hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「場」の成熟を見極めて機能する新規RabGEFの構造生物学的研究

低分子量GTPaseであるRabファミリータンパク質は、真核生物のメンブレントラフィックの主要な制御因子であり、Rabグアニンヌクレオチド交換因子(RabGEF)によって活性化される。RabGEFのヌクレオチド交換触媒ドメインは多様であり、複数のRabGEFについては、Rabとの複合体の立体構造が決定されている。本研究では、新規のRabGEFであるSH3BP5の反応機構を解明するため、SH3BP5-Rab11a複合体の立体構造解析を行った。なお、研究当初は、同じく新規RabGEFであったRab7GEF(Mon1-Ccz1)も研究対象としていたが、2017年1月に他グループから立体構造が発表されたため、本研究ではSH3BP5の研究を中心に行った。本研究では、ヒトRab11のGEFであるSH3BP5について、SH3BP5単体とSH3BP5-Rab11a複合体の立体構造をX線結晶構造解析法により決定した。SH3BP5は2つのコイルドコイルからなるV字型構造を取っており、一方のコイルドコイルのみがRab11aとの結合と触媒活性に十分であることが、生化学的な解析により明らかになった。SH3BP5はRab11aのヌクレオチド結合を担うスイッチ1領域を外側に引き出すことによって、ヌクレオチド交換を促進していた。変異体を用いたGEF活性実験により、Rab11aのN末端領域、スイッチ1領域、インタースイッチ領域、スイッチ2領域とSH3BP5の相互作用の中に活性に必須な相互作用が見いだされた。論文執筆中に、カナダのグループから、SH3BP5-Rab11a複合体の立体構造についての論文が発表されてしまったが、その内容は我々が得た結果が裏付けるものであった。我々も、得られた研究成果をまとめてLife Science Alliance (March 2019)に発表した。Rab11GEFであるREI-1/SH3BP5について、結晶化に用いる領域の検討や点変異の導入など発現系の改良を重ねて単体の結晶を調製することに成功した。この結晶を用いて、大型放射光施設SPring-8にてX線回折実験を行い、3.5 Å分解能のX線回折データを得た。更に、立体構造決定に不可欠な位相決定を行うため、セレノメチオニン置換体の調製を試みた。ところが、セレノメチオニン置換タンパク質は性質が悪く、凝集してしまうために結晶を得ることができなかった。そこで、点変異を導入してコンストラクトを改良し、セレノメチオニン置換体の結晶を得る条件を見出した。この結晶を用いてSPring-8にてX線回折実験を行い、単波長異常分散法による位相決定を経て、REI-1/SH3BP5の立体構造を3.4 Å分解能で決定することに成功した。更に、以前に取得していたREI-1/SH3BP5-Rab11複合体の3.9 Å分解能のX線回折データについて、上記で決定したREI-1/SH3BP5単体の立体構造と既知のRab11単体の立体構造を用いた分子置換法を行うことにより、REI-1/SH3BP5-Rab11複合体の立体構造を決定することにも成功した。現在は、分解能を向上させるために結晶改善を試みている。具体的には、得られた構造から明らかになった最小の相互作用領域を用いて結晶化を行う。これと同時に、明らかになった認識機構について変異体を用いた活性実験を検証実験を進めている。課題採択時の計画の通り、Rab11GEF-Rab11複合体の立体構造を決定することに成功したため。Rab11GEF-Rab

11複合体の立体構造が明らかになったので、Rab11GEFによるRab11活性化に関わる残基について変異体実験を行い、反応機構の詳細を明らかにする。同時に、分解能を向上させてより詳細な構造情報が得られるように、コンストラクトや結晶化条件の改善を進める。更に、立体構造を基に作成した変異体を用いて、Rab11GEFの機能とRab11の局在の関係を細胞内で検証する。得られた結果は論文にまとめ、科学雑誌に発表する。
小胞体シグナルを介した母体栄養に起因する胎仔肝のエピゲノム修飾の解明

妊娠中の母体の栄養状態が胎児の将来の生活習慣病の罹患率上昇に関連することが疫学調査から明らかになっているがその詳しい分子機序は不明な点が多い。小胞体ストレス応答を制御するPERKは、飢餓や飽食などの栄養環境の変化でも活性化し、またPERKの活性化は肝臓での糖代謝と脂質代謝に影響することをこれまでに見出してきた。本研究では、肝臓のPERKのみを任意に活性化できる遺伝子改変マウスを用いて、PERKを介した胎児肝臓におけるエピゲノム変化を解析した。胎生期の一時期にPERKを活性化すると、出生後での肝臓でのDNAメチル化の割合が増加していることを見出すことが出来た。本研究では遺伝子改変マウスを用いて母体栄養の変化は胎児肝臓で小胞体ストレスを惹起し、その結果生じたエピゲノム修飾が成人後の肝機能に影響して、生活習慣病の発症リスクを高めているのではないかという仮説についての検証を行い、妊娠中の食生活改善による生活習慣病発症の分子基盤の解明を目的とする。本年は、胎児期でのPERK経路活性化の程度の生化学的解析を行った。通常食、70%カロリー制限あるいは高脂肪食(脂質60%)を妊娠後から母マウスに与えて、肝臓の器官形成が行われる胎生13.5日目、15.5日目及び17.5日目で胎児肝を摘出して、分子シャペロンBiP、GRP94、PDIなどのmRNA発現で小胞体ストレスの程度を、さらにATF4、ATF3、C/EBPβなどのmRNA発現でPERK経路の活性化の程度をRT-qPCRで解析した。また、母体栄養状態での胎児肝臓でのPERK活性を反映するAP投与量の条件検討を行った。母胎栄養状態の変化によるPERK経路の活性化と同程度のPERK活性を胎児肝臓で誘導することができるAPの投与量を、上述したPERK経路の下流遺伝子の誘導をRT-qPCRで評価して決定した。次に成成体期での糖尿病や脂肪肝などの表現型解析を行った。通常食を与えた群、70%カロリー制限した群、高脂肪食を与えた群、肝臓特異的に小胞体シグナルであるPERKを活性化させた群の計4群は、出生直後は体重差をわずかに認めるが、生後1週間後には4群間で差を認めないことが予備実験で明らかになっている。糖尿病や脂肪肝を惹起しやすいように成体後の8週齢から高脂肪食を与えて、4群間での糖代謝と脂質代謝の変化を以下の項目について検討した。生理学的解析として、週毎に体重、随時血糖を測定し、グループ間で差を認めたら、領域特異的代謝機能を評価するために肝臓を摘出して、門脈周辺の肝細胞を標識するGPS1および静脈域の肝細胞を標識するGSマーカーの免疫染色を行った。通常食、70%カロリー制限あるいは高脂肪食(脂質60%)を妊娠後から母マウスに与えて、肝臓通常食、70%カロリー制限あるいは高脂肪食(脂質60%)を妊娠後から母マウスに与えて、肝臓の器官形成が行われる胎生13.5日目、15.5日目及び17.5日目で胎児肝を摘出して、PERK経路の活性化をRT-qPCRで確認できた。母胎栄養状態の変化によるPERK経路の活性化と同程度のPERK活性を胎児肝臓で誘導することができるAPの投与量も見出すことができた。本研究では、遺伝子改変マウスを用いて母体栄養の変化は胎児肝臓で小胞体ストレスを惹起し、その結果生じたエピゲノム修飾が成人後の肝機能に影響して、生活習慣病の発症リスクを高めているのではないかという仮説についての検証を行い、妊娠中の食生活改善による生活習慣病発症の分子基盤の解明を目的とする。本年度は、胎生期での小胞体ストレス応答経路PERKの活性化が、出産後の新生仔期の生体機能にどのように影響するかを解析し、その分子機構について検討を行った。申請者らが作製した臓器特異的、薬剤依存的にPERKを活性化できる遺伝子改変マウスを用いることで、小胞体ストレスを惹起させずに、PERK経路だけを胎生期に活性化させて、無活性化群、母体のみ活性化群、母仔とも活性化群を得た。出生後の体重差が消失する新生児期において、小胞体ストレス刺激における肝臓でのPERK経路の下流遺伝子の発現解析すると、胎生期でのPERK活性化に伴ってPERK下流遺伝子の発現誘導が亢進することがわかった。マウスでの表現型のメカニズムを明らかにするために、PERK経路のみを活性化できる培養細胞の5-メチルシトシン(5mC)によるエピゲノム修飾解析を行ったところ、PERK経路活性化により脱メチル化が誘導されることが明らかになった。出生直後には認める体重差が消失する新生児期の肝臓を摘出して、全ゲノムにわたる網羅的なDNAメチル化をMethylated DNA immuneprecipitation (MeDIP)-seqで解析する。

