hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フォン・ウィルブランド因子D'D3ドメイン一塩基多型の分子生物学的解析

本研究ではフォン・ウィルブランド因子(VWF)が凝固第VIII因子(FVIII)と結合する上で重要なD'D3ドメインの機能増強を起こし得る遺伝子バリアントをin silico解析により探索し、機能増強型VWF遺伝子の存在を探る目的のもと、以下の4ステップの計画のうち、ステップ3に進んでいる。1HEK293T細胞を用いたヒトVWF蛋白の発現モデルの確立:ヒトVWFcDNAを挿入したプラスミドを作成し培養皿内でHEK293T細胞へのトランスフェクションを実施し、VWF蛋白を発現し、その機能(コラーゲン結合能、FVIII結合能)を確認した。3絞り込んだ候補多型/変異のVWF蛋白の発現と解析:バリアントのうち、2つのVWFバリアント蛋白の発現を実施し、そのVWF機能(コラーゲン結合能、FVIII結合能)を解析中である。4VWFノックアウトマウスを用いたヒトVWFcDNAのin vivo発現実験:VWF発現量、FVIII結合能の変化量が多かった多型/変異を絞り込み、VWFノックアウトマウスへの遺伝子導入を予定している。初年度にVWF蛋白発現工程の条件調整が必要であったため、1のステップに遅れが生じ、3のバリアント蛋白発現のステップに進むことができなかった。現在は解決した。バリアント蛋白の発現種類をさらに増やしてその機能解析を終了し、最終ステップであるVWFノックアウトマウスを用いた実験を実施する。本研究ではフォン・ウィルブランド因子(VWF)が凝固第VIII因子(FVIII)と結合する上で重要なD'D3ドメインの機能増強を起こし得る遺伝子バリアントをin silico解析により探索し、機能増強型VWF遺伝子の存在を探る目的のもと、初年度は以下の3ステップの計画のうちステップ2の展開にとどまった。1HEK293T細胞を用いたヒトVWF蛋白の発現モデルの確立:ヒトVWFcDNAを挿入したプラスミドを作成し培養皿内でHEK293T細胞へのトランスフェクションを実施し、培養上清中のVWF蛋白の抗原量をELISAにて測定したところ、VWF蛋白の発現が予想外に低濃度であり、現在条件調整中である。コラーゲンをプレートに固相化しサンプルVWFを添加することによるコラーゲン結合能(VWF:CB)測定系、および抗VWF抗体をプレートに固相化しサンプルVWFを添加し、次いでFVIIIを添加し結合FVIII量を定量することによるFVIII結合能(VWF:FVIIIB)測定系は確立できており、VWF蛋白の発現効率を修正したのちにこれら機能解析は実施可能な状態にある。3絞り込んだ候補多型/変異のVWF蛋白の発現と解析:VWF蛋白発現のための条件調整中であり、VWFバリアント蛋白の発現には至っていない。これまで発現できていたVWF蛋白の発現量が低下し、プラスミド配列やトランスフェクション工程の見直しを行い、現在も条件調整中である。そのため3のバリアント蛋白発現のステップに進むことができなかった。しかし、2のin silico解析による機能増強候補バリアントの設計は進行しており、1のトラブルシューティングが解決しだい、速やかに発現実験と蛋白機能解析を行う準備は整えている。現在は解決した。VWF発現のトラブルシューティングに全力をあげる。かつて留学していた海外の研究室にも条件調整解決のヒントを求める。また当教室で他の凝固因子蛋白の発現に成功している大学院生にも協力を得ながら、機能解析に十分なVWF蛋白量を確保する。同時併行で機能増強バリアント候補のcDNA作成を進め、VWF蛋白発現系の修正・再開後に速やかにバリアント蛋白の発現ができるようにする。さらに次のステップであるVWFノックアウトマウスを用いた実験の手続きと準備を進めておく。消耗品の費用が予定より少額であったため。次年度で当初計画で必要な物品へ使用予定である。
コンピュータ通信を利用した教育プログラムのためのヒューマンインターフェースの改善

野嶋等は、米国ケースウェスタンリザ-ブ大学と早稲田大学との間でインターネットを利用した相互のり入れの授業を1992年以来実践している。この研究は、カリキュラム構成、理論化、実践研究の方法論、など多くの問題点を内包している。本研究では、このような実践研究を支える基礎研究であり、対話者相互のコミュニケーションを円滑するヒューマンファクターとして、対話者の画像を画面上に付加することの効果を、囚人のジレンマゲームの場をかりて検証した。その結果、以下の事実が明らかになった。1)双方の得点の減少する可能性のあるpay off行列の場合、相手方の画像を付加した条件において、画像を付加しない条件にくらべ協調的選択肢の選択数が有為に等しい。2)双方の選択行動の相関は、画像を付加しない場合の方が高い傾向をしめした。即ち画像付加は、相互の選択行動の際の情報量を多様にし、その結果としての選択行動に独自性をもたらす。本研究の目的は、コンピュータ通信の様々なモード(同期/非同期、画像、音声、文字)の基本特性(情報伝達効率、感情・心象の伝達など)を対面という人間のコミュニケーションの基本状態と比較し、特に共同作業という状況下でどの様に異なるかを定量的に明らかにすることである。本年度は、同期的にコンピュータ通信を利用した2種類の実験を行った。1つ目は、文字をコミュニケーション媒体とし、通信相手の画像付加が交信内容の記憶にどのような影響を及ぼすか検討を行った。実験条件は、文字のみ、静止画像付加、動画像付加であった。その結果、文字のみの条件と動画像付加の条件の間に交信内容の再生量に差が見られた。コミュニケーションメディアが文字であり、画像と同様の視覚的な情報であったため、互いが干渉し再生量を低下させたと考えられた。なお、この実験結果は1995年度教育工学学会で発表した。さらに、文字の代わりに音声をコミュニケーション媒体として同様の実験を行った。この結果は、いずれの条件間においても差が見られなかった。このことから、上述したことが裏付けられると考えられる。2つ目は、共同作業場面に囚人ジレンマゲームを採用した。利得点表を2種類利用し、異なる作業場面と想定し、画像付加が作業戦略にどのような影響を及ぼすか検討した。その結果、利得点表の違いにより、画像を付加した条件で画像なしの条件より、競争的選択が多いケースがある一方で、協調的選択が多いケースがあった。このことから、画像付加が必ずしもより良い環境ではなかったことが考えられる。次年度は、様々なモードについてのコミュニケーション特性を検証するために、より長期的なコミュニケーション場面を設定して実験を進める。今回、明確に得られなかった対人認知の変容の側面などを明らかにし、より効率の良いヒューマニスティックな作業環境とはどのようなメディアであるかを検証していく。本研究は二つのテーマからなる。1)コンピュータ通信を利用したメッセージ交換の記憶保持量に及ぼす対話者の画像付与の影響この研究は対話者に対し被験者がその相手の個人的情報(プロフィール)を聞き出すという単純な場面設定において,対話者の画像付加によってそのプロフィールの翌日の再生量がどのように変わるかを明らかにするものである。実験の結果,以下の2点が明らかになった。記憶再生実験に用いた実験群は,以下の7群である。文字ベース:画像なし(T群),静止画付与(TP群),動画付与(TM群),音声ベース:音声なし(V群),静止画付与(VP群),動画付与(VM群)及び対面(F群)。(1)T群及びTP群が,他の5群よりも有意に記憶保持量が高い。(2)対話者の顔の静止画像あるいは動画像の付与は,音声ベースのコンピュータ通信の再生率に対して効果がない一方で,対話者の顔の動画像の付与は,文字ベースのコンピュータ通信の再生率に対してマイナスに作用する。2)コンピュータ通信を利用した共同作業場面における協調的行動の研究この研究はコンピュータ通信を利用した共同作業場面に及ぼすヒューマンファクターを検討することに目的がある。共同作業場面として,囚人のジレンマゲームを行った場合,通信相手の動画像付加が協調的な行動にどのような影響を及ぼすかを比較検討する。ゲームは,双方の利得が減少することのあるゲームと,減少しないゲームの2つのタイプを採用した。その結果,画像のない条件では差は見られなかったが,動画像付加の条件において,前者が後者のゲームと比べて有意に強調的選択が多かった。画像付加は強調的行動を促進させたり抑制させたりする影響があると考えられる。
アメーバ型分子ロボットの内部構造と機能を制御する3次元探査型ナノマシンの構築

