hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がん遺転子とがん抑制遺伝子の相互作用による発がんの分子機構

DNA型がんウイルスのがん遺伝子産物が,RBやp53など細胞性がん抑制遺伝子産物と蛋白・蛋白複合体を形成することが見出され,変異導入実験によってこれら複合体形成が細胞のがん化と密接に関連することが明らかとなっている。本研究は,各種ウイルスがん遺伝子側とがん抑制遺伝子側の両側面より進められている。初年度の研究で各研究グル-プの実験に必要なクロ-ン化遺伝子,プロ-ベ,および抗血清など実験材料のほとんどは使用可能となり,また,それぞれの実験系で遺伝子の構造の解析,発現に関する検討,遺伝子産物の修飾,がん遺伝子産物の複合体形成の確認などがおこなわれた。主な結果を次に述べる。1.バキユロウイルスベクタ-系およびE.coli系を用い,RB蛋白を合成し,RB結合蛋白およびRB燐酸化酵素がしらべられた。その結果,56KDaの蛋白を含む複数種のRB結合蛋白が同定された。56KDa蛋白は低燐酸化型RBのみと結合する。また,cdkー2がRB燐酸化酵素である可能性が指摘された。2.口腔偏平上皮がん細胞株15株についてp53の遺伝子異常が遺伝子レベルおよび蛋白レベルで解析され,すべての株で構造,発現異常が検出され,本遺伝子の発癌における重要性が改めて指摘された。一方,p53遺伝子がRB遺伝子の発現を抑制することが示され,p53遺伝子の遺伝子発現調節作用が改めて注目され始めた。3.ヒトパピロ-マウイルス(HPV)のE6,E7遺伝子産物,アデノウイルス12型EIA遺伝子産物と細胞性蛋白との相互作用に関しては,RBF p53以外の細胞性蛋白との複合体形成がクロ-ズアップされてきた。新しいがん抑制遺伝子の探索も含めて,今後の研究の進展が期待できよう。
遺伝的クローンであるアリの適応的な表現型個体差を産み出す分子機構の解明

本研究計画では、コロニー内の全メンバーが遺伝的クローンであるイカリゲシワアリTetramorium lanuginosumを材料に用い、各ワーカーの表現型の一つである糖に対する反応閾値(個々の個体が飲み始めるメレジトース溶液濃度)の個体間変異を測定し、個体間変異と集団内分布が存在することを示す。さらに、集団内の反応閾値分布が、時間と共に環境に適応的に変化することを示し、その変化がどのような分子的機構によって出現するかを特定し、無性生殖の生物の適応的な表現型分散が遺伝子型ではなく、その塩基配列上に起こる化学的修飾に基づくエピジェネティクスによって制御されている事を示す。
設計情報学の創出-次代を担う航空宇宙機の実現を目指して

新たな設計方法論である設計情報学を創出した。設計情報学は多分野融合最適化手法の高度化,情報マイニングによる設計空間の構造化と可視化,及びそれらの実問題への応用,という三本柱で構成される。最適化の高度化では進化計算法を基としたdifferential evolution/遺伝的アルゴリズムハイブリッド手法の優位性を示した。情報マイニングでは,自己組織化マップ,分散解析,ラフ集合理論,及び決定木の特徴と使用方法論を明らかにした。設計情報学を用いて静粛超音速研究機の設計が行われ,引き続きハイブリッドロケット,環境適合性革新航空機の設計が進められている。効率的・効果的な航空宇宙機設計に供する新たな設計方法論である"設計情報学"創出のための三本柱のうち,多分野融合最適設計手法の高度化とデータマイニング手法を用いた知的設計情報抽出法に関する研究の二つの柱に関する研究を進め知見を得た.前者に関しては,対象とする大規模問題(評価に掛かる時間,設計変数数が共に大規模な問題)に対しては,発見的手法を複数組み合わせ,各手法が独立して設計空間を探査した後,最終的にアーカイブを共有する方法が現状最も良い性能を有することが明らかとなった.亦,組み合わせ数は1世代に用いる全個体数に依存するが,1つの手法に付き最低4個体以上を確保すべきである.各手法は単体として日進月歩開発されている為,更なる改良を進める.後者に関しては,自己組織化マップ,関数型分散解析手法,ラフ集合理論,決定木による方法論を検討し,各手法の特性を把握するに至った.自己組織化マップと関数型分散解析は単体での活用ではなく,組み合わせによる使用することが効率的であることが明らかとなった.一方で,ラフ集合理論や決定木は,設計変数空間に於いて,各設計変数の独立した一次元的情報,即ち個々の設計変数の上下限値情報しか得られず,現状では直截的な使用には不向きであることが明らかとなった.そのため,その効用を向上させるには,全設計変数に関する関数情報が得られるようなアルゴリズムを数学的に改良すべきである.以上により,設計のためのシステムに目処が立った為,実際に供すべき航空宇宙機の問題定義が進行中である.通常10年単位の期間を要する航空宇宙機設計のため,1年単位で行える効率性と環境への適合という今後要求される革新性を追求した新たな設計方法論"設計情報学"を創出した。本研究は3本の柱で成立しており,一つは多分野融合最適化手法の高度化,一つはデータマイニングによる設計空間の構造化と可視化の方法構築,一つはそれらを用いた実用最適設計問題への応用を通した方法論の洗練化である。最も注力した最適化手法の高度化では,2007年に提示されたdifferential evolutionの遺伝的アルゴリズムに対する優位性に関する論文を受け,設計空間上の大域的探査に優れたdifferential evolutionと遺伝的アルゴリズム,設計空間上の局所的探査に優れたparticle swarm optizationizationの3手法を組み合わせたハイブリッド手法を構築し,高々10^2オーダの世代数に於いて優位性を持つ効率的進化計算手法がdifferential evolutionと遺伝的アルゴリズムとのハイブリッド手法であることが提示された。一方,データマイニングについては,自己組織化マップ,統計学に用いられる分散解析,ラフ集合理論及び決定木をこれまで適用した。その結果,抽出される設計情報には大域的設計情報と局所的設計情報が存在し,自己組織化マップと分散解析では大域的情報が,ラフ集合理論と決定木では局所的設計情報が得られ,各手法の使用方法論と長短所,及び今後の課題が明らかとなった。これにより設計情報学の基礎は構築された.尚,マイニング手法は重要課題な為,日本機械学会内に設計情報学研究会を設置し,2012年夏の年次大会にて特別フォーラムを開催し,次の段階への展開を図るに至ったことを書き添える。最後の実用最適設計問題への応用では,テスト問題として宇宙科学研究所にて作成されたハイブリッドロケット問題への適用が先ず行われ,実用に耐えうる事が確認された.また,現在数値流体力学手法を用いた大規模問題を新たに定義し,さらなる展開に至っている。
難治性小児白血病におけるアポトーシス抑制蛋白SURVIVINの発現機構の解明

