hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトES細胞をソースにした、変形性関節症治療に特化した細胞製剤の開発

変形性関節症は加齢とともに軟骨がすり減り、関節全体が変形して痛みを来す疾患ですが、薬を使っても痛みを抑えることが難しい場合も多くみられます。脂肪などから培養した幹細胞を関節に注射することで痛みが長期間抑えられることが分かってきましたが、この治療法は費用が高くなることが問題となっています。本研究は、培養細胞技術や変形性関節症のモデルマウスも駆使して、ヒト多能性幹細胞から治療効果の高い細胞を分化誘導する方法を開発することを目指します。
オンデマンド高齢者・障害者向け健康衣料の開発とその製造技術

本研究は高齢者・障害者の健康の維持・促進に寄与するために,ひとりひとりの健康状態,生活習慣等に対応した繊維製品の開発とその製造技術に関するものである.特に,近年我が国では高齢身障者の寝たきりが深刻な問題となっており,この状況を打開するために,個人対応型寝具は重要な役割を果たすと考えられる.以上の状況を鑑み研究期間内において,1.寝心地と寝具特性の関係性,2.オンデマンド寝具設計支援のための寝姿勢予測技術について研究を行なった.これらの研究により得られた成果は以下の通りである.1.個人に対応した寝具設計の指針を確立するために,寝具の弾性率と寝心地の関係性を脳波やPOMS等の生理心理指標により調査した.その結果,マットレスの弾性率が高いほど睡眠状態が良くなることが明らかになった.その理由としては,高弾性率のマットレスほど寝姿勢が適切な状態で保持されるためと考えられる.このことは,ベッドマットレスの弾性率が高いほど睡眠周期が長く,深度が深い傾向であったことからも裏付けられた.2.設計の個人対応化および省力化のために,寝姿勢予測を力学シミュレーションにより行なった.シミュレーションで用いるベッドマットレスモデルは昨年度と同様に有限要素モデルを用い,人体モデルについては関節部分を弾性体,それ以外を剛体と近似した剛体リンクモデルを用いた.その結果,体圧分布に関しては誤差が大きかったが,寝姿勢に関しては実際に近い結果を得ることができた.これにより,人体モデルの体型を変化させてシミュレーションを行なうことで,ベッドマットレスの個人対応設計の実現に向けて応用が可能となった.本研究は高齢者・障害者の健康の維持・促進に寄与するために,ひとりひとりの健康状態,生活習慣等に対応した繊維製品の開発とその製造技術に関するものである.特に,近年我が国では高齢身障者の寝たきりが深刻な問題となっており,この状況を打開するために,個人対応型寝具は重要な役割を果たすと考えられる.以上の状況を鑑み研究期間内において,1.寝心地と寝具特性の関係性,2.オンデマンド寝具設計支援のための寝姿勢予測技術について研究を行なった.これらの研究により得られた成果は以下の通りである.1.個人に対応した寝具設計の指針を確立するために,寝具の弾性率と寝心地の関係性を脳波やPOMS等の生理心理指標により調査した.その結果,マットレスの弾性率が高いほど睡眠状態が良くなることが明らかになった.その理由としては,高弾性率のマットレスほど寝姿勢が適切な状態で保持されるためと考えられる.このことは,ベッドマットレスの弾性率が高いほど睡眠周期が長く,深度が深い傾向であったことからも裏付けられた.2.設計の個人対応化および省力化のために,寝姿勢予測を力学シミュレーションにより行なった.シミュレーションで用いるベッドマットレスモデルは昨年度と同様に有限要素モデルを用い,人体モデルについては関節部分を弾性体,それ以外を剛体と近似した剛体リンクモデルを用いた.その結果,体圧分布に関しては誤差が大きかったが,寝姿勢に関しては実際に近い結果を得ることができた.これにより,人体モデルの体型を変化させてシミュレーションを行なうことで,ベッドマットレスの個人対応設計の実現に向けて応用が可能となった.本研究は高齢者・障害者の健康の維持・促進に寄与するために,ひとりひとりの健康状態,生活習慣等に対応した繊維製品の開発とその製造技術に関するものである.特に,近年我が国では高齢身障者の寝たきりが深刻な問題となっており,この状況を打開するために,個人対応型寝具は重要な役割を果たすと考えられる.18年度は主に,1.健康状態と快適感の計測技術,2.オンデマンド寝具設計支援のためのシミュレーション技術の開発を行った.これらの研究により得られた知見は以下の通りである.1.横臥時の心理・生理状態を計測するために,官能検査,スライディングゲージによる寝姿勢計測,脳波・眼球活動による睡眠深度推定を行った.その結果,脳波・眼球活動の計測については被験者の寝返り等の動作により十分なデータを得ることができなかったが,官能検査および寝姿勢計測から臀部におけるマットレスの沈下量と快適感の間に関連性が確認され,本計測手法が有効であることが示唆された.また,従来言われている体圧分散と快適感との関係については,今回の実験では認められなかった。さらに本手法を用いて弾性率の異なる3種類のマットレスについて計測を行ったところ,男性は最も弾性率の高いマットレスを好む傾向があり,女性は3種類の中で中間の弾性率を有するものを好む傾向が確認された.2.設計の個人対応化および省力化を目的とした,マットレスの変形シミュレーションについて研究を行った.研究ではまず,代表的な3種類のマットレス(ウレタンフォーム,ボンネルコイル,ポケットコイル)について有限要素モデルを作成した.そして,マットレスの力学特性を計測し,それらをモデルに与えることにより変形シミュレーションを行った,検証の結果,約5mm程度の誤差で変位をシミュレート可能であることが確認された.さらに変位だけでなく,圧力分布等に関しても正確に推定することも可能となった.本研究は高齢者・障害者の健康の維持・促進に寄与するために,ひとりひとりの健康状態,生活習慣等に対応した繊維製品の開発とその製造技術に関するものである.特に,近年我が国では高齢身障者の寝たきりが深刻な問題となっており,この状況を打開するために,個人対応型寝具は重要な役割を果たすと考えられる.19年度は主に,1.睡眠動作と睡眠深度の関係性,2.オンデマンド寝具設計支援のための剛体リンクモデルによる寝姿勢予測技術について研究を行なった.これらの研究により得られた知見は以下の通りである.

