hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大地震後の継続使用性を有するプレストレストコンクリート連層耐震壁の構造性能

本研究では,損傷制御型の構造システムの一つであるプレキャスト・プレストレストコンクリート(以下,PCaPC)構造における連層耐震壁部材をモデル化した構造実験を実施し,得られた実験データの分析および解析ツールを用いたパラメトリック分析を行った。2018年度は,前年度に製作した壁端部の拘束筋等の配筋を実験変数とする片持ち形式のPCaPC造耐震壁試験体2体の載荷実験を実施するとともに,プレキャスト壁部材,PC鋼材およびエネルギー吸収鉄筋にファイバーモデルを適用することで耐震壁部材全体をモデル化した数値解析プログラム(Opensees)を用いたパラメトリック分析を行った。載荷実験では,いずれの試験体も,大変形後においても残留変形や残留ひび割れ幅が大幅に抑制される結果となり,地震後の継続使用性の観点から非常に優れた構造性能を示した。また,数値解析プログラムにより,載荷実験で得られたPCaPC造耐震壁の履歴復元力特性および各部の挙動を良好な精度で評価できることを示すとともに,エネルギー吸収鉄筋の設置位置や鉄筋量に関するパラメトリック分析を行い,それぞれがエネルギー吸収性能や残留変形に及ぼす影響を明らかにした。また,20162018年度の研究期間全体では,2017年度に実施したPC鋼材付着を実験変数とする試験体2体の実験結果と併せて,数少ないPCaPC造耐震壁の構造性能,損傷および限界状態に関する実験データを取得するとともに,日本建築学会や米国コンクリート協会のPCaPC造耐震壁に関する設計規準・指針類に示される評価手法を用いて各特性点の推定を行い,上述の成果と併せて,PCaPC造耐震壁を実建築物に適用するための設計法の確立に資する知見を得ることができた。プレキャストプレストレストコンクリート造(PCaPC造)連層耐震壁の基本的な力学挙動,およびPC鋼材の付着性状がPCaPC造連層耐震壁の残留変形,損傷性状に及ぼす影響の把握を目的とした片持ち形式のPCaPC造連層耐震壁試験体に対する載荷実験について,試験体の構造性能に関する事前検討を行い,試験体設計を完了した。試験体の実験変数は,PC鋼材種(ボンドおよびアンボンド)とし,地震力に対する抵抗機構が明快なアンボンドPC耐震壁のみならず,実建築物への適用の可能性も勘案して,実験例が極めて少ないボンドPC耐震壁についても検討を行い,アンボンドPC耐震壁も含めて国内の設計体系に対応した設計法を確立することに主眼を置いたものとしている。試験体の設計に際しては,日本建築学会や米国コンクリート協会のPCaPC造耐震壁に関する設計規準・指針類や,2010年にE-Defenseで実施された実大4層PCaPC造連層耐震壁付き架構の振動台実験をはじめとする既往のPCaPC造耐震壁を対象とした実験研究に関する文献調査を実施し,載荷実験の試験体設計や載荷計画などの策定に活用した。具体的には,文献調査から得られた知見に基づいて,PCaPC造耐震壁における各材料(PC鋼材,コンクリートおよび普通強度鉄筋)の応力状態や損傷状態に対応した設計クライテリア(使用限界状態,修復限界状態および終局限界状態)を設定するとともに,試験体に適切なエネルギー吸収性能を付与するための普通強度鉄筋等を用いたエネルギー吸収デバイスの設計や,十分な変形性能を保証するための壁端部拘束筋の配筋詳細などの試験体詳細に反映させた。当初の研究計画では,平成28年度中にPC鋼材種(ボンドおよびアンボンド)を実験変数とした片持ち形式のPCaPC造連層耐震壁試験体に対して載荷実験を実施し,PCaPC造連層耐震壁の基本的な力学挙動を把握するとともに,PC鋼材の付着性状が残留変形,損傷性状に及ぼす影響に関して検討を行う予定であったが,耐震壁試験体の設計における事前検討の結果,試験体の設計変更が必要となり,試験体設計の修正および試験体詳細の確定に時間を要したため,年度内に載荷実験を実施することができなかった。以上より,本研究の進捗を「やや遅れている」と判断した。プレキャストプレストレストコンクリート造(PCaPC造)連層耐震壁の基本的な力学挙動,およびPC鋼材の付着性状や壁端部の拘束筋配筋がPCaPC造連層耐震壁の残留変形,損傷性状に及ぼす影響の把握を目的とした片持ち形式のPCaPC造連層耐震壁試験体に対する載荷実験について,PC鋼材付着を実験変数とする試験体2体の製作および載荷実験,ならびに,壁端部における拘束筋等の配筋を実験変数とする試験体2体の製作を完了した。また,得られた実験データからPCaPC造耐震壁部材の履歴復元力特性上の特性点(プレキャスト壁部材の離間,PC鋼材およびエネルギー吸収鉄筋の降伏,壁脚部コンクリートの圧壊など)を特定し,数少ないPCaPC造耐震壁の構造性能に関する実験データを取得することができた。また,日本建築学会や米国コンクリート協会のPCaPC造耐震壁に関する設計規準・指針類に示される評価手法を用いて各特性点の推定を行うとともに,プレキャスト壁部材,PC鋼材およびエネルギー吸収鉄筋にファイバーモデルを適用することで耐震壁部材全体をモデル化した数値解析プログラム(Opensees)による挙動予測を行った。その結果,載荷実験で得られたPCaPC造耐震壁の履歴復元力特性および各部の挙動を良好な精度で評価できることを示した。

