hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホスホリパーゼDを介する細胞内情報伝達機構に関する研究

ホスホリパーゼD(PLD)は、増殖因子等による細胞刺激に連動して活性化され、細胞膜ホスファチジルコリンを加水分解し、脂質メディエーターを産生する情報変換酵素である。PLDの活性化にはARFなどの低分子量型G蛋白質が関与することが報告されていたが、in vitroでのPLDの活性測定が困難であったことから、分子レべルでのPLDの活性化機構は不明であった。初年度に於いてはこの問題を克服する目的で、我々が開発した鋭敏なPLD活性測定法を用いてPLDの活性化因子を検索した。その結果、ラットの腎臓の可溶性画分に熱に安定な、PLD活性化因子が存在することを突き止めた。最終年度に於いては、この因子を各種クロマトグラフィーを用いて単離精製した。この因子は、電気泳動上分子量約23kの蛋白質で、in vitroに於いてARFと相乗的にPLDを活性化した。更に、構造解析の結果この活性化因子は、ガングリオシド代謝に関与するG_<M2>アクチベーターと同一物質であることを証明した。これらの結果は、G_<M2>アクチベーターが多機能を有する調節蛋白質であるとともに、G_<M2>アクチベーター欠損の結果引き起こされる、G_<M2>ガングリオシドーシスの病態にPLDが関与することを示唆するものである。ホスホリパーゼD(PLD)は増殖因子等による細胞刺激に連動した細胞膜ホスファチジルコリンの加水分解を触媒する酵素であり、増殖シグナルに関連した細胞内脂質メディエタ-の産生に深く係わっている。PLDの活性化にARFなどの低分子量型G蛋白質が関与することが報告されているが、in vitroでのPLDの活性測定が困難なことから、分子レベルでのPLDの活性化機構は明らかにされていなかった。我々はこの問題点を克服する目的で、in vitroでのPLDの活性測定法を開発した。これはホ乳類PLDが硫酸アンモニウムを加えることにより、活性が強く増強される事実を応用したもので、反応液中に1.6硫酸アンモニウム、更に必要な諸因子を加えるものである。この方法により従来行われていた方法に比べ数10倍高い感度でPLD活性を測定出来る様になった。この方法を用いて我々は既にARF依存性PLDの活性化にエタノールアミン燐脂質、可溶性画分に存在する熱に安定な蛋白質が関与することを報告した。この熱に安定な蛋白質をカラムクロマトグラフィーを組み合わせることにより、単一にまで精製し、その生化学的特徴を解析した。この因子は電気泳動上分子量約23Kの疎水性の強い蛋白質で、単独ではPLDを活性化しないが、ARFと共存することによりARF単独の時に比べ約10倍の活性化が認められた。現在この因子によるPLDの活性化機構及び、この因子の構造解析を行っている。ホスホリパーゼD(PLD)は、様々な細胞刺激に連動して活性化され、ホスファチジルコリンを加水分解し、脂質メディエーターを産生する情報変換酵素である。PLDの活性化にはARFなどの低分子量型G蛋白質が関与することが報告されていたが、精製された系ではその活性化か弱いことから、別の因子の関与が示唆されてきた。我々は、ラットの腎臓の可溶性画分にPLDに対する熱に安定な活性化因子を見い出し、これを単離精製した。次に、この蛋白質をプロテアーゼ処理を行い、得られたペプチドのアミノ酸配列を決定したところ、ガングリオシド代謝に関与するG_<M2>アクチベーターと一致した。更に、精製されたPLDの活性化因子を用いて、G_<M2>アクチベーター活性として知られる、βヘキソミニダーゼAの活性化を測定した結果、この酵素の活性化能を有することが分かった。

以上の結果は、G_<M2>アクチベーターが多機能を有する調節蛋白質であるとともに、G_<M2>アクチベーター欠損の結果引き起こされる、G_<M2>ガングリオシドーシスの病態にPLDが関与することを示唆するものである。
シリコン基板上のIII-V族化合物半導体MISFETの形成とその特性評価

本研究はSi基板上に形成されたIII-V層(InGaAs層)をチャネルとするSi基板上III-V族化合物半導体MISFETの製作とその高性能動作を目指すものである。その手法として、InP基板上InGaAsチャネル層に対しECRプラズマ窒化処理を行い、InGaAs MOS界面特性に及ぼす影響を評価した。ALD-Al203を絶縁膜としたInGaAs MOS界面の界面準位密度は、InGaAs表面窒化処理によって、標準的な界面処理手法であるS終端処理と比べて有意に減少し、最小値で2.0x10^<11>cm^<-2>eV^<-1>という非常に低い値を示した。このような低い界面準位密度を得るにあたり、表面窒化によって形成された窒化物層によって、0.65nmのEOT増加が生じた。また、窒化条件による界面準位密度とEOTの変化を検証したところ、ECRのためのマイクロ波出力と窒化時間による影響が大きいことがわかった。界面準位密度については、高いマイクロ波出力ほど、短い時間で界面準位密度の減少が起こった。一方、EOTについてはマイクロ波出力に対する依存はあまり見られず、主に窒化時間に依存していることがわかった。このことから、高いマイクロ波出力を用いて短時間で処理を行うことで、EOT増加を抑制して良好な界面を得られる可能性が示唆された。さらに窒化時間の変化による界面の結合状態の違いをXPSで観察したところ、本実験で用いた条件では窒化物と同時に酸化も進行していることがわかった。また、界面準位密度が減少している時間は窒化反応が支配的に起こっている状態に対応しており、酸化反応が強く見えるようになると界面準位密度の増加がおこった。このことは界面準位密度の減少が窒化処理によるものであることを強く示唆しており、前述のマイクロ波出力に対する界面準位密度変化の違いも、マイクロ波出力がプラズマ中の活性種の密度に影響すると考えられることから窒素活性種の密度によって説明できる。以上のように、InGaAs表面窒化処理がMOS界面の界面準位密度に与える効果について調査し、窒化処理が界面準位密度低減に有効であることを示した。MOSFETを作製することによる界面特性の検証については、FET作製プロセスの最適化が十分でなく、検証に至らなかった。これらの研究内容に関して、2010年度中に、主著として、1件の査読付き論文、1件の査読付き国際会議、1件の国内会議発表を行い、また現在、更に1件の論文投稿を準備中である。本研究はSi基板上に形成されたIII-V層(InGaAs層)をチャネルとするSi基板上III-V族化合物半導体MISFETの製作とその高性能動作を目指すものであり、本年度はInP基板上InGaAsチャネル層に対し、絶縁層を形成して評価を行った。MOS界面の改善のための手法として、絶縁膜形成前のIII-V表面に対するECRプラズマ窒化処理を行い、その効果についてキャパシタの反転動作の確認、及び界面準位密度の評価を行い、これらについてXPSによる界面観察を行い、デバイス特性との相関を取った。InGaAs表面窒化を行い、キャパシタ作製後のアニールをすることで、界面特性を大きく改善することに成功した。窒化を行わない場合、界面準位の応答のため、低温にしなければC-V特性は十分な反転動作を示さなかったが、窒化を施すことで室温でも良好なC-V特性を示すようになった。アニールを行った窒化InGaAs MOS界面の界面準位密度を低温コンダクタンス法で評価したところ、2E+11[cm-2eV-1]というIII-V族MOS界面として非常に低い値を得ることができた。また、XPSを用いた界面の化学結合状態の調査により、InGaAs表面への窒素の導入と、アニールによるGa-N結合の増加が界面特性の向上に寄与していることが示唆された。まず、窒化処理をしなくても、アニールを行うとAs酸化物のピークが検出範囲外まで減少するが、GaやInの酸化物は検出される。次に、窒化を行うとN1sピークが出現し、As酸化物などの減少がみられるが、検出できる程度の酸化物は残っている。ここにアニールを行うとAs酸化物が検出できなくなるだけでなく、Ga2pピークとN1sピークにシフトがみられ結合状態が変化している。以上の結合状態の変化とC-V特性の改善を照らし合わせると、As酸化物の減少に加え、Ga-N結合が増加し界面を終端したことで、特性が改善したと考えられる。以上の研究成果の発表を、応用物理学会やSISCで行い、APLへも現在投稿中である。

