hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ガラスの光化学反応性の解明 - 電子、振動構造からのアプローチ -

従来活性賦与のためには高圧水素処理や異種元素ドーピングなどが行われてきた.(これらは光導波回路にとって致命的な損失を招く)本研究で作製した膜を用いることにより,上記の高活性賦与を行うことなく光導波路やグレーティングフィルターの実現に成功した.本研究においては前年度までに光誘起屈折率変化が10^<-3>以上と非常に大きな、Ge含有SiO_2薄膜の作製に成功している。本年度は得られた薄膜を用い、光誘起屈折率変化の起源となる光活性化過程の解明を行った。光吸収、電子スピン共鳴などから算出した誘起構造の濃度と屈折率変化を関連づけることにより、屈折率変化の起源が光誘起緻密化であること、またガラス中の還元性欠陥であるGe^<2+>が光誘起過程の起源であることが明らかになった。さらに、高光活性薄膜を用いて、光導波路(チャンネル型、Y分岐型)あるいはグレーティング素子の試作を行った。グレーティング素子を200°Cで電界印加することにより非線形光学特性を賦与した。得られた非線形光学グレーティング素子に電界を印加することによりグレーティングの反射波長の制御に成功した。グレーティングの反射波長は100Vあたり5pm程度シフトした。当初の目標である能動型導波回路実現の目処が立ったと考えられる。さらに非線形光学特性の大きなガラスとして有機-無機ハイブリッドガラスに着目し、成形性の優れた組成開発にも成功している。光ファイバのコア材料として広く用いられているGe含有SiO_2ガラスは、強力な紫外光を入射することにより屈折率変化を誘起できる。このような光活性化過程はファイバ・ブラッググレーティングに広く応用されているだけでなく、シリカ系ガラスへの二次非線形光学特性の賦与などガラスの機能修飾にも用いられている。また、屈折率変化などの光修飾の高効率化の努力も続けられており、高圧水素処理やOH-flooding処理、あるいは材料自体の活性をあげるための増感剤の添加などが行われている。本研究では、ファイバ・ブラッググレーティングの書き込みに利用されている5eV付近の紫外光に対するシリカ系ガラス、特にGe含有SiO_2ガラスの光活性化現象と光誘起屈折率変化の起源について明らかにした。光誘起屈折率変化に寄与する光誘起現象はGe含有SiO_2ガラス中の主にGe関連欠陥の光化学過程と密接に関連付けられている。我々はGe^<2+>の光活性を中心に紫外光に対するガラスの応答および屈折率変化との関連について二次元蛍光スペクトルマッピング、電子スピン共鳴、蛍光寿命分析などの手法を用いて明らかにした。Ge2+に端を発する一連の光化学反応により、緻密化とともに屈折率変化が発現すること。高配位数の反応中間体を経て最終的に安定なダングリングボンドを形成することなどを報告した。得られた反応機構を元に設計した高光活性ガラス薄膜は10^<-3>以上の光誘起屈折率変化を示した。この値は従来ガラス試料の100倍程度の活性である。また、この薄膜を用いて光導波回路のレーザ描画を行い、簡単なプロセスを用いた光導波回路作成にも成功している。ガラス中の欠陥構造の光活性を電子構造振動構造からアプローチすることを目的として研究を行った。具体的には、シリカあるいはGe含有シリカ
大腸菌とRNAバクテリオファージQβを用いた実験室内共進化系の確立

寄生体のゲノム進化は進化様式にいかに影響を受けるのであろうか。このことを明らかにするために実験室内で共進化系と単独進化系を構築し塩基配列変化を比較した。大腸菌とそれに感染する溶菌性RNAバクテリオファージQβ(Qβファージ)を用いた共進化系とQβファージだけを進化させる単独進化系とで約170ファージ世代継代培養を行った。Qβファージゲノム配列の経時変化解析より、共進化系は単独進化系に比べて約3.4倍塩基固定速度が大きい等の特徴が見出された。新型ウイルスや変異型ウイルスが毎年のように発生することは社会問題の1つであり、これらの発生予測法確立は急務である。新興ウイルスの多くがRNAウイルスである(Domingo&Holl Annu.Rev.Microbiol. 1997)ことを考えると、RNAウイルスがいかに変化するのかというRNAウイルスの進化機構を解明することは重要である。また、単独では増殖できない寄生者であるRNAウイルスは宿主と寄生者が他方の変化に抗して互いに変化を繰り返す「敵対的な共進化」の中で進化すると考えられる。これらを解明するため、RNAウイルスを用いた「拮抗的な共進化のモデル実験系」を用い遺伝子型と表現型の変化を解析することが重要であると考えた。本研究では申請者が構築に成功した大腸菌とRNAバクテリオファージQβを用いた「継代共培養系」を長期間続け両者の変化過程を遺伝子型と表現型の両面から解析し、RNAウイルスの進化機構解明に向けた基礎的知見を得ることを目的とした。平成21年度には、Qβファージと大腸菌の「実験室内継代共培養系」を54日間継続することに成功し、両者の個体群動態とQβファージの遺伝子型の変化を解析した。また、Qβファージだけを新鮮な感受性大腸菌に対して単独継代培養したQβファージの遺伝子型の変化と比較した。その結果、共進化によって分子進化が加速されることを明らかにした。この結果よりRNAウイルスが感受性宿主の中で増幅を繰り返すよりも宿主とともに共進化することの方がRNAウイルスの分子進化が促進される可能性を示した。新興ウイルスの多くがRNAウイルスである(Domingo&Holl Annu. Rev. Microbiol. 1997)ことを考えると、RNAウイルスがいかに変化するのかというRNAウイルスの進化機構を解明することは重要である。これらを解明するため、RNAウイルスを用いた「共進化のモデル実験系」を用い遺伝子型と表現型の変化を解析することが重要であると考えた。平成22年度は、研究代表者が構築した大腸菌とRNAバクテリオファージQβの長期実験室内共進化におけるQβファージのゲノム変化を明らかにし、また、表現型の変化がQβファージのライフサイクルのどの段階が変化したのかを明らかにした。その結果、新鮮な宿主に対してQβファージだけが進化する単独進化系に対して、共進化ではQβファージゲノムでの変異固定速度が約3.4倍大きくなった。つまり、共進化はQβファージの分子進化を加速することが明らかとなった。また、表現型の詳細解析により、共進化系で得られたQβファージは、宿主特異性や宿主への毒性の減弱という特徴を有していた。また、共進化したQβファージは、そのライフサイクルの中での感染菌からのburst確率の変化によって共進化した大腸菌に適応したことが示唆された。
GATA-1発現が減弱する突然変異ゼブラフィッシュ系統の解析と原因遺伝子同定