Methylated DNA immuneprecipitation (MeDIP)-seqで解析する。MeDIP-seq解析は、5-メチルシトシン(5mC)という抗体でメチル化DNA断片を沈降させ、次世代シーケンサーを用いたハイスループットシーケンシングにより、高メチル化され転写が不活性化されたゲノム領域を検出する手法である。分子病態栄養学カロリー制限により妊娠率の低下に加えて、算出率と出産匹数の低下があり、計画していたマウスのコロニーの増加が得られず、計画実施に遅れが生じたため。解析するマウス数が年度内は予定よりも下回ったが、その分次年度に解析するマウス数が増えるので、解析に必要な試薬に充てる。
緩和項を持つ偏微分方程式の消散構造の研究と安定性解析への応用

本研究の目的は,気体力学・弾性体力学など様々な分野に現れる緩和項を持つ双曲型方程式系について解の挙動を解析することである.研究の鍵を握るのは,解の振る舞いを抑える効果を持つ緩和項の解析である.そこで,弱い消散構造を持つPlate方程式やEuler-Maxwell方程式などの物理モデルの解析を行い,そこで得られた知識を基に、数学モデルの提案と解析を行った.またこれらの研究内容の集大成として,既知の安定性理論の拡張に挑み,新たな安定性条件の導出に成功した.この新たな条件は様々な物理モデルに適用可能であり,Bresse方程式への応用によってこれまでに知られていなかった消散構造の発見にも繋がっている.本研究では,気体力学から導かれる非線形偏微分方程式に対する数学解析を主な目的とし,特に一般の対称双曲型方程式系や、その具体例であるEuler-Maxwell方程式系における安定性解析を目標に研究を進めてきた。特に、Euler-Maxwell方程式系やTimoshenko方程式系などには、これまでに見られなかった「可微分性の損失」とよばれる消散構造が現れることがわかっており、この「可微分性の損失」が引き起こされる原因の解明と特徴付けが本研究の最大の目的である。その研究目的のもと本年度に得られた成果について報告する。研究者はこれまでEuler-Maxwell方程式系をひとつの題材として「可微分性の損失」について研究を行ってきた。特に、平衡点周りの非線形安定性解析については、これまでに漸近安定性と、対応する定量的収束評価を導出している。そこで、今年度はこれらの結果を基に、「可微分性の損失」が様々な非線形波の安定性解析にどのように影響を及ぼすのかについて考察するため、定常解の安定性解析を試みた。その結果、まず始めに定常解の構成に着手し、電場ポテンシャルを導入することで定常解の存在を示すことに成功した。また更に、エネルギー法を用いることで、本定常解の周りの漸近安定性についても解析を行った。これらの結果を、既知の平衡点周りの安定性に関する結果と見較べてみると、初期値に課される可微分性など、消散構造はほぼ同様であることが伺えた。よって、「可微分性の損失」は様々な非線形波に対して同様の効果を引き起こすものと予想される。また、上記の研究成果を携え、学会等での研究発表も積極的に行った。本年度の研究発表回数は、海外発表7回、招待講演3回を含む計13回である。研究集会の場では毎回活発な意見交換がなされ、今後の研究の方針を定める上での貴重な意見も頂くことができた。本研究では、気体力学から導出される非線形偏微分方程式に関する数学解析を主な目的としており、特に一般の対称双曲型方程式系や、その具体例となるEuuler-Maxwell方程式系、更にはCattaneoの法則を考慮した弾性体の方程式系などを取り上げて研究を行ってきた。特に、消散構造から導かれる安定性理論について着目し、解析を進めている。近年、Euler-Maxwell方程式系やTimoshenko方程式系などに現れる「可微分性の損失」と呼ばれる現象について解析を行っており、平衡点周りの非線形安定性解析に関しては自身により一定の結果を導いている。このような背景の下、前年度より「可微分性の損失」を起こすような方程式に現れる定常解の安定性解析について研究を行ってきた。その結果、定常解の安定性に関してもある種の解析手法の構築に成功しており、これらを論文にまとめて投稿する予定である。また、上記の研究成果を携えて、学会等での研究発表も積極的に行った。本年度の研究発表回数は、海外発表9回、招待講演11回となり、例年と比べて海外での発表を活発に行っている。さらに、研究集会の場では様々な意見交換がなされ、今後の研究のための大きな知見を得ることができた。本研究では、気体力学や弾性体力学から導出される非線形偏微分方程式に関する数学解析を主な目的としており、特に一般の対称双曲型方程式系や双曲-放物型方程式系、またその具体例となるEuler-Maxwell方程式系、更にはCattaneoの法則を考慮した弾性体の方程式系などを取り上げ、消散構造から誘導される安定性現象について着目し研究を行っている。特に、各項が複雑に影響を及ぼしあった方程式系を考察する際に現れる「可微分性の損失」と呼ばれる現象について解析を行っており、様々な物理モデルに関する平衡点周りの非線形安定性解析に関して、自身により統一的な結果を導くことに成功している。しかし、この「可微分性の損失」には細かな分類分けが必要なことが自身の研究でわかってきており、その全てに物理的意義があるのかは定かではない。このような状況のもと、より意義のある「可微分性の損失」を抽出し、より詳細な一般論の構築に着手するとともに、新たな枠組みの物理モデルの探索と解析を同時に行っており、これらに関する結果を論文にまとめて近々投稿する予定である。また更に、これらの研究内容を基として、定常波や粘性衝撃波など様々な非線形波の安定性に関しても考察を行っており、一定の結果が得られつつある。本年度は研海外発表4回、招待講演4回を含む研究発表を行っている。