また、窒化条件による界面準位密度とEOTの変化を検証したところ、ECRのためのマイクロ波出力と窒化時間による影響が大きいことがわかった。界面準位密度については、高いマイクロ波出力ほど、短い時間で界面準位密度の減少が起こった。一方、EOTについてはマイクロ波出力に対する依存はあまり見られず、主に窒化時間に依存していることがわかった。このことから、高いマイクロ波出力を用いて短時間で処理を行うことで、EOT増加を抑制して良好な界面を得られる可能性が示唆された。さらに窒化時間の変化による界面の結合状態の違いをXPSで観察したところ、本実験で用いた条件では窒化物と同時に酸化も進行していることがわかった。また、界面準位密度が減少している時間は窒化反応が支配的に起こっている状態に対応しており、酸化反応が強く見えるようになると界面準位密度の増加がおこった。このことは界面準位密度の減少が窒化処理によるものであることを強く示唆しており、前述のマイクロ波出力に対する界面準位密度変化の違いも、マイクロ波出力がプラズマ中の活性種の密度に影響すると考えられることから窒素活性種の密度によって説明できる。以上のように、InGaAs表面窒化処理がMOS界面の界面準位密度に与える効果について調査し、窒化処理が界面準位密度低減に有効であることを示した。MOSFETを作製することによる界面特性の検証については、FET作製プロセスの最適化が十分でなく、検証に至らなかった。これらの研究内容に関して、2010年度中に、主著として、1件の査読付き論文、1件の査読付き国際会議、1件の国内会議発表を行い、また現在、更に1件の論文投稿を準備中である。
大規模WDM網における光信号劣化を考慮した分散制御型光パス設定方式

本研究では,大規模WDM網において,光信号劣化を考慮して動的に光パスを設定するために,強化学習を用いた動的光パス設定方式を提案した.まず最初に,光信号劣化を改善するために,強化学習の状態集合・行動集合・報酬関数を定義し,定義した情報を使用することで,光信号劣化を考慮しながら公平性改善・サービス差別化が実現できることを示した.さらに,強化学習で使用する状態数と行動数を大幅に削減し,本方式の実装を容易にした.最後に, GMPLSプロトコルとの連携についても検討を行なった.本研究では,大規模WDM網において,光信号劣化を考慮して動的に光パスを設定するために,強化学習を用いた動的光パス設定方式を提案した.まず最初に,光信号劣化を改善するために,強化学習の状態集合・行動集合・報酬関数を定義し,定義した情報を使用することで,光信号劣化を考慮しながら公平性改善・サービス差別化が実現できることを示した.さらに,強化学習で使用する状態数と行動数を大幅に削減し,本方式の実装を容易にした.最後に, GMPLSプロトコルとの連携についても検討を行なった.大規模WDM網において,光信号劣化(Physical layer impairment)を考慮して光パスを設定することは,重要な研究課題の一つである.また,光信号劣化に加えて,サービス差別化・公平性改善を実現することも必要不可欠であるが,そのような動的光パス設定方式は未だ確立されていない.この主な原因として,分散制御環境では大規模WDM網全体の情報を使用できず,網内の限られた情報のみを用いて光パスを設定しなければならない,などが挙げられる.そこで本研究では,光信号劣化を考慮して光パスを設定するために,強化学習を用いた動的光パス設定方式を提案する.初年度の平成22年度は,提案方式で強化学習を使用するために,強化学習の状態集合・行動集合・報酬関数を定義した.このとき,GMPLSコントローラと強化学習コンポーネントのインタフェースを確立できるように工夫を行った.確立した強化学習を利用することで,提案方式をGMPLSと容易に連携させることが可能になり,提案方式が将来的に広く利用されることが期待できる.本方式の性能をシミュレーションで評価し,方式の有効性とパラメータの効果を調査した.さらに,この方式に対して光パス棄却率に関するサービス差別化とホップ数に関する不公平性改善を実現する機構の導入を試みた.この機構の導入では,強化学習の状態集合にサービスクラスと経過ホップ数に関する情報を導入している.この方式の性能をシミュレーションで評価し,方式の有効性と各ノードの学習時間を調査した.シミュレーション結果から,提案方式を用いることで,特定の条件下においては光信号劣化と公平性・サービス差別化を実現できることが示された.その一方で,特定の条件下以外では,方式の効果が不十分であるため,さらなる方式の改善が必要不可欠であることが判明した.大規模WDM網において,光信号劣化(Physical layer impairment)を考慮して光パスを設足することは,重要な研究課題の一つである.そこで本研究では,光信号劣化を考慮して光パスを設定するために,強化学習を用いた動的光パス設定方式を提案する.前年度は,強化学習を使用して光信号劣化を改善するために,強化学習の状態集合・行動集合・報酬関数を定義した.さらに,提案した方式の性能をシミュレーションで評価し,評価結果から,特定の条件下においては光信号劣化と公平性・サービス差別化を実現できることを示した.その一方で,特定の条件下以外では,方式の効果が不十分であるため,さらなる方式の改善が必要不可欠であることが判明した.しかしながら,光信号劣化と,公平性・サービス差別化は,一般にトレードオフの関係にあるため,その実現が難しい.そこで,最終年度である平成23年度は,強化学習に利用する設定パラメータが,信号劣化の改善,公平性改善,及び,サービスの差別化に対して,どのような影響を与えるかについて入念な調査を行なった.本調査によって,本方式を使用する環境と設定パラメータの関係性をいくつか把握することが出来た.特に,適切なパラメータを設定することができれば,上記の3つの効果を最大化できるようになった.それから,実環境で本方式を利用するため,強化学習で使用する状態数と行動数の削減を行なった.このとき,強化学習の性能を劣化させないような工夫を行なった.さらには,GMPLSプロトコルとの連携についても検討を行なった.具体的には,GMPLSコントローラと強化学習コンポーネントのインタフェースを構築した.このようなインタフェースの検討,および,これまでの評価結果から,提案方式が実環境で有効であることが判明した。
アモルファス金属の磁気特性測定洋標準試験器の試作

