hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体ナノ素子における多励起子生成・消滅ダイナミクスの数値実験的研究

ナノ素子・ナノ複合体内に光励起された電子・正孔・励起子が発現する革新的光励起ダイナミクスを電子ーフォノン相互作用まで考慮しながら計算科学的に発見・解明し、光電変換効率を飛躍的に押し上げうる新原理の提案を行った。特に、多励起子生成・消滅ダイナミクス、及び半導体量子ドットから蛍光分子への超高速電子移動反応を実時間で追究することができる新たな第一原理分子動力学法を開発することで、特異的な温度依存性の起源を同定し、超高速電子移動反応の機構を解明した。MEGの温度依存性を詳細に調べることで、低温における急激なフォノンモード凍結のためMEG温度依存性がバルク半導体と異なりlog Tという特異な温度依存性を持つ事を示した。すなわち「量子ドットにおけるMEG・MERは温度依存しない」という従来の常識を覆し、かつ量子ドット内のMEG・MERがnon-thresholdであることを計算科学的に実証した。さらに、この非自明な温度依存性の物理的要因を「フォノンダイナミクスが同様の温度依存性持つため」と示すことで、量子ドット内のMEG・MERがクーロン相互作用ではなく、電子ーフォノン相互作用によって発生していると結論づけた。これは、MEG・MERの物理的メカニズムの解明に大きく近づく示唆である。量子ドット単体だけでなく、量子ドットに蛍光色素分子が付着した複合ナノ構造体において光励起後の量子ドットから蛍光分子への電子移動を追究した。具体的には、CdSe量子ドットにメチレンブルーを付加した複合ナノ構造体において、光励起後の量子ドットからメチレンブルーへの電子移動ダイナミクスを実時間で第一原理的に数値実験できるプログラムをsingle particle描像ではなく、holeとのエネルギー授受まで考慮したExciton描像に基づいて開発した。その結果、マーカス理論における電子移動速度の反転(減少)領域が存在しない新しいタイプの電子移動ダイナミクスが発生することを実証した。さらにこの新しい電子移動過程を、量子ドット内の強いAuger効果によって、電子移動時に正孔が合わせて励起する(Auger-Assisted Hole Excitation)ためと結論付け、電子ーフォノン相互作用によってAuger-Assisted Hole Excitationが一部阻害され電子移動が鈍くなることも併せて示した。この電子移動速度に反転領域のない超効率的電子移動は、量子ドットからの効率的な電荷取り出しを目指す上でも画期的な結果である。応募者はいくつかの代表的なQDにおいてMEG/MERを計算し、MERは多励起子の低エネルギー状態がゲートウェイとなって発生し、高エネルギー多励起子は再結合しにくいという新たな非平衡ダイナミクス経路を見出した。更に、バンドギャップの2倍に満たないエネルギー励起でも、フォノン振動エネルギーにアシストされてMEGが起こりえる事を発見した。その後、本手法の汎用性を示し、MEG/MERの更なる非平衡物性を追究するため、異なる条件・タイプのナノ素子に本アプローチを適用した。その結果、MERは単一の多励起子からでなくMEGにより発生した多数の多励起子による複数経路によって初めてピコ秒オーダーの実験時定数を実現するようになる事、MEGとMERを誘起する特徴的なフォノンダナミクスが存在する事、フェルミの黄金則では記述できないガウス関数的ダイナミクス領域が存在する事を見出した。最近では、低温における急激なフォノンモード凍結のためMEG温度依存性がバルク半導体と異なりlog Tになる事を数値実験的に示し、「QDにおけるMEG/MERは温度に依存しない」という従来の予想を覆し、QD内のMEG/MERがnon-thresholdであることを確認した。さらに、この非自明な温度依存性の物理的要因をフォノンダイナミクスの温度依存性として説明できたことで、QD内のMEG/MERを引き起こす物理的メカニズムが電子-フォノンカップリングであると実証した。ナノマテリアル内に光励起された電子・正孔・励起子の非平衡ダイナミクスを電子ーフォノン相互作用まで考慮しながら研究を行った。特に、光電変換効率を飛躍的に押し上げうる物理的原理の解明・提言を行った。高エネルギー励起子(電子ー正孔ペア)から複数のキャリアが生まれるMultiple Exciton Generation(MEG)と、その逆過程であるMultiple Exciton Recombination(MER)について、実時間数値実験を行なう第一原理分子動力学法を独自開発し、異なる条件・タイプのナノ素子において本手法に基づく数値実験を実行した。その結果、特異なMEG温度依存性を計算科学的に実証することで、量子ドットのMEG・MERは温度依存しないという従来の常識を覆した。さらに、非自明な温度依存性の物理的要因を、低温において急激なフォノンモードの凍結が生じるためと同定することで、「MEG・MERはクーロン相互作用ではなく電子ーフォノン相互作用によって生じている」という物理的原理を提唱した。半導体量子ドットに蛍光分子が付着したナノ複合体においては、光励起後の量子ドットから蛍光分子への電子移動を実時間で数値実験できる第一原理分子動力学法を、励起子描像に基づいて独自開発した。

その結果、マーカス理論における電子移動速度の反転領域がない新種の電子移動が発現することを計算科学的に実証し、その物理的原理を「量子ドット内の強い電子ー正孔相互作用によって電子移動時に正孔が追随して励起されるため」と結論付けた。また、電子ーフォノン相互作用によって正孔励起が一部阻害され電子移動が鈍くなる一方で、フォノンエネルギー散逸によって正孔のさらなる追随励起が起こり電子移動が促進されるという二つの相反するフォノンの役割がある事を明らかにした。このマーカス反転領域のない電子移動は、ナノ素子からのキャリア取り出し効率を飛躍的に増幅させる新機能として期待される。ナノサイエンス、計算科学開発した手法を用いて、興味深く革新的な光励起ダイナミクスを発現するナノマテリアルにトライできている。計算システムは正常に作動し、実験家とのコラボレーションも開始できた。そこでの結果も実験結果に見合うものであり、その有効性が証明されつつある。開発した手法を用いて、さらにさまざまなナノマテリアルに挑戦し、革新的な光励起ダイナミクスを見出していく。実験家との共同研究をさらに推進し、様々なナノ素材においてMEG/MERの有効性を実証して、有益なナノデザインの提案まで行き着きたい。ハイパフォーマンスコンピュータを購入し計算環境をさらに充実させ、国際学会において発表を行い、研究成果を広める予定である。
SLC15A4によるライソゾーム環境管理と炎症制御の相互作用

