hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミオシン分子の滑り運動に対するアクチン線維表面の非対称場の分子計測

ミオシン頭がアクチンフィラメントの上を滑る分子機構として、ラチェットモデルなるものが最近提唱されている。このモデルではアクチンフィラメント軸に沿って異方的な表面分子場があり、その上をミオシン頭が熱揺動によって動くとされている。本研究では、筋フィラメントにこの異方的な分子場があるかどうかを分子計測により検証した。実験対象として、骨格筋の収縮単位であるミオフィブリルを選んだ。その理由は、上記の異方的な表面分子場があるならば、ミオフィブリル中の筋節のZ-線を挟んで非対称的な分子場として実験的に検出できると期待されるからである。表面分子場はミクロビーズをミオフィブリル表面と相互作用させて調べた。まず、骨格筋からミオフィブリル試料を調製し、その収縮性を検討した。一方、ミクロビーズを捕捉操作するためのレーザー光ピンセット装置を試作した。つぎに、調整したミオフィブリルをガラス表面に固定し、光ピンセットで捕捉したミクロビーズをその表面に沿って滑らせてみた。所が、ミクロビーズが一旦ミオフィブリル表面に接触すると、いわゆるjump-inという現象のために両者が引き離せないほど強く結合してしまった。そこで、このjump-inと無関係に分子間力を計測できる原子力間顕微鏡を導入することとした。そうして、原子間力顕微鏡のカンチレバ-先端をミオフィブリル表面に沿って走査して、そのたわみ信号から表面分子場を計測した。その結果、Z線を挟んでその両側で対照的かつ異方的なたわみ信号がえられた。Z線を挟んでアクチンおよびミオシンフィラメントの極性が逆転していることを考えると、この結果は、筋フィラメントの表面分子場に異方性がある可能性を示している。今後は、この結果を詳細に検証するとともに、さらに検出感度を上げてこの分子場の内部構造を調べる予定である。アクトミオシン分子モーターの作動機構として、ミオシン分子がアクチン線維上をラチェットが一方向に動く機構と同じようにして滑ると考えたラチェット説が最近提唱されている。このラチェット説ではミオシン頭の滑りに対してアクチン線維に沿った非対称な場があることが仮定されている。本研究は、この仮定を分子計測法によって実験的に確かめることを目的としている。本年度は、上記研究の予備実験として、光ピンセットでマイクロビーズを捕捉し、これを筋ミオフィブリル表面に露出したアクチン線維に付着させて、その運動を分子計測した。このため、まず既存の光ピンセット装置を調整して、約1ミクロン径のマイクロビーズを安定に捕捉できるようになった。一方、うさぎ骨格筋よりミオフィブリルを調整しその収縮特性を調べた。この結果、我々の得たミオフィブリル標品が上記の実験を遂行するにたるものであった(由利、山田:平成7年度生物物理学会発表)。このミオフィブリルの表面に、光ピンセットで捕捉したマイクロビーズを接触させた所、マイクロビーズの種類によってその付着する様子が違うことが分かった。これは、マイクロビーズの表面の電荷の違いによると考え、目下、市販のマイクロビーズを色々購入して上記目的に最も適したものを選択中である。次年度は、ミオフィブリルに代わって精製したアクチン線維を使って同様の実験を行う。さらにマイクロビーズの表面にミオシン分子をコートし同様な実験を行うことによって、ミオシン頭の滑り運動に対してアクチン線維に沿った非対称な場があるかどうか分子計測する予定である。ミオシン分子モーターがアクチンフィラメントの上を滑る分子機構として、ラチェットモデルが提唱されているが、本研究では、このモデルの仮定となっているアクチンフィラメントに沿った表面分子場がフィラメント軸に沿って非対称かどうかを分子計測によって調べた。

このため、ガラス表面に固定したアクチンフィラメント(または、骨格筋ミオフィブリル)の表面を光ピンセットによって捕捉したミクロビーズを滑らせ、その滑りがフィラメント軸に沿って異方的であるかを調べた。ところが、ミクロビーズをアクチンフィラメントに接触させた所、いわゆるjump-inとよばれる現象が起こり、アクチンフィラメント表面に一旦接触したミクロビーズは、現有システムで光ピンセットの捕捉力を最大にしても、これをアクチンフィラメントから引き離したりその上を滑らせることができなかった。一方、ミクロビーズにミオシン活性部を吸着させ、これをATP類似物存在下で光ピンセットでアクチンフィラメント表面上を滑らせる実験では、今の所その滑り運動がフィラメント軸に対して異方的であるというデータは得られていない。一方最近、原子間力顕微鏡でミオフィブリルの表面像を得ることに成功した(安池、山田:日本物理学会、1996年発表)が、原子間力顕微鏡では十分の力でカンチレバ-をミオフィブリル表面を滑らせることができ、その結果、Z線を挟んでその両側で得られるカンチレバ-信号に違いがあるらしい実験データが得られた。アクチンフィラメントの方向がZ線を挟んで逆転していることを考えると、これはアクチンフィラメントの表面場に構造の異方性がある可能性を示唆している(若山、安池、由利、山田:日本物理学会、1997年発表)。
サイクリンとMAPキナーゼ系を連関する新規細胞周期遺伝子ファミリーの解析

ショウジョウバエの発育速度の大幅な低下と細胞周期異常を示す突然変異の解析から、進化的に保存された新規の遺伝子ファミリーgcc(growth and cellcycle affected)を同定した。クローン解析法により、gcc突然変異クローンを個体に誘発すると、正常クローンにくらべて増殖率の低下が認められた。また、個体内でクローナルに強制発現させても、増殖率の低下が見られ、この遺伝子の適正なレベルでの発現が正常な細胞増殖率に重要であることが示唆された。また、このcDNAを複眼原基で強制発現させると、個眼の大きさと配列の乱れた粗複眼表現型を示すが、これは予定外のS期誘発とそれに伴うアポトーシス誘発による。アポトーシス阻害因子p35の共発現によりアポトーシスをほぼ完全に抑制することができたが、同時に個眼数の有意の増加を認めた。この表現型を利用し、既知の細胞周期や細胞成長に関わる突然変異との遺伝的相互作用を解析した。そして、gccがG1期進行に関わる遺伝子の転写制御をおこなうE2F-DPの上流で正に機能することが示唆された。また、細胞成長を制御するインスリン受容体シグナル伝達系や、リボゾームタンパク質遺伝子との遺伝的相互作用も認められ、細胞周期進行と共に、細胞成長の制御にも関わること、あるいはこれら両プロセスを連関することが示唆された。出芽酵母のgcc相同遺伝子Sc-GCC-Aについて温度感受性変異体を作成し、これに対するmulti-copy suppressorの検索をおこないつつある。そして、これまでにいくつかの候補遺伝子を単離し、それらの解析を進めつつある。
金属-C_<60>界面のHREM-STM

