hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
飢餓ストレスに応答して作動する新規エピジェネティック制御システム

RNAシークェンス解析と特異的な抗体を用いたクロマチン免疫沈降法を併用して、ショウジョウバエヒストンメチル化酵素dG9a依存的に飢餓ストレスに応答して発現が変化する遺伝子群を網羅的に同定する。またdG9aがそれらの遺伝子を制御する仕組みを明らかにする。さらに同様の条件下でメタボローム解析を実施することにより、これらの遺伝子発現にリンクして変動する代謝経路を明らかにする。このように生物個体の生死に関わる飢餓ストレスに応答して作動する新しいエピジェネティック制御の仕組みを明らかにすることが本研究の目的である。飢餓条件下に置いたショウジョウバエ野生型系統とdG9a欠失変異系統を用いたRNA-seq解析とメタボローム解析を完了し、オートファジーに関連する代謝経路と、それらの経路で重要な働きをする遺伝子の発現がdG9a遺伝子の欠失により異常になることを見出した。またdG9a欠失変異系統の脂肪体ではオートファジー活性が著しく低下していることがわかり、dG9a欠失変異系統ではオートファジーによるエネルギーリサイクル活性の低下により、エネルギーが飢餓後早期に枯渇し、生存率が低下するものと解釈できる。またdG9a欠失変異系統では、飢餓後活動量が以上に増加し、エネルギー低下に拍車がかかることも見出した。これはdG9aのようなエピジェネティック制御因子が生物行動も制御するという新しい発見である。これらの発見は、生物個体の生死に関わる飢餓ストレスに応答して作動する新しいエピジェネティック制御の仕組みとして大きな学問的意義がある。またこれらの現象は他のエピジェネティック制御Rpd3、Tip60についても見られることがわかり、最終年度の成果として論文発表を行った。また本研究を発展させて、いくつかの神経変性疾患原因遺伝子もエピジェネティック制御遺伝子と遺伝学的相互作用することもわかった。RNAシークェンス(RNA-seq)解析と特異的な抗体を用いたクロマチン免疫沈降法を駆使して、ショウジョウバエヒストンメチル化酵素dG9a依存的に飢餓ストレスに応答して発現が変化する遺伝子群を網羅的に同定する。このように生物個体の生死に関わる飢餓ストレスに応答して作動する新しいエピジェネティック制御の仕組みを明らかにすることを本研究の目的とした。これまでに飢餓条件下に置いたショウジョウバエ野生型系統とdG9a欠失変異系統を用いたRNA-seq解析とメタボローム解析を完了し、オートファジーに関連する代謝経路と、それらの経路で重要な働きをする遺伝子の発現がdG9a遺伝子の欠失により異常となっていることを発見した。またdG9a欠失変異系統の脂肪体ではオートファジー活性が著しく低下していることを明らかにした。オートファジーは主に飢餓ストレスに応答して細胞内のエネルギーをリサイクルするための仕組みである。dG9a欠失変異系統ではそのリサイクルの活性が低下したためにエネルギーが飢餓後早期に枯渇し、生存率が低下するものと考えられる。これらの発見は、生物個体の生死に関わる飢餓ストレスに応答して作動する新しいエピジェネティック制御の仕組みとして大きな意義がある。またdG9aで得られた結果を他のエピジェネティック制御因子にまで一般化するために、Rpd3、Tip60やJumonji/Jarid2に関しても同様の解析を進めた。dG9a突然変異系統と野生型成虫を飢餓条件下に置いた後、時間経過をおって全RNAを抽出後、RNA-seq解析を行い、野生型ショウジョウバエ成虫で発現するmRNA群とdG9a変異系統成虫で発現しているmRNA群を比較した。また並行して、同様の条件でGC-MSとLC-MSを用いたメタボローム解析を実施した。その結果、オートファジーに関連する代謝経路やそれらの経路で重要な働きをする遺伝子の発現がdG9a遺伝子の欠失により異常となっていることを見出した。次にオートファジーの進行に必須なAtg8a遺伝子に注目し解析した結果、dG9a遺伝子の欠失により、飢餓ストレスに応答したAtg8aの発現誘導がかからなくなることがわかった。このようにdG9が飢餓ストレスに応答したオートファジーの誘導に必須であることが明らかになった。また抗dG9抗体を用いたクロマチン免疫沈降法を試みたが、Atg8a遺伝子領域へのdG9の結合は認められずdG9によるAtg8a遺伝子発現制御は間接的なものであることが示唆された。このように当初はRNA-seq解析のみを計画していたが、メタボローム解析も完了でき、予想を上回る進展が見られた。得られた成果の一部は論文にまとめて、査読性のある国際学術雑誌に現在投稿中である。またdG9aで得られた結果を他のエピジェネティック制御因子にまで一般化するために、Rpd3、Tip60やJumonji/Jarid2に関しても同様の解析を進め、成果の一部は学術論文として報告している。

これまでに飢餓条件下に置いたショウジョウバエ野生型系統とdG9a欠失変異系統を用いたRNA-seq解析とメタボローム解析を完了し、オートファジーに関連する代謝経路と、それらの経路で重要な働きをする遺伝子の発現がdG9a遺伝子の欠失により異常となっていることを発見した。またdG9a欠失変異系統の脂肪体ではオートファジー活性が著しく低下していることを明らかにした。dG9a欠失変異系統ではオートファジーによるエネルギーリサイクル活性の低下により、エネルギーが飢餓後早期に枯渇し、生存率が低下するものと考えられる。またdG9a欠失変異系統では、飢餓後活動量が以上に増加し、エネルギー低下に拍車がかかることも見出した。これはdG9aのようなエピジェネティック制御因子が生物行動も制御する例として注目される。これらの発見は、生物個体の生死に関わる飢餓ストレスに応答して作動する新しいエピジェネティック制御の仕組みとして大きな学問的意義があり、2報の学術論文に取りまとめて発表した。またdG9aで得られた結果を他のエピジェネティック制御因子にまで一般化するために、Rpd3、Tip60やJumonji/Jarid2に関しても同様の解析を進めつつある。dG9a欠失変異系統と野生型成虫を飢餓条件下に置いた後、RNA-seq解析を行い、野生型ショウジョウバエ成虫で発現するmRNA群とdG9a変異系統成虫で発現しているmRNA群を比較した。また並行して、同様の条件でGC-MSとLC-MSを用いたメタボローム解析を実施した。その結果、オートファジーに関連する代謝経路やそれらの経路で重要な働きをする遺伝子の発現がdG9a遺伝子の欠失により異常となっていることを見出した。さらに詳細な解析を実施してdG9が飢餓ストレスに応答したオートファジーの誘導に必須であることを明らかにした。またRNA-seqデータの詳細な分析により、オートファジー関連遺伝子だけでなく、味覚・嗅覚受容体遺伝子の発現が、dG9依存的に飢餓ストレスに応答して変化することがわかった。そこで、候補として得られた味覚・嗅覚受容体遺伝子の発現をより詳細にモニタリングした結果グルコース受容体遺伝子の発現が上昇し、それに伴ってグルコース感受性が上昇していることを「吻伸展反射モニタリング」により明らかにした。さらに概日リズムを調査したところ、dG9欠失変異系統は飢餓条件下で著しい活動量の上昇を示すことがわかった。これにより、dG9a欠失変異系統では、オートファジーによるエネルギーリサイクル活性の低下に加えて、活動量上昇により、エネルギー枯渇に拍車がかかることがわかった。またこれはエピジェネティック制御因子が生物行動制御にも関与する例としても興味深い。
超幾何微分方程式における完全WKB解析