本研究は、生物の最小単位である細胞内部やアメーバ型分子ロボットの骨格となるリポソームの微小空間内でナノコイル状の磁場駆動型ナノマシンを自在に操作することで,細胞内部やアメーバ型分子ロボット内部を探査したり,構造と機能を制御できる3次元ナノ空間分子操作を実現することを目的とする.今年度は,細胞内でらせん型のナノマシンを磁場駆動し,観察,操作,及び回収することに成功した.また,DNA origami,ナノ造形技術を駆使することで,3次元のナノコイル構造体の設計試作を行った.細胞内へのナノマシン導入実験にはマウス筋芽細胞C2C12を使用した.ナノマシンは導入後に蛍光観察ができるよう修飾して観察した.C2C12が増加したのち,リポフェクション法により蛍光修飾したナノマシンを導入した.導入後,CellTracker Redを用いて細胞質を染色し,蛍光観察を行った.また,微小空間内に細胞が通過することのできないサイズの流路を設けることで,単一細胞をトラップすることができるマイクロ流体デバイスを作製した.まず蛍光染色した細胞懸濁液を作製したデバイス内に導入し,単一細胞をトラップした.その後,ナノマシンをデバイス内に導入し,回転磁場を印加することでナノマシンを駆動させ,トラップした細胞に接着させた.ナノマシンを接着させた細胞は培養した後,蛍光観察を行った.デバイス内での細胞のトラップ,およびトラップした細胞へのナノマシンの導入に成功した.また導入後,回転磁場を印加することで,トラップした細胞内でのナノマシンの駆動に成功した.以上の結果より,特定の単一細胞の細胞内刺激の可能性を示した.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、生物の最小単位である細胞内部やアメーバ型分子ロボットの骨格となるリポソームの微小空間内でナノコイル状の磁場駆動型ナノマシンを自在に操作することで,細胞内部やアメーバ型分子ロボット内部を探査したり,構造と機能を制御できる3次元ナノ空間分子操作を実現することを目的とする.今年度は,筋細胞内でらせん型のナノマシンを磁場駆動し,観察することに成功した.また,DNA origami,ナノ造形技術を駆使することで,3次元のナノコイル構造体の設計試作を行った.ナノマシンの細胞内への導入にはリポフェクション法を用いた.リポフェクション法は遺伝子操作技術の一種であり,DNAの導入等に広く使用されている.細胞内へのナノマシン導入実験にはマウス筋芽細胞C2C12を使用した.ナノマシンは導入後に蛍光観察ができるよう修飾して観察した.C2C12が増加したのち,リポフェクション法により蛍光修飾したナノマシンを導入した.導入後,CellTracker Redを用いて細胞質を染色し,蛍光観察を行った.また,ナノマシンの駆動性能を向上させるために,ナノマシン上の磁性薄膜の膜厚と推進力の関係を実験的に求め,推進力を最大にする最適な膜厚があることを確かめた.入に成功した.これより,磁気駆動型ナノマシンを用い入に成功した.これより,磁気駆動型ナノマシンを用いて細胞内器官を刺激する新しい細胞内刺激方法の可能性を示した.領域内での共同研究、連携が進みつつあり、新たな研究の進展があった。本研究は、生物の最小単位である細胞内部やアメーバ型分子ロボットの骨格となるリポソームの微小空間内でナノコイル状の磁場駆動型ナノマシンを自在に操作することで,細胞内部やアメーバ型分子ロボット内部を探査したり,構造と機能を制御できる3次元ナノ空間分子操作を実現することを目的とする.今年度は,細胞内でらせん型のナノマシンを磁場駆動し,観察,操作,及び回収することに成功した.また,DNA origami,ナノ造形技術を駆使することで,3次元のナノコイル構造体の設計試作を行った.細胞内へのナノマシン導入実験にはマウス筋芽細胞C2C12を使用した.ナノマシンは導入後に蛍光観察ができるよう修飾して観察した.C2C12が増加したのち,リポフェクション法により蛍光修飾したナノマシンを導入した.導入後,CellTracker Redを用いて細胞質を染色し,蛍光観察を行った.また,微小空間内に細胞が通過することのできないサイズの流路を設けることで,単一細胞をトラップすることができるマイクロ流体デバイスを作製した.まず蛍光染色した細胞懸濁液を作製したデバイス内に導入し,単一細胞をトラップした.その後,ナノマシンをデバイス内に導入し,回転磁場を印加することでナノマシンを駆動させ,トラップした細胞に接着させた.ナノマシンを接着させた細胞は培養した後,蛍光観察を行った.デバイス内での細胞のトラップ,およびトラップした細胞へのナノマシンの導入に成功した.また導入後,回転磁場を印加することで,トラップした細胞内でのナノマシンの駆動に成功した.以上の結果より,特定の単一細胞の細胞内刺激の可能性を示した.今後、領域内で連携できる実験を強化していく。
私達が同定した新規細胞増殖因子に対するペプチド型抗がん剤の開発