難治性17;19転座白血病(t(17;19)^+ALL)でアポトーシス抑制因子survivinが高発現している。このt(17;19)^+ALLにおけるsurvivin発現機構とアポトーシス抑制機構について解析を実施した。siRNA法を用いたsurvivinのノックダウンではt(17;19)^+ALL特異的にアポトーシスが誘導できた。survivinはcaspase依存性と非依存性の坑アポトーシス抑制機構が存在する。t(17;19)^+ALLでは主に後者が関与していることを証明した。また、その主な作用機序としてAIFの核内移行の抑制を確認しているが、AIFをノックダウンするとsurvivin機能を抑制してもアポトーシスが抑制することを証明した。小児難治性白血病におけるアポトーシス抑制因子survivinの発現機構を解明している。survivinは正常細胞では発現せず、ほとんどのがん細胞で発現しているがん特異的発現蛋白でる。現在、小児急性リンパ性白血病(ALL)できわめて予後不良のt(17;19)白血病(t(17;19)^+ALL)について研究を続けている。t(17;19)^+ALLにおいてsurvivin発現が他のリンパ性白血病に比して著明に増加し、この発現がt(17;19)の結果生ずるE2A-HLF融合転写因子により調節され強発現することを証明してきた。E2A-HLFとsurvivin発現機構の解明は小児白血病の難治化の重要な因子である可能性あり、その発現機構の解明を続けている。survivinのアポトーシス抑制機構の解明を実施した。t(17;19)^+ALLにおいてsurvivinの高発現はcaspaseの非依存性のApoptosis Inducing Factor(AIF)のミトコンドリアより核内への移行を阻害することでアポトーシスを抑制するという知見を得ている。survivinのAIF核内移行の阻害という機構がアポトーシス抑制の主な機序であることを証明するためにAIFノックダウンを用いて実験を実施した。AIFのsh-RNAを作成し培養細胞のためウイルスベクターを用いて導入した。3つのクローンを作成し、AIFの発現を抑制するクローンを得た。survivinドミナントネガティブを導入したt(17;19)^+ALL細胞株にこのAIFノックダウンを導入した。現在、その表現型の確認中である。これによりE2A-HLF-survivn-AIFという機構が確立できると考えられる。(1)Survivinのアポトーシス抑制機構の解明t(17;19)^+ALLはこの転座により生じるキメラ転写因子E2A-RLFがアポトーシスを抑制して白血病化する。我々はこのアポトーシス抑制はE2A-HLFの下流遺伝子survivinが関与することを証明している。この機序を検討した。Survivinはミトコンドリア局在しているアポトーシス誘導因子Apotosis Inducing Factor(AIF)の核内移行を阻害する。そこで、AIF knockdownを用いて実験を実施した。AIFのsh-RNAを作成し、白血病細胞株は浮遊細胞のため導入率が悪くレンチウイルスベクターを用いた。t(17;19)^+ALLにsurvivinのドミナントネガティブ変異(surviving(dn))を導入したt(17;19)^+ALL/surviving(dn)細胞株のAIFをknockdownした。コントロールの細胞株ではsurvivin(dn)を誘導するとアポトーシスを生じるが、AIFをknockdownした細胞株ではアポトーシスが著明に抑制された。以上の結果はt(17;19)^+ALLにおいてsurvivinがAIFのアポトーシス機能を抑制していることを証明している。以上の結果はt(17;19)^+ALLにおいてE2A-HLFがsurvivin-AIFという分子によりcaspase非依存性にアポトーシスを抑制していることを証明した。
夜勤・交代制勤務の看護師に対する睡眠衛生教育プログラムの開発

本研究は、交代制勤務に従事している看護師の健康危害を回避するために、マインドフルネスの実践を組み合わせた睡眠衛生プログラムを開発することである。平成29年度は、前年度に引き続きマインドフルネスの実践効果を心理的側面と生理的側面から評価することを目標とした。本研究への同意が得られた20代前半の女性にマインドフルネスの実践を一日1回約1か月実施してもらい、この課題の実施前後に質問紙による心理的データと生体モニターによる生理的データを収集している。本年度の時点で、統計的仮説検定を満たすためのデータが不足しており、被験者の募集とデータ収集を継続している。当初予定数を満たしていないため、現在もデータ収集の段階である。平成30年度も前年度に引き続きマインドフルネスの実践効果を検証するために、被験者の募集ならびにデータ収集を継続する。また、データの結果を分析し、学会等で公表する。交代制勤務は、ヒトのサーカディアンリズム(概日リズム)を乱す要因となるため、可能な限り仕事と生活を適切に調整する必要がある。労働環境の整備がなされる一方で、看護師自身による健康管理も極めて重要である。本研究は、交代制勤務に従事している看護師の健康危害を回避するために、マインドフルネスの実践(呼気と吸気のタイミングをコントロールせず、呼気と吸気に気持ちを集中すること)を組み合わせた睡眠衛生プログラムを開発することである。平成27年度は、マインドフルネスの実践効果を心理的側面と生理的側面から評価することを目標とした。当該年度前半は、主に研究実施方法について研究分担者及び連携研究者と検討を行った。後半は、研究代表者の所属機関の倫理審査委員会の承認を得て本研究に着手した。本研究に同意が得られた健康な成人前期の対象を無作為にマインドフルネスの実践をする者(実験群)とマインドフルネスの実践をしない者(対照群)に振り分け、実験群には1日1回1015分間のマインドフルネスの実践を4週間実施してもらい、対照群には同一期間普段どおりの生活を継続してもらうこととした。マインドフルネスの実践効果を検証するために、脳波、心電図、唾液アミラーゼ活性、Five Facet Mindfulness Questionanarire:FFMQ日本語版、リラックス尺度を心理的・生理的指標として両群それぞれ4週間後に測定することとした。マインドフルネスの実践効果を測定するための生体反応モニターの再選定と研究計画の再検討に時間を要したこと、被験者募集開始時期が遅れたことが要因である。本研究は、交代制勤務に従事している看護師の健康危害を回避するために、マインドフルネスの実践(自身の呼吸に注意を集中させること)を組み合わせた睡眠衛生(睡眠の量と質を改善するための行動、24時間の生活様式の改善、光・温湿度・騒音など就寝環境を調整する)プログラムを開発することである。平成28年度は、前年度に引き続きマインドフルネスの実践効果を心理的側面と生理的側面から評価することを目標とした。まず、本研究への同意が得られた20代前半の女性の人々に、それぞれ約1か月間、マインドフルネスの実践を1日1回1015分間実施していただくこと、その課題の開始前と開始4週間後に質問紙による調査と体表面に電極を貼付して行う生理機能測定を各1回(計2回)ご協力いただいた。次に、本研究への同意が得られた20代前半の男性の人々に、マインドフルネスを実践する人々(実験群)とマインドフルネスの実践をしない人々(対照群)に無作為に振り分けた。実験群は1日1回、1015分間のマインドフルネスの実践を4週間継続していただき、対照群は4週間普段どおりの生活を続けていただいた。4週間後、研究にご協力いただいた全員に、質問紙による調査と体表面に電極を貼付して行う生理機能測定を各1回、8週間後に質問紙による調査を1回(全2回)実施させていただいた。本年度末の時点で、統計的仮説検定を満たすためのデータが不足しており、被験者の募集ならびにデータ収集を継続している。当該研究を開始するために倫理審査の承認を得てから被験者を募集したが、当初予定数を満たしていないため、現在もデータ収集の段階である。平成28年度前半は、前年度に引き続きマインドフルネスの実践効果を検証するためにデータ収集を行う。更に得られた結果を分析し、学会等で報告していく。平成28年度後半から平成29年度は、マインドフルネスの実践を組み合わせた睡眠衛生教育プログラムの検討を経てリーフレットを作成し、交代制勤務看護師を対象に制作したプログラムの実践効果を検証する予定である。平成29年度は、前年度に引き続きマインドフルネスの実践効果を検証するために被験者の募集ならびにデータ収集を継続し、得られた結果を分析し学会等で公表する。