本研究では、完全WKB解析の・もとでGauss超幾何微分方程式におけるParametric Stokes phenomenaについて研究を行った。すなわちGauss超幾何微分方程式に大きなパラメータを導入した方程式で考察を行った。Parametric Stokesphenomenaは形式解であるWKB解のパラメータに関するStokes現象の解明を行うものである。大きなパラメータを導入しているためParametric Stokes phenomenaはパラメータを無限に飛ばした時の漸近挙動を解析するために重要な関係式である。また、前年度では非退化のStokes幾何ごとにVoros係数のBorel和を計算したが一部のみだった。そのためすべての場合でVoros係数のBorel和を計算し、関係性を考察した。この結果によりあるinvolutionでパラメータを移したときのParametric Stokesphenomenaを直接計算せず、この関係性を利用して導き出せることができた。さらに超幾何級数のパラメータを無限に飛ばした時の漸近挙動は交通流モデルや力学極限を考察するために必要である。よって完全WKB解析と超幾何微分方程式との関係が明らかになれば、Parametric Stokes phenomenaを利用することにより交通流モデルや力学極限など物理の研究の発展にも繋がると考えている。また、超幾何微分方程式におけるWKB解のalien derivativeについても研究を行った。このことによりWKB解のBorel変換はfixed singularityと呼ばれる特異点を持つことが確かめられた。このfixed singularityを避けながらWKB解のBorel和の解析接続を考察することによりWKB解のalien derivativeを導きだした。また、WKB解のalien derivativeの定義を利用してParametric Stokes phenomenaを導きだせた。Parametric Stokesphenomena、WKB解のalien derivativeいずれも先行結果はWeber方程式、Whittaker方程式についてであるので、不確定特異点を持っ方程式についての結果である。一方、自身の結果はGaussの超幾何微分方程式について考察しているため確定特異点のみもつ方程式について結果を得ている。この結果が自身の結果の重要な部分であると考える。(抄録なし)本研究では、超幾何微分方程式における完全WKB解析の研究を行った。古典的超幾何微分方程式は古くから様々な分野で多くの研究が行われていたが、完全WKB解析と超幾何微分方程式の関係については自身の先行結果である古典的超幾何微分方程式のWKB解のBorel和として得られる解とKummerの解の基本系の定数倍を除く線形関係が明らかになっただけであった。そのため、この定数を明らかにするために竹井先生や小池先生の先行結果であるWeber方程式やWhittaker方程式のVoros係数と呼ばれるものを古典的超幾何微分方程式で考察した。古典的超幾何微分方程式のVoros係数は先行結果であるWeber方程式やWhittaker方程式の議論を拡張することにより定式化し、具体的な表示を求めることできた。また、完全WKB解析はパラメータを無限に飛ばした時の解の漸近挙動を考察するために重要な分野である。その漸近挙動を研究するために非退化のStokes幾何のパラメータにおける分類を行った。さらに非退化StokesごとにVoros係数のBorel和を求め、比較することにより非退化Stokesごとの相互関係を明らかにした。また、各非退化Stokesの相互関係を利用してパラメトリックStokes現象と呼ばれるWKB解のパラメータに関するStokes現象の解明を行った。漸近挙動は非退化Stokeごとに考察できると考えている。そのため無限遠方にパラメータを飛ばし解の漸近挙動を考察するにはパラメトリックStokes現象は重要だと考えている。今年度得られた結果を基とし、超幾何微分方程式のWKB解と超幾何関数の関係式に合流操作を施して現在近畿大学の青木先生と高橋さんとの共同研究であるKummer方程式における完全照B解析の結果と対比させた。現在の結果として超幾何微分方程式のVoros係数とKummer方程式のVoros係数との関係を合流操作の立場から明らかにさせた。Parametric Stokes

phenomena、WKB解のalien derivativeいずれも先行結果はWeber方程式、Whittaker方程式についてであるので、不確定特異点を持っ方程式についての結果である。一方、自身の結果はGaussの超幾何微分方程式について考察しているため確定特異点のみもつ方程式について結果を得ている。この結果が自身の結果の重要な部分であると考える。研究の目標に記載した内容を研究し結果を得ることができた。さらに超幾何微分方程式のWKB解に対するパラメトリックStokes現象の解析についても研究成果を得ることができた。また、Kummer方程式のVoros係数と超幾何微分方程式のVoros係数との関係を合流操作の立場で考察することができた。完全WKB解析の立場からパラメータを無限に飛ばした時の解の漸近挙動を考察する。この時、Stokesが非退化の場合は考察できるが退化の場合は考察できない。そのため、超幾何にプランク定数の逆である大きなパラメータを導入するとき、現在の導入方法とは別の方法で導入することにより退化を非退化にさせ、退化の場合も漸近挙動が考察できると考えている。また、Voros係数だけでなく今年度得られた結果を基として超幾何関数の関係式に合流操作を施してKummer方程式の結果と対比させる。同様に、先行結果であるWeber方程式やWhittaker方程式についても超幾何関空との関係を合流操作の立場から明らかにしたいと考える。さらに、多変数超幾何微分方程式における完全WKB解析の研究も古典的超幾何微分方程式の結果を利用して、行う予定である。この、古典的超幾何微分方程式における完全WKB解析を考察した時と同様、隣接関係式を利用すると考えている。そのため多変数超幾何微分方程式の隣接関係式を求める。(抄録なし)
本態性化学物質過敏状態の動物モデルによる機序の解明