本年度は昨年度まで研究を行っていたEuler-Maxwell方程式系を含むような一般の非線形方程式系に関する、「可微分性の損失」に関する一般論の考察を行った。またそれと同時に、前年度に解析を始めたCattaneoの法則を考慮したPalate方程式に関して、温度勾配による影響を複雑化したモデルを考察しており、新たな「可微分性の損失」の一例が得られつつある。また、これらの研究により、一般論の構築に関する方針が十分に得られており、来年度にむけて具体的に解析を行う予定である。また本年度より、時間遅れを考慮した微分方程式系の安定性解析にも着手しており、より広い枠組みでの安定性理論の構築を目指している。本研究では、気体力学や弾性体力学に起因する非線形偏微分方程式に関する数学解析を主な目的としており、特に一般の対称双曲型方程式系や双曲-放物型方程式系、またその具体例となるEuler-Maxwell方程式系、更には、Plate方程式やTimoshenko系に代表されるCattaneoの法則を考慮した弾性体の方程式系などを取り上げ、消散構造から誘導される安定性現象について着目し研究を行っている。特に、各項が複雑に影響を及ぼしあった方程式系を考察する際に現れる「可微分性の損失」と呼ばれる現象について深く解析を行っており、様々な物理モデルに関する平衡点周りの線形安定性解析に関して、自身により統一的な結果を導くことに成功している。本年度は特に、物理的意義のある「可微分性の損失」を明確にするために温度効果を考慮した弾性体モデルや、制約条件を付加したより複雑な物理モデルなどを考察しており、これらの解析によって得られた情報を基に、より詳細な一般論の構築も完成しつつある。また更には、これらの研究内容と関連して、プラズマ流体に基づいた粘性衝撃波の安定性に関しても考察を行っており、一定の結果が得られつつある。他にも新たな試みとして、時間遅れを考慮した微分方程式系の安定性解析にも着手しており、それぞれの研究で培った技術を生かしながら研究を進めている。また、上記の研究成果を携えて、学会等での研究発表も積極的に行った。本年度は研海外発表6回、招待講演1回を含む研究発表を行っている。さらに、研究集会の場では様々な意見交換がなされ、今後の研究のための大きな知見を得ることができた。本年度は主に、Cattaneoの法則を考慮した温度効果を考慮したPalate方程式の安定性解析に着手し、非線形安定に関する詳細な結果の導出に成功した。また、温度による影響をより複雑にしたモデルも考察しており、「可微分性の損失」の具体的な一例が得られている。更に、これらの研究を背景に、一般論の構築も順調に進んでおり現在最終調整段階である。また、これらと並行して、時間遅れを考慮した微分方程式系の安定性解析にも着手しており、背理法を用いて固有値問題を体系的に考察することで、汎用性のある解析手法を確立している。本研究では、気体力学や弾性体力学に起因する微分方程式に関する数学解析を主な目的としており、特に対称双曲型方程式系や双曲ー放物型方程式系、またはその具体的な物理モデルとなるEuler-Maxwell方程式系やPlate方程式などを取り上げ、方程式の持つ消散構造から引き出される安定性現象に着目し、研究を行なっている。
耕地生態系における土壌の作物生産力保全のための休閑管理

