hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
土壌粒子環境を模倣した生細胞イメージング系による根毛の接触応答機構の解明

裸子植物や被子植物の栄養吸収器官である根の表面には、根毛と呼ばれる無数の長い突起が生え、土壌との接触面積を増やすことで、効率的な水分や養分の吸収に役立てているとされる。これまで根毛の発生や成長に関する研究が長く行われてきたが、それらの仕組みは、実験室環境すなわち固形培地上や液体培地中で成長させた根毛を解析することで示されてきた。しかしながら、根毛が本来働く環境は土壌中であり、実験室環境とはその性質が大きく異なる。特に、実験室環境では根毛は障害物のない空間中を成長する一方で、土壌中には根毛の伸長を阻む障害物として土壌粒子が多数存在している。このような環境で根毛がどのように成長しているのかは、その観察が困難であるため殆ど研究されていない。本研究では、土壌中における根毛の成長、特に障害物との接触に着目し、その際の成長機構を明らかにする事を目的とした。本年度は、(1)土壌の粒子環境を顕微鏡観察可能な素材で模倣した観察系の確立、(2)その観察系を利用した、障害物との接触に応答した根毛の成長ダイナミクスの解析、(3)接触応答に関与する因子の探索、を進めた。1)では、主にマイクロ流体デバイスを用いて、土壌粒子環境を模倣した観察系の構築を試みた。マイクロ流体デバイスは、シリコーン樹脂PDMS内に微細な溝を設計・構築し、根や根毛細胞をそこで成長させることが可能である。このデバイスを用いることで、根毛細胞が土壌粒子を模倣した障害物と接触する様子を捉えることに成功した(2)。(3)では、根毛の接触応答に関与する可能性のある因子群を生化学的なアプローチにより同定を試み、複数の候補を得た。本研究を進めることで、自然環境下における根毛の姿を明らかにし、その細胞機能の理解が大きく進むと考えている。さらに、植物栄養学的な応用展開も期待される。(1及び2)土壌中における根毛の成長様式を知るためには、顕微鏡観察可能な素材で土壌に似た環境を構築する必要がある。そこで、マイクロ流体デバイスとトランスパレントソイルの利用を試みた。マイクロ流体デバイスは、鋳型を元にシリコーン樹脂を任意の微細形状に加工できるという利点があり、近年生体の顕微鏡観察によく利用される。また、トランスパレントソイルは、水と近い屈折率をもちイオン吸着性のあるフッ素樹脂ナフィオンを粒子状に加工したものであり、光透過性が高いながら土壌に近い環境を作り出せる。本年度は、これらを用いて根毛の成長を顕微鏡観察可能であるか検討を行った。まず、シロイヌナズナ根毛の観察系をマイクロ流体デバイスで構築した。根毛の伸長経路に任意の形状をもつ障害物を設置することで、根毛が障害物と接触する状況を作り出した。これにより、根毛が障害物と接触した際にどのような挙動を示すのかを、再現性高く観察することに成功した。現在この系を用いて、細胞骨格系マーカーなどを含むマーカー系統の解析を行っている。トランスパレントソイルを用いた観察系では、より自然に近い環境で根の観察を行うことが可能である。しかしながら、観察する際にナフィオン微粒子間を同程度の屈折率をもつ液体で満たす必要がある。屈折率調整物質として生体適合性の高いものを幾つか検討したが、それらは屈折率の調節には不十分である、或いは根の生育を阻害する、という問題点があることが明らかになった。現在、植物にストレスを与えずに屈折率調整が可能な物質の探索を行っている。(3)これまでに根毛の接触応答に関与すると考えられるキナーゼを同定している。このキナーゼの下流で働く因子を明らかにするため、本年度は生化学的アプローチによりその探索を行った。その結果、キナーゼによってリン酸化される候補因子を複数同定することができた。(1)に関しては、トランスパレントソイルを用いた観察系の構築を引き続き行う。(2)に関しては、細胞骨格系、細胞壁、エキソサイトーシス、エンドサイトーシス、細胞外pH、細胞内カルシウム等のマーカー系統の解析を行うことで、障害物との接触において根毛細胞がどのような応答を示すのかを詳細に明らかにする。(3)に関しては、キナーゼの標的候補因子におけるリン酸化部位を同定し、それらの部位に置換変異を導入した変異型蛋白質をシロイヌナズナ根毛に形質導入し、その生理的役割を明らかにする。

本年度は、(1)土壌の粒子環境を顕微鏡観察可能な素材で模倣した観察系の確立、(2)その観察系を利用した、障害物との接触に応答した根毛の成長ダイナミクスの解析、(3)接触応答に関与する因子の探索、を進めた。1)では、主にマイクロ流体デバイスを用いて、土壌粒子環境を模倣した観察系の構築を試みた。マイクロ流体デバイスは、シリコーン樹脂PDMS内に微細な溝を設計・構築し、根や根毛細胞をそこで成長させることが可能である。このデバイスを用いることで、根毛細胞が土壌粒子を模倣した障害物と接触する様子を捉えることに成功した(2)。(3)では、根毛の接触応答に関与する可能性のある因子群を生化学的なアプローチにより同定を試み、複数の候補を得た。本研究を進めることで、自然環境下における根毛の姿を明らかにし、その細胞機能の理解が大きく進むと考えている。さらに、植物栄養学的な応用展開も期待される。(1及び2)土壌中における根毛の成長様式を知るためには、顕微鏡観察可能な素材で土壌に似た環境を構築する必要がある。そこで、マイクロ流体デバイスとトランスパレントソイルの利用を試みた。マイクロ流体デバイスは、鋳型を元にシリコーン樹脂を任意の微細形状に加工できるという利点があり、近年生体の顕微鏡観察によく利用される。また、トランスパレントソイルは、水と近い屈折率をもちイオン吸着性のあるフッ素樹脂ナフィオンを粒子状に加工したものであり、光透過性が高いながら土壌に近い環境を作り出せる。本年度は、これらを用いて根毛の成長を顕微鏡観察可能であるか検討を行った。まず、シロイヌナズナ根毛の観察系をマイクロ流体デバイスで構築した。根毛の伸長経路に任意の形状をもつ障害物を設置することで、根毛が障害物と接触する状況を作り出した。これにより、根毛が障害物と接触した際にどのような挙動を示すのかを、再現性高く観察することに成功した。現在この系を用いて、細胞骨格系マーカーなどを含むマーカー系統の解析を行っている。トランスパレントソイルを用いた観察系では、より自然に近い環境で根の観察を行うことが可能である。しかしながら、観察する際にナフィオン微粒子間を同程度の屈折率をもつ液体で満たす必要がある。屈折率調整物質として生体適合性の高いものを幾つか検討したが、それらは屈折率の調節には不十分である、或いは根の生育を阻害する、という問題点があることが明らかになった。現在、植物にストレスを与えずに屈折率調整が可能な物質の探索を行っている。(3)これまでに根毛の接触応答に関与すると考えられるキナーゼを同定している。このキナーゼの下流で働く因子を明らかにするため、本年度は生化学的アプローチによりその探索を行った。その結果、キナーゼによってリン酸化される候補因子を複数同定することができた。(1)に関しては、トランスパレントソイルを用いた観察系の構築を引き続き行う。(2)に関しては、細胞骨格系、細胞壁、エキソサイトーシス、エンドサイトーシス、細胞外pH、細胞内カルシウム等のマーカー系統の解析を行うことで、障害物との接触において根毛細胞がどのような応答を示すのかを詳細に明らかにする。(3)に関しては、キナーゼの標的候補因子におけるリン酸化部位を同定し、それらの部位に置換変異を導入した変異型蛋白質をシロイヌナズナ根毛に形質導入し、その生理的役割を明らかにする。人件費としての支出を年60万円計画していたが、研究の進行度合いから研究体制の見直しを行ったため、人件費として支出せず、物品費として支出を行った。そのため、次年度使用額が生じた。
インスリンシグナル伝達における低分子量GTP結合蛋白質の機能解析

