hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
再生可能エネルギー出力変動抑制のためのHP/CGS併用熱供給システム

再生可能エネルギー(RE)の出力変動を抑制するために,高価な蓄電池を用いない新しい技術を開発することが望まれている.本研究では,熱供給を行っている既存のコージェネレーションシステム(CGS)にヒートポンプ(HP)を併設することで,蓄電池と同様に電力系統との間で電気の吸収/発生を行うことが可能な世界で初めての技術を開発した.特に,CGSとHPの実際の応答特性を考慮し,熱供給システム特有の制約の下で,どの程度の出力変動に対応できるかを明らかにした.また,電力系統内に多数分散して存在するCGS/HPを束ねて全体としてRE電源の変動抑制に貢献させるための枠組みを明らかにした.本研究は,コージェネレーションシステム(以下,CGS)を用いて熱供給を行っている需要家が,再生可能エネルギー電源(以下,RE電源)の出力変動抑制に協力する枠組みを念頭に置き,その実現可能性を技術的な観点から明らかにすることを目的としている.今年度は,CGSの具体的な制御手法を開発すると共に,本制御によって新たに発生する追加的なコストを評価する手法を開発した.1.制御手法の開発:CGSにヒートポンプ(以下,HP)を併設したHP/CGSシステムを想定し,燃料系および熱供給系の制約を満たしながら,電力系統との電力授受量を,RE電源の出力変動を抑制するように制御する手法を開発した.開発した手法は,前日にRE電源の発電予測を用いてHP/CGSシステムの出力計画を求め,当日は出力予測の誤差を考慮してオンラインで計画を修正していく手法である.また,HP/CGSシステムの設備容量等をパラメータとしながらシミュレーションを実行し,RE出力変動抑制のために必要なHP/CGSシステムの望ましい容量を明らかにした.2.制御コストの評価:CGSとしてガスエンジンおよび燃料電池を想定し,RE電源の出力変動抑制のためにあらかじめ調整力を確保しておくことで発生するコストを評価する手法を開発した.開発手法は,調整力を確保するためにCGSの運転範囲や蓄熱槽の蓄熱可能範囲を本来よりも狭めた上で,コストが最小となるようなCGSの最適運用を算定する.得られたコストを,上記の制約を課さない場合のコストと比較することで追加コストを算定することができる.シミュレーションの結果,ガスエンジンCGSの調達コストは,およそ39[円/kW・h],燃料電池CGSはおよそ36[円/kW・h]となり,調整用電源として一般的に用いられる火力発電所のコストに比べかなり低コストであることがわかった.HP/CGSシステムの制御については,具体的な制御手法の開発を行い,シミュレーションによってその有効性を明らかにした.ただし,HPおよびCGS自体の制御特性(出力応答特性やリミタなど)は十分考慮されておらず,本年度,酪農学園大学に導入される実機の特性に基づき制御系に反映させる予定である.また,制御による追加コストの評価についても,具体的な評価手法の開発を行い,実際の熱需要および電力需要に基づき実際のコストを評価した.さらに,複数のHP/CGS群を考慮し,各システムにどのように制御量を分担させるかについても検討に着手しており,平成28年度の前半までに具体的な手法を開発する予定となっている.本研究では,ガスエンジン,燃料電池など,熱供給を行っている既存のコージェネレーションシステム(CGS)にヒートポンプ(HP)を併設することで,熱供給量を一定に維持したまま,蓄電池と同様に電力系統との間で電気の吸収/発生を行うことが可能な技術を開発することを目的としている.今年度の実績は以下の通りである.1.複数システムを考慮した制御要求量の決定:各サイトの需要家が所有する複数のCGSとHPをそれぞれ集約し,仮想的に連続制御可能な1台のCGSとHPとしてモデル化した.集約されたバーチャルシステムとウインドファーム(WF)出力予測の合成出力に対して,(1)ランプ出力変動の抑制,(2)電力市場取引を考慮した計画発電,を実現するための制御要求量を求める手法を開発した.2.各サイトの運用計画目標の決定:1.の最適化では,WF出力変動の大きな時間帯の付近にのみ依存するため,それ以外の時間帯におけるHP・CGSの運用には任意性を有する.そこで,1.で求めた出力変動の最大値を制約条件として,全サイトのCGS出力の合計値が,CGSの出力可能範囲の中央値にできるだけ近い値となるように最適化することで,各サイトのHP・CGSの制御目標値を決定する手法を開発した.3.制御目標値に基づくリアルタイム制御:実際の合成出力を1分間隔で常に計測し,2.で決定された制御目標値と比較することにより,CGSならびにHPの運転を調整するリアルタイム制御を行うアルゴリズムを開発した.4.蓄電池との比較のためのシステムの動特性の測定並びにモデル化:蓄電池と調整用電源を用いてランプ出力変動を抑制する場合との比較を行うため,酪農学園大学に設置されている実規模プラントを用いた測定に基づき,提案システムの応答特性を正確にモデル化した.HP/CGSシステムの制御については,具体的な制御手法の開発を行い,シミュレーションによってその有効性を明らかにした.また,HPおよびCGS自体の制御特性(出力応答特性やリミタなど)を酪農学園大学に導入された実機の特性に基づきモデル化することができた.さらに,風力発電のランプ変動補償だけではなく電力市場への入札のための計画発電に基づいてシステムの制御要求量を決定する手法の検討も行った.

