hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
都市および植生キャノピー上における乱流構造の解明

隣接する模型都市および植生上において乱流観測を実施し,それぞれのキャノピー上での乱流統計量および3次元乱流構造を把握した.水田の一角にブロック群から構成される擬似的な都市キャノピーを作成し,都市模型および植生上に超音波風速計を配置して乱流データを取得した.上記の実験システムから得られた乱流データの解析から,キャノピー上に発達する乱流の特徴を検討したところ,以下のような知見が得られた.1)水田では都市モデルに比べて運動量輸送が大きく,キャノピー高さで無次元化した粗度を比べても水田の方が大きい.その理由として,水田のフロンタルエリアインデックスが大きいことが挙げられる.2)運動量輸送に対して四象限解析を行ったところ,都市モデルに比べて水田では乱れが効率的に運動量を輸送している.3)水田において運動量コスペクトルのピークは尖った形状をしており,ある周波数帯で効率的に運動量が輸送されている.4)そのピーク周波数は,稲穂の揺れによく対応している.隣接する模型都市および植生上において乱流観測を実施し,それぞれのキャノピー上での乱流統計量および3次元乱流構造を把握した.水田の一角にブロック群から構成される擬似的な都市キャノピーを作成し,都市模型および植生上に超音波風速計を配置して乱流データを取得した.上記の実験システムから得られた乱流データの解析から,キャノピー上に発達する乱流の特徴を検討したところ,以下のような知見が得られた.1)水田では都市モデルに比べて運動量輸送が大きく,キャノピー高さで無次元化した粗度を比べても水田の方が大きい.その理由として,水田のフロンタルエリアインデックスが大きいことが挙げられる.2)運動量輸送に対して四象限解析を行ったところ,都市モデルに比べて水田では乱れが効率的に運動量を輸送している.3)水田において運動量コスペクトルのピークは尖った形状をしており,ある周波数帯で効率的に運動量が輸送されている.4)そのピーク周波数は,稲穂の揺れによく対応している.(1)屋外模型都市および植生における乱流の同期計測システムの構築隣接する模型都市および植生上において乱流観測を実施し、それぞれのキャノピー上での乱流統計量および3次元乱流構造を把握した。愛媛大学付属施設である水田の一角である15m四方の敷地に一辺30cmのアクリル製立方体400個を等間隔に配置することで擬似的な都市キャノピーを作成し,都市模型および植生上に超音波風速計を配置して乱流データを取得した。(2)都市および植生キャノピー上に発達する乱流構造解析と相似・非相似点の抽出上記の実験システムから得られた乱流データを用いて、乱流統計量解析、空間相関解析、条件付きサンプリングなどの手法により、シアー不安定による大規模渦構造の存在、それに付随するイジェクション・スィープ強度、キャノピー高さで無次元化した渦スケール、乱れエネルギーのピーク周波数などに着目して、キャノピー上に発達する乱流構造の特徴を検討した。その結果、以下の知見が得られた。1)水田では都市モデルに比べて運動量輸送が大きく,キャノピー高さで無次元化した粗度を比べても水田の方が大きい.その理由として,水田のフロンタルエリアインデックスが大きいことが挙げられる.2)運動量輸送に対して四象限解析を行ったところ,都市モデルに比べて水田では乱れが効率的に運動量を輸送している.3)水田において運動量コスペクトルのピークは尖った形状をしており,ある周波数帯で効率的に運動量が輸送されている.地表面上に発達する大気乱流は大気-陸面間のエネルギー・物質循環に大きな影響を与えるが,都市や森林などキャノピーを有する地表面では大気乱流の構造は極めて複雑であるため,その特性は十分に解明されていないのが現状である.そこで,本研究では屋外実験およびLESを用いて,同一気象条件下における都市と植生キャノピー上の乱流構造を比較検討し,キャノピー上乱流の発達メカニズムを解明することを目的とした.1、建物配列を変化させたコントロール実験「屋外模型都市および植生における乱流の同期計測」において,本年度は建物の縦横比(アスペクト比)を変化させた実験を行った結果,以下のような新たな知見が得られた.1)アスペクト比の大きい都市モデル(H/W=3.3)では,それが小さい都市モデル(H/W=1.0)に比べて摩擦速度や抵抗係数が大きくなる.2)風速の無次元標準偏差や四象限解析などの乱流統計量は,大きいアスペクト比を有する都市モデル(H/W=3.3)と水田における乱流の類似性を示唆している.3)しかし,スペクトル解析により乱流変動の周波数特性を検討したところ,都市モデル(H/W=3.3)には見られないスペクトルのピークが水田には見られ,これには,水稲の揺れが関わっていると考えられる.2、LESによる都市および植生キャノピー乱流の数値実験LESモデルを用いて,アスペクト比を変化させた都市キャノピーにおける乱流の数値実験を行った.その結果,アスペクト比の大きい都市キャノピーの底部では循環流の及ばない死水領域が存在し,キャノピー底部に与えたスカラーが拡散されにくい状況が生じていた.またアスペクト比を大きくした場合に,キャノピー全体としての摩擦速度が増大することが確認された.
教育実習ポートフォリオの開発研究

本研究では、中学校英語科教育実習において、反省的教師の育成の観点から、内省の効果をより高めることを目的として、松崎・北條(2007)のカンファレンスを改善し、効果をPAC分析により検討した。その結果、以下のことが示唆された。(1)本ポートフォリオによって、教育実習で経験したことが形に残り、実習生はそれを基に内省することの意義を学ぶことができ、また、振り返りシートを用いた指導教員とのカンファレンスにより、授業での無意識の部分にも意識を向けられ、授業改善への意欲が強くなったことがわかった。同結果は、教育実習ポートフォリオが、実習中の学びの収集や内省を深めるツールとして効果があるとのKLENOWSKI(2002)などの指摘を支持する結果であると考えられる。(2)本研究で新たに実施した振り返りシートが、指導教員の積極的な関わりを生起し(貫井ほか2002)、実習生に実習授業を内省させ改善策を考えさせる(八田2000)上で有効であったことが示唆された。また、同シートの活用を継続して実施することにより、実習の第3週目には、八田(2000)が教育実習のねらいとして指摘している「経験不足ゆえに体験する当たり前の失敗の意味や原因を深く考えさせ、その解決の手がかりをつかむために、指導教員の助言を受けながら自分の実践を内省し改善策を考え試行錯誤する」ということが生起していたことが示唆された。さらに、振り返りシートの記述やそれを基にしたカンファレンスでの指導教員の発問などが、実習生の授業の鏡となり、その鏡を通して実習生自身が問題と向き合い、改善策を自分で発見していく(佐藤・秋田2001)上で効果があったことが推察された。
二酸化炭素地下貯留に伴う岩石の浸透率及び力学的変化に関する国際共同研究の企画

