hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エネルギーバランスの調節にかかわる生活習慣および遺伝的要因の探索

1.生活リズムに伴うエネルギー代謝・身体活動の変動の指標化女性の性周期に伴う体温変化について、熱産生(エネルギー消費)と熱放散(中心部と末梢部の皮膚温の差を指標とした)の両面から検討したところ、黄体期には体温の上昇に伴って、睡眠時の熱産生の増加と熱放散の抑制が認められた。女性の性周期に伴うエネルギー消費の増減は体温1°Cの上昇につき代謝率11%の上昇に相当しており、Q10効果として知られている温度上昇に伴う化学反応の活性化とほぼ同レベルの変化であった。また、56名の壮年期男性を対象として、減量支援時の体重、食事、睡眠、身体活動の変化を経時的に評価した。重回帰分析を用いて減量に影響する要因を検討した結果、食行動、特に抑制的摂食行動の変化が体重変化の規定因子である可能性が示唆された。様々な対象集団における身体活動のパターンについても解析を進めている。2. NEATの意図的な変化がエネルギー消費量や身体活動量・体重へ与える影響2型糖尿病患者におけるNonexercise activity thermogenesis (NEAT)が代謝パラメーターに与える影響について検討した(クロスオーバー比較試験)。健常者における筋発揮力維持スロー法(LST法)の実施の影響(無作為化比較試験)や入浴習慣の影響(後ろ向き観察研究)についても検討した。3.褐色脂肪組織活性に関するSNP解析エネルギー消費部位である褐色脂肪組織(BAT)の個人差にかかわる遺伝的要因を探るために、健常被験者282名の口腔粘膜サンプルから抽出したDNAを用いて、ゲノムワイド関連(GWAS)解析を予定通り実施した。1.生活リズムに伴うエネルギー代謝・身体活動の変動の指標化睡眠時のエネルギー代謝に関する検討においては、男性に引き続き女性についても測定を実施した。女性の性周期に伴う体温変化については、体温と代謝の経時変化の相互相関関数の解析等から両者の因果関係を検討している。「身体活動量,睡眠を含む生活リズムと体重変動(エネルギーバランス)との関連については測定を終了、「減量支援による負のエネルギーバランスが生活リズムへ及ぼす影響」については、壮年期男性を対象とした測定が終了し、分析を行っている。次年度は女性を対象として実施する予定である。2. NEATの意図的な変化がエネルギー消費量や身体活動量・体重へ与える影響Nonexerciseactivitythermogenesis (NEAT)の意図的な変化の影響については、ヒューマンカロリメーターでの測定は既に終了し、2型糖尿病患者における測定も進んでいる。入院患者における代謝パラメーターに与える影響についての検討の研究は、次年度まで継続して終了できる見込みである。3.褐色脂肪組織活性に関するSNP解析褐色脂肪組織(BAT)活性の個人差にかかわる遺伝的要因を明らかにするためのGWAS解析は、予定通りに進んでいる。1.生活リズムに伴うエネルギー代謝・身体活動の変動の指標化女性の性周期に伴う体温変化や体温の男女差について更に検討するために、研究対象者を男性、運動性無月経の女性および更年期以降の女性として研究を進める。生活リズムと体重変化にした検討については、これから女性を対象とした測定を実施しつつ、特に身体活動からみた生活リズムのパターンに関する解析をはじめ、これまでに行った測定結果の論文化を進める。2. NEATの意図的な変化がエネルギー消費量や身体活動量・体重へ与える影響2型糖尿病の入院患者の測定などを完了するとともに、これまでの測定結果を論文にまとめていく。3.褐色脂肪組織活性に関するSNP解析遺伝的要因については、501,268個の一塩基多型(SNP)についてFDG-PET/CTで評価したBAT活性との関係を解析し、候補SNPを絞り込み、人類遺伝学者の協力を得ながら確定する。1.生活リズムに伴うエネルギー代謝・身体活動の変動の指標化睡眠ポリグラフ検査中のエネルギー代謝を、高時間分解能ヒューマンカロリメーターを用いて検討した。睡眠時のエネルギー消費と炭水化物酸化は、レム睡眠や入眠後の短時間の覚醒時に比較して深睡眠時に低値となったが、睡眠後半には上昇に転じた(Kayaba, 2017)。2. NEATの意図的な変化がエネルギー消費量や身体活動量・体重へ与える影響NEATを増やす意識が総エネルギー消費量に与える影響について、8名の若年男性を対象として、ヒューマンカロリメーターを用いたクロスオーバー試験を実施した。滞在時間はそれぞれ8時から22時までとした。中間解析ではエネルギー消費量に有意差はみられなかった。また、国立国際医療研究センター国府台病院において糖尿病治療のため入院となった11名を対象に、3次元活動量計を用いて入院中の日常生活におけるNEATを計測した。二週間の入院期間の内、NEATへの介入(院内の散歩20分、階段昇降10分、窓ふき15分、床掃除15分)を一週間行った。NEATの介入をしなかった一週間とエネルギー消費量の比較を行ったところ、1日あたり約200kcalのエネルギー消費量の増大が認められた。また、11名中6名に対して退院後も継続的にNEATを高めるように指導した成果を追跡した。3.褐色脂肪組織活性に関するSNP解析(斉藤・田中茂穂)エネルギー消費部位である褐色脂肪組織(BAT)活性の個人差にかかわる遺伝的要因を探るために、健常被験者の口腔粘膜サンプルから抽出したDNAの一塩基多型について、通常のPCR法で調べ細胞内T3生成に関わるII型脱ヨウ素化酵素(DIO2)の関与を明らかにした。さらに、ゲノムワイド関連解析法(Genome Wide Association Study, GWAS)について予備的検討を行った。

