hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
iPS細胞由来腎臓組織幹細胞を用いた新規腎臓再生療法開発

iPS細胞からMyoR陽性を指標に、腎臓組織幹細胞を分化誘導し、腎臓組織幹細胞移植のCKDモデルにおける腎臓再生作用を検証した。具体的には、腎臓組織からFACS分離したMyoR陽性細胞、iPS細胞より分化誘導したMyoR陽性細胞を3種類の慢性腎不全モデルに移植し、腎機能や組織障害に対する再生作用を比較した。再現性の問題は残るものの、MyoR陽性細胞は腎臓機能の回復作用を持つことが示唆され、ヒトiPS細胞を用いた新規CKD治療法開発をめざす基礎データとなりうる成果と考えられる。我々は、マウス腎臓に存在する組織幹細胞はMyoRを高発現し、AKIモデルにMyoR陽性細胞を移植することにより、腎機能が回復することを報告した(J Cell Biol 2005, Stem cells 2007)。また、MyoRノックアウトマウスを用いたAKIモデルでは、組織障害や生存率が増悪することから、MyoR陽性細胞が、腎保護的な作用を持つ事を報告した(AJP renal 2013)。本研究では、iPS細胞からMyoR陽性を指標に、腎臓組織幹細胞を分化誘導し、腎臓組織幹細胞移植のCKDモデルにおける腎臓再生作用を検証する。具体的には、腎臓組織からFACS分離したMyoR陽性細胞、iPS細胞より分化誘導したMyoR陽性細胞を3種類の慢性腎不全モデルに移植し、腎機能や組織障害に対する再生作用を比較し、ヒトiPS細胞を用いた新規CKD治療法開発をめざす基礎データを収集する。平成27年度においては、iPS細胞の樹立およびMyoR陽性腎臓組織幹細胞への分化誘導を行った。A:マウス腎構成細胞および線維芽細胞より、10-20の新しいiPS細胞クローンを樹立した。I)Plate E法1ウイルス産生:山中4因子を導入する為にPlate E細胞に4因子のベクターとpSVGL-1をtransfectionし、48時間御に得られたウイルスを回収する2遺伝子導入:Polybrene 4μg/mlの存在下で、24時間ウイルス液中で培養し、導入する。3コロニー選択:一日おきに培地を交換し、21日コロニー形成を観察し、コロニーを選択する。4未分化能の確認:クローンの未分化能をPCR、FACSで評価し、クローンを選択する。FACS操作による組織幹細胞の分離が当初予定より困難であり、進捗にやや遅れが生じている申請者らは、マウス腎臓に存在する組織幹細胞はMyoRを高発現し、AKIモデルにMyoR陽性細胞を移植することにより、腎機能が回復することを報告した(J Cell Biol 2005, Stem cells 2007)。申請者らはこれまで、AKIモデルにおけるMyoR陽性細胞の腎保護・腎再生作用を方向してきたが、AKIは可逆的疾患であり、臨床的に治療法は確立している。即ち、MyoR陽性細胞を用いた腎臓再生医療の実現には、CKDモデルでの再生作用を明らかにすることが必須である、本研究では3種類のCKDモデルを作製し、MyoR陽性細胞の移植による再生作用を検証する。具体的には申請者らが論文報告してきたThy1腎炎モデル(Eur J Pharmacol. 2011)、UUOモデル(AJP Renal Physiol. 2010)、BSA負荷モデル(Kidney Int. 2005)を用いる。iPS細胞の樹立およびMyoR陽性腎臓組織幹細胞への分化誘導は比較的順調に進んでいる。申請者らは、マウス腎臓に存在する組織幹細胞はMyoRを高発現し、AKIモデルにMyoR陽性細胞を移植することにより、腎機能が回復することを報告した(J Cell Biol 2005, Stem cells 2007)。本研究では、iPS細胞からMyoR陽性腎臓組織幹細胞を分化誘導し、これをCKDモデルに移植することにより、iPS細胞を用いた新しい腎臓再生療法の可能性を検証する。1)マウス腎臓構成細胞(上皮、尿細管細胞、メサンギウム細胞)および線維芽細胞からiPS細胞を樹立し、MyoR陽性腎臓組織幹細胞への分化誘導を試みる。MyoR陽性腎臓組織幹細胞分化誘導はepigenetics制御薬の処理後、FACS解析により評価し、最適化する。

2)3種類のCKDモデル(Thy1腎炎モデル、UUOモデル、BSA負荷モデル)を作製し、同系統マウス腎臓組織からFACS分離したMyoR陽性腎臓組織幹細胞の移植効果を検証する。3)線維芽細胞由来iPS細胞から分化誘導したMyoR陽性腎臓組織幹細胞を3種類のCKDモデルに移植し、腎機能、組織障害を指標に、腎臓再生作用を検証する。iPS細胞からMyoR陽性を指標に、腎臓組織幹細胞を分化誘導し、腎臓組織幹細胞移植のCKDモデルにおける腎臓再生作用を検証した。具体的には、腎臓組織からFACS分離したMyoR陽性細胞、iPS細胞より分化誘導したMyoR陽性細胞を3種類の慢性腎不全モデルに移植し、腎機能や組織障害に対する再生作用を比較した。再現性の問題は残るものの、MyoR陽性細胞は腎臓機能の回復作用を持つことが示唆され、ヒトiPS細胞を用いた新規CKD治療法開発をめざす基礎データとなりうる成果と考えられる。本年度は、FACSの専門技術員を採用し、研究計画の遅れを取り戻す。3種類のCKDモデルを用い、治療効果を生化学的(血液データ:BUN, CRTNN)、組織学的(組織染色)に評価する。、UUOモデル:AJP Renal Physiol. 2010、BSA負荷モデル:KidneyInt. 2005&#160;)に準じて作製する。2,前述の2段階FACS sortingにより、同系統マウス腎臓組織からMyoR陽性腎臓組織幹細胞を分離し、3種類CKDモデルに細胞移植を行う。細胞移植の方法としては、尾静脈投与、腎臓脈投与の2つの方法を試みる。3, MyoR陽性腎臓組織幹細胞投与後、2週毎に採血を行い、8週後には腎臓組織の染色により、効果を検証する。4,平成28年度では、iPS細胞から分化誘導したMyoR陽性腎臓組織幹細胞について、2-3を同様に行い、腎臓組織からFACS分離したMyoR陽性腎臓組織幹細胞との効果を比較検討する。再生医療FACS操作に問題があり、適正条件設定に時間を要し、次年度に適正条件で行うこととした為。当初予定より実験成果が順調に得られた為、技術補佐員の雇用が不要となった為、当該年度の使用金額が減少した。次年度ではFACS専任技術院を採用し、研究の遅れを取り戻す。次年度では上記金額を有効に使用し、in vivoの実験を慎重に進める予定である。
血管炎症候群の分子メカニズムの解析と新たな病理形態学的基盤の確立

