hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
窒化物半導体エアギャップポラリトンレーザダイオードの作製技術開発

本研究ではIII族窒化物半導体の新しい加工技術を開発し、共振器を有する光素子構造の作製を通じてその優位性を確認した。窒化ガリウム(GaN)・窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなる光素子材料を水素・アンモニア混合雰囲気で加熱処理することにより、GaNのみを選択的に分解除去してAlGaNだけを残す加工技術を確立した。当該加工法を用いて空気層を含む垂直微小共振器構造を作製したところ、わずかな層数の分布ブラッグ反射鏡であっても高い性能を有する共振器が作製可能であることが明らかになり、従来の加工法に対する優位性を確認できた。本研究は、III族窒化物半導体ナノデバイスの新しい作製技術を開発し、紫外発光素子の性能向上や新型素子の実現に向けた要素技術の確立に資することを目的とする。平成25年度は、電流注入ポラリトンレーザ実現に向けて前年度までに開発した技術工程のさらなる最適化と評価を進めた。具体的には、主にGaN/空気DBRを備えた高Q値垂直微小共振器の作製ならびに光学特性評価を行った。GaNの熱分解には結晶構造を反映した異方性があり、垂直微小共振器の作製にはm面GaNの活用が有効である。m面GaN基板上AlGaN/空気垂直微小共振器構造(Q値1600)を、世界で初めて実現した。同構造における励起子ポラリトンの生成を確認するには光学測定系を新たに構築する必要があるが、その可能性を検討できるような高品質構造の作製技術を確立したという点において、将来の電流注入型素子実現へ向けて一定以上の成果をあげたものと考えている。III族窒化物半導体の加工法として従来はプラズマエッチングや光電気化学エッチングなどが知られていたが、プラズマエッチングでは損傷、装置の複雑さ、塩素ガス使用による環境負荷などの課題が、一方光電気化学エッチングではエッチング速度が遅い、溶液中での加工のため表面張力による構造の破壊が起こりやすい、エッチング後の表面平坦性が十分ではない、などの課題があった。本研究によって開発・確立された熱分解法では上記すべての課題を克服しており、ポラリトンレーザのみならず、フォトニック結晶やマイクロディスクなど従来高品質化が困難、あるいは作製が不可能であった窒化物半導体ナノ構造の作製への活用に、さらにはそのような高性能素子の活用による窒化物半導体基礎・応用研究の発展に、大いに貢献しうるものである。本研究は、III族窒化物半導体ナノデバイスの新しい作製技術を開発し、紫外発光素子の飛躍的な性能向上や新型素子の実現に向けた要素技術の確立に資することを目的とする。平成24年度は、アンモニア/水素混合雰囲気中熱処理によるIII族窒化物半導体の加工技術について、その基本的な性質に関する知見を得るとともに、それを利用して複数の窒化物半導体ナノ構造を作製した。具体的には、AlGaN混晶の熱分解速度について、そのAl組成依存性を詳細に調べた。Al組成ゼロ、すなわちGaNの熱分解は、0.10気圧、水素790cc/min、アンモニア7.0cc/min、窒素1150cc/min、温度1000°Cの条件下において、-c方向に640nm/minというかなりの高速で進む。一方、Al組成が上がるにつれてこの分解速度は急激に減少し、Al0.05Ga0.95NではGaNの場合の約1/250以下に、Al0.13Ga0.87Nでは同約1/5300以下まで減少することを見出した。また、GaNの熱分解速度には顕著な結晶方位依存性が存在し、特定の条件下においては-c方向の分解速度がそれと垂直であるa方向への分解速度の100倍以上にも達する。以上の知見に基づき、垂直GaN/空気周期構造、水平AlGaN/空気DBR、自立薄膜転写誘電体多層膜DBR垂直微小共振器などの窒化物半導体ナノ構造を作製した。本研究の成果は、ポラリトンレーザのみならず、フォトニック結晶やマイクロディスクといった様々なナノ・マイクロ光電子素子の作製に応用可能である。従来手法(プラズマエッチングや光電子化学エッチングなど)と比較して簡便でありながら結晶にダメージを与えないなど、数々の優れた特徴を有する本手法は、多様な窒化物半導体ナノ構造の作製技術の確立にも貢献しうるものである。交付申請書に記載の研究計画に対して、以下の通りの研究成果を得るとともに一部の計画については内容を変更した。1.アンモニア/水素混合雰囲気中熱処理エッチング技術を確立:エッチング速度および加工形状のガス供給条件/温度に対する依存性を明らかにした。また、AlGaNのエッチングについてAl組成依存性を中心に調べた。一方で、加工特性のドーピング濃度依存性については複数でシェアしている結晶成長装置のスケジュールの都合もあり未実施である。2.垂直エッチング条件を援用してGaN壁アレイからなるGaN/空気DBRを作製:垂直エッチング条件を用いてGaN/空気周期構造を作製した。

顕微反射率測定は構造の大きさによる制限があり容易ではないことが判明した。一方、当初の計画にはないものの水平AlGaN/空気DBRを作製し電子顕微鏡による構造解析を行った。3.等方的エッチングを活用した中空電流注入構造の作製技術を確立:平成24年度は、本研究の主要な開発目標のひとつである中空構造の試作を行った。GaN層の上に厚さ数nmのごく薄いAlGaN層を設け、微細な(直径20 nm程度)開口列を作る。等方エッチングで開口列周辺の下地GaN層のみを選択的に除去した後、引き続きGaN層を成長することで、中空構造の作製が可能であることを実証した。4.GaN/空気DBRを備えた高Q値GaN共振器を作製、光励起による励起子ポラリトンを観測:上記水平AlGaN/空気DBR共振器と、AlGaN自立薄膜転写誘電体多層膜DBR共振器について顕微フォトルミネッセンス(PL)測定で光学特性を評価した。平成24年度本課題で購入したステージを用いたポラリトンレーザ用光学測定システムの構築を進めた。当初の計画ではGaN/空気周期構造を垂直に配列し、ポラリトンレーザとして動作させる予定であった。しかし、垂直構造では大面積化に制約があることを踏まえ、平成25年度はQ値が高く取れる一方で素子加工の容易な水平型・AlGaN自立薄膜転写誘電体多層膜ポラリトンレーザの実現に向けた基本構造の試作と評価を行う。ここに用いられるAlGaN高品質自立薄膜は、本研究の成果であるGaN熱分解加工を用いてはじめて実現できる新規な窒化物半導体ナノ構造であり、上記の計画変更は、新しい作製技術の開発に基づく新型素子実現に向けた要素技術の確立という目的に合致した、妥当な軌道修正であると考える。誘電体多層膜共振器は電流注入には必ずしも好適ではないが、一方で励起子ポラリトンの形成に関する実験は比較的容易に遂行できると期待される。水平型誘電体多層膜共振器に電流注入を行う場合、p型層・n型層双方に透明電極を形成する必要がある。ここでITOの利用を検討する。ITOの短波長可視光透過率は、スパッタ製膜直後にはじゅうぶん高くないものの製膜後にアニールを施すことで大幅に改善することを過去の経験から知っている。このように、当初は比較的なじみのある素材を用いて素子の試作を行う予定である。一方、垂直GaN壁アレイベースの素子作製基本技術の開発は平行して継続する予定である。電流注入型素子に向いている構造の特性を活かし、中空構造ベースのダイオードの試作を含む関連構造の作製と評価を行う。平成24年度は当初予定していた国際会議への投稿を見送ったこともあり、旅費の支出額が交付申請段階での計画を下回った。一方で、年度途中でAlGaN自立薄膜転写誘電体多層膜共振器の作製を始めた関係上、その作製に必要な誘電体多層膜の製膜やマニピュレーションを容易に行うための超長焦点高倍率対物レンズなどを購入したため、物品費の支出額が交付申請段階での計画を上回っている。その他として計上していた英文校正費用も発生しなかったため、次年度使用額が生じたものである。平成25年度は、交付申請段階での計画に加え、水平型自立薄膜転写微小共振器の作製に必要な消耗品なども購入する予定である。
イメージング機能付ナノデバイスリポソームを用いた分子医療開発と臨床試験への展望