当初の研究計画では,平成29年度中に壁端部の拘束筋等の配筋を実験変数としたPCaPC造連層耐震壁試験体に対する載荷実験を実施し,損傷性状や変形性能に及ぼす影響を検証する予定であったが,実験装置の使用状況が過密であったことにより,年度内に試験体を製作することはできたものの,載荷実験を実施することができなかった。以上より,本研究の進捗を「やや遅れている」と判断した。本研究では,損傷制御型の構造システムの一つであるプレキャスト・プレストレストコンクリート(以下,PCaPC)構造における連層耐震壁部材をモデル化した構造実験を実施し,得られた実験データの分析および解析ツールを用いたパラメトリック分析を行った。2018年度は,前年度に製作した壁端部の拘束筋等の配筋を実験変数とする片持ち形式のPCaPC造耐震壁試験体2体の載荷実験を実施するとともに,プレキャスト壁部材,PC鋼材およびエネルギー吸収鉄筋にファイバーモデルを適用することで耐震壁部材全体をモデル化した数値解析プログラム(Opensees)を用いたパラメトリック分析を行った。載荷実験では,いずれの試験体も,大変形後においても残留変形や残留ひび割れ幅が大幅に抑制される結果となり,地震後の継続使用性の観点から非常に優れた構造性能を示した。また,数値解析プログラムにより,載荷実験で得られたPCaPC造耐震壁の履歴復元力特性および各部の挙動を良好な精度で評価できることを示すとともに,エネルギー吸収鉄筋の設置位置や鉄筋量に関するパラメトリック分析を行い,それぞれがエネルギー吸収性能や残留変形に及ぼす影響を明らかにした。また,20162018年度の研究期間全体では,2017年度に実施したPC鋼材付着を実験変数とする試験体2体の実験結果と併せて,数少ないPCaPC造耐震壁の構造性能,損傷および限界状態に関する実験データを取得するとともに,日本建築学会や米国コンクリート協会のPCaPC造耐震壁に関する設計規準・指針類に示される評価手法を用いて各特性点の推定を行い,上述の成果と併せて,PCaPC造耐震壁を実建築物に適用するための設計法の確立に資する知見を得ることができた。平成28年度に予定していた載荷実験を早急に実施し,得られた実験結果を分析するとともに,平成29年度に実施予定の載荷実験の計画を並行して進めることで,発生した遅れを解消する予定である。平成29年度に予定していた載荷実験を早急に実施し,得られた実験結果の分析も進めることにより,地震後の継続使用性を考慮したPCaPC造連層耐震壁の設計法の確立に資する検討結果のとりまとめを行う予定である。当初の研究計画では,平成28年度中にPC鋼材種(ボンドおよびアンボンド)を実験変数とした片持ち形式のPCaPC造連層耐震壁試験体に対して載荷実験を実施し,PCaPC造連層耐震壁の基本的な力学挙動を把握するとともに,PC鋼材の付着性状が残留変形,損傷性状に及ぼす影響に関して検討を行う予定であったが,耐震壁試験体の設計における事前検討の結果,試験体の設計変更が必要となり,試験体設計の修正および試験体詳細の確定に時間を要したため,年度内に載荷実験を実施することができず,次年度に繰り越すこととなった。以上の理由により,主に試験体製作および実験実施に関する費用に残額が生じた。平成28年度に予定していた試験体製作および載荷実験を残額分の予算を用いて早急に実施するとともに,平成29年度に実施予定の載荷実験の計画策定を並行して進め,前述の実験が終了した後に,今年度の予算を用いて引き続き載荷実験を実施する予定である。
三次元動作解析システムによる強制吸気・呼気時の胸郭運動評価

三次元動作解析システムを用いたOptoelectronic pletysmography(以下、OEP)を用いて、排痰補助装置による強制吸気・呼気を行った際の胸郭運動を解析した。健常者では、±30cmH2O以上の圧では随意の肺活量より多い換気が得られたが、筋ジストロフィー患者ではより低い圧でも肺活量より多い換気が得られた。また、それらの換気は多くは胸郭下部ないし腹部の体積変化の寄与が大きかった。仰臥位と45°リクライニング位での換気については明らかな差異を認めなかった。本研究は、機器による強制吸気・呼気をはじめとするそれぞれの手技を三次元動作解析システムを用いて評価することにより、最終的に有効な呼吸リハビリテーションにつなげることを目的とする。平成25年度は、前年度に確立された実験系を使用して、健常者20名を対象に、仰臥位とセミファウラー位で、排痰補助装置を使用した強制吸気・呼気時の上部胸郭、下部胸郭、腹部のそれぞれの体積変化について検討した。セミファウラー位では、仰臥位に比べ強制吸気・呼気時の体積変化が少なく、仰臥位では±30cmH2Oより高い圧で被験者の自力での深呼吸より体積変化が大きくなったのに対し、セミファウラー位では自力での深呼吸を強制吸気・呼気でこえることはできなかった。一方、同時に測定した換気量は、2つの体位での差異は認められず、静脈還流量など他の要因の関与が推察された。さらに、排痰補助装置を使用する代表的疾患である筋ジストロフィー患者4例において排痰補助装置使用時の体積変化について検討した。筋ジストロフィー患者においては、吸気・呼気圧が±20cmH2Oであっても、最大吸気時の体積は全体積およびすべての区域の体積が随意時にくらべ増大した。健常者においては±20cmH2Oでは上部胸郭の体積変化はみられなかったが、筋ジストロフィー患者では増大した。以上に関しては、関連した学会において2題の発表を行い、次年度に2題の発表を予定している。疾患についてはまだ少数例であり、今後症例を重ねて検討を続ける予定である。本研究は、最終的に機器による強制吸気・呼気をはじめとするそれぞれの手技を三次元動作解析システムを用いて評価することにより、最終的に有効な呼吸リハビリテーションにつなげることを目的とする。初年度は、自力での呼吸、深吸気・呼気と機器による深吸気・呼気による胸郭運動の比較を行うことにより、換気の状況、胸郭の上部・下部での不均等の有無、程度を評価するための実験系の確立および健常者における評価を行う予定であった。まず、実験系については仰臥位とセミファウラー位について健常者で予備実験を行い、三次元動作解析システムによる肺気量指標と電子スパイロメータを用いて測定したそれとは高い相関を示し、信頼性に問題ないと思われた。次に、健常者における分析では、仰臥位とセミファウラー位について安静呼吸、深呼吸、咳嗽、ハフィングについての胸郭運動の評価を14名に行った。咳嗽、ハフィングについては、胸郭運動に個人差が大きくさらに例数をふやして検討する必要があると思われた。機器による強制吸気・呼気における検討も同じく14名に行ったが、設定圧を上げると全例で肺気量が増大し、30cmH2Oより高い圧になると自力での肺活量をこえることがわかった。この実験では、対象20名を予定しておりさらに継続して細かく検討を加える予定である。本年度の研究より、三次元動作解析システムの信頼性が確認され、健常者における強制吸気・呼気時の胸郭運動の特徴が明らかにされつつある。本実験についてはさらに継続し、検討を続ける予定である。平成25年度までに健常者での検討を行ったが、被験者は男性のみであったため、平成26年度は性差を検討するために健常女性被験者についてのデータ収集を開始した。さらに、排痰補助装置を使用する代表的疾患である筋ジストロフィー患者4例において体位を変えた場合の排痰補助装置使用時の胸腹部体積変化について検討した。健常者では45°リクライニング位では腹部の体積変化が小さくなっていたが、筋ジストロフィー患者においてはむしろ腹部の体積変化が大きくなる傾向が認められた。また、他の代表的疾患である頸髄損傷患者における検討を開始し、脊髄損傷患者が多い施設での実験システムの構築を開始し、予備的研究として安静時呼吸と深呼吸の呼吸パターンを検討した。頸髄損傷患者5例での検討では、いずれの症例も安静呼吸時に比べ深呼吸時の体積変化は、健常者と比較して上部胸郭、下部胸郭コンパートメントの増加は少なく、腹部コンパートメントの増加が大きかった。以上の知見に関しては、次年度に関連した学会において3題の発表を予定している。今後は、性差についての検討を行うとともに、筋ジストロフィー、脊髄損傷患者においてさらに検討を重ね、それぞれの疾患特性を明らかにするとともに、排痰補助装置の作用についての検討を続ける予定である。本研究は、機器による強制吸気・呼気をはじめとするそれぞれの手技を三次元動作解析システムを用いて評価することにより、最終的に有効な呼吸リハビリテーションにつなげることを目的として行った。

