hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胸腺組織を標的とした血友病Aインヒビター産生制御法の開発

第VIII因子補充療法が施行されている血友病A症例の約30%に抗第VIII因子抗体が発症する。胸腺組織は、自己応答性T細胞の除去とともに自己反応性制御性T細胞を誘導することにより、免疫応答に重要な働きを有する。本研究では、血友病Aマウスに対して、第VIII因子を直接的に胸腺内に投与することにより誘導される抗原特異的免疫寛容の可能性について検討した。実体顕微鏡下で血友病Aマウスの胸腺組織内へ、直接的に確実にヒト精製第VIII因子抗原を注入する方法を検討するとともに、高解像度超音波システム(Vevo 770,Visual Sonic Inc.)ガイド下に胸腺組織へ第VIII因子抗原を直接的に投与する方法を確立した。胸腺内投与後に第VIII因子の反復刺激を行い、マウス個体に生じる抗第VIII因子抗体の多寡をベセスダ法により測定した。CD4+T細胞、抗原提示細胞およびCD4+CD25+T細胞を単離し、in vitroでの第VIII因子刺激に対するサイトカン産生をELISA法により、CD4+T細胞増殖活性を3H-thymidineの取り込み率により評価した。胸腺内第VIII投与群(n=17)の抗第VIII因子抗体価は、胸腺内非投与群(n=18)と比較して有意に低値であった(14.6±3.8 vs 184.5±48.6BU/mL, p=0.0019)。胸腺内第VIII投与マウス由来CD4+T細胞は、胸腺内非投与マウス由来の抗原提示細胞共存下で第VIII因子刺激に対して増殖活性を示さず、IL-2、IL-12およびIFN-γも産生しなかった。胸腺内第VIII投与マウス由来CD4+CD25+T細胞は、in vitroでの第VIII因子刺激に対する胸腺内非投与マウス由来CD4+T細胞の増殖を抑制した。この抑制効果はナイーブマウス由来CD4+CD25+T細胞ではみられなかった。0日齢新生仔に第VIII因子を投与することにより作成した免疫寛容マウス由来脾細胞を、第VIII因子欠損生体マウスの胸腺へ移植した。その結果、レシピエントマウスの約60%で抗第VIII因子抗体が出現せず、抗体が出現した個体でもその力価は最高23.4BU/mLと低値であった。これらの結果から、胸腺組織への第VIII因子抗原暴露および細胞移植法により、抗原特異的制御性T細胞が誘導され免疫寛容が成立する可能性が示唆された。血友病第VIII因子インヒビターの産生制御を目的とし、第VIII因子欠損マウスを用いて、胸腺組織の抗原提示細胞を修飾することにより、成体マウスにおいて第VIII因子特異的な免疫寛容が成立する可能性について以下の研究を進めた。1)第VIII因子欠損マウスの胸腺への直接的第VIII因子の投与方法についての検討:抗マウスリンパ球ウサギ血清の前投与により、予め既存の第VIII

因子応答性末梢性T細胞を除去した第VIII因子欠損成体マウスに対して、胸腺組織を露出させ直視下で胸腺組織内へ確実に抗原(ヒト精製第VIII因子抗原)を注入する方法を検討した。その結果、ヒト第VIII因子を50μL/回(0.05単位/kg体重)投与したマウスは、全例生存したのに対し、投与量を100μL/回(0.05単位/kg体重)に増量させると90%以上のマウスが3日以内に出血死したことから、胸腺組織への至適投与容量を50μL/回と設定した。さらに安全かつ低侵襲である超高解像度エコーガイド下での経皮的胸腺注入の方法も確立した。2)ヒト第VIII因子胸腺内投与による免疫寛容誘導の検討:第VIII因子欠損マウスの胸腺組織にヒト第VIII因子精製抗原を注入後、経静脈的に同抗原を反復投与し、成体マウスにおける免疫寛容誘導の有無を検討した。生体マウスに対して、ヒト第VIII因子精製抗原の胸腺内投与により、全例で反復投与3回目と早期に抗第VIII因子抗体が出現し、そのうち67%が高力価(>100BU/mL)のインヒビターを有していた。一方、生後2日齢における胸線内投与群では、全例において反復投与5回目でも低力価であった。3)新生仔寛容マウス由来脾細胞の胸腺移植による免疫寛容誘導の検討:0日齢の新生仔にヒト第VIII因子を投与することにより作成した第VIII因子欠損免疫寛容マウス由来脾細胞を、第VIII因子欠損生体マウスの胸腺へ移植した。その結果、レシピエントマウスの約60%で抗第VIII因子抗体が出現せず、抗体が出現した個体でもその力価は最高23.4BU/mLと低値であった。以上より、第VIII因子欠損マウスをモデルとし、胸腺組織の抗原提示細胞を制御することにより特異的免疫寛容を誘導し得る可能性が示された。第VIII因子補充療法が施行されている血友病A症例の約30%に抗第VIII因子抗体が発症する。胸腺組織は、自己応答性T細胞の除去とともに自己反応性制御性T細胞を誘導することにより、免疫応答に重要な働きを有する。本研究では、血友病Aマウスに対して第VIII因子を直接的に胸腺内に投与することにより誘導される抗原特異的免疫寛容の可能性について検討した。高解像度超音波システム(Vevo 770, Visual Sonic Inc.)ガイド下に、血友病Aマウス胸腺組織にヒト遺伝子組み換え第VIII因子を直接的に投与した。胸腺内投与後に第VIII因子の反復刺激を行い、マウス個体に生じる抗第VIII因子抗体の多寡をベセスダ法により測定した。CD4+T細胞、抗原提示細胞およびCD4+CD25+T細胞を単離し、in vitroでの第VIII因子刺激に対するサイトカン産生をELISA法により、CD4+T細胞増殖活性を3H-thymidineの取り込み率により評価した。胸腺内第VIII投与群(n=17)の抗第VIII因子抗体価は、胸腺内非投与群(n=18)と比較して有意に低値であった(14.6±3.8 vs 184.5±48.6BU/mL, P=0.0019)。胸腺内第VIII投与マウス由来CD4+T細胞は、胸腺内非投与マウス由来の抗原提示細胞共存下で第VIII因子刺激に対して増殖活性を示さず、IL-2、IL-12およびIFN-γも産生しなかった。胸腺内
感染細胞内c-FLIPの利用によるトリパノソーマの生残りの分子機構

