hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離島在住高齢者のサポートシステムへの介護保険の影響に関する研究

社会関連項目の生活の主体性は14点で平均3.2点、社会への関心は05点で平均1.6点、他者との関わりは03点で平均2.7点、身近な社会参加は04点で平均3.2点、生活の安心感は02点で平均1.9点であった。霊的面では、宗教は仏教58名、カトリック61名、神道1名であり、心の支えありは65名、なしは54名、わからない1名であった。生活満足度は9点満点で低い満足39名、中程度の満足62名、高い満足19名であった。サポートシステムは心理的サポートは15点満点で低い6名、中程度18名、高い96名であり、手段的サポートは18点満点で低い1名、中程度18名、高い101名であった。野菜や魚をあげたりもらったりすることは日常的に行われていた。介護保険に対する認識は介護保険を知っている118名、知らない2名であった。介護保険導入に伴う生活の変化は、ある45名、ない75名であり、変化の内容は保険料を引かれている24名、サービスを受けている13培、高齢者センターでボランティアをしている9名であり、基本的なサポートシステムの変化はみられなかった。在宅サービスの受給状況はデイサービス・入浴10名、配食サービス6名、福祉用品の貸与5名、ヘルパー3名、住宅改修2名、病院への送迎1名であった。離島在住高齢者の生活満足度、心理的サポート、手段的サポートは11年度の調査と変わらない状態であった。島では日常的に助け合う習慣が維持されており、高齢者のサポートシステムが介護保険導入によって大幅に変わることはなかったが、生活の変化としては介護保険料を引かれることによる経済への影響があること、高齢者センターの建設によりサービスが受けやすくなったことが明らかになった。地域を基盤としたサポートシステムを大切にしながら介護保険の効果的な活用方法を模索するために、平成18年6月12月に、調査に同意の得られた佐賀県の離島在住の介護保険2号被保険者104名を対象に、身体面、精神面、社会面、霊的面から作成した半構成的質問紙を用いて面接調査を行った。対象者の性別は男性51名、女性53名、年齢は40歳から64歳、平均年齢53.1歳であった。家族構成は、親と同居54名、配偶者と2人暮らし21名、配偶者と子供と同居21名、子供と同居4名、独居4名であった。身体面では、主観的健康度は大変良い12名、良い15名、普通56名、悪い18名、大変悪い3名であり、Barthel Indexは100点が102名であった。過去5年間に大きな病気をしたのは33名であり、主に手術で、血圧等で島の診療所に受診をしている人が多かった。精神面では、他者依存度は情緒的依頼心は24点満点で619点平均8.7点、社会的自信の欠如は36点満点で828点平均14.6点、自律の主張では32点満点で822点平均11.2点であった。孤独感は16点満点で412点、平均7.5点であった。いきがいや楽しみは友人との会話や酒を飲むこと22名、子供の成長20名、孫に会うこと11名等であった。社会面では、社会関連項目の生活の主体性は14点で平均2.9点、社会への関心は05点で平均2.8点、他者との関わりは13点で平均2.9点、身近な社会参加は24点で平均3.5点、生活の安心感は12点で平均1.9点であった。霊的面では、宗教は仏教52名、カトリック51名、なし1名であり、心の支えや拠り所がありは70名で、なしは34名、その内容は家族37名、信仰30名、友達9名等であった。生活満足度は9点満点で68点、平均4.3点であった。サポートシステムは心理的サポートは15点満点で315点平均13.8点、手段的サポートは18点満点で518点平均15.6点であり、高いサポート状況が見られた。日常的な助け合いは、冠婚葬祭以外にも魚や野菜のやりとりが行われていた。介護保険に関しては、言葉は全員知っていたが、中身は知らない73名、少し知っている22名であった。
並列問題の通信特性を有効活用する光ネットワークオンチップの網構成と通信方式

