hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
捩れ構造による三角圏の分析

本研究では、三角圏の捩れ対に焦点を当てた。捩れ対は表現論における基本的な枠組みで、捩れ対があれば圏を部分圏に分解して調べることができる。「良い捩れ対」が発生する仕組みを知り、応用することが本研究の目的であった。得られた成果は次の通りである。(1)著しく高い対称性を呈する「ルコルマン三角形」を発見、これを用いて2つの圏の三角同値を示した。(2)「n鎖複体」のホモトピー圏および導来圏を調べて、これらが拡大環の(通常の鎖複体の)ホモトピー圏、導来圏と同値であることを示した。(3)捩れ対の要件として完備性と直交性があるが、完備性のみをみたす対(弱捩れ対)が商三角圏における捩れ対と対応することを示した。1.写像の特異圏の研究研究代表者がS.Iyengarと定義した「写像の特異圏」は環準同型写像がスムーズであるときに消失するが、消失はスムーズ性を導かない。「写像の○○圏」としては、準同型写像の性質を必要十分に判定するものが望ましい。その意味で、研究代表者らが定義した三角圏消失の十分条件を調べると同時に、写像の性質を抽出する圏を探す試みを続けた。本年度はホモロジー的なアプローチにより、与えられた加群の射空間をホモロジーに持つような複体の構成方法を見出した.S.IyengarおよびD.Murfetとの共同研究による。2.部分圏や商圏における捩れ対の研究捩れ対は三角圏を分析する鍵であるが、商圏や部分圏との交叉をとると、一般には保たれない.捩れ対(A,B)が三角圏Tの安定t構造のときは、ある部分圏Sによる商圏T/Sにおいても商像(A/S,B/S)が安定t構造であることと、部分圏Sにおいて、交叉(A∩S,B∩S)が安定t構造であることは同値であることが知られている。この事実の一般化として、以下を得た。1.(A,B)が安定t構造よりも条件の緩いt構造のときは、商像がt-構造であれば交叉もt-構造であること、双対として2.(A.B)が余t構造のときは、交叉が余t-構造であれば商像も余t-構造であることを得た.Sが捩れ対(S,S')をなすときには、更に考察を進めることができる。(A∩S,B∩S)が捩れ対となることと(S∩B,s'∩B)が捩れ対となることとの間に必要、十分、必要十分の関係が捩れ対の条件に応じてあることも分かった。1.捩れ対の生成三角圏の異なる部分圏A,Bを写像錐によって貼り合せた充満部分圏A*Bは、元の2つの圏の性質を併せ持つが、必ずしも三角部分圏にならない。A*Bが三角部分圏になるための必要十分条件は、B*AがA*Bに含まれることであることを示した。アーベル圏に関してセール性を判定する同様の結果がが吉澤によって得られているが、コンパクト対象の挙動に差があることを見た。すなわち加群圏ではAがコンパクト対象のなす部分圏であるとき、A*Bは常にセール圏になるが、三角圏では同様の事実は成り立たない。さらに、三角圏の特質を生かして、与えられた部分圏から商・交叉・写像錐による貼り合せなどの基本操作によって(1)安定t構造(2)recollement(3)三対称recollementを生成する方法を見出した。既に知られている三対称recollementは、この方法で再現することができる。本研究は、前年度の研究においてAuslander圏とBass圏の貼り合せの際に、貼り合せの順序を変えると包含関係が生ずる状況に端を発しており、新しい判定条件は、この状況を説明する。P.Jorgensenとの共同研究による。2.n-複体のホモトピー圏複体とは、微分写像を持つ次数つき加群で、微分写像の2乗が消失するものである。自然な拡張として、微分写像のn乗が消失する次数つき加群をn-複体と呼ぶ(Kapranov).n-複体のなすホモトピー圏について、(1)懸垂と写像錘の基本性質(2)(n+1)-対称recollementの存在(3)Cohen-Macaulay加群の安定圏との対応(4)他のホモトピー圏との対応がわかった。伊山・宮地との共同研究による。

平成25年度の研究実績は、以下の通りである。(1)N-複体に関するもの:鎖複体(2-複体)を一般化したN-複体の導来圏を構成し、その三角圏構造を明らかにした。得られた結論は、次の通り。環上のN複体の導来圏は、拡大環である(Nー1)次上半行列環の古典的な鎖複体(2-複体)の導来圏と三角同値である。N-複体は、HochschildコホモロジーやHopf代数など様々な理由から研究されている。研究代表者らがN-複体に注目した動機は、ルコルマン多角形を自然に持つ三角圏として知られていないものを構成することであった。その意味では予想外の展開となったが、N-複体の今後の研究には一石を投じることとなった。(2)三角圏の貼り合せに関するもの:与えられた三角圏Tにおいて、三角部分圏の対U,Vの貼り合せU*Vは三角部分圏になるための条件を調べた。その結果、U*Vが三角部分圏になる必要十分条件は、UとVの交叉による商圏において、これらが反直交的であること、すなわちUからVへの射が自明なものしかないことを同値であることを得た。特に、T=U*Vなる対(U,V)は、商圏における安定t構造と一対一に対応する。更に、T=U*V=V*Wなる三つ組、T=U*V=V*W=W*Uなる三つ組はそれぞれ、安定t構造の高次元化であるルコルマン、ルコルマン三角形を商圏において構成することがわかった。この事実は、貼り合わせが三角圏であるような対が、捩れ対の一般化として捉えられることを意味する。(1)写像の特異圏についての研究局所平坦な環準同型写像は、導来圏間の三角函手を定義する。この三角函手によるファイバーの像で生成される三角圏を射の特異圏と定義した。この特別な場合は、環の特異圏と一致する。本研究の目的は、特異圏が環準同型の性質をどのように記述するかを知ることである。写像が潤滑なら特異圏が消失することは前年度までの研究で明らかにされていたが、逆は不成立なので、特異圏消失の必要十分条件を調べた。その結果、各対象間の射空間の同型が特異圏消失の必要十分条件であることを得た。(2)部分圏による三角圏の分解についての研究t構造などの三角圏の捩れ対は、三角圏を部分圏の貼り合せとして実現することである。捩れ対のように、直交する部分圏の貼り合せは拡大について閉じているが、部分圏の貼り合せは、一般には三角圏にならないため、三角圏の貼り合せがいつ三角圏になるのかは基本的な問題である。本年度の研究で得られた成果は、ふたつの三角圏の貼り合せが三角圏になるための必要十分条件が、交叉による商圏の中で直交することであることを示した。これは、直交する2つの三角圏の貼り合せがつねに三角圏になるという古典的な結果の一般化になっている。捩れ対の生成については、写像錐による拡大について期待以上の結果を得た。n-複体については、ほぼ当初の計画通りに進んでいる。射の特異圏については、当初に出た結果から新しい進展が少ない。25年度が最終年度であるため、記入しない。(1)写像の潤滑性を消失によって記述する圏を探すという当初の目的は達せられなかったが、特異圏が射空間の変化を記述することが解り、ホモロジー代数的な意味づけができた。(2)貼り合せが三角圏になる条件において、古典的な結果との関連が解ったことは評価できる。この視点からの三角圏の分解によるJordan-Hölder型の定理は、理論的には完成したが、実際に組成列を見つけることができないので、有用でないことが分かった。写像錐による拡大を基軸に、三角圏の可換性を研究する。その際に重要な例として注目しているのが、射空間が可換環上の加群構造をもつ三角圏や可換環のイデアルによって部分圏構造が決定される三角圏である。三角圏の部分圏による分解を分類するためには、特定の性質を持つルコルマンを分類することが重要である。
太陽フレアと磁場構造の発展