地球温暖化の主原因である二酸化炭素を石油や天然ガスを採掘した後の地層に永久的に貯留する地下貯留が注目されている.すでにわが国では年間1万トンの地下貯留実験が開始されているが,ノルウェーのSleipnerや,カナダのWeyburnでは,二酸化炭素の地下貯留を年間100万トンの実用規模で行っており国際的に注目されている.本研究では,研究代表者の石田と研究分担者の村田澄彦助教授が,Weyburnプロジェクトに関連して活発な研究を行っているAlberta Research Councilを訪問してセミナーを行い,情報交換を行った.また研究代表者の石田は,岩石の力学的変化の評価に優れた研究成果をあげている米国ミネソタ大学を訪問するとともに,ミネソタ大学のJ.F.Labus教授をわが国に招聘し,意見交換と情報収集を行った.さらに,研究分担者の松岡俊文教授と兵動正幸教授は,本科学研究費補助金では資金不足のため別の予算を使用して,Sleipnerプロジェクトに深くかかわっているノルウェーBergen大学を訪問し,それぞれ専門の物理探査と観点から土質力学の観点から情報収集を行った.これらの調査結果に基づき,研究代表者の石田は,火力発電所など集中発生源直下の深部岩盤を水圧で破砕して二酸化炭素を圧入する方法を構想し,資源素材学会春季大会で発表した.この方法は,分散型の貯留法として地下貯留の全体量の拡大が期待できるとともに,地層を選ばない方法であるため発生した二酸化炭素を運搬する必要がなくコスト削減をはかることができる.今後,今回の研究で得られた世界各国の情報を整理するとともに,研究の過程で得た各国の研究者との信頼関係に基づき,具体的な国際共同研究の立案と実施をはかりたいと考えている.地球温暖化の主原因である二酸化炭素を石油や天然ガスを採掘した後の地層に永久的に貯留する地下貯留が注目されている.すでにわが国では年間1万トンの地下貯留実験が開始されているが,ノルウェーのSleipnerや,カナダのWeyburnでは,二酸化炭素の地下貯留を年間100万トンの実用規模で行っており国際的に注目されている.本研究では,研究代表者の石田と研究分担者の村田澄彦助教授が,Weyburnプロジェクトに関連して活発な研究を行っているAlberta Research Councilを訪問してセミナーを行い,情報交換を行った.また研究代表者の石田は,岩石の力学的変化の評価に優れた研究成果をあげている米国ミネソタ大学を訪問するとともに,ミネソタ大学のJ.F.Labus教授をわが国に招聘し,意見交換と情報収集を行った.さらに,研究分担者の松岡俊文教授と兵動正幸教授は,本科学研究費補助金では資金不足のため別の予算を使用して,Sleipnerプロジェクトに深くかかわっているノルウェーBergen大学を訪問し,それぞれ専門の物理探査と観点から土質力学の観点から情報収集を行った.これらの調査結果に基づき,研究代表者の石田は,火力発電所など集中発生源直下の深部岩盤を水圧で破砕して二酸化炭素を圧入する方法を構想し,資源素材学会春季大会で発表した.この方法は,分散型の貯留法として地下貯留の全体量の拡大が期待できるとともに,地層を選ばない方法であるため発生した二酸化炭素を運搬する必要がなくコスト削減をはかることができる.今後,今回の研究で得られた世界各国の情報を整理するとともに,研究の過程で得た各国の研究者との信頼関係に基づき,具体的な国際共同研究の立案と実施をはかりたいと考えている.
操作環境に依存しないインターフェイスデザイン・情報デザインの評価研究

三年間の研究を通じて、WEB上のインターフェイスデザインの評価手法の有効性を確認するために、従来の視覚デザインの解析研究と比較することで、その有効性について検討した。日常的に使用される語句の中で、音声として再現することが自然で、直接的に具象物を想起しない言葉として、擬態語を調査項目として選択した。そしてそれらの語感と、音声イメージに適合する書体と、音声イメージからどのような印象が与えられるのかを形容詞群から選択するよう指示を行い、紙面・Webでの調査を実施した。その結果、濁音が含まれる擬態語、半濁音が含まれる擬態語、基本の文字構造は共通で、清音・濁音・半濁音によって区別される擬態語の書体選択、形容詞の選択には、両調査の形式とも同一の傾向が見られる。特定の書体・形容詞の選択傾向がある擬態語の傾向についても同様である。以上の結果から文字のイメージ(視覚・音声イメージ)の影響を調査する上で、WEBを用いたイメージ調査の一定の有効性を確認した。そして文字の持つ視覚的なイメージと、その音声に起因するイメージという本来不可分な関連を明らかにした。また成果を用いて、景観実験用コンテンツを制作し、比較調査を実施した。画像の撮影の高さによる影響が推察されたため、複数の調査対象地域の画像を、カメラ固定の水平を保持しつつ(三脚使用)、レンズ中心が「1.5m」「1.2m」の二つの高さから、同一位置から同一対象へアングルなどに変化がないよう撮影し、Webでの調査を実施した。その結果、対象地域の空間体験の有無の、画像の選択への影響を確認できた。インターフェイスデザインの機能向上のためには、文字やアイコンの認知速度や、表現の多様性といった詳細毎の検討・改良といった視点だけではなく、より統合化された概念として、人の持つ認知機構に親和した、形象伝達の目的化が重要な意味を持つ。これらの関連について実験によって、一定の法則性が明らかになった。それらの技術的応用として「インタラクションデザイン機器」のデザイン・技術開発を行い、学会での実演を含めた発表を行った。インターネット上の評価と、実際の被験者を使った実験の評価を比較することで、実験の実効性を検証するとともに、特に個人情報のアンケート結果についての妥当性について検証を行った。これにより、様々な条件下のユーザーインターフェイスデザイン上の効果を評価するための基礎的な調査の有効性を、確認することが出来た。またインターフェイスデザイン分野の研究においては、被験者を対象とするデザインの有効性に対する検討という面と、ユーザの認知・行動・反応のプロセスの統合的な把握という二つの側面からの研究が不可欠である。本年度においては、特に被験者への調査の有効性について着目し、「都市計画」「歩行者」「情報機器のユーザ」といった様々な分野での調査実験を実施し、その有効性・統計的手法の確認を行った。その結果、インターフェイスデザインに対する同研究手法の一定の有効性と客観的な評価を確立できた。今後は本手法を基盤とする視覚的なデザインに対する定量的な調査、ユーザの認知プロセスに対して影響を与える要素について、研究を拡張する予定である。現在は予備的な実験段階であるが、視覚認知と身体の動作間に一定の関連性を推察できる知見を得ている。これは人の認知過程を究明する上で、重要な手がかりと成り得ると同時にインターフェイスデザインの目的でもある、「形象の伝達」という機能の強化に対して有効な手法の確立に重要な意味を持つと推察できる。一五年度の調査に加え、WEB上のインターフェイスデザインの評価手法の有効性を確認するために、従来の視覚デザインの解析研究と比較することで、その有効性について検討した。濁音が含まれる擬態語、半濁音が含まれる擬態語、基本の文字構造は共通で、清音・濁音・半濁音によって区別される擬態語の書体選択、形容詞の選択には、両調査の形式とも同一の傾向が見られる。以上の結果から文字のイメージ(視覚・音声イメージ)の影響を調査する上で、WEBを用いたイメージ調査の一定の有効性を確認できる。その成果を用いて、景観実験用コンテンツを制作し、比較調査を実施した。画像の撮影の高さによる影響が推察されたため、「岡山県立大学」「京都工芸繊維大学」の構内の画像を、カメラ固定の水平を保持しつつ(三脚使用)、レンズ中心が「1.5m」「1.2m」の二つの高さから、同一位置から同一対象へアングルなどに変化がないよう撮影し、Webでの調査を実施した。インターフェイスデザインの機能向上のためには、文字やアイコンの認知速度や、表現の多様性といった詳細毎の検討・改良といった視点だけではなく、より統合化された概念として、人の持つ認知機構に親和した、形象伝達の目的化が重要な意味を持っ。本年度の研究においては、文字の持つ視覚的なイメージと、その音声に起因するイメージという本来不可分な関連、及び撮影する高さ位置がもたらす影響について検討を行い、その解明の目指したWEB調査の有効性を確認できた。

