hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光操作による微粒子間相互作用の制御と反応

1.サブミクロン有機微結晶のSNOM観察と微粒子の光操作:再沈法により作成されたペリレン微結晶の近接場光学顕微鏡(SNOM)観察を行なった。水中での平均粒系200nmの集合体で発光の高エネルギーシフトが見られる微結晶試料について、空気中で1個1個の形状と蛍光分光スペクトルを対応させながら観察したが、200nmのサイズでも蛍光スペクトルはバルクと違いはなかった。従って、スペクトルの変化はもっと小さな微結晶で起こるか、あるいは微結晶が置かれた環境が違うことが原因であると結論される。SNOMの直線偏光励起によって、サブミクロンサイズの単一微粒子の結晶方位を決めること、SNOMの探針からの光照射により結晶表面を100nmスケールで光加工することにも成功した。また、ポリスチレン微粒子二次元配列結晶の粒子間隔を固定し、サイズを変える実験により、微粒子に固有の光子モード間の相互作用の変化とフォトニックバンドの関係を明らかにした。2.有機微粒子の電子励起状態と微粒子間相互作用の研究:仕込み濃度を大きく変化させ、アントラセン、ピレン、テトラセン微粒子の粒径分布が変えられる様になった。テトラセン、コロネン微粒子では、バルク結晶と異なり励起子が自己束縛しないことが分かった。コロネンの微粒子の励起準位幅は、バルク結晶の励起子帯より極端に狭く、分子配列の仕方がバルク結晶と異なっている可能性を示唆した。微粒子表面でのアントラセン分子とテトラセン分子との間の電荷移動を伴う状態の存在を見いだした。3.超微粒子と有機分子、超微粒子間の結合制御と反応:有機結合したCdS超微粒子のTEM観察に成功したが、金基板に固定化された状態でのSTM観察はできていない。システインで修飾したCdS超微粒子を並べてガラスに結合させた。分子軌道法計算により、フェニル基が表面に結合したCdSでは、有機物との電子的な相互作用で価電子帯の上端のエネルギーが上昇することを見出した。S,SS,およびSCH_2Sで結合したCdS粒子二量体の電子状態には粒子間相互作用による変化は見られなかった。種々の有機物を結合させた半導体粒子の反応性について調べたところ、有機物吸着によるブロック効果が見出された。初年度は単一有機、無機微粒子、ハイブリッド微粒子の作製を試みるとともに、物性測定法の整備、開発と測定試料の相互交換を行いつつ以下の研究を行った。1.伊藤は、(1)SNOM測定に適した有機色素微結晶試料の作製法の開発を中西グループの援助の下に行い、光波長以下のサイズを持ったペリレン単一微結晶の形状と蛍光SNOM像の同時観察に成功した。(2)100Kでの低温分光計測が可能なSNOM装置の開発を行なった。2.松井は、(1)購入した分光器を超微粒子の蛍光スペクトル励起用の単色光源として利用し、より精密な励起スペクトル測定を可能とした。(2)アントラセン微粒子中の励起子の散乱や輻射消滅の過程を詳細に調べるために、平均粒子径が20ないし30Aの超微粒子作成の最適条件を調べた。(3)伊藤との協力で行う単一微粒子顕微分光の観察に適した有機微粒子試料作製を試みた。3.野坂は、(1)グラファイト上にCd金属超微粒子を電析し、カーボン上に固定化したCdS超微粒子作製を試みた。電析電流による制御は確認したが、引き続きAFM、STM、および購入整備中のRHEEDによる観測を行う。(2)CdS超微粒子をチオールで保護し石英板上にポリマー膜で固定したサンプルについて、室温での蛍光スペクトルを測定した。今後、伊藤が単一微粒子の発光状況の評価を行う。4.枝松は、(1)ZnCdSe単一微粒子発光の顕微ピコ秒時間分解分光に成功し、励起子寿命のサイズ依存性や蛍光の明滅現象の強い温度依存性を発見した。(2)CuCl超微粒子のピコ秒2光子顕微分光により、励起子準位に関する共鳴ルミネッセンスと光散乱強度の励起エネルギー依存性を求め、位相緩和過程の特殊性を論じた。5.今後はこれらの予備的成果を持ち寄って、ハイブリッド微粒子、微粒子分子、配列結晶の光物性研究に発展させる予定である。2年度は有機微粒子、半導体微粒子、有機無機ハイブリッド微粒子の作製と、単サイズ微粒子からの蛍光測定を行い、微粒子中の励起電子状態とその自己束縛や微粒子の界面を介した相互作用について実験、理論両面から研究した。1.伊藤は、(1)中西らによって開発された再沈法によりペリレン微粒子を作製し、近接場分光を用いてサブミクロンスケールの微粒子の形状と蛍光スペクトルの同時観察に成功した。(2)サブミクロンのポリスチレン微粒子からなる配列結晶のフォトニックバンドの観察を行い、近接場像の波長依存性との関係を初めて明らかにした。2.水野は、(1)有機結晶超微粒子の光吸収スペクトル形状について、超微粒子の電子準位間隔と格子振動エネルギーの大小関係で各準位が孤立準位として観測されたり、ゼロフォノン線以外は幅が広がって観測され難くなることを実験理論両面で明らかにした。(2)分子性結晶の励起子自己束縛の理論研究を行い、非整数の次元を持つ結晶における励起子の自己束縛の深さを調べた。