NEATの意図的な変化がエネルギー消費量や身体活動量・体重へ与える影響に関する2種類の検討については、28年度半ばから測定を開始しいずれも予定の半数強の対象者の測定を実施できた。29年度には測定を終了し、分析を進める予定である。また、褐色脂肪組織(BAT)活性の個人差にかかわる遺伝的要因を明らかにするためのGWAS解析も、それぞれ順当に進んでいる。睡眠時のエネルギー代謝に関する検討においては、主に男性の被験者について測定を進めてきたが、一部の研究については女性の被験者でも検討を行い、睡眠時エネルギー代謝の経時変化には男女差のあることを偶然みいだした。応募時とは順番を入れ替えて後回しにすることとした「日常生活における身体活動とエネルギーバランスの経時的な変化の追跡」については、まだ開始できていないが、測定手法の検討や機器の準備等を進めた。1.生活リズムに伴うエネルギー代謝・身体活動の変動の指標化24時間のエネルギーの摂取と消費が釣り合った条件下で、成人女性を対象に検討し、男性と同様に朝食前の運動は24時間の脂肪酸化量を増大させるが、同じ運動を昼食後に行っても24時間の脂肪酸化量は変化しないことを確認した(PLoS One, 2017)。また、大学生31名を対象として、春から冬の期間に日常生活における身体活動量、睡眠、体重の評価を経時的に行ったところ、体重は春から秋にかけて有意に減少したが、冬にまた増加した。冬に体重増加が認められた者(+0.5 kg以上)について、大きい体重変動、BMIの初期値の高値、歩数と3.0 METs以上の活動時間の低下などの特徴が認められた。2. NEATの意図的な変化がエネルギー消費量や身体活動量・体重へ与える影響NEATを増やす意識が総エネルギー消費量に与える影響について、若年男性を対象としてヒューマンカロリメーターを用いたクロスオーバー試験を継続して実施した。その結果、エネルギー消費量に有意差はみられなかった。また、入院中の2型糖尿病患者を対象に、1日常生活でのNEATを1週間行わせ、その後、1週間は運動しない群と、2前半に運動を行わず後半にNEATを行う群にランダムに分け、NEATの代謝パラメーター、身体活動、NEATスコアへの影響を検討している。3.褐色脂肪組織活性に関するSNP解析褐色脂肪組織(BAT)活性の遺伝的要因を探るために、健常被験者186名の口腔粘膜サンプルから抽出したDNAを用いてゲノムワイド関連解析(GWAS)を行い、501,268個一塩基多型(SNP)についてFDG-PET/CTで評価したBAT活性との関係を調べたところ、AMPキナーゼのαサブユニットやカルシウムチャネルの一つなど、いくつかのSNPが関連する可能性が示された。NEATの意図的な変化がエネルギー消費量や身体活動量・体重へ与える影響に関する2種類の検討については、29年度初めには測定を終了し、分析を進めている。また、入院中2型糖尿病患者に対するNEATによる介入を新たに開始している。
現代日本の文化資本と社会空間

本研究では、日本において経済資本・学歴・職歴だけでは捉えられない不平等を文化資本と社会空間によって捉えることを目的とし、SSMなどのサーベイのデータを用いた文化資本の計量分析に加え、独自に実施したウェブ調査データを用いた計量分析を行う。本研究の特色は、階級・社会階層を構成する要素として、所得・学歴・職歴とは別に文化資本に着目する点にある。加えて、文化資本を学歴とは明確に分け、日本社会の文脈に合わせて文化資本を理論的に再定義している点に特色がある。
金属ガラスにおける構造緩和、局所構造、および物性の相関

最終年度は、逆スピンホール効果を利用した金属ガラス薄膜の構造変化のモニタリング手法を開発した。特に、金属ガラスの結晶化プロセスに関して、逆スピンホール効果により検出する方法を示した。結晶化は金属ガラスにとって最も重要な構造変化であり、これはガラス状態に関する特性の劣化を示すものである。特にスパッタリング法で作製するような超薄膜の場合では、金属ガラス相の結晶化に関する構造変化をリアルタイムに観察することは、熱分析の代わりとなる汎用性のあるプローブがないため困難となる。また通常、ガラス転移温度および結晶化温度は、超薄膜の場合、試料表面での高い原子移動度に起因して、バルク試料のそれよりもはるかに低くなることが知られている。本研究では、金ーシリコン2元系金属ガラスにおける逆スピンホール効果を用いて結晶化プロセスを敏感にモニターすることができており、結晶化相よりも金属ガラス相の方がはるかに大きな値を示すことが明らかとなった。また、電気抵抗と比較して、逆スピンホール電圧の変動量は約1桁大きく、これは電子スピンプローブの感度が極めて高いことを示している。本研究によって、スピントロニクスデバイスに応用できるようなスピン電荷変換効率の高い新規な準安定相を設計する新たな道が開かれ、さらに逆スピンホール効果を新たなプローブとして金属ガラスにおける様々な構造相転移挙動を検出することが可能となることが期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、種々のZr基金属ガラス薄膜をスパッタリング法によって作製し、それらの熱的性質、構造等を調べた。前半では、ZrCuNiAl合金を用いて基板温度、酸素含有量、および基板種類などのパラメータを変化させることにより、分子性ガラスにおいて見出されている超安定ガラス形成の条件を探ったが、通常のガラスと顕著な差が見られなかった。しかし、この薄膜作製の過程において、金属ガラス中であっても金属原子は高い拡散能を示し、基板との反応が促進されることが明らかとなった。そこで、この現象に注目し、後半では金属ガラスと純金属のナノ積層構造をスパッタリングで作製し、金属原子の拡散能を調べることで、通常の冷却過程では得られないようなガラス状態の作製を試みた。具体的には、TaとZruCuNiAlをナノオーダーで積層させ薄膜を作り、種々の測定を行った。電子顕微鏡観察では設計通りの多層膜が形成されている様子が見られ、X線回折においてはブロードなハロー曲線のみが観測された。つまり、Ta層の非晶質化が金属ガラス層によって促進されたと考えられる。Ta層からはCuが検出され、CuがTa層へ拡散したことがわかる。Cuの沸点は3200Kであり、これはTaの融点よりも低いため、通常の融解プロセスではこのようなガラス状態を作製することは不可能である。さらに興味深いことに、Cuと負の混合エンタルピーを持つZrが主成分である金属ガラス層から、Cuと正の混合エンタルピーを持つTa層へCuが拡散が起こっていた。この起源を調べるためにさらに研究を進めていく予定である。当初予定していた実験はおおむね完了し、その過程で基板による金属ガラス中の拡散の促進という興味深い現象を見つけたため、そちらの方向へ研究を進めつつある。本年度は、昨年度金属ガラス多層膜の作製で得た知見をもとに、ガス分離やガス吸着などの機能性を視野に入れた種々の金属ガラスナノポーラス材料の作製を行った。ナノポーラス材料の作製は、相分離しやすい正の混合熱を持った元素同士を故意に混合することで相分離組織を作り片方のみを電気化学的に除去するという方法を試した。具体的には、(Zr,Y)-Cu-Al系金属ガラスにおいて見出されているZr-Cu-AlとY-Cu-Alへ相分離(スピノーダル分解)する現象を利用し、脱合金化によってY-Cu-Al部分のみを除去する方法により金属ガラスポーラス材料を作製することに成功した。X線回折、透過電子顕微鏡、および熱測定によってポーラス材料がガラス状態を有していることを確認した。脱合金により残ったZr-Cu-Al領域は不動態化することで溶解されずに保たれていることも特徴である。また、脱合金処理前の合金の相分離過程をうまく制御することによって、様々なナノポーラス組織を形成させることが可能であることを示した。顕著な機能としては水素の取り込みが挙げられ、ナノポーラス組織と金属ガラス特有の無秩序構造の組み合わせにより、通常の金属ガラスや結晶のナノポーラス材料と比較して非常に高い(3倍程度)水素の取り込み率を達成した。本研究で開発した、選択的な相溶解と残存相の不動態化を用いた非常に簡便なナノポーラス金属ガラスの作製手法により、ナノポーラス材料の選択の幅をより拡げることができた。当初は金属ガラスの構造と物性の関連を基礎研究として調べることが目的だったが、少し応用側へシフトしている。その中で、金属ガラスの構造的特徴を生かしたナノポーラス材料を作製し顕著な水素吸収機能を見出しており、順調に進展していると思われる。