C60結晶は塑性変形に必要な応力は通常の金属より小さく、すべり系もVon Misesの条件を満たしており加工性には問題がない.しかし、ファンデルワールス結合性結晶のため凝集エネルギーが低く、延展性に富んでいるとはいえない.そこでこの材料のもろさを補い、低密度であることも生かすために、複合材料のマトリックスとして利用することを考えた.本研究では複合相手材としてAu、あるいは炭素繊維を選択し、走査型トンネル顕微鏡(STM)及び高分解能電子顕微鏡(HREM)を用いることにより表面・界面の構造解析を行った.STM観察では、金属基板(Au)及びグラファイト(HOPG)底面上にC60薄膜を堆積し、その配列を観察し各々の界面構造の知見を得ることを目的とした.その結果、グラファイト底面上においてはC60分子同士の凝集がたやすく起こり、3次元成長するが、反面、金属表面ではC60分子は安定な薄膜を形成し、最近接間距離約1nmで稠密構造をとることがわかった.また、高分解能電子顕微鏡による炭素繊維/C60複合体、Au/C60複合体の組織観察及び、界面微細構造の解析を行った.その結果、炭素繊維との界面では両者の格子定数の大きな違いからエピタキシー関係は認められなかった.稠密面が平行に並ぶ稠密面平行型の整合性の良い界面が存在している可能性が示された.さらに、Auとの複合体の場合は、界面での原子配列は特定できないものの、界面及び界面近傍に第3相などのコントラストは観察されず、直接的に安定な界面を形成していることが示唆された.(1)カーボン60(C60)のナノ結晶の作製:C60はそれ自身新素材であるために、ナノ結晶を作るにもそのための新技術の開発が必要である。結果的には、蒸発源の温度を昇華温度(600°C)よりは高く、C60クラスターの分解温度(800°C)よりは低くすることで、金属の場合と類似のガス中蒸着法が応用できた。(2)ナノ結晶の作製:ファンデルワールス凝集力の特徴が、C60超微細結晶粒の形状に現れた。金属やセラミックスの微細粒は特定の晶癖面で囲まれた幾何学形状を呈するが、C60ナノ結晶は特定の晶癖面が現れにくい。この形状がC60ナノ材料の物性と強く結びついている。(3)C60ナノ結晶の力学的挙動と微細構造:C60結晶は容易に変形すると言うより、僅かな力を加えることによって容易に割れが生じて破壊に到る。変形後の結晶を熱腐食するとエッチピットらしいものが観察されるが、その数は変形量から推定される数に比べて非常に少なく、金属のように塑性変形が転位の運動を媒介にしているかどうか見きわめにくい。明視野像や暗視野像では観察が非常に困難であが、格子像観察を行うと転位芯構造が観察されるので、変形の際に“転位"が運動していることはほぼ間違いないが、転位のもっている歪場は非常に弱い。このことからC60では、転位なしの滑りという金属などの材料では通常起こり得ない変形の仕方が、起きていると推察される。(4)C60ナノ結晶とグラファイト繊維との界面構造:第1ステップとして、炭素繊維とC60界面のエピタキシーの有無について調べた。C60の球を格子点とするエピタキシーは、グラファイトである炭素繊維との間に、エピタキシャル関係はみられなかった。双方の原子間で詳しく調べればエピタキシーを見いだせるかも知れないが、そこまで議論を進めるには更に詳細な実験を行わなければならない。C60結晶は塑性変形に必要な応力は通常の金属より小さく、すべり系もVon Misesの条件を満たしており加工性には問題がない.しかし、ファンデルワールス結合性結晶のため凝集エネルギーが低く、延展性に富んでいるとはいえない.そこでこの材料のもろさを補い、低密度であることも生かすために、複合材料のマトリックスとして利用することを考えた.本研究では複合相手材としてAu、あるいは炭素繊維を選択し、走査型トンネル顕微鏡(STM)及び高分解能電子顕微鏡(HREM)を用いることにより表面・界面の構造解析を行った.STM観察では、金属基板(Au)及びグラファイト(HOPG)底面上にC60薄膜を堆積し、その配列を観察し各々の界面構造の知見を得ることを目的とした.その結果、グラファイト底面上においてはC60分子同士の凝集がたやすく起こり、3次元成長するが、反面、金属表面ではC60分子は安定な薄膜を形成し、最近接間距離約1nmで稠密構造をとることがわかった.また、高分解能電子顕微鏡による炭素繊維/C60複合体、Au/C60複合体の組織観察及び、界面微細構造の解析を行った.その結果、炭素繊維との界面では両者の格子定数の大きな違いからエピタキシー関係は認められなかった.稠密面が平行に並ぶ稠密面平行型の整合性の良い界面が存在している可能性が示された.さらに、Auとの複合体の場合は、界面での原子配列は特定できないものの、界面及び界面近傍に第3相などのコントラストは観察されず、直接的に安定な界面を形成していることが示唆された.C60結晶は塑性変形に必要な応力は通常の金属より小さく、すべり系もVon Misesの条件を満たしており加工性には問題がない。しかし、ファンデルワールス結合性結晶のため

凝集エネルギーが低く、延展性に富んでいるとはいえない。そこでこの材料のもろさを補い、低密度であることも生かすために、複合材料のマトリックスとして利用することを考えた。最終年度である本年度は、STM観察によって、金属基盤(Au)上に堆積させたC60薄膜は安定界面を形成することを明らかにしたことから、Au/C60複合体を作製し、その組織学的検討並びに力学的性質について検討を行った。その結果、Au微粒子とC60ナノ結晶の複合体では、C60のみの成形体に比べ成形性の向上が認められた。これはC60ナノ結晶マトリックス中に分散しているAu粒子によるC60ナノ結晶の接着効果によるものと思われた。また、作製したAu/C60複合体について応力-歪曲線の測定を試みた。今回の測定では弾性領域、降伏点とも見いだすことはできなかった。これは複合体とした場合でも弾性領域が非常に小さく、変形初期からC60ナノ結晶体の粒界すべりが起こっているためと考えられた。さらにビッカース硬さ試験を行ったところ、Au微粒子はC60マトリックス中に均一に分散しているものの、硬さの上昇はほとんど認められないという結果を得た。この結果から、球形で表面積の小さいAu微粒子とC60の粒界はC60-C60粒界に比べ非常に少なく、したがって、Au微粒子/C60ナノ結晶体の塑性変形に対してはC60ナノ結晶の粒界によるすべり変形が支配的となることが考えられた。
作用素環上の非可換確率論の研究

