hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
潮汐リズム環境におけるマングローブ樹木の概日リズム制御

マングローブの生理現象においても、概日リズムによる制御が重要な役割を果たしていることが予想されるが、マングローブの分布域である潮間帯は月の公転運動による潮汐作用により、常に概日リズムとずれた異なるリズムで湛水ストレスに曝されている。そこで本研究では、沖縄県西表島のマングローブ樹種を研究材料とし、潮汐リズムで変動する水環境に生育する主要なマングローブ樹木の生理現象と概日リズムとの関係を明らかにするために、潮汐リズム環境下で生育したマングローブの遺伝子発現解析を行った。その結果、時計中核振動子のリズムは湛水状態の違いによってリセットされることはなく、概日リズムに支配されていることが推察された。沖縄県八重山諸島の西表島にある琉球大学熱帯生物圏研究センター西表研究施設のマングローブ実験林において、オヒルギ稚樹が生育するマングローブ林に調査プロットを設置し、概日時計関連遺伝子群の発現に影響を及ぼすことが予想される調査プロットの光や潮位変動等の環境因子のモニタリングデータを収集した。一方で、前年度得られなかった標的遺伝子の単離をディジェネレートプライマー及び5'& 3'RACE-PCR法で行ったが、十分なシーケンス情報が得られなかったため、大学共同利用機関法人自然科学研究機構基礎生物学研究所の次世代シーケンサーによるRNA-Seqを行った。まずリファレンス配列を作成するためにオヒルギの異なる器官、湛水条件及び試料採取タイミングを組み合わせて18のライブラリーを作成した。次に潮汐リズムの存在を確認するために、室内で発芽させたオヒルギ実生を自然界の潮汐リズムと湛水タイミングをシンクロするようにプログラミングした水耕栽培装置で1ヶ月間栽培した後、4時間おきに水上もしくは水没した状態の材料の葉を採取した。試料の採取は24時間で6回継続し、その後湛水処理を解除した状態で4時間おきに6回試料採取を行った。夜間の試料採取作業は概日リズムに影響を与えない緑色の光源下で行った。RNA-SeqシーケンスにはIllumina, HiSeq2000を用い、リファレンスシーケンスはpair-endで行い、現在リファレンス作成作業を継続中である。また、潮汐リズム実験のシーケンスはsingle-endで行う予定で、シーケンス後は先に作成したリファレンスを元にトランスクリプトーム解析を進め、重要と思われる遺伝子の発現に関しては更にリアルタイムPCRによる詳細な解析を実施する。前年度にdigenerate primerを用いた時計関連遺伝子群のクローニングの歩留まりが芳しくなかったため、平成25年度は次世代シーケンサーを用いて日本に分布する主要なマングローブ樹木の一種、Bruguiera gymnorhiza (和名:オヒルギ)のRNA-Seqを行い、トランスクリプトームプロファイルの作成を試みた。シーケンスとアッセンブルは自然科学研究機構基礎生物学研究所生物機能解析センターで実施、約10万のコンティグに纏めた後アノテーションを行い、トランスクリプトームデータベースの作成を進めている。その一方、既にクローニングしたchlorophyll a/b-binding protein (CAB2)様遺伝子のプライマーを用いて、人工的に作り出した潮汐リズムで湛水処理したオヒルギ実生の葉の遺伝子発現をリアルタイムPCRで調べた。その結果、湛水、非湛水の水環境に拘わらず、概日リズムと考えられる規則的な遺伝子発現パターンが確認された。この結果から、オヒルギ実生の葉の時計中核振動子のリズムは湛水状態の違いによってリセットされることはなく規則的に刻まれることが推察された。このことと同時に、花成や光合成のように湛水環境下では不都合を伴う生理現象は、概日リズムシグナル制御の下流域で何らかの調節をされている可能性が示唆された。現在作成中のトランスクリプトームデータベースが完成後、潮汐環境下における概日リズムがどのように制御されるかをin silicoでの解析により調べる予定である。植物の概日リズム研究はほとんどが一年生草本のモデル植物を材料としており、現在得られている知見の大部分は人工環境下での実験に基づくものである。そのため、植物と自然生態系に多様に存在する各種情報因子との相互作用に関するデータ蓄積は少なく、自然界の植物生態系で優占種となる樹木に至っては、概日時計の研究は殆ど行われていない。しかしながら、樹木を研究材料とした概日時計の数少ない研究例からは一年生草本では得難い興味深い知見が得られており、光や温度といった制御要因で説明されてきた多くの生理現象の中に、実は概日リズムが制御要因として関与しているものがある可能性を示唆している。沖縄県八重山諸島の西表島において、琉球大学熱帯生物圏研究センター西表研究施設の管理下にある、稚樹が生育するマングローブ林に調査プロットを設置した。

また、マングローブ林外の干潟にも地盤高が一定のプロットを設置し、異なる樹種のマングローブ稚樹を定植し、潮汐作用による水位レベルの変化と、それぞれのプロットにおける植物体が湛水する様子を画像データとして記録、葉の就眠運動を中心とした視覚的な植物体の反応を定量化した。一方で、概日時計関連遺伝子群の発現に影響を及ぼすことが予想される調査プロットの光や潮位変動等の環境因子のモニタリングデータの収集を継続している。これと並行して、実験室内で日長条件と湛水条件を変化させて栽培実験を行い、遺伝子発現解析用の葉の試料を採取した。RNA抽出は、既に実績のある改変CTAB法を用い、逆転写反応によりcDNAを合成後、5'& 3'RACE-PCRにより標的遺伝子の単離を行った。一部のターゲット遺伝子について、マングローブ樹種毎に葉からDNAを抽出、化学蛍光ラベル(DIG)によるサザンハイブリダイゼーションを行い、樹種毎に各標的遺伝子のコピー数を確認した。本事業の重要な研究項目の一つとして、大学共同利用機関法人自然科学研究機構基礎生物学研究所の次世代シーケンサーを利用したマングローブ樹木のシーケンス解析を2回行うことを計画した。しかし、基礎生物学研究所の他の共同利用研究によるシーケンス予約が平成25年1月から3月に集中し、本事業の2回目のシーケンス作業が年度内に完了出来なかった。申請時に計画したロードマップを概ね踏襲し、想定した成果を挙げているため。平成25年度は2回目のシーケンスを平成25年度初頭に実施し、1回目のシーケンス結果をリファレンスとし、概日時計関連遺伝子群を中心としたトランスクリプトーム解析を進める。自然環境下でのデータを収集するため、潮の干満が明瞭な大潮の状況を中心に、調査プロットの植物体から時系列毎に葉を中心とした試料を採取する。この際に、湛水条件下で高発現すると予想される遺伝子群の発現も同時に調べる。調査プロットには干潮時には徒歩、満潮時には西表研究施設が所有するカヤックでアプローチし、4時間おきに水上もしくは水没した材料の葉を採取する。試料の採取は24時間、もしくは48時間連続で行うことを予定している。夜間の試料採取作業では概日リズムに影響を与えない緑色中心の光源を使用して作業を行う。試料は採取直後に洗浄し、デュワー瓶内の液体窒素に投入、西表研究施設に持ち帰り、遺伝子発現解析を行う。最後に、フィールドと室内実験の双方で収集したデータの解析を統合して行い、更にファインスケールでの解析が必要と判断される事象に関しては、予め実験室内で栽培している試料を用いてその事象に最適の実験系をデザインし、詳細な分析及び解析を実施する。未使用額は当初の予定通り、本事業2回目のシーケンスに要する消耗試薬類と次世代シーケンサー運用費に充てる。これら費用の計算は全て基礎生物学研究所が定める共同利用研究規定に従う。主に遺伝子発現解析関連の試薬と消耗品、年度末の研究発表の為の出張費。場合によってはギガシーケンサーによるシーケンスを外注することもある。
フォトニック結晶による光子保持の研究