日常的に使用される語句の中で、音声として再現することが自然で、直接的に具象物を想起しない言葉として、擬態語を調査項目として選択した。そしてそれらの語感と、音声イメージに適合する書体と、音声イメージからどのような印象が与えられるのかを形容詞群から選択するよう指示を行い、紙面・Webでの調査を実施した。その結果、濁音が含まれる擬態語、半濁音が含まれる擬態語、基本の文字構造は共通で、清音・濁音・半濁音によって区別される擬態語の書体選択、形容詞の選択には、両調査の形式とも同一の傾向が見られる。特定の書体・形容詞の選択傾向がある擬態語の傾向についても同様である。以上の結果から文字のイメージ(視覚・音声イメージ)の影響を調査する上で、WEBを用いたイメージ調査の一定の有効性を確認した。そして文字の持つ視覚的なイメージと、その音声に起因するイメージという本来不可分な関連を明らかにした。また成果を用いて、景観実験用コンテンツを制作し、比較調査を実施した。画像の撮影の高さによる影響が推察されたため、複数の調査対象地域の画像を、カメラ固定の水平を保持しつつ(三脚使用)、レンズ中心が「1.5m」「1.2m」の二つの高さから、同一位置から同一対象へアングルなどに変化がないよう撮影し、Webでの調査を実施した。その結果、対象地域の空間体験の有無の、画像の選択への影響を確認できた。インターフェイスデザインの機能向上のためには、文字やアイコンの認知速度や、表現の多様性といった詳細毎の検討・改良といった視点だけではなく、より統合化された概念として、人の持つ認知機構に親和した、形象伝達の目的化が重要な意味を持つ。これらの関連について実験によって、一定の法則性が明らかになった。それらの技術的応用として「インタラクションデザイン機器」のデザイン・技術開発を行い、学会での実演を含めた発表を行った。
腸管感染発原因菌の産生する細胞破壊毒の病原性の分子生物学的解析

本研究では下記のような種々な腸管感染原因菌の病原因子のうち、細胞破壊毒を中心に構造の解析、生物活性発現にかかわる構造部位の解析、生物活性発現機序等について検討した。1.細胞破壊毒2.細胞致死毒これらのうちTDH/TRHfamily毒素については特に詳細な検討が出来TrpAA65BBやGlyAA90BBが生物活性発現に重要であることを明らかにし、また、新しいTRHを毒素を見いだし全アミノ酸配列をあきらかにするなどの成果を得た。また、次々と類似毒素を他菌種が産生していることを明らかにすることができた。さらにキメラ毒素を融合遺伝子を作成して作り、血球感受性や耐熱性とかかわる構造部位の特定に成功するなどの成果を挙げた。腸炎ビブリオのVp-TDH、Vp-TRHおよびエルトールコレラ菌の細胞破壊毒の構造遺伝子もdh1、tdh2、trhおよびhlyAのクローニングに成功し、これらの量産体制を確立すると共に塩基配列を決定し、精製毒素蛋白のアミノ酸一次構造を比較検討した結果全く一致することを確認した。この研究の過程で、hlyA蛋白はAla_<25>ーAsn_<26>の間でシグナルペプチドが切断されて不活性な前駆体(protoxin)として菌体外に放出され、さらにAla_<157>ーAsn_<158>の間で2回目の切断を受けて活性のある60K成熟毒素になることを証明した。Vibrio holisaeのVp-TDH類似毒素Vh-rTDHのアミノ酸一次構造も決定し、Vp-TDHと同様165コのアミノ酸残基からなりCrs_<151>とCys_<161>の間でーSーSー結合しているが、23コのアミノ酸残基が異なっていることを明らかにした。Vp-TDHとVp-TRHの単クロン抗体を作製し、両者何れにも反応するクロンとそれぞれに特異的に反応するクロン、溶血活性を中和するクロン、中和しないクロンを多数分離することができ、毒性発現機構解析のための強い足掛かりをうることに成功した。また、両者の分子構造を比較すると、塩基配列では68%強、アミノ酸残基では63%の相同性があり、何れもウマの赤血球は溶血しないが、他の動物種によってかなり溶血活性に違いがあることがわかった。高度に精製したV.metschnikoviiの溶血毒を用いてウサギ赤血球の溶血機構を解析し、赤血球膜表面で温度依存的に毒素4分子が強固に結合してtetramerを形成し、赤血球膜を貫通して穴(pore)を作ることによって赤血球膜の透過性を変化させ、イオンの流出とともに水の流入が起こり赤血球は膨満して溶血が起こることを明らかにした。Ni^<++>などの一部の二価金属イオンは膜表面での毒素のtetramer形成を抑制することによって溶血を阻害する。1.V.mimicusのなかでNAG-rTDHと異なる溶血毒を産生する菌株からNAG-rTDH以外の溶血毒を分離精製した。その結果この毒素がエルト-ル溶血毒と免疫学的、生物学的にエルト-ル溶血毒と類似する毒素であることを見い出した。2.神奈川現象陽性腸炎ビブリオから耐熱性溶血素遺伝子(tdhS)をクロ-ン化した。この菌株はtdh類似の遺伝子を2コピ-有していたのでtdhSを、プロ-ブとしてさらにもう一つの遺伝子tdhAをクロ-ン化し、両者の全塩基配列を決定した。その結果tdhAがTDHの構造遺伝子であることが明かとなった。現在tdhAを用いて変異株を分離し変異部位を解析中である。3.V.metchenikoviiから大腸菌で溶血性を示す遺伝子をクロ-ン化した。しかしこの遺伝子が産生する溶血毒は既存の溶血毒抗体では中和することが出来なかった。このことは本菌がV.metsch-CTL以外に複数の溶血毒遺伝子を有していることを示唆している。1.細胞破壊毒の分離精製前年度に引き続き腸炎ビブリオ耐熱性溶血毒(TDH)類似毒素のうち<Vibrio>___ー<mimicus>___ーの産生するVmーrTDHをはじめ、腸炎ビブリオの産生する新しい毒素(TDH/Iと名付けた)、さらに、大腸菌にクロ-ニングしたTDH様毒素遺伝子(4種類)の産物であるTDH14pを精製し、それらの諸性状を互いに比較しながら明らかにした。