1.個人に対応した寝具設計の指針を確立するために,寝返り等の睡眠動作と睡眠深度の関係性をビデオ・加速度計測により調査した.その結果,睡眠深度ごとに特徴的な動作パターンが確認され,睡眠深度周期と同様に睡眠動作も周期的に推移することが明らかになった.このことから,脳波・眼球運動計測を用いずとも,睡眠深度がある程度計測可能であることが示唆された.また,睡眠動作を指標とした寝心地計測を行なったところ,ベッドマットレスのバネ定数が高いほど睡眠周期が長く,深度が深い傾向であった.2.設計の個人対応化および省力化のために,寝姿勢予測を力学シミュレーションにより行なった.シミュレーションで用いるベッドマットレスモデルは昨年度と同様に有限要素モデルを用い,人体モデルについては関節部分を弾性体,それ以外を剛体と近似した剛体リンクモデルを用いた.その結果,体圧分布に関しては誤差が大きかったが,寝姿勢に関しては実際に近い結果を得ることができた.これにより,人体モデルの体型を変化させてシミュレーションを行なうことで,ベッドマットレスの個人対応設計の実現に向けて応用が可能となった.
X線観測による原始星の研究

本研究の目的は、原始星、T Tauri型星など前主系列星をX線で観測し、星形成の初期段階におけるX線放射メカニズムおよび活動性の進化を統一的に調べることである。このためさまざまな種類の天体を比較検討する必要があり、本年度は大質量星も形成されているオリオン星雲と小質星が生成されているカメレオン座分子雲IIのデータ解析を行い、結果を検討した。オリオン星雲では、原始星の存在している領域が密集領域であるため、あすか衛星の角分解能では、原始星候補からのX線を特定することができなかった。しかし、それ以外に多数のT Tauri型星が検出でき、これらが高温のプラズマガスからの放射として説明できることがわかった。カメレオン座分子雲IIの観測では全部で8つの天体を検出することができた。しかし、この領域に存在する原始星候補からは有為なX線を検出することができなっかった。原始星候補からのX線が検出できなかったカメレオン座分子雲IIと検出された蛇使い座分子雲、南の冠座分子雲との違いについて今後検討を進めたい。また、オリオン星雲とカメレオン座分子雲IIに存在するT Tauri型星の特徴を比較した結果、オリオン星雲の天体はカメレオン座分子雲IIの天体に比べて、ガスの温度が高温になる傾向があり、0.7-10keVのエネルギー領域の光度も大きいことがわかった。温度の違いは何が原因であるのか、今後サンプルを増やし、検討を行いたい。この他、中質量の前主系列星であるHerbig Ae型星の観測も行い、X線スペクトルの解析から高温ガスからの放射であること示した。高速の星風や表面磁場を持たないと考えられているこの種類の天体で、観測されたような高温のプラズマガスを生成するメカニズムについて検討を行った。
紫外線レーザーによるグラフェンの層数選択マスクレス加工法の研究

SiO2/Si基板上のグラフェンに,KrFエキシマレーザーを照射したところ,あるパワー(以下では閾値パワーと呼ぶ)のときに,突然グラフェンが消失することが分かった。様々な層数(膜厚)のグラフェンに様々なパワーのレーザーを照射することにより,閾値パワーはグラフェンの層数に依存することを明らかにした。このことを利用して,ある目的の層数のグラフェンを基板上に残すような「層数選択的」なプロセスが可能であることを実証した。また,全面にグラフェンを転写した基板の一部にレーザーを照射するとその部分のグラフェンを取り除くことができることを示した。これはマスクレスレーザー加工を実証したことになる。グラフェンを大気中でマスクレスでレーザー加工する手法を開発すること,および,その際にグラフェンの層数を選択できる手法を確立することを目的として研究を推進した。本年度の実績を以下に示す。(1) SiO2/Si基板上にスコッチテープ法を用いて作成したグラフェン試料のAFM/MFM観察,ラマン分光を行い,層数(膜厚)を確定したグラフェンを準備した。(2)様々なパワー密度の紫外線レーザーを照射し,照射前後のグラフェンを顕微鏡やAFM/MFM,ラマン分光により観察し,レーザー加工が起こるためのレーザーパワー密度を明らかにした。例えば,100 nm厚のSiO2上の5 nm厚のグラフェンでは,約3 MW/cm2以上のパワー密度で加工が起こった。また,薄いグラフェンを加工するためには,より大きなパワーが必要であることを明らかにした。(3)レーザー加工が起こる閾値パワー密度は,基板とグラフェンとの吸着ポテンシャルの強さに関係していると考え,吸着ポテンシャルの大きさをレーザー照射実験によって計測できる可能性を指摘した。実際に,基板の前処理の方法が異なる複数の基板を用いて実験を試みたが,基板前処理による閾値レーザーパワー密度の差はほとんど見られなかった。今回試みた前処理の違いは,吸着ポテンシャルの大きさにほとんど影響を与えなかったと考えられる。(4)空気/グラフェン/SiO2/Siの各層のレーザー吸収,温度上昇,熱拡散(熱伝導),熱膨張を考慮して,レーザー照射による各層の温度を計算するためのプログラムを作成した。さらに,グラフェンのレーザー加工の原理を明らかにするため,グラフェン-基板間のポテンシャルの関数形を仮定し,レーザー照射中の過渡現象を追跡できるようにした。(1) SiO2/Si基板上にCVD成長した単層グラフェンを転写した基板の一部に,波長258 nmの紫外線パルスレーザー(10 MW/cm2)を照射すると,照射した部分のグラフェンが消失することを明らかにし,グラフェンの大気中マスクレスレーザー加工を実証した。ステージをコンピュータコントロールにすれば,任意のパターンを描画できる。(2) SiO2/Si基板上に膜厚が1.5 nm, 0.7 nm, 1.0 nmの3つのグラフェンが転写されたサンプルに対して,レーザーを照射する実験を行った。徐々にレーザーのパワーを上げていくと,まず5.5 MW/cm2の照射により1.5 nm厚のグラフェンが消失した。次に,6.5 MW/cm2の照射により1.0 nm厚のグラフェンが消失し,0.7 nm厚のグラフェンのみが基板上に残った。このように,レーザーのパワーを調整すると,グラフェンの膜厚(層数)を選択して取り除くことができることを実証した。前年度までに,グラフェンを大気中でレーザー加工できることと,層数選択的な加工ができることを実証したが,その機構については未解明のままであった。そのため,本年度は,試料を加熱した状態でレーザーを照射する実験を行った。その結果,試料温度が200°Cのときの方が,室温のときに比べて,グラフェンを加工するために必要なレーザーパワーが大きいことが分かった(この実験結果については論文投稿準備中である)。このことは,グラフェンのレーザー加工の機構がレーザー照射時のグラフェンの温度そのものではないということを意味している。つまり,グラフェンと基板の温度上昇にともなう膨張によりグラフェンが運動エネルギーを得て基板から脱離している可能性を強く示唆している。そこで,各層の温度分布をコンピュータ・シミュレーションによって求め,そこから,基板の熱膨張の様子のシミュレーションを行った。その結果,基板の熱膨張からグラフェンがうけとる運動エネルギーが,加工の機構に関係していることを示唆する結果が得られたが,実験結果の数値を再現するまでは至らなかった。グラフェンのレーザー加工の機構の追求に関する研究は現在も継続中である。また,SiO2/Si基板以外の基板上のグラフェンをマスクレスレーザー加工するための手法についての研究も継続中である。