太陽は11年の周期で活動現象を繰り返しており、1989年頃から今回の活動極大期(第22期活動極大)に入った。活動極大期には黒点が数多く発生し、そのまわりでフレアと呼ばれる爆発現象も頻繁に見られるので、太陽活動の仕組みを探るのに格好の時期であり、前もって広範な観測計画が練られた。1991年夏に打ち上げられたわが国の太陽観測衛星「ようこう」はその中心に位置するものであり、太陽コロナやフレア爆発について次々と新しい発見をもたらしている。「ようこう」衛星を支援する地上からの観測も極めて積極的に行われている。日本では国立天文台と京都大学、中国では北京天文台と南京大学を中心として、可視光を用いた太陽の磁場・フレア爆発の観測、電波観測による高エネルギー粒子生成過程の観測などをもとに、太陽の表面からコロナにいたる様々な磁場構造とその中で起こる活動現象とその中で起こる活動現象についての研究が活動に行われている。本研究では、これら各々の観測結果を総合することにより、科学的成果をより一層大きなものとすることをめざした。我々は平成45年度に同じ研究代表者による国際学術研究を実施しており、今回の研究課題はその自然な延長上にあったので、両国研究者はこれまでの実績も踏まえて年度当初より各々の研究を進行させ、平成6年8月31日9月5日に中国・敦煌市においてワークショップを開催し成果の発表を行った。参加者は本研究課題による日本側研究者13名、中国側約30名、韓国、台湾、アメリカから6名であった。アメリカ在住の中国人研究者も2名参加した。講演は約50件で、このほかポスター発表も10件程度あった。会議の集録の編集は中国側が担当し、現在印刷中である。発表の主なものは、日本側では、人工衛星「ようこう」による最新の成果(特にフレアの磁気リコネクションモデルの確立に関するもの)、野辺山電波ヘリオグラフの初期成果、国際共同観測による活動領域生成過程の観測研究など、中国側では、優れた磁場観測装置を有する北京天文台を初め中国各地の太陽観測所の最近の成果、高時間分解能による電波観測などであった。「ようこう」のX線観測と、地上からの光学観測、電波観測を組み合わせた研究は中国においても盛んに行われるようになってきており、これには本研究課題の寄与が大きいといってよい。ワークショップの後、新たな共同研究もいくつかスタートした。また会期中に、今後の「ようこう」衛星のデータ解析を共同で効率よく進めるための、データの交換方法などに関する打ち合わせも行われた。理論的研究の発表も多く中国側からなされたが、研究分野に片寄りがみられ、やや時流に遅れたテーマの選択となっていることが懸念された。これは外国との研究交流の機会の少なさによるものと推察され、今後とも日中ならびに諸外国との学術交流を推進する必要が感じられた。理論的研究の重要なツールである計算機の環境も、改善はしてきているものの未だ不十分という不満を中国側研究者の多くが持っていた。将来の観測装置については、わが国は西暦2000年を目指して、口径50cmクラスの光学望遠鏡を打ち上げスペースからの高分解能の太陽観測を計画している。この発表に対し、中国も類似の計画を持っていることがワークショップの講演で発表され、その準備として気球による実験を計画していることも報告された。韓国は、現在建設中の新しい太陽磁場観測望遠鏡の現状について発表した。アジア地域の太陽物理研究は現在非常に活発であるといえる。今後の研究の継続について、中国側は中国科学院や中国自然科学基金の援助を申請して行く計画である。日本側も、科学研究補助金ないしは日本学術振興会の国際協力事業などを申請し、共同研究をさらに発展させて行きたいと考えている。

発表の主なものは、日本側では、人工衛星「ようこう」による最新の成果(特にフレアの磁気リコネクションモデルの確立に関するもの)、野辺山電波ヘリオグラフの初期成果、国際共同観測による活動領域生成過程の観測研究など、中国側では、優れた磁場観測装置を有する北京天文台を初め中国各地の太陽観測所の最近の成果、高時間分解能による電波観測などであった。「ようこう」のX線観測と、地上からの光学観測、電波観測を組み合わせた研究は中国においても盛んに行われるようになってきており、これには本研究課題の寄与が大きいといってよい。ワークショップの後、新たな共同研究もいくつかスタートした。また会期中に、今後の「ようこう」衛星のデータ解析を共同で効率よく進めるための、データの交換方法などに関する打ち合わせも行われた。理論的研究の発表も多く中国側からなされたが、研究分野に片寄りがみられ、やや時流に遅れたテーマの選択となっていることが懸念された。これは外国との研究交流の機会の少なさによるものと推察され、今後とも日中ならびに諸外国との学術交流を推進する必要が感じられた。理論的研究の重要なツールである計算機の環境も、改善はしてきているものの未だ不十分という不満を中国側研究者の多くが持っていた。将来の観測装置については、わが国は西暦2000年を目指して、口径50cmクラスの光学望遠鏡を打ち上げスペースからの高分解能の太陽観測を計画している。この発表に対し、中国も類似の計画を持っていることがワークショップの講演で発表され、その準備として気球による実験を計画していることも報告された。韓国は、現在建設中の新しい太陽磁場観測望遠鏡の現状について発表した。アジア地域の太陽物理研究は現在非常に活発であるといえる。今後の研究の継続について、中国側は中国科学院や中国自然科学基金の援助を申請して行く計画である。日本側も、科学研究補助金ないしは日本学術振興会の国際協力事業などを申請し、共同研究をさらに発展させて行きたいと考えている。
トレーサビリティ・データマイニングの研究

