hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
数論的アルゴリズムの研究を通したエルゴード理論の新たな展開

これまでの研究で、Hurwitz複素連分数にルジャンドル定数が存在することが分かっていたが、そのことが証明の中で基本的であることが明らかになった。さらに構成の中で現れる複素平面上の領域の境界がフラクタルな図形となるが、Jordan曲線になっていることの証明を完成させた。現在、証明を精査しながら論文を作成中である。有限体の要素を係数とする多項式に対するユークリッドアルゴリズムのコストの評価について、三つの多項式の場合に関しては、母函数を用いる方法によりこれまでに得られた結果をさらに精密化した。これによりアルゴリズム論における離散的手法と連続的手法の対比のよりいっそうの明確化に成功した。この成果についても現在論文を準備中である。また、区間交換写像に対するRauzy inductionの自然拡大の表現をYoccoz、Viana等による表現に改訂し、出版されることが確定した。同じく、Artin連分数の正規列の構成についても細部を完成させ、論文として出版されることも確定している。さらに、無限大不変測度を持つエルゴード的変換の多重再帰性について新たな十分条件を発見し、定負曲率多様体上の測地流に対する未解決問題を肯定的に解決した。この成果も現在論文として受理され出版待ちである。これらの研究成果の公表および研究者交流を目的として、慶應義塾大学において、2015年11月25日28日に研究集会「エルゴード理論とその周辺」、2016年1月23日には研究集会「エルゴード理論の最近の発展」を開催し、フランス、オランダ、韓国および国内の研究情報交換を行った。さらに、多くの国内外の研究集会への参加、発表を通して、研究成果を社会に発信した。エルゴード理論の研究はその初期から現在に至るまで数論の研究と密接な関わり合いを持ってきた。とりわけ、実数の2進あるいは10進展開や連分数展開の研究は依然として多くの未解決な問題があり、また一方で情報科学における暗号理論、通信理論などからの要請による新しい研究課題も多く存在する。本研究では連分数展開などの収束、近似の問題あるいはユークリッドアルゴリズムの計算コストの評価を確率論的に取扱い、新たな知見を得ることができた。また、一様分布論など関連する周辺分野についてもいくつかの新しい結果を得た。前年度からの懸案であった多重再帰性に関する論文を完成させ、投稿したこと、またHurwitz連分数変換のnatural extensionの研究も目標とする成果が得られたことなど全体に研究は順調に進んでいる。27年度が最終年度であるため、記入しない。数理科学多岐に渡っているこれまでの研究成果を纏め上げることを通して未解決の問題の解決へ向けて研究を行うことが27年度の課題となる。そのため3か月単位で軸となる研究テーマを定め、研究推進の中心となる仲田、夏井は海外研究者との連携を密にとりながら研究を行う。
新奇な金属絶縁体転移を伴う最表面低次元構造の研究

本研究では、結晶表面上に形成される低次元構造の構造物性を解明するために、Ge(001)表面上へのPt原子吸着により発現する一次元原子鎖の原子配置と相転移に伴う原子変位の解明を行った。始めに、最適なPt原子の蒸着条件を見出し、欠陥が少なくかつ広範囲にわたって均一な一次元原子鎖を作製した。反射高速陽電子回折(RHEPD)を用いた構造解析から、理論計算により提案されているGe原子鎖モデルを考慮すると実験結果をよく説明できることが分かった。約90 K以下において、走査型トンネル顕微鏡(STM)観察とRHEPD強度の温度依存性から構造の周期性の2倍化が観測された。低温相(35 K)の構造解析から、90 K以下では最表面のGeダイマーが非対称化することが分かった。この相転移は変位型に分類されると考えられる。原子サイズの一次元鎖は、バルクでは見られない低次元系特有の物性を発現するため、近年精力的に研究が進められている。しかし、その一次元原子鎖の研究は限られた系でしか行なわれておらず、さらにその構造物性評価には、一次元原子鎖の原子変位に対する敏感性が強く要求され、非常に大きな困難を伴う。本研究では、反射高速陽電子回折を用い、結晶表面上に構築した新しい一次元原子鎖の原子配置と電荷秩序形成のメカニズムを解明し、結晶表面における低次元構造の低温における金属絶縁体転移のメカニズムを解明する。本年度は、最近見出された一次元原子鎖を形成するPt/Ge(001)表面について研究を行った。Ge(001)表面にサブモノレイヤーのPt原子を吸着させると、約1.6nmの幅を持つ原子鎖構造が形成する。この原子鎖は、約70Kでパイエルス転移を起こす可能性が報告されており、擬一次元的な物性の発現も期待されている。その原子配置に関しては、最表面原子がPt原子やGe原子で構成される原子鎖構造モデルが理論的に提案されているが、実験的にはまだ検証がされていない。そこで本研究では、最表面に敏感な反射高速陽電子回折(RHEPD)を用いて、Pt/Ge(001)表面上の一次元原子鎖の構造解析を試みた。構造解析に先立ち、走査型トンネル顕微鏡観察により、Pt/Ge(001)表面上の広い範囲で一次元原子鎖構造が均一に形成していることを確認した。Pt/Ge(001)表面から測定したRHEPDロッキング曲線は、Ge(001)清浄表面のものと比較して、視射角23°付近の鏡面反射強度が相対的に大きくなり、一次元原子鎖の形成に起因したロッキング曲線の変化が確認された。動力学的回折理論に基づく構造解析から、一次元原子鎖の原子配置の表面垂直成分に関しては、理論計算により提唱されているGe原子鎖モデルと良い一致を示すことが分かった。本年度は、最近見出された一次元原子鎖を形成するPt/Ge(001)表面に関して、相転移前後の原子配置を決定した。前年度に我々は、反射高速陽電子回折による構造解析から、原子配置の表面垂直成分に関しては、理論計算により提唱されているGe原子鎖モデルでよく説明できることを示した。しかし理論計算では、Pt原子の被覆率が異なる複数の構造モデルを提案しており、さらにその相転移はPt原子の被覆率の変化に起因していると考えられている。そこで本年度は様々な入射条件でのロッキング曲線の測定と解析から、Pt/Ge(001)表面のPt原子の被覆率と詳細な原子配置の決定、さらにその相転移機構の解明を試みた。動力学的回折理論に基づく強度解析から、Pt原子の被覆率は0.75原子層であり、相転移前後でその被覆率は変化しないことが分かった。24Kで測定したロッキング曲線の解析から、低温層では最表面Ge原子は非対称ダイマーを形成していることが分かった。理論計算では、最表面Ge原子は対称ダイマーを形成すると報告している。