3.野坂は、(1)固定化した複合型半導体超微粒子の作製を試み、アミノ基を有する有機物で覆ってCdS超微粒子を塩化セバコイルで結合させることにより超微粒子を結合させることに成功した。(2)超微粒子と表面有機物との電子的相互作用について分子軌道法を用いて解析し、芳香環を持つ分子と粒子の伝導帯電子の相互作用により伝導帯のエネルギーが低下することを示した。4.枝松は、(1)ZnCdSe微粒子、CuCl超微粒子の顕微分光を行い、単一微粒子からの線幅の狭い鋭い蛍光線とその明滅現象を発見した。(2)KI中のCuI微粒子について界面束縛励起子と思われる発光とマトリックスから微粒子へのエネルギー移動現象を初めて観測した。5.今後は、単一微粒子、微粒子対の測定が可能なCdSサンプルや有機微結晶の作製と微粒子間エネルギー移動の観測などを発展させる予定である。1.サブミクロン有機微結晶のSNOM観察と微粒子の光操作:再沈法により作成されたペリレン微結晶の近接場光学顕微鏡(SNOM)観察を行なった。水中での平均粒系200nmの集合体で発光の高エネルギーシフトが見られる微結晶試料について、空気中で1個1個の形状と蛍光分光スペクトルを対応させながら観察したが、200nmのサイズでも蛍光スペクトルはバルクと違いはなかった。従って、スペクトルの変化はもっと小さな微結晶で起こるか、あるいは微結晶が置かれた環境が違うことが原因であると結論される。SNOMの直線偏光励起によって、サブミクロンサイズの単一微粒子の結晶方位を決めること、SNOMの探針からの光照射により結晶表面を100nmスケールで光加工することにも成功した。また、ポリスチレン微粒子二次元配列結晶の粒子間隔を固定し、サイズを変える実験により、微粒子に固有の光子モード間の相互作用の変化とフォトニックバンドの関係を明らかにした。2.有機微粒子の電子励起状態と微粒子間相互作用の研究:仕込み濃度を大きく変化させ、アントラセン、ピレン、テトラセン微粒子の粒径分布が変えられる様になった。テトラセン、コロネン微粒子では、バルク結晶と異なり励起子が自己束縛しないことが分かった。コロネンの微粒子の励起準位幅は、バルク結晶の励起子帯より極端に狭く、分子配列の仕方がバルク結晶と異なっている可能性を示唆した。微粒子表面でのアントラセン分子とテトラセン分子との間の電荷移動を伴う状態の存在を見いだした。3.超微粒子と有機分子、超微粒子間の結合制御と反応:有機結合したCdS超微粒子のTEM観察に成功したが、金基板に固定化された状態でのSTM観察はできていない。システインで修飾したCdS超微粒子を並べてガラスに結合させた。分子軌道法計算により、フェニル基が表面に結合したCdSでは、有機物との電子的な相互作用で価電子帯の上端のエネルギーが上昇することを見出した。S,SS,およびSCH_2Sで結合したCdS粒子二量体の電子状態には粒子間相互作用による変化は見られなかった。種々の有機物を結合させた半導体粒子の反応性について調べたところ、有機物吸着によるブロック効果が見出された。
ミルク由来ペプチドにおける新規抗アレルギー物質の同定、および作用機構の解明

平成18年度、本研究では、ミルク由来ペプチドに含まれる新規抗アレルギー物質の単離、および作用メカニズムの解明を目的として実施した。本研究におけるペプチドサンプルはペプチドメーカー(DMVJAPAN)より入手し平均分子量の異なる4種のカゼイン由来ペプチド混合物を用いた。ペプチド混合物を培地中へ添加し24時間培養後、培養上清中のIgE産生量をELISA法により測定した。その結果、CE90GMM(平均分子量640Da)およびWE80BG(平均分子量570Da)のみに有意なIgE産生抑制効果が認められた。また、CE90GMMに関しては橋本ら^<1)>の報告により数種類のペプチドが同定されており、本研究では同定されたペプチドの中で低分子量のEQPI(Glu-G-Pro-Ile)、DMES(Asp-Met-Glu-Ser)、KIKE(Lys-Ilc-Lys-Glu)、HAQ(His-Ala-Gln)の4種類に着目し同様の検討を行ったところKIKEならびにHAQに有意なIgE産生抑制効果が認められた。さらに、FITC標識KIKEを用いて、KIKEペプチドと細胞との相互作用を蛍光顕徽鏡にて検討したところ、KIKEはり266細胞内に取り込まれて作用し膜部分に強く局在していることが明らかとなった。よって、KIKEは1型アレルギーに対して効果を有する低分子ペプチドの一つとして期待された。[学会発表;2件]1,岡本威明、小野紗佑里、湊川洋介「乳タンパク質由来ペプチドにおける新規抗アレルギー物質の検索」第13回日本免疫毒性学会学術大会講演要旨集p69.2006.2,岡本威明、小野紗佑里、湊川洋介「ミルク由来ペプチドにおける新規抗アレルギー物質の探索」2007年度日本農芸化学会大会講演要旨集p283.2007.本研究では、乳タンパク質由来ペプチドに含まれる新規抗アレルギー物質の単離、および作用メカニズムの解明を目的として実施した。本研究におけるペプチドサンプルはペプチドメーカーであるDMV JAPANより入手した。まず、最初にカゼインタンパク由来ペプチド混合物としてCE90GMM(平均分子量640Da)およびCE90STL(平均分子量380Da)、ホエータンパク由来ペプチド混合物としてWE80BG(平均分子量570Da)およびWE80BH(平均分子量1378Da)の4種を用いて、ヒトミエローマU266細胞によるIgE産生に及ぼす影響について検討した。ペプチド混合物を培地中へ添加し24時間培養後、培養上清中のIgE産生量を酵素抗体法(ELISA法)により測定した結果、CE90GMMおよびWE80BGのみに有意なIgE産生低下効果が認められた。また、CE90GMMに関しては、橋本らの報告^<1)>により、種々のpH条件下で逆相クロマトグラフィー(RP-HPLC)により分画され、それぞれのペプチドのアミノ酸配列が同定された。本研究では、同定されたペプチドの中で、低分子量のEQPI(Glu-Gln-Pro-Ile)、DMES(Asp-Met-Glu-Ser)、KIKE(Lys-Ile-Lys-Glu)、HAQ(His-Ala-Gln)の4種類に着目し、ペプチド合成を行い同様の実験を行った。その結果、KIKE、HAQに有意なIgE産生抑制効果が認められた。中でも、KIKEに強いIgE産生抑制効果が認められた。一方、DMES、EQPIには有意なIgE産生抑制効果は認められなかった。以上の結果より、KIKEが抗アレルギー効果を持つペプチドの候補として挙げられ、等電点(p/)は8.59と塩基性であることより、細胞との相互作用が強く、IgE産生抑制効果が強く発現したのではないかと示唆された。[学会発表;2件]1,岡本威明、小野紗佑里、湊川洋介「乳タンパク質由来ペプチドにおける新規抗アレルギー物質の検索」第13回日本免疫毒性学会学術大会講演要旨集p69.2006.2,岡本威明、小野紗佑里、湊川洋介
鉱物の構造・物性予測のための計算機シミュレーションシステムの開発

