hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カーボンナノチューブバイオセンサー

本研究においては、微細な機能性カーボンナノチューブの特長を活用して、超高感度バイオセンサーを開発した。一つはカーボンナノチューブの巨大な表面積を利用して電気化学反応の電極として用いる手法で、2種類のガンマーカーの検出に成功した。もう一つはカーボンナノチューブ電界効果トランジスタを用いてバイオ分子を電気的に検出する手法であり、カーボンナノチューブの方向制御成長や確率共鳴特性を活用して高感度なバイオセンシングに成功した。カーボンナノチューブを用いた電界効果トランジスタの研究が近年盛んに行われており、様々な要素技術の蓄積がなされ問題解決が計られてきてきた。今後シリコンを凌ぐ特性を有するこの高性能なカーボンナノチューブ電界効果トランジスタを何に応用すれば良いかが重要な研究課題となっている。「カーボンナノチューブ電界効果トランジスタが電荷に対して高感度である」という特長を活用した電気的計測によるバイオセンサーへの応用が、最適な応用の一つである考えられており、世界で活発に研究展開が計られている。本研究は、微細な機能性カーボンナノチューブの特長を活用して、カーボンナノチューブ電界効果トランジスタを超高感度センサーとして利用し、しかもシリコン集積回路に匹敵する小型化、集積化を目指す。これにより様々なバイオセンシングを超微量な検体で複合的に同時に、しかも蛍光の添加などの複雑な手続きや、レーザなどの大型の測定機器を必用とせず、電気的に簡便、迅速に計測できるシステムを本研究期間内に実証する。カーボンナノチューブをチャネルとする電界効果トランジスタ(CNTFET)をバイオセンサーとして用いる場合、その感度を決定するのはCNTFETの感度のみならず、センシングする対象(溶液中のバイオ物質)のCNTFETへの流入状態が大きく関係する。従来われわれは、CNTFETチャネルの上にバスタブをシリコン樹脂で形成し、溶液中のバイオ物質を流入する手法を採用してきた。この手法は形成が容易なこと、バイオ物質の注入が容易なことで広く用いられている手法である。この手法で、アレルゲンの元凶であるガンマグロブリンE(IgE)の選択的な検出に成功してきている。ところがこの手法では溶液のpHの検出やアミノ酸の検出が不可能であった。これはバスタブのサイズが巨大であるためにバイオ物質がナノチューブに到達する時間、距離が大きくなるためであると考えられる。この問題を解決する手段としてマイクロ流路をCNTFET上に形成し、CNTFET上に形成される全体の容積を2桁以上減少させてバイオ物質の拡散距離を減少させ、実質的にバイオ物質の濃度を2桁以上増加させる手法を用いた。従来のバスタブの容量は375立方ミリメータであるのに対して、マイクロ流路の容量は2立方ミリメータであり、180倍以上容量を減少させたこれは実質的に溶液の濃度が180倍以上上昇したことに対応する。この手法を用いて溶液のpHを測定したところ、pH4の溶液中にpH9の溶液を滴下したところ電流の変化を600pAにわたる電流変化を検出し、pHの変化を検出することに成功した。PHの変化と電流変化のリニアリティーに関しては現在測定中である。またアミノ酸の一種であるアルギニン酸をバッファー溶液中に導入したところ、従来のバスタブの手法では検出できなかったにもかかわらず、本マイクロ流路を用いた手法では800pAにわたる電流変化を検出し、アルギニン酸の検出に成功した。以上により、CNTFETを用いたバイオセンサーにおいて、マイクロ流路流路による実質的な濃度の濃縮が感度の向上に非常に重要であることが判明した。カーボンナノチューブを電極として用い、その表面積の巨大さを利用して電気化学反応の電流を増大させバイオ物質を検出するカーボンナノチューブ電極アンペロメトリックバイオセンサーの手法を開発してきた。本年度は、本バイオセンサーに、空気駆動のマイクロポンプを組み込むことにより、微小な要領のバイオ物質を自動で送液できる手法を組み入れた。さらに流路を3つのパラレルに設け、バイオ物質を流入する入り口を4カ所も受けた。本システムを用いて2種類のタンパク質の自動検出を行った。タンパク質として、前立線特異抗原(PSA)と、人絨毛ゴナドトロピン(hCG)を用いた。まず最初にPSAとhCGの抗体をそれぞれ別々の流路に流し、カーボンナノチューブ電極にそれぞれの抗体を固定化する。次いで両流路にリン酸バッファー液(PBS)を挿入してカーボンナノチューブに固定化しなかった抗体を洗い流す。次いでそれぞれの流路に、抗原である前立線特異抗原と、人絨毛ゴナドトロピンを流入させると、抗原/抗体反応により、前立線特異抗原は前立線特異抗原抗体に、人絨毛ゴナドトロピンは人絨毛ゴナドトロピン抗体に吸着する。再度リン酸バッファー液(PBS)を挿入して抗原/抗体反応をしなかった抗原を洗い流す。最後に電気化学反応により抗原/抗体を酸化させ、その酸化電流を検出した。それぞれに酸化電流の特異的なピークが得られ次前立線特異抗原と人絨毛ゴナドトロピンを同じシステムで自動的に検出することに成功した。

カーボンナノチューブを用いて溶液中でバイオセンシングを行う場合、溶液のイオンの変動に伴うノイズの影響が、センシング感度の限界を低くしてしまうという問題が生じる。この問題を解決する為に、確率共鳴の手法を、カーボンナノチューブトランジスタに取り入れ、その可能生を検証した。酸化シリコン基板上にコバルトの触媒を形成し、アルコールCVD法を用いて複数本のカーボンナノチューブを成長させ、ソース/ドレイン電極を形成する。これにより、多数チャネルのカーボンナノチューブ電界効果トランジスタを形成した。閾値電圧以下に初期電圧を設定し、ゲート入力に閾値に達成しない方形波パルス列を印加する。閾値に達成しないので、出力電流はゼロである。このパルス入力にホワイトノイズを重畳させて印すると、方形波パルスとノイズの入力の和が閾値を超える場合、出力電流が得られる。ノイズの強度を最適化することにより、入力に比例した出力特性が得られ、確率共鳴現象の測定に成功した。さらに相関関数の計算により、実験結果を説明することが可能になった。本研究においては、微細な機能性カーボンナノチューブの特長を活用し、カーボンナノチューブ電界効果トランジスタを超高感度バイオセンサーとして活用し、シリコン集積回路に匹敵する小型化と集積化を目指していく。これによりさまざまなバイオセンシングを超微量な検体で複合的に同時に、しかも蛍光の添加などの複雑な手続きや、レーザなどの大型測定機器を必要とせずに、電気的に簡便、そして迅速に計測できるシステムを実証することが可能になると期待される。従来カーポンナノチューブの成長方向はランダムでデバイスの再現性、特性の向上には限界があった。この問題を解決する為に、本研究成果において開発した、基板に形成した溝に沿ってカーボンナノチューブを方向制御して成長する手法を用いてデバイスを作製し、多数のナノチューブをチャネルに用いてバイオセンサーの感度向上を計った。また石英基板上にカーボンナノチューブを成長して方向制御し、これにより、同一方向に方向制御して成長した多数本のカーボンナノチューブを用いて電界効果トランジスタのチャンネルとした。このトランジスタを用いて酸/アルカリ特性のpHおよびバイオ分子を検出したところ、チャネル数の増大によるドレイン電流の大幅な増加によるS/N比の改善が見られ検出感度の向上に成功した。研究においては、微細な機能性カーボンナノチューブの特長を活用し、カーボンナノチューブ電界効果トランジスタを超高感度バイオセンサーとして活用し、シリコン集積回路に匹敵する小型化と集積化を目指していく。従来カーボンナノチューブの成長方向はランダムでデバイスの再現性、特性の向上には限界があった。
脊髄損傷競技者の暑熱環境下における体温調節、皮膚血流及び浸透圧、ホルモン応答