トレーサビリティ・データマイニングとは,自動車産業のように数万点の部品からなる製品を,複数の部品メーカが階層的に組み立てる過程において,製品の故障が,どの部品に起因するのかを解析するための技術である.本研究では,仮想ロット分割法を導入し,故障の可能性の高い部品だけを選択的に探索できるリルダウンマイニング法を開発した.実装,評価した結果,従来法に比べ,データサイズが増加しても探索時間が短く,実用的であることを示した.トレーサビリティ・データマイニングとは,自動車産業のように数万点の部品からなる製品を,複数の部品メーカが階層的に組み立てる過程において,製品の故障が,どの部品に起因するのかを解析するための技術である.本研究では,仮想ロット分割法を導入し,故障の可能性の高い部品だけを選択的に探索できるリルダウンマイニング法を開発した.実装,評価した結果,従来法に比べ,データサイズが増加しても探索時間が短く,実用的であることを示した.本研究は,トレーサビリティ・データマイニングのアルゴリズム設計と計算機実験の2つから構成される.21年度は以下に示すようなアルゴリズム設計と評価用プログラムの開発を中心に進めた.(1)製造物トレーサビリティ・データのモデル化対象となるトレーサビリティ・データの特質を明らかにした.部品の階層構造はPart-Of関係になるが,個々の部品の組み付けデータは,1つの大きな木として管理されるのではなく,それぞれのノードがその1つ下の階層分だけを保持した分散データ構造となる.このようなデータ構造をXMLなどでモデル化することによって,サーバ間で交換可能な標準データ形式を設計した.このためによ文献や学会参加を通して設計・製造物のデータ標準の調査も行った.(2)分散階層構成を持つデータに対するマイニングアルゴリズムの開発分散階層データ構造に適合したドリルダウン型のマイニングアルゴリズムを設計した.これは製品レベルでの属性値(たとえば故障)と,1つ下のレベルの部品属性との相関関係から,製品レベルでの属性値に最も寄与している部品を検索し,この部品を構成しているサブ部品との関係を調べていく.これを繰り返すことによってドリルダウン型マイニングが可能になるが,ロット分割情報の利用や,分散マイニングの実行制御などの問題を解決していくことが必要である.文献や学会参加を通して最新のマイニング研究の状況についても調査した.(3)ドリルダウン型マイニングプログラムの開発設計したアルゴリズムを,Javaを用いて実行可能なプログラムとして開発した.また,アルゴリズム評価用のデータ生成プログラムも開発した.本研究は,トレーサビリティ・データマイニングのアルゴリズム設計と計算機実験の2つから構成される.平成22年度は,以下に示すような計算機によるアルゴリズムの評価を中心に進めた.(1)既存の並列分散マイニングアルゴリズムとの比較評価分散計算機環境下で,本提案のプログラムと既存の並列分散マイニングアルゴリズムを実行させて,比較評価を行った.評価は,計算時間,探索対象属性数,データソースアクセス数などを,製造工程のさまざまな前提条件下で仮想的にデータを生成して行った.まずトレーサビリティ・データ生成プログラムを開発・実装し,その後ネットワークで接続された分散環境の下で評価を行った.(2)製造工程トレーサビリティ・データによる故障原因分析の評価実際の製造工程を模倣した実験環境を構築し,RFIDタグとリーダを利用することによって,製造工程における組み付けデータを収集し,各製造者のデータサーバに保管し,これらのデータサーバをネットワークで接続することによって,本研究で開発したドリルダウン型マイニングシステムを実証実験した.構築する実験設備には,RFIDリーダとアンテナを複数台用意することによって,流通過程での部品受領と製品出荷のタイミングを取得できるようにした.また,データは各ノードのサーバで保管し,インターネットの標準WebServicesプロトコルであるEPCISによってネットワークを介してデータ交換ができるようにした.さまざまな製造条件と不具合条件の下で実データを収集して,データマイニングを評価できるような環境を構築した.本研究は,トレーサビリティ・データマイニングのアルゴリズム設計と計算機実験の2つから構成される.前年度までに,トレーサビリティ・データマイニング・アルゴリズムを実装し,これを用いた応用として,製造工程トレーサビリティ・データによる故障原因分析を行った.最終年度である23年度は,これらアルゴリズム開発・実験・評価の結果をまとめて,論文投稿および学会発表を行った.その結果,この分野を代表する学会である電子情報通信学会と日本データベース学会の論文誌に採録された.また,関連する研究会等での学会発表を5件行うことができた.また,研究の成果物である2つのプログラムとシステムについて,以下のように再利用可能なリポジトリ化および,デモシステムの開発を行い,大学の産学連携イベントにおいて公開した.(1)トレーサビリティ・データマイニング・プログラムトレーサビリティ・データモデルの仕様を定義し,その上で相関関係を発見する分散マイニング・アルゴリズムであるトレーサビリティ・データ・マイニング・プログラムを,再利用可能な形でレポジトリ化した.また,性能比較に用いるための標準データを生成するためのトレーサビリティ・データ生成プログラムについても開発したものをレポジトリ化した.(2)製造工程トレーサビリティ・デモ・システムRFIDタグとリーダを用いて実際の製造工程を模倣したデモシステムを開発した.この中で,人・物・情報の流れを視覚化し,トレーサビリティとデータマイニングの利点を直感的に理解できるようにした.
大学・総合病院放射線科における歯科用ディジタルX線画像診断装置の有効利用法-イントラネット対応の歯科用mini-PACSの構築とその有用性の検討-

本研究の目的は、大学・総合病院において歯科用ディジタルX線画像診断装置を活用するための一方法として、最近注目されているイントラネット技術を応用した歯科用mini-PACSの構築を試みることにある。本年度に行った作業は以下の通りである。1.ディジタル口内法X線画像診断装置Digora(Soredex/Orion Co.)で得た画像をGIFフォーマットに変換し、Oracle 7 Workgroup Server R7.3(Oracle)で作成したデータベースに登録した。また、画像データとともに、各種患者情報および担当医氏名も登録した。これをサンプルデータベースとした。2. WWWサーバーソフトIIS3.0(Microsoft)を利用し、データベースで管理された画像データならびに患者情報をWWWブラウザソフトで閲覧できるようにした。その際、担当医以外には閲覧できないようにした。現状では、ディジタルロ内法X線画像診断装置で得た画像情報をデータベースに組み込むのに人の介在が必要である。現在、画像情報の発生に伴って自動的にデータベースに組み込まれるよう改良を行っている。歯科用ディジタルX線画像診断システムに特化した歯科用mini-PACSを構築するために行った本年度の作業は、以下の通りである。2.PCサーバー内に汎用データベースソフトOracle 7 Workgroup Server R7.3(Oracle)をインストールし、各client PCからデータベースにアクセスできるよう各種設定を行った。さらに、PCサーバー内にWWWサーバーソフトIIS3.0(Microsoft)をインストールし、PCサーバー上に作成したホームページをclient PCから閲覧できるようにした。3.口内法ディジタルX線画像診断システムDigora(Soredex Orion)をLANに接続した。4.取り敢えず、Digoraで得た画像を各client PCで閲覧できるようにするため、Digora専用のデータベースソフトSolid serverのclient/server版をPCサーバーにインストールし、各client PCにDigora専用のハンドラ-ソフトDigora for Windowsをインストールした。
多糖合成酵素に関する新しい分子反応機構の構築と応用研究