何らかの理由で作付けされない畑地は、他の用途に利用せず休閑地として作付体系の中におくことが望ましいが、管理方法は全く確立していない。そこで、管理方法についての検討を行い、土壌の生産力維持に資する方法の提案を目的とした。その結果、休閑停止直後の作物生育からみるとロータリ耕による管理が最良であったが、この効果は単年のみであり、その後著しく低下した。すなわち長期的な変化から見ると、刈払除草や何もせずに放置するといった方法で土壌肥沃度が維持あるいはやや向上することが明らかとなった。それは、養分が雑草に保持されて系外に漏出しないことと、土壌の団粒構造が維持あるいは発達するためと結論された。農耕地において一定の期間耕作をおこなわない休閑には、形態、期間あるいは目的にさまざまなものがあるが、概して、短期長期に作付けされない畑地は遊休化させることなく、休閑地として生産力を保持した状態で作付体系の中にとどめおくことが望ましい。しかしながら、休閑期間中の農耕地の管理方法は全く確立していない。そこで、休閑による土壌生産力の変化とそのメカニズムについて知見を得ることを目的として試験を開始した。すなわち、作物栽培を継続する区を対照区とし、放任(無管理)、耕起(ロータリ耕)による裸地休閑、刈払除草に対応する処理区の計3つの処理区を設け、土壌の作物生産力の維持、増進について土壌の性質の推移および休閑停止直後の作物生育を調べることとした。その結果、休閑停止直後の作物生育からみた管理方法としては、ロータリ耕による管理が最も土壌生産力が高いという結果となった。すなわち、作物の窒素吸収量が高く、バイオマス生産量が多くなっていた。土壌中の窒素含有率や団粒構造などを調べているところであるが、ロータリ耕を行っている区において作物の窒素吸収が増加する可能性があることが示唆されてきている。この結果は、これまでの報告とは異なっており、その理由はまだ不明である。現在、この効果がどの程度の期間継続するのかも含めて検討中である。また、放任区や刈払区の雑草は相当量の窒素を吸収していることが明らかとなり、それは雑草が系外への窒素流出を軽減するためのキャッチクロップとして働いていることを示唆している。しかしこのことは、前述のロータリ耕による管理で最も土壌生産力が高いという結果と矛盾する可能性もある。したがって、慎重に解析を進める予定である。作付けおよび植物体や土壌のサンプリング等は順調に進められた。それらのサンプルの成分分析についてやや遅れたが大きな問題はない。短期長期に作付けされない畑地は,遊休化させることなく,休閑地として生産力を保持した状態で作付体系の中にとどめおくことが望ましい。しかし、休閑期間中の管理方法は全く確立していない。休閑による土壌生産力の変化とそのメカニズムについて知見を得ることを目的として、作物栽培を継続する区を対照区とし、放任(無管理)、耕起(ロータリ耕)による裸地休閑、刈払除草に対応する処理区を設けた。その結果、休閑停止直後の作物生育からみた管理方法としては、ロータリ耕による管理が最も土壌生産力を維持しているという結果となった。すなわち、窒素吸収量が高く、バイオマス生産量が多くなっていた。しかしながら、さらに作物栽培を継続すると、最も土壌生産力を維持していると考えられたロータリ耕の区において顕著な土壌生産力低下の傾向が認められてきた。これが確かであれば、もう1年の継続によって明らかな結果が得られると考えられる。ロータリ耕の区と放任あるいは刈払除草区との差は雑草の存在であり、雑草が本来系外に流出する養分をキャッチしており、それが大きな影響を与えているとするとロータリ区との差について慎重な検討が必要と思われる。栽培・作付けは概ね問題なく、順調に進められた。また、植物体や土壌のサンプルも概ね順調に進められた。成分分析に少し遅れがあるが大きな問題は無い。何らかの理由で作付けされない畑地を再度農地として使用するためには、他の用途に利用されることなく、休閑地として生産力を保持した状態で作付体系の中にとどめおくことが望ましい。休閑による土壌生産力の変化とそのメカニズムについて知見を得ることを目的として、作物栽培を継続する区を対照区とし、放任(無管理)、耕起(ロータリ耕)による裸地休閑、刈払除草に対応する処理区を継続期間3段階として設けた。そして、東京大学では2011年に、京都工芸繊維大学においては2012年より試験を開始し、異なる土壌において比較できるように圃場を設定して2017年冬作まで土壌の変化と休閑停止以降の作物生育・収量等から休閑期における管理方法を評価してきた。その結果、休閑停止直後の作物生育からみた管理方法としては、ロータリ耕による管理が最も土壌生産力を維持していた。すなわち、作物の窒素吸収量が高く、バイオマス生産量が多かった。しかしながら、さらに作物栽培を継続すると、最も土壌生産力を維持していると考えられたロータリ耕の区において顕著な土壌生産力低下の傾向が認められた。つまり長期的な変化から見ると、刈払除草区や放任区では土壌肥沃度が維持あるいはやや向上することが明らかとなってきた。このことは土壌の団粒サイズが刈払除草区や放任区で発達することによっても支持され、また東京大学においても京都工芸繊維大学の圃場においても同様の結果が得られた。

ロータリ耕の区と放任あるいは刈払除草区との差は雑草の存在であり、雑草は窒素などを相当量含有していることも明らかとなった。本来系外に流出する養分を雑草が保持しており、それが土壌の生産力維持に大きな影響を与えている可能性が高まった。ロータリ区において休閑直後に生産力が高かった原因についてはさらに慎重な検討が必要である。何らかの理由で作付けされない畑地は、他の用途に利用せず休閑地として作付体系の中におくことが望ましいが、管理方法は全く確立していない。そこで、管理方法についての検討を行い、土壌の生産力維持に資する方法の提案を目的とした。その結果、休閑停止直後の作物生育からみるとロータリ耕による管理が最良であったが、この効果は単年のみであり、その後著しく低下した。すなわち長期的な変化から見ると、刈払除草や何もせずに放置するといった方法で土壌肥沃度が維持あるいはやや向上することが明らかとなった。それは、養分が雑草に保持されて系外に漏出しないことと、土壌の団粒構造が維持あるいは発達するためと結論された。ロータリ耕による休閑管理が、休閑停止直後の作物生育からみると土壌肥沃度の維持に最も有効であるという結果がでているが、この結果は、これまでの報告とは必ずしも一致しない。すなわち、ロータリ耕による圃場管理は、土壌有機物の分解や系外への栄養成分の流出を招くとされることが多い。そこで、本試験でロータリ耕により管理した圃場についてさらに継続的に調査を行って、持続性の観点からこれまでの報告との相違点について検討すること、さらにロータリ管理が土壌に与える影響について物理性・化学性の変化から他の処理区との差を明らかにする予定である。また、放任区や刈払区についても、ロータリ区に劣る理由を明らかにするため、土壌の物理性・化学性の分析を行う予定である。ロータリ耕による休閑管理が、休閑停止直後の作物生育からみると土壌生産力の維持に最も有効であるという結果がでていたが、作物栽培の継続によって、この土壌生産力の維持は一時的なものである可能性が示唆されてきた。これまでの報告とは必ずしも一致しない結果であったが、もう1年の継続により十分検討ができるデータが得られる見込みである。すなわち、本試験でロータリ耕により管理した圃場についてさらに継続的に調査を行って、持続性の観点からこれまでの報告との相違点について検討すること、さらにロータリ管理が土壌に与える影響について物理性・化学性の変化から他の処理区との差を明らかにできると考えている。作物学植物体サンプルや土壌の調整に計画よりも時間を要したこと、およびより安価であるがやや時間のかかる手法を試みることとしたため、成分分析がやや遅れ、それらに必要な消耗品のための支出が年度内に行われなかったため。昨年度のサンプルが残っていたこともあり、今年度は順当に進んだものの植物体サンプルや土壌の調整にやや時間を要したこと、およびより安価であるが時間のかかる手法を試みたため、遅れが出た。そのため、それらに必要な消耗品のための支出などが年度内に行われなかったため。植物体および土壌の成分分析を進める。植物体および土壌の成分分析を進めることと、公表に必要な費用として用いる。
単一駆動部による多自由度MEMSスキャナの制御とそのデバイス応用