2.細胞破壊毒の構造と機能相関の解析上述の数種類のTDH類似毒素の構造はDNA解析から、一部(VhーrTDH)は、精密蛋白解析から明らかになり、互いのアミノ酸一次配列が比較できるようになり、機能との関連部位の推定を行った。また、変異毒素の作成と解析や毒素の化学修飾実験から、Trp65やGly90が生物活性発現上重要な構造であることを明らかにした。また、合成ペプチドを作成することにより、毒素活性の一部を再現することで80ー99のアミノ酸残基が毒素の膜との結合に重要な構造であることが推察できた。さらに、TDH/TRH毒素間のキメラ毒素を作ることにより、血球感受性の機能を担う部位(N末端から33番目から89番目)を特定することができた。また、同様にTDHが持ちTRHが持たない耐熱性蛋白という特異な性状を蛋白に賦与する構造の解析も進めることができた。
水晶発振子を用いたLB膜のキャラクタリゼーション

本研究の目的は、水晶発振子を基板としてラングミュアーブロジェット(LB)膜を累積し、累積時における振動数変化から、LB膜の累積比、累積時に水平から取り込まれる水分量、その蒸発速度などを求め、LB膜の配向性、累積時の条件などの知見を得ることにある。今年度の研究により以下のような成果が得られた。1)9MHz、ATカットの水晶発振子を基板としてステアリン酸カドミニウム単分子膜を2-10層累積した。振動数変化から求めたLB膜の累積比は、従来のトラフ上のバーの動きから求めた値に比べて極めて正確であることがわかった。水晶発振子を基板に用いてLB膜の累積比を求める方法は、今後一般的な方法となることが予想される。2)LB膜を水面から累積する時には、単分子膜とともにかなりの水が引き上げられることが発振子基板の振動数変化からわかった。引き上げられる水の量は累積速度や単分子膜の親水基に大きく依存し、ステアリルアルコール単分子膜を高速で引き上げる時には大量の水がLB膜層間にとり込まれることがわかった。3)LB膜層間に取り込まれた水は空気中で徐々に蒸発していくことが振動数の経時変化から求められた。水の蒸発速度はLB膜の配向性に大きく依存し、よく配向されたLB膜が累積された時には蒸発速度は大変遅くなった。4)以上の成果から、水晶発振子を基板に用いてLB膜を累積することにより、累積条件(水の取り込み)、膜の配向性などが累積時にわかることになり、LB膜キャラクタリゼーションの優れた手段になることが明らかになった。
相対論的プラズマ流によるエネルギー変換過程

2次元粒子コードを用いたコンピュータシミュレーションにより、対向するペアプラズマ流による磁場と静電衝撃波の生成を研究した。ガンマ線バーストの残光の観測に必要不可欠とされる背景の磁場がどうやってできるか、そしてその磁場が消えずに残るかどうかについて焦点をあてる。初期に光速の50%の速度で対向するプラズマ流を考え、対向するプラズマ流不安定の線形および非線形段階の物理過程を追跡した。まず、対向プラズマ流不安定の線形段階では、スキンデプス程度の磁場が形成されることはよく知られている。これはプラズマ中の温度異方性から生じるWeibel不安定によく似ている。シミュレーション結果から求められる不安定の線形成長率が理論値とよく一致することを確かめた。次に、非線形段階では、生成された磁場がお互い合体を繰り返して、初期のプラズマ流の半分の速度で伝播する。初期のプラズマ流のエネルギーの数%程度が磁場のエネルギーに変換され、その磁場は散逸せずに残ることが分かった。他方、プラズマ流の先端では静電衝撃波が作られ、粒子がこの衝撃波によりさらに光速の90%程度まで加速されていることも分かった。以上の研究結果はPHYSICS OF PLASMAS 10, 392 (2003)に掲載された。購入した設備備品でデスクトップパソコン、マウス、液晶ディスプレイはシミュレーションのデータを効率良く解析するのに役立てられた。またデータの交換にフラッシュメモリ、保存に外付けハードディスクやCD-RWメディアを使用した。またソフトウェアは原稿作成や発表に使用されている。
腸上皮細胞におけるNOD2の細胞内局在とpathogen認識メカニズムの解明

菌体成分muramyl dipeptideの細胞内受容体CARD15/NOD2のSNPが一部Crohn病の発症に関与していることが報告された。Crohn病に相関するNOD2のSNP、3020insCはC末端の33アミノ酸が欠損したtruncated LRRタイプのNOD2をコードし、MDP刺激によるNFkB活性化が認められない。このことはbacterial pathogen認識機構の変化がCrohn病の病態に関与していることを疑わせる。NOD2は当初、末梢血単球に特異的に発現していると報告されたが、その後に我々および他のグループにより末梢血単球のみならず、腸上皮細胞、粘膜固有層内のmacrophageやDC細胞に発現していることが判明した。我々はこれまで腸上皮細胞においてNOD2の発現が炎症性サイトカインで調節されていることを明らかにし(Hisamatsu T, et al. J Biol Chem 2003;278:32962-8. Hisamatsu T, et al. Gastroenterology 2003;124:993-1000)、腸上皮細胞においてNOD2が侵入してきたbacteriaに対してanti-bacterial factorとして働いている可能性を報告してきた(Hisamatsu T, et al. Gastroenterology 2003;124:993-1000)。今回NOD2と細胞内pathogenとの相互作用をさらに追及するためにyeast two-hybrid法により関連蛋白質のスクリーニングを行い、GRIM19との相互作用があることを突き止めた。さらにGFP-NOD2融合蛋白を作成しGRIM19とNOD2のinteractionを証明し両分子が細胞内に侵入した細菌の生存に対して防御機構として働いている新たな知見を見出した(J Biol Chem. 2005 Mar 7 19021-6)。また、我々は腸管のマクロファージは抑制性サイトカインであるIL-10を高産生する抑制性マクロファージの特徴を持っていることを突き止めたが(Kamada N, et al、J.Immunol、2005 175:6900-8)同マクロファージに分化する過程でNOD2の発現がむしろ低下することが分かり現在そのメカニズムについて検討中である。
ヒト自己位置同定の計算論―実環境での脳・行動計測による脳内情報処理モデルの研究

