hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コベネフィットを考慮した最適なＣＯ２排出削減タイミングに関する研究

本研究では, 70地域分割を施した長期最適化型世界エネルギー需給モデルを用いて,産業革命前からの世界平均地上気温上昇幅を2°C以下に抑制する気候変動制約の下でのCO2排出削減対策がもたらすコベネフィットを定量化するとともに,そのようなコベネフィットを考慮した上で最も費用効果的なCO2排出削減タイミングを導出した。その結果,世界48地域全体での大気汚染物質排出量の減少,一次エネルギー輸入依存度の低下,一次エネルギーの多様化がもたらされることを明らかにした。また,世界のCO2排出量は2020年には2010年レベルから減少し,その後2050年までほぼ一定で推移することを導いた。長期エネルギー需給モデルにおいて、世界各地域の地域的特徴を考慮した上で、風力、太陽光、波力等の出力変動を伴う電源の電力系統への接続を詳述する改良をほぼ完了し、これらの電源の競争力の評価、これらの電源が競争力を持つ可能性が高い地域の特定、これらの電源の世界地域別の最適導入パターンの導出、を行うことができる分析フレームワークを構築した。その成果として、まず、厳しい気候変動制約下における、再生可能エネルギー電源(海洋エネルギー電源を除く)の2050年までの世界地域別の最適導入パターンの導出結果を紹介した論文を執筆し、査読付き国際Journal誌に掲載された。次に、海洋エネルギー電源として海洋温度差発電と波力発電に着目し、厳しい気候変動制約下におけるこれらの電源の競争力の評価、及び、これらの電源が競争力を持つ可能性が高い地域の特定を行った結果を紹介した論文を執筆し、査読付き国際Journal誌に掲載された。さらに、現在高い関心を集めているシェールガス等の非在来型化石燃料の資源量やコストに関する最新情報を入手し、長期エネルギー需給モデルにおける、非在来型化石燃料に関するデータの更新を行った。その成果として、厳しい気候変動制約下における、コールベッドメタン及びシェールガスの競争力評価、それら非在来型天然ガスの2050年までの世界地域別の最適導入パターンの導出、それら非在来型天然ガスの導入が世界各地域のエネルギーセキュリティに与える影響の評価を行った結果を紹介した論文を執筆し、査読付き国際Journal誌に掲載された。第一に、エネルギーの生産・変換・利用の際に生じる、SO2、NOx、PM、VOC、COの排出を長期エネルギー需給モデルに組み込み、CO2排出削減対策が大気汚染緩和に貢献するというコベネフィットを定量的に評価できるフレームワークを構築した。その成果として、CO2排出削減対策が自動車からの大気汚染物質の排出量削減に貢献する度合について検討した論文を執筆し、査読付き国際Journal誌Applied Energyに掲載された。第二に、上述の大気汚染物質の排出に伴う外部費用を、排出源別・大気汚染物質種別・地域別・時点別に推定した。そして、推定した外部費用を、上述の改良を施した長期エネルギー需給モデルに組み込み、大気汚染物質排出の外部費用を考慮した上で最も費用効果的な技術選択・燃料選択ができるフレームワークを構築した。その成果として、大気汚染物質の外部費用を考慮した場合の、自動車部門における最も費用効果的な技術選択・燃料選択を導出した論文を執筆し、査読付き国際学会論文として採択された。第三に、長期エネルギー需給モデルにおいて、世界各地域の地域的特徴を考慮した上で、風力や太陽光等の出力変動を伴う電源の電力系統への接続を詳述する改良を行い、これらの電源の競争力を評価できるフレームワークを構築した。この点については完全に成し遂げたとまでは言えず、いくつかの点において確認の必要性はあるものの、概ね改良は終えたところである。その成果として、原子力代替電源として、これらの自然エネルギー電源が果たし得る役割について検討した論文を執筆し、査読付き国際学会論文として採択された。世界全体を70地域に分割した最適化型長期世界エネルギーシステムモデルにおいて、大気汚染物質(SOx, NOx, PM)の排出量とエネルギー供給安定度(一次エネルギー自給率,一次エネルギー多様化度)を算出できるように改良を施した。そして、同モデルを用いて、プラグイン・ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車といった次世代自動車の大規模普及が、世界全体のCO2排出量、大気汚染物質排出量、エネルギー供給安定度に与える影響を2050年までの時間範囲で定量評価を行った。その成果について同志社大学でのITECシンポジウムで発表するとともに、同志社大学ITEC Working Paperとして取りまとめた。さらに、大気汚染物質の排出について、排出源別、大気汚染物質種別、地域別、時点別に貨幣価値換算を行い、モデルの目的関数であるコスト現在価値換算の総和にフィードバックする内部化を行った。現在、そのような改良を施したモデルの計算結果と得られた政策的含意について取りまとめを行っており、論文執筆の準備を行っている段階である。また、1エネルギーアクセスの向上、2危険な気候変動の回避、3大気汚染の緩和、4エネルギー供給安定度の向上、を同時に実現する、2100年までの世界のエネルギー需給シナリオに関して包括的な文献調査を行い、レビュー結果を著書「Handbook of Environmental Economics in Asia」の第7章としてとりまとめた。応募者が構築した, 70地域分割を施した長期最適化型世界エネルギー需給モデルREDGEM70に対し, (1)同モデルに適用すべき妥当な割引率について先行研究のレビューを行い設定する,(2)SO2,NOx,PM,VOC,COの5種類の大気汚染物質の排出量を地域別・排出源別に導出可能な構造とする,(3)太陽光や風力といった出力変動を伴う電源の電力系統への導入を詳細にモデル化する,という更新を加えた。