化学物質過敏状態の疾患モデルとして、低濃度ホルムアルデヒド長期曝露による生体影響を評価するために、長期間曝露するシステムを構築し、その生体影響について検討した。設定曝露濃度はWHOの室内環境ガイドライン値の80ppbおよび新築住宅等一部の環境では十分に起こりえる濃度である400ppb、および高濃度群として2000ppbとした。10週齢のC3H/Heのメスを使用し最大12週間曝露した。曝露は、夜間帯に実施し、一日16時間、週5日間の曝露を行った。一部のマウスはアレルギーモデルとして卵白アルブミン(OVA)の感作を併用した。曝露終了後に脾臓より単細胞浮遊液を作成しフローサイトメーターによりリンパ球分画の検索を、また海馬スライスを用いた電気生理学的検索を実施した。その結果、1)曝露期間中の体重増加、解剖時の脾臓、胸腺の相対臓器重量はホルムアルデヒド曝露による有意な変化は認めなかった。2)脾細胞中のリンパ球分画はOVA感作の影響は認められたが、ホルムアルデヒド曝露による大きな変化は認めなかった。3)濃度依存的なくしゃみの増加を認めるとともに、OVA感作群ではさらに増加を認めた。4)海馬CA1領域と歯状回(DG)のfeed-back抑制系の検討のため、刺激間隔5-20ミリ秒の2連続刺激で誘発した神経応答(集合スパイク電位)の比(Paired-pulse ratio)を計算した。DGで抑制の減少傾向がみられたものの、CA1領域・DGともに曝露による有意な変化はみられなかった。さらに、最近問題となっている、医学部系統解剖実習におけるホルムアルデヒド曝露について室内濃度の評価を行ったところ、1000ppbを越える実態が明らかになるとともに、実習学生が目の刺激,上気道粘膜の刺激などの各種自覚症状を訴えていることが判明した。ホルムアルデヒドガスの発生には、パラホルムアルデヒドからの昇華現象を利用したガス発生装置を用い、設定曝露濃度はWHOの室内環境ガイドライン値の80ppbおよび新築住宅等一部の環境では十分に起こりえる濃度である400ppbとした。BALB/cのメスを3週齢で購入し、4週齢より4週間曝露した。一部のマウスはアレルギーモデルとして卵白アルブミン(OVA)の投与を併用した。曝露終了後に末梢血および脾臓より単細胞浮遊液を作成しフローサイトメーター用試料とし、リンパ球分画の検索を行った。また血漿中総IgEをELISA法にて測定した。その結果、1)曝露期間中の体重増加、解剖時の脾臓、胸腺の相対臓器重量に有意な変化は認めなかった。2)曝露開始前の末梢血リンパ球分画は各群に相違なく、その後の曝露における経時変化においてもリンパ球分画は末梢血、脾細胞とも大きな変化は認めなかった。3)病理学的検討に関しても、マウスの気管・肺を光学顕微鏡を用いて検討した結果、これらの曝露条件においては確認できる病理組織学的な変化は生じないものと考えられた。4)ELISAによるTotal IgEの測定では、OVA投与により有意なIgEの増加を認めたが、ホルムアルデヒド曝露による影響は観察されなかった。以上まとめると、マウスに400ppb、4週間までの曝露では、今回対象とした指標においては有意な変化は見いだせなかった。

昨年に引き続き、化学物質過敏状態の疾患モデルとして、低濃度ホルムアルデヒド長期曝露による生体影響を評価するために、長期間曝露するシステムを構築し、その生体影響について検討した。設定曝露濃度はWHOの室内環境ガイドライン値の80ppbおよび新築住宅等一部の環境では十分に起こりえる濃度である400ppb、および高濃度群として2000ppbとした。10週齢のC3H/Heのメスを使用し最大12週間曝露した。曝露は、夜間帯に実施し、一日16時間、週5日間の曝露を行った。一部のマウスはアレルギーモデルとして卵白アルブミン(OVA)の感作を併用した。曝露終了後に脾臓より単細胞浮遊液を作成しフローサイトメーターによりリンパ球分画の検索を、また海馬スライスを用いた電気生理学的検索を実施した。その結果、1)曝露期間中の体重増加、解剖時の脾臓、胸腺の相対臓器重量はホルムアルデヒド曝露による有意な変化は認めなかった。2)脾細胞中のリンパ球分画はOVA感作の影響は認められたが、ホルムアルデヒド曝露による大きな変化は認めなかった。3)濃度依存的なくしゃみの増加を認めるとともに、OVA感作群ではさらに増加を認めた。4)海馬CA1領域と歯状回(DG)のfeed-back抑制系の検討のため、刺激間隔5-20ミリ秒の2連続刺激で誘発した神経応答(集合スパイク電位)の比(Paired-pulse ratio)を計算した、DGで抑制の減少傾向がみられたものの、CA1領域・DGともに曝露による有意な変化はみられなかった。さらに、最近問題となっている、医学部系統解剖実習におけるホルムアルデヒド曝露について室内濃度の評価を行ったところ、1000ppbを越える実態が明らかになるとともに、実習学生が目の刺激,上気道粘膜の刺激などの各種自覚症状を訴えていることが判明した。
周波数コムのモード間量子相関制御による大規模クラスタ状態の生成

超短パルスレーザーが光ファイバを伝播する際の主として4波混合過程を利用して、ファイバ出射後の広帯域スペクトルの周波数モード間に量子論的相関が発生可能である。まず、広帯域スペクトルを固有値分解解析し、直交固有関数(シュミッドモード)を摘出するためのマルチ周波数モード間量子相関解析理論を新たに構築した。その結果、ゼロ分散波長でのファイバ伝播においては、高次の周波数モードまでの高いスクイージングが得られることを明らかにした。さらに、ファイバ入射パルスのスペクトル位相を最適化制御することにより、4つのスペクトル帯それぞれをモードとしたあらゆる形状の4モードクラスター状態が達成できることを実証した。ファイバ中の量子状態の発展を量子非線形シュレディンガー方程式で表し、ファイバの入射地点と出射地点の量子状態の線形な関係性を数値解析的に得たうえで、これをオイラー分解することにより可分なスクイーズド光の複素電界スペクトルとスクイージングレベルが得られる手法を提示した。この解析の結果、ゼロ分散領域の高非線形フォトニック結晶ファイバを用いることで数十数百のスクイーズド光を並行生成可能であることが判明した。また、従来よく用いられていたソリトン伝搬によるスクイーズド光生成では、高ピークパワー・高非線形を保った伝搬により、並行生成数は2個程度であるものの、20dB以上の高いスクイージングレベルが達成可能であることがわかった。また、以上の計算では、入射のパルスの形状はフーリエ限界パルスを仮定し、ファイバの特性と出力の量子相関の解析のみに注目していた。しかし、出力の量子相関は入射パルスのスペクトル位相に依存する。これを利用して、最適化制御により出力の量子状態が任意のものになるように入射パルスをアダプティブに変化させることで、任意の量子状態を得るようなスキームを考え、このスキームの有用性を数値解析的に示した。ターゲットとした量子状態は4つの周波数帯に形成されたクラスター状態である。この4者間のクラスター状態は4パターンのT形、12パターンの線形、3パターンの四角形がある。ファイバの量子非線形シュレディンガー方程式を用いて考案したスキームを数値解析モデルによって解析したところ、これらの全パターンのクラスター状態は入射パルスに対する最適化制御のみで達成可能であることを示すことに成功した。ファイバ非線形光学効果を用いてフェムト秒レーザーパルスの周波数モード間に量子相関を形成する研究に関しては、非線形シュレーディンガー方程式を用いた数値モデルによるシミュレーションにより2つの大きな成果を得た。(1)周波数モード間の群速度分散が無視できる条件では4波混合過程を通じて複数の周波数モード間で直交位相スクイージングが形成できることが明らかになった(2)ファイバに入射するレーザーパルスの周波数位相を適応制御することで、N=4の量子クラスターモードを自在に制御して生成することが可能であることが明らかになったこれらの成果は、フェムト秒レーザーを用いた周波数間量子相関形成に極めて重要な知見であるが、一方で、実験に用いる波長1550 nmの低雑音モード同期レーザーの自作においては、予想外にCr:YAGレーザーの利得が低く発振に至っていない。レーザー励起の際の熱誘起複屈折による偏光特性に起因している可能性を得ているが解決に至っていない。超短パルスレーザーが光ファイバを伝播する際に発生する主として4波混合過程を利用して、ファイバ出射後の広帯域スペクトルの周波数モード間に量子論的相関が発生可能である。そこで、多数の直交固有周波数モード間で制御された量子相関を発生し、さらに多モード間量子もつれ状態を発生する研究を行った。第一に、広帯域スペクトルを固有値分解解析し、直交固有関数(シュミッドモード)を摘出するための、マルチ周波数モード間量子相関解析理論を新たに構築した。これは、周波数モード間の共分散行列を用いた解析手法であり、直交固有関数の抽出と、量子相関を各モード毎に計算することが可能である。その結果、ゼロ分散波長でのファイバ伝播において高次の周波数モードまでの高いスクイージングが得られることを明らかにした。この理論解析に対応させて、波長800 nmフェムト秒レーザーパルスのファイバ伝播実験を行い、16x16の共分散行列を計測してシュミッドモードを抽出することにはじめて成功し、モード毎の光子数スクイージングを評価することに成功した。一方、周波数モード間のクラスター状態の生成に関しては、エンタングルさせたい任意の独立したN個の周波数帯を決め,ファイバ入射パルスの周波数位相を最適化制御することによって,周波数モード間クラスター状態生成を行った.光源には石英ファイバの異常分散領域にあたる1550