したがって、Pt原子の被覆率が0.75原子層である理論計算の結果は概ね妥当であるが、低温層では最表面Ge原子が非対称ダイマーを形成するp(4x4)構造が基底状態である。この原因として、電荷密度波形成や格子エネルギーの利得などが考えられる。本研究では、結晶表面上に構築した新奇な低次元構造の原子配置と低温における金属絶縁体転移のメカニズムを解明することを目的としている。本年度は、我々が見出した2種類の金属元素から構成されるIn/Si(111)-Ag表面上の一次元原子鎖構造について研究を行った。この原子鎖は、Si(111)-√3×√3-Ag表面上にIn原子を1原子層吸着させると出現し、一次元的な物性の発現が期待されるが、現在のところその原子配置は全く不明である。770 Kで√3×√3-Ag表面上へIn原子を蒸着した場合、蒸着中は√3×√3周期を保ったままであるが、蒸着後、基板の温度を室温まで冷却させると、一次元原子鎖の形成に伴う4×2周期の回折スポットが新たに出現した。√3×√3-Ag表面上の金属原子吸着では、√21×√21超構造の形成が知られており、安定な吸着サイトとして、√3×√3-Ag表面のAg原子が形成するトライマーの中心等が知られている。しかしIn原子の場合、それらサイトには吸着せず、下地の構造にはほとんど影響受けずに4×2超構造を形成することが分かった。走査型トンネル顕微鏡観察を行ったところ、Si(111)表面上のIn原子吸着で見られる一次元原子鎖に似た、4×2周期をもつ超構造が室温で観察された。Si(111)表面上のIn原子吸着では、120 K以下でパイエルス不安定性により8×2又は4×2構造に相転移するが、√3×√3-Ag表面上の場合、室温で4×2構造が出現した。すなわち、In/Si(111)-Ag表面では相転移温度が高く、室温ですでにパイエルス転移が起きていると考えられる。今後、反射高速陽電子回折(RHEPD)法による構造解析及び、光電子分光法を併用して、この新奇な一次元原子鎖の原子配置と電子状態を明らかにすることにより、一次元系の相転移の解明につなげる。広いドメインに亘って均一な一次元鎖の作成条件を見出し、複雑な一次元原子鎖の原子配置の決定に成功し、さらに海外の学術誌に現在投稿中である。また、角度分解光電子分光法による低温での表面電子バンド構造の測定及び相転移に伴うバンド分散の変化を捉えることにも成功している。24年度が最終年度であるため、記入しない。反射高速陽電子回折による原子配列の決定および角度分解光電子分光による表面電子バンド構造の測定においては、広いドメインに亘って均一な一次元原子鎖を作製することが必要である。Pt/Ge(001)表面においては、適切な作成条件を見出すことにより均一な原子鎖の作製に成功したが、他の低次元構造において同様に適切な作成条件を見出すことに困難が予想される。その場合、これまでの一次元系の電荷秩序メカニズムの知見をもとに、ごく最近見出されたバイポーラロンを形成する新たな低次元系表面の研究に展開する。このバイポーラロン相は、アルカリ原子吸着により絶縁化する新奇な低次元構造であり、これまでの低次元構造の研究の発展形として考えられる。
遠心力場を活用した造波ー海底地すべり実験システムの開発

1.遠心力場造波装置のパフォ-マンス評価2種類の遠心力場造波装置を念頭において、その造波特性を評価した。その一つは、ドラム型の遠心力載荷装置用の連続造波装置(逆フラッタ-式)である。造波による逸散減衰をはじめ、ア-ム部の慣性抵抗、及びア-ム部の重心点の移動にともなう遠心力効果を考慮した造波装置の運動方程式を導き、その有用性を実験的にも確認した。他方の造波装置は、ビ-ム型の遠心力載荷装置用の連続造波装置である。ビ-ム型の遠心力載荷装置の場合には、一般搭載しうる水路長が短いという問題はあるが、初動もしくは最初の数波がトリガ-となるような不安定現象を調べるには、十分に有用である。実際、高精度のACサ-ボモ-タ駆動のフラッタ-式造波装置を導入するとともに、高速度カメラによる観察を行い、このことを確かめた。2.S波速度計測らよる砂質堆積物の堆積状況調査海底地すべり現象の解明には、その素因となる未固結堆積物の水中堆積状況を、面的に捉えることがポイントになる。本研究では、圧電素子を発信源とするS波速度計測システムを導入し、最大遠心加速度50Gのもとでも精度高く、水底の砂質堆積物のS波速度、すなわち剛性を評価しうることを確めた。今後は、同手法をアレイ計測に進め、面的な堆積情報を得る予定である。3.変動水圧に対する地盤応答解析変動水圧にたいする地盤応答を評価するために、有限要素法に法づく平面ひずみ弾・粘塑性圧密解析コ-ドを開発した。また、帯水層の変動水圧伝播に関する既往の実験結果に照らして同手法の妥当性を確めた。ただし、同実験では変動振幅が小さく、地盤はほぼ弾性的に挙動していた。したがって、非弾性域での詳細なキャリブレ-ションは今後の課題である。
光学的ウィグナー分布関数による非定常時空間信号の並列的周波数解析

