hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多重線形調和解析とその応用の研究

多重線形作用素の例として、多重線形擬微分作用素の研究を行った。特に幾つかのヒルベルト空間の積空間上において、多重線形擬微分作用素がシャッテン-フォンノイマンクラスに属するための表象の条件を求めた。また重み付きヘルツ空間のウェーブレットによる特徴付けを与えた。またさらに重み付きp乗可積分空間のウェーブレットによる特徴付けを用いて、ベッセルポテンシャルに関するソボレフ-リーブ-ティーリング不等式を証明した。本研究の目的は、ウェーブレットによる多重線形カルデロン-ジグムント作用素の理論の構築とその応用である。特に多重線形カルデロンジグムント作用素の重み付き関数空間あるいはトリーベル-リゾルキン空間における有界性について調べ、その結果を用いて正則性の仮定を緩めた解析の諸問題への応用を研究する。今年度は,幾つかのヒルベルト空間の積空間上で定義された多重線形作用素の成すSchatten-von Neumannクラスの作用素について研究した.このような作用素のクラスは, Peetre, Cobos, Pietschらにより研究されているが,まだ多くのことは分かっていない.そこで本研究においては, π次元ユークリッド空間における2乗可積分空間の成すヒルベルト空間の積空問上で定義された,多重線形擬微分作用素について, Schatten-von Neumannクラスの作用素族に属するための条件を研究した.具体的には,多重線形擬微分作用素のシンボルと呼ばれる関数がどのような条件を満たせば,どのSchatten-von Neumannクラスに属するかを明らかにした.この研究のためには,研究代表者が以前研究していた, Gaborタイプのフレームによる関数の分解が有効であった.またさらに,重み付きHerz空間において,ウェーブレット基底が無条件基底になることを示した.同様の重み付きHerz空間についてのベクトル値型の不等式については, Tang-Yangの結果があるが,彼等の結果における重み関数についての条件には誤りがある.そこで彼等の結果を修正した形で,重み付きのHerz空間のウェーブレットによる特徴付けを与えた.またさらに重み付きLp空間のウェーブレット基底による特徴付けを用いて,ベッセルポテンシャルに関するSobolev-Lieb-Thirring不等式を証明した,この証明に用いられる手法は通常のウェーブレット基底による特徴付けだけではなく,スケーリング関数も同時に用いた形の特徴付けである.今年度は、昨年度に引き続き幾つかのヒルベルト空間の積空間上で定義された多重線形作用素の成すシャッテン-フォンノイマンクラスの作用素について研究した。このような研究はペートルやコボスらにより行われているが、まだ十分に研究されているとは言えない。本研究においては、特にn次元ユークリッド空間における2乗可積分関数の成すヒルベルト空間の積空間上で定義された、多重線形擬微分作用素について、シャッテン-フォンノイマンクラスの作用素族に属するための条件を研究した。具体的には、多重線形擬微分作用素のシンボルと呼ばれる関数がどのような条件を満たせば、どのシャッテン-フォンノイマンクラスに属するかを明らかにした。ただし、本研究で定義したシャッテン-フォンノイマンクラスは、ペートルやコボスらが定義した作用素のクラスとは少々異なるものであり、研究代表者が独自に定義したものである。得られた結果は、シンボルの遠方での減少度がある条件を満たせば、その減少度に対応したシャッテン-フォンノイマンクラスに属するというものである。また今年度は多重線形カルデロン-ジグムント作用素のウェーブレットによる特徴付けを研究した。本研究においては、多重線形カルデロン-ジグムント作用素のウェーブレットによる近似対角化がどのようなものになるかを研究した。今後は得られた評価を基に、重み付き関数空間上における多重線形カルデロン-ジグムント作用素の解析を行う予定であり、これらの結果は、実解析の様々な問題に応用可能であるという意味で重要なものである。今年度は、遠方で減少する表象を持つ擬微分作用素の特異値の評価を、表象から得られるある量により与える研究を行った。これは研究代表者が、遠方で増大する表象を持つ擬微分作用素の固有値の評価を、ウィルソン基底を用いて与えた以前の研究手法の応用である。すなわち遠方で減少する表象を持つ擬微分作用素の場合にもウィルソン基底を用いた作用素の解析が可能で、ウィルソン基底を成す各関数の局在の仕方に対応する表象の値により、作用素の特異値を評価することができた。この評価により、表象がどのような条件を満たせば、作用素がどのようなシャッテン-フォンノイマンクラスに属するかについての結果が得られた。さらに作用素がディクスミエクラスに属するための表象の条件が得られた。これらの結果は、コンヌの非可換幾何学における量子化の理論との関連で、興味深いものである。また同様な評価を多重線形擬微分作用素についても、部分的な結果であるが、得ることができた。また今年度は昨年度に引き続き、多重線形カルデロン-ジグムント作用素のウェーブレットによる特徴付けを研究した。ここで得られた結果は、上記の擬微分作用素のウィルソン基底による解析において得られた評価と同様のものである。

今後は得られた評価を基に、重み付き関数空間上における多重線形カルデロン-ジグムント作用素の解析を行う予定であり、これらの結果は、実解析の様々な問題に応用可能であるという意味で重要なものである。本研究の目的は、ウェーブレットによる多重線形カルデロン-ジグムント作用素の理論の構築とその応用である。平成23年度はこの研究目的に関連して、平成22年度に引き続き多重線形擬微分作用素の研究を行った。具体的には幾つかのヒルベルト空間の積空間上において定義された多重線形擬微分作用素の特異値の評価の研究を行った。このような研究はペートルやコボスらによって行われているが、まだ十分に研究されているとは言えない。本研究では、特異値の評価を多重線形擬微分作用素の表象を用いて行い、作用素がシャッテン-フォンノイマンクラスに属するための表象の条件を与えた。またさらに作用素がディクスミエクラスに属するための表象の条件を研究した。これらの結果は、コンヌの非可換幾何学における量子化の理論との関連で、興味深いものである。またさらに平成23年度は、多重線形カルデロン-ジグムント作用素のウェーブレットによる特徴付けを、前年度に引き続き研究した。この研究は、多重線形擬微分作用素において、ウィルソン基底やガボールフレームを用いて得られた作用素の近似対角化に関する研究代表者の結果と同様な評価を、多重線形カルデロン-ジグムント作用素に関して、ウェーブレットを用いて与えたものである。この研究により得られた結果は、重み付き関数空間上における多重線形カルデロン-ジグムント作用素の解析に応用でき、またそれにより、実解析の様々な問題に応用可能であるという意味で重要なものである。
レポート執筆過程の振り返りを促すシステムの開発と評価