平成27年度は、平成26年度に行った筋ジストロフィー患者4例における排痰補助装置使用時の胸腹部体積変化についての知見、ならびに頸髄損傷患者5例の仰臥位における安静呼吸時ならびに深呼吸時の胸腹部体積変化の知見につき、日本リハビリテーション医学会ならびにISPRMにて発表を行った。また、頸髄損傷患者について新たに体位による違いを検討した。頸髄損傷患者5例に対し、仰臥位、リクライニング位(30°および60°)における胸腹部体積変化を計測し、安静呼吸時は仰臥位と30°で換気量が大きく、深呼吸時は仰臥位が最も換気量が大きいとの知見が得られた。これは健常者が呼吸の深さにかかわらず仰臥位の換気量が最大であったのと異なる特徴であった。この内容については、日本呼吸ケア・リハビリテーション学会にて発表を行った。排痰補助装置(Mechanical Insufflation-exsufflation)を用いた際の頸髄損傷者の胸腹部体積変化については、脊髄損傷専門施設への導入に時間がかかり、平成27年度中にはまとまった結果は得られなかった。研究成果について論文作成中である。今後、論文作成を進めるとともに、頸髄損傷についての検討を重ね次の研究につなげたい。三次元動作解析システムを用いたOptoelectronic pletysmography(以下、OEP)を用いて、排痰補助装置による強制吸気・呼気を行った際の胸郭運動を解析した。健常者では、±30cmH2O以上の圧では随意の肺活量より多い換気が得られたが、筋ジストロフィー患者ではより低い圧でも肺活量より多い換気が得られた。また、それらの換気は多くは胸郭下部ないし腹部の体積変化の寄与が大きかった。仰臥位と45°リクライニング位での換気については明らかな差異を認めなかった。疾患群の症例が集まらず、また新たに開始した脊髄損傷患者が多数得られる施設でのシステム構築に時間を要した。リハビリテーション医学今後は、健常者においては女性被験者を集めることで性差の検討を行う。また、脊髄損傷専門施設でのシステム構築をさらに進めるとともに、排痰補助装置の導入をはかり、検討を重ねる。神経筋疾患に関してはさらに症例を追加する。健常者については本年度の実験で一定の成果を得たが、代表者の異動もあり、疾患群の症例が予定より集まらなかった。実験系の確立に予想以上に時間を要したこと、被験者の確保が進まなかったことより健常者の実験が予定20名のところ14名までしか終了できなかった。実験計画の遅れにより、消耗品費が少なかったこと、学会参加をとりやめたことなどによる。当初計画していた気管挿管患者等急性期患者での検討は難しい状況であり、今後は慢性期の神経筋疾患、脊髄損傷の症例を対象に実験を継続する予定である。該当する症例が得られる施設においてシステムを構築する予定である。研究計画に大きな変更はない。ただ、三次元動作解析システムのカメラ台数の関係で座位での検討は難しい状況である。仰臥位、セミファウラー位に関しては、予定通りに進めたい。健常者の実験を終了した段階で、成果を発表するとともに、脊髄損傷や神経筋疾患等換気障害を呈する患者につき同様の実験を行いたい。疾患例計測に必要な消耗品、成果発表のための旅費、参加費、論文作成費用、校閲費用、報告書作成費用に充当する。研究代表者の異動、実験計画の遅れにより、消耗品費が少なかったこと、学会参加をとりやめたことなどによる。
超分子架橋剤を導入した新規エラストマー微粒子の合成と強靭な透明フィルムへの応用

本課題の研究目的の一つである強靭な微粒子フィルムを作製するためには、そもそも微粒子フィルムが脆いと言われている要因である微粒子界面間に着目することは必要不可欠である。そこで今回は、微粒子フィルムをアニーリングすることで微粒子界面のポリマー鎖の相互貫入を促進させ、本微粒子フィルムの力学的特性のさらなる向上、およびロタキサン架橋微粒子フィルムの強靭性メカニズムを明らかにすることを目的に実験を行った。自然乾燥によって作製したフィルムは、ロタキサン架橋剤(RC)および化学架橋剤の仕込み量を増加させると、破断エネルギーは小さくなった。これは、架橋点間距離の減少に伴い、微粒子表面の高分子鎖の絡まり合いが生じにくくなるため、微粒子界面からの破断が生じやすくなったと考えられる。次に微粒子のガラス転移温度よりも十分に高い温度で微粒子フィルムをアニーリングした場合、ほとんどのフィルムにおいてアニーリング後に破断ひずみ・破断応力は大きくなる傾向を示し、その積である破断エネルギーは、アニール時間の1/2乗の間に、一定時間まで直線関係が認められた。化学架橋微粒子フィルムを用いた場合は、微粒子内部の架橋剤量が増えるとラテックスフィルムの破断エネルギーは減少したが、ロタキサン架橋した微粒子のフィルムは、微粒子内部のRCの仕込み量が増えても破断エネルギーは減少せず、むしろ増加傾向を示した。これは、RCの導入量が増えても、アニーリング時に架橋点が可動であるため、十分な相互貫入が生じ、さらに微粒子表面から破断しにくくなることで内部のRCの緩和効果がより顕著に表れたためだと予測される。以上の結果から、RCを導入したラテックスフィルムは化学架橋剤とは異なり、アニーリング処理により力学的特性を飛躍的に向上できることを明らかにした。本成果は筆頭著者として学術論文に掲載され、各種国内学会、国際学会で発表を行った。当該年度において、研究テーマは進展していると考えられる。本年度は、微粒子界面の相互貫入に着目し、ラテックスフィルムのさらなる強靭化を目指して実験を行ってきた。既報と同様に、化学架橋微粒子からなるラテックスフィルムは、アニーリング後に示す各フィルムの破断エネルギーは架橋剤の増加に伴い減少する傾向にあった。しかし、開発したロタキサン架橋微粒子のラテックスフィルムは、アニールに伴い増加傾向にあった。これは、微粒子内部の架橋点が動くことにより、アニーリングの際に微粒子表面間の高分子鎖がより絡まり合いやすくなったと結論付けている。本結果は筆頭著者として論文を執筆し、アクセプトされたため、おおむね順調に進展していると考える。1ロタキサン架橋構造が微粒子フィルムの力学的特性に与える影響の調査微粒子内部に導入するロタキサン架橋剤の可動領域を拡張し、微粒子フィルムのさらなる機能性向上のため、ロタキサン架橋剤の軸鎖長を変化させた微粒子フィルムをそれぞれ作製し、架橋点のミクロな変化がマクロな微粒子フィルムの力学的特性にどのような影響を与えるか調査を進めている。2微粒子フィルム評価の確立本研究の目的の一つである微粒子フィルムの強靭性のメカニズムの解明には、微粒子の形状(変形)、微粒子界面間の相互貫入を詳細に調査することは必要不可欠である。現在、原子間力顕微鏡法や散乱法等の多角的評価法により、微粒子の変形や力学的特性がどのように変化するのか調査を行っている。3生体適合性微粒子の開発上記以外にも、生体適合性を示す高分子微粒子の合成・フィルムの力学的特性の向上等にも携わり、微粒子フィルムのさらなる機能化の向上にも努めている。

