hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不安定核の集団運に関する理論的研究

そこで、平均場理論から出発してIBMハミルトニアンを導く方法を近年開発した.4重極集団運動に関わる相互作用強度は、核子系からIBM系へのポテンシャルエネルギー面の写像によって導出する。まず、有限レンジのGogny型密度汎関数を用いて、白金近傍の広い範囲の重い原子核に適用した結果、実験で示唆される、4重極変形した原子核の持つ対称性とそれらの間の遷移「形状相転移」をほぼ再現した。さらに、回転に対する核子系のレスポンスをIBM系に写像する方法を考察した。従来のIBMでは現象論的にしか扱われなかった回転の質量:項(LL項)に注目して、平均場理論とIBMの両方でクランキング模型を用いて慣性モーメントを計算し、両者で等しくなるようにLL項のパラメータの値を微視的に決定した。強く軸対称変形した原子核においてイラスト状態のエネルギーを正確に再現することが出来た。相対論的平均場模型(RMF)の有効相互作用に基づいて、集団運動ハミルトニアンとIBMのハミルトニアンを導き、両者の励起状態の性質を比べ、前者における質量項の扱いや後者でのボソン三体力の必要性など、問題点を明らかにした。非相対論的なSkyrme力やRMFの相互作用などの微視的な自由度から出発して非軸対称変形した原子核の構造を調べた。ほぼ全ての非軸対称核は、従来知られてきたガンマ不安定な描像でもrigid triaxialの描像のどちらでもなくちょうどその中間であるという、経験的に知られた系統的性質を再現した。また、この性質を説明するのにボソンの三体力をIBMに導入する必要がある事を示した。研究が当初の予定より捗ったため。応用範囲を広げる。モデルの拡張など
培養細胞を用いた神経特異的RNA結合蛋白質の生物学的機能の研究

本研究では、神経組織に特異的に発現する一群のRNA結合蛋白質(Hu蛋白質)の細胞内機能を解明するとともに、この蛋白質の機能発現調節に細胞内情報伝達系がどのように結びついているのかを明らかにしていくことを目的として、申請者が既にマウスから分離した3種類のRNA結合蛋白質(mHuC,mHuD,Mel-N1)を神経様細胞に分化誘導可能な培養細胞であるラットPC12細胞に導入し、それぞれの細胞内局在、生理学的機能などを解析した。mHuC,mHuD,Mel-N1のそれぞれの蛋白質を培養細胞において過剰発現させると、大部分は細胞質に局在すること、さらに、神経成長因子(NGF)による刺激が無い状態にもかかわらず、Hu蛋白質を過剰発現したPC12細胞が神経突起を伸長した分化形態を示すことが明らかになった。また、HuD蛋白質を中心にした欠失変異体の細胞内局在の解析を行った結果、2番目と3番目のRNA結合ドメインの間に存在するリンカー領域内に、核移行シグナル配列と核外移行シグナル配列が存在することが示唆された。さらに、核外移行シグナル配列を同定するとともに、その性質を検討した結果、既知のものとは異なる新しいグループに属するシグナル配列であること、また、このHu蛋白質の核・細胞質間のシャトル機能がHu蛋白質の神経突起伸長の誘導に必須な役割を果たしていることが示唆された。加えて、Hu蛋白質の抑制型変異体を用いた解析から、マウスP19細胞のレチノイン酸による神経分化がHu蛋白質の機能に依存したものであることが明らかになった。本研究は、神経組織に特異的に発現する一群のRNA結合蛋白質(Hu蛋白質)の細胞内機能を解明するとともに、この蛋白質の機能発現調節に細胞内情報伝達系がどのように結びついているのかを明らかにしていくことを目的として、申請者が既にマウスから分離した3種類のRNA結合蛋白質(mHuC, mHuD, Mel-N1)を神経細胞に文化誘導可能な培養細胞に導入し、それぞれの細胞内局在、生理学的機能などを解析した。mHuC, mHuD, Mel-N1のそれぞれの蛋白質をT7エピトープタグと融合した形で、培養細胞において発現させるためのプラスミドを作製し、これらのプラスミドを神経由来の培養細胞であるPC12細胞に導入した結果、mHuDおよびMel-N1は主に細胞質に局在し、それに対してmHuCは核に蓄積する傾向があることが明らかになった。その後の欠失変異体の解析から、この局在様式の違いは主にRNA結合ドメイン間に存在するリンカー領域の違いから生じていることが示唆された。また、遺伝子導入後の細胞を形態学的に観察した結果、各Hu蛋白質は神経成長因子による刺激の無い状態にもかかわらず、神経突起伸長を誘導することが明らかになった。さらに、内在性のHu蛋白質が神経成長因子による刺激に応答して増量することも明らかになった。これらのことから、Hu蛋白質は神経細胞の文化に非常に重要な役割を担っていることが強く示唆された。本研究では、神経組織に特異的に発現する一群のRNA結合蛋白質(Hu蛋白質)の細胞内機能を解明するとともに、この蛋白質の機能発現調節に細胞内情報伝達系がどのように結びついているのかを明らかにしていくことを目的として、申請者が既にマウスから分離した3種類のRNA結合蛋白質(mHuC,mHuD,Mel-Nl)を神経細胞に分化誘導可能な培養細胞に導入し、それぞれの細胞内局在、生理学的機能などを解析した。mHuC,mHuD,Mel-Nlのそれぞれの蛋白質を培養細胞において発現させると、神経成長因子による刺激の無い状態にもかかわらず、神経突起伸長を誘導することが明らかになった。また,HuD蛋白質を中心にした欠失変異体の細胞内局在の解析を行った結果、2番目と3番目のRNA結合ドメインの間に存在するリンカー領域内に、核移行シグナル配列と核外移行シグナル配列が存在することが明らかになった。さらに、これらのシグナル配列の性質をいくつかの方法で検討した結果、既知のものとは異なる新しいシグナル配列であることが強く示唆された。

これら2種類のシグナル配列が同時に存在することから、HuD蛋白質は核と細胞質の間をシャトルするRNA結合蛋白質であること、またこれらのシグナル配列のいずれかが欠失した変異体は神経突起伸長を誘導する能力を失うことから、この核・細胞質間のシャトル機能がHu蛋白質の神経突起伸長の誘導に重要な役割を果たしていることが示唆された。本研究では、神経組織に特異的に発現する一群のRNA結合蛋白質(Hu蛋白質)の細胞内機能を解明するとともに、この蛋白質の機能発現調節に細胞内情報伝達系がどのように結びついているのかを明らかにしていくことを目的として、申請者が既にマウスから分離した3種類のRNA結合蛋白質(mHuC,mHuD,Mel-N1)を神経様細胞に分化誘導可能な培養細胞であるラットPC12細胞に導入し、それぞれの細胞内局在、生理学的機能などを解析した。mHuC,mHuD,Mel-N1のそれぞれの蛋白質をPC12培養細胞において過剰発現させると、神経成長因子(NGF)による刺激が無い状態にもかかわらず、Hu蛋白質を過剰発現したPC12細胞が神経突起を伸長した分化形態を示すことを前年度までに明らかにしていたが、その機構の詳細を解析した結果、2番目と3番目のRNA結合ドメインの間に存在するリンカー領域内に、核外移行シグナル配列が存在することが示唆された。さらに、レポーター遺伝子を用いた解析によって、核外移行シグナル配列を同定するとともに、その性質を検討した。その結果、既知のものとは異なる新しいグループに属する核外移行シグナル配列であること、また、このHu蛋白質の核・細胞質間のシャトル機能がHu蛋白質の神経突起伸長の誘導に必須な役割を果たしていることが示唆された。加えて、Hu蛋白質の抑制型変異体を用いた解析から、マウスP19細胞のレチノイン酸による神経分化がHu蛋白質の機能に依存したものであることが明らかになった。
消化管の細胞膜結合EGFリガンド群の放出に働く分子機構