本研究の目的は、大学生のレポート執筆過程の振り返りを促すシステムを開発することである。本研究では、システムを開発するために、チューターと学生の指導場面を分析するための実験をおこなった。その結果、執筆過程の振り返りを促すために必要なシステムの要件が明らかになった。本研究の成果は、日本教育工学会の研究会について発表をおこなった。本研究の目的は、大学生がレポートの執筆過程を自分自身で振り返ることを支援するシステムの開発を行うことである。近年のアカデミック・ライティングの教育では、書き上げたレポートそのものを推敲するだけでなく、自分がどのようにレポートを書いたのかという執筆過程そのものを振り返ることが重視されている。しかし、大学生が一人で執筆過程を振り返ることは難しい。そこで、本研究では、大学生がレポートを書いているときの執筆中のログデータをもとに本人の書き方の特徴を把握し、執筆後に振り返りの視点になる「質問」を提示するシステムを開発する。平成27年度はこれまで開発してきた「レポレコ」及び「レポレコ+」の指導場面のデータをもとに「執筆過程に着目した指導」としてどのようなパターンがあるのかの類型化を目的とした。これまで開発したシステムは、学習者が一人で振り返りことを想定しておらず、チューターとともに振り返ることを前提としていた。ここでのチューターの指導の類型化をすることができれば、システムによる自動的な振り返りを促す質問の提示が実現できると考えられる。以上の分析とともに、平成28年度は、関連する先行研究の検討や、これまで開発したシステムの修正を行ってきた。当初の計画では、平成27年度中に分析を終えて、システムの開発に移る予定だったが、執筆過程に着目した指導パターンの抽出が困難であり、やや進度が遅れている。よって、平成28年度では、これまでのデータに加え、新たな実践を行ってデータを増やして分析を行うことで、執筆過程そのものを促す問いやタイミングについての知見を抽出し、システムの実装、実践を行っていきたい。概要に記入した通り、執筆過程そのものを振り返るためのパターンの抽出がやや難航している。具体的には、学習者が執筆過程そのものを振り返るための質問を、学習者がどのような執筆を行っているときに出すとよいのかという、内容とタイミングのパターン抽出をする必要がある。これまで分析していたデータに加え、新たな実践を行い、データを増やして分析を行うことで、システムの実装に必要な基礎的な知見を抽出する必要がある。平成28年度の前半にパターンの抽出を行い、後半にかけてシステムの実装、実践を行う予定である。本研究の目的は、大学生がレポートの執筆過程を自分自身で振り返ることを支援するシステム開発を行うことであった。しかし、大学生が1人で執筆過程を振り返ることは難しい。そこで本研究では、(1)大学生がレポートを書いているときの執筆中のログデータをもとに、書き方の癖の抽出を行い、(2)癖に合わせて振り返りの視点を提示するシステムの開発を目的とした。研究当初は、大学生のレポートを書いているときのログデータをもとに、書き方の癖の類型化を目指した。しかし、レポート執筆のログだけでは類型が難しいことが明らかになったため、「レポートの準備書き段階」(メモや概念地図の執筆)に関するログデータも取得できるシステム「レポレコ+」の開発・改良をおこなった。これにより、学習者の思考プロセスをより把握できるようになった。その上で最終年度では、「レポレコ+」を使った、チューターと学生による指導場面の分析をおこなった。この分析を行うことで、「学生がどのような行動をしたときに、どのような問いかけやアドバイスを行ったらよいのか」について明らかにすることを目的とした。分析の結果、「レポートの準備書き画面」と「レポート執筆画面」の行き来の際に、「書きたいこと」と「実際に書いていること」のズレが起こり、そこが指導のポイントになっていることが明らかになった。今後の研究の展望としては、本研究で開発したシステムを活用して「レポートを書くプロセスのデータ」と「指導に関するデータ」を大量に取得、分析することで、システムによって「振り返り支援」を自動化できると考えられる。今後の予定は、先ほども示した通り、まず「レポレコ+」を使った実践をあらためて複数行い、新たな対話データを取得し、その分析を行う。この分析を行うことで、システムを開発するための基礎的な知見をまとめ、研究会等での発表を行う。その上で、プロトタイプの作成を行い、検証を行うことで、システムの開発・効果検証につなげていく予定である。教育工学本来は基礎データをまとめたものを出張をして発表予定だったが、分析に時間がかかっため、出張を次年度に持ち越したため。それにより、物品の購入へと変更を行った。次年度使用予定だった物品費を出張費にあて、研究発表を行う予定である。
メタボリックシンドローム関連の遺伝子多型を利用したテイラーメイド食事療法の開発

メタボリックシンドローム101例を対象にして、6ヶ月間の食事および運動療法による介入を行った。高血圧に関連するアンギオテンシノーゲン遺伝子、肥満に関連するアドレナリンβ3受容体遺伝子および脱共役たんぱく質遺伝子の多型を測定し、多型の異常の有無により介入効果が異なるかを検討した。高血圧、肥満に関連する遺伝子多型に異常があっても食事・運動療法を厳格にすれば、血圧、体重、体脂肪率の改善が得られることが明らかになった。本研究の最終的な目的はメタボリックシンドローム(Met. S)に関連する遺伝子多型を利用したデイラーメイドの食事療法を開発することであるが、平成21年度は、体脂肪燃焼に関係するアドレナリンβ3受容体(Adβ3R)と脱共役たんぱく質(UCP)1遺伝子多型および血圧上昇に関係するアンギオテンシノーゲン(AGT)遺伝子多型の食事・運動療法(6ヶ月間)による体重、肥満度(BMI)、体脂肪率(DEXA法)、腹囲、血圧改善効果に及ぼす影響を検討した。Adβ3R遺伝子多型の野生型WW群(42例)および変異型WR+RR群(28例)における食事・運動療法介入効果の比較では、6ヶ月間の体重、BMI、体脂肪率、腹囲の減少は、いずれも野生群(WW群)よりも変異群(WR+RR群)の方が小さかったが、有意差を認めなかった。UCP-1遺伝子の野生型AA群(21例)および変異型AG+GG(49例)における食事・運動療法介入効果の比較では、6ヶ月間の体重、BMI、体脂肪率、腹囲の減少は、いずれも野生群(WW群)よりも変異群(WR+RR群)の方が小さかったが、有意差を認めなかった。しかし、3ヶ月間の腹囲変化は、それぞれ-4.1±3.8および-2.2±2.7cmと有意に野生群より変異群で少なかった。AGT遺伝子多型の野生型TM+MM群(16例)および変異型TT群(23例)における食事.運動療法介入効果の比較では、6ヶ月間の収縮期および拡張期血圧変化は野生型の低下よりも変異型の低下の方が少なく、特に拡張期血圧については有意であった。今回の検討から、Met. Sに関連する遺伝子多型の変異型は食事・運動療法による減量効果が出にくいことが示された。しかし、遺伝子多型以外の要因の影響が大きく、遺伝子多型と減量効果の関係は減弱化されることが推定された。本研究の最終的な目的はメタボリックシンドローム(Met.S)に関連する遺伝子多型を利用したテイラーメイドの食事療法を開発することであるが、平成22年度は、平成21年度に引き続き、体脂肪燃焼に関係するアドレナリンβ3受容体(Adβ3R)と脱共役たんぱく質(UCP)-1遺伝子多型および血圧上昇に関係するアンギオテンシノーゲン(AGT)遺伝子多型の食事・運動療法(6ヶ月間)による体重、肥満度(BMI)、体脂肪率(DEXA法)、腹囲、血圧改善効果に及ぼす影響を検討した。対象例数は平成21年度70例に対して、平成22年度は101例と増加した。Adβ3R遺伝子多型の野生型WW群(59例)および変異型WR+RR群(42例)における食事・運動療法介入効果の比較では、6ヶ月間の体重、BMI、体脂肪率、腹囲の減少は、いずれも野生型(WW群)よりも変異型(WR+RR群)の方が小さかったが、有意差を認めなかった。UCP-1遺伝子多型の野生型AA群(33例)および変異型AG+GG群(68例)における食事・運動療法介入効果の比較では、6ヶ月間の体重、BMI、体脂肪率、腹囲の減少は、いずれも野生型(WW群)よりも変異型(AG+GG群)の方が小さかったが、有意差を認めなかった。AGT遺伝子多型の野生型TM+MM群(35例)および変異型TT群(66例)における食事・運動療法介入効果の比較では、6ヶ月間の収縮期および拡張期血圧の変化は野生型(TM+MM群)の低下よりも変異型(TT群)の低下の方が小さかったが、有意ではなかった。今回の検討から、Met.Sに関連する遺伝子多型の変異型は食事・運動療法による減量効果が出にくいことが示された。女子栄養大学栄養クリニックのヘルシーダイエットコースに参加したメタボリックシンドローム101例(男性4例、女性97例、年齢56.0±11.2歳)を対象にして、6ヶ月間の食事および運動療法による介入を行った。アンギオテンシノーゲン遺伝子多型の異常の有無(TT型:TM+MM型)により食事・運動療法による介入による収縮期血圧および拡張期血圧の変化に有意差を認めなかった。

