hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大強度ニュートリノビームを使ったニュートリノフレーバー振動の研究

茨城県東海村の大強度陽子加速器施設J-PARCを用いて大強度ニュートリノビームを生成、295km離れた岐阜県のスーパーカミオカンデ検出器で測定し、ミューニュートリノから電子ニュートリノへの変化が高い確度で起きていることを世界に先駆けて示した。また、ミューニュートリノが他のニュートリノへ振動することにより減少する現象の測定も行い、他の実験結果と一致する結果を得た。本研究は、茨城県東海村の大強度陽子加速器施設J-PARCを用いてニュートリノビームを作りだし、295km離れた5万トン水チェレンコフ検出器スーパーカミオカンデで測定するT2K(東海to神岡長基線ニュートリノ振動実験)において、飛行中にニュートリノの種類が変化する"ニュートリノ振動"現象を測定することによりニュートリノの性質を解明することを目指す。ミューニュートリノから電子ニュートリノへの振動現象を発見することにより、三種類あるニュートリノすべての間で振動現象が起こっていることを証明するとともに、ニュートリノにおけるCP対称性の破れの探索にむけた指標を与える。本研究は、J-PARCからの大強度ニュートリノビームをスーパーカミオカンデで検出する長基線ニュートリノ振動実験T2Kを遂行し、ニュートリノフレーバー混合の全貌を解明することを目指す。H18年度はT2K実験の感度をより高めるための以下の実験機器の開発、設計、製作、試験などを進めた。●陽子ビームモニター:大強度の陽子ビームを安全に転送するために不可欠なビーム位置モニター、プロファイルモニターのR&Dを行い要求性能を達成できることを確認、技術設計をほぼ終え、実証機を製作した。またビーム位置測定モニターの実証機の性能を確認するためビーム試験を行った。●標的、ホーン:標的の技術設計が終了、実証機を製作中。標的で生成されたπ中間子を前方に収束しニュートリノの強度を上げるため3台設置される「電磁ホーン」のうち、第1ホーンの長期運転試験を設計電流の320kAで行った。12月から初めて3月まで、85万回のパルス電流を印加した。おおむね良好な結果を得た。また第3ホーンも完成し、5月からの電流試験に向けて準備中である。●ミューオンモニター:ミューオンモニターは、ニュートリノとともに生成されるミュー粒子の強度、プロファイルをビームダンプの背後で測定し、ビーム強度、方向などをモニターする。前年度に引き続きR&Dを進め、ほぼ最終設計が完了。試作機のビーム試験を行い、性能を確認した。●前置検出器:生成直後のニュートリノビームの性質を精度よく測定するための前置検出器の開発、設計を進めた。前置検出器の要である光センサーの部分には、約10万個の新型半導体光検出器MPPCを使用する予定である。多数のMPPCからの信号をASICによって同時に読み出す方法を確立した。さらに百個のMPPCの性能評価により素子の特性が4%程度でよくそろっていることを確認し、前置検出器での大量のMPPCを使用するめどがついた。本研究は、J-PARCからの大強度ニュートリノビームをスーパーカミオカンデで検出する長基線ニュートリノ振動実験T2Kを遂行し、ニュートリノブレーバー混合の全貌を解明することを目指す。H19年度は以下の研究を遂行した。●一次陽子ビームラインの陽子ビームモニターの開発を終え実機の製作に取り掛かった。●第1、3電磁ホーンを直列につないだ状態で定格の320kAの長期通電試験に成功した。●T2Kのニュートリノビームの性質をより正確に評価するため、標的における2次粒子生成分布の測定をCERN SPS NA61実験で行った。現在解析作業中である。●光検出器の開発:素核研測定器開発室と共同で、前置検出器で用いるフォトセンサーMPPCの開発を進め、300個程度のサンプルを使ってその性能評価を行った。そして、2万個のMPPCを発注し、納品されるMPPCの性能評価システムを立ち上げた。●シンチレータ製作:軸上検出器で使用するシンチレータをフェルミ研で製作し、その一部をKEK富士テストビームラインで試験した。●4ミューオンモニターの開発:基本設計を終え、プロトタイプを製作した。プロトタイプを京大の電子LINACビームでキャリブレーションし、その後米国フェルミ研のNuMIニュートリノビームラインに設置し、長期試験を遂行中である。H20年度は、翌年度からの実験開始に向け、ニュートリノ実験施設を完成させた。加えて更なる高感度化目指した研究を続けた。以下に個々の成果を列挙する。●加速器のさらなる安定化大強度化により感度向上を目指し、加速器から高効率で陽子ビームを取り出すための機器システムの研究開発を続けた。初号機はすでに完成設置され、次号機の検討を始めた。●陽子ビームモニターは実機製作、ケーブル購入、較正、設置、配線を行い、最終試験を行った。

●標的・ホーンは、KEKにて試運転、磁場測定の後、8月現地にて遠隔保守システムの試験、1月に設置完了、その後試運転を行い、実験開始に備えた。●ミューオンモニターは、全数の製作、京木化研の電子加速器を用いた試験、支持架台の製作を行い、ビームライン上に設置し、読み出しシステムのつなぎこみ、較正を終え完成した。ニュートリノモニター一つである軸上検出器は、夏から冬にかけて、全228枚の飛跡検出プレーンの製作を終え、2月にフランスで製作した構造体への組み込み1モジュールを完成させ3月実験ホールに設置、エレクトロニクスとのつなぎ込み、宇宙線測定などを行いビーム試験に備えた。残り15モジュールの組み立て、設置はH21年度前半に行う。標的におけるパイ中間子生成分布を用いて、期待されるニュートリノビームを正確に予言するため、CERNにおけるパイ中間子生成測定実験に参加、データ収集、解析を継続した。本研究は、素粒子の一つであるニュートリノの性質を解明するために、茨城県東海村の大強度陽子加速器J-PARCを用いて人工的に生成したニュートリノの大強度ビームを295km離れた世界最大の検出器スーパーカミオカンデで検出し、飛行中にニュートリノの種類が変化する「ニュートリノ振動」現象を詳しく調べるものである。具体的にはミューニュートリノから電子ニュートリノへの振動現象を世界に先駆けて発見し、3種類あるニュートリノの関係を明らかにし、さらに将来宇宙の物質の生成起源のなぞに迫るための指標を与えることを目指している。5年間かけて研究開発、建設してきたニュートリノ生成施設がH20年度中に完成し、H21年度はいよいよ実験開始の年度となった。4月23日には初めてニュートリノの生成に成功した。その後、夏の保守期間をはさんで12月まで総合試験運転(ビームコミッショニング)を続け、ニュートリノビーム生成と生成したビームの性質を精密に測定するためのさまざまな機器全ての動作、性能を確認した。1月からは大強度ニュートリノビームを安定にスーパーカミオカンデに送りはじめ、本格的なニュートリノ振動測定を開始した。2月24日には、初めてスーパーカミオカンデにて、J-PARCで生成されたニュートリノがおこした反応をとらえることに成功した。2010年1月から6月までと2010年11月から2011年3月までの2つの期間で累積1.45×10^<20>の陽子を標的に衝突、ニュートリノを生成させ、安定に物理のためのデータ取得を行った。また、前半期間のデータ(3.23×10^<19>の陽子分)を解析し、最初のミューニュートリノから電子ニュートリノへの振動の物理結果を発表した(0.3±0.07の背景事象予測に対し、1事象の観測)。また、T2K実験の感度をさらに高めるため、CERNのNA61実験においてパイ中間子の絶対微分生成断面積を精密に測定した。この結果をT2K物理結果を出すのに使用した。この他、米国フェルミ国立研究所のSciBooNEおよびMiniBooNE実験で、ステライルニュートリノによるニュートリノ振動の探索を行い、これまでの上限値を更新した。
事象関連電位を用いた閾下呈示による隠匿情報検査の試み