その上で、同モデルを, CO2排出量制約を課さない場合と課す場合について計算を行い, CO2排出量制約を課した場合,同制約を課さない場合と比較して, (1)上述の5種類の大気汚染物質の排出量, (2)エネルギー供給安定度(具体的には,一次エネルギー輸入依存率とShannon-Wiener Diversity Index)がどのように変化するかを定量的に算出し, CO2排出削減がもたらし得るコベネフィットを定量的に明らかにした。その結果, CO2排出量制約を課した場合の同制約を課さない場合と比較した,世界全体での2020年から2050年までの累積での大気汚染物質排出量の削減率はSO2が39.7%で最も大きく,次いでNOxが23.8%,次いでPMが12.9%,次いでVOCが12.6%,次いでCOが7.3%という順となった。また,世界全体でみた一次エネルギー輸入依存率及び一次エネルギーの多様性を定量的に示す指標であるShannon-Wiener Diversity Indexが, CO2排出量制約を課した場合,同制約を課さない場合と比較して大幅に改善されるという結果が得られた。本研究では, 70地域分割を施した長期最適化型世界エネルギー需給モデルを用いて,産業革命前からの世界平均地上気温上昇幅を2°C以下に抑制する気候変動制約の下でのCO2排出削減対策がもたらすコベネフィットを定量化するとともに,そのようなコベネフィットを考慮した上で最も費用効果的なCO2排出削減タイミングを導出した。その結果,世界48地域全体での大気汚染物質排出量の減少,一次エネルギー輸入依存度の低下,一次エネルギーの多様化がもたらされることを明らかにした。また,世界のCO2排出量は2020年には2010年レベルから減少し,その後2050年までほぼ一定で推移することを導いた。本研究を遂行する上で必須のステップである、1経済成長モデルを構築してエネルギー需給モデルにリンクすること、2技術の製造コストが内生的に変化する習熟効果を表現すること、3エネルギー供給安定度を定式化してモデルに導入すること、を行う上で必要な、解法可能な非線形計画モデルの構築が予想以上に困難であり、未だ構築に至っていないため。エネルギー学1モデルでの世界地域分割数を減らす等によりモデルの変数の数を減らす、2モデル構築・解法ソフトウェアXpressを提供している(株)MSIのサポートサービスの利用、3エネルギー供給安定度を定量的に示す指標としてこれまで導入を試みてきたShannon-Wiener index以外の非線形指標(例:Herfindahl-Hirschman index)の導入、または、エネルギー輸入依存率のみ考慮して非線形性を除外すること、を中心とした対策を講じることにより、経済成長モデルとエネルギー需給モデルのリンク、技術の製造コストの内生的表現、エネルギー供給安定度のモデルへの導入、を行って、解法可能な非線形計画モデルとして定式化される長期最適化型世界エネルギー需給・経済統合モデルの構築に全力を投入する。
高血圧発症における「塩分メモリー」の存在証明と、その局在および発症機序の検討

以前より、高血圧モデル動物において、高血圧発症早期の6週齢から14週齡に一過性の高食塩投与を行うと、正常食に戻しても高血圧が持続する「ソルトメモリー」現象を確認している。その機序として、高食塩投与による腎細動脈血管傷害が「ソルトメモリー」形成に寄与する可能性を示した。また一過性に高食塩を投与し、「ソルトメモリー」を確認したDSラット(Dahl食塩感受性ラット)を同週齡の無処置のラットに移植したところ、血圧上昇、反対に無処置のラットを同週齡の「ソルトメモリー」を確認したラットに移植したところ、移植後に血圧低下を認めた。今回、腎移植による、除神経に伴う血圧への影響、さらに移植に伴う血圧の変化の影響を明らかにするため、これまでの移植実験と同様に、一過性に高食塩食を投与し、同程度の血圧で「ソルトメモリー」を確認したDSラットを各々、ドナー、レシピエントとして腎移植を行い、さらに無処置のDSラット同士でも腎移植をおこない、移植後tail-cuff法で、血圧測定を行った。腎移植後明らかな血圧の変化は認めなかった。以上より、腎移植による除神経、腎移植そのものでは、血圧変化は明らかでなく、「ソルトメモリー」の主座は腎臓にあることが示された。また、一過性高食塩投与後、約3ヶ月間正常食に戻したDSラットの腎臓の検体を使用し、尿細管間質障害、ENaCの活性化の有無を検討したところ、明らかな尿細管間質障害、ENaCの持続的な活性化は認められなかった。さらに、高血圧発症早期における減塩食投与の影響を確認するため、6週齢から14週齢まで、正常食、減塩食を投与後、14週齢以降は高食塩食を持続的に負荷する群を作成し、各群における血圧の変動をtail-cuff法にて観察した。減塩食投与群は、正常食投与群に比較して、有意な血圧変化は認められず、減塩食によるメモリー効果は明らかとならなかった。
遺伝性ならびに稀少発症の腎癌の腫瘍化機構解明と診断マーカー・治療標的の探索研究

遺伝性ならびに稀少発症の腎癌は両者を合わせて現在10種類以上が知られるようになったが、いずれもその病態および分子発症機構はまだ不明な部分が多く、したがって有効な治療法も確立されていない。本研究ではこれらの稀な腎癌に焦点を当て、分子生物学ならびに分子遺伝学的解析手法を駆使して腎癌腫瘍化に関わる機構を明らかにする。得られた情報から腎腫瘍の診断に有用な新規マーカーを同定し、また新たな治療法の開発を加速させる。
災害復旧クラウドソーシングにおける分散型タスクルーティングに関する研究

本研究の目的は、マルチホップ遅延耐性ネットワークにおいて、クラウドソース化された救援・復旧タスクを効率的にモバイルユーザに割り当てる分散型タスクルーティングを設計し、災害復旧クラウドソーシングの基盤技術を開発することである。平成30年度は、モバイルユーザが接触すぐ毎に動的にタスク割当ての判断を行うといった動的なタスク割当てを考慮した手法を導入した。動的アルゴリズムは、前年度に提案した手法に比べて、性能指標であるメイクスパンを向上させることができる。性能評価は、シミュレーションによって提案手法の有効性を示した。モビリティトレースとしては、ダートマス大学が中心となって運営しているCRAWDADプロジェクトで公開されているモバイル端末の実レースを用いた。研究成果は国内研究会で発表するとともに、IEEEコミュニケーションソサエティのフラグシップカンファレンスであるINFOCOMやIEEEコンピュータソサエティ主催の国際会議であるIPCCCに採択された。今年度は、前年度に提案したグリーディ法を応用した遅延耐性ネットワークを介した災害復旧タスク割当てアルゴリズムを動的アルゴリズムとして設計し直して、性能を向上させた。モビリティトレースを用いたシミュレーションによって提案法の有効性を示した。またモビリティとレースとしては、ダートマス大学が中心となって運営しているCRAWDADプロジェクトで公開されているモバイル端末の実レースを用いた。また提案手法をAndroidへ実装するための環境を整え、プロトタイプの実装に取り掛かっている。平成31度は、以下の要領で課題に取り組む。本研究課題が提案したタスク割当アルゴリズムは、各端末のモビリティを解析して効率的なタスクの割当を目的としたものであった。しかしタスクを処理するワーカの専門性は考慮されていない。そこで最終年度では、災害復旧作業におけるモバイルクラウドソーシングモデルの拡張を検討する。品質を考慮したオンラインタスク割当問題を定式化し、パフォーマンスとタスク品質の双方のバランスを取ることができるアルゴリズムを考案する。同時にモバイル端末を用いて本年度に提案したタスク割当てアルゴリズムの実装を行う。平成29年度は、まず災害復旧時において人間が行うタスクのモデル化を考察した。人間が処理する物理的なタスクは複数のワーカが協調して取り組む必要があるため、本研究ではこの様なタスクを協調タスクとしてモデル化できることを明らかにした。次に効率的なタスク割当ての指標をメイクスパンと呼ばれる指標を用いて定式化を行った。更にモバイルクラウドソーシングにおける最適タスク割当て問題はNP困難な問題であることを証明した。また、最適な割当てを行うためには、各ワーカがタスクを開始するまでのアイドル時間を最小化することが必要であることを示した。そこでグリーディ法を応用して、局所的に仕事開始までのアイドル時間を最小化するようなタスク割当てアルゴリズムを提案した。性能評価は、ワークステーションを用いたシミュレーションによって提案手法の有効性を示した。モビリティトレースとしては、ダートマス大学が中心となって運営しているCRAWDADプロジェクトで公開されているモバイル端末の実トレースを用いた。研究成果は国内研究会で発表するとともに、IEEEコミュニケーションソサエティ主催の国際会議であるICCに採択された。災害復旧時における複数のワーカが協調して取り組むタスクのモデル化において、従来のタスク割当てモデルの適応は困難であった。そこで本研究では、協調タスクという概念を導入するとともに既存モデルを拡張することによって新たな遅延耐性ネットワークベースのタスク割当てモデルを定式化した。協調タスクの導入により、アルゴリズム設計の目的関数となるメイクスパンの定式化が容易に行えた。予定通り、グリーディ法を応用した効率的なタスク割当てアルゴリズムを提案し、オープンソースのモビリティーとレースを用いて提案手法の有効性を示すことが出来た。平成30度以降は、以下の要領で課題に取り組む。本年度に提案した手法は各モビリティ特性を解析してタスク割当てを行うオフライン的な手法である。そのためモバイルユーザが接触すぐ毎に動的にタスク割当ての判断を行うといった動的なタスク割当てを考慮していない。そこで平成30年度は、本年度に提案した、災害復旧作業におけるモバイルクラウドソーシングモデルの拡張を検討する。オンラインタスク割当て問題を定式化するととおに動的タスク割当てアルゴリズムを考案する。