このことを利用して,ある目的の層数のグラフェンを基板上に残すような「層数選択的」なプロセスが可能であることを実証した。また,全面にグラフェンを転写した基板の一部にレーザーを照射するとその部分のグラフェンを取り除くことができることを示した。これはマスクレスレーザー加工を実証したことになる。紫外線パルスレーザーの照射により,グラフェンを大気中マスクレスで加工できることを実証できた。また,層数(膜厚)選択的な加工ができることも実証できた。これらが,本研究の主たる目的であったので,目的は達成できている。ただし,加工のメカニズムの解明が遅れていること,SiO2/Si基板以外の実験が遅れていることから,「概ね達成できている」とした。ナノエレクトロニクス今年度の実績として,SiO2/Si基板上のグラフェンを大気中マスクレスで加工できることを実証し,また層数(膜厚)選択的な加工ができることも実証した。今後は,加工のメカニズムの解明と,ガラスやPETなどの様々な基板でもこの加工法が有効かどうかを検証する予定である。様々な膜圧(層数)のグラフェンを用いてレーザー照射実験を行い,加工が起こるための閾値レーザーパワー密度の膜圧依存性を明らかにできた。これは,層数選択的プロセスが可能であることを実験的に示すものである。しかし,その加工の原理が不確定であり,今後は原理の追求が必要である。原理が明らかになれば,他の基板への適用にも道がひらけることになる。今年度の実績として,SiO2/Si基板上のグラフェンをレーザー加工するための閾値レーザーパワー密度がグラフェンの膜圧(層数)の関数として明らかとなった。ただし,その加工原理が不確定であり,SiO2の膜圧を変えた場合や,他の基板を用いた場合に,この加工法が有用であるかどうかを検討しなければならない。今後は,種類の違う基板を用いた実験や,真空中での実験,基板を加熱しながらの実験などを行い,原理の追求と,適用範囲の拡大を目指す。また,ラマン分光では検出できないグラフェンのレーザー照射欠陥については,低温での電気伝導評価を行い,加工損傷についても明らかにする予定である。
都市の高層ビル群の修復費を考慮した被害評価

研究要素としては,1部材フラジリティの評価,2部材修復費の評価,3応答解析に基づく建物の修復費の評価システムの構築,の3つに分けることができる。以下に,項目毎の実施状況を述べる。部材フラジリティについては,RC造,S造のラーメン構造と耐震壁を対象として実験データの収集と分析を進めている。このうちの,RC造ラーメン構造のフラジリティについては,本年度で実験データの収集と分析が完了し,学会発表と査読論文への投稿を進めている。S造ラーメン構造については,振幅と繰り返し数を考慮した累積損傷度Dfで梁端の破断判定を行う方法が提唱されていることから,損傷度Dfを用いて終局限界を評価する手法の整備を行っている。Dfは一般の応答解析プログラムから出力されないという問題があることから,塑性率と累積塑性率からDfを推定する方法を理論的に検討している。昨年度は,減衰のない完全弾塑性系に関する評価法をまとめ,その成果は建築学会構造系論文集に掲載されているが,今年度は,減衰のある場合に理論を展開し,その成果を建築学会構造系論文集に投稿し採用となっている。また,Dfにフラジリティに関するデータ収集中であり,分析を進める予定である。耐震壁についても,データ収集は6割程度は終了している。部材修復費については,昨年度,耐震壁とRC造純ラーメンについて,アンケート調査と積算見積もりを行い,本年度は,このうち耐震壁の修復費の評価について分析を進め建築学会技術報告集に投稿し採用となっている。応答解析に基づく建物の修復費の評価システムの構築については,市販の骨組み応答解析プログラムを用いて,モンテカルロシミュレーションにより建物全体の修復費を評価するシステムの構築が,今年度の段階で完了している。このシステムは,今後の事例解析に利用して行くとともに,機能の拡張を進める予定である。以下に,項目毎に進捗状況を述べる。(1)部材フラジリティの評価:RC造ラーメン構造のフラジリティについては,昨年度から柱梁十字架構の実験データの収集と分析を進めてきたところであるが,本年度で収集と分析が完了し,その成果を学会発表した。この検討では,柱梁接合部の降伏余裕度の影響は,1回目より2回目ループの耐力低下により強く表れるという興味深い結果が得られている。また,実験データの統計処理においては,実験内で終局限界が発現していない試験体についても,ベイズ推定を用いて,その試験結果が持つ情報を適切に取り入れるという新しい提案を行っている。本成果については学会発表を行い,査読論文への投稿の準備を進めている。昨年度は,減衰のない完全弾塑性系について理論的に評価する方法を検討したが,今年度は,減衰のある場合に理論を展開し,建築学会構造系論文集に投稿し採用となっている。Dfにフラジリティに関するデータ収集中であり,次年度,分析を行って成果をまとめる予定である。(2)部材修復費の評価:耐震壁の修復費の評価について分析を進め,建築学会技術報告集に投稿し採用となっている。(3)応答解析に基づく建物の修復費の評価システムの構築:市販の骨組み応答解析プログラムを用いて,建物全体の修復費を評価するシステムを構築した。このシステムは,今後の事例解析に利用して行く予定である。最終年度にあたる次年度は,部材フラジリティや部材修復費に関する要素研究の成果を査読論文として発表するとともに,学会の委員会活動とも連携し,相模トラフ地震の想定地震動に対する首都圏の超高層ビルの被害評価に研究中の成果を適用し,PDやシンポジウムの場でその成果を発表していく予定である。また,フラジリティや修復費の評価はデータの取り扱いの客観性が重要であることから,ホームページ等を通じたデータベースの公開を進める予定である。また,修復費の評価の延長上にある将来的な課題として修復期間の評価があるが,修復作業のデータベースに基づいて,複数の修復作業が同時進行する場合の工期をネットワーク手法を用いて自動評価するための理論的な研究も進める予定である。本研究は、地震時の都市の高層ビル群の被害を経済的指標を用いて評価することを目的としているが、高層ビルについては被害事例が少ないことから,被害事例の多い木造住宅やRC造・S造の中低層建物のように経験的な被害関数を用いて被害推定を行うことができない。したがって,応答解析に基づいて,部材の損傷を評価し修復費を積み上げることにより,修復費を評価する方法を構築する必要がある。応答解析に基づいて細部の積み上げにより修復費を評価するためには,基本的データとして,部材のフラジリティとその修復費のデータベースが必要になる。本年度は,部材のフラジリティ評価と修復費の評価に注力した。部材のフラジリティとしては,RC造の柱梁十字架構のデータを収集し,楠原・塩原(2010)の接合部曲げ強度理論に基づいてランク分けしてフラジリティの検討を行った。また,耐震壁の実験データを収集し,低アスペクト比と低アスペクト比の耐震壁のフラジリティ検討を行った。修復費については,RC造の耐震壁と純ラーメン構造の損傷度毎の修復費を見積もった。修復費については,施工会社数社へのアンケートも実施し,比較検証を行った。