【目的】我々は、これまでGPCRのアゴニストであるIL-8が膜結合メタロプロテアーゼ(ADAM)の活性化を介してEGF受容体をリン酸化することを報告した。今回は、GPCRのアゴニストでないIL-1βも胃癌細胞のEGFRをリン酸化することを確認し、IL-8がどのADAMを介してEGFRをリン酸化するかを明らかにし、胃炎の病態に重要なサイトカイン(IL-1βとIL-8)によるEGFRの活性化機序の多様性を検討した。【方法】実験にはKATOIII細胞を用い、1-20ng/mlのIL-1βとIL-8で刺激した。EGFRの活性化はWestern blotで検討した。ADAM阻害は、KB-R7785を用いた。細胞膜から遊離されるEGFリガンドの定量のため、耐熱性アルカリフォスファターゼで標識したHB-EGF、AR、TGF-α前駆体の発現ベクターを調整し、これらを発現する細胞株を作製した。IL-1βとIL-8によるEGFリガンドが遊離されるメカニズムを解析した。siRNAにて、内因性ADAM10,12,17を欠失させ、IL-8によるEGFRリン酸化の有無を検討した。【結果】IL-1βでは刺激後、5分から4時間以上にわたる持続的なEGFRのリン酸化が見られたが、IL-8では一過性のリン酸化が見られた。EGFリガンドは、IL-1βとIL-8のいずれでも容量依存的にEGFリガンドを放出した。KB-R7785は、IL-8によるEGFリガンド放出とEGFRの活性化を阻害できたが、IL-1β刺激時は、阻害しなかった。ADAM10の欠失により、IL-8の刺激によるEGFRのリン酸化が抑制された。【結論】1.IL-1βとIL-8は、いずれもKATOIII細胞よりEGFリガンドを放出し、EGFRを活性化する。2.IL-1βは、IL-8と異なるADAM以外の因子を介しEGFリガンドを放出する。3.ADAM10がIL-8によるEGFRリン酸化に関与する。【背景、目的】EGF受容体リン酸化が、G-蛋白結合性受容体活性化後メタロプロテアーゼによるEGFレセプターリガンドの放出を介して行われることが最近明らかになった。そして、IL-8(G-蛋白結合性受容体アゴニスト)は、癌細胞の増殖を誘導することから、IL-8は、メタロプロテアーゼを介した系にてEGFレセプターリン酸化を起こしていることが推測される。また、IL-1βもEGFレセプターをリン酸化することから、今回我々は、炎症性サイトカインによるEGF受容体リン酸化様式の相違を研究した。【方法】胃癌細胞(KATOIII細胞)を使って、IL-1βとIL-8の刺激にて免疫沈降にてEGFレセプターのリン酸化の経時的変化調べ、さらにKB-R7785(メタロプロテアーゼ阻害剤)を使用し、これによる活性阻害の有無を調べた。次に、ヒト胎盤耐熱性アルカリフォスファターゼで標識したHB-EGF前駆体発現プラスミドベクター、ヒト胎盤耐熱性アルカリフォスファターゼで標識したHB-BGF前駆体発現アデノウィルスベクターを作製した。これらをKATOIII細胞にトランスフェクションし、発現細胞株を作製した。

この細胞株を使って、30分間IL-1βとIL-8にて刺激し,アルカリフォスファターゼ活性を測定することによりHB-EGF放出の程度を調べた。また、KB-R7785にて、HB-EGF放出阻害の有無を調べた。【結果】IL-1βの刺激により長時間持続的にEGFレセプターリン酸化したが、IL-8では、一過性にリン酸化した。IL-8による刺激は、KB-R7785にて阻害できたが、IL-1βによる刺激は、4時間以降で阻害できた。HB-EGF発現細胞をIL-1βとIL-8にて刺激し、どちらも容量依存的にHB-EGFを放出したが、KB-R7785は、IL-8刺激によるHB-EGFの放出を抑制したが、IL-1β刺激時には、HB-EGFの放出を阻害しなかった。【結論】IL-1βとIL-8により、どちらもEGFレセプターリガンドを放出させEGFレセプターのリン酸化を起こす。IL-8は、メタロプロテアーゼを介した系にてEGFレセプターリン酸化を起こしているが、IL-1βは、それ以外の系にて行われる。炎症性サイトカインは,EGFRリガンドを放出し,胃粘膜上皮細胞増殖に重要な役割を果たしていると考えられる。【目的】我々は、これまでGPCRのアゴニストであるIL-8が膜結合メタロプロテアーゼ(ADAM)の活性化を介してEGF受容体をリン酸化することを報告した。今回は、GPCRのアゴニストでないIL-1βも胃癌細胞のEGFRをリン酸化することを確認し、IL-8がどのADAMを介してEGFRをリン酸化するかを明らかにし、胃炎の病態に重要なサイトカイン(IL-1βとIL-8)によるEGFRの活性化機序の多様性を検討した。【方法】実験にはKATOIII細胞を用い、1-20ng/mlのIL-1βとIL-8で刺激した。EGFRの活性化はWestern blotで検討した。ADAM阻害は、KB-R7785を用いた。細胞膜から遊離されるEGFリガンドの定量のため、耐熱性アルカリフォスフアターゼで標識したHB-EGF、AR、TGF-α前駆体の発現ベクターを調整し、これらを発現する細胞株を作製した。IL-1βとIL-8によるEGFリガンドが遊離されるメカニズムを解析した。siRNAにて、内因性ADAM10,12,17を欠失させ、IL-8によるEGFRリン酸化の有無を検討した。【結果】IL-1βでは刺激後、5分から4時間以上にわたる持続的なEGFRのリン酸化が見られたが、IL-8では一過性のリン酸化が見られた。EGFリガンドは、IL-1βとIL-8のいずれでも容量依存的にEGFリガンドを放出した。KB-R7785は、IL-8によるEGFリガンド放出とEGFRの活性化を阻害できたが、IL-1β刺激時は、阻害しなかった。ADAM10の欠失により、IL-8の刺激によるEGFRのリン酸化が抑制された。【結論】1.IL-1βとIL-8は、いずれもKATOIII細胞よりEGFリガンドを放出し、EGFRを活性化する。2.IL-1βは、IL-8と異なるADAM以外の因子を介しEGFリガンドを放出する。3.ADAM10がIL-8によるEGFRリン酸化に関与する。
エラスティックメモリコンシステンシモデルに関する研究