20世紀中に完治できなかったがんや生活習慣病等に代表される難治性疾患に対し、有効で、かつ効率的な新規医療を開発することは、極めて重要である。しかしながら、基盤研究から実用医療へと展開できるプロジェクトの数は、1/10,000に過ぎず、莫大な経費と人材が無駄になっている。そこで、本研究では、律速になっている開発領域の整理を行い、通過するための評価方法とその基準つくりを念頭においた先端医療開発の実施を目的した。具体的には、2つの課題、すなわち(1)「分子医療」開発に関わる基盤研究の促進と(2)新規医療開発研究の律速になっている領域を効率よく通過するための評価方法と基準つくりの提案を行った。平成18年度からの2年間でイメージング機能付ナノデバイスリポソームの開発を行い、トレーサビリティーと治療効果の相関性を確認した。(1)分子医療マテリアルの選択・同定:本研究では、aurora、JNK、XIAP、Fas、TRAILに対する低分子化合物をdry環境にあるコンピュータシミュレーション下でデザインし、その生物学的活性を評価した。(2)リアルタイムトレーサビリティーを付加したキャリア〈ナノデバイスリポソーム)の開発:ナノデバイスリポソームの形状や表面の電荷状況(Z-poteintial等)を変化させ、網内系をスルーできる性状を確認した。また、MRに対応したGd包埋リポソームを調製し、十分な追跡が可能であることを証明した。細胞内分布と代謝経路の解析には、設備備品としてあげたキーエンス社のオールインワン蛍光顕微鏡を活用した。これらのことからイメージング機能付ナノデバイスリポソームは細胞内あるいは生体内に投与した分子医療マテリアルの存在場所や代謝様式を知るうえで有用なデバイスであるとともに、治療効果の予測をも可能することができるかもしれないといった期待を抱かせた。具体的には、2つの課題、すなわち(1)「分子医療」開発に関わる基盤研究の促進と(2)新規医療開発研究の律速になっている領域を効率よく通過するための評価方法と基準つくりの提案を行う。1年目にあたる今年度はイメージング機能付ナノデバイスリポソームの開発を主に行った。(2)リアルタイムトレーサビリティーを付加したキャリア(ナノデバイスリポソーム)の開発:ナノオーダーのリポソーム(ナノデバイスリポソーム)の形状や表面の電荷状況(Z-poteintial等)を変化させ、網内系をスルーできる性状の付加を試みた。また、生体外の機器からのトレースを可能にする方法としてMRを選択した。MRに対応したGd包埋リポソームを調製し、十分な追跡が可能であることを証明した。そしてこのリポソームの細胞内または組織内分布の変化を調べた。一方で、細胞内あるいは生体内に投与した分子医療マテリアルの存在場所や代謝様式を、正常マウスを使って調べ、トレーサビリティーと治療効果の比較を開始した。

20世紀中に完治できなかったがんや生活習慣病等に代表される難治性疾患に対し、有効で、かつ効率的な新規医療を開発することは、極めて重要である。しかしながら、基盤研究から実用医療へと展開できるプロジェクトの数は、1/10,000に過ぎず、莫大な経費と人材が無駄になっている。そこで、本研究では、律速になっている開発領域の整理を行い、通過するための評価方法とその基準つくりを念頭においた先端医療開発の実施を目的した。具体的には、2つの課題、すなわち(1)「分子医療」開発に関わる基盤研究の促進と(2)新規医療開発研究の律速になっている領域を効率よく通過するための評価方法と基準つくりの提案を行った。今年度は、昨年度行ったイメージング機能付ナノデバイスリポソームの開発をさらに推し進め、生体内でのトレーサビリティーと治療効果の相関性を中心に検討した。(1)分子医療マテリアルの選択・同定:本研究では、aurora、JNK、XIAP、Fas、TRAILに対する低分子化合物をdry環境にあるコンピュータシミュレーション下でデザインし、その生物学的活性を確認し、有用性を証明した。(2)リアルタイムトレーサビリティーを付加したキャリア(ナノデバイスリポソーム)の開発:リポソーム表面の電荷状況(Z-poteintial等)を陰性に傾けることで、網内系をスルーしやすくなった。また、MRにおけるトレーサビリティーのひとつとしてGd包埋リポソームが有用であることを確認した。その結果、分子マテリアルのトレーサビリティーと治療効果の相関性を観察できた。
グローバリゼーション時代における現代アメリカ演劇の比較演劇学的研究