目的閾下呈示による隠匿情報検査(CIT)が可能かどうか、模擬犯罪課題時の覚醒が閾下呈示CITにどのような影響を及ぼすかを、事象関連電位(ERP)を用いて検討した。方法模擬犯罪課題前に、感情喚起スライドから選定した高覚醒画像を注視させ高覚醒状態に誘導された参加者12名を高群、低覚醒画像を注視させ低覚醒状態に誘導された参加者12名を低群とした。模擬犯罪課題において、両群の参加者は事前に選択した封筒の中に書かれた刃物を別室で探し出し、ベッドに置かれている枕を複数回刺してくるよう指示された。その後のCITでは、1つだけボタン押しが異なるはさみの画像(標的)、参加者が実際に使用した刃物の画像(裁決)、使用していない4種類の刃物の画像(非裁決)の計6つの画像が繰り返し呈示され、参加者には使用した刃物を検査で見破られないよう努力するように伝えられた。ここでは、参加者が各画像を十分に識別できる閾上条件と、はさみ以外の刃物画像をまったく識別できない閾下条件が設けられ、その際のERP及び反応時間(RT)が測定された。結果閾上条件では、群に関わらず裁決に対して非裁決よりも大きなP300振幅が得られ、RTが遅延した。また、裁決に対する振幅は低群より高群で有意に大きく、模擬犯罪課題時の覚醒が裁決に対する反応を増大させることが明らかとなった。一方閾下条件においては、高群においてのみ、裁決に対して非裁決より大きなP300振幅が得られ、さらにRTが早まる結果となった。低群においてはいずれの差も得られなかった。成果閾下呈示によるCITは、刺激が高い覚醒を伴う場合にのみ限定的に可能であることが初めて示された。通常の閾上呈示CITとは異なり、刺激を意識できない状態にも関わらず裁決の検出が可能であったことは、刺激検出メカニズムを探る上で重要な知見である。
TeV領域宇宙電子のNASAとの共同観測

これまでの国内における新方式電子観測装置(BETS)を用いた気球観測を飛躍的に発展させる目的で、米国NASAの研究者と共同して、100日におよぶ長期間気球観測(ULDB)を計画し、共同提案書を作成してNASAのAOに応募した。この提案書の作成のために、日本と米国で各々ワークショップを開催し、研究内容の検討と任務分担の取り決めをおこなった。目的としては、TeV領域のエネルギースペクトルの観測から、超新星爆発における電子加速機構の解明を行うことである。ULDBの初めてのAOであったため、応募が多数にのぼったこともあり、この提案は受理されなかったが、この過程で将来の共同研究グループが形成されたことの意義は大きい。平成11年度は、ULDBにかわる計画として、宇宙研グループがブラジルとオーストラリア横断気球の調査を行うほか、昭和基地における南極周回気球の可能性についても調査、検討を行った。この結果、数年後にはいずれの観測も実施できる目処が立っている。さらに、将来のスペースステーションにおける、日米共同観測の可能性についても、米国で調査、研究を行い近々共同観測提案を行うことが決まっている。これらの、調査研究と平行して、観測装置の基本部分である飛跡検出部の性能テストをCERNの陽子ビームを用いて行なった。1mm角のシンチファイバー64本を64アノードのコンパクト型ホトマル(Hamamatsu)に接続した装置を、位置分解能0.25mmのホドスコープとならべて陽子ビームを照射した。その結果、最小電離損失の荷電粒子の検出効率はほぼ100%で、クロストークは数%以内であることが確認され、十分に所期の性能を発揮していることが確かめられている。このほか、装置開発のためのシミュレーション計算、電子加速とガンマ線スペクトルの関係や電子の銀河内伝播の計算も実施した。現在、これらの成果は論文にまとめており、平成12年度内には出版の予定である。これまでに日本の気球に搭載して宇宙線電子成分の観測を行なった装置(BETS)を改良して、NASAとの共同により長時間気球観測を行なうための計画を作成した。この計画では、NASAのスーパープレシャー気球を用いて約30日間の高高度観測を行なう予定である。このために、日米の研究者が日本で事前に打ち合せを行ない、鳥居が米国において米国側メンバーと電子観測の共同提案書を作成して、NASAのULDBのAOに応募した。この提案は、高い評価を受けたにも関わらず、採択数が非常に限定されたことにより、2003年頃に実施が予定されている最初のフライトのためのMission Conceptとしては採択されるに至らなかった。このため、次のAOに備えて準備をすすめるとともに、将来のスペースステーションにおけるNASAとの電子共同観測計画も視野にいれて調査をおこなった。スペースにおける観測では、気球観測では避けられない大気の影響が完全に除けるだけでなく、年単位の長期間観測が可能であるので、より優れたデータを得ることができる。このため、開発実績のあるスイス、中国などの国外の研究所を訪れて装置開発の調査を行ない、技術的情報を得た。また、米国において装置開発をふくむ研究計画の調査、検討会議を行ない今後の方針について合意がえられた。気球観測と関連して、長時間気球に関する研究、開発をおこなうために気球工学の専門家(宇宙研)が米国側の技術開発の実情について調査をおこなった。我々はこれまでにBETSと呼ばれる新しい原理にもとづく電子観測装置を開発し、超新星爆発における電子加速機構の解明のため、国内において気球観測を行ってきた。