免疫細胞はライソゾームを分泌やシグナル伝達の場として利用しており、そのために独自のライソゾームの環境制御システムを持っている。本研究では、免疫細胞のライソゾームに局在するアミノ酸トランスポーターSLC15A4が、自然免疫センサーのTLR7やTLR9を介した免疫応答を制御するメカニズムの解析を行った。その結果、ライソゾームのSLC15A4が近傍に局在するmTORの活性に影響を与えることによりTLR7/9のシグナル伝達、特にI型インターフェロンの産生を制御するという新しい炎症制御機構を明らかにし、その成果をImmunity誌に発表した。平成25年度は、1抗SLC15A4抗体の樹立、2生化学的解析、3細胞生物学的解析の3つのテーマについて研究を進めた。1抗SLC15A4モノクローナル抗体の樹立については、SLC15A4を細胞表面に強制的に発現させる方法とSLC15A4欠損マウスを利用する方法を組み合わせることで、より確実性の高いモノクローナル抗体の樹立を目指した。現在免疫方法と免疫原の最良の組み合わせについて検討中である。2生化学的解析:TLR7/9リガンドであるRNA/DNA応答性の変化を、SLC15A4がライソゾームの環境に与える影響から検討した。野生型とSLC15A4 KO由来の樹状細胞あるいはB細胞を利用し、細胞のライソゾーム画分を分離した後、その中に含まれる成分をHPLCあるいは質量分析によって解析した。その結果、SLC15A4 KO細胞においては、細胞全体のヒスチジン含有量は野生型とほぼ同等であるのに対し、ライソゾームにおいてはヒスチジンが集積していることが判明した。さらに、ヒスチジンの集積がTLR7/9応答の低下原因であることを明らかにした。3細胞生物学的解析: 3は、SLC15A4にエピトープタグを付加することで細胞株での強制発現、あるいはレトロウイルスを利用した樹状細胞への発現系を用いて行った。SLC15A4がTLR7およびTLR9の発現、細胞内局在および輸送系に与える影響を解析した。エピトープタグを付加したSLC15A4を細胞に強制発現させ、蛍光タンパク質融合TLR7,9を用いて共焦点レーザー顕微鏡で観察した。また、B細胞を用い、SLC15A4がライソゾーム自体の形態・微細構造に与える効果について、電子顕微鏡を用いて観察した。以上得られた知見をまとめ、論文を免疫学雑誌に投稿中である。私たちはこれまでに、樹状細胞やB細胞においてライソゾーム局在型のアミノ酸トランスポーターSLC15A4がライソゾーム内環境を最適化することによってTLR7, TLR9を介した自然免疫応答を制御していることを明らかにしてきた。しかし、SLC15A4とTLR応答とを結ぶ分子機構の解明が未解決の課題であった。本研究ではSLC15A4特異的なモノクローナル抗体を樹立してTLR7, TLR9, NOD1の活性化とSLC15A4依存性のライソゾーム動態制御の関係を可視化し、SLC15A4によるTLR7,TLR9応答制御の分子基盤を明らかにすることを目指した。その結果、B細胞のSLC15A4がTLR7依存性の自己抗体産生に必須であること、さらにそれが、SLC15A4がI型IFN受容体の下流でmTOR依存的に転写因子IRF7の翻訳を制御すること、それによってI型IFN-IRF7による活性化サーキット形成を媒介して自己抗体産生を誘導する、という分子機構によって担われていることを解明し、その成果を2014年9月、Cell姉妹誌のImmunity誌に発表した。本研究成果は、ライソゾームのアミノ酸輸送によってTLRを介した自然免疫炎症応答が制御されるという新しい炎症制御機構を発見したという点で、重要な研究となった。免疫学SLC15A4欠損細胞を用いた生化学的、細胞生物学的解析に加えて生体におけるSLC15A4の役割の解析が進み、論文化について計画通りに達成されつつある。モノクローナル抗体の樹立については今後免疫原、免疫方法の改良等を行い、抗体の樹立をめざす。当初の計画に沿って、抗SLC15A4モノクローナル抗体の樹立を行い、その性状解析を行うとともに、抗体の炎症応答に対する効果をin vitro, in vivoの両面から解析する。特に炎症性自己免疫疾患モデルマウスを用いた抗体の炎症抑制効果について検討をすすめる。1in vitroにおける抗SLC15A4抗体の動態と機能の検討:SLC15A4を高く発現している樹状細胞を用いて,TLR応答における抗体の作用を検討する。

抗SLC15A4抗体の作用がTLRリガンド応答に抗炎症効果なのか、TLR刺激によって樹状細胞から産生される炎症性サイトカインのTNF-α, IL-6あるいは1型インターフェロンのIFN-βを指標に検討する。また、蛍光標識した抗体の細胞内デリバリーについて、局在解析を共焦点レーザー顕微鏡、結合量の解析をFlow cytometryで評価する。2in vivoにおける抗体の効果についての解析: 1の結果をふまえた上で、新規抗体療法確立へのアプローチとして、マウスモデルを用いて抗体投与による炎症性自己免疫疾患の改善効果について検討する。
ブリ類結節症に対するリボゾ-ムワクチン開発に関する研究

【目的】類結節症に対するリボソ-ムワクチン(RBP)はホルマリン不活化ワクチン(FKC)と比較して、有効性が高く持続性も長いことを明らかにした。本研究では、RBPで免疫後のブリの生体防御能を経時的に調べた。【方法】平均体重5.4gのブリ稚魚の腹腔内に、1尾あたり160μg RNAのRBPを1週間間隔で2回注射した。対照には1mgのFKCおよびPBSを注射した。2回目の免疫から1、2、4および6週間後に、それぞれ20尾を取り上げ、各測定に5尾ずつ用いた。血清の殺菌能は心臓穿刺法によって得た血清を用いて測定した。腹腔内浸出細胞(PEC)の集化性は腹腔内にFKCを注射3時間後に測定した。マクロファ-ジ(Mφ)の貧食能および細胞内殺菌能は腹腔内に10%プロテオ-ズ・ペプトンを注射し、48時間後に浸出したMφを用いて測定した。リンパ球(PBL)の殺菌能はへパリン処理したシリンジを用いて採血後に、比重1.077および1.062の遠心分離によって得たPBLを用いて測定した。【結果】RBP免疫魚の血清の殺菌能は4週間後に最も高くなった。FKCでは2および4週間後にわずかに高かった。PECの集化性は1から6週間後まで差異が認められなかったが、FKCでは2週間後に最も高くなり、その後は低下した。Mφの貧食能は4週間後に最も高くなり、その後は低下したが、FKCでは差異が認められなかった。Mφの細胞内殺菌能は差異が認められなかったが、FKCでは2週間後のみ高くなった。PBLの殺菌能は2週間後のみ高くなったが、FKCでは差異が認められなかった。これらの結果から、RBPは2回目の免疫から2週間後にPBLの殺菌能を、4週間後に血清の殺菌能およびMφの貧食能を活性化して、FKCは2週間後にPECの集化性およびMφの細胞内殺菌能を活性化して、ブリを感染から防御しているものと考えられる。ブリ類結節症に対する有効なワクチンを開発するため、Pasteurella piscicidaのリボゾ-ム画分(RBP)の抗原性および本症に対する有効性を調べた。RBPおよびリボゾ-ム画分(RBS)はP.piscicidaから調製した。構成成分のうちRNA量はYeast RNAを基準にしてOrcinol法によって、タンパク量は牛血清アルブミンを基準にしてLowry法によって、LPS量はEscherichia coliのLPSを基準にしてパイロディックを用いて定量した。RBPおよびRBSの抗原性はOuchterlony法によって比較した。浸漬法による有効性はRBPを16μgRNA/mlとなるようにろ過海水に懸濁させ、ブリ稚魚を5分間浸漬し、1回浸漬したものを1回浸漬区、さらに1週間後に同様に浸漬したものを2回浸漬区とした。