平成30年度は、マインドフルネスの実践を組み合わせた睡眠衛生プログラムの検討を経て、交代制勤務看護師を対象に制作したプログラムの実践効果を検証する。平成30年度も前年度に引き続きマインドフルネスの実践効果を検証するために、被験者の募集ならびにデータ収集を継続する。また、データの結果を分析し、学会等で公表する。平成27年度の研究実施計画の準備に時間を要し、当該年度内に看護師を対象とした介入研究に着手できず次年度以降に延期になったため。当初研究計画が全体的に遅れており、前年度の研究が完了できず、当該年度の研究に着手できないため。(理由)当初研究計画が遅れており、前年度の研究が完了できず、当該年度に研究が着手できなかっため(使用計画)平成30年度は、前年度から継続中の研究を完遂し、その結果を基に睡眠衛生プログラムのリーフレットを作成するための費用、データ収集するための消耗品やデータ解析するためのソフトウェアの費用、当該研究成果の発表や研究分担者との打ち合わせを行うための旅費が必要である。平成28年度は、睡眠衛生プログラムのリーフレットの作成費用と看護師を対象に睡眠衛生教育プログラムの効果を評価するために使用する活動計と収集したデータを分析するためのソフトウェアの購入費が必要である。また、当該研究の成果発表や所属機関が異なる研究分担者と打合せを行う際に旅費が必要である。平成29年度は、前年度から継続中の研究を完遂し、その結果を基に睡眠衛生プログラムのリーフレットを作成するための費用、研究対象者のデータを収集するための装置の補充と収集したデータ解析するためのソフトウェアの購入費、当該研究の成果発表や研究分担者との打ち合わせを行うための旅費が必要である。
線虫ホスホリパーゼDスーパーファミリーの機能解析

ホスホリパーゼD(PLD)は、分泌・スーパーオキシド産生のような即時型応答から、細胞増殖や分化といった中・長期的応答にまで関与した情報変換酵素として位置づけられいる。しかし、これらの知見は主に培養細胞系で得られた結果を基にしており、個体レベルでのPLDの機能解析はなされていない。そこで、本研究では線虫(Caenorhabditis elegans)を用い、分子遺伝学的手法により個体レベルでのPLDの役割を明らかにすることを目的として、C.elegans PLD-1遺伝子をクローニングした。C.elegans PLD-1cDNAは5'末端に線虫特有なtrans-splicingのリーダーSL-1配列を有し、18個のエクソンから構成されていた。1427個のアミノ酸からなるコーディング領域には、細菌から哺乳動物のPLDで保存されている活性に必要な4つの領域が保存されでおり、特に活性に必要とされているがHKP領域が2ヵ所認められた。COS-7細胞に発現したC.elegans PLD-1はPIP2要求性であり、Arfにより弱く活性化された。一方、オレイン酸では強く抑制され、哺乳動物細胞のPLD2に類似した性状を示した。発現部位の検討には、プロモーター領域(4.7kb)とORFの一部をふくむ領域をGFPにつないだ融合遺伝子を作成して野生株に導入し、GFPの蛍光を蛍光顕微鏡で観察した。発現は咽頭筋と神経細胞の一部に強く、また表皮、体壁筋、excretory canalでも認められた。また、PLDの触媒作用を示すHKD領域はヌクレアーゼにも認められ、HKD領域を持つタンパク質はPLDスーパーファミリーと総称されている。しかし、HKDとHKE領域を1つづつ持つPLDホモログについてはその機能は不明である。今回、4種類の線虫PLDホモログをクローニングし、RNAiおよび遺伝子破壊によりPLD-1と合わせてこれらの機能解析を行っている。ホスホリパーゼD(PLD)は従来植物酵素として扱われてきたが、過去10年間の研究により、分泌・スーパーオキシド産生のような即時型応答から、細胞増殖や分化といった中・長期的応答にまで関与した情報変換酵素どして位置づけられるようになった。そこで、本研究では線虫(Caenorhabditis elegans)を用い、分子遺伝学的手法により個体レベルでのPLDの役割を明らかにすることを目的として、研究を行った。クローニングしたC.elegans PLD-1cDNAは5'末端に線虫特有なtrans-splicingのリーダーSL-1配列を有し、18個のエクソンから構成されていた。1427個のアミノ酸からなるコーディング領域には、細菌から哺乳動物のPLDで保存されている活性に必要な4つの領域が認められた。COS-7細胞に発現したC.elegans PLD-1はPIP_2要求性であり、Arfにより弱く活性化された。今回、4種類の線虫PLDホモログをクローニングし、機能解析を行っている。

しかし、HKDとHKE領域を1つづつ持つPLDホモログについてはその機能は不明である。今回、4種類の線虫PLDホモログをクローニングし、RNAiおよび遺伝子破壊によりPLD-1と合わせてこれらの機能解析を行っている。ホスホリパーゼD(PLD)は、分泌・スーパーオキシド産生のような即時型応答から、細胞増殖や分化といった中・長期的応答にまで関与した情報変換酵素として位置づけられている。しかし、これらの知見は主に培養細胞系で得られた結果を基にしており、個体レベルでのPLDの機能解析はなされていない。そこで、本研究では線虫(Caenorhabditis elegans)を用い、分子遺伝学的手法により個体レベルでのPLDの役割を明らかにすることを目的として、C.elegans PLD-1遺伝子をクローニングした。C.elegans PLD-1cDNAは5'末端に線虫特有なtrans-splicingのリーダーSL-1配列を有し、18個のエクソンから構成されていた。1427個のアミノ酸からなるコーディング領域には、細菌から哺乳動物のPLDで保存されている活性に必要な4つの領域が保存されており、特に活性に必要とされているがHKD領域が2カ所認められた。COS-7細胞に発現したC.elegansPLD-1はPIP2要求性であり、Arfにより弱く活性化された。一方、オレイン酸では強く抑制され、哺乳動物細胞のPLD2に類似した性状を示した。発現部位の検討には、プロモーター領域(4.7kb)とORFの一部をふくむ領域をGFPにつないだ融合遺伝子を作成して野生株に導入し、GFPの蛍光を蛍光顕微鏡で観察した。発現は咽頭筋と神経細胞の一部に強く、また表皮、体壁筋、excretory canalでも認められた。また、PLDの触媒作用を示すHKD領域はヌクレアーゼにも認められ、HKD領域を持つタンパク質はPLDスーパーファミリーと総称されている。
血小板CLEC-2を介した動脈硬化進展の機序を解明する