磁性材料の磁気特性測定用単板磁気試験器を解析するための新しい三次元数値解析法を開発し、それを用いて、試験器の最適構造及び寸法を検討するとともに、実験的検討も行い、数値解析法等の妥当性を明らかにした。本研究の成果を要約すれば、以下のようになる。1.磁束が与えられた三次元有限要素法の開発励磁巻線中の電流しか与えることのできなかった通常の有限要素法を改良し、Bコイルに鎖交する磁束の時間的変化を境界条件として与えて。単板磁気試験器内の三次元磁界の分布を求める手法を開発した。本手法の開発により、実際の励磁条件を考慮した解析が可能になった。2.数値シミュレ-ションによる最適構造の決定磁界の強さや鉄損等を測定する場合の誤差要因である試料中のうず電流分布を、数値シミュレ-ションによって解析することにより、ダブルヨ-ク型試験器が、試料のオ-バ-ハングの影響をほとんど受けないことを明らかにした。また、シングルヨ-ク型試験器を用いた場合の誤差とオ-バ-ハングの長さ及びヨ-ク間の距離の関係を定量的に検討した結果、シングルヨ-ク型の場合でも、Bコイル及びHコイルの長さを調節すれば、ダブルヨ-ク型と同様に精度良い測定が可能であることを示した。さらに、巻線の寸法及び素線径と励磁電圧波形のひずみ率の関係を検討し、波形ひずみが最も少ない。最適な巻線の寸法及び素線径が存在することを明らかにした。3.実験的検討数値シミュレ-ションによって得られた最適構造及び寸法の、アモルファス金属用単板磁気試験器を制作して、磁束分布及びうず電流分布を測定し、解析結果と比較した。その結果、今回開発した数値解析法及びそれを用いた最適構造及び寸法の検討が妥当であることが確認できた。
多元環上の完全鎖複体と導来同値の研究

完全環の加群の安定圏に於いてコンパクト対象であることと有限生成加群であることは同値であることを示し、自己入射多元環の加群の安定圏が三角圏であることを使い、安定圏での森田の理論の類似が成り立つことを示した。三角圏のn個の部分圏に対し、連続回帰的なstable t-structureとなっているという新概念を提示した。これが連続回帰的なrecollementが得られることと同値であることを示した。多元環上または代数多様体での鎖複体の圏に於ける完全鎖複体は、加法圏において対象の直和へ写像の値域が有限直和の範囲に収まっているというコンパクト対象の性質を持っていることが非常に有用である。フロベニウス多元環や、可換コーエン・マコーレー環上の加群の導来圏の商圏として、加群の安定圏が得られることは、リッカルド、ブッフワイツなどによって示され、そこでのコンパクト対象がどのようなものかを研究することも重要になってきていた。また、加群の圏において有限生成加群がコンパクト対象であることは周知の事実として知られ、加群の圏どうしが同値となる森田同値をみたすことと有限生成加群の圏どうしが同値なることが必要十分であることは森田の理論として知られていた。しかし、加群の安定圏においてはそれに対応するものが無かった。そこで完全環おいては加群の圏、安定圏の両方の圏においてコンパクト対象は有限生成加群であることを示し、有限生成加群は圏論的な性質によって不変であることを示した。これにより、森田の理論と同じように完全環上の加群の安定圏どうしの圏同値が有限生成加群の安定圏どうしの圏同値を導くことを示した。また、圏同値が存在する場合、導来圏においては傾斜鎖複体、加群の圏では射影生成加群という圏同値を導く対象が存在するが、安定圏においてはそのようなものが存在するか一般にはわからない。フロベニウス多元環上の加群の安定圏は三角圏になっていることを使って、有限生成加群の安定圏どうしの圏同値から、加群の安定圏どうしの圏同値を導くという安定圏での森田の理論の類似が成り立つことを示した。可換ゴーレンシュタイン環R上において、ホモロジー群が有界な上に有界な有限生成射影加群の鎖複体のホモトピー圏を完全錯複体の成す部分圏による商圏は、正則局所環の場合0となり、特異点の状態を示す三角圏として知られている。この三角圏が、R上の極大コーエン・マコーレー加群によって構成される安定圏と圏同値であることはBuchweitzによって示され、多くの研究者が特異点を持つ代数多様体の研究に役に立てている。我々の本年度の研究では、ホモロジー群が有界な非有界な有限生成射影加群の鎖複体の圏を完全錯体の成す部分圏による商圏を考えることによって、こうした枠組みがより一般の場合に適用ができることが分かり、それがBeilinson, BernsteinとDeligneによって導入された三角圏のRecollementという状態になっていることがわかった。我々は、Rが非可換岩永ゴーレンシュタイン環のとき上記の三角圏が安定t-構造の三角形という状態であることがわかった。環Rの三角行列環上の拡張された極大コーエン・マコーレー加群の安定圏と圏同値でることを示した。さらに、次年度にかけて総合的に解析を進める予定である。これまで研究代表者は三角圏Dにおいて部分圏の組(U,V)に対してstable t-structureという概念を導入し、それが三角圏の局所化、余局所化の概念と一致することを示し、Beilinson,BernsteinとDeligneによって導入された三角圏のRecollementという状態との関連、多元環の導来圏における部分圏と導来圏局所化に関する研究をおこなった。これを本研究でさらに発展させ、三角圏Dの部分圏U_1,U_2,...,U_nに対して(U_1,U_2)、(U_2,U_3),...,(U_n,U_1)がstable t-structuresとなっている概念を新たに提示した。このときまず、Dにはn個のrecollementが存在することを示した。この性質からこの構造を"recollementsのn角形"と呼び、(1)部分圏U_<i-1>とU_<i+1>全て三角圏同値なること、(2)この構造を保存する三角関手等の性質、特に圏同値になるにはnが奇数のときは1つの部分圏、nが偶数のときは部2つの部分圏に於いて三角圏同値を示せば、全体の三角圏同値が成り立つことを示した。これを応用して、Rが非可換岩永ゴ・レンシュタイン環のとき、有限生成射影加群の上に有界な鎖複体のホモロピー圏の有界鎖複体のホモロピー圏による商圏とコーエンマコーレー加群の安定圏が三角圏同値であるというBuchweitzの結果をさらに、総合的に解析を進めた。