緩和されたメモリコンシステンシモデルはリモートアクセスレイテンシの隠蔽手法の一つであり、近年いくつかの方式が考案された。この中の一つに、研究代表者が考案したレイテンシ隠蔽能力が最大クラスであり実装コストが小さいと予想されるエラスティックコンシステンシモデルがある。本研究では、そのエラスティックメモリコンシステンシモデルの具体的な実装法の検討,実装による実証、モデルの予備的評価を目的としていた。当初実装を市販のワークステーションに市販のATMカードを搭載した計算ノードを34台接続したワークステーションクラスタ上に、エラステックメモリコンシステンシモデルを実現可能なデバイスレベルの通信ドライバを自作実装して行う予定であった。しかし、ATMカードの内部資料や技術資料をATMカードメーカから開示してもらうことが不可能であったため、高速シリアル通信カードを設計作製することにした。交付された予算の大半はこの通信カードの主要部品である1Gbpsの光通信モジュールの購入に当てられた。光通信カードを新規に作製することになったため、エラスティックメモリコンシステンシモデルの実装に関する研究計画は当初通りには進まず、現在光通信カードを鋭意作製中である。一方、モデルの予備的評価に関する研究では、各種メモリコンシステンシモデルに関する定性的比較や各種メモリコンシステンシモデルが使用可能な分散共有メモリマルチプロセッサのシミュレータの作成が行われた。シミュレータ作成に関しては現在デバッグ状況で定量的な評価がなされるまでは至っていない。ワークステーションクラスタ上のエラスティックメモリコンシステンシモデルの実装完了、実験データ採取、シミュレータ上の定量評価等がなされた時点で、成果を順次公表していく予定である。
電磁気力による耐摩耗性材料の製造法の開発

優れた耐摩耗性材料と伸びおよび引張強度を合わせ持つ材料を製造するために,組成制御に電磁気力を適用することを提案した.これは,母液金属と電気伝導度が異なる固体粒子が共存する場に電磁気力を印加することにより粒子を選択的に移動させるものである.たとえば,溶融過共晶Al-Si合金中に初晶Si共存しているところへ電磁気力を印加すると初晶Siは母液より電気伝導度が小さいため電磁気力の印加方向と逆向きの力を受け移動する.この原理の適用により溶融金属中の晶出物あるいは固体添加物を所望の場所に移動させ.金属組織の改善を図ることができる.電磁気力の印加方法には,直流磁場・直流電流印加法,直流磁場・交流電流印加法(反転電磁気力印加),交流磁場・直流電流印加(反転電磁気力印加)および高周波磁場印加法がある.本研究では、直流磁場・直流電流印加法,直流磁場・交流電流印加法および高周波磁場印加法の原理の確認と表面の耐摩耗性の向上,粒子の微細化および繊維配向について水モデル,Al-Si合金,アルミナを含有する溶融Al,Al-Si-Fe合金を用いた実験的検証および理論的解析を行った.今後,適性な操作条件を把握することにより,本研究で開発した晶出相の形態制御法を工業化に繁げることが可能と考えられる.出力反転装置を用いた電磁気力印加装置を試作し,ポリスチレン球と食塩水中を用いた水モデル実験によって粒子の運動に及ぼす出力反転効果を測定した.その結果,粒子の追随できる反転周期は0.5以下であることを確認した.さらに,直流磁場・直流電流印加装置を用いてFe-C系合金の表面硬化実験を行ったところ,表面硬化が晶化炭素の表面移動に伴うものか析出炭素によるものなのか判別しにくいことが分かった.現有する高周波発振器を用いて溶融Al-Si合金の中の初晶Siを電磁気力(ローレンツカ)によって表面へ移動させることを試みた結果,用いた発振器では温度調整が困難なため明らかな効果が得られなかった.これに対し,同じ装置を用いて溶融Al_2O_3-Al系合金中のAl_2O_3の表面移動の可否を見る実験を行った結果,適正な周波数と試料径を選定することによってAl_2O_3を表面に移動濃縮させ得ることが分かった.このことによって,所望の温度調整が可能な装置を用いれば溶融Al-Si合金でも初晶Siを表面移動させることによって表面硬化をさせることが可能であるといえる.今後,温度コントロールし易い高周波発振器を用いた詳細な実験および測定が必要である.さらに,繊維状晶出物による表面硬化の検討のために繊維状ポリスチレンと食塩水を用いた水モデル実験を行いつつあり,適正な出力反転周期,印加電流密度および液粘性効果等の基礎的な知見を測定中である.一方で,晶出金属間化合物と初晶の形状および機械的性質などの調査検討を行っている.さらに,得られた知見を基に装置設計と理論解析を行っている.優れた耐摩耗性材料と伸びおよび引張強度を合わせ持つ材料を製造するために,組成制御に電磁気力を適用することを提案した.これは,母液金属と電気伝導度が異なる固体粒子が共存する場に電磁気力を印加することにより粒子を選択的に移動させるものである.たとえば,溶融過共晶Al-Si合金中に初晶Si共存しているところへ電磁気力を印加すると初晶Siは母液より電気伝導度が小さいため電磁気力の印加方向と逆向きの力を受け移動する.この原理の適用により溶融金属中の晶出物あるいは固体添加物を所望の場所に移動させ.金属組織の改善を図ることができる.電磁気力の印加方法には,直流磁場・直流電流印加法,直流磁場・交流電流印加法(反転電磁気力印加),交流磁場・直流電流印加(反転電磁気力印加)および高周波磁場印加法がある.本研究では、直流磁場・直流電流印加法,直流磁場・交流電流印加法および高周波磁場印加法の原理の確認と表面の耐摩耗性の向上,粒子の微細化および繊維配向について水モデル,Al-Si合金,アルミナを含有する溶融Al,Al-Si-Fe合金を用いた実験的検証および理論的解析を行った.今後,適性な操作条件を把握することにより,本研究で開発した晶出相の形態制御法を工業化に繁げることが可能と考えられる.昨年度、試作した反転電磁気力を印加できる装置を用いて磁束密度:0.21T,電流密度:990A/m^2と一定に保ち,反転周波数を00.2Hzの範囲で変化させ,ポリスチレン繊維の配向挙動を観察した.その結果,反転電磁気力を適正な周波数で印加することによって,繊維の配向が可能であることを確認した.また,この機構について理論解析を試みた.Al-11.5wt%Si-2wt%Fe合金を用いて,金属間化合物(組成Al-9wt%Si-15wt%Fe)を晶出させ,反転電磁気力を0.560Hzの周期で印加した結果,板状に晶出した化合物が配向することを確認した.また,周波数の増大に伴って晶出物が微細化することも明らかにした.Al-Si合金の耐摩耗性材料の製造法として,反転電磁気力-直流電磁気力印加法を提案し,実験的検討を行った.すなわち,初晶Siを晶出させた時点で,まず反転磁場を印可し,その微細化を図った後,直流電磁気力を印加し所定位置に移動させる.このような処理によって耐摩耗を必要とする箇所のみで向上させることができる直流電磁気力のみの印加の場合と比較して微細化が確認できた.