本年度は2次元フォトニック結晶スラブ中の超高Q値点欠陥共振器の光子寿命測定と、点欠陥共振器への光パルスの導入・保持法の確立を目指して研究を行った。(1)昨年度作製した世界最高レベルの点欠陥共振器(Q値"100万)に対して、300ps程度の光パルスを結合させ、その後の共振器からの放射光強度の時間変化を測定した。光子寿命として最大で1ns程度のものを測定することに成功し、ナノ秒レベルの光子保持が可能であることを実証した。(2)光パルスの導入・保持法として、共振器と外部との結合の動的変化を検討した。結合を変えるには、共振器に併設した導波路の片端に完全反射面を設けたとき、そこから反射されて共振器に戻ってくる光の位相に応じて共振器と導波路の等価的な結合が変化することを利用した。反射光の位相を0からπまで変化させると、結合の大きさが反射がない場合の2倍から0倍までの間で変化する。理論計算の結果、反射光の位相を0に調整して導波路と共振器の結合を強くした状態で光パルスを導波路から入射し、共振器にパルスが入ったタイミングで反射光の位相をπに変化させることで、光パルスを効率よく共振器に導入し、かつ、その後共振器から逃さないようにできることが分かった。(3)Siスラブをもちいて上述の構造を作製し、実験を行った。反射位相の制御手法としては、ピコ秒程度の制御光パルスを導波路部分に吸収させてキャリアを生成し、そのプラズマ効果で屈折率を下げて伝搬位相を変化させる方法をもちいた。制御光パルス強度を反射位相がπ変化する量に設定し、それに同期させてピコ秒程度の信号光パルスを導波路から共振器に入射した。そのとき、共振器から上方の空間への放射パワーが増加する様子が観測された。これは、共振器に効率的に信号光パルスが導入され、かつ、その後入射導波路側に戻らなくなったたためであり、これにより結合の動的制御による光パルスの導入・保持の基本動作が実証できた。以上の成果により、本研究では光子保持デバイス実現のための基礎を築くことができた。本年度は申請者が発案した共振器構造であるダブルヘテロ構造を用いることで2次元フォトニック結晶スラブ点欠陥共振器のQ値を60万という世界最高レベルにまで増大させることに成功した。また構造揺らぎの影響を検証することで、加工精度が共振器Q値に与える影響がQ値に換算して100万程度であることを明らかにした。(1)電磁界シミュレーションを用いて、発案したダブルヘテロ構造共振器の具体的構造を設計した。厚さ250nmのSiスラブに三角格子状の空気穴をあけた二次元フォトニック結晶を想定し、そこに空気穴を一列埋めた線欠陥導波路を導入した構造を基本単位とし、格子定数が420nmの単位構造を格子定数が410nmの単位構造で挟み込んだ共振器においてQ値200万の理論値が得られることを見いだした。これにより理論Q値を従来の20万程度から10倍程度向上させることに成功した。(2)電子ビーム描画装置およびプラズマエッチング装置を用いてSOI基板に対して加工を行い、直径240nm程度の空気穴を設計パターンに従って形成することで、実際に共振器を作製した。作製構造に対して高精度波長計と可変波長レーザを用いて光学測定を行った。これにより、共振半値幅が2.7pm程度、Q値にして60万程度の世界最高レペルの微小共振器を実現することに成功した。(3)作製された共振器に対してAFM、SEM等を用いた構造観察を行い、表面の凹凸や穴の位置や半径の揺らぎ等を測定した。その測定値から構造揺らぎによってどの程度の散乱損失が生じうるかを理論的に計算した。その結果、散乱損失はQ値に換算して100万程度の値であり、実験で得られたQ値60万と設計上のQ値200万の差をよく説明できることが分かった。これにより、穴の位置や半径の揺らぎを抑制することがより高いQ値を得る上で重要であることを明らかにした。以上の成果により、ナノ秒レベルの光子保持時間をもつ共振器を実現するめどを得た。来年度は、Q値の動的制御を行い、光子を効率よく捕らえて保持する実験を行う予定である。

理論計算の結果、反射光の位相を0に調整して導波路と共振器の結合を強くした状態で光パルスを導波路から入射し、共振器にパルスが入ったタイミングで反射光の位相をπに変化させることで、光パルスを効率よく共振器に導入し、かつ、その後共振器から逃さないようにできることが分かった。(3)Siスラブをもちいて上述の構造を作製し、実験を行った。反射位相の制御手法としては、ピコ秒程度の制御光パルスを導波路部分に吸収させてキャリアを生成し、そのプラズマ効果で屈折率を下げて伝搬位相を変化させる方法をもちいた。制御光パルス強度を反射位相がπ変化する量に設定し、それに同期させてピコ秒程度の信号光パルスを導波路から共振器に入射した。そのとき、共振器から上方の空間への放射パワーが増加する様子が観測された。これは、共振器に効率的に信号光パルスが導入され、かつ、その後入射導波路側に戻らなくなったたためであり、これにより結合の動的制御による光パルスの導入・保持の基本動作が実証できた。以上の成果により、本研究では光子保持デバイス実現のための基礎を築くことができた。
固液界面を利用した高制御性メゾスコピックπ造形システムの構築