T.cruziが感染すると宿主細胞のアポトーシス抑制因子cFLIPを大量に蓄積させ、アポトーシスを強く抑制する。この現象は本原虫の宿主生体内における生残り、したがって病原性からみても非常に重要である。我々はT.cruzi感染細胞におけるcFLIPのユビキチン(Ub)化が非感染細胞と比較し著しく抑制されていることを見出した。Ub化はタンパク質の分解シグナルになることから、T.cruziはcFLIPタンパク質の分解を抑制していることが明らかとなった。cFLIPのE3(Ubライゲース)がItchであるという最近の報告を受け、Itchタンパク質の発現量をT.cruzi感染細胞と非感染細胞で比較したが、差は認められなかった。一方、感染細胞においてはcFLIPとItchの分子相互作用が阻害されていることが明らかとなった。次に、タンパク質の複合体構造を維持したまま分離が可能なBlueNativePAGE(BN-PAGE)により、感染細胞におけるcFLIPを含む複合体の解析をおこなった。cFLIPを大量発現させた非感染、感染HeLa細胞のライセートをBN-PAGE後、特異抗体を用いてウエスタンブロット法をおこなったところ、非感染細胞では約150kDaのメインバンドおよび分子量がより大きいスメアが検出された。この複合体はその大きさからItch、E2(Ub結合酵素)、cFLIPあるいはポリUb化されたcFLIP含むと推定された。一方、感染細胞では本複合体の形成は著しく阻害されており、このことがcFLIP蓄積の原因であると考えられる。cFLIPとE3の複合体形成を阻害し、cFLIPを蓄積させるという分子機構はガン細胞や他の病原体感染細胞では報告がなく、T.cruziは宿主のアポトーシスの抑制のために新奇な分子(機構)を利用している可能性が高い。T.cruziが感染すると、宿主細胞のアポトーシス抑制因子cFLIPを大量に蓄積させ、アポトーシスを強く抑制する。この現象は本原虫の宿主生体内における生き残り、したがって病原性からみても非常に重要であると考えられる。細胞内cFLIPタンパクの発現量は、転写およびユビキチン(Ub)-プロテアソーム分解系のバランスによって決定される。今回、我々は感染細胞におけるcFLIPのUb化について調べた。[方法]T.cruzi感染・非感染HeLa細胞に対して、HAタグを付加したUbおよびFLAGタグを付加したcFLIPを共発現させ、プロテアソーム阻害剤で処理した後、抗HAタグ抗体を用いて免疫沈降を行った。沈降タンパク質をSDS-PAGEした後、抗cFLIP抗体を用いてウエスタンブロッティングを行うことによりUb化されたcFLIPの検出を行った。[結果・考察]細胞抽出液を用いて抗Ub抗体によるウエスタンブロッティングを行なった結果、ポリUb化されたタンパク質の全体量は感染および非感染細胞の間で差はみられなかった。一方、免疫沈降後のウエスタンブロッティングでは、Ub化されたcFLIPタンパクは感染細胞の方が非感染細胞よりも有意に少なかった。このことは、T.cruziの感染によりcFLIPのUb化が特異的に阻害されていることを示している。最近、ChangらによりcFLIPのE3(ユビキチンライゲース)がItchであることが報告された。そこで、cFLIPとItchの細胞内における相互作用について、共発現および免疫共沈実験により解析したところ、T.cruzi感染細胞ではcFLIPとItchの結合は強く阻害されていた。以上より、感染細胞ではcFLIPのItchへの結合が阻害されることでcFLIPのUb化・分解が阻害され、その結果、cFLIPが宿主細胞内に蓄積すると考えられる。
高次元切替えシステムに対する円錐切替え法とその応用

本研究では,2次元切替えシステムに対して得られた結果を3次元以上の高次元切替えシステムへの拡張について考察した.具体的に,高次元切替えシステムに対して空間分割と円錐切替え法を定義し,2次元切替えシステムに対する切替えアルゴリズムを拡張した.切替え法のポイントは原点と結ぶ直線との角度を計算しながら,ノルムが小さくなるように進むことである.必要十分性とロバスト性の証明はまだできていないが,実応用には十分使えるものと考えている.さらに,一つのコントローラで望ましい制御性能(安定性やロバスト制御性能)を達成できない高次元線形システムに対して複数のコントローラを設けて切替えていくハイブリッド制御も考察した.なお,これらの研究成果はL_2ゲイン解析、外乱抑制制御やコントローラの耐故障性設計への適用にも考えた.全体的に解析的な結果はいくつか得られたが,保守的なものが多く改善される余地がある.考えられる理由は区分リヤプノフ関数を使うことや最悪外乱を考慮したことが挙げられる.対称切替えシステムについては非常に良い解析結果が得られているため,今後はマルチコントローラの設計や耐故障性解析設計のアプローチの一つになると考えている.本年度の研究では円錐切替え法を三次元線形時不変切替えシステムへ拡張し,円錐切替え法の幾何的性質を解明することを重点において進められてきた。三次元線形時不変システムへの拡張についてはシステムのクラスを限定して結果を出している。具体的に,対称システムや拡張型対称システムについて三次元を含めて任意の切替え法のもとでの安定性について議論し,外乱抑制性能の達成へ議論を拡張している。その結果を学会論文と学術誌へ投稿している。これらの結果が十分性に関するものであるため,来年度は必要十分条件あるいはそれに近い条件を考察していく予定である。円錐切替え法の幾何的性質については(区間的)リヤプノフ関数の存在条件と同時に考察してきた。その結果も学会論文へ投稿している。目標としているシステム行列による判定条件(安定性と切替え法)まではできていないが,良い見通しができている。以上の結果は切替え制御へ拡張されている。すなわち,一つのコントローラで望ましい制御性能を達成できない線形や双線形な時不変システムに対して複数のコントローラを必要に応じて設計し,それらのコントローラを切替えていく制御方法を考察している。三次元に限定した議論ではないが,今後は限定した場合のメリットや条件の緩和について考察していく。本研究では,2次元切替えシステムに対して得られた結果を3次元以上の高次元切替えシステムへの拡張について考察した.具体的に,高次元切替えシステムに対して空間分割と円錐切替え法を定義し,2次元切替えシステムに対する切替えアルゴリズムを拡張した.切替え法のポイントは原点と結ぶ直線との角度を計算しながら,ノルムが小さくなるように進むことである.必要十分性とロバスト性の証明はまだできていないが,実応用には十分使えるものと考えている.さらに,一つのコントローラで望ましい制御性能(安定性やロバスト制御性能)を達成できない高次元線形システムに対して複数のコントローラを設けて切替えていくハイブリッド制御も考察した.なお,これらの研究成果はL_2ゲイン解析、外乱抑制制御やコントローラの耐故障性設計への適用にも考えた.全体的に解析的な結果はいくつか得られたが,保守的なものが多く改善される余地がある.考えられる理由は区分リヤプノフ関数を使うことや最悪外乱を考慮したことが挙げられる.対称切替えシステムについては非常に良い解析結果が得られているため,今後はマルチコントローラの設計や耐故障性解析設計のアプローチの一つになると考えている.
荒天時における港外海域の船舶座礁に関する安全性評価システムの開発

