hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形的アプローチによる大規模システムの制御とセキュアネットワークへの応用

本研究では、多変量解析、フーリエ解析、強化学習などの数理科学的な手法を用いた大規模非線形システムの制御方式、セキュアな通信方式、および盗聴を防ぐためのペアリング暗号方式を提案した。また、これらの提案手法を、セキュアネットワークに関する課題に適用した。その結果、従来は不可能だった角度から、様々な通信ネットワークの安全性を検証し、通信ネットワークのセキュリティを向上させることができた。1.ルーチングのための非線形モデルと制御方式研究代表者が提案した強化学習に基づくロバストルーチング方式の収束速度を改善するために、モーメントベクトル方程式を用いて非線形システムを定義域全体で線形近似し、線形システムの代表的制御手法である線形2次評価関数に対する解法により制御関数を導く方法を提案した。簡単な1次元双線形システムに対して本法を適用し、本手法により近似的な最適制御が得られることを確認した。2.アドホックネットワークに対する攻撃パターンの同定攻撃ノードの動作を網羅的に定義し、それらのノードが他のノードに与える影響を定性的・定量的に評価した。また、攻撃ノードの周辺ノードが攻撃ノードを高精度に検出する方式を検討した。さらに、通信状况を周辺の他のノードから収集し、自己の正当性を主張する方式を検討した。また、効率良く情報を相手先まで配信するための経路構築や誤り制御方式などについても検討した。研究分担者(高橋)のこれらの成果を基に、信頼関係のないアドホックネットワーク環境での安全・安心な通信環境基盤のための基礎技術を確立した。3.セキュアネットワーク実現のための暗号技術研究分担者(高木)が実装してきたペアリング暗号のアルゴリズム基礎部分の暗号ライブラリを利用して、IDベース暗号、ショートシグネチャ、効率的なブロードキャスト暗号など、従来の暗号では実現できなかったセキュリティシステムを実装した。また、これらの暗号アプリケーションを、ユビキタス時代の大規模ネット向けのセキュリティ基盤に組込む技術を開発した。研究代表者の佐藤は,多変量解析に基づく状態空間の圧縮方式,非線形関数を関数近似するための特徴空間構築方式,及び探索空間を圧縮するためのポテンシャルモデルを導入し,強化学習に基づくロバストルーチング方式を提案した.さらに,予備制御器から得られた行動の主成分分析に基づき,高次元行動空間を圧縮する方法を提案した.提案されたアルゴリズムは,ネットワークの全ての状態を考慮し,有効でない情報を排除することができる.そのため,ルーチングループや局所最適解に陥る頻度を削減し,効率の良いルーチングテーブルを作成できる.さらに,ルーチング情報が妨害された場合でも,良好に動作する.詳細なシミュレーションにより,提案したルーチング方式が,従来手法に比べて様々な攻撃パターンに柔軟に対応できることを示した.分担者の高橋は,セキュアネットワークの要素技術として,信頼性を確保するためにNetwork Codingを利用したパケット転送方式,無線ネットワークにおけるスループットを向上するためのTCPの再送方式,および複数のルートを使ったパケット転送方式を提案した.これらにより,ネットワークに対する攻撃やパケット廃棄が頻繁に発生する無線ネットワークにおいて,データを高信頼かつ高効率で送信するためのネットワーク基盤技術を確立した.分担者の高木は、大規模なセキュアネットワークの要素技術として、標数3の有限体に対するリダクションが高速となる既約多項式を提案し,次世代公開鍵暗号方式であるペアリング暗号の高速実装を実現した.また、高速化が望まれる超楕円曲線上のペアリング暗号を実装し,その有効性を示した.研究代表者の佐藤は,本研究課題により得られた様々な研究成果を統合し,セキュアルーチング方式を実用化するための技術を提案した.まず,多くの要素の結合系システムをモーメントベクトル方程式で近似し,その特性を解析する手法を提案した.本手法はシミュレーションでは検出困難な状態を検出できるという特徴を持つため,ネットワークの状態を解析するだけでなくセキュリティホールの発見にも有効である.次に,ルーチング問題などの大域的最適化問題がシュレディンガー型方程式のハミルトニアンの固有値問題と等価になることを示し,大域的最適解を必ず求められる方法を提案した.本手法は従来とは異なる新しい最適化手法であり,最適なルートを探索するために有効であるさらに,多数の時系列データから有効な特徴を抽出し,非線形時系列の変動を予測する方式を開発した.本手法により,多地点から収集したトラヒックデータを有効に利用し,ネットワークの振る舞いを予測できる.研究分担者の高橋は,セキュアネットワークの要素技術として,インターネットでマルチキャストを効率よく実現するためのNetwork Codingを利用したパケット転送方式,無線ネットワークにおけるスループットを改善するためのルーティング方式等について検討した.これらにより,ネットワークに対する攻撃やパケット廃棄が頻繁に発生する無線ネットワークにおいて,データを高信頼かつ高効率で送信するためのネットワーク基盤技術を確立した.研究分担者の高木は,要素技術である暗号技術を評価するために,素体上の超特異楕円曲線におけるペアリング暗号の高速実装アルゴリズムを構成した.また,RFIDのセキュリティ方式における距離制限プロトコルを考察し,フォワードセキュアな方式を提案した.
エンドサイトスコピーシステムを用いた食道病変の診断

Endocytoscopy system(以下ECS)とは細胞の観察が可能な超拡大内視鏡である(500倍ー1000倍)。現時点でECSの最大の目標は生検組織診断の省略である。細胞レベルでの悪性診断はこれまで病理医が担ってきたが、内視鏡医でも行える時代が到来する。本研究の目的は内視鏡医をサポートするECS診断のためのDeep learning AIの開発である。また100倍程度の低倍率で観察される食道の微細血管構造は食道表在癌の深達度と相関している。この血管形態の変化はまさに食道癌の発癌初期の血管新生そのものである。本研究のもう一つの目的は血管形態変化のメカニズムの解明であるEndocytoscopy system(以下ECS)とは細胞の観察が可能な超拡大内視鏡である(500倍ー1000倍)。本研究のもう一つの目的は血管形態変化のメカニズムの解明である
軽度アルコール摂取による虚血心筋保護効果のシグナル伝達とアポトーシスの関与の解明