昨年度に続き,本課題では3つの研究項目,(A)材料設計・合成,(B) π電子系を持つ分子によるナノ単結晶形成条件の検討,(C)構造・物性・特性評価に従い研究展開した。(A)材料設計・合成:30年度は前年度の結果を基に,各種ドナー・アクセプタの中から最適な電子構造を持つ材料を選び出し,微小単結晶作製に用いたところ,スイッチング挙動を示すナノ材料を電極間に作製することに成功した。このスイッチング挙動のゲート電圧依存性を調べた。また,その他の結晶では電解時に結晶中に取り込まれた対成分・イオンの動的効果によると考えられる物性変調が見られた。磁気機能デバイスでは,これまで実績のある中心金属がスピンを持つ金属錯体類(フタロシアニン類等)を適用し,ナノ単結晶の成長を確認した。一方,領域関係者との共同研究として,新しいπ電子系分子材料にナノ電解法を適用したところ,新規ナノ単結晶の作製に成功した。(B)π電子系を持つ分子によるナノ単結晶形成条件の検討:昨年度に続き,2電極間のギャップへのナノ単結晶の選択的作製を行い,位置選択型作製条件を検討した。本年度は基板上に5 μm間隔のギャップ電極を用いた。基礎特性評価のため,前項で設計・合成あるいは選択した材料についてナノ電解法の交流での電解を適用し,ナノ単結晶による架橋構造を形成させるのに最適な電解条件を検討した。一方,直流での電解によるナノ単結晶の平面均質型作製を試み,一様な成長が見られることが分かった。(C)構造・物性・特性評価:本年度も前項目で得られたナノ単結晶について,構造と基礎特性評価を行った。得られた結晶について電流-電圧特性等の評価を行い,基礎特性を明らかにした。一部の材料ではスイッチング挙動を見出した。また,新たなナノ材料への展開を検討するため,可溶性ペロブスカイト材料の電子特性評価についても特性評価を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本課題では3つの研究項目,(A)材料設計・合成,(B) π電子系を持つ分子によるナノ単結晶形成条件の検討,(C)構造・物性・特性評価に従い研究展開している。(A)材料設計・合成:29年度はまず結晶作製が期待される有機導電体材料を中心にナノ単結晶作製を試みた。これらの分子は電解酸化・還元によって対成分・イオンを結晶中に取り込むことが分かり,この動的効果による物性変調を検討した。磁気機能デバイスの基盤物質としては金属フタロシアニン誘導体を用いた。29年度はデバイス構造に最適な結晶成長条件を検討した。一方,新しいπ電子系分子材料による機能開発を目指し,曲がったπ電子系を持つバッキーボウルを用いたナノ結晶化を検討した。(B)π電子系を持つ分子によるナノ単結晶形成条件の検討:2電極間のギャップへナノ単結晶の選択的作製を行い,位置選択型作製条件を検討した。基板上に微小間隔のギャップ電極を作製し,電極基板として用いた。(C)構造・物性・特性評価:29年度は前項目で得られたナノ単結晶について,構造と基礎特性評価を行った。得られた結晶について電流ー電圧特性等の評価を中心に行い,基礎特性を明らかにした。また全て大気中でのプロセスで製造できる技術の開発を目的に,インクジェット法により電極作製した基盤を用い,ナノ電解法に適用した。(A)材料設計・合成については,領域内でのコラボレーションも実現し,計画以上に新しい材料を適用することが出来た。(B)π電子系を持つ分子によるナノ単結晶形成条件の検討,及び(C)構造・物性・特性評価については,各種π電子系を有する有機化合物においてナノ単結晶の成長,及び電場効果の詳細を検討し,今後につながる結果を得た。磁気機能デバイスについても,ナノ単結晶の作製を行い,概ね期待通りの結果を得た。以上から,研究は概ね順調に進展していると考えている。

基礎特性評価のため,前項で設計・合成あるいは選択した材料についてナノ電解法の交流での電解を適用し,ナノ単結晶による架橋構造を形成させるのに最適な電解条件を検討した。一方,直流での電解によるナノ単結晶の平面均質型作製を試み,一様な成長が見られることが分かった。(C)構造・物性・特性評価:本年度も前項目で得られたナノ単結晶について,構造と基礎特性評価を行った。得られた結晶について電流-電圧特性等の評価を行い,基礎特性を明らかにした。一部の材料ではスイッチング挙動を見出した。また,新たなナノ材料への展開を検討するため,可溶性ペロブスカイト材料の電子特性評価についても特性評価を行った。(A)材料設計・合成:29年度に得られた結果を基に,再設計が必要な材料については新たに分子を設計する。(B) π電子系を持つ分子によるナノ単結晶形成条件の検討:30年度はナノ単結晶の架橋構造を用いたデバイス作製を行う。効率的にナノ単結晶を配置,配向させるための電解条件,電極構造を検討する。一方,ナノ単結晶中へのイオンの注入を試みる。一度作製した架橋構造を作用極とし,別途対極を用意することで,溶液中の金属イオンなどの小さなイオンを電気化学的手法でナノ単結晶中に注入可能である。新しいπ電子系分子材料ではバッキーボウルを中心に,ナノ単結晶化・デバイス化を試みる。(C)構造・物性・特性評価:30年度はデバイス構造が得られた全ての材料について電界効果の測定を行う。特異な効果が得られた場合には,先に調べた構造との相関を検討し,対成分の動的効果の有無について確認する。イオン注入を試みたデバイスについては,注入前後の特性を評価し,イオン注入の効果を確認する。磁気機能デバイスにおいても,シリコン基板を用いることにより,適宜電界効果の測定も可能であるため,電場・磁場双方の効果を検討する。また,プローブ顕微鏡(SPM)による電流注入なども採り入れ,多方面から構造と物性の相関を検証する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
超電導マグネット技術の基礎(総括班)

本研究班は,核融合特別研究第4班の研究活動を常時把握し,研究の効果的推進と適切な研究の方向づけを行うために編成されたもので,本年度は下記の諸活動を行った.1.総括班会議:本年度は計3回の総括班会議と状況に応じて適宜幹事会を開催し研究活動の方向づけ,重点検討項目の審議を行うとともに,総合総括班事業の提案,日米協力事業への参加,第4班主催のワークショップの企画,次年度の研究活動の検討を行った.2.ワークショップの開催:第4班では,材料→電磁現象→マグネット技術と研究の重点を移すことを当初からの基本方針としており,これまでの研究成果を,最終目標である超電導マグネット技術の研究に結集させるため, 2件〔(1)ヘリカル型装置超電導化に関する技術的問題点の調査(中間報告会)(2)先進および高温超電導材料〕のワークショップを企画し,第4班総括班事業として開催した.「先進および高温超電導材料」に関するワークショップの内容は,研究成果報告書として印刷配布された.3.課題研究の成果のとりまとめ:第4班の本年度の課題研究は,計画研究3件(内1件総括班)と公募研究9件計12件である.これらの成果は,研究成果報告会で集中的に報告討論され,成果報告書として印刷配布された. 2件の計画研究の内,マグネット構成材料の研究班ではNb_3Sn線材の評価技術や高性能化が進められた他,種々の先進超電導材料の長尺化,絶縁材・安定化材・構造材の特性評価や試験法について進展が見られた.まグネット技術班では,従来の冷却方式に加えて超臨界圧ヘリウムによる浸漬冷却方式が研究された.また,間接冷却・動的冷却等の新冷却方式や,マグネットの電磁力学的な特性評価,超音波によるクエンチ検出法等,周辺技術も含めて総合的に研究が進められた.本研究班は,核融合特別研究第4班の研究活動を常時把握し,研究の効果的推進と適切な研究の方向づけを行うために編成されたもので,本年度は下記の諸活動を行った.1.総括班会議:本年度は計3回の総括班会議と状況に応じて適宜幹事会を開催し研究活動の方向づけ,重点検討項目の審議を行うとともに,総合総括班事業の提案,日米協力事業への参加,第4班主催のワークショップの企画,次年度の研究活動の検討を行った.2.ワークショップの開催:第4班では,材料→電磁現象→マグネット技術と研究の重点を移すことを当初からの基本方針としており,これまでの研究成果を,最終目標である超電導マグネット技術の研究に結集させるため, 2件〔(1)ヘリカル型装置超電導化に関する技術的問題点の調査(中間報告会)(2)先進および高温超電導材料〕のワークショップを企画し,第4班総括班事業として開催した.「先進および高温超電導材料」に関するワークショップの内容は,研究成果報告書として印刷配布された.3.課題研究の成果のとりまとめ:第4班の本年度の課題研究は,計画研究3件(内1件総括班)と公募研究9件計12件である.これらの成果は,研究成果報告会で集中的に報告討論され,成果報告書として印刷配布された. 2件の計画研究の内,マグネット構成材料の研究班ではNb_3Sn線材の評価技術や高性能化が進められた他,種々の先進超電導材料の長尺化,絶縁材・安定化材・構造材の特性評価や試験法について進展が見られた.まグネット技術班では,従来の冷却方式に加えて超臨界圧ヘリウムによる浸漬冷却方式が研究された.また,間接冷却・動的冷却等の新冷却方式や,マグネットの電磁力学的な特性評価,超音波によるクエンチ検出法等,周辺技術も含めて総合的に研究が進められた.
細胞抗原レセプターシグナル伝達分子α4からのS6キナーゼ活性化誘導の研究