インスリンによる血糖値降下作用は,糖輸送担体(GLUT4)の細胞膜への移行促進によって起こる。我々は,骨格筋のGLUT4の細胞膜移行の制御にアクチン細胞骨格を調節するRhoファミリー低分子量GTPaseが関与していると仮説を立て、検討している。18年度は、GLUT4にタグ配列を挿入したGFP-GLUT4-Mycを安定発現する分化効率が非常に高いL6細胞株を新に作製した。これを用いて、17年度に明らかにしたインスリン刺激で強く活性化されるRhoファミリーのRac1の機能解析を行った。筋管に分化誘導後のL6細胞にRac1の恒常的活性型変異体を、アデノウィルス発現システムを用いて過剰発現させ検討したところ、活性型Rac1はインスリン刺激と同様にアクチン細胞骨格の再構成を伴うGLUT4の細胞膜移行を強く促進した。RNAi干渉法によるRac1のノックダウンによって、L6細胞のインスリン刺激依存的なGLUT4の細胞膜移行が抑制される事から、我々はこれらの結果を個体レベルで更に検証するため、Cre/loxPシステムを用いてRac1の骨格筋特異的なノックアウトマウスを作製した。筋肉クレアチンキナーゼのプロモーター下流でCreを発現するトランスジェニックマウス(MCK-Cre)とRac1のfloxマウスを掛け合わせて、Rac1(flox/flox : MCK-Cre)マウスを作製し、後肢筋を調べたところ、タンパク質レベルでRac1の発現が著しく減少している事を確認した。インスリンによる筋組織の糖取り込みには、糖輸送担体GLUT4の細胞膜移行が重要である。この系には、ホスホイノシチド3-キナーゼ(PI3K)を介したAktの活性化とアクチン細胞骨格の再編成が関与する事が知られている。そこで我々は,GLUT4の細胞膜移行におけるRhoファミリー低分子量GTP結合タンパク質の役割とその活性調節機構を検討した。GLUT4の細胞外ループにタグ配列を挿入したGFP-GLUT4-Mycを安定発現するL6筋芽細胞株を作成し、この細胞に様々なRhoファミリーの常時活性型変異体を過剰発現させて、GLUT4の細胞膜移行を比較したところ、活性型Rac1が最も顕著にGLUT4の細胞膜移行を促進した。RNA干渉法によりRac1の発現を抑制したところ、インスリン依存的なGLUT4の移行が抑えられた。これらの結果より、GLUT4の移行にはRac1が重要である事が強く示唆された。次に、インスリンの下流でRac1を活性化する分子機構を調べるため、様々な活性化因子を過剰発現させ、GLUT4の細胞膜移行を検討したところ、機能未知なグアニンヌクレオチド交換因子であるFLJ00068が同定された。次に、活性型Rac1の過剰発現によるAktの活性化を調べたところ、Aktの活性化に関わる308番目のスレオニンと473番目のセリンのリン酸化は亢進されていなかった。PI3K阻害剤を用いてAktの活性を完全に抑制し、その機能を阻害したところ、活性型Rac1によるGLUT4の細胞膜移行の促進は抑制された。従って、活性型Rac1によるGLUT4の移行には、Aktの弱い活性化で十分であり、Aktの強い活性化は必要ないと考えられる。
ナノ有機層を用いたセラミックスの力学特性のハイパフォーマンス化手法

日本沿岸産のメガイアワビを用い、貝殻真珠層の積層面に垂直な方向に引張試験、引張破壊試験を行い、基礎的な力学特性データを取得した。引張破壊試験のその場電子顕微鏡観察を行い、破壊が板状アラゴナイトの破断ではなく、板状アラゴナイトの引き抜けによって生じることを確認した。このことから、積層面に垂直な方向に引張荷重を加えた際の主要な高靭化メカニズムは板状アラゴナイトのプルアウトであることを明らかにした上、アワビの殻の有機層が破断後の粘弾性変形が回復可能できることも証明し、そのメカニズムは蛋白質の水和反応による伸張ならびに収縮によるものと考えられる。また、ナノメートルオーダーでの観察には変形や損傷が生じた部分のTEM用試験片を切り出し、詳細に観察したことにより、有機物層の微視変形と破壊挙動がアワビの殻の巨視的力学挙動との関連性を得た。アワビの殻の変形・破壊過程をシミュレートするため、界面ではく離現象に着目した力学モデルを開発し、はく離エネルギーを評価した。また、セラミックス層の単結晶を模倣したサファイアが曲げ負荷の分子動力学シミュレーションを行い、表面のナノサイズのスクラッチから応力集中を生じ、ナノサイズの表面欠陥でも破壊に及ぼす影響が大きいことが明らかになった。アワビの殻の多層組織を模倣するための材料合成プロセスとして、アルミノケイ酸ガラスフレークにマトリックス材料をコーティングし焼結で得られた材料の3点曲げ試験では、ガラス単体の数百倍の破壊仕事を得た。また、破面の走査型電子顕微鏡観察を行い、破壊が板状アラゴナイトの破断ではなく、板状アラゴナイトの引き抜けによって生じることを確認した。このことから、積層面に垂直な方向に引張荷重を加えた際の主要な高靭化メカニズムは板状アラゴナイトのプルアウトであり、界面有機層による引き抜け抵抗の適切なモデル化が非常に重要であることがわかった。人工的に製作可能の有機-無機積層材料中の無機セラミックスについて、材料表面から生じる微小亀裂の分子動力学モデルを開発し、分子動力学のシミュレーションプログラムをほぼ完成し、計算プログラムの作動状況を確認できた。微小亀裂の深さが数ナノメートル以下では、亀裂による破壊が非常に進みにくく、これは無機セラミックスのアルミナのイオン結合によるものと考えられた。(1)アフビの殼のマルチースケール変形・破壊過程のシミュレーション平成18年度に行う、異なるディメンジオンでの変形・破壊状況をシミュレートする結果を統合化した。統合化した計算機科学の手法を用いて、平成18年度に実験で求めたアワビの殼の変形・破壊過程をシミュレートしか。シミュレーションにより、ナノ巨視オーダーでの変形・破壊現象をトレースできることを確認した。特に、界面でのはく離現象に着目した力学モデルを開発し、はく離エネルギーを評価するための理論的枠組みを作り上げた。(2)異なる力学試験条件下での変形・破壊過程の観察とモデル化透過型電子顕微鏡における引張り試験をその場観察を行い、有機層が無機層に強く接合しつつ、変形中にき裂をブリッジングする現象を詳細に調べた。アワビの殻の有機層が破断後の粘弾性変形が回復可能できることを明らかにし、そのメカニズムは蛋白質の水和反応による伸張ならびに収縮と考えられる。このようにナノメートルオーダーでの観察には変形や損傷が生じた部分のTEM用試験片を切り出し、詳細に観察したことにより、有機物層の微視変形と破壊挙動がアワビの殼の巨視的力学挙動との関連性を得た。(1)工業的にも利用価値が高いと考えられるアルミノケイ酸ガラスフレークにマトリックス材料をコーティングし、ローラーで一方向に配向させた層状材料が得られた。層状構造に平行及び垂直な力が働いた場合の変形・破壊過程を調べる押し込み試験から、マトリックスとフレークの界面でき裂偏向が生じており、複雑な破面を示した。