港外波浪が厳しい条件の場合、うねり・長周期波の影響で船舶の入出港や港内の荷役・係留が非常に困難となる。台風や低気圧の接近で上記作業が困難な場合、現行の運用基準では船舶は港外海域へ避泊するように定めている。港湾計画では操縦運動論により風のみによる錨泊船の船体運動を計算した結果から運用基準が検討され、解析手法も水平方向の運動のみが対象で周波数に依存した流体力で運動解析するため、長周期運動の再現精度に問題がある。うねり、長周期波、変動漂流力の波浪影響を正確に検討した事例も存在せず、現状での港外避泊の安全性の検討は極めて不十分である。近年、港外避泊した船舶が走錨・座礁する海難事故が多数発生し、人命、船舶、貨物の損傷・損失や油流出の環境汚染が改めて深刻な問題となっていることから、港外避泊の現状に関する海難事故時の波浪データの分析、避泊時の船体運動に関する新たな数値モデルの改良を行った。計算結果より風と波浪の影響について定量的に比較検討し、安全性の評価方法を考察するものである。本年度の実施内容としては、(1)船舶運航者を対象に港外避泊の現状に関するアンケート調査を実施し、錨泊が困難となる状況、錨泊中における船体運動の特徴を取りまとめた。(2)2002年7月に発生したS港での6万トン級穀物船の座礁事故時における港外の観測波形をデータ解析し、座礁までの変化傾向を調査した。(3)錨泊時の船体運動に関しては、三次元グリーン関数法による流体力・波浪強制力、摂動展開法による変動漂流力の周波数解析とインパルス応答を考慮した運動方程式の時系列解析を用いた。錨・錨鎖の係留力はカテナリー理論に基づき、錨の限界把駐力を数回超えた後に走錨すると考えた。17年度は16年度の研究結果をもとに、いくつかの海難事例を詳細にデータ調査し、座礁海難時の外力条件を比較・分析するとともに数値シミュレーションモデルの他ケースへの精度検証を行なった。近年、港外避泊した船舶が走錨・座礁する海難事故が多数発生し、人命、船舶、貨物の損傷・損失や油流出の環境汚染が改めて深刻な問題である。港外避泊の現状に関するアンケート調査、海難事故時の波浪データの分析、避泊時の船体運動に関する新たな数値モデルの構築した。(3)錨泊時の船体運動に関して、三次元グリーン関数法による流体力・波浪強制力、摂動展開法による変動漂流力の周波数解析とインパルス応答を考慮した運動方程式の時系列解析を用いた。波力応答は15度ごとに計算し、錨泊中に大きく変動する波向に対応する値を求めた。S港の事故例につき船体運動の数値解析を実施し、船舶が座礁に至った時の外力影響を定量的に検討した。

本年度の実施内容としては、(1)船舶運航者を対象に港外避泊の現状に関するアンケート調査を実施し、錨泊が困難となる状況、錨泊中における船体運動の特徴を取りまとめた。(2)2002年7月に発生したS港での6万トン級穀物船の座礁事故時における港外の観測波形をデータ解析し、座礁までの変化傾向を調査した。(3)錨泊時の船体運動に関しては、三次元グリーン関数法による流体力・波浪強制力、摂動展開法による変動漂流力の周波数解析とインパルス応答を考慮した運動方程式の時系列解析を用いた。錨・錨鎖の係留力はカテナリー理論に基づき、錨の限界把駐力を数回超えた後に走錨すると考えた。17年度は16年度の研究結果をもとに、いくつかの海難事例を詳細にデータ調査し、座礁海難時の外力条件を比較・分析するとともに数値シミュレーションモデルの他ケースへの精度検証を行なった。
ＬＨＣ－ＡＴＬＡＳ実験における超対称性電弱ゲージーノ探索

LHC ATLAS実験は重心系エネルギー13 TeVにおける陽子陽子衝突実験であり、エネルギーフロンティアにおいて新物理探索を行うことができる。本研究では、高エネルギーの光子を含む終状態における共鳴状態に着目した新物理探索を行った。二つの終状態において新粒子探索を行い、結果をまとめた。どちらも新物理事象の観測にはいたらなかったが、複数の有望な新物理模型に制限を加えることに成功した。1光子ジェット事象探索:光子ジェット事象とは、複数の光子の進行方向が近接(数mrad程度)している事象を指す。例として、質量O(100) GeVの新たなボソン(X)と、質量O(1) GeVの新たなボソン(a)の導入による過程X-->aa-->4γを考える。このとき、aボソンは大きくブーストされるため、a-->2γ過程による二つの光子は進行方向が近接し、光子ジェット事象となる。新物理模型の多くでこのような過程が存在し、例として超対称性模型やPeccei-Quinn機構がある。カロリメーターにおける電磁シャワー形状の情報に着目し、光子ジェット事象に適した効率的な解析手法を考案した。標準模型を超える有意な事象の超過は観測されなかった。信号事象模型への制限として、生成断面積と崩壊分岐比の積への棄却域を評価し、最も強い制限の例としてXボソン質量が2 TeVの場合に0.2 fbまで棄却した。本研究は、高質量(200 GeV以上)のボソンが光子ジェットに崩壊する過程の、初めての探索結果である。2二光子共鳴探索:質量が軽い(125 GeV以下)新たな二光子共鳴の探索を行った。多くの新物理模型で示唆されるが、有意な事象の超過は観測されなかった。信号事象模型への制限として、生成断面積・崩壊分岐比・検出器アクセプタンスの積への棄却域を評価し、例としてボソン質量が100 GeVの場合に30 fbまで棄却した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。2015年末に、LHC-ATLAS実験とLHC-CMS実験の二光子終状態探索において、標準理論からの大きな超過の兆候が見られたことが話題となった(「750 GeV excess」)。この兆候の理論的な説明として、「光子ジェット事象」のモデルが有効な説明の一つであった。これは、大きなエネルギーを持ち大きくブーストされた軽い粒子が、複数の光子に崩壊することによって、複数の光子の進行方向が近接(数mrad程度)している事象である。複数の新物理のモデルから示唆される現象である。2016年前半の測定データを足した解析によって、この750 GeV excessは存在しないことが確認されたが、この光子ジェット事象は、物理的・実験的に興味深い事象であるため、現在も探索を進めている。光子ジェット事象は従来用いられている探索手法では測定感度を持たないため、カロリメーターにおける電磁シャワーの情報を効果的に用いることで、これら事象を探索するための新手法を開発した。測定データの理解を深め、解析結果をまとめる作業を進めている。並行して、ATLASのLAr検出器で観測されているノイズ現象(「ノイズバースト」)の研究を行っている。LHCのATLAS検出器では、電磁カロリメーターとして、液体ArとPbの積層構造のLAr検出器を用いている。このLAr検出器において観測されているノイズバーストは、連続的に数マイクロ秒数ミリ秒のあいだ発生する大きなノイズである。大きなエネルギー測定値を持ち、エンドキャップ部(ビーム軸に近い領域)の全体に大きく分布することが特徴である。このノイズバースト現象の原因はわかっていない。これら事象を測定データから検出して排除するアルゴリズムの研究を行った。ノイズバースト事象の原因の探索を進めている。LHC加速器では2015年に始まった第二期運転が二年間経過し、2016年には当初予定していたよりも大きなデータ量(積算ルミノシティ約35/fb)の取得に成功した。この測定データを用いて、光子ジェット事象の探索結果をまとめる作業を進めている。モンテカルロシミュレーションをもとに、光子ジェット事象に特化した探索手法の開発を行った。測定データの統計解析を行うために、不変質量分布から信号事象数・背景事象数の評価、系統誤差の評価などが進み、解析結果をまとめている。昨年に続き、光子ジェット対に崩壊する新粒子の探索を行った。光子ジェット事象とは、大きなエネルギーを持ち大きくブーストされた軽い粒子が、複数の光子に崩壊することによって、複数の光子の進行方向が近接(数mrad程度)している事象のことである。このような事象は、カロリメーターにおいて一つのクラスターとして測定されるため、検出器では一つの光子として検出される。大きな質量をもつ新粒子(BSM Higgsなど)が複数の軽い中間粒子に崩壊し、この中間粒子が複数の光子に崩壊するとき生じうる。このような事象の探索はLHCでは初の試みである。光子ジェット事象に適した効率的な解析手法、信号事象及び背景事象の評価法、統計解析手法の確立、および系統誤差評価は完了した。現在は、最終結果をまとめる作業を進めている。また、共通した物理背景を持つ研究として、二光子終状態における新粒子探索を進めた。新粒子の質量が軽い領域(60-120GeV、ヒッグス粒子よりも軽い領域)は、複数の信号モデル(BSM Higgs、またはaxion-like-particle)から存在が予言される。信号事象に適した事象選別手法の確立は完了した。