多糖合成酵素と中型オリゴ糖合成酵素を分子解析することにより、反応に関わる構造因子の決定が目的である。また、本因子の制御で新たなオリゴ糖の生成も目的であり、以下の結果を得た。(1)多糖合成酵素:触媒アミノ酸は2つのGluであった。C末端領域に多糖合成の因子が存在した。(2)中型オリゴ糖合成酵素:立体構造を解明し、触媒残基をAspおよびGluと決定した。活性部位から離れた2つの芳香族アミノ酸の役割を調べ、1つが酵素機能を向上させることが判明した。多糖の合成酵素が示す反応を「転移作用(初発反応)と伸長作用」に分け、1)分子解析を行い、かつ、2)合成される多糖の構造をコントロールするが目的である。合成酵素を研究する世界中の科学者は、触媒反応に「伸長」を加える理論を持っていない現状がある。我々は、オリゴ糖から多糖を合成する酵素(多糖合成酵素)のドメイン削除体を構築した。削除体はnative酵素と同一の転移能を示したが、伸長反応が大巾に低下した。さらに中型のオリゴ糖を合成する新規酵素(中型オリゴ糖合成酵素)のアミノ酸置換体に長鎖生成物を産する現象を見出した。この2つの事例は、合成反応を転移と伸長に区別でき、別個の構造因子により両作用の制御が可能であることを示唆する。両酵素を実験対象に、反応の分子機構究明と分子サイズ(物性)の異なる多糖の構築・提供を行う。(1)酵素結晶化による立体構造解析:昨年度から立体構造解析を意図した酵素結晶の調製を行ってきた。中型オリゴ糖合成酵素は幸運にもX線構造解析が可能な結晶が得られたが、多糖合成酵素の場合は困難であった。従って、前者は当該構造を用いて以下の解析を行い、多糖合成酵素は相同酵素を用いることにした。(2)中型オリゴ糖合成酵素の分子解析:活性部位付近のループに変異を導入したところ、オリゴ糖合成に変化が生じた。従って、当該構造因子が本酵素の中型オリゴ糖合成に重要であることが示された。さらに長鎖オリゴ糖の生成を制御できるアミノ酸を見出した。(3)多糖合成酵素を用いた削除体実験:昨年度、N末端削除は活性を低下させることを見出したので、C末端の削除体に着目し実験を進めた。得られたC末端削除体は「長鎖生成物を生産する現象」を示した。さらなる解析から構造因子が活性ドメインの近傍に存在している可能性を得た。多糖の合成酵素が示す反応を「転移作用(初発反応)と伸長作用」に分け、1)分子解析を行い、かつ、2)合成される多糖の構造をコントロールすることが目的である。我々は、オリゴ糖から多糖を合成する酵素(DDaseと略)のドメイン削除体を構築した。さらに中型のオリゴ糖を合成する新規酵素(MSaseと略)のアミノ酸置換体に長鎖生成物を産する現象を見出した。DDaseとMSaseを実験対象に、反応の分子機構究明と分子サイズ(物性)の異なる多糖の構築・提供を行う。(1)X線結晶構造解析:DDaseとMSaseの遺伝子を大腸菌で発現させ、組換え酵素を大量に精製した。また、DDaseに関してはドメイン削除体も大量に調製した。得られた酵素の結晶化条件を調べ、X線構造解析用の単結晶を調製中である。当該実験は次年度も続行させる。(2)ドメイン削除体:N末端やC末端からのアミノ酸配列の削除体を作製し、多糖合成を評価した。DDaseはC末端を削除しても活性に影響がないが、N末端削除で大きく活性が失われた。MSaseは活性部位の近傍に伸長作用を制御する部位があると考えられた。初年度ではあるが、酵素の結晶化作業が順調に進められ、かつDDaseとMSaseにおけるドメインの機能を明らかにできたため。研究計画に変更はない。すなわち、触媒ドメインと伸長ドメインに関しさらなる解析を行う。主に消耗品費に当てたい。次年度は最終年度であり成果報告にも活用する。
上位頚椎(環・軸椎)における3次元動態解析

1.健康成人男性20名,平均27.7歳を対象とし,頚椎の50度斜行二方向同時X線撮影を行った。得られたX線フィルムより各椎体のlandmarkを読みとり,ディジタイザ-およびパ-ソナルコンピュ-タ-によりなる3次元解析装置を用い計測した。環椎のlandmark設定は,両側側魂を合わせたものを楕円形椎体とみなしその上下面の端点と横突起の左右を識別し,これらをlandmarkとした。2.従来の撮影方法では頚椎を捻転すると,環椎が後頭骨,下顎骨,歯牙とかさなりlandmark読みとりが困難なため,躯幹を捻転させ基準フレ-ム内では左右捻転時においても頭部が一定方向をむくようにした。また頭部前側方よりの撮影には+3゚,後側方よりの撮影にはー3゚のX線入射角をつけることで環椎landmark読影を良好なものとした。3.頚椎捻転にともなう上位頚椎の主たるcoupling motionはC_1ーC_2間では捻転と反対方向への11.1゚の側屈であり,後頭骨ーC_1では9.5゚の後屈であった。4.頚椎捻転時,C_1C_2間において回旋の約80%(片側37.8゚)が行われており後頭骨ー_1間では4.1゚逆回旋していた。このような逆回旋は全対象者の75%にみられた。5.C_1ーC_2間の回旋可動域が大きいほどC_2以下の下位頚椎の回旋可動域は小さく後頭骨ーC_1間の逆回旋も増す傾向にあった。6.C_1ーC_2間の回旋運動中心は歯突起やや後方に位置していた。
ニッケル錯体F430をコファクターに有するメタン発生酵素MCRの機能モデル構築