次世代メニーコアプロセッサのための光ネットワークオンチップ(NoC)として,静的及び動的波長割り当てを併用する網構成と通信方式を提案,評価した.提案するNoCは,細粒度メッセージを静的波長割り当てによって,また粗粒度メッセージを動的波長割り当てによって通信することに特徴を有する.実験の結果,提案するNoCは先行研究で提案した電気-光ハイブリッドNoCと比べて,電力当りの通信性能を向上させることを確認した.次世代メニーコアプロセッサのための光ネットワークオンチップ(NoC)として,静的及び動的波長割り当てを併用する網構成と通信方式を提案,評価した.提案するNoCは,細粒度メッセージを静的波長割り当てによって,また粗粒度メッセージを動的波長割り当てによって通信することに特徴を有する.実験の結果,提案するNoCは先行研究で提案した電気-光ハイブリッドNoCと比べて,電力当りの通信性能を向上させることを確認した.本研究の目的は,次世代メニーコアチップのための光ネットワークオンチップ(NoC)に適するネットワーク構成と通信技術を確立することである.メニーコア・プロセッサで実行するアプリケーションと光通信特性を考慮して,それに適するネットワークトポロジーと通信方式を設計した.1.光NoCのコストに関する検討種々の光NoCトポロジーを構成するために必要なマイクロリングリゾネータ数や光導波路について,コスト比較を行った.また,通信競合を解消する調停方式の負荷について調査した.2.光NoCアーキテクチャの設計8256コアを相互接続するNoCを前提に,光-電気ハイブリッド型2次元メッシュネットワークを設計した.また,光NoCの構成要素とそれらの動作仕様,及び通信性能を考慮して,通信方式はサーキットスイッチング方式を採用した.3.予測ルーティングによるセットアップ時間の削減光通信経路のセットアップ時間を削減する目的で,我々の提案する予測ルーティングを導入した.同様にセットアップ時間短縮のために,光回線予約が競合した場合に電気通信による制御メッセージを先送りする方式を設計した.4.ネットワークシミュレータの作成と評価設計した光-電気ハイブリッド型2次元メッシュネットワークの通信性能と消費電力を評価する目的でシミュレータを作成し,予備評価を行った.実験により,提案する通信方式が光通信経路のセットアップ時間削減に有効であることを示した.また,従来の電気NoCよりも低消費電力となることを示した.本年度の研究実績を以下に列挙する.(1)光NoCアーキテクチャのネットワークトポロジーに関する考察光NoCに有望なネットワークトポロジーとして,光リングのみで実現する方式と電気クロスバ・スイッチとの併用方式について検討した.その結果,各々消費電力と通信性能にトレードオフがあり,目的に合わせた光NoCアーキテクチャの最適化が可能であることを示した.(2)光NoC通信仕様の詳細設計上記2つの光NoCアーキテクチャに対して,光ルータの構成やそれを用いた通信仕様を詳細設計した.また,光波長多重方式における通信メッセージへの波長割当て方法について検討した結果,動的波長割当が高負荷時の通信衝突緩和に有効であることを明らかにした.(3)ネットワークシミュレータの改良前年度に試作したネットワークシミュレータを上記(1)と(2)に基づいて改良した.また,並列プログラミングインタフェースMPI(Message Passing Interface)を用いて記述したプログラムから通信トラフィックを収集し,そのトラフィックを用いてネットワークシミュレータを用いた評価が行えるようにした.さらに,消費電力を評価するためのコードを追加した.(4)並列問題の通信最適化並列問題によって,通信パターンや通信量が異なる.また,光NoCにはセットアップコストの小さな静的波長割当と,セットアップコストは大きいが,通信衝突の緩和に効果を持つ動的波長割当が存在する.そこで,通信メッセージサイズに注目し,並列問題に特化した光NoCの通信最適化が重要であることを実験検証した.平成24年度の研究実績概要を以下に列挙する.1光NoCアーキテクチャの最適化: 23年度に引き続き,光NoC(ネットワークオンチップ)アーキテクチャの最適化を行った.特に,電気-光ハイブリッドNoC及びオール光NoCに対して,動的なネットワーク上の通信負荷に適応する動的波長割り当て方式を導入した.2光NoC通信仕様の詳細設計: 1で最適化した光NoCアーキテクチャに対する光ルータの構成やそれを用いた通信仕様を詳細設計した.波長多重通信方式は,電気-光ハイブリッドNoCとオール光NoCに対してそれぞれ光パスセットアップのコストと通信スループット,及び消費電力特性の観点から各々に適した方式の設計を行った.3ネットワークシミュレータの改良:試作済みのネットワークシミュレータを上記1と2に基づき改良した.また,下記4に対応するためのコード改訂を実施した.さらに,消費電力評価に関するコードを追加した.4並列問題の通信最適化:並列プログラミングインタフェースMPI(Message Passing Interface)を用いて記述したプログラムから通信トラフィックを収集し,ネットワークシミュレータを用いた評価を実施した.実験の結果,提案する動的波長割り当て方式が光NoCの通信性能向上に有効であることを確認した.5以上の成果を論文にまとめ,現在電子情報通信学会論文誌に投稿中である.今後の課題として,評価結果を反映した光NoCアーキテクチャや通信仕様の見直しが挙げられる.研究目的に記載の1.価格性能比に優れた光NoC向けネットワークトポロジー,及び2.アプリケーションの通信特性を考慮した光NoCの高性能通信方式設計,に対してそれぞれ成果が得られつつある.24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後,試作したネットワークシミュレータを使用した実験により,8256コア用の光NoCについて,通信性能,スケーラビリティ,ハードウェア量,消費電力の各面から詳細に評価する必要がある.なお,研究分担者1名が本研究分担を平成24年度は辞退するため,分担者の役割であった並列問題に対する通信最適化に関しては,大学院生に研究を補助してもらう必要がある.24年度が最終年度であるため、記入しない。
コグニティブ無線最適化へのカオス理論に基づいた複雑低相関ダイナミクスの応用

無線通信トラフィックが急増しており,無線資源の効率的利用が重要となっている.コグニティブ無線は,状況に応じた無線資源の選択・切り替えにより,無線資源の利用効率を改善する技術である.本研究では,コグニティブ無線における最適選択を効率的に行うために,カオス理論に基づく複雑性を応用する.コグニティブ無線の選択問題は,多腕バンディット問題や組合せ最適化問題として定式化し,複数のカオス的アルゴリズムを提案した.無線LANのスループット改善法では、実験によって有効性を示し、特許出願を行った.さらに,カオス低相互相関複雑ダイナミクスの理論体系を固め,ネットワーク・カオスと題した著書の執筆を行った.移動通信の普及により逼迫している無線周波数資源の利用効率を改善するために、空き周波数帯域を検出し有効利用を図るコグニティブ無線技術の重要性が高まっている。本研究では、コグニティブ無線におけるチャネルや経路の最適選択問題を効率的に解くために、カオス理論に基づく複雑性を応用する新しい方式を確立することを目的としている。平成26年度は、コグニティブ無線メッシュネットワークおけるチャネル選択や経路選択の最適化問題、および、コグニティブ無線におけるチャネル選択などの最適化問題を対象として研究を進めた。無線メッシュネットワークにおける最適化では、スループットを最大にする組合せ最適化問題を定式化し、さらに、これを解くための最適化アルゴリズムを開発した。実験ネットワークを用いた検証を行い、提案手法の有効性を示した。この研究成果は、国際会議IEEE Consumer Communications & Network Conferenceに投稿して採録され、口頭発表を行った。コグニティブ無線におけるチャネル選択の問題は、Multi-Armed Bandit(MAB)問題として定式化し、これを効率的に解くアルゴリズムを提案した。さらに、無線LANにおけるチャネル空き状況の効率的な検索に応用し、実験によって提案手法の有効性を示した。この成果は、国際会議International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applicationsで口頭発表した。また、カオス低相互相関を用いたMABアルゴリズムについて検討し、その有効性を確認した。カオス低相互相関ダイナミクスの最適化への有効性については、執筆した著書(情報ネットワーク科学入門、第4章)の中に、詳細に記述した。高速無線通信の普及により無線周波数資源が逼迫し、さらなる大容量化が困難となっている。そこで、無線周波数の利用効率を改善するコグニティブ無線技術が注目を集めている。本研究では、コグニティブ無線におけるチャネルや経路の最適選択問題を効率的に解くためにカオス理論に基づく複雑性を応用する新しい方式を確立することを目指している。平成27年度は、コグニティブ無線におけるチャネル選択問題を、Multi-Armed Bandit問題として定義し、最適化するアルゴリズムを構築した。多くのチャネルがランダムにアクセスされるISM帯においては、どの周波数にどれだけのトラフィックがかかるかを管理できない。本研究では、ISM帯の利用効率改善をMulti-Armd Bandit問題として定式化した。Multi-Armed Bandit問題は、未知の確率を推定しながら、最大の利益を得る問題である。まず、Multi-Armed Bandit問題に有効なToWアルゴリズムを無線LANに応用可能な手法に拡張した。さらに、提案手法の性能を検証するために、本アルゴリズムを無線LAN基地局に実装し、実機を用いた実環境での実験によって有効性を示した。本提案システムについては、現在の無線LANに適用可能であり、実用性が高いため、この提案手法について特許出願も行った。アルゴリズムの改善も進めており、Multi-Armed Bandit問題において最も有効なアルゴリズムに、カオス理論に基づく低相互相関な揺らぎを適用し、その性能をさらに改善できることを示した。この成果についても、今後、学会や論文で発表する予定にしている。カオスによる低相互相関な揺らぎは、これまでCDMAに適用されており、その有効性についての検討を進めた。さらに、このような揺らぎは、パケット通信における衝突回避にも有効であることを示した。以上の成果は特許出願しただけでなく、学会や論文で発表する予定である。当初の計画では、カオスダイナミクスを用いた最適化の無線応用に関する研究を進めることとしており、様々な最適化アルゴリズムや学習アルゴリズムの性能を向上することを目的としていた。短期的な目的よりも長期的な理論研究を中心に進めることを想定していた。コグニティブ無線への応用が可能とされていたMulti-Armed Baditアルゴリズムにもカオスダイナミクスの適用を試み、性能の改善に成功した。この研究の中で、無線LANへの適用も可能であることがわかり、具体的な手法設計と実装評価を行い、有効性を確認した。本成果は実用性も高く、特許出願にまで至った。この成果は当初の計画以上である。大容量な高速無線通信の普及により無線通信に利用可能な周波数資源が逼迫し,さらなる高速化大容量化は難しい課題となってきている.そこで,状況に応じて利用する周波数資源やネットワーク資源を適応的に変更しながら利用することによって,周波数資源の利用効率を改善するコグニティブ無線技術が注目を集めている.本研究では,コグニティブ無線におけるチャネルや経路の最適選択問題を効率的に解いていくために,カオス理論に基づく複雑性を応用する新しい方式を確立することを目指している.平成28年度は,前年度までの成果を踏まえ,カオス写像に基づく低相互相関系列の理論の整理を行い,さらに,無線通信における様々な最適化問題を効率的に解くアルゴリズムを開発し,コンピュータシミュレーションだけでなく実機実装によって有効性を確認した.理論の整理については,非同期な自己相関によって,低相互相関が作られる理論を明確に示した.