鉱物の構造及び種々物性の計算機シミュレーションの手法としては,エネルギー最小化(WMIN)法,格子動力学(LD)法,分子動力学(MD)法が最近良く用いられている.本研究ではまず,これら互いに異なった特徴を持ち,相補的なWMIN, LD, MDの3方法を,広く一般の鉱物科学者が使用しやすいように整備し,且つ用途に応じて3方法を使い分けることが出来る計算機シミュレーションシステムを構築した.計算機シミュレーションの成功の可否は,いかに高精度で,且つ実際の系に適用可能な原子(又はイオン)間ポテンシャルを使用できるかどうかによる.故に,地球を構成する主な元素である,Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Oの7原子系についての原子間ポテンシャルを,実測の構造・物性データに基づいた経験的手法と,量子力学計算に基づいた非経験的手法を併用することにより極めて精密に求めることを試みた.経験的手法では,地殻,マントルの重要な構成鉱物であるシリカ,長石,カンラン石とその高圧相,キ石とその高圧相,各種酸化物をとりあげ,それらについての実測の結晶構造データ,圧縮率・弾性定数データを高精度で再現するとの条件を用いて,上記7原子系についての精密な原子間ポテンシャルを導出することに成功した.一方,非経験的手法では,上記7原子系の各種モデルクラスターについて,それらの電子状態,原子間相互作用の量子力学計算を行い,その結果を用いて,有効原子間ポテンシャルの導出を行った.加えて,多体ポテンシャルの可能性を検討した.鉱物の構造及び種々物性の計算機シミュレーションの手法としては,エネルギー最小化(WMIN)法,格子動力学(LD)法,分子動力学(MD)法が最近良く用いられている.本研究ではまず,これら互いに異なった特徴を持ち,相補的なWMIN, LD, MDの3方法を,広く一般の鉱物科学者が使用しやすいように整備し,且つ用途に応じて3方法を使い分けることが出来る計算機シミュレーションシステムを構築した.計算機シミュレーションの成功の可否は,いかに高精度で,且つ実際の系に適用可能な原子(又はイオン)間ポテンシャルを使用できるかどうかによる.故に,地球を構成する主な元素である,Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Oの7原子系についての原子間ポテンシャルを,実測の構造・物性データに基づいた経験的手法と,量子力学計算に基づいた非経験的手法を併用することにより極めて精密に求めることを試みた.経験的手法では,地殻,マントルの重要な構成鉱物であるシリカ,長石,カンラン石とその高圧相,キ石とその高圧相,各種酸化物をとりあげ,それらについての実測の結晶構造データ,圧縮率・弾性定数データを高精度で再現するとの条件を用いて,上記7原子系についての精密な原子間ポテンシャルを導出することに成功した.一方,非経験的手法では,上記7原子系の各種モデルクラスターについて,それらの電子状態,原子間相互作用の量子力学計算を行い,その結果を用いて,有効原子間ポテンシャルの導出を行った.加えて,多体ポテンシャルの可能性を検討した.計算機シミュレーションの成功の可否は、いかに高精度で、且つ実際の系に適用可能な原子間ポテンシャルを求めることができるかどうかによる。平成10年度は、O,Na,Mg,Al,Si,K,Caの7原子系についての原子間ポテンシャルを、経験的手法と非経験的手法を併用することにより極めて精密に求めることを主目標に置いた。経験的手法(松井が担当)では、地殻、マントルの重要な構成鉱物であるシリカ、長石、カンラン石とその高圧相、キ石とその高圧相、各種酸化物をとりあげ、それらについての実測の結晶構造データ、圧縮率・弾性定数データを高精度で再現するとの条件を用いて、O,Na,Mg,Al,Si,K,Caの7原子系についての精密な原子間ポテンシャルの導出を試みた。多くの鉱物についての繰り返し計算が必要なので、計算機シミュレーションとしては、迅速な計算が可能なWMIN法を用いた。加えてWMINプログラムの整備を行った。更に、結晶中における多体相互作用を考慮すべく、イオンの大きさが結晶場の影響を受けて変化するBreathingshell modelを取り扱えるようにWMIN及びMDプログラムを改良した。一方,非経験的手法(常行が担当)では,鉱物の高圧相の第一原理によるシミュレーションをめざして、第一原理経路積分分子動力学法プログラムを開発し、並列計算機向けの最適化を行った。また最初の応用計算として、シリコン結晶中の水素等の分布について調べ、軽元素に特有の量子効果を明らかにした。我々は最近,結晶内の多体相互作用を取り扱うべく,イオンの大きさが結晶場の影響を受けて,等方的に変化するbreathing shell model(BSM)を組み込んだ分子動力学シミュレーションの手法を開発することに成功した.平成11年度は,分子動力学法に加えて,エネルギー最小化法と格子動力学法を用いて,BSMを取り扱うためのコンピュータプログラムを開発した.更に,BSMを用いた計算機シミュレーションをMgO結晶,MgSiO_3の3種の多形(エンスタタイト,イルメナイト,ペロフスカイト),Mg_2SiO_4の3種の多形(オリビン,変型スピネル,スピネル)に適用することにより,これら7種の結晶のすべてについて,結晶構造と弾性定数,及びそれらの温度圧力依存の実測データを高精度で再現することに成功した.特に,体積弾性率と熱膨張率については,実測データが存在する広範な温度圧力領域に渡って,それぞれの実測値を高精度で再現することができた.

加えて,第一原理電子状態理論に基づき原子間相互作用を計算するための,第一原理経路積分分子動力学法プログラムを開発するとともに,同プログラムを用いて,超高圧下(150GPa付近)における個体水素の構造シミュレーションを行い,高温低圧のI相,低温低圧のII相,低温高圧のIII相,それぞれの構造の特徴を明らかにした.特にII相において,量子効果により分子回転が止まるという,量子局在現象を見出した.任意の温度・圧力下における鉱物の構造及び種々物性の計算機シミュレーションの手法としては,エネルギー最小化(WMIN)法,格子動力学(LD)法,分子動力学(MD)法が最近良く用いられている.平成12年度はこれら3方法を,より使用しやすいように整備した。加えて,MgO結晶,MgSiO_3多形(エンスタタイト,メジャーライト,イルメナイト,ペロフスカイト),Mg_2SiO_4多形(オリビン,変型スピネル,スピネル)について,多体相互作用を含んだ高精度な有効原子間ポテンシャルモデルを求めるとともに,WMIN法とMD法を用いて,適用できる汎用的な原子間ポテンシャルをK,Na,Al,Caを含んだ系に拡張することを試みた.即ち,Al,Caを含んだ鉱物として,パイロープ及びグロシュラールガーネットを,K,Na,Alを含んだ鉱物として,アルバイト及びマイクロクリン等を取り上げ,それらの常温常圧下における実測の結晶構造,圧縮率,及び熱膨張率を共に精度良く再現するとの条件用いて,K,Na,Al,Caを含んだ種々ケイ酸塩に適用できる原子間ポテンシャルモデルを求めることに成功した.非経験的手法として,結晶内の原子核分布を経路積分法によって量子力学的に取り扱い,密度汎関数法に基づく第一原理電子状態計算によって各瞬間の原子間力を求めながら,MD法によって効率的サンプリングを行うための各種プログラムの開発・整備を行った.O, K, Na, Mg, Al, Si, Caの7原子系については、これまでの研究により、かなり精密なポテンシャルモデルを求めることが出来た。研究の最終年度である本年度は、これら7原子系について求められたポテンシャルを、一層精密化、一般化することを試みた。精密なポテンシャルを求めるために、経験的手法と非経験的手法を併用した。経験的手法では、上記7原子を含んだ各種の酸化物・ケイ酸塩鉱物をとりあげ、それらについての実測の結晶構造データ、圧縮率・熱膨張データを高精度で再現するとの条件を用いて、精密な原子問ポテンシャルの導出を試みた。更に、得られたポテンシャルが、実測の構造と物性を再現出来るかどうかを詳細に調べた。加えて、任意の温度・圧力下における鉱物の構造及び種々物性の計算機シミュレーションを行うための、WMIN、LD及びMD計算機プログラムを、広く一般の鉱物科学者が使用しやすいように一層整備した。一方,非経験的手法では,酸化物・ケイ酸塩系の各種モデルクラスターについて,それらの電子状態,原子間相互作用の量子力学計算を行い,その結果を用いて,有効原子間ポテンシャルの導出を行った。加えて,得られた非経験的原子間ポテンシャルが、種々酸化物・ケイ酸塩鉱物について、それらの実測の構造・物性データをかなりな精度で再現できることを確かめた。又、これらの計算を行うための各種プログラムの開発・整備を行った。
クロマチン構造調節を担う新規メゾスケール複合体の探索と機能解析