アドレナリンβ3受容体遺伝子多型の異常の有無(WR+RR型:WW型)により食事・運動療法による介入による体重、BMI、体脂肪率、腹囲の変化に有意差を認めなかった。脱共役たんぱく質遺伝子多型の異常の有無(AG+GG型:AA型)により食事・運動療法による介入による体重、BMI、体脂肪率、腹囲の変化に有意さを認めなかった。しかし、アドレナリンβ3受容体遺伝子多型および脱共役たんぱく質遺伝子多型の両者ともに異常な例と両者共に正常な例を比較すると、体脂肪率の変化に有意差を認めた。アンギオテンシノーゲン遺伝子多型の異常例には食塩の制限を厳格にし、アドレナリンβ3受容体遺伝子多型の異常例および脱共役たんぱく質遺伝子多型の異常例には摂取エネルギー制限を厳格にした。以上の結果から高血圧、肥満に関連する遺伝子多型に異常があっても食事・運動療法を厳格にすれば、血圧、体重、体脂肪率の改善が得られることが明らかになった。すなわち、食事・運動療法は遺伝的な体質よりも影響が大きいことが明らかになった。
光テクノロジーを利用した血液ブドウ糖濃度の連続測定法の開発

1.平成29年度の結果より課題となったアントラセン-フェニルボロン酸を用いたブドウ糖検出装置が時間的に安定しない原因を検討した。アントラセン-フェニルボロン酸溶液が,ブドウ糖存在下に波長370 nmの励起光で430 nmの青色の蛍光を発することを再度確認した。アントラセン-フェニルボロン酸溶液濃度1mM/Lの濃度を選択した。発生する蛍光強度はブドウ糖濃度1mg/dLから300mg/dLの範囲で濃度依存性であった。ブドウ糖による蛍光強度は,時間と共に減弱した。蛍光強度の時間的安定性を獲得するために,溶液の温度,pH,を調整して検討したがこの問題を克服できなかった。2.赤外線スペクラムを用いた血中ブドウ糖濃度定量法の開発については,純水の吸光スペクトラムを基準として,ブドウ糖濃度100mg/dLと300mg/dLの水溶液の吸光スペクトラムを記録した。1000nmから1200nmの近赤外領域に微弱な吸収を検出することができた。1000nmから1200nmの間で10nm刻みで吸光の濃度依存性を検討したが,吸収が微弱なため信号ノイズ比が小さくいずれの波長でも濃度吸光関係を得ることが困難であった。1200nmから1400nmの近赤外領域での検討を加えたが,分光光度計の安定性向上や光学ガラスの吸光ノイズを除去することが微細な信号を検出する上で克服すべき課題として判明した。3.光ファイバーカテーテルのデザインの検討については着手できなかった。ブドウ糖検出装置の基本構成が決まり次第,カテーテルのデザインならびに光供給装置。蛍光受光装置の設計を行う予定である。アントラセン-フェニルボロン酸溶液が発生する蛍光強度が時間的に不安定であり,その原因検索に難渋したため。ブドウ糖の赤外線スペクトラム解析の信号ノイズ比の改善方法の検討に時間を要し,使用する波長帯の変更などを試みたため今後も平成30年度の研究を引き続き実行する予定である。平成30年度の予算は,主にカテーテルや光供給装置,蛍光受光装置の試作に使用する予定であったが,当該年度に実施できなかったため残額が発生した。平成31年度予算に,平成30年度予算の残額を合わせてカテーテル等の試作に使用する計画である。1.アントラセン-フェニルボロン酸を用いたブドウ糖検出装置の開発に着手した。励起光の波長は280nmから500nmまで検索した。アントラセン-フェニルボロン酸溶液が,ブドウ糖存在下に波長370 nmの励起光で430 nmの青色の蛍光を発することを確認した。アントラセン-フェニルボロン酸溶液濃度0.1mM/Lから10mM/Lまで検討し,1mM/Lの濃度を選択した。ブドウ糖濃度と蛍光強度との関係は,時間と共に変化した。10回の試行の結果,一定のブドウ糖濃度に対する蛍光強度は時間とともに減弱する傾向があったが,試行ごとに減弱の程度は一定ではなかった。200mg/dLのブドウ糖濃度での蛍光強度の半減時間は,平均236分,標準偏差86分,最小115分,最大389分であった。蛍光強度の時間的安定性が一定でない原因について,溶液の温度,pH,の変動を検索したが特定できなかった。2.光ファイバーカテーテルのデザインの検討については着手できなかった。3.赤外線スペクラムを用いた血中ブドウ糖濃度定量法の開発については,400nmから1200 nmまでの高分解能の近赤外線スペクトラム測定の予備実験を行い機器の調整に着手した。純水の吸光スペクトラムを基準として,ブドウ糖濃度100mg/dLと300mg/dLの水溶液の吸光スペクトラムを記録した。吸収が微弱なため,吸光の濃度依存性については検討が困難であった。アントラセン-フェニルボロン酸溶液が発生する蛍光強度が時間的に不安定で,その原因検索に時間を要したため。1.アントラセン-フェニルボロン酸を用いたブドウ糖検出装置の開発を進めた。

