hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コクセター群や関連する群・環の構造と、数え上げ組合せ論の未解決問題との統合的研究

私の今年度の主要な研究結果は、難問として知られるコクセター群の同型問題(抽象群として同型なコクセター群について、互いのコクセター系の構造の関係を調べる問題)に関する昨年度までに得た結果の精密化である。まず、コクセター群と別の群の半直積で作用がコクセター系の自己同型であるものについて、中心化群が有限指数を持つ位数2の元を特定することの重要性を見出し、そのような元の特徴づけを行った。この結果(論文は現在投稿中で、インターネットで閲覧可能)は同型問題以外にも様々な具体例を持ち、コクセター群以外の群の研究への応用も期待される。また、この結果に基づき、任意のコクセター群の間の同型写像による位数2の元の像の挙動が、その元から定まるある部分鏡映群の半直積分解の多様性によって制御されることを示した(昨年度の結果では半直積分解の代わりに正規部分群を用いており、この部分が今年度に大きく改善された)。この部分鏡映群は有限コクセター群の直積であり、従って私のこの結果は、有限コクセター群を調べることで一般のコクセター群の同型問題にアプローチできるという顕著なものである。特に位数2の元として鏡映を考える場合、件の部分鏡映群の構造を完全に特定した私の別の結果を用いることで、この手法がより強力なものとなる(この結果に関する論文は現在投稿準備中で、インターネットで閲覧可能)。例えば、私の結果から、無限対称群が共役を除いてちょうど2種類のコクセター系を持つことが示される。このように私の手法は、先行研究の殆んど及んでいない有限生成でないコクセター群の同型問題にも有効であり、その意味でこの分野における世界の研究の最先端に位置するものである。私が今年度に行った研究の最大の成果は、コクセター群の「同型問題」(コクセター群の同型類の分類問題)に関する諸結果である。それらは、以前の私の研究で得られていたコクセター群の放物型部分群の中心化群の記述や、コクセター群に付随するルート系という対象の性質を用いた組合せ論的議論に基づいている。この同型問題は、コクセター群の研究が進んだ現在においてもなお、研究者の間で難問として知られている。まず私はこの同型問題を、既約コクセター群という比較的簡単な場合に帰着させることに成功した。なお、同型問題に関する他の先行結果の殆どは既約コクセター群に限定したものである。このことから、私が示した結果は世界の研究者の間でその証明が待ち望まれてきた、極めて重要なものであると考えられる。そしてその副産物として、これも長年未解決であった無限既約コクセター群の直既約性を証明し、コクセター群におけるある種の正規部分群の中心化群の構造を全て決定し、またコクセター群の自己同型群のある記述を得た。この記述を得たことで、任意の有限コクセター群の自己同型写像の数え上げ問題を容易かつ統一的に扱うことが可能になった。これらの結果をまとめた論文(インターネット上で閲覧可能)を現在学術誌に投稿中である。更に私はごく最近、同型問題の完全解決へ向けた第一歩となる、コクセター群の「鏡映独立」という性質を解析するための有効な手法を発見した。鏡映独立なコクセター群に制限した同型問題に関しては、ある有力な予想が数年前に提示されているが、そこに私の手法によって導かれるであろう鏡映独立性に関する結果を加えることで、同型問題の完全解決への有力な指針が得られることになる。この鏡映独立性については、過去にも他の研究者によって様々な視点から調べられてきたが、私の手法はそれらの先行結果を包含し、かつそれらの統一的な解釈を与えるものである。
新規テイラーメイドチタンインプラントによる長管骨巨大骨欠損再建

長管骨に生じた巨大骨欠損の新規再建治療法として、骨欠損部に完全に一致したテイラーメイドチタンメッシュケージを開発し、その有用性について検討した。まず、有限要素法静剛性解析によりインプラントの最適な形状や厚みを決定した。ビーグル犬8頭の各個体に合わせたインプラントを作成し、顆粒状人工骨を充填したインプラントを作成した大腿骨骨幹部21mm欠損部に挿入し、市販の骨プレートを用いて固定した。8週と24週で経過を観察したところ、全例で早期の機能回復と良好な骨再生が得られた。以上より、本法は巨大な骨欠損の治療法として有用である可能性が高い。今後はより長期的な検討が必要である。本研究の目的は、長管骨巨大骨欠損に対して、テイラーメイドチタンメッシュケージにテトラポッド型人工骨を組み合わせることで、早期の機能回復と骨再生が得られるかどうかを検討することである。そのため、今年度は、まずメッシュケージの構造と連結部の設計を有限要素法静剛性解析により検討したところ、厚み1mm、メッシュ径0.8mmが最も犬の大腿骨に適していると考えられた。このデータをもとに、凍結保存骨に対してメッシュケージを作成し、連結部と既存骨の適合性について検討したところ、既存骨髄腔径よりも0.5mm大きいサイズが最も操作性に優れ、連結後の安定性にも優れていた。これらの非生体予備実験のデータを用いて、ビーグル成犬1頭に対して、メッシュケージをテイラーメイドし、実際に移植まで行った。大腿骨に21mmの骨欠損作製後、あらかじめ作製しておいたメッシュケージにテトラポッド型人工骨を充填し、骨欠損部に装着した。特別な器具を使うことなく用手にて既存骨との連結が可能であり、装着後も安定性が保たれていたため、プレート固定が非常に容易であった。8週間の経過観察では、早期の機能回復が認められ、X線学的評価では良好な仮骨形成が認められた。4-8週にかけてわずかにインプラントの緩みが認められたが良好に経過した。このデータをもとに若干のインプラントデザインやプレート固定法を変更し、次年度には当初の予定通りビーグル8頭を用いた大腿骨骨幹部骨欠損モデルへの移植実験(本実験)に移行する。交付申請書に記載した当該年度の研究実施計画の内容はおおむね終了し、次年度の研究実施計画の準備にすでに取り掛かっているため、概して順調に進行している考えられる。長管骨に生じた巨大骨欠損の再建治療のため、骨欠損部に一致した新たなインプラント(テイラーメイドチタンメッシュケージ:tTMC)を開発し、既存の骨プレートと併用することでより臨床的な有用性が得られるかを検討した。初年度は、有限要素法静剛性解析により、最適なtTMCの厚み、メッシュの数、連結部の形態や長さを決定し、ビーグル成犬1頭の大腿骨への移植実験を行ったところ、優れた操作性と移植後の高い安定性が得られた。最終年度は、ビーグル成犬8頭を用い機能回復効果、骨再生効果について検討した。全例麻酔下にて左大腿骨中央に21mmの骨欠損を作成し、顆粒状人工骨(テトラボーン)を充填したtTMCを徒手にて挿入した。さらに、チタン製ロッキングプレートにて固定し閉創した。8週群(n=4)、24週群(n=4)を設定した。全例でtTMCと既存骨は正確に一致し、装着後の大腿骨は優れた安定性が得られた。全例で術翌日には負重し、平均18日で跛行が消失した。X線・CT画像評価において、各群1例でプレート折損が認められたため、この2頭は評価から除外した。その他の6頭では、既存骨からtTMCを覆うような仮骨形成が進行した。非破壊的3点曲げ強度試験では、24週群において健常側と同程度の剛性が認められた。組織学的評価では、8週群と比較して24週群で高い新生骨量と骨伸長が得られ、骨癒合の達成も認められた。全例で術後早期の負重と跛行消失が認められたことから、tTMCとプレートの併用により骨欠損部に高い安定性がもたらされ、早期の機能回復が得られたと考えられる。また、24週においては骨癒合や正常側に近い剛性が得られたことから、tTMCとテトラボーンの組み合わせにより良好な骨再生を進行させることが可能と言える。以上より、本法は巨大骨欠損の治療法のひとつとして期待できるが、臨床応用にはより長期的な検討が必要である。本実験に関わる重要な予備実験は終了しており、これらのデータをもとに、必要な個体数のインプラント作成を順次行っていく。