破壊仕事の結果から脆性材料単体の数百倍となり、最大の強度及び破壊靭性を両立するための組織を示した。(2)セラミックス積層構造材料の変形・破壊現象とシミュレーションの対比研究により得られる計算機科学の手法を用いて、押し込み試験のシミュレーションを行い、これらの材料の中からアワビの殻のようなナノスケールの組織が材料の非線形挙動に与える影響を定量的に評価した。
肝薬物代謝酵素レベルに影響を及ぼす核内受容体CAR遺伝子の発現制御機序の解明

本研究では、ヒトの肥満に近いと考えられる高脂肪食負荷マウスを用いて、肥満に伴う肝チトクロームP450(P450)分子種の変動について解析した。この肥満マウスでは、白色脂肪組織量の増加に伴い体重が増加し、また、血中のグルコースおよび総コレステロール濃度は対照群に比べて有意に高かった。さらに、肝細胞中の中性脂肪含量も有意に増加していた。肝薬物代謝能の変化を調べるために肝ミクロソーム画分の総P450含量を測定したところ、肥満動物では対照群の60%に低下していた。次に、ウェスタンブロットおよび逆転写PCRにより各P450分子種のタンパクおよびmRNAレベルの変動を測定した。その結果、CYP3Aサブファミリー分子種(CYP3All)がほぼ選択的に減少していることが明らかとなり、そのタンパク含量およびmRNAレベルは対照群のそれぞれ18%および15%であった。CYP3Aにより触媒されるエリスロマイシン脱メチル化活性も、肥満マウスでは対照マウスの4分の1に低下していた。また、CYP2Cサブファミリー分子種にもタンパクおよびmRNAレベルの若干の低下が認められた。なお、既に報告されている肥満や糖尿病に伴うCYP2Elの増加は本モデルマウスにおいても確認された。CYP3A遺伝子の発現調節には核内受容体の肝特異的転写因子-4やプレグナンX受容体が重要な役割を果たしていることが報告されている。そこで、これらのmRNAレベル、核内タンパク量、CYP3Allプロモーター結合能を測定した。しかしながら、いずれにおいても両群間で顕著な差は認められなかった。CYP3Aは多くの医薬品の代謝に関わる重要な分子種であることから、ヒトの肥満でも同様な現象が認められた場合、臨床上大きな問題となると考えられる。現在、この肥満に伴うCYP3A分子種の発現低下に関与する転写因子およびプロモーター領域の同定を試みている。代表者らは、遺伝性肥満Zucker fattyラットにおいて、チトクロームP450(CYP)分子種、CYP2B遺伝子の転写調節因子である核内受容体CARの発現が著しく低く、このため酵素レベルが顕著に低下していることを報告している。本研究ではZucker fattyラット以外の肥満モデル動物を用いて肝臓における核内受容体とCYPの発現レベルを測定し、両者の関連性について解析した。高脂肪食負荷肥満モデルマウスを用いた結果から、肥満により肝CYP2B10およびCYP3A11 mRNAレベルは低下すること、特にCYP3A11の低下が著しいことが明らかとなった。一方、薬物応答性や核内受容体(CARおよびPXR)レベルには顕著な変動は認められず、今回作成した肥満モデルはZucker fattyラットの場合とは異なるCYP・核内受容体変動パターンを示した。しかしながら、CARやPXRを介さないCYP転写調節機構に変動が生じている可能性が示唆されたことから、既にCYP発現調節への関与が報告されている転写因子について解析した結果、他の核内受容体HNF-4レベルの肥満マウス群での低下が認められ、今後、更なる検討を行う予定である。さらに、遺伝性肥満db/dbマウスを用いて同様の解析を行い、このマウスでは対照マウスに比べてGYP2B10 mRNAレベルは高いが、CYP3A11 mRNAやCARおよびPXRレベル、CYPの薬物応答性は対照群と同程度であることが明らかとなった。以上の結果より、肥満の病因や程度により肝CYPや核内受容体の変動パターンは異なることが明らかとなった。本研究で用いた高脂肪食肥満モデルは遺伝性肥満モデルに比べてヒトの肥満に近いと考えられ、主要な薬物代謝酵素であるCYP3A発現レベルの低下機構を解明することは、臨床的に非常に重要であると思われる。
量子フェージング通信路とその伝送限界及び符号化・復号化，変調方式に関する研究