既報と同様に、化学架橋微粒子からなるラテックスフィルムは、アニーリング後に示す各フィルムの破断エネルギーは架橋剤の増加に伴い減少する傾向にあった。しかし、開発したロタキサン架橋微粒子のラテックスフィルムは、アニールに伴い増加傾向にあった。これは、微粒子内部の架橋点が動くことにより、アニーリングの際に微粒子表面間の高分子鎖がより絡まり合いやすくなったと結論付けている。本結果は筆頭著者として論文を執筆し、アクセプトされたため、おおむね順調に進展していると考える。1ロタキサン架橋構造が微粒子フィルムの力学的特性に与える影響の調査微粒子内部に導入するロタキサン架橋剤の可動領域を拡張し、微粒子フィルムのさらなる機能性向上のため、ロタキサン架橋剤の軸鎖長を変化させた微粒子フィルムをそれぞれ作製し、架橋点のミクロな変化がマクロな微粒子フィルムの力学的特性にどのような影響を与えるか調査を進めている。2微粒子フィルム評価の確立本研究の目的の一つである微粒子フィルムの強靭性のメカニズムの解明には、微粒子の形状(変形)、微粒子界面間の相互貫入を詳細に調査することは必要不可欠である。現在、原子間力顕微鏡法や散乱法等の多角的評価法により、微粒子の変形や力学的特性がどのように変化するのか調査を行っている。3生体適合性微粒子の開発上記以外にも、生体適合性を示す高分子微粒子の合成・フィルムの力学的特性の向上等にも携わり、微粒子フィルムのさらなる機能化の向上にも努めている。
半透過性相変化物質を用いた直接太陽熱蓄熱

パッシブなソ-ラシステムの中に,太陽熱蓄熱を目的として蓄熱材に相変化物質(PCM)を用いて潜熱蓄熱を行う蓄熱壁あるいは屋根と呼ばれるものがある。これらは面受熱型(SHT型)であり,外気側にある壁あるいは容器の表面は高い温度になり,外気側への輻射や対流による熱損失が多く,蓄熱効率の面で不利な点がある。この欠点を改良する方策の1つとして,太陽光に対して透過性を有するPCMを用いて,本研究代表者らが提案した体積受熱型(VHT型)ソ-ラコレクタと同様に,太陽光の内部透過に基づく内部加熱効果を利用して蓄熱する方式が考えられる。このような系では,表面温度が低いと同時に,融解が内部から起こり,高い蓄熱効率が期待される。そこで本研究では,半透過性PCMを用いた直接太陽熱蓄熱に関して,平板系を対象として,まず屋内において一定入射量下にて設置角度,PCM厚さを変化させて蓄熱過程の系内温度分布の経時変化を実測するとともに,2次元熱移動・運動量移動を考慮した理論解析を試みて両結果を比較し,諸因子の蓄熱特性への影響を検討した。その際,SHT型の潜熱蓄熱およびVHT型の顕熱蓄熱も比較対象とした。ついで屋外において同様に蓄熱特性を調べ,屋内実験の結果とあわせて本方式の適用性について検討を加えた。その結果以下のような結論を得た。1)理論解析結果は実験結果と傾向的に良い一致を示し,本理論解析はおおむね妥当である。2)VHT型の潜熱蓄熱は,SHT型の潜熱蓄熱やVHT型の顕熱蓄熱より蓄熱特性が優れている。3)VHT型の潜熱蓄熱においては,蓄熱過程全般での内部加熱効果,融解過程と液相時での自然対流の流動・伝熱効果が蓄熱特性に大きく影響する。これらの効果は設置角度,試料厚さにより異なる寄与を示す。4)屋外実験の実験範囲では,VHT型の潜熱蓄熱における実用上の最適な設置角度は太陽の南中時の入射角である。半透過性相変化物質(以後、PCMと略す)を用いた直接太陽熱蓄熱に関して、蓄熱屋根(水平平板系、傾斜平板系)、蓄熱壁(垂直平板)における蓄熱特性を明らかにするための屋外モデル実験に先立ち、屋内において、潜熱蓄熱材である半透過性PCMの水平、傾斜(30°C、60°C)及び垂直平板試料層をハロゲンランプにて一定時間加熱融解させ、その後自然冷却により凝固させる予備実験を行った。この予備実験において、PCMの相変化に伴う体積変化と液相時の流動(自然対流)が測定上の問題となった。前者については、当初、弾性を有する側壁の採用を検討したが、これは製作上困難であるため、側壁に枝管を設置することにより対処した。後者については、温度測定点を3次元格子点とすることにした。予備実験の結果、固相部分では主に底面側から融解し、液相部分では自然対流が発生し、この対流が液相時の蓄熱過程に大きく影響を及ぼすことが認められた。潜熱蓄熱に対する比較対象であり、液相時の蓄熱過程に相当する顕熱蓄熱について、半透過性液体であるシリコンオイルを用いた屋内実験を行った。

この実験結果より、内部透過に伴って発生する層内自然対流は、液体の厚さ、光学的厚さ、動粘度、入射輻射熱量ならびに境界条件に依存することが認められた。また、設置角度により層内自然対流及び度合が異なり、温度分布等に及ぼす影響が明確になった。以上の検討において、層内自然対流と輻射の相互干渉効果が種々の因子と関連づけて定量的に明らかにされた。なお、顕熱蓄熱に関する検討を、化学工業会第55年会(平成2年4月)にて発表する予定である。屋外モデル実験は今春からの予定で建物屋上(地上約7m)において、日射量、気温、風速等の気象条件及び試料層の温度を連続記録できるようにし、現在、試料容器等を検討中である。半透過性相変化物質(以後,PCMと略す)を用いた直接太陽熱蓄熱は体積受熱型であり,蓄熱特性の面で有利であると予想される。前年度に引き続き,蓄熱屋根(水平平板系,傾斜平板系)および蓄熱壁(垂直平板系)における蓄熱特性を明らかにするため,種々検討を加えてきている。前年度よりPCMの相変化時の体積膨張が試料容器(コレクタ)の破損をもたらすという問題があり,これの解決に時間を要した。そのため,屋外実験の開始が遅れ,冬季の屋外実験の結果しか得られなかった。また,理論解析は照射熱量一定の屋内実験系に対するものでさえ複雑なものとなり,解析手法は大枠で確立できたもののいくつかの問題点が残っている。以下,現段階までに得られた研究結果の概要を述べる。屋内において,パラフィンワックスによる潜熱蓄熱実験とシリコンオイルによる顕熱蓄熱実験をコレクタ設置角度を水平から垂直まで種々変化させて垂直照射条件下で行った。加えて,表面加熱系である面受熱型についても実験を行った。その結果,体積受熱型の蓄熱は面受熱型の蓄熱より優れていること,体積受熱型の潜熱蓄熱は体積受熱型の顕熱蓄熱より蓄熱効率が高いことが明らかになった。これは,体積受熱型では内部加熱となり,表面温度が低く抑えられるためであり,特に潜熱蓄熱では内部融解の効果も加わるためである。設置角度は垂直照射ということもあって蓄熱効率にはほとんど影響しなかったが,液相での自然対流のパタ-ン(温度分布)には影響した。また,理論計算結果は実験結果と傾向的に一致した。さらに屋外実験においても,体積受熱型の潜熱蓄熱の有利さを認めるとともに,設置角度の蓄熱効率に及ぼす影響が明らかになった。なお,以上の結果を化学工学会第56年会(平成3年3月,東京)にて発表する予定である。
マガキの新規なクモ糸様タンパク質の機能解析および制御