近年の血管細胞生物学の進歩と血管炎症候群の病理・発症機構における問題点とのギャップを埋めてゆくための統合的研究について、下記プロジェクトを遂行した。1)血管構成細胞が発現する形質の分子病理学的解析:細胞間・分子間のクロストーク(接着分子発現パネル、ヒスタミン、NO、アポトーシス、血管リモデリング)、血管新生(遺伝子発現動態、FGF-2/VEGF、血管内皮細胞分化経路、3次元構造解析)、疾病特異的病理形態(IAAA、肺動脈叢状血管症、高安動脈炎、MPA、膠原病の肝内血管炎、動脈硬化、栄養血管炎)2)宿主の血管障害機構、修飾要因の解析:ANCA(血管障害分子機構、血管炎の臓器・組織分布、腎糸球体病変のバリエーション、高安動脈炎)、血清因子(抗血管内皮細胞抗体、リウマトイド因子、抗リン脂質抗体症候群、血管内皮細胞貪食抗体)、T細胞クロナリティー(巨細胞性動脈炎、病的動態機序、高安動脈炎、動脈硬化)、リソソーム酵素(川崎病)3)血管炎モデル動物による解析:川崎病モデル(C. albicans菌体抽出物誘導モデルマウス、MPOノツクアウトマウス)、ウイルス介在性血管炎(HTLV-I env-pX遺伝子導入ラット、HCMV-IE遺伝子導入マウス)、MRL膠原病血管炎マウスモデル(IRF-1遺伝子導入、ケモカインアンタゴニストウイルスベクター導入による血管炎抑制)4)ゲノム解析:高安動脈炎(HLA遺伝子多型、IKBL1制御領域のSNP)、地理病理学的解析(高安動脈炎)、MRL膠原病血管炎モデルマウス(感受性遺伝子座・位置的候補遺伝子、血管キャリバー特異的遺伝子座、血管炎リコンビナントインブレッドマウス)、川崎病モデルマウス(血管炎抑制遺伝子座)近年の血管細胞生物学の進歩と血管炎症候群の病理・発症機構における問題点とのギャップを埋めてゆくための統合的研究について、下記プロジェクトを遂行した。1)血管構成細胞が発現する形質の分子病理学的解析:細胞間・分子間のクロストーク(接着分子発現パネル、ヒスタミン、NO、アポトーシス、血管リモデリング)、血管新生(遺伝子発現動態、FGF-2/VEGF、血管内皮細胞分化経路、3次元構造解析)、疾病特異的病理形態(IAAA、肺動脈叢状血管症、高安動脈炎、MPA、膠原病の肝内血管炎、動脈硬化、栄養血管炎)2)宿主の血管障害機構、修飾要因の解析:ANCA(血管障害分子機構、血管炎の臓器・組織分布、腎糸球体病変のバリエーション、高安動脈炎)、血清因子(抗血管内皮細胞抗体、リウマトイド因子、抗リン脂質抗体症候群、血管内皮細胞貪食抗体)、T細胞クロナリティー(巨細胞性動脈炎、病的動態機序、高安動脈炎、動脈硬化)、リソソーム酵素(川崎病)3)血管炎モデル動物による解析:川崎病モデル(C. albicans菌体抽出物誘導モデルマウス、MPOノツクアウトマウス)、ウイルス介在性血管炎(HTLV-I env-pX遺伝子導入ラット、HCMV-IE遺伝子導入マウス)、MRL膠原病血管炎マウスモデル(IRF-1遺伝子導入、ケモカインアンタゴニストウイルスベクター導入による血管炎抑制)4)ゲノム解析:高安動脈炎(HLA遺伝子多型、IKBL1制御領域のSNP)、地理病理学的解析(高安動脈炎)、MRL膠原病血管炎モデルマウス(感受性遺伝子座・位置的候補遺伝子、血管キャリバー特異的遺伝子座、血管炎リコンビナントインブレッドマウス)、川崎病モデルマウス(血管炎抑制遺伝子座)1)血管細胞の分子病理学的形質:ウイルスの関与について、ヒトERV3およびHTLV-1遺伝子導入ラット(吉木)、ヒトCMV前早期発現遺伝子過剰発現マウス(居石)を用いて解析した。細胞間、分子間のクロストークについては、皮膚由来血管内皮細胞株によるin vitro血管新生モデルを用いて炎症状態での接着分子群発現動態を解析した。(宮地)疾病特異的形態像は、高安動脈炎のvasa vasorum血管樹の構成、その血管内皮細胞の接着分子の発現を解析した。(伊藤)2)宿主の血管障害機構、修飾要因:肺高血圧における肺血管炎発症機構を内皮細胞障害機序との関連で解析した。(由谷)抗MPO抗体関連血管炎の病変分布と病理学的特性(中林)、抗リン脂質抗体症候群での血管病変の特性(松本)を解析した。膠原病患者血清による血管内皮細胞のアポトーシス誘導能について(澤井)、顕微鏡的多発動脈炎の糸球体腎炎との関連(秋草)、非定型的高安動脈炎症例による高安動脈炎の形態学的特性(能勢)について検討した。3)血管炎モデル:患児から得たC.albicans菌体抽出物でマウスに誘導される川崎病モデルの免疫組織学的解析(直江、)HTLV-I env-pX遺伝子導入ラットモデルでの局所リンパ球のTCRレパトアの解析を行った。(吉木)ヘルペスウイルス誘導動脈炎モデルで、炎症の制御に関わると考えられるPPARαの役割につきそのノックアウトマウスを用いて解析した。(沼野)MRL/1prマウスへのIRF-1遺伝子の導入による血管炎発症抑制機構を明らかにした。(能勢)4)ゲノム解析:高安動脈炎におけるHLA遺伝子近傍の領域を対象にタンデムリピートマーカーを用いてのリンケージ解析を行を行った。(沼野)MRL/1prループスマウスの血管感受性遺伝子座をマップし、その位置的候補疾患遺伝子を解析した。(能勢)