本研究はクロマチン構造調節を担う新規メゾスケール(巨大分子量)複合体群の探索・機能解析を行う事によってメゾスケール複合体群によるクロマチン構造調節機構の存在を証明することを目指すものである。平成23年度は、主に申請時に研究代表者が見いだしていた新規メゾスケール複合体MERU(mesoscale epigenetic regulatory unit)の形成メカニズム、および作用機序に焦点を当て、研究を行った。具体的には複合体の形成へ影響を与える薬剤の探索を行い、Protein Kinase C (PKC)を活性化するホルボールエステル(TPA)処理によってMERUの形成量が一過的に増加することが明らかとなった。そこでPKC依存的にリン酸化を受けるMERU構成因子を探索した結果、機能未知タンパク質・CG1737を同定する事に成功した。さらにin vitroにおいてPKCによってCG1737が直接リン酸化を受ける領域も特定した。CG1737の発現を抑制した場合、TPA刺激依存的なMERU形成の増加が起きない事から、CG1737はMERUの形成に必須な因子であることが分かった。また、同条件下では、TPA刺激によってMERUを介して発現上昇するショウジョウバエc-Junホモログ(Jra)遺伝子の転写、およびc-JunプロモーターへのMERU構成因子のリクルートメント、c-Jun遺伝子近傍の活性化クロマチン構造の形成も観察されなかった。平成24年度は申請者の休職に伴い研究は実施していない。本研究によって、CG1737はPKCによりリン酸化を受けメゾスケール複合体MERUの形成を促すbridging因子として働くこと、MERUはPKC刺激下流でクロマチン構造変換を介してc-Jun転写活性化に働く可能性が示唆された。本研究はメゾスケール複合体群によるクロマチン構造調節機構を証明することをを目的とし、複合体群の探索・機能解析を目指すものである。平成23年度は、主に既に研究代表者が見いだしていた新規メゾスケール複合体MERUの形成のメカニズム、およびそのクロマチン構造調節における作用機序に焦点を当て、研究を行った。具体的にはMERUの複合体構成タンパク質群を同定した結果から、既知ヒストン修飾酵素複合体およびクロマチンリモデリング因子複合体を含む事が明らかとなり、これら既知複合体が会合しメゾスケール複合体を形成する機構を調べた。まず、Protein Kinase C (PKC)を活性化するホルボールエステル(TPA)を用いて細胞を処理するとMERUの形成量が一過的に増加する事から、PKCを介してリン酸化を受けて複合体群の会合を促進させるbridging factorの存在が示唆された。次に、TPA処理未処理、およびPKC阻害剤処理後の細胞抽出液から、リン酸化タンパク質を精製し、PKC依存的にリン酸化を受けるMERU構成因子を探索した結果、CG1737という機能未知タンパク質を同定した。さらにCG1737をノックダウンすることによりTPA刺激依存的なMERU形成量の増加が見られなくなった事から、CG1737はMERUの形成に必須な因子であることが分かった。またCG1737のノックダウンによりTPA刺激によって発現上昇するショウジョウバエc-Junホモログ(Jra)の発現変動、およびc-JunプロモーターへのMERU構成因子のリクルートメント、c-Jun遺伝子近傍の活性化クロマチン構造の形成も認められなくなった事から、CG1737およびPKCによるリン酸化を介したメゾスケール複合体MERUの形成がPKC刺激下流でのc-Jun遺伝子発現において重要な機能を担っている可能性が示唆された。交付申請書に記載した平成23年度の研究計画2項目のうち、2点目の新規メゾスケール複合体形成候補因子のスクリーニングについては、全く着手できておらず、若干の遅れが出ている。その理由として、1点目の研究計画である申請時に新たに同定したメゾスケール複合体MERUの機能解析に、注力してしまった事があげられる。

平成24年度は23年度に得られた結果をまとめるとともに、未だ着手できていないもう一つの新規メゾスケール複合体構成因子CG1828の複合体解析、機能解析に注力する。本研究は2年間の計画であるので、平成23年度内に着手できなかった新規因子のスクリーニングは、残りの研究期間が一年間であることを考えると、因子群の探索のみで終わってしまい機能解析にまで着手できない可能性が高いため、研究計画の優先度としては下げる必要があると考えている。研究経費の主となる消耗品は実験試薬、ガラス器具、ショウジョウバエ系統の購入および系統維持のためのバイアル・飼料等の購入費に該当する。その他、タンパク質複合体精製(細胞の大量培養に使用する血清・培地類、複合体精製に用いるカラム類等)や、質量分析計に供するサンプル調整に要する酵素やプレート類を申請する。また免疫染色に使用する各種抗体類を購入する。一方、本研究課題遂行上必要な備品類、具体的には質量分析装置、遺伝子改変ショウジョウバエ飼育施設、蛍光免疫染色のための顕微鏡類等の設備はすべて現有設備でまかなえる。消耗品以外の経費としては、研究成果発表のための旅費・論文投稿のための経費、英文校閲謝金、抗体作成外注費に充当される。
線形符号の誤り訂正限界に関する幾何学的研究