ウィグナー分布関数を光学的に実現することにより,時間信号および空間信号の局所的周波数解析を並列的に瞬時に行う手法を開発するとともに,それをスペックル写真法におけるスペックルグラムの解析に応用した.また,研究が当初の計画に比べて早く進展したため,ウィグナー分布関数の概念を情報処理光学系の設計に応用する方法についても研究を行った.次に,具体的成果を示す.1.液晶空間光変調素子を入力面に用い,コンピュータからの出力画像やビデオカメラで検出した画像を高速にウィグナー分布関数に変換する光情報処理システムを開発した.2.開発したウィグナー分布関数光学系をスペックル写真法におけるスペックルグラムの解析に応用し,物体の局所的な変位分布画像を高速に作成できることを示した.3.ウィグナー分布関数光学系の入力面に一つの音響光学素子を配置することにより,ビデオ信号などの時間的信号のウィグナー分布関数を実現するための光情報処理システムを実現した.4.ウィグナー分布関数が信号の空間と空間周波数の振る舞いを同時に表現するという特性に基づいて,光情報処理におけるBanyan,完全シャッフルおよび循環シフト光接続のための位相フィルタの新しい設計法を提案し、これらの位相フィルタを計算機ホログラムとして製作した.5.上述の光接続法の手法をさらに発展させ,光ニューラルネットワークにおけるシナプス接続のためのコンパクトな光学系,および行列・行列積を行う光演算光学系を提案し,それらの有効性を実験的に示した.ウィグナー分布関数を光学的に実現することにより,時間信号および空間信号の局所的周波数解析を並列的に瞬時に行う手法を開発するとともに,それをスペックル写真法におけるスペックルグラムの解析に応用した.また,研究が当初の計画に比べて早く進展したため,ウィグナー分布関数の概念を情報処理光学系の設計に応用する方法についても研究を行った.次に,具体的成果を示す.1.液晶空間光変調素子を入力面に用い,コンピュータからの出力画像やビデオカメラで検出した画像を高速にウィグナー分布関数に変換する光情報処理システムを開発した.2.開発したウィグナー分布関数光学系をスペックル写真法におけるスペックルグラムの解析に応用し,物体の局所的な変位分布画像を高速に作成できることを示した.3.ウィグナー分布関数光学系の入力面に一つの音響光学素子を配置することにより,ビデオ信号などの時間的信号のウィグナー分布関数を実現するための光情報処理システムを実現した.4.ウィグナー分布関数が信号の空間と空間周波数の振る舞いを同時に表現するという特性に基づいて,光情報処理におけるBanyan,完全シャッフルおよび循環シフト光接続のための位相フィルタの新しい設計法を提案し、これらの位相フィルタを計算機ホログラムとして製作した.5.上述の光接続法の手法をさらに発展させ,光ニューラルネットワークにおけるシナプス接続のためのコンパクトな光学系,および行列・行列積を行う光演算光学系を提案し,それらの有効性を実験的に示した.画像等の空間信号のウィグナー分布関数を実現する光情報処理システムを設計,製作し,その特性を考察した.ただし,2次元画像信号のウィグナー分布関数は4次元の座標空間上の関数であり,物理的に実現不可能である.このため,1次元画像のウィグナー分布関数を2次元平面上に実現する光学系を開発した.さらに,このシステムの画像入力装置として液晶空間光変調素子を用い,コンピュータからの出力画像やビデオカメラで検出した画像を高速にウィグナー分布関数に変換する方式を実現した.このシステムでは,液晶空間光変調素子への書き込みに先だってコンピュータによる画像の前処理ができるメリットがあり,それによってウィグナー分布関数の画質を向上させることができることが分かった。開発したシステムを,スペックル写真法におけるスペックルグラムの解析に応用した.ビデオカメラと液晶空間光変調素子を組み合わせることにより,物体の二重露光スペックル写真(スペックルグラム)を容易にウィグナー分布関数に変換できることが示された.また,それにより,物体表面の空間的な変位分布を並列的に瞬時に表示できることを示した.つぎに,時間信号のウィグナー分布関数を実現する光情報処理システムを開発するための基礎的検討を行った.すなわち,空間信号のウィグナー分布関数を実現する光学系の入力面に,音響光学素子を配置し,それに時間信号を入力することにより,時間信号を光学的に実時間でそのウィグナー分布関数に変換することができることを確認した.本研究は,ウィグナー分布関数を光学的に実現することにより,時間信号および空間信号の局所的周波数解析を並列的に瞬時に行う手法を開発するとともに,光計測・光情報処理の諸問題に対するその手法を応用するものである.本年度は,時間信号のためのウィグナー分布関数について研究を行った.また,研究が当初の計画に比べて早く進展したため,ウィグナー分布関数の概念を情報処理光学系の設計に応用する方法についても研究を行った.1.時間信号に対する光学的ウィグナー分布関数処理システムの実現:平成4年度に開発したウィグナー分布関数光学系の入力面に一つの音響光学素子を配置し,さらにプリズムを開口とミラーに置き換えることにより,ビデオ信号などの時間的信号のウィグナー分布関数を実現するための光情報処理システムを実現した.2.ウィグナー分布関数による各種光接続の実現:ウィグナー分布関数が信号の空間と空間周波数の振る舞いを同時に表現するという特性に基づいて,光情報処理におけるBanyan,完全シャッフルおよび循環シフト光接続のための位相フィルタの新しい設計法を提案した.これらの位相フィルタを計算機ホログラムとして製作し,従来の同機能の光学系と比べて極めて簡単,コンパクト,かつ軽量な光接続光学系を実現した.

3.ウィグナー分布関数による光ニューラルネットワーク接続の実現:上述の光接続法の手法をさらに発展させ,光ニューラルネットワークにおけるシナプス接続のためのコンパクトな光学系を提案し,1次元および2次元のシナプス接続光学系を実際に製作して,提案したシステムの有効性を実験的に示した.さらに,同様の考えに基づき,行列・行列積を行う光演算光学系を提案し,その有効性を実験的に示した.
既存回路網への統合様式の可視化による成体新生ニューロンの海馬情報との関連性の検討

近年、成体脳内海馬歯状回においてニューロンの新生が起きており、既存回路網へ機能的に組み込まれることが示されてきている。長期増強(LTP)は、神経細胞間の連絡を担うシナプスにおける、記憶・学習のモデル現象であるとともに、スパインは、興奮性シナプス後部の構造体として機能する。我々は、レトロウイルス標識法を用いた新生ニューロンのスパインの可視化と歯状回分子層へのLTP誘導技術の両立を確立した。この技術を用いてLTP誘導による新生ニューロンのスパイン形成様式の変化を観察することで、海馬での情報獲得が、新生ニューロンの回路網への組み込み様式に与える影響を検討した。この結果、海馬の情報獲得が各発達時期の新生ニューロンの既存回路網への統合様式に異なる影響を与えることが明らかとなり、また、各発達時期の新生ニューロンが、獲得情報に対して異なる役割を果たすことが示唆された。成体海馬歯状回においてニューロン新生が起きており、これら新生ニューロンが歯状回の既存回路網へ機能的に統合されることが示されている。一方、新生ニューロンの既存回路網への統合様式が、記憶・学習等によりどのような影響を受けるのか、また、獲得情報に対しどのような影響を与えるかは不明である。私はレトロウイルス標識法を用いた新生ニューロンスパインの可視化と、シナプスレベルでの記憶学習のモデル現象である長期増強(LTP)誘導の両立を確立した。この技術を用い、海馬での情報獲得と新生ニューロンのシナプス形成様式との関連性を検討した。レトロウイルスは歯状回において神経前駆細胞にほぼ特異的に感染し、感染日を誕生日として同定できる。ウイルスでのGFP-β-actin標識により、新生ニューロンのスパイン発達を検討したところ、感染14日後(14dpi)16dpiでスバイン形成が開始し、1618dpiにかけて劇的にスパイン数が増加することが分かった。これを基に、スパインが未発現の12dpi、発現開始する16dpi、発達中・発達後の21dpiにそれぞれLTPを片側の歯状回分子層中層に誘導し、28dpiでのスパイン発現様式を観察した。12dpiでのLTP誘導により、誘導層特異的なスパイン数とスパイン断面積の増大が観察された。16dpiでのLTP誘導は、誘導層特異的なスパイン数の減少を引き起こした。また、21dpiでのLTP誘導により、反対側と比べ、誘導層である分子層中層におけるスパイン断面積の増大が観察された。これらの結果は、各条件3個体からの観察により再現性が確認され、海馬の情報獲得が、発達時期毎の新生ニューロンの既存回路網への統合様式に異なる影響を与えることを示しているとともに、また、発達時期毎の新生ニューロンが、獲得情報に対して異なる役割を果たすことを示唆している。成体海馬歯状回においてニューロン新生が起きており、これら新生ニューロンが、歯状回の既存回路網へ機能的に統合されることが示されている。一方、新生ニューロンの既存回路網への統合様式が、記憶・学習等によりどのような影響を受けるのか、また、獲得情報に対し影響を与え得るかは不明である。私はレトロウイルス標識法を用いた新生ニューロンスパインの可視化と、シナプスレベルでの記憶学習のモデル現象である長期増強(LTP)誘導の両立を確立し、海馬での情報獲得と新生ニューロンのシナプス形成様式との関連を検討した。ウイルス標識法により新生ニューロンのスパイン発達を検討したところ、感染14日後(14dpi)16dpiでスパイン形成が開始し、1618dpiにかけて劇的にスパイン数が増加することが分かった。これを基に、スパインが未発現の12dpi、発現開始する16dpi、発達中・発達後の21dpiにそれぞれLTPを歯状回分子層中層に誘導し、28dpiでのスパイン発現様式を観察した。この28dpiの新生ニューロン内では、LTP誘導により既存のニューロン内で発現誘導される最初期遺伝子、Zif268の発現が、LTP誘導依存的に上昇することが観察された。12dpiでのLTP誘導により、誘導層特異的なスパイン数とスパイン断面積の増大が、16dpiでのLTP誘導では、誘導層特異的なスパイン数の減少が示された。また、21dpiでのLTP誘導により、誘導層特異的なスパイン断面積の増大が観察された。これらの結果は、各条件3個体からの観察により再現性が確認されたともに、定量的に有意なものであった。