虚血プレコンディショニングではNOSの刺激作用を有するブラディキニンB2受容体の関与が明らかとなっている.エタノールプレコンディショニングにおいてブラディキニンB2受容体の関与は報告されていない.エタノールの心筋保護効果にブラディキニンの関与をブラディキニンB2受容体の阻害薬であるHOE-140を用いて,エタノールプレコンディショニング効果が消失するか否か,またNOの産生量を測定した.【方法】モルモットLangendorff灌流心を用い、全群で30分間虚血,30分間再灌流(R)を行った.5%EtOHを8週間摂取させPCを誘発した群(E),EにHOE-140(100nM)(E+H),CにHを虚血前15分間灌流した群(C+H)を作成した.inNO-T nitric oxide sensorを用い,冠灌流の排出液におけるNO測定を虚血前,再灌流後において連続的に測定し,各群で比較検討した.【結論】NOはシグナル伝達として働くことがわかっている。以前の我々のデータから、本実験におけるEtOH心筋でのNO産生量の増加はシグナル伝達として働いたと思われる. EtPCではBRB2を介し,NO産生を増加させ,その保護効果を発現していると考えられる.虚血プレコンディショニングではNOSの刺激作用を有するブラディキニンB2受容体の関与が明らかとなっている.エタノールプレコンディショニングにおいてブラディキニンB2受容体の関与は報告されていない.エタノールの心筋保護効果にブラディキニンの関与をブラディキニンB2受容体の阻害薬であるHOE-140を用いて,エタノールプレコンディショニング効果が消失するか否か,またNOの産生量を測定した.【目的】エタノール(EtOH:E)の虚血心筋保護効果はadenosine A1受容体を介し,protein kinase C (PKC)の活性化で発現する1)ことがわかっている(EtOH心筋プレコンディショニング:EtPC).我々はセボフルランが低濃度EによるPC様作用を増強し,PKC,ミトコンドリアKATPチャネルの活性化,およびEによるnitric oxide synthase(NOS)の発現増強が関与することを明らかにした.PCではbradykinin受容体(BR)の関与が明らかとなっている.bradykininはNOS刺激作用を有することからEtPCにおいてもBRの関与が考えられる.今回,我々はEtPCにおいてBRの関与をBRの阻害薬であるHOE-140を用いて検討した.【方法】モルモットのLangendorff灌流心で全群に30分間虚血(I),120分間再灌流(R)し,これを対照群(C)とした.5%EtOHを8週間摂取させPCを誘発した群(E),およびEにHOE-140(100 nM)(H),CにHを虚血前15分間灌流しBRの関与を検討した(E+H,C+H).左心室圧(LVDP),左室拡張終期圧(LVEDP),冠灌流量およびR後の心筋梗塞サイズ(IS)を比較した.【結果】LVDP,LVEDPはEで改善し,IS縮小効果が観察された.この効果はbradykininの阻害薬の虚血前投与により消失した.【結論】bradykininの阻害薬の虚血前投与によりEtPCは消失した.EによるNOS発現増強および心筋PC様作用にはBRの関与が示唆された.Western blot法,免疫組織化学染色によるシグナル伝達物質の発現の検討上記の虚血再灌流実験およびHOE-140,L-NAME投与下にてそれぞれ虚血前,虚血中,虚血後に心筋を採取しGSK3β,Akt,eNOS,iNOS,ERK 1/2の発現をWestern Blot法,免疫組織化学染色により検討する.これらはIPCにおけるRISK cascadeの重要なシグナル伝達物質であり,アルコールによる虚血心筋保護にも関与するか否かが判明する.アポトーシスの関与の検討1)Western blot法によりアポトーシスのシグナル伝達物質として抗アポトーシス作用のあるBcl 2,アポトーシスに促進的に働くBax,p38 MAPKのdownstreamであるMAPKAPK2, Heat shock protein 27の発現を検討する.エタノール群とHOE-140,L-NAME投与下における組織で比較検討する.2)TUNEL染色によるアポトーシス細胞の検出とDNA ladderによるDNA断片の検出:再灌流終了後,心臓をホルマリン固定する.パラフィン包埋後,4&#61549;&#61472;の切片を作成する.次にApoptosis Kitを用いてTUNEL染色を行う.同様のサンプルを用いDNA ladder法によりDNA断片の検出を行う.これを1)で得られたシグナル伝達物質の発現結果と合致するかどうか検討する.3)Caspase 3活性の測定:蛍光基質(DEVD-MCA)を用いてアポトーシスのシグナル伝達の最終酵素であるCaspase 3活性を測定する.4)電子顕微鏡によるアポトーシス細胞の検出:アポトーシス細胞の特徴とされる細胞の萎縮,核クロマチン凝集,細胞内小器官の形態学的性状などの超微構造をCTL群,EtOHプレコンディショニング群,EtOH+HOE群,EtOH+L-NAME群で比較検討する.
悪性神経膠腫の治癒向上を目指した照射法探索のための基礎と臨床の融合型研究

