hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食事酸化コレステロール誘導性脂肪肝の発症機構の解明

酸化コレステロール中に脂肪肝発症に明らかに関わっている分子種が存在するのか?という疑問に答えた。核内転写因子LiverX receptor(LXR)が支配する脂肪酸合成酵素の上流域を用いてLXRのリガンドとなる酸化コレステロールは、7α-hydroxycholesterolおよび4β-hydoroxycholesterolであった。同定する際に、いくつかのアンタゴニスト効果をもつ酸化コレステロールも発見された。脂肪肝発症が酸化コレステロール摂取にかかわり、それが摂取脂肪酸により修飾を受ける現象が観察されたので、この結果を基に、本研究では以下の三つの問題を主に答えることにした、(1)酸化コレステロールには脂肪肝発症に明らかに関わっている分子種が存在するのか?(2)酸化ステロール誘導性脂肪肝発症にかかわる特定の脂肪酸およびバランスは存在するのか?である。さらに(3)脂肪肝を発症させる酸化コレステロールと食事脂肪の組み合わせが明確になった場合に、脂肪肝発症を抑制する食品成分を探索し、酸化コレステロール誘導性脂肪肝の改善食の開発も目指す。なお、(1)及び(2)は培養細胞に脂肪酸合成酵素の上流域のLXR応答配列を導入し、検査系を確立した。まず、LXRはグルコースをレセプターとする報告があるために、培地中のグルコース濃度を検討し、より生理的に近い値を選択した。添加した酸化コレステロールによる応答はグルコース濃度により変化することがわかった。脂肪肝を発症した肝臓での14種類ある酸化コレステロールの各分子の濃度から考察して、酸化コレステロール中で活性分子候補を2分子にまで絞り込んだ。さらに、脂肪肝肝臓の酸化コレステロール分布を模倣した酸化コレスステロール混合物を検討した結果、アポトーシスを誘導し、細胞死を招いた。今後はこの実験系では、酸化コレステロールを生理的な輸送単体である、リポタンパク質組み込んで、細胞の添加実験を行うこととし、現在検討中である。酸化コレステロールが肝細胞の脂肪蓄積に及ぼす影響が実際に表現型として確認できるかについての検討を行った。ラット肝臓中に蓄積した4β-hydroxycholesterolおよび7α-hydroxy-cholesterolがLXRリガンドとして機能し、肝臓におけるSREBP-1c,FAS転写活性を増加することで肝臓の脂質合成を促進し、脂肪肝を惹起した可能性が強く示唆された。しかし、この実験結果は上記2種類の酸化コレステロール分子種があくまでSREBP-1c,FAS転写活性のみを増加したことを示唆したものであり、その先のプロセスである遺伝子発現星・タンパク質発現最ないしは酵素活性の増加にまで影響を与えるとは断言できない。また、OCによるSREBP-1c,FAS転写活性の増加がどの程度肝臓の脂質合成に影響を与えるかについても不透明なままである。そこで、4β-hydroxy-cholesterolおよび7α-hydroxycholesterolが培養肝細胞の脂肪蓄積作用に及ぼす影響について検討することにした。また、25-hydroxycholesterolがSREBP-1c依存的な経路でSREBP-1c,FAS転写活性を減少していたことから、25-hydroxycholesterolが肝細胞の脂肪軽減作用に及ぼす影響についても併せて検討することにした。その結果、4β-hydroxycholesterolおよび7α-hydroxycholesterolが肝細胞における脂肪蓄積を増加し、25-hydroxycholesterolが減少させることが明らかとなった。ラット肝臓中に蓄積した4β-hydroxycholesterolおよび7α-hydroxy-cholestero1がLXRリガンドとして機能し、肝臓におけるSREBP-1c,FAS転写活性を増加することで肝臓の脂質合成を促進し、脂肪肝を惹起した可能性が強く示唆された。しかし、この実験結果は上記2種類の酸化コレステロール分子種があくまでSREBP-1c,FAS転写活性のみを増加したことを示唆したものであり、その先のプロセスである遺伝子発現量・タンパク質発現量ないしは酵素活性の増加にまで影響を与えるとは断言できない。そこで、4β-hydroxy-cholesterolおよび7α-hydroxycholesterol以外が培養肝細胞のFASの遺伝子発現に及ぼす影響について検討することにした。いくつかの酸化コレステロールが、LXRのアンタゴニスト活性を示し、脂肪蓄積を抑制することが明らかとなった。また、脂肪組織においてもその活性を示すことも明らかとなり、肝臓のみではなく脂肪組織での脂肪合成も抑制することを明らかにした。したがって、LXRを介した組織の脂肪蓄積において、アゴニストおよびアンタゴニストバランスが酸化コレステロールの細胞内存在として意義づけられた。
小学校外国語活動におけるCLILの多角的効果ー外国語リテラシー発達の縦断的研究ー