1960年代に量子通信の研究が始まって半世紀,最初の数十年は一握りの専門家によって研究されていたものが,1990年代から研究者人口が増え,その後多くのプロジェクトが立ち上がって,いよいよ実用化が期待されるまでになった.しかし,真に量子通信の技術化を進めるには,必ずしも流行しているとはいえない地道なテーマに取り組むことも必要である.本研究では,そのような流行外のテーマの一つ,量子フェージング通信路に注目し,理論研究を進めた.まず,通信路のモデルを考え,伝送限界特性である最小誤り率や通信路容量を計算,また,それらの計算のための公式などのツールの開発を行った.本年度に行った研究を要約すると次のようになる.1.最適な量子一括復号による通信路行列公式の一般化従来の通信路行列公式を量子フェージング通信路に適用可能なものに一般化するための第一歩として,前年に定義した広義の群共変的信号をさらに拡張した定義を与え,その必要十分条件などを明らかにすることでその性質を解明した.また,それらの結果を数学的な道具として,従来の通信路行列公式に含まれない形式の公式を導出した.従来のものと合わせると,公式を一般化したことになる.2.群共変的混合状態信号に対する量子測定の性質の考察量子フェージング通信路の出力量子状態は,一般には混合状態となるが,混合状態に対する量子測定,特に量子最適測定の性質は,純粋状態の場合に比べ未解明な部分が多かった.このため,混合状態を含む一般の量子状態に対する量子測定の考察を行い,群共変的状態に対しては,任意に与えられた量子測定の性能と同じ性能を持つ群共変的測定が存在することを明らかにした.また,いくつかの量子状態に対する量子最適測定を導出した.3.量子受信機の実現化問題に関わるいくつかの検討本研究の目指す量子通信の実現のためには,量子受信機の実現方法を明らかにすることが不可欠であるが,2つのコヒーレント状態の張る空間における任意の量子測定の実現方法を明らかにした.これは,この空間上で定義される任意の混合状態の最適検出の一実現方法が明らかになったという意味で,重要な成果である.また,3つのコヒーレント状態に対する準最適量子測定についても検討を進め,信号決定方針の最適化により,従来よりも優れた性能を得られる可能性があることを明らかにした.本年度に行った研究を要約すると次のようになる.1.“vacuum-or-not"測定(以下,V-or-N測定と略す)を基礎とした受信機の基本特性:研究開始後にもたらされた,米国のMITを中心としたグループによる成果を取り入れ,V-or-N測定を基礎とした受信機の特性を明らかにした.具体的には,MITのグループの示した無限の極限ではなく,有限におけるV-or-N測定と量子最適測定(SRM)のギャップを明らかにした.結果として,PSKおよびASK信号において,V-or-N測定が元数が少ない場合でも準最適であることがわかった.2.有限長の古典ー量子ポーラ符号による符号化の量子利得特性:2012年に古典ー量子ポーラ符号と逐次除去復号によってHolevo容量が達成可能であることが示されたが,通信路符号化定理の証明のツールとしてだけでなく,実用的な符号として意味があるか否かを見るため,符号長が短い場合について,ポーラ符号による情報量の特性を調べた.その結果,調べた符号長数百程度まで,これまでに他の符号で得られていた最大の超加法的量子利得に匹敵する利得が得られることが明らかになった.3.最適な量子一括復号による通信路行列公式のさらなる拡張:従来の通信路行列公式を量子フェージング通信路に適用可能なものに一般化するための第一歩として,前年までに定義した広義の群共変的信号の一クラスに対し,グラム行列の分解を与え,通信路行列公式を導出した.得られた公式は,従来の公式を少し修正した程度のものではなく,違ったクラスの公式が導出できた.4.通信路のモデル化と誤り率特性:量子フェージング通信路の通信路のモデル化に関し,位相変動がある場合の通信路出力状態を考え,BPSK変調を行った場合の誤り率特性を調べた.その際,位相変動量の分散が未知の場合の量子最適受信機のロバストネスについて考察した.本年度に行った研究を要約すると次のようになる.1.符号化された量子信号の群共変性に関する新たな知見と通信路行列公式のさらなる一般化:整数剰余環と有限体を特別な場合として含む環に対し,環上の加群である線形符号により符号化された量子信号が群共変的となる条件を示した.ただし,異なる信号を結びつける変換はユニタリ変換だけでなく反ユニタリ変換も許す一般的な状況を考えている.また,4相PSKコヒーレント状態信号が拡大体に関し2つのタイプの群共変性を持つことを明らかにし,先に示した条件に基づき,その群共変性を示すとともに,特別な場合については,従来得られていなかったタイプの通信路行列公式を示した.2.符号の特徴を考慮したカスタマイズした公式の導出:2元ポーラ符号のクラスに属するある符号と多元等距離符号について,通信路行列公式をさらに簡略化し,通信路行列計算のための計算量を大幅に削減した.前者は従来得られていたシンプレックス符号や拡大BCH符号とは異なる符号に関する成果であり,後者は多元符号に関する初めての簡略化公式導出である.3.通信路のモデル化と誤り率

特性:量子フェージング通信路のモデル化に関し,位相変動がある場合の通信路出力状態を考え,BPSK変調を行った場合の誤り率特性を調べた.具体的には,イタリアのグループの最新動向を踏まえ,量子準最適受信機のロバストネスについて考察した.同グループは,量子準最適受信機が古典最適受信機よりも悪くなる場合を示したが,本研究で提案してきた改良型量子準最適受信機を用いれば,古典最適受信機よりも常に良いことを示した.本年度に行った研究を要約すると次のようになる.1.通信路行列公式に関する研究の深化(1):これまでの群共変的信号に対する通信路行列公式を非共変的信号に対する公式に拡張する手法につながる成果が得られた.これは,次期プロジェクトの核となり得る課題に発展するものと位置づけられる.具体的には,信号はPSKのような整数剰余環という群に対応,符号はそれとは別のクラスの群に対応する場合でも,符号化を工夫することにより,符号化された信号が群共変的となり,公式も容易に得られる例を見い出した.2.通信路行列公式に関する研究の深化(2):数学の研究者と連携し,行列のテンソル積と和による分解定理を提案し,証明した.これは,本研究の扱う符号化された量子信号に対するグラム行列の構造の本質がテンソル積であることから,グラム行列の平方根の解析解である通信路行列公式に応用可能な成果であるといえる.この成果は,数学の論文誌に掲載され,学術的,実用的双方の価値をもつ結果が得られたといえる.このように,他分野への波及効果も期待できる成果を得ることができた.3.通信路のモデル化と種々の限界特性及び古典との比較:量子フェージング通信路のモデル化に関し,振幅の確率的減衰のある通信路を考え,BPSK変調を行った場合の誤り率特性を調べた.また,コヒーレント状態とホモダイン受信機を用いた半古典的特性と,フェージング通信路の古典論の結果を比較し,両者が完全に一致することを示し,提案モデルが一定の妥当性を持つことを示した.その上で,同通信路に量子最適受信機を適用した場合とも比較し,量子最適受信機とホモダイン受信機とで,明確なギャップがあることを明らかにした.さらに,離散化通信路容量の比較においても,量子最適受信機の優位性を示した.1960年代に量子通信の研究が始まって半世紀,最初の数十年は一握りの専門家によって研究されていたものが,1990年代から研究者人口が増え,その後多くのプロジェクトが立ち上がって,いよいよ実用化が期待されるまでになった.しかし,真に量子通信の技術化を進めるには,必ずしも流行しているとはいえない地道なテーマに取り組むことも必要である.本研究では,そのような流行外のテーマの一つ,量子フェージング通信路に注目し,理論研究を進めた.まず,通信路のモデルを考え,伝送限界特性である最小誤り率や通信路容量を計算,また,それらの計算のための公式などのツールの開発を行った.本年度は,前年にイタリアのグループが発表した関連研究結果に対応し,量子準最適受信機に対する彼らのネガティブな結果は,本研究で提案してきた改良型受信機により克服できることを明らかにした.このように,当初計画したときから世界の研究も動いており,それに対応していることは,ある意味,予想以上の進展であるといえる.その他は,ほぼ計画通りに進めており,総合的にはおおむね順調に進展していると評価できる.27年度が最終年度であるため、記入しない。
脊髄神経膠腫に対するＣＥＤをもちいた新しい治療法の開発