予後不良な高悪性度神経膠腫(HGG)の治癒率向上のため、“最適な照射法を決める因子を導くこと"を目的とした。再発パターンを治療計画装置で正確に評価し投与線量との関連を調べたが、Grade4の多数例で5060Gy内から再発したため、追加解析したが有用な因子はなかった。Grade3は観察期間が不十分のため結論は延期した。一方、分子生物学的予後因子と再発部位/パターンとの関連では、Grade3の1p/19qLOHとGrade4のIDH-1で治療成績に差を認めたが、特徴的な再発パターンは認めなかった。この結果から、HGGへの術後後療法は別の視点から開発が必要だろう。膠芽腫は全身の悪性腫瘍の中でも最も予後不良な疾患の一つであり、膠芽腫を含む高悪性度神経膠腫の治療成績も決して十分なものではない。本研究の目的は、放射線治療法が高悪性度神経膠腫の予後不良の原因となっていないかを確認し、さらにより良い照射法がないかどうか検討するものである。そこで、本研究では、まず初期治療として術後に放射線治療を施行した高悪性度神経膠腫の症例の中から、臨床的に再発とデータベースに登録した症例を連続100例以上ピックアップし、再発した根拠の確認とその妥当性を検討した。その中で、画像(MRIやMethionine-PETなど)とその後の経過などから再発に矛盾しないと判断した症例100例程度をその後の研究に用いることとした。次に、高悪性度神経膠腫の再発パターンと放射線治療の照射範囲との関連を確認するために、まずは、後方視的に再発部位が照射野内、照射野辺縁、照射野外かどうか、再発パターンが腫瘤型、びまん浸潤型、播種型かどうか、を後方視的に再発前後のMRI画像からその評価を行った。再発部位が照射野内外か照射野辺縁か判断が難しい症例があり、現在、放射線治療時の治療計画に再発時MRIをFuionし、最終判断をしている段階であるが、途中までの評価では照射野内と照射野辺縁を合わせた部位からの再発が75%程度であり、再発部位の照射線量が不足しているという傾向もはっきりしなかった。照射範囲が不適切なための再発よりも化学放射線治療自体に抵抗性を示すものと判断した。画像評価を進めるとともに、放射線抵抗性の検討を行うために、病理結果からMIB-1 Indexの再確認をしながら、その病理番号からパラフィン包埋ブロックおよび凍結標本の状況を確認し、染色体1p/19qLOH、MGMT遺伝子プロモーターのメチル化、IDH-1/2の変異などの評価を開始可能な状況とした。本研究の目的は、悪性神経膠腫の予後因子に放射線治療に関するものがあるか確認し、より良い照射法を模索するものである。そこで、本学で手術を行い標準的照射を施行した悪性神経膠腫例で、2003年2005年(前期)ならびに2008年2013年(後期)の年代別に治療成績を検討した。とくに、本研究期間である後期は、これまで確認した再発した根拠とその妥当性を固定した。後期は膠芽腫93例、Grade3 50例、前期は33例、27例であった。膠芽腫は生存期間中央値16か月から25.6か月、Grade3も3年生存率で75.4%から82.8%に改善し、Grade3は予後改善が見えてきた。また、2008年からは新規照射法である強度変調放射線治療(IMRT)を、腫瘍の近傍に線量制約臓器(視交叉/視神経、脳幹、眼球等)がある症例に適応し、線量制約臓器がない症例は以前と同様に3次元原体照射(3D-CRT)で治療を行った。治療法による成績は、膠芽腫ではIMRT(35例)で生存期間中央値27.4か月で3D-CRT(58例)24.1か月、Grade3でもIMRT(20例)で3年生存率89.1%で3D-CRT(30例)80.7%と差はなかった。この中の再発例で、今まで同様に投与線量と再発部位を評価する研究を継続している。ただ、結果も今まで通り再発部と投与線量不足の関連はなく、照射法の比較でも線量分布が良いIMRTで治療成績の改善がないことから、線量と再発部位との関連についての研究は線量分布の良いIMRT例のみで検討している。とくに、治療開始前のMET-PET等の機能画像と再発部との関連をより詳細に評価し始めた。一方、標準的投与線量(60Gy/30回)の範囲では、線量不足が再発原因でない可能性も少なくないため、治療感受性や予後因子である染色体1p/19qLOHの有無、MGMT遺伝子プロモーターのメチル化の有無、IDH-1/2の変異の有無、p53status、EGFR変異等を、手術標本でFISH、免疫染色、各種PCR法などで進めている。悪性神経膠腫の放射線治療に関する予後因子をみつけ、より良い照射法の基礎的データの蓄積が本研究の目的である。標準的治療を施行した悪性神経膠腫を対象に研究した。2003年13年の152例で、Grade4(膠芽腫)152例、Grade3は95例、退形成性星細胞腫63例、退形成性傍突起膠腫/傍突起星細胞腫30例であった。

併用化学療法にTMZ前の2003年05年と、IMRTを開始した2008年以後の再発パターンと分子生物学的マーカーを解析した。併用化学療法は、2003年05年ではACNUを中心の多剤併用で、2008年はGrade4にTMZ、Grade3にACNUであった。成績はGrade4の2年生存率で33.8%から54.0%、Grade3の3年生存率で75.4%から82.8%に改善した。再発パターンは、照射野内再発が53.3%と有意差は認めなかったが、Grade3で29.7%から24.0%、Grade4で72.7%から72.0%、とGrade3で若干改善した可能性があった。成績に違いを認める1p/19qLOH、IHCSのMGMTメチル化やIDH-1の変異などの分子生物学的マーカーと再発形式を検討したが、以前の報告同様で再発率に違いは認めたが、再発パターンに新たな知見はなかった。照射野内再発の改善理由は、IMRTの影響も考えてGrade3に検討を加えた。IMRTは、主病変近傍に視交叉/視神経などの線量制約臓器のある症例を適応し、それ以外の症例には3次元原体照射(3D-CRT)を用いている。IMRTでは3年生存率89.1%、3D-CRTで80.7%で統計学的差はなかったが、再発パターンと総合的に考えるとGrade3にはIMRTの有用な可能性もでてきた。一方、Grade4では若干の成績改善はしているものの、いまだ照射野内再発が多くをしめており、新たな治療法を検討中である。今まで使用していた実験室と研究室が、耐震工事のための移転が必要となり、引っ越し作業が生じたこと、ならびに、診療部長(講座主任)の1年間の不在期間のために、診療を含む日常業務が予想外に増加してしまったことなどで、研究の進捗はやや遅れてしまっている。しかし、何とか主たる研究結果を出すことはでき、1年の研究延長を承認いただいたので、不足分の研究や実験の追加し、さらならデータ解析を行う予定である。悪性神経膠腫の放射線治療の予後因子を明らかにすることで、より高い治療効果を期待した新規治療法を臨床データ基礎的に探索するのが目的である。検討内容は、2008年2013年に標準的治療が施行した143例の悪性神経膠腫(Grade4(G4)が93例、Grade3(G3)が50例)の治療成績の検討、その中の照射野内再発例について、治療前のMRIやMET-PET所見の特徴、再発部分の線量評価、腫瘍の1p/19qLOH、IHCSによるMGMTプロモータ領域のメチル化、IDH-1の変異などの分子生物学的マーカーの解析などを行ってきた。まず、治療成績としては、G4の2年生存率が54.0%、G3の3年生存率が82.8%であり、諸家の報告と比べても、標準的治療が実施できた症例のみを対象にしているとはいえ、良好な成績と考えられた。しかし、照射野内再発例が53.3%(G3で24.0%、G4で72.0%)であり、G4には標準治療では不十分であることが分かった。その再発症例の画像の特徴は、腫瘍サイズ・浸潤性所見・MET集積の多寡などが可能性のある所見はいくつか挙がってきたが、従来の報告以外に新たな所見を見出すことはできなかった。また、再発後のMRI所見と放射線治療時の線量の評価でも、再発例の多くを占めるG4では再発確認時に腫瘍サイズが大きくなっていることが多く、腫瘍内の線量不均一が再発の一因であることを示すことはできなかった。ただ、G3はG4に比し緩徐な進行のため、G4より詳細な線量評価ができたが、症例数が少ないこともあり、十分な見解は出せなかった。さらに、これらの結果と、予後因子と考えられている分子生物学的マーカーの実験結果を総合的に検討したが、再発部位や再発パターンとの関連を見出すことはできなかった。この結果から、G4に関して、ベバシズマブの併用や放射線治療の線量分割の工夫を検討中である。
新規抗酸化物質ETS－GSを用いた脳虚血再灌流障害への新しいアプローチ