同時に、モバイル端末を用いて本年度に提案したタスク割当てアルゴリズムの実装を行う。平成31度は、以下の要領で課題に取り組む。本研究課題が提案したタスク割当アルゴリズムは、各端末のモビリティを解析して効率的なタスクの割当を目的としたものであった。しかしタスクを処理するワーカの専門性は考慮されていない。そこで最終年度では、災害復旧作業におけるモバイルクラウドソーシングモデルの拡張を検討する。品質を考慮したオンラインタスク割当問題を定式化し、パフォーマンスとタスク品質の双方のバランスを取ることができるアルゴリズムを考案する。同時にモバイル端末を用いて本年度に提案したタスク割当てアルゴリズムの実装を行う。提案手法の実装に必要なモバイル端末が予定額より安価に購入できたため次年度使用額が生じた。国際会議での発表を予定しているので、旅費に充てる。
プラナリアの有性化に必須な核内受容体に対する脂溶性リガンドの同定と解析

分化多能性幹細胞を持つ自由生活性の扁形動物であるプラナリアは、無性生殖が可能であり、必要な時に生殖器官を分化して有性生殖も行なうことができる。自然界では環境要因の変化が刺激となり有性化に必須な機構がオンになることで、分化多能性幹細胞から生殖器官への分化の休眠状態が打破されるが、これまで有性化に必須な機構は不明であった。申請者は環境刺激ではなく化学物質の刺激でプラナリアを有性化する系を用いて、ついに必須な分子機構として核内受容体Dr-NHR1の関与をつきとめた。本研究では、この核内受容体に対する脂溶性リガンドとその合成酵素遺伝子の同定を行ない、また、脂溶性リガンドの産生制御機構を明らかにする。
農作物の組織・細胞レベルにおけるオゾン防御機構の解明

地表オゾン濃度の上昇は、農作物生産に大きく影響すると予測される。本研究は、農作物のオゾン防御機構の解明により、影響の予測精度向上と影響緩和策の策定に資することを目的として行った。研究の結果、オゾンの影響程度が生育時期や品種で異なること、影響の違いが抗酸化物質量と関連する場合のあること、その一方でオゾン自体よりもオゾンへの植物の応答で生じた余剰エネルギーや酸化性物質の影響が大きいことなどが分かった。イネの成長に及ぼすオゾンの影響について、次のことが分かった。1.時期別のオゾン曝露がイネの収量に及ぼす影響を調べたところ,幼穂形成期の曝露の影響が最も大きいことが分かった。2.光合成速度は,すべての生育時期でオゾン曝露によって低下した。3.水稲の品種間で,オゾンが収量に及ぼす影響を比べたが,幼穂形成期の影響が最も大きいのはどの品種とも共通であったが,収量への影響め出方が異なった。すなわち,日本型品種では穂数の減少が大きく,一方インド型品種では一穂モミ数が大きく瀕少した。以上のようにオゾンがイネに及ぼす影響は生育時期によって異なり,幼穂形成期の影響が最も大きいこと,しかも収量の低下がモミ数の減少によることが分かった.コムギでは,主に千粒数の減少により収量が低下することがわかってきたが,イネの減収はそれとはしくみが異なることになる。従って,今後はソース機能だけでなく,シンク形成に及ぼすオゾンの影響にも着目する必要がある.シンクの形成には,幼穂形成時の炭水化物や養分の供給が重要と考えられているので,従来着目していた止葉よりも早い段階での光合成や養分吸収に及ぼすオゾンの影響に焦点を当てることが必要である.また,シンク形成へのオゾンの影響が品種によって異なるしくみについても,光合成の応答で説明できるかどうかを,確かめることが必要である.中国の開放系オゾン暴露実験で、コムギ4品種の収量に及ぼすオゾン濃度上昇の影響を調べたところ、4品種ともオゾン濃度上昇で減収すること、減収の主な要因が粒重の低下にあることが分かった。収量の減少に有意な品種間差は無かったが、粒重の低下には有意な品種間差がみられたことから、オゾンによるコムギの減収には品種間で違いがあるものと考えられた。こうしたコムギの減収を葉の気孔を経由したオゾン吸収量と関係づけるためのモデルを開発し、従来よりも良く減収程度を表せることが分かった。中国での開放系オゾン暴露実験では、この他に、オゾン濃度上昇によってコムギの倒伏が激化することが示された。オゾンは光合成機能に影響するので、特に光合成の明反応に注目して分子生物学的解析を行った。反応中心であるD1/D2タンパク質を調べたところ、オゾン曝露により遺伝子発現量が有意に減少したが、D1タンパク質量に有意な変化は見られなかった。光合成における外気から葉緑体までのCO2拡散は、気孔コンダクタンスと葉肉コンダクタンスに制御されている。これらは環境に応じて変化するがその変化の方向が一致する場合が多い。特に乾燥ストレス下では、両コンダクタンスとも低下する。乾燥ストレス条件下における気孔の閉鎖にはABAが関与することが知られている。ABA合成能力を欠くタバコの変異体を乾燥条件にさらしても、気孔の閉鎖がみられず、葉肉コンダクタンスも低下しなかった。この変異体にABAを与えると、気孔が閉鎖し、葉肉コンダクタンスも低下した。これらの結果から、ABAが葉肉コンダクタンスの制御にも関与しているものと考えられた。葉の気孔経由で取り込まれたオゾン量に基づくオゾンドウスによって、中国の開放系オゾン暴露実験で観測されたコムギの収量低下を的確に記述できた。その際、実験に用いた4品種のうち、1品種が他の品種よりもオゾンの影響が大きかった。ヨーロッパの実験結果よりは、中国の実験結果のほうが収量低下が大きく、品種の違いによるものと考えられた。オゾンを含む酸化ストレスへの植物の応答で重要な役割を果たすSOD遺伝子の発現量を解析した。細胞質性のSOD遺伝子の発現量に変化が見られなかったのに対し、ミトコンドリア性、葉緑体性、ペルオキシソーム性のSODは、いずれも遺伝子発現量が有意に減少した。過酸化脂質の指標であり、様々なストレスのマーカーとなるTBARSの値は、オゾン曝露開始24時間後に有意な増加を示した。染色試薬を用いて活性酸素の発生部位を継時的に観察したところ、オゾン曝露開始24時間から48時間に、葉脈に沿う斑点状に活性酸素の発生が見られた。しかし、活性酸素の発生源の一つであるとされるNADPHオキシダーゼには、比活性の有意な変化が見られなかった。植物の気孔開閉におけるアポプラスト(細胞壁を主体とする細胞膜外の葉組織)の役割を明らかにするために、高CO2濃度への気孔閉鎖応答を、剥離表皮を用いた実験系で調べた。その結果気孔閉鎖のシグナルが、アポプラストの液相を通じて、葉肉(葉の内部組織)から伝えられていることが明らかになった。
炭素ー水素結合の活性化による分子変換