この理論は,電子情報通信学会の英文論文誌であるIEICE Transactions on Communicationsの特集号より依頼された招待論文として執筆し掲載された.さらに,本研究テーマに関する内容で,電子情報通信学会情報ネットワーク科学シリーズの第4巻として,ネットワーク・カオスと題した著書の執筆も行い,カオス通信,カオスCDMA,カオスによる低相互相関化の理論体系を固めた.またこの著書の関連で,電子情報通信学会ソサイエティ大会の大会企画より招待講演を依頼され,多くの研究者に本研究の成果を説明することができた.無線通信トラフィックが急増しており,無線資源の効率的利用が重要となっている.コグニティブ無線は,状況に応じた無線資源の選択・切り替えにより,無線資源の利用効率を改善する技術である.本研究では,コグニティブ無線における最適選択を効率的に行うために,カオス理論に基づく複雑性を応用する.コグニティブ無線の選択問題は,多腕バンディット問題や組合せ最適化問題として定式化し,複数のカオス的アルゴリズムを提案した.無線LANのスループット改善法では、実験によって有効性を示し、特許出願を行った.さらに,カオス低相互相関複雑ダイナミクスの理論体系を固め,ネットワーク・カオスと題した著書の執筆を行った.研究目的に対して、おおむね順調に進展している。平成26年度までに、対象とする無線ネットワークの問題設定と定式化、最適化アルゴリズムの構築、さらに、実験検証までを実施することが出来た。カオス低相互相関ダイナミクスについては、数理的な説明を著書に示した。カオスを用いたアルゴリズムの実験検証は平成27年度の課題とする。本研究では、DS/CDMAの研究において示された相互相関関数を最小にするカオス信号を、様々なシステムの性能改善に応用することを目指している。低相互相関は様々なシステムやアルゴリズムにおいて有効と考えられ、昨年度までの研究において、無線LANプロトコルや最適化問題などにおいても有効であることを示してきた。今年度は、これまでの結果をもとに、さらに様々なシステムへの応用を進めていく。Multi-Armed Baditアルゴリズムについては、まず理論研究を進め、有効性を確立する。本研究成果は論文としてまとめていく。さらに応用研究についても、無線LAN以外の応用も検討し、現在のシステムの改良、および新しいシステムの考案を並行して進めていく。パケット通信におけるMACプロトコルの研究も進め、昨年度までに確認できた有効性を確立していく。理論部分を固めながら、シミュレーションによって様々な状況における性能改善を確認していく。適用対象を広げ、様々なシステムへの応用を検討していく。
動画像データベースの研究

動物体を含む運動映像を認識し、その映像内容をコマンド記述することによって、データ圧縮や検索の面で優れた動画像データベースを構築することを目的に、その基本技術について以下の2つの課題に分けて検討を行った。(1)通常の映像には映像表現方法として各種のカメラワークが用いられている。しかし、これらのカメラワークは対象物の認識に対しては対象物の拡大や,位置の移動を行うので障害となる場合が多い。そこで、運動映像を認識するのに先立ち、各種のカメラワークを含む映像からカメラワークを自動抽出し、それらの影響を除去する技術について検討した。具体的には、ズーミング、パンニング、チルティングやローテーションなどのカメラワークおよびそれらを組み合わせた複合カメラワークを含む映像をブロック分割し、そのブロックの動きベクトルの組み合わせから対象とするカメラワークを抽出する技術について検討した。その結果対象とするカメラワーク成分をほぼ正確に抽出できることを確認した。(2)映像中に含まれる動き対象物体の抽出とその運動認識を行い、対象物体の運動を運動コマンド化する技術について検討した。具体的には、歩行運動および体操競技における鉄棒運動を行う人物映像を対象に、人物の抽出を行うと共に、その歩行や回転動作における動きのピッチなどのパラメータを抽出し、運動をコマンド化することを試みた。その結果、目的とする運動パラメータをほぼ正確に認識できることを確認した。動物体を含む運動映像を認識し、その映像内容をコマンド記述する事によって、データ圧縮や検索の面で優れた動画像データベースを構築する事を目的に、その基本技術について検討を行う。本年度は購入した画像処理専用装置を用いて下記の項目について研究を行った。(1)ズ-ミングやパンニングなどの各種の映像表現法(カメラワーク)を含む映像から画像処理技術によりカメラワークを自動抽出し、対象画像の表現法をコマンド記述する技術について検討した。具体的には、画像を4X4のブロックに分割し、各ブロックの動きベクトルの組み合わせからカメラワークを検出した。また、複数のカメラワークを含んだ映像から、それぞれのカメラ-ワークを抽出する事を試みた。(2)動き対象物体の抽出とその運動認識を行い、対象物体の運動を運動コマンド化する技術について検討した。具体的には、歩行する人物の動きを抽出する事を考え、人物の抽出を行うと共に、身体の関節を特徴点として、その動きから歩行のピッチ、速さなどを認識した。本年度は下記の項目について研究を行った。(1)移動する人物を含む監視映像から人物像部分を抽出し、認識する技術について検討した。具体的には、時間的に連続する画像フレームの差分画像から、想定される人物の大きさおよび形状情報を基に、人物像部分を抽出した。(2)上記(1)で認識された人物の3次元位置を検出し.その人物の移動軌跡を表示する技術について検討した。具体的には、人物が地表面に立っている事および撮影カメラの姿勢が予め設定されている事を利用して,1台のカメラで対象人物の3次元位置を検出する方法を提案した。また、その人物の3次元位置の移動軌跡を2次元面上に表示する事を試みた。動物体を含む運動映像を認識し、その映像内容をコマンド記述することによって、データ圧縮や検索の面で優れた動画像データベースを構築することを目的に、その基本技術について検討を行う。本年度は購入した画像処理装置を用いて下記の項目について検討を行った。(1)各種のカメラワークを含む映像からカメラワークを自動抽出し、対象物体を認識する技術について検討した。具体的には、前年度までのカメラワークに加え、チルティングやローテーションなどの新たなカメラワークを含む映像をブロック分割し、そのブロックの動きベクトルの組み合わせから対象とするカメラワークを抽出することを試みた。具体的には、体操競技における鉄棒運動を行う人物映像を対象に、人物の抽出を行うと共に、その動きのピッチなどのパラメータを抽出した。
生殖能力のエイジング-卵胞における活性酸素と抗酸化物質の役割について-