この研究では、電子観測を飛躍的に発展させるために米国NASAの研究者と共同して、100日におよぶ長期間気球観測(ULDB)を計画し、共同提案書を作成してNASAのAOに応募した。この提案は受理されなかったが、この過程で将来の共同研究グループが形成されている。平成11年度は、この将来の共同観測の可能性について、宇宙研グループがブラジルとオーストラリア横断気球の調査を行い、昭和基地における南極周回気球の可能性についても調査、検討を行った。この結果、数年後にはいずれの観測も実施できる目処が立っている。さらに、将来のスペースステーションにおける、日米共同観測の可能性についても、米国で調査、研究を行い近々共同観測提案を行う予定である。これらの、調査研究と平行して、観測装置の基本部分である飛跡検出部の性能テストをCERNの陽子ビームを用いて行なった。1mm角のシンチファイバー64本を64アノードのコンパクト型ホトマル(Hamamatsu)に接続した装置を、位置分解能0.25mmのホドスコープとならべて陽子ビームを照射した。その結果、最小電離損失の荷電粒子の検出効率はほぼ100%で、クロストークは数%以内であることが確認され、十分に所期の性能を発揮していることが確かめられている。このほか、装置開発のためのシミュレーション計算、電子加速とガンマ線スペクトルの関係や電子の銀河内伝播の計算も実施した。現在、これらの成果は論文にまとめており、平成12年度内には出版の予定である。
クラス集団を活用した児童生徒の個に応じた認知行動療法的ストレスマネジメントの確立

本研究は、ストレスマネジメントプログラムを学校のクラス集団をベースとして実施するにあたり、個に応じたプログラムを実践する際の環境要因としての「クラス集団」を最大限に活用する方法論を構築、体系化することを目的としている。平成30年度は、その一環として、公立小中学校に在籍する教員の児童生徒に対する機能的アセスメントの能力向上を目的とした教員研修を実施し、その児童生徒の個人差変数のアセスメント結果に基づいて、認知行動療法的観点に基づくストレスマネジメントプログラムの実践を行った。その際に、社会的スキルの獲得の程度やセルフエフィカシーの知覚の程度に関する個人差変数をアセスメントの軸とした。小学生96名、中学生179名を対象として、行動コンサルテーションの手続きを用いて機能的アセスメントに基づくプログラムを実施するクラス群と、通常の学校コンサルテーションのアセスメントに基づくプログラムを実施するクラス群に振り分けた。その結果、小学生においては、機能的アセスメントに基づくクラス群の方が学校適応感が高くなったことが示された。また、中学生においては、社会的スキル獲得の程度が低い中学生を対象とした場合には、機能的アセスメントに基づくクラス群の方が学校適応感が維持されていたことが示された。さらに、行動観察のデータからは、小中学生ともに、機能的アセスメントに基づくクラス群の方が、生活場面の行動における環境との良好な相互作用の活性化を促しやすくなる傾向があることが示唆された。平成30年度は、当初計画していた通り、教員研修プログラムを作成し、ストレスマネジメントプログラムの実践介入を公立小中学校において実施してデータ収集を行った。しかしながら、研究協力校の都合でデータ収集が困難になったことが生じてしまったため、計画全体を踏まえると若干の遅延が生じていると言わざるを得ない状況にある。平成30年度に実施したストレスマネジメント実践介入のデータに基づいて、研究成果の発表を行うこととする。また、これまでに収集したデータに基づきながら、適切な児童生徒の個人差変数を検討、設定し、それらを考慮したストレスマネジメントプログラムとして体系化を行うことを試みることとする。ストレスマネジメント介入に基づくデータ収集が当初の計画通りに進まなかったため、次年度使用額が生じてしまった。次年度の使用計画として、平成30年度実施予定であった分も含めて、公立小中学校におけるストレスマネジメントプログラム介入の実践に伴う国内旅費、プログラム実践や収集したデータ入力の際の研究補助者への謝金、研究成果等の発表に伴う国内外旅費、調査用紙の印刷費、各種消耗品等に使用する予定である。
T細胞活性化に及ぼす歯肉線維芽細胞-T細胞間のシグナル伝達機構の解明

今回我々は、T細胞活性化に及ぼす歯肉線維芽細胞-T細胞間のシグナル伝達機構の解明を目的として、ヒト歯肉線維芽細胞(HGF)とヒトリンパ球系腫瘍細胞(K562)を用いて実験を行い、以下の結果を得た。1.HGFにおける細胞画分IL-1α、ICAM-1およびHLA-DR抗原の発現の確認:HGFをIFN-γで前刺激し、さらにIL-1βで刺激後、細胞画分IL-1α、ICAM-1、HLA-DR発現を検討した。HGFの細胞画分IL-1αとICAM-1の産生はそれぞれIL-1βで刺激開始12時間後、24時間後に最大値を示し、これらの産生誘導はrhIFN-γの72時間の前刺激により更に促進した。一方、HLA-DR発現細胞の発現率はIFN-γの72時間以上の前刺激により増加したが、その後のIL-1β刺激により変化しなかった。2.HGFとK562の共存培養が、K562の細胞接着能、IL-2産生能に与える影響:上記のごとく刺激、あるいは非刺激のHGFを固定後、洗浄した。この様に調整したHGF細胞層上に^<51>CrラベルしたK562をまき、接着細胞の放射活性を、また、K562を調整したHGF細胞層上で培養後、培養上清中のIL-2量を測定した。K562の固定したHGFへの細胞接着とIL-2産生は、HGFを上記のごとく刺激することにより促進された。また、このIL-2産生の促進作用は、固定したHGFとK562の接触をフィルターで遮断することにより消失した。これらの結果から、歯肉線維芽細胞とT細胞の細胞接着は歯肉線維芽細胞上のICAM-1発現の増加により促進されること、また、歯肉線維芽細胞とT細胞の細胞接着によりT細胞が活性化される可能性が示唆された。これにはHLA-DR-TCR、HLA-DR-CD4、ICAM-1-LFA-1、細胞画分IL-1α-IL-1レセプターという4つのpathwayの関与が考えられ、現在、この4つのpathwayが単独あるいは相互的にどの様にT細胞の活性化に関与しているかをモノクローナル抗体を用いて検討している。
大規模ソーシャル画像データを用いた動向情報の時空間分析に関する研究