さらに得られた試料について耐摩耗試験を行い,耐摩耗性の向上を確認した.以上,反転電磁気力を用いることによって板状の晶出物を特定の方向に配向させる製造法および反転電磁気力-直流電磁気力印加による耐摩耗性材料の製造法を提案した.今後,適正操作条件を把握することにより工業化に繋げることが可能と考えられる.
寒候期に見られる低気圧ファミリーの階層構造と力学

今年度は、冬季日本海上で発生する低気圧ファミリーの客観的な統計調査を行うため、まず前年度に開発した渦状擾乱を客観的に抽出・トラッキングする手法の改良を行った。渦状擾乱と総観スケールの低気圧や前線の分離を行うため、渦の大きさと形状を用いて分離する手法を開発した。本手法によって得られた結果を衛星画像を用いて確認したところ、本手法によって精度よく渦状擾乱が抽出されていることが確認された。さらに渦状擾乱とそれ以外の分離手法が適切であることも確認された。抽出された渦状擾乱を渦度が最大となった地点によって分類しそれぞれの特徴を調べた。それぞれの海域ごとに渦状擾乱の大きさ・強度・移動方向に異なる特徴があることを明らかにした。これらの結果について論文にまとめ、Monthly Weather Review誌に投稿し、受理された。次に、渦状擾乱の一般的な発生環境場と構造についてコンポジット解析を用いて調べた。まず、渦状擾乱を発生位置と経路によって分類しそれぞれについて解析を行った。渦状擾乱の発生環境場に共通する特徴として下層におけるアジア大陸からの寒気の吹き出しや、上層の寒気を伴うトラフの存在を明らかにした。さらに、渦状擾乱のタイプごとの収束線や局所的な暖域などのメソスケールの構造も明らかにした。コンポジット場を初期値・境界値とする数値シミュレーションをそれぞれの渦状擾乱について行い、対応する渦状擾乱の特徴が再現した。さらに、数値モデルを用いて感度実験を行うことで、渦状擾乱の発達に対する地形の効果・海面からの熱フラックスの効果・凝結熱の効果を明らかにした。これらの結果について、16th Conference on Mesoscale Processesなどで発表し、現在投稿論文を準備中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、冬季日本海上で発生する低気圧ファミリーの客観的な統計調査を行うため、まず数値予報データから渦状擾乱を客観的に抽出・追跡する手法の開発に取り組んだ。開発した手法を2007年から2014年までの7年間の寒候期(11月3月)の気象庁メソ解析データに適応したところ、衛星画像を用いた先行研究と一致する結果が得られ、本手法によって渦状擾乱のトラッキングが出きることが確認された。次に、抽出された渦状擾乱をその発生位置・移動経路によって以下の5通りに分類した。日本海北西部で発生して南東進するもの(NW-SE型)、日本海北西部で発生して東進するもの(NW-E型)、日本海北西部で発生して南進するもの(NW-S型)、日本海南西部で発生するもの(SW型)、北海道西方で発生して南進するもの(H型)。分類されたそれぞれの渦状擾乱について、コンポジット解析によってそれぞれの発生環境場を調べた。NW型の渦状擾乱は、低気圧通過後の寒気吹き出しに伴う収束線形成時に形成されることが分かった。上層には寒気を伴うトラフが存在しており、渦状擾乱はその東で発生することも分かった。この結果はこれまでの事例解析による結果とも一致しており、渦状擾乱に一般的なものであることが確認された。さらに、親低気圧との位置関係によって、渦状擾乱の移動方向や発達度合が異なることも明らかになった。SW型の渦状擾乱の発生時には上空に渦が存在しており、この渦の影響を受けて下層に渦状擾乱が発生することが分かった。このとき、東シナ海には南から気圧の谷がのびていた。これは東シナ海低気圧や南岸低気圧の発生時の環境場に類似しており、SW型の渦状擾乱はこれらの低気圧と関係が深いことが分かった。H型の渦状擾乱は太平洋に存在する総観スケールの低気圧から西に延びる気圧の谷で発生していた。このとき、上層には寒冷渦が存在することが分かった。これまでに当初の計画通り渦状擾乱の客観的追跡手法を開発し、渦状擾乱の抽出を行うことができた。また、渦状擾乱の分類を行い、コンポジット解析により渦状擾乱の環境場の解析を行うことができている。以上のように、今年度行う予定であった解析を行うことができている。

まず、渦状擾乱を発生位置と経路によって分類しそれぞれについて解析を行った。渦状擾乱の発生環境場に共通する特徴として下層におけるアジア大陸からの寒気の吹き出しや、上層の寒気を伴うトラフの存在を明らかにした。さらに、渦状擾乱のタイプごとの収束線や局所的な暖域などのメソスケールの構造も明らかにした。コンポジット場を初期値・境界値とする数値シミュレーションをそれぞれの渦状擾乱について行い、対応する渦状擾乱の特徴が再現した。さらに、数値モデルを用いて感度実験を行うことで、渦状擾乱の発達に対する地形の効果・海面からの熱フラックスの効果・凝結熱の効果を明らかにした。これらの結果について、16th Conference on Mesoscale Processesなどで発表し、現在投稿論文を準備中である。現在の渦状擾乱の客観的追跡手法には、渦状擾乱とその他の低気圧や前線などの分離法に課題があるため、その点について手法の改良を行う。さらに、コンポジット解析の結果を用いて数値シミュレーションを行うことで、渦状擾乱の発生・発達過程について一般的特徴を明らかにしていく。最終的にコンポジット解析・数値シミュレーションの結果をまとめ、渦状擾乱の一般的特徴を論文として投稿する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
高度実践看護師の包括的健康アセスメント能力を高める教育プログラムの開発と評価