妊娠検体において、Cu,Zn-SOD濃度とHEL濃度は相関を示し、VEGF濃度はHEL濃度の上昇に伴い減少する傾向を示した。良質の卵子が発育する環境は良好な酸素供給を受けていること、また、酸化-抗酸化バランスが良好であることが示唆された。一方で、妊娠不成立に帰結した卵子の採取された卵巣は、発育卵胞数は少数であるにも関わらず、個々の卵胞あたりのVEGF産生は増加しており、低酸素がVEGF発現の強力な刺激因子であることからも、卵巣内の低酸素環境が卵子の質低下の一要因であると考えられた。活性酸素種(ROS)は、過剰に存在した場合に細胞を傷害するが、適度に存在する場合にはある種の細胞の活性化など有益に働くことが知られている。しかし、卵巣内でROSあるいはこれに抵抗する抗酸化物質の動態や役割については未だ不明な点が多い。これを明確にすることは、原因不明な不妊女性の効果的な治療方法に結びつく可能性を示唆する。本研究では、体外受精による不妊治療を施行された女性の卵胞液内に存在する、過酸化物質や抗酸化物質を測定し、不妊症病態との関連性を明確にすることを目的とした。ROSを消去する酵素のひとつであるCu,Zu-superoxide dismutase(SOD)の卵胞液中濃度を測定した結果、各々の卵巣内に発育する卵胞数が増えるに従いCu,Zn-SOD濃度が有意に上昇した。しかしながら、患者年齢や得られた卵子の受精率や良好胚への発生率との相関は確認されず、また妊娠成立の有無とも相関は認められなかったことから、卵胞液内のCu,Zn-SOD濃度は卵巣の反応性を評価するバイオマーカーとして有意義であるが、卵子の質には影響しないことを示した。更に、不妊の原因別の検討を行った結果、不妊原因が主に男性側にあり、健常と推定される女性の卵胞液と比較して原因不明の不妊症を呈する女性では、発育卵胞数が同等であるにも関わらずCu,Zn-SOD濃度が有意に低値を示した。この結果は、原因不明不妊症患者の卵巣ではROSに抵抗する能力の低下していることを示しており、この現象が不妊の一因となっている可能性が示唆された。卵巣内における過剰な酸化ストレスは卵子や顆粒膜細胞を傷害し、良好な卵胞発育を阻害するが、微量の活性酸素は卵胞壁を被薄化する役割を有し排卵に必須であるなどの一面も有している。本研究では卵胞液中のROSおよび抗酸化物質を測定し、卵胞発育・卵子形成過程におけるROSと抗酸化物質の役割と正常なバランスを解明することを目的とした。当施設にて体外受精を施行される患者より同意を得、卵子採取の際に同時に吸引採取される卵胞液を用い、検討を行った。酸化ストレスマーカーとして、脂質過酸化物であるヘキサノイルリジン(HEL)、抗酸化酵素力のマーカーにCu, Zn-superoxide dismutase(Ci, Zn-SOD)、卵巣局所の酸素環境を反映するvascular endothelial growthfactor(VEGF)をそれぞれELISA法により測定し、卵胞発育における酸化・抗酸化のバランス、ならびに体外受精後の転帰との関連について検討した。その結果、妊娠検体において、Cu, Zn-SOD濃度とHEL濃度は相関を示し、VEGF濃度はHEL濃度の上昇に伴い減少する傾向を示した。つまり着床に至る良質の卵子が発育する環境は、良好な酸素供給を受けていること、また、酸化-抗酸化バランスが良好であることが示唆された。
IgM/IgA免疫グロブリンによる感染防御の分子基盤

「研究目的」「結果」Fc (alpha/mu)レセプターの個体レベルでの機能解析を行うために、Fc (alpha/mu)レセプター遺伝子欠損マウスを樹立した。このマウスではT細胞非依存性抗原に対する抗体産生の亢進が認められた。またT細胞非依存性抗原による免疫に対して胚中心の形成の亢進が見られた。また、B細胞に強制発現させたトランスジェニックマウスを樹立した。T細胞非依存性抗原に対する抗体産生の低下が認められた。一方、遺伝子欠損マウスではdsDNAに対する自己抗体の産生が見られた。以上の結果から、Fc (alpha/mu)レセプターはT細胞非依存性抗原である糖脂質や核酸などに対する抗体産生機構に重要な役割をになっていることが示唆された。「考察・意義」病原体などの外来抗原や自己抗原のうちT細胞非依存性抗原に対する免疫応答において、Fc (alpha/mu)レセプターは負の制御を担っていることが示唆された。このことはIgM抗体の機能に関する新しい知見である。我々は、抗原提示細胞膜上に発現するIgM/IgA抗体に対するFc受容体(Fcα/μレセプター)を世界に先駆けて同定し、これが黄色ブドウ球菌などの病原微生物とIgM抗体との免疫複合体の抗原提示細胞内への取り込みに直接関与していることを発見し、IgM抗体による病原体の排除機構を解明する重要な手がかりを得た。さらに最近、小腸Paneth細胞や腎尿細管上皮などの粘膜細胞に発現する分泌型であるFcα/μレセプターのアイソフォームを同定し,このFcα/μレセプターの細胞外領域に大腸菌に対する抗菌作用があることを示唆するデータを得た。Fcα/μレセプターはB細胞、FDC, B1B細胞に発現することを明らかにした。これらの細胞におけるFcα/μレセプターの免疫応答における機能を解明するため、ノックアウトマウスを作製した。このマウスはメンデルの法則に従って正常に産まれた。T細胞依存性抗原ならびにT細胞非依存性抗原に対する抗体産生の異常が認められた。一方、本研究ではさらにB細胞に強制発現させたトランスジェニックマウスを樹立した。T細胞非依存性抗原に対する抗体産生の異常が認められた。以上の結果から、Fcα/μレセプターは抗体産生機構に重要な役割をになっていることが示唆された。現在、Fcα/μレセプターの抗体の成熟、免疫記憶における役割について、さらに解析をすすめている。「研究目的」「結果」Fc(alpha/mu)レセプターの個体レベルでの機能解析を行うために、Fc(alpha/mu)レセプター遺伝子欠損マウスを樹立した。以上の結果から、Fc(alpha/mu)レセプターはT細胞非依存性抗原である糖脂質や核酸などに対する抗体産生機構に重要な役割をになっていることが示唆された。「考察・意義」病原体などの外来抗原や自己抗原のうちT細胞非依存性抗原に対する免疫応答において、Fc(alpha/mu)レセプターは負の制御を担っていることが示唆された。
スルホベタイン類によるタンパク質凝集防止機構の解明と不安定タンパク質への応用