インプラント作成にある程度の期間を要するため、タイムスケジュールをよく確認し、効率的に進めていく必要があるが、現在の研究推進速度であれば大腿骨骨幹部骨欠損モデルを用いた検討については、期限内に十分完了できるものと思われる。しかしながら、予備実験においてインプラントに若干の緩みが認められたため、当初予定していたよりも多くの骨折固定用金属インプラントが必要となった。そのため、次の実験として計画していた、大腿骨骨幹端部骨欠損モデルを用いた検討は予備実験までにとどめ、それに当てる予定であった研究費用をインプラント費用に充てることで対処する予定である。骨再生本年度の実験においては有限要素法静剛性解析と予備実験が主であったため、あまり諸経費を必要としない検討で期限を終了した。研究が順調に進み、次年度の検討が予定より早く進む可能性があったので、金属材料費や生体費用を計上していたが、結果として、計画通りに進行したため、予算の多くを繰り越すこととなった。当該助成金の多くは、次年度の物品費(実験動物、実験材料、実験器具、薬品費)に充て、物品費として2,230,000円(実験動物:1,000,000円、実験材料:800,000、実験器具:200,000円、薬品費:230,000)を計上する。また、成果発表や骨形態計測のための出張旅費として300,000円、人件費謝金として60,000円、その他論文投稿料として200,000円を計上する。
海上機械システムの適応ロバスト制御および動揺推定手法

本研究で開発した手法は,未知の時間変動をする線形システムに対して利用可能なフィルタリング手法であり,非線形システムに利用可能な場合もある.フィルタリング手法のポイントは,イノベーションのパワーに基づいてゲインを適応化した適応カルマンフィルタと通常のH∞フィルタをそれぞれのイノベーションのパワーの比を基準として,スイッチングする点にある.これにより,ガウス性ノイズに効果的なカルマンフィルタと確定的なノイズやシステムの不確定性にロバストなH∞フィルタの利点を生かすことが可能である.本手法の有効性を検証するために周波数が時間変動する単振動システムおよび海洋波による船舶の動揺システムを対象として,ジャイロセンサにより動揺角を推定する問題を設定し,シミュレーションにより本手法の有効性を確認した.さらに,船舶の動揺システムについては,動揺を再現できる実験装置を用いて,比較的安価なジャイロセンサに本手法を適用して,比較的ノイズが大きい環境においても有効な推定が可能であることを確認した.28年度の計画は,1)カルマンフィルタおよびH∞フィルタを選択的に組み合わせる適応フィルタアルゴリズムの開発,2)既存の動揺ベースマニピュレータ実験システムの計測制御システムにおける計測制御用インターフェースおよびPCの更新であった。まず,適応フィルタアルゴリズムにおいては非常に強力なアルゴリズムを考案することができ,その有用性をシミュレーションにより確認することができた。次に,実験システムの更新については,旧システムにおいてPCIボードインターフェース,Windows XPをOSとするPCを利用していたが,インターフェースについてはナショナルインストルメント社のLabviewをベースとするCompactRIO計測制御システムを購入し,PCはWindows 10をOSとするPCへ更新を行った。ただし,まだ計測制御プログラムの新システムへの移植は行っていないため,29年度に実施する予定である。よって,おおむね当初の計画どおり研究実績が達成できた。つぎに,開発した適応アルゴリズムの概要を説明する。このアルゴリズムは主に2つのスキームを中心とするものである。1つ目は,カルマンフィルタの適応ゲイン設定。2つ目は,カルマンフィルタおよびH∞フィルタの適応的選択手法である。H∞フィルタのゲイン設定はリカッチ方程式の可解条件を満たす範囲において,設計パラメータであるγをできるだけ小さいものを選択した。これらのアルゴリズムに対して,正弦波の周波数が公称値から2倍へ変動し,その後再び公称値へと変化する場合の提案手法による推定シミュレーションを実施した結果,どちらのアルゴリズムも有効に機能し,非常に良い推定結果を得ることができた。【研究実績の概要】で説明したとおり,28年度の計画であった1)適応アルゴリズムの開発2)実験システムの更新(プログラムの移植を除いて)は,ほぼ達成できた。よって,おおむね順調に進展しているものと評価できる。29年度においては,まず,28年度に開発した適応動揺推定手法について,さらに性能を向上させるための安定性解析手法を考案した.適応ゲインの採用の可否をこの解析手法に基づいて実施することで,より高性能な推定が可能となることを単振動モデルによる推定シミュレーションにより確認した.また,この安定性解析手法は,時変離散カルマンフィルタがすべてのサンプリング時刻において漸近安定性を有するための十分条件に基づくものである.本研究で示した十分条件は,初期誤差共分散行列の正定性および単調性,さらにシステム遷移行列の正則性による.この条件は,既往の理論研究では示されていなかったシステムが可安定ではない単位円上の極を有する場合の安定性条件として,重要な意義がある.以上の成果は,IEEE Transactions on Industrial Electronicsへregular paperとして投稿した.つぎに,動揺周波数が変化する場合の動揺ベースマニピュレータの制御手法として,複数周波数に対応したH∞制御器を切り替えることによるアルゴリズムを検討した.現時点では,周波数の変化が既知である場合には,本アルゴリズムは効果的であることをシミュレーションにより確認した.一方,周波数推定には当初FFTを利用する予定であったが,提案した適応動揺推定手法を改良することにより,周波数推定も行える可能性があるため,現在検討している.まず,適応動揺推定のための適応カルマンフィルタおよびH∞フィルタを選択的にスイッチングする手法については,予定どおり研究が実施できた.さらに,当初予期していなかった,本研究の副産物として,既往の理論研究では示されていなかったシステムが可安定ではない単位円上の極を有する場合にも利用できる安定性条件が得られた.この点は,本研究のみならずより一般的な重要性を有するものである.また,動揺周波数の変動に対する適応制御手法についても予定どおり検討を行うことができた.しかしながら,安定性の条件を導くために相当な時間を要したため,ハードウェアの更新の方が予定よりも遅れている.本研究で開発した手法は,未知の時間変動をする線形システムに対して利用可能なフィルタリング手法であり,非線形システムに利用可能な場合もある.フィルタリング手法のポイントは,イノベーションのパワーに基づいてゲインを適応化した適応カルマンフィルタと通常のH∞フィルタをそれぞれのイノベーションのパワーの比を基準として,スイッチングする点にある.これにより,ガウス性ノイズに効果的なカルマンフィルタと確定的なノイズやシステムの不確定性にロバストなH∞フィルタの利点を生かすことが可能である.本手法の有効性を検証するために周波数が時間変動する単振動システムおよび海洋波による船舶の動揺システムを対象として,ジャイロセンサにより動揺角を推定する問題を設定し,シミュレーションにより本手法の有効性を確認した.さらに,船舶の動揺システムについては,動揺を再現できる実験装置を用いて,比較的安価なジャイロセンサに本手法を適用して,比較的ノイズが大きい環境においても有効な推定が可能であることを確認した.29年度以降においては,まず動揺周波数の変動に対して制御則を適応化するためのアルゴリズムの開発が当初の予定である。これを優先的に取り組む予定である。