研究計画に従い、炭化水素のCーH結合を金属錯体あるいは金属担持触媒を用いて活性化し、これに官能基を導入することにより機能性物質に導く新反応の開発を行い、その触媒作用機構の追求による基礎化学への展開を行った。各分担者による主な成果を次に記す。1.ベンゼンとO_2から直接フェノールを得ることがCO存在下のパラジウム触媒によって成しとげられ、条件検討の結果Pb基準1270%という液相反応では最高の収率に達することが出来て内外の注目を集めた。2.第二アミンのα位CーH結合の活性化による脱水素イミン合成の新反応を低原子価ルテニウム触媒を用いて成功した。合成原料として重要な1ーアザジエンや、ジヒドロキノリン体の合成法として重要である。3.パラジウム触媒を用いて複素環アリルエステルから縮合環複素芳香族化合物が高収率で得られることを見出した。本法は複素環の特定位置に酸素官能基を導入できる合成化学的に重要な反応である。4.パラジウム錯体による芳香族アルデヒドのCーH結合を活性化反応を利用し、8ーキノリンアルデヒドがピペリジン、COと反応し、αーケトアミドを定量的に生成することを見出した。この高率反応の機構を解明し、αーケトアミドの選択的合成法に指針を得た。5.アルカンのCーH結合をPbを用いて活性化し、COとの反応によって脂肪族カルビン酸を一段階で合成することに初めて成功した。これまで合成反応の原料として利用困難であった種々のアルカン類が工業的にも利用可能となるのでその意義はきわめて大きい。6.Alーポルフィリン錯体による非対称ケトンのジアステレオ選択的還元、ケトンのメタル化、非ヘム鉄錯体による芳香族CーH結合活性化反応によるヒドロキシル化、ロジウム錯体によるエチニルシラン類のCーH結合の活性化をへる二量化反応等の新反応の開発に成功した。
非線形楕円形境界値問題の解の研究

交附された補助金によって研究代表者は、教養部内の研究協力者と共に小グループによる研究会出席・研究計画、研究打合せのための出張を行い、研究成果をあげることが出来た。以下にその概要を示す。非線形楕円形偏微分方程式の境界値問題において、方程式の楕円性が解の値(例えば0)によって退化する場合、ヘルダー連続な弱解を作ることは相当に難かしい問題である。研究代表者は先にウラルチェバの方法を改良し相当一般的な方程式についてデイリクレ問題を考え非負でヘルダー連続な弱解の存在を示した。この方法は更に荒木眞によって連立な方程式系に拡張され、水谷裕は非負でない解の場合に単独な方程式に拡張した。研究代表者は荒木、水谷と共に今回上の結果を連立方程式系に拡張しそのことを1993年1月京都大学数理解析研究所における「変分問題非線型楕円型方程式の諸問題」研究集会において講演を行った。この結果は1993年数理解析研究所講究録に掲載される予定、また1994年Advances in Mathematical Sciences and Applications vol.1に掲載が決定している。一方横井嘉孝はホワイトノイズの正値超汎関数とそれに対応する測度の特徴付けをなした。この結果は然るべき学会誌に投稿すべく、唯今準備中である。
低弾性インプラントのメカノバイオロジーとストレスシールディング効果