近年,ソーシャルメディア上のユーザは日々の出来事をメッセージとともに画像データを通して投稿することで盛んに情報発信をするようになっている.位置情報とテキストとともに投稿される画像データをソーシャル画像データと呼び,このソーシャル画像データは重要な情報源のひとつとなっている.そこで,ソーシャル画像データを用いた動向情報の時空間分析を可能とするための新しい時空間データマイニング技術が求められている.本研究では,ソーシャル画像データを用いて「何が,いつどこで発生し,どのように変化しているか」を分析可能にするための時空間データマイニングに関する基盤技術の確立を行った.近年,インターネット上のユーザは日常生活で目にした様々な社会的な事象や話題を携帯電話やスマートフォンに搭載されたカメラ機能で撮影し,撮影した写真を画像データとしてソーシャルメディアサイトへ投稿することで情報発信を行うようになってきている.本研究課題では,ソーシャルメディアサイト上で投稿される画像データをソーシャル画像データと呼び,ソーシャル画像データを用いた動向情報の時空間分析を可能とするための新しい時空間データマイニング技術の確立を目指している.平成26年度は,国内外の研究動向調査を行うとともに,(A)ソーシャル画像データの時空間データモデル化,(B)内容ベースの時空間クラスタリング手法の二つの研究課題に取り組んだ.また,大規模データの収集と,提案手法を実際に実装し,評価も行った.以下に実施項目を示す.(1)ソーシャル画像データの時空間データモデル化:時空間情報に,画像とテキストデータの内容を示す特徴量を加えて,ソーシャル画像データを多次元時空間データとして表現可能な新しい時空間データモデルを作成した.(2)内容ベースの時空間クラスタリング手法:ソーシャル画像データを内容により分類するための新しい内容ベースの時空間クラスタリング手法を開発した.時空間クラスタリング手法として時空間密度に基づくクラスタリング手法を応用し,特徴量空間も考慮したクラスタリング手法として拡張している.(3)大規模データの収集:ソーシャルメディアサイトのAPIを使用して,データ収集を行った.具体的には,Twitterのツイートで投稿画像データに該当する画像URLを含むツイートでかつ,位置情報を含むツイートを収集した.本研究では,ソーシャルメディア上で投稿される画像データをソーシャル画像データと呼び,ソーシャル画像データを用いた動向情報の時空間分析を可能とするための新しい時空間データマイニング技術の確立を目指す.動向情報の時空間分析を行う場合,「何が,いつどこで発生し,どのように変化しているか」を分析可能にするための基盤技術が不可欠である.具体的には研究期間内に,(A)ソーシャル画像データの時空間データモデル化,(B)内容ベースの時空間クラスタリング手法,(C)時空間バースト検出手法,(D)大規模ソーシャル画像データの効率的な管理法とその並列処理,(E)時空間上における動向情報の可視化,の五つの研究課題に取り組む.これらの課題を解決することで,ソーシャル画像データを対象とした動向情報の時空間分析のための時空間データマイニング技術の確立を行う.また,ソーシャルメディアサイト上で収集した大規模データを用いて評価を行い,実際の動向分析システムのプロトタイプを作成する.平成27年度は,(C)時空間バースト検出手法,(D)大規模ソーシャル画像データの効率的な管理法とその並列処理に取り組んだ.具体的な内容を次に示す.(1)時空間バースト検出手法:動向情報の時空間上における変化を分析可能とするために,時空間上でのバースト検出手法を応用し,動向情報が各地域でどのように変化しているかを検出可能する新しいバースト検出手法を開発した.(2)大規模ソーシャル画像データの効率的な管理法とその並列処理:時空間情報による索引付けと特徴量空間による索引付けを組み合わせた新しい索引構造を作成した.また,大規模データに対する空間クラスタリング手法の並列化手法を大規模データを用いて評価し,既存の並列化手法と比較して高速に処理が行えることを確認できた.平成26年度平成27年度で実施する内容が終了しており,研究成果は学術論文誌と国際会議において発表を行うことができている.本研究は,ソーシャルメディアサイト上で投稿される画像データをソーシャル画像データと呼び,ソーシャル画像データを用いた動向情報の時空間分析を可能とするための新しい時空間データマイニング技術の確立を目的とする.動向情報の時空間分析を行う場合,「何が,いつどこで発生し,どのように変化しているか」を分析可能にするための基盤技術が不可欠である.具体的には研究期間内に,(A)ソーシャル画像データの時空間データモデル化,(B)内容ベースの時空間クラスタリング手法,(C)時空間バースト検出手法,(D)大規模ソーシャル画像データの効率的な管理法とその並列処理,(E)時空間上における動向情報の可視化,の五つの研究課題に取り組む.平成28年度は,H26年度とH27年度の成果をふまえ,(E)時空間上における動向情報の可視化に取り組んだ.動向情報の可視化については,時空間的な変化をする動向情報を画像データを含めて可視化する効率的な方法とユーザインタフェースの検討を行い,気象災害に関する動向を分析するアプリケーションを具体的な例としてプロトタイプを作成し,総合評価と手法の改良を行った.くわえて,ジオソーシャル画像データの分析手法として,深層学習も検討し,手法の改良を行った.具体的には,気象災害時に投稿された画像データを識別するために転移学習を用いた新しい分類器を作成し,気象災害を伝える画像データを高精度で抽出できることを確認できた.全体として,研究期間を通して,ソーシャル画像データを用いた動向情報の時空間分析を可能とするための時空間データマイニングの基盤技術を確立することができた.

近年,ソーシャルメディア上のユーザは日々の出来事をメッセージとともに画像データを通して投稿することで盛んに情報発信をするようになっている.位置情報とテキストとともに投稿される画像データをソーシャル画像データと呼び,このソーシャル画像データは重要な情報源のひとつとなっている.そこで,ソーシャル画像データを用いた動向情報の時空間分析を可能とするための新しい時空間データマイニング技術が求められている.本研究では,ソーシャル画像データを用いて「何が,いつどこで発生し,どのように変化しているか」を分析可能にするための時空間データマイニングに関する基盤技術の確立を行った.平成26年度は,国内外の研究動向調査を行うとともに,(A)ソーシャル画像データの時空間データモデル化,(B)内容ベースの時空間クラスタリング手法の二つの研究課題の解決を目標に研究を進め,新しいデータモデルとクラスタリング手法を開発することできた.あわせて,準備検討段階ではあるが,バースト検出手法や並列処理の手法についても検討に入ることができている.また,研究成果を論文誌4件(2件は印刷中)と国際会議8件にて発表することができ,「当初の計画以上に進展している」といえる.平成28年度は,これまでの成果をふまえ,(E)時空間上における動向情報の可視化に取り組む.可視化については,時空間的な変化をする動向情報を画像データを含めて可視化する効率的な方法とユーザインタフェースの検討を行い,観光情報や災害時動向分析をアプリケーションの具体的な例としてプロトタイプを作成し,総合評価と手法の改良を行っていく.また,総合的な評価と改良を行い,各手法の完成度を上げていく.また,ソーシャル画像データの分析手法として,深層学習も検討し,手法の改良を行っていく予定である.総合評価では大規模なデータを利用し,システムのスケーラビリティを評価する.研究成果については,ホームページなどで公開するとともに,国内外の会議や論文雑誌に積極的に投稿して発表を行う.データ工学平成27年度は,平成26年度の研究成果を踏まえて,(C)時空間バースト検出手法,(D)大規模ソーシャル画像データの効率的な管理法とその並列処理,に取り組む.平成26年度中に準備を始めている内容について完成度を高めていく.以下に,実施項目別に内容を示す.(1)時空間バースト検出手法:動向情報の時空間上における変化を分析可能とするために,時空間上でのバースト検出手法を応用し,動向情報が各地域でどのように変化しているかを検出可能する新しいバースト検出手法を開発する.(2)大規模ソーシャル画像データの効率的な管理法とその並列処理:時空間情報による索引付けと特徴量空間による索引付けを組み合わせた新しい索引構造を作成する.
鳥類卵管の抗菌ペプチドによる自然免疫機能の強化戦略

