hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コンディショナルRac欠損マウスを用いた発がんの研究

発がん・浸潤・転移に関与すると考えられるRac1のコンディショナルノックアウトマウスの作製を行なった。rac1遺伝子座にloxPを導入したrac1(flox/flox)マウスに表皮基底細胞でCreを発現するケラチンK5-creトランスジーンを導入し、基底細胞特異的Rac1ノックアウトマウスを作製した。このマウスでは体毛の異常が見られ電顕微鏡による観察では体毛の太さが均一ではなく縮れているように見える。さらに、皮膚切片のHE染色の結果、表皮の構造に大きな異常は認められないが、皮下脂肪が野生型に比較し増大していること、メラニンが減少していることがわかった。縮れ毛やメラニンの減少は銅のトランスポーターであるATP7Aの欠損によって生じるメンケス病の症状に類似しており、Rac1欠損により銅代謝異常が起こっている可能性が示唆された。さらに、Creとがん遺伝子の発現が同時に同一の細胞で起こるMMTV-LTRの制御下にテトラサイクリン調節性トランス活性化因子(tTA)を発現するTgと両方向性のテトラサイクリン応答因子(TRE)制御下にCreとポリオーマウイルスミドルT(PyV-mT)を発現するTgの2重Tgはドキシサイクリン投与中止後10週から36週で腫瘍を形成した。このマウスで多く見られる腫瘍は、毛嚢、皮脂腺由来と考えられ、リンパ管浸潤像、核分裂像を非常に多く伴っている。また、神経細胞特異的エノラーゼプロモーター下でtTAを発現するTgとTRE下で代謝型グルタミン酸受容体mGluR1を発現する2重Tgは全てのマウスでメラノーマを形成し、メラノーマ形成はドキシサイクリン投与により抑制される。この2重TgはmGluR1のメラノーマ形成における役割の検討、およびmGluR1経路の遮断によるメラノーマ治療法の開発に非常に適した発がんモデルマウスであると考えられる。
高分子を活用するユビキチン選択的認識・標識法の開発

ユビキチンのように分子量の小さいタンパク質に対しても汎用的に応用可能な方法として、本研究課題では鋳型ポリマー法の確立を目指す。タンパク質表面の化学的性質に対応するように複数の官能基を導入したモノマーを用い、タンパク質表面上での自己配列を利用したランダム共重合によって合成する。合成された高分子鎖はタンパク質表面全体と相互作用することが期待され、ユビキチン選択的な分子認識能を付与することが可能である。更に鋳型ポリマーの概念を用いて他のタンパク質残基は反応させずにユビキチン表面残基を選択的にラベル化する方法へ応用を図る。
大腸全摘および回腸嚢肛門吻合術後の回腸嚢粘膜変化の解明

潰瘍性大腸炎(UC)および家族性大腸腺腫症(FAP)の手術治療は、大腸全摘・回腸嚢肛門吻合術(IPAA)が標準術式となっているが、合併症として回腸嚢炎が知られている。回腸嚢炎の原因はいまだはっきりしておらず、これらの病態の解明が、両疾患そのものの病態の解明につながる可能性を秘めている。本研究では、(1)潰瘍性大腸炎または家族性大腸腺腫症に対してIPAAを施行した症例を対象に経時的変化を追い、回腸嚢炎を発症した症例における遺伝子変化の検討、および、(2)正常小腸粘膜と正常大腸粘膜の遺伝子発現プロファイルの検討、および(3)回腸間置マウスを作成しSham群との遺伝子発現の差異の検討を目的とした。潰瘍性大腸炎および家族性大腸腺腫症では現在は肛門温存手術を目指した大腸全摘・回腸のう肛門吻合術が標準術式とされており、施行されることが多い。患者の愁訴のうち最も大きいものは排便機能に関してのものであり、術後の回腸のう炎あるいは回腸のう腺腫症は排便状況に直結する要因の一つであり、QOLを左右する重要な要素となっている。また、これらの病態の解明は、両疾患そのものの病態の解明につながる「カギ」となる可能性を秘めているとも考えられる。本研究を通して将来的に症例のQOLの改善につながることはもとより、原因不明である潰瘍性大腸炎の病因解明につながることが期待できると考えている。今年度は、昨年度に引き続き、臨床検体の採取を中心に行った。当科では潰瘍性大腸炎の手術は2回あるいは3回に分けて行っている。すなわち、1回目に大腸亜全摘、2回目に直腸切除・回腸のう肛門吻合、3回目に回腸瘻閉鎖を行う3期分割手術と、1回目に大腸全摘・回腸のう肛門吻合まで行う2期分割手術である。今年度の潰瘍性大腸炎の新規手術症例は5例と昨年に引き続き少なく、家族性大腸腺腫症の手術症例は1例で思うように検体を集められなかった。潰瘍性大腸炎では昨年度の5例と合わせて10例と、家族性大腸腺腫症では2例で経時的変化を見て行くことになる。術後1年間の回腸のう炎発症率は8.1%であるので、この症例数では研究期間内に回腸のう炎を起こす症例は少ないと考えられ、解析に困難が予想されるが、最大限努力していきたい。潰瘍性大腸炎および家族性大腸腺腫症の手術治療は、自然肛門を温存する大腸全摘・回腸嚢肛門吻合術が標準術式となっているが、本術式の合併症として回腸嚢炎が知られている。回腸嚢炎は、術後の排便状況に直結する要因の一つであり、QOLを左右する重要な要素となっている。本研究を通じて、将来的に症例のQOLの改善につながることはもとより、原因不明である潰瘍性大腸炎の病因の解明につながることを期待できると考えている。今年度は、昨年度までに臨床検体を採集した潰瘍性大腸炎10例、家族性大腸腺腫症2例に対して、経時的変化を追っていたが、回腸嚢炎を発症した症例を認めなかった。そのため、回腸嚢炎を発症した時期の臨床検体を採取することが出来なかった。そこで、コントロールとしての正常小腸粘膜と正常大腸粘膜の遺伝子発現プロファイルの作成をまずおこなうこととした。大腸癌症例で右結腸切除術を施行した患者において、小腸粘膜と大腸粘膜を採取し、mRNAを抽出の後、マイクロアレイにて解析をおこなった。動物モデルを用いた検討としては、回腸間置マウスを4頭、Shamマウスを3頭作成した。しかしながら、回腸間置マウスは、術後1週間以内に全頭死亡しており、DSS腸炎発症までの検討までには至らなかった。体重の経時的変化は、Sham群と比べて回腸間置マウス群で体重減少していた。潰瘍性大腸炎および家族性大腸腺腫症では大腸全摘・回腸嚢肛門吻合術が行われることが多いが、術後の回腸嚢炎あるいは回腸嚢腺腫症はこれらの症例の術後のQOLに直結する重要な要素である。今年度は、臨床検体の採取を中心に行った。当科では潰瘍性大腸炎の手術は通常2回あるいは3回に分けて行っている。