生体骨とより近似した弾性率・強度を有し,インプラント体から生体骨へ伝達される応力の緩和が期待される,生体と力学的に調和したチタン合金であり,生体への毒性もなく,アレルギーの原因となりうる元素を含まないTi-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNTZ)合金は,その合金表面をリン酸カルシウム膜によるコーティングを施すことによって,生体骨との骨結合能は増加し,歯科用インプラント材料への応用が期待でき,他領域においてもバイオマテリアルとしての有効性が示唆された.本研究は,弾性率の異なるインプラントをラット大腿骨に埋入しオッセオインデグレーション獲得後,インプラント体から直接伝達される荷重によって生じるインプラント周囲骨の動態を,マイクロCT,FEMを用いて三次元的に解析・定量することで,ストレスシールディング効果等を勘案したメカノバイオロジカルな観点から組織学的,力学的に評価することにより,インプラント体に望まれる適切な弾性率,機械的強度に関する科学的根拠を得ることを目的とする.Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金(TNTZ),Ti-Nb-Sn合金の加工を行い,実験に必要な試料の大きさに成形することに成功した.試料の大きさは,動物実験用に直径1mm,長さ2mmのシリンダー型ミニインプラントとし,さらに細胞実験のために直径10mm,厚さ1mmのディスク状とした.これら作製した試料の表面にリン酸カルシウムによるコーティングを施し,表面性状を変化させた.作製した試料をラット大腿骨に埋入し,純チタンとのオッセオインテグレーション能を比較・検討した.また,細胞実験では,ディスク上にて骨芽細胞を培養し,細胞の増殖能や骨分化メーカーの発現を検索した.これらの結果より,今回製作した低弾性を有するチタン合金インプラントは,純チタンと同程度の細胞毒性を有し,さらに動物実験において,純チタンと同程度,もしくは有意に生体骨との骨結合能は増加し,インプラント材料をはじめとする生体材料としての有効性が期待された.生体骨とより近似した弾性率・強度を有し,インプラント体から生体骨へ伝達される応力の緩和が期待される,生体と力学的に調和したチタン合金であり,生体への毒性もなく,アレルギーの原因となりうる元素を含まないTi-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNTZ)合金は,その合金表面をリン酸カルシウム膜によるコーティングを施すことによって,生体骨との骨結合能は増加し,歯科用インプラント材料への応用が期待でき,他領域においてもバイオマテリアルとしての有効性が示唆された.歯科インプラントは欠損補綴治療法として確立され,インプラントに関する研究は即時・早期荷重プロトコールの開発等とともに,生体と力学的に調和したインプラント体の開発という新しい領域に進んでいる.生体骨に近似した弾性率・強度を有し,インプラント体から生体骨へ伝達される応力の緩和が期待される,すなわち,生体と力学的.生物学的に調和したインプラントの開発である.本研究は,弾性率・強度が生体骨に近似した低弾性チタン製合金を加工し,インプラント体に応用することで,メカニカルストレスによるインプラント周囲骨の動態を,ストレスシールディング効果等を勘案したメカノバイオロジカルな観点から組織学的,力学的に評価することにより,インプラント体に望まれる適切な弾性率,機械的強度に関する科学的根拠を得ることを目的とする.本年度は,4060Gpaの低弾性を有するTi-Nb-Sn合金を動物実験モデル用ミニインプラントに加工する方法を検討した.ミニインプラントは直径1mm,長さ2ミリのシリンダー型の試料とした.Ti-Nb-Sn合金の成型方法として,超音波カッターによる削合,線引き加工,ワイヤー放電加工による成型を試み,試料のサンプルを作製することに成功した.各々の成型方法によってTi-Nb-Sn合金自体の物性や金属表面形態にどうのうような影響を与えるか,さらにこの成型方法の違いが動物実験に与える影響を現在検討を行っている.平成23年3月11日に生じた東日本大震災の影響は避けられず,使用予定であった実験施設,実験機器等は甚大な被害を被った.これらを修理,復旧して,実験環境を整えるまでに貴重な時間が費やされた.そのため,本研究の達成度は当初予定より遅れていると認識している.次年度は,現在予備実験にて評価中のTi-Nb-Sn合金の成型方法のフィードバックから,最適な成型方法を確立し,研究計画に記載されている動物実験へ移行する予定である.動物実験に対する研究費の使用が増加する可能性があるが,研究費の使用計画に大きな変更点はないと思われる.
大脳新皮質の神経発生におけるＡＭＰ依存性キナーゼの役割解析

AMP依存性キナーゼ(AMPK)は細胞内エネルギーセンサーであり、細胞内エネルギー通貨であるATPの濃度変化に応じて活性化され、エネルギー代謝分子の機能を調節することで細胞内エネルギーを一定に保つ役割を担っている。本研究によりこれまでAMPKが大脳新皮質発生において神経細胞移動に必須であり、微小管モータータンパク質である細胞質ダイニンの機能を制御するという新たな役割を担っていることが判明していた。しかし、AMPKがどのようなメカニズムにより神経細胞でダイニンの機能を制御しているかは分かっていなかった。本年度はAMPKが細胞質ダイニン複合体のダイニン中間鎖をリン酸化するという昨年度に得た知見に基づき研究を進めた。GSTとダイニン中間鎖の融合タンパク質(GST-Dynein IC)を大腸菌に強制発現して精製し、AMPKによるin vitroキナーゼ反応を行った。その産物を質量分析(LC-MS/MS)法を用いて解析し、ダイニン中間鎖におけるAMPKのリン酸化標的残基の特定を行った。その結果、AMPKによりダイニン中間鎖のN端近傍の3つのセリン残基がリン酸化されることが分かった。先行研究により、ダイニン中間鎖はN端付近でダイナクチンやNudELといったダイニン制御因子と相互作用していることが分かっている。昨年度の研究成果により、AMPKがダイニン-ダイナクチンの相互作用を制御していることが分かっており、AMPKがダイニン中間鎖のN端近傍をリン酸化し、ダイニン-ダイナクチンの相互作用を制御することにより、細胞質ダイニンの機能を制御していることが示唆された。本研究成果は細胞内エネルギーセンサーであるAMPKの新規機能を明らかにするだけでなく、細胞質ダイニンの制御機構の理解にも貢献することが期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。AMP依存性キナーゼ(AMPK)は細胞内エネルギーセンサーとして役割がよく知られており、細胞内ATP濃度の変化に応じてエネルギー代謝関連分子の機能を調節することで細胞内エネルギーを調節すること分かっている。本研究ではこれまでAMPKの大脳新皮質発生における神経細胞移動の制御、微小管モータータンパク質である細胞質ダイニンの機能制御という新たな役割を担っていることを明らかにしてきた。しかし、AMPKの既知の標的分子でダイニン関連の分子は報告されておらず、神経細胞においてAMPKがどのようにダイニンの機能を制御するのかは分かっていなかった。そこで本年度私は神経細胞においてAMPKがダイニンの性質に与える影響を精査した。またダイニン関連分子の中でAMPKの新規リン酸化標的の探索を行った。細胞質ダイニンの機能制御においてダイナクチンという分子複合体が重要な働きを担っていることが分かっており、二つの複合体はそれぞれダイニン中間鎖とp150gluedという構成要素を介して相互作用している。私はAMPKがダイニンとダイナクチンの相互作用を制御しているのではないかと考え、初代培養神経細胞をAMPKの活性化剤、阻害剤で処理し、共免疫沈降法によってダイニン-ダイナクチンの相互作用の度合いを比較した。その結果、神経細胞においてAMPKがダイニン-ダイナクチン複合体の相互作用を負の方向に制御していることが分かった。次にGSTとダイニン中間鎖の融合タンパク質(GST-Dynein IC)を大腸菌に強制発現して精製し、AMPKによるin vitroキナーゼ反応を行った。その結果、AMPKがダイニン中間鎖の複数のセリン残基をリン酸化していることが分かった。細胞質ダイニンは1つのタンパク質で細胞内の多様な役割を担っているがその制御機構には不明な点が多い。本研究成果は細胞内エネルギーセンサーAMPKの新規機能を明らかにするだけでなく、細胞質ダイニンの制御機構の理解にも大きく貢献するものである。