5)地理病理学的特異性:川崎病についてハワイ日系人と中国の疫学的、病理学的解析を行った(直江)。高安動脈炎病理像の地理的バリエーションについて検討した。(沼野)近年の血管細胞生物学の進歩と、血管炎症候群の病理や発症機構における問題点とのギャップは大きく、これを埋めてゆくための統合的な研究を昨年度に引き続き行い、今年度は特に以下の新たな成果を得た。1)宿主の血管障害機構については、原発性肺高血圧での肺動脈叢状血管症の成り立ちに血管炎が関与する事実を明らかにし(由谷)、高安動脈炎の一部に抗MPO抗体が関与する可能性(中林)、大型血管炎にウイルスによるvasa vasorumの血管炎が関与する可能性(沼野)、結節性多発動脈炎を主とする膠原病における肝内血管炎の発症頻度(松本)、ANCA関連血管炎症候群の肺開胸生検例(能勢)を解析した。2)モデル動物による解析では、HTLV-I env-pX遺伝子導入ラットの血管炎発症における胸腺間質細胞の重要性(吉木)、HCMV前早期発現遺伝子を血管壁に特異的に発現するトランスジェニックマウスや、新たに作出した組換えセンダイウイルスベクターの有用性(居石)を示した。また、MRL/lprマウスへのIRF-1遺伝子の導入による血管炎発症抑制機序(能勢)、MPOノックアウトマウスを用いての川崎病モデル(本症患児由来C.albicans菌体抽出物で誘導される血管炎)(直江)を解析した。また、新生血管先端の三次元構造を解析する新たな方法を開発した(藤原)。4)ゲノム解析では、MRL/lprマウスの血管感受性遺伝子座をマップし、その位置的候補疾患遺伝子としてCD72 cDNA多型を明らかにし、また、血管炎における血管キャリバー特異的な遺伝子座の存在を示した(能勢)。近年の血管細胞生物学の進歩と、血管炎症候群の病理や発症機構における問題点とのギャップを埋めてゆくための統合的な研究において、今年度は、各プロジェクトに以下の新たな成果を得た。1)血管構成細胞の病的形質解析についは、病的血管新生におけるVEGF、FGF-2を中心とした解析(居石)、結合組織細胞の血管内皮細胞への分化経路の発見(藤原)、ヒスタミンによる血管内皮透過性制御機構についてのマイクロアレイを用いた解析(宮地)、2)血管障害機構の解析については、ANCAと血管炎との関連における疾患多様性の指摘(中林)、川崎病冠状動脈障害における好中球elastase, MMP-9の関与(直江)、抗リン脂質抗体症候群、顕微鏡的多発動脈炎における血管炎・臓器病変並びに皮膚血管炎の病理学的特性(松本)、高安動脈炎における浸潤細胞、特にS100陽性細胞の重要性(由谷)、MCTDでの肺高血圧発症機序における抗血管内皮細胞抗体の意義(澤井)、血管内皮細胞の抗体貧食現象の分子機構と血管炎との関連(能勢)、3)血管炎モデル動物からは、HTLV-I env-pX遺伝子導入ラットの血管炎発症機序における胸腺間質細胞の重要性の発見(吉木)、HCMV前早期発現遺伝子トランスジェニックマウスや、新たな組換えセンダイウイルスベクターの血管炎研究への展開(居石)、MRL/Lprマウス血管炎におけるケモカインの発現とケモカインアンタゴニストを用いての血管炎抑制効果の発見(長谷川)、4)ゲノム解析については、高安動脈炎におけるHLA遺伝子近傍の領域のリンケージ解析でのIKBLl制御領域のSNPの発見(小林)、川崎病モデルとしてのCandida albicans誘導マウス系統的血管
精密地下構造調査と地盤変動検出による水蒸気爆発型噴火の可能性評価

過去に水蒸気爆発を繰り返し、近年火山活動が活発化している立山火山地獄谷において、比抵抗構造調査、地盤変動解析、熱観測、温泉水分析を実施した。その結果、水蒸気爆発を繰り返してきた火山に特有のキャップ構造(地表付近のキャップロックと蒸気溜り)が認められ、その地下浅部は、高温の状態であることに加えて、圧力が高まった状態にあることが確認された。また、地獄谷で湧出している温泉水は、マグマ性流体と天水との混合で生成されており、地下浅所にて3種類の温泉水に分化していることが明らかになった。これらのことから、立山地獄谷は、水蒸気爆発の発生場としての要件を満たしていると考えられる。平成25年度は、年次計画に従って、【ア】比抵抗構造調査、【イ】微細構造調査、【ウ】InSAR画像の解析、【エ】地中温度観測を実施した。項目【ア】については、9月に地獄谷を横断する8ヶ所でAMT法を用いた調査を行った。【イ】については、当初予定していた高密度電気探査ではなく、スリングラム法による電磁探査を9月10月にかけて行った。【ウ】については、現在運用を終えているALOS衛星により取得された過去のデータ(20062011年)を使用してInSAR解析を行った。【エ】については連続観測を2箇所で実施している。比抵抗構造調査からは、地獄谷を横断する二次元比抵抗断面が得られた。その結果、地獄谷の直下には低比抵抗体が広がり、その下500m以深では高比抵抗体が存在することがわかった。また、相対的に低い比抵抗値を示す領域が、高比抵抗体を割るように地獄谷浅部へと伸びている。浅部の低比抵抗体は、より低比抵抗を示す上部と、相対的に高比抵抗の下部に別れており、上部は熱水を含んだ粘土混じりの堆積層、下部は、熱水に高温のマグマ性ガスが付加されたものであると解釈した。粘土層は透水性が悪いため、この低比抵抗体上部が、下部に存在する火山ガスを留める蓋の役割を果たしている。深部にある高比抵抗体は、地獄谷周辺に広く露出する基盤の花崗岩であり、この基盤岩を割り浅部低比抵抗体へと伸びる相対的低比抵抗の領域は、火山ガスの供給路である可能性がある。InSAR解析からは、地盤変動を捉えるには未だ至っていないが、弥陀ヶ原付近のみが良く干渉して計測可能であることが確認できた。今後変動が生じた場合には、InSAR解析によって地盤変動が捉えられる可能性が高い。以上より、地獄谷直下には水蒸気爆発の発生場となりうる構造が500m以浅の極浅部に認められたが、これまでのところ地盤変動を伴うような顕著な圧力増加はないと思われる。平成26年度は、年次計画のうち、【ア】比抵抗構造調査、【ウ】InSAR画像の解析、【エ】地中温度観測を実施した。項目【ア】については、9月に地獄谷内外の17ヶ所でAMT法を用いた調査を行った。【ウ】については、ALOS-2衛星の打ち上げが2014年5月にずれ込んだため、現在運用を終えているALOS衛星により取得された過去のデータ(20072010年)を使用して詳細なInSAR解析を行った。【エ】については連続観測をひきつづき2箇所で実施している。また、このほか計画にはなかったが、温泉水の調査を行った。比抵抗構造調査からは、合計25点のデータを用いて3次元比抵抗構造を推定した。その結果、地獄谷直下に厚さ50m程の低比抵抗帯が推定され、キャップロックとして作用する熱水変質岩石を多く含む領域と解釈した。地獄谷内の活発な噴気・温泉活動が見られる地域では、キャップロックの下部に比抵抗値の若干高い領域が推定され、ガス溜りを形成していると思われる。この結果は、昨年度推定した2次元比抵抗構造の結果と整合的であり、キャップ構造の広がりを押さえることができた。InSAR解析からは、地獄谷で膨張性地殻変動が検出された。変位の時系列データは、ほぼ直線状に推移しており、最低でも2010年まではほぼ一定速度で時間的に安定した変動をしていたことがわかった。この変動領域は、地表で噴気・温泉活動が見られる地域と一致し、最大4cm/yrに達している。この変動を説明するモデルとして、深さ100mでのシル状の矩形クラック1枚の開口が推定された。温泉水のpH、電気伝導度、湧出温度の測定を地獄谷内の約50ヶ所で行った。その結果、地獄谷のほとんどの温泉水がCl-SO4型の強酸性熱水で、いくつかの群を作って湧出しており、それぞれの温泉群の特徴は異なるが、化学組成から地下浅所までは、単一の熱水流体であることがわかった。平成28年度は、年次計画のうち【ア】3次元比抵抗構造モデルの構築【イ】微細構造調査【ウ】InSAR画像解析、【エ】地中温度・熱映像観測を行った。さらに、前年度から実施している【オ】温泉水分析も引き続き行った。【ア】昨年度までに実施したAMT法調査のデータを用いて3次元比抵抗構造モデルを推定した。その結果、2次元解析で推定されたキャップ構造が3次元構造モデルでも検出された。キャップの下の蒸気溜りは【ウ】で検出された地盤変動源の位置と概ね一致した。【イ】地獄谷を横断する