昨年度に引き続き,調査対象である小学校で児童からライティングのデータを収集した.これは,一昨年から同じ児童のライティングがどのように変化したかを分析するためのもので,データは英語による手紙文であった.分析は,流暢さ(全体の語数),語彙多様性,手紙文全体のディスコース,文と文のつながりを示す結束性マーカー,書き手のvoiceなどの項目に注目して実施した.分析の結果,CLIL (Content and Language Integrated Learning)環境で学ぶ児童のライティングは,流暢さや語彙多様性などの形式面では実質的な変化は見られなかったものの,全体のディスコース,結束性, voice (i.e., EngagementやAttitude)を示す形容詞や副詞などの項目において,選択する単語や文法に変化が見られた.具体的には次のような変化である.(1)手紙文の結語の使用(Take care, See you soon等),(2)同じ単語の繰り返し(repetition)から代名詞(it, they, them等)の使用へ,(3)自己中心視点(I want, I like)から,他者視点(People are, The teacher is)への変化といった点である.これらの意味形成上の変化(changes in meaning-making choices)は,ライティング能力の評価で一般に使用されているルーブリックには含まれていない言語的特徴であり,数値によるライティングの点数化だけでは見えてこない質的なものである.この結果は,英語を外国語で学ぶ児童のライティング能力の「発達」という側面に加えて,ライティング能力をどう「評価」するのかという問題についても重要な示唆を与えている,本年度は,この結果を論文で2本,国際学会で2回報告した.2017年,2018年とデータ収集を計画とおり実施することができた.分析も概ね順調であり,2017年,2018年と国際・国内の学術誌(査読付き)に論文が掲載されている.国際学会での発表では,同じ研究課題に関心を持つスウェーデンやカナダの研究者と交流することができ,今後の国際的学術交流にも発展していけそうな見込みである.また,国際ジャーナルへの論文掲載までの過程で,二名の匿名の査読者より,非常に有益なコメントをいただいたことで,本研究課題について新たな視点での分析が可能になった.具体的には,「書き手の"voice"」という視点を分析に加えること,また「ライティングの発達(writing development)」だけではなく「ライティングの評価(writing assessment)」という指標を分析の観点に盛り込むこと,である.こうした新たな視点も含めて,本年度はデータ分析をさらに深く丁寧に実施していく予定である.また,インパクトファクターの高い国際ジャーナルへの掲載を目標に,最新の先行研究のレビューを行うとともに,昨年執筆した論文の書き直しにも十分な時間をかけていきたいと考えている.学会発表は,オーストラリア応用言語学会とアメリカ応用言語学会,全国英語教育学会での成果報告を予定している.上述したように,本研究課題では,ライティング評価において,これまで一般的に使用されていたルーブリックには含まれていない言語的特徴(Engagement, Attitude, Cohesive Markers等)に目を向けることで,学習者の書き言葉の発達についてより広く深い理解が得られることが示唆された.今後は,さらにデータ分析を継続しつつ,ライティング評価のあり方について,研究者のみならず中高等学校の教員に向けても発信していく機会を作りたいと考えている.評価のあり方の再考は,ひいては指導のあり方の改革にもつながっていくことが期待される.ライティングの指導については,その理論的基盤から実際の方法論にいたるまで,現場の教員間で十分な理解が得られているとは言いがたい状況であることを考えると,このような発信の機会は長期的にも非常に重要な意味を持つと考えている.【研究概要】本研究は,近年新しい外国語教授法として注目されている「CLIL(Content and Language Integrated Learning,内容言語統合型学習)」が,日本の小学校英語教育においても有効であるかを検討することを目的に実施された.本研究は特に外国語によるライティング能力に着目し,同じ学習者が3年生→4年生→5年生と学年が上がるにつれて,ライティング能力においてどのような変化が見られるかを3年間追跡調査するものである.【平成29年度実施内容】・平成29年4月6月:協力校である西日本の私立小学校の教頭先生,CLILコースの主任の先生とプロジェクトの内容と実施計画について打ち合わせを行う.・平成29年7月:小学3年生の学習者から,追跡調査のベースラインとなるライティングのデータを収集.ライティングタスクは,特定の状況を与えた上で,設定された読み手に向けて「手紙文」を書くというものである.・平成29年8月12月:ライティングのデータを量的・質的な観点から分析.・平成30年1月3月:データ分析の結果のまとめ,協力校に向けて分析結果の共有を行う.【意義,重要性】本年度,小学3年生から収集したデータを分析した結果,CLILコースとEFLコースの学習者のライティング能力には相違点のみならず共通点もあることが分かった.相違点については,流暢性,語彙多様性,一文の複雑性では,CLILコースとEFLコースで有意な差が見られた.また,CLILコースの学習者は内容をより読み手に対して明確にするために「絵」を使う傾向があることが分かった.

共通点については,前置詞句はほとんど使用しない傾向がある.文と文の結束性を作ることに関し,代名詞の使用を避け,同じ単語を繰り返す傾向がある.定冠詞theの使用はほとんど見られず,小学3年生の段階において,まだ発達段階の領域であることが明らかになった.当初の予定通り,平成29年度中に,小学3年生からライティングのデータを収集し,分析を行い,調査結果をまとめ,協力校の先生方に結果を共有するる段階まで進めることができた,このことにより,平成30年度に実施予定の小学4年生からのデータ収集もスムーズに行えることが期待できる.昨年度に引き続き,調査対象である小学校で児童からライティングのデータを収集した.これは,一昨年から同じ児童のライティングがどのように変化したかを分析するためのもので,データは英語による手紙文であった.分析は,流暢さ(全体の語数),語彙多様性,手紙文全体のディスコース,文と文のつながりを示す結束性マーカー,書き手のvoiceなどの項目に注目して実施した.分析の結果,CLIL (Content and Language Integrated Learning)環境で学ぶ児童のライティングは,流暢さや語彙多様性などの形式面では実質的な変化は見られなかったものの,全体のディスコース,結束性, voice (i.e., EngagementやAttitude)を示す形容詞や副詞などの項目において,選択する単語や文法に変化が見られた.具体的には次のような変化である.(1)手紙文の結語の使用(Take care, See you soon等),(2)同じ単語の繰り返し(repetition)から代名詞(it, they, them等)の使用へ,(3)自己中心視点(I want, I like)から,他者視点(People are, The teacher is)への変化といった点である.これらの意味形成上の変化(changes in meaning-making choices)は,ライティング能力の評価で一般に使用されているルーブリックには含まれていない言語的特徴であり,数値によるライティングの点数化だけでは見えてこない質的なものである.この結果は,英語を外国語で学ぶ児童のライティング能力の「発達」という側面に加えて,ライティング能力をどう「評価」するのかという問題についても重要な示唆を与えている,本年度は,この結果を論文で2本,国際学会で2回報告した.2017年,2018年とデータ収集を計画とおり実施することができた.分析も概ね順調であり,2017年,2018年と国際・国内の学術誌(査読付き)に論文が掲載されている.国際学会での発表では,同じ研究課題に関心を持つスウェーデンやカナダの研究者と交流することができ,今後の国際的学術交流にも発展していけそうな見込みである.また,国際ジャーナルへの論文掲載までの過程で,二名の匿名の査読者より,非常に有益なコメントをいただいたことで,本研究課題について新たな視点での分析が可能になった.具体的には,「書き手の"voice"」という視点を分析に加えること,また「ライティングの発達(writing development)」だけではなく「ライティングの評価(writing assessment)」という指標を分析の観点に盛り込むこと,である.
光反応を用いた微細領域での傾斜機能高分子表面の作成と細胞機能発現の制御