クモ糸タンパク質と類似するアミノ酸配列モチーフを持ち、マガキの貝殻形成を担うと考えられるタンパク質Shelkのうち、特にShelk2についての生物学的な機能解明を目指して、in vivoと、in vitroの両面から検証を試みた。まず、生体内(in vivo)におけるShelk2タンパク質の機能を調べるため、マガキに対しRNA干渉法(RNAi)を用いてshelk2遺伝子をノックダウンし、貝殻形成への影響を確認した。マガキ幼生では、生育阻害(致死)固体の大量発生、という結果が前年に引き続き再現良く得られた。そこで、幼生での試験は諦め、マガキ成体の閉殻筋(貝柱)にdsRNAを注射することで遺伝子ノックダウンを行ったところ、貝殻再生部分の稜柱構造形成に異常が見られたため、引き続き再現性の確認を行う予定である。さらに、生体外(in vitro)における機能を調べるため、濁度測定実験とSEM観察を行った。その結果、炭酸カルシウム結晶形成において、マガキShelk2由来ペプチドの、特にPYY配列が構造決定のカギとなりうることが示唆された。濁度測定時には、Shelk2由来のペプチドの多くは炭酸カルシウム微結晶そのものの形成を阻害したのに対して、SEM観察に用いた長時間の結晶化過程では、対照と比べて結晶の粒径が大きくなった。このことから、各ペプチドが結晶「核」として機能しているというよりも、むしろ結晶成長の過程において関与している可能性が大きいことが予想された。Shelk2由来の各ペプチド配列の組合せが、複雑な貝殻形状の形成に関与していると考えられ、今後のより詳細な解析で明らかにしたい。前年までに、マガキの近縁種であるイワガキ、シカメガキ、アメリカガキ等から、shelk2の相同遺伝子を特定したが、詳細な解析の結果、Shelk2タンパク質には、(G/S)(G/N)S[A]nおよびG(R/Q)N[A]nという、特徴的な2種類のポリアラニンモチーフが存在し、さらにこれらのマガキ近縁種間においては、前述したモチーフ単位での挿入・欠失が起こっていることが、アミノ酸配列での相同性比較により明らかとなった。一部の研究において軌道修正を行ったものの、そのほかの進捗は順調に推移している。前年度までの研究成果は論文としてまとめて公開でき、また今年度の研究成果の一部も既に論文を投稿している。マガキの外套膜おより貝殻中における、Shelk2タンパク質の局在を確認するため、免疫化学的手法を用いた研究を引き続き行う。それにより得られた結果は、今年度の研究成果と共に、Shelk2の機能に関する論文にまとめる。クモ糸タンパク質と類似するアミノ酸配列モチーフを持ち、マガキの貝殻形成を担うと考えられるタンパク質「Shelk」について、生物学的な機能解明を目指すにあたり、in vivoと、in vitroの両面から検証を試みている。まず、生体内(in vivo)におけるShelkタンパク質の機能を調べるため、マガキに対しRNA干渉法(RNAi)を用いてshelk遺伝子をノックダウンし、貝殻形成への影響を確認した。マガキ幼生に対して遺伝子ノックダウンを行った結果、mRNAの発現量の減少、および生育阻害(致死)固体の大量発生、という結果が得られた。果たしてこれが、幼生初期における貝殻原型の形成阻害に伴う影響なのかを確認するべく、引き続き再現性の確認を行う予定である。また、新たに見つかったクモ糸様タンパク質Shelk2に関しては、in vitro実験系において貝殻の主成分である炭酸カルシウムの結晶形成に与える影響を調べ、さらに抗Shelk2抗体を作製する目的で、抗原となる組換えタンパク質の作製を試みた。しかし、β-シート構造を取りうるポリアラニン領域が大半を占めるShelk2の組換えタンパク質作製は困難を極め、現在までにそのN-末端部分配列に対象を制限して、組換え体の作製と精製が完了した。さらに、マガキの近縁種であるイワガキ、シカメガキ、アメリカガキ等からも、shelk2の相同遺伝子と考えられる遺伝子配列を特定した。その一方で、ゲノミックサザンブロッティング法により、マガキや近縁種のshelk2様遺伝子を解析した結果、マルチジーンであることが新たに判明した。これにより、元となった遺伝子の特定が難しくなり、予定していた生物種間での遺伝子の進化的解析は事実上不可能であると判断し、これを中止することとした。遺伝子に代わり、アミノ酸配列での相同性比較を行うことを検討している。

このことから、各ペプチドが結晶「核」として機能しているというよりも、むしろ結晶成長の過程において関与している可能性が大きいことが予想された。Shelk2由来の各ペプチド配列の組合せが、複雑な貝殻形状の形成に関与していると考えられ、今後のより詳細な解析で明らかにしたい。前年までに、マガキの近縁種であるイワガキ、シカメガキ、アメリカガキ等から、shelk2の相同遺伝子を特定したが、詳細な解析の結果、Shelk2タンパク質には、(G/S)(G/N)S[A]nおよびG(R/Q)N[A]nという、特徴的な2種類のポリアラニンモチーフが存在し、さらにこれらのマガキ近縁種間においては、前述したモチーフ単位での挿入・欠失が起こっていることが、アミノ酸配列での相同性比較により明らかとなった。一部の研究において軌道修正を行ったものの、そのほかの進捗は順調に推移している。前年度までの研究成果は論文としてまとめて公開でき、また今年度の研究成果の一部も既に論文を投稿している。マガキの外套膜おより貝殻中における、Shelk2タンパク質の局在を確認するため、免疫化学的手法を用いた研究を引き続き行う。それにより得られた結果は、今年度の研究成果と共に、Shelk2の機能に関する論文にまとめる。
新しい「法と経済学」による社会保障法の動態分析