現在は、信号事象および背景事象の事象数を正しく評価するための手法の研究を進めている。MCシミュレーションを用いて、信号事象の異なる生成モード(gluon-gluon fusion、ttHなど)について、検出器における選別効率とその系統誤差の評価を進めている。並行して、ATLASのLAr検出器で観測されているノイズ現象(「ノイズバースト」)の研究を行った。ノイズバーストは、連続的に数ミリ秒程度のあいだ発生する大きなノイズであり、発生の原因はわかっていない。このノイズの特性の調査、また取得データにあたえる影響について調べた。LHC加速器では2015年に始まった第二期運転が三年間経過し、積算ルミノシティ約80/fbの大きな実験データの取得に成功した。光子ジェット探索の研究は、実験グループの共同研究者との活発な議論を経て、最終結果をまとめる作業を進めることができた。議論を通じて複数の課題を見出したが、それらをすべて解決することができた。また、共通する物理背景をもつ二光子共鳴探索へと、研究を発展することができた。LHC ATLAS実験は重心系エネルギー13 TeVにおける陽子陽子衝突実験であり、エネルギーフロンティアにおいて新物理探索を行うことができる。本研究では、高エネルギーの光子を含む終状態における共鳴状態に着目した新物理探索を行った。二つの終状態において新粒子探索を行い、結果をまとめた。どちらも新物理事象の観測にはいたらなかったが、複数の有望な新物理模型に制限を加えることに成功した。1光子ジェット事象探索:光子ジェット事象とは、複数の光子の進行方向が近接(数mrad程度)している事象を指す。例として、質量O(100) GeVの新たなボソン(X)と、質量O(1) GeVの新たなボソン(a)の導入による過程X-->aa-->4γを考える。このとき、aボソンは大きくブーストされるため、a-->2γ過程による二つの光子は進行方向が近接し、光子ジェット事象となる。新物理模型の多くでこのような過程が存在し、例として超対称性模型やPeccei-Quinn機構がある。カロリメーターにおける電磁シャワー形状の情報に着目し、光子ジェット事象に適した効率的な解析手法を考案した。標準模型を超える有意な事象の超過は観測されなかった。信号事象模型への制限として、生成断面積と崩壊分岐比の積への棄却域を評価し、最も強い制限の例としてXボソン質量が2 TeVの場合に0.2 fbまで棄却した。本研究は、高質量(200 GeV以上)のボソンが光子ジェットに崩壊する過程の、初めての探索結果である。2二光子共鳴探索:質量が軽い(125 GeV以下)新たな二光子共鳴の探索を行った。多くの新物理模型で示唆されるが、有意な事象の超過は観測されなかった。信号事象模型への制限として、生成断面積・崩壊分岐比・検出器アクセプタンスの積への棄却域を評価し、例としてボソン質量が100 GeVの場合に30 fbまで棄却した。
高次中空構造をもつ傾斜化セル構造体の積層造形と力学特性評価