脳虚血再灌流障害モデルにおけるETS-GS含有生理食塩水の有効性の検討Wistar系雄性ラット(体重250-300g)をセボフルレン吸入全身麻酔下に外頚静脈へカニュレーションした後挿管、静脈内に筋弛緩薬を投与することで呼吸停止による心配停止モデルを作成する。7分後に呼吸再開とともにエピネフリンを投与し心マッサージを開始することで蘇生させ、脳虚血再灌流モデルを作成する。そして次の各群に分ける。a)脳虚血再灌流障害モデル群(生食投与群)b)脳虚血再灌流障害モデル低容量治療群(ETS-GS(0.1mg/kg)投与群)c)脳虚血再灌流障害モデル中容量治療群(ETS-GS(1mg/kg)投与群)d)脳虚血再灌流障害モデル高容量治療群(ETS-GS(10mg/kg)投与群)生理食塩水ならびにETS-GS含有生理食塩水の投与は、モデル作成30分前に施行する。各々の上記モデルを作成後、朝夕2回3日間ETS-GSの皮下投与を行った後、各群間においてラットの生存率の測定を行ったところ、蘇生成功率(%)が生食投与群54.3(19/35)に対して、ETS-GS(10mg/kg)投与群において78.3(18/23)と高かった。また、蘇生後7日後におけるCA1領域の細胞において、生食投与群では細胞の脱落を認めたが、ETS-GS(10mg/kg)投与群では、その細胞数が少なかった。また、同部位において生食投与群で認めるアポトーシス陽性細胞が、ETS-GS(10mg/kg)投与群では明らかに減少していた。新規抗酸化物質であるETS-GSは、体内でのレッドックス反応において重要な役割を有するグルタチオン、ビタミンE、タウリンを含む化合物であり、それぞれの物質の有効なプロドラッグとして開発された。現在、様々な病態の動物モデルで、ETS-GSの効果検討を行っており、本研究課題の脳の虚血再灌流障害に対する改善効果を検討するために、先立って必要な予備実験を行ってきた。まず、ETS-GSの投与法や濃度決定においては、腎、肝、下肢の虚血再灌流障害に対する検討の中で、静注モデル、皮下注モデルを用いて実験を行い、その結果、脳虚血(心肺停止)30分前のpre皮下投与での投与法を第1選択とすることとした。また、投与濃度は、1、10、100mg/kgを基本とし、ボーラス1回投与でも有意な効果が認められた、上述の虚血再灌流障害モデルから算出した。さらに、ラット脳虚血再灌流障害モデルのプロトコールを決定した。本研究は、ETS-GSの、心肺停止蘇生後の高次脳機能障害を軽減する物質としての可能性を探ることである。従って、より臨床にそくした脳障害を人為的に作成する必要があったため、プロトコール作成に多くの時間を要した。全身麻酔下、外頚静脈からカニュレーションし、静注薬投与ルートとした。筋弛緩薬を投与し、呼吸停止後心停止となるが、その間に気管挿管を行う。7分の心停止後、蘇生処置としてエピネフリンおよび100%酸素での人工呼吸を行い、心拍再開をさせる。こうした過程で、controlモデルにおいて、蘇生の成功率を約7割(これまでの発表論文を参照とした)、各測定点で有意な脳の器質的変化をきたすような虚血再灌流のプロトコールを決定し、手技の確立と薬物投与法、投与濃度の決定を行った。今後、このプロトコールをもとに、ETS-GSの効果を検討していく予定である。
肝細胞がんの肝内転移機構の解析

平成10年度の研究にて、ヒト肝細胞がん培養細胞株を用いて肝内転移モデルを樹立し、肝内転移に関与する分子機構を解析した。高転移株と低転移株の比較ならびに機能抑制型遺伝子変異体を用いた検討から、Rho/p160ROCKシグナル伝達経路により制御されている細胞の運動能が肝細胞がんの肝内転移において重要な役割を果たしていることが示された。本年度はさらに、高転移株2株Li7およびKYN-2が高い運動能を示す機序につき検討した。LPA receptorとして同定されたvzg-1/edg2の発現を低転移株3株を含む5株で調べたところ、LPA依存性に運動能が誘導されるLi7株のみが高発現しており、他の4株ではほとんど発現が認められないことから、受容体発現の有無が関与していることが示された。一方KYN-2株は、浮遊培養下ではカドヘリンを介した細胞間接着を形成し胞巣状に増殖するのに対して、インテグリンを介した基質との接着により、カドヘリンの細胞膜からの消失、細胞の解離、分散が生じることを見出した。この像は、転移モデルにおける腫瘍ならびに実際の切除材料において、高転移性の腫瘍が腫瘍中心部では類洞様血管に裏打ちされて索状の配列を示すものの、辺縁部ではそれが崩れて浸潤性に発育するという組織像の変化によく対応するものと考えられる。現在この分子機構につきさらに検討を行っている。以上の知見を基に、実際の臨床材料で、vzg-1/edg2の発現、インテグリンと細胞外基質の発現を今後検討し、腫瘍の転移性との比較を行う予定である。また、肝がん細胞株が発現するインテグリンβ鎖、β1,β5の機能を阻害する抗体あるいは、p160ROCKの特異的インヒビターであるY27632を用いて、in vitroで上記高転移株の運動能が抑制できることが示されたので、これらを用いた転移抑制が実際に可能かを、肝内転移モデルにてさらに検討する予定である。ヒト肝細胞癌培養細胞株を用いて肝内転移モデルを樹立し、肝内転移に関与する分子機構を解析した。ヒト肝細胞癌培養細胞株を免疫不全マウス正所に移植することにより、臨床的に認められるヒト肝細胞癌の浸潤・転移を模倣する動物モデルの作成を試みた。また、同細胞株のin vitroでの形態や運動能および増殖因子への応答性とin vivoの転移能との関連を検索した。12種類のヒト肝細胞癌培養細胞株をSCIDマウス肝被膜下に注入したところ5種類の細胞株で肝腫瘍が形成され、このうちLi7及びKYN-2株において門脈浸潤・肝内転移が認められた。これら2種類の高転移性細胞株は低転移性細胞株と比較してin vitroでの運動能の亢進が認められ、この細胞運動は血清もしくは1ysophosphatidicacid(LPA)による誘導、C3exoenzymeによる抑制を受けた。このことからこれら細胞株の運動能は低分子量G蛋白Rhoを介して制御されていることが示唆されたため、Rhoの下流でactin細胞骨格系を制御しているp160ROCKの機能促進型及び機能抑制型変異体をLi7細胞に導入し安定に発現しているクローンを樹立した。機能促進型変異体導入株のin vitroでの細胞運動は血清もしくはLPA非依存性に亢進を認め、一方機能抑制型変異体導入株ではこれらの存在下でも細胞運動は抑制されていた。また機能抑制型変異体導入株をSCIDマウス肝内に移植したところ明らかな肝内転移能の低下を認めた。以上Rho/p160ROCKシグナル伝達経路により制御されている細胞の運動能が肝細胞癌の肝内転移において重要な役割を果たしていることが示された。