私達は、膀胱がん組織のプロテオーム解析から高発現しているC7orf24を発見した。同蛋白質は,その後、OakleyらによってC7orf24とγ-グルタミルシクロトランスフェラーゼ(GGCT)の遺伝子配列が同じであることが報告された。GGCTは、グルタチオンの恒常性に関わる酵素であり、様々ながんで発現が高い。しかし、がん細胞の増殖制御にどのようにGGCTが関与しているかは不明である。よって本研究では,GGCTノックダウン細胞におけるがん細胞増殖抑制機構と新規ペプチド型GGCT阻害剤を用いた抗腫瘍活性を明らかとすることを目的とした。1.C7orf24ノックダウン細胞における細胞増殖抑制機構に関する検討:既に2007年の影山論文で使用されたsiRNAの配列の他に新たに3種類のsiRNAを合成し、合計4種類のsiRNAを5 nMで前立腺癌細胞PC-3細胞に導入すると、C7orf24蛋白質が発現抑制されることを確認した。その際、C7orf24ノックダウン細胞の形態変化はアポトーシス様ではなかった。しかし、一過性のノックダウンではsiRNA導入後6日目以降に蛋白質の発現が回復することが明らかになり、種々の評価が必ずしも容易ではないことが分かってきた。そのため、ウィルス発現ベクターを用いて恒常的にC7orf24をノックダウンした細胞株を樹立し、今まで一過性のノックダウン細胞で観察していた形態変化やアポトーシス関連因子の変動をより詳細に検討した。また、他の細胞死機構として知られているオートファジーで見られる機構が関与している可能性についても検討した。2.GGCT活性阻害剤の細胞膜透過性向上の工夫および生細胞におけるGGCT活性阻害剤の評価:大腸菌を用いてGGCTリコンビナント蛋白質を作製・精製後、(株)ペプチド研究所と共同で独自開発した測定法(Org. Biomol. Chem., 2015,特願2013-81865)を用い、GGCT阻害剤のリード化合物であるグルタリルアラニンの基本構造に様々な修飾を加え、細胞膜透過性と生細胞中でのGGCT阻害活性を測定した。そして、グルタリルアラニンのプロドラック化に成功した。ペプチド型阻害剤の開発が成功し、阻害剤を用いた次年度計画研究を進めることができるため。GGCT阻害剤の抗がん活性とその阻害機構の検討種々の癌細胞にGGCT阻害剤を添加し、細胞増殖に対する効果を評価した。これまでに前立腺癌細胞株、白血病細胞株、肺癌細胞株、乳癌細胞株の細胞に対し、27年度に改良したGGCT阻害剤の細胞増殖抑制効果について検討し、すべてのがん細胞に対して細胞増殖の抑制が見られた。また、ヒト正常前立腺細胞、末梢血単球、ヒト正常乳腺上皮細胞にGGCT阻害剤を添加し、細胞毒性について検討を行った。その結果、私たちが開発したGGCT阻害剤による細胞増殖抑制作用は正常細胞に比べてがん細胞に対して感受性が高く、正常細胞に対する毒性は低いと考えられた。さらに、前立腺癌細胞にGGCT阻害剤処理によるアポトーシス関連因子の変動について評価するため、アポトーシス誘導性の抗がん剤(タキソテール)処理と比較し、GGCT阻害剤処理では、カスパーゼ-3, 7, 8の活性化が起っていないこと、また、sub G1細胞分画の増大が起らないことを確認した。また、GGCT阻害剤処理下の前立腺癌細胞、乳がん細胞、白血病細胞において、細胞マーカーの指標である&#61538;-ガラクトシダーゼの増大が確認でき、GGCT阻害による細胞死機構にアポトーシスではなく、細胞老化が関与していることが考えられた。また、GGCT阻害剤処理下の乳がん細胞、白血病細胞において、DNAの障害の指標であるヒストンのリン酸化の増大が確認できた。今後、GGCTの代謝産物のがん細胞増殖との関連性についても検討していきたい。私達が同定したヒト第7染色体上の遺伝子産物C7orf24について、その遺伝子発現抑制によりがん細胞の増殖が抑制されることを、in vitroおよびin vivoの両方で報告してきた。一方、C7orf24はγ-グルタミルシクロトランスフェラーゼ(GGCT)と同一分子であることが判明したが、がん細胞におけるその酵素活性の役割は明らかではない。私達は本研究において、GGCTの酵素活性ががん細胞増殖に関与する可能性について、その阻害剤を開発し、その阻害剤による抗腫瘍活性を検討することを目的としている。私達は,これまに、N-glutaryl-L-alanine (GA)を酵素阻害化合物として見出し,GGCTの蛍光人工基質“LISA-101"を用いた方法でGGCT活性を測定する方法を確立した。しかし、これまでに見出したGAは細胞膜の透過性が低かった。したがって私達は、細胞膜の透過性を上げるための修飾を行ったいくつかのエステルに変換したGAのプロドラッグ候補化合物を蛍光標識し、膜透過性を評価した。そして、acetoxymethyl ester型の化合物が細胞内で効果あることを見出した。最終的に、それを基本構造としたGAのプロドラッグ(pro-GA :methyl-acetoxymethyl ester of GA)を開発し高いGGCT活性を持つがん細胞に対して細胞増殖抑制効果があるかを検討した。さらに担がんマウスにpro-GAを全身投与し,腫瘍効果を検討した。

同蛋白質は,その後、OakleyらによってC7orf24とγ-グルタミルシクロトランスフェラーゼ(GGCT)の遺伝子配列が同じであることが報告された。GGCTは、グルタチオンの恒常性に関わる酵素であり、様々ながんで発現が高い。しかし、がん細胞の増殖制御にどのようにGGCTが関与しているかは不明である。よって本研究では,GGCTノックダウン細胞におけるがん細胞増殖抑制機構と新規ペプチド型GGCT阻害剤を用いた抗腫瘍活性を明らかとすることを目的とした。レトロウィルス発現ベクターを用い、恒常的にC7orf24をノックダウンした細胞株を樹立したが、考えていたような表現型が得られなかった。理由としては、レトロウィルスベクターのタイターの低さが影響していると考えられる。よって、レンチウィルスの使用も考えたが、ペプチド型阻害剤の開発の方が成功しているため、阻害剤を用いた研究を進めることにしている。GGCT阻害剤をPC-3担癌マウスに投与し、その抗腫瘍効果を検討する。また、正常組織に対する毒性に関して組織切片を作製し検討する。泌尿器系の腫瘍に対する新規分子標的薬および腫瘍マーカーの探索試薬購入の際、端数が生じたため。試薬購入の際、端数が生じたため。研究計画は変更することがなく進めるので、当初予定の研究総額を使用する予定である。
高温・高密度プラズマ中のK殻X線スペクトル形状解析コードの開発