ポーラス金属をはじめとするセル構造体は,軽量,高吸音,高エネルギー吸収,低熱伝導など優れた特性のため,最近,新たな構造材料として注目されている.気孔形状が球状に近いと気孔周辺に応力集中が生じ,強度が著しく低下するという従来の発泡金属や焼結金属の欠点を補うべく,近年,一方向に整列した円柱状の気孔をもつロータス型ポーラス金属が開発されている.ロータス型ポーラス金属は通常,凝固法により作製されるが,本研究では,新しい造形法として最近注目されはじめた積層造形法に着目し,これまで作製が困難で全く学問,研究の対象となっていない種々の高次中空構造をもっ傾斜化セル構造体を実際に作製して,降伏応力や弾性率などその力学特性を実験的に評価しすることを目的としている.Tiを供試材として積層造形法により貫通した格子状正方孔をもつ試験片の作製を行った.レーザー照射におけるレーザー径,スキャン速度スキャン幅をパラメーターとし,最適条件の探索を行った.その結果,120ミクロンメーター角の正方孔を格子状に作成することに成功した.試料の外形サイズは1センチメートル角と大きく,降伏応力,弾性率とも方位(貫通孔と応力軸の方位関係)を変えて実測することが出来た.貫通孔と応力軸が平行とすると,正方孔が貫通していない場合,相対密度の増加とともに降伏応力,弾性率とも増大するが,正方孔が貫通している場合,相対密度に関わりなく,降伏応力は200MPa,弾性率は40MPa程度である.弾性率を増加させずに降伏応力の向上を図るため,積層造形時に酸素,窒素ガスを導入し,固溶強化を図った.これにより,弾性率は僅かに増加したが,降伏応力は20%もの大きな増加を示した.これらにより,軽量構造材料としてのポーラス金属の設計,製造に積層造形法が有用であることが明らかである.ポーラス金属をはじめとするセル構造体は,軽量,高吸音,高エネルギー吸収,低熱伝導など優れた特性のため,最近,新たな構造材料として注目されている.気孔形状が球状に近いと気孔周辺に応力集中が生じ,強度が著しく低下するという従来の発泡金属や焼結金属の欠点を補うべく,近年,一方向に整列した円柱状の気孔をもつロータス型ポーラス金属が開発されている.ロータス型ポーラス金属は通常,凝固法により作製されるが,本研究では,新しい造形法として最近注目されはじめた積層造形法に着目し,これまで作製が困難で全く学問,研究の対象となっていない種々の高次中空構造をもっ傾斜化セル構造体を実際に作製して,降伏応力や弾性率などその力学特性を実験的に評価しすることを目的としている.Tiを供試材として積層造形法により貫通した格子状正方孔をもつ試験片の作製を行った.レーザー照射におけるレーザー径,スキャン速度スキャン幅をパラメーターとし,最適条件の探索を行った.その結果,120ミクロンメーター角の正方孔を格子状に作成することに成功した.試料の外形サイズは1センチメートル角と大きく,降伏応力,弾性率とも方位(貫通孔と応力軸の方位関係)を変えて実測することが出来た.貫通孔と応力軸が平行とすると,正方孔が貫通していない場合,相対密度の増加とともに降伏応力,弾性率とも増大するが,正方孔が貫通している場合,相対密度に関わりなく,降伏応力は200MPa,弾性率は40MPa程度である.弾性率を増加させずに降伏応力の向上を図るため,積層造形時に酸素,窒素ガスを導入し,固溶強化を図った.これにより,弾性率は僅かに増加したが,降伏応力は20%もの大きな増加を示した.これらにより,軽量構造材料としてのポーラス金属の設計,製造に積層造形法が有用であることが明らかである.
「ニュー・エコノミー」型経済システムの研究--現代アメリカを焦点に

ニュー・エコノミーと呼ばれる情報技術革命とグローバリゼーションを基盤とした経済システムのパターンは1990年代以降のアメリカに典型的に見られたが、それの進展の内的メカニズムと労働、金融、テクノロジーを含む経済的、歴史的諸側面を解明し、国際シンポジウムを開催し、内外研究者の交流を図ると同時に、その成果を千葉大学公共センターの英文ジャーナルに全面的に公表した。すでに、秋元「ニュー・エコノミーと中産階級社会の変貌」の中で明らかにしたように、ニュー・エコノミー、グローバリゼーション、そして情報技術(IT)(情報通信技術ICTともいう)革命は三位一体となって、1990年代後半のアメリカ経済における生産性の飛躍に貢献した。この点に加えて、以下の点が明らかとなった。ある国民経済においてニュー・エコノミーがどの程度の比重を占めているかを示す指標は、3つある。1)GDPに占める情報通信技術設備の生産のシェア。2)情報通信技術の採用・利用と普及の割合。一般的には所得のレベルと相関するが、それだけではない。3)インターネットの普及と広がりの度合。アメリカは上記のいずれにおいても他の諸国を凌駕しているわけではないが、2)と3)が企業経営に深く浸透している点、および非常に多くの消費者がインターネットを通じて行動している点がきわだっている。Danny Quahによれば、ニュー・エコノミーの核をなすディジタル財は5つの特徴をもつ。1)非競合性。ある財貨が競合的であるとは、食料のように、消費によって消滅する場合であり、ディジタル財はその反対である。2)無限に拡張可能。限界コストがゼロに近い。3)離散性。分割不可能性とも言える。4)空間を越える。どこにでも存在せず、どこにでも存在する。5)組み替え可能。新しいディジタル財はその産みの親の特質と無関係である。4)の特質は、IT産業立地に熟練労働力重視という新たな特徴を与えつつある。ただ、その変化は必ずしも急激ではない。ある程度の同業種の収斂が必要で、「40エーカーとモデム」さえあれば、とは立証されていない。いずれにせよ、ジョーゲンソンが言うように、ニュー・エコノミーという研究領域において、われわれはわれわれの思考様式をよみがえらせ、われわれの慣れ親しんだディシプリンを再活性化させる、新たな研究課題を背負ったことは間違いない。本年度の最大の成果は、2007年12月15・16日に千葉大学でニュー・エコノミーにかんする国際シンポジウムを開催したことである。「アメリカのニュー・エコノミー可能性と問題点」と題して行われたこのコンファレンスは、千葉大学人文社会科学研究科、および千葉大学COEプロジェクト「持続可能な福祉社会に向けた公共研究拠点」との共催によって可能となった。最終的に、アメリカからはラトガース大学のヒュー・ロコフ、スタンフォード大学のガヴィン・ライト、ノースイースタン大学のバリー・ブルーストンとクリストファー・ボッソ、そしてIT経済の専門家、ITエコノミー・アドバイザースの熊坂侑三、ニューメキシコ州立大学のジョス・ガルシア、インドから開発研究センターのK.J.ジョセフがそれぞれ多忙なスケジュールの合間をぬって参集した。日本からは九州大学の篠崎彰彦が報告に、政策研究大学院大学の吉田雄一朗がコメントに、科研メンバーは秋元、篠原が両日の基調報告、佐藤千登勢が報告、その他のメンバーは、司会とコメントにまわり、英語と日本語を駆使して、会場とパネラーの仲介をした。全国から多くの研究者や院生、学生が集まった。会議は、今日のニュー・エコノミーの歴史的な位置づけの問題から始まって、新たなテクノロジーの発展、普及の条件、とくにニュー・エコノミーを牽引するべき生産関数の条件、経済政策のあるべき姿、生産性の飛躍の条件、ニュー・エコノミー先進国アメリカの都市、環境、移民労働力、福祉をめぐる未解決の問題の現状を話し合った。この会議の成功によって、日本でなお<市民権>を得ているとは言いがたいニュー・エコノミーによる方法が一般化する契機を与えられた。会議の報告集は今年の夏から編集が始まり、COE国際ジャーナルの1冊として刊行予定であり、日本語の著作の出版計画も進行中である。本年度は最終年度ということで、各メンバーの論文をとりまとめて書物を刊行する予定であったが、原稿の集まりが遅れたため、なお、9篇の論文(2名が棄権)をとりまとめて出版社と交渉中である。今年中には出版に漕ぎつけたいと考えている。その中身を紹介すると、研究代表者の秋元英一がニュー・エコノミーの歴史的、経済学的意義についての総論と、ニュー・エコノミー化を基準にした国際比較によって、アメリカとヨーロッパ、そして日本の位置を明確にしようとしており、また、最近の金融危機との関連で、ITテクノロジーが証券化ビジネス推進に一役買ったことも指摘した。分担者の須藤功は、オバマ政権の商品本位制の議論のなかに、かつてのシカゴ学派の100%準備案に通ずる文脈を見出した。地主敏樹は、今日の住宅ローン危機の淵源がクリントン政権期における住宅取得推進策に始まり、ブッシュ政権とグリースパンFRB議長による低金利政策の長期継続にあったと論じた。この間、本来あるべき金利(テイラー・ルール計算値)に比して政策金利が低すぎることが証明されたと述べた。