3.赤外線スペクラムを用いた血中ブドウ糖濃度定量法の開発については,400nmから1200 nmまでの高分解能の近赤外線スペクトラム測定の予備実験を行い機器の調整に着手した。純水の吸光スペクトラムを基準として,ブドウ糖濃度100mg/dLと300mg/dLの水溶液の吸光スペクトラムを記録した。1000nmから1200nmの近赤外領域に微弱な吸収を検出することができた。吸収が微弱なため,吸光の濃度依存性については検討が困難であった。アントラセン-フェニルボロン酸溶液が発生する蛍光強度が時間的に不安定で,その原因検索に時間を要したため。ブドウ糖の赤外線スペクトラム解析の信号ノイズ比の改善方法の検討に時間を要したため。1.平成29年度の結果より課題となったアントラセン-フェニルボロン酸を用いたブドウ糖検出装置が時間的に安定しない原因を検討した。アントラセン-フェニルボロン酸溶液が,ブドウ糖存在下に波長370 nmの励起光で430 nmの青色の蛍光を発することを再度確認した。アントラセン-フェニルボロン酸溶液濃度1mM/Lの濃度を選択した。発生する蛍光強度はブドウ糖濃度1mg/dLから300mg/dLの範囲で濃度依存性であった。ブドウ糖による蛍光強度は,時間と共に減弱した。蛍光強度の時間的安定性を獲得するために,溶液の温度,pH,を調整して検討したがこの問題を克服できなかった。2.赤外線スペクラムを用いた血中ブドウ糖濃度定量法の開発については,純水の吸光スペクトラムを基準として,ブドウ糖濃度100mg/dLと300mg/dLの水溶液の吸光スペクトラムを記録した。1000nmから1200nmの間で10nm刻みで吸光の濃度依存性を検討したが,吸収が微弱なため信号ノイズ比が小さくいずれの波長でも濃度吸光関係を得ることが困難であった。1200nmから1400nmの近赤外領域での検討を加えたが,分光光度計の安定性向上や光学ガラスの吸光ノイズを除去することが微細な信号を検出する上で克服すべき課題として判明した。3.光ファイバーカテーテルのデザインの検討については着手できなかった。ブドウ糖検出装置の基本構成が決まり次第,カテーテルのデザインならびに光供給装置。蛍光受光装置の設計を行う予定である。アントラセン-フェニルボロン酸溶液が発生する蛍光強度が時間的に不安定であり,その原因検索に難渋したため。ブドウ糖の赤外線スペクトラム解析の信号ノイズ比の改善方法の検討に時間を要し,使用する波長帯の変更などを試みたため今後も平成28年度の研究を引き続き実行する予定である。今後も平成29年度の研究を引き続き実行する予定である。今後も平成30年度の研究を引き続き実行する予定である。平成30年度の予算は,主にカテーテルや光供給装置,蛍光受光装置の試作に使用する予定であったが,当該年度に実施できなかったため残額が発生した。平成31年度予算に,平成30年度予算の残額を合わせてカテーテル等の試作に使用する計画である。平成28年度の予算は,主にカテーテルや光供給装置,蛍光受光装置の試作に使用する予定であったが,当該年度に実施できなかったため。平成29年度の予算は,主にカテーテルや光供給装置,蛍光受光装置の試作に使用する予定であったが,当該年度に実施できなかったため。平成30年度予算に,平成29年度予算の残額を合わせてカテーテル等の試作に使用する計画である。
適応的行動発現を可能にする自律神経系と意識(覚醒)調節の統合メカニズム

動物がさまざまな状況下で適応的な行動を発現させるためには、運動調節の神経機構に加え、それを支える神経基盤としての意識(覚醒)の維持機構とそれらを円滑に連動させるための自律神経系の調節機構が必要となる。本年度は、以下の3点についての実験を行った。1.運動調節の基礎となる筋トーヌスの調節系に関して、橋、延髄において筋トーヌスの調節に関与するニューロン群についての解析を行った。脳幹には、筋トーヌスを減少させる脚橋被蓋核(PPN)のアセチルコリンニューロンと、それから興奮性入力を受け延髄に投射する、橋吻側橋網様核(NRPo)のグルタミン酸ニューロンがある。本実験では、・覚醒時は、これらがGABAニューロンの抑制を受けることによって、筋トーヌズの減少を防ぎ、筋トーヌスの維持に働く。・筋トーヌスは、レム睡眠時に消失する。レム睡眠時にNRPoのグルタミン酸ニューロンはPPNのアセチルコリンニューロンの興奮を受け、PPNのアセチルコリンニューロンは、(おそらくNRPoの)グルタミン酸ニューロンの興奮を受けることにより、レム睡眠時の特異的活動が維持され、筋緊張の消失が起こる。ことが明らかになった。2.視床下部における覚醒の維持機構に関して、ヒスタミンニューロンやオレキシンニューロンの睡眠・覚醒時の活動を記録した。その結果、・これらのニューロンは、覚醒時に特異的な持続的発火をする。・オレキシンニューロンは、睡眠から覚醒への移行に先行して発火するものが多いが、ヒスタミンニューロンは、全て覚醒が起こった後に発火する。3.視床下部の覚醒ニューロンの存在する部位とその周辺のさまざまな部位の微少電気刺激により、覚醒、歩行運動パターン、血圧、下肢筋の血流に対する影響を調べた。その結果、・視床下部内の異なった部位でこれらの生理的変化が起こる。・血圧、血流の変化は運動に先立って起こり、運動のための準備状態を形成している。ことが示された外部環境に応じた適応的な行動発現の機構を明らかにするためには、生得的な行動発現機構に加え、それを円滑に作動させるための内的状態の調節機構、つまり意識(覚醒)状態の調節機構と自律神経系の調節機構が必要である。本年度は、視床下部-大脳基底核-脳幹を中心とする運動調節機構と、意識(覚醒)状態の調節機構、自律神経系のはたらきを反映する血圧調節機構に関する実験を行った。1.除脳ネコを用いた実験により、脳幹(脚橋被蓋核:PPN)のアセチルコリンニューロンによって駆動される筋緊張の消失(muscular atonia)は、視床下部に起源を持つオレキシンニューロンの働きによって抑制される。つまり、オレキシンによって筋緊張の維持がなされていることを明らかにした。またオレキシンの作用は、PPNの介在性GABAニューロン、あるいは大脳基底核の黒質網様部(SNr)のGABAニューロンを介していることを示した。2.無麻酔で頭部のみを拘束しだマウスにおいて、覚醒中枢である後部視床下部のヒスタミンニューロンを同定し、睡眠・覚醒サイクルにおける活動変化を記録した。ヒスタミンニューロンは覚醒時に高い活動を示すが、その活動上昇は覚醒が起こってから始まることから、ヒスタミンニューロンは、覚醒の開始でなく覚醒の維持に関与することを明らかにした。3.無麻酔で頭部のみを拘束したラットを用いた電気刺激実験と神経活動の記録実験から、レム睡眠中の血圧変動に、脳幹(外背側被蓋核)のアセチルコリンニューロンが関与することを示した。
日本型イネ間のDNA多型検出とマップの作成