2測線(測線長500mおよび測線長300m)において高密度電気探査を実施した。AMT法の解析では一様に低比抵抗として推定されたキャップロックとして解釈された層が不均質な構造を示すことがわかった。【ウ】2007年から2010年の非積雪期に撮像されたALOS衛星のSAR画像を用いた解析の結果、膨張性の地盤変動が検出された。開口シルを仮定したモデルでフィッティングしたところ、主な開口は鍛冶屋地獄周辺直下のごく浅部(深さ50-100m)の局所的な領域に求まり,最大約10cm/yrの開口速度が見積もられた。ALOS-2衛星のデータ解析も行ったが、使用可能なデータが約1年間しかないため、いまのところ有意な変動は得られていない。【エ】熱観測からは、地獄谷の活発な噴気地帯で依然として沸点を超える温度の噴気が出続けていること、活動域が全体的に地獄谷の東南東側へシフトしていることが推測された。【オ】地獄谷の全ての温泉水の水同位体比は天水との混合線上にきれいに並ぶものの、組成分析からは、昨年度に採取した温泉水で定義したCl, Cl-SO4, SO4の3つのタイプへの明瞭な分類はできなかった。これは、熱水の気相に起源を持つCLタイプの温泉水の温度が低下したためではないかと考えている。過去に水蒸気爆発を繰り返し、近年火山活動が活発化している立山火山地獄谷において、比抵抗構造調査、地盤変動解析、熱観測、温泉水分析を実施した。その結果、水蒸気爆発を繰り返してきた火山に特有のキャップ構造(地表付近のキャップロックと蒸気溜り)が認められ、その地下浅部は、高温の状態であることに加えて、圧力が高まった状態にあることが確認された。また、地獄谷で湧出している温泉水は、マグマ性流体と天水との混合で生成されており、地下浅所にて3種類の温泉水に分化していることが明らかになった。これらのことから、立山地獄谷は、水蒸気爆発の発生場としての要件を満たしていると考えられる。・InSAR解析から膨張性地盤変動が検出された:既に運用を終えたALOS衛星で撮影された画像の通常解析では、顕著な地盤変動は検出されなかったが、精度を高めた解析を行ったところ、地獄谷の中心部で膨張性地盤変動が検出された。変動域は局所的でおおよそ数百mの広がりにとどまり、その広がりから、変動をもたらす力源はごく浅部にあることが示唆された。変動源の位置は、比抵抗構造から蒸気溜りと解釈しているやや高比抵抗の領域に一致しており、高温の状態であることに加えて、圧力が高まった状態であることも確認された。すなわち、当初の研究目的である水蒸気爆発の発生場としての要件を満たしていることがわかった。・地獄谷の噴気温泉活動を支配しているのが表層の50mの低比抵抗層であることが示唆された:当初予定になかった温泉水の化学分析等を行った結果、地獄谷で湧出している温泉水は、地下浅所にて分化していることが明らかになった。比抵抗構造解析の結果と比較すると、表層付近の厚さ50mほどの低比抵抗層が地下水との分化・混合過程に関与していることが示唆された。この低比抵抗層は、キャップロックとして作用しており、水蒸気爆発発生の鍵を握っていると予想される。・高精度の3次元比抵抗構造が推定できた:天候に恵まれたこともあり、平成26年度の比抵抗構造調査も良質のデータ取得ができた。その結果、高精度の3次元比抵抗構造の推定ができた。また、2次元比抵抗構造の結果については、既に国際学術誌で出版済みである。以上の結果を分担者で持ち寄り、26年度末に検討会を開催することができた。火山電磁気学
第二言語における節連接の習得とその明示的指導による外国語教育への応用

研究初年度は、条件節や理由節を含む様々な節連接のうち、特に時間関係を表す英語のwhen節に着目した。これは、when節が(少なくとも日本の公的英語教育では)比較的学習の初期に導入される従属節の構造で、英語の「節の主従化」傾向と日本語の「節の並列」傾向の相違を追求する試金石となる見込みがあるからである。データ収集については、まず大学生を対象に和文英訳によるサンプリングを行い、オンラインの学習者コーパスのデータとも比較してその特徴を分析した。主節に比べwhen節を正しく産出できる割合はかなり低く(サンプリングでは14.6%)、その原因はwhen節中の定形動詞の形態エラーに集中している。このエラー傾向は母語と学習中の言語の従属節の統語構造の相違に起因すると仮定した。さらに、英語が時制の一致が義務的であるのに対し、日本語では同様の一致が見られないという類型論的な相違にも着目し、生成文法に基づく第二言語習得(Generative SLA)の枠組みで分析を進めた。分析の際に必要となる、when節の構造構築に必須の形式素性を、whenが生ずる他の構文(疑問文、自由関係節)の性質をもとに特定し、先行研究を踏まえ、構造上when節は空のD/P主要部とwh句のCPが併合されたDP/PPであることを提案した。研究課題に直接関係する事項ではないが、初年度の取り組みに興味を持ち協力してくれた学生が別の構文(受動文)を取り上げ同様の理論的枠組みで調査・研究を実施し、海外で成果を発表する機会を得た。統語特性以外にも、言語間の機能的特徴(例えば視点制約)の違いも文法項目の習得や実際の産出に影響する可能性があることが示唆された。異動により当初予定していた留学生を対象とする多言語調査ができなかったものの、対象を日本人英語学習者に絞り日英比較統語論の観点から第二言語習得を調査することにした。海外開催の学会・研究会での成果発表が2件あり、特にドイツ・ブラウンシュバイクで開催された研究会では生成文法に基づくSLA研究の最前線で活躍する研究者やヨーロッパ諸言語の専門家から貴重なフィードバックを得ることができた。発表論文は1件のみで、口頭発表の内容を発展させたものを年度末に論文の形で公表することができた。次年度はさらに成果公表の機会を増やし、研究成果の具体的な応用につなげたい。初年度に整理したwhen節の統語特性や形式素性をもとに、対応する日本語の時間節の特性と比較し、生成文法に基づく第二言語習得の観点から英語のwhen節の習得を理論的に説明する。理論研究から得られた知見を英文法の講義に活かし、節連接を含む文法事項の明示的な指導を実施する。明示的指導の効果検証を踏まえ、研究内容を応用した成果物として中級程度の英語力のある大学生向けの英文法テキストを執筆する。
Kuタンパク質のDNA二本鎖切断末端の認識・結合機構の解析