平成19年度は、前年度に引き続き、医療保障制度について経済学的な知見を導入した分析をするめた。とくに新制度派経済学や取引費用経済学の知見をもとに、わが国め医療政策のあり方を検討した。検討にあたっては特に参照したのは、A. S. Preker、A. Hardingらの研究である。Prekerらの分析は、医療サービス市場のコンテスタビリティと情報の非対称性をもとに医療サービスの分類を試みるものである。この作業をもとに、情報の非対称性と市場の競争性、市場への参入可能性を基本的な視点として、近年の医療制度改革(特に第5次療法改正)について検討を行った。この作業では、特に、医療法上の広告規制、医療計画、医療機能情報提供制度、事業者団体による競争制限行為を題材として取り上げた。外来診療と入院医療、慢性疾患と急性疾患などの疾病の煩型に応じて医療サービスの性格が異なること、これに対応して、医療サービス市場のあり方や規制、情報提供のあり方も異なったものとなる可能性があることを指摘した。この研究の成果の一部は、雑誌論文として公表した。このほか、医療・介護サービスにおける情報提供体制のあり方についても検討を行った。検討の成果の一部は、2008年に論文として公表することを予定している。設備備品費については、以上の作業に必要な基礎的文献の整備と資料収集のために用いた。また、旅費については、本研究の参考となる学会や研究会への参加と報告、資料収集などに使用した。本年度は、「法と経済学」に関連する基礎的文献の検討を中心に進めた。とくに市場と組織のあり方に関する取引費用経済学や産業組織論の文献を中心に検討をおこない、わが国の医療法制を分析する上での示唆を求めた。このような作業を通じて得られた知識の一部は、アメリカの医療制度における反トラスト法(独占禁止法)の適用が拡大されていく過程について検討した論文を執筆する際に参考にした。また、上記の課題と平行して、本年度は医療・介護分野における社会保険システムの検討を進めた。この検討作業では、伝統的なリスク分散から保険事故の予防・被保険者の健康管理へと社会保険制度の役割が変化していることを確認した。保険事故の発生を防止する予防的な保険給付の拡大にともない、伝統的な保険者、被保険者の役割及び権利義務関係に変化が生じる可能性を検討した。このような変化のひとつとして、伝統的には故意の事故招致などを理由としていた給付制限法理に変化が生じる可能性を指摘し、これに批判的な観点から検討をおこなった。このほか、被保険者に対する情報提供のあり方及びケアマネジメントの役割、予防給付や保健事業における被保険者の費用負担のあり方、保険者による継続的な健康管理の下での被保険者の権利保護の問題などを検討を加えた。これらの問題については、医療経済学からの研究成果もみられるところであり、これらの成果を踏まえて、さらに検討を進めることとした。本年度は、医療サービス及び医療サービス市場の特質を明らかにし、法制度の分析への示唆を求めることに重点を置いて研究をすすめた。とくに本年度は、新制度派経済学や取引費用経済学の知見をもとに医療政策のあり方を検討したA.S.Preker、A.Hardingらの研究について中心的に検討した。Prekerらの分析は、医療サービス市場のコンテスタビリティと情報の非対称性をもとに医療サービスの分類を試みるものであり、これらの文献の検討をもとに、アメリカの医療制度についての検討を行うとともに、転換期にあるわが国の医療法および医療保険法の分析をすすめる上での示唆を求めた。また、以上の作業を通じて得られた知見の一部は、ヨーロッパ諸国において競争法を社会保険および社会保障制度へ適用される状況を分析した研究を進める際にも参考とした。上記の作業をもとにした研究成果は次年度のはじめに公表する予定であり、現在、準備をすすめている。このほかに、本年度は研究成果としてアメリカの医療制度における反トラスト法の適用状況について検討した論文や社会保障制度に関するテキストを執筆しており、これらを作成する際にも上記の作業から得られた知見を一部、参考にした。本年度に配分を受けた研究費については、上記の作業をすすめる上で必要な資料の収集などにおもに利用した。また、上記の作業結果をもとにした研究報告を研究会などで報告する際にも旅費として使用した。
20世紀前半の日本と中国における地理学的知の交流と展開に関する研究

今年度行った研究は、次の4つに整理できる。1つ目は、「満洲国」における地理学者の活動に関する研究である。建国大学の宮川善造に関する論文が査読を経て『史林』に掲載された他、満鉄調査部の増田忠雄に関する論文も脱稿し、次に言及する課程博士論文の一章とした。また、来年度刊行予定の『二〇世紀満洲歴史事典』に「地理学者」などの項目を執筆した。さらに、「日本植民地をめぐる歴史地理学再考」を共通テーマとする人文地理学会歴史地理研究部会で口頭発表を行い、満洲の都市に関する地理学研究史の整理を試みた。2つ目は、課程博士論文「アジア・太平洋戦争期における地理学者の思想と実践-地政学を中心に-」の執筆である。同論文は2008年度に一度提出するも、その後取り下げ措置を行ったものであるが、12月に大幅に内容を書き換えた形で再度提出することができた。数回にわたる修正のため、3月末時点で正式な審査ほまだ始まっていないが、審査終了後は大阪の出版社から単著として刊行することが決まっている。3つ目は、軍港都市史研究の一環で行った旅順の都市史研究である。今年度は、昨年度末に『軍港都市史研究II景観編』へ寄稿した論文の校正と、日本地理学会におけるシンポジウム「「軍港都市」の近現代-社会・文化・経済の連続と非連続-」で口頭発表を行った。4つ目は、アメリカ合衆国のニューヨークおよびワシントンDCで行った資料調査である。地政学、植民地理学、中国地理に関する資料を閲覧し、一部をコピーやスキャニングによって収集した。今年度行った研究は,次の4つに整理できる。1つ目は,小川琢治の中国研究が中国の学界に与えた影響に関する研究である。国内の大学・図書館で資料収集をし,その分析結果を国際歴史地理学会(International Conference of Historical Geographers)と京都大学人文科学研究所の共同研究班で口頭発表した。また,国際学会での報告内容は,英文書に発表した。2つ目は,留日中国人地理学者に関する研究である。とりわけ戦前に東京帝国大学に留学した王謨と蔡源明の両名に注目し,資料調査を行った。その成果は,中国・広州で開催されたThe 4th China-Japan-Korea Joint Conference on Geographyで発表する予定だったが,中国教育部からアブストラクトの許可が出ず,取り止めざるを得なかった。戦時中の日中関係に関連する内容だったことが原因とみられるが,残念でならない。3つ目は,満洲の地理学者の活動に関する研究である。活動を概観した論文を人文科学研究所の共同研究報告書に発表したほか,とくに目立った活動をした地理学者(「満洲の地政学」を主張した宮川善造ら)に関する論文を学会誌に投稿した。4つ目は,日本の植民地を対象とした地理学研究の歴史に関する研究である。1930年代の「植民地理学」の議論の展開を中心としつつも,樺太,台湾,朝鮮,関東州・満洲,南洋群島という5つの植民地を対象とする地理学研究の系譜を,19世紀にさかのぼって,全体として整理することを試みた。その成果の一部は,日本植民地研究会で口頭発表した。今年度行った研究は,次の3つに整理できる。1つ目は、日中地理学交流史に関する研究である。まず、11月の国際学会(The 5th Japan-Korea-Cbina Joint Conference on Geography)で、留日中国人地理学者・王謨の地理教育観および対日協力活動に関する口頭発表をおこなった。また、12月の京都大学人文科学研究所の共同研究班における口頭発表で、19201940年代の日中地理学交流史の概観を試みた。とくに翻訳書の数、訳者、内容に注目して分析した本発表により、この期間のおおまかな傾向を把握することができた。2つ目は、「満洲国」における地理学者の活動に関する研究である。とくに目立った活動をしていた地理学者である宮川善造と増田忠雄に関する論文をまとめた。1本は審査中、もう1本はまもなく投稿する予定である。また、大連および旅順の図書館・博物館で、そのほかの地理学者に関する資料調査をおこなった。3つ目は、旅順の都市史的研究である。同研究は軍港都市史研究会からの依頼を受けて始めたもので、今年度は1895年から1945年までの旅順の景観変遷を明らかにすることに努めた。夏に地図類の収集をおこない、その成果を共同研究班で口頭発表したほか、論文を『軍港都市史研究II景観編』に寄稿した。