RFLP地図は利用場面が多いが,日本型イネの間でのRFLP地図の利用は皆無といった状況である.そこで、本研究では,「日本型イネ間のDNA多型検出とマップの作成」を計画した.以下,概要を示す.日本型品種間の交配(「台中65号」/「日本晴」)による雑種後代F_2を用いたDNAマーカー連鎖地図の作成を目的とし,RAPD・RFLP分析を用いてマーカーの集積を行った.800種類のRAPDプライマー検索から64個のRAPDマーカーとRFLPマーカー12個を同定した.これらの連鎖分析により合計67マーカー(RAPDマーカー58個,RFLPマーカー9個)からなる13個の連鎖群が得られた.RFLPマーカーと座乗染色体を特定づけたRAPDマーカーから,12個の連鎖群が染色体2と7を除く10本の染色体に対応することを推定した.さらにはF2マッピングに供試したF2集団100個体をもとに,単粒系統法(1個体から採種した1粒の種子から次代を育成)により世代を進め,得られたF7世代95系統のうち,88系統をマッピングに供試した.その結果,67マーカー(RAPDマーカー57個,RFLPマーカー10個)からなるRAPD/RFLP連鎖地図を作成した.このはF7世代はほぼ固定系統集団であるので,今後DNAマーカーを日本型イネ間でDNAマーカーをマップする時に,強力な武器となる.また,得られたRAPDマーカーを用いて福岡県農業総合試験場で維持管理している日本型水稲20品種の品種識別を試みた.16種類のプライマーを用いたDNAフィンガープリンティングの結果から,20品種を識別できる6個のRAPDマーカーを選定した.これらのRAPDマーカーは簡易抽出したDNAを使用したときにも検出され,DNA簡易抽出法の適用が可能であることがわかった.RFLP地図は利用場面が多いが,日本型イネの間でのRFLP地図の利用は皆無といった状況である.そこで、本研究では,「日本型イネ間のDNA多型検出とマップの作成」を計画した.以下,概要を示す.日本型品種間の交配(「台中65号」/「日本晴」)による雑種後代F_2を用いたDNAマーカー連鎖地図の作成を目的とし,RAPD・RFLP分析を用いてマーカーの集積を行った.800種類のRAPDプライマー検索から64個のRAPDマーカーとRFLPマーカー12個を同定した.これらの連鎖分析により合計67マーカー(RAPDマーカー58個,RFLPマーカー9個)からなる13個の連鎖群が得られた.RFLPマーカーと座乗染色体を特定づけたRAPDマーカーから,12個の連鎖群が染色体2と7を除く10本の染色体に対応することを推定した.さらにはF2マッピングに供試したF2集団100個体をもとに,単粒系統法(1個体から採種した1粒の種子から次代を育成)により世代を進め,得られたF7世代95系統のうち,88系統をマッピングに供試した.その結果,67マーカー(RAPDマーカー57個,RFLPマーカー10個)からなるRAPD/RFLP連鎖地図を作成した.このはF7世代はほぼ固定系統集団であるので,今後DNAマーカーを日本型イネ間でDNAマーカーをマップする時に,強力な武器となる.また,得られたRAPDマーカーを用いて福岡県農業総合試験場で維持管理している日本型水稲20品種の品種識別を試みた.16種類のプライマーを用いたDNAフィンガープリンティングの結果から,20品種を識別できる6個のRAPDマーカーを選定した.これらのRAPDマーカーは簡易抽出したDNAを使用したときにも検出され,DNA簡易抽出法の適用が可能であることがわかった.RELP地図は利用場面が多いが,日本型イネの間でのRFLP地図の利用は皆無といった状況である.そこで,本研究では、「日本型イネ間のDNA多型検出とマップの作成」を計画した.本年度に得られた結果の概要は次のようなものである.(1)RAPDの検出:日本型品種「日本晴」,「台中65号」を供試材料として,約600種類のプライマーを用いてPCRを行ない,RAPDの探索を行なった.その結果,約50のRAPDが検出できた.(2)RFLPの検出:8種類の制限酵素を用いて上記2品種のゲノムDNAを消化してサザン分析を行い,RFLPを検出した.50個のRFLPクローンを用いたが,数個でしかRFLPは検出されず,連鎖地図におるlnadmark遺伝子座の設定が困難なことがわかった.現在,打開策を検討中である.(3)地図作成:(1)の結果をもとに15個のRAPDについて,「日本晴」と「台中65号」の交配F_2集団を用いRAPD地図を作成した結果,いくつかの連鎖群が形成できた.(4)マップ集団の育成:日本型品種の恒久的マップ集団として,「日本晴」と「台中65号」の交配から単粒系統法で組換自殖集団を育成するため,F_3を育成し,現在,F_4を育成している.RFLP地図は利用場面が多いが,日本型イネの間でのRFLP地図の利用は皆無といった状況である.そこで,本研究では,「日本型イネ間のDNA多型検出とマップの作成」を計画した.本年度に得られた結果の概要は次のようなものである.前年度の結果に加えて,日本型品種「台中65号」と「日本晴」の間で,RAPDおよびRFLPの検出を行い,日本型マーカーの集積を図った.その結果,64個のRAPDマーカーと12個のRFLP