1.作用素環(von Neumann環とC^*環)において,非可換力学系と非可換エントロピー論を研究し,量子格子系を一般化した非可換力学系において,インタラクションが与えられたときの平衡状態の各種の特徴づけ(KMS条件,Gibbs条件,変分原理など)を考察した.さらに,この力学系においてJones指数理論と関連させて,相対エントロピー,力学的エントロピー,位相的エントロピーなどのエントロピー論を研究した.2.Von Neumann因子環とその部分因子環の対の分類では,OcneanuおよびPopaにより導入されたスタンダード不変量(パラグループとも呼ばれる)が重要である.因子環-部分因子環の対N⊂Mとその上の群Gの作用が与えられたとき,N⊂Mと接合積の対N×G⊂M×Gのスタンダード不変量を比較して研究した.これを応用して,II型とIII型のスタンダード不変量の違いを考察した.3.離散群やコンパクト群の表現環の一般化であるフュージョン環上のランダム・ウォークを研究し,部分因子環の研究に応用した.Popaにより導入された部分因子環の(strong)amenabilityの研究には,部分因子環に付随するフュージョン環上のランダム・ウォークのエルゴード論的およびエントロピー論的な考察が不可欠であることを明らかにした.4.非可換確率論の新展開である自由確率論と自由エントロピー論を研究した.古典論(通常の確率論とBoltzmann-Shannonエントロピー)との対比を重視し,自由確率変数への漸近的近似としてランダム行列のモデルを駆使することにより,自由確率変数に関する極限定理(特に自由エントロピー型の中心極限定理),自由エントロピーの変分問題,自由エントロピー次元,自由確率論の作用素環論への応用などを考察した.1.作用素環(von Neumann環とC^*環)において,非可換力学系と非可換エントロピー論を研究し,量子格子系を一般化した非可換力学系において,インタラクションが与えられたときの平衡状態の各種の特徴づけ(KMS条件,Gibbs条件,変分原理など)を考察した.さらに,この力学系においてJones指数理論と関連させて,相対エントロピー,力学的エントロピー,位相的エントロピーなどのエントロピー論を研究した.2.Von Neumann因子環とその部分因子環の対の分類では,OcneanuおよびPopaにより導入されたスタンダード不変量(パラグループとも呼ばれる)が重要である.因子環-部分因子環の対N⊂Mとその上の群Gの作用が与えられたとき,N⊂Mと接合積の対N×G⊂M×Gのスタンダード不変量を比較して研究した.これを応用して,II型とIII型のスタンダード不変量の違いを考察した.3.離散群やコンパクト群の表現環の一般化であるフュージョン環上のランダム・ウォークを研究し,部分因子環の研究に応用した.Popaにより導入された部分因子環の(strong)amenabilityの研究には,部分因子環に付随するフュージョン環上のランダム・ウォークのエルゴード論的およびエントロピー論的な考察が不可欠であることを明らかにした.4.非可換確率論の新展開である自由確率論と自由エントロピー論を研究した.古典論(通常の確率論とBoltzmann-Shannonエントロピー)との対比を重視し,自由確率変数への漸近的近似としてランダム行列のモデルを駆使することにより,自由確率変数に関する極限定理(特に自由エントロピー型の中心極限定理),自由エントロピーの変分問題,自由エントロピー次元,自由確率論の作用素環論への応用などを考察した.
ボンディング障害の全容解明を目指した周産期総合的アプローチ

平成30年度は、研究代表者が産後休暇および育児休業中のため、研究を中断した。平成30年度は研究を中断したが、全研究期間を延長したため、研究の進捗状況はおおむね順調に進行している。平成29年度に引き続いて平成31年度(令和元年度)に研究を再開する。平成31年度(令和元年度)には全調査を終了させることを予定する。研究対象者について、対象者を大学病院産科外来で妊婦外来を受診した者としていたが、様々な背景の研究対象者を加えるため、調査施設を拡大することを検討する。本研究の目的は、1.出産後1か月時点の母親のボンディング障害の有病率の実態を明らかにすること、2.出産後1か月時点の母親のボンディング障害の予測因子を明らかにすること、3.妊娠期から出産後1か月までの母親のボンディング障害の予測因子を明らかにすることである。本研究で使用するボンディング障害の分類を明らかにするための半構造化面接法は、スタッフォード面接(Brockington, 2014)であり、妊娠中から出産後1年までの女性を対象に行う面接で、母親の胎児および乳児に対する気持ちの障害を評価するものである。この面接法は、精神科医・小児科医・臨床心理士・助産師である研究者によって日本語に翻訳された。この面接法の評定は、半構造化面接の逐語録を研究者間で検証し信頼性妥当性を確認した。研究デザインは、前方視的記述的因子探索研究である。平成29年度は、調査施設との調整を行い、研究計画について所属機関の倫理審査委員会の承認を受けた。産科的ハイリスク妊婦に対するリクルート、妊娠期の半構造化面接と質問紙調査、及び分娩期の診療録からのデータ収集を行った。データを整理し、ボンディング障害のスクリーニングのための質問紙のカットオフ値の量的検証に備える一方で、一部はケースレポートとして質的な分析を行い、ボンディング障害の実態と関連要因、およびスクリーニングのための質問紙のカットオフ値の設定及び妥当性についての分析を行った。本研究は、当初の計画通り順調に進展している。平成29年度は、本研究計画について所属機関の倫理審査委員会の承認を受け、調査機関との調整を行い、妊娠期の女性に対するリクルート、及び、妊娠期の調査を行い、産褥期の調査に向けて準備や調整を行った。また量的質的分析に備えてデータ整理を行った。平成30年度の中断期間を経て、平成31年度より研究を再開し、当初の研究計画を順延する。平成31年度には全調査を終了させることを予定する。研究対象者について、対象者を大学病院産科外来で妊婦外来を受診した者としていたが、ローリスク妊婦も研究対象者に加えるため、調査施設を拡大することを検討する。研究対象者のリクルートを1施設のみで行ったため、調査費用が当初計画より少なく、また学会への参加が当初計画より少なかったため、次年度使用額が生じた。翌年度は研究を中断するため、再来年度から、調査施設を拡大し幅広く研究対象者をリクルートし、また関連学会へ参加し成果発表や情報収集を行う予定である。平成30年度は、研究を中断したため、研究費を使用しなかった。平成31年度(令和元年度)より、調査施設を拡大し幅広く研究対象者をリクルートし、また関連学会へ参加し成果発表や情報収集を行う予定である。
特別支援教育用ブレンディドラーニングの利用時ワークロードの要因検討と品質特性分析