治療困難な脊髄悪性神経膠腫に対する新規治療開発を行った。まず、脊髄に直接薬剤を送達した際の動態を観察すべく、正常ラット脊髄に蛍光色素を注入した。この方法で運動障害を引き起こす事なく安全に薬剤送達が可能、薬剤送達範囲が注入量の3.5倍に達するとの結果を得た。さらに、抗悪性腫瘍薬ACNUの脊髄組織毒性を検証し、ACNU1.0mg/mLが脊髄での適正かつ最大の耐用濃度であることが判明。その後脊髄腫瘍モデルへのACNU薬剤送達治療を実施し、16匹中4匹において下肢運動機能の保全ならびに脊髄腫瘍の増大抑制が確認された。脊髄悪性神経膠腫に対してACNUの脊髄直接注入法が新規治療になりうる可能性が示された。平成24年度1)健常ラット(n = 5)を用いて、脊髄CED法における薬剤分布の検討を行った。脊髄に自作の薬剤注入用力ニュラ(直径0.lmm)を留置、微量注入ポンプで毎分0.2 ul×20分の薬剤注入を行った。薬剤分布試験では蛍光色素(Evansblue)を使用。薬剤分布体積は、注入量の3.5倍の結果であった。2) ACNU-CED法の安全性試験を行った。異なる濃度のACNUをCED法を用いて脊髄実質へ投与し、その局所神経毒性を評価。注入後の摘出標本の病理学的検討において、2.0mgにて組織破壊が認められ、1.0mg/mLが適正かつ最大の耐用濃度と判明した。3)脊髄神経膠腫モデルラットを、ラット神経膠腫細胞9L、F98を脊髄の腰膨大部に接種し作成した。いずれの群でも腫瘍細胞が増大し、下肢膀胱直腸機能障害を引き起こした。BBBスコアによるラット下肢運動機能の評価では3週間で機能が完全に廃絶した。平成25年度1)ラット下肢運動機能評価の結果ラット神経膠腫細胞9Lの機能障害が急峻でF98細胞がより緩徐である特性の違いが確認された。また、細胞組織学的に9L細胞が脊髄組織と境界を保ちながら増殖するのに対し、F98はより浸潤性であった。2)脊髄腫瘍ラットモデルにおける、ACNU-CED法の治療効果を検討した。前述の2群、異なる腫瘍細胞株を用いて作成した脊髄腫瘍ラットモデルにACNU-CED法を用いて治療を行った。(n=8)。9L, F98の両方の群において、いずれも2匹において下肢運動機能が改善した。それらのラットでは脊髄腫瘍の増大抑制が組織学的に確認された。なお、F98細胞において下肢運動機能の保全がより図られる、つまりACNU CEDによる抗腫瘍効果がF98においてより強く発揮される傾向を認めた。9L細胞腫瘍は、前述のとおり、髄外伸展形式をとるためCEDによるACNU送達の効率が劣る可能性が示唆された。当該年度;研究計画のうち、下記を実施し成果を得た。1.健常ラットを用いて、抗腫瘍薬ACNUの脊髄へのConvection Enhanced Delivery(CED)法。薬剤送達における安全性ならびに薬剤の分布をふくめた動態についての検討:健常ラットを用いて、脊髄における薬剤分布における実験を行った.T9レベル脊髄より、Evans blueを毎分0.2 ul、10分間脊髄髄内に注入した。脊髄の注入部位、深さをかえることで、脊髄白質と灰白質に別々に薬剤の注入が可能であった。この結果を比較したところ、白質と灰白質の組成あるいは硬さ、細胞間隙量の違いにより薬剤分布が異なるという新しい知見が得られた(英文紙発表予定)。この成果により、脊髄腫瘍の主座が白質にある場合と灰白質にある場合は、CED法の薬剤送達動態が異なることが新たに示され、意義深い。さらにACNUの安全性に検討し、手技をふくめ安全である事を確認した。ACNU濃度が2.0ml/m出会った場合、正常脊髄組織への組織毒性が確認された。そこで組織毒性のない、最大限のACNU濃度を1.0ml/mLとさだめ、次年度以降の実験を継続する予定である。2.脊髄神経膠腫モデルラットの作成:ラットグリオーマ細胞9L、F98を脊髄T9レベルに接種した。それぞれの細胞で、5ul内に10万個の細胞を含むように調整した。これをHamiltonシリンジをもちいて脊髄髄内に注入した。現在までにそれぞれの群で5匹ずつの腫瘍細胞モデルを作成した。ラットの体重増加率、さらには下肢の運動機能をBBBスコアをもちいて判定し、それを継続している。しかし、現時点での脊髄への細胞生着率が低く、また、腫瘍となった場合の腫瘍増殖スピードも緩やかである。