研究の要旨Bリンパ細胞は抗原受容体(BCR)の特異性が各々のクローンで異なることで獲得免疫が成立する。そのBCRからの刺激が、特異的クローンの細胞分裂と抗体産生細胞への分化を誘導する。このBCRからの、新しい活性化のシグナル伝達の機能分子としてα4分子を同定し、その解析を行ってきている。これまでのin vitroでの解析でα4分子のBCRシグナルにおける機能を明らかにしてきたが、生体の免疫応答ではどの程度の重要性があるのかについては確定されていなかった。今年度の研究ではα4分子をconditionalに欠損させる遺伝子変異マウスを作成した。この変異マウスではT細胞依存性の抗原に対する特異的な抗体産生が障害されることを観察し、α4-シグナル伝達経路が液性免疫応答に必須なことを明らかにした。本研究の意義生体防御では抗原特異的なリンパ細胞クローンが、まず抗原の刺激をうけてクローン拡大することに端を発する。この抗原レセプターシグナルによるクローン拡大は免疫抑制剤によって抑制され、移植免疫などに広く応用されている。Cyclosporin,FK506等の免疫抑制剤の作用点、作用機序はよく理解されているが、類似薬剤であるラパマイシンに関しての詳細な分子機序は明らかにされていなかった。我々の見い出したα4分子はこのラパマイシンの標的分子であり、B細胞クローン拡大、抗体産生細胞への活性化に必須な経路を遮断することが示された。また、近年TOR経路は細胞の蛋白質合成促進に関わる経路であることが明らかにされているところから、このα4分子はこれまでよく解明されていなかった蛋白質合成誘導の分子メカニズムを明らかにし、細胞の増殖制御の経路する上で重要な分子である事を示している。
４次元風圧場の感圧塗料計測技術の開発と風波表面の圧力変動場の解明

1多重露光Lifetime-PSP計測による動的剛体振動模型上の圧力変動の計測技術を確立した.振動周波数に合わせて位相を同期させ,画像信号を積算することで高精度の圧力計測ができた.2この技術を発展させてLT-PSP法により弾性振動模型上のマッハ0.89の気流中の弾性翼のフラッタ(約100Hz振動)発生時の圧力変動計測に成功した.3時間分解能10 nsのイメージセンサを開発した.これを用いて飛翔する光の連続撮影に成功した(NHKニュースで全国放送された).4小型波形模型上の風速10mの低速気流による圧力変化を強度法で検出することを試みた.風洞の幅方向平均値を使うことで流れ方向の圧力変化を捉えた.感圧塗料(PSP: Pressure-Sensitive Paint)による固体壁面上の圧力場の可視化計測法が開発されてきた。特に,時間変動の蛍光計測には10マイクロ秒程度の減衰定数の多孔性極薄PSPが開発された。さらに表面が変位する場合は、レーザのパルス照射で生じる発光の減衰特性の画像計測が有力な計測手法となる。このような計測技術をLT-PSP(Life-time PSP)と呼ぶ。本研究では,この技術を風波面上の風圧場に適用し、風波表面の気体輸送のダイナミクスの解明に役立てることを最終目的としてLT-PSPによる計測法の開を行っている。本年度は以下のような成果を得た。まず,LT-PSP計測のための感圧塗の特性を明らかにするため,ポルフィリン系のPtTFPPとPdTFPPの2種類の感圧塗料のLife Time特性に関する実験を行った。また,蛍光・燐光の減衰をホトマルチプライヤーとCMOSタイプの撮像素子をもつ高速ビデオカメラにより同時に計測を行い,高速ビデオカメラでも十分にLT-PSPで計測できることが分かった。また,高速ビデオカメラを用いてLT-PSPを行う場合の蛍光・燐光の減衰過程の適用範囲を実験的に求めた。さらに,LT-PSP計測の基本的な計測手法として、高速カメラを用いた時間分解計測法と多重露光CCDカメラを用いたゲート法の2種類の計測技術について基本的な計測技術の確認を行うとともに、平成28年度のLife-time PSP試験に向けて、JAXAフラッタ風洞における模型強制加振装置の整備と、試験に用いる強制加振用2次元CRM模型の製作を行った。LT-PSP計測に適した高速ビデオカメラとして30万画素、2千万枚/秒、連続100枚撮影の高感度裏面照射型の撮像素子を備えるビデオカメラが完成した。このカメラを用いて微弱光の高速度撮影テストを開始した。これを用いたDynamic PSP撮影の予備テストを行うことができる。LT-PSPの計測法に関する基礎部分はほぼ技術的に完成している。しかし,計測範囲が大気圧付近では計測精度が低くなることが新たに判明したため,波面上の圧力分布計測をLT-PSP法で行うための計測装置の改良が必要である。また,固定波面上の圧力分布を高速ビデオカメラで計測するための励起光等との制御や設置法の検討が必要となる。PTVによる壁面付近の計測アルゴリズムはほぼ対応できているが,トレーサーの改良において,実測に耐えうるものが出来ておらず,さらに検討する。Dynamic PSP用として開発中の、32×32画素、1億枚/秒、連続1,120枚撮影の撮像素子の開発は、プロセス上のミスがあり、開発が1年遅れている。今年度中にはテストに供用できるようになる予定である。[研究の背景と目的]航空流体力学分野で感圧塗料(PSP: Pressure-Sensitive Paint)による風圧場の計測法が開発されてきた。時間変動の計測には、燐光の減衰定数から圧力を求める方法が有力視されている。このような計測技術をLT-PSP (Life-Time PSP)と呼ぶ。LT-PSPには超高速、超高感度で、多数回の撮影に対して画像信号を画素内で積算できるイメージセンサによる撮影が理想的である。このような4次元(t, x, y, z)風圧場の画像計測技術を開発する。研究代表者は、この技術を風波面上の風圧場に適用し、風波表面の気体輸送のダイナミクスの解明に役立てる。分担者は最近の旅客機等で実用化されているカーボン繊維でできた大変形翼の風圧場の計測に適用する。[平成28年度の成果](a)大変形翼の風圧場の計測:多重露光機能付きCCDカメラと紫Laser Diodeを用いた高精度Life-Time PSP計測システムを構築し、PSP燐光寿命中の計測時間の最適化を行った。このシステムを用い、マッハ0.74の気流中の30Hzで駆動される強制振動翼上の非定常圧力分布を多重露光フェーズロックLT-PSP計測で取得することに成功した。(b) LT PSP計測カメラの開発:撮影速度1億枚/秒の専用イメージセンサのテストチップを開発した。32×32画素で連続1,120枚の画像を撮影できる。また、画像信号を各画素内で積算する機能を有する。画素数は少ないがE, Fという文字を撮影できるところまで進んだ。(c)リップル模型の圧力計測:正弦波模型を製作して風洞に設置し、可視化により、風下側の剥離や再付着点の時間的変動などの風速場の基本的な性質を調べた。(d)粒子位置情報から界面近傍せん断力の直接計測:壁面付近のPTV計測を可能にするトレーサー粒子の選択と散布法について検討した。