この他の結果として、z^2 graded ringのダイアゴナル部分環の性質を議論した論文である。いつ、有理特異点になるかなどを扱っている。また、この理論を使って、スムーズな多様体XでH^1(X,O_X)=0かつH^1(X,O_X(1))≠0なる例を作った。Danilovの理論により、このXのアフィンコーンの因子類群は、有限生成であるが、完備化すると同形ではないことがわかる。
有機ハイドライド系化合物の燃焼構解明と高熱量化改質

各種炭化水素あるいはハイドライド系物質の吸熱改質特性を系統的かつ基礎的に解明すると同時に、改質物質の自着火燃焼特性を検証し、またそれに伴う燃料の高熱量化による熱機関の排熱回収と高効率化の可能性を定量的に明らかにした。すなわち、1)メタン、ハイドライド系物質の改質による熱回収と燃料の高熱量化は、それらとH_2OあるいはCO_2との改質反応で可能であるが、回収率は全般に前者が優れている。2)改質反応では触媒利用が不可欠であるが、その場合原燃料の割合あるいは反応温度の増加によってH_2生成と熱回収割合は増加する。3)改質のよる原燃料の高熱量化と熱回収割合は、回収条件にも依るが単純改質を考えるならば原燃料の50%程度にまで達するため、その応用によって基本的には熱機関の大幅な効率改善が示唆される。4)内燃機関の単純排熱回収によるメタン改質では、実際的な排熱量の制約から、供給メタンの60%程度までの改質が可能である。5)若干量の改質ガス混合による原燃料の着火遅れについては、メタンに比べてヘプタンおよびDMEなどの着火性が高い原燃料ほどその混合影響が少ない。その場合、NTC領域での着火遅れ特性も若干量のH_2あるいはCOの混合であればその影響を殆ど受けない。本年度は、以下の項目を解明あるいは実施した。1)天然ガスから高効率転換が可能な有機化合物であるデカリン単味の燃焼では、軽油等に比べて着火特性およびNO_x生成特性は殆んど変わらないが、C/H比が大きいにも拘らず炭素微粒子生成率が低い。2)デカリンの高熱量化改質成分であるH_2あるいはCOを添加雰囲気とすることによる有機化合物の着火特性では、負温度係数域(NTC)は変化しないものの、COに比べてH_2添加によって着火遅れが低温度域ほど増加し、その程度は高着火性有機化合物において著しい。3)同様の改質成分であるH_2あるいはヘキサンとデカリンの混焼においては、デカリン単味の場合と比べて着火特性は若干悪化するが、NO_x低減のためのEGR効果と炭素微粒子生成の抑制効果とが向上する。4)有機化合物の高熱量化改質時における成分制御のための改質条件を素反応解析による基礎計算から明らかにした。また、その実証のための改質装置の開発をほぼ終了した。各種炭化水素あるいはハイドライド系物質の吸熱改質特性を系統的かつ基礎的に解明すると同時に、改質物質の自着火燃焼特性を解明した。また排熱回収に伴う燃料の高熱量化によって熱機関の排熱回収と高効率化の可能性を明らかにした。3)改質のよる原燃料の高熱量化と熱回収割合は、回収条件にも依るが単純改質を考えるならば原燃料の50%程度にまで達するため、その応用によって基本的には熱機関の大幅な熱効率の改善が示唆される。4)内燃機関の単純排熱回収によるメタン改質では、実際的な排熱量の制約から、供給メタン燃料の60%程度までの改質が可能である。
先天性心疾患の責任遺伝子の同定と心臓幹細胞を用いた機能解析

先天性心疾患について、その発症に関与する遺伝子異常を同定し、疾患の病態を明らかにすることを目的として研究を行った。心臓手術時に得られた先天性心疾患の患者の心臓組織を用いて心臓形成に関わる遺伝子の変異の有無を直接シークエンス法で解析したが有意な遺伝子変異は同定できなかった。心臓組織を採取できない患者では、FLK1陽性を指標として末梢血中の血管内皮前駆細胞を採取して解析を行った。FLK1陽性細胞を用いた解析は先天性心疾患の原因となる獲得性の遺伝子変異の同定・機能解析に有用と考えられる。(1)先天性心疾患症例の病的心臓組織の採取と収集先天性心疾患の手術時に、必要な同意を得た上で切除された心臓組織の一部を採取し、凍結保存している。現在までに14例の心臓組織が採取された。これらの組織よりDNA、RNAを抽出し、心組織形成に関与する遺伝子の異常の有無に関して検討を進めている。(2)心組織での遺伝子異常の解析今までに先天性心疾患症例の解析で遺伝子異常が報告されているGATA4やTBX5等に加え、心筋細胞や血管内皮の分化・形成に重要な遺伝子であるETV6やTAL1等に関して遺伝子異常の有無を検討している。各遺伝子の全てのエクソンについて、PCRで増幅後、直接シークエンス法にて点突然変異の有無を検討するとともに、可能なものについては、MLPA法や定量PCR法などで、エクソン単位の欠失や増幅などの異常の有無のスクリーニングを進めている。現時点で心臓分化に重要な遺伝子に変異を同定し、遺伝子多型を否定するために正常検体のスクリーニングを行っている。今後この変異の持つ意義に関して解析を進めていく予定である。(3)末梢血よりのFLK1陽性細胞の分離末梢血中に存在する血管内皮前駆細胞であるFLK1(KDR)陽性細胞を分離・採取する方法の確立を試みた。血管損傷時に骨髄よりのFLK1陽性細胞の血中への動員が増加するため、まず心臓カテーテル検査後の末梢血を用いて検討を進めている。しかしながら末梢血中のFLK1陽性細胞の頻度は非常に低く、小児患者より正確にFLK1陽性細胞を末梢血から分離・採取する方法の確立には方法の改善が必要である。これらの組織よりDNA、RNAを抽出し、心臓組織形成に関与する遺伝子の異常の有無に関して検討を進めている。(2)心組織での遺伝子異常の解析今までに先天性心疾患症例の解析で遺伝子異常が報告されている遺伝子や、心筋細胞、血管内皮の分化・形成に重要な遺伝子に関して遺伝子異常の有無を検討している。現時点で心臓分化に重要な遺伝子に変異を同定し、この変異の持つ意義に関して解析を続けている。末梢血中のFLK1陽性細胞の頻度は非常に低く、末梢血をから回収したFLK1陽性細胞より解析に十分な量のDNAを採集することは困難である。そのため、短期間のVEGFを添加した培養により、末梢血中のFLK1陽性細胞の維持、増幅を試みている。1天性心疾患症例の病的心臓組織の採取と収集先天性心疾患の手術時に、必要な同意を得た上で切除された心臓組織の一部を採取し、凍結保存している。研究期間内に26例の心臓組織を集積し得た。2心組織での遺伝子異常の解析これらの組織よりDNA、RNAを抽出し、心臓組織形成に関与する遺伝子の異常の有無に関して検討した。直接シークエンス法で候補遺伝子の全エクソンを解析した。研究期間内に解析し得た範囲では、心臓組織に有意な遺伝子変異は認められなかった。また候補遺伝子領域の欠失などのコピー数の異常に関して、心奇形を高頻度に合併する先天異常である22q11.2欠失症候群の責任遺伝子TBX1と、心臓幹細胞の形成に関与する転写因子であるISL1に着目して解析を行った。TBX1遺伝子に関しては、数例の心臓組織で一部のエクソンのコピー数の異常が認められており、今後解析を継続する予定である。3末梢血よりのFLK