本研究を進めるにあたって、ダイニン関連分子におけるAMPKの新規リン酸化標的の探索が順調に進むかどうかが成果を得られるかが不明瞭であり、かつ重要な点であった。当初は標的を見つけることだけが本年度の目標であったが、標的を見つけさらにその機能的な役割までを明らかにすることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は質量分析等によりAMPKによるダイニン中間鎖のリン酸化における標的アミノ酸残基を特定する。その標的アミノ酸残基のリン酸化状態を特異的に認識する抗体を作製し、培養細胞や発生期の大脳新皮質における局在を精査する。さらに標的アミノ酸残基に変異を入れた変異体ダイニン中間鎖を用いて細胞質ダイニンのライブイメージングなどを行い、AMPKによるダイニン中間鎖のリン酸化が細胞質ダイニンの機能をどのように制御しているかを明らかにする。さらに神経発生における神経細胞移動以外のプロセスにおけるAMPKの機能について、今年度得られたダイニン-ダイナクチンの相互作用の制御という役割に着目して解析を進めていく。
悪性脳腫瘍に対する老化誘導遺伝子導入による遺伝子療法の開発

老化誘導遺伝子(p21発現遺伝子)は細胞分裂抑制因子であり、cyeline dependent kinase 2(cdk-2)の抑制因子及び癌抑制遺伝子p53のmediatorとして注目されている。また、p16発現遺伝子も細胞周期調節に深く関わっていることが知られている。培養ヒト悪性グリオーマ細胞及び臨床材料についてp21遺伝子及びp16遺伝子の変異をSouthern blot analysis,northern blot analysisによりDNA及びRNAレベルでの解析を行った。この結果、p21遺伝子は悪性グリオーマの約40%においてその変異が確認され、p16遺伝子はほとんどの培養細胞と多くの臨床材料で変異または欠損を確認した。次に、リポソーム法を用いて培養ヒト悪性グリオーマ細胞にp21遺伝子及びp16遺伝子を導入し、導入細胞における細胞増殖能を検討した。p21遺伝子及びp16遺伝子導入細胞のいずれも細胞増殖に抑制が認められた。さらに高い遺伝子導入効率を有するp16発現adenovirus vectorを作製し、遺伝子導入したところ、より強い細胞増殖抑制がみられ、臨床において新しい遺伝子治療の一つとなる可能性が示唆された。これまでの研究により老化誘電遺伝子であるp21あるいは細胞周期調節遺伝子のp16遺伝子導入による悪性ヒトグリオーマ培養細胞の増殖抑制効果を確認し得た。本年度の研究では、さらに脳腫瘍の発癌メカニズムの解明のため、悪性グリオーマ患者からの臨床材料及びその他の脳腫瘍(髄膜腫、神経鞘腫、下垂体腺腫、転移性脳腫瘍、胚細胞種等)において、細胞の老化に関与するテロメア長、あるいは無限増殖に関与すると考えられているテロメラーゼの活性に関し検討した。その結果、astrocytomaでは18例中10例でその活性が確認され、また胚細胞種、転移性脳腫瘍でも高率に発現が確認された。これに対し、髄膜腫、下垂体腺腫、神経鞘腫等の良性腫瘍においてはその発現は確認されず、脳腫瘍においても細胞の不死化にテロメラーゼ活性が関与している可能性が示唆された。現在、各種脳腫瘍におけるテロメア長の検討を行なっている。さらに悪性ヒドグリオーマ培養細胞におけるp21,p16 transfectantにおいても、同様の検討を行なった結果、遺伝子非導入細胞に比べ、細胞周期調節遺伝子導入によるテロメラーゼ活性の変化は認められなかった。GFAPは脳腫瘍細胞に認められる細胞骨格の一つでその発現は腫瘍の分化度あるいは老化度と相関があることが知られている。GFAPの遺伝子をヒトグリオーマ細胞に導入したところ増殖に抑制が見られ抗ガン剤に対する感受性が上昇するなどの治療に応用できうる形質変化がみとめられた。しかしGFAP遺伝子導入によりテロメラーゼ活性の変化は認められなかた。老化誘導遺伝子(p21発現遺伝子)は細胞分裂抑制因子であり、cycline dependent kinase2 (cdk-2)の抑制因子及び癌抑制遺伝子p53のmediatorとして注目されている。また、P16発現遺伝子も細胞周期調節に深く関わっていることが知られている。培養ヒト悪性グリオーマ細胞及び臨床材料についてp21遺伝子及びp16遺伝子の変異をSouthern blot analysis, northern bolt analysisによりDNA及びRNAレベルでの解析を行った。p21遺伝子及びp16遺伝子導入細胞のいずれも細胞増殖に抑制が認められ遺伝子導入効率の改善により臨床における抗腫瘍効果が得られる可能性が示唆された。現在、静止期の細胞にも導入可能で、非常に導入効率の高い組み換えアデノウイルス作成するとともに、これを使用したin vitro, in vivoにおける細胞増殖抑制について検討中である。
遺伝子導入フィーダー細胞を用いた外分泌腺幹細胞培養法の確立および治療への応用