また通常、ガラス転移温度および結晶化温度は、超薄膜の場合、試料表面での高い原子移動度に起因して、バルク試料のそれよりもはるかに低くなることが知られている。本研究では、金ーシリコン2元系金属ガラスにおける逆スピンホール効果を用いて結晶化プロセスを敏感にモニターすることができており、結晶化相よりも金属ガラス相の方がはるかに大きな値を示すことが明らかとなった。また、電気抵抗と比較して、逆スピンホール電圧の変動量は約1桁大きく、これは電子スピンプローブの感度が極めて高いことを示している。本研究によって、スピントロニクスデバイスに応用できるようなスピン電荷変換効率の高い新規な準安定相を設計する新たな道が開かれ、さらに逆スピンホール効果を新たなプローブとして金属ガラスにおける様々な構造相転移挙動を検出することが可能となることが期待される。今後はTa-金属ガラス等の多層膜を用いて、そのガラス形成プロセスの特徴を実験的に明らかにし、さらに熱力学的考察をしていく予定である。それらの知見をもとに、通常のプロセスでは作製不可能な新規金属ガラスの開発を行い、構造緩和、局所構造、および物性について調べていくつもりである。今後も金属ガラスの構造と物性の関連を明らかにするという枠組みの中で、新たな現象・特性を見出し、それらを理解する方向で進めていく。29年度が最終年度であるため、記入しない。
骨髄系細胞が誘導する新規腫瘍血管形成メカニズムの解明と制御法の探索

これまで腫瘍血管新生を抑制することでがんを兵糧攻めにするというコンセプトの基に治療法の開発が進められてきた。しかし期待に反して、多くのがん患者では血管新生阻害剤単独での抗腫瘍効果は認められず、このような治療抵抗性を生む要因は明らかになっていない。本研究では、申請者が発見した腫瘍血管を制御する骨髄系細胞に着目し、新たな腫瘍血管の制御メカニズムを明らかにすることで、がん治療への革新的なアプローチを探索する。
学習者の母語の事態把握が英語スピーキングに与える影響：認知言語学の観点から

1980年代以降の認知言語学の発展により,英語は「モノ」と「モノ」の関係をベースに出来事を表現するのに対し,日本語は「場」を設定してから出来事を表現するという出来事の捉え方(事態把握)の違いが明らかになっている。この事態把握の違いは,それぞれの言語の構文として表出しており,英語学習者の発話における「文法的であるが英語らしくない英語」を生み出す原因となっている。本研究課題は,日本語と英語における事態把握の違いが学習者の英語のスピーキングにどのような影響を与えるか,またどのような教授法が効果があるかについて,学習者の英語熟達度と母語の事態把握の関係という点から明らかにすることを目的とするものである。平成30年度は,英語学習者のスピーキングデータの収集に向けた調査資材の作成およびパイロット調査を行った。スピーキングデータを収集するための刺激として,様々な資材を検討した結果,言語使用者の事態把握の違いが明らかになるよう4コマ漫画を使用し,パイロット調査を行った。調査資材およびデータ収集方法の適切性を検討する為には,一定量の発話データが必要となる。英語を用いて4コマ漫画の出来事を描写するという特性上,パイロット調査では,一定以上の英語力を持つ者を対象として行った。また,4コマ漫画という刺激が適切であるかどうかを検討する為,英語による簡単な質疑応答,指定されたトピックに基づく簡単なスピーチもあわせて行ってもらった。これらの一連の内容について,ビデオカメラを用いて録画を行い,データベース化を行った。申請書に平成30年度の研究内容として記載していた,調査資材の作成およびパイロット調査によるデータ収集が完了し,平成30年度から令和元年度にかけて行うパイロット調査データの分析に着手しているため,本研究課題はおおむね順調に進展していると考える。令和元年度は,当初の研究計画通りに行程表に基づいて研究を行う。具体的には,平成30年度に実施したパイロット調査の分析結果に基づき,調査資材の改良および本調査の実施を行う。日本語を母語とする英語学習者および英語母語話者のスピーキングデータを収集し,データベース化を行い,データ分析に着手する予定である。初夏に熊本県で発生した豪雨により,所属する大学の学年暦(授業実施予定)が変更となり,当初予定していた海外への出張ができなくなったため,未使用額が発生している。令和元年度に別の学会への出張を予定しており,その分の旅費として支出する予定である。
高周波震源インバージョンに基づく地震波輻射過程の解明

昨年に引き続き、米国コロラド鉱山大学に2012年8月まで滞在した。その間に、東北地方太平洋沖地震に伴う地盤浅部の速度変化に関する研究を論文にまとめ、Geophysical Journal International誌に投稿した。同論文は2012年11月に受理された。加えて、プレート境界で発生する相似地震を用い、東北地方太平洋沖地震前後におけるリソスフェア深部の速度変化も推定した。深さ数10kmまでのS波速度は最大で0.3%低下し、低下量は表層100m以浅の6%と比べて1/20に過ぎなかった。差分計算の結果、表層の速度低下だけでも0.3%の低下のかなりの部分を説明できることが示され、地震に伴う速度変化は主に強震動の影響によるものであることが明らかとなった。この結果は、雑微動の相互相関関数の解析から速度変化の深さ依存性を推定したTakagieta1,(2012)やHobiger et al.(2012)の結果と調和的である。帰国後、申請者は大地震の直後に続発する余震のエンベロープ記録の解析に着手した。続発する余震の記録は本震のコーダ波や別の余震の記録と重なるため、P波やS波などの主要な相を検知することが難しく、震源決定を行うことができない。このため、大地震直後には正確な余震の情報を提供することができなくなる。東北地方太平洋沖地震の直後に緊急地震速報がうまく機能しない例が増えたのも、これが原因である。申請者は、輻射伝達理論に基づくエンベロープを大森一宇津公式およびGutenberg-Richter式にしたがう余震のエネルギー輻射関数にたたみこむことにより、周波数帯ごとのエンベロープを合成した。得られたエンベロープは、指数関数的に減衰する本震コーダ部とべき乗則にしたがい減衰する余震エネルギー部に分けられる。両者のエネルギーが均衡するまでには、本震発生後50秒一100秒程度を要する。この時間は震源距離が小さく高周波であるほど短くなり、高周波、短距離であるほど余震を検出しやすくなることが明らかとなった。この成果は防災上きわめて重要であり、2013年地球惑星科学連合大会で発表する予定である.東北地方太平洋沖地震に伴う速度変化に関する論文を一本仕上げ、さらにもう一本、現在準備中である。また、本研究課題である高周波エンベロープ解析について、余震の震源過程に適用するための基礎的な解析が仕上がりつつある。当初の計画からは遅れたものの、全体としてはおおむね順調に進展している。3年間で本研究課題の基礎的な枠組みを構築することが出来たが、東北地方太平洋沖地震の発生も重なり、当初の計画であった震源インバージョン解析までは達成できなかった。しかし、米国コロラド鉱山大学に留学する機会を得たことで、高周波地震動に関する知見を深め、国際的な人脈を増やすことができた。これは科研費を最も有効に生かせた例であると考えている。この3年間で取り組んだ内容を今後さらに発展させる予定である。具体的には、現在取り組んでいる余震の発生過程の解析を今年度中に行う目処が立ちつつあるので、これを優先して行う。また、防災科学技術研究所のHi-net連続観測記録を用いて、地震だけではなく深部低周波微動や気象要因、社会要因による高周波波動励起プロセスについても、調査する予定である。高周波震源過程を明らかにするためには、非等方輻射のもとでの高周波地震波の特徴を調べる必要がある。従来、震源過程の研究においては、数Hz以上の地震波の方位依存性は無視できると考えられてきた。しかし本研究では、西南日本で発生した横ずれ断層型地震の高周波地震記録を精査し、2-16Hzの帯域において、震源距離80-200kmの範囲において明瞭な4象限型の方位依存性が見られることを初めて明らかにした。この方位依存性を、前方散乱近似に基づき合成した理論エンベロープにより定性的に再現することができた。これらの結果により、高周波地震動の解析において震源輻射特性を取り入れることの重要性が示された。また、輻射特性を取り入れた理論エンベロープを大地震の震源過程のインバージョン解析に適用できる根拠を示すことができた。加えて、研究代表者は2点で観測される高周波地震記録のコヒーレンスについて理論的な考察を行った。ガウス型ランダム不均質媒質を仮定した場合に、2点間のコヒーレンスが観測点間距離、震源距離、周波数の増加と共に減少する様子を数理的に導くことに成功した。また、コヒーレンスが震源方向と観測点アレイとのなす角度にも依存し、アレイが震源方向に直交する場合に最もコヒーレンスが小さくなることを新たに導いた。本研究により、地震波干渉法に代表される地震波の位相を用いた解析と、エンベロープ解析に代表される地震波のエネルギーに着目した解析のそれぞれの適用限界が示唆された。この研究をさらに推し進めることで、深部低周波微動や余震などの微弱でかつ連続的な振動源を検出することが可能になると考えられる。高周波震源過程を明らかにするためには、不均質媒質中の地震波伝播過程を正しく評価する必要がある。そのためには、リソスフェア内部の構造と波動伝播の物理に関する理解を深めることが不可欠である。米国コロラド鉱山大学のRoel Snieder教授は、不均質異方性媒質中の波動伝播に関する研究で世界的に知られている。