その際,風力発電のランプ変動予測については,昨年度まで用いていた翌日予測を当日予測に変更することで,制御性能の向上が図れることも明らかにした.加えて,複数のHP/CGS群を考慮し,各システムにどのように制御量を分担させるかについても,具体的な手法の開発を行い,シミュレーションによってその有効性を明らかにした.本研究では,電力系統の安定運用に責任を持つ送配電事業者(上位層),多数分散して存在するヒートポンプ/コージェネレーションシステム(HP/CGSシステム)を統括するアグリゲータ(中位層),HP/CGSシステム所有者(下位層)からなる3階層の経済主体を想定し,それらが相互に協調しながら再生可能エネルギー(RE)電源出力のランプ変動を抑制するための制御・運用手法を開発してきている.本年度は,より実際的な運用を考慮して手法の改良を行うと共に,提案システムの導入によって再生可能エネルギー電源の導入可能性がどの程度拡大するかを定量的に評価した.具体的には,以下の項目について研究を実施した.(1)RE電源のランプ変動予測誤差に伴う制御要求量の修正:上位層レベルにおける,HP/CGSシステムが担うべき制御要求量は,前日のRE電源の出力予測値に基づいて決定する必要がある.しかしながら,前日予測値には必然的に誤差が含まれるため,当日の運用においてはRE電源の最新の出力予測情報をオンラインで収集し,前日に求めた目標値を適切に修正していく必要がある.そこで,修正に伴う中位層,下位層の運用制御手法を開発した.また,予測誤差に対してロバストな制御要求量及び制御目標値の決定手法についても検討した.(2)RE電源の導入拡大量の評価:将来的なコージェネレーションの導入量推定に基づき,HP/CGSシステムによる電力系統全体の調整力増大量を算定し,それに伴ってRE電源の導入可能量がどの程度拡大するかを定量的に評価した.再生可能エネルギー(RE)の出力変動を抑制するために,高価な蓄電池を用いない新しい技術を開発することが望まれている.本研究では,熱供給を行っている既存のコージェネレーションシステム(CGS)にヒートポンプ(HP)を併設することで,蓄電池と同様に電力系統との間で電気の吸収/発生を行うことが可能な世界で初めての技術を開発した.特に,CGSとHPの実際の応答特性を考慮し,熱供給システム特有の制約の下で,どの程度の出力変動に対応できるかを明らかにした.また,電力系統内に多数分散して存在するCGS/HPを束ねて全体としてRE電源の変動抑制に貢献させるための枠組みを明らかにした.HP/CGSの制御手法およびコスト評価手法については,おおむね完成したことから,その特性を考慮して,具体的な制御目標を与えるためのアルゴリズムを開発する.すなわち,RE電源の出力変動予測に基づき,これを抑制するための制御を系統側の調整用電源とHP/CGSシステム群とで適切に分担する手法を開発する.また,送配電事業者が蓄電池と調整用電源を用いてRE電源の出力変動を抑制する場合を想定し,必要な蓄電池容量およびそのコストを算定する手法を開発する.このコストと本研究における送配電事業者のコストとを比較することで,提案するHP/CGSシステムの経済的な優位性を明らかにする.平成29年度は,最終年度であるため,より実際的な運用を考慮して手法の改良を行うと共に,提案システムの導入によって再生可能エネルギー電源の導入可能性がどの程度拡大するかを定量的に評価する.具体的には,以下の項目について研究を実施することを予定している.
血小板による腫瘍増殖亢進機構の解明

本研究では、血小板との相互作用により増殖能を亢進するがん細胞内において、どのようなシグナル経路が活性化されるのかを明らかにし、その経路を標的とした阻害剤の抗腫瘍剤としての有用性を検証した。具体的には、血小板と骨肉腫細胞の相互作用が血小板を活性化し、活性化血小板から放出されるPDGF-BBが骨肉腫細胞のPDGFR-Akt経路を活性化することを見出した。さらに、PDGFR阻害剤SunitinibやPI3K阻害剤LY294002が、血小板依存的な骨肉腫細胞の増殖亢進を抑制することを見出し、これら阻害剤や抗血小板薬が抗腫瘍剤となりうる可能性を示唆することができた。研究代表者は、血小板と共培養するとがん細胞の増殖が促進されることをこれまでに見出していた。また血小板とがん細胞が接触可能な条件下でのみ、がん細胞の増殖亢進が認めれることを明らかにしていた。そこで本研究課題では、血小板との共培養により生じるがん細胞の増殖促進に、血小板から分泌される顆粒内サイトカインと細胞膜表面タンパク質のどちらが関与しているのか、あるいは両者ともに関与しているのかを検討した。1、血小板の顆粒成分と膜成分のがん細胞増殖に与える影響の検討血小板をコラーゲンまたはADPで刺激することで顆粒成分を分泌させて顆粒成分を含む上清を回収すると共に、凝集反応後のペレットを回収して膜成分の可溶化を試みた。しかし、ペレットが硬くかつ粘性が高いため、膜成分の分画はできなかった。一方で、凝集反応後の上清にがん細胞の増殖を顕著に誘導する活性が認められ、血小板に内包されている増殖因子・サイトカインががん細胞の増殖を促進している可能性を見出した。2、がん細胞の増殖に関わる血小板顆粒成分の同定1の検討から、血小板凝集に伴い分泌される顆粒内増殖因子・サイトカインががん細胞の増殖を促進している可能性が示唆されたため、サイトカイン受容体・増殖因子受容体のリン酸化レベルを検討できる抗体アレイを用いて血小板より分泌されるサイトカイン・増殖因子のスクリーニングを行なった。その結果、血小板との共培養時に、がん細胞のPDGF受容体が活性化されることを見出した。そこで、がん細胞依存的に誘導される血小板凝集時にPDGFが分泌されているかどうかをELISA系で定量したところ、がん細胞との共培養により有意にPDGF分泌が増加することが確認された。よって、血小板との共培養により生じるがん細胞の増殖促進に、血小板から分泌されるPDGFが関与することが明らかとなった。本研究では、がん細胞と血小板の相互作用を標的とした新たな作用機序を有する抗腫瘍剤を開発することを目的に行った。最終年度である平成26年度は、血小板依存的ながん増殖亢進機構を仲介する分子として前年度に同定されたPDGFに着目して検討を行った。まず、骨肉腫細胞株MG63およびHOSを血小板と共培養した際に骨肉腫細胞内で活性化されるシグナル伝達分子をリン酸化アレイで網羅的に解析した結果、PDGFRalpha、PDGFRbetaおよびAktの活性化が観察された。2種類のPDGFRを活性化可能なPDGFは、PDGF-BBのみである。そこで、血小板凝集に伴い血小板から放出される増殖因子をELISAで検出したところ、確かにPDGF-BBが含まれることを確認した。次に、PDGFR阻害剤Sunitinibの存在下で骨肉腫細胞を血小板と共培養したところ、PDGFRおよびAktのリン酸化が阻害された。このことから、血小板凝集に伴い血小板から放出されるPDGF-BBは、骨肉腫細胞のPDGFR-Akt経路を活性化することが示された。さらに、血小板凝集に伴い血小板から放出されるPDGF-BBが骨肉腫細胞株の増殖に与える影響を、既存のがん分子標的治療薬や低分子阻害剤を用いて評価した。その結果、EGFR阻害剤Erlotinib添加は骨肉腫細胞の増殖に影響を与えなかったが、PDGFR阻害剤SunitinibおよびPI3K阻害剤LY294002処理は血小板依存的な骨肉腫細胞の増殖亢進を有意に抑制した。以上の結果より、血小板依存的な骨肉腫細胞の増殖亢進の鍵となるシグナル経路は、PDGFR-Akt経路であり、既存のがん分子標的治療薬であるSunitinibが血小板依存的な骨肉腫細胞の増殖亢進の阻害に有用であることが示された。