本研究では口腔乾燥症治療に対する新規治療法として組織幹細胞を用いた再生医療を応用する目的で、マウス唾液腺から組織幹細胞に富んだ分画として知られるside population cell(SP細胞)を採取し、その腺組織形成能および唾液分泌障害に対する治療効果について検討した。また、その発現遺伝子をcDNA microarrayを用いて網羅的に解析した。すなわち、GFPを恒常的に発現するトランスジェニックマウスから唾液腺組織を摘出し、酵素処理により細胞を分散化した後、蛍光色素であるHoechst33342で染色した。さらに、FACSを用いてHoechst33342陰性のSP細胞と陽性のMP細胞を採取した。採取した細胞を、放射線照射により唾液分泌障害を誘導したマウスの当該腺組織に移入した。移入後4週、8週に唾液量を測定した結果、SP細胞を移入したマウスではnon-SP細胞およびPBSを移入したマウスに比較して有意に唾液量の回復が認められた。しかしながら、移入組織におけるGFP陽性細胞は、少数かつ散在性に認められるのみで、SP細胞により腺組織形成は認められなかった。したがって、唾液量の回復機構としてSP細胞から分泌される液性因子を介した腺組織障害の抑制の可能性が考えられた。一方、cDNA microarrayを用いた解析ではSP細胞特異的に発現する因子の一つとして、分泌型の糖タンパクであるクラステリン蛋白が同定され、本因子を恒常的に発現するマウス線維芽細胞株(STOClu)を樹立し、その機能の詳細について検討した。その結果STOClu細胞では酸化ストレスに対する抵抗性が増大し、クラステリンに酸化ストレス障害抑制機能が認められた。これらの結果から、SP細胞の移入あるいは、その分泌蛋白であるクラステリンの応用は、唾液分泌障害に対する新規治療法となる可能性が示唆された。本研究では口腔乾燥症治療に組織幹細胞を用いた再生医療を応用すべく、マウス唾液腺から組織幹細胞に富んだ分画として知られるside population cell(SP細胞)と対照としてmain population cell(MP細胞)をflow cytometryにより採取し、それらの発現遺伝子の差をDNA microarrayを用いて網羅的に解析した。このことにより唾液腺における組織幹細胞の未分化状態の維持あるいは分化誘導因子の同定が可能となる。本年度はC57BL/6マウス(6週齡)10匹より唾液腺組織を摘出後、コラゲナーゼおよびヒアルロニダーゼ処理後トリプシンを用いて細胞を分散化しFACSVantage(自動細胞分離装置:フローサイトメトリー)によりHoechst33342(-)のSP細胞と対照としてMP細胞を検出し、これらの分画に存在する細胞を採取した。この際SP細胞がレゼルピン処理によりHoechst33342(+)に移行することを、あわせて確認した。次に、採取したSP細胞およびMP細胞からPicoPureRNA isolation kit(Arcturus)を用いてRNAを抽出しRiboAmp RNA amplification kit(Arcturus)を用いてT7poymerase-based methodによりRNAを増幅した。(本法ではRNAをlinearに増幅する方法なので増幅したRNAは以後のDNA microarrayを用いた解析に用いることが可能であった。)SP細胞およびMP細胞から増幅したRNAからcDNAを合成しCy3あるいはCy5による蛍光標識を行いNIAマウス15K cDNA array(Version2)上で競合ハイブリさせsignalを検出した。さらに、統計解析の結果からMP細胞と比較してSP細胞に有意に発現が高いことが明らかとなった遺伝子が同定され、同定された遺伝子の中から比較的発現量に差の認められたクラステリンについてRT-PCRおよびReal-time PCRによりSP細胞特異的に発現が高いことを確認した。次に、クラステリンの詳細な機能を解析する目的でPCRにより増幅したクラステリン全長cDNAを遺伝子発現ベクターであるpCAGS-puro(理研、丹羽博士より供与)に挿入した。

作製したプラスミドをマウスの胎児線維芽細胞株であるSTO細胞に導入し、さらに薬剤による選択を行うことによりクラステリンを恒常的に発現する細胞株(STOclu)を樹立した。GFPトランスジェニックマウスの唾液腺からSP細胞およびMP細胞を採取し、15Gyの放射線照射により唾液分泌障害を誘導したマウスの当該腺組織に移入した。移入後4週、8週に1mg/kgのピロカルピン投与により刺激時の唾液流出量を測定した結果、SP細胞を移入したマウスでMP細胞および対照としてPBSを移入したマウスに比較して有意に唾液量の回復が認められた。さらに、SP細胞を移入した唾液腺におけるGFP陽性細胞の存在を確認する目的で、TRITC標識マウス抗GFP抗体を用いた蛍光抗体法を行った。移入組織におけるGFP陽性細胞は認められたものの、その数は少なく散在性に存在するのみであった。従って、唾液分泌機能の回復は、移入したSP細胞自身により新たに構築された腺組織によるものではなく、SP細胞の分泌する液性因子を介した残存腺組織の分泌能の回復によるものと考えられた。前年度までに、SP細胞に特異的に発現する因子の一つとして、クラステリン蛋白が同定されており、本因子がSP細胞から分泌される液性因子として細胞障害を抑制する機能を有するか否かを検討した。すなわち、平成17年度に樹立されたクラステリンを恒常的に発現するマウス線維芽細胞株(STOClu)とコントロールの細胞株(mockSTO)を用いてクラステリンの機能を解析した。放射線照射による細胞障害は活性酸素種(ROS)を介したものであることが知られているので樹立した細胞株それぞれに過酸化水素刺激を加えた後、細胞内の活性酸素種(ROS)量をROS感受性蛍光色素であるCM-H_2DCFDAを用いて、また、生細胞数をトリパンブルー染色により評価した。その結果STOCluで、有意に細胞内ROS量が低下し、生細胞数の増加も認められた。従って、SP細胞はクラステリンなどの液性因子を介して残存腺組織障害を抑制する可能性が示唆された。
自然免疫系活性化につながる新規核酸認識機構の解析

ウイルスや細菌などの感染に際し、病原体由来核酸は自然免疫受容体によって認識され、免疫応答を強く活性化する。この応答は感染防御に必須であり、その詳細を明らかにすることは重要である。我々は、病原体由来核酸を模した核酸アナログと結合する分子(NAS1及びNAS2)を同定した。これらの分子についてコンディショナルノックアウトマウスを作製し、NAS1が核酸による刺激時のI型IFNやIL-12p40の産生に関与することを明らかにした。また、NAS1欠損マウスではヘルペスウイルス感染、リステリア感染時の生存率が顕著に低下する。本研究から、NAS1は感染防御に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。ウイルスや細菌など、病原体の感染に際し、病原体由来の核酸は自然免疫受容体によって認識され、免疫応答を強く活性化することが知られている。この応答は感染防御に必須である一方、過度の免疫応答の活性化は、アレルギーや自己免疫疾患などの病態の増悪に寄与すると考えられている。そのため、核酸がどのように認識され、どのような免疫応答を活性化するのか、その詳細を明らかにしていくことはこれら疾患の制御法の確立という観点から重要であると考えられる。我々は、病原体由来核酸を模した核酸アナログを用い、この核酸アナログと結合するタンパクのスクリーニングから、核酸の認識に関与すると思われる候補分子2種類(Nucleic acid sensor 1 (NAS1)及びNAS2)を同定した。平成24年度においては、この2つの分子についてコンディショナルノックアウトマウスを作製し、これら分子の核酸刺激による応答への関与を検討した。その結果、NAS1について、骨髄由来樹状細胞において、B-DNA刺激、TLR9刺激時のI型IFNやIL-12p40の産生が顕著に減弱することが明らかとなった。一方で、このような異常はNAS2欠損マウス由来細胞では検出されなかった。そこでNAS1に着眼し、今後の解析を進めて行くことにした。平成25年度においては、in vivoにおけるNAS1の重要性について感染実験での検討を行った。その結果、全身性にNAS1を欠損させたマウスにおいては、コントロールの野生型マウスと比較し、単純ヘルペスウイルス感染、リステリア感染時の生存率に顕著な低下が認められた。NAS1はこれら病原体の感染防御に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。現在、さらに、自己免疫疾患モデルマウスとの交配を進めており、引き続き、NAS1のこれら病態における役割について解析すると共に、そのメカニズムの詳細を明らかにしていきたい。ウイルスや細菌などの感染に際し、病原体由来核酸は免疫系を強く活性化することが知られている。核酸刺激による免疫系活性化のon/offの制御を可能にするためには、核酸認識受容体を含めそのシグナル伝達機構の理解が不可欠であるが、その詳細には未だ不明な点が多い。本研究では我々が見出した核酸認識に関わる新規分子について解析を行い、生体がどのような機構において核酸を認識し、免疫系を賦活化しているか、その機構の一端を明らかにすると同時に、その制御法についての分子基盤の確立を目指している。平成24年度の検討において、以下の結果を得ている。核酸アナログと結合する分子を網羅的に解析した結果得られた二つの分子(Nucleic acid sensor 1(NAS1)およびNAS2)について、コンディショナルノックアウトマウスを作製した。NAS1について、骨髄由来樹状細胞を用いてB-DNA刺激、TLR9刺激時におけるサイトカイン産生について検討を行ったところ、I型IFNやIL-12p40の産生が減弱することが明らかとなった。一方で、NAS2欠損細胞においても様々な核酸刺激において検討を行ったが、NAS2欠損細胞においてはサイトカイン産生において有意な差は認められなかった。これらの結果から、今後NAS1を主体に解析を行って行くことにした。NAS1がどのように核酸認識に関与しているか、抗NAS1抗体を用い、NAS1と会合する分子について免疫沈降法により検討を行ったところ、複数の分子が会合することを明らかにしている。今後、これらの分子についてその機能を検討する。また、自己免疫疾患モデルマウスとの交配を行い、検討を進めているところである。

