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ＡＮＧＰＴＬ４の糸球体内皮細胞障害及び小児進行性腎炎における役割解明

今回は我々は、腎炎進展時に誘導される多くの遺伝子の中から糸球体内皮細胞(GEC)障害に関わる分子をDNAアレイ解析より検索しアンジオポエチン様因子4 (ANGPTL4)を同定した。進行性腎炎モデルにおける検討ではAng IIが内皮細胞ANGPTL4発現を制御している可能性が示唆された。培養ヒトGECを用いた検討では、Ang IIはGECのANGPTL4とp63を誘導し、ANGPTL4の発現誘導にp63が関与していることが示唆された。本研究の成果は、腎炎進展時の内皮細胞-ANGPTL4並びにp63発現を制御する手段を開発することが難治性腎炎の新規治療法開発の端緒となることを示唆している。小児の難治性腎炎の進展に関わる病因を明らかにし、その病因に影響をもたらす分子や作動メカニズムを明らかにすることは、新たな治療法開発のために重要であり本研究目的の主体をなす。我々は糸球体内皮細胞(GEC)が腎炎の進展に重要な役割を果たしていることに着目し、平成23年度の本科学研究費助成により、腎炎で誘導される多くの遺伝子からGECに影響する分子をDNAアレイ解析より検索した結果ANGPTL4を同定した。さらにANGPTL4と関連し発現が変化するシグナル分子として、腫瘍抑制転写因子p53ファミリー、p63蛋白を同定した。平成24年度は、レニンアンジオテンシン系(RAS)とANGPTL4がGECのp63蛋白発現にいかに関わっているかを検討するために、RAS、ANPTL4とp63の発現について腎炎への関与と、これらの蛋白の相互の関連性を調べた。今回の研究においてアンジオテンシノーゲン(AGT)、アンジオテンシンII (Ang II)及びアンジオテンシン変換酵素(ACE, ACE2)が、ヒト腎炎や動物実験モデルの糸球体内皮細胞で発現が増強していること、細胞増殖等の病態との関連が明らかとなった。さらにAGT、Ang II、ACE、ACE2の発現とANGPTL4、p63の発現が、糸球体細胞増殖病変と関連していることが明らかとなった。ANGPTL4が血管新生や透過性に関わっていること、p63が細胞増殖や細胞老化現象を左右する分子であることから、培養ヒトGEC(Bristol大学Peter Mathieson教授より供与)を用いてRASとANGPTL4の関連性とp63蛋白発現へ至るシグナル機構を検討している。本研究の成果は腎炎進行の端緒となるGEC障害でのANGPTL4の分子生物学的役割を解明する上で重要であり、GEC障害阻止に基づく腎炎の新規治療法の開発の基礎となる可能性がある。難治性腎炎の進展阻止を図るための治療ターゲット分子の同定と治療法の開発が本研究の目的である。予後改善をもたらす新たな治療法の開発は、小児医療の領域で極めて重要な課題である。我々は、腎炎進展時に誘導される多くの遺伝子の中から糸球体内皮細胞(GEC)障害に関わる分子をDNAアレイ解析より検索しアンジオポエチン様因子4 (ANGPTL4)を同定した。本年度は代表的腎炎進展因子、アンジオテンシンII (Ang II)やその発現のベースとなる糸球体レニンアンジオテンシン系(RAS)活性状態とGECが発現するANGPTL4との関係を検討した。進行性腎炎モデルでは糸球体RAS成分(アンジオテンシノーゲン、Ang II)が亢進しており、内皮細胞ANGPTL4発現も増加していた。Ang II作用を阻害する拮抗薬(ARB)で腎炎を治療すると、尿所見や腎炎組織像の改善だけでなくANGPTL4の遺伝子および蛋白発現レベルで改善が得られた。ANGPTL4が血管新生や透過性に関わっていることから、培養ヒトGEC(Bristol大学Peter Mathieson教授より供与)を用いてRASとANGPTL4の関連性とANGPTL4発現誘導するシグナル経路を検討している(特にp63を含む経路を探索している)。本研究の成果は腎炎進行の基盤となるGEC障害でのANGPTL4の役割を解明する上で重要であり、GEC障害阻止に基づく腎炎の新規治療法の開発の端緒となる可能性がある。難治性腎炎の予後改善をもたらす新たな治療法の開発は、小児医療の領域で極めて重要な課題である。我々は、腎炎により誘導される多くの遺伝子から糸球体内皮細胞(GEC)に関わる分子をDNAアレイ解析より検索した結果ANGPTL4を同定した。ラット進行性腎炎モデルのGECでANGPTL4の発現が増強し、腎炎進行因子アンジオテンシンIIを拮抗薬(ARB)で阻害することにより腎炎組織像の改善だけでなく、ANGPTL4の遺伝子および蛋白レベルで改善が見られることを明らかにした。