ジチオカルバメートを用いた表面光重合法を利用してミクロンレベルでの微細領域においてイオン性の異なる数種類の水溶性モノマーのグラフト重合膜厚の傾斜表面を作成し、各表面での細胞の接着増殖挙動の比較検討を行った。ジチオカルバミル基を側鎖に有するポリスチレン誘導体(光反応性高分子)フィルムを各モノマー(非イオン性ジメチルアクリルアミドとカチオン性のジメチルアミノプロピルアクリルアミドメチオダイド、及びアニオン性のメタクリル酸ナトリウム塩)の水溶液中に浸漬させ、一定速度(2.2μm/sec)で開くシャッターで照射領域を経時的に連続的に変化させながらフォトマスクを通してフィルム表面に15分間紫外光を照射した。水、アルコールで洗浄した後、X線光電子スペクトル(XPS)による表面化学組成分析および水接触角測定すると、フィルム表面において用いたフォトマスクの形状に対応したライン状の親水性グラフト重合体の生成が示された。また、色素により染色すると、ライン状のマイクロパターン表面の生成が可視化できた。染色後に蛍光顕微鏡観察および原子間力顕微鏡(AFM)による表面トポグラフィー観察を行うと、約2mmの距離で0約1μmまでグラフト重合膜厚がほぼ連続的に変化する傾斜高分子表面の生成が示された。各々の照射部位において照射時間に応じたグラフト重合の進行が起こり、高分子鎖長が連続的に変化する傾斜高分子表面が作成できたといえる。イオン性モノマーをグラフト重合した膜厚傾斜表面に血管内皮細胞を播種・培養すると、接着した細胞数は膜厚の増大に伴って徐々に減少した。また、非イオン性高分子膜厚傾斜表面では接着・非接着領域がある膜厚を境として明確に分離した。親水性高分子表面での細胞接着性は表面のイオン性と同時に高分子鎖長に大きく依存することが示唆された。高分子鎖長の変化による細胞応答性の違いが同一条件下で明確に比較できる基材の作成を可能とした。
ヒト・ゲノム解析の新しい戦略に関する総合研究

ヒトゲノム計画は第1期の5年を終わり、平成8年度より新しい第II期に入ろうとしている。そこでは従来のゲノム地図の作成から、シークエンスレベルでの解析に移ろうとしている。このような研究の背景を考慮にいれ、今後5年間において我が国のゲノム計画、とりわけ文部省における重点領域研究「ゲノムサイエンス」の進め方について、班会議において検討を行った。その結果以下のような進め方が妥当と判断された。(1)ヒトゲノムのシークエンス解析については、重点領域研究だけで全てをカバーすることは予算的にも人的にも不可能であるが、特に機能的に重要と思われる領域に焦点を絞って進めることが肝要である。また、高精度の物理地図の重要性も再認識された。(2)ゲノムの機能解析については、我が国独自のボディマッピングの一層の展開と共に、モデル生物の解析がとりわけ重要であると判断された。我が国としては、枯草菌、酵母、線虫がその対象と判断された。(3)ゲノム情報の解析については、情報科学者と分子生物学者の共同作業による知識の体系化が重要な課題と認識された。また実験研究者を直接サポートするコンピユーター技術の発展の重要性が指摘された。(4)ヒトゲノム計画の国際対応および対社会の問題については、本重点領域研究がその中心的役割を担うべきであると判断された。
ストレスによる食餌嗜好性の変化と脳内メカニズムの解明

マウスを用いた社会的心理ストレス実験後に、炭水化物食嗜好性が高まる事を見出した。ストレス応答性ホルモンであるコルチコトロピン放出ホルモン(CRH)放出ニューロン特異的にAMPキナーゼに対するshRNAを発現させると、ストレス負荷後にグルココルチコイド分泌は促されたが、食餌嗜好性が変化しなかった。この結果から、視床下部室傍核の一部のCRHニューロンにおけるAMPキナーゼ活性化がストレス負荷後の食餌嗜好性変化に重要であり、グルココルチコイド分泌制御系と乖離する事を明らかにした。これまでに、マウス視床下部室傍核(PVH)のAMPキナーゼ(AMPK)を活性化させると、PVHでの脂肪酸酸化が亢進し、炭水化物食嗜好性が高まることを見出した。また、絶食後の再摂食時における炭水化物嗜好性の亢進作用にも、PVHニューロンにおけるAMPK-脂肪酸酸化機構が関与することを見出した。さらに、PVHのコルチコトロピン放出ホルモン(CRH)含有ニューロンがこれらの調節機構に必須であることを証明した。CRHは古くからストレス応答性ホルモンとして知られる。そこで本研究では、社会性心理的ストレス負荷時における食餌嗜好性の変化と、その制御機構の発動機序、CRHニューロンにおけるAMPKと脂肪酸酸化の関与を調べることにより、ストレスが摂食障害を引き起こす脳内機構の一端を明らかにする事を目的とする。本年度はマウスを用いて食餌嗜好性を変化させる社会性心理ストレス負荷条件をほぼ確立した。更に嗜好性制御ニューロンと考えられるCRHニューロン特異的にAMPKに対するshRNAを発現させたマウスを作成し、同様の心理ストレスを与えても、食餌嗜好性は変化しなかった事から、社会性心理ストレス時に於いてもCRHニューロンにおけるAMPKの寄与が重要であると考えられた。現在実験回数を重ね、各種ストレスパラメーターの測定とAMPK下流因子の活性化について検証を続けている。またストレス負荷後の餌毎の摂食量の変化だけでなく、摂食時間のパターンが大きく変化する事、更に群れ行動を主体とする齧歯類の、群れに於ける順位と食餌嗜好性の関与を伺わせる結果も同時に見受けられて来た。これら新たな結果も統合し、AMPK-CRHを主軸とした、ストレスによる摂食障害の作用機序の一端を解明出来ると確信している。しかし肥満動物ではAMPK活性化機構に異常を来し、高脂肪食に対する嗜好性が亢進することも明らかにした。そこで本研究では、社会的心理的ストレス負荷時における食餌嗜好性の変化と、その制御機構の発動機序、CRHニューロンにおけるAMPKと脂肪酸酸化の関与を調べることにより、ストレスが摂食障害を引き起こす脳内機構の一端を明らかにする事を目的とする。本年度はマウスを用いて食餌嗜好性を変化させる条件を見出すことが出来た。攻撃性の高い異系統マウス(同性)と、仕切りのあるケージで10日間同居飼育して慢性的な心理的ストレスを与え、一定回復期間の後に食餌嗜好性を測定した。すると、ストレス負荷前対照マウスは高脂肪食を摂食するが、ストレス負荷後は炭水化物食嗜好性が高まり、AMPK活性化時と同様に炭水化物嗜好性を誘導する新たな生理的条件を見出した。現在、引き続き詳細な条件確定の為にストレス実験を繰り返すとともに、ストレス負荷時におけるPVHのAMPK活性、ex vivoでの脂肪酸酸化を測定中である。これまでに、マウス視床下部室傍核(PVH)のAMPキナーゼ(AMPK)を活性化させると、PVHでの脂肪酸酸化が亢進し、炭水化物食嗜好性が高まる事を見出した。また絶食後の再摂食時における炭水化物嗜好性の亢進作用にもPVHニューロンにおけるAMPKー脂肪酸酸化機構が関与する事を見出した、さらに、PVHのコルチコトロピン放出ホルモン(CRH)含有ニューロンがこれらの調節機構に必須である事を証明した。そこで本研究では、社会性心理的ストレス負荷時における食餌嗜好性の変化と、その制御機構の発動機序、CRHニューロンにおけるAMPKと脂肪酸酸化の関与を調べる事により、ストレスが摂食障害を引き起こす脳内機構の一端を明らかなにする事を目的とする。前年度までにマウスを用いて食餌嗜好性を変化させる社会性心理ストレス負荷条件を確立しており、嗜好性制御ニューロンと考えられるCRHニューロン特異的にAMPKに対するshRNAを発現させると、ストレス負荷後も食餌嗜好性が変化しなかった。