本研究の目的は,クリティカル領域の高度実践看護師(診療看護師)養成課程において患者の健康状態を包括的にアセスメントする能力を高めるシミュレーション教育プログラムを開発し,評価することである。平成30年度は,研究協力者であり、シミュレーション教育に関わる診療看護師と看護学教員でシミュレーション教育の指導者研修を受講し、シナリオ作成についての考え方・知識・技術について修得した。シナリオ検討会議を2回開催した。会議では、診療看護師に必要とされる患者の健康状態の包括的アセスメント能力について開発メンバー全員で共通理解した。そして、診療看護師が日々臨床で遭遇する頻度の高い疾患・症候についての包括的健康アセスメントの視点をブレーンストーミングにて抽出し,患者設定や状況について決定した。また、看護学教員、医師の助言・指導を得てシミュレーション教育での指導ポイントを明確化し、患者設定について臨床での現状に沿う内容に修正した。上述した手順で開発したシナリオで、大学院生(修士課程)12名に対しシミュレーション教育を実施した。シミュレーション後には、大学院生を対象にシミュレーション教育前後の学修の達成度とシナリオについてのアンケート調査を行った。また、シミュレーション教育に関わった診療看護師、医師、看護学研究者、ティーチングアシスタントを対象にシナリオについてのアンケート調査を行った。現在は得られた調査データを解析している段階である。平成30年度は,患者の健康状態の包括的アセスメントにおけるNPの視点を明らかにすること,NPの視点を含めた事例を基にシミュレーション教育プログラムを作成し,NP養成課程の大学院生を対象に実施することを目標としていた。シナリオ作成の段階で,ブレーンストーミングを用いて包括的アセスメントにおける診療看護師の視点を含めた患者設定や状況について検討することができ、想定していた時間に比べ短時間でシミュレーション教育に用いるシナリオを開発することができた。また、開発したシナリオを用いシミュレーション教育プログラムを大学院生を対象に実施することができたため、進捗状況を上述のように評価する。平成30年度の大学院生の学修状況やアンケート調査の結果をもとに、高度実践看護の根拠となる基礎を強化するプログラムを検討し運用していく。併せて開発したシナリオに関して、診療看護師、医師、看護学研究者、ティーチングアシスタントを対象にしたアンケート調査結果をもとに、再度プログラム評価をすることで高度看護実践能力向上を目指したプログラムを構築する。また、ファシリテーターやデブリーファーの実践方法や内容と大学院生の学習内容との間にどのような関連があるかを明らかにし、その結果をフィードバックすることで指導者側の教育能力の向上を目指す。平成30年度は急遽研究協力者のシミュレーションやファシリテーションに関する研修の参加が可能になったため、その研修費用や交通費捻出のために前倒し支払い請求を行った。そのため、次年度使用額が生じたと考えられる。使用計画としては、研究協力者1名のシミュレーションやファシリテーションに関する研修参加に係る費用や、研究成果の国内外への学会での発表に係る費用に充てる。
婦人科癌転移阻止剤開発へのアプローチ

1.婦人科癌組織の特徴卵巣癌・子宮体癌・子宮頚癌組織では200kDa、130kDa、92Da(MMP-9)、72kDa(MMP-2)の4種類のゼラチナーゼが主であり、その他に92kDaの活性型である83kDaのゼラチナーゼと72kDaの活性型である66kDaのゼラチナーゼがみられた。セリンプロテアーゼはみられず、細胞株との違いが認められた。正常組織では72kDaゼラチナーゼが主にみられるのみで、癌の転移・浸潤には92kDaゼラチナーゼとその活性型である83kDaのゼラチナーゼと72kDaの活性型である66kDaのゼラチナーゼが関与している可能性が示唆された。免疫組織染色ではMMP-2、MMP-9ともに癌細胞に一致して発現が認められた。TIMP-1活性は正常組織に比して癌組織において高く、癌の中では子宮頚癌において低い傾向がみられた。2.MMP分泌調節機構の解析(1)タイプIVコラーゲン、ラミニン、ファイブロネクチンの影響:MMP産生卵巣癌細胞株はタイプIVコラーゲンとファイブロネクチンコート上でMMP-9の産生を高めた。ラミニンでは変化はみられなかった。(2)生理活性物質・成長因子の影響:ボイデンチャンバー法による実験でINF-βはじゅうもう癌細胞の浸潤能を抑制し、それは濃度依存性にMMP-2の産生を抑制することに起因した。(3)天然・合成化合物の影響:レチノレン酸やフラボノイド(クエルセチン、ルチン、クロルフロリジン、クエルシトリン)のうちクエルセチンはMMP産生卵巣癌細胞株に対して濃度依存性にMMP-2の産生を抑制した。(4)抗癌剤の影響:ボイデンチャンバー法による実験でアドリアマイシン耐性卵巣癌細胞株は、親株やシスプラチン耐性株に比して浸潤能が高かった。また、子宮頚癌組織の中にアドリアマイシンによりMMP-2の産生が高まる症例がみられた。
高齢者の足関節運動における力-速度関係と筋パワー発揮特性

本研究では、若年者との比較から高齢者の足関節運動における力-速度関係と筋パワー発揮特性を明らかにしようとした。被験者は65歳-73歳の高齢男性15名(GO)、18歳-22歳の男子学生15名(GY)である。足関節の力-速度-パワー関係を測定するため、足底屈・背屈運動装置を作成し、足関節が90°における等尺性最大筋力(Fmax)を測定した。得られたFmaxの0、10、20、30、45、60%Fmaxを負荷として底屈・背屈運動(可動域:80°-120°)を行わせ、時間角度変位から90°を通過する際の速度を求めた。得られた力と速度の値をHillの特性方程式に当てはめて力-速度-パワー関係を求めた。また、下腿部前面・後面の筋厚の計測は超音波診断装置を用いて行い、頸骨点より下腿長(L)の遠位30%の位置を計測部位とした。得られた筋厚を二乗し、3.14(円周率)を乗じることにより下腿部前面・後面の筋断面積(CSA)をそれぞれ推定した。また、前頸骨筋(TA)と腓腹筋外側頭(LG)よりEMGを記録した。(1)CSAについては、LGにはGO-GY間に差はみられなかったがTAには有意差がみられた。(3)Fmax/CSA、Pmax/CSA、Vmax/Lについては、底屈ではいずれにおいても有意な差がみられたが、背屈ではVmax/Lにのみ明らかな差がみられた。(4)力-速度、力-パワー曲線は底屈、背屈ともにGYがGOの上方に位置し、背屈においては全ての負荷条件下でGOがGYに比して有意に遅い速度を示したが、底屈はいずれの負荷においても有意差はみられなかった。(5)各負荷条件下での収縮時におけるiEMGとFmax発揮時のiEMGで標準化した%iEMGについては、底屈、背屈運動の主動筋、拮抗筋いずれにおいてもほとんど差は認められなかった。以上の結果から、高齢者の底屈、背屈運動においては、筋機能の著しい低下がみられ、特に背屈運動における力-速度関係の低下は、機能低下に加え形態的な低下をもたらすことが示唆された。被験者は65歳-73歳の高齢男性16名(GO)、18歳-22歳の男子学生17名(GY)である。