また,実験システムの更新において,新システムへのプログラムの移植は行っていないため,これについても実施する必要がある。まず,現在検討中の適応動揺推定手法の改良による,動揺周波数を推定する手法についてシミュレーションによる評価を行い,アルゴリズムの調整およびFFTによる手法との比較を行う予定である.つぎに,これまでの提案してきた適応推定手法および適応制御手法を組み合わせた総合的評価をシミュレーションを行う.さらに,ハードウェアの更新後には,これらの各手法単体および組み合わせた手法に対する実験的評価を行う.当初購入を予定していたジャイロセンサよりも高性能で安価なものを見つけたため,その分の差額が生じた。当初,ハードウェアの更新にあたって,Labviewトレーニングプログラムを有償で受講する予定であったが,当該費用はライセンス費用に含まれていることが後に判明したために節約することができた.次年度では,その費用をさらなるハードウェアの改良を行い,比較実験が行えるよう,28年度に購入した物とは別のジャイロセンサの購入を予定している.研究に関連する図書,資料用の購入に使用する予定である。
神経活動に依存した光散乱変化を用いる無侵襲脳活動計測の新たな試み

神経活動に伴って、脳組織に由来する光学特性が変わることが知られている。このような内因性光学シグナルは血流変化、ヘモグロビンの酸素飽和度の変化及び散乱変化の3つに分類されている。我々はラット脳表からの反射スペクトルを詳細に検討し、ヘモグロビンの吸収変化に匹敵する大きな散乱変化を見出した(1999,J.Cerebr.Blood Flow Metabol.)。さらにこの散乱変化の帰属を明らかにするために、無色の人工血液を使ったさまざまな実験モデルを提案した(1998,J.Neurosci.Methods,1998,Am.J.Physiol.,1998,Biochim.Biophys.Acta,1998,Int.J.Neurosci.)。内因性光学シグナルは血液を無色の人工血液に置換することで消失した。このことから散乱変化が、脳実質組織ではなく血球細胞から由来していると説明された(2000,Brain Res.Protocols)。従来から指摘されている脳実質組織に由来する散乱変化を、この実験モデルでは検出出来なかったが、脳スライスでは確認出来た。さらにこの散乱変化はニューロン及びグリアの細胞膨潤に由来しており、特にグリアで顕著であった。阻害剤の効果からNa-K-2Cl cotransporterの活性化がこの細胞膨潤を引き起こすことが示唆された。輸送体の活性化機構を現在詳細に検討している。神経組織の活動に依存した光学特性の変化はよく知られており、イカの軸索、大脳皮質や海馬スライス、丸ごとのヒトや動物など、さまざまなサンプルで観察されている。in vivoでは三つの内因性光学シグナルに分類され、そのうち二つは血液ヘモグロビンに関連した血液量と酸素飽和度の変化に帰属される。第三の成分は未だに不明な点が多く、光散乱の変化に起因すると考えられている。研究代表者は第三の成分を検討するために、白色の人工血液(ヘモグロビンの光吸収を除去)による潅流脳及び人工血液置換ラットモデルを確立した。また海馬スライスモデルで神経活動に依存した透過光量の変化を確認した。これら本年度の成果を元にして、以下のように次年度での発展を目指す。ヘモグロビンに起因するシグナルは神経活動に依存した酸素消費の増加を観察するものでニューロンの機能と構造に直結するというより二次的な応答である。光散乱変化はニューロンやグリアの活動に依存した膨潤と考えられており、本研究はそれを直接測定するものである。脳組織を傷つけることなく丸ごとの脳組織の中の局在したニューロンの機能を、その構造変化から抽出する測定は報告例がない。脳スライスモデルで指摘されている神経活動に依存した光散乱変化を詳細に検討し、さらに上記実験モデルを用いて丸ごとの脳組織で細胞の膨潤に伴う光散乱の変化を観察したい。
歩行動作解析を利用したフットウェアの履き心地と適合性評価に関する研究