本研究では、細胞分化はどのようにおこるかを命題に、赤血球分化に重要な転写因子GATA-1の発現制御に注目して解析を進めてきた。これまでに、ゼブラフィッシュGatal(gatal)遺伝子の発現が異常となる突然変異ゼブラフィシュを単離し、その責任遺伝子はヒストン脱メチル化酵素(LSD1)であることを明らかにした。ゼブラフィッシュLSD1の酵素活性を調べた結果、ヒトLSD1と同様にピストンH3K4のmono-、di-メチルを脱メチル化したことから、ゼブラフィッシュLSD1も、標的遣伝子の転写に対してエピジェネィックな制御を行うことが予想された。血球分化に対するLSD1の役割を調べるために、マーカー遺伝子の発現解析を行った結果、通常gatalによって発現抑制されるpu.1は、gatalの減弱するit627において発現に変化が見られなかった。一方、未分化細胞マーカーflilaの発現が、野生型ではすでに発現が消えた時期でも、it627の造血組織で発現し続けていた。このことは、少量のgatalが発現すれば、pu.1を抑制できるが、血球分化を促進するために十分量のgatalが必要であることを示唆している。LSD1はgatalの発現量制御を行うと仮説をたてたが、LSD1の標的因子は明らかにできていない。そこで、LSD1の標的がgatalのみか、あるいは、それ以外にも存在ずるかを探るために、GATA-1過剰発現によるレスキュー解析を試みた。To12トランスポゾンシステムを活用することにより、後期胚、幼魚での表現型観察が可能な造血組織特異的遺伝子発現システムを立ち上げた。it627についての解析結果をまとめることができていないが、この解析系の利用によって、LSD1の制御メカニズムを探る新たな解析系を手に入れることができている。目的赤血球造血に必須な転写因子GATA-1に着目し、その発現制御機構の解明を通して造血幹細胞から赤血球への運命決定のしくみを理解することにある。この目的を達成するために、Gata1遺伝子の発現を誘導する未知因子の探索として、ゼブラフィッシュGata1遺伝子(gata1)の発現が減弱する突然変異系統をスクリーニングし、単離したit627系統について解析を進めている。成果・性状解析it627は、循環赤血球数が約1/3に減少する突然変異体であり、細胞形態解析の結果、赤血球分化が遅延していることがわかった。また、各血球系列のマーカー遺伝子の発現を解析すると、血球共通前駆細胞マーカーsc1と骨髄球前駆細胞マーカーpu.1の発現には変化は見られず、gata1とその下流遺伝子群のみ発現が減少していたことから、本系統は、血液前駆細胞は形成されるものの、分化のごく初期段階に異常を示すことが示唆された。これに加えて、taga1-GFP系統を用いた発現量解析も計画していたが、解析系として適当ではなかったことから断念した。また、移植実験による細胞自律性の解析については現在解析中である。・責任遺伝子同定遺伝子マッピングから浮かびあがった候補遺伝子のcDNAとゲノムDNAのシークエンス解析を行い、変異点を同定した。野生型系統を用いて候補遺伝子のノックダウン解析を行うと、it627系統と同様にgata1発現の減弱が観察され、逆に、it627系統に候補遺伝子を過剰発現させるとその表現型が回復した。突然変異体の候補遺伝子産物は、1塩基置換により生じたストップコドンにより、活性中心を含むC末部分を欠落している。したがって、表現型の原因は、何らかの遺伝子領域における酵素活性不全にあると予想された。これらの結果は、論文化するための骨子となるデータであり、当初計画していた1年目の目的を達成することができたといえる。本研究は、赤血球造血に必須な転写因子GATA-1に着目し、その発現制御機構の解明を通して造血幹細胞から赤血球への運命決定のしくみを理解することを目的としている。この目的の達成のために、ゼブラフィッシュGata1遺伝子(gata1)の発現が減弱する突然変異系統it627系統について解析を進めている。昨年度はit627系統の責任遺伝子を同定し、表現型解析から、赤血球細胞の分化障害を示してきた。引き続き今年度は、より詳細な表現型解析と、責任遺伝子の生化学的解析、レスキュー系を用いた解析を行っている。表現型解析として、in situ hybridizatioinによる発現解析を行い、血球系遺伝子マーカー(赤血球系、骨髄球系、リンパ球系)、血管系遺伝子マーカー、初期発生に関わる遺伝子マーカー(膵臓、筋肉、神経、脊索)について解析したが、it627における異常は、胚期において、特に赤血球系列に特異的に生じていることがわかってきた。責任遺伝子の同定から、it627系統においてヒストンメチル化修飾に関わる酵素に変異が生じていることが明らかとなった。今年度は、これついて生化学的解析を開始した。it627系統では-塩基置換によりストップコドンを生じ、酵素活性に重要なアミノ酸が欠失したタンパク質が生じると予想される。このことを証明するためにリコンビナントタンパク質を大腸菌に発現させ、in vitroでヒストン修飾の変化を検出する系を立ち上げ、現在解析中である。it627遺伝子については、これまでにも構造解析が行われており、酵素活性に重要なアミノ酸も示されている。この酵素活性がgata1発現に関与するかどうか、in vivoで確かめるために点変異分子を作製し、現在it627胚に対するmRNA過剰発現系で検証している。

本研究では、細胞分化はどのようにおこるかを命題に、赤血球分化に重要な転写因子GATA-1の発現制御に注目して解析を進めてきた。これまでに、ゼブラフィッシュGatal(gatal)遺伝子の発現が異常となる突然変異ゼブラフィシュを単離し、その責任遺伝子はヒストン脱メチル化酵素(LSD1)であることを明らかにした。ゼブラフィッシュLSD1の酵素活性を調べた結果、ヒトLSD1と同様にピストンH3K4のmono-、di-メチルを脱メチル化したことから、ゼブラフィッシュLSD1も、標的遣伝子の転写に対してエピジェネィックな制御を行うことが予想された。血球分化に対するLSD1の役割を調べるために、マーカー遺伝子の発現解析を行った結果、通常gatalによって発現抑制されるpu.1は、gatalの減弱するit627において発現に変化が見られなかった。一方、未分化細胞マーカーflilaの発現が、野生型ではすでに発現が消えた時期でも、it627の造血組織で発現し続けていた。このことは、少量のgatalが発現すれば、pu.1を抑制できるが、血球分化を促進するために十分量のgatalが必要であることを示唆している。LSD1はgatalの発現量制御を行うと仮説をたてたが、LSD1の標的因子は明らかにできていない。そこで、LSD1の標的がgatalのみか、あるいは、それ以外にも存在ずるかを探るために、GATA-1過剰発現によるレスキュー解析を試みた。To12トランスポゾンシステムを活用することにより、後期胚、幼魚での表現型観察が可能な造血組織特異的遺伝子発現システムを立ち上げた。it627についての解析結果をまとめることができていないが、この解析系の利用によって、LSD1の制御メカニズムを探る新たな解析系を手に入れることができている。
Peutz-Jeghers syndromeにおける消化管ポリープ予防薬の開発