本考研究では、X線レーザーへの応用を目標として、レーザー生成Alプラズマ中における水素様AlのLyman-α線のスペクトル形状を考慮したエスケーププロバビリティ計算コードを開発を行った。今回対象としたプラズマは、強度10^<15>W/cm^2以上、パルス幅10ps以下のレーザー光を固体ターゲット上に線状集光することによって生成し、電子密度は10^<18-22>1/cm^3、温度は100-1000eV程度の範囲にある。このプラズマ中では、H様やHe様イオンの共鳴線のライントラッピングがイオンの価数分布、ポピュレーションに大きな影響を与える。特にH様イオンのBalmer-α線をレーザー遷移として用いるX線レーザーへの応用では、Lyman-α線のトラッピングは重要である。この条件下でのAlのLyman-α線のスペクトルは、2重線(1s_<1/2>-2p_<1/2>および1s_<1/2>-2p_<3/2>)の分裂が5mÅ、Doppler広がりによるスペクトル広がりが数mÅであるのに対して、プラズマが急激に膨張することによる10mÅ以上のDopplerシフトを持つことが特徴である。従来はプラズマ中の各位置におけるLyman-α線の中心波長でのエスケーププロバビリティを計算していたが、計算を波長依存で行うように改良したところ、X線レーザーの利得媒質として典型的な条件でエスケーププロバビリティの30%程度の増加が得られた。この改良により、プラズマの温度、密度、ポピュレーションの空間分布とスペクトル線の形状の双方を考慮したエスケーププロバビリティの計算が可能になり、X線レーザーの特性のより実際的な評価が可能になった。
化学療法、放射線治療、温熱療法を一つにまとめた膵臓癌治療用ナノ粒子の開発

本研究では、がん治療抵抗性を示す膵臓癌への治療を目指し、放射線療法、化学療法、温熱療法の特性を併せ持つナノ粒子を開発し、薬剤の動態、腫瘍への集積性及び安全性を評価する。H30年度は、抗がん剤および磁性体を封入した膵臓癌治療用ナノ粒子の開発を実施した。数十nmの粒径を有する酸化鉄ナノ粒子に、温度応答性ポリマー(N-イソプロピルアクリルアミド:PNIPAAm)をコーティングすることで、温度応答性ナノ粒子を作成した。研究代表者等は、既に抗癌剤であるドキソルビシンと磁性体ナノ粒子及びPNIPAAmを組み合わせたスマートな温熱応答性ナノファイバーを完成させ、それにより癌細胞に対して効率良くアポトーシスを誘導することを明らかにしている。本研究では、所定温度で刺激応答性を有するように調整したPNIPAAm内部に、膵臓癌の治療に用いられている抗癌剤、ゲムシタビンを封入した。物性評価として、ゼータ電位測定および動的光散乱法による粒径測定の結果から、作成した磁性ナノ粒子が多層構造を有していることおよび6層程度で粒径が飽和することを明らかにした。また、交流磁場の印加による粒子内磁性体の発熱挙動について、EASYHEAT (Ambrell Corporation)を用いて調べた結果、印加時間の増加に伴いナノ粒子の温度が25°Cから45°Cまで上昇した。45°Cまで到達するのに要した時間はおよそ4 minだった。次いで、作成したナノ粒子の抗がん剤担持能力を調べた結果、2層の状態で既に約70%の抗がん剤を担持していることが分かったが、その一方で、4層から8層まで多層化しても担持能力の大きな変化が見られなかった。このことから、内部にしっかりと封入できておらず、粒子の周りに保持されているだけの可能性が高く、今後の検討が必要である。ナノ粒子構造の決定および毒性評価のための細胞の準備にやや手間取っており、研究のさらなる加速が必要であると考えている。粒子構造に関しては、平成30年度までで、抗がん剤と磁性体を封入したナノ粒子の構造決定については、概ね見通しが立ったため、令和1年度は、細胞を用いた毒性評価と担癌マウスモデルを用いた抗腫瘍効果の検討を行う予定である。実施が遅れている細胞および担癌マウスを用いた毒性および抗腫瘍効果の評価について、筑波大学放射線腫瘍科に所属する松本孔貴助教にご指導いただき、加速度的に研究を実施する予定である。松本助教はキャリア当初から細胞および担癌マウスに対する放射線、抗がん剤および温熱の効果を調べる研究に従事しており、この分野におけるプロフェッショナルの一人であり、研究推進に寄与いただけると考える。抗癌剤と放射性物質を癌細胞に直接運ぶことで副作用の少ない効率性に優れた治療ができる。それに加えて、温熱による増感効果も加味することで高い治療効果を実現させることが特色である。数十nmの粒径を有するナノ粒子を用いる。癌血管の脆弱性、漏出性により、同サイズのナノ粒子は癌細胞に効率的に取り込まれる。また、ナノ粒子に酸化鉄を用いて温度応答性とする。したがって、磁場をかけることで発熱し、封入した物質を容易に離脱させて、癌細胞に直接デリバリーするだけでなく発熱による増感効果も発揮できる。今年度はナノ粒子に抗癌剤(ゲムシタビン)を封入し、合成することを目的とした。最初にPoly(allylamine hydrochloride)をカチオンとして、Poly(sodium 4-styrenesulfonate)をカチオンとした重合体を設計した。この重合体をlayer by layer構造で折りたたむことでゲムシタビンを効率よく吸着させることを意図した設計である。ゲムシタビンがアニオンに吸着する性質があり、理論的には水中では表面のアニオンにのみ吸着するが、食塩水溶液中では内部に介在する塩素イオンが吸着を手助けするためにより高いゲムシタビン量を封入することが可能である。その原理に基づき、0mM、50mM、100mM溶液中でのゲムシタビン吸着量を求めた。結果は50mM溶液で0mM溶液の約2倍、100mM溶液では50mM溶液よりも軽度高いゲムシタビン吸着量を認め、ゲムシタビン吸着量が食塩水濃度と密接に関連していることが明らかになった。また陽電荷をもつ層と陰電荷をもつ層を交互に組み合わせることで多層構造を持つ粒子の合成に成功した。