DNA修復酵素であるKuタンパク質のDNA二本鎖切断末端認識・結合機構を、計算化学的手法および細胞生物学的手法を用いて解析した。Ku-DNA間の結合力を推定可能なKu-DNA複合体の分子モデルを構築し、また、結晶構造解析において分子構造が不明な領域を補完した分子モデルを用いて、この領域にDNAとの結合に重要な役割を果たすと考えられる部位がある事を明らかにした。また、これらの領域の機能を実際に確認するためのKu欠損培養細胞を用いた新たな実験系も構築した。Ku70の両末端に結晶構造解析からでは位置が特定できない領域(N末端側33残基,C末端側71残基)を補完した分子モデルを設計した。まず、Kuタンパク質のリング中に40merの2本鎖DNA分子を挿入し、Ku70のC末端側にあり、分子構造が既知のSAPドメイン(約50残基)を、DNA近傍に、分子表面に最も正電荷が集まっている面をDNAに向けて配置した後、SAPドメインとKuタンパク質との間を残りのアミノ酸(約20残基)で繋いだ。次に、Ku70のN末端側に33アミノ酸残基をDNA分子と干渉しないような位置に配置し、エネルギーの極小化を行った。作成した分子モデルに対して分子動力学シミュレーションを実行し、5ナノ秒間の挙動を観察したところ、これまで特定の構造をとらないと予想されていたKu70のN末端、およびC末端側のSAPドメインと結晶構造で判明している領域とを結ぶスペーサー領域にDNAと相互作用する部位がある可能性が示唆された。そこで本年度は、上記部位がDNAと結合した現象が初期構造による偶発的な事象か否かを、SAPドメインの配位位置、およびN末端側のペプチド鎖の初期構造を変えた分子モデルを用いて詳細に検証する予定である。また現在、本シミュレーションで新たにDNAと相互作用すると予想された候補部位のアミノ酸を別のアミノ酸と置換した組換えタンパク質を合成中である。今後、組換えタンパク質とDNA分子との結合能を実験によって測定し、シミュレーションの結果と比較する予定である。2つのサブユニット(Ku70,Ku80)から構成されるKuタンパク質には結晶構造解析からでは位置が特定できない領域が存在する。このうちKu70のN末端側33残基,C末端側71残基を補完した分子モデルを構築し、分子動力学シミュレーションを行い、DNAとの結合能に関与するアミノ酸部位を予測した。一昨年までの結果からKu70のN末端、およびC末端側のSAPドメインと結晶構造で判明している領域とを結ぶスペーサー領域にDNAと相互作用する部位がある事が示唆された。このDNA相互作用部位には3つのリジン残基(K539,K542,K544)が存在し、これらのリジン残基がDNA分子と静電気力によって相互作用していると考えられる。昨年度は予想されたDNA相互作用部位の挙動を観察する為に、SAPドメイン、およびスペーサー領域の位置を変えた分子モデルを複数作成し、それらを初期構造としてナノ秒オーダーのシミュレーションを繰り返し行った。その結果、3つのリジン残基が存在する領域は、DNAだけでなくKu80上のアスパラギン酸残基(D369,D370)とも相互作用する可能性が示唆された。本年度は、これらの候補残基のDNA末端認識機構における役割を解析する。また、候補部位のアミノ酸を別のアミノ酸と置換した組換えタンパク質を合成し、DNA分子との結合能を実験によって検証することでシミュレーションの結果と比較する。Kuタンパク質には結晶構造解析では位置が特定できない領域が存在する。このうち、Kuタンパク質を構成する2つのサブユニットの1つKu70のC末端領域のDNA結合過程における役割を解析する為に、Ku70のN末端側33残基,分子構造が既知のSAPドメインを含むC末端側71残基を補完し、40bpの2本鎖DNA分子を挿入したKu-DNA複合体モデルを設計した。DNAに対するSAPドメインの配位位置、およびN末端側のペプチド鎖の初期構造を変化させ、ナノ秒オーダーの分子動力学シミュレーションを繰り返したところ、これまで特定の構造をとらないと予想されていたSAPドメインと結晶構造が判明しているKu70の主要領域とを繋ぐリンカー部のリジン残基が集中した領域(K_<539,542,544>)が、DNAと強く相互作用することが判明した。SAPドメインは、DNAと結合していない状態ではKu80と相互作用し結晶構造中の位置が特定されているにもかかわらず、Kuタンパク質がDNAと結合すると位置が特定できなくなることが判明している。今回行ったシミュレーションの結果は、Ku70のC末端側がDNAと結合する際にKuの中心部から離れた位置でDNAと相互作用するように移動した可能性を示唆している。また同定したリンカー領域中のDNA作用部位は同時にKu80のアスパラギン酸残基(D_<369,370>)とも相互作用することも予想された。
糖尿病網膜症の発症におけるTh細胞の関与およびTh細胞を中心とした病態の解明

近年、糖尿病網膜症(DR)の病態に炎症が関与することが知られ、我々は増殖糖尿病網膜症(PDR)の硝子体中には、炎症性サイトカインであるTNFαの他、Th2細胞、Th17細胞から産生されるサイトカインも有意に含有されていることを我々は明らかにした.本研究では、PDRの硝子体中で増加していたIL-4、IL-10、ILー17A、IL-22、およびTNFαが簡便に採取可能な前房水中においても検出されるか否か、また硝子体内濃度との相関について検討した.その結果、IL-17AはPDR患者の前房水中にも検出され、その濃度は硝子体内濃度と相関していたが、検出率は硝子体液と比較して有意に低く、また硝子体内サイトカインにみられたIL-17AとIL-10、IL-22、またはTNFαとの有意な相関も前房水中のサイトカインにはみられなかった.これらのことから、前房水中のIL-17Aは、PDRの病態を反映する硝子体内IL-17Aのマーカーとして適当ではないことが示唆された.一方、動物モデルの研究では、糖尿病を自然発症し、rd8遺伝子変異のないAkitaマウスとTh17細胞優位の免疫反応を有するIFN-γ欠損マウス(GKOマウス)とを掛け合わせたAkita x GKOマウスの作成に成功した.網膜、および脾臓におけるVEGF、ICAM-1、Th1細胞への分化を促進する転写因子であるT-bet、Th2細胞へのGATA-3、Th17細胞へのROR-γTの発現を定量的PCRで解析したところ、Akitaマウス、GKOマウスと比較してAkita x GKOマウスではVEGF、ICAMー1、およびROR-γTの有意なmRNA発現亢進が網膜および脾臓でみられた.また、9週齢のAkita x GKOマウスの網膜で、rd8遺伝子変異のないAkitaマウスではみられない蛍光眼底造影で過蛍光となる白斑、網膜新生血管を認めた.近年、糖尿病網膜症(DR)の病態に炎症が関与することが知られ、増殖糖尿病網膜症(PDR)の硝子体中には、炎症性サイトカインであるTNFαの他、T helper (Th) 2細胞から産生されるサイトカインであるIL-4およびIL-31, Th17細胞から産生されるIL-17AおよびIL-22が黄斑上膜、黄斑円孔、またはサルコイドーシスぶどう膜炎と比較して有意に高濃度で含有されていることを我々は明らかにした.今回我々は、簡便かつ繰り返し採取可能な前房水においてこれらのサイトカインが検出されるか否か、また硝子体内濃度と相関がみられるかについて検討した.その結果、IL-17AはPDR患者の前房水中にも検出され、その濃度は硝子体内濃度と相関していたが、検出率は硝子体液と比較して有意に低く、また硝子体内サイトカインにみられたIL-17AとIL-10、IL-22、またはTNFαとの有意な相関も前房水中のサイトカインにはみられなかった.これらのことから、前房水中のIL-17Aは、PDRの病態を反映する硝子体内IL-17Aのマーカーとして適当ではないことが示唆された.臨床研究に関しては、十分な検体採取、解析を行うことができ、上記の結果を得た.本結果を国内学会、国際学会で発表し、以下の科学雑誌に掲載予定でる.しかし、動物実験は、GKO x Akitaダブルノックアウトマウスの作成に時間を要し、昨年度に開始することができなかった.近年、PD-1, CD153分子を発現しているメモリー型T細胞が加齢とともに増加し、免疫老化への関与が指摘されている.これらのT細胞は老化T細胞と名付けられ、老化T細胞は、抗原刺激に対する増殖能は低下しているが、大量のオステオポンチン(OPN)を産生する.3)Th細胞は、サイトカインを介した種々の機能により、IL-12によって活性化し、IFN-γを産生するTh1細胞、IL-4によって増殖し、B細胞の活性化、抗体産生細胞へのクラススイッチを促すTh2細胞、IL-23によって増殖し、IL-17を産生し、マクロファージの組織破壊作用に関与するTh17細胞、そして、IL-10, TGF-βを産生し、他のT細胞の活性化を抑制する制御性T細胞の4種類に大別されるが、老化に伴い、Th1、Th2細胞の機能は低下し、Th17細胞が増加する.そして、増殖糖尿病網膜症(PDR)患者の末梢血中ではOPNが増加していることが報告されている.我々はこれまでに、PDR患者の硝子体液中には、炎症性サイトカインであるTNFαの他、T helper (Th) 2細胞から産生されるサイトカインであるIL-4およびIL-31, Th17細胞から産生されるIL-17AおよびIL-22が黄斑上膜、黄斑円孔、またはサルコイドーシスぶどう膜炎と比較して有意に高濃度で含有されていることを明らかにした.これらの結果から、PDRの発症には老化Th17細胞の関与が示唆され、今回我々は、PDR患者の硝子体液中のOPNを測定したところ、その血清の約10倍の濃度で存在すること、サルコイドーシス、黄斑上膜の硝子体液中の濃度よりも有意に高値であることを認めた.本研究で得られた結果を国内、国際学会で発表し、以下の科学雑誌に掲載された.