観察・実験等で、定型発達者及び特別な教育上のニーズを有する者におけるブレンディドラーニングシステムの利用時ワークロード要因、品質特性(理解性、効率性、有効性、満足性等)を検討した。また、ブレンディドラーニングシステム利用時の視線の動きを測定し、定型発達者と特別な教育上のニーズを有する者との間で比較した。ブレンディドラーニングシステム利用の一部の場面において、利用者が迷いや困難さを感じた際に示す「視線パターン」が観察され、特別な教育上のニーズを有する者のワークロードが定型発達者より大きいこと、理解性の問題がその要因であること等が示唆された。さらに、ワークロードを軽減する方法の具体例を示した。本研究は、教育機関において特別な教育上のニーズを有する学習者への教育、特別支援教育に有効にブレンディドラーニングを活用するため、ブレンディドラーニング教材・学習システムの利用の妨げとなる利用時のワークロードの現状を検討するとともにその要因を明らかにする。また、ブレンディドラーニング教材・学習システムのユーザビリティも含む品質特性の分析を行い、現状、問題点とその要因を明らかにするとともに、解決方法の具体例を提案する。当該年度は、1.障害のある学習者事例へのブレンディドラーニング実践におけるワークロード関連エピソード、利用時品質特性関連エピソードを収集・分析した。具体的には、(1)学習者事例の学習上の困難さと支援ニーズの把握のため、日常的学習の観察等を実施し、学習活動の種類、学習方法等を調査した。(2)ブレンディドラーニングによる支援の実践とワークロード・利用時品質特性関連エピソードの収集・分析のため、現有のeラーニングシステムを使用したブレンディドラーニング教材を事例向けに改変・提供し、学習支援を実践した。経過・効果からワークロード・利用時品質特性関連エピソードを収集・分析した。2.ブレンディドラーニング利用時の客観的・主観的ワークロードの現状と要因の検討を計画・開始した。具体的には、(1)現有のブレンディドラーニングシステムと教材を学習者に提供して利用時ワークロードを測定するため、従来使用してきたユーザビリティテスト用課題の修正版の作成を開始した。(2)ブレンディドラーニング教材・システムと修正版のワークロード測定用課題を用いた利用時ワークロード測定・評価の計画を開始した。当該年度は下記1、2を実施した。1.特別な教育上のニーズを有する学習者におけるブレンディドラーニング利用時の客観的・主観的ワークロードの現状と要因の検討を継続実施した。具体的には、ブレンディドラーニング教材・システムと、作成した修正版のワークロード測定用課題を用いた利用時のワークロードを、Performance-related measurements、視線測定、評定尺度法等を用いて測定・評価した。2.特別支援教育用のブレンディドラーニングの品質特性の現状分析と解決方法例の検討として、実際に運用されているブレンディドラーニングのシステムと教材を材料に、ユーザビリティ(有効性、効率性、満足感)を含む品質特性の現状分析を開始した。具体的には、(1)合目的性(利用した学習者からの改良要求等)、(2)正確性(操作説明マニュアルに記述されている手順と機能が実際の教材・システムの操作手順・機能と一致する程度)、(3)相互運用性(システム内や他の連携システムとの間でのデータ、ファイルの互換性の程度)、(4)理解性(教材・システムの機能を学習者が正しく理解した程度、理解するために学習者に求められた労力)、(5)習得性、(6)時間的効率性、(7)資源効率性、(8)環境適応性(教材・システムが提供する機能を異なる地点、異なるアクセスポイント、異なるOS、異なる回線で利用できる程度)、(9)有効性(学習者が目的を達成する正確さと完全さの程度)、(10)満足度(利用に対する学習者の肯定的態度、快適さや不快・ストレス・負荷の少なさの程度)の現状調査・分析を開始した。当該年度は、特別支援教育用のブレンディドラーニングの品質特性の現状分析と解決方法例の検討を継続実施し、研究を総括した。まず、実際に運用されているブレンディドラーニングのシステムと教材を材料に、ユーザビリティ(有効性、効率性、満足感)を含む品質特性の現状分析を継続した。具体的には、1)合目的性(利用した学習者からの改良要求件数等)、2)正確性(操作説明マニュアルに記述されている手順と機能が実際の教材・システムの操作手順・機能と一致する程度)、3)相互運用性(システム内や他の連携システム[例えば教務情報システム等]との間でのデータ、ファイルの互換性の程度)、4)理解性(教材・システムの機能を学習者が正しく理解した程度、理解するために学習者に求められた労力)、5)習得性(操作説明マニュアルの使いやすさの程度、使い方を習得するまでの時間の長さ)、6)時間的効率性(教材・システムが提供する機能の実行に必要な時間、レスポンスタイムやターンアラウンドタイム)、7)資源効率性(教材・システムが提供する機能を実行する際にクライアント側で消費されるメモリ量)、8)環境適応性(教材・システムが提供する機能を異なる地点、異なるアクセスポイント、異なるOS、異なる回線で利用できる程度)、9)有効性(学習者が目的を達成する正確さと完全さの程度)、10)満足度(利用に対する学習者の肯定的態度、快適さや不快・ストレス・負荷の少なさの程度)の分析を継続した。また、結果から、ブレンディドラーニング教材とシステムの利用時ワークロード、品質特性の現状、問題点とその要因を検討した。理解性の問題が確認され、その要因として「行為との意味的乖離表示」が推測されたため、その解決方法の具体例を検討した。

観察・実験等で、定型発達者及び特別な教育上のニーズを有する者におけるブレンディドラーニングシステムの利用時ワークロード要因、品質特性(理解性、効率性、有効性、満足性等)を検討した。また、ブレンディドラーニングシステム利用時の視線の動きを測定し、定型発達者と特別な教育上のニーズを有する者との間で比較した。ブレンディドラーニングシステム利用の一部の場面において、利用者が迷いや困難さを感じた際に示す「視線パターン」が観察され、特別な教育上のニーズを有する者のワークロードが定型発達者より大きいこと、理解性の問題がその要因であること等が示唆された。さらに、ワークロードを軽減する方法の具体例を示した。当該年度は下記1を継続実施し、2を開始する計画であった。1.特別な教育上のニーズを有する学習者におけるブレンディドラーニング利用時の客観的・主観的ワークロードの現状と要因の検討。具体的には、ブレンディドラーニング教材・システムと、作成した修正版のワークロード測定用課題を用いた利用時のワークロードの、Performance-related measurements、視線測定、評定尺度法等を用いた測定・評価。2.特別支援教育用のブレンディドラーニングの品質特性の現状分析と解決方法例の検討のために、実際に運用されているブレンディドラーニングのシステムと教材を材料に、ユーザビリティ(有効性、効率性、満足感)を含む品質特性の現状分析を開始。具体的には、合目的性、正確性、相互運用性、環境適応性、有効性、満足度の現状調査・分析。これらの計画はおおむね進展していることから上記の達成区分と判断した。教育情報学今後、下記1を継続するとともに、最終年度として下記2を実施する。1.特別支援教育用のブレンディドラーニングの品質特性の現状分析と解決方法例の検討2.研究の総括(ブレンディドラーニング教材とシステムの利用時ワークロードと品質特性の現状・問題点とその要因の検討、解決方法の具体例の提示)当該年度は下記1を実施し、2を計画・開始する計画であった。1.障害のある学習者事例へのブレンディドラーニング実践におけるワークロード関連エピソード、利用時品質特性関連エピソードの収集・分析、具体的には(1)障害のある学習者事例の学習上の困難さと支援ニーズの把握、(2)ブレンディドラーニングによる支援の実践とワークロード・利用時品質特性関連エピソードの収集・分析。2.障害のある学習者におけるブレンディドラーニング利用時の客観的・主観的ワークロードの現状と要因の検討(計画・開始)、具体的には(1)障害のある学習者へブレンディドラーニングシステムと教材を実験的に提供する際の課題の修正の計画・開始、(2)ブレンディドラーニング教材・システムの利用時ワークロードの測定・評価の計画・開始である。消耗品等で予想より割引額が大きく安価で購入できたものがあったためである。今後、26年度には下記1を継続実施し、26年度末に2を開始する。さらに、27年度には2を継続実施し、3年間の研究を総括する。
メガ構造体における溶接変形超高速並列解析システムの開発