本研究はニワトリ卵管の宿主防衛機能の強化を目指して、卵管の自然免疫機能の解明と、ハーブのニゲラ成分によりこの機能を賦活できる可能性を追究したものである。ニゲラハーブの主要な成分であるメラニンが卵管の炎症性サイトカインや抗菌ペプチドの発現に及ぼす影響を解析した。メラニン刺激は子宮部IL1BやIL6,ケモカインのCXCLi2の発現を誘導し、子宮部と膣部のインターフェロンγ(IFNγ)発現を低下させた。また、メラニンは抗菌ペプチドのAvBD4や6をインキュベート時間1.5時間で上昇させ、3時間では低下させる傾向を示した。さらに、メラニンは抗菌ペプチドのCathelicidin (Cath)発現を子宮部では誘導し、膣部では減少させる傾向を示した。次に、LPSで誘導されるサイトカインやAvBD発現に及ぼすメラニンの影響を解析したところ、子宮部と膣部でLPS誘導性のIL1B発現には影響しなかったが、LPS誘導性のIL6発現を子宮部では増強させて膣部では抑制し、一方、LPS誘導性のAvBD4とAvBD10発現を膣部では抑制した。また、メラニンはLPS誘導性のCath1発現を子宮部では増強し、膣部では抑制した。膣部のCath3発現はLPSの影響を受けなかったが、メラニンはこれを抑制した。これらのことから、メラニンは子宮部炎症性サイトカインのIL1BやIL6発現を誘導する一方で、IFNγ発現を低下させる作用があることが明らかとなり、また、LPS誘導性のIL6、AvBD、IFNγの発現に影響するが、この作用は卵管の部位によって増強または抑制的に働いて異なるものと思われた。以上、本研究の成果は、ニゲラハーブが卵管の抗菌ペプチドやサイトカインの産生を制御することで、感染防御機能を高めたり、炎症制御による卵形成機能障害を抑制したりするために有効である可能性を示唆するものである。26年度が最終年度であるため、記入しない。ニワトリ卵管の宿主防衛機能は、感染による卵形成機能の障害を防ぎ、微生物に汚染されていない卵を産生するために必須な機能である。私達は、卵管で微生物パターンを認識するToll様受容体により微生物が認識され、その刺激を受けると下流で炎症性サイトカインや抗菌ペプチドの鳥βディフェンシン(AvBD)が産生されるという自然免疫機能が存在することを示した。しかし、抗菌ペプチドによる自然免疫機能の強化法は開発されていない。本研究はエジプト等で生産されるハーブのニゲラ成分によりこの免疫機能を賦活できるかを追究するものである。本年度は産卵鶏の卵管子宮部で発現するAvBDの種類を再確認し、このAvBDと炎症性サイトカインの発現がサルモネラ菌成分のリポ多糖(LPS)に応答して高まるか、そしてこの応答性がニゲラ成分のメラニンによって増強されるかを解析した。今年度における遺伝子発現解析は主にRT-PCR法で行った。その結果、白色レグホン産卵鶏の子宮部に発現するAvBD11とAvBD12、IL1β、IL6、IL8のうち、サルモネラ菌LPSとニゲラ成分のメラニンによってAvBD11とIL6の発現が増加する傾向を示した。AvBD12、IL1βとIL8への影響はさらに解析中である。さらに、LPSによるAvBD発現の誘導性がメラニン投与によって増強されるかも解析しているが、現在のところ明確な増強作用は認められていない。本研究はニワトリ卵管の宿主防衛機能の強化を目指しており、新規な卵管の免疫機能の解明と、ハーブのニゲラ(Nigella sative)成分によりこの機能を賦活できる可能性を追究している。これまでに、微生物成分を認識するToll様受容体(TLR)とNoD様受容体(NLR)が卵管に発現すること、そして抗菌ペプチドのドリβディフェンシン(AvBD)が卵管に発現することを確認した。本年度は卵管のNLR発現に及ぼす卵管の発達と性ホルモン、ニゲラ成分であるメラニンの影響を解析し、またTLRとNLRのリガンドによる刺激が卵管の炎症性サイトカインとAvBD発現に及ぼす影響を追究した。鳥類で検出されているNLRのNLRC5遺伝子発現を解析すると、卵管各部の粘膜で発現すること、発現は産卵期より休産期で高く、休産期にエストロジェン刺激して発達させた卵管では低下することが認められたので、この発現は性ホルモンと関連しており、休産期に退縮した卵管で高まると考えられた。一方、ニゲラ成分によるNLRC5への影響は認められなかった。次に、TLR3、5、21の微生物成分リガンドであるポリI : C(ウイルスdsRNA),フラジェリン(細菌鞭毛成分)、CpG-ODN(微生物オリゴDNA)で卵管粘膜を刺激すると、炎症性サイトカインのIL-1βとIL-6の発現は上昇したが、AvBDの発現は変化しなかった。一方、IL-1βとIL-6で刺激すると、AvBD発現は上昇した。これらの結果から、TLR3、5、21刺激は炎症性サイトカインを上昇させて、これがAvBD発現を誘導することを示唆した。このことはTLR4のリガンドであるリポ多糖が炎症性サイトカインとAvBDの両方を直接的に誘導するという先の報告とは異なるものである。