平成30年度計画【2】血小板CLEC-2欠損マウスへの高脂肪食負荷によるプラーク形成の再検討を実施した。高脂肪食負荷により動脈硬化を起こすApoE欠損マウスに血小板特異的CLEC-2欠損または全血球CLEC-2欠損を導入したマウスを作製した。全身CLEC-2欠損マウスは出生直後に死亡してしまうため通常の交配ではなく、放射線骨髄キメラマウスとして作製した。放射線照射し骨髄を破壊したApoE欠損マウスにApoE、CLEC-2欠損またはApoE、血小板特異的CLEC-2欠損の胎仔肝由来造血幹細胞を移植した。移植後4週後から8週間高脂肪食を与え、プラーク形成の度合いをOil red-O染色で解析した。全血球CLEC-2欠損、ApoE欠損マウスはApoE単独欠損マウスと比べてプラーク面積に有意な差は認められなかったが、血小板特異的CLEC-2欠損、ApoE欠損マウスはApoE単独欠損マウスと比べ有意にプラーク面積の減少を認めた。この結果は血小板CLEC-2がプラーク形成に対して増悪因子になっていることを示唆する一方、好中球など血小板以外のCLEC-2は抑制因子になっている可能性を示唆している。平成31年度(令和元年度)に予定されていた計画【3】血小板CLEC-2欠損がプラーク形成を抑制するメカニズムの解明において組織学的解析に使用するサンプルを採取し、マクロファージマーカーCD68や平滑筋細胞マーカーα-SMAの染色については前倒しで進行中である。計画【1】血小板CLEC-2欠損によるレーザー傷害後内膜肥厚の再確認については未実施である。平成30年度に実施予定の計画【1】血小板CLEC-2欠損によるレーザー傷害後内膜肥厚の再確認が未実施。【2】血小板CLEC-2欠損マウスへの高脂肪食負荷によるプラーク形成の再検討については完了しているが当該年度計画の実施状況としては十分とは言えなかった。しかしながら、平成31年度(令和元年度)実施予定の計画【3】血小板CLEC-2欠損がプラーク形成を抑制するメカニズムの解明において組織学的解析に使用するサンプルを採取し、マクロファージマーカーCD68や平滑筋細胞マーカーα-SMAの染色については前倒しして進行中である。以上よりいくつかの計画が前後しているが全体としては予定通り進んでいると思われる。平成30年度計画【1】血小板CLEC-2欠損によるレーザー傷害後内膜肥厚の再確認については準備が整い次第実施する。今年度は計画【3】血小板CLEC-2欠損がプラーク形成を抑制するメカニズムの解明の組織学的解析及びin vitroの培養細胞を用いた解析を主に実施する。加えて、当講座で頸動脈内壁への血小板や白血球の接着をライブイメージングで撮影する手法を確立しつつある。イメージングが実施できればプラーク形成が進行する際の血小板や白血球の動態をつかみ、血小板CLEC-2欠損によるプラーク形成抑制メカニズムの解明に大きく寄与できると思われる。また、平成32年度(令和2年度)に使用予定の遺伝子組換えマウス(podoplanin欠損マウス作製用の組織特異的Creマウス等)の導入を進める。しかしながら、平成31年度(令和元年度)実施予定の計画【3】血小板CLEC-

2欠損がプラーク形成を抑制するメカニズムの解明において組織学的解析に使用するサンプルを採取し、マクロファージマーカーCD68や平滑筋細胞マーカーα-SMAの染色については前倒しして進行中である。以上よりいくつかの計画が前後しているが全体としては予定通り進んでいると思われる。平成30年度計画【1】血小板CLEC-2欠損によるレーザー傷害後内膜肥厚の再確認については準備が整い次第実施する。今年度は計画【3】血小板CLEC-2欠損がプラーク形成を抑制するメカニズムの解明の組織学的解析及びin vitroの培養細胞を用いた解析を主に実施する。加えて、当講座で頸動脈内壁への血小板や白血球の接着をライブイメージングで撮影する手法を確立しつつある。イメージングが実施できればプラーク形成が進行する際の血小板や白血球の動態をつかみ、血小板CLEC-2欠損によるプラーク形成抑制メカニズムの解明に大きく寄与できると思われる。また、平成32年度(令和2年度)に使用予定の遺伝子組換えマウス(podoplanin欠損マウス作製用の組織特異的Creマウス等)の導入を進める。血小板CLEC-2欠損によるレーザー傷害後内膜肥厚の再確認が未実施であり、これにかかる経費が次年度使用額となった。次年度に当初の計画内容を繰り延べして実施する予定。
インビジブルコンピューティングによるインタラクティブＵＩシステムの開発

本研究は,目視が困難なほど小体積なセンサノードを実現し,屋内,屋外を問わず,我々の生活環境に散布することで,「人間が意識せずともコンピュータとインタラクションできる」時代を切り開くことを目的とする.センサノードには無線回路,演算回路,センシング回路などを組み込む必要がある.近年の半導体技術の進歩により,これらの回路を個々に小体積実装する技術は実現されつつある.一方でこれらを一つの小体積センサノードに効率よく混載する手法については検討が不十分であるため,本研究で手法の提案,実現そして性能評価を行う.本研究は,目視が困難なほど小体積なセンサノードを実現し,屋内,屋外を問わず,我々の生活環境に散布することで,「人間が意識せずともコンピュータとインタラクションできる」時代を切り開くことを目的とする.センサノードには無線回路,演算回路,センシング回路などを組み込む必要がある.近年の半導体技術の進歩により,これらの回路を個々に小体積実装する技術は実現されつつある.一方でこれらを一つの小体積センサノードに効率よく混載する手法については検討が不十分であるため,本研究で手法の提案,実現そして性能評価を行う.
東アジアにおける完新世の環境変動の高時間解像度解析と中国文明盛衰の関係