また、交流磁場の印加による粒子内磁性体の発熱挙動について、EASYHEAT (Ambrell Corporation)を用いて調べた結果、印加時間の増加に伴いナノ粒子の温度が25°Cから45°Cまで上昇した。45°Cまで到達するのに要した時間はおよそ4 minだった。次いで、作成したナノ粒子の抗がん剤担持能力を調べた結果、2層の状態で既に約70%の抗がん剤を担持していることが分かったが、その一方で、4層から8層まで多層化しても担持能力の大きな変化が見られなかった。このことから、内部にしっかりと封入できておらず、粒子の周りに保持されているだけの可能性が高く、今後の検討が必要である。ナノ粒子構造の決定および毒性評価のための細胞の準備にやや手間取っており、研究のさらなる加速が必要であると考えている。粒子構造に関しては、平成30年度までで、抗がん剤と磁性体を封入したナノ粒子の構造決定については、概ね見通しが立ったため、令和1年度は、細胞を用いた毒性評価と担癌マウスモデルを用いた抗腫瘍効果の検討を行う予定である。粒子に封入するゲムシタビン量とヨード量は臨床例での経験から推察して計算されており、今後はその量を安定的に粒子に封入させることになる。どのような条件下でどの程度のゲムシタビン量とヨード量が粒子内に封入できるかを確認することが最初に行うべきことである。次に、細胞レベルでの毒性試験、膵臓癌細胞への集積程度の確認を行う。そのあと、マウスを使った動物実験に移行する。動物実験では体内動態の確認を行うことで最適な投与から治療までの時間を定め、その後、抗腫瘍効果を評価する。実施が遅れている細胞および担癌マウスを用いた毒性および抗腫瘍効果の評価について、筑波大学放射線腫瘍科に所属する松本孔貴助教にご指導いただき、加速度的に研究を実施する予定である。松本助教はキャリア当初から細胞および担癌マウスに対する放射線、抗がん剤および温熱の効果を調べる研究に従事しており、この分野におけるプロフェッショナルの一人であり、研究推進に寄与いただけると考える。
食餌因子によるホモシステイン代謝の調節機構に関する研究

血漿ホモシステイン(Hcy)濃度は動脈硬化の独立した危険因子として知られている。本研究は、Hcy代謝に及ぼすいくつかの食餌因子(タンパク質、メチオニン、コリン、葉酸など)をとりあげ、ラットを実験動物として用い、それらの作用機構を明らかにしようとしたものである。本研究で、Hcy代謝はいくつかの食餌因子により固有の様式で大きく影響を受ける仕組みが明確にされた。血漿ホモシステイン(Hcy)濃度は動脈硬化の危険因子として知られている。本研究は食餌因子によりHcy代謝がどのような機構で影響を受けるのかを明らかにしようとしたものである。21年度の研究成果の概要は下記の通りである。(1)葉酸欠乏に起因する高Hcy血症に及ぼすベタイン投与の影響ならびにコリン欠乏に起因する高Hcy血症に及ぼす葉酸投与の影響をラットを用いて検討した。葉酸欠乏およびコリン欠乏で明確な高Hcy血症が惹起されたが、これらの高Hcy血症に対するベタインあるいは葉酸投与の抑制効果は部分的であった。再メチル化によるHcyの代謝には葉酸関与とベタイン関与の2つの経路があるが、得られた結果はHcyの円滑な代謝には両経路が必要であることを示すもので、片方の経路が他の経路を十分には代替できないことを示唆している。(2)コリンもビタミン様化合物である。Met含量の低い食餌からコリンを除去すると容易に高Hcy血症が惹起することを我々は見いだしている。コリンはMetからもメチル化経路で生成するので、Metを多く含む高タンパク質食からコリンを除いてもコリン欠乏に起因する脂肪肝や高Hcy血症は起こらない。血漿Hcy濃度に及ぼす食餌コリンとMetとの関係を明らかにするため、コリン欠乏による高Hcy血症に及ぼすMet投与の影響を検討した。食餌への0.20.3%程度のMet添加は血漿Hcy濃度を効果的に抑制したが、0.5%以上のMet添加は高Hcy血症を抑制しなかった。一方、0.5%Metと一緒に2.5%Serを添加すると高Hcy血症は顕著に抑制された。これらの結果は、少量のMetはコリン欠乏に起因する高Hcy血症を抑制しうること、また、比較的高レベルのMetでもSerが十分に存在すれば高Hcy血症抑制効果を有することを示している。これらの結果は、血漿Hcy濃度の制御に関する新たな知見であり、価値あるものと考えられる。本研究は栄養学の立場から、血漿Hcy濃度を制御するための栄養・食餌条件の検討とそれらの作用機構を明らかにしようとしたものである。22年度の研究成果の概要は下記の通りである。(1)葉酸はHcy代謝に大きな影響を及ぼすビタミンである。前年度に葉酸欠乏による高Hcy血症に及ぼすベタインの効果を検討したので、今年度はベタイン欠乏(ニコリン欠乏)に及ぼす葉酸投与の影響をラットを用いて詳しく検討した。その結果、ベタイン欠乏による高Hcy血症に対して葉酸投与は有意な抑制効果を示すものの、その効果の程度は小さかった。また、Hcy代謝に関る各種酵素の活性や遺伝子発現などについても詳しく解析した。葉酸は欠乏すると簡単に改善されない高Hcy血症をもたらすが、逆に葉酸を比較的多量に投与しても他のタイプの高Hcy血症を十分に改善できないことが分かった。(2)ベタインはHcy代謝を促進するが、そこに関与するのはベタイン-Hcyメチル転移酵素(BHMT)という酵素である。Hcy代謝におけるBHMTの役割を明確にするため、BHMTの活性と遺伝子発現に影響を及ぼす食餌因子の解明を目的として各種実験を行なった。Met,Cys,コリンなどはいずれもBHMTの活性と遺伝子発現を増加させる。その機構を解析し、MetやCysなどの含硫アミノ酸は肝臓のCys濃度の上昇を介してBHMTの遺伝子発現を上昇させている可能性が示唆された。一方、コリンの効果は肝臓ベタイン濃度の上昇と相関していたが、ベタインの作用機構についてはなお検討すべき余地がある。(3)低Met食に少量のCysを添加すると血漿Hcy濃度は低下するが、同時に脂肪肝が生成することを見いだし、この機構を検討した。Met/Cysの比が脂肪肝生成に関与していることを明確にした。得られた結果は、血漿Hcy濃度の制御に関する新しい知見であり、価値あるものと考えられる。(1)BHMT (betaine-homocysteine N-methyltransferase)はHcy代謝に関わる3種の酵素のうちの一つで、ベタインのメチル基をHcyに転移する反応を触媒する。BHMTが関与する反応は血漿Hcy濃度調節において極めて重要な役割を果たしているので、BHMT活性が食餌中のどのような因子により影響を受けるのかをラットを実験動物として用い検討した。