本研究では、支持梁の幾何形状を工夫することで各自由度に対する共振周波数をデザインすることのより、1対の支持梁および単一駆動部かつ1つの重畳制御信号のみで3自由度駆動可能なMEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)スキャナの実現を目的とした。研究の結果、単一の磁場によるローレンツ力という単一の駆動機構および、3つの共振周波数を重ね合わせた1つの重畳駆動信号によって、各変形モードを独立かつ線形的に変位制御できることを示した。単一駆動部のみで3軸駆動することを目指して、支持梁の幾何形状を工夫した新たなタイプの3自由度MEMSスキャナに関して、理論設計・シミュレーション・構造の試作および評価まで段階的に行った。理論および有限要素法シミュレーションを用いて支持梁およびミラー部の形状設計を行った。具体的には、一対の支持梁のみで3自由度を実現するため、T字型やΠ字型のはりとすること、また梁幅や長さなどの各パラメータを決定する設計手順を明らかにした。また、SOI(Silicon on Insulator)ウェハを用いて駆動部を持たないMEMSスキャナ構造を試作し、基本特性(共振周波数)の計測およびシミュレーションとの比較を行った。その結果、設計通りの周波数で設計通りの共振周波数モードが発生し、ミラーの走査が行えていることを確認した。さらに、ローレンツ力を利用した駆動部を備えたMEMSスキャナの考案・試作を行った。当初計画の、支持梁の幾何形状を工夫した新たなタイプの3自由度MEMSスキャナに関する理論設計・シミュレーション・構造の試作および評価すべて、計画通り行った。その結果において、試作したMEMSスキャナ構造の共振周波数特性は、当初予想よりも良いものであったことが理由の一つとして挙げられる。さらに、本来は平成28年度以降の計画であった、駆動部を備えたMEMSスキャナに関して、ローレンツ力による駆動の考案・試作を行っていることから、当初計画以上に進展していると捉えている。本年度(平成28年度)は、駆動部を備えたMEMSスキャナの駆動特性を評価した。1対の支持梁による高開口率と合わせて、もう一つの本研究の特徴である単一駆動部による多自由駆動の実証を行った。MEMSスキャナの駆動力としては、ローレンツ力を用いることとした。これは、3自由度などの多自由度の駆動においても、1つの駆動部で実現することを考えたためである。すなわち、外部(MEMSスキャナの下部)に永久磁石を配置し、MEMSスキャナのミラー部および支持梁部に配置した配線に流す電流によりローレンツ力を発生させMEMSスキャナを駆動した。まず、永久磁石の配置及び配線の配置を工夫することで、3種類の自由度に関してそれぞれの共振周波数の信号を入力することで単一自由度の駆動が可能であることが確認した。この駆動特性は、前年度(平成27年度)に確認した、駆動部を持たないMEMSスキャナで確認していた基礎特性と共振周波数特性などにおいて大きな乖離はなく、前年度の設計を基に駆動部を備えたMEMSスキャナが実現できたことを示している。さらに、3種類の周波数信号(単一自由度の駆動信号)を重畳した駆動信号により、3自由度を同時に駆動可能であること、およびそれぞれの駆動振幅は、それぞれの共振周波数成分の大きさによって独立に制御できることを示した。まず当初計画通り、単一駆動部による多自由度駆動の実証を行うことができた。単一自由度の駆動信号を重畳した信号による、単一駆動信号による多自由度駆動は当初から念頭にあったが、重畳信号としたことにより、単一駆動より劣る駆動特性となることが懸念されていた。しかしながら、共振周波数を大きく離した設計とすることなどにより、頂上信号においても、各自由度の駆動振幅を独立に制御できる線形的な駆動を実現できた。このことは実際にMEMSスキャナを製品利用する場合などには大きな利点であり、当初の計画以上に進展していると捉えている。本年度(平成29年度)は、3自由度MEMSスキャナを光学システムに組み込み、光スポットの3自由度走査の設計・評価を行った。これまで3自由度MEMSスキャナによる光スポットの走査制御手法は検討されていないため、理論的解析から実験的評価まで行った。走査光学系を収束光系、並行光系、レンズなし系、ミラーなし系などに分類するとともに、3自由度の走査光学系としては、2枚のレンズ(光源レンズおよび結像レンズ)と1つの3自由度MEMSスキャナを用いる2枚レンズ収束光系とすることとした。2枚レンズ収束光系は、MEMSミラーに平行光ではなく収束光が入るため、MEMSミラーの併進運動によって光スポットの位置を動かすことができる。光源レンズや結像レンズの焦点距離などにより、MEMSミラーの併進運動による光スポットの位置の移動量が変化することを示した。一方で、MEMSミラーの併進運動の移動量に対する光スポットの位置の移動量の拡大率を大きくすると、光スポットが細長い楕円体形状となってしまうことを示した。これらの理論的解析に対して、実験的評価を行い、3自由度MEMSミラーの2軸の回転運動と1軸の併進運動により、3自由度の光スポット走査ができることを確認した。光スポットが楕円体形状となってしまうと1自由度のみ提示や撮像の空間分解能が悪くなることを意味する。この光スポットが楕円体形状となってしまう問題に関しては、シートレーザを重ね合わせることで、この問題を低減できることを理論的に考察するとともに実験的に検証した。

本研究では、支持梁の幾何形状を工夫することで各自由度に対する共振周波数をデザインすることのより、1対の支持梁および単一駆動部かつ1つの重畳制御信号のみで3自由度駆動可能なMEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)スキャナの実現を目的とした。研究の結果、単一の磁場によるローレンツ力という単一の駆動機構および、3つの共振周波数を重ね合わせた1つの重畳駆動信号によって、各変形モードを独立かつ線形的に変位制御できることを示した。駆動部を備えたMEMSスキャナに関して、現在検討しているローレンツ力以外の駆動方式(静電気力・圧電効果など)も検討を行うと共に、駆動部を備えたMEMSスキャナの駆動特性の評価を行う。MEMSスキャナを実際に利用ことを想定した光学デバイスの設計を行うことを計画している。これまでに3自由度駆動を実現しているが、3自由度駆動にこだわると、光学デバイスの設計が困難になることが危惧される。本MEMSスキャナは1自由度や2自由度での利用であっても実用が可能であるため、3自由度に固執せず本MEMSスキャナの利点がきちんと示せる形での実証実験を行いたいと考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。マイクロマシン,MEMS29年度が最終年度であるため、記入しない。
金属ナノ結晶材料の格子収縮と結晶子＋粒界層二相共存化の原因機構