次年度、モデルの作成についてさらに実験を継続する。下記にある(1)ー(4)までの実験項目(計画)のうち、H24年度に1と2をH25年度に3以降を行う予定であったが、現時点での研究到達度が(2)の中途であるため。1)健常ラットを用いて、抗腫瘍薬ACNUの脊髄へのCED法薬剤送達における安全性ならびに薬剤の分布をふくめた動態について検討する。2)脊髄神経膠腫モデルラットを作成する。これはラットグリオーマ細胞9L、F98を脊髄の腰膨大部に接種することで行う。3)脊髄神経膠腫ラットモデルにおける、ACNU-CED法単独の治療効果の検討、ならびにテモゾロミド全身投与と脊髄ACNU-CED法の比較。そして、テモゾロミドの全身投与と脊髄ACNU-CED法の相乗効果の検討。以上それぞれの治療効果を下肢運動機能、腫瘍体積を用いて比較する。4) ACNU-CED法、テモゾロミド全身投与の抗腫瘍効果を確認後、組織学的検討をおこない、ACNU-CEDならびにテモゾロミドの抗腫瘍効果について考察する。今後の推進方法:研究計画の3、4に重点をおいて進めていくこととなる。そのために、現在すすめているラット脊髄腫瘍モデルの作成の確立をいそぎ、行っていく。9L、F98の2つのモデルを作成し同時進行で下記の実験をすすめていくと計画していたが、もし時間の制約もあり、難しいようであれば、先日発表された先行論文(Hsu W, et al., J Neurosurg Spine 16:315-319, 2012)に順じ、CEDにおける薬剤送達により適したモデルであると推察されるF98を使用して次年度の実験をするめることも考慮したい。該当なし
急性期重度片麻痺患者に対するロボットスーツHALを用いた革新的歩行治療の確立

本研究では,急性期重度片麻痺患者におけるHAL歩行治療の有用性を従来治療群(長下肢装具を使用した歩行練習)との比較により検討する.本研究の遂行により急性期重度片麻痺患者の歩行障害に対する革新的な歩行改善治療法の確立に寄与し,臨床応用が期待できる.本研究では,急性期重度片麻痺患者におけるHAL歩行治療の有用性を従来治療群(長下肢装具を使用した歩行練習)との比較により検討する.本研究の遂行により急性期重度片麻痺患者の歩行障害に対する革新的な歩行改善治療法の確立に寄与し,臨床応用が期待できる.
イトヨの季節性繁殖の緯度適応とその遺伝基盤

本研究では、イトヨが広緯度に連続的に分布するヨーロッパ大陸をフィールドに(1)北極圏と南欧の繁殖「期間」と「時期」の違いを生み出す遺伝的変異をQTL解析と全ゲノム解析によって同定する。また(2)ヨーロッパ大西洋側に連続的に分布するイトヨ集団で緯度勾配ゲノムスキャンを行い、(1)の中で緯度勾配に応じてアリル頻度が変化する遺伝的変異を得る。これが、ヨーロッパ全土の広い緯度で繁殖期の多様性をもたらす有力な候補遺伝的変異である。この変異の起源や進化的動態、各地域で受けた自然選択も検証する。更に(3)同定した変異をイトヨに導入し、異なる日長や温度条件下での生理的機能や適応度に対する効果を解析する。
ストレス評価、遺伝子多型解析の耳鼻咽喉科テーラーメイド医療への応用

ストレスの客観的評価を耳鼻咽喉科テーラーメイド医療へ応用するために研究を行った。患者の遺伝的な素因がストレスによる患者固有の身体反応を出現させ、個々により治療効果も異なると考えられる。耳鼻咽喉科ストレス疾患患者に対する薬物療法として抗うつ薬を使用し、非薬物治療として認知行動療法、自律訓練法を行いその有用性について検討した。外来患者を対象に耳鼻咽喉科心身症の割合を明らかにした。ストレスの客観的評価、遺伝子多型解析を耳鼻咽喉科テーラーメイド医療へ応用するために研究を行った。患者の遺伝的な素因がストレスによる患者固有の身体反応を出現させている可能性があるためストレスの客観的評価が必要である。またストレス疾患に用いられる代表的薬剤であるSSRI (Selective Serotonin Reuptake Inhibitors)は神経終末においてセロトニンの再取り込みを阻害する薬剤である。本剤の主要標的物質であるセロトニントランスポーター(5-HTT)遺伝子多型はうつ病においてSSRIの治療効果との関連が報告されている。本薬剤は患者個々により治療効果が異なる。はじめに耳鼻咽喉科ストレス疾患患者に対する薬物療法としてSSRIを使用し、非薬物治療として認知行動療法、自律訓練法を行いその効果について検討した。ストレス評価は唾液中アミラーゼを定量して急性ストレスの指標とし治療による症状の改善とストレスレベルの改善について検討した。また耳鼻咽喉科における心身症症例について検討しその特徴、主訴の割合や行った治療内容について統計学的検討を行った。耳鼻咽喉科において心身症の診察頻度が高いことから心療耳鼻咽喉科医の必要性について検討を行った。セロトニン代謝障害で引き起こされていると考えられる片頭痛めまいについてその臨床的特徴、治療法、特に薬物治療効果について報告した。さらに最近増加している高齢者のメニエール病とストレスの関連について検討した。耳鼻咽喉科心身症の一つである機能性発声障害については心理療法の有効性を報告した。ストレスと聴平衡覚器殿関連についてこれまでの研究成果を総説にまとめた。〈背景〉近年、社会が多様化し複雑化する中でストレス疾患が増加傾向にある。これらの患者は訴えが強いが器質的異常が認められないため"原因不明"とされ十分な治療を受けていない。しかしなぜストレスが患者によって異なった身体症状を引き起こすかについては知られていない〈目的〉1)患者の遺伝的な素因がストレスによる患者固有の身体反応を出現させ、個々により治療効果が異なるかどうかを検討すること。2)耳鼻咽喉科ストレス疾患患者に対する薬物療法として抗うつ薬(SSRI ;セロトニン再取り込み阻害薬)や非薬物治療としての認知行動療法、自律訓練法の有用性を検討すること。3)外来患者を対象に耳鼻咽喉科心身症の割合を明らかにすること。〈方法〉1)耳鼻咽喉科外来患者を対象に心身症患者の割合を統計学的な検討を行う。またこれらの患者に対して心理社会的な背景、ストレスについて評価を行う。2)これらの患者に抗うつ薬や非薬物治療としての認知行動療法、自律訓練法を行いその治療効果について自覚的、他覚的尺度を用いて評価する。〈研究成果〉耳鼻咽喉科外来における心身症の割合は約20%であった。めまい、耳鳴り、咽喉頭異常感症を主訴とするものが多かった。薬物治療として抗うつ薬であるSSRIは約60%の症例で有効であった。非薬物治療の自律訓練法も同様の有効性を示した。難治性の心身症例に対して特に有効であらた。自律訓練法の適応によって従来の薬物治療が奏功しなかった症例も自覚症状が改善した。また非薬物治療の導入によって投薬量が減少した症例もあった。今後耳鼻咽喉科臨床に多いてストレス評価、非薬物治療のさらなる普及のためには症例の選択、効率的なストレス、心理社会的評価法の開発、客観的評価法の開発が必須である。
着床前遺伝子診断に関する検討-性別診断の精度向上をめざして-