研究の目的は、脊髄損傷競技者の暑熱環境下での運動時における体温調節反応特性と生理学的反応を明らかにする。2001年は人工気象室において相対的な運動強度での反応、2002年は実際の運動現場(フィールド)での検討を実施した。被験者は、脊髄損傷者で車椅子マラソン競技者5名(車椅子競技者)、車椅子バスケット競技者5名(車椅子競技者)、そして健康な大学生男子5名(鍛錬者)である。測定は、2001年と2002年の7月下旬より10月中旬に実施した。人工気象室は、室温35°C、相対湿度60%の条件の中で半袖シャツに長ズボンで60分間安静の後、arm cranking ergometer運動を60%Vo2maxで60分間負荷した。フィールドでの運動負荷は、車椅子マラソン競技者は一周2kmのコースを平均32.5km/hの速度で90分間の練習、車椅子バスケット競技者は体育館内において90分間の通常の練習、大学生は一周2kmのコースを90分間のランニングをそれぞれ実施した。フィールドでのWBGTは、屋外平均34.91°C、屋内平均29.40°Cであった。運動中は自由飲水とした。測定項目は、心拍数、飲水量、発汗量、平均皮膚温、前腕皮膚血流量、鼓膜温そしてアドレナリン、ノルアドレナリン、ドーパーミン、血中乳酸、浸透圧について実施した。人工気象室と暑熱下屋外、屋内各運動現場での運動時における体温調節の感受性や熱産生反応は、車椅子競技者が一般大学生より低くかったのは、脊髄損傷が暑熱下運動時の体温調節に少なからず影響を及ぼしていることが示唆され、暑熱下での車椅子競技者の運動に際しては、熱障害発生の予防として、十分な水分補給や温度の高い時間帯を避けるなどの工夫が望まれる。平成13年度は、相対的な運動強度による発汗機序、体温調節、皮膚血流、ストレス反応の検討を実施した。被験者は、脊髄損傷者で車椅子マラソン競技者5名(車椅子競技者)、車椅子バスケット競技者5名(車椅子競技者)、そして対照として健康な大学生男子5名(非鍛錬者)である。室温35°C(暑熱)及び28°C(中性温域)、相対湿度60%にコントロールされた人工気象室内で半袖シャツに長ズボンで30分間安静の後、arm cranking ergometer運動を60%Vo2maxで60分間負荷した。測定項目は、安静と運動中の胸部と背部の発汗量、平均皮膚温、産熱量、胸部と背部の皮膚血流量そしてカテコールアミンである。暑熱暴露中の安静時の発汗量、平均皮膚温、産熱量そして皮膚血流量は、車椅子競技者も大学生もほぼ同様であった。また運動中の平均皮膚温は、車椅子競技者が大学生より増加が大きかった。産熱量は、車椅子競技者、大学生ともに急上昇したが、終始車椅子競技者の産熱量が大きかった。カテコールアミンは、アドレナリン、ノルアドレナリン、ドーパーミンともに暑熱暴露中下では運動開始後30分そして運動終了時と高くなり、その上昇は、車椅子競技者が大学生より大きい傾向であった。発汗量と皮膚血流量は、産熱量と同様の結果であった。暑熱下での運動に対して体温調節の感受性や熱産生反応は、車椅子競技者が一般大学生より低い傾向であったのは、脊髄損傷が暑熱下運動時の体温調節に少なからず影響を及ぼしていることが示唆され、熱障害発生の予防としての対策が望まれる。平成14年度は、暑熱下のフィールドでの運動時の体温調節及びストレス反応の検討を実施した。

被験者は、脊髄損傷者で車椅子マラソン競技者5名と車椅子バスケット競技者5名(いずれも車椅子競技者)、そして健康な大学生男子5名である。測定は、平成14年7月下旬より9月中旬の間である。運動負荷は、車椅子マラソン競技者は一周2kmのコースを90分間の練習、車椅子バスケット競技者は体育館内で90分間の通常練習、大学生は90分間のランニングをそれぞれ実施した。運動中は自由飲水とした。測定時期の環境温度は、WBGTで27.642.4°Cであった。測定項目は、運動前後の体重差と飲水量より発汗量、全身6ヶ所の皮膚温より平均皮膚温、心拍数、鼓膜温、血液水分%そしてカテコールアミンである。運動中の平均心拍数は、車椅子バスケット競技者が最も高く、次いで車椅子マラソン競技者、大学生であった。運動中の平均皮膚温は、車椅子バスケット競技者が最も大きく、車椅子マラソン競技者、大学生の順であった。運動による発汗量は、車椅子競技者の方が大学生より少なかったが、飲水量に違いはなかった。運動中の鼓膜温の上昇は、車椅子バスケット競技者が最も大きく、大学生は小さかった。運動による血液水分%の減少は、車椅子競技者が大学生よりも多い傾向であった。カテコールアミンは、アドレナリン、ノルアドレナリン,ドーパーミンともに運動開始後高くなり、その上昇は、終始車椅子競技者が大学生より大きい傾向であった。暑熱下屋外、屋内各運動現場での運動時における体温調節の感受性や熱産生反応は、車椅子競技者が一般大学生より低くかったのは、脊髄損傷が暑熱下運動時の体温調節に少なからず影響を及ぼしていることが示唆され、暑熱下での車椅子競技者の運動に際しては、熱障害発生の予防として、十分な水分補給や気温の高い時間帯を避けるなどの工夫が望まれる。
肝再生および肝障害におけるずり応力とカベオラのメカニズムの研究