中国の東シナ海大陸棚に存在する陸源砕屑物堆積帯(Inner shelf mud belt)から採取された堆積物コア(MD06-3040)のアルケノン古水温分析(Uk37')を行い、完新世の表層水温(SST)変動を高時間解像度で明らかにした。コア採取地は沿岸の浅海であるため、SSTは気温(AT)と良い相関がある。よって、Uk37'-SSTの復元記録から揚子江デルタのATを定量的に推定することができた。Uk37'-SSTのデータに基づくと、Little Ice Age (約0.1-0.3 cal. kyr BPの寒冷期)など全球的な気候変動と整合的な温度変化が復元されたことから、この指標の信頼性は高いと言える。約4.4-3.8 cal. kyr BPには、複数回かつ急激な寒冷化(3-4°Cの水温低下、3-5°Cの気温低下に相当)が発生していたことが示された。この寒冷化は4.2 kaイベントに呼応し、顕著な全地球規模の気候変動と関連するものと考えられる。この時期に、東アジア及び北西太平洋では、偏西風ジェットの北限位置の南下、エルニーニョの発生頻度の増加、黒潮の変調(Pulleniatina Minimum Event)などの大きな環境変動が先行研究より示唆されている。これらの要素が相互に関係し、急激な寒冷化およびアジアモンスーンの変調がもたらされた可能性が高い。同時期は、揚子江デルタで栄えていた世界最古の水稲栽培を基盤とした長江文明が一時的に中断した期間と重なる。本研究が明らかにした急激で大きな寒冷化イベントは、稲作にダメージを与え、揚子江デルタの社会や文明を崩壊させる一因となったかもしれない。本研究のデータと考察の一部をオランダの国際誌Quaternary Science Reviews誌に投稿し、受理された。私の特別研究員採用1年目の研究の進展はおおむね順調であった。中国揚子江河口部付近の浅海から採取された海洋堆積物コアの分析を終了し、当地の完新世の温度変動を高時間解像度で定量的に復元することに成功した。このデータを用いて、本研究の目的の一つである気候変動と人類社会の変遷に関して考察を行うことができた。この成果はQuaternary Science Reviews誌に掲載された。今後は、中国人研究者と共同して、中国の気候変動についてさらに詳しく明らかにするとともに、日本内湾から採取された堆積物コアを持いて日本の気候変動についても研究を行う。
InAs系複合構造を用いた室温動作テラヘルツ波検出器の開発

本研究では、高電子移動度が得られる半導体ヘテロ構造の中でも非常に高い電子移動度を有するInAs/AlGaSbヘテロ構造に注目し、このヘテロ構造を用いてボウタイダイオード構造を作製し、高検出感度、広い動作周波数、速い応答速度のゼロバイアス・室温動作テラヘルツ波検出器の実現を目指している。今年度は昨年度に引き続き、最終的に適用を目指す高移動度のInAs/AlGaSbヘテロ構造とよりも結晶成長プロセスが非常に簡便、かつ低コストの高品質なInAs単層薄膜を成膜する検討を行った。InAs/AlGaSbヘテロ構造については、結晶成長装置の故障が発生したために今年度は結晶成長ができず,試作・評価ができていない。また、THz波のセンシング部であるボウタイダイオードの試作については、6月の大阪府北部地震の影響により加工設備が故障し,その後復旧まで長期間装置が停止していたために今年度はボウタイダイオードの試作に至らなかった。また、昨年度に立ち上げた最表面のパッシべーション膜を成膜するミスト化学気相成長法による酸化物薄膜の成膜技術の開発については、成膜する薄膜の均質性,平坦性の改善を目的とした成膜装置構造の変更を行った。その結果、表面保護膜の成膜に適した比較的低温で均質な酸化物薄膜作製が可能な装置を立ち上げた。昨年度から継続検討している表面パッシベーション膜として最適な酸化物薄膜の選定が今後必要な状態である。当初は,InAs/AlGaSbヘテロ構造の漏れ電流抑制構造の試作と評価を行う予定であったが、研究実績に述べたとおり結晶成長装置の故障のために成膜実験が行えていない。また、ボウタイダイオードの試作についても,大阪府北部地震の影響により微細加工のための電子線描画装置が長期間に渡って故障・停止したため、今年度は実デバイスの試作までは至っていない。そのため、遅れていると判断した。今年度に実施できなかったInAs/AlGaSbヘテロ構造の漏れ電流抑制構造の試作と評価を行う。また、ドライエッチングプロセスを確立し、初年度、今年度に作製したInAs単層薄膜や漏れ電流抑制を施したInAs/AlGaSbヘテロ構造を順次用いてボウタイダイオードを作製し非線形電流電圧特性の評価を行う。THz波のアンテナとなる電極の形状は、検出するTHz波の周波数帯と感度に大きく影響することから、幾つかの検出対象とする中心周波数の波長を考慮した設計を行い、THz波検出の評価を行う。本研究では、高い電子移動度を有するInAs/AlGaSbヘテロ構造にボウタイダイオード構造を作製し、高検出感度、広い動作周波数、速い応答速度のゼロバイアス・室温動作テラヘルツ波検出器を実現するために、今年度はGaAs基板上に高品質なInAs単層薄膜を成膜する検討を行った。これは、最終的に適用を目指す高移動度のInAs/AlGaSbヘテロ構造と比較すると結晶成長プロセスが非常に簡便、かつ低コストであることや、これまで他機関から報告されているn-GaAs薄膜と比較するために実施した。InAs/AlGaSbヘテロ構造比で、電子移動度は低いものの、低温成長したInAsバッファ層を挿入した簡易なInAs薄膜でも室温で電子移動度は約7,000cm^2/Vsを有しており、また、単層構造のため加工プロセスも簡単化が可能である。InAs単層薄膜チャネルのボウタイダイオードを試作することでInAs/AlGaSbヘテロ構造や研究が先行するn-GaAsチャネルのボウタイダイオードとの非線形電子輸送特性の比較を予定している.ボウタイダイオードの非線形電子輸送特性を評価するための測定セットアップについては、今年度マニュアルプローバーを導入し、その立ち上げを完了している。また、最表面のパッシべーション膜を成膜する手法の一つとして、ミスト化学気相成長法による酸化物薄膜の成膜技術の開発にも着手した。この手法は大気圧条件で成膜可能な非真空プロセスであること、また、比較的低温で酸化物薄膜を化学気相堆積できることから表面パッシベーション膜の成膜方法として有用である。成膜装置を自作し、装置立ち上げまで今年度は完了し、表面保護膜として最適な酸化物薄膜を探索している段階である。当初は,InAs/AlGaSbヘテロ構造の漏れ電流抑制構造の試作と評価を行う予定であったが、研究実績に述べたとおりInAs単層薄膜の成膜を行なったために漏れ電流対策のための成膜実験が行えていない。また、初年度においてボウタイダイオードのドライエッチングプロセスを確立し,実デバイスを作製し電気的特性を評価する予定であったが,今年度は実デバイスの試作までは至っていないため、やや遅れていると判断した。