すなわち、1回目に大腸亜全摘、2回目に直腸切除・回腸嚢肛門吻合、3回目に回腸瘻閉鎖を行う3期分割手術と、1回目に大腸全摘・回腸嚢肛門吻合まで行う2期分割手術である。今年度の潰瘍性大腸炎の新規手術症例は8例、回腸嚢肛門吻合術を施行した症例は6例と残念ながら例年より少なく、家族性大腸腺腫症の手術症例は0例で思うように検体を集められなかった。回腸嚢肛門吻合術を施行した6例のうち未成年の1例を除く5例と、次年度の症例を合わせて今後は経時的変化を見て行くことになる。経時的にみている症例で現在のところ回腸嚢炎を発症した症例はない。術後1年間の回腸嚢炎発症率は8.1%であるので、この症例数では研究期間内に回腸嚢炎を起こす症例は少ないと考えられ、解析は困難であると考えられる。臨床検体を用いることが非常に重要な研究であるため、次年度もまず臨床検体数を増やす努力を優先して行っていく予定である。この研究は臨床検体を用いた研究であり、研究の進行度は当該年度における採取可能な検体数に左右されてしまう。これまでは手術症例数に年度ごとの差はあったものの、例年1020例の潰瘍性大腸炎の新規手術症例がいたのであるが、ここ数年は手術となる症例数が減少してきている。原因としては様々な要因が挙げられるが、その一つとして他院にも潰瘍性大腸炎の手術をする病院ができたため今までは大学に集まっていた症例が分散してしまっているということ、もうひとつは近年の内科治療の進歩により瘍性大腸炎の寛解状態が維持できることが多くなり、手術となる症例が減少してきたことなどが考えられる。思うように臨床検体が集める事が出来ない現在の状況ではなかなか研究を先に進めることができず、研究の達成度は“やや遅れている"と自己評価する。今後も厳しい状況が予想されるが、これまでに採取できた検体を大事にし、新規手術症例の追跡をしっかりして解析に努めていきたい。潰瘍性大腸炎・家族性大腸腺腫症にて大腸全摘・回腸肛門吻合を行った症例が例年より少なく、臨床検体の収集に苦労している。潰瘍性大腸炎の手術自体は大きくは減っていないが、高齢者、癌合併例など分布が変化してきたため肛門温存手術である回腸肛門吻合術を行った症例が減少してきた印象である。しかし、症例数は例年かなりばらつきがあり、これまでも多い年と少ない年は存在してきた。次年度は症例が増え、より多くの臨床検体を収集できることを期待するとともに、これまでの症例も欠けることがなく経過を追っていけるようにしなければならないと考えている。平成25年度は動物モデルを用いた研究(ラットを用いた回腸間置モデルの作成)を中心に行う予定である。具体的には、810週齢のSD雄性ラットに全身麻酔下に開腹手術を行い、回腸末端約5cmを結腸後半部に間置する。同じ部位の回腸を一旦切離した後、もとの部分に縫合したモデルを対照群として同時に作成する。このような手術により、「腸内環境が大腸である回腸」モデルを作成する。間置モデルとSham群を各20頭作成する。間置モデルとSham群を各20頭ずつ作成し、間置した回腸を術後1, 2, 4, 6か月後に摘出する(各群5頭)。H-E染色による形態変化、マイクロアレイ法による遺伝子発現の変化を、免疫染色法・Western blot法による遺伝子発現の確認を腸内環境の変化が腸管粘膜に与える変化を明らかにする。その後、作成した回腸間置モデルラットを用いてDSS腸炎発症の検討を行う。DSS腸炎は投与開始後57日後に大腸炎を発症するが、小腸には炎症はみられないという特徴を持っている。間置した回腸に炎症が誘発されるか否かを組織学的に検討する。
PPS系高分枝ポリマー及びデンドリマ-の合成とその評価

主鎖構造としてエンジニアプラスチックであるポリフェニレンスルフィド(PPS)の高分枝ポリマーを合成し、段階的な合成は煩雑であるが規制された欠陥のない構造のデンドリマ-と、AB2型モノマーの自己縮合で得られ、構造は規制されていないものの容易に合成できる高分枝ポリマーのそれぞれの特長を明らかにすることを目的とした。PPS高分枝ポリマーは強酸存在下でのメチルスルホキシドへのフェニルスルフィドの反応を、AB_2型モノマーで行い、自己縮合反応によりポリスルホニウム塩型高分枝ポリマーを得、ピリジンで処理することでPPSの高分枝ポリマーとした。得られたポリマーの溶解性や熱的性質の情報は次のデンドリマ-の合成に大きに役に立つものと思われる。
未分化幹細胞の増殖と分化

マウステラトカルシノ-マF9細胞を用いて、腫瘍性増殖から細胞分化への切り替えに決定的役割をはたす遺伝子の温度感受性(ts)変異株と考えられるものを分離できたので、この遺伝子を解析する。野生型F9細胞よりmRNAを抽出しcDNA libraryを作成しこれを用いてts変異株をtransformした。G418耐性細胞を選択した後軟寒天培地中且つ高温で培養すると、高温耐性の野生型marker rescue株、約40株が分離できた。各株細胞よりゲノムDNAを抽出し、制限酵素Sal1で処理後ligationを行い、これを用いてtransformationを行った大腸菌よりplasmidを回収した。この様にしていくつかのcDNAのロ-ンを分離したが、それらについて2次のframsformationを行っている。ts変異を補う事のできる正常ヒト染色体を明らかにするため、細胞融合によって高温且つ軟寒天培地中でのコロニ-形成能を持つ細胞の分離を試みた。ts変異株は高温でヒト正常細胞は軟寒天培地中で、それぞれ増殖できず、融合細胞のみが増殖できる。PEG1500を用いた細胞融合により、数10種の融合細胞株を分離し、これらを高温・軟寒天培地条件で増殖させる事によってヒト染色体の内ts変異に関連したものだけを選択的に残す様にした。この軟寒天培地中のコロニ-よりDNAを抽出し、ヒト細胞に特異性を示すAluプロ-ブを用いて、サザンブロッティングを行っているが、ヒ殿特異配列が確認された株について、これらの融合細胞内に残存したヒト染色体の分析を行う予定である。
思春期男子の加速能力評価システム開発と身長成長を考慮した中長期のトレーニング効果