昨年度研究機関が移動となったため、当初予定の実験を組むことができなくなってしまった。そこでCaveolin-1とPAI-1の肝における役割を包括摘に解明するため、再生肝、脂肪肝炎、大腸癌肝転移、肝細胞癌について臨床病理学的検討を行い、肝における再生、癌化、炎症、癌浸潤転移のメカニズムを解明することとした。まずこれまでの肝転移切除70症例や肝切除例の切除前後の標本を採取した。caveolin-1,PAI-1,MT1-MMP,Ki67,CD44をパイロット症例を選択し免疫染色した。大腸癌5型において肝転移巣と原発巣のPAI-1の発現が増強している興味ある知見が得られた。我々は肝切除後の肝再生メカニズムについて、shear stressがそのトリガーになっていることを世界で初めて提唱した。また培養肝細胞にshear stressをかけることにより、matrix関連遺伝子であるPAI-1mRNAが重要な働きをすることを報告した。カベオラが内皮細胞再生のトリガーとなっていることが解ってきた。カベオラは細胞再生・癌増殖・免疫といった生命の根源に関わる重要な働きをしていることが解ってきている。当初ラット初代肝細胞培養細胞を用い、カベオラの重要な構成要素であるカベオリンー1を免疫染し、immunofluorescencemicroscopyにてその局在を同定する。さらに流れ付加装置でshear stressを付加し、ストレス加肝細胞と非ストレス加肝細胞でカベオリンー1のmRNAの発現の変化を検討する予定であった。しかし昨年度自分自身の勤務地が昭和大学へ移動となったため、当初の予定の実験を組むことができなくなってしまった。移動に伴う研究環境の変化により予定の動物実験はできなかった。そこで我々は、Caveolin-1とPAI-1の肝における役割を包括的に解明するため、再生肝、脂肪肝炎、大腸癌肝転移、肝細胞癌について臨床病理学的検討を行い、肝における再生、癌化、炎症、癌浸潤転移のメカニズムを包括的に解明することとした。まずこれまでの肝転移切除症例の標本約70例や肝切除症例の切除前後で標本を採取した。まず免疫染色(caveolin-1, PAI-1, MT1-MMP, Ki67, CD44,Snail抗体)をパイロット症例を選択し施行した。大腸癌5型においてのみ原発巣と肝転移巣のPAI-1の発現が増強している非常に興味深い知見が得られた。肝再生研究は、古くて新しいテーマである。そのメカニズムは多くの研究者によって明らかになってきている。我々は肝切除後の肝再生メカニズムについて、shear stress(ずり応力)がそのトリガーになっていることを世界で初めて提唱した。そしてまた血管内皮細胞にshearstressをかけることにより内皮細胞のカベオラ分子から脱分極を起こし細胞再生を起こすことが解っており、カベオラが内皮細胞再生のトリガーとなっていることが解ってきた。カベオラは約50年前に同定された膜マイクロドメイン構造をもち、近年では癌増殖抑制作用や糖尿病治療への応用も研究されている。またカベオラの重要な構成要素であるカベオリンノックアウトマウスの肝臓は著しくその再生能力が損なわれているとの報告がある。しかしそのメカニズムについての検討はない。我々はこれまで肝切除後肝再生のメカニズムをshear stress観点から世界で初めて提唱検討してきており、肝再生のみならず、胸腺外分化T細胞の観点から肝内免疫へのshearstress関与の報告も行っている。最近ではshear stressが内皮細胞と胸腺外分化T細胞であるγ/δT-Lymphocyteの活性化をもたらすという新たなメカニズムも報告されている。このようにカベオラは細胞再生・癌増殖・免疫といった生命の根源に関わる重要な働きをしていることが解ってきている。本年度まず、種々の肝組織(正常肝、再生肝、肝細胞癌、転移性肝癌)を用い、カベオラと肝再生、さらにカベオラと癌増殖について臨床病理学的検討を進めるべく準備した。しかしながら自分自身の人事異動等、研究する上で困難が生じ順調に遂行できなかった。本年度において、まず臨床病理学的に肝細胞におけるカベオラの確認を行うこととした。移植ドナーの正常肝、肝葉切除後直後の再生肝、慢性肝炎、肝硬変における肝組織、または肝細胞癌、転移性肝癌におけるカベオラの免疫染色を行い。再生肝や癌増殖におけるカベオラの検討を予定した。またこれまで報告した肝幹細胞のマーカーであるCD133やNCAMとカベオラの関連性についても検討を予定し準備をした。しかし本年度自分自身の人事異動等の理由で研究を順調に進める事ができなかった。今後新たな施設において、研究を進めて行く所存である。

今回施設異動に伴い研究環境が変わったため、研究の内容を少し変更しつつ行っていきたい。当施設の病理学教室の強力も得ながら、上記に示した、正常肝、肝切除後再生肝、門脈圧亢進症を有する慢性肝炎肝組織、硬変肝の肝組織を用い、再生肝や門脈圧亢進状態の肝組織における肝再生とカベオラの臨床病理学的検討をCD133やNCAMマーカーを用い、ヒトhepatic stem/progenitor cellとの関連から、カベオラと再生の検討を行いたい。さらに、肝細胞癌と大腸癌転移性肝癌を用い、caveolin-1とK-ras mutationの臨床病理学的検討を行いたい。これによりカベオラと肝再生そして癌増殖という細胞再生のメカニズムの解析を行いたい。そしてまた培養肝細胞にshear stressを負荷し、上記のメカニズムのさらなる検討を加えたい。1。再生肝、門脈圧亢進状態の慢性肝や硬変肝を用いてcaveolin-1,CD133,NCAM抗体を用い免疫染色を行い、臨床病理学的検討を行す。2。上記に加え、正常肝、肝細胞癌、転移性肝癌のcaveolin-1とK-ras mutationの関連性の臨床病理学的検討を行う。3。培養肝細胞にshear stressを負荷し、肝細胞におけるカベオラの動態を検討する。
山岳(八方尾根)降雪中の鉛同位体比測定によるアジア大陸からの越境大気汚染の定量化