本研究の目的は、グローバリゼーションの時代といわれる今日において、そのような時代背景を文脈に置きつつ、現代アメリカ演劇がどのような展開を見せているのかを実践的・理論的水準で把捉することにあった。当該研究者は、4年間にわたる当該研究の研究期間において、日米両国における現代演劇についての現場的考察と主として英米圏における文化理論の現状把握を行ってきた。その際、キィコンセプトとして「グローバリゼーション」という概念の多様な理論的展開の資料的理解がその中心となったが、ローカルな各地--本研究の場合は日本と米国--における具体的な文化実践としての演劇という場所において、そうした理論が分節する「グローバリゼーション」の影響がどのように現れているかと思考することになった。資本主義的関係がグローバル化する中、権力のあり方自体はその現れ方としては多様化しつつある一方、社会的、文化的、政治的領野でのグローバルレヴェルでの構造把握を前提として考えた場合、身体をその表現メディアとする演劇において、主として日本の現代演劇については、21世紀に入って特に大きな変化が見られる一方、米国においては、演劇という枠にとらわれることなく、社会実践としての芸術という方向へとシフトするアーティスト(集団)が出現してきていることが大きな特徴であるとの結論を得た。ただし、日常的な社会関係が演劇に持ち込まれるまでには、ある程度の時差があることを考えると、当該研究で見出された諸問題を、今後も継続的に観察かつ分析してゆく必要があろう本研究の目的は、グローバリゼーションの時代といわれる今日において、そのような時代背景を文脈に置きつつ、現代アメリカ演劇がどのような展開を見せているのかを実践的・理論的水準で把捉することにあった。ただし、日常的な社会関係が演劇に持ち込まれるまでには、ある程度の時差があることを考えると、当該研究で見出された諸問題を、今後も継続的に観察かつ分析してゆく必要があろう本研究の目的は、グローバリゼーションの時代といわれる今日において、そのような時代背景を文脈に置きつつ、現代アメリカ演劇がどのような展開を見せているのかを実践的・理論的水準で把捉することにある。初年度の平成15年度については、「1990年代以降のアメリカ演劇の実態の把握」という観点から、該当演劇についての基本図書、すなわちアメリカ演劇関係の研究書ゃ演劇を扱ったさまざまな雑資料(新聞、大衆雑誌を含めた諸雑誌)の収集を開始することができた。また、本研究のもう一つの重要なテーマであるグローバリゼーションをめぐる欧米ならびに日本における思想状況を把握するため、多様な学問領域における基本図書を収集・通読にもちゃくしゅすることができた。さらに、活字メディア以外の演劇実践に関係する当該地域の映像資料も可能なかぎり収集する計画であったが、それもほぼ順調にスタートしている。また、当該年度中に資料収集と研究内容のレビューのため、短期間渡米する計画を立てていたが、これについては研究機関の法人化等の過渡期的状況のため、実施することができなかった。しかし、本研究についてのアドバイザー的役割を果たしていただいているニューヨーク大学のリチャード・シェクナー教授、ワシントン大学のハーバート・プラウ教授、フランクフルト大学のハンス=ティース・レーマン教授などとは電子メールなどを通じて、研究についての意見交換を行っており、来年度以降、さらに突っ込んだ議論を展開するだけでなく、何らかのかたちでの国際会議開催へと動き出したいと考えている。本研究の目的は、グローバリゼーションの時代といわれる今日において、そのような時代背景を文脈に置きつつ、現代アメリカ演劇がどのような展開を見せているのかを実践的・理論的水準で把捉することにある。今年度については、昨年度同様「1990年代以降のアメリカ演劇の実態の把握」という観点から、該当演劇についての基本図書、すなわちアメリカ演劇関係の研究書や演劇を扱ったさまざまな雑資料(新聞、大衆雑誌を含めた諸雑誌)の収集を行なった。また、本研究のもう一つの重要なテーマであるグローバリゼーションをめぐる欧米ならびに日本における思想状況を把握するため、多様な学問領域における基本図書を収集・通読も継続した。さらに、活字メディア以外の演劇実践に関係する当該地域の映像資料も可能なかぎり収集した。また申請者は、当該年度中に昨年度の成果を踏まえた学会発表を国際学会において行うことを予定していたが、予定通り、国際パフォーマンス研究学会(シンガポール)での研究発表、さらにギリシャにおける国際学会(デスミギリシャ悲劇研究所主催)で招聘講演を行い、国際的に活躍する多様な演劇研究者と意見交換を行う場を持つことができた。

また、当該年度内に短期間渡米することもでき、ニューヨーク市公立図書館の芸術分館、およびニューヨーク大学大学院パフォーマンス研究科アーカイヴでの関係資料の収集、さらに本研究にアドバイスをいただいているニューヨーク大学のシェクナー教授と面談を行ない、資料収集ならびに本研究の現状についての報告を行うこともできた。こうして収集した資料はかなり膨大になりつつあり、パーソナル・コンピュータを用いてその資料の整理を継続して今年度も行なった。本研究の目的は、グローバリゼーションの時代といわれる今日において、そのような時代背景を文脈に置きつつ、現代アメリカ演劇がどのような展開を見せているのかを実践的・理論的水準で把捉することにある。今年度については、過去2年間と同様「1990年代以降のアメリカ演劇の実態の把握」という観点から、該当演劇についての基本図書、すなわちアメリカ演劇関係の研究書や演劇を扱ったさまざまな雑資料(新聞、大衆雑誌を含めた諸雑誌)の収集を行なった。また、本研究のもう一つの重要なテーマであるグローバリゼーションをめぐる欧米ならびに日本における思想状況を把握するため、多様な学問領域における基本図書を収集・通読も継続した。さらに、活字メディア以外の演劇実践に関係する当該地域の映像資料も可能なかぎり収集した。また申請者は、当該年度中に昨年度の成果を踏まえた学会発表を国際学会において行うことを予定していたが、幸いにもフランス国立舞踊研究センターから、国際学会における招聘講演を依頼され、その講演において、当該科学研究費の研究成果を踏まえた上で、日本の現代舞踊文化についての研究発表をすることができ、また、同様の関心を持つ世界各地の多数の研究者と交流をすることができた。一方、当該年度内に短期間渡米し、ニューヨーク市公立図書館の芸術分館、およびニューヨーク大学大学院パフォーマンス研究科アーカイヴでの関係資料の収集、さらに本研究にアドバイスをいただいているニューヨーク大学のシェクナー教授と面談を行ない、資料収集ならびに本研究の現状についての報告を行うこともできた。本研究の最終年度にあたる本年度は、本研究の成果をまとめることに作業は集約された。過去3年間においては、「1990年代以降のアメリカ演劇の実態の把握」という観点から、該当演劇についての基本図書、すなわちアメリカ演劇関係の研究書や演劇を扱ったさまざまな雑資料(新聞、大衆雑誌を含めた諸雑誌)の収集を行なったが、今年度も同様な方針で資料収集を進めていった。さらに、活字メディア以外の演劇実践に関係する当該地域の映像資料の可能なかぎりの収集作業も継続した。
キメラ分子による好塩基球活性化の制御とスギ花粉症の新規治療