また、肝がん細胞株が発現するインテグリンβ鎖、β1,β5の機能を阻害する抗体あるいは、p160ROCKの特異的インヒビターであるY27632を用いて、in vitroで上記高転移株の運動能が抑制できることが示されたので、これらを用いた転移抑制が実際に可能かを、肝内転移モデルにてさらに検討する予定である。
膜タンパク質・核タンパク質のターゲテドプロテオミクス

Gタンパク質共役型受容体(GPCR)などの膜タンパク質や核内受容体などの転写因子は,多数のタンパク質と複合体を形成することにより精細な生理的調節を行っていると考えられている。これらの細胞における刺激応答に重要なタンパク質は,微量かつ精製が困難であることから,生体内(in vivo)での機能の動的解析が進んでいない。本研究では,機能を保った膜タンパク質をバキュロウイルスに発現再構成して機能解析する手法を開発し(Sakihama T., J Biotechnol., 2008),また発現バキュロウイルスを利用して機能的な抗体を取得し(Saitoh R. et al., JIM, 2007),低ノイズビーズに抗体を固定化して質量分析計による解析を行うことにより,生体におけるタンパク質相互作用のダイナミズムを解析する手法を開発した。アンギオテンシンII型受容体(AT2)および,AT2に相互作用するタンパク質(ATIP)について,バキュロウイルス免疫によりモノクローナル抗体を取得し,これらの抗体を用いてアンギオテンシンが関わる新規の調節を見出した。膜タンパク質についても作製した抗体により内在性タンパク質のMS解析に成功している。また,サイクリンA2のmRNA安定性に関わるWTAPを見出し,肝臓やすい臓形成に重要なHNF4αについて,高親和性抗体を用いた磁気ビーズによる親和性精製MS分析法を確立することによって,10cmディッシュ1枚から内在性HNF4αを同定できること,100種類を超える相互作用候補タンパク質を同定できることを国内外の学会で発表した。微量内在性タンパク質を高感度に同定することにより,これまでの強制発現系とは異なる調節のダイナミクスが解析できることから,さまざまな疾患の病態や薬理作用に関わるタンパク質修飾,相互作用解析において強力なツールになると考えられる。WTAP(Wilmus tumor associated protein)は癌遺伝子WT1と相互作用するタンパク質として同定されたが、本研究では、ノックアウトマウスや血管内皮細胞(HUVEC)のWTAP-RNAiを用いた解析により、サイクリンA 2 mRNAの安定性を調節することにより、細胞周期を調節していることが明らかにされた。大腸菌強制発現WTAPはサイクリンA 2 mRNAの3 '非翻訳領域に直接結合すること、免疫染色では核内に存在することから、核でのnRNAプロセッシングに関与するタンパク質と考えられた。WTAPの抗体ビーズを用いて、HUVEC核抽出液より複合体を分離し、LC/MSおよびMS/MS/MS解析を行うことにより、10^6個の細胞からWTAPと相互作用する新規タンパク質を数種類同定した。そのうち2種類についてリン酸化部位を検出することができた。アンギオテンシン受容体(AT2)についてバキュロウイルスを用いた免疫を開始した。AT2に相互作用するタンパク質ATIPについて抗体を作成し、抗体ビーズによるターゲテドプロテオミクスの検討を開始した。ケモカイン受容体(CCR5)について、特異抗体を用いてバキュロウイルス発現系による硫酸化修飾の解析を行った。γセクレターゼの複合体解析を開始した。ラフト画分よりLC/MS解析にてγセクレターゼの構成成分の検出に成功した。ニカストリン抗体ビーズを作成し、ターゲテドプロテオミクスを開始した。HUVECよりコレステロール阻害剤(スタチン)により転写調節を受けるタンパク質として同定したペントラキシン(PTX3)は、不安定狭心症の患者血清に有意に上昇してくることが見出され、血清マーカーとして有用であると考えられた。作成した抗体ビーズにより血清中のPTX3(ng/ml程度)を検出する手法の開発に着手した。Gタンパク質共役型受容体などの膜タンパク質や核内受容体などの転写因子は多数の相互作用タンパク質と複合体を形成して,生理的調節を担っていると考えられている。これらの細胞の刺激応答に重要なタンパク質は微量かつ精製が困難であることから,生体内での機能のダイナミクスの解析が困難である。

本研究では,膜タンパク質を機能を保ったままバキュロウイルスに発現再構成して機能解析する手法を開発し(Sakihama T., J Biotechnol., 2008),またそれを利用して機能的な抗体を取得し(Saitoh R., et. al., JIM,2007),低ノイズビーズに抗体を固定化して質量分析計による解析を行うことにより,生体におけるタンパク質相互作用のダイナミズムを解析する手法を開発することが目的である。本年度は,アンギオテンシンII型受容体(AT2)および,AT2に相互作用するタンパク質(ATIP)について,バキュロウイルス免疫によりモノクローナル抗体の取得に成功し,これらの抗体を用いてアンギオテンシンが心血管系に重要な調節を行っていることを見出した(論文準備中)。膜タンパク質のRobo1,γセクレターゼについても作製した抗体により内在性タンパク質のMS解析に成功した。また,サイクリンA2のmRNA安定性に関わるWTAPや肝臓やすい臓形成に重要なHNF4αについて,高親和性抗体を用いた磁気ビーズによる親和性精製MS分析法を確立し,10cmディッシュ1枚から内在性HNF4αを同定できること,100種類を超える相互作用候補タンパク質を同定できることをKeystone Symposium, Cold Spring Harbor Symposium,日本分子生物学会等で発表した。内在性タンパク質の同定により,これまでの強制発現系とは異なる調節のダイナミクスが解析できることから,さまざまな疾患の病態や薬理作用に関わるタンパク質修飾,相互作用解析において強力なツールになると考えられる。
γーグルタミルトランスペプチダーゼのサルモネラ病原性への影響の解析