ニゲラハーブの主要な成分であるメラニンが卵管の炎症性サイトカインや抗菌ペプチドの発現に及ぼす影響を解析した。メラニン刺激は子宮部IL1BやIL6,ケモカインのCXCLi2の発現を誘導し、子宮部と膣部のインターフェロンγ(IFNγ)発現を低下させた。また、メラニンは抗菌ペプチドのAvBD4や6をインキュベート時間1.5時間で上昇させ、3時間では低下させる傾向を示した。さらに、メラニンは抗菌ペプチドのCathelicidin (Cath)発現を子宮部では誘導し、膣部では減少させる傾向を示した。次に、LPSで誘導されるサイトカインやAvBD発現に及ぼすメラニンの影響を解析したところ、子宮部と膣部でLPS誘導性のIL1B発現には影響しなかったが、LPS誘導性のIL6発現を子宮部では増強させて膣部では抑制し、一方、LPS誘導性のAvBD4とAvBD10発現を膣部では抑制した。また、メラニンはLPS誘導性のCath1発現を子宮部では増強し、膣部では抑制した。膣部のCath3発現はLPSの影響を受けなかったが、メラニンはこれを抑制した。これらのことから、メラニンは子宮部炎症性サイトカインのIL1BやIL6発現を誘導する一方で、IFNγ発現を低下させる作用があることが明らかとなり、また、LPS誘導性のIL6、AvBD、IFNγの発現に影響するが、この作用は卵管の部位によって増強または抑制的に働いて異なるものと思われた。以上、本研究の成果は、ニゲラハーブが卵管の抗菌ペプチドやサイトカインの産生を制御することで、感染防御機能を高めたり、炎症制御による卵形成機能障害を抑制したりするために有効である可能性を示唆するものである。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年11月に来日後、5か月間で、実験系の立ち上げを行い、子宮部のトリβディフェンシン(AvBD)発現に及ぼすサルモネラ菌LPSとハーブ成分の影響、そしてLPSの作用をハーブ成分が増強する可能性について基礎的知見を得ることを目標としていた。判定量RT-PCR法でこの基礎的知見を得たのでおおむね順調に進展していると考えている。卵管のNLR発現がニゲラ成分であるメラニンによって増加することを期待していたがその影響は認められなかった。しかし、いろいろなTLRのリガンドは炎症性サイトカインの発現を増加させ、これがAvBD発現を誘導するという新しい知見を示すことができた。平成24年度に得られた知見を基礎に、子宮部AvBD発現に関連して、細菌成分に対する応答性に及ぼすハーブ成分の影響を、定量PCR法により高い精度で解析して結果を充実させる。この結果が得られれば、その機構を細胞内情報伝達能との関連からハーブ成分の有用性を検証していく。なお、ハーブ成分にはニゲラのチモキノンを使用すると計画していたが、入手が可能で、同じく免疫増強作用があると考えられているニゲラのメラニンを用いることにする。本研究は抗菌ペプチドによる卵管の自然免疫機能を強化するための基礎的な機能解明を目的としている。このために抗菌ペプチドの発現調節機構を追究し、これを刺激すると期待される1つの方策としてハーブ成分による刺激の影響を調べた。現在のところハーブ成分による強化作用は検出されていない。今後は、将来にハーブ成分等の有効性を検討していくための基礎となる、卵管のサイトカインと抗菌ペプチドの発現調節機能の解明に重点を移すように変更する。
充填スクッテルダイト構造における希土類サイトの電子状態

本年度は、カゴ状構造を有する充填スクッテルダイト化合物(RT_4Pn_<12>)において以下の実験結果を得た。1)LaTPn(T=Fe, Ru, Os: Pn=P, Sb)化合物におけるラットリング、カゴサイトの格子振動我々はLaOs_4Sb_<l2>においてゲストサイトのLa核とカゴサイトのSb核の核磁気共鳴(NMR)、核四重極共鳴(NQR)を行い、100K付近にカゴサイトのphonon異常と、ゲストサイトにラットリング運動に関係する異常なdynamicsが存在することなどを明らかにした。LaT_4Pn_<12>(T=Fe, Ru, Os: Pn=P, Sb)においても同様な測定を行い、100K付近に見られるカゴサイトのphonon異常はSbのカゴにのみ見られること、Laサイトにラットリング運動に関係するdynamicsが見られる試料とそうでない試料があることがわかった。全ての試料でLaサイトの超微細相互作用を測定した結果、異常なdynamicsの存在とT原子の電子状態が関係していることを明らかにした。2)超伝導状態の渦糸構造における局所的な電子状態の解明スクッテルダイト化合物LaRu_4P_<12>では超伝導転移温度が6Kと比較的に高い。常伝導状態では対称的なNMRスペクトルが得られ、そのナイトシフトの値も小さい。超伝導状態では渦糸構造のためNMRスペクトルはブロードな非対称的なスペクトルとなり、局所電子状態を調べるには好都合である。超伝導状態で核スピン-格子緩和率の周波数依存性を調べ、渦糸状態での局所的な電子状態を調べた。その結果、超伝導渦糸状態での電子状態の局所分布は、s波超伝導体では磁束の近傍で常伝導状態の電子状態より増大していることが明らかになった。この結果は理論結果とよく一致する内容である。希土類元素を含む充填スクッテルダイト化合物(RT_4P_<12>)では、通常のCeやYb化合物で見られるような、Pr-4fの電子と伝導電子との混成により磁気モーメントが消失する「磁気的近藤機構」によって重い電子状態が実現していることがPrFe_4P_<12>などでは指摘されているが、新しく見つかった重い電子超伝導体PrOs_4Sb_<12>などでは、PrFe_4P_<12>とは異なる機構で重い電子状態が実現している可能性が指摘されている。我々はこの特異な重い電子状態は、スクッテルダイト構造特有の「かご」構造に起因するのではないかと考え、かご構造の違いを調べるためにゲストサイトをLaに固定したLaT_4X_<12>(T:Fe,Ru,Os,X:P,Sb)においてLa核のNMR実験を行った。その結果Os_4Sb_<12>やOs_4P_<12>等のかごでは、ゲストのLaサイトとかごを構成するサイトの核スピン-格子緩和率1/T_1の振る舞いに違いが見られることを明らかにした。(Fe4_P_<12>のかごやRu_4P_<12>のかごにはゲストサイトとかごサイトの緩和率の振る舞いに違いは見られなかった。)興味深いのはゲストとかごサイトの緩和率の違いか見られた試料において超音波実験等の実験から「Rattling」と呼ばれるゲストサイトに局所的な非調和フォノンが存在することがわかった。今後は「Rattling」によって、希土類サイトの電子状態が如何に変化を受け如何にして重い電子状態が形成されるのか、理論モデルと照らし合わせながら考える必要がある。また、「Rattling」が存在するかごでは、Laサイトの超微細相互作用の符合が負となっていることを示し、「Rattling」とゲストサイトの電子状態が関係していることも示した。

その結果、超伝導渦糸状態での電子状態の局所分布は、s波超伝導体では磁束の近傍で常伝導状態の電子状態より増大していることが明らかになった。この結果は理論結果とよく一致する内容である。
MEMS用薄膜金属ガラスとその三次元立体加工の研究