動物実験関しては、糖尿病を自然発症するAkitaマウスとTh2, Th17細胞優位の免疫反応を有するIFN-γ欠損(GKO)マウスを交配させたAkita x GKOマウスを生産することができた.まだ、十分な解析はできていないが、9ヶ月齢のAkita x GKOマウスは、対照の野生型マウス、GKOマウス、またはAkitaマウスと比較して、糖尿病網膜症の発症を示唆する白血球の網膜血管への吸着が更新していること、Akitaマウスにはみられない無灌流領域、網膜白斑の出現を認めている.近年、糖尿病網膜症(DR)の病態に炎症が関与することが知られ、我々は増殖糖尿病網膜症(PDR)の硝子体中には、炎症性サイトカインであるTNFαの他、Th2細胞、Th17細胞から産生されるサイトカインも有意に含有されていることを我々は明らかにした.本研究では、PDRの硝子体中で増加していたIL-4、IL-10、ILー17A、IL-22、およびTNFαが簡便に採取可能な前房水中においても検出されるか否か、また硝子体内濃度との相関について検討した.その結果、IL-17AはPDR患者の前房水中にも検出され、その濃度は硝子体内濃度と相関していたが、検出率は硝子体液と比較して有意に低く、また硝子体内サイトカインにみられたIL-17AとIL-10、IL-22、またはTNFαとの有意な相関も前房水中のサイトカインにはみられなかった.これらのことから、前房水中のIL-17Aは、PDRの病態を反映する硝子体内IL-17Aのマーカーとして適当ではないことが示唆された.一方、動物モデルの研究では、糖尿病を自然発症し、rd8遺伝子変異のないAkitaマウスとTh17細胞優位の免疫反応を有するIFN-γ欠損マウス(GKOマウス)とを掛け合わせたAkita x GKOマウスの作成に成功した.網膜、および脾臓におけるVEGF、ICAM-1、Th1細胞への分化を促進する転写因子であるT-bet、Th2細胞へのGATA-3、Th17細胞へのROR-γTの発現を定量的PCRで解析したところ、Akitaマウス、GKOマウスと比較してAkita x GKOマウスではVEGF、ICAMー1、およびROR-γTの有意なmRNA発現亢進が網膜および脾臓でみられた.また、9週齢のAkita x GKOマウスの網膜で、rd8遺伝子変異のないAkitaマウスではみられない蛍光眼底造影で過蛍光となる白斑、網膜新生血管を認めた.昨年度は、ヒト研究の結果が得られたが、動物実験がマウスモデルの作成に止まったため、本年度は動物を用いた研究を中心に以下の研究を行う.1.糖尿病網膜症(DR)自然発症の評価(1)野生型B6マウス、Akitaマウス、GKOマウス、およびAkita x GKOマウスを生後3ヶ月、6ヶ月、9ヶ月、12ヶ月目に屠殺し、眼球を摘出後、網膜伸展標本を作成する.lectinにて網膜血管を染色し、血管の糖尿病性変化を観察する.(2)生後12ヶ月目の野生型B6マウス、Akitaマウス、GKOマウス、およびAkita x GKOマウスの摘出眼球より網膜を採取する.網膜からRNAを抽出し、Th細胞の転写因子であるT-bet, GATA3, RORγt,およびTh細胞サイトカインであるIL-4,IL-6,IL-10, IL-17A, IL-21, IL-22, IL-31, IFN-γ,およびTNFαのmRNA発現をreal time PCRにより解析する.2.血管炎モデルでの評価(1)野生型B6マウス、AkitaマウスにKLHと不完全フロインドアジュバンド(IFA)を頸部皮下に摂取する.(2)免疫後、2週目に屠殺し、摘出眼球より網膜を採取する.網膜からRNAを抽出し、Th細胞の転写因子であるT-bet, GATA3, RORγt,およびTh細胞サイトカインであるIL-4,IL-6,IL
新規細胞表面分子Plxdc2を指標とする造血幹細胞の局在とそのニッチの解明