3D-CADデータからの溶接線を考慮したモデル作成法の開発および反復サブストラクチャー法を基に高速溶接変形解析手法の開発を行った。モデル作成法に関しては、CADソリッドデータを基にモデルを作成するが、固有ひずみ解析を行う上で、溶接線の交差部を除く直線部に関しては自動的に要素分割を行うことができるようになった。その後、熱弾塑性解析によって得られた適切な継手モデルの塑性ひずみ分布を用いて大型船体ブロックの溶接線に固有ひずみを与えた固有ひずみ解析を行った。本解析結果とレーザー変位計による実機計測の変形を比較したところ、変形傾向の良好な一致を示した。さらに溶接線の各方向が大型ブロックの変形に及ぼす影響について検討を行った。本年度は、3D-CADデータからの溶接線を考慮したモデル作成法の開発および反復サブストラクチャー法の並列化手法の開発を行った。また、これまでに開発された高速な熱弾塑性解析手法である反復サブストラクチャー法について、相変態を考慮した、より高精度な溶接残留応力予測手法を開発した。本手法の妥当性の検証のために、あらかじめ熱処理された初期残留応力が除去された鋼材を用いて、主に原子力発電機器の補修に用いられるテンパービード溶接を行い、残留応力分布の計測を行い計測結果と比較したところ良好な一致を示した。さらに、反復サブストラクチャー法の並列化手法を開発し、汎用ソフトとの比較を行い、解析結果である溶接変形および残留応力と計算時間の比較を行った。その結果、溶接変形および残留応力については良好な一致を示し、計算時間においては優位な差を認めることができた。昨年度開発されたシステムである熱弾塑性解析によって得られた継手モデルの塑性ひずみ分布を用いて大型船体ブロックの溶接線与える.固有ひずみ解析手法を理想化陽解法FEMに導入し、GPUによる並列計算によりさらに高速に解析が行うことが出来るようになった。本年度は昨年度の大型ブロックモデルのおよそ2倍の自由度である60万要素、180万自由度の解析をおよそ2.5時間の計算時間で計算することができた。これは従来の1CPUでは2週間以上の計算時間を必要としたものである。PCクラスタを構築すると100台以上のPCを必要となると考えられるが、グラフィックボードを用いた並列化による計算であるため、1台のPCによる計算である。変形傾向は、従来の解析および実測と良好な一致を示した。また、溶接による防撓パネルの座屈変形について検討を行うために四角形シェル要素による大変形項を考慮した固有変形解析手法の開発も併せて行った。板厚6mmの薄板を用いて、T継手の溶接実験を行い、画像計測により変形を計測した。パネル端部の面外方向変位を比較したところ、実験結果と良好な一致を確認することができ、さらに微小変形解析では再現することのできない座屈変形を精度よく予測できることが確認できた。さらに、車両運搬船の車両甲板部の溶接変形問題に適用し、従来では解析不可能な規模の計算を行うことが出来た。さらに、隅肉湾接における溶接方法によって座屈変形が大きく異なることを確認することが出来た。
タイムラグが誘導する解の特異性形成の機構解明と解のダイナミクスの数理解析

タイムラグを伴う現象の数理モデルとして現れる遅延微分方程式の解の挙動の解析を行う。特に、近年本研究グループが発見・解析した遅延誘導爆発現象のように、本質的にタイムラグの効果が効く現象に焦点を当て、遅延微分方程式の解の多様性の解明とそれを生む数学的機構を明らかにし、その過程でこのような現象・機構を解析するための数理解析手法や数値解析法の構築・整備を行い、遅延微分方程式の研究の新しい展開を行う。
転写開始複合体形成におけるRNAポリメラーゼサブユニットRPB5の役割と転写制御

我々は、B型肝炎ウイルスX蛋白に結合する宿主蛋白の探索から、RNAPI,II,IIIに共通するサブユニットであるRPB5をX結合蛋白として単離した。本研究は、両者の相互作用による転写開始機能の修飾を分子機構として解明するために、RPB5の機能標的を探索し、X蛋白の役割を検討し、RPB5の構造と機能の解析を行った。(2)X蛋白のトランス活性化ドメインの置換変異の解析から、トランス活性化ドメイン内にRPB5及びTFII結合の区別される領域の存在が示され、X蛋白のトランス活性化にはRPB5とTFIIBとの結合が何れも必要であることが示された。3者の複合体形成と3者間結合のXトランス活性化能への効果は、X蛋白は転写開始複合体形成の段階でRNAPとTFIIBの結合を安定化する可能性が示唆された。(3)人工的な系であるGa14x5CATを用いた検討の結果、HBxはactivated Transcription系でco-factor機能を保持していた。X蛋白が機能する段階の検討が今後に残された。(4)RPB5がX蛋白と相互作用し転写の効率化をもたらす結果は、X蛋白がRPB5と内在性の宿主蛋白との相互作用を排除する可能性がある。この可能性を検討するために、RPB5結合蛋白のcDNA単離をfar-Westem法を用いて行い、I種のcDNA(RPB5-mediating-protein : RMP)を単離した。全長cDNAの単離を進めた結果、RMPは新規遺伝子であった(投稿準備中)。予備的結果は、RMPがX蛋白によるトランス活性化に拮抗した。この結果はRMPが抗X遺伝子として機能することを示唆した。RMPが新規のがん抑制遺伝子である可能性もあり、今後の系統的な解析が必要となった。平成7年度の課題として、1)RPB5とHBxによる転写開始基本因子TFIIBとの結合の解析、2)変異RPB5を作成して、RPB5の2量体化とX蛋白との結合の2つの機能に関わる必須領域の解析、3)RPB5と相互作用する蛋白の検索、を検討して、以下の実績を得た。1)RPB5とX蛋白(HBx)との特異的結合をin vitroで確認し、RPB5が1000Kd以上に分布する分画に検出され、HBxとの結合を見いだし報告した(EMBOJ.,1995)。RPB5と転写開始因子との相互作用を検討し、TFIIBが特異的にhRPB5と結合することを見いだした。同時にHBxとTFIIBとの結合性を確認し、3者の各種欠損変換組み換え蛋白による解析から、3者が異なった結合領域を介して3者が相互作用するモデルを想定した。これを支持する結果として、トランス活性化能の低下したアミノ酸置換変異HBxでhPRB5とTFIIBの結合性のいずれかのみが欠損する変異領域を同定し、またin vivoの強制発現系で3者の複合体形成を示す予備的結果を得た(投稿中)。2)各種変異RPB5を用いてRPB5の2量体化領域の同定を行い、hPRB5の中央部よりC端部分の2量体化領域を決定した。この領域はHBx結合領域と異なった領域であった。またパン酵母及び分裂酵母のRPB5を用いた2量体化の互換性の検討を行った。3)hRPB5に結合する蛋白因子cDNAのクローニングをfar-Western法で検討し、幾つかの候補を選択した。クローンの構造決定とXトランス活性化に対する影響を測定した結果、Xの機能に拮抗する作用を持つ蛋白の新規遺伝子のcDNAを単離した。4)HA