平成30年度(研究事業1年目)は、1団体に対して測定2回(4月、11月)を実施した。その結果、前科研費研究課題「思春期男子におけるスプリント加速能力の発達とトレーナビリティ」(課題番号26350759)からとあわせ、中学1年(以下、中1)から中3にかけて2年間の身長成長と疾走タイム変化を縦断的に追跡できた被験者が49名になった。この49名のうち研究代表者の先行研究(星川,2012)に示された基準値を参考に、中1時点で疾走能力の高かった14名を抽出し、その後の分析を行った。14名のうち2年後(中3時点)においてさらに大きなタイム短縮(-0.18秒)を達成し高い疾走能力を維持した4名(A群)と、タイム短縮(-0.06秒)はしたものの相対的に疾走能力を低下させた4名(B群)を比較することで、思春期において高い疾走能力を維持する群の形態変化、キネマティクス(ステップ長、ピッチ、接地時間など)変化の特徴をまとめた。その主な結果は、1身長変化は両群に差異ないがA群の方が体重、除脂肪量の増加が大きく、2両群ともに6歩目までは身長成長にもかかわらずステップ長に変化ない一方で、ピッチについてはA群のみがスタート直後から大きくあげることができるようになっていたことであった。これらについては第31回日本トレーニング科学会大会にて発表した。この他に、ほぼ身長成長が終了したと考えられる一般高校生男子78名について同様の測定を実施した。その疾走タイムとキネティクスは、今後、対照群のデータとして比較使用ができるものと考える。研究代表者の所属が平成31年度4月より東海学園大学から日本女子体育大学に変わり、引き継ぎ、引っ越し等の業務に忙殺され、平成30年度(研究事業1年目)は測定と一部の分析を行ったのみにとどまり、計画より遅れている。研究計画段階では、毎年度春(4月)、秋(10月)と約半年ごとの測定(縦断追跡)を実施することと並行し、研究事業1年目には、研究代表者の前科研費研究課題「思春期男子におけるスプリント加速能力の発達とトレーナビリティ」(課題番号26350759)のデータを構造的に整理しなおし、加速能力評価システムの試案を作成(半年ごとの身長成長とスプリントタイム改善の目安の提示)することを予定していた。しかし、平成30年度には春・秋の2回の測定の実施と基本的なデータ分析は進んだものの、本研究の主目的である先行データに基づく身長成長を考慮した加速能力評価システムの試案作成が全く進められなかった。さらには、研究事業2年目春(4月)の測定が多忙により実施することができず、半年ごとのデータが欠落した。今後は秋(10月)の測定を実施することと、その前年度10月からの1年分の身長成長からタイム変化を予測したうえでステップタイプ別(ステップ長型、ピッチ型)に評価できるようにする加速能力評価システムの試案作成を進める。先行研究のデータを構造的に整理しなおし、中1時点の疾走能力の初期値とその後の身長成長を勘案したうえでの20m走タイムの適切な目標設定を考案するために、研究計画時に考えていたスタートから7歩目(あるいは他のより良い歩数)に到達すべき距離とタイムによる指標の妥当性を検証する。この検証においてはまずは横断的に検討し、その後に縦断的測定が実施できた被験者において検討する。可能ならば、この検討において各被検者のステップタイプ(ステップ長型、ピッチ型)の違いの影響の有無にについて確認する。さらに、小学生時の身長変化が得られる被検者については、中1時点の成熟度を求めたうえで、疾走能力別にその後の2年間で生じた身長成長と20m走タイム変化、20m走中のキネティクス変化(ステップ長、ピッチ、接地時間等)についておおよそまとめる。これは加速能力評価システム作成の基本データとなる。ただし、現時点では能力別の縦断的検証に耐えるだけの被験者数が各能力別に揃えられていない。特に、疾走能力が高い群において縦断的に追跡できている被験者数が十分でない。そこで、従来測定してきた団体については秋の測定は継続して行う一方、測定を受け入れるチーム・団体の新たな開拓も必要となる、と考えている。

その主な結果は、1身長変化は両群に差異ないがA群の方が体重、除脂肪量の増加が大きく、2両群ともに6歩目までは身長成長にもかかわらずステップ長に変化ない一方で、ピッチについてはA群のみがスタート直後から大きくあげることができるようになっていたことであった。これらについては第31回日本トレーニング科学会大会にて発表した。この他に、ほぼ身長成長が終了したと考えられる一般高校生男子78名について同様の測定を実施した。その疾走タイムとキネティクスは、今後、対照群のデータとして比較使用ができるものと考える。研究代表者の所属が平成31年度4月より東海学園大学から日本女子体育大学に変わり、引き継ぎ、引っ越し等の業務に忙殺され、平成30年度(研究事業1年目)は測定と一部の分析を行ったのみにとどまり、計画より遅れている。研究計画段階では、毎年度春(4月)、秋(10月)と約半年ごとの測定(縦断追跡)を実施することと並行し、研究事業1年目には、研究代表者の前科研費研究課題「思春期男子におけるスプリント加速能力の発達とトレーナビリティ」(課題番号26350759)のデータを構造的に整理しなおし、加速能力評価システムの試案を作成(半年ごとの身長成長とスプリントタイム改善の目安の提示)することを予定していた。しかし、平成30年度には春・秋の2回の測定の実施と基本的なデータ分析は進んだものの、本研究の主目的である先行データに基づく身長成長を考慮した加速能力評価システムの試案作成が全く進められなかった。さらには、研究事業2年目春(4月)の測定が多忙により実施することができず、半年ごとのデータが欠落した。今後は秋(10月)の測定を実施することと、その前年度10月からの1年分の身長成長からタイム変化を予測したうえでステップタイプ別(ステップ長型、ピッチ型)に評価できるようにする加速能力評価システムの試案作成を進める。先行研究のデータを構造的に整理しなおし、中1時点の疾走能力の初期値とその後の身長成長を勘案したうえでの20m走タイムの適切な目標設定を考案するために、研究計画時に考えていたスタートから7歩目(あるいは他のより良い歩数)に到達すべき距離とタイムによる指標の妥当性を検証する。この検証においてはまずは横断的に検討し、その後に縦断的測定が実施できた被験者において検討する。可能ならば、この検討において各被検者のステップタイプ(ステップ長型、ピッチ型)の違いの影響の有無にについて確認する。さらに、小学生時の身長変化が得られる被検者については、中1時点の成熟度を求めたうえで、疾走能力別にその後の2年間で生じた身長成長と20m走タイム変化、20m走中のキネティクス変化(ステップ長、ピッチ、接地時間等)についておおよそまとめる。これは加速能力評価システム作成の基本データとなる。ただし、現時点では能力別の縦断的検証に耐えるだけの被験者数が各能力別に揃えられていない。特に、疾走能力が高い群において縦断的に追跡できている被験者数が十分でない。そこで、従来測定してきた団体については秋の測定は継続して行う一方、測定を受け入れるチーム・団体の新たな開拓も必要となる、と考えている。
外生菌根菌の胞子発芽時と菌根形成初期段階における脂質代謝調節機構の解明