(理由)各研究項目について進捗にばらつきがあるが、専用イメージセンサーの開発や、マッハ0.74の気流中の強制振動翼上の非定常圧力分布の計測に成功するなど、難易度の高い技術開発項目について着実に研究成果が得られている。従って、総合的に見て順調に研究開発が進んでいる。本年度の研究で以下の成果が得られた.(1)高速振動する剛体物体について多重露光Lifetime PSPによる計測を行い,マッハ数0.89の気流中の弾性翼のフラッタ発生時の圧力変動計測に成功した.(2)正弦固定波面上の時間平均圧力場を計測できた.(3)多数回の撮影に対して最高5,000万枚/秒で連続1,220枚撮影でき,画素内で画像信号を積算して記憶できる高速イメージセンサのテストセンサを試作した.以下これらの成果について概述する.(1)多重露光Lifetime (LT)PSP計測による動的剛体振動模型上の変動圧力場計測技術を発展させ,弾性振動模型での動的大変形発生時の圧力変動をターゲットに,高速度カメラと紫Laser Diodeを中核としたSingle Shot極短時間LTPSP計測システムを構築し,マッハ数0.89気流中の弾性翼のフラッタ(約100Hz振動)発生時の圧力変動計測に成功し,翼の上下動に対応した詳細な圧力変動を取得した.(2)波面上での4次元圧力分布の測定のために,正弦波形の底面を備える風洞模型を製作した.波面上に設置した圧力計とPSPを用いたin-situ流れを用いて固定波面上の時間平均圧力場を計測した.(3)開発したイメージセンサは裏面照射撮像素子で,表面側の画素中心に4個のCollection Gatesを備えている.これらに短時間間隔で順次高電圧(VH)を与えて電荷収集することで,通常のバースト型超高速度イメージセンサのさらに4倍速で撮影できる.各電荷収集ゲートには,画素内その場積算記録のために,折りたたみループ型CCDが接続している.このCCDは先端と末端が接続してループ型を成し,それぞれが305個の要素を持つ.従って繰り返し撮影で積算された1,220枚(4×305)の連続画像の画像信号を積算して画素内に記録できる.1多重露光Lifetime-PSP計測による動的剛体振動模型上の圧力変動の計測技術を確立した.振動周波数に合わせて位相を同期させ,画像信号を積算することで高精度の圧力計測ができた.2この技術を発展させてLT-PSP法により弾性振動模型上のマッハ0.89の気流中の弾性翼のフラッタ(約100Hz振動)発生時の圧力変動計測に成功した.3時間分解能10 nsのイメージセンサを開発した.これを用いて飛翔する光の連続撮影に成功した(NHKニュースで全国放送された).4小型波形模型上の風速10mの低速気流による圧力変化を強度法で検出することを試みた.風洞の幅方向平均値を使うことで流れ方向の圧力変化を捉えた.○PSP寿命計測カメラの開発:ISASの試作カメラに前年度に開発した駆動ソフトを導入してLTPSPカメラにし、試験撮影を行って調整する。問題があれば改善する。試験撮影は急激に変化するLED照明によって行う。タイミングジェネレータで急速に周期変動するアナログ信号と、フェーズロック法の試験のためのトリガー信号を発生させ、照明との同期撮影を行う。○リップル
強大音負荷による聴皮質および蝸牛神経におけるシングルユニット神経活動の変化