進行性腎炎を病理組織学的に解析しGECのANGPTL4発現変化と臨床・病理像は関連していた。培養ヒトGEC(Bristol大学Peter Mathieson教授より供与:J Am Soc Nephrol18:2885, 2007)でアンジオテンシンIIは腫瘍抑制転写因子p53ファミリーに属するが、細胞の老化現象などにも関連すること、組織の線維化等に細胞質での発現が重要であること指摘されていることから、p63はアンジオテンシンII、ANGPTL4が誘導するGEC障害に関与する可能性がある。以上の結果から、腎炎進展時のGEC障害において、アンジオテンシンII、ANGPTL4の関与と同時に、p63がこれらの分子の下流シグナルとなる可能性が示唆された。本成果は腎炎進行の端緒となるGEC障害におけるANGPTL4の分子生物学的役割を解明する上で重要であり、GEC障害阻止に基づく腎炎の新規治療法の開発の基礎となる可能性がある。本年度の成果として、ヒト糸球体腎炎と動物実験モデルの免疫組織化学的検討で、ANGPTL4やp63蛋白の発現と同様に、アンジオテンシノーゲン(AGT)、アンジオテンシンII (Ang II)、アンジオテンシン変換酵素(ACE, ACE2)の糸球体発現が、蛋白尿などの臨床所見や腎組織におけるGEC障害、糸球体細胞増殖、ECM蓄積、炎症細胞浸潤と相関することが明らかになった。以上から、AGT、Ang II、ACE、ACE2の発現とANGPTL4、p63の発現が関連して、糸球体細胞増殖病変形成に影響を与える可能性があると考えられた。ANGPTL4が血管新生や透過性に関わっていること、p63が細胞増殖や細胞老化現象を左右する分子であることから、現在培養ヒトGEC(Bristol大学Peter Mathieson教授より供与)を用いてレニンアンジオテンシン系とANGPTL4の関連性とp63蛋白発現へのシグナル機構を検討しており、現在までの解析データとシグナル解明の研究成果を整理することにより科学論文を作成し投稿する予定であり、研究目的がおおむね順調に進捗していると考えている。本年度の成果として、1)進行性腎炎モデル(片腎Thy1腎炎)を用いたANGPTL4の免疫組織化学的検討では、ANGPTL4の糸球体発現は臨床所見や腎組織におけるGEC障害、糸球体細胞増殖、ECM蓄積、炎症細胞浸潤と相関することが明らかになった。2)ラット腎炎でレニンアンジオテンシン系の活性化によりANGPTL4を誘導すると同時に発現する新たな標的シグナル分子p63を見いだした。本年度は、病理組織学的検討を主に行う予定であったが、DNAマイクロアレイを用いてデータ解析を行った結果、新規シグナル標的分子p63が誘導されることが判明した。今後のAGNPTL4刺激シグナル経路の解析をすすめる上で、重要な手がかりとなるものと思われる。平成24年度の研究成果で、アンジオテンシノーゲン(AGT)、アンジオテンシンII (Ang II)及びアンジオテンシン変換酵素(ACE, ACE2)が、ヒト腎炎や動物実験モデルの糸球体内皮細胞で発現が増強していることが明らかとなったこと、AGT、Ang II、ACE、ACE2の発現とANGPTL4とp63が関連していることが明らかとなった。ANGPTL4とp63が腎炎でのGEC障害に関連する可能性が示唆されたものの、これらの分子の腎炎進展に果たす詳細な役割はまだ十分に分かっていない。
二条家撰集を中心とする鎌倉中・後期勅撰和歌集史の再構築