エピトープ標識hRPB5のほ乳細胞発現プラスミドを構築し、ヒト培養細胞系に導入しstable transfectantのクローンを薬剤耐性で選択し、高発現細胞株の樹立を行っている。我々は、B型肝炎ウイルスX蛋白に結合する宿主蛋白の検索から、RNAPI,II,IIIに共通するサブユニットであるRPB5をX結合蛋白として単離した。本研究は、両者の相互作用による転写開始機能の修飾を分子機構として解明するために、RPB5の機能標的を探索し、X蛋白の役割を検討し、RPB5の構造と機能の解析を行った。(1)RPB5は、X蛋白と相互作用をすると共に、転写基本因子TFIIBと特異的に結合することがin vitro及びin vivoで確認された。TFIIBはRPB5と共にHBV X蛋白と特異的に相互作用し、3者の複合体形成がin vitro及びin vivoで確認した。(2)X蛋白のトランス活性化ドメインの置換変異の解析から、トランス活性化ドメイン内にRPB5及びTFII結合の区別される領域の存在が示され、X蛋白のトランス活性化にはRPB5とTFIIBとの結合が何れも必要であることが示された。3者の複合体形成と3者間結合のXトランス活性化能への効果は、X蛋白は転写開始複合体形成の段階でRNAPとTFIIBの結合を安定化する可能性が示唆された。(3)人工的な系であるGal4x5CATを用いた検討の結果、HBxはactivated transcription系でco-factor機能を保持していた。X蛋白が機能する段階の検討が今後に残された。(4)RPB5がX蛋白と相互作用し転写の効率化をもたらす結果は、X蛋白がRPB5と内在性の宿主蛋白との相互作用を排除する可能性がある。この可能性を検討するために、RPB5結合蛋白のcDNA単離をfar-Western法を用いて行い、1種のcDNA(RPB5-mediating-protein:RMP)を単離した。全長cDNAの単離を進めた結果、RMPは新規遺伝子であった(投稿準備中)。予備的結果は、RMPがX蛋白によるトランス活性化に拮抗した。この結果はRMPが抗X遺伝子として機能することを示唆した。RMPが新規のがん抑制遺伝子である可能性もあり、今後の系統的な解析が必要となった。
化学発光分光法による乱流予混合火炎の燃焼診断手法の確立

燃焼装置の効率向上および環境負荷の低減のためには,乱れを積極的に導入した乱流予混合燃焼の採用が有効である.しかし,過度の乱れの導入は火炎伸長による局所的な消炎を引き起こすと考えられている.このことは乱れによる燃焼促進効果に限界があることを示しており,その限界を明確にすることは高効率・高負荷燃焼器を設計する上で極めて重要な問題である.そこで本研究では, OH, CH, C2などの中間生成物からの化学発光を計測し,乱流予混合火炎の燃焼状態を診断する手法の確立を行った.本研究では,乱流予混合火炎におけるOH, CH, C2などの中間生成物からの化学発光を計測し,局所的な火炎温度や燃料と酸化剤の混合比等を計測する手法の確立を目的とする.そこで,平成27年度は1化学発光信号と計測点を通過する火炎の角度や速度,また火炎の曲率といった乱流予混合火炎で考慮すべき因子との関係の調査および2一つで複数の位置からの化学発光が計測可能なカセグレン光学系の開発の二つの研究課題に取り組んだ.各課題の詳細は以下の通りである.1化学発光信号と計測点を通過する火炎の角度や速度,また火炎の曲率といった乱流予混合火炎で考慮すべき因子との関係の調査では,まず矩形ノズルバーナ上に形成される二次元性の良い平面火炎がカセグレン光学系の計測点を通過する(実際には定在する火炎に対してカセグレン光学系を移動させる)際の角度を変化させ,その際に得られる化学発光信号の時間履歴を詳細に調べた.次に円管ノズルバーナ上に形成される火炎を対象に火炎の曲率を変化させた際に得られる信号の時間履歴を詳細に調べた.これらの実験結果より,化学発光信号と計測点を通過する火炎の角度や速度,また火炎の曲率といった乱流予混合火炎で考慮すべき因子との関係を明らかにした.2一つで複数の位置からの化学発光が計測可能なカセグレン光学系の開発では,複数のコアを有するバンドルファイバを用いたカセグレン光学系の開発を行った.バンドルファイバの端面に3つのコアを有する光ファイバを用いることで,同一平面上の3点からの化学発光を計測することを可能にし,別のカセグレン光学によりさらに1点の計測を行うことで,近接する4点からの化学発行を同時に計測できるシステムの開発を行った.平成27年度は,研究実績の概要で述べた通り,当初の予定していた通りの研究を遂行することができた.また,乱流予混合火炎で考慮すべき因子の一つである火炎伸張に関しても,化学発光とひずみ率の関係を明らかにすることができ,乱流予混合火炎の燃焼診断に向けた基礎的なデータを十分に蓄積することができた.本研究では,乱流予混合火炎におけるOH, CH, C2などの中間生成物からの化学発光を計測し,局所的な火炎温度や燃料と酸化剤の混合比等を計測する手法の確立を目的とする.平成28年度は,平成27年度に開発を行った複数のコアを有するバンドルファイバを用いた多点同時計測システムの性能評価を行った.乱流予混合火炎の三次元挙動や局所的な火炎温度および燃料と酸化剤の混合比を診断する手法の確立に向けて,層流予混合火炎を対象に,一辺が2mmの正四面体の頂点に配置された各計測点を通過する火炎の角度や速度,また火炎の曲率を変化させ,各計測点からどのような化学発光信号が得られるのかを詳細に調査した.多点より得られた化学発光信号を解析することで,計測点と火炎面の幾何学的な相対関係や火炎面の移動速度等,火炎面の三次元挙動を正確に解析可能であることが確認できた.カセグレン光学系を用いた計測では,計測点,すなわち集光率の高い領域,以外からの光も集光し,得られる信号はそれらの総和として計測される.乱流火炎のように計測点の近傍にも火炎面が存在するような場合,それらの影響により,診断しようとする火炎面以外からの発光が影響し,正確な診断が行えない可能性がある.そこで,乱流火炎の計測に向けた基礎的なデータの収集を目的に,対交流バーナを用いて形成した双子火炎を対象とした化学発光計測を行い,各計測点近傍に複数の火炎面が同時に存在する場合の化学発光信号に及ぼす影響を調査した.上記の基礎実験により,乱流予混合火炎の燃焼診断に向けた基礎的なデータを十分に蓄積することができた.平成28年度は,研究実績の概要で述べた通り,当初の予定通り研究を遂行することができた.計測点を通過する火炎の挙動や火炎伸張等の乱流予混合火炎の計測において考慮すべき因子と多点から得られる化学発光との関係を詳細に調べ,基礎的データを十分に蓄積することができた.本研究では,乱流予混合火炎におけるOH, CH, C2などの中間生成物からの化学発光を計測し,局所的な火炎温度や燃料と酸化剤の混合比等を計測する手法の確立を目的とする.平成29年度は,乱流予混合火炎における局所的な火炎温度の計測手法の確立を行った.乱流予混合火炎では,混合気中の乱れによるひずみにより局所的な火炎温度が変化する。さらに,曲率を有する火炎が様々な速度で計測点を移動する.そこで,平成27,28年度において,層流予混合火炎を対象に,これらの影響に対する化学発光の特性を詳しく調査した。その結果,各化学種の発光強度の比、具体的には,OH/CH, C2(1,0)/C2(0,0)は,当量比や火炎温度、さらにこれらとひずみ率の関係が明らかとなった。