以上から、海馬の情報獲得が、発達時期毎の新生ニューロンの既存回路網への統合様式に異なる影響を与えることが明らかとなり、また、発達時期毎の新生ニューロンが、獲得情報に対して異なる役割を果たすことが示唆された。
カロリー制限による造血幹細胞動態制御の分子基盤の解析

近年、造血幹細胞を含む複数の組織幹細胞において、個体レベルでのカロリー摂取量がその動態に大きな影響を及ぼすことが判明し、新たな幹細胞制御機構として注目されている。本研究課題では造血幹細胞をモデル系として、カロリー摂取制限がいかに幹細胞の自己複製や分化に影響を与えるのか、またそれが幹細胞に直接作用しているのか或いはニッチ細胞を介しているのかを明らかにすることを目的として解析を行なった。その結果、カロリー摂取制限は表現型的には造血幹細胞の数を増やす傾向にあったが、機能的には大きな影響を与えないことが明らかとなった。本研究課題では造血幹細胞をモデル系として、カロリー摂取制限がいかに幹細胞の自己複製や分化に影響を与えるのか、またそれが幹細胞に直接作用しているのか或いはニッチ細胞を介しているのかを明らかにし、その分子機構の解明を目的としている。平成25年度はカロリー制限の造血幹細胞に及ぼす影響を調べるために、野生型マウス造血幹細胞における絶食の影響を解析した。その結果フローサイトメーターによる細胞表面マーカーの表現型解析においては、絶食を受けたマウスにおいて造血幹細胞画分の増加が認められた。また骨髄細胞移植による造血幹細胞の機能解析においても、造血幹細胞の増加傾向が観察された。さらに、X線照射によるダメージの影響を調べた結果、これに関しては絶食の効果による優位性は見られなかった。これらの結果より、カロリー制限の造血幹細胞に直接及ぼす影響と分子機構を調べるために、AMPKα1α2欠損造血幹細胞の維持・増殖・分化におけるカロリー摂取制限の影響について解析を行なった。方法としては、AMPKα1α2コンディショナルノックアウトマウスを準備し、これらのマウス骨髄細胞を致死量の放射線照射処置を行なった野生型マウスに対して野生型骨髄細胞とともに競合的に移植を行なった。造血が安定したところで絶食を行ない、血液のキメリズムのモニターを行なった。その結果、食餌制限無しのコントロールと比較して優位な差は観察されなかった。組織幹細胞は、幹細胞ニッチと呼ばれる微小環境から、増殖・生存・分化などの調節を受け、未分化性を維持している。近年、複数の組織幹細胞において、個体レベルでのカロリー摂取量がその動態に大きな影響を及ぼすことが判明し、新たな幹細胞制御機構として注目されている。しかしながら、生体内における機能解析が不十分であること、造血幹細胞システムなど他の幹細胞システムについても共通原理として同様のメカニズムが存在するかどうかは不明である。最近、絶食を繰り返したマウスの造血幹細胞はケモセラピー(化学療法)に対して耐性を示すことが報告された(Cell Stem Cell, 2014, 14, 810-823)。前年度はX線照射によるダメージの影響を調べたが、平成26年度は上記の報告を検証するために、野生型マウス造血幹細胞を用いて絶食を繰り返したマウス造血幹細胞におけるケモセラピーに対する効果について解析を行なった。方法としては、野生型マウスを2日間絶食させた後シクロホスファミドを投与し12日間通常食餌を採る、という処置を1サイクルとして2から6サイクルを行なった。これらのマウス骨髄細胞を採取し、FACS解析および致死量の放射線照射処置を行なった野生型マウスに対して野生型骨髄細胞とともに競合的に移植を行なった。その結果、食餌制限無しのコントロールと比較して絶食を繰り返したマウスの造血幹細胞ではシクロホスファミド投与に対する耐性について優位な差は観察されなかった。また平成26年度はFoxO3afloxマウスを用いた解析の準備を進めている。平成25年度はカロリー制限の造血幹細胞に及ぼす影響を調べるために、野生型マウス造血幹細胞における絶食の影響を解析した結果、造血幹細胞の増加傾向が観察された。さらにX線照射によるダメージの影響を調べたが、絶食の効果による優位性は見られなかった。これらの結果より、カロリー制限の造血幹細胞に直接及ぼす影響と分子機構を調べるために、AMPKα1α2欠損造血幹細胞の維持・増殖・分化におけるカロリー摂取制限の影響について解析を行った。その結果、食餌制限無しのコントロールと比較してどちらの欠損細胞も優位な差は観察されなかった。平成26年度は、絶食を繰り返したマウスの造血幹細胞はケモセラピー(化学療法)に対して耐性を示すという報告を検証するために、野生型マウス造血幹細胞を用いて絶食を繰り返したマウス造血幹細胞におけるケモセラピーに対する効果について解析を行った。