メタン細菌ではメチル補酵素M還元酵素(MCR)が存在し、二酸化炭素代謝物の分解によるメタン生成が繰り広げられている。これにはコファクターF430とよばれるモノアニオン環状テトラピロール配位子に有するニッケル錯体が活性中心として働き、金属ー炭素結合(Ni-CH3種)を介しながらメチル基の転移を促している。本研究での目的は、この非常に複雑なF430配位子の環骨格であるコルフィン環を含む酵素に対する厳密なモデル反応の再現や酵素が繰り広げている触媒反応への応用を図ることにある。具体的には、タンパク質マトリクスを駆使したF430の実践的機能モデルの創製と、メチル基転移酵素の詳細な反応機構への言及を目標とし、新しい生体類似触媒構築への可能性を模索する。初年度は、コファクターF430のモデルとして、ニッケルをモノアニオン環状テトラピロール配位子であるテトラデヒドロコリンに挿入した人工補因子を設計、合成した。各種分光法及び結晶構造解析により人工補因子を同定し、アポタンパク質に挿入した。アポタンパク質にはヘムタンパク質であるミオグロビンを選択し、ヘムを除去した後、人工補因子を挿入し、還元条件下において再構成タンパク質を得た。複合化を確認し、ヨウ化メチルを基質とするメタン発生について評価したところ、人工補因子のみでは有意な量のメタンは検出されなかったが、再構成タンパク質において、触媒的なメタン発生を確認した。このことから本系がMCRの機能モデルとして働くことを確認した。今後はこの再構成タンパク質を基盤として、より天然の反応条件に近い条件下で作用するモデル及び人工酵素の構築をめざす。初年度はまず、天然酵素の補因子であるF430のモデルとして、ニッケルのモノアニオン環状テトラピロール配位子であるテトラデヒドロコリンに挿入した人工補因子を設計し、合成した。同定は、NMR、EPR、可視紫外吸収スペクトル及びX線結晶構造解析により実施し、設計通りの化合物が得られていることを確認した。次に酸素貯蔵タンパク質であるミオグロビンについて酸性条件下で2-ブタノンにより処理することで、ヘムが除去されたアポタンパク質を得た。合成した人工補因子とアポタンパク質を混合し、再構成ミオグロビンの調製を実施した。可視紫外吸収スペクトル変化から解離定数を算出し、数十μMであり、強く結合していることが明らかとなった。さらにEPRやCDスペクトル測定から還元された1価の状態でミオグロビンのタンパク質マトリクス内に保持されていることが示された。またタンパク質とニッケル錯体の複合化は質量分析によって直接的に観測された。続いて、ニッケル中心の酸化還元電位を測定したところ、タンパク質中の人工補因子の酸化還元電位は人工補因子のみの場合に比べて正側にシフトしていることが明らかになった。このことから、反応性についても異なることが示唆され、実際に比較的弱い還元剤であるジチオナイト存在下でヨウ化メチルを炭素源とするメタン発生を試みたところ、人工補因子のみでは検出されないメタンが、再構成タンパク質の働きによって触媒的に発生することをガスクロマトグラフィーの測定から確認した。このことから本再構成ミオグロビンはMCRの機能モデルとして機能することを示した。今後の展開としては、F430のモデルとして人工補因子として合成したニッケルテトラデヒドロコリン錯体の改良とミオグロビンへの変異導入や他のヘムタンパク質マトリクスを利用することで、さらなる反応性の向上をめざし、天然のメタン発生酵素であるMCRの反応の再現をめざす。前者の人工補因子に関しては、ジテトラデヒドロコリンやビピリコロールのようにモノアニオンを維持したまま、高い反応性の活性種が期待される新たな錯体の設計及び合成を実施する。錯体の評価もこれまでと同様に詳細に実施する。後者のミオグロビンの変異導入に関しては、錯体の上部に存在する遠位のヒスチジンを嵩の小さなアラニンやメチル供与体となり得るメチオニンに置換する試みを実施する。また金属中心の軸配位子の置換は大きな反応性の変化をもたらすので、複合化が阻害される可能性もあるが積極的に試みる。現在はヒスチジンが配位していると考えているが、より強く配位するシステインや弱く配位するグルタミン等が配位する変異体とニッケル錯体の複合化を検討する。安定に複合体である再構成タンパク質が得られる場合はX線結晶構造解析を用いた詳細な構造評価も試みる。また構造が明らかになった場合、結晶に基質や還元剤を染み込ませ、中間体の直接観察にも挑戦したい。他のヘムタンパク質も積極的に用いて、物理化学的性質と反応性の変化を系統的に理解し、天然酵素の作用機序解明と人工酵素への展開を精力的に実施する。特に、本系は天然酵素に比べてまだ反応性が十分でないので、反応性の向上による天然の基質に近いメチル供与体によるメタン発生に注力する。

初年度は、コファクターF430のモデルとして、ニッケルをモノアニオン環状テトラピロール配位子であるテトラデヒドロコリンに挿入した人工補因子を設計、合成した。各種分光法及び結晶構造解析により人工補因子を同定し、アポタンパク質に挿入した。アポタンパク質にはヘムタンパク質であるミオグロビンを選択し、ヘムを除去した後、人工補因子を挿入し、還元条件下において再構成タンパク質を得た。複合化を確認し、ヨウ化メチルを基質とするメタン発生について評価したところ、人工補因子のみでは有意な量のメタンは検出されなかったが、再構成タンパク質において、触媒的なメタン発生を確認した。このことから本系がMCRの機能モデルとして働くことを確認した。今後はこの再構成タンパク質を基盤として、より天然の反応条件に近い条件下で作用するモデル及び人工酵素の構築をめざす。初年度はまず、天然酵素の補因子であるF430のモデルとして、ニッケルのモノアニオン環状テトラピロール配位子であるテトラデヒドロコリンに挿入した人工補因子を設計し、合成した。同定は、NMR、EPR、可視紫外吸収スペクトル及びX線結晶構造解析により実施し、設計通りの化合物が得られていることを確認した。次に酸素貯蔵タンパク質であるミオグロビンについて酸性条件下で2-ブタノンにより処理することで、ヘムが除去されたアポタンパク質を得た。合成した人工補因子とアポタンパク質を混合し、再構成ミオグロビンの調製を実施した。可視紫外吸収スペクトル変化から解離定数を算出し、数十μMであり、強く結合していることが明らかとなった。さらにEPRやCDスペクトル測定から還元された1価の状態でミオグロビンのタンパク質マトリクス内に保持されていることが示された。またタンパク質とニッケル錯体の複合化は質量分析によって直接的に観測された。続いて、ニッケル中心の酸化還元電位を測定したところ、タンパク質中の人工補因子の酸化還元電位は人工補因子のみの場合に比べて正側にシフトしていることが明らかになった。このことから、反応性についても異なることが示唆され、実際に比較的弱い還元剤であるジチオナイト存在下でヨウ化メチルを炭素源とするメタン発生を試みたところ、人工補因子のみでは検出されないメタンが、再構成タンパク質の働きによって触媒的に発生することをガスクロマトグラフィーの測定から確認した。このことから本再構成ミオグロビンはMCRの機能モデルとして機能することを示した。今後の展開としては、F430のモデルとして人工補因子として合成したニッケルテトラデヒドロコリン錯体の改良とミオグロビンへの変異導入や他のヘムタンパク質マトリクスを利用することで、さらなる反応性の向上をめざし、天然のメタン発生酵素であるMCRの反応の再現をめざす。前者の人工補因子に関しては、ジテトラデヒドロコリンやビピリコロールのようにモノアニオンを維持したまま、高い反応性の活性種が期待される新たな錯体の設計及び合成を実施する。錯体の評価もこれまでと同様に詳細に実施する。
キメラ抗原受容体導入発現γδＴ細胞による悪性胸膜中皮腫の免疫療法