S造の柱梁接合部については,Manson Coffin型の疲労則を用い,振幅と繰り返し数を考慮して線形累加則で損傷度Dfを求めて破断判定を行う手法が主流となっているが,一般には応答解析から損傷度Dfが出力されないという問題がある。そこで,一般の応答解析プログラムから出力される塑性率と累積塑性率を用いて損傷度Dfを推定するための理論的な研究を行い,減衰のない完全弾塑性系についての評価法を取りまとめた。本研究は,1部材フラジリティと修復費の検討とデータベース整備,2骨組み応答解析のモンテカルロシミュレーションによる修復費算定ツールの構築,3経済指標を用いた都市の高層ビル群の被害評価,の3段階で進める予定であり,初年度は部材フラジリティと修復費の検討に注力した。RC造ラーメン構造については,柱梁十字架構の実験データ(270体程度)を収集し,楠原・塩原(2010)の接合部曲げ強度理論を用いてランク分けし,フラジリティの分析を行った。しかし,2割程度の実験データの整理が未了となっている。耐震壁については,国内の実験データを網羅的に収集し,高アスペクト比耐震壁についてはFEMA P-58の背景資料を辿って海外文献も収集した。フラジリティはせん断余裕度,側柱拘束度,軸力比などをパラメータにして検討したが,外部発表を行う前に,データの扱い等につて確認精査が必要と考えている。修復費については,RC造の耐震壁とラーメン構造について,修復作業工程を想定した修復費の見積もりを行った。施工業者へのアンケートも実施した上,先行研究であるFEMA P-58の評価との比較も行っており,貴重な検討事例になっていると考える。S造ラーメン構造については,Manson Coffin型の疲労則を用い,振幅と繰り返し数を考慮して損傷度Dfを求めて梁端の破断判定を行う方法が主流になっていることから, Dfによってフラジリティを設定する方向で検討中である。一方,Dfは一般の応答解析プログラムから出力されないという問題があることから,塑性率と累積塑性率からDfを推定する方法を理論的に検討した。その結果,減衰のない完全弾塑性系について,履歴中心の移動からDfの算出に必要なピーク振幅が推定可能であり,履歴中心の移動はガンマ分布と良く合致することが見いだされた。この成果については,査読論文に投稿し採用された。研究要素としては,1部材フラジリティの評価,2部材修復費の評価,3応答解析に基づく建物の修復費の評価システムの構築,の3つに分けることができる。以下に,項目毎の実施状況を述べる。部材フラジリティについては,RC造,S造のラーメン構造と耐震壁を対象として実験データの収集と分析を進めている。このうちの,RC造ラーメン構造のフラジリティについては,本年度で実験データの収集と分析が完了し,学会発表と査読論文への投稿を進めている。S造ラーメン構造については,振幅と繰り返し数を考慮した累積損傷度Dfで梁端の破断判定を行う方法が提唱されていることから,損傷度Dfを用いて終局限界を評価する手法の整備を行っている。Dfは一般の応答解析プログラムから出力されないという問題があることから,塑性率と累積塑性率からDfを推定する方法を理論的に検討している。
「21世紀型環境教育:観る・知る・作る・体験する・考える」の開発

我々は、「環境を通じて理科を学ぶ」という考えに基づいて新しい理科教育法の開発をおこなっている。「実行可能な経済性を持ちかつ生徒に能力・技能・行動力などを効果的に修得させることの出来るような教材の開発」を念頭に「ものづくり」「自然体験」が出来るような教材および教育プログラムの見直しおよび新規創出をしている。平成18年度の成果としては「学校ビオトープの理科教材としての検討」「小中学校でも導入容易な簡便かつ正確な環境測定教材の開発」「河川モデルの見直しと実践」などの教材の開発をおこなった。これらは主として中学校レベルのものとなっているが、小学校から高等学校までカバーできるものであると考えている。また、「考える」というプロセスに至る前段階の「理解」の部分に関して「脳科学」の観点から研究、具体的には脳のワーキングメモリに着目して検証をおこなった。読解力を見る手段として脳のワーキングメモリをみることでそれを測るリーディングスパンテスト(RST)に着目した。我々は中学校理科の文章で構成した理科版RSTを作成し、そのスコアが通常版のRSTとどのように異なるのか検討した。さらに理科に普段から馴染みの深い群(理科群)とそうではない群(一般群)とではどのような違いが出るのか?一般群の中でも理科が好きな群と嫌いな群ではどのような違いが出るのか検討をおこなった。その結果、理科版RSTにおいて二つの群のスコアには有意な差が観られることが明らかとなった。このことは前提条件の有無が中学校理科の文章の読解においても影響することを示している。また光トポグラフィーによる解析をおこなったところ、前頭野において理科版RSTと通常版のRSTを試行する際に活性化の度合いに違いが観られることも見いだした。環境教育を通じて理科をいかにして学ぶか?「観る・知る・作る・体験する・考える」という連続性のあるプログラムの作成を目的としています、その際に、実際の教育現場で採り入れやすいようにするにはどうすればよいか、現状では何が不足しているかについて検討しています。本年度は、以下の2点について検討しました。1.水環境の測定をより簡単におこなうことを目的とし、ピペットを用いるCOD測定の簡略化をおこないました。これは、従来、ビュレットを用いていた過マンガン酸カリウム-シュウ酸ナトリウムの酸化還元滴定をピペットでおこなうことで簡略化したものです。利点としては、ピペットの場合には「mL」単位を用いずに「滴」を単位として用いることから原理が理解しやすくなる。また、g当量と言ったややこしい計算の部分も「滴」によってブラックボックス化される。その結果、より簡単に実験が出来、かつ原理も容易に理解できるような測定手法となっています。さらに、学校ビオトープを用いて水環境学習をする試みもおこないました。ビオトープの中にある池の周りに人工河川を作り、人工河川に水を循環させることで池の水が浄化してゆく様子を観察でき、河川の自浄作用を学ぶことも出来る河川モデルを作成したものです。これらは附属中学校の課外活動において用いました。2.理科の文章が難しいということが言われることがあります。理科の文章を読んで理解するのは読解する力が必要です。脳科学的な手法で読解力を観ることのできるものの一つとしてリーディングスパンテストというものが存在します。今回、理科の文章で構成した理科版リーディングスパンテストを作成し、そのスコアが通常版とどのように異なるのか検討しました。その結果、理科になじみのあるかないかで双方のスコアに有意な差が観られた。
鎖状エポキシドの転移反応における立体化学に関する研究