平均結晶粒径が100nm以下の金属多結晶材料(金属ナノ結晶材料)では特徴的な強度の粒径変化や粒界擬弾性などが観測され、結晶粒超微細化に伴って結晶粒界部が温度や応力で状態変化し、そのために特異物性が発現していることを示唆する。その検証及び原因機構解明のため、金ナノ結晶材料において力学特性や熱物性などの測定を行った。その結果、結晶子内に含まれている過剰な空孔型欠陥により粒界層が準安定化し、結晶子+結晶粒界層の二相共存状態となっていること、さらには空孔型欠陥の結晶子から粒界層への移動・それに伴う粒界層の状態変化が大きな擬弾性や結晶子格子収縮などの特異物性を生じさせていることを明らかにした。平均結晶粒径が50nm以下で高密度高純度の金ナノ結晶材料では、非平衡状態にも関わらずその格子定数が通常の金(多)結晶より収縮しており、またナノ結晶子が粘弾性の粒界“層"で囲まれた二相共存的組織で準安定化していることが我々のこれまでの研究で明らかになった。さらに、格子定数の収縮からは空孔型欠陥が関与していることや200K付近で粒界層状態が変化する可能性が示唆されている。そこで、これらの検証及び原因機構の解明に向けて、タッチパネル制御系を設備備品費にて更新して試料作製の効率化を図り安定した高品位試料作製を図るとともに、100300KにおけるX線回折測定(高エネルギー加速器研究機構フォトンファクトリーにて遂行)や電気抵抗測定、熱分析測定を行った。その結果、測定温度域において金ナノ結晶材料の格子定数は通常の多結晶状態から約0.05%収縮しており、またその温度変化率はほぼ一定で、特に粒界層状態の変化を示す兆候は見られなかった。一方、熱分析や電気抵抗測定からは、約200K以上ではそれよりも低温に比べて比熱が増大する傾向や電気抵抗の温度変化率が僅かに減少する変化が観測された。これら比熱や電気抵抗の温度変化は、約200K付近で粒界層状態に相転移的な変化が生じていること、さらに言えば空孔型欠陥が結晶子から粒界層に移動することで粒界層が粘弾性的になることや結晶子内での電気抵抗が低下することを表していることが推測される。これらはナノ構造を有する材料に特有な現象であることも考えられ、その普遍性の追求や原因機構の解明はナノ構造材料の熱的構造安定性を図る有用な指針を与えると期待される。平均結晶粒径が数10nmの超微細多結晶材のナノ結晶材では、その特徴的なナノ組織を反映して種々の特異物性が発現する。我々は金ナノ結晶材において、弾性変形では約200K以上で大きな粒界擬弾性が発現すること、また塑性変形では準静的変形時に高応力域で変形速度(クリープ速度)が約5桁も増大するが変形後で結晶粒成長や結晶粒微細化などの組織変化は起こらないことなどを観測している。これらの力学特性から、金ナノ結晶材では単元系にもかかわらず、結晶子と粒界層という疑似二相共存状態が準安定化されていると推測している。作製直後の金ナノ結晶材では通常の(多)結晶材よりも約0.05%小さい格子定数を示し、空孔型欠陥が過剰に含まれていることが考えられ、現時点でこの空孔型欠陥が疑似二相共存の準安定化に寄与していると推測している。このモデルを検証するために、擬弾性、熱物性、電気抵抗を約100Kから室温において測定し、温度変化の異常の有無について調べた。その結果、通常の多結晶材に比べて約170K以上で吸熱傾向となること、また約150K以上において電気抵抗の温度変化率が減少する傾向が見られた。前者は粒界層が乱雑構造の非晶質合金で見られるようなガラス転移を起こして粘弾性的性質を示し始めていること、また後者は結晶子内に含まれていた空孔型欠陥が粒界層に移動していると考えれば定性的には説明可能である。加えて、動的ヤング率の温度変化率から約140K以上で弾性率増大の傾向が見られ、結晶子内の空孔型欠陥の減少を示唆する。このように、空孔型欠陥の結晶子と粒界層でのやり取りが150K近辺でで起こり始めることを示す実験結果が着実に得られている。平均結晶粒径が数ミクロン以上の通常の多結晶材に対して、数10nmの超微細多結晶材料(ナノ結晶材)では種々の特異物性が発現する。我々は通常の多結晶材に対する相対密度が99%と高密度高品位な粒径約30nmの金ナノ結晶材をガスデポジション法により作製し、作製直後の格子定数が通常の金多結晶材に比べて約0.05%収縮していること、弾性変形に関して200K以上で粒界擬弾性による動的弾性率の低下及び内部摩擦の急増を見出した。加えて、塑性変形では粒成長を伴わずに結晶子配向性が大きく変化することや約200MPa以上でクリープ変形速度が数桁にも渡って増大することも観測している。これらの現象は、金ナノ結晶材が単元系にもかかわらず結晶子と粒界層の二相準安定状態となっていることを示唆する。そこで、この結晶子+粒界層二相準安定状態の検証及びその原因機構を追求するべく、格子定数、擬弾性特性、熱物性、電気抵抗などについて精査した。その結果、動的弾性率の増大、比熱の増大、そして電気抵抗率の減少が約150K付近に共通して見られた。