長さn、次元k、最小距離dのq元体上の線形符号を[n,k,d]q符号と呼ぶ。[n,k,d]q符号が存在するようなdの最大値dq(n,k)を求める問題(これは、[n,k,d]q符号が存在するようなnの最小値nq(k,d)を求める問題と等価)は代数的符号理論における基礎的な未解決問題の一つである。本研究では、射影空間を通した幾何学的な手法を用いて、新しい線形符号の構成、及び、存在性が不明な線形符号(例えば、既知の限界式で等号をみたすような符号)の非存在の証明等の成果を得た。q元体上の長さn,次元k,最小距離dの線形符号([n,k,d]q符号)が存在する限界(具体的にはnの最小値n_q(k,d)やdの最大値d_q(n,k))を決定する問題は、符号理論において最も基本的な研究課題の一つであるが、qとkが小さい値の場合でも多くの未解決問題が存在し、活発に研究されている。本年度は、まず昨年度に引き続いてq=4の場合に取り組み、4元線形符号に関連して現れる射影空間PG(r,4)の奇集合の分類を応用して、d=1 (mod 4)のときの3重拡張可能性などに関する新たな拡張定理を得た。この結果は、n_4(5,d)の決定問題に関する研究に寄与することが期待される。また、n_5(5,d)の決定問題にも取り組み、Projective DualやGeometric Puncturingといった幾何学的な手法を駆使して、新しい最適線形符号を構成することができた。これらの成果は、ブルガリアで開催された国際会議OC2013や国内の研究集会等で発表した。q元体上の長さn,次元k,最小距離dの線形符号([n,k,d]q符号)が存在する限界(具体的にはnの最小値n_q(k,d)やdの最大値d_q(n,k))を決定する問題は、符号理論において最も基本的な研究課題の一つであるが、(q,k) = (3,6), (4,5), (5,5), (7,4), (8,4)の場合でも多くの未解決問題が残っている。本年度は、まずq=4, k=5の場合に取り組み、d = 2 (mod 4)の4元線形符号に関連して現れる射影空間PG(r,4)の奇集合について調べ、r=4のときの分類を得た。更に、その分類を応用して、4元線形符号に対する新しい拡張定理を証明した。この定理は、今後、4元線形符号の存在限界を求める研究において、活用されることが期待される。また、q=8, k=4の場合にも取り組み、線形符号の生成行列から得られる多重集合から、幾何学的な対象を削除することによって最適な符号を構成するGeometric Puncturingに関する新たな知見を得た。この手法は、特に符号の長さが大きな値の新しい符号を構成する際に有効であると考えられる。これらの成果は、ブルガリアで開催された国際会議ACCT2012や国内の研究集会等で発表した。q元体上の長さn,次元k,最小距離dの線形符号([n,k,d]q符号)が存在する限界(具体的には、[n,k,d]q符号が存在するような、長さnの最小値n_q(k,d)や最小距離dの最大値d_q(n,k))を決定する問題は、符号理論において最も基本的かつ古典的な研究課題の一つであるが、qとkが小さい値の場合でも多くの未解決問題が存在し、今なお活発に研究されている。本年度は、昨年度に引き続いてq = 5の場合に取り組み、まず5元5次元の最適な線形符号の構成を主にコンピュータを用いて行った。これは、ブルガリア科学アカデミーのIliya Bouyukliev教授や大学院生との共同研究で、国際学術雑誌Discrete Mathematicsに掲載された。また、Projective DualとGeometric Puncturingという幾何学的な手法を組み合わせた5元5次元の具体的な符号の構成を一般化することにより、新たにq元体上の最適な線形符号の構成が得られた。特に、Griesmer符号を構成した結果は、著名な国際学術雑誌Designs, Codes and Cryptographyに掲載予定である。また、新たな試みとして、qが比較的大きな値のときの4次元線形符号の存在限界についても、大学院生達と共に考察を行った結果、巡回符号の一般化であるQC符号やQT符号を更に代数的に一般化した符号として最適な線形符号を構成する手法や、Griesmer符号の非存在に関する新たな知見が得られた。これらの成果は、ロシアで開催された国際会議ACCT2014や国内の研究集会等で発表した。q元体上の長さn,次元k,最小距離dの線形符号([n,k,d]q符号)が存在する限界([n,k,d]q符号が存在するような長さnの最小値n_q(k,d))を決定する問題は、符号理論において最も基本的かつ古典的な研究課題の一つであるが、qとkが小さい値の場合でも多くの未解決問題が存在する重要な研究課題である。本年度は、まず昨年度に扱った5元5次元の最適な線形符号の構成の一般化を追求し、Belov型のGriesmer符号の構成方法を一般化したGriesmer限界に近い線形符号の構成方法を見出すことができた。

これによって、dのq進展開からどのようなGPS符号(Simplex符号からGeometric Puncturingによって得られる線形符号)が構成できるかを簡単に判定できるようになった。この成果については、アメリカで開催された国際会議CoCoA15における招待講演で報告した。また、qが比較的大きな値のときの4次元線形符号の存在限界についても大学院生と共に考察を行った結果、Griesmer符号の非存在に関する新たな結果が得られ、4次元線形符号の結果のうちの一つは一般の次元で成り立つことも証明できた。これらの結果は、国際学術雑誌Discrete Mathematics誌に掲載された。国際的な共同研究としては、PG(2, 7)の(29, 5)-arcの分類をブルガリア科学アカデミーのIliya Bouyukliev教授や韓国・慶尚大学のE.J. Cheon博士と共に行い、conicを用いた有名なBarlotti型arcからtransitionという手法で22種類の全てのarcを構成できることを示した。これらの成果については、国内の研究集会等で発表した。長さn、次元k、最小距離dのq元体上の線形符号を[n,k,d]q符号と呼ぶ。[n,k,d]q符号が存在するようなdの最大値dq(n,k)を求める問題(これは、[n,k,d]q符号が存在するようなnの最小値nq(k,d)を求める問題と等価)は代数的符号理論における基礎的な未解決問題の一つである。本研究では、射影空間を通した幾何学的な手法を用いて、新しい線形符号の構成、及び、存在性が不明な線形符号(例えば、既知の限界式で等号をみたすような符号)の非存在の証明等の成果を得た。ブルガリアのBouyukliev教授との共同研究によって5元5次元の最適な線形符号の構成について成果を上げることができただけでなく、その結果の一部を一般化することに成功し、一般の有限体上のBelovタイプとは全く異なるGriesmer符号の構成が得られた。また、線形符号の拡張可能性についても新たな一般化が得られた。代数的符号理論nq(k,d)の値を決定するためには、特定のパラメータの符号の非存在証明と最適な符号の構成が必要となる。符号の構成については、具体的な符号の幾何学的な構造を分析し、最適なq元線形符号の構成への一般化を引き続き考察したい。また、Griesmer符号が存在しない場合の特徴付けにも着手したい。新しい最適線形符号のコンピュータを用いた探索に関しては、ブルガリア科学アカデミーのBouyukliev教授に協力を仰ぐ予定である。未解決問題を含む低次元のnq(k,d)表はwebsiteで公開しており、随時更新する予定である。できれば、q = 9の場合の表も新しく作成したい。具体的なqとkの値に対して[n,k,d]_q符号が存在するnの最小値を全てのdについて決定する問題において、多くの成果を上げることができた。特に、BelovタイプのGriesmer符号の構成方法を一般化したGeometric Puncturingの手法を提案し、最適な線形符号を構成する上で有効であることを具体的に示すことができた。また、線形符号の拡張可能性についても新たな知見が得られた。最適な線形符号が存在する限界を求める問題の中で、最近研究が停滞していたq=4, k=5の場合について、非存在を証明する上での活用が期待される拡張可能性に関する新たな条件を求めることができた。また、有限幾何で盛んに研究されているblocking setを利用した座標削除による符号の構成方法を新たに提案し、具体的に新しい最適な線形符号を一般のq元体上で構成することができた。海外出張に使う予定の費用を、他の予算から拠出することができたため。
単一ナノサイズ発光体-金属ナノ構造系の光子アンチバンチング挙動評価