本研究は、歩行動作の実験計測と解析手法を用いてフットウェアの履き心地および適合性における評価方法の確立することを目的とした。第1段階として靴のサイズやハイヒール高が異なる場合の履き心地や適合性の評価を行ないながら、評価に有効な計測項目を選び出し、それらを用いて評価方法の確立と有効性を検討した。結果として、歩行中における下肢の関節角度、下腿の前脛骨筋と腓腹筋の筋活動、着地時の地面反力、着地中の荷重点移動、さらには主観的な歩行感覚評価を統合し、フットウェアの履き心地、適合性の評価方法を確立した。作成した評価方法で、サイズの違い、あるいは婦人靴のヒール高の違いによる履き心地と適合性を評価できることも検証し有効性が確認できた。第2段階として、先に確立した評価方法が、靴下へも適用可能か検討するとともに、フットウェアの履き心地・適合性の簡易評価システムの構築を行なった。靴下は靴よりも足部への密着性が高く、被服圧の影響を顕著に受けることから、先の評価方法に加えて、平常安静時の着用感の計測項目を追加した。着用時の力学量は小型圧力センサを挿入することによって靴下内部の局所圧を計測し、生理量は同時に計測する心電図から心拍変動の揺らぎ解析を適用した。そして、この力学量と生理量の関係を加味した客観的評価を行なって、着用形態に応じたフットフェアの評価方法を確立した。さらに、フットウェアの種類によらず、また用途・目的に応じた客観的な評価が可能できる、簡易評価システムの構築を試みた。10m程度の仮設歩行路に床反力計など設置し、データ収集と評価には科学技術計算ソフトであるLabViewを用いて、被験者に装置上を数回歩行してもらうだけで、ほぼリアルタイムで評価が得られるシステムを完成させた。1.フットウェアの履き心地と適合性の評価方法の確立に関する成果あきらかに履き心地が異なる条件を設定するためにジョギングシューズの紐の締め具合を変化させ、被験者20名を用いた歩行実験を行なった。実験では、下肢の運動学量(関節角度、角速度)と力学量(地面反力、着地中の荷重点移動軌跡、膝関節や足関節に生じる衝撃加速度)、歩行時の生体信号(前脛骨筋と腓腹筋の筋活動量)を計測した。同時に、条件ごとに歩行感覚に関して質問紙に回答してもらい主観的評価を得た。解析の結果、履き心地および適合性の計測・評価を行なう場合は、被験者に負担を比較的かけず解析の時間的コストの軽減をはかれるという点で、下肢の力学量(地面反力、着地中の荷重点移動軌跡)と生体信号(前脛骨筋と腓腹筋の筋活動量、疲労の筋電図所見)が適当である。また、これらの計測量は主観的評価と良く対応していることからも、フットウェアの履き心地と適合性の計測・評価方法となりうる可能性が示唆された。2.ヒール高の違いによる履き心地、適合性の評価に関する成果1で作成した評価方法を、ヒール高の違いによる履き心地と適合性ついて評価できるかを検証するために、ヒール高の異なる婦人靴を3種類(1.5cm、4.5cm、7.0cm)についての実験を行なった。とりわけ歩行快適性という観点から解析した結果、ヒールが高くなるにしたがって、歩行時の主観的な快適性が損なわれていき、同時に荷重点移動軌跡の直線化および足底圧分布の偏りが顕著になることが明らかとなった。さらに、下腿の筋電位信号の解析からは筋疲労の進行が認められた。これらのことから、1で作成した方法はフットウェアの履き心地と適合性の評価方法としての有効性が示唆された。
多様な天体の相関統計解析で迫るブラックホール連星の起源

恒星質量ブラックホール連星からの重力波は既に10個以上検出されているが、その形成起源は未解明である。本研究では重力波で観測されたブラックホール連星合体とその母銀河との関連を調べるために、初年度は母銀河の色と銀河質量に着目した。現在重力波で観測されているブラックホール連星合体の数は10個程度であるため、重力波源カタログは擬似的に生成して解析を行うことにした。擬似観測データには実際の重力波観測の詳細(検出器の位置や向き、雑音曲線など)を考慮し、角度分解能や距離決定精度などの観測誤差を付与した。一方、銀河テカタログはSDSS銀河サーベイの実データを銀河の色(青色、または、赤色)でクラス分けし、さらに銀河質量に比例して、重力波源を割り当てた。そして、このようにして作成した、重力波と銀河の擬似観測データを用いて、空間分布の相関統計解析(二点相関関数の計算)を行った。この計算結果を元に、ベイズモデル選択の手法を用い、重力波観測からどの程度母銀河の性質を見分けられるかを調べた。その結果、(1)青色銀河より赤色銀河の方が空間的相関が強いこと、(2)赤色銀河が母銀河である場合には200-300個のブラックホール連星、青色銀河の場合には1000個で母銀河の性質を見分けられること、が分かった。つまり、重力波の将来観測によりブラックホール連星合体の母銀河の色を区別できるという結論を得た。我々は現在、母銀河についてより多くの情報を得るために、星形成率や金属量も取り入れた、より高度な相関統計解析を進めているところである。交付申請書に記入した研究計画のほぼ計画通りに研究を進めることができ、初年度の目標であった結果を得ることができたため。本年度は、母銀河の性質に関してより多くの情報を含め、昨年度の解析を拡張する予定である。そうすることで、多次元パラメータ空間で相関統計解析を行うことになり、より多くの母銀河の情報から実際の観測で母銀河を選び出しやすくなる。一方で、重力波源と他の電磁波天体(超新星爆発およびガンマ線バースト)の直接的な空間相関、および、その母銀河を通した空間相関を調べる。そして、ブラックホール連星の形成過程との関係を空間的・時間的に調べる。これらは銀河進化モデルや連星進化モデルの物理素過程と密接に結びついているため、ブラックホール連星形成の物理的素過程に関する数値シミュレーションからのインプットも必要となる。この点に関しては、当該領域のA03グループのメンバーと協力し、シミュレーション結果を考慮しつつ、研究を遂行する予定である。
鞭毛運動を制御するイオンチャネルの探索と解析

鞭毛・繊毛の運動制御には、鞭毛の細胞膜にあるカルシウムチャネルでの細胞外カルシウムイオンの流入と、カルシウムイオン濃度の上昇による軸糸の運動の変化が重要であることが分かっている。本研究では、クラミドモナスのイオンチャネルを探索・解析した。1.鞭毛に発現しているカルシウムチャネルの解明クラミドモナスのカルシウムチャネル遺伝子を探索したところ、複数の遺伝子が発現していることが分かった。このうちのひとつであるCAV2が、鞭毛でのカルシウム電流を発生しない変異体ppr2では発現していないことが明らかになった。CAV2の抗体を作製し、その抗体を用いて蛍光抗体法により細胞での局在を調べたところ、鞭毛に局在し、しかも鞭毛の先端に多く存在することが分かった。この局在は、鞭毛の基部にあるカルシウムによる脱鞭毛装置が、不必要に働かないためのものと推察できる。また、脱鞭毛後のCAV2の発現量の変化を調べたところ、有意に上昇することが分かり、たしかに鞭毛関連タンパク質として発現制御されていることが分かった。RNAiにより発現を抑制したところ、光驚動反応が見られなくなったので、CAV2は光驚動反応の時の後退遊泳に必要な鞭毛のカルシウムチャネルであることが明らかになった。2.クラミドモナスのTRPチャネルの解明クラミドモナスでのTRPチャネルが発現を調べたところ7つのチャネルが発現していることが分かった。抗体を作成し局在を調べたところ、そのうちの4つが鞭毛へ局在することが明らかになった。これは、運動能を持っている鞭毛・繊毛がTRPチャネルを発現していることを示す初めての発見である。鞭毛と繊毛は真核生物の多くの器官で運動装置やセンサーとして働いている。鞭毛や繊毛の運動は状況に応じて変化し、その器官にとって必要な機能を果たしている。鞭毛・繊毛の運動の制御はその細胞膜にあるイオンチャネルによって行われているが、その分子実体は未だ謎のままである。クラミドモナスの鞭毛運動を制御するイオンチャネルを明らかにする目的で、クラミドモナスのゲノムDNA配列データベースのドラフトからイオンチャネル遺伝子の探索を行った。カルシウムチャネル、TRPチャネル、TPCチャネル、ポリシスチン、機械受容チャネルに対して相同性検索を行ったところ、17個のホモログが見つかった。これらのホモログが細胞で発現しているかを明らかにするために、RT-PCRを行い、イントロンが取り除かれているcDNAが増幅されるかを調べた。その結果、少なくとも8個の遺伝子が発現していることが分かった。発現していることが分かった遺伝子の中には、原核生物で見つかっている機械受容チャネルのホモログが含まれていた。クラミドモナスのホモログの全長cDNAを決定したところ、チャネルの機能を果たす上で重要と考えられているイオンが通るポアの部分が特に相同性が高かった。現在、電気生理学的な機能解析を行うための準備を進めている。クラミドモナスは鞭毛に機械刺激を受容する能力があること、細胞体にも機械受容チャネルがあることが分かっている。今回見つかったホモログがどの機能に関わっているかは興味深い問題である。また、原核生物でしか見つかっていなかったチャネルが真核生物であるクラミドモナスで見つかったことは、進化を考える上で大切な発見である。平成16年度の研究成果により、クラミドモナスのゲノムには、複数のカルシウムチャネル、TRPチャネル、そして原核生物タイプの機械受容チャネルがあることが明らかになった。本年度において、カルシウムチャネルの部分配列のクローニングを行い、そのチャネル遺伝子が鞭毛運動の制御に関わっているかを検討した。以前のわれわれの研究によりクラミドモナスの鞭毛の電気的興奮性を欠いた突然変異体ppr1,ppr2,ppr3,ppr4が単離されていたが、ppr2において、カルシウムチャネル遺伝子の発現が検出されなかった。