局地汚染の影響を受けにくい中部山岳地域の八方尾根で採取された降水試料の鉛同位体比を測定し,その季節変化の特徴を検討した。また,後方流跡線解析結果と測定された鉛同位体比とから,降水中の大気汚染物質の発生源推定を試みた。北アルプス八方尾根(標高1850m)の国設酸性雨測定所において,2003年1月から12月まで降水試料自動採取装置を用いて1日単位で採取された試料を測定に用いた。これら水溶性成分測定用試料及び非水溶性成分測定用試料の鉛同位体比(^<207>Pb/^<206>Pb,^<208>Pb/^<206>Pb)はICP-MS法で測定した。2003年1月から12月の鉛同位体比の測定結果(^<207>Pb/^<206>Pb)のうち、フィールドブランク等を考慮して,水溶性成分と非水溶性成分それぞれ1及び5ppb以上の試料を解析に用いた。水溶性及び非水溶性成分の鉛同位体比がよく一致している。また7月から9月にかけての夏期は鉛同位体比がやや低く,一方12月の冬期は鉛同位体比がやや高い値を示した。夏期の低鉛同位体比は向井ら(2001)が報告している国内又は上海における大気粉塵の鉛同位体比に近く,一方冬期の高鉛同位体比は北京又はハルビンにおける鉛同位体比に近い値であった。これら夏期及び冬期の降水試料採取時の後方流跡線解析結果によると夏期の低鉛同位体比試料は国内又は上海方面を発生源としており,一方冬期の高鉛同位体比試料は北京又はハルビン等を発生源としていることが明らかになった。2004年1月から12月まで降水試料自動採取装置を用いて1日単位で採取したが、サンプルの鉛同位体比測定中である。14年4月から15年3月までの間に、八方尾根において60検体以上の降水試料を採取した。降水は湿性降下物(降雨と降雪)を1日単位で採取したものと、降雪サンプラーにより2週間単位でバルク採取したものの2種類である。これらの試料をメンブランフィルターでろ過し、溶解性成分(ろ液)と不溶解性成分(残査)に分けて保存した。既往の研究では降水に硝酸を加えて一括して分析がなされているが、溶解性と不溶解性に分けることでより多くの情報が得られると考えた。予備試験として誘導結合プラズマ質量分析(ICP-MS)装置で溶解性鉛濃度の測定を行った結果、鉛濃度は112μg/Lの範囲にあった。安定同位体比(^<207>Pb/^<206>Pb、^<208>Pb/^<206>Pb)の測定はフィールドブランクを考慮して0.8μg/L以上の濃度の試料について行うこととし、ICP-MS法による分析条件の基礎的な検討を行った。同位体比の測定には高い分析精度を必要とするため、同位体比測定用の標準物質であるSRM981を用いて標準液を調製し、ブランク値の扱い、測定モード、測定可能な濃度範囲、測定時間等について検討した。また、不溶解性分については酸分解が必要なためPTFEビーカー中で酸分解を行うこととし、高純度試薬を用いた分解方法の検討を行った。今後分析を進めて鉛安定同位体比のデータを蓄積し、気象データと合わせた解析を行う。H14年度に引き続きH15年4月からH16年3月までの間に、八方尾根において80検体以上の降水試料を採取した。また八方尾根との比較のために都市部の長野県衛生公害研究所(長野市)においても、H15年9月より1週間単位で降水試料を採取した。これらの試料は、H14年度同様に溶解性成分(ろ液)と不溶解性成分(残査)に分けて鉛同位体比の分析を行った。ICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析装置)による鉛同位体比の分析方法について詳細な検討を行い、鉛同位体比の分析精度がCV%で0.5から0.2に向上した。また不溶解性成分の分析方法について検討した結果、硝酸、過塩素酸、ふっ酸による、ろ紙の酸分解法を確立した。今後は引き続き鉛同位体比のデータを蓄積するとともに、気象データと合わせた解析を進め、アジア大陸からの越境大気汚染の定量化を行う。

2003年1月から12月の鉛同位体比の測定結果(^<207>Pb/^<206>Pb)のうち、フィールドブランク等を考慮して,水溶性成分と非水溶性成分それぞれ1及び5ppb以上の試料を解析に用いた。水溶性及び非水溶性成分の鉛同位体比がよく一致している。また7月から9月にかけての夏期は鉛同位体比がやや低く,一方12月の冬期は鉛同位体比がやや高い値を示した。夏期の低鉛同位体比は向井ら(2001)が報告している国内又は上海における大気粉塵の鉛同位体比に近く,一方冬期の高鉛同位体比は北京又はハルビンにおける鉛同位体比に近い値であった。これら夏期及び冬期の降水試料採取時の後方流跡線解析結果によると夏期の低鉛同位体比試料は国内又は上海方面を発生源としており,一方冬期の高鉛同位体比試料は北京又はハルビン等を発生源としていることが明らかになった。2004年1月から12月まで降水試料自動採取装置を用いて1日単位で採取したが、サンプルの鉛同位体比測定中である。
K中間子ヘリウム原子X線の精密測定

1,K中間子水素原子X線の精密測定実験イタリアはフラスカティ研究所にある電子陽電子衝突型加速器を用いて、K中間子ヘリウム4原子、K中間子ヘリウム3原子、およびK中間子水素原子X線の精密測定実験を行った。このうちK中間子水素原子は、負の電荷をもったK中間子と陽子からなる、最も単純なK中間子原子の系であり、その1s準位の強い相互作用によるシフトと幅を求めることで、ストレンジネスを含むK中間子と核子との強い相互作用の基礎的な情報である散乱長を求めることができる。この情報は、K中間子と陽子の準束縛状態と考えられているラムダ1405やK中間子原子核といった、未知なる構造をもった状態の解明に不可欠で、現在も精度のよい測定が求められている。これらのうち、K中間子ヘリウム4原子については結果をまとめ、論文として発表した。K中間子ヘリウム3とK中間子水素については、現在データ解析を進めている。K中間子ヘリウム3原子の精密X線分光をめざしてJ-PARCにおいてE17実験の準備を進めた。K中間子ビームの質や強度を最適化する作業を行うとともにヘリウム3標的とX線検出器の開発を終えた。J-PARC加速器のビーム強度が上がるのを待って、データ収集ができる見通しである。1.KEK-PS E570実験の結果に関してレター論文をPhysicsLetters Bに投稿し受理された。この論文は、K中間子とヘリウム原子核の相互作用を、高精度のX線測定によって明らかにしたもので、20年来の実験と理論の不一致というパズルを解決した。この結果はまた、J-PARCE17実験で測定するヘリウム3原子X線に関して、強い相互作用によるシフトが大きいという可能性を残し、次なる実験へのモチベーションを高めた。現在自分を第一筆者としたフルペーパーを執筆中。2.プリアンプのテストJ-PARC E17実験で使用するプリアンプは、ノイズと発振を抑えるために、液体ヘリウム3標的用の冷凍機の中に設置しなければならない。すると、プリアンプは液体窒素による低温のシールドに触れることになり、その状況下での駆動を実現させなければならない。そのテストを夏にKEKにて行なった。その結果、目的の精度と安定性を実現させるには液体窒素温度との熱的隔離が必須であることがわかり、冷凍機中でプリアンプに対して温度差100度以上を実現することが課題となった。3.イタリアでのK中間子水素原子X線測定実験予定通り、10月からイタリアでのK中間子原子X線の測定実験に参加した。エレクトロニクス周りのリソースとそのテスト、シミュレーションによる戦略評価等を行なった。2月から加速器DAFNEからビームが出だし、K中間子を同定するための検出器をインストールし、本格的な実験をスタートした。現在はK中間子窒素のX線を測定し解析している。1,K中間子水素原子X線の精密測定実験イタリアはフラスカティ研究所にある電子陽電子衝突型加速器を用いて、K中間子水素原子X線の精密測定実験を行った。K中間子水素原子とは、負の電荷をもっかK中間子と陽子からなる、最も単純なK中間子原子の系であり、その1s準位の強い相互作用によるシフトと幅を求めることで、ストレンジネスを含むK中間子と核子との強い相互作用の基礎的な情報である散乱長を求めることができる。この情報は、K中間子と陽子の準束縛状態と考えられているラムダ1405やK中間子原子核といった、未知なる構造をもっか状態の解明に不可欠で、現在も精度のよい測定が求められている。年度初めから通年にわたり準備やテスト実験等を進め、現在目的のX線を測定中で、2009年の下旬には結果が現れると期待される。2009年初め、J-PARCは陽子シンクロトロンメインリングにて陽子の加速に成功したが、E17実験を行うにはビーム強度が不十分であり、物理に関する実験は来年度に持ち越された。オフィシャルな予定として2009年10月に1ヶ月ほど実験を行う。
ヒト歩行シミュレーションによる歩行時外乱刺激に対する反射の解明