実環境脳計測データ解析を通して,実環境におけるヒトの自己位置推定アルゴリズムを解明することを目的とする.本研究ではそれを実現するために,ヒトが実環境で動き回っている状況下で取得された脳計測データからヒトの認知機能を解明するための新たな手法を開発し,ヒトの内部状態モデルとして構築した自己位置推定機能の計算論的アルゴリズムの,神経科学的妥当性を検証する.当該年度は主に,脳計測データベースから脳の情報処理に関わる部位の安定な推定を実現することを目的とし,前年度から引き続き,「高次元・自発的脳計測データベースからの脳活動ネットワークの抽出法の研究」に従事した.具体的に得られた成果は以下のとおりである.【高次元・自発的脳計測データベースからの脳活動ネットワークの抽出法の研究】本研究課題において重要な問題となる「自発的な脳活動を高次元な脳・行動計測データから抽出する」という問題を解決するため,前年度に提案した非線形空間的独立成分分析法をさらに発展させ,より高精度に脳活動のダイナミクスが抽出可能な手法を提案した.具体的には,1)新たなデータ拡張法(data augmentation)を提案することで,オーバーフィッティング問題を回避するとともに,データ点のスムージング効果により学習の安定化を実現したほか,2)前年度で開発した非線形畳み込みニューラルネットワークに基づく特徴量抽出器の構造を,より非線形性が強いものへと変更することで,より不変性の高い特徴量の抽出を可能とした.提案法をfMRI安静時脳活動の大規模データベースに適用した結果,自発的な脳活動によって生じる機能的ネットワークと,その時間的ダイナミクスをロバストにとらえることが可能であることを示した.これらの研究内容をまとめた成果は国際学術論文誌に投稿予定である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。実環境脳計測データ解析を通して,実環境におけるヒトの自己位置推定アルゴリズムを解明することを目的とする.本研究ではそれを実現するために,ヒトが実環境で動き回っている状況下で取得された脳計測データからヒトの認知機能を解明するための新たな手法を開発し,ヒトの内部状態モデルとして構築した自己位置推定機能の計算論的アルゴリズムの,神経科学的妥当性を検証する.当該年度は主に,脳計測データベースから脳の情報処理に関わる部位の安定な推定を実現することを目的とし,研究計画における「脳計測データベースからの脳活動に由来する非定常成分の抽出法の研究」に従事した.また,開発した手法の有効性を検証するために,自己位置推定タスクよりも簡単な予測タスクを扱ったデータベースに対して提案手法を適用し,その有効性を確認した.具体的に得られた成果は以下のとおりである.【時系列データからの非定常成分の抽出法の研究】多チャンネル時系列データから,独立な非定常成分を抽出する手法の共同研究を行った.提案手法は信号源に対して独立性と非定常性を仮定し,そこから非線形な混合によって得られる観測データから,非定常性を表現するように特徴量抽出器と識別器を学習することで,信号源成分を推定するというものである.提案手法は実環境における様々な時系列データへの適用が可能であり,今後幅広く応用が期待される.【脳計測データからの脳活動に由来する非定常成分の抽出法の研究】複数被験者から得られた脳計測データベースから脳活動に由来する非定常成分を抽出する解析法を上記で提案した手法を元に提案し,実データによる評価を行った.得られた脳活動パターンは安静時の脳活動ネットワークに関する先行研究の結果と一貫するものであり,提案手法により脳活動に関連する非定常ネットワークが抽出可能であることを示した.これらの研究内容をまとめたものは国際会議にて発表した.当該年度は研究計画書に則って主に「脳計測データベースからの脳活動に由来する非定常成分の抽出法の研究」が行われ,以下の成果が得られた.1,非線形独立成分解析手法の研究開発(共同研究).2,それを応用した脳計測データからの非定常成分の抽出法に関する研究.これらの研究内容についてまとめたものはいずれも国際会議にて発表された.以上の結果は当初の研究計画に沿ったものであり,いずれも対外発表を行い,当初の目的を期待通り達成していると考える.実環境脳計測データ解析を通して,実環境におけるヒトの自己位置推定アルゴリズムを解明することを目的とする.本研究ではそれを実現するために,ヒトが実環境で動き回っている状況下で取得された脳計測データからヒトの認知機能を解明するための新たな手法を開発し,ヒトの内部状態モデルとして構築した自己位置推定機能の計算論的アルゴリズムの,神経科学的妥当性を検証する.当該年度は主に,脳計測データベースから脳の情報処理に関わる部位の安定な推定を実現することを目的とし,第一年度に開発した「脳計測データベースからの脳活動に由来する非定常成分の抽出法」をさらに発展させるため,英国のUniversity College Londonに滞在し,主要な脳計測データ解析手法の一つである独立成分分析の大家であるAapo Hyvarinenとの共同研究に従事した.具体的に得られた成果は以下のとおりである.【時系列データからの非定常成分の抽出法の研究】

本研究課題において重要な問題となる「自発的な脳活動を高次元な脳・行動計測データから抽出する」という問題を解決するため,新たな解析手法として「非線形空間的独立成分分析法」を提案した.提案法は,脳計測データから非線形に脳活動ネットワークを抽出する手法であり,観測データから非線形特徴量抽出器を学習することで,高次元空間におけるデータから,脳活動のタイミングに対して不変なコンポーネントを抽出することが可能となる.提案法の有効性を示すためにfMRI安静時脳活動の大規模データベースに適用した結果,1)得られたネットワークの空間パターンの被験者間類似度が従来法よりも高いこと,また,2)提案法では線形性を仮定した従来法よりも広い範囲にわたるネットワークが抽出されていることがわかった.これらの研究内容をまとめた成果は国際会議にて発表予定である.当該年度は主に,前年度における「脳計測データベースからの脳活動に由来する非定常成分の抽出法の研究」をさらに拡張するための共同研究を行い,前年度よりもさらに高次元な自発的脳活動データにも適用可能な解析法の研究開発を行った.この手法は,自発的な自己位置推定認知機能を,高次元な脳計測・行動計測データから解明することを目的とする本研究課題において重要となる.この研究内容についてまとめたものは国際会議にて発表する予定である他,国際学術雑誌に投稿準備中である.以上の結果は当初の研究計画に沿ったものであり,当初の目的を期待通り達成していると考える.実環境脳計測データ解析を通して,実環境におけるヒトの自己位置推定アルゴリズムを解明することを目的とする.本研究ではそれを実現するために,ヒトが実環境で動き回っている状況下で取得された脳計測データからヒトの認知機能を解明するための新たな手法を開発し,ヒトの内部状態モデルとして構築した自己位置推定機能の計算論的アルゴリズムの,神経科学的妥当性を検証する.当該年度は主に,脳計測データベースから脳の情報処理に関わる部位の安定な推定を実現することを目的とし,前年度から引き続き,「高次元・自発的脳計測データベースからの脳活動ネットワークの抽出法の研究」に従事した.具体的に得られた成果は以下のとおりである.【高次元・自発的脳計測データベースからの脳活動ネットワークの抽出法の研究】本研究課題において重要な問題となる「自発的な脳活動を高次元な脳・行動計測データから抽出する」という問題を解決するため,前年度に提案した非線形空間的独立成分分析法をさらに発展させ,より高精度に脳活動のダイナミクスが抽出可能な手法を提案した.具体的には,1)新たなデータ拡張法(data augmentation)を提案することで,オーバーフィッティング問題を回避するとともに,データ点のスムージング効果により学習の安定化を実現したほか,2)前年度で開発した非線形畳み込みニューラルネットワークに基づく特徴量抽出器の構造を,より非線形性が強いものへと変更することで,より不変性の高い特徴量の抽出を可能とした.提案法をfMRI安静時脳活動の大規模データベースに適用した結果,自発的な脳活動によって生じる機能的ネットワークと,その時間的ダイナミクスをロバストにとらえることが可能であることを示した.
脳発達期におけるアストロサイトの反応態度に関する比較病理学的研究