本研究では,薄膜金属ガラスと,その微細加工法に関する基礎的,応用的研究を発展させ,従来に無い優れた特性を有するMEMS材料の実現と,三次元立体MEMSの製作を目的とした.具体的には,以下の項目について検討,解明した.◎基礎的研究・新しい薄膜金属ガラスの探索:コンビナトリアルアークプラズマ蒸着法により,Ru基の薄膜金属ガラス(Ru_<75>Zr_<24>Al_1,ガラス転移温度(Tg)902K,結晶化開始温度(Tx)973K)を発見.また,多元同時スパッタ法で,Cu基薄膜金属ガラス(Cu_<50>Zr_<50>,Tg:672K, Tx:715K)を,製作した.・特性の評価:Ru基薄膜金属ガラス,Cu基薄膜金属ガラスの機械的特性を測定した.両金属ガラスとも,良好な機械的特性を示し,引張強度1GPa以上を達成した.・特性の改善:Pd基薄膜金属ガラスの過冷却液体域での焼きなましにより,電気抵抗率の低減,縦弾性係数の増大など特性改善を行った.◎応用的研究(三次元立体MEMS)・多自由度マイクロアクチュエータ:薄膜金属ガラスの三次元成形を利用した立体構造を用い,圧電薄膜により,2自由度の変位が可能な多自由度マイクロアクチュエータを実現した.圧電薄膜の改良により,2自由度で,それぞれのストローク10μmを実現した.・マイクロブロー成形による立体構造:中薄膜金属ガラスの新しい三次元微細加工法として,マイクロ流体素子等に適用できる微細中空構造の製作に利用可能な,マイクロブロー成形の提案した.まず,封入Arガスを用いたマイクロブロー成形を検討した,つぎに,発ガス材として窒化銅を用いたマイクロブロー成形について検討し,20μm間隔で直径100μmの微細中空構造を集積した.・能動電子素子:薄膜金属ガラスの立体構造を利用した可変マイクロインダクタを検討し,高さを変化させることで,インダクタンスを3%変化させることに成功した.本研究では,薄膜金属ガラスと,その微細加工法に関する基礎的,応用的研究を発展させ,従来に無い優れた特性を有するMEMS材料の実現と,三次元立体MEMSの製作を目的とした.具体的には,以下の項目について検討,解明した.◎基礎的研究・新しい薄膜金属ガラスの探索:コンビナトリアルアークプラズマ蒸着法により,Ru基の薄膜金属ガラス(Ru_<75>Zr_<24>Al_1,ガラス転移温度(Tg)902K,結晶化開始温度(Tx)973K)を発見.また,多元同時スパッタ法で,Cu基薄膜金属ガラス(Cu_<50>Zr_<50>,Tg:672K, Tx:715K)を,製作した.・特性の評価:Ru基薄膜金属ガラス,Cu基薄膜金属ガラスの機械的特性を測定した.両金属ガラスとも,良好な機械的特性を示し,引張強度1GPa以上を達成した.・特性の改善:Pd基薄膜金属ガラスの過冷却液体域での焼きなましにより,電気抵抗率の低減,縦弾性係数の増大など特性改善を行った.◎応用的研究(三次元立体MEMS)・多自由度マイクロアクチュエータ:薄膜金属ガラスの三次元成形を利用した立体構造を用い,圧電薄膜により,2自由度の変位が可能な多自由度マイクロアクチュエータを実現した.圧電薄膜の改良により,2自由度で,それぞれのストローク10μmを実現した.・マイクロブロー成形による立体構造:中薄膜金属ガラスの新しい三次元微細加工法として,マイクロ流体素子等に適用できる微細中空構造の製作に利用可能な,マイクロブロー成形の提案した.まず,封入Arガスを用いたマイクロブロー成形を検討した,つぎに,発ガス材として窒化銅を用いたマイクロブロー成形について検討し,20μm間隔で直径100μmの微細中空構造を集積した.・能動電子素子:薄膜金属ガラスの立体構造を利用した可変マイクロインダクタを検討し,高さを変化させることで,インダクタンスを3%変化させることに成功した.(1)新しい薄膜金属ガラスの追求申請装置であるアークプラズマガン成膜装置により,Fe, C, Cuが成膜可能であることを確認した.さらにSi, Pt, Zr, Wなどの成膜条件を決定し,アークプラズマ法によるW基,Fe基などの新しい薄膜金属ガラスの創成を目指す.また,多元同時スパッタを用いて,Cu基の薄膜金属ガラスの創成を行い,多力同時スパッタでも薄膜金属ガラスの成膜が可能であることを示した.(2)薄膜金属ガラスの特性改善Pd基薄膜金属ガラスを,真空中において,赤外線加熱炉により過冷却液体域での焼きなましを行い,ナノ結晶化することで,抵抗率の低減や,縦弾性係数の増加などの特性改善を試みた.試料の一部をナノ結晶化することにより,電気抵抗率の低減化が見られた.しかし,ナノ結晶による機械的特性の向上は見られず,結晶化の進行に伴い,試料は脆化していった.今後は従来のPd基金属ガラスの組成を変化させ,電気抵抗率の最適化を行う.(3)多自由度マイクロアクチュエータの検討

薄膜金属ガラスを用いた曲りはりと,圧電薄膜を利用した多自由度マイクロアクチュエータの形状・製作法の再検討を行い,大ストローク化,高速化を目指した.圧電薄膜のアニール条件と密着層の再検討により,大ストローク化(従来1μm→今期10μm以上)を実現した.高速化については,駆動周波数は従来1.3kHzが1.6kHz程度に改善された.今後,アクチュエータの小型化により,高速化を実現する.(4)能動電子素子(可変マイクロインダクタ)の基礎検討新しい能動電子素子として可変マイクロインダクタの設計と製作を行い,高さを可変とすることで,インダクタンスが変化することを確認した.今年度は,高さを変化させるために微細なジグを用いて外力を加えたが,今後は静電力などを利用したマイクロアクチュエータを組み込むことで,能動化を試みる.(1)新しい薄膜金属ガラスの追求昨年度に引きつづき,新しい薄膜金属ガラスを探索する.本年度は,特に500°C以上の高温域に過冷却液体域を有するW系やMo系の金属ガラスの探索を目的とした.検討の結果,800°C以上,組成によっては1,000°C以上の結晶化開始温度を有するMo系アモルファス合金の探索に成功した.しかし,ガラス転移点の測定は,市販のDSC(示差走査熱量計)では,高温過ぎてほぼ不可能ということが判明した.今後は,高温,高真空中で極少量のサンプルで過冷却液体域を測定できる方法を考案,検討する.(2)アナログ変位駆動マイクロアクチュエータの検討カールドアップ型静電マイクロアクチュエータを,アナログ的に変位させる方法を考案し,その実証を行った.具体的には,基板側の電極を先細り形状とし,静電気の分布を変化させることにより,プルインを防止する.カールドアップした可動電極は,薄膜金属ガラスとCrのバイメタル構造により実現した.検討の結果,基板電極形状による駆動特性(電圧-変位特性)の計算方法,交流駆動のヒステリシス低減効果を理論と実験的に明らかとした.(3)三次元成膜による立体構造中子を回転させる回転成膜法により,シームレスなメタルベルトを薄膜金属ガラスにより実現する方法を検討し,Pd系金属ガラスにより直径80mm,幅10mm,厚さ20μmのシームレスメタルベルトを実現した.(4)マイクロブロー成形による立体構造窒化銅を発泡剤として,薄膜金属ガラスの過冷却液体域での軟化と,窒化銅からの窒素遊離を利用したマイクロブロー成形を検討し,直径100μm,高さ15μm,厚さ3μmの中空構造体を10×10の100個,間隔20μmで集積することに成功した.(1)新しい薄膜金属ガラスの創成と薄膜金属ガラスの物性データベースの作成コンビナトリアルアークプラズマ蒸着法により製作した薄膜ライブラリをスクリーニングすることで,目標を100°C以上上回る600°C以上の高温域に過冷却液体域を有する全く新しい薄膜金属ガラスとして,Ru系の薄膜金属ガラスを少なくとも2つの合金系において発見した.機械的強度,耐食性も従来の薄膜金属ガラスと同等以上に優れ,耐摩耗性にも優れている.また,Pt系においても,500°C以上に過冷却液体域を有する可能性を示唆する新しい合金系を2つ発見した.現在,新しく開発したMEMSカンチレバーを用いた熱特性測定法により,ガラス転移温度,結晶化開始温度,熱膨張係数の測定を行っている.これら,新しい薄膜金属ガラスの物性値や,コンビナトリアルアークプラズマ蒸着法により各種物性値を最適化した合金組成などは,特許,論文,HPを通じて広く公開する.(2)新しい基板面外マイクロアクチュエータの製作薄膜金属ガラスの三次元立体構造を利用した,新しい基板面外マイクロアクチュエータとして,回転型マイクロアクチュエータ,多自由度流体マイクロアクチュエータなどを考案,試作した.(3)能動電子素子の検討
樹状細胞による造血制御