また、THz波のセンシング部であるボウタイダイオードの試作については、6月の大阪府北部地震の影響により加工設備が故障し,その後復旧まで長期間装置が停止していたために今年度はボウタイダイオードの試作に至らなかった。また、昨年度に立ち上げた最表面のパッシべーション膜を成膜するミスト化学気相成長法による酸化物薄膜の成膜技術の開発については、成膜する薄膜の均質性,平坦性の改善を目的とした成膜装置構造の変更を行った。その結果、表面保護膜の成膜に適した比較的低温で均質な酸化物薄膜作製が可能な装置を立ち上げた。昨年度から継続検討している表面パッシベーション膜として最適な酸化物薄膜の選定が今後必要な状態である。当初は,InAs/AlGaSbヘテロ構造の漏れ電流抑制構造の試作と評価を行う予定であったが、研究実績に述べたとおり結晶成長装置の故障のために成膜実験が行えていない。また、ボウタイダイオードの試作についても,大阪府北部地震の影響により微細加工のための電子線描画装置が長期間に渡って故障・停止したため、今年度は実デバイスの試作までは至っていない。そのため、遅れていると判断した。初年度に十分に実施できなかったInAs/AlGaSbヘテロ構造の漏れ電流抑制構造の試作と評価を行う。また、ドライエッチングプロセスを確立し、初年度に作製したInAs単層薄膜や漏れ電流抑制を施したInAs/AlGaSbヘテロ構造を順次用いてボウタイダイオードを作製し非線形電流電圧特性の評価を行う。構造決定には電界分布をTCADによってシミュレーションし、内部で電界強度が強くなる構造を予め特定し、その結果を実際の素子設計にフィードバックしてフォトマスクを作製し、ボウタイダイオードの作製を行う。THz波のアンテナとなる電極の形状は、検出するTHz波の周波数帯と感度に大きく影響することから、幾つかの検出対象とする中心周波数の波長を考慮した設計を行う。今年度に実施できなかったInAs/AlGaSbヘテロ構造の漏れ電流抑制構造の試作と評価を行う。また、ドライエッチングプロセスを確立し、初年度、今年度に作製したInAs単層薄膜や漏れ電流抑制を施したInAs/AlGaSbヘテロ構造を順次用いてボウタイダイオードを作製し非線形電流電圧特性の評価を行う。THz波のアンテナとなる電極の形状は、検出するTHz波の周波数帯と感度に大きく影響することから、幾つかの検出対象とする中心周波数の波長を考慮した設計を行い、THz波検出の評価を行う。理由:主に評価装置の購入とそのセットアップに必要な物品を購入したが、予定よりも必要な経費を抑制することができたためである。使用計画:次年度は、InAs/AlGaSbヘテロ構造の成長回数が増えることから、次年度に繰り越した分を成膜中に使用する液体窒素の購入に充てる。理由:主に消耗物品を購入したが、使用装置の故障により装置の稼働が予定よりも少なく,予定よりも必要な経費を抑制することができたためである。使用計画:次年度は、結晶成長回数が増えることから、次年度に繰り越した分を成膜中に使用する液体窒素の購入に充てる。
高次新規原生生物の分類学的研究、及び真核生物初期進化の解明

1.鹿児島県甑島貝池、ノルウェーバレンツブルグ、相模湾初島沖水深1000m地点(研究調査船なつしま[海洋研究開発機構]を利用した調査航海NT-1206で実施)などでサンプリングを行い、真核生物の初期進化を考える上で重要な原生生物の培養株(全12株)を確立することに成功した。確立した培養株に対し詳細な形態観察と複数遺伝子による系統的位置の推定を行った(一部は、現在も遂行中)。特に珪藻類の新規寄生虫であり、これまで環境クローン解析のみで存在が示唆されていた系統に属す新規原生生物YPF1303について詳細な形態観察を行い、その生活環の解明に成功した。現在、得られた情報をもとに分類学的位置の検討を行っている。2.昨年度に投稿していたRigifila ramosa記載の原著論文がProtist誌に受理され、2013年1月に掲載された。また新たに本生物について大規模発現遺伝子(EST)解析を行い、その詳細な系統的位置を推定した。これによってRigifila ramosaが真核生物内の1巨大生物群であるユニコント内の祖先的な系統であることが示され、その形態情報と合わせてユニコントのボディープランの進化に関する理解が大きく進んだ。現在、さらに条件を検討しながら解析を行っている。3.昨年度行ったTelonema subtilisの微細構造学的研究をまとめた原著論文をProtist誌に投稿し、受理された。これによって本生物が真核生物全体のなかでも特異な形態を有し独立した生物であることがあらためて確認された。その一方でいくつかの形態は、アルベオラータ/太陽虫/ケルコゾアに対しそれぞれ独立に形態的類似性を示すことが確認された。これらの知見より,T. subtilisは上述の生物を含む巨大生物群の基部より分岐した生物であることが示唆された。昨年度から継続して行っている新規原生生物の培養株の確立が効率的に進んだため。確立した培養株を用いた研究から真核生物の初期進化解明に貢献する多数の知見を得ることが出来たため。培養株として確立した原生生物の詳細な形態観察と複数遺伝子による系統的位置の推定を行う。また特に高次分類群レベルで極めて新規な生物であることが示された生物であるRigifila ramosa(昨年度、記載論文を公表)や新規嫌気性生物(YPF1205,YPF1208)に関しては,大規模発現解析やミトコンドリアゲノムの解読も行うことを計画している。本研究計画内で確立した原生生物から得られる知見によって、真核生物の初期進化に関する理解は大きく進むと期待できる。1.特殊環境中に生息する高次新規原生生物の探索深海底などに存在する化学合成生態系は生物が硫化水素やメタンガスを資源として利用し成立している生態系であり、そのような環境中に特異的に生息する原生生物に関する研究はほとんど無いのが現状である。そこで私は海洋研究開発機構に所属する研究員と連携し、深海の化学合成生態系の模擬的再現とそこに生息する原生生物の探索を行っている。現在、より効率的な培養系に確立の探索とともに、実際に観察された新規原生生物と考えられるいくつかの生物の分類培養に向けた取り組みを行っている。2.高次新規原生生物YPF923株に関する系統分類学的研究YPF923株は、ベリクル(タンパク質性の板状構造)に覆われた扁平な赤血球状の形を呈した細胞であり腹側の開口部より生じる糸上仮足によって基質に固着し生活する従属栄養(バクテリア捕食)性のアメーバ性原生生物である。本生物は分子系統解析と光学/電子顕微鏡観察の結果から、祖先的なオピストコント類であるApusozoaに属する新規原生生物と考えるのが妥当であるとの結論が得られた。本研究内容を取りまとめた原著論文は現在、投稿中である。Telonema subtileは、沿岸域などの海洋表層に生息する従属栄養性に鞭毛虫である。本生物はこれまでにEST解析に基づく127遺伝子を用いた大規模分子系統解析が行われているが、その系統的位置は未だ十分に解明されておらず、全真核生物内で分類学的な所属が不明の原生生物として認識されている。本研究では、本種の持つ複雑な細胞骨格系の全体像を把握することに初めて成功し、それによって本種がクロミスタと呼ばれる分類群に属する様々な原生生物と部分的な形態的類似性を示すことが確認された。現在、原著論文を執筆中である。