目的:着床前遺伝子診断における性別判断の精度向上への検討結果:PCR法;SRY,alphoidXを用いたものでは、未受精卵の診断率はすべての検体で124bpが検出され、100%(30/30)であった。変性卵に於ては115bp(Y)、124bp(X)共に検出されたものは33%(5/15)で、124bpのみの検出は66%(10/15)であった。single cellでの診断はSRY,alphoidXで、Xのみの検出90%(9/10)、X,Yの検出は10%(1/10)であった。amelogenin geneでは,Xのみの検出50%(5/10)、X,Y両方の検出率40%(4/10)、X,Y未検出率は10%(1/10)であった。FISH法;スライドへの付着率は約95%であった。洗浄が不十分な偽陽性が23%あることより正診率は90%程度になった。Xのみは46%(7/15)、XYは46%(7/15)であった。今回はXXY、XOは認められなかった。結論:PCR法では診断率約90%であり、SRYのみの場合より診断率は向上したと思われる。FISH法に於ても90%程度であった。今後、性染色体の数の異常を把握する上でも、FISH法の固定を工夫し、着床前遺伝子診断(性別診断)に役立てたい。
虚血性心疾患の発症予防を目的とした新しいホルモン補充療法の開発

(目的)近年,ホルモン補充療法(HRT)は心血管疾患(CVD)の発症やイベントを増加すると報告されており,HRTには抗動脈硬化作用のみならず動脈硬化促進作用も有すると考えられる。我々のこれまでの研究によれば,経口HRTは高感度CRPを増加させるなど炎症促進作用を有し,プラーク破綻に促進的に作用する可能性が考えられる。本年度の目的は,経口HRTが血管炎症に促進的かどうかを検討するとともに,経皮HRTが血管炎症マーカーに与える影響も検討し,経口の場合と比較する。(結論)経口エストロゲン投与は血管炎症を亢進させるため,線維性被膜を脆弱化し,プラークの破綻に促進的に作用する可能性が示唆された。一方,経皮エストロゲン投与は炎症マーカーに影響せず,接着因子を抑制するとともにTIMP-1を低下させることから,プラークの安定化に働く可能性が考えられた。従って,経皮エストロゲンは経口の場合とは異なり,CVDリスクに抑制的に作用する可能性が示された。(目的)近年,ホルモン補充療法(HRT)は心血管疾患(CVD)の発症やイベントを増加すると報告されている。経口のestrogen補充(ERT)は脂質代謝を改善する反面,直接肝循環を通過するため,中性脂肪(TG)の増加がLDLを小粒子化し,動脈硬化の進展やプラークの破綻に密接に関与する小型LDLを産生する。一方,経皮的ERTはTGを低下させるのでLDLの小粒子化が抑えられる可能性がある。本年度の日的は,経皮ERTがLDLの粒子径および被酸化性に与える影響を検討し,経口ERTの場合と比較することである。(結論)経口ERTではTG増加がLDLを小粒子化するが,経皮ERTはTGを減少することで,LDLを酸化されにくい大型粒子に変化させることが示された。従って,最近報告されているHRTによるCVDリスクの増加は投与ルートを経口から経皮に変更することで回避できる可能性が示唆された。
タイプ2の双対簡約ペアのハウ予想

本年度の研究目的はタイプ2の双対簡約ペアの中でとくに(GL(n),GL(n))と(GL(n),GL(n+1))の場合について,大域的および局所的ハウ予想を証明することであった.これについて以下の結果を得ることができた.1.(GL(n),GL(n))の場合,尖点的保型表現のクラスにおいては大域的ハウ予想が成立することが証明できた.2.(GL(n),GL(n+1))の場合,局所ハウ予想について,次を証明することができた.いまωをGL(n)×GL(n+1)のヴェイユ表現とする.このときGL(n)の既約非退化表現σに対して,GL(n+1)の非退化表現πで次のような(1)(4)の性質を持つものを構成することができた.(2)GL(n+1)の中のGL(n)×GL(1)をレビ部分群にもつ放物的部分群Pから表現σ×1を誘導して得られるGL(n+1)の表現をρとするとき,ρが既約ならばρはπの唯一つの部分既約表現である.(3)mを任意の自然数とし,τをGL(m)の任意の既約非退化表現とするとき,ジャッケ-ピアテツキシャピロ-シャライカの意味でのガンマ因子γ(s,π×τ)とγ(s,ρ×τ)は一致する.(4)σがクラス1の表現ならばπ=ρである.これらのことから,任意のσでもπ=ρとなることが期待されるが,それはまだ証明されていない.これが示されれば,局所ハウ予想の明示的対応が解ったことになる.本年度の研究目的はタイプ2の双対簡約ペアの中でとくに(GL(n),GL(n))と(GL(n),GL(n+1))の場合について,大域的および局所的ハウ予想を証明することであった.これについて以下の結果を得ることができた.1.(GL(n),GL(n))の場合,尖点的保型表現のクラスにおいては大域的ハウ予想が成立することが証明できた.2.(GL(n),GL(n+1))の場合,局所ハウ予想について,次を証明することができた.いまωをGL(n)×GL(n+1)のヴェイユ表現とする.このときGL(n)の既約非退化表現σに対して,GL(n+1)の非退化表現πで次のような(1)(4)の性質を持つものを構成することができた.(2)GL(n+1)の中のGL(n)×GL(1)をレビ部分群にもつ放物的部分群Pから表現σ×1を誘導して得られるGL(n+1)の表現をρとするとき,ρが既約ならばρはπの唯一つの部分既約表現である.(3)mを任意の自然数とし,τをGL(m)の任意の既約非退化表現とするとき,ジャッケ-ピアテツキシャピロ-シャライカの意味でのガンマ因子γ(s,π×τ)とγ(s,ρ×τ)は一致する.(4)σがクラス1の表現ならばπ=ρである.これらのことから,任意のσでもπ=ρとなることが期待されるが,それはまだ証明されていない.これが示されれば,局所ハウ予想の明示的対応が解ったことになる.
グルコノバクター属酢酸菌のソルビトール代謝工学