また、化学発光強度比は計測点を通過する火炎の速度や曲率には依存しないことなどが明らかとなった.そこで,29年度は,乱流予混合火炎を対象とした化学発光計測を行い,これまでに得られた層流予混合火炎の結果と比較することで,層流予混合火炎から得られた知見が乱流予混合火炎の計測に適用できるか調査した.その結果,乱流予混合火炎において計測されたOH/CH, C2(1,0)/C2(0,0)は,計測点を通過する局所的な火炎の状態,すなわち火炎伸張による温度変化や濃度変化に依存して変動するものの,その最頻値は層流予混合火炎のものと一致することなどを明らかにした.このように,層流予混合火炎から得られた知見に基づいて,乱流予混合火炎における局所的な火炎温度の計測手法の確立を行った.燃焼装置の効率向上および環境負荷の低減のためには,乱れを積極的に導入した乱流予混合燃焼の採用が有効である.しかし,過度の乱れの導入は火炎伸長による局所的な消炎を引き起こすと考えられている.このことは乱れによる燃焼促進効果に限界があることを示しており,その限界を明確にすることは高効率・高負荷燃焼器を設計する上で極めて重要な問題である.そこで本研究では, OH, CH, C2などの中間生成物からの化学発光を計測し,乱流予混合火炎の燃焼状態を診断する手法の確立を行った.平成27年度において開発した多点計測システムを用いて,まず層流予混合火炎の実験を行い,その性能の評価を行う.具体的には,計測点を通過する火炎の角度や速度,また火炎の曲率を変化させ,多点から得られた化学発光信号より,それらが正確に解析可能であるかを確認する.次に,本件研究で提案する手法を実際に乱流予混合火炎に使用し,局所的な火炎温度や燃料と酸化剤の混合比等を計測する手法の確立する.なお,4点の計測点のうち,バンドルファイバを使用したカセグレン光学系で集光される3点の計測点については,分光に必要な光電子増倍管や光学フィルター等の掛かるコストを削減するために,一つの化学種のみを計測することとし,残り1点の計測では,4つの化学種の発光を計測する.このような手法を用いても,火炎の三次元的な挙動を計測しつつ,局所的な火炎温度や燃料と酸化剤の混合比を計測できると考えられる.平成29年度は,化学発光の多点計測システムを用いて乱流予混合火炎から得られる化学発光を計測し,火炎の三次元挙動や局所的な火炎温度,燃料と酸化剤の混合比を診断する手法の確立を目指す.燃焼工学
ブナ種子の豊凶現象を引き起こす気象トリガーの検証

自生地から600km以上離れた場所に植栽されたブナ林において、開花量の年変動を調べ、花芽形成時の気温条件と開花量の関係を解析した結果、ブナは生息地で経験する気温変動を感受して、花芽分化に対する気温の閾値をシフトさせていることが示された。新潟県魚沼栃尾又産のブナ苗が植栽された約110年生の北海道江別市のブナ人工林(約70本)において、既設の計12個の種子トラップ(開口部面積0.5m^2)から、定期的に内容物の回収を行い、実験室の持ちかえった後、種子を状態別に分別した。種子の分別については、種子外部の食害痕から昆虫を同定する方法を採用し、あらかじめ種子食害の状態別形態図を種子食性害虫5種(ブナヒメシンクイ、ナナスジナミシャク、ブナメムシガ、ブナキバガ、ブナミノタマバエ)について作成し、同定を行った。2006年は6月に0.67個/m^2の落下が見られたが,すべてジェネラリスト昆虫であるナナスジナミシャクによる食害を受けていた。一方,2007年は214個/m^2の種子が落下したが,2006年と同様虫害率が高く,充実種子率は7.3%と低かった。虫害種子の加害種の内訳は,ナナスジナミシャクが54%,スペシャリスト昆虫であるブナヒメシンクイが36%であり,2種で全体の9割を占めていた。この結果は,北海道南部の七飯町ガルトネルのブナ林での結果と一致しており,北海道では東北地方のブナ林に比ベブナヒメシンクイの割合が低いことが示された。また、ブナメムシガとブナミノタマバエによる食害は認められたが、ブナキバガによる食害は認められなかった。枝に残された雌花序痕から過去の開花履歴を調べるため、2007年9月に長さ12mの高枝切り鎌を用いて、8個体のブナ(胸高直径37.985.8cm)から長さ約1mの繁殖枝をそれぞれ37本、計38本を採取した。江別市西野幌のブナ人工材(53本、密度901本/ha、平均樹高20m、平均胸高直径38.3cm、種子産地は新潟県魚沼市栃尾又、明治末期植栽)において、ブナの開花・結実状況を明らかにするため、2006年4月から2008年11月まで受け口面積0.5m^2の種子トラップを12基設置し、2週間から1カ月ごとに内容物の回収と分類を行った。2006年から2008年の総種子数は、少(0.67個/m^2)、多(214個/m^2)、2008年の虫害率はそれぞれ100%、68.9%、97.0%であった。加害が最も大きい種は、ジェネラリストであるナナスジナミシャクと推定され、虫害種子の54100%を占めた。一方、スペシャリストのブナヒメシンクイと推定された加害も次いで大きく036%であった。2007年9月に高枝切りハサミを用いて、8個体から計38本の繁殖枝を採取した。雌花序痕は2000年から遡って判読することができた。雌花序痕率は、個体や年により大きく変動していたが、2001年と2006年はいずれも雌花序痕率が低く、開花抑制が生じたと考えられた。既報の北海道南部での解析結果では、開花量の年変動は、花芽分化期の気温条件(開花前年の4月下旬から5月中旬の最低気温)と樹体内の貯蔵資源量(前年の開花量)によって生じるとされているが、今回の調査地でも、開花量は気温条件、前年の開花量に対して同じような関係を持つことが示された。このことは、ブナは生息地で経験する気温変動を感受して、花芽分化に対する気温の閾値をシフトさせていることを示していた。
高親和性プラズマ細胞の選択および生存維持を担う分子機構の解析