細胞生物学血小板と共培養した際にがん細胞の増殖が促進される機構の1つに、血小板凝集時に血小板より分泌されるPDGFが関与していることを見出すことに成功した。実際に、がん細胞のPDGF受容体のリン酸化も確認されていることから、血小板によるがん細胞の増殖促進にPDGFが主要な役割を果たしていることが強く示唆されている。一方で、これまでのTranswell chamberを用いた検討から、血小板とがん細胞が直接接触できないとがん細胞の増殖が促進されないことも明らかとなっている。Transwell chamberで血小板とがん細胞が直接接触できないように仕切った場合、血小板凝集自体が起こらなくなってしまうことから、PDGFの分泌がTranswell chamberを用いた系では起きず、その結果として増殖亢進が認められない可能性もあるが、接着分子などの膜表面タンパク質を介したがん細胞の増殖促進機構が関与している可能性もある。そこで血小板をコラーゲンまたはADPで刺激した際のペレットより膜成分の分画を試みたが、ペレットは硬くかつ粘性が高かったために分画はできず、膜タンパク質の関与は証明できなかった。今後は、巨核球細胞株などを用いることで、接着分子などを介した血小板によるがん細胞の直接的な増殖促進機構を解明していきたい。平成25年度に、本研究課題で目的としている血小板によるがん細胞の増殖促進に関わる分子機構の一部としてPDGFを見出すことができたため、「おおむね順調に進展している」と自己評価している。本研究課題では、これまで見過ごされてきた血小板による腫瘍微小環境の構築の可能性を検証すると共に、その分子機構を標的とした新たな抗腫瘍剤の開発を目的としている。この目的に沿って、血小板との共培養により増殖が促進されるがん細胞の同定と、そのがん細胞を用いた血小板による腫瘍増殖機構の解明に取り組んできた。これまでに、血小板より分泌されるPDGFががん細胞の増殖を促進することを見出すことに成功したが、もう1つの可能性として考えられた血小板膜タンパク質によるがん細胞の増殖促進は、血小板膜タンパク質の分離が難しいことから難航している。そのため、血小板産生に関わる巨核球の細胞株であるMEG01S細胞を用いることで、膜タンパク質による増殖促進の可能性を検討していきたいと考えている。Transwell chamberで血小板とがん細胞が直接接触できないように仕切ってしまうと、血小板凝集自体が起こらなくなってしまうことが明らかになっていることから、血小板とがん細胞の直接的な結合は血小板凝集を惹起することのみに関与しており、血小板膜タンパク質ががん細胞の増殖を促進していない可能性もある。そのため、血小板とがん細胞の直接的な結合による増殖促進の分子機構を解析するだけでなく、直接的な結合による血小板凝集誘導の検討も平成26年度に行なう。
ＰＨＡ重合酵素における重合能活性化の機構解明およびＰＨＡ高効率生産への応用

ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は糖や植物油、脂肪酸といったバイオマス資源から微生物合成可能な高分子材料で、熱可塑性や生分解性などの特徴を有するため、環境調和型プラスチック材料や医用材料としての利用が期待されている。申請者はPHA顆粒結合タンパク質(フェイシン、PhaP)がある種のPHA重合酵素を活性化可能であることを見出し、その活性化機構解析とPHA高生産化への応用を行った。細胞外(in vitro)実験により、重合酵素活性化がPhaP濃度依存的な効果であること、アミノ酸配列や分子量が大きく異なる他の微生物由来のPhaPでも活性化が可能であること、重合能活性化と共に重合酵素の基質特異性も変化することが見出された。また、上記の活性化機構に関して、種々のin vitro実験結果などに基づき推定される活性化機構を提案した。上記の重合酵素活性化効果が細胞内(in vivo)でも生じるかという点を、組換え大腸菌を用いたin vivoPHA生産系で評価したところ、PhaPを導入したin vivoPHA生産系ではPhaP濃度依存的にPHA蓄積が向上し、最大で4.2倍のPHA生産量向上が確認された。これらに加え、申請者の所属する研究室において見出されたPhaP変異体に関する解析を行った。この変異体は野生型のPhaP導入株に比べてPHAを高効率で生産可能であるが、その高生産化機構は不明であった。この変異体をin vitro, in vivoの両実験から評価したところ、野生型に比べPhaPの発現量が増加することでPHA高生産化が生じていることが明らかとなった。これらの結果は、PhaPの新たな機能を明らかとするのみでなく、「PhaPによる重合酵素活性化」を利用することでPHAの高効率生産が可能であることをin vitro、in vivoの両面から示した独自性の高い研究であるといえる。26年度が最終年度であるため、記入しない。ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は糖や植物油、脂肪酸といったバイオマス資源をある種の微生物に与えることで細胞内に合成される物質であり、プラスチック材料として用いることができる。また、使用後は環境中の微生物によって水と二酸化炭素まで分解されるため、「微生物生産可能な環境調和型プラスチック」としての利用を目指して研究が行われている。このPHAを高効率で生産するために、これまでPHA生合成酵素の改変が数多く行われているのに対して、申請者はこれまでと異なるアプローチでのPHA高生産化を目指し研究を行った。自身の先行研究などからPHA顆粒結合タンパク質(PhaP)がある種のPHA重合酵素の重合活性向上に寄与することを見出し、この重合能活性化の詳細およびこの現象がPHA高生産化に寄与しうるかを検証した。生体外(invitro)実験から、PhaPは本研究でターゲットとした重合酵素の重合活性を濃度依存的に向上させることや、PhaPの由来が異なる菌株であっても重合能活性化が確認できることが明らかとなった。また、PhaPによる重合能活性化と共に重合酵素の基質特異性も変化することが見出された。上記invitro実験系に加えて、実用的なPHAの生産で用いられる細胞内(invivo)実験系でもPhaP導入による重合酵素の重合能向上が起こるかを組換え大腸菌を用いて評価した。Invivo実験系としては代表的なPHAであるポリヒドロキシプタン酸(PHB)を合成可能な組換え大腸菌に誘導剤濃度依存的なPhaP発現ベクターを導入し、誘導剤濃度を変化させることで菌体内PhaP濃度がPHB生合成に与える影響を検証した。この組換え大腸菌用いてPHB生産を行ったところ、誘導剤濃度(PhaP濃度)依存的にPHB蓄積の向上が確認され、PhaP未発現時に比べて最大で4.2倍のPHB生産量を示した。