本研究課題を達成するため、2011年4月28日から5月27日まで、および2011年9月5日から2012年3月31日までの期間に同教授のもとに滞在した。現在申請者は、防災科学技術研究所(防災科研)、東北大学、およびコロラド鉱山大学の研究者と共同で、2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う地球内部の速度変化に関する研究を行っている。大地震の直後に生じる速度変化の原因としては、断層すべりに伴う震源域の破砕、地殻変動に伴う応力変化、および強震動による地盤状態の変化が考えられる。これらの素因が速度変化に及ぼす影響を個別に調査するため、防災科研が管理するKiK-netおよびHi-netのボアホール地震観測記録を用い、デコンボリュージョン解析および相似地震解析を行った。その結果、本震直後に地表から深さ100mまででは最大6%、深さ100mから80kmまででは最大0.3%の速度低下を検出した。また、前者では地震動に伴う動的ひずみが、後者では地震時のすべり量が速度変化と良く対応し、深さにより速度低下のメカニズムが異なることを明らかにした。また、浅部においてはS波速度の低下が見られるものの、P波速度およびS波速度の異方性はほとんど変化しないことが明らかとなった。この研究で検出された速度変化の深さ依存性は、高周波震源過程およびそれに伴う高周波地震動生成のメカニズムを考察するにあたり有益な情報を与えるものであり、本研究課題め遂行上重要である。昨年に引き続き、米国コロラド鉱山大学に2012年8月まで滞在した。その間に、東北地方太平洋沖地震に伴う地盤浅部の速度変化に関する研究を論文にまとめ、Geophysical Journal International誌に投稿した。同論文は2012年11月に受理された。加えて、プレート境界で発生する相似地震を用い、東北地方太平洋沖地震前後におけるリソスフェア深部の速度変化も推定した。深さ数10kmまでのS波速度は最大で0.3%低下し、低下量は表層100m以浅の6%と比べて1/20に過ぎなかった。差分計算の結果、表層の速度低下だけでも0.3%の低下のかなりの部分を説明できることが示され、地震に伴う速度変化は主に強震動の影響によるものであることが明らかとなった。この結果は、雑微動の相互相関関数の解析から速度変化の深さ依存性を推定したTakagieta1,(2012)やHobiger et al.(2012)の結果と調和的である。帰国後、申請者は大地震の直後に続発する余震のエンベロープ記録の解析に着手した。続発する余震の記録は本震のコーダ波や別の余震の記録と重なるため、P波やS波などの主要な相を検知することが難しく、震源決定を行うことができない。このため、大地震直後には正確な余震の情報を提供することができなくなる。東北地方太平洋沖地震の直後に緊急地震速報がうまく機能しない例が増えたのも、これが原因である。申請者は、輻射伝達理論に基づくエンベロープを大森一宇津公式およびGutenberg-Richter式にしたがう余震のエネルギー輻射関数にたたみこむことにより、周波数帯ごとのエンベロープを合成した。得られたエンベロープは、指数関数的に減衰する本震コーダ部とべき乗則にしたがい減衰する余震エネルギー部に分けられる。両者のエネルギーが均衡するまでには、本震発生後50秒一100秒程度を要する。
浮上磁束管構造から探る太陽フレアエネルギー蓄積・解放機構