同論文は2008年度に一度提出するも、その後取り下げ措置を行ったものであるが、12月に大幅に内容を書き換えた形で再度提出することができた。数回にわたる修正のため、3月末時点で正式な審査ほまだ始まっていないが、審査終了後は大阪の出版社から単著として刊行することが決まっている。3つ目は、軍港都市史研究の一環で行った旅順の都市史研究である。今年度は、昨年度末に『軍港都市史研究II景観編』へ寄稿した論文の校正と、日本地理学会におけるシンポジウム「「軍港都市」の近現代-社会・文化・経済の連続と非連続-」で口頭発表を行った。4つ目は、アメリカ合衆国のニューヨークおよびワシントンDCで行った資料調査である。地政学、植民地理学、中国地理に関する資料を閲覧し、一部をコピーやスキャニングによって収集した。
慢性脳虚血におけるオリゴデンドロサイトの動態、大脳白質病変発症抑制に関する研究

SDラット(雄210-250g)を用いて永久両側総頚動脈結紮による慢性脳虚血モデルを作製し、術直後、術後2、4、6、8週において脳血流の測定を行った(n=6)。術後2、4、6、8週において灌流固定後に脳スライスを作成し抗NG2抗体(オリゴデンドロサイト前駆細胞(OPC)のマーカー)及び抗GST一π抗体(成熟オリゴデンドロサイト(OLG)のマーカー)を用いて免疫組織化学染色及び蛍光2重染色を行った(n=6)。術後4週目において、抗BrdU抗体(増殖細胞のマーカー)と抗NG2抗体を用いて蛍光2重染色を行った(nニ3)。術後4、6、8、12週において、抗MBP抗体(ミエリンのマーカー)を用いてウエスタンブロットを行った(n=6-7)。術後2、4、6、8、12週において水迷路試験により認知機能評価を行った(n=10-14)。術後1、3、5日及び1-8週目まで各週、ロータロッド試験により運動機能評価を行った(n=6)。脳血流の測定の結果、術直後に約50%の低下を示した後、回復傾向を示した。免疫染色の結果、NG2陽性細胞数は4週で有意に増加し(P〈0.05)、その後も増加傾向を示した。GST一π陽性細胞数は2週では有意に減少し(P〈0.05)、その後増加の傾向にあった。蛍光2重染色の結果、NG2陽性細胞とGST陽性細胞及びBrdU陽性細胞とのマージは増加傾向を示した。ウエスタンブロットの結果、MBPは有意に減少し6週で最低であった(P〈0.05)。水迷路試験の結果、成績が有意に低下し、6週が最低であった(P〈0.05)。ロータロッド試験の結果、明確な低下は見られなかった。以上より組織学的にOPCの増加及びOLGの減少後回復を認めOLGの再生が示唆されたが、ミエリンは減少を示した。また認知機能低下がミエリンと同様に残存していたことから、脱髄が認知機能障害に関与している可能性が示唆された。SDラット(雄210-250g)を用いて永久両側総頚動脈閉塞による慢性脳虚血モデルを作製し、術後2週、4週、6週、8週の4群におけるcorpus callosumを抗NG2抗体(オリゴデンドロサイト前駆細胞(OPC)のマーカー)及び、抗GST-π抗体(成熟オリゴデンドロサイト(OLG)のマーカー)を用いた免疫組織化学染色にて評価し(n=6)、またミエリンについて、抗MBP抗体(ミエリンのマーカー)を用いwestern blotによって評価した(n=3)。認知機能評価は、各群のsacrifice前5日間の水迷路試験に行った(n=10-14)。運動機能評価は、Rotarod試験を用い、術前連続した3日間と術後1、3、5日及び1-8週目まで各週行った(n=6)。免疫染色の結果、NG2陽性細胞数は、4週で有意に増加し(P<0.05)、その後も増加傾向を示した。GST-π陽性細胞数は、2週では有意に減少し(P<0.05)、その後増加の傾向にあった。Western blotの結果、MBPは虚血群間において4週以降減少傾向が見られた。水迷路試験の結果、虚血群はSham群に比べ有意に成績が低下し、虚血群間では6週が最低であった(P<0.05)。Rotarod試験の結果、虚血群はSham群と比べ明確な差は見られなかった。以上のことからOLGの減少のピークは術後2週、OPCの増加のピークは4週であった。またOLGは4週にはSham群と同程度にまで増加を認めたことから、OLGの再生が生じた可能性が示唆された。一方ミエリンは術後減少傾向を示し、また脳機能障害においても、運動機能低下は認めなかったものの認知機能低下を認めた。以上より、組織学的にOLGは減少後回復を認めたものの、ミエリンの減少と認知機能障害は残存しており、脱髄が認知機能障害に関与している可能性が示唆された。

免疫染色の結果、NG2陽性細胞数は4週で有意に増加し(P〈0.05)、その後も増加傾向を示した。GST一π陽性細胞数は2週では有意に減少し(P〈0.05)、その後増加の傾向にあった。蛍光2重染色の結果、NG2陽性細胞とGST陽性細胞及びBrdU陽性細胞とのマージは増加傾向を示した。ウエスタンブロットの結果、MBPは有意に減少し6週で最低であった(P〈0.05)。水迷路試験の結果、成績が有意に低下し、6週が最低であった(P〈0.05)。ロータロッド試験の結果、明確な低下は見られなかった。以上より組織学的にOPCの増加及びOLGの減少後回復を認めOLGの再生が示唆されたが、ミエリンは減少を示した。また認知機能低下がミエリンと同様に残存していたことから、脱髄が認知機能障害に関与している可能性が示唆された。
ＨＩＶ－１ＲＮＡコア偽結節を標的とした新規抗ウイルス戦略の構築