今年度は、二条家撰集の撰者および、その下命者である院・天皇の和歌を考察し、勅撰集に対する彼らの姿勢、または意識を明らかにしようとした。まず基礎作業として、私家集・詠歌集成が存在しない下命者として後嵯峨院、後宇多院の詠歌を集成し、撰者・下命者の詠歌の内容や傾向を検討した。後嵯峨院については、為家・真観等が詠じ、後にその卑俗さが非難された『新撰六帖和歌』を受け、ほぼ同様の題で「三百首御歌」を詠じており、後嵯峨院が、和歌の新風に対し積極的であったこと、またこの行為が、後に『新撰六帖和歌』の傾向を反省するに至った為家との見解の相違点になりうることが判明した。これは、前年度考察した『続古今集』撰集における、為家単独下命から撰者追加に至る過程に、後嵯峨院の強い影響力が働いていたとの考察への傍証となるとともに、ほとんど評価のない後嵯峨院の和歌を再考する上でも重要である。次に後宇多院には、三十首ほどの釈教歌が残存し、しかも真言密教に関連する詠歌の多いことがわかった。後宇多院と真言密教との関わりについては、近年多くの論考がなされているものの、和歌についてはほとんど顧みられていない。そこで、『続千載集』所載の後宇多院釈教歌につき、考察すると、後宇多院が、それまで詠まれることの少なかった真言仏教教典や空海著作を題として詠歌を行っていること、また特に「雑躰部」所載の長歌においては、真言密教的な把握のもとに、王権と仏教との関わりを詠み込んでいることが明らかとなった。このことは、真言密教に寄せる後宇多院の心情を明らかにするには、彼の和歌に対する更なる研究が必要不可欠であることを示唆する。また『続千載集』には、後宇多院の特徴的な釈教歌を、巻頭などに強調して配置しており、為世と後宇多院との共同歩調のうちに『続千載集』の撰集がなされたという、前年度までの考察を補強する結果が得られた。本年度は、二条家撰者による勅撰集「二条家撰集」の成立基盤となった後嵯峨院政期における勅撰集の成立と、その周辺を考察し、関連する調査を実施した。後嵯峨院政期に編纂された勅撰集には、藤原為家が単独で撰者となった『続後撰集』と、為家に単独で撰者下命がなされながら、その後、真観等が撰者に追加された『続古今集』の二集がある。前者『続後撰集』で始めて単独撰者となった為家は、当時の宮廷歌壇における指導者として評価されているが、その影響力や、指導の実態については、これまで言及されてこなかった。そのため、特に宝治元年に後嵯峨院仙洞で行われた中殿和歌御会における、為家の講師作法指導につき考察し、為家の歌壇指導の実態の一端を明らかにするとともに、その後の為氏等、二条家撰者の同様の事例と比較することにより、二条家撰者等の歌壇指導とその継続性につき、新たな知見を得た。後者『続古今集』は従来、その成立につき、為家とその対抗者である真観等「反御子左派」との対抗関係を背景として記述されてきており、必ずしも下命者後嵯峨院と当初の単独撰者為家との関係性は追求されてこなかった。本研究においては、その関係資料の再解釈を通じて、『続古今集』の撰者追加に至る過程の背景には、為家と反御子左派との対立のみならず、後嵯峨院と為家との撰集に対する思惑のすれ違いがあった可能性があること、また、後嵯峨院は撰者追加以後、『続古今集』の完成披露である「竟宴」に至るまで、西園寺実氏や宗尊親王などの貴顕歌人、為家や反御子左派歌人らのバランスを取る形で、撰集作業に主体的に関わっている形跡があることが明らかになった。本年度は、これらにつき、学会・論文発表の機会を得なかったが、後嵯峨院と為家との関係性、後嵯峨院の撰集に対する態度は、その後の鎌倉中・後期勅撰集を考える上でも極めて重要な事柄であり、来年度以降、順次公表してゆくことを考えている。

後宇多院と真言密教との関わりについては、近年多くの論考がなされているものの、和歌についてはほとんど顧みられていない。そこで、『続千載集』所載の後宇多院釈教歌につき、考察すると、後宇多院が、それまで詠まれることの少なかった真言仏教教典や空海著作を題として詠歌を行っていること、また特に「雑躰部」所載の長歌においては、真言密教的な把握のもとに、王権と仏教との関わりを詠み込んでいることが明らかとなった。このことは、真言密教に寄せる後宇多院の心情を明らかにするには、彼の和歌に対する更なる研究が必要不可欠であることを示唆する。また『続千載集』には、後宇多院の特徴的な釈教歌を、巻頭などに強調して配置しており、為世と後宇多院との共同歩調のうちに『続千載集』の撰集がなされたという、前年度までの考察を補強する結果が得られた。