また、脱鞭毛をするとそのカルシウムチャネル遺伝子の発現量が上昇することから鞭毛関連遺伝子であると推定される。従って、今回同定できたカルシウムチャネルが鞭毛運動の制御に関わっていると考えられる。一方、原核生物タイプの機械受容チャネルのcDNAの全長をクローニングし、大腸菌に発現させたところ、機械的刺激によって開く機械受容チャネルであることが判明した。原核生物タイプと異なり、陰イオン透過性が高いこと、開くときと閉じるときとで閾値が異なることが分かった。抗体を作成し細胞での局在を調べたところ、意外なことに細胞の中に存在することが分かった。今までの機械受容の研究は細胞膜での機械受容に限られていたが、今回の知見は細胞内の膜系でも機械受容を行うことを示しており、機械受容の新しい分野を切り開くものと期待される。平成17年度の研究で発見したクラミドモナスの細胞内に発現している原核生物型機械受容チャネルMSC1についてさらに詳細な電気生理学的解析を行った。その結果、アミノ酸配列のN末にあるシグナル配列をつけたままで大腸菌に発現させることはできないが、シグナル配列を削ると発現できることが分かり、大腸菌での膜蛋白質発現の手法として新しい知見を得ることができた。これまでの成果を米科学アカデミー紀要に論文として発表した。光刺激を与えても後退遊泳をしないクラミドモナスの変異体ppr2では、カルシウムチャネル遺伝子のひとつが発現していないことを平成17年度に解明したが、そのさらなる解析を行った。ゲノムのDNA塩基配列を調べたところ、そのカルシウムチャネル遺伝子のところに変異体作成に用いたプラスミドの断片の挿入があることが分かった。ppr2を野生株と戻し交配したところ、後退遊泳の異常とゲノムへのプラスミド断片の挿入がリンクしていることが分かり、後退遊泳の異常はカルシウムチャネル遺伝子の異常によることがほぼ確実になった。このカルシウムチャネルは6回の膜貫通部位を持つドメインが4回繰り返す脊椎動物で見られるカルシウムチャネルと同じ構造をしており、カルシウムチャネルは進化の初期の段階で今の形になったことを示している。脊椎動物のカルシウムチャネルと比較したところ、Tタイプのカルシウムチャネルと最も相同性が高かった。クラミドモナスのTRPチャネルの機能を解明するために、そのすべてのcDNAの部分配列をクローニングした。局在を明らかにするためにその一部を大腸菌で発現させ、精製したサンプルを用いて抗体を作製した。予備実験により、鞭毛に局在するTRPチャネルもあることが分かった。現在、電気生理学的性質を明らかにするためと、RNAiによる機能解明のために、全長cDNAのクローニングを行っている。鞭毛・繊毛の運動制御には、鞭毛の細胞膜にあるカルシウムチャネルでの細胞外カルシウムイオンの流入と、カルシウムイオン濃度の上昇による軸糸の運動の変化が重要であることが分かっている。本研究では、クラミドモナスのイオンチャネルを探索・解析する。(1)鞭毛に発現しているカルシウムチャネルの解明平成18年度までにクローニングしたクラミドモナスのカルシウムチャネル遺伝子の抗体を作製した。
規範的文法観を払拭した映像文法に基づく同時・多感覚型コンテンツ生成空間技術の研究