本研究は、外生菌根菌の胞子発芽時と菌根形成初期段階における脂質代謝調節機構の解明を目的とした。菌根形成初期段階における外生菌根菌の脂質利用のモデル実験として、外生菌根菌(15属32種55菌株)のパルミチン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸および、脂質トリオレイン炭素源における生育量を、グルコース炭素源における生育量と比較した。概ねグルコース炭素源での生長がより高かったが、脂質、脂肪酸における生長量の方がより高い菌株もあった。脂質利用能力において、科、属レベルでの違いが見出された。この結果、外生菌根菌は脂質、脂肪酸炭素源を利用して生育は可能であるが、生育量は菌の種類により差があることが知られた。そこで、脂質トリオレイン、トリオレインとグルコースの共存、グルコースの3炭素源系で外生菌根菌ウラムラサキを培養し、誘導される酵素の種類を比較検討した。まず、トリオレイン炭素源系ではAcyl-CoA dehydrogenase (ACDH)、とグリオキシル酸回路の鍵酵素の一つであるイソクエン酸リアーゼ(ICL)が誘導された。さらに、リンゴ酸合成酵素(MS)比活性も、グルコース炭素源よりトリオレイン炭素源において高かった。さらに、グリコーゲン、トレハロースとグルコースの蓄積量は、トリオレイン培地において急速に減少し、その後増加しなかった。さらに、これら3酵素はグルコースによるカタボライト抑制を受けた。したがって、自然界では、外生菌根形成初期過程において、もし宿主植物から脂質が供給された場合、脂質代謝に関わる酵素の誘導はカタボライト抑制のため一時的なものであり、指質の利用は一過性であると考えられる。一方、外生菌根菌胞子において、ICL, MS, ACDH活性が検出され、脂質代謝が起こっていることが示唆された。胞子発芽を促進する培地条件は見出されたが、発芽時の活性変動に関し今後さらに検討したい。本研究課題を達成するため、本年度は外生菌根菌の貯蔵炭素源の一つである、脂肪酸、脂質の利用能力を検討した。外生菌根菌17属34種59菌株を飽和脂肪酸のパルミチン酸、不飽和脂肪酸のオレイン酸、リノール酸、リノレン酸、オレイン酸のトリグリセリドであるトリオレインを炭素源に用いて静置培養し、それらの生長量をグルコースの場合と比較することにより、外生菌根菌が脂肪酸および脂質を炭素源として利用する能力を比較した。供試した外生菌根菌の多くは、グルコースを炭素源として用いた場合に最もよく生長した。しかし、クロカワ、サクラシメジ、キチチタケ、の3菌は、パルミチン酸炭素源において、それぞれグルコース炭素源の場合の、114.5、220.1、252.6%の生長を示した。また、オオキツネタケはオレイン酸炭素源で、グルコースの場合の、151%の生長であった。又、これら炭素源を用いた培養において、グルコースに比べて50100%生長した外生菌根菌は、パルミチン酸で7属10種11菌株、オレイン酸で4属5種7菌株、トリオレインで2属2種3菌株であった。しかし、コウタケ以外の菌株は、リノール酸炭素源では生長できず、今回調べたすべての菌株がリノレン酸炭素源では生長できなかった。従って、外生菌根菌の中には、飽和および不飽和数1までの脂肪酸を、グルコースと同等かそれ以上に利用できる菌が有ることが分かった。

そこで、オオキツネタケと同属である、ウラムラサキをトリオレインを炭素源に用いて培養したところ、同菌はトリオレイン炭素源をグルコース炭素源と同等かそれ以上に利用できることが分かった。さらに、トリオレイン炭素源で生育している際、グリオキシル酸回路の鍵酵素である、インクエン酸リアーゼおよびリンゴ酸合成酵素の活性が誘導されることが分かった。現在、これらグリオキシル酸回路の鍵酵素の調節機構に関し、さらに検討している。非共生条件下において、外生菌根菌(15属32種55菌株)のパルミチン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸および、脂質トリオレイン炭素源における生育量を、グルコース炭素源における生育量と比較した。概ねグルコース炭素源での生長がより高かったが、脂質、脂肪酸における生長量の方がより高い菌株もあった。Telephoraceae科の菌はパルミチン酸で生育可能であり、Laccaria属はパルミチン酸かオレイン酸炭素源で生育した。しかし、Suillus属はこれらの脂質、脂肪酸では生育できず、ほとんどの外生菌根菌は、リノール酸、リノレン酸では生育できなかった。ウラムラサキにおいてβ-酸化の初発反応を触媒する、中または長鎖脂肪酸を基質とするアシル-CoAデヒドロゲナーゼ活性は、グルコース炭素源で生育させた場合検出された。従って、グルコース炭素源で生育時でも脂質の異化は起こっており、炭素代謝に組み込まれていることがわかった。一方、脂質トリオレイン炭素源で生育させた場合、その比活性は、グルコース炭素源で生育させた場合より高かった。従って、β-酸化系は脂質炭素源により誘導を受けることがわかった。一方、グルコース、脂質の両炭素源が共存する場合はβ-酸化系酵素は誘導されず、菌の生長量はグルコース炭素源のみで生育する場合と同程度か、むしろ阻害された。これは、グルコースによるカタボライト抑制と考えられる。自然界において、宿主の生育状況が悪化し、炭素源の供給が制限された状態では、菌糸は菌糸外部に利用可能な脂質、脂肪酸が存在すれば、それらを炭素源として生き延びる可能性が示唆される。当該研究期間において、外国の研究グループが外生菌根形成初期過程においてグルコースより以前に脂質、脂肪酸が宿主より供給されると提案した。そこで、外生菌根形成切期過程のモデル実験系として、脂質トリオレイン、トリオレインとグルコースの共存、グルコースの3炭素源系で外生菌根菌ウラムラサキを培養し、比較検討した。まず、トリオレイン炭素源系ではAcyl-CoA dehydrogenase、とグリオキシル酸回路の鍵酵素の一つであるイソクエン酸リアーゼICLが誘導された。さらに、本回路の別の鍵酵素であるリンゴ酸合成酵素(MS)比活性も、グルコース炭素源よりトリオレイン炭素源において高かった。しかし、MS比活性はグルコース炭素源の培養初期に最高値を示し、どの系でも培養期間を通じて減少した。ICL、MSで炭素源代謝における役割やその発現の機構が異なっていることを示唆している。さらに、グリコーゲン、トレハロースとグルコースの蓄積量は、トリオレイン培地において急速に減少し、その後増加しなかった。すなわち、トリオレイン炭素源で生育する場合には、脂質および菌糸体に貯蔵されているトレハロースやグリコーゲンに由来するグルコースのほとんど全てをエネルギーの生産や、細胞壁の構築に利用し、貯蔵糖が蓄積しなかったと考えられる。さらに、これら3酵素はグルコースによるカタボライト抑制を受けた。
バイオイメージング技術を応用した微生物代謝活性のライブ評価