鶏雛の凍結外傷および急性鉛脳症のアストロサイト(AC)の反応性についてGFAPおよびglutamine synthetase (GS)、G1期後期からS期に発現するPCNAに対する抗体を用いて免疫組織化学的に検索した。正常脳では7日齢までpaleostriatumのACがGFAP弱陽性を示すだけであったが、13日齢から軟膜下や脳幹の細胞が陽性を示すようになった。GS陽性細胞は、実験期間を通じて脳全体にびまん性に散在していた。凍結外傷は麻酔下でドライアイスを3日齢の雛の頭部皮膚に接着させて作製した。病巣作製後2日目には軟膜下に出血を伴う広範な壊死が形成されていた。組織学的には、壊死の周囲に出血、浮腫、マクロファージの浸潤、ACの腫脹がいずれも軽度に認められた。4日目には病巣周囲に限局した浮腫があらわれ、脂肪貪食細胞が目立つようになり、その周囲にはGFAP強陽性・PCNA陽性細胞が見出された。1020日目には、ACと間葉系細胞の増殖が著明となったが、そのACの抗GFAP抗体に対する染色性は弱まり、その数も減少していた。この一連の反応は極めて限局的でGFAP陽性細胞の出現も病巣周囲に限られていた。したがって、本実験例ではACの反応時期は哺乳類と同様であったが、周囲脳実質の浮腫性変化は軽微でACの反応も限局性軽度であることが特徴といえる。3日齢の雛に鉛塊を摂取させ作製した鉛脳症では小脳に主座する浮腫と点状出血が認められ、死亡率は31%であった。その脳では10、20日目に対照よりも強いGFAP陽性ACがびまん性に認められ、毛細血管が障害された場合には微弱であるが速やかに反応することが示された。以上の所見から、鶏のACの反応性は一般に哺乳類と比較して弱いことが示された。哺乳類では浮腫液の存在がACの移動能と密接に関連する。鳥類の脳に見られるこの細胞の不活発な反応態度には広範な外傷などによっても浮腫が起こりにくいという鳥類の脳の性状と関連があると推察された。
地域活性化におけるスポ-ツイベントの社会経済的研究

本研究の目的は、地域活性化におけるスポ-ツイベントの社会経済的効果を明らかにすることにあった。この目的を達成するために、生涯スポ-ツイベントのフィ-ルド調査および全国スポ-ツ・レクリエ-ション祭(スポレク祭和歌山'90、スポレク祭熊本'91)の参加者に対する質問紙調査を実施した。調査デ-タは、年度毎の集計および2大会の比較分析により、考察を進めた。スポレク祭の参加者は、これまでの競技団体のイベント参加者とは異なる社会的背景を持っており、主婦や就業者を中心とする中年層が大半を占めている。イベントに対しては、「勝つこと」より、むしろ「交流」や「楽しさ」というプロセスを重視しているが、種目間による差異もみられる。過去のスポ-ツ経験は、同世代の平均値よりかなり豊富であり、生涯にわたるライフステ-ジにおいて、スポ-ツ参加を楽しんでいる。ニュ-ススポ-ツ種目においては、中高年になってから、これらのスポ-ツへ再社会化される傾向が顕著である。また、参加者によるイベント評価と開催県への再来志向には、強い相関がみられた。生涯スポ-ツのイベント参加者は、大会参加だけでなく、開催地における観光行動に強い関心を持っており、スポレク祭熊本では7割の参加者が県内観光に出かけている。スポレク祭やねんりんピックにおいては、開催年度の観光客数が前年度よりかなり増加しており、観光産業に対する経済波及効果が大きいことがわかる。また、スポレク祭やねんりんピックの開催県においては、翌年度に県レベルの同様なイベントを開催しており、全国イベントの開催が地方イベントの開催につながるという影響がみられる。さらに、生涯スポ-ツの全国イベントの参加や開催に際し、ニュ-ススポ-ツ種目の地方団体が組織されるという地方レベルのスポ-ツの制度化が進むという社会的効果がみられた。本研究の目的は、地域活性化におけるスポ-ツイベントの社会経済的効果を明らかにすることにある。平成2年度は、平成元年に開催された「愛媛スポ-ツ・レクリエ-ション祭」と「ねんりんピック大分大会」の事後調査を行った。その結果、同イベントが生涯スポ-ツの普及に貢献し、翌年度に県独自の地域スポ-ツイベントの開催へと発展していることがわかった。また、様々なスポ-ツイベントの現地調査を行い、参加者の実態やイベントの運営に関する資料を収集した。これらの調査結果に基づき、スポ-ツイベントの参加者調査用の質問紙を作成した。次に、9月に滋加県で開催された「ねんりんピックびわこ大会」において、調査補助員と共に大会参加者に対する面接調査および配票調査(N=170)を実施した。また、10月に和歌山県で開催された「全国スポ-ツ・レクリエ-ション祭わかやま大会」の実行委員会と文部省生涯スポ-ツ課の協力を得て、参加者(N=2115)に対して、郵送法による質問紙調査を行った。これらの調査デ-タは、ホストコンピュ-タに入力し、単純集計およびクロス集計による統計分析を行った。参加者調査の結果は、イベント評価とその規定要因に焦点をあて、平成3年度の学会において研究発長の準備を進めた。さらに、生涯スポ-ツイベントの社会経済的効果を探るため、「大分国際車イスマラソン大会」、「ニュ-スポ-ツフェスティバル」等のイベントの現地調査を実施した。これらの調査の結果、各種の生涯スポ-ツイベントの開催が、国営公園における入場者の増加に結びつくなどの経済波及効果がみられた。また、障害者スポ-ツイベントの開催が、大分地域における障害者授産施設の設置と発展に、大きな影響を与えるなどの社会的効果をもたらしたことが明らかになった。