nm波長帯のフェムト秒レーザー、および高非線形偏波保持フォトニック結晶ファイバのゼロ分散領域付近に中心波長をもつTi:Sapphireレーザを想定した.異常分散領域とゼロ分散領域それぞれにおいてN=4モードクラスター状態の数値解析を行い、ファイバ入射パルスのスペクトル位相を変化させることにより,4つのスペクトル帯それぞれをモードとしたあらゆる形状の4モードクラスター状態が達成されることを実証した。.(1)実験での量子相関形成を実証するために、低雑音1550nmフェムト秒レーザーの構築を急ぐ。すでに、信号光および局所発振光(LO)用の周波数位相制御用波形整形器の準備は出来ている。現状では、結晶の冷却の不均一さが原因で、熱誘起複屈折で局所的に偏光特性が乱れ、ブリュースター角の端面で損失が生じてる可能性が高い。両面直角研磨の結晶を用いて確認し、冷却系の改良を行い、フェムト秒レーザー発振を実現する。(2)波形整形したLO光と信号光の平衡ホモダイン計測結果を入射光の波形整形器にフィードバックさせる実験系を構築し、パルス全体のスクイージングにおいて機能することを確認する。原理は昨年度理論モデルから実証済みである。(3)レーザーパルスの帯域内に設定した4つの周波数モード間での量子クラスター状態を(2)の方法で入射レーザーパルス波形を適応制御で形成できることを実験的に確かめる。(4)(3)で各クラスター状態用に最適化されたパルス波形を切りかえることで、クラスター状態を切り替えることが可能であることを実証する。(5)クラスター状態の最適制御生成においてモード数をスケーリングすることは、計算機モデルで計算時間が膨大になることから、実験において、モード数を増加させ実験上のスケーラビリティに関して知見を得る。超高速レーザー光学および量子光学2015年度の研究において、実験用に準備していたCr:YAGフェムト秒レーザーの発振が実現しておらず、そのために実験を見越した光学部品等の準備において2015年度予算の支出を100%満たすに至らなかったため。50000円以下の少額であるので、2016年度のCr:YAGフェムト秒レーザーの冷却系の改良におて2016年度予算と合算して、部品の購入を行うことで対応する。
エナメルタンパクの骨代謝コントロールメカニズムの解明-エストロゲン関与の可能性-

本研究では、歯周組織再生を期待して広く用いられているエムドゲインの主成分であるアメロジェニンが、エストロゲン低下時にみられる骨代謝変化に影響をあたえるメカニズムを調べた。アメロジェニンスプライスアイソフォームの1つであるLRAPは、エストロゲン低下時にみられるIL-6、シクロオキシゲナーゼ2(COX2)、プロスタグランジンE_2(PGE_2)の産生上昇を抑制し、結果的に破骨細胞の形成を抑制する可能性が示唆された。また、一酸化窒素(NO)合成酵素(iNOSおよびeNOS)の発現を変化させ、結果としてNOの上昇させることで、エストロゲン低下時の骨密度低下を防止している可能性が示された。歯周組織再生を期待して広く用いられているエムドゲイン(EMD)はその効果が認められているものの、作用機序が依然として不明である。我々はエムドゲインの主成分であるエナメルタンパクのアメロジェニンが、卵巣摘出マウスの骨代謝に影響を与えることを発見した。卵巣摘出時などのエストロゲン量の変化はIL-6の産生を増加し結果的にRANKLの発現を増加すること、骨芽細胞の一酸化窒素(NO)の産生量を変化させ骨量に影響を与えることが判っており、アメロジェニンはこれらのシグナル経路を変化させている可能性がある。そこで本研究では、「アメロジェニンは、エストロゲン低下時にみられるIL-6、シクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)、プロスタグランジンE2(PGE2)の産生上昇を抑制し、結果的にRANKLの発現上昇を抑制することで、破骨細胞の形成を抑制する。」「アメロジェニンはNOの発現を上昇させることで、エストロゲン低下時のNO産性低下を補い、骨密度低下を防止する。」という仮説を、アメロジェニンTGマウスや骨系細胞の培養を通じて検証する。今年度は8週齢の、全長アメロジェニンをI型プロモーター下で骨に特異的に発現するトランスジェニックマウス(以下TGマウス)と野生型マウスに卵巣摘出術を施し、8週後に長管骨より骨髄間葉系細胞を採取しLPS存在下または非存在下で培養を行った。その後RNAを抽出しリアルタイムPCR法にて、IL-6、COX-2、RANKLなど骨代謝関連の遺伝子発現を比較したところ、アメロジェニントランスジーンの有無によってこれらの遺伝子発現に差が生じることが示唆された。今後は、卵巣摘出トフンスジェニックマウスの表現型をNOとの関連から探索し、in vitroの結果と合わせて評価を継続して行っていく予定である。歯周組織再生を期待して広く用いられているエムドゲインはその効果が認められているものの、作用機序が依然として不明である。エムドゲインの主成分であるアメロジェニンはマラッセの上皮遺残にも発現しており、アメロジェニンの役割を解明することは、矯正治療における病的歯根吸収のメカニズム解明や、新規歯周病治療薬開発など歯科臨床に貢献する有益な情報につながると考えられる。卵巣摘出時(OVX)などのエストロゲン量の変化はIL-6の産生を増加し結果的にRANKLの発現を増加すること、骨芽細胞の一酸化窒素(NO)の産生量を変化させ骨量に影響を与えることが過去の研究から判っており、OVX時のアメロジェニン過剰発現トランスジェニックマウスの表現型から、アメロジェニンはこれらのシグナル経路を変化させている可能性がある。本年度は、「アメロジェニンはNOの発現を上昇させることで、エストロゲン低下時のNO産性低下を補い、骨密度低下を防止する。」という仮説を、アメロジェニンTGマウス由来骨髄間葉系細胞の培養を通じて検証した。すなわち、TGマウスと野生型マウスに卵巣摘出術を施し、8週後に長管骨より骨髄間葉系細胞を採取し、短期間培養後NO合成酵素(eNOS,iNOS)の遺伝子発現量の変化をリアルタイムPCR法で測定した。結果、アメロジェニンアイソフォームのうちLRAPを発現するトランスジェニックマウスでは、野生型と比較してOVXを行った時のeNOS、tNOSの発現量が有意に低下していることが確認された。現在NOの産生量変化をELISAで確認すると共に、NO産生の変化のメカニズムを検索中である。本研究の結果から、アメロジェニンによる骨代謝変化の証拠およびメカニズムを掴めればよいと考えている。我々は以前エムドゲインの主成分であるエナメルタンパクのアメロジェニンが、卵巣摘出マウスの骨代謝に影響を与えることを発見した。