これらの結果は、PhaPの新たな機能を明らかとするのみでなく、「PhaPによる重合酵素活性化」を利用することでPHAの高効率生産が可能であることをin vitro、in vivoの両面から示した独自性の高い研究であるといえる。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で確認された4.2倍のPHA生産量という結果はPHA生合成酵素改変によるこれまでのPHA高生産化と比べても高い数値であると共に、これまでに報告されたPHA高生産化とは全く異なるアプローチであるため、既報のPHA高生産化法との組み合わせも可能な有用な手法である。本結果は査読付き国際誌に論文採択が決定していると共に、現在はランダム変異導入ライブラリから得られたPhaP高発現株を用いた新たな解析にも着手している。これまでの研究の中でランダム変異導入ライブラリからPhaP高発現株を取得することに成功し、現在その高発現化メカニズムの解析を行っている。また、このPhaP高発現株はPHAを高効率で蓄積することがわかっており、既に申請者が明らかとしたPhaPによるPHA高生産化との関連性も非常に高いと思われる。PHA高生産化という面では多くの成果が得られたもしくは得られている最中だが、PhaPがどのようなメカニズムでPHA重合酵素の重合能を向上させているかという点に関してはinvitro実験系を用いたタンパク質-タンパク質間相互作用の評価などの手法により詳細な検討が必要である。
温熱負荷下運動時の血漿浸透圧と酸化HDLの関係

高密度リポタンパク質(HDL)や低密度リポタンパク質(LDL)は、活性酸素種(ROS)により攻撃をうけ、動脈硬化に悪影響を及ぼす。このROSは、様々なストレスで上昇するが、運動もその1つである。これは、運動療法の効果と矛盾をなすが、酸化HDLの運動に対する反応やその影響は、不明な点が多い。われわれは、安価で短時間で多くの検体測定ができるFe-ROMs法を新しく開発した。このFe-ROMs法で測定した酸化HDLのデータより運動中、特に暑熱環境下で健常者および障がい者において酸化HDLがどう変動するかを解明することで酸化HDLの役割を改名することを目的としている。まずは、この新しく開発したFe-ROMs法で測定したデータの標準値を作成する必要がある。標準値作成は、3年を通して行っていくが、今年はまず、Fe-ROMs法で酸化HDLを主に脊髄損傷を中心とした障がい者で測定し、標準値の作成をおこなうことを中心として研究を行った。脊髄損傷者12名(男性12名)について、LDL、酸化HDL、酸化LDLの測定を行った。HDL、LDL、酸化LDLは、ELISA法で、酸化HDLは、新しく開発したFe-ROMs法での測定を行った。HDLは55.5±2.8mg/dL、LDLは112.1±7.6mg/dL、酸化LDLは、6名のみのデータだが、112.2±8.6U/Lであった。酸化HDLは、吸光度測定は終了している。現在ここのデータにおける傾きを解析し、実際の酸化HDL値を算出し、結果をまとめていく予定である。また、HDLとの比を酸化LDL /LDL合わせて解析していく予定でいる。標準値を作成は、3年通して行っていく予定でいる。今年度は、まず、脊髄損傷者の検体を先に得ることができた。現在まだ測定を終えたFe-ROMs法での解析の途中であり、実際の測定値は出ていない。解析値を考察しながら、今後もさらに障がい者のデータ蓄積および健常者のデータおよび追加していく予定である。3年間を通してFe-ROMs法で酸化HDLを多数の健常者および障がい者で測定し、標準値の作成をおこなうことが目的となっているため、それを予定通り遂行していく。また、当初の予定にある運動時特に暑熱環境下での酸化HDLの変化についても健常者および障がい者でデータを蓄積していく予定でいる。購入予定であった測定機器のうち恒温振盪機などの分析器が未購入であるため、予定よりも次年度使用額が大きくなっている。今後研究を進めるにあたって、購入していく予定である。
ポリコーム複合体を中心としたエピゲノムネットワークの解析

ヒストンアセチル化酵素複合体Hbol-BRD1/Brpf2のうち、BRD1のノックアウトマウスにおいて、胎仔肝の造血幹細胞の有意な減少を認め、胎仔は貧血のために胎生13.5日前後に死亡した。しかしながら、骨髄移植においてはほぼ正常の骨髄再建活性が認められた。これは、BRD1のファミリー分子による機能的な補完が行われるためと考えられる。この点を確認するために、HAT活性を有するHbo1のコンディショナルノックアウトマウスを作成中であり、キメラマウスが得られている。さらに、Hbo1とBRD1を共発現するK562血液細胞を用いてChIP-chip解析を行い、Hbo1とBRD1がともに多くの標的遺伝子を共有することが明らかとなった。また、転写共役因子であるTIF1β/KAP1は、KRABドメインを有するZinc finger型転写因子のco-repressorとして同定され、HP1やヒストンH3K9メチル化酵素SETDB1等をリクルートし、転写抑制やヘテロクロマチン化に働くことが示されている。造血細胞特異的なTIF1β遺伝子欠損マウスの解析より、TIF1bが造血幹細胞の維持に必須であることが示された。現在、マイクロアレイ解析、ChIP-seq等によりTIF1β欠損造血幹細胞におけるエピジェネティクス異常の実態を解明しつつある。BRD1(BRPF2)はクロマチン制御因子に多く認められる機能ドメイン(PHD-finger、BromodomainおよびPWWP domain)を有する核内蛋白質であることか照、クロマチンレベルでの遺伝子発現制御に関与する可能性が示唆された。そこで、我々はBrd1遺伝子欠損マウスを作成し、マウス個体での機能解析を行った。Brd1遺伝子欠損マウスは胎生中期(E13.5前後)に二次造血不全による貧血のため死亡する。卵黄嚢における一次造血は正常であるが、胎仔肝における二次造血細胞の著明な減少を認めた。胎仔肝では赤芽球分化の遅延が認められ、これが貧血の原因となっているものと考え照れた。Brd1のファミリー分子BRPF1がヒストンアセチル化酵素MOZと複合体を形成することが報告されたため、BRD1複合体を純化し質量分析を行ったところ、BRD1はMOZではなくヒストンアセチル化酵素Hbo1と複合体を形成することが明らかとなった。赤芽球細胞株を用いた実験では、BRD1の強制発現により赤芽球分化が促進される知見が得られるとともに、Hbo1のノックダウンにより赤芽球分化が遅延する所見が得られている。したがって、胎仔肝における赤芽球分化においてHbo1-BRD1複合体が赤芽球分化に重要な遺伝子発現に関連するものと考え照れる。TIF1βコンディショナルノックアウトマウスの解析については、造血における解析を中心に行っており、これまでにTIF1βを欠損すると造血幹細胞の維持に著明な障害が生じることを確認している。その障害の詳細に関して今後解析を進めていく予定である。
アジアにおける沿岸環境のリモートセンシング解析