サルモネラが保持するγーグルタミルトランスペプチダーゼ(GGT)について本菌の病原性における役割を検討したところ、本研究ではGGTがサルモネラの病原性に関与する結果を得ることが出来なかった。また、サルモネラのGGT活性は低温環境下にて上昇することが明らかとなった。また、解析よりRNA chaperoneであるHfqがGGTの活性に深く関与することがわかった。この結果より、GGTの発現にはsmall RNAが関与することが示唆され、現在はこの点について解析を行っている。サルモネラが産生するγーグルタミルトランスペプチダーゼ(ggt)は、昨年度までの解析にてサルモネラの病原性との関連性が無いことが示唆される結果を得た。そこで、平成25年度ではggtのサルモネラにおける性状について検討を行った。はじめに、サルモネラが産生するggtの至適産生条件について検討を行ったところ、サルモネラの増殖が盛んな温度である37度よりも低温条件(20度)での培養においてGGT活性が増大することが明らかとなった。また、GGT活性は本研究にて解析を行ったサルモネラ菌株間において大きな差が認められたが、これは血清型の違いによるものではなく、菌株ごとにGGTタンパク質の発現量に違いがあるものと推測される。次に、低温条件下にてGGT活性が上昇するメカニズムを検証することを行った。細菌の遺伝子発現において低温条件下で活性化されるメカニズムとしてnon-coding small RNA(sRNA)が介在する経路の存在が知られており、本研究ではこの経路について着目し、解析を行った。そこで、多くのsRNAの機能発現に必須であるRNA chaperonであるHfqをコードするhfq遺伝子を破壊した遺伝子欠損株を作製しGGT活性を野生株と比較したところ、著しいGGT活性の現象が認められ、hfq遺伝子を相補したサルモネラではhfq欠損株と比較してGGT活性の回復が認められた。この結果より、低温条件下におけるGGT活性の上昇はggt遺伝子発現がsRNAにより上昇することが示唆された。サルモネラのsRNAの1つのsRNAであるdsrAの有する機能に温度制御に関与するとの報告があるので、dsrA遺伝子を欠損した菌株を用いて解析を行ったところ、野生株よりもGGT活性の減少は認められたが、hfq欠損株ほどの減少は認められず、他のsRNAの関与が推測された。平成24年度では、はじめにγーグルタミルトランスペプチダーゼ(ggt)遺伝子欠損サルモネラ菌を相同組換え法により作製した。作製した変異株を用いてサルモネラの病原性に対するGGTの役割を明らかにすることを目的として、各培養細胞株を用いた解析(腸管上皮由来培養細胞に対する侵入性試験とマクロファージ由来培養細胞を使用したマクロファージ内での生存試験)によりその評価を行ったところ、得られたデータより本解析においては野生型サルモネラとggt遺伝子欠損サルモネラとの間において統計的に有為な差を認めることができず、したがってこの解析においてGGTのサルモネラ病原性に対する効果を認めることができなかった。また、上記以外のサルモネラ病原性についてもGGTの役割を検証することを目的として、ggt遺伝子欠損株が示す性状にについて解析(耐酸性試験、バイオフィルムの形成能、過酸化水素耐性試験など)を行ったところ、いずれの解析においても残念ながらGGTのサルモネラの病原性に対する効果を認めることができなかった。これまでのGGTに関する報告により、GGTタンパク質の産生は通常の培養条件よりも低温条件(20度程度)下においてその発現量が増大することが報告されているが、サルモネラにおいても大腸菌の場合と同様に37度での培養条件よりも20度の方がGGT活性の増大が認められた。また、同時に組換えGGTタンパク質の作製も行ったが、得られた組換えタンパク質の大部分が残念ながらinclusion bodyを形成することがわかっている。現在は、この問題を解消するために使用するベクターの選定を行うと同時に、最適な実験条件の検討も行っている。本研究では、サルモネラの病原性におけるGGTの役割について明らかにすることを目的として、特に平成24年度ではin vitroでの解析を中心に検証を行った。そこで本研究の申請内容の計画に従い研究を推進するために、はじめに一般的にサルモネラの病原性で最も重要であると認識されている2点(培養細胞に対する侵入性や貪食細胞内での生存率)について解析を行ったところ、この点に関するサルモネラの病原性とGGTとの関連性を示す結果は得られなかった。そのため、サルモネラの病原性とGGTとの関連性について多角的な観点から検証を行ったが、サルモネラの病原性を検証するポイントやその手法は多岐に及ぶために当初の計画段階で予定していた期間よりも多くの時間を費やすこと必要となった。

本研究の計画では、平成24年度にてサルモネラのおける病原性を含めたGGTの役割について明らかにすることを目標としていたが、GGTとサルモネラ病原性との関連性については現時点では不明である。残念ながら現状では研究計画の目標に到達しておらず、このため当初の計画や研究の推進に若干の遅れが生じている状態であると思われる。しかしながら、本研究内容はこれまでには全く行われていないものであり、サルモネラの病原性とGGTとの関連性について評価するには多角的に十分な検証を行うことにより結論を導きだすことが必要であり、このような基礎的な検証に多くの時間を費やすことは致し方ないものと考えている。また、平成24年度では本研究の基盤となるデータを蓄積することも目的としており、その点においては計画通りに行われていると確信しており、十分な検証や基盤となるデータをより多く蓄積することは今後の研究の進展に大いに役立つものと考えている。これまでも述べたように、これまでの精力的な解析にも関わらずサルモネラの病原性におけるGGTの役割については不明な状態にあるので、サルモネラの病原性とGGTの関連性に対する結論を出すことを最優先として研究を行う必要があると理解している。これまでの解析により、サルモネラの病原性として最も重要であると広く認識されている宿主細胞に対する侵入性や貪食細胞内での生存にはGGTが関与しないことが推測されているので、それ以外の観点(実験動物を用いた解析など)からの検証を行うことで評価する。加えて、平成25年度ではサルモネラに存在するGGTの詳細な性状解析やggt遺伝子欠損サルモネラ菌を用いた解析を行うことにより、サルモネラにおけるGGTの病原性以外の部分での役割の有無についても検証することも計画している。これまではサルモネラが保有するGGTは他のGGTに認められている活性部位や保存領域が存在していることはアミノ酸配列より明らかとなっているが、サルモネラにおけるGGTの役割やその存在意義などについては議論されておらず、またGGTのタンパク質としての性状などについても同様に全く解析が行われていないのが現状である。そこで本年度は、すでに作製済みのggt遺伝子欠損サルモネラ菌を用いることにより野生株との性状を様々な解析から比較することで、これまで明らかにされていなかったサルモネラGGTの役割を検証する。また、同時に組換えタンパク質を作製し、作製した組換えGGTの性状(至適な活性を示す諸条件など)を解析することを行う。これらの解析を行うことで、GGTのサルモネラ病原性における役割やその存在意義、さらにGGTタンパク質の性状を含めた多くの新たなデータを得ることが出来るものと推測しており、精力的に研究活動を推進していく。次年度使用額として327,016円が発生したが、これは計画していた研究内容に変更が生じたため、これに伴って研究費の使用計画にも若干の変更が必要となったことが原因である。平成25年度では、様々な消耗品(プラスチック製品、試薬類、ガラス器具など)は研究を推進するためには必須であるので、これらは必要に応じて購入する。また設備備品の購入については、本研究の申請書にて申請済みの機器である「上皮細胞抵抗測定装置」はサルモネラの病原性を解析するための機器としては非常に有用であるので、購入することを予定している。さらに、研究成果の発表や他の研究者との意見交換を行うために関連学会に参加することは今後の研究の方向性を見極めるために大切なことであると考えているので、そのために必要な旅費として使用する。
卵膜由来間葉系幹細胞の分泌する低分子生理活性物質を用いた再生医療の開発

