傾向の温度応答が観測された。この前処理法を以降の測定に活用し、またシートの厚さ方向および面内方向の物性値を独立して測定することで、CNF材料そのものの熱伝導特性を具体的に評価した。当初の計画の通り繊維長・繊維径・相対結晶化度など異なる特徴のCNFを用い、熱物性に及ぼす影響を系統的に調査した。非定常法を用いた利点として熱拡散率の観測が可能となった結果、同じセルロースI型結晶においても面内方向の熱拡散率値が大きく異なり、結晶の平均断面積に強く相関することが見出された。測定可能な範囲の繊維長に対し熱拡散率が相関しないという結果から、セルロースの結晶幅が温度伝搬に支配的であると示された。すなわち、フォノンの平均自由行程が系の代表サイズによって制限されるサイズ効果の存在が示唆された。シート厚さ方向の熱拡散率がCNF種類によらずほぼ同一であり、CNF表面の官能基を修飾した効果が顕在化しなかった結果から、不織シート内のCNF界面積において界面熱抵抗が大きいことが示唆された。CNFシートの熱伝導特性は、界面熱抵抗を含んだ上で繊維の結晶幅に主に影響される特徴と考えられる。本結果は、CNFの熱物性を用いた材料応用に対して重要な基盤的知見と言える。前年度に決定した熱拡散率測定の前処理法を用いて、様々な原料から作製したセルロースのシート材料について熱伝導特性を調査した。繊維が積層する厚み方向では熱拡散率が低く、面方向では高い熱拡散率が観測されたことから、繊維界面における熱抵抗が大きいことが示唆された。すなわち、シート中の繊維構造が伝熱特性に影響し、配向性が重要な要素であることが判明した。シート面方向における解析から、熱はセルロースの結晶を伝搬し、その太さに依存する傾向が明らかになった。最も太い繊維によるシートは、既存のプラスチックフィルムの約3倍高い熱伝導性を見出した。ラメラ結晶と非晶が混在する既存プラスチックフィルムに比べて、高い結晶化度を有する伸びきり鎖結晶のセルロースナノファイバーが熱を伝搬しやすい構造であることが示された。一方、不織シートにおける繊維間の空隙はナノレベルで小さいことが文献から予測された。そのため、シートに内包された空気を介した対流熱伝導はほとんど生じておらず、気体は断熱的であることが予想される。従ってセルロースナノファイバー製シートの熱伝導は、骨格であるセルロースの構造が大部分を担っていることが考察された。今回作製したセルロースナノファイバーによるシート材料は、これまで報告されている通り、熱に対する寸法変化が小さい低熱膨張材料であることが確認された。従来から断熱建材として利用される天然セルロース繊維をナノレベルまで微細化し、高密度のナノファイバーシート材料とすることで、熱伝導性と低熱膨張性を併せ持つ機能材料に変換できることが示された。計画の通り、測定に必要な前処理法を確定し、その後の観測に活用した。また予定通り多くの原料から異なる特徴のCNF材料を調整し、結晶構造解析や配向性評価等を含めて系統的に解析を進めた。その結果、当初予測しなかったサイズ効果の存在が示唆された。この結果の解釈に時間を要したが、より本質的な現象の解明に成功したと考える。27年度が最終年度であるため、記入しない。高分子物性実験から明らかになったサイズ効果という現象を解析し、学会および国際学術誌において報告し議論に供することを優先的に行う。事前に計画していたCNF1本の熱伝導率の推定について、サイズ効果が発現する場合、繊維の結晶サイズによって物性値が制限されるため、「1本の熱伝導率」は見かけの物性となり本質的な意味を持たない。

従ってこれまでに判明した、結晶幅が熱物性に対して実質的に影響するという特徴を用いて材料応用に生かすことが、本研究の最終目標である「透明・低熱膨張・熱伝導性」を有する材料の設計に対し重要と考えられる。今後は、透明性および熱伝導率を上昇させる試みを進め、CNFの特徴である低熱膨張性を同時に発揮する新規複合材料を創製する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
濾胞性ヘルパーT細胞（TFH細胞）の分化・機能制御の分子基盤