Peutz-Jeghers syndromeは、消化管に多くのポリープを有する遺伝性疾患である。本症候群は、多発する消化管ポリープによりしばしば小児期より腸閉塞を来して開腹手術を繰り返すが、有効な治療法は無い。本研究では、本症候群の消化管ポリープに対する有効な予防薬の開発を目的とし、消化管ポリープ及び正常粘膜から採取した組織を用いて、遺伝子発現プロファイルを作成し、ポリープの縮小、癌化抑制に有効な予防候補薬剤を抽出する。次に、ポリープ及び正常粘膜組織の培養を行い、それらを用いて候補薬の有効性を確認する。
論理的文章を推敲する力を涵養するFlip Education環境の構築と評価

本研究の目的は、論理構成を推敲する力の育成と、その育成方法の開発である。そのために、(1)学術的文章の読解・産出・推敲に関するeラーニングコンテンツ51本と対応するテキストを開発し、講義で活用した。また、その講義の効果測定を行った。(2)アウトラインに付与する論理構成タグとその付与方法を開発した。また、タグを付与した詳細化アウトラインの言語データ71本も開発した。それを用いて、学習者がアウトラインの論理構造を可視化し、学習者自身が繰り返し推敲することを支援するシステムを開発した。本研究では,論理構成を推敲する力の育成とその育成方法の汎用化を目的に,以下の4点を実施する.1.思考図やテクニカルコミュニケーション技術を基盤とした,特定の言語に依存しない論理的な思考や表現の型を学べるオンライン教材,および学習者が執筆・推敲した文章の論理構成の情報を学習者にフィードバックすることで,学習者による推敲を促すツールの開発,2.上記を主たるコンテンツとしたオンライン学習環境およびそれを補助する対面教育のデザイン,3. 2の反転学習の実践と教育効果測定,4.反転学習の教育実践方法のパッケージ化と公開,を行う.これらは全て日英各言語で開発・実践する.平成25年度は,主に上述の1について実施した.1つめは,教授する能力・技術のリストアップである.情報伝達型の日本語文章・文書に対するガイドライン(岡部, 2012)や書籍などを参考に,アカデミックライティングの授業担当者とテクニカルライティングの専門家によってリストを作成した.今後は,リストに対応する授業動画および授業資料を開発する.2つめは,論理構成の推敲を支援するための言語データおよびルーブリックの作成である.意見文のアウトラインを対象として,申請書I-iiで計画した「推敲材料として提示すべき情報の整理」を,論理的なアウトラインを執筆するためのルーブリックを開発することで行った.また,修辞構造理論(RST)に基づき,アウトラインに付与する論理構成タグの設計および,タグを付与するアルゴリズムの開発も行った.これにより,今後若干の修正を必要とするものの,学習者に論理的なアウトラインを書かせるためのルーブリックおよび,産出されたルーブリックに対して付与する修辞構造情報がほぼ決定した.今後は,論理構成タグを付与したアウトラインデータを大量に蓄積し,論理構成タグ付きコーパスを構築する.本研究の目的は,「論理構成を推敲する力」の育成と,その育成方法の汎用化である.そのために,(1)学術的文章の産出と推敲の方法を学べるオンライン教材,および(2)学習者の文章の論理構成の情報を自動的に学習者にフィードバックすることで,学習者自身による反復推敲を支援するツールの開発,を行う.1.オンライン教材の開発:2013年度より,本学1年生の必修科目であるアカデミック・ライティングの講義を実践の場として設定し,基礎事項の解説動画やそれに対応する演習などのオンライン教材を作成している.昨年度は,15回の対面講義に関してeラーニング33本を開発した.授業アンケートを実施したところ,「eラーニングが学習に役立った」という解答は,全228件中202件(88.5%)であった.自由記述では,「eラーニングのおかげで,もやもやしていたところが理解できた」「eラーニングは家で好きな時に見れるうえに,聞き逃した場面も戻ることができるので助かりました」といった感想が寄せられた.2.学習者の文章の論理構成の情報を自動的に学習者にフィードバックするツールの開発:前年度までに,論理的文章の評価指標として28件のルーブリック項目を作成済みである.これらの項目から文章の論理構成に関わる項目を抽出するとともに,理論的基盤として修辞構造理論(Mann and Thompson 1987)を参考にして,学習者に対して推敲材料として提示すべき情報を整理し,アウトラインに対する論理構成タグを設計した.オンライン教材の開発は,講義の進捗に合わせて順調に開発している.また,論理構成フィードバックツールについては,収集したデータのタグ付けの仕様を開発中であり,仕様が完成したらタグ付け作業に入ることができる.タグ付けのための専門的知識を持つ作業者は,国立国語研究所経由で確保済みである.本研究の目的は,「論理構成を推敲する力」の育成と,その育成方法の汎用化である。そのために,(1)学術的文章の産出と推敲の方法を学べるオンライン教材,および(2)学習者の文章の論理構成の情報を自動的に学習者にフィードバックすることで,学習者自身による反復推敲を支援するツールの開発,を行うことである。(1)についてはアカデミック・ライティングに必要な知識・技術の要素をテクニカルライティングの文献などをもとに整理し,それらをもとにeラーニングコンテンツを順次開発した。コンテンツは,マイクロソフト社のパワーポイントや市販のソフトウェアを用いて作成した。また,コンテンツに対応したテキストブックの第1版を作成し,学生にeラーニングとともに活用させた。この時点で,(1)に関する開発はほぼ全て完了し,本研究の実践の場として設定しているアカデミック・ライティング講義はほぼ完全に反転学習形態となった。(2)については論理構成タグの開発や詳細化アウトラインの作成要件などを整理し,システム開発のためのデータ収集の準備を進めた。平成27年9月に,これまで収集してきたテキストを用いて仕様を決定しようとしたところ,集めたテキストだけでは有用なタグが決定できないことが判明した。その結果,研究代表者と分担者らによって,追加でテキストの収集を行った。しかしながら,多様なテーマかつ論理的な文章である必要があったことから,追加の研究期間を要した。