1回目の浸漬処理から4週間後に、各区から5尾の魚を取り上げ、血清の抗体価、補体価、腎臓の貧食細胞の貧食活性および血清のオプソニン効果を調べるとともに、生菌濃度18×10^4および10^3CFC/mlの海水に30尾ずつ魚を浸漬して実験感染を行った。抗原性を調ベた結果、RBPはRNA、RBSはタンパクが主成分であり、両面分には微量のLPが含まれていた。RBPおよびRBSの抗原性は類似していた。そかし、RBPは抗LPS血清に対して沈降線を形成するLPSを含むのに対して,RBSは沈降線を形成するLBSを含まなかった。浸漬法による有効性を検討した結果、FKCに対する凝集抗体価はRBPの1回および2回浸漬区では検出限界以下となった。FKCに対する腎臓の貧食細胞の貧食活性は対照区よりも低く、血清のオプソニン効果ではRBPの1回および2回浸漬区は対照区よりも低かった。さらに、RBPの1回および2回浸漬区の生残率は対照区よりも低かった。以上のことから、RBPおよびRBSに含まれるLPSの抗原性が異なることが明かになった。また、RBPを浸漬法で投与しても有効でない理由として、RBPに含まれるSDSが毒性を示したことが考えられる。ブリ類結節症に対するリボゾ-ムワクチン(RBP)の有効性を高めるために、リポ多糖(LPS)やホルマリン不活化菌体(FKC)などの各種抗原と併用して有効性を検討した。また、免疫応答を調べるために腹腔内浸出細胞(PEC)の生物学的活性を検討した。RBPと各種抗原の併用による有効性の検討は次の方法で行った。平均体重3.5gのブリ稚魚に<Pasteurella>___ー<piscicida>___ーから調製したRBP160μg RNAにLPS、外膜成分(OMF)、菌体外産生物(ECP)またはFKCを100μgとなるように併用させて1週間間隔で2回免疫した。2回目の免疫から3週間後に腹腔内浸出マクロファ-ジのP__ー.<piscicida>___ーに対する細胞内殺菌能を測定するとともに、1.0×10^4、10^3、10^2(CFU/ml)の菌濃度で実験感染を行って有効性を調べた。PECの生物学的活性の測定は次の方法で行った。平均体重47.5gのブリ稚魚にRBPを160μg RNAとなるように腹腔内に注射した。1回目の免疫から1,2,4および6週間後に腹腔内へのPECの集合能力走化性、P__ー.<piscicida>___ーに対する殺菌能、マクロファ-ジの貧食活性およびP__ー.<piscicida>___ーに対する細胞内殺菌能を測定した。RBPと各種抗原を併用した結果、マクロファ-ジの細胞内殺菌能は各種抗原を併用しても低く、10^4、10^3、10^2(CFU/ml)のいずれの菌濃度においても生残率は低かった。これらの原因については、PECの貧食活性が高まって逆にPECが菌を処理しきれなかったことが考えられる。また、実験感染を行った円形アクリル水槽が小さく、実験魚にストレスを与えていたことも原因ではないかと考えられる。PECの生物学的活性を測定した結果、腹腔内への集合能力は上昇しなかったが、走化性は2週間後に、貧食能は4週間後に高くなった。マクロファ-ジの細胞内殺菌能が上昇しなかったことから、RBPは貧食細胞の各種機能を連続的に活性化し、免疫効果が認められるようになるのではないかと考えられる。ブリ類結節症に対する実用的なワクチンを開発するために、ホルマリン不活化菌体ワクチン(FKC)が検討されてきたが、十分な効果を得ることができていない。本研究はFKCに代わる有効なワクチン抗原を検索するために、Pasteurella piscicidaからリボゾ-ムワクチンを調製し、有効性、有効成分および生体防御能を以下の手順によって検討した。1.P.piscicidaから調製したリボゾ-ム画分(RBPおよびRBS)、リポ多糖(LPS)、外膜成分(OMF)、菌体粗タンパク画分(PCA)、菌体外産生物(ECP)およびFKCの有効性を比較した。
生体機能物質に関連した新規生理活性物質の合成研究