平成27年度は、FoxO3a欠損造血幹細胞の維持・増殖・分化におけるカロリー摂取制限の影響について検討を行った。絶食を繰り返したマウス造血幹細胞の機能を競合的移植法により解析を行った結果、食餌制限無しのコントロールおよび食餌制限を行った野生型マウス造血幹細胞と比較して優位な差は観察されなかった。近年、造血幹細胞を含む複数の組織幹細胞において、個体レベルでのカロリー摂取量がその動態に大きな影響を及ぼすことが判明し、新たな幹細胞制御機構として注目されている。本研究課題では造血幹細胞をモデル系として、カロリー摂取制限がいかに幹細胞の自己複製や分化に影響を与えるのか、またそれが幹細胞に直接作用しているのか或いはニッチ細胞を介しているのかを明らかにすることを目的として解析を行なった。その結果、カロリー摂取制限は表現型的には造血幹細胞の数を増やす傾向にあったが、機能的には大きな影響を与えないことが明らかとなった。今年度は海外の研究グループからカロリー制限と造血幹細胞のストレス耐性についてレポートが報告されたので、この結果を検証するために、野生型造血幹細胞における化学療法ストレスに対する影響の解析を先行して行なったため、総じて順調に進んでいるため。幹細胞生物学FoxO3a欠損マウスの準備を進め、オートファジー等の解析も行なう予定である。AMPK以外の遺伝子に関する解析が進められなかったものの、野生型造血幹細胞におけるDNAダメージによる影響の解析を先行して行なったため、総じて順調に進んでいるため。AMPK以外の遺伝子欠損マウスの準備を進め、当初の実験計画通りに環境側の解析も行なう予定である。
血栓溶解促進作用を有する環状ペプチドの分子標的の解析と創薬への展開

脳梗塞や心筋梗塞といった血栓性疾患の治療ならびに予防がきわめて重要である。これまで、in vitro血栓溶解活性評価系を用いて血栓溶解促進物質の探索を行なった結果、環状ペンタペプチド、マルホルミンを見出してきた。本研究の目的はマルホルミンの作用機序を解明することである。今回、マルホルミンはRSK1の活性化を誘導し、ウロキナーゼの発現上昇を引き起こし、血漿中のプラスミノーゲン活性化を介した線溶活性を促進することを明らかとした。本研究の結果から、マルホルミンの分子構造を基盤とした次世代型血栓溶解剤の創製が期待される。近年の食の欧米化に伴った血栓性疾患の発症の増加が認められることから、その治療ならびに予防がきわめて重要である。申請者らは、in vitro血栓溶解活性評価系を用いて血栓溶解促進物質の探索を行なった結果、環状ペンタペプチド、マルホルミンを見出した。マルホルミンは、uPA産生細胞を介したプラスミン活性の増加を引き起こし、さらに、マルホルミンはMAPキナーゼ経路を介したribosomal protein S6kinase (RSK)1を活性化し、マルホルミンによる血栓溶解促進活性がRSK1阻害剤により抑制されることも明らかとした。本研究ではマルホルミンの作用機序を解明することを目的に、ケミカルプローブを作成し、マルホルミンの分子標的の解析を進めることである。本研究の推進によって、細胞性血栓溶解を促進する新しい制御機構が解明され、さらにはマルホルミンの分子構造を基盤とした低分子型血栓溶解剤の創製が期待される。平成26年度は、マルホルミンアフィニティー担体を用いた、マルホルミン高親和性タンパク質の同定を進めた。はじめに、固相ペプチド合成によりマルホルミンのL-Val→L-Lys誘導体(3-LysMA1)を作成し、固相担体上に固定化することによりマルホルミンアフィニティー担体を作成した。次に、アフィニティー担体とuPA産生細胞であるU937細胞の細胞溶解液を反応させ、洗浄後、還元剤入り溶出液によりマルホルミン高親和性タンパク質を溶出した。つづいて、電気泳動によってマルホルミンアフィニティー担体特異的に検出された高親和性タンパク質のバンドを検出し、質量分析によるタンパク質同定を行った。その結果、23kDaのマルホルミン結合タンパク質MBP23(仮)を同定した。次年度は、マルホルミンによる血栓溶解促進活性におけるMBP23やRSK1の機能解析を進めていく予定。申請者らは、in vitro血栓溶解活性評価系を用いて血栓溶解促進物質の探索を行った結果、環状ペンタペプチド、マルホルミンを見出した。平成27年度は、23kDaマルホルミン結合タンパク質(MBP23)やRSK1のゲノム編集技術であるCRISPR/Cas9を利用したlentivirusノックアウト(KO)システムによる影響を調べた。sgRNA/Cas9発現lentivirusは293FT細胞で調製し、uPA生産細胞であるU937細胞に感染させた。lentivirus感染細胞でMBP23とRSK1の部分的なKOが観察されたが、マルホルミンの線溶促進活性も確認された。次にシングルセルクローニングを行いRSK1 KO細胞のシングルセルクローン化を行った。その結果、試験した2株のRSK1 KOクローンでマルホルミンの血栓溶解促進活性が阻害された。この結果は予備的ではあるが、マルホルミンの線溶促進活性発現にはRSK1の働きが関与することが強く示唆された。次年度、さらに詳しく解析を進める予定。また現在、ゲノムワイドのプール型CRISPR/Cas9 KO lentivirusスクリーニングシステムを用いて、マルホルミンの毒性に関与する遺伝子の解析を進めているところである。当初目標としていた、マルホルミン高親和性タンパク質や作用機序に関わるタンパク質の機能解析が進んでいるため。近年の食の欧米化に伴った血栓性疾患の発症の増加が認められることから、申請者らは、in vitro血栓溶解活性評価系を用いて血栓溶解促進物質の探索を行なった結果、環状ペンタペプチド、マルホルミンA1を見出した。本研究ではマルホルミンの作用機序を解明することを目的に、ケミカルプローブの作成を作成し、マルホルミンの分子標的の解析を進めることである。平成28年度は、CRISPR/Cas9を利用したlentivirusノックアウト(KO)システムを用いてRSKファミリーの影響を調べた。前年度の予備的な実験結果と同様、RSK1 KO細胞ではマルホルミンの線溶活性促進が阻害されたのに対し、RSK2 KO細胞ではマルホルミンの線溶活性促進に影響を与えなかった。この結果から、RSK1がマルホルミンの線溶促進活性発現に必須であることがわかった。