マーカーを同定した.「台中65号」と「日本晴」の交配F_2を用いて連鎖分析を行った結果,合計66マーカー(RAPDマーカー57個,RFLPマーカー9個)からなる13個の連鎖群が得られた.このうち12個の連鎖群については,座乗染色体がわかっているRFLPマーカーとRAPDマーカーとを介して、染色体2と7を除く10本の染色体に対応することがわかった.次に,得られたRAPDマーカーを用いて福岡県農業総合試験場で維持管理している日本型水稲20品種の簡易識別を試みた.その結果,6個のRAPDマーカーにより20品種の識別を行うことができた.また,同一20品種の葉から簡易抽出したDNAを用いても,これらのRAPDマーカーにより識別可能なことがわかった.一方,日本型品種の恒久的マップ集団として,「日本晴」と「台中65号」の交配から単粒系統法で組換自殖系統群を育成を進めた.本年度はF_5,F_6世代を育成した.RFLP地図は利用場面が多いが,日本型イネの間でのRELP地図の利用は皆無といった状況である.そこで,本研究では,「日本型イネ間のDNA多型検出とマップの作成」を計画した.本年度に得られた結果の概要は次のようなものである.これまで,「台中65号」と「日本晴」の交配F_2を用いて連鎖分析を行った結果,合計66マーカー(RAPDマーカー57個,RFLPマーカー9個)からなる13個の連鎖群が得られた.本年度は,日本型品種の恒久的マップ集団として,「日本晴」と「台中65号」の交配から単粒系統法で組換自殖系統群(F_7世代)を完成し,これを用いてRAPDマーカー57個について連鎖分析を行った.この結果,座乗染色体がわかっているRAPDマーカーを介して,染色体1,3,4,5,6,8,10,11の8本の染色体について連鎖群が構築できた.現在,F_7集団にRFLPマーカーのマッピングを行っている.
μ-OXO酸素錯体を経由する促進電子移動を利用した酸素電池の構築

本研究はμ-オキソ錯体系の結晶化により単離された10核錯体[(O=V)_<10>(μ_2-O)_9(μ_3-O)_3(C_5H_7O_2)_6]の多電子移動反応について詳しく調べ、次いで酸素との架橋錯体形成と、分裂活性種生成の電子過程解明により、4電子還元反応から接触電極に集めた電子を電流として取出す、いわゆる高電圧・高電流の新しい酸素電池の構成を目的とする。本年度には酸素開裂を生起するμ-オキソ錯体の修飾電極を、負極側(Zn→Zn^<2+>+2e^-)と組合わせた複合系を対象に、μ-ジオキソ形成に伴う電位勾配の発生が、酸素の結合開裂に伴う自由エネルギー変化を起電力として取出す為に最も効率の高い過程であることを実証した。一般に亜鉛空気電池には塩基性の電解液が用いられるため、塩基性における酸素還元について電気化学測定法を用いて検討した。塩基性(pH=11)では酸素4電子還元がOV vs. SCEに観測され、酸素からOH^-への変換率は74%となった。10核クラスター錯体は酸性と塩基性共に極めて安定であり、高い活性が保たれる意外な結果が得られた。錯体をカーボン電極と混合して酸素電極を作成、1M KOH電解液、亜鉛負極、隔膜と組み合わせて定電流放電を行った結果、セル電圧1.3V、放電容量は77mAh/g、放電時間112hとなった。従来のMnO_2触媒と比較すると約5倍以上の放電容量に達することが分かった。博士論文、タイトル:「μ-オキソ多核錯体経由の多電子促進移動を利用する酸素電池」をまとめた。本論文は多核錯体が媒介する酸素分子の活性化と、これが多電子移動により連続電流の発生へと繋がる内容に展開させた結論を述べたものであり、多電子移動やイオン交換の制御に基く酸素(空気)電池構築に関する具体性の高い指針を与えるばかりでなく、広く高分子科学に寄与するところ多大である。3年間の研究実績として、研究報文8報(J. Power Sources, J. Macromol. Sci., Inorg. Chim. Acta, Inorg. Chem.等)、国際会議の講演発表11件及び国内学会発表6件をまとめた。
気管チューブカフ管理を提言できる新規システムの構築

オリジナル円筒気管モデルを製作し、気管モデルの内側面にシート状の薄型圧力センサをとりつけ数cmH_2Oから数10cmH_2Oの範囲の微小な圧力を測定することのできる新規システムを構築した。円筒気管モデルに異なる形状の気管チューブを挿管しカフを膨張させると、気管モデル内壁に作用する圧力は同じカフ内圧であってもカフの形状により異なることが示された。前年度までに圧力測定気管モデルの雛型は完成していた。このモデルの解決すべき課題は、1薄型圧力センサにより生じる初期ノイズの低減と均一化、2無次元圧力測定値をPa, mmHg等へ単位化するための方法であった。このモデルでは曲面に2重構造になっている薄型の平面センサを気管にみたてた円筒内面に貼りつけるため、センサの貼り付け方法により初期のノイズが異なっていた。ノイズが出にくく、また均等にノイズが生じるよう貼り付け方法を工夫し各試験毎にほぼ同様の弱い初期ノイズとなるようになった。無次元圧力測定値の単位化については、センサのキャリブレーション方法を検討した。専用のバルーンを用いて既知の圧力値でキャリブレーションすることにより、無次元圧力測定値は単位を伴って測定可能になった。これらの改良により、新たに静的な条件で気管チューブカフを膨張させた時に気管モデル内面に作用する圧力を測定した。このモデルを用いて、気管チューブカフの形状に着目し、3種類のカフ(通常型・大容量型・テーバー型)の形状の違いが静的にカフを膨張させた際に気管モデル壁に及ぼす圧力がどのように違うかを検討した。これまでにカフにより気管壁に作用する圧力を面で捉えて測定した発表は無く、本研究は臨床での気道管理や気管チューブの開発などに応用可能と考えられる。気管チューブカフにより気管壁に作用する圧力を測定できるシステムを新規に開発し、人工呼吸管理に役立てる事が目的である。これまで気管壁に作用する圧力をある1点で示した研究はあるが、ある面積を持った測定点の集合として圧力を測定した発表はほとんどない。今年度は静的実験として、臨床で使用する気管チューブのうち、カフ形状3種(通常型・大容量型・テーバー型)、気管チューブ径2種(内径7、8mm)を選択、さらに気管モデル径3種(内径16、18、20mm)の組み合わせにより、気管モデルの気管壁に作用する圧力、カフ圧の測定を試みた。カフ形状、気管チューブ径、気管モデル径の3つのパラメータのうち1つを変化させ、気管チューブカフに空気を注入すると、注入量に応じた気管壁に作用する圧力、カフ圧は同様の挙動を示さないことがわかった。これら静的実験の測定結果をもとに、気管壁に作用する圧力をより精密に測定可能にするため、圧力測定気管モデルの改良を重ね、気管モデルの材質・形状、使用するセンサの種類、センサのモデルへの組み込み方をさらに検討している。また、無次元圧力測定値をPa, mmHg等へ単位化するための方法について検討中である。当初、本年度は静的実験を終え、来年度は換気の条件を加味した動的実験へ移行する予定であったが、静的実験系の確立がやや遅れているため、来年度4-6月は静的実験を継続する。本研究は連携研究者である早稲田大学理工学術院のロボット工学の専門家と密に連絡を取り、医工連携体制を強化しすすめている。研究結果は基礎データを日本麻酔科学会学術集会で発表し、現在までの成果を投稿中(査読中)である。科研費交付が通常年度より遅れたたため、当課題に必要な圧力センサシステムの購入が予定より遅れ、研究のスタートが当初の計画より遅くなったため。来年度4-6月に静的実験のデータを揃え、7月以降は動的実験に移行する。静的実験では、無次元量である圧力測定値をPa,mmHgなどの単位を持った値へと変換するためのキャリブレーション精度の改善が現在の課題であり、このための改良期間を含め6月までの計画を予定している。動的実験では、空気をシール可能なように気管モデルの改良をし、人工呼吸器と人工肺を組み込んだ実験系を整える。この実験系では理論上100Hzまでのデータ取得が可能であるがデータ処理能力、解析能力を加味して適切なサンプリング条件を求める。人工呼吸器設定や人工肺コンプライアンスを変え、呼吸という一連の動きの中で気管壁に作用する圧力の測定を目指す。実験をすすめながらデータがまとまった時点で適宜学会発表、論文発表をして結果を公表する。動的実験を始めるにあたり、必要となるモデル作製費、呼吸器などの機器使用に必要となる費用、データ解析にかかる費用、また成果報告のための学会参加費等に研究費を使用する。
シロイヌナズナとその近縁種を用いたPgiC遺伝子座のDNA変異の解析