難治性の疾患である胸膜中皮腫に対する抗原特異的免疫細胞治療を開発するため、γδT細胞にメソテリン特異的受容体遺伝子(MesoCAR)を導入する技術を確立した。In vitro/ in vivoでのMesoCAR+γδT細胞の抗腫瘍効果が確認された。MesoCAR+αβT細胞と比較し、遜色ない抗腫瘍効果だった。正常組織に対するoff-tumor/on-target toxicityは認められず、移植片対宿主病も誘導されなかった。MesoCAR+γδT細胞を用いた免疫治療は、胸膜中皮腫含むメソセリン陽性腫瘍に対して副作用を起こさずに抗腫瘍効果を発揮する有効な治療法となる可能性が示された。本研究の目的は、難治性の疾患である胸膜中皮腫に対する抗原特異的免疫細胞治療を開発することである。末梢血から採取した患者の自己γδT細胞にメソテリン特異的受容体遺伝子(MesoCAR)を導入して悪性中皮腫細胞特異的なキラーT細胞へと改変し、再び患者に投与する。まず受容体の一過性発現が得られるメッセンジャーRNA(mRNA)を導入し臨床試験を実施し、安全性を確認した後レンチウイルスを用いた遺伝子導入を行う。平成24年度においては、治療に用いるMesoCAR^+γδT細胞の投与細胞数、投与間隔、投与回数などを設定するための基礎的なデータを集積するため、結腸・直腸癌肺転移切除後の再発予防(UMIN000000854)に対する自己γδT細胞治療の臨床試験においてγδT細胞の投与を受けた患者から得られた検体を用いて、フローサイトメーターによる末梢血中のγδT細胞の動態の解析とサイトカインの産生を検討した。1-2週間ごとに計8回投与されたγδT細胞は、IL-2の併用投与や内因性リンパ球の除去等の処置を必要とせず、生体内で安定して蓄積されていくことがわかった。蓄積されたリンパ球は、PMA/ionomycinやイソペンテニルニリン酸陽性腫瘍細胞に反応してIFN-γを産生し、かつ細胞傷害性穎粒を分泌するエフェクター機能を維持していた。また、投与γδT細胞のレセプター発現を検討したところIL-2Rα^-IL-7Rα^-IL-15Rα^-IL_2Rβ^+γ^+であったため、IL-15のトランスプレゼンテーションがこれらの細胞の生体内での維持に十分であることが考えられ、IL-2の併用投与は必要でないことが示された。このような自己γδT細胞にメソテリン特異的受容体遺伝子(MesoCAR)のメッセンジャーRNA(mRNA)を導入するため、Carl June博士から提供されたMesoCARのcDNAに3'UTRとポリAを付加して、より安定的な受容体発現を可能にするmRNA合成用のコンストラクトを作成した。エレクトロポレーション(EP)法で導入したCARの導入効率・発現率をフローサイトメーターで解析し最適化を行った。MesoCAR^+γδT細胞がメソテリン陽性がん細胞に対して強いIFN-γの産生と細胞傷害活性を示すことを確認した。末梢血から採取した患者の自己T細胞にメソテリン特異的受容体遺伝子(MesoCAR)を導入して悪性中皮腫細胞特異的なキラーT細胞へと改変し、再び患者に投与する。これまで、T細胞へのメソテリン特異的受容体(MesoCAR)導入技術を確立し、MesoCAR+T細胞のエフェクター機能解析を行った。今年度はNOD/Shi-scid,IL-2R-KO Jicマウス(通称NOGマウス)を用いた悪性中皮腫モデルの作製と移入治療に用いるMesoCAR+ T細胞の最適化を行った。モデルマウスに使用する細胞株を決定するため、NOGマウスに悪性中皮腫細胞株ACC-Meso1、ACC-Meso4、メソテリンのトランスフェクタントA431-mesoを接種し腫瘍の増殖を検討した。接種約50日後に安定して腫瘍の増殖がみられたACC-Meso4をモデル腫瘍に選んだ。また、MesoCAR+ T細胞の最適化のため、γδT細胞を培養開始10、12、14日後でMesoCARmRNAの導入を行いCARの発現を比較検討したところ、発現の強さに差はなくいずれも3日間CARの発現が持続した。次に腫瘍細胞に対する反応性をインターフェロンγ産生と細胞傷害活性で比較検討したところ、10日目のMesoCAR+ γδT細胞が最も高かった。培養後に得られるγδT細胞数は10、12、14日後と順に増加したが、エフェクター機能が最も強かった10日目のMesoCAR+γδT細胞が治療に最適と考えられた。現在、ACC-Meso4担癌NOGマウスに10日目のMesoCAR+γδT細胞を投与する準備を行っている。本研究の目的は、難治性の疾患である胸膜中皮腫に対し、末梢血から採取した患者の自己γδT細胞にメソテリン特異的受容体遺伝子(MesoCAR)を導入して悪性中皮腫細胞特異的なキラーT細胞へと改変し、再び患者に投与する細胞移入治療の開発である。CARを導入する細胞として、一般的にはαβT細胞が使用される。

したがって、MesoCAR+ γδT細胞の有効性を示すためには、MesoCAR+αβT細胞との比較が必要である。正常人の末梢血単核球を用いて、抗CD3/CD28抗体の刺激でαβT細胞を培養した。7日後にMesoCARの遺伝子導入を行った。In vitroにおいて、メソテリン陽性細胞に対するMesoCAR+ γδT細胞とMesoCAR+αβT細胞のサイトカイン産生能、細胞傷害活性を比較検討した。Meso-CARを導入したγδおよびαβT細胞は、ACC-MESO-4などのメソテリン発現細胞株を認識しIFN-γを産生したが、αβT細胞は同時にTh2タイプのサイトカインであるIL-6、IL-10も産生した。in vitroにおいてMeso-CAR+ γδT細胞は、Meso-CAR+ αβT細胞と同程度かそれより強い細胞傷害活性を示した。今年度までに、移入治療に用いるMeso-CAR+ γδT細胞の最適化、そしてin vitroでのMeso-CAR+ γδT細胞と、Meso-CAR+ αβT細胞のメソテリン発現細胞株に対する反応性を比較検討できた。また、NOGマウスに接種する悪性中皮腫のモデル腫瘍として、ACC-Meso1、ACC-Meso4、メソテリンのトランスフェクタントA431-mesoの中から、腫瘍接種後に安定して腫瘍の増殖がみられたACC-Meso4を選ぶことができた。本研究の目的は、胸膜中皮腫に対して末梢血から採取した患者の自己γδT細胞にメソテリン特異的受容体遺伝子(MesoCAR)を導入し、中皮腫細胞特異的なγδT細胞として再び患者に投与する治療の開発である。昨年度までに、移入治療に用いるMeso-CAR+ γδT細胞の最適化、そしてin vitroでのMeso-CAR+ γδT細胞と、Meso-CAR+ αβT細胞の反応性を比較検討した。Meso-CAR+ γδT細胞を用いた免疫治療は、胸膜中皮腫や他のメソテリン発現悪性腫瘍に対して、副作用を起こさずに抗腫瘍効果を発揮する可能性が示された。難治性の疾患である胸膜中皮腫に対する抗原特異的免疫細胞治療を開発するため、γδT細胞にメソテリン特異的受容体遺伝子(MesoCAR)を導入する技術を確立した。In vitro/ in vivoでのMesoCAR+γδT細胞の抗腫瘍効果が確認された。MesoCAR+αβT細胞と比較し、遜色ない抗腫瘍効果だった。正常組織に対するoff-tumor/on-target toxicityは認められず、移植片対宿主病も誘導されなかった。MesoCAR+γδT細胞を用いた免疫治療は、胸膜中皮腫含むメソセリン陽性腫瘍に対して副作用を起こさずに抗腫瘍効果を発揮する有効な治療法となる可能性が示された。26年度に検討できなかったin vivoの検討を27年度において実施する。NOGマウスに接種する悪性中皮腫のモデル腫瘍として、ACC-Meso4以外のもうひとつのモデル腫瘍を探し、二つの細胞株でin vivoの検討を行う。まずは、CARを導入したγδT細胞(MesoCAR+γδT細胞)と、導入していないγδT細胞(MesoCAR-γδT細胞)の移入治療で腫瘍抑制効果を比較する。次に、MesoCAR+γδT細胞とMeso-CAR+ αβT細胞の移入治療を行い、抗腫瘍効果を比較検討する。
Rhodococcus属細菌の非水系代謝機構の解明と油汚染土壌の浄化への応用