昭和6263年度に行なった研究成果について、すべての継続研究は一部研究者の移動などで計画通りに進行しなかったり、遅れたりした部分はあるが、ほぼ予定に沿った形で成果を上げることができた。1)強い血栓溶解作用を持ち、脳血栓治療薬や予防薬としての医薬開発が期待されるイソカルバサイクリンの新規合成法開発を目的とした合成中間体であるビシクロ[3.3.0]オクト-6-エン-2-オンから標的化合物への新規合成ルートの開発を行なった。2)別のイソカルバサイクリン合成中間体である5/5縮合環β-ケトエステルを新しく開発した反応であるRh-カルベノイドのC-H挿入反応を更に展開し、光学活性中間体の合成に応用した。3)これらの合成中間体から新しいイソカルバサイクリンへ変換するため新しい方法論によるω鎖の導入を検討した。4)新しい三環性プロスタサイクリン類縁体の合成は、5/5縮環フラン環の構造に苦労したが、合成手段の改良を含めその合成に成功した。5)ロイコリエンB_4やリポキシンのコンフォメーションを固定する分子設計に関連して、これら物質の合成に利用する芳香族環への新しいC/C結合形成反応が硫黄の特製を活かして開発できた。この反応の詳細を検討すると同時に、ロイコトリエンB_4類縁体の合成に応用した。6)新しいα-およびβ-グリコシル化反応の開発をまづ当面の目標として行なってきたが、特に、α-グリコシル化において、リン酸エステルを利用して優れた高選択的グリコシル化反応を開発することができた。昭和62年度に行なった研究成果について,どの研究もそれぞれ苦労した点はあり,進行速度は遅れたが比較的順調に進展し,当初の計画に沿った形で成果を上げることができた.1)強い血栓溶解作用を持ち,脳血栓治療薬や予防薬としての医薬開発が期待されるイソカルバサイクリンの新規合成法開発を目的とした合成中間体で他の生理活性天然物合成にも役立つビシクロ[3.3.0]オクテノンを新しい転位反応の発見とその反応を応用して,効率よく合成する方法を確立した.2)別のイソカルバサイクリン合成中間体である5/5縮合環βーケトエステルを新しく開発した反応であるRhーカルベノイドのCーH挿入反応を応用して合成する方法を確立した.尚,光学活性中間体についても検討を加え成功した.3)これらの合成中間体からのイソカバサイクリンへの変換を確立した.4)フラン環が縮環した新しい三環性プロスタサイクリン類縁体に合成は,縮環フラン環の構築に手間取ったが,合成手段の改良を含め当初の計画通りに成功した.5)ロイコリエンB_4やリポキシンのコンフォメーションを固定する分子設計に関連して,これら物質の合成に利用する芳香族環への新しはC/C結合形成反応が硫黄の特性を活かして開発できた.この反応の詳細を検討すると同時に,ロイコトリエンB_4類縁体の合成に応用している.6)新しいαーおよびβーグリコシル化反応の開発をまづ当面の目標として行なってきたが.特に, αーグリコシル化において,従来法よりはるかに優れた高選択的グリコシル化反応を開発することができた.63年度は62年度に備品として購入した「高速液体クロマトグラフ装置」を最大限に活用して研究の推進を計った。次の継続研究に成果が上がった。1)医薬開発が期待されるイソカルバサイクリンに関連して、その類縁体検索を目的として、その合成中間体であり、他の天然物合成にも役立つ光学活性ビシクロ〔3.3.0〕オクト-6-エン-2-オン及びそのアルコール体が光学分割法や不斉合成法を検討して効率よく合成出来るようになった。2)プロスタサイクリンとその合成類縁体の構想活性相関の知見を得る目的で最初にフラン環を持つ三環性イソカルバサイクリン類縁体の合成を検討した。

この研究については縮環したフラン環の構築法がキーポイントとなった。3)アラキドン酸のリポキシゲナーゼ酸化で生合成ささるポリオキシ酸は生理学的に極めて興味ある物質群であり、ロイコトリエンB_4を先ず標的化合物として、「ルーズな立体構造が生理作用を示す真のコンフォメイションはなにか」を解明するため、共役二重結合の固定化をベンゼン環について行ない、その類縁体合成に成功した。4)糖は生体の恒常性維持に不可欠の物質である。また、植物や細菌の生産する物質に生物活性上興味ある糖が多い。糖類の合成研究を展開するため、その本質である独自の高選択的グリコシル化反応を確立した。この反応は種々の制ガン剤などの合成に応用している。
逆問題の解構成アルゴリズムの開発とビジュアル化の研究

我々の開発した再生核理論と正則化理論の融合理論は,従来難問として解き得なかった様々な逆問題の有効な解法として用いることができる.(1)熱伝導問題の逆問題も難問として有名であるが,我々はこの問題に対しチコノフ正則化を用いて具体的な逆問題計算のアルゴリズムを与え,数値実験も行い有効性を確認した.また,解法の有用性を明示するため,解のビジュアル化を工夫した.これら一連の進展によって熱伝導の逆問題は一応の解決を見たといってよい.(2)無限精度計算の計算環境をハード,ソフトの両面から整えた.これを我々のターゲットであるラプラス変換の実逆変換の計算アルゴリズム開発に適用し,今まで困難とされてきた非適切性の典型的な逆問題の難問と考えられてきたこの問題に対して,十分な精度で計算できることを実証した.(3)ラプラス実逆変換にシンク関数近似やフレドホルム第2種積分方程式の利用が有効であることを理論的,数値計算的に実証した.また,2重指数関数法が数値計算上,非常に有効であることを多くの数値計算で示すことができた.(4)ラプラス実逆変換に特異値分解が有効であることを理論的に示した.また,この計算には高精度数値計算(多倍長,無限精度)が必須であることを示し,この方法論と用いられる数値テーブルを確立し,京都大学と共同で特許申請を行った.これは両大学にとって,数学の分野では初めての特許申請であり,日本数学会でも注目されており,内外の逆問題の研究者からも問い合わせがある.我々の開発した再生核理論と正則化理論の融合理論は,従来難問として解き得なかった様々な逆問題の有効な解法として用いることができる.(1)熱伝導問題の逆問題も難問として有名であるが,我々はこの問題に対しチコノフ正則化を用いて具体的な逆問題計算のアルゴリズムを与え,数値実験も行い有効性を確認した.また,解法の有用性を明示するため,解のビジュアル化を工夫した.これら一連の進展によって熱伝導の逆問題は一応の解決を見たといってよい.(2)無限精度計算の計算環境をハード,ソフトの両面から整えた.これを我々のターゲットであるラプラス変換の実逆変換の計算アルゴリズム開発に適用し,今まで困難とされてきた非適切性の典型的な逆問題の難問と考えられてきたこの問題に対して,十分な精度で計算できることを実証した.(3)ラプラス実逆変換にシンク関数近似やフレドホルム第2種積分方程式の利用が有効であることを理論的,数値計算的に実証した.また,2重指数関数法が数値計算上,非常に有効であることを多くの数値計算で示すことができた.(4)ラプラス実逆変換に特異値分解が有効であることを理論的に示した.また,この計算には高精度数値計算(多倍長,無限精度)が必須であることを示し,この方法論と用いられる数値テーブルを確立し,京都大学と共同で特許申請を行った.これは両大学にとって,数学の分野では初めての特許申請であり,日本数学会でも注目されており,内外の逆問題の研究者からも問い合わせがある.3年ほど前より松浦(研究代表者)と齋藤(研究分担者)は,具体的な逆問題から再生核理論の精密化を図るとともに,現実的な計算アルゴリズムの構築を目指している.その経過の中で,特異性を回避しながら,漸近的に真の解に近づくチホノフの正則化法と再生核理論の統合を思い立った.そこで,我々はこの方法・手法を,非適切性などで従来解くことが困難とされてきた他の逆問題や変係数の常微分方程式,偏微分方程式にも適用して解の表現を得てきた.そして具体的に数値計算が可能なアルゴリズムを構築し,数値計算で具体的な解を得てそれをコンピュータ画面上に表示することによって我々の方法の新規性,汎用性,有効性を明らかにしてきた.特に従来,方程式の非適切性により解くことが困難とされてきた,医学や工学における複雑な境界値問題を具体的に現実的な時間内で計算できるアルゴリズムを開発し,斯学の逆問題開放のブレイクスルーを目指している.特に解空間ペーリー・ウィーナー空間に限定した場合には,従来,非適切性等により解くのは不可能と考えられてきた様々な逆問題への応用が可能であることが判明している.既に幾つかの典型的な偏微分方程式や常微分方程式への適用は完成した.また我々は歴史的に難問とされてきた熱伝導における逆問題について,この方法を適用し,新しい陽表現公式を確立した.さらに,得られた逆公式を用いて,任意時刻に任意温度分布を持つための適切な初期温度分布を計算するアルゴリズムを開発し,コンピュータによる数値実験を行い,この方法とアルゴリズムの妥当性を確認することに成功した.この成功は大きな反響を呼んでおり,既に幾人かの外国の数学者が引用し,関連論文の執筆も始められている.我々がここで発見した方法には普遍性があり,一般の作用素方程式の新しい解法を与え,偏微分方程式や逆問題等には広汎に適用できるものである.(1)無限精度計算の計算環境をハード,ソフトの両面から整えた。これを我々のターゲットであるラプラス変換の実逆変換の計算アルゴリズム開発に適用し,今まで困難とされてきた非適切性の典型的な逆問題の難問と考えられてきたこの問題に対して,十分な精度で計算できることを実証した。(2)ラプラス実逆変換にシンク関数近似やフレドホルム第2種積分方程式の利用が有効であることを理論的,数値計算的に実証した。また,2重指数関数法が数値計算上,非常に有効であることを多くの数値計算で示すことがでぎきた。