肝臓のBHMT活性および遺伝子発現は食餌中のMetやCys含量の増加に伴い上昇し、また、食餌中のコリンやベタイン含量の増加にも敏感に反応して上昇することが明確になった。BHMTのこの性質はHcy代謝に関わる他の2つの酵素と大きく異なる点である。特に、Hcyの生成をもたらすMetの投与によりBHMT活性が上昇することはMetサイクルからのHcyの除去という観点からは不利な現象であり、これはMetが高Hcy血症をもたらし易いことと関係していると考えられた。(2)MS (methionine synthase)はBHMTとならんでHcyの再メチル化を触媒する酵素で、血漿Hcy濃度調節において重要な役割を果たしている。この酵素は5-メチル葉酸を基質としビタミンB12を補酵素とするので、これらビタミンの影響を受ける。例えば、葉酸欠乏により酵素活性は低下し、血漿Hcy濃度は上昇する。MS活性や葉酸が欠乏してもBHMT活性やベタイン濃度が正常に保たれていればHcy代謝はかなり円滑に進むはずなのに、実際はこれとは異なる。そこで、葉酸欠乏ラットを用いHcy代謝に及ぼすベタインの効果を検討した。得られた結果は、葉酸欠乏状態ではMSによるHcy再メチル化のみならずBHMTによるHcy再メチル化も低下していることが示された。葉酸欠乏が容易に血漿Hcy濃度を上昇させるのはHcyの再メチル化に関わる2つの反応がともに低下するからであると結論された。これらの結果は動脈硬化危険因子である血漿Hcyの調節に関して有益な知見であると考えられる。
柔軟な方略の転換に関わる前頭前野の神経メカニズム

ヒトやサルなど高度に認知機能が発達した動物は、環境とのコミュニケーションによって意義情報を抽出し、変化する環境に柔軟に適応することが出来る。未知の問題に直面した際、我々は試行錯誤を行うことにより問題解決に必要な知識を探し出す(試行錯誤による探索方略)。一方で、一旦知識を獲得すれば、同種の問題に対しては知識に基づいた素早く的確な処理が可能になる(知識に基づく探索方略)。従うべきルールが変化する環境においては、これら二種類の探索方略を柔軟に使い分けることが必要となる。このような柔軟な探索方略の転換に関わる前頭前野外側部の役割について調べるため、サルにルールの変更を伴う視覚探索課題を課し、当該領野より単一神経細胞活動記録実験を行った。行動データより、サルはフィードバックに基づき適切に探索方略を使い分けたことが示された(Fujimoto et al., Rob Allton Syst. 2012)。前頭前野背外側部の神経活動を記録したところ、使用する探索方略を表現する神経活動、自身の眼球運動の正確さを表現する神経活動、予想外の結果に対し反応する神経活動、の3種類の情報を表現する神経細胞群が、同一領野内で記録された。前頭前野外側部全体の情報表現の推移を観察するため、同領野内で記録された71個の神経細胞群においてこれら3種類の神経活動が有意に変化する時間を解析したところ、選択刺激呈示前の遅延期間には使用する探索方略を表現する細胞数が増加し、反応と同時に眼球運動の正確さを表現する細胞数が増加、そしてフィードバック呈示直後に予想外の結果に対する反応を起こす細胞数が増加し、これが次試行に於ける適切な方略の転換に関わっていることが示された。これらの結果から、変化する環境に於ける柔軟な方略転換に関わる前頭前野の神経メカニズムが明らかとなった。
若年者における味覚と食生活、ストレス・感情状態に関する研究

味覚感度に影響を及ぼす食生活因子や特定の気分状態を調べる目的で、女子短大生127名を対象に、濾紙ディスク法により四基本味質(甘、塩、酸、苦味)の味覚識別閾値の判定検査を行った。摂取栄養素量と食生活習慣は自記式の食事頻度調査票により、気分・感情状態はPOMSの質問票により評価した。塩味と苦味に対する識別閾値は飲酒習慣のある者で高かったが、その他の味覚と栄養素摂取量、食生活習慣との間に関連性はなかった。正準相関分析の結果、POMSの5つの気分尺度のうち、疲労正準得点が四味覚閾値の総合特性値との相関性が強かった。各味質識別閾値の最頻値よりも平均閾値が高かった者を味覚低下群とし、多重ロジスティック回帰分析を行ったところ、酸味低下群の影響因子として鉄と亜鉛摂取量、POMSの疲労および敵意得点が選別された。多変量解析により偏食などの食生活因子と関連する可能性が酸味と苦味感度において示され、味覚低下傾向は疲労得点が高く敵意得点が低い場合に見られることが示唆された。若年者の味覚と食習慣および気分・感情状態との関連性を調べることを目的として、健常な女子短大生139名を対象に、濾紙ディスク法により、舌尖両側(鼓索神経支配領域)と軟口蓋両側(大錐体神経領域)における四基本味質(甘、塩、酸、苦味)の味覚閾値の判定を行った。あわせて、食事メニュー式栄養調査票(自記式MMITQ)により摂取栄養素量と食生活習慣を、Profile of Mood States(POMS)とThe State-Trait Amxiety(STAI)の質問票により気分・感情状態及び不安の程度を横断的に評価した。また、個人内変動を明らかにするため、短大生12名の味覚閾値、唾液アミラーゼ活性測定およびPOMS・STAI質問票を週1回、それぞれ計4回繰り返し実施し、1ヶ月間の個人内週間変動係数を算出した。横断調査の結果、飲酒習慣(週1回以上)のある者では舌尖部の苦味閾値が飲酒習慣のない者に比べ有意に高かった。外食習慣のある者では甘味の識別閾値が集団全体の平均閾値より高くなっている者の割合が有意に多かった。POMSによる気分評価のうち、疲労得点と軟口部の酸味閾値の間に負の相関関係が認められた。味覚閾値の個人内変動係数は、軟口蓋部における甘味感度の変動が最も小さく、舌尖部における酸味感度の変動が最も大きかった。舌尖部酸味感度の週間変動の小さい者は同部位苦味感度の変動も小さかった。POMSによる気分・感情状態の各得点のうち、個人内の週間変動が最も大きかったのは、怒り・敵意得点であり、最も小さかったのは緊張不安得点であった。STAI質問票による状態不安尺度の週間変動係数は、POMSの緊張不安得点の変動係数との間に有意な相関関係がみられた。本年度の調査より、若年女性の苦、甘、酸味への識別感度に、飲酒・生活習慣や特定の気分状態が関与していることが示唆された。今後、心理・精神的健康度や栄養状態の味覚感度に及ぼす影響をさらに追究し、健全な食生活習慣の形成や生活習慣病予防につながる味覚指標の活用性について提示したい。これまでに実施した横断調査・短大生139名の味覚検査結果と食事・生活習慣調査の質問票項目およびストレス関連自覚指標について多変量解析により関連性の検討を行った。また対象者28名について、ストレスマーカーとして唾液中コルチゾール、アミラーゼ活性、クロモグラニンA(蛋白量補正値)レベルの分析を10日の間隔をあけて2回行い、味覚感度や各種質問票項目との関係を調べた。今年度の調査・解析により、1)4)の知見を得た。1)正準相関分析により、POMSの5尺度(緊張、抑うつ、怒り、疲労、混乱)および4味質閾値の総合特性値との間に有意な相関関係が認められ、酸、苦、塩味感度の順に気分感情状態との関連性が強かった。寄与率(構造係数)は疲労、緊張、怒りで高く、特に疲労得点が高いと酸味感度が低下することが示された。