平成27年9月までに,テキストの分析およびタグ決定を行う予定であったが,平成27年9月に,論理構成自動推定ツールの開発にあたり,これまで収集してきたテキストを用いて仕様を決定しようとしたところ,集めたテキストだけでは,有用なタグが決定できないことが判明した。その結果、追加でテキストの収集を行った。しかしながら,多様なテーマで,論理的な文章,かつ著作権が伴わない文章である必要があることから3ヶ月の期間を要した。本研究の目的は,「論理構成を推敲する力」の育成と,その育成方法の汎用化である。そのために,(1)学術的文章の産出と推敲の方法を学べるオンライン教材,および(2)学習者の文章の論理構成の情報を自動的に学習者にフィードバックすることで,学習者自身による反復推敲を支援するツールの開発,を行うことである。これまでは,(1)についてはアカデミック・ライティングに必要な知識・技術の要素をテクニカルライティング等の文献をもとに整理し,eラーニングコンテンツを順次開発してきた。(2)については論理構成タグの開発や詳細化アウトラインの作成要件などを整理し,システム開発のためのデータ収集の準備を進めてきた。今年度は,(1)についてはアカデミック・ライティングの知識と技術に関するeラーニングコンテンツを51本開発し,反転学習型の講義で活用した。また,併せて,eラーニング教材に対応したテキストブックを作成し,コンテンツとともに講義で活用した。(2)については,ツール開発のための学習およびテストデータとして,詳細化アウトライン(アウトラインに論理構成タグを付与したもの)の言語データを71本開発した。それらを用いて,学習者が詳細化アウトラインを入力すると自動的に論理構造を可視化するシステムを開発した。以上のとおり,最終年度において,本研究の2つの目的を達成することができた。今後は,eラーニングコンテンツの内容を公立はこだて未来大学情報ライブラリ(図書館)のWebサイトで公開する予定である。本研究の目的は、論理構成を推敲する力の育成と、その育成方法の開発である。そのために、(1)学術的文章の読解・産出・推敲に関するeラーニングコンテンツ51本と対応するテキストを開発し、講義で活用した。また、その講義の効果測定を行った。(2)アウトラインに付与する論理構成タグとその付与方法を開発した。また、タグを付与した詳細化アウトラインの言語データ71本も開発した。それを用いて、学習者がアウトラインの論理構造を可視化し、学習者自身が繰り返し推敲することを支援するシステムを開発した。1.オンライン教材の開発:学術的文章の読解.産出・推敲の技法に関する反転学習教材を開発する.教材は,論理的な文章の要であるアウトラインの作成と推敲に関する内容を中心とする.それ以外にも,アウトラインから初稿を作成する方法,推敲の方法,推敲した結果を吟味する方法などについて,解説動画と理解度確認テストをセットにして開発を行う.「科学技術リテラシ」の2016年度の講義期間中(4月から7月)中に,全教材の開発を完了させる.
自動車運転中のねむけ度に対する開眼状態の相関分析とその個人差に関する研究

1.はじめに覚醒レベルと開眼状態や脳波等の生理的パラメータとの関係を定量的に明らかにすることは、学術的に意義深く、また居眠りによる事故防止等に応用できる。本研究では、開眼状態の指標として瞬目回数、開瞼度、眼球運動量を、生理パラメータとして脳波、心電図を解析し、ねむけ度との関係について検討した。2.実験方法自動車運転を模擬したビデオ映像を被検者(健常成人9名)に見せ、開瞼度、瞬目回数、眼球運動、脳波(O_<Z->C_Z、C_<3->C_Z)、心電図、自己評価法によるねむけ度(KSS値)を記録した。記録は深夜に、1セッションを1520分とし、510分の休憩を挟んで4セッション、昼間時に1セッション行なった。脳波はδ,θ,α,β各帯域について%パワーを、心電図は心拍数とそのばらつきを調べた。3.結果と考察瞬目回数はKSSの増加と共に値が増加し、更にKSSが増すと逆に減少したが、個人間でのばらつきが大きかった。開瞼度はKSS値が4.7程度までは覚醒時とほとんど変わらないが、それ以上になると急激に減少した。眼球運動量はKSSが増すと減少したが、減少のしかたは開瞼度に比較して直線的であった。脳波については、%αはKSSが増すにつれて値が増加し、増加の程度もKSSが増すほど強まった。%δはKSSが4.5以上で減少する傾向がみられた。KSSが4.7以上の場合、開瞼度の減少が強まったが、このとき脳波では%αの更なる増加、%δの減少が見られた事から、開眼状態との間に相関関係があることが考えられた。%β、%θには有意な変化はみられなかった。心電図のR-R間隔とそのばらつきの程度はKSSが増すにつれて増加した。以上の結果から、1)開瞼度は強いねむけの指標となる、2)%αはねむけ度をよく反映する、3)脳波及び心電図の特性変化と開眼状態との間に相関関係があることが示唆された。はじめに覚醒レベルを客観的、定量的に把握することは学術的に意義深いばかりでなく、居眠りによる事故防止などに応用できる。本研究では、ねむけの他覚的指標として開眼状態をとりあげ、覚醒レベルとの相関関係を解析した。実験方法自動車運転を模擬したビデオ映像を被検者(健常男性5名)に見せ、被検者には運転をしているつもりで映像を見るように指示した。測定対象は開瞼度、瞬目回数、眼球運動、自己評価法によるねむけ度(KSS値)、脳波、心電図である。開瞼度測定には眼をビデオ撮影し、その画像を処理して眼裂幅を測定するシステムを試作し、応用した。実験時間は1520分を1セッションとし、510分の休憩をはさんで4セッション行った。セッション毎の各測定対象の平均値とセッションの開始および終了時のKSS値の平均値を求めた。測定は深夜に行い、コントロールとして覚醒時の測定を昼間時に行なった。