本研究は、15世紀以降の印刷機の爆発的な普及による影響により生まれた規範的文法観の呪縛から解放され、15世紀以前の言語観を復権させることによる、同時・多感覚型コンテンツの生成に向けて、映像文法を再構築するための理論面や技術面の探求を行うことを目的とする。本研究では、視覚、聴覚、および身体感覚を同時に扱う同時・多感覚型のプロトタイプ実験環境を構築して、視覚および聴覚における単一感覚においても、多種の情報を同時に伝達する情報可視化やソニフィケーション手法を探求し、同時・多感覚型コンテンツ生成空間に向けた、萌芽的研究を行い、規範的文法観を払拭した映像文法の一面を探求した。本研究は、メディア論の先駆者、マクルーハンの視点に触発されて、文字メディアの普及で追いやられた触覚、身体動作、音声などの同時・多感覚性を復権させるシステムの構築を目指すことで、新たな映像コンテンツの制作空間を実現することにある。マクルーハンは、文字メディアの普及によって直線的な思考が浸透したとしているが、これまでの映像コンテンツである映画やテレビなどの映像も、最初から最後までを直線的につなげるコンテンツ製作法が用いられている。この研究を始めて以来、この枠組みの範囲に制限されるかぎり、萌芽的研究から発展的に展開するには限界があると感じられるようになった。近年、インターネットの普及とWeb空間の進展により、文字メディア中心であったWebシステムから、次世代に向けて、3DWeb構想としてメタバースという考え方が存在することを知った。この構想が実現されるとすれば、次世代は、必ずしも直線的な思考による映像コンテンツ制作に制約されず、これまでの直線的思考による映像コンテンツをも包含した、新たな展開が期待される。特に、マクルーハンが示した、文字メディア普及以前の同時・多感覚的思考は、断片的情報が同時に多方面から入力される環境に影響されている。多種多様で膨大な情報が蓄積され続けているインターネットは、まさに現代における文字メディア普及以前の環境と同様の影響を人類にもたらす可能性がある。本研究は、このような状況を踏まえ、これまでの直線的思考のみによる映像コンテンツの制作空間に制約を受けず、新たな展開を目指すため、起動修正を行い、インターネットに蓄積された文字メディア以外の情報から有用な情報を抽出し、複数の情報を同時に見せる研究を始めた。まず、大量の写真に基づいて、撮影者集団の行動分析から得られた集合知的な複数の情報抽出し、同時に見せる研究方向として、CG技術を用いる情報可視化の研究を行った。本研究の根幹には、制作者側の表現したい意図・感覚的な情報をうまくコンテンツ上へ反映させようとする際、その背後で潜在的に存在する映像文法的知識を見直し、表現活動を支援する技術を探求することが重要な課題となっている。言語は一次元的に単語を並べ情報を伝えるが、視覚的言語では2次元もしくは奥行きを含めた3次元情報を伝達できるため、同時に複数の情報を視認させることが可能であり、映像文法では、より多くの知覚特性を掌握する必要がある。この特性を探求する契機として、大量のGeo-tag付き写真を集約することで、人気スポットという対象に内在する複数の情報、つまり、各スポットにいくつのシーズンが含まれるか、各シーズンはどの時期か、各シーズンはどの程度のバースト性を示すか、各スポットで年間どの程度人が訪れているか、スポット同士はどのような関係にあるか、という五つの観点を同時に視認できる可視化法について発表を行い、国際会議SIGGRAPHで発表を行い、その背後で、視覚的情報を同時に伝達する際の特性を研究した。また、さらに視覚情報に加え、聴覚へ同時に複数の情報を伝達するソニフィケーション(可聴化)に関する萌芽的研究も行った。人気スポットに含まれる、異なる複数のサブ撮影スポットについて、どの季節が人気か、また、複数の季節が人気を得ている場合、相対的にどの季節の方がより人気を得ているかという複数の情報を聴覚に提示する手法であり、情報処理学会で発表を行った。この手法では、Google Earthを基盤として、身体操作による空間内の移動を行いながら、視覚に向けて、写真の撮影位置と写真の内容を提示し、同時に聴覚へも複数の情報を提示することから、視覚・聴覚・身体感覚を同時に用いた試験的な実験環境を構築し、同時・多感覚的コンテンツ生成空間のさらなる探求への足掛かり的環境を構築するに至った。本研究の目的は、同時に多感覚を用いた映像コンテンツ制作空間を構築することである。近年、自主制作したコンテンツが、インターネット上のソーシャルメディアサイトに投稿し、一般公開されることが多くなっており、さらにネット世界で共有化する傾向もある。これは、これまでのコンテンツ制作法とは異なる発展を遂げる萌芽的段階の可能性があることに気づいた。マクルーハンが指摘した、ルネッサンス期の印刷技術の発明以降、例えば、グリム兄弟により、当時、口伝えで広まっていた童話を、印刷された書籍として出版したことは、その童話を多くの人に届けることに成功した反面、口伝えの進化し続けていた話を固定化してしまったデメリットを指摘する例がある。

口伝えでは、伝播者が新たな一面を付け加えたり、変容させることで、次々に話をより豊かに進化させる傾向が強く、話し手の想像力の数珠つなぎが、それぞれの伝達者の才能の集積であると解釈することができる。この点において、ネット世界でのコンテンツの共有化は、様々な才能が融合し合う、新たなコンテンツ制作空間として、芸術の爆発的発展につながったルネッサンス期のような、印刷技術発明以前の制約が少ない豊かな発想を育てる可能性がある。この点で、コンテンツ制作空間には、ネット世界とのリアルタイム・インタラクティブな統・融合が有望であると考え始めた。この点において、閉じたシステムではなく、ネット世界に開いたシステムの構築について、検討を行うという視点を得ることができた。映像コンテンツは、何らかの情報の断片を組み合わせて、視聴者が読解可能な視聴覚的情報を提示するものである。インターネット内にも無数の情報の断片が存在する。その断片を同時・多感覚的、そしてより直観的・感覚的に操作し、新たなコンテンツを作り出す環境を構築するうえで、まず、操作の対象となる情報を発掘・抽出できるようにすることが求められる。そこで、文字メディア以外の情報から、どのような有用な情報が得られるかを探るため、写真共有サイトに蓄積された大量の写真群に注目した。写真共有サイトでは、撮影者ごとに写真が投稿されるが、投稿写真は、基本的にデジタルカメラで撮影されたデジタル写真であり、デジタル写真には、近年、EXIF情報というメタ情報が埋め込まれており、さらには、撮影した位置情報を記録できるカメラやスマートフォンが普及していいるため、撮影位置や撮影時間情報が記録されている。つまり、写真の撮影位置、撮影時間、撮影者情報がわかり、そのようなデジタル写真が共有化されるため、大量に集めることで、いつ、どこで、どのくらいの人が撮影を行っているかがわかることから、集合知的にどの空間の局所的な地域に人が集まっているかを知ることができ、人気スポットなどを抽出することができる。本研究では、空間情報だけでなく、写真撮影の対象によっては、旬の時期が存在すること着目し、時間軸上の限られた旬の期間を抽出する手法に関して研究を行った。また、その空間・時間という二つの情報を同時に扱い、情報空間に可視化する研究を行った。この点において、インターネットに蓄積された情報から、有益な情報を抽出し、視覚的に情報を提示するという観点での第一歩としての研究に到達した。映像コンテンツの制作において、多様性を生み出す基盤の構築法について、マルチタッチやkinectなどの動作認識センサの導入を検討しているが、インターネットとのリアルタイム・インタラクティブな統融合方式を検討する上で、システム開発方式の見直しや、実験環境の構築に関する基礎知識習熟に時間がかかっている。これまでに、文字メディア以外の情報を同時に見せる研究が進展しつつある。
新規置換型マイカ群の創製と層間架橋型ナノ多孔体の高機能化