1陽性細胞の分離末梢血中に存在する血管内皮前駆細胞であるFLK1(KDR)陽性細胞を分離・採取する方法の確立を試みた。血管損傷時に骨髄よりのFLK1陽性細胞の血中への動員が増加するため、まず心臓カテーテル検査後の末梢血を用いて検討した。末梢血中のFLK1陽性細胞の頻度は非常に低く、末梢血をから回収したFLK1陽性細胞より解析に十分な量のDNAを採集することは困難であった。そのため、分離した末梢血単核球分画を受容体型チロシンキナーゼであるFLK1のリガンドであるVEGFの存在下で短期間培養することにより、FLK1陽性細胞の維持・増幅が可能となり、単核球分画から直接FLK1陽性細胞を分離する場合と比較して、FLK1陽性細胞の回収率は改善した。FLK1陽性細胞を用いた遺伝子変異解析は、現段階では直接シークエンス法を用いた解析では有意な遺伝子変異は同定できていない。今後継続していく予定である末梢血よりのFLK1陽性細胞の分離、解析に当初予定していた方法の改善が必要であったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)先天性心疾患症例の病的心臓組織の採取と収集根治手術が必要な先天性心疾患の手術時に、必要な同意を得た上で切除された心臓組織の一部を本研究用に利用し、DNAやRNAを抽出するとともに一部を凍結保存する。可能な限り多くの症例での心臓組織の採取を継続する。(2)梢血よりのFLK1陽性細胞の分離先天性心疾患症例の末梢血を採取し、FLK1とその他の血管内皮細胞特異的な細胞表面マーカーを用いてFLK1陽性細胞(あるいは血管内皮前駆細胞)をFACSで分離し、回収する。FLK1陽性細胞を増幅するために、VEGFを用い、Collagenプレート上で培養する。(3)遺伝子変異、遺伝子領域の欠失、転座などの異常の有無の検討得られた心臓組織あるいは末梢血から分離・回収したFLK1陽性細胞からDNA、RNAを抽出し、心臓形成に関与する各遺伝子の遺伝子変異・欠失の有無をPCR、シークエンス解析やFISH法などにより検討する。
子供の低体温発症原因探索-妊娠期低栄養と熱産生の関連-

本研究では、妊娠期低栄養環境に曝露された子供の体温や、行動、エネルギー代謝について観察するため、メタボローム解析技術の構築および低体温モデルマウス作成を試みた。GC/MS/MSおよび探針エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析(PESI/MS/MS)を用いて、肝臓や筋肉、脳内におけるメタボローム解析手法を構築した。モデルマウスについては、妊娠期に摂食制限を行い、モデル作成を試みた。摂食制限期間が10日以上では出産が認められず、5日間の制限においては出産は認められたものの、離乳時の体温はコントロール群と同程度であった。従って、低体温モデルマウスの作成方法について引き続き検討する。近年、攻撃的であったり、疲れやすく動きが緩慢などの症状が見られる子供が目立ち、そのような子供には共通して「低体温」が観察されることが指摘されている。体温維持に必要な熱産生器官である褐色脂肪組織や筋肉の発育・状態が妊娠期母親の低栄養と関連することが示唆されている。そこで本研究ではマウスを用いた実験により妊娠期低栄養環境に曝露された子供の体温維持機構や、免疫系、行動、エネルギー代謝について離乳期から若年期にかけて観察し、妊娠期の母体の低栄養と低体温児発症の相関を明らかにすることを目的とした。【方法】10-12週齢の雌雄のマウスを交配させ、プラグにより妊娠を確認した。対照群は妊娠期間中に通常食を自由摂取させ、摂餌量を毎日測定した。制限食群では1妊娠0日目から18日目に対照群の摂餌量の50%相当の飼料を与える群、2同期間に70%相当の飼料を与える群、3妊娠7日目から17日目まで通常食の70%程度のタンパクを含有する固形試料を対照群と等量与える群とし、制限後は通常食を自由摂取させた。生後0日目に子の体重を測定し、生後21日目に離乳させた。体重、直腸温、運動量、攻撃性を生後21日目から8週齢まで1週間ごとに観察した。生後9週齢に解剖を行い、血液、肝臓、脳、腎臓、脂肪、筋肉を採取した。【結果】対照群のマウスにおいては、各項目について測定を行い、サンプルを採取した。一方、妊娠期制限食群では1から3のどの条件においても妊娠が成立せず、1匹も出産しなかった。現在、制限を行う期間や制限率、制限する栄養素、実験に用いるマウスの系統について検討を行っている。複数の文献において、妊娠中の摂食制限では生まれてくる子供は低体重児となるが、出生数は対照群と同程度であることが報告されており、本研究ではこれらの方法を参考に実験を行ってきたが、実際は制限食群では1匹も出産しなかった。現在、制限食群のサンプリング方法(制限期間、制限率、制限する栄養素、実験に用いるマウスの系統等)について検討を行っている。対照群については、児の体温、運動量、攻撃性試験を実施し、解剖による試料採取も概ね完了した。また、メタボローム解析については現在、条件検討を行っており、サンプリング終了後、解析を行う。近年、攻撃的であったり、疲れやすく動きが緩慢等の症状が見られる子供が目立ち、そのような子供には共通して「低体温」が観察されることが指摘されている。これまでに、体温維持に必要な筋肉等の発育・状態が妊娠期母親の低栄養と関連することが示唆されている。そこで本研究では、マウスを用いた実験により、妊娠期の低栄養環境に曝露された子供の体温維持機構や、行動、エネルギー代謝について観察し、妊娠期の母体の低栄養と低体温児発症の相関を明らかとすることを目的とした。まず、エネルギー代謝能を評価するために、筋肉中のメタボローム解析の条件検討を行った。エネルギー代謝異常を引き起こすことが知られているモデル動物の筋肉を用いて、ガスクロマトグラフィータンデム質量分析(GC/MS/MS)によるメタボローム解析を行った。得られた結果を用いて多変量解析を行ったところ、エネルギー代謝の変動を捕捉することが可能であった。また、新規イオン化法である探針エレクトロスプレーイオン化法(PESI)は前処理操作が不要であることから、メタボロームの直接分析手法の構築を行った。その結果、マウスの肝臓や脳内のメタボロームを前処理操作することなく直接分析することに成功した。従って、これらの手法はエネルギー代謝能を評価する有用な方法であることが示された。次に、妊娠期低栄養による低体温モデルマウスの作成を試みた。マウスの系統やエネルギー制限の比率、制限期間等の検討を行った。制限期間を妊娠7日目から17日目、および妊娠0日目から18日目で検討を行ったが、どのマウスも出産しなかった。129/svマウスの妊娠12日目から18日目まで50%制限食を与えたところ、無事に出産することが出来たが、離乳時の体温は、コントロール群と同程度であった。従って、引き続き低体温モデルマウスの作成方法を検討し、上記の手法を用いて解析を行っていく予定である。