太陽フレアは磁場に蓄えられたエネルギーを急激に解放する活動現象である。その活動の源である磁場構造(特に捻れ構造)の発達過程を調べることによってフレアのエネルギー蓄積・解放機構を探ることが本研究の目標である。京都大学飛騨天文台の太陽磁場活動研究望遠鏡(SMART)では、太陽前面の高分解能のH-alpha線像及びベクトル磁場を取得でき、SMARTのデータは活動領域の磁場の捻れ構造の変化とフレア活動との関連を調べる上で有用である。飛騨天文台でのSMARTを用いた観測及びデータ解析のための旅費に科学研究費を用いた。今年度は、昨年開発した動画の作成方法を更に改良して手法を簡略化しかつカレンダー形式のウェブページを作成し、公開を開始した。そのシステムについては既に国際会議などで紹介されている。また、2005年9月に出現した今太陽活動サイクル中最大のフレア活動を示した領域について、SMARTの観測データを中心に解析した結果について日本天文学会2006年春季年会にて発表した。更に、H-alpha線像による観測は京都大学花山天文台でも行われており、その観測及び速報データ紹介についてもSMART同様に行えるように、科学研究費を用いて望遠鏡制御システムを整備するとともに、データ処理システムも構築した。太陽フレアは磁場に蓄えられたエネルギーの急激な解放現象と考えられている。その活動の源である活動領域(黒点群)の磁場構造の変化から、フレアのエネルギー蓄積・解放機構を探ることが本研究の目標である。本年度は、まず、今太陽活動周期に出現した全活動領域について、そのフレア活動度を評価した。次にフレア活動が活発であった約40例について、太陽観測衛星SOHOの磁場データをもとにその発達過程を調べ、捩れた磁場束の浮上を示唆する黒点や磁気中性線の回転運動を発見した。多数の黒点群について統計的に調べて得たこの結果は、捩れた磁場の浮上と強いフレア活動との関連の普遍性を示す重要な成果である。この成果を国際天文学連合総会にて発表し、学術雑誌に投稿を準備中である。国際学会での発表のための渡航費用やノートパソコンの購入に科学研究費を活用した。磁場の捩じれの定量評価のためには、ベクトル磁場の観測データと磁気ヘリシティを用いた議論が不可欠である。2004年3月にアメリカ国立天文台サクラメントピーク観測所に赴き、世界最先端の装置を用いたベクトル磁場観測を行った。ここで得たデータは、浮上磁束管構造の更なる理解に大いに役立つであろう。尚、渡航費用やデータ保存用磁気テープの購入に科学研究費を用いた。また、2003年10月に出現した今太陽活動サイクル中最大のフレアを発生させた領域についてベクトル磁場を用いた解析を始め、初期結果について、日本天文学会2004年春季年会で発表した。本年度は、まず、2003年10月に出現した今太陽活動サイクル中最大のフレア活動を示した領域について、ベクトル磁場を用いたデータ解析を詳細に行ない、磁場の捻れにフレアのエネルギーが蓄積されていく過程を明らかにした。この結果は、フランスで開催された国際会議で発表し、学術雑誌に投稿を準備中である。更に、アメリカで行なわれたフレア前の活動現象に関するデータ解析研究会に出席し、これまでの研究成果の報告や今後の観測計画についての議論を行なった。これらの渡航費用に科学研究費を用いた。京都大学飛騨天文台の太陽磁場活動研究望遠鏡(SMART)で得られる大量のデータの処理プログラムを新たに開発した。観測ログや全データの動画や日立った現象の動画などを効率的に生成することを可能にし、閲覧しやすい形式でデータの整理を行なった。これにより大量のデータからフレアなどの活動現象に関連したデータが取得されているか否かを容易に判別できるようになり、今後の研究が効率よく行えると期待できる。これらのデータ処理用の計算機は科学研究費を用いて購入した。また、2004年8月にSMARTを用いて観測した活動領域の発達過程やフレア活動についての初期結果を、日本天文学会2005年春季年会にて発表した。
層状化合物におけるスピン／バレー物性の解明と制御

グラフェンに代わる次世代層状物質として、遷移金属ダイカルコゲナイド(TMD)が注目を集めている。これはTMDにおいては、高い電子易動度に加え重い元素由来の大きなスピン軌道相互作用によって、「バレー」というスピン自由度に加わる新たな量子力学的自由度が利用可能であるためである。本研究では、従来注目を集めてこなかったTMDの結晶多形において新たな量子現象を見出したので、報告する。今年度は、TMDナノチューブにおける「バルク光起電力」の測定を行った。TMDはその元素組み合わせによってバンドギャップが数種類あり、それらは可視から近赤外にかけて広がっているため、太陽スペクトルを効率よく吸収できる可能性があるとして太陽電池への応用が期待されている。WS2ナノチューブに対して、スピンコート法と電子ビームリソグラフィー法によって電極を蒸着し、クライオスタット中で光起電力を測定した。結果は、レーザー照射時にのみnA級の起電流が発生することが明らかとなった。I-Vカーブより、光の変換効率を計算すると、千分の一%とわかった。変換効率はとても小さいものの、簡便なスピンコート法によって、太陽電池デバイスを作成できたので、今後の実用化が期待される。また、本現象の原因を群論的に考察した。光を照射しただけで起電力の発生するのは、系が極性を持つ必要がある。層状物質TMDは反転対称性は破れているが、極性を持たない。しかし、これがナノチューブに丸められるとさらに対称性が落ちて、対称性が無くなる。これによって、極性が発生し、TMDナノチューブにおいてはバルク光起電力が生じることが明らかになった。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はTMDにおける「非相反伝導現象の観測」をおこなった。これまでのバレーデバイス実用化の試み磁場によってバレー偏極状態を作り出し、電気信号によってそれを検出するデバイスは報告がない。よって、本研究では、これを「非相反伝導現象」を用いて観測することを目的とした。非相反伝導現象の説明をする。この現象は、反転対称性の破れた物質において、p-n接合を作ることなしに整流性を持つことである。これまで、カーボンナノチューブやSiトランジスタ、有機物等で存在が確認されている。この整流性を検出するために、高感度な2倍波をもちいたロックイン測定を自ら考案し、実践した。3R-MoS2単結晶にスコッチテープ法を用いて作製したナノフレークに対して、電子ビームリソグラフィーを用いてデバイスを作製した。これに対して2倍波ロックイン測定を適用して観測した整流性を得た。非相反伝導現象の特性より、磁場に対して2倍波信号が線形であることが期待されていたが、実験結果はそれに符合した。このことは3R-MoS2において非相反伝導現象が存在することを意味する。また、本現象を説明するために共同研究者に理論作製を依頼し、本現象がバレー自由度由来である可能性を示唆した。今年度は、当初計画に挙げていた、PLD法などを用いた材料開発はほとんど進まなかった。これは、当研究室の他のグループがMBE法による材料開発を始めたため、PLD法による薄膜作製に意味がなくなったためである。また、バルク材料に対する磁性ドーピングも一時期試みてはいたが、全く成果を挙げなかった。これに対して、今年度は別の研究(非相反伝導現象の観測)において大きな成果を挙げた。この研究の進展した理由は、当該年度において申請者が電子ビームリソグラフィー法を習得し、マイクロデバイス作製に取り組めるようになったからである。また、微小信号検出のために2倍波ロックイン測定を確立したことも大きく寄与した。本研究は、バレーデバイス実現への端緒であり、大きな学術的な意義がある。区分を「やや遅れている」としたのは、当初計画部分は全く成果を挙げなかったが、それ以外の領域においては十分な成果を挙げたことによる。

変換効率はとても小さいものの、簡便なスピンコート法によって、太陽電池デバイスを作成できたので、今後の実用化が期待される。また、本現象の原因を群論的に考察した。光を照射しただけで起電力の発生するのは、系が極性を持つ必要がある。層状物質TMDは反転対称性は破れているが、極性を持たない。しかし、これがナノチューブに丸められるとさらに対称性が落ちて、対称性が無くなる。これによって、極性が発生し、TMDナノチューブにおいてはバルク光起電力が生じることが明らかになった。今後は、研究計画を大きく変更する。当該年度の研究において判明したことは、2次元物質を2次元のまま作製方法を変えたり、ドーピングを行うことは非常に難しいということである。一方、電子ビームリソグラフィーを用いたマイクロデバイスをTMDに対して適用し、TMDのミクロの性質を抽出することは有効であることも同時に判明した。よって、今後はTMDの様々な結晶多形においてマイクロデバイスを作製し、その豊かな物性を引き出すことに専念する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
冷凍生鮮野菜の実現に向けた細胞膜の水透過性と電気物性評価による組織軟化挙動の解明