ルイス酸触媒による鎖状3置換エポキシドの転移反応機構に関して重要な知見を得た。また、酵素的なfucosterol epoxideのdesmosterolへの変換反応についてプロキラルなメチル基の挙動を明らかにした。1.26-メチル基を#Cで立体選択的に標識したdesmosterol benzoate epoxideを合成した。これをそれぞれベンゼン中BF_2・Et_2Oによる転移反応に付し、生成物ケトン体(1)およびアルデヒド体(2)の13C-NMR分析により転位先での立体化学を明らかにした(右式)。2.26-および27-メチル基を13Cで立体選択的に標識したfucosterol benzoate 24R、28R-epoxideを合成した。これをそれぞれ同様な転位反応に付し生成物ケトン体(3)、アルデヒド体(4)、desmosterol benzoate(5)の問題となる不斉中心の立体化学を明らかにした(下式)この結果、3置換epoxideのBF_3・Et_2O、による転位反応において水素が転位する場合はretentionで、アルキル基が転位する場合は、inversionで見かけ上反応が起こっていることが示された。また、5はいずれのメチル基にも同等に13Cが分布しC-25カルボニウムイオン経由で生成するものと考えられる。3.カイコ5齢幼虫より調整した無細胞酵素系で13Cキラル標識fuco-sterol 24R128R-epoxideをインキュハートし生じたdesmosterolの13Cの分布を調べた。この結果、pro-Rメチルは立体特異的に(E)-メチルになることが分かった。
L型菌を遺伝子工学に利用した齲蝕ワクチンの産生

次に、クロラムフェニコ-ル(CM)耐性を担うプラスミドpHSG396を1μg用いてこのL型菌をPEG処理したところCM耐性集落が生じた。形質転換でCM耐性菌が生じたことを確実に証明する為にプラスミドを加えていない系とD NaseーIで処理したプラスミドを加えたの系でPEG処理したところ、耐性菌は出現しなかった。さらにCM耐性集落からプラスミドを分離し、ゲル電気泳動で調べたところpHSG396と同じ位置にバンドを認めた。この系での形質転換の効率は対数増殖後期の菌よりも早期の菌が良く、それは10^<-4>であった。次のステップとして、親株ではペリプラズム空間に存在する蛋白がこのL菌型では細胞壁がない故に培養上清に漏出してくることを証明する為に、この空間に存在するアルカリンホスホタ-ゼ酵素の局在を調べると共に、Antigen A(齲蝕ワクチンの候補)の遺伝子を担うプラスミドでこのL型菌を形質転換させその発現を調べている。
脱リン酸化調節分子G5PRによる自己抗体産生細胞の分化制御機構の解明

全身性自己免疫疾患では、IgG型の高親和性自己抗体が産生されて組織障害を引き起こすが、どのような機序によって誘導されるかは明らかになっていない。本研究では、自己免疫疾患モデルマウスにおいて、自己抗体産生細胞の前駆細胞と考えられているB1細胞が二次リンパ組織の胚中心に移行し、IgGへのクラススイッチや形質細胞への分化を引き起こすことを明らかにした。また、濾胞樹状細胞や濾胞ヘルパーT細胞からの刺激に加え、TLRリガンドやサイトカイン刺激がG5PRの発現を増強し、JNK活性を抑制することによってB1細胞から自己抗体産生細胞への分化が促進することを明らかにした。全身性自己免疫疾患ではIgG型の高親和性自己抗体が産生され、組織傷害を引き起こす。B1細胞はIgM型の自己抗体を自然産生することから、IgG型の高親和性自己抗体産生細胞の前駆細胞と考えられている。しかしながら、その分化を制御する刺激、場、シグナルは未だ解明に至っていない。申請者はタンパク質脱リン酸化酵素G5PRの過剰発現がB1細胞の異常増殖と自己免疫疾患発症を引き起こすことを示した。また、in vitro胚中心B細胞培養下(BAFF, CD40, IL-4/IL-21刺激)で、B1細胞はG5PRの発現が上昇すること、IgGへとクラススイッチすることを明らかにした。本年度は、in vitro胚中心B細胞培養下で、自己免疫疾患モデルNZB×NZW F1マウス由来のB1細胞に様々な刺激を行い、IgGへのクラススイッチ、形質細胞分化、自己抗体産生へ与える影響を解析した。その結果、胚中心様環境下でIL-5またはLPSで刺激することにより、B1細胞は形質細胞への分化が亢進し、IgM型の自己抗体産生が上昇することが明らかとなった。本年度の結果から、B1細胞がin vitro胚中心環境下でIgM型の自己抗体産生を上昇させる刺激を同定したものの、IgG型の自己抗体産生の増強させる刺激の同定には至らなかった。形質細胞分化とIgGへのクラススイッチのシグナルは相互に抑制することが知られていることから、今後刺激の時期や組合せをさらに検討していく予定である。全身性エリテマトーデスに代表される全身性自己免疫疾患では、種々の自己抗原に対する自己抗体が産生され、組織傷害を引き起こす。このような自己抗体は通常、自己抗原に対して高親和性を持ったIgG型抗体であるが、どのようにして高親和性IgG抗体が誘導されてくるかは十分に理解されていない。自己免疫疾患モデルマウスや遺伝子改変マウスを用いた研究から、主に腹腔、胸腔に存在するB1細胞(通常のB細胞=B2細胞とは性質が異なる)はIgM型の自己抗体を自然産生することから、IgG型の高親和性自己抗体産生細胞の前駆細胞と考えられている。申請者はセリン・スレオニン脱リン酸化酵素G5PRの過剰発現がB1細胞の異常増殖と自己免疫疾患発症を引き起こすことを示してきた。B1細胞はin vitroの胚中心B細胞環境での培養により、G5PRの発現上昇に加え、胚中心B細胞への分化に必須の転写因子であるBCL-6、クラススイッチならびに体細胞突然変異に必須な分子AICDの発現が上昇することを見いだした。自己免疫疾患モデルNZB x NZW F1マウス由来のB1細胞はin vitroでIgG型の自己抗体産生細胞へと分化した。また、in vitroで活性化させたB1細胞の移入実験では、胚中心にホーミングしてIgGへと分化することが確認された。これらの結果は、B1細胞が自己抗体産生細胞へと分化する過程で胚中心が重要であることを示唆する。今後、この分化のメカニズムの詳細を解析することで新規治療標的の同定へと発展が期待される。自己免疫疾患モデルマウス由来のB1細胞のIgG型の自己抗体産生細胞への分化には胚中心環境の刺激(CD40、BAFF、IL4)が必要であることが明らかとなった。またB1細胞のクラススイッチの場としても胚中心が重要であることが移入実験より示唆された。全身性エリテマトーデス(SLE)に代表される全身性自己免疫疾患では、種々の自己抗原に対する自己抗体が産生され、組織障害を引き起こす。このような自己抗体は通常、自己抗原に対して高親和性を持ったIgG型抗体であるが、どのようにして高親和性IgG抗体が誘導されるかは十分に理解されていない。主に腹腔に存在するB1細胞はIgM型の自己抗体を自然産生することから、IgG型自己抗体産生細胞の前駆細胞と考えられている。申請者は、セリン・スレオニン脱リン酸化酵素G5PRの過剰発現はB1細胞の異常増殖と自己免疫疾患発症に関連することを明らかにしてきた。本研究では、B1細胞の自己抗体産生細胞への分化を制御する場、シグナル、刺激とG5PRの関連性について明らかにすることを目的とした。通常のB細胞の分化・クラススイッチは二次リンパ組織の濾胞に形成される胚中心で起こることが知られているため、B1細胞をin vitroで胚中心様環境で刺激を行なったところ、G5PRの発現が上昇し、形質細胞への分化、IgGクラススイッチを制御することを示した。さらに、胚中心環境下でLPS刺激することで、B1細胞の形質細胞への分化は亢進し、IgM型の自己抗体産生が上昇することを明らかにした。