スギ抗原で刺激されたヒト好塩基球の培養上清により、気道粘膜由来線維芽細胞からのTSLP産生は有意に増加した。スギ花粉症患者自己IgG(高濃度)、キメラ分子で作用させることにより、ヒト好塩基球による気道粘膜由来線維芽細胞からのTSLP産生を抑制した。気道粘膜由来線維芽細胞にIL-4存在下でヒスタミンを付加するとTSLP産生は有意に増強した。刺激ヒト好塩基球の培養上清による線維芽細胞からのTSLP産生は抗IL-4Ra(CD124)阻止抗体、抗ヒスタミン(H_1)受容体抗体の処理により有意に減少することを明らかにした。スギ抗原刺激によりヒト好塩基球からのヒスタミン遊離とIL-4とIL-13の産生が有意に増加することを確認した。スギ花粉症でも好塩基球がIgE依存性アレルギー疾患の責任細胞であり、Th2応答や適応免疫応答である2次抗体産生を制御していると考えられる。好塩基球は、アレルギーなどの抗原特異的な免疫反応で、司令塔として重要な役割を果たしていると考えられる。刺激されたマウス好塩基球の上清で線維芽細胞を作用させると、機能性DC2を介して炎症性Th2細胞に分化させるTSLPが分泌されることが示されているが、ヒトでは検討されていない。スギ花粉症患者の好塩基球活性化と鼻粘膜由来線維芽からのTSLP産生を検討した。スギ花粉症患者から末梢血リンパ球を採取し、MACSで磁気ビーズを用いて好塩基球を分離した。手術時に採取した鼻粘膜を用いて細切して組織片を34週間培養し線維芽細胞を分離培養し56継代した後実験に用いた。スギ花粉症患血液の好塩基球を採取し、種々の条件下で、Cryj1で24時間処理し好塩基球培養上清を保存。その上清で線維芽細胞を刺激し24時間後に培養した。1.スギ抗原で刺激されたヒト好塩基球の培養上清により、気道粘膜由来線維芽細胞からのTSLP産生は有意に増加した。2.スギ花粉症患者自己IgGを高濃度で作用させることにより、ヒト好塩基球による気道粘膜由来線維芽細胞からのTSLP産生を抑制した。3.スギ抗原刺激によりヒト好塩基球からのIL-4とIL-13の産生が有意に増加したが、特にIL-4の産生は著明であった。4.スギ抗原刺激ヒト好塩基球の培養上清による線維芽細胞からのTSLP産生は抗IL-4Ra(CD124)阻止抗体の処理により有意に減少(40%)した。1.スギ抗原で刺激されたヒト好塩基球の培養上清で気道粘膜由来線維芽細胞を作用させると、機能性DC2を介して炎症性Th2細胞に分化させるTSLPが分泌されること、刺激ヒト好塩基球の培養上清による線維芽細胞からのTSLP産生は抗IL-4Ra(CD124)阻止抗体、抗ヒスタミン(H1)受容体抗体の処理により有意に減少することを明らかにした。2.スギ抗原刺激によりヒト好塩基球からのヒスタミン遊離とIL-4とIL-13の産生が有意に増加することを確認した。3.気道粘膜由来線維芽細胞にIL-4存在下でヒスタミンを付加するとTSLP産生は有意に増強した。NF-κB阻害剤はヒスタミンによるTSLP産生増強を一部解除した。4.スギ花粉症でも好塩基球がIgE依存性アレルギー疾患の責任細胞であり、Th2応答や適応免疫応答である2次抗体産生を制御していると考えられる。5.ヒト気道由来線維芽細胞では、TLR3リガンドであるpoly (IC)単独刺激によりTSLP産生が強く誘導され、IL-4単独、IL-4+poly (IC)刺激にても有意に増加した。7.気道粘膜由来線維芽細胞からのIL-4+pOly (IC)誘導TSLP

産生はBtype CpGにより85%抑制されたが、CtypeCpGでは変化がなかった。1.スギ抗原で刺激されたヒト好塩基球の培養上清で気道粘膜由来線維芽細胞を作用させると、機能性DC2を介して炎症性Th2細胞に分化させるTSLPが分泌されること、刺激ヒト好塩基球の培養上清による線維芽細胞からのTSLP産生は抗IL-4Ra (CD124)阻止抗体、抗ヒスタミン(H1)受容体抗体の処理により有意に減少することを明らかにした。2.スギ抗原刺激によりヒト好塩基球からのヒスタミン遊離とIL-4とIL-13の産生が有意に増加することを確認した。3.気道粘膜由来線維芽細胞にIL-4存在下でヒスタミンを付加するとTSLP産生は有意に増強した。NF-κB阻害剤はヒスタミンによるTSLP産生増強を一部解除した。4.スギ花粉症でも好塩基球がIgE依存性アレルギー疾患の責任細胞であり、Th2応答や適応免疫応答である2次抗体産生を制御していると考えられる。5.ヒト気道由来線維芽細胞では、TLR3リガンドであるpoly (IC)単独刺激によりTSLP産生が強く誘導され、IL-4単独、IL-4+poly (IC)刺激にても有意に増加した。6.Btype CpGにより気道粘膜由来線維芽細胞からのpoly (IC)誘導TSLP産生は80 %有意に抑制された。7.気道粘膜由来線維芽細胞からのIL-4+poly (IC)誘導TSLP産生はB type CpGにより85%抑制されたが、C type CpGでは変化がなかった。8.poly (IC)により気道粘膜由来線維芽細胞のc-Jun N-terminal kinase (JNK)活性化が誘導された。B type CpGによりpoly (IC)誘導JNKの活性化が抑制された。JNK阻害剤であるSP600125処理によりpoly (IC)誘導TSLP産生は強く抑制された。スギ抗原で刺激されたヒト好塩基球の培養上清で気道粘膜由来線維芽細胞を作用させると、機能性DC2を介して炎症性Th2細胞に分化させるTSLPが分泌され、刺激ヒト好塩基球の培養上清による線維芽細胞からのTSLP産生は抗IL-4Ra(CD124)阻止抗体、抗ヒスタミン(H1)受容体抗体の処理により有意に減少することを明らかにした。スギ抗原刺激によりヒト好塩基球からのヒスタミン遊離とIL-4とIL-13の産生が有意に増加することを確認した。ヒト気道由来線維芽細胞では、TLR3リガンドであるpoly(IC)単独刺激によりTSLP産生が強く誘導され、IL-4単独、IL-4+poly (IC)刺激にても有意に増加することを証明するなど、実験計画時に予想した結果が得られている。24年度が最終年度であるため、記入しない。キメラ分子を用いて、スギ抗原刺激によるヒト好塩基球からのヒスタミン遊離とIL-4とIL-13の産生に影響を与えるか検討する予定である。ヒト好塩基球の培養上清によるヒト気道由来線維芽細胞のみならず、気道由来の粘膜上皮からのTSLP産生なども検討する予定である。
大変形をともなう複雑形状物体周りの流体・弾性体の強連成問題の新解析方法の研究

数値流体力学は目覚しく発展しているが、その中で、最近は、構造物の渦励振振動や、バイオ流体関係などの関連で、流体・弾性体の連成問題に関する関心が高まってきている。本研究は従来困難であった大変形を伴う複雑形状の弾性体と流体の強連成の問題を解析する新しい手法の開発を目的とする。流体と弾性体の連成の問題は、多くの実用的な問題と関連しているが、その解析は比較的弾性変形量が小さい場合に限られてきた。申請者は大きな弾性変形を伴う流体・弾性体連成問題の解析について、流体と弾性体を同時刻について解いていく「同時計算法」とよべる新しいアルゴリズムと、直交格子法と境界適合格子を組み合わせた「部分境界適合直交格子法」を提案してきた。本研究では、上記「同時計算法」と「部分境界適合直交格子法」を流力弾性の連成問題に対応できるように組み合わせ、複雑形状、大変形問題の流体・弾性体の連成問題解析のあたらしい方法を確立することを目指した。さらに、いくつかの具体的問題に適用して、実用上の流体・弾性体の連成問題に充分対応できる事を実証することを目標とした。解析手法の研究としては1連成問題解析の同時計算法の解析を有限体積法と部分段階法により解析するプログラムを完成させた。2直交格子法を用いた解析で物体近傍の解析精度を高める目的で「部分境界適合直交格子」を開発した。3直交格子におけるカットセル技術を研究した。それらに結果を踏まえ1流体と弾性体の連成の問題は移動境界問題であるため、先ず流体の移動境界問題に使用される各種の解法を検討し、その精度、信頼性の比較を行った。具体的には重合格子法、部分境界適合直交格子法、移動境界適合格子法、等を用いて流体の移動境界問題である振動円柱周りの流れ場の解析を行い、それぞれの手法の比較検討を行なった。2弾性支持された複数円柱群周りの流れの解析と流体励起振動の解析では、3円柱、4円柱、9円柱の解析や実験から、振動軌跡、振幅と流れ場の関係を示した。複雑境界物体の流体弾性体連成問題の解が安定に得られることを示した。3新しい分野への応用として、弾性流体潤滑の解析に発展させる研究を行った。本研究は従来困難であった大変形を伴う複雑形状の弾性体と流体の強連成の問題を解析する新しい手法の開発を目的といている。流体・弾性体の連成問題は従来は、流体の解と弾性体の解を交互に繰り返し解いて行く逐次近似法が多く用いられてきているが、弾性変形が大きい場合には収束解が得られないことが多い。本研究では大きな弾性変形を伴う流体・弾性体連成問題の解析について、流体と弾性体を同時刻について解いていく「同時計算法」とよべる新しいアルゴリズムを提案した。