(1)GC-B細胞fate mappingシステム(S1pr2-ERT2cre Tg x ROSA-STOP-tdTomatoマウス)を利用して、リンパ節GCからプラズマ細胞が産生されるkineticsや骨髄プラズマ細胞プールへの寄与を解析した。メモリーB細胞が主に初期(免疫後2週間以内)のGCからしか産生されないのに対し、プラズマ細胞は免疫初期のGCに加えて後期(免疫後1か月)のGCからも産生された。またGCの時期に関わらず、産生されたプラズマ細胞は骨髄のプラズマ細胞プール内に検出された。以上のことからGCの機能は免疫後の経過時間により変化し、高親和性のプラズマ細胞を産生し続けることが示唆された。(2)前述のS1pr2-ERT2cre Tg x ROSA-STOP-tdTomatoマウスを用いて、免疫初期に誘導されるGC非依存性のプラズマ細胞と、免疫後14日目にリンパ節に存在するtdTomato+のGC由来プラズマ細胞を分離した。これらプラズマ細胞における遺伝子発現を網羅的に解析した。その結果GC由来プラズマ細胞で高発現するいくつかの遺伝子が見出された。(3)転写因子zbtb20はプラズマ細胞の長期生存に重要な機能を果たすことが報告されていた。しかしその解析はzbtb20 complete KOマウス(germ line deletion)でなされていたため、詳細なメカニズムは不明であった。そこでzbtb20 floxマウスをROSA-ERT2creマウスと交配し、免疫後十分に時間が経過した後に誘導性にzbtb20を欠失させた。予想とは異なり、プラズマ細胞の生存はzbtb20が欠失しても全く影響を受けなかった。このことからzbtb20はプラズマ細胞の生存そのものには必須ではない可能性が考えられた。当初予定した通りに進捗している。GCに見出すことができたプラズマ細胞の前駆細胞はIRF4を発現するものの、プラズマ細胞と比較するとそのレベルはだいぶ低いものであり、プラズマ細胞へと分化する過程でIRF4を始めとする重要因子の発現を上昇させるメカニズムが存在することが考えられた。近年プラズマ細胞への分化にはゲノムDNAのエピジェネティック修飾、特にDNAの脱メチル化が伴うことが報告されており、GC B細胞からプラズマ細胞への分化にもDNAの脱メチル化が必要である可能性が考えれらる。そこで平成31年度はDNAのメチル化制御がプラズマ細胞分化に果たす機能に焦点をあてる。特にDNAの脱メチル化酵素であるTet分子の欠損マウスを用い、Tet依存的なDNA脱メチル化が欠失したB細胞のプラズマ細胞分化障害とその分子機構を解析する。申請者らは胚中心(GC)B細胞の一部がBcl6lo IRF4hiであることを見出していた。この細胞がプラズマ細胞の前駆細胞であるという仮説をたて解析を行った。平成29年度は以下のことを明らかにした。(C)遺伝子発現解析:GC-B細胞サブセットとプラズマ細胞の網羅的遺伝子発現解析を行い、Bcl6loCD69hi細胞はGC-B細胞のidentityを失いつつあること、またプラズマ細胞と似た遺伝子発現パターンを示すことを明らかにした。(D)プラズマ細胞の前駆細胞を誘導するシグナルの解析:Bcl6loCD69hi細胞がどのようなシグナルで誘導されるかを解析し、強いCD40シグナルが必要であること、IRF4が必須であること、STAT3シグナルは必要ないことを明らかとした。またTfh細胞との持続的な相互作用が必要であることも見出した。本研究課題申請時に計画した研究課題は予定通りに遂行することができ、順調に成果をあげることができた。

平成30年度も予定通りに研究を推進する予定である。特に申請者らのグループが独自に樹立したG-B細胞fate mappingシステム(S1pr2-ERT2cre Tg x ROSA-Stop-tdTomatoマウス)を駆使して、GC由来高親和性プラズマ細胞の分子細胞学的特性を明らかにしていく予定である。以下、計画の概略である。(A)GCからのプラズマ細胞産生解析:免疫後どの時期のGCから効率よくプラズマ細胞が産生されるかは不明である。そこで抗原の免疫により誘導されたGCからプラズマ細胞が産生されるkinetcisおよび骨髄にGC由来プラズマ細胞が出現するkineticsを調べる。(B)GC由来プラズマ細胞の遺伝子発現解析:抗原の免疫により誘導されたプラズマ細胞をGC非依存性に分化したものとGCを経由して分化したものに分け、それぞれをの網羅的遺伝子発現解析を行う。そしてGC依存性プラズマ細胞のマーカーとなりうる分子の探索を行う。GCに見出すことができたプラズマ細胞の前駆細胞はIRF4を発現するものの、プラズマ細胞と比較するとそのレベルはだいぶ低いものであり、プラズマ細胞へと分化する過程でIRF4を始めとする重要因子の発現を上昇させるメカニズムが存在することが考えられた。近年プラズマ細胞への分化にはゲノムDNAのエピジェネティック修飾、特にDNAの脱メチル化が伴うことが報告されており、GC B細胞からプラズマ細胞への分化にもDNAの脱メチル化が必要である可能性が考えれらる。そこで平成31年度はDNAのメチル化制御がプラズマ細胞分化に果たす機能に焦点をあてる。特にDNAの脱メチル化酵素であるTet分子の欠損マウスを用い、Tet依存的なDNA脱メチル化が欠失したB細胞のプラズマ細胞分化障害とその分子機構を解析する。