(1)高環境負荷沿岸域に関する衛星リモセン画像解析手法の一般化と応用:アジアにおける様々な自然・環境状態の違いにも対応すべく,沿岸環境リモートセンシング画像解析手法として本研究室で開発してきている光学理論と非線形最適化手法を組み合わせた衛星データ画像解析手法を一般化した.また,開発された手法の妥当性や一般性の検証を東京湾と中国・青島Jiaozhou湾におけるシ一・トゥルース・データに対して行うとともに,マニラ湾等の水質汚濁が顕著なフィリピン国内の沿岸域の環境モニタリング解析への応用可能性についても検討した.2)サンゴ礁海域に関する衛星リモセン画像解析と関連モ二タリング技術との融合:アジアの沿岸域を特徴づけているサンゴ礁海域の環境モニタリングに関して,沖縄・石垣島および沖縄本島西岸+慶良間諸島の海域で現地観測を行うとともに,関連する衛星リモセン画像解析を行った.それらに並行して,広域海水温のモニタリング・ネットワークの構築を沖縄・南西諸島沿岸域において実現させるとともに,同様の広域沿岸海水温モニタリングネットワークをフィリピン沿岸海域においても具体化させる試みをフィリピン大学海洋研究所と共同で行った.これらの成果は,1998年に沖縄海域やフィリピン海域も含めて世界規模で発生したサンゴ白化現象の地域分布の解析等に有効に用いられた.(3)サンゴ礁-マングローブ生態環境モニタリングに関する国際共同研究体制構築の試み:本国際学術共同研究を通じて,アジアにおける沿岸環境を特徴づけるサンゴ礁-マングローブ生態系に関して,衛星リモセンに限らず他の様々なモニタリング技術を統合させた,より合理的なモニタリングシステムの構築に向けて,上記のフィリピン大学海洋研究所,才一ストラリア・ジェームスクック大学,同・クイーンズランド大学等との研究者による新たな国際共同研究体制構築のための基礎を形成することかできた.(1)高環境負荷沿岸域に関する衛星リモセン画像解析手法の一般化と応用:アジアにおける様々な自然・環境状態の違いにも対応すべく,沿岸環境リモートセンシング画像解析手法として本研究室で開発してきている光学理論と非線形最適化手法を組み合わせた衛星データ画像解析手法を一般化した.また,開発された手法の妥当性や一般性の検証を東京湾と中国・青島Jiaozhou湾におけるシ一・トゥルース・データに対して行うとともに,マニラ湾等の水質汚濁が顕著なフィリピン国内の沿岸域の環境モニタリング解析への応用可能性についても検討した.2)サンゴ礁海域に関する衛星リモセン画像解析と関連モ二タリング技術との融合:アジアの沿岸域を特徴づけているサンゴ礁海域の環境モニタリングに関して,沖縄・石垣島および沖縄本島西岸+慶良間諸島の海域で現地観測を行うとともに,関連する衛星リモセン画像解析を行った.それらに並行して,広域海水温のモニタリング・ネットワークの構築を沖縄・南西諸島沿岸域において実現させるとともに,同様の広域沿岸海水温モニタリングネットワークをフィリピン沿岸海域においても具体化させる試みをフィリピン大学海洋研究所と共同で行った.これらの成果は,1998年に沖縄海域やフィリピン海域も含めて世界規模で発生したサンゴ白化現象の地域分布の解析等に有効に用いられた.(3)サンゴ礁-マングローブ生態環境モニタリングに関する国際共同研究体制構築の試み:本国際学術共同研究を通じて,アジアにおける沿岸環境を特徴づけるサンゴ礁-マングローブ生態系に関して,衛星リモセンに限らず他の様々なモニタリング技術を統合させた,より合理的なモニタリングシステムの構築に向けて,上記のフィリピン大学海洋研究所,才一ストラリア・ジェームスクック大学,同・クイーンズランド大学等との研究者による新たな国際共同研究体制構築のための基礎を形成することかできた.本研究の根幹をなす光学理論に基づく理論的な衛星データ解析手法の一般化・汎用化に向けての理論解析を行った。具体的には,沖縄の赤土流出問題や東京湾の青潮問題を対象として当研究室においてここ数年来開発してきている衛星データ解析手法をベースとし,それを,、我が国と異なるさまざまな気象・環境条件や背後地の地理・土地利用形態を有する中国沿岸海域においても適用可能とすべく,理論の一般化・汎用化を行うことを試みた。つぎに,開発した手法の妥当性・有効性を検証するために,その第一段階として,中国内の典型的な沿岸汚染地域の一つである青島Jiaozhou湾をケーススタディ対象域として選定し,6月上旬に北京において行った中国環境科学研究院のMeng氏のグループとの詳細な打ち合わせに引き続いて,8月中旬に青島Jiaozhou湾において同グループとの合同観測を行った。また,比較のために、同様の現地観測を独自に,東京湾において12月下旬と1月下旬に行った。これらの観測によって,本研究による手法により,複数の物質が存在する沿岸海域において,各物質の濃度を同時分離推定が可能であることが実証された。さらに,これらの観測・解析と並行した検討により,フィリピンが,現在深刻な沿岸環境問題を抱えており,本研究の研究対象の一つである「東南アジアにおける沿岸環境問題の解析」のケーススタディの対象として最適なフィールドとなり得ることが判明した。そこで,フィリピンを対象とした共同研究を立ち上げ,3年間の研究計画の中で具体的な成果を得るために,2月下旬にフィリピンを訪問し,現地の沿岸環境問題の実状を視察するとともに,フィリピン環境庁において当研究室の研究成果の発表の機会を持ち,共同研究のカウンターパートとして現地の適切な組織及び人物を選定する見通しを得た。1)アジアにおける様々な自然・環境状態の違いにも対応すべく,沿岸環境リモートセンシング画像解析手法として本研究室で開発してきている,光学理論に基づく理論的な衛星データ解析手法の一般化・汎用化を,前年度に引き続き行った。2)本手法の妥当性・有効性を検証するために,一昨年の8月中旬に中国:青島jiaozhou