本研究では、流体・弾性体連成問題の新しいアルゴリズムである「同時計算法」と、複雑形状まわりの流れの解析に優れた柔軟性が確認された「部分境界適合直交格子法」を移動境界問題に対応出来るように発展させ、両者を組み合わせることで、複雑形状、大変形問題の流体・弾性体の強連成問題解析のあたらしい方法を考案しプログラムを完成させた。さらに、羽ばたき翼や円柱群の流体励起振動等いくつかの具体的問題に適用して、実用上の流体・弾性体の連成問題に充分対応できる事を実証した。流体と弾性体の連成の問題は、多くの実用的な問題と関連しているが、その解析は比較的弾性変形量が小さい場合に限られてきた。申請者は大きな弾性変形を伴う流体・弾性体連成問題の解析について、流体と弾性体を同時刻について解いていく「同時計算法」とよべる新しいアルゴリズムと、直交格子法と境界適合格子を組み合わせた「部分境界適合直交格子法」を提案してきた。本研究では、上記「同時計算法」と「部分境界適合直交格子法」を流力弾性の連成問題に適応できるように組み合わせ、複雑形状、大変形問題の流体・弾性体の連成問題解析のあたらしい方法を確立することを目指す。さらに、いくつかの具体的問題に適用して、実用上の流体・弾性体の連成問題に充分対応できる事を実証することを目標とする。前年度までの研究で基本的なプログラムが完成したが、本年度はさらにプログラムの改良を行うとともに実際の問題の解析を行い、本方法の信頼性・実用性を検討しながら以下のような現象の解明を行った。1流体を弾性体の連成の問題は移動境界問題であるため、先ず液体の移動境界問題に使用される各種の解法を検討し、その精度、信頼性の比較を行った。具体的には重合格子法、部分境界適合直交格子法、移動境界適合格子法、等を用いて流体の移動境界問題である振動円柱周りの流れ場の解析を行い、それぞれの手法の比較検討を行なった。2弾性支持された複数円柱群周りの流れの解析と流体励起振動の解析では、3円柱、4円柱、9円柱の解析や実験から、振動軌跡、振幅と流れ場の関係を示した。複雑境界物体の流体弾性体連成問題の解が安定に得られることを示した。3羽ばたき翼の解析では、羽ばたき翼の簡易モデルとしてピッチング平板翼の解析を行い、抗力係数や揚力係数の計算からピッチングの条件次第では推力が生じることシミュレーションにより明らかにした。解析結果は関連の実験結果と比較し定性的な一致を見た。
機械特性に自律適応するACサ-ボ制御系の開発研究

本研究は、従来から研究のなされてきたACサ-ボモ-タ駆動技術を基に、負荷外乱トルク変動や機械的定数変動などの負荷・機械特性に対して、人手を介すことのない自律適応形サ-ボ制御系の実現を目指して行われた研究である。本研究実施の結果、未知外乱トルクの抑制、機械的定数変動に対するロバスト制御系、負荷イナ-シャの推定がコントロ-ラによって自律的に実現でき、高性能ACサ-ボシステムの一段のインテリジェント化が図られたと言えよう。具体的な研究成果を以下に列記する。1.駆動系の外乱負荷トルクに対して、現代制御理論で与えられる負荷トルクオブザ-バを用いてトルクフィ-ドフォワ-ド制御系を構成し、外乱トルクに対するロバスト制御系を実現した。その際、オブザ-バ設計時に問題となるセンサノイズに対しても、センサ分解能を考慮した設計指針を与えた。2.1で示されたフィ-ドフォワ-ド制御系は、機械的定数変動に対するロバスト性を併せ持つことを理論的に示し、実験によってその有効性を検証した。その結果、外乱トルク及び定数変動に対するロバスト制御系による高性能ACサ-ボドライブシステムの実現をみた。3.負荷トルクオブザ-バ及び学習アルゴリズムを用いた自動測定による2つの負荷イナ-シャ推定法を提案した。これらの手法により、正確な制御系設計がリアルタイムに実現でき、かつ制御精度の向上が達成できた。4.以上の自動計測・ロバスト制御アルゴリズムは、プロセットによるソフトウェアで全て処理される。その結果、機械系に自律適応するACサ-ボ制御系の実現をみたものと考えられる。
免疫系のドーパミン作動性神経系への影響に関する形態学的検索