卵巣摘出時などのエストロゲン量の変化はIL-6の産生を増加し結果的にRANKLの発現を増加すること、骨芽細胞の一酸化窒素(NO)の産生量を変化させ骨量に影響を与えることが判っており、アメロジェニンはこれらのシグナル経路を変化させている可能性がある。そこで今年度は「アメロジェニンはNOの発現を上昇させることで、エストロゲン低下時のNO産性低下を補い、骨密度低下を防止する。」という仮説を、骨系細胞の培養を通じて検証した。野生型マウスおよびTGマウス頭蓋冠由来骨芽細胞をLipopolysaccharide(LPS)存在・非存在、エストロゲン添加・非添加の組み合わせで24時間・48時間培養後、培地を回収しNitrate/Nitrite Colorimetric Assay Kitを用いて、NO産生量を比較検討し現在解析中である。昨年度のリアルタイムPCRの結果と合わせて考察を行い、結果を国際誌に投稿準備中である。アメロジェニンは従来エナメル芽細胞のみに発現していると考えられてきたが、マラッセの上皮遺残にも発現しており、アメロジェニンの役割を解明することは、矯正治療における病的歯根吸収のメカニズム解明につながる可能性がある。サイトカインやNOの骨との関連性に関する研究は数々あるが、エナメルマトリクスがインターロイキンやNOの発現あるいはシグナル経路に影響を与える新たな可能性が示唆されたことから、歯周病治療に用いられているエムドゲインの作用機序の一端を明らかにすることに寄与できたと考えられる。
量子化学計算によるAl_2O_3原子層CVDのプロセス設計

MOS-FETの従来のゲート酸化膜材料であるSiO_2には、LSIの微細化や低消費電力化に伴いゲート絶縁膜の薄膜化が進むにつれ、直接トンネルリーク電流の問題が発生する。薄膜化の限界は1.5nm程度と言われており、近年、SiO_2にかわる材料として、高誘電率材料(High-K)が注目を集めている。SiO_2に比べ誘電率の高い物質であれば、膜厚を厚くしてもSiO_2と同程度の容量が得られるため、性能を保ちながらもトンネルリーク電流を抑えることが出来るはずであり、Al_2O_3,ZrO_2,HfO_2など高い比誘電率をもつ物質がその候補に挙げられている。その中でもZrO_2は非晶質であるという点でSiO_2と類似の性質を持つため、Siとの界面における熱的安定性に優れ、その利用が期待されている。しかし、ZrO_2のゲート酸化膜としての利用に際しては、Siとの界面構造の歪みに起因する界面欠陥が問題とされてきた。本研究の目的は界面の構造特性が半導体のバンド構造に与える影響を解析、ゲート酸化膜としての信頼性に与える影響を原子レベルから明らかにすることであり、これを構造のモデリング、その構造の電子状態計算の2つの要素に分けて行った。前者は、大規模系における構造を求めるには有効な分子動力学法によって、後者は求めた構造に対する第一原理計算によって行った。モデリングにより観測された特徴、(1)Si-O結合距離の歪み、(2)Zr-O結合距離の歪み、(3)Zr原子間に存在する格子間酸素、のうち禁制帯中への界面準位という形で影響が表れたのは(2)と(3)であった。特に(3)は価電子帯のすぐ上に現れるためゲート酸化膜の性能への影響が特に大きいものと考えられる。Al_2O_3原子層CVDに関して、金属化合物原料、シリコン基盤の2点について量子化学計算を用いてプロセス設計を行うことを目的とした。金属化合物原料としてAl(CH_3)_3とAlCl_3、シリコン基盤として、OH終端した場合を対象とし、酸化剤としては水を考えた。OH終端したシリコン基盤上のAl_2O_3原子層CVDとして以下の初期吸着反応過程を考えた。(A)金属化合物原料としてAl(CH_3)_3(TMA)を用いた場合:(1)Si-OH+Al(CH_3)_3->Si-O-Al(CH_3)_2+CH_4 (2)Si-O-Al(CH_3)_2+2H_2O->Si-O-Al(OH)_2+2CH_4 (B)金属化合物原料としてAlCl_3(TCA)を用いた場合:(1)Si-OH+AlCl_3->Si-O-AlCl_2+HC l(4)Si-O-AICl_2+2H_2O->Si-O-Al(OH)_2+2HCl。各反応過程の活性化エネルギー、反応経路を計算し、反応機構の比較を行った。計算結果からTMAとH_2Oを原料とした場合、系の全エネルギーは反応が進むほど下がり、TCAとH_2Oを原料とした場合では系の全エネルギーは反応が進むほど上がる事が判明した。TMAを用いた場合はトータルのエネルギー変化が約-100kcal/molで発熱反応、TCAの場合は+10kcal/mol強で吸熱反応となった。TCAを用いた場合、吸熱なので反応が進みにくいことが予想され、これはTCAを用いる場合はTMAよりも高い温度でALCVDを行わなければならない事実とも一致した。以上原子層CVDにおいて、如何にして、膜厚の制御性や均一性が達成されうるかについて、その機構を解明し、最適なプロセス設計のための指針を得た。
東地中海諸国の政治・社会における縁故主義についての実証的研究