ストレス時におけるCRH発現誘導は、結果的に副腎からのグルココルチコイドの分泌を促し、全身のストレス応答に寄与すると考えられているが、社会性心理ストレス時の血中グルココルチコイド濃度は、CRHニューロン特異的にAMPK発現を抑えても変化無く上昇した。同様の手法でCRH発現を抑制すると、ストレス後のグルココルチコイド濃度の上昇しないが、嗜好性変化は遮断された。この結果は、AMPK反応性CRHニューロンは、食指嗜好性制御に寄与し、食餌嗜好性制御とグルココルチコイド分泌制御系の乖離を見出した。また解剖学的にもこれらの細胞集団の局在も明らかにした。神経生理学食餌嗜好性を変化させる生理的ストレス条件の確立と安定に手間取ったが、ほぼ確定できたと考えられる。測定系が非常に安定しないと考えていたのだが、実は群れ行動を主体とした齧歯類の個体差をむしろ敏感に検出出来得る測定系ではないか考え、現在更に検証を続けている。またCRH-IRES-Cre recombinaseノックイン(KI)マウスにLoxP配列を組み込んだウィルスベクターを用いてAMPKに対するshRNA限局発現させたマウスを作製する際、最初に使用したAAVベクターでは発現量は高いが、感染部位に於ける炎症による影響が激しく、レンチウィルスに変更したため、若干実施に時間を要した。食餌嗜好性を変化させる生理的ストレス条件の確率に手間取った。しかし本年度ストレス条件をほぼ確定でき、更にAMPKを中心とした脳内嗜好性制御メカニズムの解明を進めているので、ストレス時における上記メカニズムの関与を明らかにする事は可能であると確信している。ストレス負荷後の各種ストレスパラメーターの測定とAMPK下流因子の活性化について検証を続ける。肥満モデルマウスへのストレス負荷実験を実施する。AMPKを介したCRHニューロン活性化のメカニズムの解析を行う。これまでの実験ではAMPKがミトコンドリアでの脂肪酸酸化を介してCRHニューロンの細胞内Ca2+濃度を上昇させると考えていた。しかし、脂肪酸トランスポーターのCPT1aの他にもニューロンではCPT1cが小胞体に存在する。脂肪酸酸化阻害薬Etomoxirは両サブタイプに影響する事が予想されるので、サブタイプ特異的な抑制マウス、細胞株を用いて、AMPKによるCRHニューロン活性化機序を解明する。AMPKに対するshRNAを、LoxP配列を持つレンチウィルスベクターを用いてCRH-Cre TgマウスのPVHに発現させ、上記ストレスによる嗜好性変化への効果を調べる。また血中グルココルチコイド濃度を測定する。これまでの実験から、AMPK shRNAを発現させたマウスはストレスによる嗜好性が変化しないと予想している。ストレス条件の検討に時間が掛かったため、予定していたパラメーター測定キット等の購入が遅れたためサンプル採取は継続しているので、測定を開始する予定である。またストレス後のゲノム解析を追加実施する予定である。
き裂の３次元制御進展による超高強度平滑面の創成

平成30年度当初は,前年度までに完成していた平面的な任意前縁形状を持つ3次元き裂の応力拡大係数を高精度解析するシステムならびに平面3次元き裂が同一面内で合体する様子をシミュレートするメッシュフリーな計算システムを拡張した。結果としてき裂面データを要素を使わずに表現する方法では複雑なき裂面の凹凸や,き裂合体時の交叉曲線を表現するために莫大な節点データが必要であることが分った。そこで平成30年度後半は標準型集中力が任意の三角形面に及ぼす合力を解析的に閉じた形で求めることとした。結果として、凹凸を有する3次元き裂問題や、同一平面上にない3次元き裂同士の合体を解析できる新しいシステムの構築が可能であることが分かった。以下に補助事業期間全体にわたる成果を示す。平成28年度は3次元き裂の伝ぱ拡大の様子を要素分割を用いることなく、メッシュフリー解析が可能となるよう拡張した体積力法に基づき、き裂伝ぱ計算を実行するシステムを開発した。本法によれば、き裂面の要素分割を完全に無くした状態で、応力拡大係数が正確に計算できる。また導入したワークステーション上でき裂伝ぱ解析が高速に実施できるよう調整した。平成29年度は前年度に開発したシステムを用いて、シリコン内部にレーザーを集光させて作成した微小き裂群が次第に合体しながら拡大する様子を予測した。その際、シリコン内部のレーザー集光を考慮し、熱応力場を見積もるために熱物性値の温度依存性を考慮した伝熱・熱応力問題を差分解析した。平成30年度はこれらを総合して、き裂の進展を制御し、シリコン内部に超高強度平滑面を創るためのレーザー加工シミュレーションシステム全体を構築した。シミュレーションにより得た種々の知見をもとにレーザー加工を実施し、予測した最適加工条件の有効性を実験的に確認することが今後の課題である。平成28年度は、本研究課題を成功させるうえで最大のポイントとなる3次元き裂の伝ぱ拡大の計算機シミュレーションシステムを、要素分割を用いずに、メッシュフリーで計算を可能とする拡張を行った体積力法に基づいて解析するシステムを構築した。本解析システムでは、任意個数の平面3次元き裂が互いに合体したり、影響を及ばしながら伝ぱ拡大する様子を少ない入力データと計算時間とで極めて効率的にシミュレートすることができる。解析手法のキーポイントは、き裂前縁を表す節点にはスプライン補間や、通常のアイソパラメトリック2次要素を適用して、必ず指定する節点を通過するような前縁形状を定義できるにもかかわらず、き裂面上で規定する体積力対の重み関数に関しては、MLS近似を持ちいることで注目する節点の近傍で、最小自乗的に節点における関数値をする連続関数が定義される。そのため、き裂面の要素分割を完全に無くした状態で、き裂先端の応力拡大係数を正確に解析することができるようになった。開発したシステムを、購入したワークステーションを用いて典型的な問題を計算してみたところ、2き裂間の最小距離が直径と等しい等大2円板状き裂が遠方の一様応力負荷のもとで伝ぱ合体して1つの大きな円板状き裂となるまでの計算では、それぞれのき裂面上に200点ほどの節点をほぼ均等に分布するだけで約3分ほどで解析が終了することが分かった。これは3次元き裂伝ぱシミュレーションにおいてはチャンピオンデータに相当する計算速度であり、極めて効率的な解析システムが開発できたことを意味している。システムの開発が予定よりも早まったため、予定していた国際学会での発表を前倒しし、平成29年7月に破壊損傷に関する国際会議で公表することにしている。ワークステーションの購入・搬入が予定よりもかなり遅くなってしまったが、平面き裂の伝ぱをシミュレートするメッシュフリー体積力法解析システムは、約10ヵ月ほどで開発でき、すでに試験運用の段階に入っている。平面き裂同士の合体については完全に問題なく利用可能であるところまで確認できた。き裂が合体する瞬間には、異なるき裂に含まれるき裂面上の節点が極めて接近することがあり、それが解析精度を低下させる場合があることが分かってきたので、合体の前後でそれまでのき裂面上の節点の座標を保持するのではなく、合体直前になると、合体後の形状をある程度予測して、均等な節点配置となるよう節点を再配置するアルゴリズムの開発に取り掛かっている。しかし、現状のシステムでもほぼ問題なく運用することができるため、平成29年度以降に予定しているレーザ加工実験における監察結果との擦り合わせや、平面的でないき裂問題への拡張も比較的スムーズに行えるものと期待している。任意の前縁形状を持つ平面的な複数の3次元き裂が、モードI負荷のもとで伝ぱして合体する様子を簡単にシミュレートすることができるメッシュフリー体積力法に基づくき裂伝ぱ解析システムを構築した。また、このシステムを用いてシリコン内部にレーザを集光させて作成した微小き裂群が次第に合体しながら拡大する様子を予測するための数値解析を実施した。また、シリコン内部にレーザを集光するとき、シリコン内部に生じる熱応力場を見積もるためにシリコン熱物性値の温度依存性を考慮した軸対象の伝熱・熱応力問題を支配方程式の差分近似により解析した。本研究のようにレーザ光が極端に集光すると、局所的には融点を超えるほどの温度上昇が生じると予測されるため、熱物性の温度依存性は無視できない。特に弾性係数の温度依存性は熱応力の評価で重要である。そこでシリコンの熱物性値の温度依存性については出版されている多くの参考文献を頼りに数値解析を実施した。