本研究の目的は、耳鳴のモデルとして、動物に強大音を負荷し、その後の聴皮質および蝸牛神経における神経活動の変化を急性期と慢性期について検討することである。サリチル酸およびキニンはそれぞれ人間・あるいはラットに投与すると耳鳴を誘発することが確認されている。以前ネコにサリチル酸およびキニンを投与したところ第1次聴皮質の自発放電活動の同期性が充進し、そのことが耳鳴が起こっていることと関係していることを示唆した。以上報告されたような神経活動の変化が蝸牛神経から由来しているか、あるいは第1次聴覚野に起こっているのか明らかにすることが本研究の目的である。以前の報告では皮質からの記録はネコで行ったが、末梢の検討はほとんどモルモットで行っており、比較するためモルモットを用いた。体重300400gramのモルモットを使用し、麻酔の導入にはペントバルビタールを用いた。聴皮質からの記録は、骨を除去後、聴皮質直上の硬膜を切開し、マイクロマニピュレータを用い、電極を脳表からおよそ第1次聴皮質に042.0mm刺入し、記録を行った。記録中、脳はlight mineral oilで覆うようにした。それぞれ導出した電位はMedusa 16 channelデジタルバイオアンプで増幅し、Brain Wareを用い1つの電極から最大8つの単一ユニットに分離し、自発放電数、発火パターンについて解析した。実験の最後には大量のペントバルビタールを腹腔内投与した。昨年度は正常(未処置)のモルモットからの聴皮質からの記録に際し、種々の抵抗の違う電極、配列の違う電極などを用い記録の安定化に努めていたが、NeuroNexus Technology社製の電極(a4×4-4mm200-1250)を用いることで安定した記録が可能となり、平成18年日本耳鼻咽喉科学会で報告した。強大音負荷による聴覚機能の変化は高音域を中心に起こることが確認されているため、今年度は昨年確認したモルモットの脳における周波数分布に基づき特に特徴周波数が8kH以上と考えられる領域を中心に電極を挿入し、記録を行った。強大音負荷により聴覚閾値の上昇を認めたが、自発放電数の変化は認めず、しかし一部の動物において同期性の元進を認めた。この変化は特徴周波数が低い周波数のユニットでは明らかではなかった。このことからこれらの変化が耳鳴の発現と関係していることが推測された。すなわち両者を比較し、以前報告された第1次聴皮質の神経活動の変化が蝸牛神経から由来しているか、あるいは第1次聴覚野に起こっているのか明らかにすることである。体重300400gramのモルモットを使用した。気管切開を行いレスピレーターにて呼吸管理をして、全身麻酔を行った。この際、血圧、体温をモニターし、静脈ラインをキープし、体温は保温マットで37°Cに保つようにした。麻酔の導入にはペントバルビタールを用い、その後の麻酔の維持にはケタミンを用いた。さらに側頭部皮膚を切除し、聴皮質へのアプローチのため比較的大きめに骨を除去し、広く聴皮質を露出させた。聴皮質からの記録は、聴皮質直上の硬膜を切開し、マイクロマニピュレータを用い、4極電極を最大4本脳表からおよそ第1次聴皮質に042.0mm刺入し、記録を行った。それぞれ導出した電位はMedusa 16channelデジタルバイオアンプで増幅し、Brain Wareを用い1つの電極から最大8つの単一ユニットに分離し、自発放電数、発火パターンについて解析した。まず、聴皮質からのシングル・ユニット記録を行った。ユニットの記録は可能であるが、音に誘発される電位を安定して記録を行うことが困難なこともあり、種々の抵抗の違う電極、配列の違う電極などを用い記録の安定化に努めていた。現在、正常動物における検討は可能となり、強大音負荷後(急性期)の変化を記録中である。以前ネコにサリチル酸およびキニンを投与したところ第1次聴皮質の自発放電活動の同期性が亢進し、そのことが耳鳴が起こっていることと関係していることを示唆した。体重300400gramのモルモットを使用し、麻酔の導入にはペントバルビタールを用い、その後の麻酔の維持にはケタミンを用いた。聴

皮質からの記録は、骨を除去後、聴皮質直上の硬膜を切開し、マイクロマニピュレータを用い、電極を脳表からおよそ第1次聴皮質に0.42.0mm刺入し、記録を行った。記録中、脳はlight mineral oilで覆うようにした。それぞれ導出した電位はMedusa 16channelデジタルバイオアンプで増幅し、Brain Wareを用い1つの電極から最大8つの単一ユニットに分離し、自発放電数、発火パターンについて解析した。実験の最後には大量のペントバルビタールを腹腔内投与した。昨年度は正常(未処置)のモルモットからの聴皮質からの記録に際し、種々の抵抗の違う電極、配列の違う電極などを用い記録の安定化に努めていたが、NeuroNexus Technology社製の電極(a4X4-4mm200-1250)を用いることで安定した記録が可能となり、強大音負荷後(急性期)の変化を解析中である。本研究の目的は、耳鳴のモデルとして、動物に強大音を負荷し、その後の聴皮質および蝸牛神経における神経活動の変化を急性期と慢性期について検討することである。サリチル酸およびキニンはそれぞれ人間・あるいはラットに投与すると耳鳴を誘発することが確認されている。以前ネコにサリチル酸およびキニンを投与したところ第1次聴皮質の自発放電活動の同期性が充進し、そのことが耳鳴が起こっていることと関係していることを示唆した。以上報告されたような神経活動の変化が蝸牛神経から由来しているか、あるいは第1次聴覚野に起こっているのか明らかにすることが本研究の目的である。以前の報告では皮質からの記録はネコで行ったが、末梢の検討はほとんどモルモットで行っており、比較するためモルモットを用いた。体重300400gramのモルモットを使用し、麻酔の導入にはペントバルビタールを用いた。聴皮質からの記録は、骨を除去後、聴皮質直上の硬膜を切開し、マイクロマニピュレータを用い、電極を脳表からおよそ第1次聴皮質に042.0mm刺入し、記録を行った。それぞれ導出した電位はMedusa 16 channelデジタルバイオアンプで増幅し、Brain Wareを用い1つの電極から最大8つの単一ユニットに分離し、自発放電数、発火パターンについて解析した。昨年度は正常(未処置)のモルモットからの聴皮質からの記録に際し、種々の抵抗の違う電極、配列の違う電極などを用い記録の安定化に努めていたが、NeuroNexus Technology社製の電極(a4×4-4mm200-1250)を用いることで安定した記録が可能となり、平成18年日本耳鼻咽喉科学会で報告した。強大音負荷による聴覚機能の変化は高音域を中心に起こることが確認されているため、今年度は昨年確認したモルモットの脳における周波数分布に基づき特に特徴周波数が8kH以上と考えられる領域を中心に電極を挿入し、記録を行った。強大音負荷により聴覚閾値の上昇を認めたが、自発放電数の変化は認めず、しかし一部の動物において同期性の元進を認めた。この変化は特徴周波数が低い周波数のユニットでは明らかではなかった。このことからこれらの変化が耳鳴の発現と関係していることが推測された。
プレストレストタイドアーチ構造の耐荷力特性に関する研究

近年,既存橋梁の荷重超過や耐荷力の低下,過剰振動などが問題になっているが,これらの解決手段として,応力制御機構(PS構造),形態抵抗系(アーチ構造),それらを組合せたハイブリッド構造の考え方が有効になるものと考えられる。本研究ではプレストレスを導入した鋼およびコンクリートアーチからなるタイドアーチの耐荷力特性に関する研究を行った。1.アーチ部材が鋼,緊張材が鋼あるいはCFRPなどからなる種々のPS補剛アーチ系複合構造物の弾塑性有限変形解析プログラムを開発するとともに,耐荷力解析を行った。また,アーチリブにプレストレスを導入した場合の耐荷力特性を定量的に明らかにした。2.コンクリートには鋼のような変形性能はなく,また,コンクリート自体が圧縮には強く引張りには弱いという材料異方性を有しているため,コンクリートアーチの座屈特性は鋼アーチとは異なった座屈特性を示すものと考えられる。アーチにポリマー含浸コンクリート,タイ材に断面積の異なる緊張材(PC鋼棒,PC鋼より線,CFRPより線)を用いて,集中荷重,満載荷,半載荷の3載荷方法でひびわれ発生前までの載荷試験を行った。また,緊張材を緊張してアーチリブにプレストレスを導入した場合の力学的特性を調べるため同様の実験を行った。さらに,緊張材を変化させたときのひびわれ発生から破壊に至るまでの耐荷力特性を調べるために,前記の3緊張材を用いて実験を行った。緊張材の種類によりひびわれ発生後の力学モデルが若干異なることなどがわかった。
革新的超機能性ナノコンポジット電気絶縁材料の創製