本研究の目的は、シリアにおける地縁、血縁を通じた政治参加の実態を近隣諸国との比較や量的調査の手法を通じて解明することである。期間全体を通じ、シリアと隣接国での政情の混乱や治安状況が悪化し、レバノン、ヨルダンでの現地調査などの作業の一部は断念を余儀なくされた。しかし、シリア紛争への国際的関心の高まりを受け、セントアンドリューズ大学シリア研究所、チェコ科学アカデミー、トルコ中東戦略研究所で対外的な成果発信の機会を得るとともに、これらの機関を通じたネットワークの構築を達成した。また、シリアのアサド政権による地縁、血縁集団の選択的取り込みの実態を明らかにし、紛争の実態把握のために重要な成果を上げた。レバノン、シリア、イラク、ヨルダンの各国の国会について、現職議員の名簿を作成し、個々の議員の民族・宗派・部族的な出自を中心に、諸資料と照合の上地縁・血縁などについての情報を整理した。本研究でさまざまな地縁・血縁集団の政治参加の実態解明を目指すシリアは、法的に宗派・民族・部族などの諸集団に国会の議席の割り当てが明示されているイラク、ヨルダンと異なり、特定の地縁・血縁集団を対象とする明示的な議席の割り当てが行われていない。また、不文律と不正確な人口推計に基づいて宗派ごとに閣僚ポストや国会での議席、公務員の役職を配分しているレバノンの体制とも異なり、何らかの不文律に基づいて役職が配分されているか否かについても明らかではない。しかし、本年度の研究活動を通じ、シリアの国会には、同国に存在する各種の民族・宗派・部族集団がかなり網羅的に代表を輩出していることが明らかになった。すなわち、現在のシリアにおいては、中央政府には諸集団を国会に参加させることを通じて彼らを政権の支持者・同盟者として取り込み、個々の集団の側には国会への参加を契機に中央政府との関係を強化し、利益誘導の機会を確保するという、相互に利益となる関係が成立していると言える。その一方で、こうした取り込みと権益確保の関係は、シリアの「全ての」地縁・血縁集団を対象としているわけではなく、特定の部族が国会に参加する機会を失っている事例や、ウラマーと呼ばれるイスラーム学者が構築するネットワークの間では政府と提携して政治的地位を得る者の範囲が非常に限られている事例も明らかになった。平成26年度はイラクで国会議員選挙が行われたため、最新の選挙で選出された議員の名簿を作成した。また、選挙の実施に備えてイラクの部族についての辞典・名鑑類を調達して、個々の議員の地縁・血縁的背景についての調査を進めた。イラクでは、2014年6月以降「イスラーム国」の攻勢が激化し、これへの対応が重要な課題となったが、「イスラーム国」の活動地域に居住する諸部族がイラクの政治体制やその中での権益の配分に不満を持ち、「イスラーム国」を利用するかのようにして権益の拡大を図った部族や政治勢力が存在したことが指摘されている。実際、「イスラーム国」はイラクにおける勢力回復のため、地元の諸部族の権益と共存可能な形で利権の奪取を図ったり、イラク政府と諸部族との不和に乗じて支持の拡大を図ったりしていたことが明らかになった。レバノンにおいては、隣国シリアでの紛争の影響を受けて治安が悪化したが、シリア紛争に深く関与するヒズブッラーに対するレバノン人の態度について分析した。一般には、シリア紛争の当事者となったことによってレバノン人のヒズブッラーに対する支持は低下したと考えられているが、シリア人難民の流入やレバノンでの治安悪化により、秩序の維持・回復を担う主体としてヒズブッラーに対する支持や期待は保たれている傾向が明らかになった。「イスラーム国」に関連して、外国人戦闘員の流入が世界的な問題となった。従来国際的に活動するイスラーム過激派組織に外国人が参加するためには、戦闘員自身の血縁関係や、組織に合流するための手引きをする地元の地縁・血縁集団などとの関係が重要だった。しかし、近年「イスラーム国」に合流した者の中には、ヨーロッパ出身者など「イスラーム国」のが活動するシリア・イラクと全く縁のない者や、インターネット上でのやり取りのみに依拠して合流までの旅程を歩む者も多数いることが判明した。本研究の目的は、シリアにおける地縁、血縁を通じた政治参加の実態を近隣諸国との比較や量的調査の手法を通じて解明することにある。研究実施期間中、シリアにおける紛争が激化するとともに、比較対象であるレバノンやイラクにおいても政情の混乱が深刻化したが、そのような情勢下にあったが故にむしろ本研究の意義は高まった。平成27年度には、研究成果の発信の一環としてセントアンドリューズ大学で開催された国際会議やトルコ中東戦略研究所主催のシンポジウムで報告するとともに、シリア、レバノンの政治・経済で重要な役割を担うアルメニア人についての現地調査を行った。期間全体を通じては、シリアと隣接国での政情の混乱や治安状況の悪化のため、レバノン、及びヨルダンで現地調査の拠点構築や連携先のを確立する作業の一部は断念を余儀なくされた。しかし、シリア紛争への国際的な関心が高まり、これについての研究実施や成果発信の機会が増したことを受け、セントアンドリューズ大学シリア研究所(25年度、27年度)、チェコ科学アカデミー(26年度)、トルコ中東戦略研究所(27年度)で対外的な成果発信の機会を得るとともに、上記の各機関を通じたネットワークの構築を達成した。また、シリア紛争の中で当初は「時間の問題」と考えられていたアサド政権が依然として存続し、これが短期間のうちに崩壊するめどが立たない中、アサド政権による地縁、血縁集団の選択的取り込みの実態を明らかにし、紛争の実態を解明する上で重要な成果を上げた。