本研究では、ヒト卵膜由来間葉系幹細胞が産生する低分子の生理活性物質に着目し、再生医療に有効な生理活性物質を同定して、細胞を用いない新規の再生医療へ向けて臨床応用の基盤を整えることを目標とした。卵膜由来間葉系幹細胞の培養上清の低分子分画に抗炎症作用があることが明らかとなり、新規に低分子生理活性脂質を同定することができた。また、非アルコール性脂肪性肝炎モデルに対する効果を確認できた。間葉系幹細胞は骨髄など多くの組織に存在し、新しい再生医療材料として注目されている。また、出産後に通常は廃棄される胎児の卵膜にも、間葉系幹細胞が存在することが最近明らかとなり、研究代表者はこれまでに卵膜由来間葉系幹細胞が炎症性腸疾患などの炎症性消化器疾患に対する新規細胞治療法として有用であることを、動物実験などで示してきた。本研究では、卵膜由来間葉系幹細胞が分泌する低分子生理活性物質に着目し、炎症性消化器疾患の治療に有用な生理活性物質を同定し、細胞治療にかわる新たな治療法を開発することを目的として実験を行った。卵膜由来間葉系幹細胞の低分子分画の培養上清が、抗炎症作用や抗アポトーシス作用を有することをin vitroの系で明らかにした。すなわち、lipopolysaccharide (LPS)による炎症刺激や、放射線照射による細胞傷害に対し、低分子分画の培養上清が保護的に作用することが示された。またその中で、炎症抑制に重要な因子を同定した。この因子はこれまでに、単独で抗炎症作用を有することがいくつかの動物モデルで報告されているが、間葉系幹細胞から分泌されているという報告はされていなかった。実際に、この因子がヒト卵膜由来間葉系幹細胞から抗炎症作用を及ぼすのに十分な量を分泌されていることを確認した。これまで作用機序として不明な点が多い間葉系幹細胞の、新たな機序の解明につながると期待される。間葉系幹細胞は骨髄などの多くの組織に存在し,新しい再生医療材料として注目されている.また,出産後に通常は廃棄される胎児の卵膜にも,間葉系幹細胞が存在することが最近明らかとなり,研究代表者はこれまでに卵膜由来間葉系幹細胞が炎症性腸疾患などの炎症性消化器疾患に対する新規細胞治療法として有用であることを,動物実験などで示してきた.本研究では,卵膜由来間葉系幹細胞が分泌する低分子生理活性物質に着目し,炎症性消化器疾患の治療に有用な生理活性物質を同定し,細胞治療に変わる新たな治療法を開発することを目的として実験を行った.卵膜由来間葉系幹細胞から分泌される新規の低分子生理活性物質を3つ同定した.いずれもin vitroの系において炎症反応抑制効果を示した.具体的には,RAW264.7細胞に対するLPS刺激によるTNFa産生を,これらの低分子生理活性物質が抑制した,また,一部は好中球の活性化も抑制した.in vivoでの検討では,ブタ食道粘膜下層剥離術後の食道狭窄モデルを作成し,これらの低分子生理活性物質の一つを投与して効果を検討したが,食道狭窄の予防効果は認められなかった.現在,投与量と投与方法を変更して再度効果を検討している.間葉系幹細胞が分泌する低分子生理活性物質はプロスタグランジン以外にほとんど報告がないため,これまで作用機序として不明な点が多い間葉系幹細胞の,新たな機序の解明につながると期待される.新規の生理活性物質を同定し,in vitroの系では効果を認めたが,in vivoの系では効果を認めなかった.間葉系幹細胞は骨髄などの多くの組織に存在し、新しい再生医療材料として注目されている。また、出産後に通常は廃棄される胎児の卵膜にも間葉系幹細胞が存在することが明らかとなり、研究代表者はこれまでに卵膜由来間葉系幹細胞が炎症性腸疾患などの炎症性消化器疾患に対する新規細胞治療法として有用であることを、動物実験などで示してきた。本研究では、卵膜由来間葉系幹細胞が分泌する低分子生理活性物質に着目し、炎症性消化器疾患の治療に有用な生理活性物質を同定し、細胞治療に変わる新たな治療法を開発することを目的として実験を行った。卵膜由来間葉系幹細胞から分泌される新規の低分子生理活性物質を3つ同定した。いずれもin vitroの系において炎症反応抑制効果を示した。具体的には、RAW264.7細胞に対するLPS刺激によるTNFa産生をこれらの低分子生理活性物質が抑制した。また、一部は好中球の活性化すなわちchemotaxisや貪食を抑制した。in vivoの検討では、ブタ食道粘膜下層剥離術後の食道狭窄モデルを作成し、これらの低分子生理活性物質の一つを投与して効果を検討したが、食道狭窄の予防効果は認められなかった。一方で、高脂肪色による非アルコール性脂肪性肝炎モデルラットに対しては、kupffer細胞の浸潤や肝臓に置ける炎症性サイトカインの発現上昇を抑制した。以上のことから、間葉系幹細胞が分泌する新規の低分子生理活性物質を同定し、これまで作用機序として不明な点が多い間葉系幹細胞の新たな機序の解明につながった。

また、非アルコール性脂肪性肝炎モデルに対する効果を確認できた。初年度に計画していた、他の組織由来の間葉系幹細胞を用いた検討ができなかったが、次年度に予定していた生理活性物質の同定ができた。in vivoの系においては,投与方法を変更したり,動物モデルを変更したりして検討を継続する.再生医療次年度は、さらに解析をすすめ、同定した因子が他の組織由来の間葉系幹細胞からも分泌されているのかを調べ、また動物モデルに投与した際の効果を調べる予定である。他の組織由来の間葉系幹細胞を用いた実験を行うための物品費であったが,当該年度に実施できなかった.他の組織由来の間葉系幹細胞を用いた実験を行うための物品費であったが、当該年度に実施できなかった。当該年度に実施予定であった,他の組織由来の間葉系幹細胞を用いた実験を行うための物品費として使用する.当該年度に実施予定であった、他の組織由来の間葉系幹細胞を用いた実験を行うための物品費として使用する。
低環境負荷型被覆材料を用いた高耐震・高耐火木質部材及び接合法の開発