エポキシ・シリカナノコンポジットを作製し,同試料における絶縁油中のインパルス沿面放電耐電圧を評価した。その結果,無添加試料と比べると,1wt%のナノシリカ添加で沿面放電耐電圧が10%向上し,10wt%のナノシリカ添加では逆に10%低下した。この向上効果は,ナノ粒子の電子性キャリアトラップの影響が大きく関わっていると考えられる。二次電子放出係数の測定結果から,ナノシリカ添加において二次電子放出係数がわずかに抑制されることがわかった。量子化学計算を実施し,ナノ粒子が深い電子トラップの働きを示すことを明確化できた。これらの結果が絶縁破壊電圧および沿面放電耐圧の向上メカニズムの一因であると推察した。(1)ナノコンポジット創製と基礎的特性評価:ナノコンポジット試料を独自創製した。ポリマーマトリックスはエポキシ樹脂を選定した。ナノフィラーとして,SiO2、Al2O3、BN、TiO2、BaTiO3、フラーレンを中心に試料創製を行った。添加率は0.1、0.5、1、5、10 %などにした。ナノフィラー粒径は入手可能なものでなるべく100 nm以下のものである。基本的には1mm厚の板状に成型した。電子顕微鏡観察によりナノフィラーの分散状態を把握し,本研究の狙いに最も影響のある誘電特性(比誘電率,比誘電損率)を評価した。同時にプラズマエッチング処理による試料表面改質も検討した。(2)沿面放電耐電圧実験:絶縁油中での沿面放電実験では,エポキシ樹脂にSiO2を1%添加すると放電開始電圧が10%向上した。SF6ガス中の沿面放電実験では,エポキシAl2O3マイクロコンポジットにTiO2およびBaTiO3のナノフィラーを1%添加すると沿面フラッシオーバ電圧が5%向上した。これらは世界的に例のない成果である。(3)二次電子放出係数測定:計算解析を実施した試料において、二次電子の放出量を実測した。S/Nの向上を図り、実験系を改良した。(4)量子化学計算解析: (1)で創製した試料について、モデル化を考慮した上で量子化学計算を実施した。量子化学計算にはGaussian09を用いた。これにより、ナノ粒子を添加したコンポジット材料の分子軌道を算出することにより、放電を発生・進展させる二次電子を抑制するためのポテンシャル場が形成されるか検討した。計算は(1)で述べた試料構成を基本に、添加材とその添加量を調整した分子構造モデルで実施し、次年度に創製を行うための基礎条件を導出した。研究計画を概ね予定通りに進行している。成果も予想していた傾向(ナノコンポジット化による沿面耐圧向上)が得られ,学会発表および特許出願も実施できた。1前年度に引き続き,以下の検討項目を実施した。(1)ナノコンポジット創製と基礎的特性評価:エポキシ樹脂にナノシリカ(SiO2)あるいはフラーレン(C60)を0.1,0.3,0.6,1.0,3.0,5.0 wt%などと添加し,分散性の評価および誘電特性と絶縁破壊特性を評価した。その結果,フラーレンにおいては一様分散させることで,わずか0.6wt%添加で交流絶縁破壊強度が約30%向上した。同様な結果は他のナノフィラーでは見られず,フラーレン特有の現象であると考えた。(2)沿面放電耐電圧実験:前年度からのデータ蓄積により再現性が確認できた。(3)二次電子放出係数測定:実験系を改良でき,S/Nを向上することで,評価可能となった。ナノシリカ添加試料において,ニート試料に比べてわずかではあるが二次電子放出係数が抑制されている結果が得られた。(4)量子化学計算解析:特にフラーレンがモデル化しやすいため,フラーレンとエポキシにおける量子化学計算を実施し,ディープトラップの存在を推定できた。このことが絶縁破壊向上メカニズムの一因であると推察した。(5)革新的絶縁設計指針:特定のナノコンポジット化を施す,つまり,コンポジット材料のテーラーメイド化を施すことで,新しい絶縁設計の可能性が見い出せた。更なる基礎データ蓄積と適用先への検討を重ねることで,新しい次世代電力機器の革新的な絶縁設計指針の提唱が可能であると思われる。今後も引き続き,検討を継続したい。(1)(4)前年度の試験結果および量子化学計算に基づいた試料の創製および各種測定:前年度から実施をしている量子化学計算の結果に基づき、分子構造と電子物性の関係から選択的に試料を創製し、前年度に引き続き(1)(4)の項目を評価、設計通りの性能であるか確認する。

(5)革新的絶縁設計指針:以上の研究成果で得られた知見を踏まえた上で、固体絶縁材料は比誘電率などの一般的特性の考慮で絶縁設計するのではなく、放電抑制しやすい材料開発を用いた次世代電力機器の革新的な絶縁設計指針の提唱を目指す。電気絶縁材料,高電圧工学,放電前年度に引き続き研究計画を遂行すべく,各種消耗品,旅費,その他の費用が必要である。消耗品は,各種樹脂・フィラー,電極,SF6ガスボンベ,電子部品,論文抜刷購入費。旅費は,国内打合せ,国内外の学会参加。その他は,解析用ソフトウェアリース料,電子顕微鏡利用料,学会誌投稿料。以上を予定している。
口腔癌の免疫抑制メカニズムの解析と、ニボルマブ有効症例のスクリーニングへの応用

本研究では最新イメージング解析機器「マントラ」を用いて、過去に当科で手術を受けた口腔癌患者の癌周囲に浸潤している多彩な免疫細胞を、多重免疫染色によって総合的に解析する。患者によって異なる免疫抑制メカニズムを正確に解明し、多様な免疫抑制メカニズムの中から、ニボルマブ投与効果が高いと考えられる「PD-1/PD-L1経路が免疫抑制の主体となっている癌」を抽出する手段を考案する。さらに今後ニボルマブ治療を受ける患者を対象にこの手法の妥当性を検討し、より的確な評価方法の開発を目指す。
Fcγレセプターを介したTL1A分泌産生機構の解明