これによってRigifila ramosaが真核生物内の1巨大生物群であるユニコント内の祖先的な系統であることが示され、その形態情報と合わせてユニコントのボディープランの進化に関する理解が大きく進んだ。現在、さらに条件を検討しながら解析を行っている。3.昨年度行ったTelonema subtilisの微細構造学的研究をまとめた原著論文をProtist誌に投稿し、受理された。これによって本生物が真核生物全体のなかでも特異な形態を有し独立した生物であることがあらためて確認された。その一方でいくつかの形態は、アルベオラータ/太陽虫/ケルコゾアに対しそれぞれ独立に形態的類似性を示すことが確認された。これらの知見より,T. subtilisは上述の生物を含む巨大生物群の基部より分岐した生物であることが示唆された。研究対象である高次新規原生生物を効率的に探索、発見する為のソース設備となりうる水槽培養系を確立し、既にその候補となりうる生物の検出に成功しているため。系統的位置が不明な原生生物であるTelonemaの微細構造の把握を徹底した電子顕微鏡観察によって達成したため。昨年度から継続して行っている新規原生生物の培養株の確立が効率的に進んだため。確立した培養株を用いた研究から真核生物の初期進化解明に貢献する多数の知見を得ることが出来たため。高次新規原生生物の探索を継続して行う。また平成23年度に確立した水槽培養系の効率化をはかるとともに、その中に生息する原生生物(特に化学合成能を持つ)の探索にも注目して行う。培養株として確立された生物よりより詳細な形態観察と系統的位置の推定を行い、分類学的処置を施す。培養株として確立した原生生物の詳細な形態観察と複数遺伝子による系統的位置の推定を行う。また特に高次分類群レベルで極めて新規な生物であることが示された生物であるRigifila ramosa(昨年度、記載論文を公表)や新規嫌気性生物(YPF1205,YPF1208)に関しては,大規模発現解析やミトコンドリアゲノムの解読も行うことを計画している。本研究計画内で確立した原生生物から得られる知見によって、真核生物の初期進化に関する理解は大きく進むと期待できる。
名人レベルのコンピュータ将棋の開発および進化のゲーム理論への応用

コンピュータ将棋の開発では探索と評価関数が大きな2本の柱であるが,評価関数は従来各駒の玉との相対位置を点数化した「相対評価」が主流であった.だが相対評価には悪手であるにもかかわらず玉が自分の駒に接近してしまうなど重大な副作用がある.本稿ではこのような副作用のない「絶対評価」をメインにして相対評価の使用を大幅に制限する評価関数TACOSYSTEMを提案し,その実装方法を具体的な例を用いて示す.TACOSYSTEMを実装した我々の将棋プログラムTACOSは第14回世界コンピュータ将棋選手権で決勝入りを果たすという好成績を収めた.ゲーム木探索にとって水平線効果は最も厄介な問題で,特に水平線効果が出やすいゲームではその対策が不可欠である.将棋など持ち駒を使用するゲームでは明らかに損と断言できる水平線効果の指し手が存在するが,これまでその対策が論じられたことはなく現在も将棋プログラムで頻繁にみられる現象である.これを「強度の水平線効果」の指し手と呼び,ゲーム木探索においてこれを完全に除去する方法「SHEK (Strong Horizon Effect Killer)」を提案した.SHEKでは探索中の局面同士で生じる強度の水平線効果はもちろん,ルート局面以前の過去の局面とで生じる強度の水平線効果も指し手の履歴さえあれば完全に除去することが出来るが,計算コストはほとんどかからない.SHEKの概念と実装方法を紹介したのち,千日手問題等に適用する方法も提案し,将棋プログラムに実装してその効果を実証していく.実現確率探索は局面の実現確率を閾値として探索することで,より「有りそう」な手の場合はどんどん深く読み,「無さそう」な手の場合はほとんど読まない.これまで前向き枝刈りと探索延長によって行ってきたことをシステマティックに非常に簡単なアルゴリズムで行う優れた探索法であるといえる.ところが,従来の手法ではプロの棋譜から指し手の確率を計算しており,参考となる棋譜が十分に存在しない多くのゲームではこの手法は通用しない.我々はコンピュータの自動学習により指し手の確率を自動で計算し,実現確率探索をあらゆるゲームに応用させる手法,ARPS(自動実現確率探索)を提案した.実験には連結型の二人ゲームLines of Action (LOA)を選び13種類の分類を与えてARPSを実装し分類の確率を計算した.一般的な反復深化探索との対戦結果は,ARPSが反復深化に比べてより深くよりより絞り込んだ読みで大きく勝ち越しその優位性を示した.種々の制約の範囲内で大会の組み合わせ方式を選ぶのは難しい問題であるが,これまで統計的に論じられた研究はなかった.我々は適当にレーティングを与えてシミュレーションを行い大会組み合わせ方式の妥当性を検証する方法を提案した.その題材として世界コンピュータ将棋選手権の2次予選を取り上げ,同大会で採用されている変形スイスやW杯本大会予選方式では弱いチームの方が多く予選突破をするいびつな逆転現象がしばしば生じていることを確認した.そこで前半はランダムで後半をスイス式とする新しい方式ランダムスイスを考案しシミュレーションを行った.その結果,ランダムスイスは総当りに近い形となり,しかも組み合わせに強い偏りは出ないので,既存の大会方式に比べてより好条件を満たしていると言える.我々は世界コンピュータ将棋選手権の予選方式としてランダムスイス方式を推奨した.実現確率探索[はプロ棋士の棋譜から指し手の分類と確率を計算し,有望そうな手を中心に先読みする.我々は先行研究において,自動対戦による調整法を用いることによりエキスパートの存在しないゲームでも実現確率探索が有効であることを示し,この手法をARPSと名づけた.ARPSは評価関数に対して適切な探索パラメータを自動的に獲得する.それゆえ,学習により評価関数を獲得しARPSを適応することにより,相当の強さのゲームプログラムをほぼ自動的に作成することが可能となる.我々は局面評価の要素だけを与え,評価関数のバランス調整,指し手の分類,各分類の指し手の確率計算を自動的にチューニングする手法を提案した.そしてこの手法をLines of Actionプログラムに適応し,自動チューニングにより相当の強さのゲームプログラムを作成することに成功した.指し手の統計情報に基づく探索の効率化の研究では、これまでは大まかな分類があるだけで扱われることがなかった同種の指し手個々のソーティングの問題をプロ棋士の棋譜から得た頻度に基づく指し手の統計情報という新しい概念を導入することによって解決した。具体的には指し手の位置(元いた場所、移動後の場所)と駒の種類で分類をし、実際にプロ棋士の棋譜で指された回数をカウントする。この情報をソーティングに使うことで統計的な探索の効率化が図れる。実験による確認では、この手法によって問題を解くためのノード数が平均3.5%減少した。次にThe effect of Mutualism- on Community Stability and Competitive Interactionの研究について述べる。共利共生関係のダイナミクスを調べるのに適していると考えられてきたいわゆるLotka-Volterra modelでは共利共生は生態系の安定に大きな役割を果たしていないとされてきた。種間の相利共生関係が一定の閾値以上になると個体群の数は無限に増殖してしまう。我々の研究ではモデルの発散を防ぐためラティスモデルと拡張型のロトカ-ボルテラ方程式を導入した。後者は前者の場平均型の理論である。これらのモデルは有限空間における種の競争を表現している。どちらのモデルも共利共生の影響が強い時にはともに安定している。ラティスモデルでは種の空間分布は環境条件に依存してある一定のパターンへ進化していく。コンピュータ将棋の開発では探索と評価関数が大きな2本の柱であるが,評価関数は従来各駒の玉との相対位置を点数化した「相対評価」が主流であった.