本課題では、野菜組織中の細胞膜について電気的な解析手法による構造評価と水透過性評価を行い、凍結過程での氷結晶生成等の現象と細胞膜機能の変化との関係を解明し、凍結時の組織軟化に与える影響を明らかにすることを目的とする。本年度は、異なる凍結速度で凍結したアスパラガスおよびニンジン組織の細胞膜の構造的・機能的変化を電気インピーダンス解析の手法により調査した。測定した電気インピーダンスの周波数特性について細胞の電気的等価回路モデルを用いた解析手法を適用し、モデルを構成するパラメータである細胞膜容量、細胞外液抵抗および細胞内液抵抗の値を算出した。細胞膜容量は細胞膜の構造的な健全性を反映するパラメータであり、この値は凍結・解凍操作によって低下する傾向が見られた。また、凍結・解凍過程における細胞外液抵抗の低下および細胞内液抵抗の増加が見られ、電解質濃度の異なる細胞内外液を隔てている細胞膜の機能的変化に伴う、膜のイオンおよび水の透過性の変化が生じていると推察された。各パラメータの変化量に凍結速度による差異は見られず、凍結時における細胞膜の構造的・機能的変化は凍結速度に関わらず生じるものと考えられた。また、X線CTを用いた間接観察法により組織内に生じる氷結晶の形状を評価したところ、凍結速度が高くなるほど氷結晶は微細化・均質化する傾向が見られた。一方で、いずれの速度で凍結した試料でも凍結・解凍後の力学物性は凍結前の試料と比べ大きく変化し、特に弾性的な性質が大幅に低下しており、凍結速度による差異はわずかであった。これらの結果より、冷凍加工による野菜組織の力学物性変化の変化は、細胞膜の機能的・構造的損傷による膨圧の低下が大きな要因である可能性が示され、氷結晶の形状による影響は限定的であることが示された。本年度は凍結プロセスにおける野菜組織の電気インピーダンス解析による細胞膜評価について重点的に実施し、凍結時の組織軟化と細胞膜の損傷に関係性を見出すなど重要な知見を得た。また、野菜組織内に生じる氷結晶の形状評価等、一部の内容については次年度以降の計画を前倒しで実施した。今後は細胞膜の水透過性評価等を中心的に実施していく必要があるが総合的な観点から概ね順調であると判断した。次年度以降は凍結プロセスにおける細胞膜の水透過性の評価を中心に研究を遂行する。野菜組織からプロトプラスト(植物細胞の細胞壁を酵素処理により除去したもの)を作製し、マイクロ流路を用いた手法により細胞膜の水透過性を数値化し、凍結温度帯における特性を評価する。また、実験試料についても異なる生育段階または品種等の野菜について検討し、細胞膜機能と凍結時の組織軟化特性の関係性について調査を進め、試料条件による冷凍耐性の違いに関する知見を得る。

本年度は電気インピーダンス解析による評価を重点的に実施したことにより、凍結温度帯における水透過性の評価については一部未実施であったため、次年度に本実験を行うための冷却水循環装置等の購入費約600,000円を繰り越した。
ペルオキシソームの新規誘導形成における遺伝的制御

不完全酵母Candida tropicalisのペルオキシソームは脂胞酸のβ-酸化系酵素等が局在するオルガネラであって、脂胞酸等によって著しく誘導形成される。このオルガネラの構成蛋白質(PXP)を支配する多数のゲノム遺伝子をクローニングしたところ、その多くは染色体上にクラスターを成して存在していた。その中で発現量の多い3種類の遺伝子PO×2,PO×4,PO×5(それぞれP×P-2,P×P-4,P×P-5を支配する)の間には高い相同性が認められた。これらの遺伝子とその発現産物の比較から遺伝子の発現と蛋白質の局在化に関する構造的特徴を明らかにすることを試みて以下の成果を得た。1.P×P-4とP×P-5は基質特異性等に若干相異のある2種類の脂胞酸CoA酸化酵素のサブユニット、P×P-2はP×P-4と等モル複合体を形成する蛋白質であった。3者はいずれもサブユニットあたり1個のフラビンを含み、構造的、機能的に強い関連性をもつ多重遺伝子族の産物であった。蛋白化学的に決定された3者のN末端約20残基のアミノ酸配列には有意な共通性が認められず、また分泌蛋白質やミトコンドリア蛋白質のN末端局在化信号配列との類似性も見出されなかった。2.上記3種類の遺伝子とその隣接領域の完全な塩基配列を決定し、5 ́上流の調節領域を比較したところ2種類の共通配列が見出された。一方は8塩基対の短い反復配列,他方は17塩基対から成る1回転対称型配列であって共に固有の発現調節信号である可能性が示唆された。3.塩基配列から推定されたアミノ酸配列を上記成熟PXPのN末端配列と比較した結果、これらのPXPは翻訳後の局在化の過程でN末端ペプチドの切断を受けていないことが明らかになった。この結果はペルオキシソーム蛋白質の局在化機構が分泌蛋質がミトコンドリア蛋白質のそれとは本質的に異なるものであることを結論させた。
仮想・拡張・現実空間で書き込む空中筆記インタフェースの開発