湾において中国環境科学研究院のMeng氏のグループと行った合同観測で得られたsea-truthデータと,本手法による衛星画像データ解析結果との比較解析を行った。その結果,本手法による解析結果が,現地データと良好に一致することが示され,本手法の妥当性を例証することが出来た。3)さらに,東京湾を対象として行われた現地観測データに関して,同様の衛星画像解析結果との比較解析を行い,やはり,本解析手法による解析結果と現地データの良好な一致が示された。4)本解析手法の汎用化を目指して,解析対象を東南アジア地域で一般的に見られるサンゴ礁海域を含むことを目指し,昨年10月上旬から約1ヶ月間,沖縄・石垣島の白保海域において現地観測を実施した。5)解析対象国をさらに拡大することを意図して,トルコ(4月),フィリピン(8月),韓国(12月)を訪問し,現地の研究者と打ち合わせをするとともに,特に,次年度に向けてサンゴ礁海域の解析を本格化することを意図して,衛星リモートセンシング解析を含むサンゴ礁研究で世界的にリードしているオーストリアを訪問し,現地研究者との意見交換・情報収集を行った。(1)高環境負荷沿岸域に関する衛星リモセン画像解析手法の一般化と応用:これまで開発してきた,光学理論と非線形最適化手法を組み合わせた衛星データ画像解析手法を,さらに,海底反射の影響の取り込み等の改良を行うことによって一般化した.また.開発された手法の妥当性や一般性の検証を東京湾におけるシー・トゥルース・データに対して行うとともに,マニラ湾等の水質汚濁が顕著なフィリピン国内の沿岸域の環境モニタリング解析への応用可能性について検討した.(2)サンゴ礁海域に関する衛星リモセン画像解析と関連モニタリング技術との融合:昨年度から研究の重点を置いているサンゴ礁海域の環境モニタリングに関して,昨年度行った沖縄・石垣島での集中観測をさらに発展させた現地観測を,沖縄本島西岸+慶良間諸島の海域で行うとともに,関連する衛星リモセン画像解析を行った.それに並行して,広域海水温のモニタリング・ネットワークの構築を沖縄・南西諸島沿岸域において実現させるとともに,同様の広域沿岸海水温モニタリングネットワークをフィリピン沿岸海域においても具体化させる試みをフィリピン大学海洋研究所と共同で行った(その一部はすでに稼動中である).これらの成果は,一昨年に沖縄海域やフィリピン海域も含めて世界規模で発生したサンゴ白化現象の地域分布の解析等に有効に用いられた.(3)サンゴ礁-マングローブ生態環境モニタリングに関する国際共同研究体制構築の試み:本国際学術研究を通じて,アジアにおける沿岸環境を特徴づけるサンゴ礁-マングローブ生態系に関して,衛星リモセンに限らず他の様々なモニタリング技術を統合させた,より合理的なモニタリングシステムの構築に向けて,上記のフィリピン大学海洋研究所,オーストラリア・ジェームスクック大学,同・クイーンズランド大学等との研究者による新たな国際共同研究体制構築のための基礎を形成することができた.
日本の現代心理学形成にかかわる学問史的検討

1当研究計画のレビューを受けるため、各年度に渡って次に記す資料館などを訪問するとともに各所において日本の心理学史にかかわる先達たちの資料の発掘収集あるいは足跡を訪ね所定の目的を達成した。訪問先は、アメリカは、アクロン大学アメリカ心理学史資料館、ハーバード大学歴史的科学機器コレクション、クラーク大学、ジョンズ・ホプキンズ大学、ドイツはライプチヒ大学、ベルリン大学、ロストック大学、パッサオ大学、オランダは、フローニンゲン大学。スイスは、ロザンヌ大学、ブリブール大学、ベルン大学、チューリッヒ大学など。2主としてアメリカにおける大学の資料館での歴史的経緯を残す資料や記録、実験機器などの保管、管理システム、あるいは資料館自体の組織体制と果たしている機能は、今後わが国において同種の組織を設置するさいにきわめて参考となる。それどころか日本の心理学を立ち上げた先達たちの一次資料はすべてこうした資料館にきちんと保管されており、これらなくしては日本の心理学史の研究は成り立ちにくいことは明らかである。こうした組織をわが国にも設置すること、またその専門家の養成が急務であることを提言する。3 1880年代に世界とほぼ同時に日本の心理学が立ち上がった。そのさいの指導者とそれを日本にもたらした先達は、アメリカのG.S.Hallであり、元良勇次郎以下、ホールのもとで直接・間接に学位を取得した人々である。しかし一方、「心理学」という学名の由来や語源など、なお未解決の問題が残る。この点は、西周の役割の再検討と、当時の教育制度(主に大学)の中の心理学の位置についての考察が不可欠である。そのための一次資料の国内での発掘が急務である。ここにも資料館の不可欠なことが明らかになる。4当研究成果は、各種学術誌、国際会議などの他、サイバー・スペース(仮想アーカイブス)上にて公開ずみ。本年度の研究実施計画に基づき以下の諸点を中心に実施し当初の計画を予定通り遂行した。1、当研究計画に関するレビューを受けるためにアメリカの主だった研究者、並びに大学研究室や心理学史資料館(アーカイブ)、あるいは図書館を訪問すること。この訪問先は、アクロン大学のアメリカ心理学史資料館、ハーバード大学の歴史的科学機器コレクション、並びに資料館、クラーク大学心理学研究室、および図書館内資料館、ジョンス・ホプキンス大学心理学研究室、および図書館内資料館であった。また、アメリカ心理学会大会(サンフランシスコにて開催)第26部門(心理学史)などで、研究成果の発表を行った。2、これら各所において、当計画を遂行する上で不可欠の資料や文献、古実験機器などの保存のための方法論やその実際の先進的な試みの一端の教授を受けること、並びに現場を体験すること。この結果、きわめて多くの貴重な資料の収集を果たし、また貴重な体験を積んだ。この成果の一部は、日本基礎心理学会大会講演で報告した。3、日本の現代心理学を形成する上で中心的な役割を果たすことになった、これらの大学に留学し学位を取得した先人たちの経歴や研究テーマの内容を始め、その足跡を訪ねること、またその当時の当該大学における指導者や研究動向、カリキュラムなどの必要な資料の収集を図ること。こうした記録の保管と維持、展示のみならずこれらをいかに組織的に整理整頓し後世に伝えていくかに関する方法論をはじめ資料館の役割を再認識した。4、これら先人によって持ち帰られた心理学がわが国にどのように定着し、また独自の展開を見ることになったのか、日本における現代心理学形成に関わる学問史的検討を加え、成果の一端を冊子化する。5、他方、国内においては国内の研究者からの貴重な資料や証言の収集を図り、かつ心理学史論の確立にむけ理論的整備を試みている。