本研究の目的は、シリアにおける地縁、血縁を通じた政治参加の実態を近隣諸国との比較や量的調査の手法を通じて解明することである。期間全体を通じ、シリアと隣接国での政情の混乱や治安状況が悪化し、レバノン、ヨルダンでの現地調査などの作業の一部は断念を余儀なくされた。しかし、シリア紛争への国際的関心の高まりを受け、セントアンドリューズ大学シリア研究所、チェコ科学アカデミー、トルコ中東戦略研究所で対外的な成果発信の機会を得るとともに、これらの機関を通じたネットワークの構築を達成した。また、シリアのアサド政権による地縁、血縁集団の選択的取り込みの実態を明らかにし、紛争の実態把握のために重要な成果を上げた。26年度は、イラクの政治・社会における部族の役割についての情報交換・資料収集・研究拠点の構築のためヨルダンへの出張を予定していたが、出張予定時期が「イスラーム国」による邦人殺害事件と重なったため出張の見送りを余儀なくされた。その一方で、本研究の関心分野で研究活動を行う研究者や機関のうちヨルダンのアンマンで活動するもの複数との接触や協力の取り付けを達成し、アンマンに拠点を構築するという目標を最低限達成できた。また、「イスラーム国」についての報道や研究業績が多数発信されたため、その中から本研究に関連する資料・情報を得ることができた。チェコ共和国科学アカデミーで開催された国際会議にてシリアの部族や宗教家の政治参加の実態について報告を行った。会議への出席を通じ、おもにヨーロッパ諸国で活動する研究者とのネットワークの構築や最新研究動向についての情報交換を行うことができた。地域研究27年度は本研究事業の最終年度にあたるため、成果の発信に重点を置く。発信の場としては、日本中東学会、英国のセントアンドリューズ大学シリア研究センターを予定している。シリア、イラクでの現地調査は引き続き困難であるため、研究のさらなる発展のためレバノン(ベイルート)、アンマン(ヨルダン)での情報・資料収集の方との確立、研究の拠点の構築を図ることによって対処する。本年度は、レバノンで国会議員選挙が実施され新たな議会が成立する予定だったが、選挙は延期され、実施のめどが立たなくなった。このため、25年度に計画していたレバノンへの出張は見送った。その結果、レバノンの国会の最新の状況についての情報収集・整理や、同国を拠点とした資料と情報を収集する体制の構築は当初計画より遅れることとなった。その一方で、シリアの部族やイスラーム宗教界の国会への参加についての資料・情報の収集と照合は当初計画より順調に進み、国会議員名簿の作成が大幅に進展した。これは、シリア紛争が長期化する中、シリアの政治や社会についての研究が盛んに行われ、その成果が多数公開されたことに起因すると思われる。また、平成25年6月に英国のセントアンドリューズ大学シリア研究センターで開催された国際会議にてシリア紛争の中での部族の役割の重要性を指摘する報告を行った。同会議では、英国の研究者を中心にシリアの政治・社会における部族や宗教勢力の役割についての最新の研究状況についての情報交換を行うこともできた。25年度、26年度の成果を発信する活動を重視し、国内外で研究報告を行う。
思春期の精神病理に対する情動・認知的自己制御力の影響に関する発達行動遺伝学研究

今年度は、以下の点について実施した。1、質問紙本調査(2回目)を実施し、約900家庭(一部新規参加家庭数を含む)からの回答を得た。2、内分泌実験本調査を実施し、26組52名の参加を得た。3、両調査で得られたデータを元に、学会発表(於日本双生児研究学会第28回学術講演会、第18回精神神経内分泌免疫学研究集会)をおこなった。内分泌実験で得られたデータを用い、一卵性差異法による予備的解析をおこなった。その結果、(1)第二次性徴初来年齢、(2)エストラジオールの分泌量、(3)ネガティブ表情(怒り表情)への注意の引きつけ、それぞれと抑うつ傾向との関連は、非共有環境要因の媒介によるものであることが示された。これらの結果から、思春期の子どもの抑うつ症状を低減させるには、表情理解に関する社会的スキル訓練など、子ども個人への心理的介入や援助が有効であると考えられた。質問紙調査で得られたデータを用い、行動遺伝分析をおこなった。その結果、絶望感の持ちやすさや刺激志向性といったパーソナリティ特性と、喫煙・飲酒行動との間には正の相関関係がみられ、それらの関連は、共通する非共有環境要因の媒介によるものであることが示された。この結果から、思春期の喫煙や飲酒といった逸脱行動へは、子どものパーソナリティ特性に着目した心理的介入が有効である可能性が示唆された。また、喫煙行動に対する、共有環境要因の有意な影響が見られたことから、家庭レベルでの環境調整も重要であると考えられた。25年度が最終年度であるため、記入しない。1、研究参加者に双生児研究の概要を知ってもらうためのHPを作成した。2、慶應義塾大学文学部倫理委員会より、研究実施上の倫理的配慮の方法について承認を受けた。3、質問紙予備調査を実施し、質問紙本調査で使用する項目について確認した。4、質問紙本調査(1回目)を実施し、約1000家庭からの回答を得た。5、内分泌実験の予備実験をおこない、実験方法やホルモン分析方法について確認をした。6、質問紙本調査で得られたデータを元に、学会発表をおこなった。今年度得られたデータの予備的解析から、自己制御力に関わる気質(実行制御)に含まれる、行動抑制の制御・注意の制御・行動始発の制御の個人差は、遺伝要因と非共有環境要因で説明されることが示された。これを踏まえ、個人内の要因である気質が、思春期における反社会的行動との関連において遺伝要因と環境要因がどのように関連しているか、本調査データに対して相関因子分析モデルによる多変量遺伝分析をもちい検討をおこなった。その結果、児童後期以降の子どもの行動抑制の制御が低いと、反社会的傾向が高まり、その関連においては遺伝要因が両者を負に相関させる影響を及ぼすことが示された。また、年齢があがるにつれて遺伝要因の影響がより大きくなることが示された。これらのことから、思春期の子どもの反社会的傾向については、問題行動自体を介入対象とするとともに、行動抑制の制御などその子の気質・パーソナリティに焦点をあてた対応をすることがより効果的である可能性が示唆された。95万円を繰り越し、平成25年度の質問紙調査票発送の際に新たに抽出した家庭を追加して発送した。倫理委員会からの承認に予定よりも時間がかかったものの、今年度計画していた質問紙調査予備調査、質問紙本調査、内分泌実験予備実験をそれぞれ大きな問題なく実施することができた。また、質問紙本調査のデータを元に成果を学会発表することができた。質問紙本調査(1回目)のデータ分析結果をもとに、内分泌実験の対象者を選出し、実験参加の案内を送付する。内分泌実験の本実験を実施する。
消化管抑制性T細胞の分化制御機構の解明と炎症性腸疾患治療への応用