本研究で得られた結果は3編の審査付きジャーナル(Key Engineering MaterialsおよびJournal of Multiscale Engineering)にて発表したほか、1件の国内会議でも講演発表した。29年度までに任意形状の3次元き裂が合体成長する様子を解析するシステムを開発する予定であったが、論文発表のレベルでは平面的な3次元き裂の合体シミュレーションシステムの開発までに留まった。しかし、任意形状のき裂問題を解析するために必要な理論の構築と検証は前年度までに十分に行われたので、30年度は実際のプログラムを作成して最終目標である任意形状き裂群の合体を含んだ成長シミュレーションシステムを開発する。また、そのシステムを用いて超高強度な平滑面をレーザ加工により作成するために必要な加工条件を導出する。これらに加え、共同研究先で実施されているシリコンウエハのレーザ加工における平滑面生成の実験データと本研究の知見とを総合することで、超高強度平滑面の創成技術の開発が30年度内に可能になると思われる。平成30年度当初は,前年度までに完成していた平面的な任意前縁形状を持つ3次元き裂の応力拡大係数を高精度解析するシステムならびに平面3次元き裂が同一面内で合体する様子をシミュレートするメッシュフリーな計算システムを拡張した。結果としてき裂面データを要素を使わずに表現する方法では複雑なき裂面の凹凸や,き裂合体時の交叉曲線を表現するために莫大な節点データが必要であることが分った。そこで平成30年度後半は標準型集中力が任意の三角形面に及ぼす合力を解析的に閉じた形で求めることとした。結果として、凹凸を有する3次元き裂問題や、同一平面上にない3次元き裂同士の合体を解析できる新しいシステムの構築が可能であることが分かった。以下に補助事業期間全体にわたる成果を示す。平成28年度は3次元き裂の伝ぱ拡大の様子を要素分割を用いることなく、メッシュフリー解析が可能となるよう拡張した体積力法に基づき、き裂伝ぱ計算を実行するシステムを開発した。本法によれば、き裂面の要素分割を完全に無くした状態で、応力拡大係数が正確に計算できる。また導入したワークステーション上でき裂伝ぱ解析が高速に実施できるよう調整した。平成29年度は前年度に開発したシステムを用いて、シリコン内部にレーザーを集光させて作成した微小き裂群が次第に合体しながら拡大する様子を予測した。その際、シリコン内部のレーザー集光を考慮し、熱応力場を見積もるために熱物性値の温度依存性を考慮した伝熱・熱応力問題を差分解析した。平成30年度はこれらを総合して、き裂の進展を制御し、シリコン内部に超高強度平滑面を創るためのレーザー加工シミュレーションシステム全体を構築した。シミュレーションにより得た種々の知見をもとにレーザー加工を実施し、予測した最適加工条件の有効性を実験的に確認することが今後の課題である。平成29年度における主な研究課題は、レーザ加工時に発生する熱応力や、特にSD(スティルスダイシング)の際に材料内部に生成される加工層がワーク全体に及ぼす内力の分布や塑性ひずみ分布、あるいは残留応力の分布を評価するために汎用有限要素法システムを用いることである。
中性炭素原子サブミリ波輝線を用いた銀河系スケールでの星間分子雲形成の探究