摂食制限期間が10日以上では出産が認められず、5日間の制限においては出産は認められたものの、離乳時の体温はコントロール群と同程度であった。従って、低体温モデルマウスの作成方法について引き続き検討する。制限食群で妊娠が成立しなかったことから、制限を行う期間や制限率、制限する栄養素、実験に用いるマウスの系統等について検討を行う。条件決定後、対照群と同様に体温、運動量、攻撃性試験を実施し、各種臓器を採取する。サンプリング終了後、熱産生器官である筋肉や褐色脂肪のメタボローム解析を行い、妊娠期低栄養と子供の体温との関連、体温維持機構への影響やエネルギー代謝への影響について解析する予定である。衛生学妊娠期摂食制限においてすべてのマウスで妊娠が成立せず、1匹も出産しなかたことから、体温維持機構等に関する解析が遅れているため。サンプル採取後に実施するメタボローム解析に必要な消耗品類の購入費に使用する
地域運営組織を中心としたガバナンス・ネットワークの実証分析

平成の合併以降、国においては、恒久的な制度として、地方自治法の改正により、地域自治区制度が導入された。しかし、現在増加しているのは、自治体の条例や要綱等によって独自に作られ、法律型より幅広い権能を持たせた地域自治組織である。その要因としては、合併により大きくなりすぎた基礎自治体の中のコミュニティレベルでの自治を取り戻そうとする動き、そして、新自由主義的改革としてのサービス供給の外部化にあるといえよう。本研究では、地域運営組織(地域自治組織)に関して、研究会を開催し、各自の研究内容の確認を行った。さらに、実務家、研究者を招聘して研究会を数回実施し、三重県名張市等において実地調査を行った。これらを総合化し、今後は、海外との比較、そして、その理論化を行う予定である。研究者実務かを招聘した研究会を数回、さらに、現地視察を三重県、イギリス等で行い、概ね順調に研究が推移している。地域運営組織に対する助成、投資など資金源について研究を継続する。また、コミュニティ包括補助金、近隣予算など財政に関する分析を行う。さらに、国内外の事例調査を継続する。これらを、国内外での学会で発表を行い、研究成果の中間報告を含めた発信を積極的に行う。海外調査及び学会発表に関して、次年度に開催することとしたため。
原型炉を目指した分割型高温超伝導マグネットの実現

核融合炉の実現のために必須である建設コスト・補修費の削減を可能とする技術として、高温超伝導マグネットを分割製造し、機械的に接合して用いる分割型高温超伝導マグネットを我々は提案した。本研究では、本コンセプトの基本技術となる高温超伝導導体の機械的接合の最適化を図れる導体構造・使用温度領域を示し、また、金属多孔質体を用いた極低温冷却技術を適用することが本コンセプトには有用であることを実験的に示した。製作コストの劇的な低減と容易な保守が可能となる超伝導マグネットの分割化は将来の核融合炉において不可欠な技術である。本研究は高温超伝導体を用いた分割型マグネットの概念の実証を目指し、(1)構造解析や超伝導/常電導界面での現象解析により接合構造最適化をはかると同時に、作動温度と接合性能についての関係を明らかにする、(2)接合部分での発生する熱を効率良く除去するためのシステムの開発を行う、(3)クライオスタットを含めた分割型超伝導マグネットを製作することを目的としている。初年度にあたる今年度では、まず、接合構造の最適化をはかるために、接合された高温超伝導ケーブルに生じる応力分布を構造解析によって評価した。構造解析により、接合時にケーブルに座屈が生じる危険性が示され、実際にその影響が実験的にも確認できたため、ケーブルの高強度化が必要であることがわかった。また、伝導冷却冷凍機を用いて作動温度を変化させながら接合試験を行った結果、温度の低下にともなう接合抵抗の減少を確認することができた。これは温度低下にともなうケーブルの臨界電流密度の上昇に起因するものであると考えられる。しかしながら、実験回数が不足しており、追実験による再現性の確認が必要である。さらに金属多孔質体を用いた接合部の高効率除熱システムの確立のために、金属多孔質体を組み込んだ液体窒素ループを製作し、その動作確認を行った。現状では、液体窒素が気液二相流の状態にあり、断熱処理などの装置改善が必要である。次年度は高温超伝導ケーブルの高強度化を図り、その効果を実験的に確かめること、温度低下にともなう接合性能の向上の再現性を確認すること、液体窒素ループを改良し、除熱性能を評価すること等が課題となる。本研究は高温超伝導体を用いた分割型マグネットの概念の実証を目指し、(1)構造解析や接合試験により接合構造最適化をはかると同時に、作動温度と接合性能についての関係を明らかにする、(2)接合部分での発生する熱を効率良く除去するためのシステムの開発を行う、(3)クライオスタットを含めた分割型超伝導マグネットを設計することを目的としている。2年目となる今年度は、まず、昨年度明らかになった作動温度の低下にともなう接合性能の向上について考察を加えるために、BSCCO2223テープの温度-磁場-臨界電流特性を取得し、それを元に接合試験に用いているBSCCO2223ケーブルの臨界電流の温度依存性を評価するための数値解析法を確立した。また、ケーブルの高強度化を可能とするコンジット型BSCCO2223ケーブルを製作し、座屈を防ぎ、接合性能を向上させることに成功した。金属多孔質体を用いた液体窒素強制冷却法の研究では、まず、外気に触れている配管部を液体窒素で浸漬冷却することによって、昨年度問題となった外部からの入熱を防ぐ処置を行った。この処置により、気泡をある程度、抑えることはできたが、ループ内では依然として、液体窒素が気液二相流の状態となっており、流動特性の変動が確認された。安定した流動特性を得るためには、液体窒素をサブクール状態にする、もしくは気泡を通過させるような伝熱促進体構造の導入が必要であると考えられる。また、試験的に行った除熱特性試験において、流量が小さい場合の方が、潜熱輸送に有利であり、最大除熱量が大きくなることを確認した。最終年度となる来年度は、コンジット型BSCCO2223ケーブルでの試験を進めて接合構造最適化を図るとともに、液体窒素強制冷却システムの除熱試験を進め、クライオスタットを含めた分割型超伝導マグネットを設計することが課題となる。最終年度にあたる今年度は、まず、銅ジャケット付BSCCO2223ケーブルを製作し、ケーブルの高強度化を達成した。そして高接合力での機械的接合試験により、450nΩの接合抵抗を達成した。加えて本接合試験では、導体の構成材料の熱膨張特性の違いが接合性能に影響を与えることを示した。また、金属多孔質体と液体窒素を用いた局所熱流束除去システムの実験装置を用いて、除熱試験を行い、この冷却システムにおいて、通常の強制冷却体系に比べて、最大除熱量が大きくなることを示すことができた。