・FAD-SLDHの発現調節をプロモーター活性とリアルタイムRT-PCRにより解析したところ、D-ソルビトールよりはむしろL-ソルボースで誘導されることが明らかとなったので、転写調節因子を検索する予定であったが、実施できなかった。論文を作成した。・呼吸鎖について調べたところ、PQQ-GLDHはシアン感受性の末端オキシダーゼと、またFAD-SLDHはシアン非感受性の末端オキシダーゼと連結していることが示唆され、それぞれ異なるエネルギー生成効率を持っていることが示唆された。結果に基づき論文を作成した。・SboAを大腸菌内で発現させ精製し、NADPH特異的なL-ソルボース還元酵素であり、L-ソルボースの資化に重要であることを明らかにした。論文を作成した。さらに大量に精製酵素を調製し、X線結晶構造解析の共同研究を開始した。・sboRとsboAは一つの転写単位であることがRT-PCRにより明らかとなった。しかしsboRとsboAの発現をリアルタイムRT-PCRで調べたところ、後者の転写量のほうが格段に高いことが明らかとなった。SboRは転写抑制因子として働くことが推定された。L-ソルボースに結合能力があると予想し、SboRを大腸菌内で発現させ精製し、sboRAのプロモーター部分を含むDNA断片を用いたゲルシフトアッセイを行ったが、DNA断片とSboRとの結合を観察することができなかった。・2-ケトグルコン酸を生成する膜結合型グルコン酸脱水素酵素をクローニングした。論文を作成した。・2-ケトグルコン酸、5-ケトグルコン酸それぞれの定量用酵素を簡便に調製する方法を確立した。論文を作成した。論文を作成した。論文を作成した。・FAD-SLDHの発現調節をプロモーター活性とリアルタイムRT-PCRにより解析したところ、D-ソルビトールよりはむしろL-ソルボースで誘導されることが明らかとなった。一方、PQQ-GLDHは恒常的に発現していることが明らかとなった。このことから、PQQ-GLDHがD-ソルビトールでの生育により重要な役割を担っていて、FAD-SLDHは過剰にD-ソルビトールが存在しているときにエネルギー生成を伴わずにL-ソルボースを生産するのに利用されると考えられた。今のところsboRとsboAの間にはプロモーター活性は見つかっていない。・PQQ-SLDHとFAD-SLDHの2重欠損株を使って、D-ソルビトールからD-フルクトースの発酵生産を試みたが、生産量の向上は見られなかった。NAD-SLDH遺伝子を導入したが、それでもD-フルクトース生産量は向上せず、予想に反しL-ソルボースの生産量が増加した。論文を作成した。

・呼吸鎖について調べたところ、PQQ-GLDHはシアン感受性の末端オキシダーゼと、またFAD-SLDHはシアン非感受性の末端オキシダーゼと連結していることが示唆され、それぞれ異なるエネルギー生成効率を持っていることが示唆された。結果に基づき論文を作成した。・SboAを大腸菌内で発現させ精製し、NADPH特異的なL-ソルボース還元酵素であり、L-ソルボースの資化に重要であることを明らかにした。論文を作成した。さらに大量に精製酵素を調製し、X線結晶構造解析の共同研究を開始した。・sboRとsboAは一つの転写単位であることがRT-PCRにより明らかとなった。しかしsboRとsboAの発現をリアルタイムRT-PCRで調べたところ、後者の転写量のほうが格段に高いことが明らかとなった。SboRは転写抑制因子として働くことが推定された。L-ソルボースに結合能力があると予想し、SboRを大腸菌内で発現させ精製し、sboRAのプロモーター部分を含むDNA断片を用いたゲルシフトアッセイを行ったが、DNA断片とSboRとの結合を観察することができなかった。・2-ケトグルコン酸を生成する膜結合型グルコン酸脱水素酵素をクローニングした。論文を作成した。・2-ケトグルコン酸、5-ケトグルコン酸それぞれの定量用酵素を簡便に調製する方法を確立した。
角形鋼管柱を用いた鉄骨造建物における露出型柱脚の耐震性能に関する研究

1997年兵庫県南部地震において鉄骨造建物の露出柱脚に見られたアンカーボルトの破断現象の原因を追求するとともに,度とこのような被害を起こさないための合理的な柱脚設計法を確立するために,骨組数値解析および構造実験を行い,露出柱脚の弾塑性挙動および変形能力を検討した。まず,骨組数値解析を行うことにより,アンカーボルトの破断を生じさせるに至った設計上の問題点を検討した。その結果,上部骨組が崩壊機構に達するような大地震時では,一般に側柱柱脚は引張軸力状態となるが,従来の設計法では,この点に対する配慮が欠けていたことが明らかとなった。この結果を踏まえ、既往の実験例からでは推定できない引張軸力下にある露出柱脚の弾塑性挙動および塑性変形能力を検討するために,角形鋼管柱,露出柱脚および基礎コンクリートからなる試験体に対して曲げせん断実験を行った。実験変数は,1)柱引張軸力,2)アンカーボルトの配置,3)載荷方向(0゚方向載荷,45°方向載荷),4)シャープレートの有無,である。実験結果より,以下の新たな知見を得た。1、ベースプレートの4隅にアンカーボルトを配置する形式では,引張軸力比が0.6以上になると,柱脚の軸方向変位が繰り返し載荷に伴い進行する現象が見られ,終局状態では地震被害と同様のボルト破断が生じた。2.引張軸力が大きくなるに従い,ベースプレートと基礎コンクリートの間に生じる水平ずれ量が大きくなった。3,引張軸力を受ける露出柱脚の変形能力は、曲げおよび軸力により生じるボルトの伸び量とせん断力により生じるボルトの水平変位量により決定される。4.柱脚の塑性回転能力に期侍する設計法では,上部骨組が崩壊機構を形成した時に柱脚に作用する軸力およびせん断力に対して、制限値を設ける必要がある。以上の検討結果を纏め,露出柱脚の耐震設計法を提案する予定である。本年度は,鉄骨造建物の露出型柱脚に関する国内外の研究資料を再検討するとともに,露出型柱脚の載荷実験を計画した。実験は,基礎鉄筋コンクリート梁と角形鋼管柱からなる試験体に対して油圧ジャッキにより水平力および柱軸力を載荷することにより行う。主な実験変数は,1)柱軸力,2)アンカーボルトの設計(本数、軸径、配置),3)ベースブレートの板厚,4)載荷方向(0°方向載荷、45°方向載荷)である。試験体数は10体を計画し,半数の載荷実験を終了し,現在残りの載荷実験を継続中である。実験と平行して,露出型柱脚の応力伝達機構および復元力特性を調べるために弾塑性有限要素法による数値解析を計画した。この数値解析は,実験変数の不足を補うためにも用いる。本年度は,特に柱に引張軸力が作用する場合の弾塑性挙動に注目し,柱軸力およびベースプレートの板厚を解析変数とする数値解析を行った。数値解析結果によると,1)引張軸力の存在により露出型柱脚の曲げ耐力が低下すること,2)ベースプレート厚を小さくすることにより,崩壊モードがアンカーボルトの引張降伏からベースプレートの曲げ降伏に移行すること,が明らかとなった。特にベ-ズプレート厚に関しては,慣用的に設計で用いられている方法で算定される板厚よりも薄い板厚により,アンカーボルトの降伏による曲げ耐力を伝達することが可能であることが明らかとなった。また,解析変数が露出型柱脚の弾塑性挙動に及ぼす影響に関して,定量的な数値解析データを蓄積した。