(3)ラプラス実逆変換に特異値分解が有効であることを理論的に示した。また,この計算には高精度数値計算(多倍長,無限精度)が必須であることを示し,この方法論と用いられる数値テーブルを確立し,京都大学と共同で特許申請を行った。これは両大学にとって,数学の分野では初めての特許申請であり,日本数学会でも注目されており,内外の逆問題の研究者からも問い合わせがある。(4)一般の(線形に限らない)関数の逆関数を元の関数で明示的に表現する方法論を再生核理論の立場から確立した。また,この方法論を用いていくつかの例を数値的に検証し,方法の妥当性と有効性を確認した。(5)L2空間でのラプラス変換作用素がコンパクトであることを理論的に示した。また,この性質が特異値分解に必須であることを明らかにし,具体的な特異値分解アルゴリズムを構築し。ラプラス実逆変換に有効であることを実証した。
日本産古生代腕足類化石模式標本データベース

本研究は,日本産古生代腕足類化石の新種記載において指定された,模式標本のデータベースを構築することを目的として実施された.生物の種の学名は国際的なものであり,学名の基準となる模式標本(タイプ標本;type specimen)を指定することが定められている.生物種の基礎情報である模式標本の情報を,容易に取得することができる手段として提供される本データベースは,古生物地理学的研究を通じ,日本列島の構造発達史を解明する上で重要な資料となる.本データベースは,極めて高い学術的な価値を有し,今後の研究進展に対して大きく貢献することが期待されるものである.研究の第二年度にあたる平成25年度は,前年度に引き続き,日本における古生代腕足類化石の新種記載論文を調査し,そこから模式標本に係わる情報を抽出し,データ入力・修正を行った.これらの作業を進めるにあたり,研究代表者と分担者は,複数回にわたり打合せを実施し,経過情報を交換しながらデータの最適化を図った.すなわち,著者毎,論文毎に異なっていた語句の統一や古い地名の表記方法の改善を含めて,データの修正作業を進めた.研究分担者は,当該模式標本が収蔵・保管されている機関(東北大学他)に赴いて実標本を直接観察し,論文から抽出した情報の吟味を行った.このような標本の再検討結果を,上記のデータ修正に随時適用した.また,研究分担者は,本データベースを作製・検討するために比較データとなる標本記載研究を実施し,論文を出版するとともに新たな新種記載を行い,データベースに採録する模式標本情報を追加した.研究代表者は,分担者から寄せられた再検討結果を元に,修正作業を行ってデータの最適化を進めるとともに,研究全体の進捗状況を把握し,計画に沿って進行するよう調整を行った.さらに,このような調査研究によって明らかとなった古生代腕足類模式標本の現状について,研究分担者とともに学会発表を行った.以上のような作業を重ねた結果,必要なデータがほぼ完成した状態になった.研究の最終年度にあたる平成26年度においては,前年度までに作成したデータを加工し,論文原稿として完成し,投稿する予定としている.さらに,データをインターネットで公開する準備を進める.本研究は,日本産古生代腕足類化石の新種記載において指定された,模式標本のデータベースを構築することを目的として実施された.生物の種の学名は国際的なものであり,学名の基準となる模式標本(タイプ標本;type specimen)を指定することが定められている.生物種の基礎情報である模式標本の情報を,容易に取得することができる手段として提供される本データベースは,古生物地理学的研究を通じ,日本列島の構造発達史を解明する上で重要な資料となる.本データベースは,極めて高い学術的な価値を有し,今後の研究進展に対して大きく貢献することが期待されるものである.研究の初年度にあたる平成24年度は,日本における古生代腕足類化石の新種記載論文を調査し,そこから模式標本に係わる情報を抽出し,データ入力・修正を行った.これらの作業を進めるにあたり,研究代表者と分担者は,複数回にわたり作業方法の打合せを実施し,経過情報を交換しながらデータの最適化を図った.研究分担者は,当該模式標本が収蔵・保管されている機関(東京大学・京都大学・九州大学など)に赴いて実標本を直接観察し,論文から抽出した情報の吟味を行った.このような標本の再検討結果を,上記のデータ修正に随時適用した.また,研究分担者は,本データベースを作製・検討するために比較データとなる標本記載研究を実施し,論文出版及び学会発表を代表者とともに行った.研究代表者は,分担者から寄せられた再検討結果を元に,修正作業を行ってデータの最適化を進めるとともに,研究全体の進捗状況を把握し,計画に沿って進行するよう調整を行った.研究の最終年度にあたる平成26年度は,前年度までに引き続き,日本における古生代腕足類化石の新種記載論文から抽出した模式標本に係わる情報の入力と,データの確認・修正を行った.これらの作業を進めるにあたり,研究代表者と分担者は,複数回にわたり打合せを実施し,経過情報を交換しながらデータの最適化を図った.前年度までに行った,著者毎,論文毎に異なっていた語句の統一や,古い地名の表記方法の改善をさらに検討し,データの修正作業を進め,データの精度向上を図った.研究分担者は,本データベースを作製・検討するために比較データとなる標本記載研究を実施し,日本地質学会(鹿児島大学)において学会発表を行った.また,論文3編に新たな新種記載を行い,データベースに採録する模式標本情報を追加した.研究代表者は,分担者から寄せられた再検討結果および新種記載情報を元に,データの追加・修正作業とデータの最適化を進めるとともに,研究全体の進捗状況を把握し,計画に沿って進行するよう調整を行った.さらに,データベース出版後にこれらのデータをインターネットで公開するためのプログラム改修を行った.以上のような作業を重ねた結果,年度末までに必要なデータがほぼ完成した.平成27年度の前半に論文原稿として完成し,投稿・出版する予定としている.このデータベースを出版した後,関係学会(日本古生物学会)と協議し,これらのデータをインターネットで公開するための作業を進める.層位・古生物学日本における古生代腕足類化石の新種記載論文の調査により,模式標本情報の抽出とデータ入力が順調に進んだ.研究分担者による実標本の再検討