結果と考察開瞼度の変化を覚醒時の値を1としてみると、KSS値が4.7程度までは覚醒時とほとんど変わらないが、それ以上になると急激に減少し、5前後では覚醒時の約50%までになる例が3例にみられた。他の2例でも似た傾向にあった。これは開瞼度が強いねむけの指標となることを示すものである。瞬目回数については、KSS値の増大に伴い一時的に回数が増し、更にKSS値が増すと再び減少するケースと、KSS値が増すと覚醒時よりも回数が減るケースがあり、変化の様子は個人によりかなり差がみられた。眼球運動量はKSS値の増大と共に減少するが、KSS値が4程度では覚醒時の50%までに減少している例が全例中3例にみられ、軽・中度のねむけを反映しうるものと考えられた。しかし、KSS値が4.5程度でも覚醒時の約75%前後の例もあり、開瞼度に比較すると個人差がみられた。今後は、更に例数を増して解析の精度をより上げることと、脳波や心拍数等の生理的指標との相関関係を明らかにすることが課題である。1.はじめに覚醒レベルと開眼状態や脳波等の生理的パラメータとの関係を定量的に明らかにするため、これまで開眼状態について開瞼度、眼球運動量、瞬目回数を指標に解析を進めてきた。今回、脳波のパワー特性や心電図を解析し、眠気度や開眼状態との関係について検討した。2.実験方法自動車運転を模擬したビデオ映像を被検者(健常成人7名)に見せ、脳波(O_Z-C_Z、C_3-C_Z)、心電図、開眼状態を記録した。記録は1セッションを1520分とし、510分の休憩を挟んで4セッションについて深夜に行った。主観的な眠気度の指標として、Kwansei Gakuin Sleepiness Scale(KSS)値を記録した。脳波をFFT解析して(64Hz、256点)、δ、θ、α、β各帯域について1分毎の%パワーの平均値を求め、更にその値を基に各セッションにおける平均値を求めた。心電図は1分毎の心拍数とそのばらつきを調べた。15EA03:3.結果と考察脳波については、%αはKSSが増すにつれて値が増加し(p<0.05)、増加の程度もKSSが増すほど強まった。%δはKSSが4.5以上で減少する傾向がみられた(p<0.1)。%βはKSSの増加とともに減少の傾向がみられたが、有意な差までには至らなかった。%θは有意な変化はみられなかった。心電図のR-R間隔とそのばらつきの程度は、KSSが増すにつれて増加した(p<0.05)。開瞼度、眼球運動量はともにKSSが増すと減少したが、眼球運動量が直線的に減少するのに対し、開瞼度はKSSが4.5以上から減少傾向が強まった。以上の結果から、脳波については、%αが眠気度をよく反映する指標である事が明らかとなった。またKSSが4.5以上の場合、開瞼度の減少が強まったが、このとき脳波では%αの更なる増加、%βの減少が見られた事から、脳波及び心電図の特性変化と開眼状態との間に相関関係が示唆された。
万能性基幹（ＰＳ）分子で構成された再生型エレクトロニクスの創生

本研究では,フラーレン分子を「万能性基幹分子:PS分子」として利用する再生型エレクトロニクスの構築をめざし,トポロジカル光波である光渦レーザー光照射による金属的重合相の形成を目的として研究を進めた。光渦の効果により,ビームの円周方向に生じる散乱力と,中心方向に働く勾配力の影響を受けた状態で光重合が進行すると考えられ,これにより得られた光重合体は,表面において金属的な伝導性を示し,かつ2次元的な結合を有する重合相の形成を示唆する結果が得られた。これは,フラーレン分子をPS分子として利用することが可能であることを支持する結果であり,今後のグリーンエレクトロニクス回路形成に向けた指針が得られた。本研究では,フラーレン分子を「万能性基幹分子:PS分子」として利用する,再生型エレクトロニクスの構築を目的として研究を行った。本研究の特徴は,一切のドーピングをすることなく,フラーレン分子間の結合状態の違いにだけで「金属」「半導体」「絶縁体」の機能を創発させる点にある。本研究の特徴は,トポロジカル光波である光渦レーザー光を用いることで,従来のC60分子の光重合とは異なる様式で光重合が生じると考えられ,その重合過程を解明することを目的として研究を進めてきた。C60分子に可視域(例えば緑色:波長532 nm)の光を当てると,C60分子が励起されて分子間に[2+2]環化付加反応が生じ,直鎖状の重合体が形成されるが,その結合は2量体3量体程度の結合までで止まってしまう。また,そのときの電気伝導特性は半導体的であることが知られている。一方で,我々の研究によれば,緑色の光渦レーザー光の照射により形成された重合体では,ゲート電圧の印加に対して電流量が変化しない金属的な特性を示す重合体が形成されることが示された。そのような伝導特性が観測される条件としては,真空中でC60薄膜上に10 MJ/cm2以上の光を照射し,かつその照射した領域に対して照射後に金属電極を取り付けることが必要であることが示された。さらに,照射後の原子間力顕微鏡による観察により,照射領域内のC60薄膜表面では,C60薄膜のグレインの上を数nm程度の厚さを持つ付加的な膜が覆っていることが観察された。これらの結果から,光渦照射によって形成される金属的な特性を示す重合体は,C60薄膜表面に選択的に形成される重合膜に起因していると考えられる。また,光渦照射後の結晶構造に関しては,従来の一次元鎖状に加え,二次元的な結晶構造を示す結果がラマン散乱分光から得られてきており,現在引き続き調査をしている。フラーレン分子を「万能性基幹分子:PS分子」として利用する,再生型エレクトロニクスの構築を目的としている。本年度はトポロジカルレーザー光の照射で期待される特異な分子間結合に着目し,その重合過程を解明することを目的として研究を進めてきた。C60薄膜にグリーンレーザーからなる光渦の照射によって重合化が生じた領域は,分子間の共有結合が形成され,トルエン等の良溶媒に不要になるが,160°Cのメチシレンに対しても耐溶解性があることが確認され,通常の光重合体とは異なる性質を持つことが示唆された。一方,電気伝導特性に関しては,ゲート電圧特性および電流ー電圧特性から,光渦照射のドーズ量を増加して行くにつれてON状態(バックゲート+40 V)での電流値が減少していき,9 MJ/cm2程度を境に,それ以上では電流量が上昇に転じることがわかってきた。さらに,その際の特性としては電流値がゲート電圧に依存しない金属的な特性を有することが明らかになった。これは,高ドーズ領域における新たな重合相の出現を裏付ける結果を示している。またin-situでの評価では,30 Vまで電圧を印加して電流ー電圧測定を行うと,測定回数を重ねるに従って電流量が減少していくことが観測され,さらに再び光照射を行うと電流値が回復することがわかった。これは高電界によって電流経路の結合が切断されることを示唆ており,電流を増加させる一時的な分子間結合の形成を示唆する結果が得られた。現在フラーレン分子のPS分子応用に向けた,光渦レーザー照射による金属相の発現メカニズムの解明をめざし,レーザー照射による特性変化をin-situで評価するシステムの確立を行ってきており,その一つである新設計の真空プローバーがようやく導入された。これにより研究の大幅な進展が期待でき,また今後のin-situでのラマン散乱による評価や,選択的レーザー照射による回路形成といった研究への発展させていく。

このことから,現在の進行状況としては若干遅れぎみではあるが,準備は十分に整えられてきている状況から,概ね順調に進展していると判断した。液体窒素プローバーを用いて,光渦照射とその評価を進めていく。・in-situでの電気伝導特性評価とラマン散乱分光評価を行い,結合状態と電気伝導特性との関連性を明らかにする。・円偏光を導入して光渦の全角運動量を制御して光重合との相互作用を理解する。・低抵抗値化にはC60薄膜の結晶性の向上が不可欠との観点から,LB膜の利用や単結晶基板と基板温度制御による薄膜の結晶性の向上をはかる。・光電子分光や透過型電子顕微鏡および電子線回折による結合状態と結晶状態を同定する。・金属相/半導体相を作り分ける方法を確立し,回路形成を行う。該当なし
フィルタードアーク蒸着装置の高機能化と高品質水素フリーＤＬＣ膜の形成・加工