2)多重ロジスティック回帰分析の結果、酸味感度低下群に寄与する因子として、対象者の鉄と亜鉛摂取量、POMS疲労・怒り得点が、また苦味感度低下群に対しては、飲酒習慣と偏食傾向因子が選択された。3)各唾液中ストレスマーカー値は2度の調査間で有意な相関がみられたが、POMS、STAIの各項目得点および各味覚感度との間には有意な相関関係は認められなかった。4)生活習慣で味覚感度との間に相関がみられたのは平均睡眠時間であり、舌尖部での味覚感度は睡眠時間が少ないと低下する傾向が示された。またPOMS緊張得点とSTAI特性不安尺度は対象者の調査前日の睡眠時間との間に負の相関関係がみられた。唾液中ストレスマーカー値と各種食事・生活習慣との間に関連性はなかった。以上の考察として、ストレスの自覚徴候がなくても生体試料中マーカーによって生理的反応として検出される可能性はあるが、特定のストレス・生理状態が味覚閾値の変動に関与しているか明確にはならず、月経周期等ほかの交絡因子の検討やストレス負荷をかけた介入研究を今後行う必要がある。本年度は若年女性における味覚感度への影響因子の1つと考えられる月経周期について検討を加えるため、追加の調査を行った。またこれまで実施した調査について詳細な分析を行い、成果を学会発表するとともに学術誌に報告した。本年度の調査研究成果の概要を以下に示す。(1)女子短大生37名を対象に、月に24回繰り返し味覚閾値の判定を行った上、味覚検査日の月経周期を起床時基礎体温および月経記録表に従って区分し群別比較したところ、甘味と酸味閾値は黄体期に比べ月経期で下がる傾向が認められたが、塩味と苦味には対象者間で共通する月経周期上の変動はみられなかった。(2)実施した全調査のSTAI質問票(若年女性175名,平均年齢19.5±1.9歳)より得られた状態及び特性不安値は、平均して一般成人女性の基準値よりも高く、食行動との関連をみると、外食が週1回未満の学生では週2回以上外食する者に比べ状態不安値が有意に低く、また夜食習慣のある者では特性不安値が有意に高かった。28名の唾液中ストレス指標値はコルチゾール濃度が状態不安値と関連する傾向がみられたが、POMS、STAIの各項目得点および各味覚感度との間に相関関係は認められなかった。(3)横断調査の結果による女子短大生127名の塩味と苦味に対する識別閾値は、飲酒習慣のある者で高かった。正準相関分析の結果、POMSの5つの気分尺度のうち、疲労正準得点が四味覚閾値の総合特性値との相関性が強かった。各味質識別閾値の最頻値よりも平均閾値が高かった者を味覚低下群とし、多重ロジスティック回帰分析を行ったところ、酸味低下群に寄与する因子として鉄と亜鉛摂取量、POMSの疲労及び敵意得点が採択された。多変量解析により特定の食生活因子と関連する可能性が酸味と苦味感度において示され、また味覚低下傾向はPOMS疲労得点が高く敵意得点が低い場合に見られることが示唆された。当初の予定通り、初年度に実施した横断調査について詳細な解析を行い、若年者の味覚感度と食習慣および気分・感情状態との関連性を評価した。さらに唾液中ストレスマーカーの分析を行い、味覚感度や他因子との関係を検討し、若年者の味覚と食生活習慣や心理・精神的な健康上の問題にかかわる傍証データを集積することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の今後の推進方策として、短大生対象の追加調査とフォローアップを実施し、質問票項目やストレス関連指標の妥当性と信頼性を検証する。いずれかに問題がある場合は、質問票を改良・改訂した上で、長期の縦断調査の実現化に向けて、既存報告データと比較可能となるような今後の調査方式について立案する。
高度浸潤性口腔癌の治療効果に関わる細胞特性ならびに微小環境因子の解析

1.細胞核DNA量(1)高度浸潤性口腔扁平上皮癌の細胞核DNA量の測定には、測定細胞の選択が可能なCytophotometry法が有用であった。(2)癌浸潤様式と細胞核DNA量(超4C率)に基づく、悪性度診断の有用性が示唆された。2.間質コラーゲン3. HUVECのBarrier Functionに対する影響各細胞株の培養上清のHUVEC細胞間透過性に及ぼす影響を検討した。浸潤性強い細胞株ほどTERは急速にていいかにその値も低い傾向にあった。(1)GLUT-1の発現はOS30ではみられなかった。OSC70では強く細胞質全体にび慢性に発現を認めた。(2)VEGFの発現はOSC30とOSC70のいずれにもみられたが、発現様式は異なっていた。(3)VEGF isotypesはいずれの細胞株でも同様であった。2.間質コラーゲン(1)腫瘍の発育先進部におけるtype VII collagenの発現は口腔扁平上皮癌の悪性度を反映している可能性がある。3. HUVECのBarrier Functionに対する影響各細胞株の培養上清のHUVEC細胞間透過性に及ぼす影響を検討した。口腔扁平上皮癌組織における癌細胞核DNA量をイメージサイトメーター(SAMBA 4000)により測定し、各症例の超4C率を算定した。癌浸潤様式M-1,2型では超4c率は0-15%に分布し、M-3型では腫瘍径の増大に伴い超4C率は高値を示し、長径25mm以上では分散する傾向であった。M-4c、4D型では、症例間の超4C率の分散が著明であった。M-4C型を除くM-14D型では、腫瘍長径と超4C率との間に正の相関関係を認め、浸潤様式が強くなるに従い、回帰式の一次係数は高値となった。癌浸潤様式別の超4C率と治療成績の関係をみると、M-1、2型では超4C率に関わらず良好な成績であった。M-3型では超4C率10%未満群で有意に良好な成績で、M-4C、4Dでも同様な傾向がみられた。口腔扁平上皮癌組織の発育先進部における血管をFactorVIIIならびにCD34に対するMOAbを用いて免疫組織学的に観察した。両MoAbの染色性は概ね同様であったが、FactrVIIIの方が陽性脈管が多く、形態学的にみてCD34の方が血管特異的に染色される傾向がみられた。これらのMoAbによる染色性の違いは、現在症例数を増しさらに検討中のところである。FactorVIIIによる血管数と癌浸潤様式の関係について検討した。StageI、口腔扁平上皮癌についてみると、癌浸潤様式にかかわらず全般的に血管数が少ない傾向がみられたが、炎症細胞浸潤の多い部位では血管数も多い傾向がみられた。StageIIでは、癌浸潤様式M-1、2型に比較して、M-4C、4Dは血管数が少ない傾向が認められた。さらに、M-4C、4Dの高度浸潤様式は、他の浸潤様式を示す癌に比較して、MIB-1抗体による増殖活性も高く前述の細胞核DNA量も高値を示した。以上より癌発育先進部の血管数は癌のstage、浸潤様式により異なる傾向がみられ、増殖能との関係もそれらにより異なった関係を示すことが示唆された。・口腔扁平上皮癌の癌浸潤様式と細胞核DNA量との関連を検討した。細胞核DNA量は4倍体のDNA量をもつ細胞の割合(超4C率)を指標とした。各々の癌浸潤様式における超4C率は1型;4.8±4.4、2型;6.1±5.3、3型;13.7±11.6、4C型;15.3±12.7、4D型;20.8±14.1であり、浸潤性が強くなるに従って超4C率は高値を示した。この関係は非進展癌と進展癌に分けた検討でも同様であった。癌浸潤様式別に腫瘍長径と超4C率との関係をみると、3型は腫瘍長径の増大に伴い超4C率は高値を示し、長径25mm以上になるとその値は分散する傾向がみられた。4C型ならびに4D型では、症例間の超4C率の分散が著明であった。とくに、び慢性浸潤する4D型は腫瘍径の増大に伴い急速に超4C率が増加することが示唆された。これらのことは高度浸潤性癌では癌の成長に伴い核DNA量の異常をもつ細胞の増加が急速に進み、genetic instabilityが増強する可能性があると思われた。