同時に、外国で収集した資料をインターネット上の心理学史資料館に整理、保管し、一般公開を行っている。本年度の研究実施計画に基づき以下の諸点を中心に実施し当初の計画を予定通り遂行した。1、当研究計画に関するレビューを受けるために心理学発祥の地ドイツの諸大学やオランダの大学と各研究者、並びに資料館(アーカイブ)を訪問した。ドイツは、ライプチヒ大学、ベルリン(フンボルト)大学、ロストック大学、パッサウ大学など、オランダはフローニンゲン大学であった。加え、当時の日本人留学生や訪問者の動向調査、資料収集を行った。また、各地で代表的な心理学史研究者と討議、情報交換を行った。2、アメリカの場合と異なり、ヨーロッパには日本人に関する記録は必ずしも組織的に残されてはいないことが明らかになった。ドイツをはじめとするヨーロッパに本来の意味での留学した心理学関係者はきわめて少数に限定される。これはその当時の日本側の事情によると推測される。多くは、最先端の学問に触れる機会として派遣され、できるだけ各地を視察しその情報を日本に持ち帰るという使命に主眼があったといえよう。これは、日本の大学制度が確立し拡大期に入ることによって、主として教授就任予定者に対してこれを求めたことによろう。学生として留学し学位を取得するという役割は、必ずしも求められていないといえよう。しかし、この一方では、当該の日本人の足跡をきちんと押さえた資料の収集や、事実の発掘という問題が今後に残されている。この面からも、資料の保管のみならずこれらをいかに組織的に整理し後世に伝えていくか、その方法論をはじめ歴史資料館(アーカイブ)の役割を再認識することになった。3、初年度の成果をまとめる作業に取り組んだ。「心理学史・心理学論」誌、「心理学評論」誌などに、明治・大正期の心理学受容過程の考証や、実験心理学をささえる「歴史的心理学実験機器」をめぐる考察を公刊した。4、国内の研究者からの貴重な資料や証言の収集を図り、かつ心理学史論の確立にむけ理論的整備を試みた。同時に、収集資料をインターネット上のホーム・ページあるいはバーチャル・アーカイブで広く公開している。平成12年度の研究実施計画にしたがい、以下のような研究実績、成果を上げた。1当研究計画のレビューを受けるため、本年度はヨーロッパ、ことにスイスを中心として次の3項目について実地調査を行った(辻)。(1)本邦心理学の草創期における日本人研究者の滞在記録。(2)スイス心理学における学史研究の現状。(3)スイスにおける科学史研究およびその成果の実情。2アメリカのアクロン大学アメリカ心理学史資料館設立35周年記念シンポジウムに参加するため同所を再訪し、新たに日本の戦後の心理学の復興に大きな役割を持った京都実験心理学セミナーに関する当時の一次資料の収集を行った(西川)。この記念シンポジウムでは、各研究者の研究報告の内容はいうまでもないが、これに加えアメリカにおける心理学史の主要な研究者が一同に会するという絶好の機会を捕らえ、個別の事項をめぐり貴重な情報収集と、これらの研究者とのネットワークを構築した。今後の研究展開の基盤を作ることができた。
癌浸潤における細胞運動とMT-MMPの協調的制御機構の解析

Focaladhesion kinase(FAK)によるmitogen-activated proteinkinase(MAPK)活性化は細胞増殖、細胞分化、細胞運動の制御に必須であることが知られている。我々はインテグリン-FAKを介したシグナル伝達系におけるMAPKのScaffold proteinであるJun N-terminal protein kinase(JNK)/stress-activated protein kinase-associated protein 1(JSAP1)の役割を検討した。その結果、JSAP1はFAKのN-末端と結合し、FAK-Src複合体のSrcによりチロシンリン酸化された。このJSAP1のチロシンリン酸化は細胞をファイブロネクチン上に接着させることでも誘導され、JSAP1発現細胞はファイブロネクチン上でのcell spreadingが亢進した。JSAP1によるcell spreadingの亢進にはJSAP1のチロシンリン酸化とFAKとの結合が必要であった。FAKはJSAP1を細胞接着斑にリクルートすることでより選択的にMAPKを制御し、細胞増殖・運動などの機能を調節している可能性が示された。細胞外マトリックスで誘導されるJNKの活性化に深く関与するアダプター分子CrkIおよびCrkIIのグリオーマにおける発現と細胞運動・浸潤に対する役割を検討した。crkIのmRNA発現はグリオーマ組織の非腫瘍部位、腫瘍部位で発現していたのに対し、そのスプライシングバリアントであるcrkI mRNAは腫瘍部位特異的に発現していた。CrkI遺伝子導入細胞は高い細胞運動能、浸潤能を示した。グリオーマにおけるcrkI mRNA発現は細胞運動能の亢進、細胞間接着の減弱、N-カドヘリン非依存的Akt活性化を誘導することで悪性度と深く関連していると考えられた。
高均一半導体量子ドットへのスピン偏極電子の注入と制御

1.InAs/GaAs系およびGaSb/GaAs系量子ドットの高均一自己形成InAs量子ドットにおけるサイズの自己制限効果を見出し、単一の量子ドット層において発光エネルギー半値幅17meVを示す高均一化を達成した。GaSb量子ドットの自己形成においてもマイグレーションの促進条件の適用により、従来の約半分の発光スペクトル幅(49meV)を示す高均一化に成功した。2.InAs量子ドットの積層成長とGaAsナノホールの自己形成高均一InAs量子ドットの積層成長において、1層目の量子ドットからの格子歪による成長過程への影響について新たな知見を得、その結果、発光半値幅17meVを示す高均一なInAs量子ドットの2重積層構造の作製法を確立した。埋め込まれたInAs量子ドット直上の表面GaAs層部のみにナノサイズの孔(ナノホール)を自己形成する方法を開発した。二重結合型積層InAs量子ドットに結合したGaAsナノホールの自己形成について検討を加え、新しい量子ドットダイオード構造を試作し、量子ドットへの局所的な電子のトンネル注入を確認した。3.量子ドットのスピン物性についての検討GaSb層の導入によるInAs量子ドットの高密度化(1×10^<11>cm^<-2>)を開発し、その円偏向励起フォトルミネッセンス測定より、量子ドット密度が高くなるとスピン偏極率が低下する傾向を観測した。つぎに、InAs量子ドットへのスピン偏極電子の局所的なトンネル注入法として、磁性探針を用いたスピン偏極STMについて検討した。Ni探針とNi薄膜試料の実験においてスピンに依存したトンネル電流を検出した。また円偏光励起GaAs探針を用いたスピン偏極STM実験において、左右円偏光変調信号成分のスピンに依存したトンネル電流信号の検出精度を高め、円偏光変調信号のバイアス電圧依存性を比較的再現性高く測定することが可能となった。平成14年度は、半導体量子ドットにスピン偏極電子を注入するための準備段階として、量子ドットの自己形成法を中心に検討を進め、以下に示す研究成果を得ることができた。1.高均一InAs量子ドットの2重積層成長:研究代表者のグループがすでに開発している高均一自己形成法により、GaAs基板上へのInAs量子ドットの積層成長を行い、GaAsスペーサ層を介して高さ方向に結合した高均一な2重結合型InAs量子ドットの作製を試みた。GaAsスペーサ層厚が10nm以下になると1層目のInAs量子ドットの高さが減少すること、2層目のInAs量子ドット構造の側面に形成されるファセット面方位が異なることなど、1層目の量子ドットからの歪による成長過程への影響について新しい知見が得られ、これらの現象を制御した積層成長により、従来よりも狭い発光半値幅17meVを達成し、量子ドットのサイズ揺らぎをさらに抑制することができた。2.GaSb量子ドットの高均一自己形成:本研究では、InAs系のtype I型量子ドット上にGaSb系のtype II型量子ドットを積層させた新しい量子ドット構造を作製するために、これまで困難であったGaSb量子ドットの高均一化を試みた。InAs量子ドットとは異なる自己形成過程も観察されたが、成長種の表面マイグレーションの促進により、これまで報告されている発光半値幅(100meV程度)に比べて69meVの狭い発光スペクトルが得られ、GaSb量子ドットの高均一化の見通しを得た。3.量子ドットに結合したナノホールの自己形成:埋め込まれた量子ドットにスピン偏極電子を局所注入するためには、量子ドットの位置を示すマーカーまたは量子ドットのみに電極配線を施すためのコンタクトホールの形成が必要である。