また、マルホルミンの構造活性相関研究で合成した活性型のマルホルミン誘導体はマルホルミン同様、RSK1のリン酸化を上昇させたが、不活性誘導体はRSK1のリン酸化に変化を示さないことから、MA1の生物活性とRSK1のリン酸化誘導に相関が確認された。さらに、マルホルミンが誘導するRSK1活性化に続く、線溶因子の遺伝子発現の変動を調べた結果、ウロキナーゼとウロキナーゼ受容体の発現の上昇が確認された。また、マルホルミン処理によるウロキナーゼの分泌の増加も確認された。以上の結果から、マルホルミンはRSK1の活性化を誘導することによって、ウロキナーゼの発現上昇を引き起こし、血漿中のプラスミンを介した線溶活性の賦活化を誘導することが明らかとなった。脳梗塞や心筋梗塞といった血栓性疾患の治療ならびに予防がきわめて重要である。これまで、in vitro血栓溶解活性評価系を用いて血栓溶解促進物質の探索を行なった結果、環状ペンタペプチド、マルホルミンを見出してきた。本研究の目的はマルホルミンの作用機序を解明することである。今回、マルホルミンはRSK1の活性化を誘導し、ウロキナーゼの発現上昇を引き起こし、血漿中のプラスミノーゲン活性化を介した線溶活性を促進することを明らかとした。本研究の結果から、マルホルミンの分子構造を基盤とした次世代型血栓溶解剤の創製が期待される。当初目標としていた、ケミカルプローブを活用した高親和性タンパク質の検出と同定の成果が出ているため。平成28年度は、これまでにマルホルミンの血栓溶解促進活性への関与が強く示唆されるRSK1について機能解析を進めて行く。また、マルホルミンの毒性発現に関与する遺伝子群の同定も進め、毒性低下につながる知見を集積し、構造活性相関へとつなげていく。ケミカルバイオロジー平成27年度は、これまで見出してきたマルホルミンの血栓溶解促進活性への関与が示唆されるMBP23やRSKについて機能解析を進めていく。また、マルホルミンの活性発現および毒性軽減を目的とした構造活性相関も進めていく。
超安定単一蛍光ナノ粒子in-situ観察によるナノスケール流体力学の新展開

本研究では、バルク流体力学が適用不可能なナノスケールでの流体挙動を、プローブナノ粒子を用いてその場でリアルタイムに観測する事で、これまで観測が困難であったナノ空間中の流体挙動を実験的に明らかにする事を目的とする。そのために、代表者らが実現した蛍光ダイヤモンドナノ粒子の並進、および、回転ブラウン運動計測を、脂質二重膜でシールしたナノ細孔中の粒子に適用して、ナノスケールの流体挙動を計測する技術を確立する。本手法は、これまで有効な手法が乏しかったナノ空間の流体挙動をその場観察する革新的な計測技術として、高い挑戦性と価値を有する。
イスラーム思想のなかの「子ども」－ローカルな実践と思想にみる発達観の解明

本研究は、イスラーム思想のなかの「子ども」に焦点をあてることを通して、イスラームにおける発達観・教育観を明らかにすることを目的とする。ここでいう発達観・教育観は固定的なものではなく、ローカルな文脈のなかで解釈・実践され、生成される動態的なものである。研究では、これまでの主な対象地域であるインドネシアでこれまでに得られた知見から、「子ども」に関する分析枠組みを示し、国際比較研究(インドネシア、マレーシア、トルコ、イラン)を行なう。ここから、イスラーム思想のなかの「子ども」を国際比較の観点から論じ、イスラームにおける発達観・教育観を示す。研究の具体的な進め方としては、1思想研究:イスラームのなかの「子ども」に関する思想研究、2現地調査:各地域の通過儀礼・宗教学習に関する現地調査、3理論化:12の分析と国際比較をふまえた理論化を行う。2018年度は主に2つの研究を実施した。第一に、イスラームのなかの「子ども」に関する思想研究に関して、各地域を担当する分担者が、適宜、海外研究協力者との協働により、担当地域のイスラーム教育思想に関する文献を収集・分析した。その際、「子ども」に関連する思想を抽出し、教育観を考察した。第二に、各地域のイスラームのなかの「子ども」観と、子どもの発達に応じて行われる通過儀礼・宗教学習に関する現地調査を実施した。2018年度はマレーシアで調査を実施するとともに、インドネシアから2名の研究者を招聘し、国際ワークショップを開催した。また、イランからも研究者を招聘する予定であったが、ビザ取得の関係で来日が困難となった。2018年度に実施した2つの研究、具体的には、1イスラームのなかの「子ども」に関する思想研究、2各地域の「子ども」観および通過儀礼・宗教学習に関する現地調査と、現地研究者を日本に招聘しての国際ワークショップの実施により当初の研究計画はほぼ予定通り進んでいる。2019年1月に実施した研究分担者によるマレーシア現地調査では、インド人学校およびオランアスリ学校を訪問し、インド系ムスリム児童と保護者に対してイスラームの子ども観、発達観、通過儀礼、宗教教育に関するインタビュー調査、およびオランアスリ(先住民)でイスラームに改宗した児童と保護者に対して子育て・教育についてインタビュー調査を実施した。また、スルタン・イドリス教育大学およびマレーシア国際イスラーム大学において、イスラームと子育てのローカルな実践について同大学のムスリム研究者らと情報交換・意見交換を行い、近年のイスラーム教育改革について教育省で資料収集を行った。2019年2月に実施した国際ワークショップ「Childhood in Islamic Thought: Diversity and Similarity in the Local Context」ではインドネシアから2名の研究者を招聘し、イスラームと地域文化との融合がみられるジャワを事例として、ローカルなコンテキストで実践される子どもの発達に関わる通過儀礼、およびイスラームと地域文化が融合したジャワ独自の子ども観について議論を行った。本研究では、1思想研究:イスラームのなかの「子ども」に関する思想研究、2現地調査:各地域の通過儀礼・宗教学習に関する現地調査、3理論化:12の分析と国際比較をふまえた理論化、を研究の柱にしている。2現地調査は、イスラームと地域文化との融合、各地域における独自の展開を考察する上で重要であり、さらに3理論化との関係で、イスラームの発達観の普遍性と地域の多様性を明らかにするための国際比較研究が不可欠である。現地調査が困難な場合は、海外に居住する当該国の家族を対象にインタビューを実施する等、解決方策をとった。今年度までに研究対象とする地域に関して、現地調査の実施、研究者の招聘、関連資料の収集を実施することにより、研究を深化させた。今後は、これらの研究成果を報告書としてまとめることを主な活動とする。2016年度は主に3つの研究を実施した。第一に、インドネシアで得られた知見を精緻化し、仮説モデルの再検討を行った。具体的には、コドモからオトナへの移行段階(バリフ概念)、オトナに至るまでの通過儀礼(新生児誕生の儀礼、アキカ、割礼、クルアーン修了式など)、オトナに至るまでに行う宗教学習(アラビア文字・クルアーン朗誦学習、礼拝、断食)について思想的側面と実践的側面の両面から検討を行った。第二に、イスラームのなかの「子ども」に関する思想研究に関して、各地域を担当する分担者が、適宜、海外研究協力者との協働により、担当地域のイスラーム教育思想に関する文献を収集・分析した。第三に、通過儀礼・宗教学習に関する現地調査を実施した。年度当初はトルコで調査を行う予定であったが、トルコの政情を鑑み、2016年度はインドネシアで調査を実施した。