濾胞性ヘルパーT細胞の分化制御、ホメオスタシス制御機構を明らかにすることを目的とし、以下のことを行った。1)In vitro TFH様細胞の分化誘導培養系を樹立した。2)TFH細胞が記憶T細胞として長期生存可能であること、また記憶B細胞による抗原提示により速やかに活性化されることを明らかとした。3)転写因子BATFのコンディショナルノックアウト・レポーターマウスを作製し、BATFがTFH細胞に強く発現することを明らかとした。4)転写因子BATFを誘導性に除去すると、胚中心が消失することを明らかとした。1.転写因子BATFのコンディショナルノックアウトマウスの樹立:BATFは濾胞性T細胞(TFH細胞)や胚中心形成に必須の転写因子である。しかしその詳細な機構は不明であった。生体内におけるBATFの役割を明確に示す目的でBATFのexon 3をloxp配列で挟んだマウスを作製した。またこのexon3のストップコドンの下流にGFPを挿入することでBATFの発現をモニターできるようにした。このマウスをCD4-creやmb1-creマウスと交配することでT細胞特異的、あるいはB細胞特異的BATFノックアウトマウスを樹立した。T細胞特異的BATFノックアウトマウスではTFH細胞や胚中心が欠如していることが確認できた。これによりBATFのTFH細胞誘導機構の解析が可能となった。2.記憶TFH細胞の生存維持、活性化機構:TFH細胞が記憶T細胞として長期生存できるかどうかは不明であった。そこで抗原特異的TFH細胞を分離しナイーブなマウスに移入することで長期生存可能かどうかを検討した。その結果TFH細胞は抗原の非存在下で記憶T細胞として生存可能であること、再免疫に対し非常に強くB細胞を活性化する能力を保持していることが判明した。さらに抗原特異的な記憶B細胞が抗原提示細胞として効率よく記憶TFH細胞を活性化することが明らかとなった。3.In vitro TFH細胞の分化誘導培養系の樹立:これまでin vitroの培養系においてBcl6を高レベルで発現し、TFH細胞と同様の表現系(CXCR5hiPDhi)を持つT細胞を高効率に誘導することはきわめて困難であった。このためTFH細胞の分化誘導機構の解明が遅れていた。我々は抗原特異的なT細胞とB細胞を抗原の存在下培養することでT細胞にBcl6が高効率に誘導できることを見出した。1.記憶TFH細胞の生存維持、活性化機構研究代表者はこれまでに濾胞性ヘルパーT細胞(TFH細胞)が記憶T細胞として長期生存できることを明らかにしていた。昨年度は記憶T細胞の維持機構と活性化の機構について解析を行った。記憶TFH細胞はT細胞領域のみならず、T細胞-B細胞領域の境界やB細胞領域にも存在していた。記憶TFH細胞が発現するBcl6のレベルは非常に低いものであったが、Bcl6を誘導性にノックアウトすると記憶TFH細胞数が著しく減少したことから、Bcl6は記憶TFH細胞の維持に必要であることが判明した。記憶TFH細胞は再刺激後速やかにBcl6を高発現し、Bcl6発現のkineticsは一次応答時よりもはるかに速いものであった。記憶TFH細胞の再活性化は一次応答時とは異なり、樹状細胞の非存在下で起こりうることが樹状細胞を誘導性に除去する実験系で明らかとなった。記憶TFH細胞の活性化には抗原特異的記憶B細胞による抗原提示が必要であった。以上のことから抗原特異的記憶TFH細胞と記憶B細胞の効率の良い相互作用が、記憶抗体産生応答を制御していることが示唆された(Ise et al. PNAS 2014)。2.転写因子BATFの誘導性ノックアウトマウスの樹立転写因子BATFはTFH細胞や胚中心形成に必須の転写因子である。しかしその詳細な分子機構は不明である。研究代表者はこれまでにBATFのT細胞、B細胞特異的ノックアウトマウスを樹立していた。今年度はERT2-creマウスと交配し、タモキシフェン投与による誘導性ノックアウトが可能なマウスを樹立した。これにより転写因子BATFがTFH細胞の維持や胚中心の維持に果たす役割を解析することが可能となった。1.転写因子BATFの胚中心リンパ球における発現の解析研究代表者が樹立したBATF-GFPノックインマウスを用いて生体内リンパ球(T細胞、B細胞)、特に胚中心リンパ球におけるBATFの発現を解析した。ナイーブT細胞、B細胞におけるBATFの発現は低いものであったが、抗原刺激によりその発現は上昇した。抗原の投与から7日後に抗原特異的T細胞のBATFの発現を観察したところ、TFH細胞において非常に強い発現が認められた。このことからBATFがTFH細胞の誘導のみならず、TFH細胞の維持や機能にも重要である可能性が考えられた。またBATFの発現はTFH細胞のみならず胚中心B細胞の一部にも認められたことから、BATFが胚中心の機能に何らかの役割を果たしている可能性が示唆された。2.誘導性ノックアウトマウスを用いた胚中心維持におけるBATFの機能解析そこで胚中心の維持におけるBATFの役割を解析する目的で、タモキシフェンの投与によりBATFを誘導性にノックアウトできるマウス(BATF fl/fl x ERT2-creマウス)を使用した。