本課題は、「空中に文字を書く動作(ジェスチャー)」から、その「三次元的に書かれた文字」が「何の文字であるか」「誰が書いているか」「本人が書いているのか」をコンピュータで認識・認証する研究を行うものである。そして、その技術を応用して、現実空間や仮想空間において文字を記録する「空中筆記インタフェース」の開発を行うものである。平成30年度は以下の研究を行った。1)ハンドジェスチャーインタフェースの研究:複数のカメラが見守る室内を想定し、ジェスチャー動作で機器を操作できるインテリジェントルームの研究を行った。日常動作をジェスチャー操作として誤検出しないことを目標として、区別しやすい両手を使ったジェスチャー開始動作を考案した。深度センサとRGBカメラを用いて、三次元空間の肌色点群を追跡し、接触の仕方の違いから動作を識別する手法を開発した。2)空中筆記した筆跡の照合:指先の三次元位置座標を追跡して得られる筆跡から、文字認識および個人認証をする研究を行った。空中筆記は筆記面が自由であり、文字の拡大縮小・平行移動・三次元的な回転が生じる。筆点を時系列の三次元点群として考え、時間順序制約付きのICPアルゴリズムによる照合法を開発した。3)手形状による筆記者照合:ペンの持ち方の個人性に着目し、筆記中の手形状の変化を利用して筆記者を認証する研究を行った。手形状の三次元点群時系列の動的時間伸縮による照合法、および手の動きのシルエットパワーと深度分散を用いた照合法を比較検討した。平成30年度は交付申請書に計画した二つのうち、筆記者識別・認証については研究を進めることができた。その一方で、仮想空間の筆記インタフェースのシステム構築が遅れている。そのため、やや遅れている自己評価した。携帯端末に空中筆記インタフェースを実装する。指輪型・腕輪型の加速度・角速度センサと距離センサを装着したヘッドマウントディスプレイを組み合わせ、仮想空間での文字入力と筆記者認証システムを試作・評価する。仮想空間での空中筆記インタフェースを構築する。実空間の手の情報を仮想空間に映し、ヘッドマウントディスプレイで目視するシステムを構築する。手の位置検出のために頭部と腰部に距離センサを装着し、筆記動作の検出のために加速度・角速度・筋電センサを腕に装着する。初年度に検討した文字認識器と筆記者識別器をシステムに実装する。空中筆記を円滑にするためのジェスチャー認識の研究を行う。空中筆記では日常動作と筆記動作の境界が曖昧になる。拳を握った状態から人差し指を伸ばす動作、あるいはバーチャルなペンを持つ(指でつまむ)動作を文字の書き始めとするなど、スムーズに操作できるインタフェースを検討する。また、文字種(かな漢字等)の切り替えのためのジェスチャー認識も開発する。このジェスチャーの検出に、現実空間では筋電センサを、仮想空間では深度センサを利用する。平成29年度は以下の研究を行った。1)空中筆記インタフェースの研究:指先筆記とペン筆記の2種類の空中筆記について、手・指の位置座標を検出する深度カメラ、加速度センサを内蔵したペン、加速度センサを内蔵した腕輪、表面筋電位センサの腕輪を利用し、データを収集した。2)空中手書き文字の認識:前腕の周りに8個の表面筋電位をつけ、指先の小さなモーションでひらがなを空中筆記したときの信号を収集し、隠れマルコフモデルで認識した。この筆記インタフェースでは主に特徴量を比較検討した。また識別器の検討ではペンタブレットで書いた文字データを用いて、隠れマルコフモデルと、深層化したリカレントニューラルネットワークを比較した。3)空中筆記による筆記者の識別・認証:指先筆記による筆記者認証では、深度カメラで指先の位置座標を追跡し、空中での署名による筆記者認証を行った。現実空間では筆跡が見えないため、字形の崩れに強い照合法を検討した。ペン筆記による筆記者認証では、ペンの持ち方の個人性に着目し、筆記中の形状変化を利用した照合法を検討した。平成29年度は交付申請書に計画した通りに実施できた。空中での筆記動作のデータ収集のためにモーションキャプチャ装置を購入する予定であったが、安価なカメラやさまざまなセンサで筆記信号を取得することができたので、予定よりも支出を大きく抑えることができた。また、次年度の計画としていた筆記者識別・認証の研究を進めることができた。その一方で、仮想空間のシステム構築が遅れている。そのため、おおむね順調であると自己評価した。

日常動作をジェスチャー操作として誤検出しないことを目標として、区別しやすい両手を使ったジェスチャー開始動作を考案した。深度センサとRGBカメラを用いて、三次元空間の肌色点群を追跡し、接触の仕方の違いから動作を識別する手法を開発した。2)空中筆記した筆跡の照合:指先の三次元位置座標を追跡して得られる筆跡から、文字認識および個人認証をする研究を行った。空中筆記は筆記面が自由であり、文字の拡大縮小・平行移動・三次元的な回転が生じる。筆点を時系列の三次元点群として考え、時間順序制約付きのICPアルゴリズムによる照合法を開発した。3)手形状による筆記者照合:ペンの持ち方の個人性に着目し、筆記中の手形状の変化を利用して筆記者を認証する研究を行った。手形状の三次元点群時系列の動的時間伸縮による照合法、および手の動きのシルエットパワーと深度分散を用いた照合法を比較検討した。平成30年度は交付申請書に計画した二つのうち、筆記者識別・認証については研究を進めることができた。その一方で、仮想空間の筆記インタフェースのシステム構築が遅れている。そのため、やや遅れている自己評価した。平成30年度は自然な姿勢で書いた空中手書き文字データの収集と分析を継続する。センサ把持型(内蔵型)の筆記では、利き手の複数箇所(人差指、手の甲、前腕)にモーションセンサ(加速度センサ、角速度センサ、筋電センサ)を装着し、空間で行動する信号および空中筆記の信号を収集する。センサ設置型の筆記ではカメラ(深度センサ)の置かれた空間で筆記する。現実空間での使用では筆跡は見えないので、腕を地面に向けて、あるいはズボンの上で小さく書く。また、仮想空間での使用ではディスプレイで筆跡を可視化するので指先を目視しながら書く。筆記する向きが自由な(床向きだったり、壁向きだったりする)ため、センサ把持型(内蔵型)の筆記では筆記面の推定を、センサ設置型の筆記では筆跡の位置合わせの精度を高め、書かれた文字の信号を取り出す。文字認識、筆記者識別で評価する。携帯端末に空中筆記インタフェースを実装する。指輪型・腕輪型の加速度・角速度センサと距離センサを装着したヘッドマウントディスプレイを組み合わせ、仮想空間での文字入力と筆記者認証システムを試作・評価する。仮想空間での空中筆記インタフェースを構築する。実空間の手の情報を仮想空間に映し、ヘッドマウントディスプレイで目視するシステムを構築する。手の位置検出のために頭部と腰部に距離センサを装着し、筆記動作の検出のために加速度・角速度・筋電センサを腕に装着する。初年度に検討した文字認識器と筆記者識別器をシステムに実装する。空中筆記を円滑にするためのジェスチャー認識の研究を行う。空中筆記では日常動作と筆記動作の境界が曖昧になる。拳を握った状態から人差し指を伸ばす動作、あるいはバーチャルなペンを持つ(指でつまむ)動作を文字の書き始めとするなど、スムーズに操作できるインタフェースを検討する。また、文字種(かな漢字等)の切り替えのためのジェスチャー認識も開発する。
自己と非自己の識別提示と制御