反射系モデルの設計として、歩行時筋反射パターンの発現機序を明らかにするため、歩行時外乱に対する反射反応の自律創的発メカニズムを提案した。伸張反射モデル,前庭反射モデル,屈筋反射モデル、およびCPGの位相調節モデルを構築し,各モデルを適切に相互作用させることで歩行時反射モデルを構築した。伸張反射モデルは,運動ニューロン,筋紡錘,ゴルジ器官の状態空間モデルにより構成、前庭反射モデルは,頭部加速度をトリガとして前庭神経ニューロンが発火、体幹および下肢伸筋を誘発することで表現した。神経系として非線形振動子を用い歩行モデルを構築した。モデルを評価するためのバランス安定性指標を新たに提案し、評無関数として用いることで遺伝的アルゴリズムにより、滑り外乱発生時、歩行バランスを維持するための最適パラメータ(モデル内、およびモデル間結合)を特定した。シミュレーションとヒト反射実験の照合おびシミュレーションに基づく支援方法の検証として、シミュレーションにより帰られた筋活動パターン、および関節運動軌跡をヒト歩行時反射計測実験の結果と比較した。モデルの結果はヒト歩行時反射実験の結果と類似した挙動を示し、提案した安定性評価指標、及び筋反射を有する歩行モデルの妥当性が示唆された。また歩行時の反射と強い関連をもつと考えられる二関節筋を含む9つの筋肉をHill typeモデルにより構築し、歩行時反射シミュレーションを行うことで二関節筋の役割を検討しその重要性を明らかにした。さらに半身麻痺患者に多く見られるせん足歩行に着目し、障害者歩行モデルの構築を行った。獲得された障害歩行は実際の痙性患者の歩行と類似したものであり、また障害者歩行モデルに本反射モデルを付加したところバランス安定性の向上が見られた。このことから本反射モデルは障害者支援方法を検討する上で有効なツールであることが示された。
磁束フロー抵抗からみた異方的超伝導体の波動関数

クーパー対の対称性(超伝導ギャップ構造)に関する研究は,極低温下での比熱や熱伝導率の磁場方位依存性を手段として調べられてきた。しかし,多くの非BCS超伝導体が圧力下の量子臨界点で出現するため,実験的解明は困難を極めていた。本研究では擬二次元d波有機超伝導体に対して,圧力下でも測定が容易な磁束フロー抵抗測定に注目し,磁束フロー抵抗測定が超伝導ギャップ構造を探るのに有効なプローブになり得るか,その可能性を実験面から検証した。実験の結果,二次元性が強い系では超伝導ギャップ構造を反映した磁場方位異方性を示すのに対し,三次元性が強い系ではフェルミ面の異方性を反映することが分かった。有機伝導体ET/Cu(NCS)2は,有機物質で初めて常圧でTcが10 Kを越す超伝導体として注目を集め様々な研究がなされてきた.この系がモット絶縁体近傍にあり超伝導相が反強磁性絶縁相に隣接していることから,銅酸化物高温超伝導体との類似性が指摘され,反強磁性揺らぎによる超伝導の発現機構が議論されてきた.しかし超伝導対称性に関しては,これまでの実験結果から超伝導ギャップ構造がd波対称性であるが示唆されている.一方,我々は,磁場を伝導面内で回転させたときに,磁束フロー抵抗が明瞭な四回対称性を示すことを明らかにしてきた.このフロー抵抗の面内異方性と超伝導ギャップ構造の関係を調べるために,磁場と温度を系統的に変化させ,振動パターンの磁場および温度依存性を詳細に調べた.その結果,この振動パターンは広い温度,磁場領域で明瞭に観測され,しかも常伝導相においても依然として磁気抵抗が伝導面内で四回対称性を示すことを明らかにした.現在,この振動構造がフェルミ面の異方性に由来するものなのか否か検討中である.また,ET/Cu(NCS)2よりも三次元性の強いBETS/GaCl4についての研究が進んでいる.BETS/GaCl4はET/Cu(NCS)2と類似のフェルミ面やギャップ構造を有するにも関わらず,磁束フロー抵抗は二回対称性を示すことが分かった.磁束フロー抵抗は超伝導ギャップ構造だけでなく,系の次元性も重要なファクターであることが示唆された.擬二次元有機超伝導体(ET)2SF5CH2CF2SO3は,常圧下において金属的に振る舞い,Tc = 5.2 Kで超伝導に転移する。この超伝導体は加圧することにより,電子相関に由来する絶縁相(電荷秩序相)が誘起されることが分かっている。Merinoらによる理論研究によれば,この系において発現する超伝導は,電荷揺らぎによる異方的超伝導であることが示唆されているが,実験的証拠はほとんど得られていない。そこで,上部臨界磁場Hc2の面内異方性を調べ,異方的(d波)超伝導状態に特徴的なHc2の四回対称性の有無を調べるととともに,磁束フロー抵抗の面内異方性を様々な磁場・電流値で調べ,d波有機超伝導体に特徴的な振動パターンの有無を調べた。測定の結果,電流の増加とともにフロー抵抗は明瞭な4回対称性を示し、磁場の方向がb軸およびa軸付近で鋭いdip構造を観測した。同様の振舞いは,電流を固定し磁場を増大させたときにも観測された。フロー抵抗の大きさは渦糸(磁束)の速度に比例するので,b軸およびa軸付近で出現した鋭いdip構造はこれらの方向に磁場を印加したときに渦糸に何らかの強い散逸が生じていることを示唆する。このような振舞いは,d波有機超伝導体(ET)2Cu(NCS)2でも観測されている。また,上部臨界磁場の面内異方性の測定からも,この系の超伝導ギャップがd波異方性を有することが示唆された。磁束フロー抵抗の結果は,電荷揺らぎによるd波異方性を仮定することで,これまでの解釈と矛盾なく説明できることが分かった。(BDA-TTP)2SbF6は,有機超伝導体の中では比較的高い温度で超伝導転移を示し(Tc = 7.5 K),STM測定によりノード方向まで決定された数少ないd波の有機超伝導体である.量子振動の実験から決定されたサイクロトロン有効質量はm*= 12.4 m0 (m0は自由電子質量)もの大きな値を示し,この系が多体相互作用による繰り込みを強くうけた強相関電子系であることを示唆している.超伝導状態については,上部臨界磁場の温度依存性から,T <6 Kではジョセフソン結合した層状二次元超伝導体,T >6 Kでは異方的な三次元超伝導体として振る舞うことが分かっている.これまでの磁束フロー抵抗の研究から,二次元性が強い系ほど磁束フロー抵抗は超伝導ギャップ構造の異方性に影響されることが分かってきたので,次元性と磁束フロー抵抗の関係を調べるために,T = 3.5 KおよびT = 6.0 Kにおいて(BDA-TTP)2SbF6の上部臨界磁場および磁束フロー抵抗の面内異方性を調べた.測定の結果,上部臨界磁場の面内異方性は,T = 6.0 Kではフェルミ面の異方性を反映した2回対称性,T = 3.5 Kでは超伝導ギャップ構造を反映したと考えられる明瞭な四回対称性を見出した.実際,この結果は第一原理計算で予測されているスピン揺らぎによるd波対称性と整合する.磁束フロー抵抗の測定結果については現在検討中である。