金属材料では空孔型欠陥の導入により、結晶格子収縮、動的弾性率減少、電気抵抗率増大が生じ、また乱雑構造の非晶質合金では空孔型欠陥の導入によりガラス状態から過冷却液体状態への変化が知られている。金ナノ結晶材での格子収縮を結晶子に含まれる過剰な空孔型欠陥によるものと考えると、約150K付近で結晶子から粒界層へ空孔型欠陥の一部が移動して動的弾性率の上昇及び電気抵抗率の減少、さらには空孔型欠陥流入による粒界層のガラス転移的変化及び粒界擬弾性(粘弾性的)発現として説明可能である。また、格子収縮量の時間経過による回復の様子は空孔型欠陥の結晶子内から粒界層への移動過程で説明可能であることからも、過剰な空孔型欠陥が金ナノ結晶材の特異物性に関与していることが明らかになった。平均結晶粒径が100nm以下の金属多結晶材料(金属ナノ結晶材料)では特徴的な強度の粒径変化や粒界擬弾性などが観測され、結晶粒超微細化に伴って結晶粒界部が温度や応力で状態変化し、そのために特異物性が発現していることを示唆する。その検証及び原因機構解明のため、金ナノ結晶材料において力学特性や熱物性などの測定を行った。その結果、結晶子内に含まれている過剰な空孔型欠陥により粒界層が準安定化し、結晶子+結晶粒界層の二相共存状態となっていること、さらには空孔型欠陥の結晶子から粒界層への移動・それに伴う粒界層の状態変化が大きな擬弾性や結晶子格子収縮などの特異物性を生じさせていることを明らかにした。これまでの実験結果から推測していた、低温での粒界状態(組織)変化に関して、熱分析や電気抵抗測定からも確証を得ることができ、そういった意味で計画通りに順調に進んでいるといえる。ナノ構造物性空孔型欠陥の結晶子と粒界層でのやり取りが150K近辺で起こり始めることで各種の物性の特徴的温度変化は説明できなくはないが、なぜ多量の空孔型欠陥が導入されるのか、また一旦乱雑構造の粒界に移動した空孔型欠陥が温度低下で再び結晶子内に移動するのかなどについてはよくわかっておらず、空孔型欠陥濃度の数値的評価とともに、今後検討していく予定である。これまでの力学特性(内部摩擦測定)から予想されていた約200Kでの粒界状態変化に対応して、低温での電気抵抗測定、熱分析においては200K付近で特徴的な変化が観測された。これは、我々がナノ結晶材料で見い出している特異力学特性にその特徴的な粒界状態及びその変化が反映されていることを示す有力な根拠となりうる実験結果であり、当初の平成25年度の研究計画に対して期待していた以上の成果といえる。しかしその一方で、高品位なナノ結晶試料作製のための独自装置であるガスデポジション装置において、操作系のタッチパネルの更新のために試料作製に取り掛かる時期が予定より遅れてしまったが、操作性の向上により作製効率自身は向上した。但し、装置改修の影響で現時点では主に超微粒子の堆積速度の大きな試料の作製のとどまっており、堆積速度を遅くすることで粒界状態を安定化させた試料の作製及び評価が予定よりも遅れ気味となっている。物品費に関して予定よりも安価に調達できたため。平成26年度は予想していた変化が見られた電気抵抗測定及び熱分析の測定をさらに進めて、粒界層の状態変化と空孔型欠陥の相関についてより知見を深めていく方針である。また、平成25年度に計画していた堆積速度が遅い試料の作製も試み、粒界状態の違いによる力学特性や組織(格子定数の収縮度や電気抵抗などの低温温度変化)についても検討を進める。上記に加えて、粒界状態のさらなる調査及び制御を目指して以下のような実験も行う。
流域規模の土砂動態予測に関する研究

流域規模の土砂動態予測を目的として,インドネシア・レスティ川流域を対象に現地観測とモデル化を行っている.また,水・土砂動態予測モデルの不確実性評価手法に関する研究を行っている.本年度は2004年11月と2005年3月の2度にわたり現地観測を行った.観測項目は,河道内の流速分布,濁度分布,流域の土壌侵食量,雨量,および,雨滴径である.また,濁度の計測とあわせて上流域の土地利用に関する現地調査を行った.その結果,上流域に耕作地が広がる河道区間では降雨の数時間後に急激に濁度が増加し約15000ppmまで達することが明らかとなった.この結果と前年度に得られた知見,すなわち,上流域に森林が広がる河道区間では濁度が約30ppmと低い,という事実を照らし合わせると,レスティ川流域の大規模な土砂生産源は耕作地であり,特に耕作地が裸地化する雨季のはじめの土砂生産量が多いことが示唆された.一方,現地に設置したマイクロレインレーダで雨滴径を観測し,雨滴仕事と雨量によい線形関係があることを明らかにした.従来の研究より雨滴仕事と土砂剥離量の関係は経験的に求められているので,雨量を変数とした土砂剥離量の計算が可能となる.ただし,土壌侵食量観測の結果は,果樹園では土砂流出を下草が防ぎ,畑では表面流が土砂を巻き上げて流下させるなど,土地利用毎に土砂の動態が異なっていることを示しており,土地利用ごとに土砂生産量をモデル化する必要があることがわかった.また,水文・気象データが不十分なレスティ川流域のような流域ではモデルの予測値とあわせてその不確実性を示すことが重要である.パラメータの不確実性と降雨分布推定の不確実性が流出予測に与える影響の評価法を提案した.流域規模の土砂動態予測を目的とし,インドネシア・レスティ川流域を対象に,観測とモデル開発を行っている.森林伐採などの人間活動が土砂生産に与える影響を評価し,持続的発展のための流域土砂管理手法を提言したい.初年度は,土砂生産・輸送メカニズムの解明と,土地被覆の時系列変化の把握に重点を置き,土壌侵食・浮遊砂量観測,リモートセンシングを用いた植生変化の抽出を行った.さらに,土砂流出モデルの不確実性評価を行った.平成15年10月と12月の二度にわたりレスティ川流域を訪問し,現地観測と観測機器の設置を行った.10月には3台の雨量計と12本の土壌侵食測定用標尺を設置して観測を開始した.土地利用と勾配の異なる斜面で土壌侵食を計測し,土壌侵食量と降雨強度を関連付けることが目的である.これは現地の人に依頼して継続観測を行っている.また,12月には河道内の土砂濃度と土砂のサンプリング調査を河道の縦断方向わたって実施した.これにより,最上流の森林からは土砂の流出が少なく,土砂採取などの人工攪乱が,通常時には土砂流出の大きな要因であることが明らかになった.観測時期の異なる40シーンのTERRA/MODIS画像と,LANDSAT/ETM+による土地利用分類画像を比較することにより,土地利用ごとの植生活性度の時系列変化を調べた.その結果,流域内の大部分を占める耕作地や果樹園では,雨季のはじまる10月に植生の活性度が極めて低くなり,ほぼ裸地のような状態になることがわかった.また,それらの植生は12月までには回復することも明らかになった.このことは,雨季のはじめの大雨が大規模な土壌侵食をもたらす可能性を示唆している.土壌侵食量と植生活性度を関連付けることが課題である.観測と並行して,分布型土砂流出モデルの開発をすすめている.特に,観測の不十分な流域における土砂流出モデルの不確実評価に関する研究で成果を得ている.流域規模の土砂動態予測を目的として,インドネシア・レスティ川流域を対象に現地観測とモデル化を行っている.また,水・土砂動態予測モデルの不確実性評価手法に関する研究を行っている.本年度は2004年11月と2005年3月の2度にわたり現地観測を行った.観測項目は,河道内の流速分布,濁度分布,流域の土壌侵食量,雨量,および,雨滴径である.また,濁度の計測とあわせて上流域の土地利用に関する現地調査を行った.その結果,上流域に耕作地が広がる河道区間では降雨の数時間後に急激に濁度が増加し約15000ppmまで達することが明らかとなった.この結果と前年度に得られた知見,すなわち,上流域に森林が広がる河道区間では濁度が約30ppmと低い,という事実を照らし合わせると,レスティ川流域の大規模な土砂生産源は耕作地であり,特に耕作地が裸地化する雨季のはじめの土砂生産量が多いことが示唆された.一方,現地に設置したマイクロレインレーダで雨滴径を観測し,雨滴仕事と雨量によい線形関係があることを明らかにした.従来の研究より雨滴仕事と土砂剥離量の関係は経験的に求められているので,雨量を変数とした土砂剥離量の計算が可能となる.ただし,土壌侵食量観測の結果は,果樹園では土砂流出を下草が防ぎ,畑では表面流が土砂を巻き上げて流下させるなど,土地利用毎に土砂の動態が異なっていることを示しており,土地利用ごとに土砂生産量をモデル化する必要があることがわかった.また,水文・気象データが不十分なレスティ川流域のような流域ではモデルの予測値とあわせてその不確実性を示すことが重要である.パラメータの不確実性と降雨分布推定の不確実性が流出予測に与える影響の評価法を提案した.
細胞傷害性Tfh細胞を標的としたIgG4関連疾患の新規治療戦略