生成した励起子同士が相互作用することで励起子の数が減ってしまう現象は、高効率な発光体や太陽電池を開発するうえで問題となっている。本研究では、金や銀などの金属ナノ構造と相互作用させることにより、励起子の減少がどうなるかを詳細に調べた。その結果、金属ナノ構造との相互作用の強さに依存し、励起子の減少を防ぐことができることを世界にさきがけて初めて見出した。つまり、金属ナノ構造を用いることにより、発光体や太陽電池を高効率化できることが示唆された。本研究の目的は、「単一ナノサイズ発光体が金属ナノ構造のプラズモンと相互作用した系」の光子アンチバンチング挙動を詳細に解明することである。アンチバンチング挙動が観測されれば、プラズモンにより発光体から単一光子を効率よく取り出せることを意味し、高輝度な単一光子発生源の創製につながる。逆にアンチバンチング挙動が観測されなければ、プラズモンにより「励起子消滅過程」を抑制可能であることを意味する。励起子消滅過程は、生成した励起子が消えてしまう過程であるため、有機ELなどの発光デバイスや太陽電池などにおいては、好まれざる過程である。プラズモンにより、この励起子消滅過程を抑制できれば、これらデバイスの飛躍的な効率向上につながると考えられる。本研究では、アンチバンチング挙動をモニターすることにより、励起子ダイナミクスを詳細に解明し、上記について指針を得ることがねらいである。本年度は、以下の2項目に重点をおき、研究を遂行した。1.原子間力顕微鏡(AFM)を組み合わせた顕微分光システムの構築。2.単一量子ドット-銀ナノ構造系のアンチバンチング挙動評価。本研究を効率よく遂行するためには、単一ナノサイズ発光体-金属ナノ構造間の距離を正確に制御し、その距離に依存した特性を詳細に解明することが必要である。その距離制御を行うため、1によりAFMの探針による金属ナノ構造のマニピュレーションおよび距離の計測を導入する。市販のAFMを倒立型顕微鏡上に乗せ、徹底的なノイズ除去、新規光検出系の構築を行うことで、ナノメートルの空間分解能で試料形状を評価でき、同時に単一ナノサイズ発光体からの微弱光も検出可能なシステムの構築に成功した。2は、単一量子ドット-銀ナノ粒子系について、その距離に依存し、アンチバンチング挙動が異なることを見出した。発光スペクトル、発光寿命、アンチバンチング挙動の相関を測定することで、そのメカニズムについて詳細な解明を行った。励起子消滅過程は、生成した励起子が消えてしまう過程であるため、有機ELなどの発光デバイスや太陽電池などにおいては好まれざる過程である。詳細な解明には、発光体と金属ナノ構造間の距離を明確に制御することが必要不可欠である。そこで本年度は、以下の2項目に重点をおき、研究を遂行した。1.原子間力顕微鏡(AFM)のカンチレバーによる金ナノ粒子の操作とそれに伴う発光挙動変化の評価。2.単一量子ドット-シリカコート銀ナノ粒子系のアンチバンチング挙動評価。1については、まず昨年度構築した装置を駆使することで、金ナノ粒子の操作を行い、実際にカンチレバーにより金ナノ粒子を操作可能であることを見出し、その操作可能距離の精度について詳細な検討を行った。その後、単一量子ドットに対し、金ナノ粒子を近づけることにより、単一量子ドットの発光挙動を変化させることが可能であることを見出した。2は、銀ナノ粒子の周りを明確な厚さを有するシリカ相で覆うことにより、単一量子ドット-銀ナノ粒子間距離を制御する試みである。数種類の厚さを有するものを用いて行った結果、その厚さ、すなわち距離に依存した発光挙動の変化が明確に観測され、これまでよりも、より詳細な知見を得ることに成功した。本研究の目的は、「単一ナノサイズ発光体がプラズモンと相互作用した系」の光子アンチバンチング挙動を詳細に解明することである。

励起子消滅過程は、生成した励起子が消えてしまう過程であるため、有機ELなどの発光デバイスや太陽電池などにおいては好まれざる過程である。プラズモンによりこの励起子消滅過程を抑制できれば、これらデバイスの飛躍的な効率向上につながると考えられる。本年度は以下の項目に重点をおき研究を遂行した。上記を詳細に解明するには、発光体と金属ナノ構造間の距離を明確に制御することが必要不可欠である。そこで、1.原子間力顕微鏡(AFM)のカンチレバーによる金ナノ粒子の操作、および金属コートカンチレバーを用いた単一量子ドット(QD)の発光挙動評価、2.単一QDーシリカコート銀ナノ粒子系のアンチバンチング挙動評価を行った。1では、カンチレバーによる金ナノ粒子操作の精度を詳細に評価し、精度向上のためのパラメーターを決定した。また、金属コートカンチレバーを用いることで、数nmの精度で距離制御が可能であることを見出した。その後、これらを用い、単一QDの発光挙動変化を観測することに成功した。2では、銀ナノ粒子を覆ったシリカ膜の厚さに依存してQDの発光挙動に違いが見られ、シリカ膜厚が薄いほど、すなわち、QD-銀ナノ粒子間距離が近いほど、発光寿命が短くなり、それに伴いアンチバンチング挙動を示しにくくなることを見出した。つまり、プラズモンと強く相互作用することにより、励起子消滅過程を抑制し、発光させることが可能であることを見出した。実験計画通り、原子間力顕微鏡のカンチレバーにより、金属ナノ粒子を操作し、発光体の発光挙動を変化させることに成功するなど、おおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画通り推進していく予定であり、上記の金ナノ粒子の操作やシリカコート金属ナノ粒子を用いた研究に加え、金属ナノワイヤーを駆使した研究も行っていく予定である。
チフス病における腸内フロ-ラによる食細胞反応性の質的変化の誘導とその意義