本研究では、可搬型18cmサブミリ波望遠鏡を南米チリのアタカマ砂漠の高地(標高4800m)で運用し、中性炭素原子のサブミリ波輝線(492GHz)の銀河面広域観測を行った。銀緯が0度、銀経が290度から350度の範囲で1度おきに観測を行い、良質のスペクトルデータを取得した。その結果、中性炭素原子スペクトル線で、銀経-速度図を描くことができた。これをハーバード大学のグループが行っている一酸化炭素分子のデータと比較することにより、中性炭素原子が豊富な領域が、銀河系渦状腕の上流部分に存在していることを明らかにした。中性炭素原子は希薄な原子ガスから密度の高い分子ガスへの相変化の中間で豊富に存在すると考えられている。従って、本研究の結果は、銀河系渦状腕に落ち込むガスで星間分子雲が形成されていることを意味する。これは、銀河系スケールでの星間分子雲形成を捉えた重要な成果であり、様々な銀河のダイナミクス、進化を考える上で、中性炭素原子サブミリ波輝線の観測の意義が改めて示された。本研究による観測において、上記の結果の外、銀河系内の代表的大質量星形成領域であるM17領域で空間的に拡がった速度幅の広い成分を中性炭素原子スペクトル線ではじめて検出した。同様の成分は、富士山頂サブミリ波望遠鏡による中性炭素原子の観測、名古屋大学「なんてん」や国立天文45m望遠鏡による一酸化炭素分子の観測においても確認され、それらの物理状態からM17付近に存在するスーパーシェルに起因している可能性が高いことがわかった。この結果は、スーパーシェルが星間分子雲形成を引き起こしていることを示す初めての証拠として、大きな意義をもつ。本研究では、可搬型18cmサブミリ波望遠鏡をチリ共和国のアタカマ砂漢の高地(標高4800m)に持ち込み、中性炭素原子のサブミリ波輝線(492GHz)の銀河面広域観測を行う。その結果を一酸化炭素分子輝線の分布と比較することにより、銀河系スケールでの分子雲形成を探求することを目的としている。今年度は9月から10月にかけての約1ヶ月の間、可搬型18cmサブミリ波望遠鏡をアタカマ砂漢に持ち込み、観測を実施した。昨年までの観測に比べ、超伝導受信機の感度を大幅に高めることができたこと、望遠鏡の駆動制御が改良され効率化したことなどにより、運用効率が総合的に大きく向上した。そのおかげで、中性炭素原子のサブミリ波輝線で銀経300度から355度の範囲にわたって銀河面を1度ごとに観測し、各々の点で質のよいスペクトルの取得に成功した。これにより、中性炭素原子の銀河系スケールでの分布を初めて明らかにすることができた。位置-速度図上で見て、中性炭素原子の分布はコロンビア大学によるサーベイ観測で得られている一酸化炭素の分布と大変良く対応していることがわかった。しかし、その強度については違いが見られており、銀河系スケールの分子雲形成との関係を反映しているものと考えられる。以上の結果は銀河系における分子雲の形成、進化を理解する上で、可搬型18cmサブミリ波望遠鏡というユニークな観測装置が大変有効であることを実証したものと言える。本研究では、可搬型18cmサブミリ波望遠鏡をチリ共和国のアタカマ砂漠の高地(標高4800m)に持ち込み、中性炭素原子のサブミリ波輝線(492GHz)の銀河面広域観測を行う。その結果を一酸化炭素分子輝線の分布と比較することにより、銀河系スケールでの分子雲形成を探求することを目的にしている。昨年度の運用の経験から、可搬型18cmサブミリ波望遠鏡による運用を安全かつ効率的に進めるためにはリモート観測が必要と考えられる。これまで用いていた制御計算機はWindowsベースもものであったが、これではリモート観測に十分耐えられないので、UNIX+VMEの構成に変更した。

それに伴うソフトウエアの製作およびハードウエアとのインターフェースの開発を行ない、観測にむけた準備を進めた。昨年度行った南天の銀河面における中性炭素原子サブミリ波輝線の観測結果を詳しく解析した。その結果、中性炭素原子輝線の分布は一酸化炭素分子の分布と似ているが、中性炭素原子/一酸化炭素分子の存在量比が高まっている領域がいくつかあることがわかった。それらはいずれも渦状腕の上流部分に位置していることが確認された。この結果は、渦状腕に落ち込んでいく希薄なガスが分子雲形成をおこしている姿を捉えたものと理解できる。本研究は、銀河系スケールでの分子雲形成に関するはじめての観測結果として重要な意義があり、小口径サブミリ波望遠鏡による広域観測の重要性を改めて示した。この成果をまとめて、Astrophysical Journalに投稿し、現在印刷中である。本研究では、可搬型18cmサブミリ波望遠鏡をチリ共和国のアタカマ砂漠の高地(標高4800m)に持ち込み、中性炭素原子のサブミリ波輝線(492GHz)の銀河面広域観測を行う。その結果を一酸化炭素分子輝線の分布と比較することにより、銀河系スケールでの分子雲形成を探求することを目的としている。今年度は、本研究により取得された中性炭素原子の銀河面サーベイのデータ、および、代表的星形成領域M17における観測データの解析を進めた。また、チリにおいてこれまでの観測データを補強するための観測を行った。銀河面サーベイの結果については、岡が中心となって論文としてまとめあげた。銀河系の渦状腕に落ち込む直前のガスにおいて、中世炭素原子の存在量が高まっていることを示すことができ、銀河系における分子雲形成の一端を捉えることに成功した。これについては、4月に記者発表も行い、何件かの全国紙に掲載された。一方、18cm可搬型サブミリ波望遠鏡の観測によってM17領域で見出された中性炭素原子の幅広いスペクトル線の起源についての研究も同時に進めた。富士山頂サブミリ波望遠鏡による観測データ(中性炭素原子、CO J=3-2)、名古屋大学が有する「なんてん」の観測データ(CO J=1-0)、および国立天文台野辺山観測所の45m電波望遠鏡の観測データ(CO J=1-0)を総合的に解析した。その結果、線幅の広い成分はM17分子雲に付随するように数10pcにわたって広がっていること、密度、温度がいずれも低く希薄な星間雲に性質が似ていること、重力的に束縛されないクランプ構造を内包していることなどが明らかになった。これらの事実は、線幅の広い成分がこの領域に存在するといわれるスーパーシェルによって掃き集められて形成したものであることを示唆している。したがって、スーパーシェルによる分子雲形成を考える上で重要な知見と言える。
市中獲得MRSAの消長の経時的観察とその病原性の調査研究