DNAマイクロアレイを用いて抽出した造血幹細胞特異的遺伝子の中で細胞表面分子のひとつ、Plexin domain containing 2 (Plxdc2)に着目した。Plxdc2:GFP knock inマウス骨髄を用いたフローサイトメトリー解析から全骨髄のわずか0.2%がPlxdc2陽性であることがわかった。さらにCD150と組み合わせることでわずか2つのマーカーのみで全骨髄のわずか0.01%の高純度の造血幹細胞集団を得ることができた。造血幹細胞はその内在性プログラムのみならず、周囲の特殊な環境下(ニッチ)で維持されていると考えられている。したがって、造血幹細胞の維持機構を解明するためには造血組織での造血幹細胞の局在を同定することが最も重要である。この考えに基づき、造血幹細胞を高純度で純化でき、かつ局在を同定しうる確実なマーカーを見出すことを目標としている。前年度にDNAマイクロアレイの手法を用いた解析の結果、成体マウス骨髄細胞中で造血幹細胞に特異的に高発現していたplexin domaincontaining 2 (Plxdc2)が実際に全骨髄細胞中わずか0.2%にしか発現しておらず、移植実験の結果から、全ての造血幹細胞はplxdc2陽性であることがわかった。次に他の既知の造血幹細胞マーカーと組み合わせた結果、plxdc2とCD150の2種類のマーカーの組み合わせのみで骨髄中の0.01%にまで純化できることが可能であることがわかった。このPlxdc2+CD150+細胞を一つ一つソートし、single cell移植を行ったところ、Plxdc2+CD150+細胞の約半数がレシピエント骨髄に生着し長期造血再構築能を有していた。すなわち、Plxdc2+CD150+細胞は約半数が造血幹細胞であることが強く示唆された。また、骨髄Plxdc2陽性細胞は造血幹細胞以外の細胞も含み、種々の解析の結果、それらの細胞はTh2サイトカインを産生する比較的均一な集団であることもわかった。したがって、造血幹細胞の維持機構を解明するためには、造血組織での造血幹細胞の局在を同定することが最も重要である。成体マウス骨髄血液細胞の中で造血幹細胞に特異的に高発現している遺伝子群をDNAマイクロアレイを用いて同定し、その中で細胞表面分子、plexin domain containing 2(Plxdc2)に着目した。まず、Plxdc2の造血細胞における発現をPlxdc2:GFPノックインマウスの骨髄を用いて検討した。驚くべきことに、フローサイトメトリーでは全骨髄中のわずか0.2%未満がPlxdc2陽性であり、その陽性画分は表面マーカー上、造血幹細胞集団と分化マーカー陰性IL-7Rα陽性集団に分けることができた。次に競合的骨髄再構築アッセイを行った。全骨髄をPlxdc2陽性、陰性に分けてセルソーターでソートし、それぞれを競合細胞とともに致死量放射線照射したレシピエントマウスに移植した。経時的に末梢血中のキメリズムを解析したところ、Plxdc2陽性細胞を移植した群でのみ生着を認めた。したがって、造血幹細胞は全てPlxdc2陽性であることが示された。次にフローサイトメトリーだけでなく免疫染色でも利用可能なシンプルな造血幹細胞の純化・同定法開発のために、Plxdc2に加える新たな陽性マーカーを探索した。その結果、CD150が最終的に候補として挙げられた。Plxdc2陽性CD150陽性細胞は全骨髄中のわずか0.01%しかなく、わずか2つの陽性マーカーのみで高純度の造血幹細胞集団を認識できることが強く示唆された。当初予定していた、(1)Plxdc2発現の確認と、Plxdc2を用いたHSCの純化、(2)発達段階のHSCにおけるPlxdc2発現解析、(3)抗Plxdc2モノクローナル抗体の作製、(4)Plxdc2の生理的役割を明らかにする、の4項目中(1)、(2)、(4)については概ね結果を得ている。(3)のモノクローナル抗体作製については、計画書に記載した通りにハイブリドーマを作製し、ELISAでスクリーニングを行い、陽性wellをPlxdc2過剰発現細胞株を用いてフローサイトメトリーでさらにスクリーニングを行い、限界希釈によっていくつかの陽性クローンを得た。しかし、それらのクローンを使って実際に生体マウスの骨髄を染色した場合に、これまでのところほとんど陽性細胞が得られていない。抗原の免疫法は極めて基本的な方法を採っており、その過程に問題はないと考えているが、今後は抗原の種類を変えるなどの工夫を検討している。

また、最近、Plxdc2は生体内では細胞外ドメインは切断されている、とする報告がいくつかなされており、細胞表面に対する抗体では認識できない可能性も出てきた。その場合、必然的に細胞外ドメインに対する抗体作製は不可能となるので、研究の遅れとはならない。平成23年度はある程度、当初の計画通りに実験を進めることができた。今年度は昨年度の成果について再確認するとともに、その結果に基づき、さらに研究を進める。当初から予定している実験計画を遂行するために必要な試薬やマウスの購入費・維持費に充てる予定である。
ミエリン疾患および肝線維化モデルラットにおける鉄代謝の病理学的役割の解明

ミエリン疾患および肝疾患の発病・進展に関わる鉄代謝の経時的変化を解析した.dmyミュータントラットの脱髄の病理発生には鉄蓄積およびそれに伴う酸化ストレスが関与するが, mvミュータントラットでは鉄蓄積の関与が低いことを明らかにした.チオアセトアミド誘発急性肝障害モデルラットでは,肝臓に一過性の鉄蓄積が引き起こされるが, hepcidinを中心とする各種鉄調節因子の機能亢進により,鉄代謝が正常に回復することを示した.肝線維化モデルラットでは,線維化の進展と一致して,肝鉄過剰症が生じることを明らかにした.ミエリン疾患および肝疾患の発病・進展に関わる鉄代謝の経時的変化を解析した.dmyミュータントラットの脱髄の病理発生には鉄蓄積およびそれに伴う酸化ストレスが関与するが, mvミュータントラットでは鉄蓄積の関与が低いことを明らかにした.チオアセトアミド誘発急性肝障害モデルラットでは,肝臓に一過性の鉄蓄積が引き起こされるが, hepcidinを中心とする各種鉄調節因子の機能亢進により,鉄代謝が正常に回復することを示した.肝線維化モデルラットでは,線維化の進展と一致して,肝鉄過剰症が生じることを明らかにした.難治疾患であるミエリン疾患の進展に関わる鉄代謝の病理学的役割を追究する目的で,2種の異なるミエリン疾患モデル動物(dmyラット,mvラット)を用いて,ミエリン疾患の形成期から進展期における鉄代謝変化を経時的に解析し,得られたデータを2種のモデル動物間で比較検討した.ミエリン病変部の鉄組織化学染色を実施したところ,脱髄モデルであるdmyラットにおいて,病変の進展と一致してグリア細胞に鉄の過剰蓄積が認められた.ミエリン低形成モデルであるmvラットでは,病変部に鉄蓄積はみられなかった.鉄代謝の維持に関わる各種鉄調節因子の発現動態をリアルタイムPCR法により解析したところ,dmyラットでは病変の進展と一致して,鉄貯蔵蛋白ferritinと抗酸化酵素hemeoxygenase-1の発現上昇が認められた.mvラットではこれらの因子の発現変化は認められなかった.dmvラットの脱髄病変部における鉄調節因子の発現細胞を同定するため,蛍光二重免疫染色を行ったところ,ferritinの発現はアストロサイトとオリゴデンドロサイトに認められ,鉄蓄積の分布と一致していた.また,病変部のオリゴデンドサイトにおいてheme oxygenase-1の発現上昇が認められた.以上より,dmyラットの脱髄の病理発生には鉄の過剰蓄積による酸化ストレスが関与することが示唆された.一方,mvラットのミエリン低形成の病理発生には鉄代謝変化の関与が低いことが示された,上記の実験に加えて,難治疾患である肝線維化の進展に関わる鉄代謝の病理学的役割を解明する目的で,肝毒性物質であるthioacetamide誘発肝線維化モデルラットの作製実験を進めている.難治疾患である肝線維化の進展に関わる鉄代謝の病理学的役割を追究する目的で,thioacetamide誘発急性肝障害モデルおよび肝線維化モデルラットを作製し,肝病変の進展に伴う鉄代謝変化を経時的に調べた.急性肝障害モデルでは,thioacetamide単回腹腔内投与による一過性の肝細胞傷害に一致して血清鉄の上昇が認められ,続いて肝細胞の鉄含有量が漸増し,肝病変の回復とともに正常レベルに回復した.全身鉄代謝の調節因子であるhepciainの発現は,血清鉄上昇の後に一過性に上昇した.肝細胞内の鉄蓄積と一致して,鉄の細胞内取り込みに関わるtransferrin receptorや鉄貯蔵蛋白ferritinの発現上昇が認められた.その後の鉄蓄積からの回復と関連して,鉄の細胞外排出因子ferroprtinの発現上昇がみられた.よって,急性肝障害により一過性の鉄過剰症が惹起されるが,hepcidinの発現上昇を中心として,鉄の肝細胞内取り込み・貯蔵の亢進およびその後の細胞外排出亢進により,鉄代謝が正常に回復することが示された.肝線維化モデルでは,thioacetamide反復腹腔内投与により進行性の肝線維化病変が形成され,病変の進展に一致して肝細胞内の鉄蓄積が進行した.さらにこの鉄蓄積の進行に伴って,hepcidinなどの鉄調節因子の異常な発現パターンが認められた.以上より,肝線維化の進展に鉄代謝障害(鉄過剰症)が関わり,この鉄代謝障害は鉄調節因子の機能異常に起因する可能性が示された.
ランダム磁場中の二次元電子状態およびその量子輸送に関する理論的研究