また、下腿部前面・後面の筋厚の計測は超音波診断装置を用いて行い、頸骨点より下腿長の遠位30%の位置を計測部位とした。得られた筋厚を二乗し、3.14(円周率)を乗じることにより下腿部前面・後面の筋断面積(CSA)をそれぞれ推定した。1.足関節底屈運動(1)全ての負荷条件下でGOがGYに比して遅い速度を示し、特に軽い負荷(V_0、V_<10>、V_<30>)で有意差がみられた。しかし、最大パワー(Pmax)の出現負荷は25-27%Fmaxとこれまでの報告の範囲内であった。(2)力-速度曲線の湾曲度と示すa/Fmax比は、GO(0.17)の方がGY(0.12)よりも大きかった。(3)FmaxはGYの1300.1Nに対してGOでは918.4N (GYの70.6%)、最大速度(Vmax)はGYの1.27m/sに対してGOでは、1.06m/s(同83.7%)、PmaxはGYの102.1Wに対してGOでは73.4W(同71.9%)となり、いずれも1%水準の有意差が認められた。(4)筋断面積においては、GOが105.6cm^2、GYが116.3cm^2であったが両群間に差はみられなかった。両群間の各負荷条件下での収縮時におけるEMGの比較については解析途中である。2.足関節背屈運動足関節背屈運動については底屈運動と同様の方法でデータの分析中である。本研究では、若年者との比較から高齢者の足関節運動における力-速度関係と筋パワー発揮特性を明らかにしようとした。被験者は65歳-73歳の高齢男性15名(GO)、18歳-22歳の男子学生15名(GY)である。足関節の力-速度-パワー関係を測定するため、足底屈・背屈運動装置を作成し、足関節が90°における等尺性最大筋力(Fmax)を測定した。得られたFmaxの0、10、20、30、45、60%Fmaxを負荷として底屈・背屈運動(可動域:80°-120°)を行わせ、時間角度変位から90°を通過する際の速度を求めた。得られた力と速度の値をHillの特性方程式に当てはめて力-速度-パワー関係を求めた。1.足関節背屈運動(1)全ての負荷条件下でGOがGYに比して有意に遅い速度を示し、力-速度-パワー曲線はGYがGOの上方に位置した。また、最大パワー(Pmax)の出現負荷はGOが37%Fmax、GYが36%Fmaxとなりこれまでの報告の範囲内であったが、GO-GY間に有意差がみられた。(2)力-速度曲線の湾曲度と示すa/Fmax比は、GO(0.54)の方がGY(0.48)よりも有意に大きかった。(3)FmaxはGYの298.7Nに対してGOでは244.3N(GYの81.7%)、最大速度(Vmax)はGYの0.95m/sに対してGOでは、0.75m/s(同78.9%)、PmaxはGYの37.9Wに対してGOでは26.3W(同69.4%)となり、いずれも1%水準の有意差が認められた。(4)下腿部前面の筋断面積は、GOが22.9cm^2、GYが36.9cm^2で両群間に有意な差がみられた。(6)各負荷条件下での収縮時におけるiEMGとFmax発揮時のiEMGで標準化した%iEMGについては、iEMG、%iEMGいずれにおいてもGY-GO間に差はほとんどみられなかった。以上の結果から、高齢群の背屈運動の低下は、形態的、機能的要因によってもたらされることを示唆した。
バイオイメージング画像から構造と運動を自動解析するソフトウェアの開発

研究代表者は、昨年度まで本新学術領域に公募班員として参加し、「多次元輝度情報に基づいた形状認識・物体追跡技術の開発」の研究課題のもとで研究を実施した。その成果として、微分干渉顕微鏡像に含まれる位相情報を輝度情報化することにより細胞形態を低毒性で3次元可視化する「Riesz(リース)変換微分干渉法」、構造テンソルを用いて局所構造の形状と方位を求める方法、オプティカルフロー解析により3次元並進・回転運動の物理量を推定する方法を開発している。本研究課題では、さらに研究を発展させて、イメージングにより取得した多次元画像データから、生体の構造と運動を自動的に解析するソフトウェアを開発することを目的としている。本課題は特に、培養細胞レベルだけでなく生体環境での細胞・細胞集団・生体組織・個体レベルの解析に使えるような画像解析技術を開発し、実装までを含めた画像処理ソフトウェアの開発を行うことを目指して研究を進めている。本年度は、以下の要素技術の開発を中心に実施した。1.Riesz変換を含むモノジェニック解析信号による振幅・位相・方位解析ならびにそれを利用した顕微鏡観察法、2.構造テンソルによる形状・方位解析、3.オプティカルフローによる並進・回転運動の解析、4.画像セグメンテーション法による物体抽出。さらに、これらの要素技術を、1.脳組織切片画像から3D画像を復元する技術、2.3D画像から神経細胞の形態と走行経路を自動解析する技術、3.4D画像中の細胞や粒子のトラッキング技術、4.神経活動の時空間伝搬特性の解析技術に応用することにも着手した。要素技術に関しては、計画通りに順調に開発が進んでいる。また、これらを細胞・細胞集団・生体組織・個体などの個別の事象に適用することに関しても着手している。以上のことから、おおむね順調に研究が進展していると考えられる。
ドナー由来骨髄不全症候群をモデルとした骨髄不全症候群の分子基盤の解明

我々は、同種造血幹細胞移植後に、ドナー造血を維持しながらも、骨髄不全を呈する患者(ドナー由来骨髄不全症候群)を4症例同定することに成功した。本研究は、ドナー由来骨髄不全症候群患者の臨床検体を用いて、骨髄不全症候群が発症する分子生物学的な病態を明らかにすることを目的とする。全エクソン解析を行ったところ、体細胞変異は各症例5-10個程度確認され、それぞれの変異のアレル頻度は約5%程度と非常に低かった。4例のみの解析であるが、上記結果は全症例に該当することから、低アレル頻度の体細胞変異を伴うクローナルな造血が本疾患の一つの特徴であることが示唆された。本研究は我々が経験した同種造血幹細胞移植後ドナー由来骨髄不全症候群の症例をゲノム学的に、あるいは免疫学的に解析することにより、骨髄不全症候群の病態解明に向けた知見を得ることを目的に行われている。骨髄不全症候群は自己免疫学的機序による造血細胞の破壊と体細胞変異による造血細胞のクローナルな増生が共通の病態と考えられているが、両者の関連性・因果関係に関しては明らかにされていない点に特に着目した。我々は、既にドナー由来白血病のゲノム解析を通じて正常細胞が白血病細胞へとトランスフォームしていく過程を明らかにすることに成功したが、同様にドナー由来骨髄不全症のサンプルを用いることにより、疾患の発症過程においてどのような分子生物学的な基盤が要因が重要であるかを明らかにする。本年度は名古屋第一赤十字病院で経験されたドナー由来骨髄不全症4症例のDNAサンプルを集め、正常コントロールとしてドナー細胞を設定し、腫瘍と正常のペア検体で全エクソン解析を行い、非同義体細胞変異を同定した。その結果、体細胞変異は各症例5-10個程度確認されたが、それぞれの変異は約5%程度の非常に低いアレル頻度を持つものであった。また、一般的に再生不良性貧血,骨髄異形成症候群で見られるようなcommonな変異は確認されなかった。臨床的な情報を収集したところ、ドナー由来骨髄不全症候群の移植前疾患は全例骨髄不全症候群であった。このことは、ドナー由来骨髄不全症候群の発症は移植前疾患に強く規定されることを示しており、レシピエントの造血環境の異常(自己免疫学的異常?)が移植後も持続している可能性が示唆された。全エクソン解析の結果はこの仮説とは矛盾しない。来年度は移植前後のサンプルを用いてT細胞のレパトア解析を行い、免疫学的な異常の有無を検証する。本年度の計画としては、1ドナー由来骨髄不全症候群のサンプルと臨床情報の収集、2全エクソン解析による非同義体細胞変異の同定、3体細胞変異シグナチャーの判定の3つを研究計画書に掲げた。そのうち、1に関しては、サンプル、臨床情報の収集は終了した。2に関しては、実際に腫瘍と正常のペアで全エクソン解析を行い、解析パイプラインを通じて非同義体細胞変異を同定した。3に関しては、エクソン解析で得られた体細胞変異の情報をもとに体細胞変異シグナチャーを判定する予定であったが、症例数ならびに変異数が少なかったことから、判定することは困難であった。以上より、計画はおおむね順調に進展していると判断した。申請者らは、同種造血幹細胞移植後に、ドナー造血を維持しながらも、骨髄不全を呈する患者(ドナー由来骨髄不全症候群)を同定することに成功した。骨髄不全は、体細胞変異を伴うクローン性造血(細胞内の異常)と自己免疫学的な異常(細胞外の異常)の両方が発症機序として想定されているが、この両者の関連性は明らかではない。平成29年度は、平成28年度に引き続きドナー由来骨髄不全症候群を対象に体細胞変異の解析を中心に解析を進めた。患者とドナーをペアとして全エクソン解析を行い、非同義体細胞変異を同定した。対象とした4症例分の解析では、同定された体細胞変異は全て非常に低いアレル頻度(5%程度)であった。このことから、ドナー由来骨髄不全症候群は、微小なクローン性造血で特徴づけられることが分かった。一方、本年度は、本疾患発症の機序として自己免疫学的異常の関与を検討するため、移植前・移植後の患者検体を用いてT細胞レパトア解析を行った。T細胞のクローナリティーは患者ごと、あるいは移植前後で変化を示したが、一定の傾向を示さなかった。また、移植前後で同じレパトアをもつT細胞の同定を試みたが、同定は困難であった。本研究において、ドナー由来骨髄不全症候群におけるT細胞性自己免疫学的機序の関与を明らかにすることはできなかった。現在までの研究の結果から、ドナー由来骨髄不全症候群はドナー由来白血病とは異なる機序で発症することが示唆される。