ヒト末梢血CD16-単球(以下単球)の単離を行い、無刺激、免疫複合体(IC)刺激、TLR8のアゴニストであるR848による刺激およびICとR848による同時刺激の各条件におけるTNFαおよびTL1Aの産生について検討した。TNFαは6時間、18時間、24時間、48時間、72時間いずれの時点でもIC+R848同時刺激条件で最も高値であった。一方、TL1Aの産生はいずれの検体も48-72時間で産生の増加を認めるが、検体毎に高値を示す条件が異なり、一定の傾向を認めなかった。末梢血単球では各Fcレセプターのうち、FcγRII、FcγRI、FcαRは発現を認め、FcγRIII、Fcα/μR、FcμRは発現を認めなかった。こうした結果から、IgAについてもFcαRを介して単球を刺激すると考えられたため、ヒトIgAによる刺激培養を行ったところ、IgA単独刺激ではTNFα、TL1Aいずれも産生増加は認めなかったが、ICとの同時刺激によりTNFα、TL1Aいずれも産生が亢進した。炎症性腸疾患ではIgAやIgGといった免疫グロブリンにより被覆化された便中細菌が増加しており、こうした細菌が単球由来の抗原提示細胞をFcレセプターを介して刺激すると考えられる。そこで、末梢血単球をヒトIgGにより被覆化したマイクロビーズ(径1μm)により刺激を行うことで、TNFαやTL1Aの産生について検討した。末梢血単球を無刺激、IC刺激、マイクロビーズ単独およびヒトIgG被覆化マイクロビーズによる刺激培養を行ったところ、ヒトIgG被覆化マイクロビーズで刺激した条件において、6時間、48時間、72時間のいずれの時点でもマイクロビーズ単独刺激よりもTNFαの産生が亢進し、IC単独刺激条件よりも高値であった。一方、TL1AについてはIC単独刺激条件では産生が亢進したが、その他の条件では産生の亢進は認めなかった。研究計画書にのっとり、当施設の倫理委員会に研究計画を提出し、研究についての承認を得られた。これまでに健常人の末梢血からリンパ球分離液を用いて、末梢血単核球を分離し、その後、磁気ビーズを使用することで単球を回収し、フローサイトメトリーによるFcレセプターのサブタイプの発現状態の確認を行った。その結果、磁気ビーズを使用した分離法では末梢血単球のうち、CD16-CD14+単球が分離されていることをフローサイトメトリーを用いて確認した。さらに単離したCD16-CD14+単球分画はFcレセプターのうち、CD32 (FcγRII), CD64 (FcγRI), CD86 (FcαR)を発現していることを確認した。また、回収したCD16-CD14+単球を免疫複合体刺激下に培養を行い、培養上清中のTNFαとTL1Aの測定を行った.CD16-CD14+単球は免疫複合体刺激により培養6時間24時間後の上清中においてTNFαの高値が確認された.一方で、TL1Aについては培養48時間72時間において培養上清中の濃度が高値であることが確認できた。さらに、Toll様受容体8(TLR8)のアゴニストであるR848を使用して、免疫複合体刺激と同時に刺激培養を行い、TL1A分泌の抑制について確認をおこなった。R848と免疫複合体の同時刺激ではTNFαの分泌が培養48時間72時間において著明に増加し、既報の結果と同様であったが、TL1Aの分泌については既報と異なりR848によるTL1Aの分泌抑制効果は、健常人の間でばらつきがあり、現在、健常人におけるサンプル数を増やして確認中である。現在、健常人の末梢血から単球を回収し、フローサイトメトリーによるFcレセプターのサブタイプの発現状態の確認と、免疫複合体刺激下の培養を行い、培養上清中のTNFαとTL1Aの測定を行っており、また、TLR8のアゴニストであるR848を使用して、刺激培養を行い、TL1A分泌の抑制について確認中であるが、当初予定されていたTLR8アゴニスト刺激によるTL1Aの分泌抑制について、健常人サンプル間でばらつきがあり、かつ、これまでに報告されている結果と異なり、R848刺激をおこなっても、TL1Aの分泌抑制を十分に示さない結果が得られ、現在、R848の濃度を変更したり、サンプル数を増やして、上記結果が妥当なものかどうか確認中である。また、末梢血からの単球の回収率が低く、実験に十分な量の単球の確保がときに困難であることから、現在、培養条件の最適化(培養時の1条件あたりの細胞数や培養液の量、培養上清の回収時点の選定など)を行っているため、培養単球を用いたウェスタンブロットや定量的PCR(QーPCR)による遺伝子発現の確認まで至っていない。

一方、TL1Aの産生はいずれの検体も48-72時間で産生の増加を認めるが、検体毎に高値を示す条件が異なり、一定の傾向を認めなかった。末梢血単球では各Fcレセプターのうち、FcγRII、FcγRI、FcαRは発現を認め、FcγRIII、Fcα/μR、FcμRは発現を認めなかった。こうした結果から、IgAについてもFcαRを介して単球を刺激すると考えられたため、ヒトIgAによる刺激培養を行ったところ、IgA単独刺激ではTNFα、TL1Aいずれも産生増加は認めなかったが、ICとの同時刺激によりTNFα、TL1Aいずれも産生が亢進した。炎症性腸疾患ではIgAやIgGといった免疫グロブリンにより被覆化された便中細菌が増加しており、こうした細菌が単球由来の抗原提示細胞をFcレセプターを介して刺激すると考えられる。そこで、末梢血単球をヒトIgGにより被覆化したマイクロビーズ(径1μm)により刺激を行うことで、TNFαやTL1Aの産生について検討した。末梢血単球を無刺激、IC刺激、マイクロビーズ単独およびヒトIgG被覆化マイクロビーズによる刺激培養を行ったところ、ヒトIgG被覆化マイクロビーズで刺激した条件において、6時間、48時間、72時間のいずれの時点でもマイクロビーズ単独刺激よりもTNFαの産生が亢進し、IC単独刺激条件よりも高値であった。一方、TL1AについてはIC単独刺激条件では産生が亢進したが、その他の条件では産生の亢進は認めなかった。今後、培養条件の最適化を行った後、健常人の末梢血より前述の方法を用いて、CD16-CD14+単球の単離を行い、Fcレセプターからの刺激培養を継続して行い、単球細胞内のシグナル伝達や蛋白の発現について、ウェスタンブロットやQーPCR法を用いて検討を行う予定である。また、Fcレセプターのサブタイプ毎に各サブタイブの刺激抗体を使用して刺激を行い、TL1A分泌に主に作用するFcレセプターサブタイプの同定を進めてゆく予定である。さらに、フローサイトメトリーの結果からCD16-CD14+単球ではFcγレセプターの他にもFcαレセプターを発現していることが確認されていることから、Fcαレセプターからの刺激をIgA抗体を使用して行い、CD16-CD14+単球からのTNFαとTL1Aの分泌についても同様に確認を行う予定である。今後さらに、患者病理組織について、TL1Aのリスクアリルにもとづいて、炎症組織における末梢血単球由来の抗原提示細胞のサブセットの確認や組織中のTL1Aの発現や免疫複合体の沈着、IgA抗体の発現量やIgA被包細菌の有無、線維化との関連などについて、比較検討を開始する予定である。また、患者血液より末梢血単球を回収し、TL1AのリスクアリルとTL1AやTNFαなどの各種サイトカインの分泌や細胞内シグナル伝達機構との関連について、健常人で得られた結果をもとにウェスタンブロットやQーPCRなどを用いて検討する予定である。平成29年度に試薬等の購入後に残った額が小額であったため、次年度の試薬の購入などに合わせて使用するため、繰り越した.今後、平成30年度の交付金を使用して、免疫組織染色や単球の刺激培養とその後のQ-PCRやウェスタンブロットに必要な試薬を購入予定である。