B1細胞のLPS刺激では、SLE発症に重要なI型IFNとヒストン制御因子の発現上昇を認めたことから、何らかの遺伝子の転写抑制が疾患発症に関与することが示唆された。また、胚中心様環境で活性化したB1細胞は、疾患モデルマウスの脾臓に自然形成される胚中心にホーミングして、IgGへとクラススイッチすることが確認された。これらの結果から、疾患ではさまざまな刺激を受けることでB1細胞の表現系が変化し、胚中心環境に移行してIgG型の自己抗体を産生することが示唆され、この分化機構を理解することは疾患発症の制御に繋がると考えられる。全身性自己免疫疾患では、IgG型の高親和性自己抗体が産生されて組織障害を引き起こすが、どのような機序によって誘導されるかは明らかになっていない。本研究では、自己免疫疾患モデルマウスにおいて、自己抗体産生細胞の前駆細胞と考えられているB1細胞が二次リンパ組織の胚中心に移行し、IgGへのクラススイッチや形質細胞への分化を引き起こすことを明らかにした。また、濾胞樹状細胞や濾胞ヘルパーT細胞からの刺激に加え、TLRリガンドやサイトカイン刺激がG5PRの発現を増強し、JNK活性を抑制することによってB1細胞から自己抗体産生細胞への分化が促進することを明らかにした。平成28年度も引き続き、in vitro胚中心培養下におけるB1細胞のIgGクラススイッチ、形質細胞分化、自己抗体産生を解析し、IgG型の自己抗体産生が増強する環境を検討する。また、その際のAIDやG5PRなどの遺伝子発現などについて検討する。また、胚中心培養下で活性化したB1細胞の動態を移入実験により解析し、クラススイッチや形質細胞分化を引き起こす場を検討する。B1細胞のIgG型の自己抗体産生細胞への分化には胚中心環境の刺激(CD40、BAFF、IL4)が必要であることから、その分子機構を詳細に解析し、自己免疫疾患モデルマウスと通常のマウスの違いや、B1細胞とB2細胞の違いを検討することで、自己抗体産生細胞が生まれてくるメカニズムを解明していく予定である。免疫学研究の進捗との関連から、プラスチック製品の購入を一部保留したため、残額が生じた。本年度にプラスチック製品の購入に使用する予定である。
小脳型運動制御に関する研究

小脳が滑らかな運動指令の生成にどのようにして貢献しているのかを明らかにするために、腕運動と眼球運動に関する研究を行った。その結果、小脳のプルキンエ細胞に腕の運動制御の力が表現されていることが明らかとなり、小脳が力の最適化に貢献していることが示唆された。眼球運動に関しては、大脳皮質の活動から運動の方向、振幅、タイミングを推定し、その運動を実現するための滑らかな運動指令を工学的に生成することに成功した。本研究は小脳が滑らかな運動指令の生成にどのようにして貢献しているのか、その機構解明を目的としている。特に、サルの脳から取り出した信号を小脳ランダムウォーク仮説に基く「人工小脳」に入力することにより「眼球ロボット」の滑らかな運動制御が自動的に実現できることを示す。本年度は、1)サッカード課題を訓練したサル2頭に対し、前頭眼野または補足眼野に8本1組のマルチ電極を埋め込み、最大10個を越えるニューロンの活動を同時計測することに成功した。2)眼球ロボットの2軸制御を、高速応答性、剛性に優れたパラレルリンク機構により実現した。取り付けるCCDカメラや構成物の重量をもとに必要トルク量、慣性モーメントなどを考慮して機構設計を行い、サッケードの最大速度600[deg/s]の約7割、400[deg/s]までの動作確認を行った。3)マルチ電極あるいは従来の単一電極を用いて、課題遂行中の前頭眼野と補足眼野の神経活動を記録し、これらニューロンの活動の性質を調べた。前頭眼野には従来の報告通り、視覚目標の位置や運動の方向に応じて活動するニューロンが存在した。一方、補足眼野には、前回の試行の運動開始信号のタイミングに応じて発火の開始時期が変わるニューロンや、運動方向と報酬の組み合わせに応じるなどの特徴を持つニューロンが存在した。これらは補足眼野の従来の知見を更新する発見である。4)小脳型運動制御において重要な役割を果たす登上線維信号に関する知見を総説にまとめた(Kitazawa & Wolpert, Trends in Neuroscience)。5)ランダムウォーク仮説を包含する一般的な学習理論の幾何学についての研究が伸展した(Nishimori,2005)。本年度は単一電極を用いた記録で得られた前頭眼野と補足眼野のニューロンの活動を組み合わせて作った擬似的なマルチニューロンの活動からサッケード開始のタイミングと振幅、方向を推定するフィルターを作成した。さらに、マルチ電極で前頭眼野から同時記録したデータにこのフィルターを適用して、その性能を評価した。1)眼球運動課題としては、実際に存在する目標に向かって急速な眼球運動を行うサッケード課題を採用した。2)前頭眼野に関しては1頭のサルの左側から計161個、補足眼野に関しては2頭のサルの両側から計701個のニューロンの活動を記録した。3)単一電極で記録したニューロンの活動から複数のニューロンをサンブルして擬似マルチニューロンデータを作り、サッケード開始のタイミングと、サッケードの目標位置を推定するためのフィルターを作成した。基本的には学習用の半数の試行を使って16または24の目標に向かうサッケード開始前後の複数のタイミングのテンプレートを作成し、テンプレートの距離を元に目標とサッケードのタイミングを推定した。4)片側の前頭眼野、または片側の補足眼野から選ぶ細胞の数を増やすにつれ、双曲線状にタイミングと目標の正推定率が向上した。片側の補足眼野から記録されたニューロンを用いた擬似マルチニューロンデータでは、ニューロン数を20,50,100個に増やすにつれ、タイミングの正推定率(誤差100m以内)は45,79,89%、目標(16個)の正推定率は12,28,36%に向上した。5)前頭眼野に埋めた8本1組のマルチ電極から得られた14個のニューロンの活動の同時計測データを用いた場合には、タイミングの正推定率は39%、目標の正推定率は46%に達した。30個程度のニューロンから同時記録できれば、タイミングも目標も約7割の精度で推定できることが予想される。今後同時記録できるニューロンの数を増やして確認したい。1.眼球運動制御に関する研究補足眼野と前頭眼野から記録したニューロンの活動を入力として、眼球ロボットの制御を行い、サルと同様の滑らかな運動をロボットで実現する。本年度は次の研究を実施した。前頭眼野と補足眼野からマルチ電極を使って同時記録した複数のニューロンの活動からサッケード開始のタイミングと振幅、方向を推定した。前頭眼野14個のニューロンの同時計測データを用いた場合には、タイミングの正推定率(誤差0.1秒未満)は34%、目標(16目標)の正推定率は44%に達した。補足眼野27個のニューロンの場合には、タイミングと目標の正推定率はそれぞれ45%、38%だった。