つまり、ドナー由来白血病はドナーに存在する前白血病クローンが原因の一因と考えられたが、ドナー由来骨髄不全症候群はレシピエントの造血環境の異常に要因があると考えられる。造血環境の異常として自己免疫的な機序が一つの可能性として想定されるため、来年度は移植前後のサンプルにおけるT細胞性レパトアを解析し、免疫学的な活性度や移植前後で同じエピトープをもつクローンがないかなどを調べる予定である。血液学初年度はゲノム解析費用を多めに見積もっていたが、効率的にシーケンスできたことから、次年度使用額が発生した。来年度はT細胞性レパトア解析を行うことが主な計画となり、そのための費用を研究費より使用する。また、情報収集や論文印刷等への費用にも使用する予定である。
中等教育校との連携強化によって実現する教養としての自然科学教育カリキュラムの開発

低学年からの理科離れ防止と、文系を目指す中・高校生と大学生が共体験することによって自然科学の基礎事項へ興味・関心を持ち、それらが持続出来るカリキュラム構築を目的とした。本研究目的の達成に一貫教育校は有効な場と考え、一貫教育校の学生・生徒の理科認識を分析し、一貫教育校の連続性を最大限に活かす中・高・大学生合同による夏期生物学臨海実習や、ショウジョウバエを用いる遺伝と遺伝子の実験授業を構築した。1.一貫教育校に所属するものの、学校段階で異なるキャンパスにいる慶應義塾志木高校の生徒と、慶應義塾大学の大学生を臨海地に集め、2泊3日の合同生物臨海実習を実施した。高校生と大学生を縦割りに班編成し、協力して課題に取り組み、結果を最終日の成果発表会で報告し、生物への理解を深めた。この試みにより、合宿形式での実習は、学校段階で異なるキャンパスを持つ一貫教育校での生物教育において効果的な授業形態であることが示された。学校段階で敷地や校舎の異なる一貫教育校は多く存在する。今後、そのような一貫教育校において異なる学校段階間で合宿授業を行う際、参考となりうるデータが多く得られた。2.一貫教育校の連続性を活かす実習プログラムとして、ショウジョウバエを用いた実習プログラムを発案・実施した。各学校段階にあわせた課題を設定し、慶應義塾普通部(中学校)において形態や行動観察の実習が行われ、慶應義塾大学でも文科省特色GPのプロジェクトと連携して、文系大学生が遺伝・遺伝子と表現型を理解するための実習を行った。実習で使用することとした翅形成不全変異体は、専門研究としても興味深く、その原因遺伝子を特定すべく遺伝学的、分子生物学的手法を用いて解析し、原因遺伝子が存在する染色体領域を限定した。3.臨海実習等の副教材として、ウニ胚発生実験の際に身近に存在する物質を添加し、発生への影響をみることによって物質の生物への影響を考察する、といった環境教育実習を発案した。様々な生活物質について検討を行い、実習教材として適した物質と適正濃度を選定した。4.一貫教育校が教養としての理科教育を身につける場として有効であるか、様々な学校形態を持つ学校に所属する学生や生徒に対し、理科認識に関するアンケートを実施することとした。協力者とともに検討を重ねて質問用紙を作成し、一部学校において実施した。1.一貫教育の連続性を活かす汎用的且つ有効な実習カリキュラムを開発し、更なる充実に努めた。一貫教育校でありながらもキャンパスが異なるといった物理的な要因等によって、中・高の学校段階間による連携授業の実施が困難な場合が予想される。この問題を解決するための合同野外実習をこれまでに提案し、実施してきた。本年度は、平成18年度に実施した高・大連携から、更に規模を拡大して一貫教育の中・高・大学生の合同による夏期生物臨海実習を実施した。(1)参加した学生・生徒を班に分け、異学年同士で同一の班にする、(2)参加者全員による共同課題に加え、班毎に課題を設定して取り組む、(3)得られた結果を最終日に他の参加者にプレゼンテーションする、といった実習カリキュラムを考案して実施したところ、参加者に高い学習効果と連帯感が生まれた。2.平成18年度に引き続いてショウジョウバエを用いた実習プロログラムを実施し、統合的遺伝学学習教材としての確立を進めた。慶應義塾普通部(中学校)では、毎年度の2年生が行なう実習教材の一つとして組み込まれた。文科省特色GPのプロジェクトと連携した形で、慶應義塾大学の文系大学生を対象とした実習で実施した。受講する学生に対し、特にどのような分野・内容について理解してもらいたいかによって使用するショウジョウバエ系統が異なってくる。それに対応すべく、現在使用している変異系統に加えて新たな変異系統を幾つか入手し、F_2世代表現型の分離比が理論値とほぼ一致する系統を見いだした。実習で使用することとした翅形成不全変異体について、だ腺染色体の観察によって、その原因遺伝子があると予想される染色体領域を明らかにした。3.一貫教育校に所属する学生・生徒の理科認識を調査する目的で、慶應義塾大学と慶應義塾志木高等学校において理科認識に関する大規模質問紙調査を実施し、今後分析を行なっていくための集計結果得た。1.一貫教育校の連続性を活かす汎用的且つ有効な実習カリキュラムの一つとして、中・高・大学生の合同による夏期生物臨海実習を提案し、平成18年度より実行している。本年度は、これまでの実習で得た課題である実習メニューの構成や時間配分について、更なる改善を加え、全行程を通じて参加者が体力的にも無理無く取り組み、且つ高い学習効果が得られる実習となった。試行段階という関係上、これまでは多くの人員を要していた指導スタッフの人数についても、配置を工夫することで削減出来る可能性がみられ、本実習メニューが多くの学校でも実施出来得る汎用性の高い授業であることを見いだした。一貫教育校である應塾でわれたメニューはそのが有効性が評価されて慶應義塾未来先導基金「慶應義塾夏の学校」として採択され、引き続き実施されることとなった。2.平成18, 19年度に引き続いてショウジョウバエを用いた実習プログラムを実施し、統合的遺伝学学習教材としての確立を進めた。