また核融合発電実証炉FFHRのヘリカルコイルに分割型高温超伝導マグネットを適用した場合を想定し、100kAの電流が流れる導体の接合部を液体窒素で冷却した場合の温度上昇の度合いを熱解析によって評価した。解析の結果、金属多孔質体を設置していない場合には、接合部の最大温度が86.06Kになったのに対し、金属多孔質体を設置した場合には、接合部の最大温度が80.20Kに抑えられた。臨界電流が77Kから臨界温度110Kまで線形に減少すると仮定した場合,前者では臨界電流の低下が15.7%であるのに対し,後者では, 2.3%に抑えることができ、本冷却システムを用いての分割型高温超伝導マグネットの設計が可能であることを示した。
造血幹細胞の増殖・分化におけるエネルギー代謝制御

血液の細胞は、その源になる造血幹細胞から分化成熟するが、生涯にわたって血液細胞を供給するために幹細胞の多くは静止期にあって枯渇を防いでおり、その機序は明らかにされてはいない。本研究では、骨髄におけるエネルギー状態とそのメタボリズムが造血幹細胞の状態に及ぼす影響について解析し、低酸素及び低グルコース状態は造血幹細胞のエネルギー産生をおさえ、造血細胞の未分化性の維持に関わっていることを明らかにした。我々は、造血幹細胞が骨髄微小環境の中で殆どが細胞周期の静止期と未分化性を維持しているそのメカニズムを明らかにするために、造血幹細胞の増殖、分化と環境の栄養状態との関係を明らかにする研究を行っている。平成21年度において正常マウス骨髄よりc-Kit^+Scal^+Lin^-CD34^-の造血幹細胞・前駆細胞分画を単離し、培地のグルコース濃度を0mg/dlから100mg/dlに変化させ、それぞれの条件における細胞の増殖率を計測したところ、グルコース濃度0mg/dlの条件では生存を維持できなかったが、20mg/dl以上で5日以上生存を維持し、60mg/dl以上では増殖率に差がなかった。また、増殖後3日でのKSL分画の比率を調べたところ、40mg/dlで最も多くの細胞がKSL分画にとどまっていることが示された。さらに、daughter cell colony assayを行い、それぞれの条件下における分裂の周期と、対称分裂の比率を計測した。その結果、40mg/dlの条件で最も細胞分裂の周期が長く、また、対称分裂の比率も高かった。また、それぞれの条件下での細胞一個あたりの細胞内ATP濃度を測定したところ、環境のグルコース濃度に比例して細胞内のATP濃度が上昇していた。以上のことからエネルギー代謝の状態は、環境の栄養状態の影響を受け、細胞周期の調節と対称/非対称分裂の確率の調製の両面で造血幹細胞の未分化性の維持に関わっていると考えられる。造血幹細胞を維持するニッチにおいては酸素濃度が低いとされているが、環境のグルコース濃度の影響をも受けている可能性が考えられる。正常マウス骨髄よりc-Kit^<high>Sca+1+Lin-CD34-(KSLCD34-)の造血幹/前駆細胞分画をFACSで単離し、未分化性を維持できるサイトカインで培養した。その際、培地のグルコースを0mg/dlから100mg/dlのいくつかの濃度で数日間の培養を行い、培養環境中の栄養状態が細胞内のエネルギー代謝や細胞の増殖や分裂様式に及ぼす影響を検討した。まず、KSLCD34-細胞を通常の造血幹細胞増幅条件で5日間培養し、増殖を比較したところ、グルコース低濃度0,50mg/dLでは100mg/dLでの培養に比較して低下しており、また、その際のATP, NADHの産生も低下していたことからエネルギー代謝が低下していると考えられた。また、3日培養後のKSLにとどまっている細胞の比率は、グルコース低濃度で高率であった。以上のことからグルコース低濃度の条件下では、細胞のエネルギー代謝が低下し、細胞周期が抑制され、細胞の分化も抑制されていると考えられた。さらに増殖抑制が細胞周期の低下と分化抑制のメカニズムを明らかにするために、paired daughter cell colony assayを行った結果、グルコース低濃度での培養条件においては、分裂までの時間が延長し、また、自己複製を示すmix/mix colony pairをより多く認めたことから、グルコースの低濃度の条件下では造血幹/前駆細胞の細胞周期が抑制されると同時に積極的に分化を抑制し、自己複製が促進されていることが示された。Sirt1はエネルギー代謝を介してヒストン脱アセチル化酵素として機能するだけでなく、インスリンのシグナル伝達に関わるForkhead転写因子や癌抑制遺伝子p53を脱アセチル化し、その機能を直接制御(活性化または抑制)する。Sirt1が、造血幹細胞の運命決定における機能とその機構を明らかにするために以下の実験を行った。1.Sirt1のKOマウス由来CD34-KSL細胞においてdaughter cell colony assayを行った。Sirt1 KOマウス由来CD34(-)KSL細胞はWT細胞に比べて分裂までの時間が短く、また、KO細胞からのMix/Mixコロニーペアーの数はWT細胞より有意に少なかった。Mix/Mixコロニーペアーは自己複製を反映していると考えられる。以上の結果より、Sirt1は細胞周期を延長させることと、一回ごとの分裂における自己複製を促進することにより、造血幹細胞の未分化性の維持に貢献していると考えられた。2.Sirt1のKOマウス由来CD34-KSL細胞のin vitroでの造血再構築能を評価する。Sirt1 KO及びWTマウス由来CD34-KSL細胞をそれぞれ致死量放射線照射マウスに継代移植したところSirt1 KO細胞移植マウスでは早期にキメリズムの低下を認めた。このことからSirt1は造血幹細胞をより未分化な状態に維持していると考えられた。