目的および方法:ラット脳のドーパミン作動性ニューロン(DAニューロン)に、免疫系の情報伝達物質サイトカインの一種であるインターロイキン2のレセプターαサブユニット(IL・2Rα)が存在するか否かを、免疫組織化学的二重染色法を用いて検索した。IL・2Rαのマーカーとして抗IL・2Rα抗体を、DAニューロンのマーカーとして抗ドーパミン抗体を用いた。それぞれを、FITCおよびTexas-Redでラベルして、蛍光顕微鏡のフィルターを変えて観察した。また、共焦点レーザースキャン顕微鏡を用いた観察も行なった。双方の抗体に対して免疫組織化学的に二重に陽性であるニューロンが存在すれば、DAニューロンに、IL・2Rαが存在することになる。結果:抗IL・2Rα抗体陽性ニューロンおよび抗ドーパミン抗体陽性ニューロンは、平成11年度の研究実績報告書で報告した領域にみられた。その後追試を重ね、弓状核および正中隆起において、抗IL・2Rα抗体と抗ドーパミン抗体に対して二重に陽性であるニューロンの細胞体および神経線維がみられた。また、線条体では、両方の抗体に対して二重に陽性である神経線維が観察された。考察:今回の結果から、弓状核と正中隆起のDAニューロンがIL・2Rαを有することが証明された。また、線条体において、DAニューロンの投射線維が、IL・2Rαを有することが証明された。いずれも、ドーパミン作動性ニューロンの活動に対して、免疫系の情報が関与することを示唆する形態学的な事実である。精神分裂病者の脳脊髄液において、健常者に比べてIL・2が有意に増加しているという報告や、癌に対して治療的にIL・2を投与された患者に、せん妄、錯乱、などの精神症状がみられたという報告から、分裂病のドパミン仮説と自己免疫仮説の関連が考えられる。今回の研究結果は、免疫系の情報がドーパミン作動性神経系に影響を与え、精神症状の発症にも免疫系が何らかの役割を果たし得る可能性を示唆するものとして興味深い。1.目的および方法:ラット脳のドーパミン作動性ニューロン(DAニューロン)に、サイトカインのインターロイキン2レセプター(IL-2R)が存在するか否かを、免疫組織化学的二重染色法を用いて検索した。IL-2Rのマーカーとして抗IL-2R抗体を、DAニューロンのマーカーとして抗ドーパミン抗体を用いた。両方の抗体に対して免疫組織化学的に二重に陽性であるニューロンが存在すれば、DAニューロンに、IL-2Rが存在することになる。2.結果:抗IL-2R抗体陽性ニューロンは、海馬、線条体、外側中隔、歯状回、弓状核、青斑核、視床、中心灰白質などにみられた。抗ドーパミン抗体陽性ニューロンは、黒質緻密質、腹側被蓋野、弓状核などにみられた。それらの分布は、従来からの報告とほぼ一致した。しかし、抗IL-2R抗体と抗ドーパミン抗体ともに陽性であったニューロンはみられなかった。3.考察:本研究の結果から、IL-2Rは、DAニューロンには存在しないことが示唆された。動物実験において、IL-2がドーパミンの放出を調節することが報告されているが、この調節は、IL-2Rを介した直接的な作用ではなく、間接的なものであることが推察される。4.問題点と展望:今回の結果が偽陰性であった可能性も考える必要がある。抗IL-2R抗体と抗ドーパミン抗体の免疫組織化学的二重染色は報告が無く、染色過程の抗体や試薬の種類・濃度などは、さまざまに試行錯誤を重ねたが、適正な染色条件に達しなかった可能性は否定できない。さらに追試を重ね、その過程で、DAニューロンにIL-2Rが存在することを示唆するデータが得られれば、電子顕微鏡レベルの観察へと進めたい。

精神分裂病者の脳脊髄液において、健常者に比べてIL・2が有意に増加しているという報告や、癌に対して治療的にIL・2を投与された患者に、せん妄、錯乱、などの精神症状がみられたという報告から、分裂病のドパミン仮説と自己免疫仮説の関連が考えられる。今回の研究結果は、免疫系の情報がドーパミン作動性神経系に影響を与え、精神症状の発症にも免疫系が何らかの役割を果たし得る可能性を示唆するものとして興味深い。
「リスニングストレス」の理解阻害効果の解明とその対処方略の開発に関する基礎的研究

本研究は,第二言語/外国語によるリスニング困難に伴って生起する「リスニング不安」を心理的ストレス理論に基づいて「リニングストレス」として再構成し,その阻害的効果と対処方略の発達プロセスの解明を目指したものである。本研究結果から,リスニングストレスにより,認知的リスニング方略の援用が阻害され,それが理解を妨げ,さらなるストレスをもたらしていること,また,その対処方略としては,「明確化要求」及び「リスニングへの要求水準の低下」が最も頻繁に用いられ,それらはモデリング及び試行錯誤的学習により内在化が図られていることが明らかになった。本研究は,第二言語/外国語としての英語のリスニングプロセスにおいて情意的側面が認知的側面に与える影響とそのメカニズムの解明を目的とし,以下に掲げる項目を具体的研究内容とする。(1)「リスニング不安」に代わる構成概念としての「リスニングストレス」の導入(2)「リスニングストレス」の理解阻害効果及びそのメカニズムの解明とその対処方略としてのリスニングストラテジーの開発(3)「リスニングストレス」の対処方略を中心とするリスニングストラテジーの第二言語/外国語としての英語教育への導入による学習者中心のリスニング指導への転換本研究は,第二言語/外国語によるリスニング困難に伴って生起する「リスニング不安」を心理的ストレス理論に基づいて「リニングストレス」として再構成し,その阻害的効果と対処方略の発達プロセスの解明を目指したものである。本研究は,従来,第二言語/外国語リスニングにおいて学習者要因の一つとして認められていた「リスニング不安」に代わる情意変数として筆者が心理的ストレス理論を援用して概念構成をおこなった「リスニングストレス」の生起のメカニズムを理論的根拠に,外国語としての英語のリスニングにおけるその理解阻害効果を明らかにし,その対処方略の開発を試みようとするものである。研究初年度の平成19年度は,心理的ストレスが一般的な認知処理プロセスにどのような影響を与えるのかについての先行研究を精査し,「リスニングストレス」の理解阻害効果のメカニズムに関する理論構築と実験デザインの開発を行った。「リスニングストレス」の生起により,リスニングプロセスにおける「事実の聞き取り」,「推測」,「内容概括」,「応用・一般化」といったような異なる認知処理レベルによってその阻害効果は異なるという仮説を立て,その実証データを得るための実験デザインとして,同程度の難易度で異なる内容のリスニング材料(目標リスニング材料)を2つ用意し,その2つの間に,より難度の高いリスニング材料を挿入することで,前後の目標リスニング材料の全体的な内容理解度の違い及び異なる認知処理レベルへの影響の違いをみるという手続きを考案した。さらに,「リスニングストレス」の生起に影響を与えると考えられる条件(他者による評価,リスニングへの関わり・責任,高い自己要求水準)も要因として導入した。このデザインに基づいて,比較的強いストレスを長期にわたって経験していると推測される英語圏(米国)の大学に在籍する日本人留学生を対象に,予備的なリスニングストレス実験及びアンケート調査を実施し,その結果を分析した結果,「リスニングストレス」の高まりにより,リスニング理解度の阻害効果と,認知処理レベルによって異なる影響が観察され,本実験デザインの妥当性及び可能性が示された。本研究は,従来,第二言語/外国語のリスニングにおいて学習者要因の一つとして認められていた「リスニング不安」に代わる情意変数として筆者が心理的ストレス理論を援用して概念構成をおこなった「リスニングストレス」の生起のメカニズムを理論的根拠に,外国語としての英語のリスニングにおけるその理解阻害効果を明らかにし,その対処方略の開発を試みようとするものである。研究2年目の平成20年度は,前年度に開発したリスニングストレス生起実験デザインの改良を図ると共により詳細なデータの収集を目指して遡及的発話思考プロトコル分析を導入した。そして,この改良型実験デザインを用いてリスニングストレスの理解阻害効果のメカニズムのモデル構築に取り組んだ。また,国際学会において研究成果の中間発表をおこない,発表に対して得られたフィードバックに基づいて研究方法の多様化を試みた。リスニングストレス生起実験デザインの改良については,ストレッサーとして組み込んである難易度の異なるリスニング材料の組み合わせを開発当初の1回から複数回に増やすことで,波状的に繰り返されるストレスの生起とその持続効果の観察に成功した。また,遡及的発話思考プロトコル分析については,被験者とのインタビューを通して得られたリスニングプロセスについての内省データの分析によりおこなった。その結果,リスニングストレスの循環的メカニズムの仮説が支持され,理解阻害効果のメカニズムのモデル構築にあたっての基礎的な理論を生成することができた。さらに,国際応用言語学会での研究発表では,参加者から被験者要因のコントロールの必要性の指摘があり,それを受けて過去の実験データをもとに事例分析的アプローチにより再分析をおこなった結果,リスニングストレスの理解阻害効果のメカニズムにおける被験者の「意識」とワーキングメモリの関与の可能性が示唆された。研究3年目の平成21年度は,リスニングストレスの対処