我々の研究から見出された細胞傷害活性を有する特殊なCD4+CD8+ Tfh細胞のIgG4関連疾患(IgG4-RD)における役割を明らかにするために、IgG4-RD患者由来の末梢血や病変組織の解析を行っている。これまでに、IgG4-RDの顎下腺組織から安定してCD4+CD8+ Tfh細胞を単離する系を確立した。興味深いことに、このCD4+CD8+ Tfh細胞は小児の口蓋扁桃組織にも多く存在することを発見し、安定して単離する系も確立することができた。これにより、口蓋扁桃由来のCD4+CD8+ Tfh細胞をコントロールとして、IgG4-RD患者由来の病変部位に存在するCD4+CD8+ Tfh細胞の機能解析(抗体産生誘導能、細胞傷害能)を現在行っている。さらにIgG4-RDの病態におけるCD4+CD8+ Tfh細胞を解析していく中で、我々はIgG4-RD患者の末梢血中には健常者と比較して、CD4陽性T細胞サブセットの1つである末梢ヘルパーT (Tph)細胞が多く存在すること(Rheumatol Adv Prac 2018)、さらにTph細胞はフラクタルカイン受容体、グランザイム、パーフォリンを高発現し、フラクタルカインの刺激によって細胞傷害性ヘルパーT細胞(CD4+ CTL)として機能することを発見した(投稿準備中)。IgG4-RDではTph細胞(PD-1+CXCR5-)とTfh細胞(PD-1+CXCR5+)が協調して線維性慢性炎症の病態形成に関与していると考えられる(Curr Opin Rheumatol 2019)。加えてTph細胞のT細胞抗原受容体(TCR)レパトアを検討したところ、IgG4-RD由来のTph細胞のTCRレパトアは健常者と比較して多様性が著しく低く、何らかの特異抗原に対するメモリーT細胞である可能性が非常に高いと考えられた(投稿準備中)。IgG4-RD患者由来の病変部位に存在するCD4+CD8+ Tfh細胞の機能解析(抗体産生誘導能、細胞傷害能)が進行中であり、次年度中には口蓋扁桃由来のCD4+CD8+ Tfh細胞をコントロールとしたIgG4-RD患者由来のCD4+CD8+ Tfh細胞の機能解析の結果が出ることが期待できる。また、CD4+CD8+ Tfh細胞の機能解析の過程で新たにTph細胞のIgG4-RDの病態への関与が発見され、これまでに総説や原著論文による報告、学会での報告が順調に行われている。2. CD4+CD8+ Tfh細胞の分化誘導機構の解明:IgG4-DSの顎下腺局所由来のCD4+CD8+ Tfh細胞とnon CD4+CD8+ Tfh細胞をセルソーターで単離してDNAマイクロアレイで遺伝子プロファイリングの比較し、CD4+CD8+ Tfh細胞の表面マーカーやマスターレギュレーターの検索を行う。バリデーションを行い、候補となる分子が発見された場合にはヒトナイーブT細胞またはnonCD4+CD8+ Tfh細胞に遺伝子導入を行い、CD4+CD8+ Tfh細胞への分化誘導が起こるかどうかを検討する。3.動物モデルを用いた、CD4+CD8+ Tfh細胞によるIgG4-RDの病態形成のメカニズムの検討:IgG4-RDモデルマウス(LatY136F変異マウス)を用いたin vivoの系で、病変部位からTfh細胞をセルソーターで単離した後、T細胞欠損マウスに移入して各臓器にIgG4-RD類似の病変が形成されるかを観察する。さらにはIL-2やBCL6阻害剤など既知のTfh細胞の分化を抑制する薬剤の投与によってそれらの病変が改善するかを観察する。加えてTph細胞のT細胞抗原受容体(TCR)レパトアを検討したところ、IgG4-RD由来のTph

細胞のTCRレパトアは健常者と比較して多様性が著しく低く、何らかの特異抗原に対するメモリーT細胞である可能性が非常に高いと考えられた(投稿準備中)。IgG4-RD患者由来の病変部位に存在するCD4+CD8+ Tfh細胞の機能解析(抗体産生誘導能、細胞傷害能)が進行中であり、次年度中には口蓋扁桃由来のCD4+CD8+ Tfh細胞をコントロールとしたIgG4-RD患者由来のCD4+CD8+ Tfh細胞の機能解析の結果が出ることが期待できる。また、CD4+CD8+ Tfh細胞の機能解析の過程で新たにTph細胞のIgG4-RDの病態への関与が発見され、これまでに総説や原著論文による報告、学会での報告が順調に行われている。2. CD4+CD8+ Tfh細胞の分化誘導機構の解明:IgG4-DSの顎下腺局所由来のCD4+CD8+ Tfh細胞とnon CD4+CD8+ Tfh細胞をセルソーターで単離してDNAマイクロアレイで遺伝子プロファイリングの比較し、CD4+CD8+ Tfh細胞の表面マーカーやマスターレギュレーターの検索を行う。バリデーションを行い、候補となる分子が発見された場合にはヒトナイーブT細胞またはnonCD4+CD8+ Tfh細胞に遺伝子導入を行い、CD4+CD8+ Tfh細胞への分化誘導が起こるかどうかを検討する。3.動物モデルを用いた、CD4+CD8+ Tfh細胞によるIgG4-RDの病態形成のメカニズムの検討:IgG4-RDモデルマウス(LatY136F変異マウス)を用いたin vivoの系で、病変部位からTfh細胞をセルソーターで単離した後、T細胞欠損マウスに移入して各臓器にIgG4-RD類似の病変が形成されるかを観察する。さらにはIL-2やBCL6阻害剤など既知のTfh細胞の分化を抑制する薬剤の投与によってそれらの病変が改善するかを観察する。