本年度は消化管における腸内細菌不応答性の新たなメカニズムの解明の研究を行った。我々はSOCS1欠損マウスとT細胞、B細胞を持たないRag欠損マウスを交配しSOCS1/Rag欠損(DKO)マウスを作成した。このマウスは生後3ヶ月以降に重篤な腸炎を発症し死亡した。Tregの移入によってこの腸炎は軽快した。このときIL-10欠損Tregでは治癒できなかった。以上の結果からSOCS1/DKOマウスではIL-10/Tregの系が働かないために、腸内細菌を起因とした高サイトカイン(特にIFNγ)によって発症することが明らかとなった。この原因を探るために、腸粘膜層抽出液にサイトカイン産生を抑制する物質がないか検索を行った。その結果消化管粘膜層ではPGE2の産生が極めて高くこれが樹状細胞やマクロファージからのTNFやIL-12の産生を抑制することを見いだした。特にLPS+IFNγの刺激の場合はSOCS1欠損樹状細胞では抑制が破綻していた。すなわちPGE2がSOCS1依存性の抑制系である可能性が考えられる。そこでCOX阻害剤の投与によりPGE2レベルを減少させた。COX阻害剤は野生型マウス(IL-10/Tregシステムは正常)には影響を与えなかったが、Rag欠損(IL-10/Treg系がない)では重直な腸炎を発症した。ちょうどSOCS1-DKOマウスと同じく、Rag/COX阻害剤腸炎も腸内細菌の除去もしくはIL-10/Tregの移入によって軽快した。消化管には腸内細菌に対するふたつの抑制系としてIL-10/TregとPGE2系が存在し、IL-10の系はIFNγが存在しても作用するがPGE2系はIFNγシグナルによって破綻することが示唆された。消化管においては食物抗原や腸内細菌由来抗原を含む種々の外来抗原に対する免疫寛容が成立しているため、消化管に存在する抗原提示細胞はnaive T細胞を抑制性T細胞に分化させやすい、寛容誘導型の性質を有している可能性が以前から指摘されてきた。近年この考えを支持する論文が複数報告されている。特に消化管に存在するCDllc陰性の抗原提示細胞やレチノイン酸産生樹状細胞はTh17よりもiTregを誘導しやすいとされる。一方、T細胞欠損マウス(RAG欠損マウス)にnaive T細胞を移入すると大腸炎が発症する。この事実は、消化管に存在する抗原提示細胞が全身の他所の抗原提示細胞に比べより'寛容誘導型'である、とする前述した考えに矛盾する。この移入実験が示唆する事は、消化管における寛容状態の維持には制御性T細胞(Treg)が不可欠であるという事実であり、Treg非存在下においては消化管の抗原提示細胞は基本的にimmunogenic(免疫原性)である、という事にほかならない。我々は、「Tregの存在下においてのみ、消化管の抗原提示細胞は寛容誘導型の性質を発揮する」と考えればこの矛盾が説明できると考え、Treg存在下での樹状細胞の性質変化、特に、Tregによる樹状細胞の修飾(教育)が存在するか、に照準をあて解析を行う事とした。現在までの結果では、この予測を支持する結果が得られている。すなわち、Treg存在下では、これによって産生される豊富なIL-10により抗原提示細胞はTLR刺激に低応答性となっており、iTreg誘導に有利な状況となっている。またTregによって教育された樹状細胞ではわずかではあるがTGF-b産生能が亢進している、しかし一方でTregによって教育された樹状細胞ではTLR感受性が亢進し、TLR刺激によりIL-12p70やTNFaを高産生し、一旦Tregと接触すると樹状細胞は炎症性になるという矛盾した結果が得られている。つまり、当初の予測ではTregによる樹状細胞の教育が寛容の本態があると考えていたが、寛容の維持にはTreg-Tcell間の直接の働きが本来重要であり、樹状細胞はTregのみと接触するとむしろ免疫応答を賦活化する、すなわち寛容を解除する作用が有するという仮説が考えられる。今後さらに解析をすすめ結論を得たい。炎症性腸疾患の発症および進展にはサイトカインの異常な産生、もしくはサイトカインバランスの破綻が深く関わることが明らかにされている。すなわちIFNγやIL-4などの炎症性サイトカインの過剰な産生の他、抑制性サイトカインであるIL-10やTGFβを産生するTr-1型ヘルパーT細胞、Th3型ヘルパーT細胞、あるいは、CD4CD25FoxP3陽性の制御性T細胞(Treg)の機能の欠損が炎症性腸疾患発症の引き金となる事が示されている。興味深いことにTGFβ単独ではFoxp3陽性Treg(iTreg)を誘導する。本研究では炎症性腸疾患治療を目ざし、Th3の本体を明らかにしiTregの誘導を促進させTh17を減少させる方法論を開発することを目標とした。Th3はナイーブT細胞をTGFβ、IL-4およびIL-10存在下で抗CD3抗体にて刺激したときに得られ、iTregはTGFβおよびIL-2存在下で抗CD3抗体にて刺激したときに得られるとされる。Th3とiTregの差異について明らかにするために様々な検討を行ったところ、Th3分化条件ではIL-10の誘導は高いがFoxp3の誘導が極めてすくないこと、iTregと比べるとはるかにsuppression活性が弱いことがわかった。これは主にIL-4がFoxp3の発現抑制に働くためであった。

以上の検討によりTh3はTr1とiTregが混在した不均一な集団と考えられる。さらにFoxp3プロモーターの解析を行いTGFβによるFoxp3誘導に必要な領域を同定した。その結果exon1とexon2の間の領域にSmad結合領域が2個タンデムに存在し近傍にNF-AT結合サイトが存在する領域が必要であることがわかった。ナイーブT細胞においてTGFβによって誘導されるFoxp3は不安定でIL-4によってFoxp3の発現は抑制される。IL-4によって活性化されるSTAT6がFoxp3のプロモーター領域に結合しSmadのリクルートを抑制した。本年度は消化管における腸内細菌不応答性の新たなメカニズムの解明の研究を行った。我々はSOCS1欠損マウスとT細胞、B細胞を持たないRag欠損マウスを交配しSOCS1/Rag欠損(DKO)マウスを作成した。このマウスは生後3ヶ月以降に重篤な腸炎を発症し死亡した。Tregの移入によってこの腸炎は軽快した。このときIL-10欠損Tregでは治癒できなかった。以上の結果からSOCS1/DKOマウスではIL-10/Tregの系が働かないために、腸内細菌を起因とした高サイトカイン(特にIFNγ)によって発症することが明らかとなった。この原因を探るために、腸粘膜層抽出液にサイトカイン産生を抑制する物質がないか検索を行った。その結果消化管粘膜層ではPGE2の産生が極めて高くこれが樹状細胞やマクロファージからのTNFやIL-12の産生を抑制することを見いだした。特にLPS+IFNγの刺激の場合はSOCS1欠損樹状細胞では抑制が破綻していた。すなわちPGE2がSOCS1依存性の抑制系である可能性が考えられる。そこでCOX阻害剤の投与によりPGE2レベルを減少させた。COX阻害剤は野生型マウス(IL-10/Tregシステムは正常)には影響を与えなかったが、Rag欠損(IL-10/Treg系がない)では重直な腸炎を発症した。ちょうどSOCS1-DKOマウスと同じく、Rag/COX阻害剤腸炎も腸内細菌の除去もしくはIL-10/Tregの移入によって軽快した。消化管には腸内細菌に対するふたつの抑制系としてIL-10/TregとPGE2系が存在し、IL-10の系はIFNγが存在しても作用するがPGE2系はIFNγシグナルによって破綻することが示唆された。