慶應義塾普通部(中学校)では、毎年度の2年生が行なう実習教材の一つとして継続して実施され、履修する生徒は「遺伝」についての理解を深めることが出来た。文科省特色GPのプロジェクトと連携した形で、慶應義塾大学の文系大学生を対象とした実習を本年度も実施した。実習で使用することとした翅形成不全変異体の原因遺伝子は不明であったが、相補性検定を中心とした解析と本年度の日本分子生物学での発表を得て、原因遺伝子を特定するに至った。
Th1,Th2への分化に伴うE-セレクチン・リガンドと糖転移酵素の発現

1.in vitroで分化させたTh1細胞はIL-12環境下ではCLA, E-セレクチン・リガンド(ESL)、fucosyl-transferaseVII(FucT-VII)の発現を強く認めたが、ケモカイン・レセプターCCR-4の発現は認めなかった。一方、IL-4で刺激されたTh1細胞は、CLAの発現は認めなかったが、ESLを強く発現し、Th2細胞に特有と考えられたCCR-4の発現も認めた。2.これに対しTh2細胞は、IL-4,IL-12のいずれの環境下においてもCCR-4を強く発現していた。しかしIL-4の環境下ではCLAの発現は認められず、ESL, FucT-VIIの発現も一定して認められなかったのに対し、IL-12の環境下ではCLA, ESL、FucT-VIIの発現の亢進が認められた。3.Th1、Th2への分化がおこっていない段階のCD4^+細胞(nonpolarized Th cell; Th0)に対する、Th1(IL-12)、Th2(IL-4)環境の影響について検討を行った。Th0細胞はTh1環境下では、ESLに加えてCLAの強い発現を認める、皮膚への強力な遊走能を有する細胞にまで分化するが、Th2環境下ではESL発現の増加の段階でとどまり、CLA^+細胞への分化が起こらなかった。4.一方、Th1に分化したCD4^+T細胞はTh1環境からTh2環境にシフトした時に、恒常的なESL発現に加えて、CCR-4の発現が誘導された。それに対し、Th2細胞は、Th2環境からTh1環境にシフトした時に、恒常的なCCR-4に加え、ESLの発現が誘導された。1,2の結果よりin vitroで分化させたTh1あるいはTh2細胞(CD4^+)は、その各々の分化の過程でESLとその発現を制御する糖転移酵素であるFucT-VIIおよびCCR-4を活性化に応じて発現することにより、皮膚への遊走能を獲得することが明らかになった。また3,4の結果から分化したTh1、Th2細胞は、その反対のサイトカイン環境にさらされた時に、最も皮膚に遊走しやすいphenotypeになることがわかった。これは皮膚のTh1/Th2バランスを保つ極めて効率の良い機序と考えられた。以上から、皮膚免疫系がT細胞の分化の程度、皮膚のサイトカイン環境に応じて、必要な時に必要な機能を持った細胞が皮膚に遊走できるシステムになっていることをを示唆している。本年度の研究では、in vitroでTh1あるいはTh2に分化させたCD4^+T細砲が、どのようなサイトカイン環境において皮膚に最も効率良く遊走出来るかを検討した。現在、皮膚へのT細胞の遊走に最も重要な役割をしていると考えられているE-セレクチン・リガンド(ESL)と、その発現を制御する糖転移酵素fucosyltransferase VII(Fuc-TVII)及びCCR-4の発現を主にフローサイトメトリーを用いて検討した。1.In vitroで分化させたTh1細胞はIL-

12環境下ではCLA, ESL, Fuc-TVIIの発現を強く認めたが、CCR-4の発現は認めなかった。一方IL-4で刺激されたTh1細胞は、CLAの発現は認めなかったが、ESLを強く発現し、驚いたことにTh2細胞に特有と考えられたCCR-4の発現をも認めた。2.これに対しTh2細胞は、IL-4,IL-12のいずれの環境下においてもCCR-4を強く発現していた、しかしIL4の環境下ではCLAの発現は認められず、ESL, Fuc-TVIIの発現も一定して認められなかったのに対し、IL-12の環境下ではCLA, ESL, Fuc-TVIIの発現の亢進が認められた。3.AD患者と正常人のPBMC中のCD4T細胞におけるESL/CLA,の検討では、AD患者ではESL^+CLA^+の分画が、正常人ではESL^-CLA^+分画を最も多く認めた。とくにADの重症度が進むにつれこの分画(ESL^+CLA^+)の増加を認めた。またESL/CCR-4の検討でもESL^+CCR-4^+はAD患者で有意に多く認められ、とくにESLの発現はCCR-4分画に選択的に認められた。この分画はTh2細胞をIL-12環境下で刺激した際に認められる分画と一致していた。前年度の研究において、in vitroで分化させたTh1あるいはTh2細胞(CD4^+)は、その各々の分化の過程でE-セレクチン・リガンド(ESL)と、その発現を制御する糖転移酵素であるfucosyltransferase VII(FucT-VII)及びケモカイン・レセプターCCR-4を活性化に応じて発現することにより、皮膚への遊走能を獲得することが明らかになった。本年度の研究では、これらの分子の発現が、Th細胞の分化の程度及び、サイトカイン環境によりどの程度変化するかを明らかにしたいと考えた。1.Th1、Th2への分化が起こっていない段階のCD4^+細胞(nonpolarized Th cell;Th0)に対する、Th1(IL-12)、Th2(IL-4)環境の影響について検討を行った。Th0細胞はTh1環境下では、ESLに加えてCLAの強い発現を認める、皮膚への強力な遊走能を有する細胞にまで分化するが、Th2環境下ではESL発現の増加の段階でとどまり、CLA^+細胞への分化が起こらなかった。2.一方、Th1に分化したCD4^+T細胞は、Th1環境からTh2環境にシフトした時に、恒常的なESL発現に加えて、CCR-4発現が誘導された。それに対し、Th2細胞は、Th2環境からTh1環境にシフトした時に、恒常的なCCR-4に加え、ESLの発現が誘導された。つまり、分化したTh1、Th2細胞は、その反対のサイトカイン環境にさらされた時に、最も皮膚に遊走しやすいphenotypeになることがわかった。これは皮膚のTh1/Th2バランスを保つ極めて効率の良い機序と考えられた。以上の結果は、皮膚免疫系がT細胞の分化の程度、皮膚のサイトカイン環境に応じて、必要な時に必要な機能を持った細胞が皮膚に遊走出来るシステムとなっていることを示唆している。