方略としてのリスニングストラテジー開発の基礎資料を得るために,心理的ストレス理論において一般に認められているストレスの認知処理に対する阻害効果の考え方に基づき,リスニングストレスがリスニングストラテジーに与る可能性があると考えられる影響の分析・解明に取り組んだ。日本人大学生を対象に,本研究で開発した実験デザインに従ってリスニングストレス生起実験をおこない,リスニングストレスによる全般的な理解阻害と認知処理のタイプごとの理解阻害が,方略使用の阻害とどのように関連しているかを分析した。また,より心理的実在性のあるデータ解釈のために,被験者とのインタビューにより得られたリスニングプロセスの内省データを基に,遡及的発話思考プロトコル分析を同時に行った。対象としたリスニングストラテジーは,本研究の予備的研究において第二言語/外国語学習者がリスニング困難場面において用いていることが確認されたもののうち,認知的対処方略が6つ,情意的対処方略が6つの合計12のストラテジーであった。その結果,認知的対処方略に対するリスニングストレスの阻害効果が観察され,特に「背景知識の活用」等のより高次の認知処理が要求されるストラテジーに顕著であった。この結果は,認知処理の種類に応じた阻害効果のうち,特に,「推測」,「一般化/応用」の認知処理に阻害効果が顕著に見られたことと密接に関連していると考えられる。すなわち「背景知識の活用」はこれら2つの認知処理には不可欠なストラテジーであるからである。また,これまでの研究で示唆されたリスニングストレスのワーキングメモリーへの影響についても,プロトコル分析の結果からその可能性が示された。本研究は,従来,第二言語/外国語のリスニングにおいて学習者要因の一つとして認められていた「リスニング不安」に代わる情意変数として筆者が心理的ストレス理論を援用して概念構成をおこなった「リスニングストレス」の生起のメカニズムを理論的枠組みとし,外国語としての英語のリスニングにおけるその理解阻害効果を明らかにし,その対処方略の開発を試みようとするものである。研究最終年度である平成22年度は,リスニングストレスに対する指導可能なストラテジーの開発のための基礎資料を得ることを目的として,学習者が意識的あるいは無意識的に用いていると考えられるリスニングストレス対処方略の特定と,その内在化プロセスの解明に取り組んだ。英語圏に8ヶ月1年間留学した経験のある日本人大学生及び英語圏に1年以上滞在中の日本人大学生を対象にリスニング困難,リスニングストレスの経験,ストレス対処方略についてアンケート調査及び面接調査を行い,それぞれの回答の内容分析を試みた。その結果,リスニング困難時に用いる「問題中心の対処方略」としては「明確化要求」と「予測・推測」が最も頻繁に用いられているものであることがわかった。
スペクトル画像を用いた触覚センサによる布の質感計測

現在,我々の周りにはさまざまな種類の布が存在するが,一口に布の種類と言っても,素材,色,織り方などで質感も大きく変化する.このように多種多様に存在する布の質感の認識を試みるのが本研究の目的である.一般に,画像処理には濃淡画像およびRGBカラー画像が主に用いられているが,実際の光学現象はスペクトル分布を持ち,濃淡画像やRGBカラー画像ではその細かな変化を捉えることはできない.そこで我々は画素ごとにスペクトル分布を持つスペクトル画像を提案し,布の質感の認識を試みる.まず,得られた布のスペクトル画像に主成分分析を行い,主成分分析によって得られた物体色をもとに,それぞれの物体の持つ微妙なスペクトル分布の差から,同じ質感の物体でも同じ材質のものかどうかの判別を行った.実験には,赤色の綿の布とフェルトを用いて,物体色のわずかな違いから判別ができることが分かった.次に,艶・光沢感の計測について検討を行った.スペクトル画像を用いることで,微妙な変化を捉えることができ高沢感らしきものを抽出することはできたが,布の質感と合わせて使用できるような数値化までは実現できなかった.また布との違いを見るために,人の肌や果物の表皮などの計測も同時に行い,色,艶の変化を数値化を試みた.果物の表皮は布と比較すると単純で数値化が行いやすく,布の質感の認識・表現の難しさが改めて分かった.今後,人間の布の質感についての感性的な要素と,布の織り方,材質などの物理的な要素,そしてスペクトル画像によって得られる数値を関係付けていく必要がある.現在,我々の周りにはさまざまな種類の布が存在するが,一口に布の種類と言っても,素材,色,織り方などで質感も大きく変化する.このように多種多様に存在する布の質感の認識を試みるのが本研究の目的である.一般に,画像処理には濃淡画像およびRGBカラー画像が主に用いられている.しかし,実際の光学現象はスペクトル分布を持ち,濃淡画像やRGBカラー画像ではその細かな変化を捉えることはできない.例えば,物体の色,光源などの条件によって本来違う色の物体でも同じ色に見えることがある.このような現象を条件等色というが,このようなシーンに対しては濃淡画像,カラー画像では物体の違いを識別することができない.そこで我々は画像ごとにスペクトル分布を持つスペクトル画像を提案し,これまでの画像では認識することができなかった微妙な差異を基に,物体認識,質感認識への応用などを行った.本研究ではさらに質感認識の手法をもとに,布の質感の認識を試みる.まず,得られた布のスペクトル画像に主成分分析を行い,主成分分析によって得られた物体色をもとに,それぞれの物体の持つ微妙なスペクトル分布の差から,同じ質感の物体でも同じ材質のものかどうかの判別を行った.実験には,赤色の綿の布とフェルトを用いて,物体色のわずかな違いから判別ができることが分かった.現在のところ,スペクトル分布による色の相違をもとに布の質感判別を試みているが,布の質感には光沢や艶などが大きく影響しており,これらの特徴をいかに抽出するかが今後の課題である.現在,我々の周りにはさまざまな種類の布が存在するが,一口に布の種類と言っても,素材,色,織り方などで質感も大きく変化する.このように多種多様に存在する布の質感の認識を試みるのが本研究の目的である.一般に,画像処理には濃淡画像およびRGBカラー画像が主に用いられているが,実際の光学現象はスペクトル分布を持ち,濃淡画像やRGBカラー画像ではその細かな変化を捉えることはできない.そこで我々は画素ごとにスペクトル分布を持つスペクトル画像を提案し,布の質感の認識を試みる.まず,得られた布のスペクトル画像に主成分分析を行い,主成分分析によって得られた物体色をもとに,それぞれの物体の持つ微妙なスペクトル分布の差から,同じ質感の物体でも同じ材質のものかどうかの判別を行った.実験には,赤色の綿の布とフェルトを用いて,物体色のわずかな違いから判別ができることが分かった.次に,艶・光沢感の計測について検討を行った.スペクトル画像を用いることで,微妙な変化を捉えることができ高沢感らしきものを抽出することはできたが,布の質感と合わせて使用できるような数値化までは実現できなかった.また布との違いを見るために,人の肌や果物の表皮などの計測も同時に行い,色,艶の変化を数値化を試みた.果物の表皮は布と比較すると単純で数値化が行いやすく,布の質感の認識・表現の難しさが改めて分かった.今後,人間の布の質感についての感性的な要素と,布の織り方,材質などの物理的な要素,そしてスペクトル画像によって得られる数値を関係付けていく必要がある.
新規DDX41遺伝子変異による骨髄系腫瘍の発症メカニズムの解明