また、造血幹細胞の細胞内のグルコース濃度を評価するために蛍光標識されたグルコースアナローグ2-NBDG(Invitrogen #N13195)をマウスに経口投与し、骨髄切片を蛍光顕微鏡で観察した。その結果、骨髄の骨組織に接する部分に存在するSca-1陽性細胞において2-NBDGの取り込みが減弱していた。Nicheにおける造血幹細胞においてグルコールの取り込みが減弱している事が示された。以上より、骨髄Nicheにおける造血幹細胞は低グルコース状態にあり、Sirt1はそのエネルギー状態を利用して、造血幹細胞の未分化性の維持に関与していると考えられた。
自己識別と活性化制御

T細胞は抗原認識してTCRミクロクラスター(MC)を形成して活性化する。自己ペプチドではTCR-MCはできず、自己とアゴニストのmixでも、TCR-MCにはアゴニストだけが集積した。胸腺細胞では、自己を認識してTCR-MCが形成されるが、TCRシグナルの強い、負の選択ペプチドでのみcSMACも形成された。正(CD28)と負(CTLA4)の副刺激、細胞骨格によるTCR-MCシグナルの時空間的制御を明らかにした。免疫系における自己識別・反応性を担うシグナル伝達と制御機構を明らかにするため、T細胞とB細胞における非自己抗原と自己抗原の認識から活性化制御に至るシグナル制御の機構を明らかにすることを目指し、T細胞ではTCRミクロクラスターの形成制御を中心に、B細胞では生存シグナルに関与する分子群の遺伝解析を中心に解析する。免疫系における自己識別・反応性を担うシグナル伝達と制御機構を明らかにするため、T細胞の自己成分認識と自己反応性による制御、B細胞における自己反応性の抑制と細胞生存のためのシグナル制御の分子機構、を解析している。1.自己抗原認識のT細胞の活性化への影響を調べるために、外来抗原(チトクロムc)および数種の自己抗原ペプチドを、I-Eβ鎖に直接結合させた単一ペプチド・MHC分子をGPI結合型として作製し、細胞に遺伝子導入して、MHC/ペプチド-GPIの単一分子を単離した。これらの単一分子のT細胞による認識・活性化能を、これらを含むplanar membraneでコートしたビーズを用いて解析した。その結果、外来ペプチドのMHC/ペプチド-GPI単一分子はフリーペプチド同様に活性のあることが判明した。また自己ペプチド単一分子は、もはや外来ペプチドには反応できないことが判明した。これらの脂質二重膜を用いて自己・外来抗原濃度を変化させた際のTCRミクロクラスター形成と活性化を解析中である。2.BCRを介するトニックシグナルは末梢Bリンパ球の生存に必須と考えられている。BCRシグナル分子群、PLCγ-2, STIM1, Rukのトニックシグナルにおける寄与を検索するため、トニックシグナルを供与できるモデルレセプターLMP2-Tgマウスとこれらシグナル分子の欠損マウスを交配した。結果PLCγ-2欠損マウスではB細胞分化が初期段階で阻害され、PLCγ-2がトニックシグナルに必須であることが判明した。更にPLCγ-2の下流で重要なシグナル径路を検索し、Ras径路のgain-of-function変異がrescueすることより、PLCγ-2→Rasの径路のトニックシグナルにおける重要性が示唆された。自己不応答性の検索に関してはモデルBCR系であるHELシステムとの交配が完了し、現在解析中である。T細胞とB細胞における非自己抗原と自己抗原の認識から活性化制御に至るシグナル制御の機構を明らかにすることを目指し、T細胞ではTCRミクロクラスターの形成制御を中心に、B細胞では生存シグナルに関与する分子群の遺伝解析を中心に解析した。T細胞の抗原認識と活性化のユニットと考えられるTCRミクロクラスターの形成における自己と非自己ペプチドのTCRによる認識の違いを、非自己・自己ペプチドをcovalent結合させたMHCを持つ資質二重膜を用いて解析した結果、アゴニストペプチドで形成されるミクロクラスターには自己ペプチドが共存せず、CD4+T細胞では自己ペプチドの関与は否定的であることが示唆された。T細胞活性化に不可欠なCD28を介する副刺激とTCRミクロクラスターとの動態の関係を解析し、CD28もTCRミクロクラスターに集まりPKCθをリクルート会合し、免疫シナプス形成後は、中心にCD28-PKCθが集結して、副刺激の活性化維持に貢献することが明らかになった。BCRを介するトニックシグナルは、末梢のBリンパ球の生存に必須と考えられている。BCRシグナルに重要な分子群、PLCγ-2, STIM1, Rukのトニックシグナルにおける寄与は、これらシグナル分子ノックアウトマウスでB1B細胞の減少が観察されたことにより、示唆された。一方、PLC-γ2を免疫反応が進行中に欠損させると、免疫記憶反応(免疫二次応答)がほとんど消失した。細胞レベルでの詳細な解析を行うことにより、PLC-γ2がメモリーB細胞の産生のみならず、一旦生成されたメモリーB細胞の生体内での維持にも強く関与していることが明らかになった。T細胞における自己認識の活性化シグナルの制御の解析のために、自己抗原の認識とその際の細胞活性化を担うTCRミクロクラスターの形成制御と副刺激シグナルの制御を解析した。昨年までにCD28を介する正の副刺激もミクロクラスターを介して起こり、その持続活性化はcSMACの特殊な領域(signaling cSMAC)にPKCqをリクルートすることよって行われることが判明している。一方、負の副刺激を担うCTLA-4もこの特異的な場所としてのsignalingcSMACに集積して、リガンド結合を競合してCD28-PKCqが集積するのを阻害することがリアルタイムイメージングによって解った。