いま一つの大きな成果は、千葉大学公共研究センターの英文ジャーナルInternational Journal of Public Affairs第5号に一昨年12月に千葉大学で行われたニュー・エコノミーにかんする国際シンポジウムにおけるペーパーがほぼ完全に収録された(アメリカの参加者の一人が棄権)ことである。科研費グループからは秋元英一と佐藤千登勢の報告論文が掲載された。この雑誌については報告者の一人でペーパーを出したヒュー・ロコフが「非常に印象的だ。印刷もレイアウト等もすばらしい。そして全体として、論文どうしが整合的で、興味深く、情報提供面でも重要だ」と絶賛している。本プロジェクトがこのように大きな成果を生むのに寄与できたことはまことに喜ばしい。
腎機能障害に伴うリン過剰に応答するリン感受性機構とリンセンサーの探索

リンは必須であるが過剰では毒性を発揮する。腎機能障害ではリン毒性として血管障害が起きる。本研究はリン毒性克服を目指す基礎研究である。高リン条件10日間の血管組織培養にてex vivoによる血管中膜石灰化を伴う障害の再現に成功した。次に血管のリン感受性機構もしくはリン感受性分子の探索を試みた。そのうちの一つにリン輸送体であるPit-1があり、リン感受性機構を有すると思われる部位を明らかにした。リン毒性誘発性の血管障害性には骨に由来する線維芽細胞増殖因子23(FGF23)が強く関連することが明らかになり、FGF23産生を指標としてリン感受性機構を有すると思われる部位を明らかにした。本研究はリンのセンシングシステムまたはリンセンサー分子の探索を目的としている。そのセンシング刺激としての高リン血症を惹起するために、アデニン負荷慢性腎臓病(CKD)ラットモデル動物にリン負荷を行い検討した。この結果、リン負荷により対応遺伝子としてのFGF-23遺伝子は骨組織としての頭蓋骨並びに脛骨並びに脾臓にて発現が増加していた。脾臓におけるリンセンシングシステムは発現細胞を含め、分担研究者として現在別計画にて研究が進展している。骨組織では骨細胞並びに骨芽細胞にてFGF-23産生すなわちリン感受性が指摘されているため、CKDラットとコントロールラットにて頭蓋骨組織の器官培養系を用い検討中である。現在までのところ、以下のような研究成果が見いだされている。1)腎臓病ラット由来頭蓋骨では培養液中のFGF-23濃度は高値で、リン負荷に対する感受性が亢進していた。2)しかし予想に反し、リン負荷の有無によってFGF-23遺伝子発現の増強は認められなかっため、骨組織に対するリン負荷の効果はFGF-23産生より細胞外への遊離促進が中心効果と考えられた。3)リン負荷によるFGF-23遺伝子発現の増強は、活性型ビタミンDある1α,25(OH)2D3の存在が必要なことが判明した。ヒトで同様の現象の有無を、高度腎機能障害症例である維持血液透析患者にて、非カルシウム系の純粋リン吸着剤である炭酸ランタンの経口投与にて検討した。研究名称としてはCombination Therapy of Lanthanum Carbonate and Calcium Carbonate:COLC Studyと呼称し、倫理委員会の承認下に各症例の書面による協力同意の元で行われた。この結果、血清リン濃度のみを低下させることにより、ヒトにおいても血中FGF-23値が低下することが明らかになった。骨組織では骨細胞並びに骨芽細胞にてFGF-23産生すなわちリン感受性が指摘されているため、頭蓋骨組織の器官培養系と分化石灰化可能な骨芽細胞系Cell Lineをを用い検討中である。2)FGF-23遺伝子発現の増強は、活性型ビタミンDある1α,25(OH)2D3の存在が必要なことが判明した。3)リン負荷によるFGF-23遺伝子発現は、活性型ビタミンDある1α,25(OH)2D3の作用と独立して居る可能性が示唆される。リンセンシングに対応する臓器として、上記の骨組織以外に血管を研究対象としてスタートさせた。高リン血症を伴う患者においては生命予後が悪化する事が明らかにされ、その有力な機序として血管系の異常:特に血管中膜石灰化が示唆されている。このためリンのセンシングシステムの一つとして血管組織を検討した。これまでの血管平滑筋細胞を用いた研究とは異なり、血管組織培養系を用いたex vivoにてリン負荷による血管中膜石灰化の再現実験に成功した。今後はこのex vivo系を用いて遺伝子レベルでのリンのセンシングシステムまたはリンセンサー分子探索を進める。高リン血症を惹起するため、ネフロン量減少による慢性腎臓病(CKD)ラットモデル動物にリン負荷を行い、リンセンシングシステムがいずれかの臓器に存在するかを、リン感受性分子としてのFGF-23遺伝子発現をNorthan blottingと定量的RT-PCRにて増幅後発現の多寡を指標として検討した。この結果、リン負荷により骨組織としての頭蓋骨並びに脛骨並びに脾臓にてFGF-23遺伝子発現が増加していた。