前頭眼野は補足眼野のおよそ半数の細胞で同程度の推定精度を達成できることが示唆された。2.腕運動制御に関する研究目標に向かって手を伸ばす到達運動は、終点の誤差の分散を最小化するような運動と近い。このような制御が、登上線維に表現されている到達運動終点の誤差の情報を使って実現されていることを検証するための研究を行う。今年度は以下の2項目を行った。1)プリズムを制御して、終点の誤差を自在にコントロールすることが可能な到達運動の実験系を開発し、サル1頭を訓練した。2)小脳が不可欠であることが知られている「プリズム順応」について24時間以上の長期間にわたる後効果を実現するのに必要な試行数を調べた。従来500回と報告されていたが、視野の移動を徐々に行えば少ない回数で実現できる可能性が指摘されていた。しかし、視野の移動を徐々に行った場合でも350回の試行では長期の後効果は生じず、500回の試行を繰り返して初めて長期の後効果が生じることが明らかになった。本研究は小脳が滑らかな運動指令の生成にどのように貢献するのか、その機構解明を目的としている。1.眼球運動制御に関する研究補足眼野と前頭眼野から記録したニューロンの活動を入力として眼球ロボットの制御を行い、生体同様の滑らかな運動をロボットで実現する。前年度までに、前頭眼野と補足眼野からマルチ電極を使って同時記録した複数のニューロンの活動からサッケード開始のタイミングと振幅、方向を推定することにある程度成功した。しかし、記録できる神経活動の数が急速に減少することが問題であった。本年度はCyberkinetics社製の32chのマルチ電極を1頭のサルの前頭眼野に埋め込み、長期にわたる成績の維持を狙った。その結果、従来は埋め込み後2週間以内に成績のピークを迎えていたのに対し、記録細胞数(20-25個)、正推定率(開始時間64%、目標38%)ともに埋め込み30-40日後に最高の成績となり、以後も比較的長期にわたり良好な成績を維持することに成功した。このような制御が、登上線維が伝える終点の誤差の情報を使って実現されていることを検証したい。今年度は終点の誤差に基づく到達運動の学習であるプリズム順応に対する休憩の効果をサルとヒトで調べた。まず100回の試行で徐々に視野をずらした後、連続して100回の試行を行わせ、計200回になったところで1時間の休憩を置き、その後さらに100回の試行を行い、計300回の試行を行わせた。1時間の休憩をはさんだ条件の24時間後の後効果は休憩なしの条件の後効果のおよそ2倍であった(p<0.01)。ヒトを被験者とした実験でも300回または400回の試行の途中に1時間から2時間の休憩を入れた場合、後効果が24-48時間持続するという結果が得られた。これらの結果は1時間の休憩とその後の運動の繰り返しで学習効果の定着・強化の過程がトリガーされることを示唆する。本研究は小脳が滑らかな運動指令の生成と学習にどのように貢献するのか、その機構解明を目的としている。眼球運動制御に関する研究:昨年度までに記録したマルチ電極からの複数のニューロンの同時記録活動データから眼球運動の方向、振幅、開始時刻を推定するフィルターを完成し性能を評価した。
赤外線2次元ロックインアンプを用いた電磁界強度分布測定装置の開発

近年の電子機器動作周波数の高周波化とともに問題が顕著化しているEMI(Electromagnetic Interference:電子回路などから放射される不要な電磁波(電磁ノイズ)による機器の誤作動や無線通信障害)問題の解決に有用な電磁ノイズ可視化装置を開発した。開発した装置では、電磁波を吸収して発熱する幕(電磁波吸収幕)の温度分布を、赤外線カメラで観測することにより、電磁界強度分布を温度分布として可視化できる。さらに、この装置では、独自の画像処理技術(2次元ロックインアンプ処理)により、数mK程度の微小な温度変化も観測可能である。平成23年度の研究実施計画では、「(1)幕の温度変化から電界・磁界強度への校正」、「(2)回路基板近傍の電磁界強度分布測定」、「(3)実用機器近傍の電磁ノイズ可視化」の3つの目標を掲げた。これに対して、(1)においては、これまで、電界強度に応じて発熱する電磁波吸収幕が用いられていたが、今回、これと合わせて、磁界強度に応じて発熱する幕も用意し、それぞれの幕を用いた測定を行うことで、電界/磁界を区別した強度分布観測を可能とし、さらに、2.45GHzにおいて、それぞれの電磁波吸収幕に電磁波が照射されたときの、電界/磁界強度と幕温度変化量の関係を調査した。これにより、電磁波吸収幕を用いた本測定手法において、初めて電磁化強度の定量的評価を可能にした。(2)においては、試作した高周波伝送線路(マイクロストリップライン)や、ノイズ対策部品が実装された回路近傍の電磁界強度分布を調査した。観測分布の空間分解能はこれまでの測定法に比べ大きく向上し、信号線の定在波により生じる電磁界や、実装部品近傍の局所的に強度の高い電磁界分布を観測することに成功した。(3)においては、市販のAC-DC変換器近傍の電磁界分布測定を行い、変換器の回路近傍に形成される電磁界を3次元的に可視化することに成功した。研究実施計画で掲げた3つの目標を達成し、これらの結果は、それぞれ、計3本の論文として学術雑誌に投稿された。そのうち、2本は査読審査を終え、採録が決定している。また、残りの1本は、現在、査読審査中である。以上のことから、平成23年度の本研究は順調に進展したと言える。
「美しさ」を求めた特異な足関節底屈へのヒトの適応を探る