腸粘膜関連リンパ組織(GALT)にTip-DCが存在し、一酸化窒素の産生を介してIgA産生誘導を担うこと、GALTではcDCよりもpDCがT細胞非依存性IgA産生誘導能に優れていることを見出した。一方、末梢において、NLRシグナルがCD8 ^+DCのクロスプライミングを亢進させること、重篤な感染症や炎症時に単球由来DCが自己血球貪食依存性に過剰な免疫反応を抑制することを見出した。さらにマウス骨髄において、主にcDCを供給するE2-2^<low>DC前駆細胞、pDC供給能に優れたE2-2^<high>DC前駆細胞の同定に成功した。樹状細胞(DC)による自己あるいは外来抗原識別提示機構、免疫賦活あるいは免疫寛容への運命決定に至る分子基盤を解明することを主たる目的として研究を推進する。本年度は、主として以下の2つのテーマに関する成果を挙げることができた。1)粘膜固有樹状細胞によるIgA生産調節機構腸管粘膜は外来抗原(病原微生物・常在菌・食物)と自己抗原(アポトーシスを起した上皮細胞など)が混在する場であり、それら抗原を識別して提示する機構の存在が予測されるが詳細は不明である。すべての抗体生産細胞(以下、形質細胞)に占めるIgA生産形質細胞の割合は粘膜関連りンパ組織(MALT)では80%にも及ぶことが知られている。しかしながら、「なぜIgAに偏向した抗体生産がMALTで効率良く起こるのか?」は不明であった。我々は、MALTにおいて、TNF-α/iNOs生産樹状細胞サブセット(Tip-DC)が常在菌叢の刺激により分化誘導され、同細胞の生産する一酸化窒素がB細胞にTGF-β受容体を誘導することによって、IgAに偏向した抗体生産環境を構築していることを明らかにした(Nature448,929-933(2007)。2)外来抗原による樹状細胞アポトーシス誘導機構TLR7/9リガンド投与やインフルエンザウィルス感染に際し、pDCから生産されるI型IFNによりDC上にアポトーシス関連分子TRAILが誘導され、同TRAIL依存性にDCのアポトーシスが起こることが明らかになった。またTrail^<-/->マウスは、インフルエンザウィルス感染により劇症型肺炎を起し早期に死亡したことから、TRAIL依存性のDCアポトーシスば免疫系の過剰な活性化を負に制御していることが明らかになった(投稿中)。今後は、同機構の抗原譲渡における役割を外来抗原および自己抗原の系で明らかにしていきたい。本年度も、引き続きDCによる自己あるいは外来抗原識別提示機構、免疫賦活あるいは免疫寛容への運命決定に至る分子基盤を解明することを主たる目的として研究を行い、以下のことを明らかにした。1. DCによるIgA生産調節機構B細胞のIgMからIgAへのクラススイッチは腸管粘膜固有層、パイエル板、腸間膜リンパ節などの粘膜関連リンパ組織で起こり、T細胞依存性経路とT細胞非依存性経路が存在する。本年度の研究から、1) MALTにおいてT細胞非依存性IgA生産を促すAPRILおよびBAFFの生産に重要なDCサブセットは、形質細胞様樹状細胞(pDC)であること、2) pDCからのAPRILおよびBAFFの生産誘導には、MALT由来のI型インターフェロン(IFN)が重要なことを明らかにした。2. DCによるクロスプライミング誘導機構TLRシグナルがDCによるクロスプライミングを亢進させることは知られているが、NODシグナルの役割は不明である。本年度の研究から、1) NODシグナルが、主としてCD8^+DCサブセット依存性のクロスプライミングを亢進させること、2)その機序として、MHCクラスI依存性抗原提示および共刺激分子発現レベルが亢進することを明らかにした。3. I型IFNシグナルによる造血幹細胞(HSC)の増殖および疲弊一過性のI型IFNシグナルがHSCの増殖を、過度かつ慢性のI型IFNシグナルがHSCの疲弊を、各々誘導することを明らかにした。樹状細胞(DC)による免疫寛容および賦活誘導機構を、樹状細胞(DC)の分化成熟・活性化・死・樹状細胞(DC)サブセット間クロストーク・サイトカイン環境・樹状細胞(DC)と調節性T細胞との相互作用などを指標にして明らかにすることを目的として研究を行った。1.樹状細胞によるIgA生産調節機構昨年度までに、腸管粘膜関連リンパ組織(GALT)のpDCが、同組織cDCあるいは非粘膜リンパ組織pDCとの比較においてAPRILおよびBAFFを高発現しており、それが故にT細胞非依存性IgA生産誘導能において優位性を有していること、またそれらサイトカインの誘導にI型IFNsが重要なことを明らかにした。

本年度は、さらにGALTストローマ細胞が主なI型IFNs生産細胞であること、それとは対照的にpDC自身は生理的にはI型IFNsを生産しないことを見出した。またpDCにはcDCよりもI型IFN受容体が高発現していることも明らかになった。これらの成果から、GALTにおけるユニークなpDCコンディショニング機構の存在が示唆された。2.血球貧食症候群(HPS)モデルにおける貧食細胞の性状解析昨年度作製した血球貧食症候群モデルを用いて、CpGおよびiE-DAP投与時に出現するCD11c^+貧食細胞の性状を解析した結果、単球由来のDCであることが判明した。CCR2^<-/->マウスでは貧食細胞の数が低下することからも単球由来のDCであることが支持された。今後は、自己赤血球貧食メカニズムを探求していきたい。樹状細胞(DC)による免疫寛容および賦活誘導機構を、さまざまな指標から明らかにすることを目的として研究を遂行し以下の成果を得た。1)粘膜組織DCによるIgA生産誘導機構IgA生産誘導機構にはT細胞依存性経路と同非依存性経路が知られており、後者はDC由来のサイトカインAPRILやBAFFが直接B細胞に作用してIgAへのクラススイッチを誘導する。本年度は以下の成果を報告した。腸粘膜組織に存在するpDCは、cDCに比べ、T細胞非依存性IgA生産誘導能に優れており、この性質がpDCに優位に発現するサイトカインBAFFおよびAPRILに依存していることを明らかにした。さらにその分子基盤として、腸内常在菌依存性にGALTストローマ細胞からI型IFNsが生産され、同I型IFNsがpDCに作用して高率にBAFF/APRILの発現が誘導されることを見出した。2)DCによる新規免疫寛容誘導機構本年度は、炎症やウィルス感染などに対する免疫応答に伴い、単球由来のDCが自己血球を貪食する現象を見出し、同血球貪食の分子メカニズムの詳細を明らかにした。3)新規DC前駆細胞の同定新規DC前駆細胞に特徴的に高発現する遺伝子を数種見出し、機能解析を行っている。本年度も樹状細胞(DC)による免疫寛容および賦活誘導機構を、さまざまな指標から明らかにすることを目的として研究を遂行し、以下の成果を得た。1)DCによる新規免疫寛容誘導機構昨年度、炎症やウィルス感染などに対する免疫応答に伴い、単球由来のDCが自己血球を貪食する現象を見出し、同血球貪食の分子メカニズムの詳細を明らかにした。今年度は、さらに血球貪食の免疫学的意義を明らかにすることを目的とした。その結果、重篤なウィルス感染に伴い血球貪食依存性にIL-10が産生されること、主なIL-10産生細胞が血球貪食を行っているDCであることが明らかになった。重要なことに、フォスファチジルセリン受容体をブロックする抗体によりDCによる血球貪食を抑制すると、重篤なウィルス感染に伴う免疫反応の過剰な活性化が起こり、肝を含む組織傷害により半数以上の個体が死亡した。同様の結果は、血球貪食DCのみがIL-10を産生できないマウス(Cd11c-Cre/Il10^<fl/fl>)でも観察された。以上より、重篤な炎症や感染時に観られるDCによる血球貪食は、過剰な免疫反応を抑制し個体の死を回避するために重要であると結論した(投稿中)。2)新規DC前駆細胞の同定卓越したpDC分化能をもつDC前駆細胞の同定に成功した。