タンパク質の凝集は医薬品開発で深刻な問題を起こす.スルホベタイン類(以下SB類)はタンパク質の凝集を防ぐが,そのメカニズムは不明であった.今回,SB類はタンパク質のコンフォマー間の変換速度を上げる事,ループの運動性を上げる事がわかった.また,タンパク質や条件によってはSBは不安定化する事,凝集防止と熱安定化とは直接関係ない事がわかった.抗体の保護や不安定タンパク質の精製に有用である事もわかった.タンパク質の凝集は医薬品開発で深刻な問題を起こす.スルホベタイン類(以下SB類)はタンパク質の凝集を防ぐが,そのメカニズムは不明であった.今回,SB類はタンパク質のコンフォマー間の変換速度を上げる事,ループの運動性を上げる事がわかった.また,タンパク質や条件によってはSBは不安定化する事,凝集防止と熱安定化とは直接関係ない事がわかった.抗体の保護や不安定タンパク質の精製に有用である事もわかった.タンパク質の凝集は医薬品開発の全てのステップで深刻な問題を起こす.例えば,ドラッグデザインに必要な立体構造が決定できなくなる.低分子量のスルホベタイン類(以下SB類と略す)はタンパク質の凝集を防ぐ事からX線結晶解析やNMRで利用されているが,凝集防止メカニズムは不明である.本研究ではSB類がタンパク質の凝集を防止するメカニズムを明らかにする事を目的とした.1.構造多型への効果:構造多型を有するタンパク質は凝集しやすい.そこで,SB類がタンパク質の構造多型を抑制するかをKIXタンパク質を用いてNMRのR2分散という手法で解析した.その結果,SB類は構造多型を抑制しないが,変性中間状態から凝集状態への過程を阻害している可能性が示された.2.PRE測定の準備:H22年度に行なうPRE測定のためにaFGFの発現・精製系を確立した.特にSB類を濃縮時に添加により収率が劇的に向上する事がわかった.タンパク質の凝集は医薬品開発の全てのステップで深刻な問題を起こす.例えば,ドラッグデザインに必要な立体構造が決定できなくなり,抗体などの蛋白質製剤が凝集すると患者に投与できなくなる.低分子量のスルホベタイン類(以下SB類と略す)はタンパク質の凝集を防ぐ事からX線結晶解析やNMRで利用されているが,凝集防止メカニズムは不明である.本研究ではSB類がタンパク質の凝集を防止するメカニズムを明らかにする事,応用例を広げる事を目的とした.1.NDSB類のなかで典型的なNDSB-195について,熱凝集・熱変性に及ぼす効果を調べたところ,蛋白質によっては防止(安定化)するだけでなく促進(不安定化)することもあること,安定化・不安定化は蛋白質の二次構造では予測できない事がわかった.2.リフォールディングの促進効果が高い事が報告されているNDSB-256は蛋白質によって程度の差こそあれ,熱凝集を強く防止した.しかし,NDSB-256は蛋白質によらず熱変性温度を一定の割合で低下させた.すなわち,蛋白質の凝集と変性とは全く異なる現象であり,それらを別々に制御できる可能性のあることがわかった.3.抗体は凍結融解によって失活するが,NDSB-195の添加によりほぼ完全に失活が防止できることがわかった.また,凝集しやすく精製しにくい蛋白質は精製過程でNDSBを添加することによって精製の収率が上がるとともに,精製時間を短縮できるなど,効率化に有用であることがわかった.タンパク質の凝集は医薬品開発の全てのステップで深刻な問題を起こす.例えば,ドラッグデザインに必要な立体構造が決定できなくなる.低分子量のスルホベタイン類(以下SB類と略す)はタンパク質の凝集を防ぐ事からX線結晶解析やNMRで利用されているが,凝集防止メカニズムは不明である.本研究ではSB類がタンパク質の凝集を防止するメカニズムを明らかにするために,タンパク質の構造,特にループ部分の運動性にSB類が及ぼす効果を詳細に解析した.また,グリセロールなどに代表されるオスモライトが安定化する各種のメカニズムをスルホベタインが有するかを解析しオスモライトと比較した.スルホベタインはタンパク質のループ部分を固定することにより,タンパク質分子どうしの絡まりを防止する(凝集を防止する)と予想していたが,NMR測定とタンパク質の限定分解解析により,スルホベタインはむしろループ部分の運動性を高めることがわかった.オスモライトの1つの安定化メカニズムはタンパク質の分子をコンパクトにすることであり,スルホベタインもコンパクトにできるが,スルポベタインのコンパクト効果はオスモライトに比べて小さいことがわかった.一方,ペプチド結合の溶解度を下げる効果はスルホベタインの方が高かった.以上より,スルホベタインのタンパク質安定化効果はオスモライトとは異なることが強く示唆された.スルホベタインのタンパク質安定化メカニズムはオスモライトとは異なることから,スルホベタインの化学構造を変えることによって,より安定化効果の高いスルホベタインがデザインできると期待される.それはタンパク質の立体構造解析や医薬品としての利用を促進すると期待される.
正常動物細胞への高収率遺伝子移入のための電気的システム開発