ヒトの歩容は,長年の生活様式や環境,状況,特異的なトレーニング等の影響が積み重なって形として現れる.本研究では,特徴的な足関節底屈位を長期間継続した者がその状況に適応した結果として現れる動作や筋や腱の形態的,機能的特徴を明らかにする.歩行は,足関節底屈が最終的な力の伝達の要となる動作であり,通常は背屈位で接地しキック時に底屈していくが,つま先立ちやハイヒール靴では底屈位で接地する.これらの足関節底屈位に制限されることによる副作用的適応とその補償的適応を動作および形態,機能的要因から明らかにし,健康被害を予防し美しく歩くことに果たす役割を解明することを目的とする.ヒトの歩容は,長年の生活様式や環境,状況,特異的なトレーニング等の影響が積み重なって形として現れる.本研究では,特徴的な足関節底屈位を長期間継続した者がその状況に適応した結果として現れる動作や筋や腱の形態的,機能的特徴を明らかにする.歩行は,足関節底屈が最終的な力の伝達の要となる動作であり,通常は背屈位で接地しキック時に底屈していくが,つま先立ちやハイヒール靴では底屈位で接地する.これらの足関節底屈位に制限されることによる副作用的適応とその補償的適応を動作および形態,機能的要因から明らかにし,健康被害を予防し美しく歩くことに果たす役割を解明することを目的とする.
Ｓ１Ｐ受容体を標的としたＩＢＤ新規治療法の開発

本研究では炎症性腸疾患における特異的な免疫学的異常に着目し、リンパ球動態を制御する低分子化合物FTY720を用いた、これまでと全く異なる概念に基づく新規治療法に関して独自に検討を行った。FTY720を腸炎マウスの複数のモデルに投与した結果、その腸炎を著明に抑制することが可能であった。また我々は、この腸炎抑制機序はFTY720が腸炎惹起性リンパ球を二次リンパ節に隔離することで効果発現していることを明らかとした。難治性の炎症性腸疾患(IBD)に対する既存の治療法ではそれに対する抵抗性ないし離脱困難、さらに重篤な副作用などの問題を抱え、新規治療システムの確立が重要な課題となっている。本研究では我々が見いだしたIBDにおける特異的な免疫学的異常に着目し、リンパ球動態制御に必須の分子S1P受容体を標的とした、これまでと全く異なる概念に基づいた新規治療法に関して独自に検討を行っており、最終的にIBDに対する新規治療法の開発基盤樹立を目的としている。IBDにおける病原性T細胞のS1P/S1P受容体システムに関した知見をリンパ球動態制御による治療に応用するために平成24年度の研究を推進した。これまでにマウス正常T細胞/病原性メモリーT細胞のS1P/S1P受容体システム依存するFTY720の影響の検討を行い、ナイーブT細胞移入腸炎モデル、メモリーT細胞移入腸炎モデルに対してFTY720が腸炎を著明に改善することがわかった。また、末梢血および大腸粘膜CD4+T細胞数は著明に減少していた。我々は慢性腸炎における骨髄潜在性病原性T細胞の重要性を見いだしてきており、同細胞に対するFTY720の影響を検討するために、二次リンパ組織欠損腸炎モデルの作成を行った。まずRAG2-/-マウスを脾摘し新規の脾臓欠損メモリーT細胞移入腸炎モデルを確立し、FTY720を投与した結果、移入後8週の臨床スコア、組織学的スコアともに著明に改善した。また末梢血および大腸粘膜CD4+T細胞数は著明に減少した。各臓器CD4+T細胞の細胞表面抗原、ホーミング受容体発現はFTY720投与による影響は見られなかった。サイトカイン産生能についてFTY720投与群ではTh1およびTh2ともにサイトカイン産生を抑制した。以上より、新規の脾臓欠損メモリーT細胞移入腸炎モデルに対してもFTY720は腸炎を著明に抑制することがわかった。難治性の炎症性腸疾患(IBD)において近年治療法は劇的に進歩した。しかし、現在の治療法では治療抵抗例、効果減弱例、依存例、さらに重篤な副作用などの問題を抱え、新規治療システムの確立が重要な課題となっている。本研究では我々が見いだしたIBDにおける特異的な免疫学的異常に着目し、リンパ球動態制御に必須の分子S1P受容体を標的とした、これまでと全く異なる概念に基づいた新規治療法に関して独自に検討を行いIBDに対する新規治療法の開発基盤樹立を目的とした。IBDにおける病原性T細胞のS1P/S1P受容体システムに関した知見をリンパ球動態制御による治療に応用するために当研究を推進した。平成23年度では既報にあるナイーブT細胞のみならず病原性メモリーT細胞にもS1P受容体が発現していることが判明した。さらにナイーブT細胞移入腸炎モデル、メモリーT細胞移入腸炎モデルに対してFTY720が腸炎を著明に改善することがわかった。メモリーT細胞移入腸炎モデルにおける腸炎抑制は、FTY720が二次リンパ節にリンパ球を隔離し免疫抑制作用を発揮するという既存の機序では説明がつかなかった。これまで我々は慢性腸炎における骨髄潜在性病原性T細胞の重要性を見いだしてきており、平成24年、25年度は同細胞に対するFTY720の影響を検討するために、脾臓欠損腸炎モデルおよび二次リンパ節完全欠損腸炎モデルの作成を行った。RAG2-/-マウスを脾摘した脾臓欠損メモリーT細胞移入腸炎モデル、Lymphotoxin-α-/-およびRAG2-/-のDNKマウスを更に脾摘した完全に二次リンパ組織を欠損させ、これに病原性メモリーT細胞を移入した二次リンパ節完全欠損腸炎モデルいずれにおいてもFTY720はこれまでと同様に著明に腸炎を抑制することが明らかとなった。