本年度はシロイヌナズナにおけるDNA変異の2型の成立・維持機構の解明を目的としてシロイヌナズナでこれまでにDNA多型が調査された遺伝子座の変異のパターンを2型という観点から解析をした。その結果次の事が明らかになった。1、シロイヌナズナのDNA変異の量は領域内における2型を示す配列間の違いに比例している。2、2型以外のアミノ酸を変えない変異は異なる領域の変異量が遺伝子座ごとに相関を示し、周辺領域の突然変異率の違いや組み換え率の違いが影響を与えていると示唆される。3、シロイヌナズナのDNA変異の2型は変異のパターンにも大きな影響を与え、2型を示さない変異のみを解析することによってシロイヌナズナの最近の種の歴史がより詳細に解析出来る可能性が有る。4、2型を示す系統間の違いを調査した所、全領域では様々な量の違いが存在するが局所的に見るとどの遺伝子座でもほぼ同じ値を示し、2型が過去に一度起こった隔離によるものだと推測されたる。また本年度は新たにキイロショウジョウバエを材料として味覚嗅覚受容体遺伝子座におけるDNA多型を調査した。結果、これまでに他の遺伝子座で報告されているように組み換え率の違いが変異量に大きな影響を与えていることが確認された。その他にも変異量の多少を決定する要因として蛋白質の保存性の高さと遺伝子群のコピー数が大きな影響を持つことが明らかになった。今回調査した遺伝子座の内約5%の遺伝子座が不活性型の対立遺伝子を持っていることが明らかになった。この頻度はショウジョウバエの他の遺伝子座のものよりも大きく味覚嗅覚受容体遺伝子座がより多くの偽遺伝子座を含むことが分かった。
ポリアミンによる植物の花茎伸長制御機構の分子遺伝学的解析

本研究は,シロイヌナズナの茎伸長に欠損を示す変異株acl5の原因遺伝子ACL5がポリアミン合成に関わることから,その茎伸長における作用機構の解明を目指して研究を進めた。acl5の茎伸長が回復したサプレッサー変異株sac5154の単離,解析から,1.sac51の原因遺伝子を同定し,それがコードする転写因子の翻訳効率の上昇が茎の伸長回復をもたらしていることを明らかにした。2.sac52の原因遺伝子がリボソームタンパクRLP10Aをコードしていることを突き止めた。3.sac54について,原因遺伝子は機能未知のタンパク質をコードしていたが,そのT-DNA挿入変異株に花成遅延の異常を認め,SAC54が花成制御に関わることを明らかにした。4.新たなサプレッサー変異を数株単離し,sac56がリボソームタンパクRLP4をコードしていることを示唆する結果を得た。5.ヒメツリガネゴケのゲノムに3つのACL5相同遺伝子があることを突き止め,各cDNAを単離した。一方,ACL5がスペルミンの構造異性体であるサーモスペルミンを合成する可能性について検討を加え,6.植物へのサーモスペルミン投与実験から,acl5変異株の部分的な茎の伸長回復と,過剰に発現していたacl5遺伝子の野生型レベルへの低下を確認した。7.植物から容易にスペルミンとサーモスペルミンを分離,検出する方法を確立し,野生株にあるサーモスペルミンがacl5変異株では検出されず,ACL5はサーモスペルミン合成酵素をコードすると結論された。さらに,スペルミン合成酵素をコードするSPMS遺伝子についても,その欠損変異株の解析を行い,8.スペルミンが乾燥や塩のストレス応答に機能することを明らかにした。以上より,今後の研究発展につながる,植物の発生,生育におけるポリアミンの機能に関する重要な知見を数多く得ることができた。シロイヌナズナの花茎伸長に特異的な欠損を示す変異株acl5の原因遺伝子ACL5が、ポリアミンの一つであるスペルミンの合成酵素であったことから、茎伸長におけるスペルミンの作用機構を明らかにするために、acl5の茎伸長が回復したサプレッサー変異株を複数(sac5154)単離し、それらの原因遺伝子の同定と相補実験による確認をすすめてきた。今年度の主要な成果は以下のとおりである。1)サプレッサー変異株の1つsac51について、転写因子をコードしている遺伝子の転写領域内にある上流ORF(uORF)に塩基置換が見い出され、転写因子の翻訳効率の上昇が優性変異の原因であると考えられていたが、この仮説を(a)野生型、変異型のSAC51遺伝子のuORFとGUSレポーターの融合遺伝子を用いた形質転換植物における発現解析、(b)SAC51遺伝子の過剰発現によるacl5変異株の茎伸長回復の確認の2つの実験から検証することができた。2)sac52の原因遺伝子はリボソームタンパク質L10(RPL10)をコードしていたことを突き止め、組補実験による確認にも成功した。3)acl5変異株はSPMS遺伝子の存在によりスペルミンを合成していることから、このスペルミンが各sac変異株において茎伸長回復のために転用されている可能性があったため、各sac変異とacl5 spmsの三重変異株を作成し、スペルミン非存在下で表現型を調べた。その結果、茎伸長はすべでのsac変異により回復し、スペルミンに独立であることがわかった。4)野生型植物、acl5変異株、acl5 sac51二重変異株の芽生えからRNAを調製し、cDNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現レベルの変動の網羅的な解析に着手した。