MCLAとPMA(phorbol mgristate acetatd)の組合せによる実験をマウス肝潅流系に持込み生体反応を直接みるEx vivoにおけるMCLA依存性化学発光法で食細胞の機能を追跡した。無菌マウス感染群におけるEx riveのMCLA依存性化学発光反応では,感染後7日,14日と経過するに従いその値の上昇傾向が観察された。普通マウス感染群では,肝潅流によるEx vivoのルシフェリン依存性化学発光法では感染後3日目で最高値を示した。Kupffer細胞を分離してザイモサン刺戟によるMCLA依存性化学発光反応を無菌マウス感染群と普通マウス感染群との間で比較検討したが,両群におけるKupffer細胞の反応のパタ-ンはザイモサンで刺戟した場合でも,刺戟しない場合でも著明な差はみとめられなかった。Ex vivoにおけるMCLA依存性化学発光反応のバタ-ンをみると,PMAで刺戟した場合には,刺戟しない場合に比して,その値が高く評価され両者の間に比較的著明な差が観察された。無菌マウス及び普免マウス感染群においてEx vivoでのO^ー_2産生パタ-ンの追跡の結果得られた成績と,感染過程を通じて観察された肝における肉芽腫性点病病変の変化及び肝,脾から回収された菌数との間の相関関係を検討する時,肝の肉芽腫性病変の強弱と,病巣から回収された感染菌の菌数の多寡との間に平行関係がみとめられないという成績が得られた。これは感染病原菌(ネズミチフス菌)と肝に形成された肉芽腫性病変との間に直接的な因果関係が成立しないという細胞内寄生性菌の感染病の病態の存在が示唆されたものとして興味深い。以上のようにネズミチフス菌の病原性発現機構には,本菌の感染により誘導される組織病変に対する免疫反応による組織傷害またはその機構の中で誘導される宿主側因子(O^ー_2)などによる病変形成といったメカニズムの関与が強調されるところである。マウスに対し通性細胞内寄生性を示すネズミチフス菌の皮下感染系を用いて、宿生防御反応応の解析を血中顕粒球、腹胞細胞及び肝から抽出されたKupffer細胞Ckp細胞と略richと思われる細胞の活性酸素を指標として化学発光性で測定した。ザイモサン,PMA(Phorbol Mgristate Acetate)の膜刺栽物供び刺栽し,ルミノ-ルあるいはルシフェリン依存性化学発光法を用いての宿生食細胞の反応性が腸内フロ-ラによってどのような修飾がもたらされるか検討した。普通マウスの顕粒球に対するザイモサン刺栽によるルンフェリン依存性化学発光では,O_2産生は菌感染後35日目で最高値を示した。腹腫細胞では,その値が顕粒対の約20倍となり、この値は菌感染後持続て保たれていた。肝をピンセットでバラバラにしたのちガラスシャ-レに吸着させたKP細胞richな検体での成続でも腹膜も細胞と同じパ-タンを示しといた。普通マウス実験群における肝潅流によるEx vivoのルンフェリン依存性化学発光法では,感染後3日目で最高値を示した。又無菌マウスの実験群におけるExvivoのルシフェリン依存性化学発光法では、感染後5,7,14日と経過するにしたがつて上昇傾向を示した。

このよう普通マウスや無菌マウス実験群でみられたEx vivoにおいて得られた成績は、カ-ボンクリヤランス法によるcorrected Phegocytic index(2値)のパタ-ンと同じ傾向を示した。ルンフェリン依存性化学発光を用いたO_2を中心とする普通マウス食細胞の反応性の差を顕粒球とKp細胞で比較すると、Kp細胞richな細胞においては胞粒球にくらべ約20倍高い成積が得られたことは、通性細胞内寄生性菌であるネズミチフス菌感染に対する発病病理を探求する上に興味ある情報が提供されているように思われる。無菌マウス及び普通マウスのネズミチフス菌感染群の感染経過の経時的追跡において,吸着法で分離したクッパ-細胞のルミノ-ル依存性化学発光値とMCLA(ルシフェリンanalg)依存性化学発光値変動のパタ-ンが異なっているという結果が提出されたが,このことは腸内フロ-ラの存否によってクッパ-細胞の反応性が量的,貭的に異なっているということを示唆とている。一方においてEx vivoにおいて得られたMCLA依存性化学発光反応性は,in vitroにおけるそれと比較して,よりin vivoに近い反応性を反映しているように思われ,in vivoにおける感染に対する食細胞の反応性を時間生物学的光場から把握して行く上に有用な方法として評価されよう。かくして,無菌マウス及び普通マウス感染群においてEx vivoでのO^-_2産生パタ-ンの追跡の結果得られた成績と,感染過程を通じて観察された肝における肉芽腫性点症病変の変化及び肝,脾から回収された菌数との間の相関関係を検討する時,肝の肉芽腫性病変の強弱と,病巣から回収された感染菌の菌数の多寡との間に平行関係がみとめられないという成績が得られた。これは感染病原菌(ネズミチフス菌)と肝に形成された肉芽腫性病変との間に直接的な因果関係が成立しないという細胞内寄生性菌の感染病の病態の存在が示唆されたものとして興味深い。以上のように細胞内寄生性菌の感染症における病原性発現機構には,ネズミチフス菌感染により誘導される組織病変に対する免疫反応による組織傷害またはその機構の中で誘導される宿主側因子(O^-_2など)による病変形成といったメカニズムの関与が強調されるところである。
肺上皮細胞を介した2型自然リンパ球の数的制御機構