クーパー対の対称性(超伝導ギャップ構造)に関する研究は,極低温下での比熱や熱伝導率の磁場方位依存性を手段として調べられてきた。しかし,多くの非BCS超伝導体が圧力下の量子臨界点で出現するため,実験的解明は困難を極めていた。本研究では擬二次元d波有機超伝導体に対して,圧力下でも測定が容易な磁束フロー抵抗測定に注目し,磁束フロー抵抗測定が超伝導ギャップ構造を探るのに有効なプローブになり得るか,その可能性を実験面から検証した。実験の結果,二次元性が強い系では超伝導ギャップ構造を反映した磁場方位異方性を示すのに対し,三次元性が強い系ではフェルミ面の異方性を反映することが分かった。研究計画で対象としていたd波有機超伝導体(ET)2Cu(NCS)2および(BETS)2GaCl4の磁束フロー抵抗の測定はほぼ終了し,磁束フロー抵抗と超伝導ギャップ構造および二次元性との関係についての多くの興味深い実験事実を蓄積することができた。本年度は二次元性の強い擬二次元有機超伝導体(ET)2SF5CH2CF2SO3の磁束フロー抵抗に注目し,d波超伝導体において期待される明瞭な四回対称性を見出すことができた。(ET)2SF5CH2CF2SO3の測定結果については,現在論文作成中である。物性物理学これまでの研究から,二次元(2D)性が強い系ほど超伝導ギャップ構造は磁束フロー抵抗の面内異方性に影響を与えることがわかってきた。今後は2D-3D次元クロスオーバーする系にも注目し,次元性と超伝導ギャップ構造に関する知見を積極的に得ていきたいと考えている。また,可能であれば,圧力下の磁束フロー抵抗測定にも挑戦し,量子臨界点近傍の超伝導状態についても調べていきたいと考えている。ET/Cu(NCS)2とBETS/GaCl4のの研究は順調に進展し,これらの成果の一部はJPSJに発表された。この結果をもとに新たな系としてBDA-TTP/SbF6やET/SF5CH2CF2SO3の研究に着手した。これまで注目してきた超伝導ギャップの異方性と磁束フロー抵抗の磁場方位異方性の関係に加え,系の次元性とフロー抵抗の関係も明らかになりつつある。本年度は本学での新データの蓄積と論文執筆に専念したため、学会等への参加がやや少なかった。また計画していた物質・材料研究機構(NIMS)への出張実験は、マシンタイムの都合上実験計画をやや簡素化したため,旅費の使用が計上したものよりも低くなった。来年度は,これまでの成果を国内外の会議等で発表するため,ややまとまった旅費の額が必要と考え、次年度分と合わせて使用したいと考えている。次年度はこれまでの研究成果の発表に力点を置き,具体的には、9/6-11にドイツにて行われる国際会議ISCOM2015に参加予定である。また必要に応じて、本学の実験装置を活用しながら,電気抵抗測定に必要な消耗品を補充して引き続き新データの蓄積を行う予定である。極低温実験に必須な液体ヘリウムの入手が困難だったため,当初予定していた実験の一部を昨年度に実行できなかった.このような事態に対応するため,今後は低温測定環境を整備したい.液体ヘリウムの入手が困難なため,今後は液体ヘリウム温度まで冷却可能な冷凍機の導入を検討し,低温実験が計画通り進められるよう実験環境を整えたい.
紅河デルタ農村における超村落的な実践と空間認識の歴史的研究

多くの村落において、近世・近代の社会に関する、大量の文献資料が存在した。家譜、冊封、玉譜、寄進碑文などであり、それらを収集しえた。相当程度網羅的であると考える。また古老に対する聞き取り調査によっても、社会主義化以前の社会に関する、貴重な情報が得られた。これらのデータの内、聞き取りや資料状況に関ずるデータを整埋したものが、本報告書第1部である。文献資料に関しては、現在、整理中である。本報告書第1部に簡単に目を通すと、まず第1に、儀礼を通じた、超村落的ネットワークが浮かび上がってくる。革命以前においで複数のむらが同一の宗教施設を共有したり、(その共有宗教施設ではない場合もあるが)同時ないし一連の、共同の祭礼活動をする、共同で祭礼を行う、祭礼における神輿の往来などが多くの村落において見られた。より世俗的な領域、たとえば婚姻、ゾンホ(族)、生業(売買の場所、行商、出稼ぎなど)を通じた関係については、一般論としては、人口の多い村落ではむら内で処理可能で、他村との関係が少なく、人口が少ないむらは単一でそれらを行うのが困難なために、他のむらとの関係が必須となっていたように考えられる。まず婚姻を通じた他村落との関係は、本調査対象地域では革命以前から一般的だったと考えられる。少なくとも村内婚規制はほとんど意識されていなかったように、聞き取りからはうかがえた。村落を越えたゾンホ(族)は、上述の通り、大規模村における例は少なく、逆に少規模村においては、必然となっていたように考えられる。生業を通じた他村落との関係も、聞き取りで広く確認できた。1.目的従来ほとんど研究されていない、村落を越えたネットワークを、近世・近代に関して明らかにすることが、目的である対象地域は紅河デルタ南部ナムディン省ブバン県バックコックむら周辺とする。1つにはバックコックむらとむら外との関係、2つにはバックコックむら周囲のむらむらが相互にどのようなネットワークを形成していたのか、明らかにする。2.夏期調査松尾、桃木、(以下は研究協力者)扇野竜、岡田雅志、小川有子、それに作業従事者の学生、院生7名、計12名で、7月末から8月中旬に現地調査を行った。首都ハノイでベトナム側との計画の打ち合わせ、漢文チューノム院での資料収集を行った。また約2週間、バックコックむら周辺村落にてフィールド調査を行った。地域はブバン県のタインロイ社、リエンミン社である。内容は古老へのインタビューと、村方史料の収集である。あわせてナムディン省、ブバン県の文献所蔵施設でも史料収集を行った。3.冬期調査八尾、嶋尾、(以下は研究協力者)蓮田隆志、岡田雅志の計4名で、12月下旬から1月初旬に現地調査を行った。フィールド調査の対象をブバン県ダイタン社、リエンバオ社とし、調査の方法、内容は夏期調査と同じである。4.成果宗教活動を通じたネットワークが存在した。複数のむらが同一の宗教施設で活動する、共同で祭礼を行う、祭礼における神輿の往来などである。婚姻を通じた他のむらとの関係も一般的だった。これら以外に存在したむら間ネットワークも含め、人口の多いむらよりも、少ないむらは単でそれらを行うのが困難なために、他のむらとの関係が必須となっていた。また都市などへ移住したむら出身者が形成した同郷会が多く存在し、むらとの紐帯となっている。1.目的従来ほとんど研究されていない、ベトナムにおける村落を越えたネットワークを、近世・近代に関して明らかにすることが、目的である。対象地域は紅河デルタ南部ナムディン省ブバン県バックコックむらを中心とする諸村落とする。