真空中で発生させたアーク放電を高度に技術利用したフィルタードアークプラズマビーム蒸着システムを更に高機能化し,4インチSiウエハ上に高品質で均一膜厚の水素フリー高密度アモルファスカーボン膜を形成する装置システムおよびノウハウを開発・構築・確立した。均一膜厚成膜を実現するため,純カーボンプラズマビームの挙動を電磁気的に制御するとともに,基板(ウエハ)のモーションを制御する手法を確立した。膜厚約500 nmにおいてウエハ内膜厚変化5%以下を実現した。さらに,同膜付基板をMEMS等への機能性基板として利用するため,成膜条件による膜質の変化を明確化し,膜の加工性についての基礎的知見を得た。真空中で発生させたアーク放電プラズマを用い,異物レスで均質な高品質ダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜を形成可能なセミオート化フィルタードアーク蒸着装置を用い,Si基板上への均一なDLC膜の創製を行うとともに,同DLC膜の微細加工を実施した。本年度の主な成果は次のとおりである。均一膜厚制御:膜厚の制御に向け,より確実に膜厚を把握するため,光学膜厚モニタの光学設計・取り付け方法・位置をリファインした。Arイオン銃を用いたエッチング:Arイオンで前処理ができることがわかったため,これを利用して,DLC膜を均一にエッチングできるかどうかを追究した。その結果,基板を3次元的に適切に運動させることで均一エッチングが可能であることを明らかにした。微細加工:これまでポリシロキサン(ポジ型レジスト)を用いていたが,今回ネガ型レジストに変更してみた。その結果,加工限界が800nmから40nmに改善できた。カッターおよび微細孔への展開:機械的微細加工ツールとして,マイクロドリルやカッターがある。今年度もカッターへの適用を検討し,アルミ合金だけでなく,銅や真鍮もドライ加工が可能であることを明らかにした。また,微細構造物へのコーティング加工ができるかどうかを把握するため,直径2mm,深さ10mmの細孔内面へのコーティング試験を実施し,内側面および底面へのコーティングを達成した。本年度の成果は次のとおりである。(1)異物数削減:真空アーク放電で発生した異物(陰極副生ドロップレット)の付着を従来よりも更に削減するため,静電トラップを配置するとともにプラズマビームのアップライト輸送を行った。その結果,異物数を従来の1/3に削減できた。ピンホール評価に関しては次年度以降に実施する。(2)前処理:従来のArガス導入黒鉛陰極アークプラズマビーム前処理では処理中に異物が付着する問題点があった。そこで,異物の発生がないArガスイオン銃を導入し,基板の前処理が可能であることを確認した。同前処理後のDLC成膜評価は次年度に実施する。(3)均一成膜および膜厚制御:プラズマビームのスキャン方式を従来の円運動からジグザク運動に変更し,X-Yスキャン幅,スキャン周波数,打上げ角などのビーム制御パラメータを最適化するとともに,基板を自転させることでSi基板上へ均一な膜厚(最大膜厚と最小膜厚との誤差5%)のDLC膜形成を達成した。また,所望の膜厚を得るためにはin-situ膜厚モニタが必要である。そこで,分光反射率のその場モニタをもとに膜厚を計測するシステムを構築し,装置へ組み込んだ。同システムを用いたところ,目標膜厚500nmに対し成膜膜厚は約480nmであった。(4)微細加工:くし形パターンを用い,微細加工プロセスを実施した。その結果,ポジ用ガラス系マスク材に対し,加工幅50nmであることを確認した。今後,更に細い加工幅を狙う。真空中で発生させたアーク放電プラズマを用い、異物レスで均質な高品質ダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜を形成可能なセミオート化フィルタードアーク蒸着装置を用い、Si基板上への均一なDLC膜の創製を行うとともに、同DLC膜の微細加工を実施した。本年度では、特にDLC膜の加工性に関する研究を進めた。ナノインプリント法によるDLCのナノ加工において、マスク材とDLC膜のエッチング速度の関係から、適切なマスク材・エッチング条件の特定を試みた。これまでDLCナノ加工のためのパターニングマスク材には、ポリシロキサンを使用してきたが、パターン形成の観点から、主成分を酸化シリコンとするHSQ(Hydrogen Silsesquioxane)膜を新たなパターニングマスク材とした。HSQ膜に対するDLC膜のエッチング選択比におけるイオンエネルギー依存性を明らかにした。

ECR CHF3およびO2イオンシャワー加工によるエッチング速度のイオンエネルギー依存性から、HSQ膜の最適除去条件およびDLC膜の最適加工条件を見出した。本研究成果により、直径500nm、高さ400nmの先鋭化したDLCナノドットアレイパターンが形成できた。昨年度までの研究成果により得られた高品質水素フリーDLC膜を用い、ナノサイズDLC構造を実現した。高品質水素フリーDLCを基材としたナノ構造体は、今後MEMSや電子デバイス等への応用が期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。プラズマ応用工学/薄膜/ナノ材料合成・表面処理/再生可能エネルギー26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度において,静電トラップの組み込みと,プラズマビームのアップライト輸送制御とによって,異物(陰極副生ドロップレット)の基板への付着数に関し,膜厚100nmあたり30個/mm2を実現した。これは当初の目標50個/mm2の約半分を達成した。また,その後,ピンポールの観察を行ったが見いだされなかった。従って,十分高品質のDLCを形成するシステムおよびノウハウを確立できたと言える。前処理テスト用に導入したArイオン銃を利用して,4インチSiウエハ上に均一膜厚で形成したDLC膜を,均一に除膜(エッチング)できるかどうかの技術開発に取り組んだ。その結果,基板の単純回転の場合,エッチング速度分布は10%程度であったが,回転運動に加え,振り子運動させることで,速度分布を2%以下に抑えることができた。このことから,3モーションを有する本システムが,Arイオン銃を用いたエッチングにおいても有効であることを実証できた。半導体プロセス的微細加工,すなわち,リソグラフィ技術に基づいた微細加工において,マスク材としてポジ型であるポリシロキサンを用いた。その場合,加工限界が800 nmで,これ以上の分解能が得られなかった。そこで,ネガ型を用いてドットパターンを作製したところ,40nmの分解が得られ,飛躍的に改善できた。この条件でくし型パターンを形成したところ,分解ピッチが50nmであった。これ以上の分解能を要求する場合は,更に検討が必要である。アルミの凝着を防止するDLCの特性を利用し,カッターへの応用試験を実施し,アルミ材のみならず,銅や真鍮へも適用可能であることを見出した。また,微細構造物へのコーティング加工ができるかどうかを把握するため,直径2mm,深さ10mmの細孔内面へのコーティング試験を実施し,内側面および底面へのコーティングを達成した。静電トラップの組み込みと,プラズマビームのアップライト輸送制御とによって,真空アークの放電現象として発生する異物(陰極副生ドロップレット)の基板への付着数に関し,膜厚100nmあたり30個/mm2を実現した。これは当初の目標50個/mm2の約半分であり十分な達成であるといえる。なお,ピンホール評価に関しては次年度以降に実施する。従来のArガスを導入した黒鉛陰極アーク放電プラズマビームを用いた前処理では,異物が付着してしまう問題があったが,当初の計画であったガスイオン銃を用いることで前処理時に異物の付着がない新たな前処理方法を確立させることができた。
画像のカラリゼーション法に基づくロバスト超解像深度情報復元手法の研究