20012003年に宮城、京都、佐賀の3県における0つの保育園と2つの幼稚園で、818人について、鼻腔に存在するブドウ球菌の調査を行った。また、20032005年には、臨床経験の無い医学部学生271人と、全国から集まった看護師経験5年以上の看護師86人につても同様の調査を行った。保育園児818人のうち35人(4.3%)にMRSAが検出され、231人(28.1%)からMRC-NSが検出された。一方、大学生271人からは、2人(0.7%)のMRSAが、123人(45.4%)MRC-NSが検出された。また、看護師86人からは、3人(3.5%)のMRSAが、63人(73.3%)のMRC-NSが検出された。子供から分離された44のMRSAのSCCmecタイプの内訳は、タイプIIaが11、タイプIIbが19、タイプIVが14であった。SCCmec IIbエレメントは、本研究で新たに発見したエレメントである。MRSA 44株のうち25%の11株はType IIaで、clonal complex5(CC5)に属し、コアグラーセタイプは2で、TSST-1を産生した。これらは、N315株を代表とする日本の病院型MRSAの一つである。一方残りの33株は、CC78、CC91に属しSCCmec type IIbまたはIVaで、コアグラーセタイプ1または3であり、表皮剥奪毒素を産生した。MRC-NSのうち最も多く検出された菌種は、Staphylococcus epidermidisで、Sccjnecは、typeIVであった。以上のことより、MRSAは既に日本の健康児の中にも広がっており、MRC-NSは子供のみならず、大学生やとりわけ看護師に多く蔓延していた。Type IV SCCpcは、市中獲得型MRSAを特徴づけるカセットである。今回の研究から、MRC-NSがこのカセットのreservoirとなっていることが示唆されたとともに、健康成人におけるMRC-NSの蔓延が確認された20012003年に宮城、京都、佐賀の3県における0つの保育園と2つの幼稚園で、818人について、鼻腔に存在するブドウ球菌の調査を行った。今回の研究から、MRC-NSがこのカセットのreservoirとなっていることが示唆されたとともに、健康成人におけるMRC-NSの蔓延が確認された平成13年79月および平成14年3月の2回、東北地方の幼稚園および保育園(計4施設)を対象とし、一般健康児とその職員におけるMRSA鼻腔保菌状況を検討した。第1回調査では、児童364名/職員39名を対象とし、第2回調査は、児童294名/職員21名を対象とした。第1回調査では、22名5.5%(児童19名/職員3名)、第2回調査では12名3.8%(児童11名/職員1名)からMRSAが検出され、高い保菌率を示した。次いで、分離されたMRSAを、コアグラーゼ型、SCCmecのタイプ、MLSTなどのgeno typeを検討し、病院由来のMRSAと比較した。これらの検出されたMRSAの多くはコアグラーゼ1型(第1回調査/第2回:14株/9株)であり、次いでコアグラーゼ2型(7株/2株)であった。

コアグラーゼ2型MRSAは、薬剤感受性、SCCmec typing、MLSTによる疫学的解析が、院内獲得型MRSAと同等であり、病院からの流出が考えられた。一方、本検討にて見いだされたコアグラーゼ1型MRSAは、βラクタム薬にヘテロ耐性を示すほか、院内獲得型MRSAから主に検出されるTypeII-SCCmecと構造が一部異なる、新規のTypeII subtype b-SCCmec(現在、塩基配列を決定中)を保有することが判明し、MLSTによる疫学的解析の結果、新規のST89に属することが明らかとなった。また、PFGEによる疫学的解析の結果では、各施設間では、別々のパターンが集約する傾向がみられ、施設内での水平感染による流布が示唆された。これらの結果により、日本の一般社会においても、すでに市中獲得型MRSAが存在すること、また、海外から報告されるTypeIV-SCCmecを保有する市中獲得型MRSAとは由来が異なる日本独自の市中獲得型MRSAであることが強く示唆された。ひきつづき、経時的調査を行い、その動向を検討していく予定である。昨年度に引き続き、京都の保育園2ヵ所の園児の耐性ブドウ球菌(MRSA,MRC-NS)の保菌状況を調査した。これまでに、佐賀、宮城、京都をあわせ、延べ1056名の園児を調べたことになる。この3年間の年次推移でのMRSAの保菌率、MRC-NSの保菌率に消長は見えず、また、地域により保菌率の違いはなかった。MRSAの保菌率は宮城の2回の調査で5.2,3.7%;京都は4.0%,佐賀は3.2%で、全国平均4.2%の6才以下の健康小児がMRSAを保菌していた。さらに、MRC-NSになると、全国で26.7%の健康小児が、メチシリン耐性遺伝子を保有する常在ブドウ球菌を保有していることが判明し、もはや、健康人の常在菌ブドウ球菌がペニシリン・セフェム耐性株に置き換わりつつあることが明確となった。平成16年67月、医療経験の無い医学部大学3年の学生91人および感染管理学科の看護師30人を対象に鼻腔に常在するブドウ球菌の検出を行った。分離されたMRSAおよびMRC-NSにおける、コアグラーゼ型、SCCmecのタイプ、などのgenotypeを検討し、平成15年56月に行った調査結果とまとめて解析した。学生180人のうちMRSAを保有していた人は、1人の0.6%,看護師56人からは、3人の5.4%であった。学生から分離されたMRSAのコアグラーゼは1型、SCCmecはType IIaであり、市中獲得型MRSAであることが強く示唆された。看護師から分離されたMRSAのうち2株は、コアグラーゼ2型、Type IVa-SCCmecであり、院内獲得型MRSAと同等であると示唆された。一方MRC-NSの保有率は、学生では71人の39.4%、看護士では37人の66.1%であった。そのうちSCCmecがIV型であったものは、学生では91.5%(65株/71株)、看護士では82.9%(29株/35株)であった。SCCmecのタイプがType IVのMRC-NSが高率に検出された。調査数が少なかったものの看護師からの検出が際だって高かった。Type IV SCCmecは、市中獲得型MRSAを特徴づけるカセットである。今回の研究から、MRC-NSがこのカセットのreservoirとなっていることが示唆された。今回の調査結果については、第20回日本環境感染学会総会で発表した。また、平成13年79月および平成14年3月の2回、東北地方の幼稚園および保育園(計4施設)および平成14年1112月に行った京都および佐賀の保育園(計3施設)における調査結果をまとめた論文をJournal of clinical microbiologyに投稿し受理されたので、間もなく発表される予定である。
転写因子Bach2による造血幹細胞の分化運命制御（国際共同研究強化）