本研究テーマでは,自然環境におけるメタンや亜酸化窒素などの微生物集団の代謝産物であるガス生産において重要と考えているバイオフィルムや凝集塊などの微生物集団の高次構造を光学機器で観察した状況で解析する実験系を構築することを最終の目標としている。そのためのモデル生物として,実験畑地の土壌からメタン生成・資化細菌コンソーシアの分離を試み,凝集塊存在下でのみガス生産が認められる培養系を確立した。本研究における平成26年度の計画では,森林や畑地土壌,湖や海域の堆積物から,メタンや亜酸化窒素などのガスを生成する嫌気微生物を純粋培養系かあるいは混合培養系で分取することを目指していた。そのための培地組成や培養条件を検討し,主に条件の異なる畑地土壌を初期試料として,嫌気集積培養を試みている。現在のところ,いくつかの培地と培養条件を併用することにより,集積培養系は確立できた。しかし,発生するガスの解析条件等の確立が未達成であり,したがって安定的に実験研究に供する微生物試料が確立できていない。この確立が今後の「より現場条件に近い実験環境において,微生物ハビタットを微環境レベル(顕微鏡下でのみ,観察できるレベル)での相違が嫌気性ガス生産に及ぼす影響を試験するための技術開発」に応用するためには必須であり,現在,その達成を急いでいる。本学の研究設備の概算要求として,本研究課題に必須の「共焦点レーザー顕微鏡」を要求中であり,その前段階として最新型の蛍光生物顕微鏡の設置を近いうちに行う。必要な顕微鏡に関しては,近隣の研究所との連携を行っている。集積培養系の微生物試料,および,摂取源とした現場試料の微生物のリボゾームRNA遺伝子ならびにいくつかの機能遺伝子組成を調べる,分子生態学的解析も近いうちに行う予定である。本実験は遺伝子組み換え過程を必要とするため,本学の「組み換えDNA取扱い規約」を策定中であり,策定後ただちに実験を開始する。本研究テーマでは,自然環境におけるメタンや亜酸化窒素などのガス生産において,バイオフィルムや凝集塊などの微生物集団の高次構造と,その中での個々の微生物細胞の状況が,微生物過程に大きな影響を与えることを仮定している。そのため,ガス生産過程を正確に解析するためには,光学機器で観察した状況で微生物集団の代謝産物や遺伝子の発現状況を解析する実験系を構築することを最終の目標としている。そのためのモデル生物として,実験畑地の土壌からメタン生成・資化細菌コンソーシアの分離を試みた。土壌を採取した土壌を段階希釈後,複数種のメタン生成細菌用の培地に接種した。20°Cで嫌気培養したところ,いくつかの培養瓶でガスの生成を確認した。その培養瓶試料をさらに段階希釈して再接種する作業を2回繰り返したのち,継続的な培養系を確立した。この培養を蛍光顕微鏡で観察したところ,微小な凝集塊が存在していた。撹拌子を用いてこの凝集塊が生成できない条件で培養した場合は,ガスの生成を確認できなくなったことから,この微生物コンソーシアにおいては凝集塊の生成がメタンガス生成・消費プロセスの必須の条件になっている可能性が考えられた。ただし,その場合でも,凝集塊の有無が微生物集団全体の種組成に直接影響を与えているのか,それとも種組成自体は変わらないながら,代謝プロセスの発現に影響を与えているのかは明らかではなかったため,それぞれの培養系について,16SrRNA遺伝子を用いた種組成解析を行った。その結果,メタン生成菌遺伝子は培養系において確認できたものの,細菌集団全体の遺伝子組成については明確な判断ができる結果は得ることができなかった。今後は,遺伝子プローブを用いて,この微小なアグリゲイト内のメタン生成菌の分布を明らかにするとともに,メタンの生成および資化に関わる遺伝子の解析を進める必要があると考えている。研究は嫌気ガス発生微生物試料系の確立の段階で作業が停滞しており,全体の進捗は大幅に遅れている。取り急ぎ,バイオイメージング技術を応用できるだけの微生物試料の確立と,そのガス産生条件の予備試験に精力を注ぐ。顕微鏡などのハード面の整備や「組み換えDNA実験規約」などのソフト面の整備などの実験研究環境の整備に手間取っているが,現在,かなり進捗しており,今後の研究の加速化につながると考えている。微生物生態学本研究ではレーザー顕微鏡と培養装置,およびガス採取システムを連動させ,顕微鏡で観察しながら,微環境レベルでの微生物過程とガス産生の状況を評価するシステムを開発することを目的としている。しかし,レーザー顕微鏡の導入が,当初計画よりも遅れることが必須のため,代用として,導入予定の最新型の蛍光生物顕微鏡と倒立顕微鏡を併用することで,システムの効果を評価しようと考えている。研究の進捗が遅れており,平成26年度の使用予定であった物品の購入,および他施設の研究備品の使用料支払い等が発生しなかったため,平成27年度への繰り越しが必要となった。繰り越した金額(800000円)は,平成27年度へ繰り越された平成26年度の研究計画通りに支出を予定している。
対話的協働活動としての日本語母語話者と非母語話者の相互作用に関する実証的研究

これまでに行った異言語話者接触における言語的活動に関する理論的考察と、チュートリアルセッションにおける実際の言語活動の記述を踏まえて、異言語話者接触における言語活動の本質に接近しつつある。「社会文化的アプローチの実際」では、テーマ中心の日本語教育の授業場面を取り上げ、言語を媒介とした学習者のパフォーマンスが、一つの学習活動から次の学習活動に移行する中でどのように変容していくかを実証的に記述した。また、「言語とコミュニケーションを再考する」では、バフチンの言語哲学とオングの『声の文化と文字の文化』のの検討から議論を始め、それぞれの研究が言語とコミュニケーションの様態に関してどのような示唆を提示しているかを指摘した。さらに、「異言語話者の接触場面における言語的活動は言語的相互行為か」においては、ロメットベイトの多元論的社会的認知的アプローチの理論を紹介し、同じ言語を共有する者同士の言語的相互行為の様態と異言語話者接触における言語的活動の様態の特質を考察した。そして、科研費研究報告書に所収予定の「異言語話者接触における言語的活動を探求する」では、ウィトゲンシュタインの言語哲学とヴィゴツキーの思考と言語の研究を交叉させて、言語と思念・思考の発生、および他者の思念・思考の理解について考察し、そのような観点からこれまでに収集したいくつかのデータを分析し、異言語話者接触における言語的活動の様態の新たな記述方法を提示した。同論考をもって、これまでの研究は一段落となる。本研究は、これまでの第二言語習得研究(コミュニケーション・ストラテジー、フォーリナートーク、意味の交渉等の研究)の成果を踏まえつつ、ネイティブ・スピーカー(NS)とノンネイティブ・スピーカー(NNS)の対話的協働活動の実態を明らかにし、そのような対話的協働活動の第二言語発達に対する寄与を検証しようとするものである。本研究は当初よりヴィゴツキーの発達理論の観点を取り入れた研究とするものであったが、同理論の観点を深めるうちに、社会構築主義的な観点や、社会実践論的な観点の必要性が浮かび上がってきた。すなわち、そもそもNSとNNSがインターアクションするということ自体が特定の社会的事実や事態を構築しつつある過程であり、NSとNNSのインターアクションを記述する際には、表面的な言語現象的な側面の記述とともに、どのような社会的事実や事態を構築しているかも記述することが重要であると考えた。そこで、そうした側面の研究方法の追求のために、本年度は主として社会実践論、社会文化理論、言語哲学の方面の研究のレビューを行った。その成果の一部は別紙のような論文の形で公表された。本年度の研究は、2段階に分けられる。第1段階は、教育的意図のもとに行われるネイティブスピーカーとノンネイティブスピーカーのインターアクションの特質の記述であり、第2段階は、同様のインターアクションにおけるインターアクションの質の変化を記述することである。まず、第1段階の研究として、教師と学習者の間で行われる話すことを中心とした個人指導の授業であるチュートリアル・セッションを題材として研究が行われた。ベテラン教師と学習者の間で行われた12のチュートリアル・セッションが録音され、その特徴の概要が観察された。その上で、チュートリアル・セッションの特質がもっとも顕著に表れていると判断される1つのセッションを選び、詳細に分析した。そうした、分析の結果をまとめたものが、「発達の最近接領域としてのチュートリアル・セッション」(『多文化社会と留学生交流』第5号)である。第2段階として、1人の学習者をインフォーマントとして、1セット2回ラ5セット、計10回のチュートリアル・セッションが実施され、その様子を録音・録画した。この資料は、同日に行われた2回のチュートリアル・セッション(同じ話題で担当者が異なる)の間でのインターアクションの質の違い、及び5セットの間のインターアクションの質の違いという2つの観点から分析される。本年度末から来年度当初にかけて、分析し論文にまとまる予定である。理論的な側面の検討も並行して行っている。先年度中に収集したチュートリアルセッション(教師と学習者の間で行われる話すことを中心とした個人指導の授業、1セット2回×5セット、2回のチュートリアルセッションは同じ話題で異なる担当者によって行われる)のデータの分析を引き続き行っている。