慢性炎症性気管支炎は、大きく喘息と慢性閉塞性気管支炎(COPD)に分類される。ILC2は、2型サイトカインを産生することにより、喘息の増悪させるため、現在大きな注目を浴びている細胞である。私達は、そもそも、ILC2における転写因子Runxの機能を調べるために、ILC2の前駆細胞(PLZF陽性)において、全てのRunxの結合パートナーであるCbfbの機能欠損を誘導し(Cbfb f/f: PLZF-Creマウス)、全てのRunxの機能不全を誘導した。PLZFは、血球以外に上皮細胞でも発現するため、Cbfb f/f: PLZF-Creマウスでは、ILC2の機能障害と非血球組織の異常を認めた。ILC2は、アレルギー炎症で不活性化状態になりにくい細胞といわれていたが、その作用機序は明らかになっていなかった。Runxが欠損してもILC2は肺で正常に分化するが、アレルギー炎症で活性化すると疲弊様現象を来し、低活性状態になることを報告した(Nat Commun 2019)。Cbfb f/f: PLZF-Creマウスにおける血球外異常として、1)肺ILC2の分化微小環境障害、2)COPD様病変を認めた。野生株の骨髄をCbfb f/f: PLZF-Creマウスに移入すると、肺だけでILC2が減少した。肺ILC2の分化微小環境障害はRunx1の機能欠損が起因すること、Runx1の発現は肺上皮細胞で非常に高いこと、上皮細胞でPLZFが発現していることより、肺上皮細胞特異的にRunxの欠損を誘導した(Cbfb f/f: Shh-Cre)。しかし、有意差のある肺ILC2の減少を認めたものの、その減少は軽度であり、COPD様病変も認めなかった。現在は、Cbfb f/f: PLZF-Creマウスにおける肺間質細胞の障害を検討している。Cbfb f/f: PLZF-Creマウスの表現型として、1)肺ILC2の分化微小環境障害と2)COPD様病変だけを、研究の対象としていた。しかし、Cbfb欠損ILC2が激しいアレルギー炎症を受けると、機能が低下することが分かり、そのデータを先に論文にまとめた(Nat Commun 2019)。この機能低下現象は、IL-10、Tigit、Blimp1といった抑制性分子の発現上昇を伴うことから、疲弊様現象と名付けた。ILC2の疲弊様現象は、Cbfbが欠損していなくても、起きることがわかった。ILC2は、各種アレルギー疾患と相関することが分かっており、ILC2疲弊様現象の発見は臨床的意義が大きいと考えている。肺ILC2の分化微小環境障害とCOPD様病変は、肺上皮細胞のRunx欠損が原因であると考えていた。しかし、気管支上皮細胞特異的Cre(Scgb1a1-Cre-ERT2)と肺胞上皮細胞特異的Cre(Sftpc-Cre-ERT2)では、大きな変化を認めず、全肺上皮特異的Cre(Shh-Cre)を用いてCbfbを欠損させた時初めて、有意差のある肺ILC2の減少を得た。しかし、その減少は大きなものではなく、COPD様現象も認められなかった。Cbfb f/f: PLZF-Creマウスの間質細胞においても、Runxの機能欠損が誘導されていることが分かったため、上皮細胞と間質細胞の相互作用がILC2の分化微小環境を形つくり、肺胞の維持に必須なのではないかと考えている。Cbfb f/f: PLZF-Creマウスの肺で、どの上皮・間質細胞にRunxの欠損が誘導され、肺ILC2の分化微小環境障害とCOPD様病変が生じるのか検討するためにCbfb f/f: PLZF-CreにRosa26-tdTomatoマウスを掛け合わせた。このマウスでは、Cbfbの欠損が誘導されるとtdTomatoが強陽性となる。さらに、内皮細胞マーカー(CD31)、上皮細胞マーカー(Epcam)、tdTomatoの発現(PLZFを発現した細胞)を調べたところ、大きく10個の細胞集団に分かれた。この10個の細胞集団のトランスクリプトーム解析を行い、ILC2と関連しそうな遊走因子や増殖因子がCbfbの欠損によって減少する細胞集団を同定する予定である。10個の細胞集団のうち、一つは繊維芽細胞、もう一つは周細胞であることがわかっているので、それらの細胞特異的なCreを入手しCbfbの欠損を誘導しているところである。さらに、上皮細胞特異的Cre(Shh-Cre)と掛け合わせることで、肺ILC2の減少やCOPD様現象が生じるかどうか検討する。このアプローチがうまくいかない場合、10X genomicsによるsingle cell analysisを行い、より網羅的な解析を行う必要がある。PLZFは、血球以外に上皮細胞でも発現するため、Cbfb f/f: PLZF-

Creマウスでは、ILC2の機能障害と非血球組織の異常を認めた。ILC2は、アレルギー炎症で不活性化状態になりにくい細胞といわれていたが、その作用機序は明らかになっていなかった。Runxが欠損してもILC2は肺で正常に分化するが、アレルギー炎症で活性化すると疲弊様現象を来し、低活性状態になることを報告した(Nat Commun 2019)。Cbfb f/f: PLZF-Creマウスにおける血球外異常として、1)肺ILC2の分化微小環境障害、2)COPD様病変を認めた。野生株の骨髄をCbfb f/f: PLZF-Creマウスに移入すると、肺だけでILC2が減少した。肺ILC2の分化微小環境障害はRunx1の機能欠損が起因すること、Runx1の発現は肺上皮細胞で非常に高いこと、上皮細胞でPLZFが発現していることより、肺上皮細胞特異的にRunxの欠損を誘導した(Cbfb f/f: Shh-Cre)。しかし、有意差のある肺ILC2の減少を認めたものの、その減少は軽度であり、COPD様病変も認めなかった。現在は、Cbfb f/f: PLZF-Creマウスにおける肺間質細胞の障害を検討している。Cbfb f/f: PLZF-Creマウスの表現型として、1)肺ILC2の分化微小環境障害と2)COPD様病変だけを、研究の対象としていた。しかし、Cbfb欠損ILC2が激しいアレルギー炎症を受けると、機能が低下することが分かり、そのデータを先に論文にまとめた(Nat Commun 2019)。この機能低下現象は、IL-10、Tigit、Blimp1といった抑制性分子の発現上昇を伴うことから、疲弊様現象と名付けた。ILC2の疲弊様現象は、Cbfbが欠損していなくても、起きることがわかった。ILC2は、各種アレルギー疾患と相関することが分かっており、ILC2疲弊様現象の発見は臨床的意義が大きいと考えている。肺ILC2の分化微小環境障害とCOPD様病変は、肺上皮細胞のRunx欠損が原因であると考えていた。しかし、気管支上皮細胞特異的Cre(Scgb1a1-Cre-ERT2)と肺胞上皮細胞特異的Cre(Sftpc-Cre-ERT2)では、大きな変化を認めず、全肺上皮特異的Cre(Shh-Cre)を用いてCbfbを欠損させた時初めて、有意差のある肺ILC2の減少を得た。しかし、その減少は大きなものではなく、COPD様現象も認められなかった。Cbfb f/f: PLZF-Creマウスの間質細胞においても、Runxの機能欠損が誘導されていることが分かったため、上皮細胞と間質細胞の相互作用がILC2の分化微小環境を形つくり、肺胞の維持に必須なのではないかと考えている。Cbfb f/f: PLZF-Creマウスの肺で、どの上皮・間質細胞にRunxの欠損が誘導され、肺ILC2の分化微小環境障害とCOPD様病変が生じるのか検討するためにCbfb f/f: PLZF-CreにRosa26-tdTomatoマウスを掛け合わせた。このマウスでは、Cbfbの欠損が誘導されるとtdTomatoが強陽性となる。さらに、内皮細胞マーカー(CD31)、上皮細胞マーカー(Epcam)、tdTomatoの発現(PLZFを発現した細胞)を調べたところ、大きく10個の細胞集団に分かれた。