本研究では、InAs量子ドットをGaAs層で埋め込んだ後に、量子ドット直上の表面GaAs層部のみにナノサイズの孔(ナノホール)が自己形成される現象を見出し、個々の量子ドットの物性評価法や量子ドットデバイスの作製プロセスとしての応用の可能性を提案した。平成15年度は、高均一なInAsおよびGaSb量子ドットの自己形成法の検討と量子ドットへの局所的なキャリア注入法に関して検討を進めた結果、以下の研究成果を得た。1.高均一InAsおよびGaSb量子ドットの自己形成:これまで研究開発を進めてきた高均一の自己形成条件を基に、さらに成長構造と成長条件の関係について調べた結果、超低成長速度(約0.03分子層/s以下)の条件において、InAsドットの側壁面に{111}Bの新たなファセット面が形成されやすいことが分かり、この高アスペクト比のドット構造により高さ方向のサイズ揺らぎの抑制と量子準位の低エネルギー化が確認された。またGaAs基板上のGaSb量子ドットの自己形成においては、成長中断中におけるドット構造の均一化現象が観察され、発光半値幅49meVの高均一化を得ることができた。2.InAs量子ドットの結合したGaAsナノホールの自己形成制御:GaAs層で埋め込まれたInAs量子ドットの基盤をアニール処理すると、量子ドットの直上のGaAs層のみにナノホールが自己形成される現象が観察され、このナノホールサイズの制御性について調べた。ナノホールサイズはアニール時間の増加と共に増大し、その後埋め込み層の歪緩和によってナノホールサイズの飽和が観察された。さらにアニール時間が長くなると、ナノホールがInGaAs層で埋め戻されることが分かり、デバイス応用においては、ナノホールサイズが比較的揃った飽和サイズ状態で用いることが有効であり、そのナノホール上に堆積した金属蒸着膜より量子ドットへ局所的にキャリアを注入することが可能であることを示した。3.Ni磁性深針を用いたスピン偏極走査型トンネル顕微鏡(SP-STM)の開発:埋め込まれた個々のInAs量子ドットにスピン偏極電子を局所的にトンネル注入するもう一つの手法として、磁性探針を用いたSTMを用いることを提案しており、そのためのSP-STMの開発および基礎実験を行った。多結晶Ni細線の電解研磨によりNi探針を作製し、GaAs基板上にスパッタ蒸着したNi薄膜表面についてスピンに依存したトンネル電流を検出した。この実験的に得られたトンネルコンダクタンススペクトルはNiのスピン状態密度から計算されたスペクトルとほぼ同様な傾向であることを示した。本研究課題の最終年度である平成16年度は、これまでの約2年間の研究成果を基に、最終の研究項目である量子ドットへのスピン偏極電子の注入とのその制御に関し、電気的な注入実験のための素子構造の開発および光励起によるスピン偏極電子の特性評価について、以下の研究成果を得た。
食品成分β-カロテンによる抗原呈示細胞活性調節における作用メカニズムの究明

我々は、これまでにマウスに高ビタミンEとともにβ-カロテンを摂取させた場合には、抗原斐与により誘導されるIgE抗体の産生が低下し、そして1型ヘルパーT細胞活性が亢進していることを報告している。本研究では、β-カロテンカ晩疫系に対してこのような影響を及ぼすメカニズムを解析することを目的とした。そこで、まずβ-カロテンを摂取したマウスの脾細胞およびそこに含まれる抗原提示細胞を実験材料に種々の検討を行った。また、マウスマクロファージ培養細胞RAW264を用いて、培地にβ-カロテンを添加することにより、β-カロテンの作月のより詳細な分析を行った。β-カロテンを摂取したマウスでは、β-カロテン投与量に応じて脾細胞のβ-カロテン蓄積量が増加し、それに呼応してグルタチオン量が亢進していることを竜出した。その際、グルタチオン合成酵素mRNA量が増加していることも突き止めた。さらに、脾臓細胞のプラスチック付着画分(抗原提示細胞リッチ画分)において、抗原呈示に関与するシステインーカテプシンの活性が亢進していることが判明した。培養細胞実験系では、細胞へのβ・カロテンの蓄積後、細胞膜の脂質過酸化が起こり、その後グルタチオン量の増加が生じるという時間的関係性が明らかとなった。以上より、β-カロテンはそのredox activityにより田胞内のグルタチオン合成を亢進させ、それに由来する還元性に基いて抗原呈示を活性化させるというメカニズムが強く示唆された。今回の研究によって、β-カロテンの免疫調節における作用機序が明らかとなったわけであるが、それにより、どのような場合に、β-カロテンの摂取による効果的な免疫賦活が見込めるのかを判断することができるようになる。この成果は、健康増進の観点からβ-カロテンやそれを含む緑黄色野菜・果物の効果的な摂取を企図する場合に、役に立っ知見であると見込まれる。我々は、これまでにマウスに高ビタミンEとともにβ-カロテンを摂取させた場合には、抗原投与により誘導されるIgE抗体の産生が低下し、そしてI型ヘルパーT細胞活性が亢進していることを報告している。また、β-カロテンはマウスマクロファージ培養細胞RAW264の細胞膜を酸化する一方で、細胞質に対しては、グルタチオン合成酵素γ-GCSの軽鎖mRNAの増加を導き、その結果として、グルタチオン合成亢進に基づく抗酸化性を誘導することも報告している。本研究は、β-カロテンが免疫系に対してこのような影響を及ぼすメカニズムを解析することを目的としている。本年度は、主にβ-カロテンを摂取したマウスの脾細胞およびそこに含まれる抗原提示細胞を実験材料に種々の検討を行った。その結果、β-カロテンを摂取したマウスでは、β-カロテン投与量に応じて脾細胞のβ-カロテン蓄積量が増加し、それに呼応してグルタチオン量が亢進していることを見出した。さらに、脾臓細胞のプラスチック付着画分(抗原提示細胞リッチ画分)において、カテプシンB+L活性が亢進していることが判明した。カテプシンは抗原提示において重要なリソソームプロテアーゼであり、中でもカテプシンB及びカテプシンLは、活性中心にシステイン残基を持ち、レドックス感受性であることが知られている。