骨組織では骨細胞並びに骨芽細胞にてFGF-23産生が指摘されているため、CKDラットとコントロールラットにて骨組織の器官培養系を用いた。具体的には頭蓋骨を左半と右半に分けて器官培養を行い、左半培養液中にリン添加実験を行い、以下の結果を得た。1)腎臓病ラット由来頭蓋骨では培養液中のFGF-23濃度は高値で、リン負荷に対する感受性が亢進していた。2)しかし予想に反し、リン負荷の有無によってFGF-23遺伝子発現の増強は認められなかった。3)このため、骨組織に対するリン負荷の効果はFGF-23産生より細胞外への遊離促進が中心効果と考えられた。ヒトで同様の現象の有無を、高度腎機能障害症例である維持血液透析患者にて、非カルシウム系の純粋リン吸着剤である炭酸ランタンの経口投与にて検討した。研究名称としてはCombination Therapy of Lanthanum Carbonate and Calcium Carbonate:COLC Studyと呼称し、倫理委員会の承認下に各症例の書面による協力同意の元で行われた。この結果、血清カルシウム値やPTHレベルの変動なしに、血清リン濃度を低下させることに成功した。このリン負荷の軽減により、ヒトにおいても血中FGF-23値が低下することが明らかになった。本研究は、長期的にはリンのセンシングシステムまたはリンセンサー分子の探索を行い、リン感受性機構を明らかにする事を目的としている。リンに対する感受性システムは、実験動物やヒトにおけるリン過剰ないしリン負荷による応答因子としてのFGF-23の変化が遺伝子レベルや蛋白レベルとして変動する事から、その存在は明らかである。しかし、その詳細は今もって明らかではない。これまでの成果から、現在までにFGF-23遺伝子発現を指標として、骨組織と脾臓にてリン感受性機構が存在することを慢性腎臓病(CKD)モデルラットにて明らかにした。同様のFGF-23を指標としたリン感受性機構は、同様の腎障害を有するヒトでも確認されている。この他、リンに対するセンサーもしくは感受性システムは、骨以外に副甲状腺・脾臓ないしリンパ球のいずれかの臓器かその構成細胞に存在することが明らかになりつつある。これまで、我々はこのリン感受性機構は活性型ビタミンD受容体の刺激が大きくその調節機構に関わっていることを見いだした。現在、このリン感受性機構の活性型ビタミンD受容体刺激とその調節機構についての検討を開始し脾臓中のいかなる構成細胞がリンに対し感受性を有しているかの検討も行なっている。リンに対するセンサーもしくは感受性システムは、ヒトにおけるリン過剰ないしリン負荷状況による生命予後の悪化や血管障害としての血管石灰化、副甲状腺に対する刺激効果やビタミンD代謝抑制等から、その存在は間違いないと考えられる。しかし、いかなる臓器や細胞などがこのシステムを有しているかは今もって明らかではない。
エクトドメインシェディングの分子機構と生理的役割の解明

エクトドメインシェディングとは、細胞膜蛋白質が細胞表面でプロテアーゼによる切断を受け、その細胞外ドメインが培養液中に放出される現象を言う。この現象の生物学的意義はこれまで全く解らなかったが、最近になってある種の増殖因子などで非常に重要な意味を持つことが明らかになってきた。代表者らは、エクトドメインシェディングの分子機構を明らかにするために、細胞増殖因子HB-EGFを研究材料に膜型から分泌型への転換機構の解析とこれに関わる分子の同定を進めた。その結果、サル腎由来Vero細胞に膜型HB-EGFを過剰発現させた細胞(Vero-H細胞)を用いて、血清中に含まれるLPAがHB-EGFのエクトドメインシェディングを強く誘導すること、LPA刺激はRas-Raf-MEK経路と低分子量G蛋白質Rac1が関与する新しい経路で細胞内に伝えられること、を明らかにした。この経路は、LPAに限らずG蛋白共役型リセプターを介してEGFリセプターが活性化される「トランスアクチベーション」で使われている重要な経路であることも判明した。また、この経路は、すでに明らかにしているPKC-δと膜結合型メタロプロテアーゼMDC9が関係する経路とは独立していること、すなわち細胞にはエクトドメインシェディングのために、少なくとも二つの独立した経路が存在することが明かとなった。本研究と並行して、HB-EGFのin vivoでの機能を明らかにするために、分泌型しか生産できないマウス、あるいは分泌型がほとんど出来ないマウスを作成して、その解析を進行中であるが、致死的な形質を示す例が多く、エクトドメインシェディングの調節が重要であるかを示す証拠が得られつつある。エクトドメインシェディング(以下シェディングと略す)とは、細胞膜蛋白質が細胞表面でプロテアーゼによる切断を受け、細胞外ドメインが培養液中に放出される現象を言う。近年、この現象が、生理学的、病理学的に、非常に重要な意味を持つことが明らかになってきている。また、シェディングは、細胞外に存在したプロテアーゼによって偶発的に切断を受けたもの、と受け取られてきたが、実際には細胞内のシグナル伝達系を介した複雑な機構で調節されていることもわかってきた。本研究の目的は、これらの成果をベースに、シェディングに関る分子群を明らかにし、シェディングの調節機構と生物学的意義の解明を行うことである。本研究代表者らは、細胞増殖因子HB-EGFを材料に、HB-EGFの膜型から分泌型への転換機構を解析し、プロテインキナーゼCのアイソタイプであるPKC-dと、細胞質領域でPKC-dに結合する膜型メタロプロテアーゼMDC9が、シェディングに関与していることを明らかにしてきた。本研究補助金のサポートのもと、今年度は牛胎児血清中に含まれるHB-EGF切断刺激因子とその下流で働く因子群について解析した。その結果、1)血清中に含まれるリゾフォスファチジン酸(LPA)がHB-EGFの切断を誘導すること、2)LPAの下流で、Rhoファミリー低分子量GTPaseに属するRac1が活性化されること、3)さらにその下流でMAPキナーゼキナーゼであるMEKが関与すること、を明らかにした。また、LPAによって誘導されるHB-EGF切断経路は、先に明らかにしたPKC-d/MDC9経路と独立に存在することを、PKC-d、MDC9、Rac1のドミナントネガティブ型変異体等を用いた解析から明らかにした。これらの成果は、シェディング機構全容の解明にむけての、重要な足がかりとなるものと思われる。エクトドメインシェディング(以下シェディングと略す)とは、細胞膜蛋白質が細胞表面でプロテアーゼによる切断を受け、その細胞外ドメインが培養液中に放出される現象を言う。

この現象の生物学的意義はこれまで全く解らなかったが、最近になってある種の増殖因子などで非常に重要な意味を持つことが明らかになってきた。また、シェディングは、細胞外に存在したプロテアーゼによって偶発的に切断を受けたもの、と受け取られてきたが、実際には細胞内のシグナル伝達系とプロテアーゼ群を介した複雑な機構で調節されていることもわかってきた。申請者は、エクトドメインシェディングの分子機構を明らかにするために、細胞増殖因子HB-EGFを研究材料に膜型から分泌型への転換機構の解析とこれに関わる分子の同定を進めた。その結果、サル腎由来Vero細胞に膜型HB-EGFを過剰発現させた細胞(Vero-H細胞)を用いて、血清中に含まれるLPAがHB-EGFのエクトドメインシェディングを強く誘導すること、LPA刺激はRas-Raf-MEK経路と低分子量G蛋白質Raclが関与する新しい経路で細胞内に伝えられること、を明らかにした。この経路は、LPAに限らずG蛋白共役型リセプターを介してEGFリセプターが活性化される「トランスアクチベーション」で使われている重要な経路であることも判明した。また、この経路は、すでに明らかにしているPKC-δと膜結合型メタロプロテアーゼMDC9が関係する経路とは独立していること、すなわち細胞にはエクトドメインシェディングのために、少なくとも二つの独立した経路が存在することが明かとなった。
TICAM1依存性クロスプレゼンテーションに関わる新規分子の探索と解析