高電圧パルスによって細胞膜離断を起こさせ,それによって発生する細胞膜穿孔から遺伝子を移入する方法,すなわち電気的遺伝子移入法に関し,高電圧パルス発生装置の改良と,それを利用した遺伝子導入に関する基礎的検討を行った.高電圧パルス発生装置としてはコンデンサー放電方式とパルス・トランス方式の2種があるが,前者は短形波波形が得られにくいうえに出力インピーダンスが周波数に依存して変化するという欠点がある.一方,後者は短形波波形を持つパルスが得られやすく出力を得ることが困難であり,また短時間のうちに複数回のパルスを発生させると出力電圧が次第に低下する.そこで,パルス・トランス方式とコンデンサー放電方式を組合わせた新しいタイプのパルス発生装置を作製した.この装置では上記両方式の欠点が相殺され,任意(03KV)の短形波パルス(10200μsec)が安定して得られる.この装置を利用して,次のような実験系で遺伝子移入の効率を検討した.主に用いた細胞は免疫グロブリン入鎖のみを発現しているミエローマJ558Lである. NP(4-hydroxyl-3-nitrophenylacetyl)特異的IgM抗体のμ鎖遺伝子含むプラスミッドDSVVμ1(大きさ約20KD)を移入した.電圧は3KV/cmまでは長いほど効率が良かった.これらの値を越えると効率は低下した.3KV/cm, 150μsecでは,浮遊細胞に対して最も効果的であるとされていたプロトプラスト融合法と同程度であることが示された.マウスT細胞ハイブリードマ,さらに遺伝子移入が困難とされていたヒト系列白血病細胞への遺伝子も成功した.方法をさらに改良すれば,正常細胞への移入も可能になると考えている.高電圧パルスによって細胞膜離断を起こさせ,それによって発生する細胞膜穿孔から遺伝子を移入する方法,すなわち電気的遺伝子移入法に関し,高電圧パルス発生装置の改良と,それを利用した遺伝子導入に関する基礎的検討を行った.高電圧パルス発生装置としてはコンデンサー放電方式とパルス・トランス方式の2種があるが,前者は短形波波形が得られにくいうえに出力インピーダンスが周波数に依存して変化するという欠点がある.一方,後者は短形波波形を持つパルスが得られやすく出力を得ることが困難であり,また短時間のうちに複数回のパルスを発生させると出力電圧が次第に低下する.そこで,パルス・トランス方式とコンデンサー放電方式を組合わせた新しいタイプのパルス発生装置を作製した.この装置では上記両方式の欠点が相殺され,任意(03KV)の短形波パルス(10200μsec)が安定して得られる.この装置を利用して,次のような実験系で遺伝子移入の効率を検討した.主に用いた細胞は免疫グロブリン入鎖のみを発現しているミエローマJ558Lである. NP(4-hydroxyl-3-nitrophenylacetyl)特異的IgM抗体のμ鎖遺伝子含むプラスミッドDSVVμ1(大きさ約20KD)を移入した.電圧は3KV/cmまでは長いほど効率が良かった.これらの値を越えると効率は低下した.3KV/cm, 150μsecでは,浮遊細胞に対して最も効果的であるとされていたプロトプラスト融合法と同程度であることが示された.マウスT細胞ハイブリードマ,さらに遺伝子移入が困難とされていたヒト系列白血病細胞への遺伝子も成功した.方法をさらに改良すれば,正常細胞への移入も可能になると考えている.純化したDNAを用いた遺伝子移入の方法は種々開発されているが、どの方法にも問題があり、ヒト正常細胞に安全かつ高収率に導入しうる方法としては未だ確立していない。たとえば、プラスミド融合法やレトロビールス・シャトルベクター法は導入したい遺伝子以外のDNAまで導入される。DEAEデキストラン法は毒性が高い上に導入効率もよくない。リン酸カルシウム共沈殿法も効率がよくない上に浮遊細胞にしか適用できない。これに対し、電気的パルスによる膜穿孔法を用いた方法は、細胞種を問わず高収率に導入しうる可能性があるが、未だ誰もがどのような実験条件でも再現性よく適用できるという技術的安定性を獲得するには至っていない。そこで本研究ではそれを実現するための電気的パルス発生装置を開発することを第1に行なった。パルストランス方式に容量放電方式を組合わせて、低出力インピーダンス(200Ω)で高出力電圧(3KV)の矩形波パルスを発生しうる装置を製作した。自動制御可能な保護回路を取りつけることにより過充電や過放電に伴う電気的素子損傷防止にも成功した。パルス幅を10から200μsecの間で、パルス強度を0から3KVの間で自由に設定することができるようにし、電気的膜穿孔法による高分子導入を再現性よく高収率にかつ定量的に行うことを可能ならしめた。この高電圧矩形波パルス発生装置に交流波ブースターアンプ回路を組み合せ、更にパルス印加時には交流波出力を自動的に停止させうるタイミング回路を取り付けた。これによって高周波(最大3MHz)、高電圧(最大0.3KV)のサイン波によって大量の細胞を誘電泳動的に接着させ、パルス印加によって細胞融合を電気的に実現させることを可能ならしめた。また本年は、本装置を用いてマウスリンパ腫J558L細胞にpSV2-neoやpSV-Vμ1遺伝子を効率よく電気移入させることに予備的ではあるが成功した。
ヒストン脱メチル化酵素ＰＨＦ２の発現量変化と癌の悪性化との関連についての解析

リボソームRNA(rRNA)転写は細胞外シグナルに応答して緻密に制御されており、細胞の成長・増殖の制御に重要な役割を果たしている。またrRNA転写量の異常は発癌に強く関係しており、癌化した細胞では異常なrRNA合成がみられ、無秩序な増殖が可能となる。ヒストンのメチル化修飾はクロマチン状態を決定する主要なヒストン修飾の一つであり、JmjCドメインを有するタンパク質はヒストン脱メチル化酵素として働く。本研究では、核小体に局在するJmjCドメインタンパクであるPHF2がrRNA転写を正に制御する因子であり、細胞増殖に必須な因子であることを明らかにした。リボソーム合成の第一段階はrRNA転写であり、これがリボソーム合成量決定の大きな要因となっている。rRNA転写量の調節は、細胞が正常に増殖するために必須である。また、rRNA転写量の異常は発癌に強く関係しており、癌化した細胞では異常なrRNA合成がみられ、無秩序な増殖が可能となる。ヒストンのメチル化修飾はクロマチン状態を決定する主要なヒストン修飾の一つである。メチル化修飾の役割や修飾調節のネットワークは複雑であり、未知の部分が多々ある。近年、JmjCドメインを有するタンパク質がヒストン脱メチル化活性を持つことが明らかになり、ヒストンの脱メチル化による転写調節機構の解明が進んでいる。JmjCドメインタンパクであるPHF2は、核小体に強く局在していることから、rRNA転写の制御因子として働くことが期待される。そこで本研究では、細胞株を用いてPHF2のRNAi干渉を行い、PHF2発現抑制による細胞への影響を解析した。その結果、PHF2ノックダウン細胞ではrRNA転写量の低下がみられることが明らかになった。さらにクロマチン免疫沈降法の結果から、PHF2はrRNA遺伝子のプロモーター上に存在することが分かった。これらの結果から、PHF2はrRNA転写の正の制御因子であり、細胞増殖に必須な因子であることが示唆された。リボソーム合成の第1段階はrRNA転写であり、これがリボソーム合成量決定の大きな要因となっている。