・再研究も予定通りに実施され,その結果を模式標本情報に反映し,論文毎に異なっていた語句の統一を含めて,データの修正作業を順調に進めることができた.研究分担者が筆頭著者となり出版された論文において,新たに提唱された新種の模式標本のデータも随時追加した.また,本調査研究によって明らかとなった古生代腕足類模式標本の現状について,学会で発表をおこなった.以上により,当該区分に該当すると評価した.日本における古生代腕足類化石の新種記載論文の調査により,模式標本情報の抽出とデータ入力が順調に進んだ.研究分担者による実標本の再検討・再研究も予定通りに実施され,その結果を模式標本情報に反映し,論文毎に異なっていた語句の統一を含めて,データの修正作業を順調に進めることができた.以上により,当該区分に該当すると評価した.今年度前半にはデータ修正作業を完了し,日本古生物学会特別号に投稿するためのデータ加工及び原稿作成に取りかかる.これと平行して,データベースをインターネットで公開するための準備を行う.これらの作業を円滑・正確に進めるため,研究代表者と分担者は,適宜打合せを実施する.研究分担者が実標本の再検討を行っていない収蔵機関に赴き,その結果をデータ修正に反映する.語句の統一や誤入力チェック等をさらに精度良く行い,模式標本データの信頼性と正確性を確保する.年度後半にはデータ修正作業を完了し,日本古生物学会特別号に投稿するためのデータ加工及び原稿作成に取りかかる.これと平行して,データベースをインターネットで公開するための準備を行う.これらの作業を円滑・正確に進めるため,研究代表者と分担者は,適宜打合せを実施する.最終年度は,論文原稿を整えたり,データをインターネット公開するために加工を施し,ソフトウェア開発を行うこととしている.データ加工のために人員を雇い入れて行う作業には高い正確性が必要であるため,雇用時間が増大することが予想された.また,ソフトウェア開発においても,当初の計画より高額となる可能性がわかった.これらの理由で,最終年度により多くの予算が必要となるため,当該助成金を生じせしめることとなった.データ加工のための人員雇用を年度前半から開始する予定としている.これまでに公開しているデータベースのソフトウェアを基礎として,データを追加・修正しやすい仕様に改めてプログラムを作成するために,ソフトウェアの開発を外注する予定である.研究代表者と分担者は,つくば市と新潟市間を相互に赴いて,データを高度化するための打合せを行う.研究代表者と分担者の打合せ及び学会出席のための旅費,分担者が標本収蔵機関に赴いて実標本の再検討を行うための旅費を使用する.それらの実施に必要となる消耗品,役務費・謝金,論文投稿・出版費,ソフトウェア開発費等を使用する.
三次元空間における物体表面の色知覚メカニズムの解明

物体色の知覚は反射光の色度から物理的に求まるのではなく,視覚系により照明光の影響が差し引かれて知覚される.本研究では,観察シーンの三次元情報が物体表面の色知覚に与える影響を検討し,更に観察シーンに分布する色情報から視覚系により差し引かれる照明光色度の推定モデル作成をおこなった.心理物理実験の結果,両眼性の奥行き情報の効果および色空間における色度輝度分布外形の重要性が示された.また,実験結果を適用することで,照明光推定モデルのパフォーマンスが向上した.物体表面の色は,物体から眼に入射する光の波長特性のみから決まるのではなく,そこから観察環境における照明光の影響が差し引かれて知覚される.これにより,我々人間は,照明環境によらない安定した物体表面色の知覚(色恒常性)を可能としている.前年度の成果として,三次元的な色・輝度情報の分布が物体表面色知覚に影響していること,シーン内において独立光源と知覚される高輝度色光による色恒常性への影響は極めて小さいことが示された.本年度は,心理物理実験により,観察シーンに分布する色情報と物体表面の色知覚の関係を表し,その結果から色恒常性メカニズムにおいて差し引かれる照明光の色度を推定する計算モデルを構築することを目的とした.心理物理実験として,観察者に呈示する視覚刺激の空間的な色分布をコントロールすることで,観察シーン内における色光の色度輝度分布と,各色の空間的な分布頻度及びその分布位置を変化させて,特定のターゲット領域の色の見えを評価する実験を実施した.その結果,色の空間的な分布頻度の効果は,ターゲット刺激近傍において比較的大きいが,シーンに含まれる色光の色度輝度分布の効果と比較すると極めて小さいことが示された.これらの結果を踏まえて,シーンにおける色光の中から,色度輝度分布の輪郭を構成する色光の色度輝度値のみを抽出して,Golzら(2002)の色恒常性モデルに適用したところ,Golzらのモデルを上回る色知覚の再現性を達成した.この研究に関する成果は,2013年3月の国際シンポジウムにて発表,および2013年7月の国際会議で発表予定である.物体色の知覚は反射光の色度から物理的に求まるのではなく,視覚系により照明光の影響が差し引かれて知覚される.本研究では,観察シーンの三次元情報が物体表面の色知覚に与える影響を検討し,更に観察シーンに分布する色情報から視覚系により差し引かれる照明光色度の推定モデル作成をおこなった.心理物理実験の結果,両眼性の奥行き情報の効果および色空間における色度輝度分布外形の重要性が示された.また,実験結果を適用することで,照明光推定モデルのパフォーマンスが向上した.本研究では,三次元空間における照明光の分布と物体表面の色知覚の関係を示すため,空間的に不均一な照明光が色の恒常性(照明環境によらない安定した物体色の知覚)に与える影響を検討している.当該年度は,大きく分けて2つの研究をおこなった.第1の研究では,照明光の色みが空間的に変化するシーンにおいて,そのシーンの二次元的な情報と三次元的な情報が物体の色の見えに与える影響を示した.第2の研究では,視野内に照明光とは独立の光源が含まれるような照明の影響が均一でない環境における物体の色の見えについて検討した.第1の研究における実験では,幾何学物体を並べた三次元シーンを実際に作成し,異なる観察条件(両眼,単眼,両眼同一像視),背景条件(階段状の背景,無背景),照明条件(一様照明,色勾配照明)の下での物体色の見えを比較した.その結果,背景条件と照明条件に依らず両眼条件では他2種類の観察条件よりも色の恒常性の成立度合いが高いことが示された.これは,三次元的な色・輝度情報の分布が物体表面色知覚に影響していることを表す.第2の研究における実験では,コンピュータを用いてディスプレイ上に表示した幾何学パターンの各色の輝度を変化させ,シーンの中で独立の光源と知覚されるような高輝度色光による色恒常性への影響を調べた.その結果,被験者が独立の光源であると認識するような高輝度色光による色恒常性への影響は極めて小さいことが示された.これは照明光推定メカニズムが,独立の光源や光沢などの色光を排除し,照明光の影響が同様な物体表面による色光のみの情報を選択的に処理することを示唆する.初年度の達成目標は,照明光分布の推定が,三次元的な色輝度情報の分布に基づくか,網膜上の二次元的な色輝度情報の分布に基づくかを明らかにすることであった.実物体を用いた研究により,二次元的な情報のみの場合と三次元的な情報を含む場合との結果に有意な差が示され,三次元的な色輝度情報に基づく照明光分布の推定が示されたことから,初年度の目標は達成された.ただし,この目標達成のためにコンピュータ画像を用いた実験を必要としなかったため,立体映像表示が可能な実験装置の作成は次年度に持ち越した.一方で,予備観察の中で,目標達成にあたり高輝度色光の影響を検討する必要が生じたため追加の実験をおこない,本研究の最終的な目的に対して有用な結果を得た.初年度の研究から,不均一照明環境における物体表面の色知覚は,周辺の物体表面による色光の三次元的な色輝度情報の分布によって決まることを示す結果が得られた.そこで次年度は,三次元空間内における照明光分布を変化させて,視覚系が推定可能な照明光分布の空間特性を明らかにするための実験をおこなう.