これまでの研究から、二重鎖RNAによるToll-like receptor 3(TLR3)を介した樹状細胞への刺激が、Thl応答を強く誘導し、細胞障害性T細胞(CTL)の誘導に重要なクロスプレゼンテーション(XP)を促進する事が明らかとなっている。しかし、TLR3シグナルによるXP制御機構の分子基盤については明らかとなっておらず、本研究ではTLR3によるXP制御機構の解析を行うこととした。二重鎖RNAの合成アナログ、polyI:CはTLR3/TICAM-1経路(エンドソーム)、MDA5/IPS-1経路(細胞質)を介してシグナルを伝達する。また、polyI:CによるCTL誘導にはCD8+DCが重要であることが知られている。本研究では、CD8+DCによるCTL誘導にはTICAM-1が必須であり、IPS-1は機能しないことを明らかとした。さらに、CTL感受性の腫瘍であるEG7を移植したマウスモデルでは、polyI:Cを投与すると主にTICAM-1経路を介してCTLを活性化し、腫瘍の増殖を抑制することが明らかとなった。次に、TICAM-1経路によって誘導されるXPに必須の分子を探索したところ、p47 GTPaseファミリーの発現がTICAM-1依存的に上昇することが明らかとなった。さらに、p47 GTPaseファミリーの一つをノックダウンするとXPが現弱することも示した。本研究はpolyl:CによるCTL誘導機構について個体レベル、分子レベルで解析を行い、CD8+DCにおけるTICAM-1の重要性、およびXP制御機構の一端を明らかとすることができた。これまでの研究からToll-like receptor 3(TLR3)を介した樹状細胞への刺激が、Th1応答を強く誘導する事が知られており、細胞障害性T細胞(CTL)の誘導に重要なクロスプレゼンテーションも促進される事が明らかとなっている。しかし、TLR3シグナルによるクロスプレゼンテーション制御機構については分かっていない。そこで、TLR3-TICAM-1シグナルによって誘導されるクロスプレゼンテーション制御機構について、TLR3シグナルに関与する分子を欠損したマウスを用いて解析を行った。In vivoにおいて、TLR3のアダプター分子であるTICAM-1/TRIF、またはIRF-3/7を欠損したマウスではpolyI:Cによる抗原特異的なT細胞の増殖が減少している事が明らかとなった。また、polyI:Cで刺激したマウスより樹状細胞を調製し、ex vivoで解析を行ったところ、樹状細胞によるクロスプレゼンテーションも減少している事が明らかとなり、polyI:CによるクロスプレゼンテーションにはTICAM-1および、IRF-3/7が重要である事が明らかとなった。そこで、樹状細胞にpolyI:C刺激を行ったDNAマイクロアレイ解析からクロスプレゼンテーションに関与する分子の探索を行ったところ、TICAM-1依存的に誘導される遺伝子群に細胞内寄生細菌の除去に寄与するp47 GTPaseが見つかった。その一つであるIRG47を樹状細胞に過剰発現するとクロスプレゼンテーションが促進することが明らかとなった。また、IRG47はIRF-1によって転写制御される事が知られていることから、TLR3の下流で新たな転写因子としてIRF-1が機能するか検討を行った。In vitroの解析からTICAM-1はTIR領域を介してIRF-1と結合し、活性化する事が明らかとなった。以上の結果から、TLR3/TICAM-1シグナルにクロスプレゼンテーション制御には転写因子としてIRF-3/7が重要な役割を果たしている事が明らかとなり、TLR3の下流で新たにIRF-1活性化する経路が存在することが示唆された。これまでの研究からToll-like receptor 3 (TLR3)をした樹状細胞への刺激が、Th1応答を強く誘導する事が知られており、細胞障害性T細胞(CTL)の誘導に重要なクロスプレゼンテーションも促進される事が明らかとなっている。しかし、TLR3シグナルによるクロスプレゼンテーション制御機構については全く分かっていない。また、TLR3の合成リガンドであるpolyI:Cは細胞質内においてMDA-5によっても認識されI型IFNを産生する事から、MDA-5経路のクロスプレゼンテーションへの関与もあわせて検討を行った。TLR3のアダプター分子であるTICAM-1と、MDA-5のアダプター分子であるIPS-1の欠損マウスを用いて、in vivo, ex vivoにおいてクロスプレゼンテーションの評価を行った。PolyI:CとOvalbumin (OVA)を尾静脈に投与し、抗原特異的なT細胞の増殖および抗原特異的な細胞障害活性によってクロスプレゼンテーションを評価したところ、TICAM-1欠損マウスにおいて、顕著にT細胞の増殖および細胞障害活性の低下を認めた。また、IPS-1欠損マウスにおいても若干のT細胞の増殖、細胞障害活性の低下を認めたものの、TICAM-1欠損マウスよりも軽微であった。次に、polyI:Cを尾静脈投与したマウスより樹状細胞を調製し、ex vivoで解析を行った。IPS-1欠損マウスから調製した樹状細胞は抗原特異的T細胞を野生型と同程度増殖させたのに対し、TICAM-1欠損マウス由来の樹状細胞では、T細胞をほとんど増殖させず、IL-2の産生も誘導しなかった。また、脾臓由来樹状細胞サブセットのうち、CD8+DCのみ、T細胞の増殖を誘導した。これらのことから、polyI:Cを認識する二つのレセプターのアダプター分子のうちTICAM-1の方がIPS-1よりもクロスプレゼンテーションに重要である事が明らかとなった。

これまでの研究から、二重鎖RNAによるToll-like receptor 3(TLR3)を介した樹状細胞への刺激が、Thl応答を強く誘導し、細胞障害性T細胞(CTL)の誘導に重要なクロスプレゼンテーション(XP)を促進する事が明らかとなっている。しかし、TLR3シグナルによるXP制御機構の分子基盤については明らかとなっておらず、本研究ではTLR3によるXP制御機構の解析を行うこととした。二重鎖RNAの合成アナログ、polyI:CはTLR3/TICAM-1経路(エンドソーム)、MDA5/IPS-1経路(細胞質)を介してシグナルを伝達する。また、polyI:CによるCTL誘導にはCD8+DCが重要であることが知られている。本研究では、CD8+DCによるCTL誘導にはTICAM-1が必須であり、IPS-1は機能しないことを明らかとした。さらに、CTL感受性の腫瘍であるEG7を移植したマウスモデルでは、polyI:Cを投与すると主にTICAM-1経路を介してCTLを活性化し、腫瘍の増殖を抑制することが明らかとなった。次に、TICAM-1経路によって誘導されるXPに必須の分子を探索したところ、p47 GTPaseファミリーの発現がTICAM-1依存的に上昇することが明らかとなった。さらに、p47 GTPaseファミリーの一つをノックダウンするとXPが現弱することも示した。本研究はpolyl:CによるCTL誘導機構について個体レベル、分子レベルで解析を行い、CD8+DCにおけるTICAM-1の重要性、およびXP制御機構の一端を明らかとすることができた。