その結果、PHF2ノックダウン細胞ではrRNA転写量の低下がみられ、細胞増殖能が著しく低下することが明らかになった。また、PHF2発現抑制による細胞増殖の低下は、rRNA転写量の減少のみによる結果だけではなく、他の遺伝子群の発現量変化による複合的な影響であることが考えられたので、PHF2発現抑制によって発現量が変化する遺伝子群の網羅的な同定をめざし、マイクロアレイ解析を行った。その結果、約2100種類の遺伝子群の発現に変化が見られたことから、PHF2は様々な因子の発現調節に関与している可能性が示唆された。以上の結果から、PHF2はrRNA転写の正の制御因子であり、細胞増殖に必須な因子であることが示唆された。前年度に引き続き、今年度も分子生物学的アプローチによってPHF2の分子実態の解明につとめた。それらを踏まえた上で実施計画と実施概要とを照らし合わせると、予定通りに進行できずにやや遅れていると考える。RNAi干渉の結果より、PHF2がrRNA転写を正に制御しており、細胞増殖に必須であることが明らかになった。さらにクロマチン免疫沈降の結果より、PHF2はrRNA遺伝子のプロモーター上に存在することが明らかになり、このことからもrRNA転写を直接制御している可能性が考えられた。PHF2の脱メチル化活性依存的にrRNA転写が調節されることが考えられたので、ヒストンメチル化修飾の変遷についての解析を行ったのだが、その詳細については明らかにすることができなかった。引き続き研究を行いPHF2のクロマチン上での挙動について明らかにしていく。また、PHF2の過剰発現細胞株を樹立し、それらから回収したPHF2タンパクを用いてマススペクトロメトリーによるPHF2相互作用タンパクの単離を試みたが、候補因子の同定には至らなかった。実験条件を変更して引き続き解析を行う。次年度にはこれらの結果をまとめて、国際学術誌に投稿する予定であり、研究全体の計画・目的は達成されつつある。本来の研究計画では平成24年度に行う予定であったが、順序を変更して今年度は分子生物学的アプローチによってPHF2の分子実態の解明につとめた。それらを踏まえた上で実施計画と実施概要とを照らし合わせると、おおむね予定通りに進行できたと考える。PHF2のrRNA遺伝子上での挙動を明らかにすべく、ヒストンメチル化修飾の変遷についての解析を行ったのだが、その詳細については明らかにすることができなかったので、引き続き研究を行いPHF2のクロマチン上での挙動について明らかにして行く。また、マイクロアレイ解析により、PHF2によって転写が調節される可能性のある遺伝子群を同定することができた。これらの候補因子に関しては次年度以降も引き続き詳細な解析を行ない、PHF2の下流因子の同定を目指す。さらにPHF2の過剰発現細胞株を樹立し、それらから回収したPHF2タンパクを用いてマススペクトロメトリーによるPHF2相互作用タンパクの単離を試みたが、候補因子の同定には至らなかった。
結晶粒界の幾何学と粒界エネルギー面のフラクタル性

結晶粒界エネルギーを議論するにあたって粒界で織りなされる様々な格子パターンに内在する幾何学的階層性を数学的に浮き彫りにする新たな方法を案出したわけであるが、この方法に威力を内外に知らしめることが本申請の重要な目的の一つであった。幸運にも本研究は、今年7月米国ピッツバーグにて開催されるこの分野での最高の舞台での一つである「第3回結晶粒成長に関する国際会議」(Third International Conference on Grain Growth)での口頭発表に選ばれた。さて、平成8年度は方法論の基礎固めとして分子動力学法の整備を行った。粒界エネルギーの結晶粒間のミスオリエンテーション角度依存性を2次元の結晶粒成長モデルに適用した際、定常成長過程に向かう緩和過程が「引き延ばされる」ことを見出したため、当初の計画とは少々異なる方向に研究が進むことになった。この特異な緩和過程はガラスでしばしば見られる緩和過程であり、結晶粒成長で見出された「引き延ばされた」指数緩和を理解するために、ガラスの緩和過程の問題に着手した。ガラスに見られるこのような「遅いダイナミクス」は、一般に様々な緩和プロセスが並列ではなく直列に階層性を成している結果であると理解されている。非常におもしろいことに結晶粒成長で見られた遅い緩和も結晶粒サイズという「メトリカル」な量の緩和過程と結晶粒の角数という「トポロジカル」な量の緩和過程との間に階層構造があることに起因している点を明らかにした。しかるに、その機構の満足な理解にはまだまだこれからの研究に負うところが大きい。またごく最近、高温で平衡状態にある結晶粒界をクエンチすることによって低エネルギー粒界は結晶化をおこすが、高エネルギー粒界が'confined amorphous'状態になることが報告されている。結晶粒界でのガラス転移に付随する熱力学的及び動的性質をバルクのそれと比較研究していくことは今後の興味ある課題であるといえよう。今まで結晶粒界の織りなす格子パターンの幾何学に基づいて結晶粒界の界面エネルギーを界面の配置を記述するパラメーター空間で(セミ)マクロスコピックに評価してきた。今年度は上記のパラメーター空間を更に拡張して熱力学変数を取り込めるべくその枠組みの基礎固めを行った。実際には「温度」を新たに導入した。また手法は基本的に分子動力学法を用いた。まずNVT-アンサンブルを計算機上で実現するための基本的なアルゴリズムとして近年BulgacとKusnesovによって提唱されたアルゴリズムに着目した。その位相空間がコンパクトであるような系に対してBulgac-Kusnesvのサーモスタットアルゴリズムの核心をなすサーモスタッティング機構を極めて一般的な状況で明らかにした。また本題の界面の問題とは直接の関係はないが、このアルゴリズムが現実の物理系に対して実際にworkするか否かを評価するために、界面格子系より単純な自由度で構成される古典スピン系にこのアルゴリズムを適用し、位相空間での系のトラジェクトのmixing特性に特に注目して調べた。この性質が不十分だと実際のシミュレーションにおいてはエルゴード性が満足されないので意味のある結果が得られないからである。その際、エルゴード性の保持を定量的に評価するための指標として少数自由度系に対してはLyapunov指数を多数自由度系に対してはfluctuation metricを採用した。Bulgac-Kusnesovの方法は、この分野でよく知られた能勢の方法と異なり、複数個の熱浴との結合変数をもつ。以上の結果から熱浴との熱の移動率を大きくすると少数自由度系に対して後者の方法を採用した際に生じる非物理的な非エルゴード現象を完全に回避出来ることがわかった。これに関して現在論文を準備中である。