2016年度に実施した3つの研究、具体的には、1インドネシア・モデルの再検討(バリフ概念、通過儀礼、宗教教育に関する思想・実践から導き出されたモデルの再検討)、2イスラームのなかの「子ども」に関する思想研究、3通過儀礼・宗教学習に関する現地調査、により当初の研究計画はほぼ予定通り進んでいる。ただし、2016年度はトルコでの現地調査を実施せず、代替措置としてインドネシアに在住するトルコ人家族を調査した。そのため、トルコの政情を鑑みつつ、2017年度はトルコにおける現地調査を予定している。本研究は、イスラーム思想のなかの「子ども」に焦点をあてることを通して、イスラームにおける発達観・教育観を明らかにすることを目的とする。ここでいう発達観・教育観は固定的なものではなく、ローカルな文脈のなかで解釈・実践され、生成される動態的なものである。研究では、これまでの主な対象地域であるインドネシアでこれまでに得られた知見から、「子ども」に関する分析枠組みを示し、国際比較研究(インドネシア、マレーシア、トルコ、イラン)を行なう。ここから、イスラーム思想のなかの「子ども」を国際比較の観点から論じ、イスラームにおける発達観・教育観を示す。研究の具体的な進め方としては、1思想研究:イスラームのなかの「子ども」に関する思想研究、2現地調査:各地域の通過儀礼・宗教学習に関する現地調査、3理論化:12の分析と国際比較をふまえた理論化を行う。2017年度は主に2つの研究を実施した。第一に、イスラームのなかの「子ども」に関する思想研究に関して、各地域を担当する分担者が、適宜、海外研究協力者との協働により、担当地域のイスラーム教育思想に関する文献を収集・分析した。その際、「子ども」に関連する思想を抽出し、教育観を考察した。第二に、各地域のイスラームのなかの「子ども」観と、子どもの発達に応じて行われる通過儀礼・宗教学習に関する現地調査を実施した。2017年度はイランとトルコで調査を行う予定であったが、トルコに関しては昨年度と同様、現地での調査が困難であると判断し、イギリスにおけるトルコ移民家族を対象に現地調査を実施した。2017年度に実施した2つの研究、具体的には、1イスラームのなかの「子ども」に関する思想研究、3各地域の「子ども」観および通過儀礼・宗教学習に関する現地調査は、ほぼ予定通り進んでいる。2018年2月実施の研究分担者によるイラン調査では文部省を訪問し、文献調査を行った。またテヘラン教育委員会を通して、テヘランのアンヂシェ小学校(女子と男子)とレジャー小学校(男子)を訪問し、様々な学年の授業実践を観察した。さらに、イラン文部省の調査官と管理職に対し、イスラーム思想における「子ども」や「発達」、「教育」に関する意見交換を実施した。これらを通して、現在イランの思想における子ども観・発達観・教育観について、イランにおけるローカルな実践と解釈が明らかになった。
杯細胞分泌小胞のエクソサイトーシスからみた鼻茸形成のメカニズム

1)SDS電気泳動による鼻茸内容液の分析慢性副鼻腔炎患者から手術時に採取した鼻茸を生理食塩水で洗浄した後、切開して内容液を集めリン酸緩衝液で希釈し、遠心して細胞成分を除去した。遠心上清をヒアルロニダーゼ、コンドロイチナーゼ、ケラタナーゼで酵素処理した後、12.5%SDSポリアクリルアミド電気泳動にかけその蛋白組成を分析した。しかし酵素処理前と同様に蛋白成分が重層ゲルから分離ゲルへ十分に移行せず分析が困難であった。鼻茸内容液には有意な量のヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ケラタン硫酸は含まれていないものと推定された。2)鼻茸上皮細胞分泌小胞のエクソサイトーシスの観察手術時に採取した鼻茸を細胞膜のマーカーであるFM4-64と分泌小胞のマーカーであるlysotracker greenによって生体蛍光二重染色した。励起波長は488nmを用い、蛍光波長はFM4-64が650nm、lysotracker greenが540nmである。これを共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡下で粘膜表面に垂直なZ軸方向の断面で観察したが、底側面への分泌は認められなかった。手術時に採取した鼻茸を割断して半球状にトリミングし、これをUssing chamberに取り付けた。いくつかの症例では電気抵抗は100Ω・cm^2程度で、無刺激の状態で約20μA/cm^2の内向き(頂側基底側)短絡電流(Isc)が検出された。しかし再現性に乏しく、多くの症例では電気抵抗は1540Ω・cm^2程度であり短絡電流は検出されなかった。以上より鼻茸上皮には能動イオン輸送機構が存在している可能性があるものの、多くの場合上皮細胞間の密着結合が障害されているため、能動輸送により発生する短絡電流は遮蔽されてしまうものと推定された。4)超微形態レベルでの密着結合の観察と細胞膜リン脂質の移動鼻茸上皮を透過電顕によって観察すると、密着結合の不整な部分が認められた。さらに頂面にビオチン標識したリン脂質を負荷し、これにアビジン-ゴールドを結合させた後透過電顕下に観察したが、トレーサーの底側面への漏逸は認められなかった。遠心上清を12.5%SDSポリアクリルアミド電気泳動にかけその蛋白組成を分析した。しかし蛋白成分が重層ゲルから分離ゲルへ十分に移行せず分析が困難であった。この原因として、プロテオグリカンなどの巨大分子が多量に含まれている可能性が考えられた。2)鼻茸上皮細胞分泌小胞のエクソサイトーシスの観察手術時に採取した鼻茸を細胞膜のマーカーであるFM4-64と分泌小胞のマーカーであるlysotracker greenによって生体二重染色した。

これを共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡下で観察すると、敷石状の上皮細胞頂面が赤色に、これより数μm深層に存在する分泌小胞が緑色に観察された。10μMのATPを加えるとエクソサイトーシスーエンドサイトーシスサイクルにより緑色の部分が赤色に置換されていくのが観察された。分泌が起こっているのが頂面か底側面かを調べるにはZ軸方向の画像再構成が必要であり、現在検討中である。手術時に採取した鼻茸を割断して半球状にトリミングし、これをUssing chamberに取り付けた。電気抵抗は約100Ω・cm^2で、無刺激の状態で約20μA/cm^2の内向き(頂側基底側)短絡電流(Isc)が検出された。IscはNa^+-channel blockerであるamiloride(10μM)によって抑制され、頂面をATP(10μM)で灌流することによって増加した。ATPによるIscの増加はCl^--channel blockerであるdiphenylamine carboxylate (100μM)の前処置によって抑制された。以上より鼻茸上皮頂面にはATP受容体が存在し、Cl^-分泌を制御していると考えられた。4)超微形態レベルでの密着結合の観察と細胞膜リン脂質の移動鼻茸上皮を透過電顕によって観察すると、密着結合の不整な部分が認められた。さらに頂面にビオチン標識したリン脂質を負荷し、底側面への漏逸について現在検討中である。1)SDS電気泳動による鼻茸内容液の分析慢性副鼻腔炎患者から手術時に採取した鼻茸を生理食塩水で洗浄した後、切開して内容液を集めリン酸緩衝液で希釈し、遠心して細胞成分を除去した。遠心上清をヒアルロニダーゼ、コンドロイチナーゼ、ケラタナーゼで酵素処理した後、12.5%SDSポリアクリルアミド電気泳動にかけその蛋白組成を分析した。しかし酵素処理前と同様に蛋白成分が重層ゲルから分離ゲルへ十分に移行せず分析が困難であった。鼻茸内容液には有意な量のヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ケラタン硫酸は含まれていないものと推定された。2)鼻茸上皮細胞分泌小胞のエクソサイトーシスの観察手術時に採取した鼻茸を細胞膜のマーカーであるFM4-64と分泌小胞のマーカーであるlysotracker greenによって生体蛍光二重染色した。励起波長は488nmを用い、蛍光波長はFM4-64が650nm、lysotracker greenが540nmである。これを共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡下で粘膜表面に垂直なZ軸方向の断面で観察したが、底側面への分泌は認められなかった。いくつかの症例では電気抵抗は100Ω・cm^2程度で、無刺激の状態で約20μA/cm^2の内向き(頂側基底側)短絡電流(Isc)が検出された。しかし再現性に乏しく、多くの症例では電気抵抗は1540Ω・cm^2程度であり短絡電流は検出されなかった。以上より鼻茸上皮には能動イオン輸送機構が存在している可能性があるものの、多くの場合上皮細胞間の密着結合が障害されているため、能動輸送により発生する短絡電流は遮蔽されてしまうものと推定された。さらに頂面にビオチン標識したリン脂質を負荷し、これにアビジン-ゴールドを結合させた後透過電顕下に観察したが、トレーサーの底側面への漏逸は認められなかった。
抗腫瘍CTL胸腺内投与による抗腫瘍CTLトレランス誘導とその癌発育抑制効果の検討