この目的を達成するために、生涯スポ-ツイベントのフィ-ルド調査および全国スポ-ツ・レクリエ-ション祭(スポレク祭和歌山'90、スポレク祭熊本'91)の参加者に対する質問紙調査を実施した。調査デ-タは、年度毎の集計および2大会の比較分析により、考察を進めた。スポレク祭の参加者は、これまでの競技団体のイベント参加者とは異なる社会的背景を持っており、主婦や就業者を中心とする中年層が大半を占めている。イベントに対しては、「勝つこと」より、むしろ「交流」や「楽しさ」というプロセスを重視しているが、種目間による差異もみられる。過去のスポ-ツ経験は、同世代の平均値よりかなり豊富であり、生涯にわたるライフステ-ジにおいて、スポ-ツ参加を楽しんでいる。ニュ-スポ-ツ種目においては、中高年になってから、これらのスポ-ツへ再社会化される傾向が顕著である。また、参加者によるイベント評価と開催県への再来志向には、強い相関がみられた。生涯スポ-ツのイベント参加者は、大会参加だけでなく、開催地における観光行動に強い関心を持っており、スポレク祭熊本では7割の参加者が県内観光に出かけている。スポレク祭やねんりんピックにおいては開催年度の観光客数が前年度よりかなり増加しており、観光産業に対する経済波及効果が大きいことがわかる。また、スポレク祭やねんりんピックの開催県においては、翌年度に県レベルの同様なイベントを開催しており、全国イベントの開催が地方イベントの開催につながるという影響がみられる。さらに、生涯スポ-ツの全国イベントの参加や開催に際し、ニュ-スポ-ツ種目の地方団体が組織されるという地方レベルのスポ-ツの制度化が進むという社会的効果がみられた。
Simple Sheet Operatorによる方程式の研究

ある種のクラスの擬微分作用素の正則関数への作用を定義することによって微分方程式を解くという方向の一つとして、複素領域の特性コ-シ-問題のシンボルカリキュラムを持ちいた解析を行なった。これは、フックス型で低階項にレビ条件を課した作用素で、初期面の余次元1の部分多様体で特性的となるような初期値問題であり、この作用素をあるエリプティックファクターで割ったものがJ.Dunauが導入したクラスε_kで可逆になることを用いる。実の方程式では、やはり低階項に対するLevi条件を課したdouble characteristicをもつ方程式に対して、distributionでの可解性、可微分クラスでの可解性だけでなく、distribution solutionの可微分特異性の形状のsemi-localな評価までを行なうことができた。hyperfunction/microfunctionという枠組の中では、第2超局所的な観点から見てもレギュラークラスの扱いが非常に簡単だったわけだが、可微分特異性を第2超局所的に扱うには、可微分microfunctionで正則パラメータを持つようなものを扱わねばならない。代数解析学的なあり方としては、具体的な計算を最小限行なっておき、あとはsweepout methodを用いて(あるいは層としてのコホモロジカルな性質を用いて)大域的な結果を得るのが望ましいのだが、現在の段階では上のような可微分microfunctionに対してはこのような試みは成功していない。上のsemi-localな結果も、標準型に直された擬微分作用素のシンボルの評価から作用できる領域および複素の擬微分方程式のGoursat問題が可解となる領域の大きさを直接計算することによって得ているわけで、その意味ではまだ目的の半ばまでしか達成していないといえる。しかし、microfunctionが階数有限のmicrofunctionとなる(つまりdistributionで代表される)ための特徴付けとして定義正則関数の増大度を持ちいているのも単項表示されているから可能なのであり、解析的カテゴリの手法が可微分カテゴリの問題に対しても非常に有効であることが確認できたといえる。
高齢者結核の発症病態の解明と発症予防法の開発に関する研究

結核は強力な化学療法によって一時は克服されたかにみえた。しかし近年は、高齢者人口の増加に伴い、それまで順調に減少を続けていた罹患者数が増加に転じ大きな問題となっている。本研究では、高齢者における結核の発症要因について、宿主側から解析を行った。高齢者肺結核群では、若年肺結核症例群に比べ、血清IL-12値が低い傾向にあり、IFN-γ値は有意に低かった。これらの結果から、結核感染防御において重要なThl免疫応答能の低下が発症機序の一つになっている可能性が推察された。一方、老化促進マウス(Senescence Accelerated Mouse : SAM)を用いて肺結核症モデルを作製したところ、感染56ヶ月頃からSAMマウスにおいて早期に死亡する傾向が認められた。さらに、感染10ヶ月後の肺、肝、脾臓内生菌数はSAMマウスで有意に増加していた。しかしながら、感染3ヶ月後における肺、肝、脾臓ホモジネート中のIFN-γ濃度は両群間で有意な差を認めなかった。加齢に伴い糖尿病が増加することが知られており、結核の重要な危険因子の一つである。そこで、糖尿病合併肺結核症例、非合併肺結核症例、そして健常者を対象に血清中のIL-12、IFN-γ濃度を測定した。糖尿病非合併肺結核症例では健常者と比較してIL-12、IFN-γ濃度の増加が認められるが、糖尿病合併肺結核症例では非合併症例に比べてこれらサイトカインが低下していた。さらに、ストレプトゾトシンを用いて膵β細胞を破壊することにより作製したマウス糖尿病モデルに結核菌を感染させ、糖尿病状態下における結核感染免疫応答能について解析を行ったところ、糖尿病群においてThl免疫応答の低下が観察された。本研究を通して、高齢者では種々の要因によってThl免疫応答が低下することが発症の原因となっていることが考えられた。その中で、加齢とともに発症頻度が増加する糖尿病においても結核菌に対するThl免疫応答の低下がみられ、その結果として高齢者における結核発症の一因となっている可能性が示唆された。結核菌は全世界の人口の3分の1が感染するといわれ、単一の病原微生物としては最大の感染症である。ほとんどにおいて感染は一度制御されるが、数年から数十年後免疫能の低下にともない内因性再燃によって発症する。老化は重要な発症要因の一つであり、我が国では高齢者結核の増加が問題になっている。本研究では、高齢者における結核の発症要因について解析を行い、その内因性再燃機序を明らかにすることを目的とする。明らかな免疫低下要因のない結核患者を若年者群と高齢者群に分けて解析すると、高齢者群において血清中のIL-12及びIFN-γ値が低い傾向にあり、結核感染防御に重要なTh1免疫応答能の低下が発症機序の一つになっている可能性が推察された。このことを詳細に解析する目的で、老化促進マウス(Senescence Accelerated Mouse : SAM)を用いて肺結核症モデルを作製した。SAMはコントロールマウスに比べて40%程度平均寿命が短いといわれている(9.7ヶ月vs.16.3ヶ月)。SAM及びコントロールとしてAKR/Jマウスの肺内に約100CFUの結核菌強毒株(H37Rv)を感染させ、経時的に老化スコア、生存率、肺内生菌数、肺内結核菌DNA量、肺内サイトカイン産生能及びTh1、Th2細胞誘導能について解析を行っている。