口腔扁平上皮癌の発育先進部における7型コラーゲンの発現様式について検討した。細胞異型度が強くあるいは核分裂像の多い癌は7型コラーゲンの発現が認められないか、癌胞巣周囲にわずかに発現する程度であった。癌浸潤様式別にみると、4C,4D型の高度浸潤性癌では胞巣周囲の発現は、1-3型の癌にくらべ断裂、ひ薄化あるいは沈着、消失などの変化が多くみられる傾向であった。癌浸潤様式とVEGFの発現は、高度浸潤性癌であってもVEGFの発現がみられない症例があり、現在までの研究では両者には一定の傾向がみられなかった。しかし、さらに多数例の検討が必要となるところである。舌扁平上皮癌由来細胞株OSC30(癌浸潤様式2型)、ならびにOSC70(癌浸潤様式4D型)におけるVEGFならびにGlucose transpoter-1蛋白の発現を免疫組織学的に検索した.OSC30に比較してOSC70はVEGFの染色強度が著しく高かった.局在はOSC70では細胞質全体にび慢性に強く発現が認められたのに対して、OSC30の細胞質では数本の線状のnetwork様の発現を認めるものや、細胞膜相当部に発現を認めるものがあった.GLUT-1の発現に関しては、OSC30は全く染色が認められなかったのに対して、OSC70では強く細胞質全体にび慢性に発現を認めた.次いで、OSC19,30 40 70におけるVEGF isotype mRNA発現について検討した.各細胞株間で、発現しているVEGF isotypeの種類ならびに発現量に違いは認められなかった.OSC19,30,40,70培養上清のヒト臍帯血管内皮細胞(HUVEC)細胞間透過性に及ぼす変化について検討した.各細胞株の培養上清を作用させた時間とTERの関係はm培養上清を除いたことによりcontrolと同レベルに回復することから、各細胞株のTERの変化は培養上清に含まれる何らかの分子であることが示唆された.また、浸潤性の強い細胞株ほどTERは急激に低下し、その値も低い傾向にあった.
高強度大型ヘドロコンクリートの開発研究

現在、浚渫粘土の処分地が飽和に近づき、浚渫粘土を効率よく減容化し、再資源化する方法が求められている。そこで本研究では、浚渫粘土を高圧脱水固化することで、高強度大型構造体として利用する技術の開発を試みている。既に、高圧脱水した固化処理土は、十分な強度、耐久性及び均質性を有していることが確認されている。しかし、大型化に伴い脱水時間が増大するために、脱水時間の短縮化が課題となっている。そこで、本研究ではドレーンの使用により脱水時間を短縮することを試みた。さらに所定の圧密度で脱水を終了したさいの供試体の均質性について検討した。得られた結論をまとめると以下のようになる。1)有効径nが小さくなるにつれ脱水時間は短縮される。また、ドレーンを使用したさいの、圧密度と時間係数の関係は、Barronの解によっておおむね評価できる2)圧密度が90%以下の条件で作製した供試体の含水比分布は、圧密度100%の条件のもの比べて大きくなる。3)圧密度が90%を超えると脱水効率の低下が著しくなる。4)固化材の添加により、均質性を損なわずに脱水時間の短縮、単位時間当りの脱水量の増加が可能になる。本研究では、ゼロエミッション・循環型社会の実現に向けて、建設発生土、建設汚泥および港湾施設の整備・維持に伴って発生する浚渫粘土などの超軟弱地盤材料を効率よく減容化し有効利用する技術を開発する。著者らは、これら地盤材料をより付加価値の高いケーソンや消波ブロックのような大型の高強度構造材料として利用することを目的として、これらに固化材等を混合した直後、高圧で機械脱水するという低コスト機構で、高強度化および大型化を試みた。本年度は、大型化に向けた基礎的な研究として、脱水を促進させるための供試体中に設置するドレーン材の最適な間隔や形状および添加する固化材の添加率を、実験的および数値的により検討した。また、得られた結論をまとめると以下のようになる。1)混和剤を使用しても、供試体の沈下量には影響はなく、脱水時間も短縮されない。これは、固化材の凝集効果が強いため、混和剤の効果が顕著に表れないことが原因と考えられる。2)ドレーン材を使用することによって、供試体の脱水時間を短縮することができた。3)ドレーン材を使用しても、含水比の面から見て供試体の均質性は損なわれないことが明らかとなった。4)作製供試体の大型化に向けて、作製時間を算定できる数値解析手法を提案した。提案する解析手法を用いることで、固化処理構造体の脱水解析を行なうことができ、脱水時間を精度よく予測することができた。5)供試体と設置するドレーンの直径の比は、できる限り小さい方が、脱水時間は小さくなる。また、固化材添加率を増加させることでも、脱水時間を短縮することができる。