分析の観点は、対になっているチュートリアルセッション間の相互行為の質的な違い、及び5セットの間の相互行為の質の変容である。また、対比するための資料を得るという必要から、日本語教室の授業のデータ(日本語教育経験20年のベテラン教師、基礎日本語教育段階の授業1コマ、90分)も採集し、現在、その構造および相互行為の特質を分析するための準備を行っている。一方、母語話者と非母語話者の相互行為を分析するにあたっての理論の考究がなお必要であると考え、必要な文献を蒐集・繙読し、第二言語発達の視点を踏まえながら人間の言語とコミュニケーションを考える論考を著した。「ヴィゴツキーの精神への社会文化的アプローチ」(『多文化社会と留学生交流』)、「言語とコミュニケーションを再考する」(『人間主義的日本語教育』)などである。来年度はこれまでのデータの分析と考察をさらに進め、また理論的な考究に一定の結論を出して、報告書を作成する予定である。これまでに行った異言語話者接触における言語的活動に関する理論的考察と、チュートリアルセッションにおける実際の言語活動の記述を踏まえて、異言語話者接触における言語活動の本質に接近しつつある。「社会文化的アプローチの実際」では、テーマ中心の日本語教育の授業場面を取り上げ、言語を媒介とした学習者のパフォーマンスが、一つの学習活動から次の学習活動に移行する中でどのように変容していくかを実証的に記述した。また、「言語とコミュニケーションを再考する」では、バフチンの言語哲学とオングの『声の文化と文字の文化』の検討から議論を始め、それぞれの研究が言語とコミュニケーションの様態に関してどのような示唆を提示しているかを指摘した。さらに、「異言語話者の接触場面における言語的活動は言語的相互行為か」においては、ロメットベイトの多元論的社会的-認知的アプローチの理論を紹介し、同じ言語を共有する者同士の言語的相互行為の様態と異言語話者接触における言語的活動の様態の特質を考察した。そんて、科研費研究報告書に所収予定の「異言語話者接触における言語的活動を探求する」では、ウィトゲンシュタインの言語哲学とヴィゴツキーの思考と言語の研究を交叉させて、言語と思念・思考の発生、および他者の思念・思考の理解について考察し、そのような観点からこれまでに収集したいくつかのデータを分析し、異言語話者接触における言語の様態の新たな記述方法を提示した。同論考をもって、これまでの研究は一段落となる。
マイクロＲＮＡを標的としたベーチェット病における抗ＴＮＦ抗体治療の分子機序の解明

本課題では4名のベーチェット病ぶどう膜炎患者のインフリキシマブ治療前後の末梢血単核球のmicroRNA (miRNA)に関する網羅的な遺伝子発現解析を施行しmiRNAとぶどう膜炎活動性との関連について検討した。MiRNAの網羅的遺伝子発現の検討では、4例中3例(眼発作抑制例)でmiRNA144の発現の低下がみられた。一方、4例中1例(眼発作のみられた症例)でmiRNA144の発現が導入前に比べて約2倍の上昇を示した。少数例での検討であるが、末梢血単核球中のmiRNA144がベーチェット病ぶどう膜網膜炎におけるインフリキシマブの有効性を評価するバイオマーカーとして有用である可能性が考えられる。これまでベーチェット病に対する抗TNF-α抗体治療の作用機序についての報告は散見されるものの、その分子機序に関する詳細は不明な点が多い。MicroRNA (miRNA)は機能性non-coding RNAの中のひとつの分子群で、20-24塩基長程のsmall RNAであり、相補的な配列をもつ標的mRNAの3'-UTRに結合することでmessenger RNA (mRNA)の分解、翻訳を制御する。本研究課題ではインフリキシマブ治療前後の末梢血単核球のmiRNAに関する網羅的な遺伝子発現解析を施行し、miRNAの変動、miRNAとぶどう膜炎活動性との関連について検討を行った。今年度はmiRCURY LNA microRNA Arrayを用いてmiRNA解析を行った症例のうち、マイクロアレイによるmRNAの網羅的解析も施行できた4例のベーチェット病ぶどう膜網膜炎患者を対象にmiRNA発現の検討、特に4例に共通して発現の上昇、低下のみられたmiRNAを抽出し、それらのmiRNAの標的となる遺伝子発現(mRNA)をマイクロアレイの手法を用いて解析した。その結果、4例全例でインフリキシマブ治療開始後1年間は眼発作を認めなかったが、1例でインフリキシマブ治療開始2年目以降に眼炎症発作がみられた。MiRNAの網羅的遺伝子発現の検討では、4例に共通して発現の上昇、または低下したmiRNAはなかったものの、4例中3例でmiRNA144の発現の低下がみられた。一方、インフリキシマブ治療開始2年目以降で眼発作のみられた1例で、miRNA144の発現が上昇し、かつmiRNA-144の標的遺伝子群の発現に低下がみられた。本研究結果からベーチェット病ぶどう膜網膜炎に対するインフリキシマブの有効性に末梢血単核球細胞中の特定のmiRNAの発現変動が関連している可能性が示唆された。失明率の高い難治性のぶどう膜網膜炎であるベーチェット病に対して、2007年1月に生物学的製剤である抗TNF-α抗体(インフリキシマブ)が保険適応され、その有効性が報告されている。これまで抗TNF-α抗体治療の作用機序についての報告は散見されるものの、その分子機序に関する詳細は不明な点が多い。microRNA (miRNA)は機能性non-coding RNAの中のひとつの分子群で、20-24塩基長程の低分子RNAであり、相補的な配列をもつ標的mRNAの分解、翻訳を制御することで機能している。本研究課題ではマイクロアレイの手法を用いて、インフリキシマブ治療前後の末梢血単核球のmiRNAに関する網羅的な遺伝子発現解析を施行し、miRNAの変動、miRNAと眼活動性との関連について検討を行った。今年度はmiRCURY LNA microRNA Arrayを用いて5例のベーチェット病ぶどう膜網膜炎患者の末梢血単核球を用いてインフリキシマブ治療前、および治療開始後のmiRNAの発現について検討を行った。5例全例でインフリキシマブ治療開始後に眼炎症発作の抑制がみられた。マイクロアレイによる網羅的遺伝子発現の検討では、治療前の遺伝子発現を基準として治療前後の発現比を計算し、2倍以上の発現上昇があったものを発現上昇、1/2以下に発現が低下したものを発現低下と定義した。その結果、5例に共通して発現の上昇したmiRNAはみられず、症例により発現のばらつきが認められた。一方で5例に共通して発現の低下したmiRNAはなかったものの、5例中3例でmiRNA144とmiRNA130の発現の低下がみられた。ベーチェット病ぶどう膜網膜炎に対するインフリキシマブの作用機序として末梢血単核球細胞中のmiRNAの発現低下が関連している可能性が示唆された。本研究課題ではインフリキシマブ治療前後の末梢血単核球のmicroRNAに関する網羅的な遺伝子発現解析を施行し、miRNAの変動、miRNAとぶどう膜炎活動性との関連について検討を行った。