R.erythropolis PR-4は、培地/アルカンの二層培養系において、添加するアルカンの炭素数によって、アルカン粒子表面へ吸着する「吸着型」とアルカン粒子内へ転移する「転移型」の二つの異なる相互作用を示す株であり、バイオリメディエーションやバイオプロセスの宿主として期待されている。この場合、有機溶媒存在下での利用が想定されることから、有機溶媒と微生物細胞との相互作用を理解し、制御することが重要である。本研究ではこらの相互作用について物理化学的側面から検討を加えた。吸着型の代表としてn-ドデカン(C12)を転移型の代表としてプリスタン(C19)を選び、これらの条件下での細胞面の電荷、疎水性、細胞表層の原子組成、界面ギブスエネルギー変化、および疎水性表面に対する細胞の吸着力を検討した。その結果、C19を添加し、培養することにより細胞表面の疎水性が増大し、界面ギブスエネルギーが減少することで、疎水性表面に対する吸着力が増大し、細胞がアルカン層に転移するものと考えられた。各種培養条件から全タンパク質を抽出し、SDSPAGEを行った後、その発現パターンの違いなどをLC/MS/MSで解析した。その結果、プリスタン添加条件では、他の条件に比ベストレス応答タンパク質の過剰発現が確認された。そこで、これらの遺伝子をクローニングしPR-4株に導入し、二層培養下での細胞の局在性を検討した。同時に同遺伝の破壊を試みた。これまでに供試した条件で細胞の局在性が変化した形質転換体を取得したことから、今後の詳細な解析が望まれる。(1)PR-4株の炭化水素層へ転移するための培養条件の確立:PR-4が炭化水素粒子に転移する炭化水素としてプリスタン、表層に吸着する炭化水素としてドデカンを選び、培地/炭化水素の二層培養系における同株の細胞の局在性を振盪法により炭化水素の種類や添加量など様々な条件を設定して検討した。その結果、供試した条件では培養容器や振盪方法あるいは添加水素の添加量などに拘わらずプリスタンを添加した場合に細胞がプリスタン粒子に転移する現象が確認された。(2)PR-4株と炭化水素粒子との相互作用の物理化学的解析:微生物と炭化水素との間には、静電相互作用、疎水性相互作用および分子間力が働いており、微生物細胞表面の疎水性や電荷がその相互作用に大きく関与していることから、各種培養条件で細胞表面の疎水性を測定した。その結果、菌体が炭化水素粒子内に転移する条件では、細胞が炭化水素粒子の表面に吸着する条件よりも細胞表面の親油性が増大していることが分かった。(3)PR-4株の全タンパク質のプロテオーム解析:PR-4株を細胞が炭化水素粒子内に転移する条件、細胞が炭化水素粒子表面に吸着する条件および炭化水素無添加条件を設定し、全タンパク質を抽出し、SDSPAGEを行った後、その発現パターンの違いなどをLC/MS/MSで解析した。その結果、細胞が炭化水素粒子内に転移する条件では、他の条件に比べ、検出されるタンパク質の種類が減少する傾向が見られた。現在、詳細な検討を行っている。(4)PR-4株の分子遺伝学的解析:トランスポゾンシステムを用いて、培地/炭化水素の二層培養系において炭化水素粒子との相互作用の変化した形質転換体の取得を試みた。その結果、全49株の形質転換体の中でコロニー形態の異なる株24株を取得した。現在、炭化水素との相互作用などを検討している。PR-4が炭化水素粒子に転移する炭化水素としてプリスタン、表層に吸着する炭化水素としてドデカンを選び、昨年度から引き続き細胞の物理化学的特性とプロテオーム解析を試みた。

(1)PR-4株と炭化水素粒子との相互作用の物理化学的解析微生物と炭化水素との間には、静電相互作用、疎水性相互作用および分子間力が働いており、微生物細胞表面の疎水性や電荷がその相互作用に大きく関与していることから、各種培養条件での細胞表面の電荷、疎水性、細胞表層の原子組成を測定した。まず、細胞の表面電荷を検討したところ、ドデカンの添加によりIEPがアルカリ性側にシフトし、pH7-9の間で電荷が大きくなった。一方でプリスタン添加条件およびコントロールでは、電荷の大きさおよび変化パターンに大きな違いは無かった。続いて、接触角法および動的MATH法により細胞表面の疎水性を検討したところ、アルカンを添加することで細胞表面の疎水性は大幅に上昇し、表面エネルギーが低下した。最後に、XPSにより細胞表層の原子組成を検討したが、優位な差は確認できなかった。以上の結果、現在汎用されている物理化学的解析手法では、両者の違いを明らかにすることは出来なったことから、新たな手法の開発が望まれた。(2)PR-4株の全タンパク質のプロテオーム解析と分子育種各種培養条件から全タンパク質を抽出し、SDSPAGEを行った後、その発現パターンの違いなどをLC/MS/MSで解析した。その結果、プリスタン添加条件では、他の条件に比ベストレス応答タンパク質の過剰発現が確認された。そこで、ゲノム配列を素にこれら遺伝子の遺伝子破壊を試みた。現在、破壊株の確認を行っている。R. erythropolis PR-4は、水(培地)/有機溶媒(アルカン)の二層培養系において、添加するアルカンの炭素数によって、アルカン粒子表面へ吸着する「吸着型」とアルカン粒子内へ転移する「転移型」の二つの異なる相互作用を示す株であり、バイオリメディエーションやバイオプロセスの宿主として期待されている。この場合、有機溶媒存在下での利用が想定されることから、有機溶媒と微生物細胞との相互作用を理解し、制御することが重要である。本研究ではこれらの相互作用について物理化学的側面から検討を加えた。吸着型の代表としてη-ドデカン(C12)を転移型の代表としてプリスタン(Cl9)を選び、これらの条件下での細胞表面の電荷、疎水性、細胞表層の原子組成、界面ギブスエネルギー変化、および疎水性表面に対する細胞の吸着力を検討した。その結果、Cl9を添加し、培養することにより細胞表面の疎水性が増大し、界面ギブスエネルギーが減少することで、疎水性表面に対する吸着力が増大し、細胞がアルカン層に転移するものと考えられた。各種培養条件から全タンパク質を抽出し、SDSPAGEを行った後、その発現パターンの違いなどをLC/MS/MSで解析した。そこで、これらの遺伝子をクローニングしPR-4株に導入し、二層培養下での細胞の局在性を検討した。同時に同遺伝子の破壊を試みた。これまでに供試した条件で細胞の局在性が変化した形質転換体を取得したことから、今後の詳細な解析が望まれる。
ＩＬ－４による肝臓内ＮＫ細胞の活性化機構の解明