近年、成人発症の家族性骨髄異形成症候群/急性骨髄性白血病の新規遺伝子変異として、RNAヘリケースであるDDX41遺伝子の胚細胞・体細胞変異が同定された。本研究では、Ddx41遺伝子のノックアウトマウス、およびホットスポット体細胞変異(p.R525H)に関する条件的ノックインマウスの解析を通じて、DDX41遺伝子変異が骨髄系腫瘍の病態において果たす機能的意義を検討した。Ddx41ヘテロノックアウトマウスおよびDdx41変異ノックインマウスはともに、骨髄非競合移植下で進行性の白血球減少を示した。これらのマウスモデルから純化した造血幹前駆細胞のRNAシーケンスにて複数の候補標的遺伝子を同定した。最近我々の研究グループでは、成人発症の家族性骨髄異形成症候群・急性骨髄性白血病(Familial-MDS/AML)の全エキソン解析を通じて、新規のDDX41遺伝子の胚細胞・体細胞変異を報告した。DEAD-boxファミリーのRNAヘリケースをコードするDDX41遺伝子の胚細胞・体細胞変異は、少なくとも一部ではRNAスプライシングの異常を介して病態に関与すると予想されるが、その機能的意義は未知の新しいクラスの遺伝子変異である。さらに我々は、本邦およびアジア諸国のMDS患者における標的シーケンスを通じて、アジア人種に共通して認められる胚細胞変異を新たに発見した。興味深いことに、これらの胚細胞変異は、欧米より報告されたものとは独立のものであり、DDX41の変異が白色人種と黄色人種が分離した後に獲得されたものであると確認された。また、多くの胚細胞変異はフレームシフト変異であり、機能喪失をもたらすと考えられた。これらの異なるDDX41変異アレルの機能的意義を検討するため、アジアおよび欧米で高頻度に認められたDDX41変異について、HeLa細胞を用いて変異体を強制発現させたのちに、共免疫沈降により結合タンパクとの関係を調べたところ、スプライシング因子との結合性が各変異によって異なっていることを明らかにすることができた。さらに、Ddx41遺伝子の条件的ノックアウトマウスと、DDX41遺伝子にホットスポット変異として認められる体細胞変異(p.R525H)アレルの条件的ノックインマウスとを構築したのちに交配させ、家族性MDS/AMLで認められる遺伝子変異マウスモデルを作成することができた。造血器における表現型の探索や、RNAシーケンス解析による発現解析およびRNAスプライシング異常の検討を計画している。家族性MDS/AMLおよび孤発性MDSにて同定されたDDX41遺伝子変異についての遺伝子改変マウスの作成(Ddx41遺伝子の条件的欠失マウスおよびDdx41 R525H変異条件的ノックインマウス)と造血系における表現型の解析は予定通り順調に進展している。DDX41変異アレルを導入したヒト白血病細胞株を用いた機能解析については、アジア人および欧米人でそれぞれ特徴的にみとめられるDDX41 p.A500fs胚細胞変異およびp.D140fs胚細胞変異、また人種を超えて共通してみとめられるp.R525H体細胞変異について変異アレルを導入したヒト白血病細胞株を樹立し、スプライシング因子との結合性が変化することを示すことができ、予定通り順調に進展している。本研究では、成人発症の家族性骨髄異形成症候群・急性骨髄性白血病の全エキソン解析を通じて同定されたDDX41遺伝子の胚細胞・体細胞変異の機能解析を行った。DDX41はDEAD-boxファミリーのRNAヘリケースをコードし、細菌感染に際してSTING依存的な経路を活性化し、I型インターフェロンの産生に関与することが報告されているが、その機能的意義が未知の新しいクラスの遺伝子変異である。我々は、本邦およびアジア諸国のMDS患者検体の高速シークエンスを通じて、本邦およびアジア諸国に共通して認められる胚細胞変異を新たに複数発見した。これらの胚細胞変異は、欧米より報告された変異(p.D140fs)と独立であり、DDX41胚細胞変異は白色人種と黄色人種が分離した後に獲得されたものであると推測された。次に、DDX41変異がMDS/AML発症において果たす生物学的意義の検討を行った。高頻度に認められたDDX41変異に関して、HeLa細胞に変異体を強制発現させたのちに、共免疫沈降を行うことにより、p.D140fs変異ではSTINGとの結合性が失われるものの、黄色人種に特徴的に胚細胞変異として認められるp.A500fs変異や、両人種に共通して体細胞変異として高頻度に生じるp.R525H変異ではSTINGとの結合性は失われず、異なる遺伝子変異が別の機能をもつ可能性が示唆された。さらに、Ddx41遺伝子の条件的ノックアウト(cKO)マウス、p.R525H変異に関する条件的変異アレルノックインマウス(cKI)を作成した。これまでにDDX41 cKIマウスは非競合移植下で白血球減少を示すこと、DDX41 cKOマウスは骨髄競合移植にて野生型と比較して骨髄再構築能の上昇を示すことを明らかにした。さらに、これらのマウスモデルから純化した造血幹細胞のRNAシーケンスにて複数の候補標的遺伝子を同定した。

Ddx41ヘテロノックアウトマウスおよびDdx41変異ノックインマウスはともに、骨髄非競合移植下で進行性の白血球減少を示した。これらのマウスモデルから純化した造血幹前駆細胞のRNAシーケンスにて複数の候補標的遺伝子を同定した。平成28年度に進めたDDX41遺伝子変異のマウスモデルや白血病細胞株を用いて、生化学的手法およびRNAシーケンスなどの網羅的な解析を通じて、DDX41遺伝子変異が骨髄系腫瘍発症において果たす生物学的・分子学的機能に迫っていく方針である。最近、スプライシング因子変異を有するMDSにおいて、スプライシング阻害剤の投与により腫瘍抑制効果があることが報告されており、DDX41遺伝子の変異をもつ症例においても有効である可能性も期待される。これらの知見により、MDSの病態の理解、治療戦略の改善、患者予後の改善に資するような研究の展開を目指したい。血液腫瘍病態学