本研究は、川端が代表研究者として平成17年度に開始された。平成18年度に樗木が引き継ぎ、研究を統括する形で樹状細胞(DC)による造血制御の研究が志無く遂行された。ヒト正常造血幹・前駆細胞を用いて、以下を目的で検討を行ない、ほぼ所定の成果を得た。目的1)DCによる自己造血前駆細胞の貪食と白己T細胞への増殖シグナルが赤芽球系に限らない普遍的現象であることを証明する。(成果)巨核球系前駆細胞誘導系においても造血刺激と炎症性刺激(TNF-α)の共存によって自己造血前駆細胞の貪食が誘導されることを明らかにした(Blood)。目的2)それぞれの前駆細胞を貪食するDCの系統と機能が異なることを証明する。(成果)巨核球系誘導系で発生するDCは白己リンパ球の増殖誘導活性を有していたが(Blood)、好中球系誘導系で発生するDCは自己リンパ球の増殖誘導活性を有しなかった。このことから、それぞれの前駆細胞を食食するDCの系統と機能が異なることを明らかにした(投稿準備中)。その相違について検討を継続中である。目的3)DCの遺伝子発現パターンを統合的に比較・解析し発生・分化および免疫学的記憶に関与する分子基盤を明らかにする。(成果)通常のDCと自己造血前駆細胞を貪食したDCのDNAプロファイリングを実施し解析を継続中である。目的4)骨髄を"場"としたDCによる自己造血前駆細胞の貪食が種々の血液疾患の病態形成に関与することを明らかにする。(成果)血球貪食症候群における貪食細胞がDCである可能性を世界で初めて示した(Blood)。血球貪食症侯群の治療としてTNF-or阻害剤の有用性が示唆され、さらに検討を進めている。目的5)DCによる炎症性疾患誘導機構を明らかにする。(成果)DC由来のIL-15こそが肉芽腫形成やエンドトキシンショックの誘導に必要であることを示した(J Exp Med)。(研究目的)ヒト造血幹細胞(CD34+細胞)の赤芽球系特異的分化誘導においてtumornecrosis factor-α(TNF-α)が存在すると、樹状細胞(dendritic cells, DCs)が同時に発生して、自己赤芽球系前駆細胞を貪食する。TNF-αは炎症急性期の最も早期に発現するサイトカインである。(研究方法)造血刺激と炎症反応の共存は、DCsによる自己造血前駆細胞の貪食を誘導する普遍的現象であると仮定した。浮遊培養系を用いて、純化ヒトCD34+細胞をthrombopoietin(TPO)存在下で巨核球系前駆細胞へ誘導し、その過程で、TNF-αの影響を検討した。(研究成果)TPO単独ではほぼ単一の巨核球系細胞が誘導された。TNF-αは巨核球系細胞の産生を抑制し、同時にDCsからなる非巨核球系細胞の増加を認めた。DCsによる自己巨核球系細胞の接着と貪食を認め、DCsによる自己Tリンパ球の増殖誘導を確認した。DCsのサイトカイン産生は微弱であり、基本的に免疫寛容の誘導に働いていることが示唆された。臨床的には、血球貪食症候群において、CD11c+細胞による自己血球の貪食を確認した。

以上から、造血刺激と炎症反応の共存は、DCsによる自己造血前駆細胞の貪食を誘導する普遍的現象であることを世界で初めて明らかにした(Blood 107:1366-1374,2006)。本報告は、Inside Blood:"The story of hungrymacrophages(Dessypris EN.Blood 107:1250-1251,2006)"において「血球貪食症候群におけるDCsの関与を明らかにしたことは、血球貪食症候群などの感染後の血球減少の病態を解明する上で非常に重要な発見・成果である」として高く評価を受けた。現在、さらに検討を進めている。本研究は、川端が代表研究者として平成17年度に開始された。平成18年度に樗木が引き継ぎ、研究を統括する形で樹状細胞(DC)による造血制御の研究が恙無く遂行された。平成18年度は、平成17年度から引き続いて以下の目的で検討を行ない、以下の成果を得た。目的1)DCによる自己造血前駆細胞の貧食と自己T細胞への増殖シグナルが赤芽球系に限らない普遍的現象であることを証明する。(成果)巨核球系前駆細胞誘導系においても造血刺激と炎症性刺激(TNF-α)の共存によって自己造血前駆細胞の食食が誘導されることを明らかにした(Blood)。目的2)それぞれの前駆細胞を貧食するDCの系統と機能が異なることを証明する。(成果)巨核球系誘導系で発生するDCは自己リンパ球の増殖誘導活性を有していたが(Blood)、好中球系誘導系で発生するDCは自己リンパ球の増殖誘導活性を有しなかった。このことから、それぞれの前駆細胞を貧食するDCの系統と機能が異なることを明らかにした(投稿準備中)。その相違について検討を継続中である。目的3)DCの遺伝子発現パターンを統合的に比較・解析し発生・分化および免疫学的記憶に関与する分子基盤を明らかにする。(成果)通常のDCと自己造血前駆細胞を貧食したDCのDNAプロファイリングを実施し解析を継続中である。目的4)骨髄を"場"としたDCによる自己造血前駆細胞の貧食が種々の血液疾患の病態形成に関与することを明らかにする。(成果)血球貧食症候群における貧食細胞がDCである可能性を世界で初めて示した(Blood)。血球貧食症候群の治療としてTNF-α阻害剤の有用性が示唆され、さらに検討を進めている。目的5)DCによる炎症性疾患誘導機構を明らかにする。(成果)DC由来のIL-15こそが肉芽腫形成やエンドトキシンショックの誘導に必要であることを示した(JExp Med)。