本研究では、グレースケール画像と僅かな数の画素の色情報のみからフルカラー画像を復元するカラリゼーション手法を発展させることで超解像度深度画像を復元する手法を構築した。『隣り合う画素の輝度値が近い場合は、ほとんど同じ深度値』という仮定に基づき、この逆問題を最適化問題として定式化し、この問題を解くことで超解像深度画像を復元する手法を提案した。数値実験により、その有効性を確認した。本研究では、高解像度のカラー画像と、極めて低解像度の深度情報から、高解像度の深度画像復元法を提案することが目的である。我々は、すでに提案している画像のカラリゼーション法に基づき、すでに高解像深度画像復元法を提案している。この提案手法では、高解像画像の輝度値と低解像度の深度画像を利用して高解像度の深度画像を復元している。本年度は、この手法を拡張し、輝度値のみではなく色情報(RGBまたはYCbCr情報)を利用することで、より精度の高い高解像度の深度画像復元手法を導出した。具体的には、画像の色情報と深度情報を関係を表す関数(単調増加な関数)を提案し、この関数を等式制約として与えた最適化問題として深度画像復元問題を定式化し、この問題を解くことで高解像度の深度画像を復元する手法である。定式化された問題は、線形制約下での凸2次計画問題である。本研究では、高速に超解像深度画像を復元することが目的であるため、同問題をラグランジュ緩和により緩和し、無制約の凸2次計画問題を導出した。この問題は、擬似逆行列を求めることで解くことができるため、高速に求解可能である。様々な画像(カラー画像と深度画像)、および、論文誌に掲載されている他の提案手法で用いられたものと同じ画像に対し提案手法を適用し、他の手法と比較することで、他の手法よりも提案手法の方が精度良く高解像度の深度画像が復元可能であることを示した。研究計画通りに進んでいる。本研究では、高解像度のカラー画像と、極めて低い解像度の深度情報から、高解像度の深度画像復元法を提案することが目的である。本年度は、昨年度に導出した高解像度深度画像復元手法に基づく深度画像の符号化手法の研究を進めた。本研究では、自動車やドローンに搭載されたRGBセンサーと深度センサーから高解像度の深度画像を復元することを主なアプリケーションに想定しており、動画像を対象としている。このとき、高解像度のカラー映像と深度情報の時系列データを同時に伝送することは、情報量が多くなるため、災害現場などの劣悪環境では問題となりうる。また、これらの情報を保存するには、多くの容量を必要とするという問題がある。そこで、限られた環境下でも、効率良く情報を伝達し、これらの情報を保存するため、本年度は高解像度深度画像の符号化の研究を進めた。昨年度は、高解像度深度画像復元問題を線形制約下での凸2次計画問題として定式化し、この問題をラグランジュ緩和により解く手法を提案している。この手法に基づき復元された深度画像の誤差のL1ノルムを目的関数に組み込み、この目的関数を最小化するような深度画像の符号化手法を導出した。さらに、画像の領域分割で用いられるスーパーピクセル分割を利用し、効率良く符号化する手法を提案している。様々な深度画像に提案手法を適用することにより、提案手法が他の深度画像符号化手法よりも効率的であることを示した。本研究の目的は、安価な深度センサーや車載ソナーから得られる深度情報のように解像度の低い深度画像に対し、通常のRGBカメラから得られる解像度の高いカラー画像を利用することで、超解像度深度画像を復元する手法を構築することである。これにより、コストや物理的制約により解像度の高い深度センサーが搭載不可能な場合でも、低コストで高解像深度画像の取得が可能となる。本研究では、すでに我々が提案する画像のカラリゼーション手法を拡張することで、超解像度深度画像復元手法を導出した。画像のカラリゼーション手法とは、グレースケール画像(輝度値画像)と僅かな数の画素の色情報のみから、フルカラー画像を復元する手法である。「近い場所にあり輝度値も近い画素は、同じような距離に存在する」という仮定に従い、グレースケール画像上の距離が近く、輝度値も近い画素に対して、近い値の深度値を与える手法である。これにより、極めて解像度の低い深度画像と解像度の高いグレースケール画像から、解像度の高い深度画像復元が可能になった。また、カメラ2台により画面上の距離を測定するステレオカメラにより得られた深度画像に適用することで、カメラ画像のみから高精細な深度画像復元を可能とした。ステレオカメラにより作成された深度画像は解像度は高いが精度が低いという問題があった。そこで、ステレオカメラから得られた深度画像をダウンサンプリングして解像度の低い深度画像を生成し、1台分のカメラ画像とともに提案手法を適用することで、精度の高い深度画像を得る手法を導出した。得られる深度画像の精度を上げるため、深度画像を「大まかな深度画像」と「詳細な深度画像」の2種類に分け、最適化する手法を提案した。このように2つに分けて深度画像を復元することで、これまでに比べて精度が高くなることが確認された。

数値実験により、その有効性を確認した。今後は、深度画像復元に利用する高解像カラー画像に前処理をすることで、深度画像復元の精度向上を目指す。今後は動画像に注目し、時間解像度の高い高解像度深度動画像復元手法の導出を目指す。数理工学あと2件の国際会議の発表を予定していたが、採択とならなかったため。想定していた国際会議に不採択となった。また、論文誌に投稿中であるが、その査読結果が遅れているため、掲載料が発生していないため。国際会議2件の発表を行う。論文掲載料、および、国際会議の発表に使用する。
国際都市におけるメディア空間に関する歴史的研究―1930年代の上海を中心に