HIVのゲノムは粒子内で常に二量体化しており、ウイルスの感染能・病原性に深く関わっていると考えられる。研究代表者はウイルスゲノム上の二量体化シグナル(DLS)中にRNA偽結節様構造の存在を示唆した。本研究では偽結節周辺の構造に着目しSL1やPBS領域の機能構造に関する知見を掘り下げると共に、ウイルスの粒子成熟に関わるp1領域を詳細に解析することでゲノムパッケージや感染性獲得に関する考察を行った。後天性免疫不全症候群(AIDS)はここ四半世紀で最悪の伝染病の一つであり、現在までにその病原体HIVに対する様々な抗ウイルス薬が開発されている。薬しかしHIV特有の易変異性と選択圧逃避能から薬剤耐性ウイルス株の出現は避けられない問題であり、従来の標的と異なる作用点を持った新規薬剤の探索は常に求められている。HIVはレトロウイルス科に属し、そのゲノムは粒子内で常に二量体化していることが知られており、ゲノム二量体化はウイルスの感染能・病原性にも深く関わっていると考えられる。ゲノムはウイルス粒子中に二分子のみ存在するためそれを標的とした阻害剤の開発は効果的な抗ウイルス療法となりうる。応募者は長年にわたりレトロウイルスのゲノムRNAに着目し、様々な角度から研究・考察を行ってきた。ウイルス増殖におけるパッケージングシグナル(Psi)およびPsi内部にあるゲノム二量体化シグナル(Dimer Linkage Structure; DLS)の重要性やゲノム二量体化の果たす役割の新しい可能性を示唆し、DLSの必要十分領域を世界で初めて詳細に同定した。応募者はこれらの研究を継続発展させていく過程で、HIV-1DLS中にRNA偽結節様構造が存在することを強く示唆するデータを得た。この構造はDLS全体の構造を保持し、DLS中の複数のRNAステムーループの配置を決定する非常に重要な役割を果たしている可能性が考えられた。通常のRNA構造と比べて偽結節は特異的な立体構造をとっており、薬剤標的としても好適である。またRNA偽結節の独自構造を解析し、形成機序の考察を行うことにより基礎科学的視点からの新知見を多数得ることも期待される。平成25年度は主としてDLS内部の偽結節周辺の構造に着目し、これまで指摘の無かったSL1やPBS領域の機能構造に関する知見を複数見いだした。しかしHIV特有の易変異性と選択圧逃避能から薬剤耐性ウイルス株の出現は避けられない問題であり、従来の標的と異なる作用点を持った新規薬剤の探索は常に求められている。また、ウイルスの遺伝情報がすべて含まれたウイルスゲノムはウイルスのいわば本体であり、レトロウイルス粒子中に二分子のみ存在するためそれを標的とした阻害剤の開発は効果的な抗ウイルス療法となりうる。研究代表者はウイルス増殖におけるパッケージングシグナル(Psi)およびPsi内部にあるゲノム二量体化シグナル(Dimer Linkage Structure; DLS)の重要性やゲノム二量体化の果たす役割の新しい可能性を示唆し、DLSの必要十分領域を世界で初めて詳細に同定した。研究代表者はこれらの研究を継続発展させていく過程で、HIV-1DLS中にRNA偽結節様構造が存在することを強く示唆するデータを得た。通常のRNA構造と比べて偽結節は特異的な立体構造をとっており、薬剤標的として好適である。平成26年度は引き続きDLS内部の偽結節周辺の構造に着目し、SL1やPBS領域の機能構造に関する知見を掘り下げると共に、ウイルスの粒子成熟に関わる重要なウイルス因子であるp1領域を詳細に解析することでゲノムパッケージや感染性獲得に関する考察を行った。HIVの中枢であるRNAゲノムがウイルス構造蛋白Gagとの相互作用によって粒子に取り込まれるパッケージングは、ウイルス制圧の非常に重要な標的となり得るステップである。しかしウイルス酵素や外被蛋白と異なり、RNAあるいはRNA-Gag結合を標的とした薬剤開発は非常に遅れている。そこで未だ不明な点の多いパッケージングプロセスを解明して抗ウイルス戦略の足がかりを築くことを目的とした。HIVの感染性分子クローンを題材に独自に構築したパッケージングプロセス周辺の現象の解析系(パッケージング、ゲノム二量体化、ゲノム組換え等)を駆使し、HIVの変異体解析を中心に研究を進めた。結果を基に計算機科学を援用したRNA構造モデル構築も行った。HIVゲノム二量体化における最重要領域であるゲノムRNA5'端非翻訳領域のパッケージングシグナル内に存在するステムーループ1(SL1)に着目し、点置換変異導入によりその機能的構造に関する詳細な解析を行った。解析の結果SL1はこれまでの構造予測と異なるバルジ・ループ・ステム構造をとることで様々な機能を発揮している可能性が示唆された。この結果を元に、計算機科学による新規RNA構造モデル構築を試みた。また、HIVの遺伝的多様性を生み出す原動力の一つであるゲノム組換え現象についても独自の解析系を構築して、組換えに必要な重要なパラメーターを算出することに成功した。

本研究では偽結節周辺の構造に着目しSL1やPBS領域の機能構造に関する知見を掘り下げると共に、ウイルスの粒子成熟に関わるp1領域を詳細に解析することでゲノムパッケージや感染性獲得に関する考察を行った。偽結節形成に影響を与えるDLS内部内部の偽結節周辺の機能に着目して解析を行った結果、以下のことが示唆された。以下の成果はHIVのゲノムRNAの構造や機能の理解に大きく寄与したものである。○二量体化開始点(Dimer Initiation Site: DIS)を含みDLS内でも非常に重要な領域であるSL1 (Stem-Loop1)の構造に関して、ウイルス学的解析から従来の理解とは異なりヘアピンループ部が大きく、ステム基部が短い可能性が示唆された。計算機科学によるシミュレーションでこの構造を検討した結果、RNA単体では新規構造を保つことは困難であり、RNA構造維持のため介在する他因子の存在を示唆する結果が得られた。○HIV粒子はプロテアーゼによる粒子蛋白Gagの切断を受けて初めて成熟し、感染を持つようになるが成熟過程で明らかになっていないことは多い。Gag内のペプチドであるp1を切断単離されないように変異導入すると、変異体は感染細胞内でのみウイルスRNAの逆転写が不能となることを研究代表者は明らかにしてきた。今回は特殊な変異体を作成することで従来不可能だったp1領域への詳細な変異導入を行うことに成功し、p1とウイルス成熟とウイルスRNAの関係を解析することでゲノムパッケージングのメカニズムの理解を深めることを試みた。ウイルス学偽結節構造に関しては蓄積するゲノムデータベースを利用して周辺領域の保存状態を比較しつつより正しい構造モデル構築の検討を行う。DLS・Psiに関しては翻訳とパッケージングの関係、ウイルス粒子成熟とRNA逆転写との相関など様々な明らかになっていない事象を取り上げ、多面的に解析することでその機能構造に迫りたい。偽結節構造に対するInsilicoスクリーニングに関しては新規のプログラムやデータベースの状況を確認し、実現可能性を検討する。二量体化開始点(Dimer Initiation Site: DIS)を含みDLS内でも非常に重要な領域であるSL1 (Stem-Loop1)の構造に関して、ウイルス粒子内における解析は行われたことがなかった。変異導入によりウイルスの増殖能やゲノムパッケージング、ゲノム二量体化の解析を詳細に行った結果、SL1は従来の理解とは異なりヘアピンループ部が大きく、ステム基部が短い可能性が示唆された。この構造をとることによりDLSがより二量体化し易く、偽結節構造も構築しやすくなると考えられ、偽結節構造の理解を深める結果となった。