平成30年度は、以下の2課題について検討した。(1)無補強の杉材(E70)に対し1.52.0倍程度の曲げ強度を目標としたバサルト繊維シート積層補強木質部材の曲げ性能について実験から比較検討した。並びに、積層補強することによって懸念されるシートの接着性能低下を抑制する目的として、シート貼付け面に適当な溝を設けその溝内でシート補強し接着剤を充填させることを計画し、補強面における溝の有無がシートの接着性と部材の構造特性に及ぼす影響について検討比較した。その結果、次の知見を得た。補強部材の曲げ強度は、概ね設計通りの性能を発揮した。溝が無い場合でも積層補強したことによる接着性能の低下は見られずシート完全接着想定の計算強度と概ね同等であった。これに対し、溝を設け溝内に補強した試験体は、想定と反し溝部が断面欠損になったことが影響し、溝無し試験体の強度を15-30%程度下回る結果となった。補強部材の曲げ剛性は、無補強の杉材に対し最大で20%程度向上した部材もあったものの、当初の想定ほどの効果は得られなかったため、今後更なる検討が必要である。(2)ジオポリマーで被覆したバサルト繊維シート補強杉材の試験片を製作し、被覆層の厚さと繊維シート貼付け層数(層数に応じたエポキシ系接着剤の塗布量)を変数として、発熱性試験(ISO5660に準拠)から、各試験片の耐火性能について比較検討した。その結果、シート貼付け無し(接着剤の塗布無し)の試験片は、規定試験時間20分で総発熱量・発熱速度ともほとんど上昇せず不燃材料と判定されたため、ジオポリマーが耐火性能に極めて優れることを確認した。繊維シートを貼付けた供試体に関しては,貼付け層数が増すにつれ、有機系であるエポキシ系接着剤の影響による、総発熱量と発熱速度の増加量及びそれらに伴う耐火性能劣化に定量的な検討を加えた。本研究の主課題は、高耐震・高耐火木質部材の開発である。これに対し、高耐震の検討については、バサルト繊維シート補強による杉材の高強度及び(未だ課題はあるが)高剛性の効果が得られ、部材終局状態の力学モデルの検討にも及んでいる。高耐火の検討について、耐火被覆層として用いるジオポリマーの被覆厚さなどを変動因子とした燃焼性試験から本構法による耐火性能に関するデータ収集を行い、定量的な検討を行うに至っている。よって、以上のように自己評価した。これまでの知見を整理し、本研究範囲内において最適な高耐震・高耐火木質コンポジット部材を試作する。並びに、骨組構造を対象として当開発部材が適用可能な接合工法について試案・試作する。本研究は,天然資源及び産業副産物を有効活用し,耐震性能と耐火性能の改善を同時に図った新しい木質構造部材の開発を主目的とする。具体的には,杉の製材や間伐材を母材として、それに無機系新材料である玄武岩繊維補強材(バサルト繊維シート)とアルカリ活性結合材(ジオポリマー)を用いて耐震補強及び耐火被覆を施すことで,低環境負荷・高強度・高剛性・高耐火性を有する木質構造部材(グリーンコンポジット)を試作し,当部材の各種性能評価を検討することである。平成29年度はバサルト繊維シートで補強した杉製材(単材梁または接着重ね梁)の曲げ耐力・曲げ剛性といった構造性能について実験的に検討した。具体的な実験パラメータは、木材相互の接着剤2(エポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤)とバサルト繊維シートの貼り付け範囲3(貼り付け無し、底面のみ貼り付け、底面と側面の貼り付け)である。その結果、室内での簡易施工による木材同士の接着効果は、ウレタン系よりもエポキシ系接着剤が有効であることが確認され,曲げ耐力で約9%の差が見られた。エポキシ系接着剤による重ね梁でのバサルト繊維シートの補強効果については、シートの貼り方を底面から梁成半分まで立ち上げる場合には無補強試験体に対し約37%、梁上端まで立ち上げる場合には約47%の耐力上昇が見られた。一方、単材梁での繊維シートの補強効果を見ると、繊維シートを側面にも立ち上げた場合で約10%の耐力上昇であった。この結果から梁成がある程度大きい場合に、繊維シートの効果が顕著になるといえる。剛性についても,本繊維シートによる補強効果が見られたものの、当初の予測よりは小さいものであった。当初の予定通り,部材の構造性能評価実験は順調に進捗している。耐火性能実験は試験片サイズによる実験を一部実施しているため,上記のように自己評価した。

補強部材の曲げ剛性は、無補強の杉材に対し最大で20%程度向上した部材もあったものの、当初の想定ほどの効果は得られなかったため、今後更なる検討が必要である。(2)ジオポリマーで被覆したバサルト繊維シート補強杉材の試験片を製作し、被覆層の厚さと繊維シート貼付け層数(層数に応じたエポキシ系接着剤の塗布量)を変数として、発熱性試験(ISO5660に準拠)から、各試験片の耐火性能について比較検討した。その結果、シート貼付け無し(接着剤の塗布無し)の試験片は、規定試験時間20分で総発熱量・発熱速度ともほとんど上昇せず不燃材料と判定されたため、ジオポリマーが耐火性能に極めて優れることを確認した。繊維シートを貼付けた供試体に関しては,貼付け層数が増すにつれ、有機系であるエポキシ系接着剤の影響による、総発熱量と発熱速度の増加量及びそれらに伴う耐火性能劣化に定量的な検討を加えた。本研究の主課題は、高耐震・高耐火木質部材の開発である。これに対し、高耐震の検討については、バサルト繊維シート補強による杉材の高強度及び(未だ課題はあるが)高剛性の効果が得られ、部材終局状態の力学モデルの検討にも及んでいる。高耐火の検討について、耐火被覆層として用いるジオポリマーの被覆厚さなどを変動因子とした燃焼性試験から本構法による耐火性能に関するデータ収集を行い、定量的な検討を行うに至っている。よって、以上のように自己評価した。まず,重ね梁における木材同士の接着界面のせん断強度(接着強度)の詳細検討を実施する。そのうえで,当部材の更なる構造性能改善を目指したバサルト繊維シートの補強方法を再度検討する。並びに,実物大断面寸法の梁による燃焼実験実施のための基礎データ取得として,縮小試験片を用いた耐火被覆の施工方法と本工法による部材の耐火性能を検討する予定である。これまでの知見を整理し、本研究範囲内において最適な高耐震・高耐火木質コンポジット部材を試作する。並びに、骨組構造を対象として当開発部材が適用可能な接合工法について試案・試作する。実験に用いた杉材を想定より大幅に廉価で入手できたため。実験に用いた杉材を当初の想定より廉価で入手できたため。