1つにはバックコックむらとむら外との関係、2つにはバックコックむら周囲のむらむらが相互にどのようなネットワークを形成していたのか、明らかにする。2.現地調査(いずれも8月に、それぞれ約2週間行った。)(第1班)松尾、嶋尾は、バクニン省、ハタイ省、ナムディン省において、現地調査を行った。バクニン省、ハタイ省を調査した理由は、2省の各1村落に関して、バックコックむらと関係があったとの情報が、バックコックむらにおいて得られていたためである。ナムディン省においては、作業従事者の学生、ベトナム人、計5名も参加し、バックコックむら周辺の、昨年度の対象村落群と隣接する村落群で、昨年度と同様の目的、方法で調査した。具体的内容は古老へのインタビューと、村方史料の収集である。(第2班)桃木、八尾は作業従事者のベトナム人1名を合わせ、タインホア省とナムディン省において、現地調査を行った。タインホア省に関しても、バックコックむらとの関係があったとの情報が、バックコックむらにおいて得られていた。ナムディン省においては、第1班の調査内容を継続した。(第3班)高田は北部(ナムディン省、クアンニン省)、ベトナム南部において、それぞれ作業従事者のベトナム人1名(計2名)を合わせ、現地調査を行った。昨年度に独自に公文書館を調査し、植民地期にナムディン省内の労働力移出元の村落や、クアンニン省やベトナム南部における、バックコックむらからの労働力移出先をリストアップしており、それらの地域を調査した。3.シンポジウム8月にナムディン、ハノイにおいてシンポジウム「ベトナム農村研究の10年」を開催した(計3日間)。報告者は本課題参加者や、ベトナム側では、最も実績のある農村研究者たちであった。相互の研究状況を報告し合い、また意見交換により、本課題にとって非常に有益であった。4.成果これまでのバックコックむらの調査によって、関係が存在したことが分かった地域につき、そちらの側からの裏付け資料を得ることが、本年度の大きな目標であったが、それらはほとんど成功しなかった。しかしながらバックコックむら周辺地域における調査においては、昨年度同様に様々な形態(家譜、冊封、神勅など)の地方文書を大量に収集し得た。資料収集の継続と、それらの整理、データベース化、活用、分析が来年度の作業となる。1.目的従来ほとんど研究されていない、ベトナムにおける村落を越えたネットワークを、近世・近代に関して明らかにすることが、目的である。対象地域は紅河デルタ南部ナムディン省ブバン県バックコックむらを中心とする諸村落とする。2.現地調査(第1班)(8月に約3週間行った。参加者はベトナム人も含め、研究協力者、作業従事者の計7名)(第2班)(12、1月に、約3週間行った。参加者は松尾、桃木、八尾、嶋尾と、ベトナム人も含め、研究協力者、作業従事者の7名とであった。)上記、第1、2班は、ナムディン省において、現地調査を行った。バックコックむら周辺の、昨年度の対象村落群と隣接する村落群で、昨年度と同様の目的、方法で調査した。(第2班)
現代アメリカのスクール・ベースド・マネイジメントに関する類型及び事例研究

80年代以降のアメリカにおいてSBM(School-Based Management)は教育改革の一大主題となっており、全米各地で多様に構想され実験されている。SBMは3つに類型化されうるが、第一の類型はSSB(School Site Budgeting)と呼ばれ、第2のそれは学校の共同決定(shared decision making)を重視し、親の学校参加を強調する類型とみなせる。そして第3の類型が、教員などの専門職自治を中核とするSBMの類型である。なかでも第3の類型は、80年代後半以降-いわゆる「第2の波」-において改革理念として前面に出されている教員の専門職主義を具体化する形態でもあり、SBMの主流となっている。本年度は、こうした類型化を前提に第3類型の事例分析に焦点をあわせることにして、その代表的存在としてアメリカでも注目されているフロリダ州デード郡のSBM/SDM(School Based Management/Shared Decision Making)の実験を分析した。この成果は、「学校の再生と教員参加型のSBM」というタイトルで論文とした(平原春好編『学校参加と権利保障』出樹出版、93年刊行予定)。その内容を要約すれば、デード郡のSBM実験はSDM(共同決定)という名称のとおり、校長や教員をはじめとして、親と住民、それに生徒さえ学校管理の主体に含まれており、これらが協議会を構成する形態をもつ。しかしこの実験の重点は、教員の人事や評価、教育内容と生徒管理という領域の意志決定において、教員達が協同することを促すことにある。つまり、それまでの校長による学校自治から教員集団の自治への転換を実験の実質としている。こうして、学校が校長中心の官僚的な組織文化を持つものから、教員相互の自律的で協同的な組織文化を持つものに革新されつつある。この組織文化の革新が学校を再生させる内在的な力であり、ここに教員参加型のSBMの存在意義がある。
食品を用いた抗原特異的な免疫抑制法の確立とメカニズムの分子生物学的解析