具体的には,立体映像表示が可能なステレオスコープを用いて,コンピュータで作成した三次元のシーンを呈示する.このシーンの中には,色知覚の測定対象となる物体(テスト刺激)、その周辺の背景や物体(周辺刺激)を配置する.そして被験者には、テスト刺激が指定した色の紙のようにみえるように色度を調整する課題を与えることで,物体表面の色知覚を測定する.こうして得られたテスト刺激の色知覚と照明光条件の関係を定量的に表す.照明光条件として,照明の空間分布,照明の色の違い,照明変化の空間周波数,物体の影の影響などを変化させる.その結果から,シーンの任意の位置における物体表面の色知覚を推定するモデルの構築と,その検証を目指す.初年度の研究は,研究室所有の実験環境を利用して実物体を用いた実験に年度当初から取り組むことで,目標を達成できた.次年度は,新たにビームスプリッターを用いて実環境とコンピュータ画像の重複提示が可能なミラーステレオスコープを作成するため,実験用コンピュータ,プロジェクタ,光学機器(ビームスプリッター,ミラー等),刺激作成用ソフトウェアなどの購入,実験準備及び実験実施のため大学院学生への謝金支払を計画している.
シンク機能発現と物貭変換

本研究は研究の内容に從って組織を2つのグループに分け、相互の協力によって進めた。第1のグループは植物のシンク機能の調節に関与する遺伝子の構造と発現様式を研究し、第2のグループはシンク機能の発現を誘導する生理活性物貭の作用について調べた。第1のグループで大山はゼニゴケ葉緑体の末知遺伝子をクローニングして、その構造を解析すると共に、その遺伝子を破壞して機能を探り、葉緑体の光合成機能の発現を調節している遺伝子を見出した。平野はイネのアミロース合成を支配する遺伝子が温度によってその発現が影響をうけることを認め、冷夏に米の品貭が低下する理由を明らかにした。南川はマメの種子の形成時および発芽時に特異的に形成される数種の酵素や貯蔵たん白の転写制御領域を解析し、カナバリン遺伝子の発現に関係するトランス作用因子を分離し、その標的配列を決定した。また貯蔵たん白の分解に関わる酵素の遺伝子が種子の発芽時と共に、その形成時にもマメのさやで発現することを認めた。新名と江坂はそれぞれ西洋ワサビのペルオキシダーゼとカボチャのアスコルビン酸酸化酵素について発現の制御に関係する遺伝子領域を解析した。第2のグループで、茅野はダイズ種子たん白であるβ-コングリシニン遺伝子の発現に関し、種子特異性、環境条件応答性を研究し、更に遺伝子操作によって貯蔵たん白を貭的に改変することに成功した。橋本はトロパンアルカロイドの生合成系にある酵素を單離し、抗体を用いて、それが根の内鞘に局在することを見出した。西はニンジンのファイトアレキシン誘導に関わるシグナル伝達系を検討し、Ca^<2+>が二次メッセンジャーとして機能していること、および、環状AMPがCa^<2+>の流入を促進することを認めた。吉原はバレイショとキクイモの塊茎形成物貭が、それぞれツベロン酸とジャスモン酸であることを確め、日長によってこれらの調節物貭の転流が支配されることを見出した。
樹状細胞の機能と分化