我々は、病原体由来核酸を模した核酸アナログを用い、この核酸アナログと結合するタンパクのスクリーニングから、核酸の認識に関与すると思われる候補分子2種類(Nucleic acid sensor 1 (NAS1)及びNAS2)を同定した。平成24ー25年度において、この2つの分子についてコンディショナルノックアウトマウスを作製し、NAS1 KOマウス由来樹状細胞において、B-DNA刺激、TLR9刺激時のI型IFNやIL-12p40の産生が顕著に減弱することが明らかとなった。平成26年度の解析から、NAS1欠損マウスは、コントロールの野生型マウスと比較し、単純ヘルペスウイルス感染、リステリア感染時の生存率に顕著な低下が認められた。NAS1はこれら病原体の感染防御に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。NAS1は定常状態において核内に局在するタンパクであるが、HSV-1感染時において細胞質に移項しスポット様構造を形成することが分かった。HSV-1の複製に関与しているものと考えられ、NAS1欠損によってウイルスの複製が増強されているものと考えられる。分子免疫学本研究課題は、ウイルスや細菌などの病原体由来核酸によって活性化される自然免疫応答について、我々が見出した核酸結合性分子NAS1、及びNAS2に着眼し、未だ不明な点が多く残されている核酸認識機構や免疫応答について、新規シグナル伝達機構の存在についても視野に入れ、検討を行うものである。本研究課題において必須である、NAS1、NAS2のコンディショナルノックアウトマウスの作製は既に完了しており、また既にそれらマウス由来の細胞を用いて解析を進めているいるところである。そのため、本研究課題に必須の材料については、計画通りに準備することに成功している。また、解析を進めてきた過程において、NAS1はウイルス感染、細菌感染に際して、生体防御の観点から重要な役割を果たしていることも明らかとなってきた。このことは、当初計画の予想通り、NAS1が核酸認識による免疫応答の誘導に重要な役割を担っていることを示唆しているものと考えられる。このことは、in vitroにおける核酸刺激時のサイトカイン産生がNAS1遺伝子欠損細胞において認められることからも支持されるものと考えられる。一方で、NAS2については、NAS1で見られたような異常は認めることが出来ず、NAS2は、核酸認識による免疫応答にはあまり関与していないことが考えられた。このような結果が得られたことは、遺伝子欠損マウスを作製し、検証することができたからこそ明らかになったものである。このようなことから、本研究課題は、一部当初予想とは異なった結果が得られつつも、一定の目的を達成しながら、順調に進展してきているものと考えている。今後、その詳細を明らかにし、論文として成果を公表することを目指している。本研究課題は、ウイルスや細菌などの病原体由来核酸によって活性化される自然免疫応答について、我々が見出した核酸結合性分子NASに着眼し、未だ不明な点が多い核酸認識機構について、新規シグナル伝達機構の存在も視野に入れ、検討を行うものである。
gamma/delta T細胞により誘導される腸管上皮細胞由来PGE2によるAPE発現制御の解析

さらに、胃粘膜局所におけるgamma delta T cellのphenotypeであるVdelta1, Vdelta2 T cellの局在とH.pylori除菌療法の影響を調べた。この際、H. pylori感染刺激によってgamma delta T cellのCCR2の発現レベルについても報告した(Alimentary pharmacology & Therapeutics, in press, 2006)。今回は、IgA産生と粘膜上皮細胞の維持に関与することで、粘膜防御に重要な役割を果たしているとされている、γδT細胞に着目した。具体的には、H.pylori感染性胃炎においてγδT細胞の遊走を制御している粘膜局所のcytokineに焦点をあてた。すなわち、粘膜局所のIL-1β,IL-7に加え、MCP-1がγδT細胞の遊走に重要な役割を果たしていることを明らかにした。そしてさらには、H.pylori感染刺激によって、γδT細胞上のMCP-1のレセプターであるCCR2の発現が増加することを明らかにした。そしてH.pyloriの除菌療法により胃粘膜中のγδT細胞のphenotypeであるVδ1 T細胞が有意に減少し、CCR2の発現量も有意に減少することをつきとめた。また一方で、消化管上皮細胞におけるprostaglandinE2の役割を検討するために、腸上皮化生の進展に重要な役割を果たしているとされているCdx2の発現に及ぼすprostaglandinE2の影響を解析するため、選択的COX-2 inhibitorを用いて腸上皮化生の進展への影響を検討した。具体的には、H.nylori感染性胃癌モデルとして確立している、Mongolian gerbilにH.pyloriを感染させた群と選択的COX-2阻害剤であるcelecoxibを投与した群を作成し、胃癌がcelecoxib投与群で有意に抑制されることを見出した。そのうえで、両群において腸上皮化生の発現に極めて重要な役割を果たしている、homoobox geneの一つである、Cdx2の発現レベルを比較検討し、celecoxibがCdx2の発現を有意に抑制していることを確認した。これらの事実により、消化管上皮の分化にはprostaglandinE2がCdx2の発現を介して一部重要な役割を果たしていることが推察された。