本研究では,アレルギーの治療への応用を目指し,減感作療法のメカニズムを分子レベルで解明することを目的としている.本研究により,T細胞における免疫寛容と活性化の誘導の決定にカルシウムシグナルとJNKシグナルの強度のバランスが重要であり,それらの強度を薬剤により変化させることで,寛容化と活性化を任意に制御出来ることをin vitroにおいて実証した.さらに,次世代シーケンサーを用いたトランスクリプトーム解析により寛容化T細胞において発現が変化する遺伝子を網羅的に同定し,その中から,寛容誘導時においても発現が上昇している遺伝子を同定した.これらの知見は免疫寛容を安全確実に誘導する方法の確立に繋がる.本研究では,現在アレルギーの唯一の根治的治療法として期待されている減感作療法のメカニズムを分子レベルで解明し,経口減感作療法としてアレルギーや自己免疫疾患の治療へ応用することを目的としている.昨年度は寛容化T細胞に特異的に発現する遺伝子の網羅的解析を行った.卵白アルブミン(OVA)特異的T細胞レセプタートランスジェニックマウス(DO11.10)の脾臓由来のTh1細胞を用いて,抗CD3抗体によって細胞を刺激することで免疫寛容を誘導した.qPCRによりIFN-γおよびGRAILの発現量の変化を評価することで寛容化を確認した.得られた寛容化T細胞と正常T細胞を用いて次世代シーケンサーによる遺伝子発現の網羅解析を行い,寛容化T細胞に特異的に発現する遺伝子を同定した.同定された遺伝子の中にはユビキチンリガーゼや遺伝子発現のエピジェネティック制御に関わる遺伝子が含まれていた.また,前年度にT細胞の寛容化と活性化の決定に関与するシグナル経路の候補として見出したJNK経路について,阻害剤を用いることで実際に寛容化と活性化を人為的に制御することが可能であることをin vitro試験において実証した.DO11.10より得たTh1細胞を抗CD3抗体を用いて活性化条件で刺激した.その際,種々の濃度のJNK阻害剤を添加した.レスティング後,細胞を抗原刺激したところ,JNK阻害剤の添加により活性化ではなく寛容化が誘導されることが明らかとなった.これにより,JNK経路が寛容化と活性化を決定していることが実証された.一方で,高濃度のJNK阻害剤の存在下でも完全な寛容化の誘導は観察できず,JNK経路以外にも活性化と寛容化の決定に関わる経路が存在することが示唆された.本研究では経口減感作療法のメカニズムを細胞レベル,分子レベルで明らかにすることを目的としている.前年度までに,アナジー化T細胞において発現が変化する遺伝子を次世代シーケンサーによって網羅的に解析すると共に,アナジー化の誘導決定においてカルシウムシグナルとJNKシグナルのバランスが重要な役割をもつ可能性を示した.最終年度はアナジー化T細胞において発現量が変化する遺伝子の網羅解析について再現実験を実施すると共に,統計解析を行った.3種類の検定法を用い,全てにおいて両群間に有意差の認められた遺伝子を194個同定した.次に,アナジー化T細胞において発現が1.5倍以上に増加していた遺伝子の中から転写因子やエピジェネティック制御に関与している遺伝子を9個選択し,アナジー化刺激を受けた直後のT細胞における発現をRT-PCRによって解析した.転写因子であるEgr2がアナジー化刺激の直後に強く発現誘導されることが明らかとなり,Egr2がアナジー化T細胞への分化を制御する重要な因子である可能性が示唆された.さらに,アナジー化T細胞における遺伝子発現の変化に対するエピジェネティック制御の関与を網羅的に明らかにするため,アナジー化T細胞からDNAを抽出しバイサルファイト処理をした後に,次世代シーケンサーによってDNA配列を解析した.今後の解析によって,アナジー化T細胞における特定の遺伝子発現の変化がエピジェネティックに制御されていることを実証することで,アナジー化のメカニズムの全貌を理解することに繋がる成果である.また,ヒトT細胞株を用いて,異なった強度のJNKシグナルの共存下では,アナジー化と活性化の誘導に必要なカルシウムシグナルの強度が異なることを実証した.これらの結果はアナジー化の分子メカニズムの全貌を理解するとともに,アナジー化を人為的に制御する方法の確立にも大きく貢献をすると期待される.本研究では,アレルギーの治療への応用を目指し,減感作療法のメカニズムを分子レベルで解明することを目的としている.本研究により,T細胞における免疫寛容と活性化の誘導の決定にカルシウムシグナルとJNKシグナルの強度のバランスが重要であり,それらの強度を薬剤により変化させることで,寛容化と活性化を任意に制御出来ることをin vitroにおいて実証した.さらに,次世代シーケンサーを用いたトランスクリプトーム解析により寛容化T細胞において発現が変化する遺伝子を網羅的に同定し,その中から,寛容誘導時においても発現が上昇している遺伝子を同定した.これらの知見は免疫寛容を安全確実に誘導する方法の確立に繋がる.本研究では,アレルギーや自己免疫疾患の治療への応用を目指し,現在アレルギーの唯一の根治的治療法として期待されている減感作療法のメカニズムを分子レベルで解明することを目的としている.本年度はまず始めに,in vitroにおいてT細胞に寛容と活性化を誘導する刺激条件を検討した.卵白アルブミン(OVA)特異的T細胞レセプタートランスジェニックマウス(DO11.10)の脾臓由来のTh1細胞を用いて,細胞を刺激する際に用いる抗CD3抗体やイオノマイシンおよびサイクロスポリンAの濃度を変化させることによって,免疫寛容および活性化を任意に誘導することに成功した.

次に,この実験系を用いて免疫寛容と活性化の誘導の決定に関わるシグナル経路を同定した.上述の実験と同様にTh1細胞を抗CD3抗体で刺激することにより免疫寛容を誘導する際に,種々のシグナル伝達経路の阻害剤を添加したところ,JNK阻害剤およびmTORシグナル阻害剤の添加により寛容誘導が促進されることを明らかにした.さらに,これらの実験によって得られた結果を基に分子レベルでの寛容誘導メカニズムを解析するために,多量の抗原特異的T細胞を得ることができるように,DO11.10の脾臓細胞よりOVA特異的抗原未感作T細胞ハイブリドーマを樹立した.磁気細胞分離により目的細胞を分取し,フローサイトメトリーによりT細胞株が樹立できたことを確認した.現在,限界希釈法によりクローニングを行っている.研究の遂行において,当初の計画とは方法を変更した内容があり,その為,実験の実施が若干遅れている部分はあるものの,予定していた研究内容が問題なく実施可能であることは実証出来たので,総合的な3年間の計画には影響を与えないと判断出来る.当初の計画ではTh1細胞株を樹立し得られた細胞を用いて実験を進める予定であり,前年度にTh1細胞株の樹立を行ったが,その後の実験により得られた細胞株の性質が不安定であり,実験への使用に適さないことが明らかとなった.ここで,新たな細胞株の樹立を試みるよりもマウスから得られる初代T細胞を用い,使用するマウスの頭数を増やすことで細胞数を確保する方が研究の速やかな遂行が可能であると判断した.そこで,DO11.10マウス脾臓より得たTh1細胞を用いて,寛容化T細胞に特異的に発現する遺伝子の網羅解析を行った.実験に必要な細胞数の確保に若干の時間を要したため,再現性を得るための追試が年度内に終了しなかったが,これに関しては現在実施中であり3年目の計画には大きな影響を与えないと判断している.また,細胞株ではなく初代細胞を用いたことで,より生体内での応答を反映した結果が得られたと考えている.また,前年度に同定したT細胞の寛容化と活性化の決定に関与する可能性のあるシグナル経路のうち,JNKシグナルに関して,阻害剤を用いることで実際に寛容化と活性化を人為的に制御可能であることをin vitroで実証することが出来た.この結果は,本研究の目的において大きな意義を持つとともに,次年度に行う生体内での実証に繋がる重要な成果である.研究の遂行において,実験の順番を当初の予定と変更したが,最終的には本年度の予定は達成できたと判断できる.当初の計画ではまずTh1細胞株を樹立し得られた細胞を用いて実験を進める予定であったが,抗原未感作T細胞の細胞融合効率が想定した以上に低く実験の遂行にあたり条件の検討などに時間を要したため,細胞株の樹立と並行して他の実験を行った.これらの実験は今後予定される分子レベルの解析に先立って細胞レベルでの応答性を解析することを目的としており,分子レベルでの解析と比較して実験に要する細胞数は少ない.その為,細胞株を用いなくともDO11.10マウスより得たT細胞を用いて実験をすることが可能であった.今後,分子レベルの解析を行う際には樹立したTh1細胞株を用いて刺激条件の確認を行う必要はあるものの,本年度にDO11.10