本研究は、強制振動子法、有限サイズ・マルチフラクタル解析、不均一磁場転送行列法等、これまでに我々が開発した様々な数値解析手法を駆使して、ランダム磁場下の二次元電子状態および量子輸送特性を解明することを目的としている。そのため本年度は主に、実験系を意識した長距離相関ランダム磁場下の二次元連続体電子系の輸送特性に関する研究を行った。ランダム磁場下二次元電子系を実験的に実現させる一つの方法として、二次元電子面近傍に強磁性微粒子をランダムに配置するというものがある。このようなランダム磁場中の量子伝導を理論的に考えるため、まず単一の磁性微粒子が作る不均一磁場中の電子の輸送特性を反復グリーン関数方により計算した。このような磁場の特徴として、B_Z=0となる閉曲線が二次元電子面上に存在することが挙げられる。電子は、この閉曲線上を蛇行しながら進行する(snake軌道)。このsnake軌道を貫く磁束により、電子はいわゆるAharonov-Bohm (AB)振動を示すことになる。反復グリーン関数法で計算されたコンダクタンスにもこのような振動が現れた。また、電子のスピンを考慮すると、電子の周りを断熱的に回転する磁場によるBerry位相の効果が見られた。さらに、電子の入射エネルギーがスピンのアップ・ダウンに応じてZeemannエネルギー分だけシフトすることから、snake軌道の有効半径が増大し、磁場の増加とともにAB振動の周期が短くなる現象を発見した。また、ランダム磁場中の電子状態における乱れの統計的揺らぎの効果を明らかにするため、臨界点における異常局在状態の統計的性質に関する研究も行った。本年度の研究では、臨界条件が明らかになっている二次元電子系、すなわち二次元シンプレクティック系に対して予備的な研究を行った。その結果、臨界点における異常局在状態は、無限系においてもなお有限の割合で存在することが明らかとなった。このことは、スケーリング理論や繰込み群理論の結論が典型状態に対してのみ成立することを示している。そのため、本年度は主に、強制振動子法と有限サイズ・マルチフラクタル解析を用いた数値計算により、ランダム磁場下の二次元電子状態に関する研究を行った。具体的には、(1)短距離相関(δ相関)ランダム磁場下の二次元電子系をタイト・バインディング・モデルで記述し、そのハミルトニアンの固有値と固有ベクトルを強制振動子法によって計算した。(2)(1)で得られた波動関数に対して有限サイズ・マルチフラクタル解析を行い、非局在転移の有無を調べた。その結果、零平均ランダム磁場の系には非局在転移は存在しないが、非零平均ランダム磁場下二次元電子系には量子ホール転移と同じユニバーサリティ・クラスの転移が存在することが明らかになった。(3)臨界状態のマルチフラクタル性をより詳細に調べるため、マルチフラクタル性を支配する指数に対する有限サイズ・スケーリング解析法を開発した。この方法は、臨界点頂上においてもirrelevant lengthが特徴的長さとして存在することを積極的に利用した方法であり、これまで計算精度の評価が難しかったマルチフラクタル・スペクトルや一般化次元の定量的評価を可能にしたものである。本研究では、この方法の有効性を示すために、スピン起動相互作用の強いシンプレクティック系のモデルであるSU(2)モデルに対してこの方法を適用した。その結果、無限系における臨界波動関数の一般化次元D_2を精密計算に成功した。

本研究は、強制振動子法、有限サイズ・マルチフラクタル解析、不均一磁場転送行列法等、これまでに我々が開発した様々な数値解析手法を駆使して、ランダム磁場下の二次元電子状態および量子輸送特性を解明することを目的としている。そのため、本年度は主に、前年度に行った有限サイズ・マルチフラクタル解析の有効性と異常局在状態が臨界的性質に与える影響についての研究を行った。スピン軌道相互作用の強いシンプレクティック系のモデルであるSU(2)モデルに対してこの方法を適用し、さらに異常局在状態を定量的に評価する方法を開発することにより、無限系における臨界波動関数の一般化次元D_2の揺らぎについて研究した。以前の研究によると、一般化次元D_2は無限系においてもサンプルに対して揺らぐことが報告されているが、本研究によりこの揺らぎは異常局在状態によるものであり、典型的状態の一般化次元は無限系において単一の値をとることが明らかとなった。金属相における異常局在状態とは異なり、臨界点でのそれは無限系においてもなお有限の割合で存在することが解明された。このことは、スケーリング理論や繰込み理論による結果と数値計算結果を比較する際、異常局在状態からの寄与を取り除かなければならないことを意味する。この異常局在状態の除去により、これまでその成立が実証されていなかった相関指数に関するスケーリング関係式が初めて確認された。以上の成果は欧文誌に発表された。また、来年度は本年度に得られた結果とランダム磁場下の二次元電子系におけるコンダクタンス揺らぎとの関係を明らかにすることで、この系における量子輸送特性を解明することを行う。そのため本年度は主に、実験系を意識した長距離相関ランダム磁場下の二次元連続体電子系の輸送特性に関する研究を行った。ランダム磁場下二次元電子系を実験的に実現させる一つの方法として、二次元電子面近傍に強磁性微粒子をランダムに配置するというものがある。このようなランダム磁場中の量子伝導を理論的に考えるため、まず単一の磁性微粒子が作る不均一磁場中の電子の輸送特性を反復グリーン関数方により計算した。このような磁場の特徴として、B_z=0となる閉曲線が二次元電子面上に存在することが挙げられる。電子は、この閉曲線上を蛇行しながら進行する(snake軌道)。このsnake軌道を貫く磁束により、電子はいわゆるAharonov-Bohm(AB)振動を示すことになる。反復グリーン関数法で計算されたコンダクタンスにもこのような振動が現れた。また、電子のスピンを考慮すると、電子の周りを断熱的に回転する磁場によるBerry位相の効果が見られた。