各種の新規置換型膨潤性マイカ群の合成と,それらをホスト結晶として用いた層間架橋ミクロ多孔体(架橋マイカ)の作製を行った. Ge置換系やB置換系の一連の膨潤性マイカが合成でき,インターカレーションのホスト結晶として利用できること,及び置換に伴い架橋マイカの細孔特性が変化することを明らかにした.また, NaClフラックスを含有する原料から六角板状の自形をもつ高アスペクト比の膨潤性マイカ結晶が得られた.各種の新規置換型膨潤性マイカ群の合成と,それらをホスト結晶として用いた層間架橋ミクロ多孔体(架橋マイカ)の作製を行った. Ge置換系やB置換系の一連の膨潤性マイカが合成でき,インターカレーションのホスト結晶として利用できること,及び置換に伴い架橋マイカの細孔特性が変化することを明らかにした.また, NaClフラックスを含有する原料から六角板状の自形をもつ高アスペクト比の膨潤性マイカ結晶が得られた.新規層状結晶としての各種置換型マイカ群の体系的創製と,それらをホスト結晶として用いた架橋マイカ多孔体の高機能化を目的とし,Na型フッ素四ケイ素雲母[NaMg_<2.5>Si_4O_<10>F_2]を基本組成としたGe及びB置換型マイカの合成を溶融法で試み,インターカレーションのためのホスト結晶として優れた機能を有する新規置換型マイカ群の創製と層間架橋による多孔体化を目指した.Ge置換系[NaMg_<2.5>Si_<4-x>Ge_xO_<10>F_2 ; 0≦x≦4]については,合成条件を確立し,いずれのx値でもGe置換型膨潤性マイカがほぼ単一相として生成することを明らかにした.これらのGe置換型マイカをホスト結晶としてインターカレーションによる架橋マイカの合成を行ったところ,x値の比較的小さい(x≦2)ホスト結晶からミクロ多孔性の架橋体が生成し,無置換(x=0)のホスト結晶を用いた場合よりも比表面積が増大した.また,インターカレーションの条件に依存してメソ多孔体が生成することも見出しつつある.B置換系[NaMg_<2.5+0.5x>Si_<4-x>B_xO_<10>F_2 ; 0≦x≦1]についても最適合成条件を見出し,膨潤性B置換型マイカが生成することがわかった.ホスト結晶の構成イオンの部分的な置換制御により層間挿入型ナノコンポジットの高機能化・多機能化を達成する本手法は,合成マイカの応用において重要な知見となるとともに,天然鉱物をホスト結晶とする場合には不可能なプロセスであり意義が大きい.また,析出形態制御によるホストマイカ結晶の高性能化を目指し,少量のNaClをフラックスとして含む原料混合物からの溶融法によるマイカ[NaMg_2LiSi_4O_<10>F_2]の合成を試み,このような原料混合物から六角板状の自形をもちアスペクト比の大きい膨潤性マイカ結晶が得られることを明らかにした.新規層状結晶としての各種置換型マイカ群の体系的創製と,それらをホスト結晶として用いた架橋マイカ多孔体の高機能化を目的とし,層間挿入反応(インターカレーション)用のホスト結晶として優れた機能を有する一連の新規置換型マイカ群の合成およびそれらのマイカの基礎的な性質について研究を行った.基本組成のマイカとしてNa型フッ素四ケイ素雲母[NaMg_<2.5>Si_4O_<10>F_2]を選定し,その四面体シートのSi位置にBを置換した系[NaMg_<2.5+0.5x>Si_<4-x>B_xO_<10>F_2;0≦x≦1]の合成を溶融法で行い,新規置換型マイカ群の創製を目指した.その結果,x値の全域にわたり置換型マイカがほぼ単一相として生成すること,及びx値の増加に伴い析出する置換型マイカ結晶が大径化することを明らかにした.得られたB置換型マイカはすべてのx値において良好な膨潤能を示し,インターカレーション用のホスト結晶として利用可能であることが示唆された.置換により結晶粒子が大径化することは,類縁の天然鉱物をホスト結晶とする場合との差別化を可能にするだけでなく,インターカレーションによる複合体の高性能化の観点からも望ましい結果と位置づけられる.これらのB置換型膨潤性マイカをホスト結晶として用い,ポリヒドロキソアルミニウム水溶液との反応(インターカレーション)と仮焼によって,ミクロ多孔性のアルミナ架橋マイカが合成できた.生成する架橋マイカの細孔特性に及ぼすホストマイカ結晶のx値の影響については,引き続き詳細な分析を行っている.また,Na型テニオライトマイカ[NaMg_2LiSi_4O_<10>F_2]の系では,少量のNaClをフラックスとして含む非化学量論原料混合物を用いる方法により,生成する膨潤性マイカ結晶の粒子形態を制御でき,かつ膨潤特性に優れインターカレーション用のホスト結晶として適したマイカ結晶が得られることを見出した.新規層状結晶としての各種置換型マイカ群の体系的創製と,それらをホスト結晶として用いた架橋マイカ多孔体の高機能化を目的とし,特にNa型四ケイ素マイカを基本組成とするマイカに焦点を絞り,インターカレーションのホスト結晶として優れた一連の新規置換型マイカ群の創製,及び置換型マイカを実際にホスト結晶として用いたミクロ又はメソ多孔体(架橋マイカ)の作製を行った.置換型マイカの基礎的な性質を評価するとともに,多孔体の作製を通じてホスト結晶としての置換型マイカの有用性の実証を目指した.

その結果,一連のB置換型膨潤性マイカ[NaMg_<2.5+0.5x>B_xSi_<4-x>O_<10>F_2,0≦x≦1]をx値の全域で単一相として合成することに成功し,置換により結晶の大きさや膨潤能等のホスト結晶としての化学的性質が系統的に変調することを見出した.これらをホスト結晶としてアルミナ架橋マイカの合成を行い,置換に伴い架橋マイカの底面間隔及びミクロ孔特性が変化すること,及びこれらの架橋マイカが極めて高い耐熱性をもつことを明らかにし,細孔特性や耐熱性の変化とB置換に伴うホスト結晶の電荷補償メカニズムの変化との相関性を示した.また,Al及びGa置換系についても検討し,B置換型マイカのホスト結晶としての優位性を確認した.なお,これらの成果は多孔性架橋マイカの高機能化をホスト結晶の高性能化を通じて実現するユニークなもので,インターカレーションを利用する様々の材料開発に展開可能な重要な知見となる.また,マイカ結晶の形状制御及び大粒化を目指し,NaClをフラックスとして含む原料混合物を用いる方法によりNa型膨潤性マイカ結晶の合成を試み,少量のフラックスを含有する原料系から粒子形状が制御されかつ膨潤特性に優れたマイカ結晶が得られ,それらをホスト結晶として用いた場合に架橋マイカの細孔特性が向上することを見出した.
健康食品の免疫賦活効果に関する研究