ベーチェット病ぶどう膜網膜炎患者(4例)を対象にインフリキシマブ導入前後でmRNAおよびmicroRNAの発現について末梢血単核球を用いてマイクロアレイによる網羅的な解析を行った。4例において発現の上昇、低下のみられたmiRNAを抽出し、それらのmiRNAの標的となる遺伝子発現(mRNA)をマイクロアレイの手法を用いて解析した。インフリキシマブ導入後の眼発作抑制効果について検討したところ、4例中3例ではインフリキシマブ治療開始後2年間で眼発作を認めなかったが、残りの1例はインフリキシマブ治療開始2年目以降に眼炎症発作がみられた。ぶどう膜炎本研究課題ではベーチェット病ぶどう膜網膜炎患者におけるインフリキシマブ治療前後の末梢血単核球のmiRNAについて網羅的な遺伝子発現の解析をすることで、miRNAとぶどう膜炎の活動性との関連、miRNAの発現変動、さらに並行してmRNAのアレイ解析を行うことでmiRNAとその標的遺伝子(mRNA)との関連について解析した。その結果、1)インフリキシマブ開始前6ヶ月間に4例中3例で眼発作をみとめていたが、開始後6ヶ月では4例全例で眼炎症発作がみられなかった。その後、治療開始2年目以降で4例中1例に炎症発作の再燃がみられた。2) miRNAのマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現では4例に共通して発現の上昇,低下したmiRNAはみられず、症例により発現のばらつきが認められた。一方、4例中3例でmiRNA144の発現の低下がみられた。反対にインフリキシマブ治療開始後、眼発作のみられた1例では、miRNA144の発現が上昇し、かつmiRNA-144の標的遺伝子群の発現が低下していることを確認した。これらの結果から症例によってmiRNAの発現変動にばらつきはあるものの、ベーチェット病ぶどう膜網膜炎において特定のmiRNAが炎症活動性バイオマーカーとしての利用できる可能性、またmiRNAの発現変動が標的mRNAの発現量を変化させることで全身の免疫応答にも作用する可能性がある。今年度はマイクロアレイを用いてmRNAの網羅的な遺伝子発現解析を行うことでmiRNAと標的mRNAとの関連について検討を行った。本研究課題ではマイクロアレイの手法を用いて、ベーチェット病ぶどう膜網膜炎患者におけるインフリキシマブ治療前後の末梢血単核球のmiRNAについて網羅的な遺伝子発現解析を施行し、miRNAと眼活動性との関連、miRNAの発現変動、miRNAとベーチェット病ぶどう膜炎との関連について検討を行った。平成24年度は5例のベーチェット病ぶどう膜網膜炎患者からインフリキシマブ治療前、および治療開始22週間後に末梢血を採取、単核球を分離し、total RNA抽出し、12312個のプローブを搭載したmiRCURY LNA microRNA Arrayを用いてベーチェット病ぶどう膜網膜炎患者からインフリキシマブ治療前、および治療開始後のmiRNAの発現について検討を行った。また診療録を用いて眼発作回数とmiRNAの発現変動との関連について検討を行った。その結果、1)インフリキシマブ開始前6ヶ月間に比較して、開始後6ヶ月では5例全例で眼炎症発作がみられなかった。2)マイクロアレイによる網羅的遺伝子発現の検討では、治療前の遺伝子発現を基準として治療前後の発現比を計算し、2倍以上の発現上昇があったものを発現上昇、1/2以下に発現が低下したものを発現低下と定義した。
リンパ球遊走に不可欠な分子DOCK2を標的とした宿主応答制御法の開発

免疫応答は、生体における必須の防御機構であるが、一方感染に伴いしばしば自己に対する有害な免疫応答が惹起されることが知られている。これは、リンパ球が標的組織に浸潤し、組織由来の抗原を認識することにより惹起される。リンパ球遊走にも抗原認識にも細胞骨格の再構築が必須であるが、その制御機構の分子レベルでの理解はなされていない。我々は、線虫のCED-5、ショウジョウバエのMyoblast Cityの哺乳類ホモログであり、且つリンパ球特異的に発現する分子DOCK2を単離し、ノックアウトマウスを作製することで、これまでにこの分子がRac活性化を介してリンパ球遊走を制御していることを明らかにしている。本年度も引き続きDOCK2の機能とシグナル伝達の解析を行い以下の成果を得た。1)DOCK2がT細胞抗原受容体の下流で機能し、免疫シナプス形成を介してT細胞の分化、成熟、増殖応答を制御することを明らかにした。2)DOCK2欠損がマウスモデルにおいて自己免疫発症を完全に抑制すると共に、アロ移植片の長期生着を可能にすることを明らかにした。3)DOCK2がCED-12の哺乳類ホモログであるELMO1とSH3ドメインを介して会合することを示すと共に、DOCK2-ELMO1相互作用がDOCK2によるRac活性化に必須であることを明らかにした。このようにDOCK2は細胞骨格の再構築を介してさまざまなリンパ球細胞高次機能を制御する重要な分子であり、それ故、宿主応答を人為的に制御する上でDOCK2並びにそのシグナル伝達分子は格好の標的になると考えられる。
構造物崩壊過程のモンテカルロ・シミュレーション手法の開発