結晶粒界エネルギーを議論するにあたって粒界で織りなされる様々な格子パターンに内在する幾何学的階層性を数学的に浮き彫りにする新たな方法を案出したわけであるが、この方法に威力を内外に知らしめることが本申請の重要な目的の一つであった。幸運にも本研究は、今年7月米国ピッツバーグにて開催されるこの分野での最高の舞台での一つである「第3回結晶粒成長に関する国際会議」(Third Internatinal Conference on Grain Growth)での口頭発表に選ばれた。さて、一連の研究を実施するにあたっては当初の計画と少々異なる方向に進むこととなった。これは本研究で得られた粒界エネルギーの結晶粒間のミスオリエンテーション角度依存性を2次元の結晶粒成長モデルに適用した際、定常成長過程に向かう緩和過程が「引き延ばされる」ことを見出したことに端を発す。「引き延ばされた」指数緩和過程はガラスでしばしば見られる緩和過程であり、結晶粒成長で見出された「引き延ばされた」指数緩和を理解するために、ガラスの緩和過程の問題に着手した。ガラスに見られるこのような「遅いダイナミクス」は、一般に様々な緩和プロセスが並列ではなく直列に階層性を成している結果であると理解されている。非常におもしろいことに結晶粒成長で見られた遅い緩和も結晶粒サイズという「メトリカル」な量の緩和過程と結晶粒の角数という「トポロジカル」な量の緩和過程との間に階層構造があることに起因している点を明かにした。しかるに、その機構の満足な理解にはまだまだこれからの研究に負うところが大きい、またごく最近、高温で平衡状態にある結晶粒界をクエンチすることによって低エネルギー粒界は結晶化をおこすが、高エネルギー粒界が′confined amorphous′状態になることが報告されている。結晶粒界でのガラス転移に付随する熱力学的及び動的性質をバルクのそれと比較研究していくことは今後の興味ある課題であるといえよう。
トランスジェニックマウスを用いた毛包表皮細胞の起源ならびに分化様式の研究

毛包表皮幹細胞の所在を明らかにするために,マウス頬髭毛包を用いて実験を行った。青色光を当てると緑色蛍光を発するタンパク質(GFP)を全身の細胞で発現するトランスジェニックマウス(GFP-Tg)から、毛周期の伸長期にある頬髭毛包を単離し,これを4分割(毛球に近いほうからPI,PII,PIII,PIVと呼ぶ)して、ノントランスジェニックマウス(NTg)から単離した毛乳頭を詰めたのち、NTgの腎臓皮膜下に移植した。移植後1カ月に毛包断片を回収し、蛍光顕微鏡下で観察した結果、PIIの35%、PIIIの65%に毛幹が形成されたのに対し、PIVの毛包断片には69サンプル中1つを除き毛幹は形成されなかった。PIIに比べ、PIIIに形成された毛幹は太く長い傾向があった。この結果から、PIIとPIIIにはSLAC(幹細胞様増殖性細胞)が存在すると考えた。つぎに、SLACの局在が細胞を取り巻く環境によって規定されている可能性を探るために、毛幹の形成されなかったPIVをPIIまたはPIIIと組合せ、毛乳頭ともに腎臓皮膜下に移植した。それぞれの毛包断片由来の細胞を見分けるために、PIVはGFP-Tgから取り、他はNTgから取った。PIV単独では毛幹が形成されなかったにも関わらず、PIIまたはPIIIと組み合わせた場合には、PIV由来の緑色蛍光を発する毛幹が確認された。この結果は、もともとSLACが存在しないPIVでも、SLACが存在するPIIやPIIIと接触させその環境に晒すことで、細胞がSLAC化できることを示しているものと考える。これまで毛包の幹細胞は毛母細胞を経て毛幹細胞や内毛根鞘細胞へと一方的に分化し、途中で後戻りすることはないと考えられてきた。しかし今後は、毛包表皮細胞が分化転換する可能性を踏まえて、毛包幹細胞の局在や動向を調べる必要があることが、本研究により示された。青色光を当てると緑色蛍光を発するタンパク質(GFP)を全身の細胞で発現するトランスジェニックマウス(pCX-EGFP/C57BL/6-N)から毛周期の伸長期にある頬髭毛包を単離し,これを4分割(皮膚に近いほうからP1,P2,P3,P4と呼ぶ)してノントランスジェニックマウス(NTg;C57BL/6-N)の背部皮膚または腎臓皮膜下に移植した。一部の毛包断片にはNTgから単離した毛乳頭を詰めてから移植した。レシピエントを剃毛して蛍光実体顕微鏡下で観察することにより,背部皮膚に移植した毛包組織の生存をモニターできることが確認された。P1,P3,P4の毛包断片は,移植後34週間でGFPの蛍光が消失するするものが多いのに対し,P2断片は4週後でもGFPの強い蛍光を確認できた。組織切片の観察から,P2では移植片の細胞が生残するのみならず,毛包組織特有の基底膜(硝子膜)構造が維持されていることがわかった。また,P2に毛乳頭を詰めて腎臓皮膜下に移植した場合には毛の再生がみられたが,ほかの毛包断片からは毛は再生しなかった。これらの結果から,P2には毛包表皮細胞の供給源があるため長期にわたり移植片由来の細胞が存続し,毛球誘導能のある毛乳頭と組み合わせた場合にはそのシグナルに反応して毛母細胞に分化して毛を新生できるのに対し,それ以外の断片には供給源がないためにターンオーバーやアポトーシスによって毛包表皮細胞が失われ,やがて枯渇してしまうものと考えられる。今後,P2のどの部分に供給源となる細胞(幹細胞)が存在するのか,幹細胞の維持・増殖にどのような条件が必要なのかを詰めていきたい。

これまで毛包の幹細胞は毛母細胞を経て毛幹細胞や内毛根鞘細胞へと一方的に分化し、途中で後戻りすることはないと考えられてきた。しかし今後は、毛包表皮細胞が分化転換する可能性を踏まえて、毛包幹細胞の局在や動向を調べる必要があることが、本研究により示された。