本研究では、新聞や雑誌などの活字メディアを中心に、それが近代上海の近代性の成立にもたらした影響とその相互関係について、立体的に解明しようとする試みである。昨年度は本研究課題を遂行する上での準備段階として、主に国内外からの史料収集と理論枠組みの構築を中心とする研究活動を行った。最終年度である本年度は、前年度に行った資料調査を踏まえつつ、研究の集大成となる博士学位論文(以下、博士論文)の執筆を中心に行った。途中の一部研究成果に関して、世界歴史協会2010年会(WHA Conference 2010)、日本社会学会2010大会、IAMCR Conference 2010、日本中国学会第一回若手シンポジウムなどの国内外学会で発表を行った。博士論文は、「上海におけるメディアと近代性(19261939)-共同体、日常生活、ナショナリズム」という題目でまとめられ、本年度内に研究従事機関である名古屋大学に提出された。博士論文では、メディア文化の観点から西洋の近代性を追求した社会学理論より、近代性の特徴をあらわす鍵語の七つ(雑種性・時空性・日常性・受容と融合・メディア化された共同体・対抗性・浸透性)を抽出し、それらの諸特徴を「1930年代の上海メディア」という限定した歴史事象の領域において検証した。このような考察を通して、近代上海における個々のメディア間、及びメディアと社会との有機的連関に最大限に注意を払い、その立体的な構造を垣間見ることを試みた。以上を踏まえた本研究は、博士論文の提出を以って完了するに至った。本年度は本研究課題を遂行する上での準備段階と位置づけ、史料収集と理論枠組みの構築を中心とする研究活動を行った。日本国内において、国立国会図書館の東京本館と京都分館から、それぞれ英字新聞The North China Daily Newsと中国語新聞『申報』及び『新聞報』における近代上海の電話事業に関する記述や上海電話公司の広告資料を収集した。また、東京大学東洋文化研究所図書室で『永安月刊』影印本を閲覧し、神戸大学社会科学系図書館で日本語雑誌『上海』データベースを検索した。海外では、中国国家図書館、上海図書館、上海档案館から生活書店を中心とする近代中国のジャーナリズム発展史に関する資料を収集した。本年度後半から、本研究の理論的枠組みとなるAnthony Giddensのモダン二ティー論及びその関係する理論的書物を精読し、本研究での援用可能性の確認及び批判的考察作業を行った。初年度の研究成果については、学術雑誌(計1件)と学会発表(計6件)の形で適宜発表された。
顆粒球単球コロニー刺激因子の免疫抑制作用を利用した慢性GVHD制御法の開発

同種造血幹細胞移植後の制御性T細胞(Treg)の減少は、慢性移植片対宿主病(GVHD)発症と深く関わっていることが示唆されている。Tregの維持・増幅に重要な役割を果たす樹状細胞(DC)に対して、GM-CSF投与によりDC細胞数増加や特定のサブセットの増幅を誘導し、Treg増殖を介した慢性GVHD制御が可能であるかどうかマウスモデルを用いて検討した。GM-CSFは野生型マウスに投与した場合と同様に、同種造血幹細胞移植後に投与した場合であっても、CD8α-DC比率の増加を誘導することがわかった。加えて、GM-CSF投与によりTregの増殖が誘導されると共に、主としてIL-17産生T細胞を脾臓や皮膚で減少させ、慢性GVHD抑制効果が発揮されることが明らかとなった。更に、この効果はTregに依存して発揮され、Tregの免疫抑制作用の増強ではなく、Treg比率の増加に依存したものであることを解明した。これらの効果は慢性GVHD発症前に予防的にGM-CSFを投与した場合だけでなく、発症後早期に治療として投与を行った場合でも、GVHDの増悪抑制効果が得られることが分かり、このことからGM-CSFが慢性GVHD治療薬としても利用できる可能性を示すことが出来た。今後はTregの増幅が真にCD8α-DCの増加に依存しているものであるかを検証するとともに、Tregが増加したメカニズムについて更に解析を進めていく予定である。同種造血幹細胞移植後にTregが減少することは、慢性移植片対宿主病(GVHD)発症と関わっていることが示唆されている。これまで、生体内でTregの増幅によりGVHD抑制効果を得るには、IL-2とカルシニューリン活性化が不可欠であることをこれまでに明らかにしている。そこで、T細胞におけるカルシニューリン活性化にはT細胞受容体を介した刺激が必要であるため、TregによるGVHD制御にはIL-2の他に抗原提示細胞が重要な役割を果たしていると考えられる。特に、抗原提示細胞のうち顆粒球単球コロニー刺激因子(GM-CSF)で誘導される樹状細胞(DC)分画はTregを効率的に増幅させるため、GM-CSFはGVHD抑制的に働くことが期待されるが、慢性GVHDに対する効果については検討されていない。この点を明らかにするため、平成28年度は皮膚慢性GVHDマウスモデルを用いて、GM-CSFのGVHD予防効果を検証した。致死的放射線照射を行ったBalb/CマウスにB10.D2マウスから骨髄移植を行い、移植後17日目からGM-CSF投与を行った。GM-CSF投与は短期間投与で効果を得るため、GM-CSFモノクローナル抗体との免疫複合体として行った。その結果、GM-CSFの投与を行った場合、慢性GVHDが有意に抑制されることが分かった。同種移植後マウスのDC分画は移植により、CD8α+DC比率が増加していたが、GM-CSF投与によりその増加は抑えられることが分かった。また、末梢血中や末梢リンパ節でのTreg比率は、GM-CSF投与群でTreg比率が増加していることがわかった。この慢性GVHDモデル発症に関わる炎症性サイトカインIFN-γ、IL-17産生T細胞について検証を行ったところ、GM-CSF投与群ではIL-17+T細胞に加え、IFN-γ+IL-17+T細胞が低下していた。慢性GVHDモデルにおいて、GM-CSF投与により慢性GVHD抑制効果が得られることが確認出来た。また実際、GM-CSF投与が同種造血幹細胞移植後のDC分画へ影響を及ぼし、Tregの増殖を誘導していることが分かり、このことはTreg増殖を介したGVHD抑制の新たなアプローチに成り得ると考える。これまで、IL-2投与によるTregの増幅作用を利用したGVHD抑制効果は、カルシニューリン活性化が阻害された状況では発揮されないことをこれまでに明らかにしている。これまでの我々の研究で、GM-CSF投与が同種造血幹細胞移植後にCD8α-DC比率の増加を誘導し、Tregの増殖を誘導することでGVHD抑制効果を発揮していることが示唆されている。この効果は移植片中のTregを除去して移植を行った場合には発揮されなかったことから、Tregに依存したものであることが明らかになった。更にTregの表面マーカーやIL-10産生Treg比率の解析、in vitroでの機能解析で、GM-CSF投与後に増加したTregで抑制機能の増強が見られなかったことから、GM-CSF投与によるGVHD抑制作用はTreg比率の増加によるところが大きいと考えられた。上記の効果はGM-CSF投与を慢性GVHD発症前に行っていたが、発症後に治療としてGM-CSF投与を行った場合も、皮膚GVHDの増悪抑制効果が得られることがわかった。CD8α-DCによるTreg増幅のメカニズムについては、技術的障壁もあり未だ解明できておらず今後の検討課題である。GM-CSF投与による慢性GVHD抑制効果はTregに依存したものであり、更に、このTregの増加はCD8α-DC比率の増加を介して、Treg比率の増加が得られたために生じたものであることが確認出来た。