本研究では,地震動を受ける構造物が,健全な状態(弾性変形)から塑性変形,終局限界状態を経て崩壊に至る一連の過程をばらつきも含めて予測可能な解析手法を提案した.具体的には,(1)破壊現象に適した解析手法,PDS-FEMを三次元動的弾塑性解析ツールとして整備,(2)並列化による計算効率の向上,(3)崩壊に至る過程のモンテカルロ・シミュレーション,を行った.また,計算結果の検証のための計測装置として,時刻同期稠密機動センサネットワークを開発した.本研究では,地震動を受ける構造物が,健全な状態(弾性変形)から塑性変形,終局限界状態を経て崩壊に至る一連の過程をばらつきも含めて予測可能な解析手法を提案する.具体的には(1)破壊現象に適した解析手法,PDS-FEMを三次元動的弾塑性解析ツールとして整備(2)並列化による計算効率の向上(3)崩壊に至る過程のモンテカルロ・シミュレーションを行う.また,構造物の大規模な震動台(E-ディフェンスなど)実験の際に展開し,計算結果を検証のための計測装置として,時刻同期稠密機動センサネットワークを開発する.本研究では,地震動を受ける構造物が,健全な状態(弾性変形)から塑性変形,終局限界状態を経て崩壊に至る一連の過程をばらつきも含めて予測可能な解析手法を提案した.具体的には,(1)破壊現象に適した解析手法,PDS-FEMを三次元動的弾塑性解析ツールとして整備,(2)並列化による計算効率の向上,(3)崩壊に至る過程のモンテカルロ・シミュレーション,を行った.また,計算結果の検証のための計測装置として,時刻同期稠密機動センサネットワークを開発した.本研究では,地震動を受ける構造物が,健全な状態(弾性変形)から塑性変形,終局限界状態を経て崩壊に至る一連の過程をばらつきも含めて予測可能な解析手法を提案する。具体的には,i)破壊現象に適した解析手法,FEM-βを三次元動的弾塑性解析ツールとして整備,ii)並列化による計算効率の向上,iii)崩壊に至る過程のモンテカルロ,シミュレーション,を行う。また,時刻同期稠密機動センサネットワーク(500点ほどの計測点での時刻同期を確保された加速度データ取得)を構造物の大規模な震動台(E-ディフェンスなど)実験の際に展開し,時空間分解能の高い計測データと解析結果を比較することにより,解析手法の妥当性の検証を図る。本年度は,FEM-βを三次元動的弾塑性解析ツールとして整備した。具体的には,弾塑性挙動とひび割れが共に重要な役割を占める構造材料である鉄筋コンクリート(RC)の破壊挙動を解析するために,弾塑性有限要素解析の高速ソルバー,ADVENTUREにFEM-βを組み込んだ。この解析ツールを用いて,コンクリートを模した解析モデル多数に対する破壊解析を行い,亀裂進展経路の確率密度関数を得るなど,実際の構造物崩壊過程のモンテカルロ,シミュレーションの予備解析と位置づけられる結果を得た。さらに,実大構造物の(E-ディフェンスなどでの)震動台実験における時空間分解能の高い計測データ入手のための,時刻同期稠密機動センサネットワークのための,ロバストな通信機能を持つセンサノードの開発も行った。本研究では,地震動を受ける構造物が,健全な状態(弾性変形)から塑性変形,終局限界状態を経て崩壊に至る一連の過程をばらつきも含めて予測可能な解析手法を提案する.具体的には,i)破壊現象に適した解析手法,FEM-βを三次元動的弾塑性解析ツールとして整備,ii)並列化による計算効率の向上,iii)崩壊に至る過程のモンテカルロ・シミュレーション,を行う.また,時刻同期稠密機動センサネットワークを構造物の大規模な震動台(E-ディフェンスなど)実験の際に展開し,時空間分解能の高い計測データと解析結果を比較することにより,解析手法の妥当性の検証を図る.本年度は,FEM-βの理論を整備し,粒子離散化有限要素法(PDS-FEM)を完成させた.昨年度に三次元動的弾塑性解析ツールとして弾塑性有限要素解析の高速ソルバー,ADVENTUREに組み込んだPDS-FEMを改良し,RC構造物の中での亀裂進展を最後まで追跡可能な解析ツールとした.さらにこれをADVENTUREの商用版大規模解析ツールADVENTUREクラスタに組み込んで,50万要素程度のRC橋脚モデルの地震動による破壊進展解析を行い,良好な解析結果を得た.一方,震動台実験のための,時刻同期稠密機動センサネットワークについては,実機を用いた計測実験を行い,複雑な形状のRC構造物内部に展開したネットワークでロバストな通信を確保しながら,100μ秒程度の時刻同期を確保した加速度データの計測,回収に成功した.本研究では,地震動を受ける構造物が,健全な状態(弾性変形)から塑性変形,終局限界状態を経て崩壊に至る一連の過程をばらつきも含めて予測可能な解析手法を提案する.具体的には,i)破壊現象に適した解析手法,PDS-FEMを三次元動的弾塑性解析ツールとして整備,ii)並列化による計算効率の向上,iii)崩壊に至る過程のモンテカルロ・シミュレーション,を行う.また,構造物の大規模な震動台(E-ディフェンスなど)実験の際に展開し,計算結果を検証のための計測装置として,時刻同期稠密機動センサネットワークを開発する.前年度までに整備した計算手法を用いて,平成21年度においては,以下の研究を行った.a)RC構造詳細モデルの崩壊過程のモンテカルロ・シミュレーション実際のRC構造物を模した解析モデルを用いて構造物崩壊過程のモンテカルロ・シミュレーションを行った.

具体的には,動的弾塑性有限要素解析を行えるソフトウェア,AdventureクラスタにPDS-FEMを組み込んで,実際のRC構造物を模した解析モデルの動的崩壊過程の解析を行った.解析モデルは,RC内部の鉄筋配置まで表現した構造詳細CADモデルに基づいて作成したものである.b)震動台実験のための時刻同期稠密機動センサネットワーク技術の開発前年度までの研究開発により,複雑な形状の構造物上に設置して,無線で時刻同期をとりながら1000SPS程度のサンプリングレート,16bitの分解能で3軸加速度計測を行える装置が完成している.この装置に,適切にフィルタなどを設計したMEMS加速度計を実装した.また,これを用いて,実構造物の加速度を計測する実験を行い,計測・時刻同期・データ回収全てにおいて良好な結果を得た.