現在感染3ヶ月後の解析が進行中であり、今後は6、8、10ヶ月後に同様な解析を実施する。一方、老化にともない糖尿病が増加することが知られているが、これも結核の重要な危険因子の一つである。本研究で我々は、糖尿病の進行にとともにIL-42、IFN-γ産生が低下すること、糖尿病合併肺結核患者では非合併患者に比べ血清中のIL-12、IFN-γ値が低いことを見出した。さらに、ストレプトゾトシンを用いて膵β細胞を破壊することにより作製したマウス糖尿病モデルに結核菌を感染させ、コントロール群に比べTh1反応が有意に低下することを観察している。これらの結果から、高齢者では種々の原因によってTh1免疫応答が低下することが発症の原因となっていることが考えられ、次年度はその詳細な機序についてさらに解析を進めていく予定である。結核は強力な化学療法によって一時は克服されたかにみえた。しかし近年は、高齢者人口の増加に伴い、それまで順調に減少を続けていた罹患者数が増加に転じ大きな問題となっている。本研究では、高齢者における結核の発症要因について、宿主側から解析を行った。高齢者肺結核群(78±10歳)では、若年肺結核症例群(47±18歳)に比べ、血清IL-12値が低い傾向にあり、IFN-γ値は有意に低かった。これらの結果から、結核感染防御において重要なTh1免疫応答能の低下が発症機序の一つになっている可能性が推察された。一方、老化促進マウス(SAM)を用いて肺結核症モデルを作製したところ、感染56ヶ月頃からSAMマウスにおいて早期に死亡する傾向が認められ、10ヶ月後の肺、肝、脾臓内生菌数はSAMマウスで有意に増加していた。しかしながら、感染3ヶ月後における肺、肝、脾臓ホモジネート中のIFN-γ濃度は両群間で有意な差を認めなかった。加齢に伴い糖尿病が増加することが知られており、結核の重要な危険因子の一つである。そこで、糖尿病合併肺結核症例(65±12歳)、非合併肺結核症例(65±14歳)、そして健常者(58±16歳)を対象に血清中のIL-12、IFN-γ濃度を測定した。糖尿病非合併肺結核症例では健常者と比較してIL-12、IFN-γ濃度の増加が認められるが、糖尿病合併肺結核症例では非合併症例に比べてこれらサイトカインが低下していた。また、ストレプトゾトシンを用いて膵β細胞を破壊することにより作製したマウス糖尿病モデルに結核菌を感染させ、糖尿病状態下における結核感染免疫応答能について解析を行ったところ、同様に結核菌に対するTh1免疫応答の低下とともに感染の悪化が観察された。本研究を通して、高齢者では種々の原因によってTh1免疫応答が低下することが発症の原因となっていることが考えられた。
樹状細胞及び腫瘍細胞による融合細胞を用いた腫瘍特異的免疫応答の誘導

現在まで我々は、樹状細胞と腫瘍細胞による融合細胞を用い、腫瘍特異的免疫反応の誘導および免疫寛容の観点より検討を行ってきた。特に、アロ反応を利用した免疫能増強効果に関して研究を行った。昨年までの研究により、DBA/2マウス由来の扁平上皮癌細胞株(KLN205)と同系(DBA/2)及び異系(C57BL/6)マウスの骨髄より採取された樹状細胞から融合細胞の作製に成功し、腫瘍及び樹状細胞由来の細胞表面抗原は融合細胞表面に発現されることを確認した。しかし、KLN205細胞が発現する腫瘍特異的抗原は不明であるため、腫瘍抗原としてMUC1を選択し、KLN205細胞に遺伝子導入した際の、融合細胞を作製させた際の融合細胞におけるMUC1の発現に関して検討した。その結果、KLN205細胞に遺伝子導入されたMUC1は、腫瘍細胞表面での発現を認め、融合細胞表面にも発現されることがフローサイトメトリーで確認された。腫瘍と同系もしくは異系の樹状細胞より作製された融合細胞のアロ反応によるT細胞の免疫誘導能増強効果を調べるために、MLR(Mixed Lymphocyte Reaction)を行い、同系および異系融合細胞の刺激による効果について比較検討した。その結果、同系融合細胞とT細胞の共培養による刺激よりも、異系融合細胞による刺激の方が、明らかにT細胞の増殖を誘導することがわかった。また融合細胞とT細胞を共培養した際の培養液中に含まれるIL-2をはじめとするサイトカインの分泌も、異系融合細胞との共培養の方が、有意に亢進していた。今後は、腫瘍と同系もしくは異系の樹状細胞より作製された融合細胞の持つ腫瘍特異的な細胞障害能を検討し、アロ反応によるT細胞の免疫誘導能がどのように影響するか追求する方針である。今年度我々は頭頸部領域の悪性腫瘍に対する樹状細胞および腫瘍細胞による融合細胞を用いた際の免疫誘導能について、主にマウスを用いて検討行った。更に、アロ反応を利用した免疫能増強効果の検討も同時に行っている。具体的にDBA/2マウス由来の扁平上皮癌細胞株(KLN205)と同系(DBA/2)及び異系(C57BL/6)マウスの骨髄より採取された樹状細胞から融合細胞の作製が可能か検討を行った。その結果、同系マウスから作製された融合細胞はMHCクラスI分子としてH2-D^dのみを発現するのに対し、異系マウスから作製された融合細胞はH2-D^b及び腫瘍由来のH2-D^dを発現することがフローサイトメトリーの結果より明らかとなった。また、同系及び異系マウスから作製された融合細胞は樹状細胞由来と考えられるMHCクラスII及びCD54,CD80,CD86などの共刺激分子を発現することが確認された。これらの結果より、腫瘍細胞とそれに対する同系及び異系マウス由来の樹状細胞から融合細胞の作製が可能であり、腫瘍及び樹状細胞由来の細胞表面抗原は融合細胞表面に発現されることが判明した。しかし、KLN205細胞が発現する腫瘍抗原は不明であるため、今後腫瘍抗原としてMUC1をKLN205細胞に遺伝子導入し、融合細胞を作製させた際の融合細胞におけるMUC1の発現を確認する予定である。更にMUC1に対する腫瘍抗原特異的な免疫誘導能に関しても、in vivoならびにin vitroで検討を行う。現在、同系ならびに異系マウスの樹状細胞より得られた融合細胞と腫瘍細胞単独もしくは樹状細胞単独によるTリンパ球に対する増殖誘導能をMLR(mixed lymphocyte reaction)アッセイを用いて比較検討しているところである。