樹状細胞はT細胞依存性の免疫応答が開始されるときに抗原提示細胞として強力な機能を発揮することが知られている。この細胞は、骨髄幹細胞に由来することが移植実験から知られており、マクロファージと似た表現型を示すことから両者の類縁関係も推測されていた。しかし、樹状細胞の分化過程に関する知見はこれまでほとんどなかった。そこで、in vitroにおける樹状細胞の分化増殖誘導の系を確立することをにより、樹状細胞の分化経路を明らかにし、さらにその機能を検討することを目的として、3年間にわたる研究を行い、本年度はその最終年度として以下の結果を公表した。1)昨年度までの研究で、マウス血球細胞や骨髄細胞中にはGM-CSFにより樹状細胞へと増殖分化する前駆細胞が存在することが明らかである。しかし、この培養では同時に、多数の顆粒球とマクロファージも同時に出現してくることから、前駆細胞がこれら3者の細胞群へ分化できるより未成熟な細胞に由来するのか、樹状細胞へと分化する前駆細胞が、既に骨髄の中で分化の方向性を決定されてしまっているのかは明らかではない。この点を明らかにするため、メチルセルロースゲルにGM-CSFを添加し、コロニー形成法で検討した。その結果、樹状細胞はマクローファージや顆粒球と同じコロニーに含まれることが明らかになった。また、コロニーの中で分化してきた樹状細胞は、ゲル中に遊離してきていることも顕微鏡下で観察された。なお、このようなコロニー形成法には従来ウマ血清が使用されていたが、樹状細胞の分化誘導にはウシ胎仔血清を使用したほうが良好な結果が得られることも判明した。2)これまで、樹状細胞には貪食作用が検出されないことから、粒子状抗原のに対する免疫応答の始動における抗原提示細胞としての役割については否定的な見方が体勢を占めていた。そこで、in vitroでの樹状細胞の誘導の系において、未成熟な細胞を対象としその食作用を検討した。その結果、MHCクラスII抗原を発現し始める時期の細胞は、ラテックスや炭素粒子を取り込む活性を有することが示された。また、この時期の細胞には、マクロファージ同定の指標とされる非特異的エステラーゼ活性だけでなく酸性フォスファターゼやマクロシアリンなどの細胞内消化酵素活性が検出された。しかし、マクロファージに比べると非特異的エステラーゼ活性は弱く、Fcgレセプターを介する抗体被覆赤血球の結合は見られたが、それに対する貪食機能は極く希にしか認められなかった。一方、成熟した樹状細胞では、既に知られているように、貪食活性は見られず、細胞内消化酵素活性も低下し、非特異的エステラーゼ活性は消失していた。ラテックス粒子などの場合と同様、未熟な樹状細胞は結核菌(BCG)の生菌も捕食し、培養を継続するとMHCクラスII抗原やNLDC-145抗原の発現量を増し、細胞の表現型としては成熟した樹状細胞となった。また、BCG由来の蛋白抗原であるPPD特異的T細胞と混合培養するとその増殖応答を誘導した。しかし、成熟した貪食能を消失した樹状細胞では、特異的T細胞応答の誘導は認められなかった。さらに、BCGを取り込んだ樹状細胞をマウス足蹠に接種すると膝窩リンパ節で、尾静脈より投与すると脾臓でPPD特異的T細胞の活性化が誘導されていることも示された。これらの結果から、樹状細胞は分化の過程で貪食機能を持つが、成熟するにつれてその活性を失うことが明らかであり、しかもこの過程で捕食した粒子状物質を細胞内で分解し、抗原として提示して特異的T細胞の活性化を誘導することが確かめられた。3)なお、生体より調製直後のランゲルハンス細胞にはラッテクス粒子や酵母菌に対する貪食活性が検出されることが、申請者らによるこれらの研究結果ととほぼ同時期に公表された。しかし、脾では、樹状細胞と同定される細胞には炭素粒子などの捕食は組織学的検討からは検出されず、専らマクロファージへの取り込みが認められた。このことから、樹状細胞は貪食機能を有してはいるが、生体内における異物処理には寄与していないと考えられる。

また、コロニーの中で分化してきた樹状細胞は、ゲル中に遊離してきていることも顕微鏡下で観察された。なお、このようなコロニー形成法には従来ウマ血清が使用されていたが、樹状細胞の分化誘導にはウシ胎仔血清を使用したほうが良好な結果が得られることも判明した。2)これまで、樹状細胞には貪食作用が検出されないことから、粒子状抗原のに対する免疫応答の始動における抗原提示細胞としての役割については否定的な見方が体勢を占めていた。そこで、in vitroでの樹状細胞の誘導の系において、未成熟な細胞を対象としその食作用を検討した。その結果、MHCクラスII抗原を発現し始める時期の細胞は、ラテックスや炭素粒子を取り込む活性を有することが示された。また、この時期の細胞には、マクロファージ同定の指標とされる非特異的エステラーゼ活性だけでなく酸性フォスファターゼやマクロシアリンなどの細胞内消化酵素活性が検出された。しかし、マクロファージに比べると非特異的エステラーゼ活性は弱く、Fcgレセプターを介する抗体被覆赤血球の結合は見られたが、それに対する貪食機能は極く希にしか認められなかった。一方、成熟した樹状細胞では、既に知られているように、貪食活性は見られず、細胞内消化酵素活性も低下し、非特異的エステラーゼ活性は消失していた。ラテックス粒子などの場合と同様、未熟な樹状細胞は結核菌(BCG)の生菌も捕食し、培養を継続するとMHCクラスII抗原やNLDC-145抗原の発現量を増し、細胞の表現型としては成熟した樹状細胞となった。また、BCG由来の蛋白抗原であるPPD特異的T細胞と混合培養するとその増殖応答を誘導した。しかし、成熟した貪食能を消失した樹状細胞では、特異的T細胞応答の誘導は認められなかった。さらに、BCGを取り込んだ樹状細胞をマウス足蹠に接種すると膝窩リンパ節で、尾静脈より投与すると脾臓でPPD特異的T細胞の活性化が誘導されていることも示された。これらの結果から、樹状細胞は分化の過程で貪食機能を持つが、成熟するにつれてその活性を失うことが明らかであり、しかもこの過程で捕食した粒子状物質を細胞内で分解し、抗原として提示して特異的T細胞の活性化を誘導することが確かめられた。3)なお、生体より調製直後のランゲルハンス細胞にはラッテクス粒子や酵母菌に対する貪食活性が検出されることが、申請者らによるこれらの研究結果ととほぼ同時期に公表された。しかし、脾では、樹状細胞と同定される細胞には炭素粒子などの捕食は組織学的検討からは検出されず、専らマクロファージへの取り込みが認められた。このことから、樹状細胞は貪食機能を有してはいるが、生体内における異物処理には寄与していないと考えられる。樹状細胞のT細胞依存性免疫応答の始動における役割を検討し、以下の結果を得た。細胞性抗原であるMlsに対する新生仔マウス胸腺における免疫寛容は、活性化B細胞だけでなく胸腺樹状細胞や脾樹状細胞によっても誘導されることが示された。その機構は、B細胞では特異的T細胞の除去であるのに対し、樹状細胞では不活化であることから、両細胞の作用が異なる可能性が示唆された。一方、ヒトγーグロブリンやウシ血清アルブミンなどの可溶性蛋白抗原を寛容原として用いた場合、投与量に応じて寛容が誘導された。なお、この免疫不応答性は、抑制性T細胞によるものではない。免疫原となり得る形状の抗原が樹状細胞によって提示されない可能性を検討したが、否定的な結果を得た。