病原体を排除する抗体を産生する形質細胞が長期間骨髄で生存し、血清中に抗体を産生する現象は、免疫記憶の柱の一つである。我々は、形質細胞の長期生存機構を解明するため、長期生存形質細胞が存在する骨髄と、短期生存形質細胞で構成される脾臓の形質細胞の遺伝子発現を1細胞RNA-sequencing法で比較し、メタロチオネイン(MT) 1とMT2を抽出した。骨髄のMT高発現細胞は、低発現細胞に比べて抗ストレス性の遺伝子発現様式であった。さらに、MTの発現は、形質細胞の長寿命に重要なIL-6の刺激で上昇したことから、骨髄のMT高発現形質細胞は、生体内で生存シグナルを受けた細胞であることが予測された。内定年度:2015当該年度は渡航しておらず、該当期間は一ヶ月であった。この一ヶ月の間に、渡航後に予定している実験の準備をおこなった。まず、渡航先の共同研究者と渡航後の研究打ち合わせをメールで行った。渡航後に用いる一細胞RNAシーケンスに関して条件検討がまだ終わらないという報告を受け、まずはバルク集団を用いたシーケンスを優先して行う予定とした。次に、複数の組織の形質細胞、メモリーB細胞の分取方法を確認した。免疫を施さず、ナイーブなマウスを使用して、通常状態のこれらの細胞の性質を明らかにすることで合意した。メモリーB細胞の分取方法に関しては渡航先の研究室の得意分野のため、様々なアドバイスをもらい、渡航後の実験計画を効率良く構築することができた。渡航後に実験をスムーズに始めるため、各組織の形質細胞、メモリー細胞の採取方法を練習を行った。また、基礎的なデータとして用いるため、脾臓形質細胞と骨髄形質細胞のRNAシーケンスのデータをGene Expression Omnibus (GEO)データベースより取得し、解析を行った。両者の間に大きな変化はみられなかったが、MT2やSLPIなどのタンパク質をコードする遺伝子の発現などに違いが見られた。この結果を参考に、単一細胞解析を行う際の遺伝子リストを作成した。最後に、アメリカ渡航のためのVisaの手配や、渡航後の住居などの下調べを行った。しかし、Visaの申請は3月中に終わらず、次年度に持ち越したため、研究費は使用しなかった。6月からの渡航に向けて先方と連絡を取り合い、順調に準備を進めている。ワクチンのメカニズムである免疫記憶の柱の一つは、抗体を産生する形質細胞やメモリーB細胞が長期にわたって生体内で生存することにある。形質細胞の長期生存機構を解明するため、長期生存形質細胞が存在する骨髄と、主に短期生存形質細胞で構成される脾臓の形質細胞を分取し、DNAマイクロアレイと微小流路系を用いた単一細胞定量PCRで80遺伝子発現の解析を行った。その結果、長期生存形質細胞高発現遺伝子としてSlpi (セリンプロテアーゼ阻害因子)遺伝子、転写因子、細胞膜タンパク質をコードする遺伝子など、複数の遺伝子を抽出した。渡航先はメモリーB細胞が専門で、申請者は半年の渡航期間中、10種類の細胞表面タンパク質を標識したフローサイトメトリー法による抗原非特異的なメモリーB細胞の同定方法を習得した。また、従来の単一細胞RNA-Seqの問題点であった、転写量が少なく、検出が難しい転写因子の遺伝子の検出感度を高めるため、同研究室では、2016年に発表されたCEL-Seq2という増幅方法を採用して、メモリーB細胞の単一細胞RNA-Seqに取り組んでいたが、私の渡航中に実験系が立ち上がらなかった。そこで、帰国後、独自に形質細胞の単一細胞RNA-Seqを行うため、CEL-Seq2を立ち上げた。品質確認の結果、RNA-Seqのライブラリの作製は順調に行うことが出来たため、サンプルが揃い次第、解析を行う予定である。渡航先で、抗原非特異的なメモリーB細胞の検出方法を習得することが出来た。また、PIや、ラボメンバーとの日々の討論を通じて、メモリーB細胞や、形質細胞についての理解を深めることが出来た。さらに、最終目標であった、単一細胞RNA-seqも順調に進んでおり、研究期間内に解析が終了すると予測されることから、おおむね順調に進んでいると判断した。ワクチンのメカニズムである免疫記憶の柱の一つは、病原体を排除する抗体を産生する形質細胞が長期に渡って骨髄で生存し、血清中に抗体を産生することにある。形質細胞の長期生存機構を解明するため、長期生存形質細胞が存在する骨髄と、短期生存形質細胞で構成される脾臓の形質細胞を分取し、1細胞RNA-sequencingを行った。Gene Ontology解析の結果、骨髄で脾臓よりも発現が高かった遺伝子群には、蛋白質代謝やリボゾーム形成に関わる遺伝子が有意に濃縮していた。骨髄で遺伝子発現が高く、特徴的な発現を有する遺伝子として、亜鉛を結合するメタロチオネイン(MT) 1とMT2、抗炎症作用のあるSLPIを同定した。詳細な解析の結果、SLPIはIgG型の形質細胞で発現が高く、IgA型では低く、IgM型ではほとんど発現していないことが高いことがわかった。脾臓では、骨髄に比べて、IgM型の形質細胞が多く存在するため、SLPI遺伝子が骨髄で発現が高いのは、アイソタイプの違いを反映している可能性が考えられた。一方で、MT1とMT2は抗体のクラスに関係なく、骨髄の形質細胞で高い発現を示した。また骨髄のMT1とMT2の遺伝子発現は非常に高い相関を示した。

骨髄のMT高発現細胞と低発現細胞の遺伝子発現をscRNA-seqで比較したところ、MT高発現細胞では、抗酸化作用のあるHO-1や小胞体ストレスを低減するHerpud1、鉄を貯蔵するFerritinの発現が有意に高かった。さらに、MTの発現は、形質細胞の長寿命に重要なIL-6の刺激で上昇した。これらのことから、骨髄のMT高発現形質細胞は、生体内で生存シグナルを受けた細胞であることが予測され、長期生存にあたって、形質細胞の抗ストレス機能が高まっている可能性が考えられた。病原体を排除する抗体を産生する形質細胞が長期間骨髄で生存し、血清中に抗体を産生する現象は、免疫記憶の柱の一つである。我々は、形質細胞の長期生存機構を解明するため、長期生存形質細胞が存在する骨髄と、短期生存形質細胞で構成される脾臓の形質細胞の遺伝子発現を1細胞RNA-sequencing法で比較し、メタロチオネイン(MT) 1とMT2を抽出した。骨髄のMT高発現細胞は、低発現細胞に比べて抗ストレス性の遺伝子発現様式であった。さらに、MTの発現は、形質細胞の長寿命に重要なIL-6の刺激で上昇したことから、骨髄のMT高発現形質細胞は、生体内で生存シグナルを受けた細胞であることが予測された。当初の計画通り、形質細胞やメモリーB細胞をsingel cellで解析することにより、免疫が長期維持される機構の解明に迫る。骨髄と脾臓の形質細胞の単一細胞RNA-Seqを行い、長寿命と単寿命の形質細胞の遺伝子発現様式を比較する。現在までに、CEL-Seq2を用いた単一細胞RNA-Seqのライブラリ作製には成功しており、サンプルを揃えて、解析を行う。その結果、遺伝子発現様式に応じて形質細胞を亜集団に分類し、その機能や生存能などを探るのが目的である。また、ライブラリ調整途中のサンプルを使用して、B細胞受容体のレパトア解析を1細胞で行う方法を開発中である。これにより、単一細胞RNA-Seqと単1細胞レパトア解析を同時に行う系を確立し、免疫記憶機構の更なる解明に迫る。免疫学