近年、腫瘍特異的移植抗原(TSTA)及び、腫瘍拒絶抗原(TRA)の存在が報告され移植免疫と癌免疫の関連性が議論されている。胸腺はT細胞成熟のpositive/negative sellectionの場とされ、我々はラット胸腺髄質内に抗原を投与により、その抗原に対する特異的トレランスを誘導できることを観察している。これは胸腺におけるアロ反応性T細胞のdeletion mechanismによると考えられている。本研究ではラット肝癌細胞移植における癌細胞生着における胸腺の役割について検討した。まずLewisラットのDEN誘導性hepatomacellを同系ラットの胸腺内及び末梢組織(腎被膜下、肝被膜下、皮下)に投与すると胸腺でのみ生着が得られ、肝癌細胞にも強いTSTAやTRAが存在するが、胸腺は癌細胞の移植においても免疫学的に隔絶された場所であることを証明した。次に雄性Buffaloラット由来hepatomacell(1x10^5)を同系雌性Buffaloラットの胸腺内に投与し生着を確認後、2週後に腎被膜下、肝被膜下、皮下にhepatoma cell(1x10^5)の癌細胞移植を行い、組織学的及びY染色体に対する特異的プライマーを用いたPCR法により癌の生着を観察した。胸腺内癌細胞投与群でのみ、胸腺及び引き続き移植された末梢組織に癌細胞の生着が確認された。しかし末梢血、脾臓、リンパ組織に癌細胞は検出できず、腫瘍拒絶抗原を認識するT細胞が胸腺で成熟し、癌細胞に対しても胸腺実質内でのnegative selectionが作用することを世界で初めて証明した。また末梢組織生着群で末梢組織に移植する直前に胸腺摘出すると癌の生着は認められず、癌細胞の胸腺による免疫寛容の維持には胸腺の存在が不可欠であることを証明した。同様に同種移植においても検討したところ、免疫抑制剤投与下で癌細胞は胸腺のみに生着した。腫瘍が免疫学的監視を免れて発育する機序には胸腺トレランスが強く関与し、担癌患者ではTRAを認識するT細胞が胸腺実質内でnegative selectionを受けていることが示唆された。1.モリス肝癌細胞株10^5個を。同系であるバッファローラット雌20匹ずつの、肝被膜下、腎被膜下、及び皮下に局所投与した。4週間後に屠殺した。(1)無処置群20匹では、全例で全く癌細胞株は生着しておらず、癌拒絶抗原が働いていると考えられた。(2)2週間前に胸腺内に癌細胞株10^5個を前投与した20匹では、全例で、すべての投与部位での、著明な癌細胞の増殖すなわち腫瘍塊を認めた。しかも、この癌細胞よりDNAを抽出したところ、PCRでY染色体を検出し、腫瘍塊はモリス肝癌細胞株由来であることが示された。(3)癌関連抗原はすべてin vitroにおけるCTL反応を通して研究されているが、この系はin vitroでの研究を可能とするものであり、今後は癌関連抗原とされているペプチドを胸腺内に前投与して、肝細胞癌の生着性を調べる研究を予定している。以上の所見のみでも、世界で初めて、癌関連抗原が胸腺内で、成熟過程のT細胞により認識され、“negative selection"が誘導されることを示すデータである。2.モリス肝癌細胞株10^5個を、同種異系であるフィッシャーラット雌10匹づつに投与した(胸腺及び肝腎被膜下)。(1)無処置群10匹では、全例で腫瘍細胞が胸腺にすら生着せず、Y染色体PCR反応も陰性であった。(2)FK506 1mg/kgを5日間筋注前処置した群10匹では、全例で、癌細胞が胸腺のみに生着した。こうした胸腺内癌生着ラットの肝及び腎被膜下に癌細胞株を投与しても生着せず、癌細胞株アロ抗原性が示された。3.ACI→ルイスラット心移植モデル3例で、ドナー細胞胸腺内前投与による生着延長効果が確認された一方、レシピエント及び皮下へのドナー細胞投与後のリンパ節細胞の胸腺内前投与は、逆に拒絶を促進した。これは、CTL胸腺内前投与によるCTL療法効果増強の可能性を示唆している。腫瘍特異的移植抗原(TSTA)及び、腫瘍拒絶抗原(TRA)の存在についてラットの肝癌細胞移植モデルを用いて検討した。雄性Buffalo strain由来transplantable hepatomacellを同系及び同種ラットの胸腺内に投与しその正着を観察した。またその2週後に末梢組織(腎被膜下、肝被膜下、皮下)に1x10^5個の癌細胞移植を行い、組織学的及びY染色体に対する特異的プライマーを用いたPCR法により癌の生着を観察した。同系移植(recipient:Buffalo)では肝癌細胞1x10^5個投与により癌細胞は胸腺に生着し、引き続き末梢組織に移植された肝癌細胞の生着が確認された。しかし末梢血、脾臓、リンパ組織にはPCR法にても癌細胞は検出できなかった。胸腺内癌細胞非投与群では末梢組織への移植癌細胞の生着は認められなかった。同種移植(recipient:Fisher)ではALS及びFK506投与下で1x10^6個の胸腺内移植癌細胞は胸腺に生着したが、末梢組織に移植された癌細胞はいずれも生着しなかった。