マウスマクロファージ細胞株を用いて,各種健康食品の免疫賦活効果について検討した。これらを細胞株の培養液に添加して,その効果の指標として細胞の形態変化を顕微鏡下で調べた。その結果,調べた健康食品のうちアガリクスと椎茸菌糸体抽出物(LEM)において免疫賦活効果が期待できた。そこで,これらの抗Listeria monocytogenes活性について検討した。アガリクス処理細胞は非処理細胞におけるよりも抗Listeria活性を上昇させ,これは活性酸素依存性であることが示唆された。現在,医薬品以外で宿主の免疫能を増強させる作用があるとして多くのいわゆる「健康食品」が販売され,多くの人に利用されているが,これらが真に免疫増強能を有しているか否かについての体系的な研究はほとんどなされていない。そこで,今回の検討では,これら健康食品類の宿主免疫増強能をヒト及びマウス培養細胞を用いたin vitro assay系でスクリーニングを行うことによって,真に有効な食品類の検索を行うことを目的としている。本年度はマウスマクロファージ様細胞株(RAW264.7,J774A.1)およびヒトマクロファージ様細胞株(THP-1,U937)を入手し,各細胞への健康食品の添加によるスーパーオキサイド産生能およびリステリア菌感染あるいは非感染各細胞に対する健康食品の効果について検討するための予備実験を数回に亘って行った。マウスマクロファージ様細胞株のJ774A.1株を用いて,健康食品として知られているアガリクスエキス,椎茸菌糸エキス(LEM)及びラクトフェリンの免疫賦活効果について検討した。これら健康食品をマクロファージ細胞株の培養液中に添加して調べた。通常のJ774A.1株は丸い細胞形態をしているが,これら健康食品を添加することによって,いわゆる活性化された状態へ分化することが分かったので,免疫賦活効果をこのマクロファージの分化した状態を指標として検討してみた。その結果,アガリクス及びラクトフェリンにおいてマクロファージを活性することが明らかとなった。今後は主としてこの2つの健康食品についてさらに検討を進める予定である。マウスマクロファージ様細胞株のJ774A.1株を用いて,健康食品などとして知られているアガリクスエキス,椎茸菌糸エキス(LEM),ラクトフェリン,β-glucan,アスコルビン酸及び塩化カルニチンの免疫賦活効果について検討した。これらを細胞株の培養液に添加して,細胞の形態変化を指標として検討したところ,特にアガリクスとラクトフェリンにおいて免疫賦活効果が期待できることが分かった。そこで,これらの抗リステリア活性の有無について検討した。J774A.1細胞株をアガリクスあるいはラクトフェリンで1日間処理後,Listeria monocytogenes EGD株を感染させ,感染3時間後の菌数を測定した。その結果,アガリクス処理細胞は非処理細胞におけるよりも抗リステリア活性が約15ポイント上昇した。これが,どのような機序によるのかについて,O_2-とNO_2-の測定を,それぞれCytochrome C法及びGriess法でおこなった。その結果,この活性はO_2-依存性であることが分かった。以上より,アガリクスは免疫賦活効果を有することから,健康食品としての有用性が期待できるものと考えられる。
造血幹細胞移植片中の樹状細胞サブセットの解析とその機能の検討

1)末梢血樹状細胞サブセット動態の解析:G-CSFにて末梢血幹細胞を動員した健常人ドナー(N=12)及び患者(N=10)の血中樹状細胞(DC)サブセットの動態を検討した。ドナー群と患者群ともに血中DC総数はG-CSF投与により約34倍に増加した。ドナー群と患者群ともに血中DC1細胞数はG-CSF投与により約2倍に増加した。血中DC2細胞数はドナー群では約6倍、患者群では約5倍に増加した。G-CSFは血中DCサブセットをDC2優位にした。移植片中のこのような細胞が移植後の臨床経過に影響を与えている可能性がある。2)DC1およびDC2細胞の機能の評価:アフェレーシスで採取した末梢血幹細胞分画からDCを分離し、DC1細胞およびDC2細胞を純化し、これらの細胞を自己あるいは同種のnaive T細胞ともに刺激因子を加えて培養し、培養液中のT細胞数および培養上清の種々のサイトカインを測定したが、interferon-γ以外のサイトカインは産生されていなかった。T細胞を増殖させることはなかった。貧食能は認められた。以上から動員されたDCはimmature型でco-stimulating moleculeの発現がないことが機能に関与していることが判明した。2.臍帯血および骨髄血中の樹状細胞サブセット:臍帯血ではG-CSF投与していない末梢血幹細胞分画と比較して有意にDC2細胞の割合が多かった。貧食能は認められた。1)末梢血液中樹状細胞サブセット動態の解析G-CSFにて末梢血幹細胞を動員した健常人ドナー(N=9)及び患者(N=9)の血中樹状細胞(DC)サブセットの動態を検討した。血中DC2細胞数はG-CSF投与によりドナー群では約10倍、患者群では約5倍に増加した。両群においてG-CSFは血中DCサブセットをDC2優位にする可能性が示唆され、両群間にはなかった。2)DC1およびDC2細胞の機能の評価アフェレーシスで採取した末梢血幹細胞分画からDCを分離し、DC1細胞およびDC2細胞を純化し、これらの細胞を自己あるいは同種のnaive T細胞ともに刺激因子を加えて培養し、培養液中のT細胞数および培養上清の種々のサイトカインを測定したが、サイトカインは十分に測定できず、細胞の機能面での評価はできなかった。今後、培養系をかえて再検討する予定である。3)DC1/DC2比に影響を与えるサイトカインの検討DCを種々のサイトカインあるいはケモカインを加えて培養し、DC1とDC2の変化を検討する。DC1/DC2バランスに影響を与える(DC1優位とする)サイトカインはTNF-αとIL-2である可能性があった。2.臍帯血および骨髄血中の樹状細胞サブセットとその機能末梢血幹細胞分画と同様に臍帯血の樹状細胞サブセットを解析した。臍帯血ではG-CSF投与していない末梢血幹細胞分画と比較して有意にDC2細胞の割合が多かった。高容量のG-CSFを投与し末梢血幹細胞動員する際には、末梢血中に造血幹細胞だけでなく、免疫担当細胞などが動員されてくる。移植片中にあるこのような細胞が移植片対宿主反応病などの移植経過に影響を与えている可能性がある。今回、われわれはG-CSF投与により末梢血中に動員されてくる樹状細胞について解析した。

すなわち、G-CSF投与前から投与5日目までの血液中の樹状細胞(lineage(-)HLA-DR(+)CD11c陽性細胞:DC1,lineage(-)HLA-DR(+)CD123(+):DC2)の動態を健常人ドナーと癌患者各々10名について検討した。総樹状細胞は幹細胞と同期してG-CSF投与開始後4日目にピークとなることが判明し、DC1およびDC2もおおむね同様のkineticsを示したが、DC1はG-CSF投与前の約3倍の増幅であったが、DC2は約10倍に増加していた。健常人と癌患者を比較するとDC1細胞については両群で差はなかったが、DC2は健常人で有意に多く動員されていた。このことから、G-CSFはDC2優位に樹状細胞を動員していると思われた。癌患者ではDC2動員が悪く健常人との免疫応答の違いが示唆された。(2)末梢血中樹状細胞サブセットの機能解析ついでフェレーシス産物からDC1細胞およびDC2細胞を分離し、その機能について解析した。デキストランを用いた貪食能の検査では両細胞ともに著明な貪食能を呈した。また、自己のあるいは同種のnaive T細胞との共培養による抗原提示能を調べたところ、DC1、DC2ともにまだ十分に抗原をT細胞に提示する機能は認められなかった。