本研究は、申請者が新たに見出したIL-4応答性新規活性化NK細胞サブセットplasmacytoid NK (pNK)の誘導機序、細胞機能および生理的役割の解明を目的としている。本年度は、1.pNK誘導におけるIL-4の必要性の検討および2.IL-4とIL-13のNK細胞に対する作用の比較を中心に行った。1.について、pNK誘導にNK細胞に対するIL-4の直接的な刺激が必須か検討するため、IL-4Ra KOマウスを用いた解析を行った。野生型またはIL-4Ra KOマウスから単離したconventional NK (cNK)をCFSEでラベルしたのち野生型のIL-4過剰発現マウスに移植し、その後の変化を比較した。その結果、野生型由来のNK細胞を移植した場合には表面マーカーがpNK様に変化したのに対し、IL-4Ra KO由来のNK細胞を移植した場合には変化しなかった。さらに、増殖に伴い減衰するCFSEの蛍光強度が、野生型由来のNK細胞でのみ減衰し、IL4Ra KO由来のNK細胞ではほとんど減衰しなかった。このことから、cNKからpNKへの変化およびpNKの増殖に、IL-4の直接的な刺激が必須であることが示唆された。2.について、IL-4と様々な機能を共有するIL-13によって、pNKが誘導されるか検討するため、IL-13過剰発現マウスを解析したところ、NK細胞の増殖は認められたものの、pNKは誘導されなかった。また、野生型由来のcNKをIL-15にIL-13を加えて培養しても、IL-4を添加した時と同様のマーカー変化、機能亢進が見られず、IL-13にはNK細胞を直接活性化する作用が無いことが明らかになった。一連の研究結果から、pNKの活性化・増殖メカニズム、細胞機能、生理的意義についてまとまった知見が得られた。これらについて、国内外の学会で発表を行い、論文として国際誌に投稿した。(現在査読中)27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,申請者が新たに見出したIL-4応答性NK細胞サブセットplasmacytoid NK (pNK)の分化機序,細胞機能および生理的意義の解明を目的としている。特に本年度は,以下に示す4つの課題について解析を行った。(1) pNKの網羅的遺伝子解析,および結果から予想される細胞機能の検証(2) IL-4によるNK細胞への直接的な作用の解析(3) pNK増殖に関わる因子・細胞の同定(4) pNKの出現が予測されるTh2型疾患モデルマウスの解析(1)について,次世代シークエンサーを用いたpNKの網羅的遺伝子解析を行い,pNKを他のNK細胞と区別するマーカー分子の候補を得た。また,pNKの新たな機能として,GMCSFやIL-10を高発現することを見出した。(2)について,IL-4存在下で定常状態のNK細胞を培養することで,サイトカインや細胞傷害性タンパク質の産生能、および一部のマーカー分子の発現パターンがpNK様の性質に変化することを明らかにした。(3)について,pNKの増殖因子としてIL-15に着目し,IL-4過剰発現マウスの肝臓におけるIL-15の主要な産生細胞がマクロファージであること,IL-4により活性化したマクロファージがIL-15を介した高いNK細胞支持能を発揮することを明らかにした。(4)について,寄生虫感染マウスを解析し,感染後期の腸間膜リンパ節においてIL-4依存的にpNKに似た細胞が出現することを見出した。(1)-(4)の研究成果により,pNKの生理的意義の解明に向けて大きく前進することができた。これらの研究成果については,2014年12月に行われた日本免疫学会にて口頭およびポスター発表を行った。

また、野生型由来のcNKをIL-15にIL-13を加えて培養しても、IL-4を添加した時と同様のマーカー変化、機能亢進が見られず、IL-13にはNK細胞を直接活性化する作用が無いことが明らかになった。一連の研究結果から、pNKの活性化・増殖メカニズム、細胞機能、生理的意義についてまとまった知見が得られた。これらについて、国内外の学会で発表を行い、論文として国際誌に投稿した。(現在査読中)本年度は,初年度の研究計画にあったpNKの網羅的遺伝子解析およびTh2型疾患におけるNK細胞の解析を着実に遂行し,pNKの新たな性状・機能を明らかにするとともに,生理的な疾患モデルである寄生虫感染マウスにおいてpNKが出現することを見出すことができた。加えて,in vitroで定常状態のNK細胞からpNK様の細胞を誘導することに成功すると共に,in vivoでのpNKの増殖にIL-4応答性のマクロファージが寄与している可能性を示すことができた。こうした成果は,最終目標であるpNKの生理的役割の解明に直接貢献できるものであり,次年度により一層研究を押し進める原動力となることが期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,pNKの出現が確認された寄生虫感染モデルマウスの解析を中心に行い,pNKの生理的役割の解明を目指す。これまでに見出したpNKに特徴的な機能である高いGMCSF産生能,IL12応答性,細胞傷害活性などについて,寄生虫感染モデルにおいても確認できるのか,そしてそれがどのような意義を持つのかについて解析を行う。方法として,IL-4受容体ノックアウトマウスと野生型マウスとで感染時のNK細胞の機能を比較することで,IL-4依存的な応答を抽出する。さらに,NK細胞を除去する手法を感染マウスに実施し,寄生虫感染および宿主応答にNK細胞が与える影響についても解析する。また,IL-4応答性のマクロファージがNK細胞の支持に重要であると考えられたことから,マクロファージの除去も合わせて実施し,寄生虫感染時に起こるIL-4を中心とした免疫応答について,より広く深い理解を目指していく。