だが相対評価には悪手であるにもかかわらず玉が自分の駒に接近してしまうなど重大な副作用がある.本稿ではこのような副作用のない「絶対評価」をメインにして相対評価の使用を大幅に制限する評価関数TACOSYSTEMを提案し,その実装方法を具体的な例を用いて示す.TACOSYSTEMを実装した我々の将棋プログラムTACOSは第14回世界コンピュータ将棋選手権で決勝入りを果たすという好成績を収めた.ゲーム木探索にとって水平線効果は最も厄介な問題で,特に水平線効果が出やすいゲームではその対策が不可欠である.将棋など持ち駒を使用するゲームでは明らかに損と断言できる水平線効果の指し手が存在するが,これまでその対策が論じられたことはなく現在も将棋プログラムで頻繁にみられる現象である.これを「強度の水平線効果」の指し手と呼び,ゲーム木探索においてこれを完全に除去する方法「SHEK (Strong Horizon Effect Killer)」を提案した.SHEKでは探索中の局面同士で生じる強度の水平線効果はもちろん,ルート局面以前の過去の局面とで生じる強度の水平線効果も指し手の履歴さえあれば完全に除去することが出来るが,計算コストはほとんどかからない.SHEKの概念と実装方法を紹介したのち,千日手問題等に適用する方法も提案し,将棋プログラムに実装してその効果を実証していく.
脳低温による脳保護効果と免疫細胞の時系列的IL-23－IL-17産生との関連

脳損傷後、T細胞は遅発性に脳内に浸潤し、IL-17やグランザイムB(GrB)を放出することで脳障害増悪に関与する。これらの増加は末梢性にも認められるため、末梢ー浸潤T細胞のニューロン傷害性因子は脳障害の治療標的になる可能性がある。そこで脳低温療法による脳保護作用機序を解明するため、末梢血T細胞のIL-17とGrB産生に低温・高温が及ぼす影響を調べた。その結果、それらは37°Cに比べ33°Cでは低値、39°Cでは高値を示した。また、IL-17とGrBは濃度依存的にニューロン死を誘導した。よって、脳低温療法はT細胞のIL-17とGrB産生を低下させ、遅発性にもニューロン死抑制効果をもたらすと考えられた。脳虚血等による脳損傷後、T細胞は遅発性に脳内に浸潤し、炎症性サイトカインや蛋白分解酵素等の神経傷害性因子を放出することで脳障害増悪に関与する。これらの増加は末梢性にも認められることから、末梢ー浸潤T細胞の神経傷害性因子は脳障害の治療ターゲットになる可能性がある。脳低温療法は脳障害時に脳温を3234°Cの低温にすることで、脳保護効果を期待する治療法であり、これらの産生を低下させる機序が考えられる。本年度は、末梢性T細胞のインターロイキン(IL)-17とセリンプロテアーゼであるグランザイムB(GrB)産生に低温・高温が及ぼす影響を調べ、また、それらの因子の脳内障害的作用をニューロン死で評価した。その結果、CD4+およびγδT細胞のIL-17産生並びにCD4+、CD8+およびγδT細胞のGrB産生は、IL-1β/IL-23の添加により増強し、37°Cに比べ33°Cでは低値、39°Cでは高値を示した。よって、脳低温療法は、T細胞のIL-17とGrB産生を低下させ、遅発性にもニューロン死抑制効果をもたらすと考えられた。更に、温度依存性変化を示したIL-17とGrBは、低温下での脳保護効果や高温下での脳障害増悪の病態把握のためのバイオマーカーになりうることが示唆された。脳低温療法の適応となる新生児脳性麻痺のモデルである低酸素性虚血性脳障害マウスをを低温(33°C)・常温(37°C)・高温(39°C)下に24時間置き(全身性脳低温や脳高温で処置し)、脳障害の程度(梗塞巣)をその組織切片のヘマトキシリン・エオジン染色により評価した。その結果、処置3日後における梗塞巣は、37°Cと比較して、33°C下では軽減し、高温下では悪化(増加)した。つまり、脳低温療法はHI脳障害後の脳保護効果を示すことが示唆された。そこで、その一機序を解明するため、脳血管内皮細胞の低温(33°C)・常温(37°C)・高温(39°C)培養を行った。脳血管内皮細胞の接着因子とケモカインは脳内への炎症細胞浸潤に重要な役割を担い、脳障害増悪に関与するので、それらの発現を調べた。その結果、接着因子(ICAM-1、VCAM-1)とケモカイン(MIP-2、IP-10、MCP-1)は、37°Cに比べ33°Cでは低下し、39°Cではケモカイン(MIP-2、IP-10、MCP-1)のみ増加した。よって、脳低温療法は脳血管内皮細胞のこれらの発現を低下させ、脳内への炎症細胞浸潤抑制効果をもたらし、脳保護に繋がると考えられた。一方、脳高温下での脳障害増悪には、ケモカイン発現の増加が関与する可能性を示した。神経免疫学脳損傷時には末梢性T細胞が脳内に浸潤し、神経傷害性因子産生を介して、脳障害増悪に関与するが、その産生に低温・高温の及ぼす影響は不明であった。本年度はこのことを調べるのが目的であり、その結果、T細胞の神経傷害性因子であるIL-17とグランザイムBの温度依存性を証明できた。よって、研究はおおむね順調に進展していると評価できる。今後は脳低温療法の適応となる低酸素性虚血性(HI: Hypoxic-Ischemic)脳障害のモデルマウスを用いて、今までに得られたin vitro結果をin vivoで証明していく。

具体的には、HI脳障害マウスを低温(33°C)・常温(37°C)・高温(39°C)下に24時間置き(全身性脳低温・脳高温を誘導)、経時的(低温・高温開始後3ー6ー12ー24時間および2ー3ー5ー7日)に障害脳を取り出す。神経傷害性因子発現は次の2つの方法を適宜使用する。1)障害脳から単細胞懸濁液を作製し、マイクログリアやT細胞を分離する。その後、それらの細胞からRNAを抽出し、各神経傷害性因子mRNA発現を調べる。2)障害脳から単細胞懸濁液を作製し、各細胞および各神経傷害性因子に対する抗体を用いて細胞内サイトカイン発現(%)を調べる。