下流の遺伝子として維管束分化を制御する転写因子群(HD-ZIP III, VND)が関わっていることが明らかになった。シロイヌナズナの花茎伸長に特異的な欠損を示す変異株ac15の原因遺伝子ACL5が、ポリアミンの一つであるスペルミンの合成酵素であったことから、茎伸長におけるスペルミンの作用機構を明らかにするために、ac15の茎伸長が回復したサプレッサー変異株を複数(sac5154)単離し、それらの原因遺伝子の同定と相補実験による確認をすすめてきた。今年度の主要な成果は以下のとおりである。1)サプレッサー変異株の1つsac53について、詳細な染色体マッピングから、変異箇所を含むゲノム領域を第1染色体上腕の約1,100kbの領域に狭めた。2)サプレッサー変異の原因遺伝子が機能未知のタンパク質をコードしていることがわかったSAC54について、T-DNA挿入変異株を得て表現型の観察をすすめたところ、葉の形態異常や花芽形成遅延などの異常を認めた。3)ac15変異株の種子にエチルメタンスルホン酸を用いて変異誘発を行い、新たなサプレッサー変異株の探索を行った。その結果、新たな優性変異に加え、劣性のサプレッサー変異株の候補を数ライン単離した。4)酵母の2ハイブリッド法を用いて、ACL5タンパク質と相互作用するタンパク質の探索に着手した。候補タンパク質について、再現性を検証する段階に至っている。5)ACL5遺伝子の分子進化的な起源を明らかにするために、ヒメツリガネゴケのACL5相同遺伝子の単離を試み、そのクローニングに成功した。ヒメツリガネゴケのACL5タンパク質は343アミノ酸からなり、分子量39kDa、シロイヌナズナACL5との相同性は52%と推定された。これまでの研究において,シロイヌナズナの花茎伸長に特異的な欠損を示す変異株ac15の原因遺伝子ACL5は,ポリアミンの一つであるスペルミンの合成酵素であるとして研究を進めてきた。しかし,スペルミンの構造異性体であるサーモスペルミンを合成する可能性については,分離の困難さから調べていなかった。そこで,サーモスペルミンの検出と植物へ与えた時の効果について,実験を加えた。茎伸長における,これらポリアミンの作用機構の解明については,予定通りac15の茎伸長が回復したサプレッサー変異株の解析を進めた。1)城西大学,新津教授の協力を得て,植物へのサーモスペルミン投与実験を行った。その結果,ac15変異株の茎の伸長が部分的に回復することが確かめられた。また,過剰に発現していたac15遺伝子が,野生型のレベルまで低下することがわかった。2)スペルミジンを与えた芽生えを用いることにより,植物抽出液から比較的容易にスペルミンとサーモスペルミンを分離,検出する方法を確立した。野生型株で検出されるサーモスペルミンがacl5変異株では検出されないことが確かめられ,ACL5遺伝子はサーモスペルミン合成酵素をコードすると結論された。3)サプレッサー変異株の1つsac56について、詳細な染色体マッピングから,変異箇所を含むゲノム領域を狭め,リボソームタンパクL4をコードする遺伝子に点突然変異を見つけた。4)昨年,クローニングしたヒメツリガネゴケのACL5相同遺伝子について,遺伝子破壊株作成用のDNAを構築し,コケへの遺伝子導入を行った。
新規ヘルパーT細胞分画IL-21産生T細胞の自己免疫疾患における役割の解明

自己免疫疾患の原因は依然不明であり、さらなる病態の解明と治療法の開発が急務である。近年、IL-21は自己免疫病態への関与が強く示唆されているTh17細胞から産生され、Th17細胞の自己増殖因子として機能することが報告された。しかし単細胞レベルでのIL-21産生細胞の同定法は開発されておらず、IL-21産生機構の詳細は不明であった。そこで本研究者はマウスIL-21の細胞内染色法を開発し、IL-21産生CD4陽性T細胞分化はTh17細胞分化とは異なる制御を受けていることを明らかにした(J.Exp.Med.2008)。さらに本研究者は、IL-21を産生することにより抗体産生を制御する濾胞ヘルパーT細胞(Tfh細胞)と、IL-21産生CD4陽性細胞の類似性を示唆した。さらに最近、Tfh細胞は抑制性副刺激分子であるBTLAを高発現していることが報告された。しかしTfh細胞の機能と分化におけるBTLAの役割は不明であった。そこで本研究者はBTLA欠損マウスと野生型マウスのnaive CD4陽性T細胞よりTfh細胞を誘導し、Tfh細胞におけるBTLAの役割を解析した。その結果、BTLA欠損Tfh細胞では野生型Tfh細胞に比べIL-21の産生が亢進していることを見出した。さらに細胞移入実験により、BTLA欠損Tfh細胞は抗原特異的IgG産生の誘導能が亢進していることを見出した。以上より、BTLAはTfh細胞からのIL-21産生とTfh細胞によるIL-21依存的な抗原特異的IgGの産生誘導を抑制している可能性が示唆された。現在、Tfh細胞におけるIL-21産生機構について更なる解析を進めている。本研究により、Tfh細胞の分化/活性化機構の詳細が明らかとなれば、その制御により自己免疫疾患の新たな治療法が開発されることが期待される。近年、自己免疫疾患の発症にIL-17を産生するCD4陽性T細胞亜分画(Th17細胞)が関与していること、IL-21がTh17細胞の自己増殖因子として機能し、自己免疫疾患の増悪に関与していることが報告された。一方、本研究者は、IL-21産生細胞を単細胞レベルで同定する細胞内染色法を確立し、IL-21の主要な産生細胞は、Th17細胞ではなく、IL-21産生IL-17非産生細胞(仮称: ThIL-21細胞)であることを明らかにした。本年度の研究では、ThIL-21細胞の分化誘導機構及びその分化を誘導するmaster regulatorの同定を目指した。その結果、1)ThIL-21細胞は、IL-6或はIL-21自体によりその分化が誘導されること、2)IL-6によるThIL-21細胞の分化誘導の一部は、内在性に産生されるIL-21を介していること,3)一方、TGF-βはTh17細胞の分化誘導には必須であるが、ThIL-21細胞の分化に対しては抑制性に機能し、それはSmad3依存的であることを明らかにした。さらにThIL-21細胞のmaster regulatorの同定を目的にDNA microarray解析を行ったところ、ThIL-21細胞に特異的に発現している数個の転写因子を同定した。現在、レトロウイルスを用いた過剰発現実験にてそれ照転写因子の発現がThIL-21細胞の分化を誘導するか否かを検討している。本研究により、ThIL-21細胞の分化誘導機構の詳細が明らかとなれば、その制御により自己免疫疾患の新たな治療法が開発されることが期待される。

現在、Tfh細胞におけるIL-21産生機構について更なる解析を進めている。本研究により、Tfh細胞の分化/活性化機構の詳細が明らかとなれば、その制御により自己免疫疾患の新たな治療法が開発されることが期待される。