小腸特異的な新規コレステロールトランスポーターの機能解析

最近、中枢性の脂質蓄積症であるC型Niemann-Pick病の原因遺伝子であるNPC1と高い相同性を有するNPC1L1が同定され、この遺伝子をknock-outしたマウスでは顕著なコレステロール吸収の低下が観察された。このNPC1L1タンパク質は小腸の刷子縁膜に存在することが示されたことから、古くから消化管に存在すると考えられてきたコレステロールトランスポーターが、NPC1L1であることを示唆している。そこで我々はヒトNPC1L1遺伝子をクローニングし、この遺伝子の発現系を作成し、NPC1L1によるコレステロール輸送機構について検討を行った。まず、この蛋白質の細胞内局在を検討するため、蛍光性蛋白質であるGFPを融合させたGFP-NPC1L1を作成し、HEK293細胞に発現させた結果、その細胞内局在は細胞内小胞であることが示された。小腸においては、細胞膜の刷子縁膜側に局在していることから、その細胞膜局在は何らかの制御を受けているものと推察される。そこでNPC1L1の構造に着目し、NPC1L1の局在化機構について検討した。NPC1L1はステロールの基質認識に重要なsterol sensing domain(SSD)を有し、その近傍にゴルジ体から細胞膜へのタンパク輸送に関わるシグナルモチーフ(YQRL)が存在することを見出した。そこでこのシグナル配列について部位特異的変異法によりAQRLへ変換し、その局在について共焦点レーザー顕微鏡で観察した。その結果、変異体(AQRL)の局在は細胞膜において観察され、その発現量もwildタイプに比較して顕著に増加した。このことはNPC1L1の機能調節において、その細胞膜局在化が重要であり、その制御にはtrans-Golgi network signalが重要であることが示唆された。また、この変異体についてコレステロールの細胞内への輸送を評価した結果、有意なコレステロールの細胞内への蓄積が認められた。この輸送はプロトノフォアであるFCCP添加により顕著に低下したことから、NPC1L1はプロトンを駆動力としてコレステロールを輸送することが示唆された。しかし、その輸送活性はwild typeとほぼ同等であることから、NPC1L1によるコレステロール輸送には、NPC1L1の細胞膜局在に加え、何らかのNPC1L1の機能調節に関わるアクセサリータンパク等が必要であることが推察される。この詳細な機能は不明であるが、NPC1L1が恒常的に発現している細胞株等を用いて、NPC1L1の安定発現株の作成し、その機能評価を行う必要があると考えられるコレステロールの消化管からの吸収には特異的な輸送担体の関与が考えられているが、その吸収メカニズムについては未だ不明な点が多い。最近、中枢性の脂質蓄積症であるC型Niemann-Pick病の原因遺伝子であるNPC1と高い相同性を有するNPC1L1が同定され、この遺伝子がコードする蛋白質は小腸の刷子縁膜に存在することが示され、さらに、この遺伝子をknock-outしたマウスでは顕著なコレステロール吸収の低下が観察されている。このことは、NPC1L1遺伝子が消化管でのコレステロールに関与することを示唆している。まず、この蛋白質の細胞内局在を検討するため、蛍光性蛋白質であるGFPをNPC1L1蛋白質のC末端に融合させたGFP-NPC1L1を作成し、HBK293細胞に発現させた結果、その細胞内局在は細胞内小胞であることが示された。In vivoではNPC1L1蛋白質の発現が小腸の刷子縁膜に認められることから、NPC1L1蛋白質の細胞膜への輸送には何らかの他の蛋白質が関与していると推察される。そこで、NPC1L1の部分アミノ酸配列と相互作用する蛋白質を同定するため、現在、Yeast Two-hybrid法によるスクリーニングを行っているところである。一方、細胞膜にソーティングされたNPC1L1はコレステロールの輸送活性を有すると考え、強制的な細胞膜への局在化による影響について検討を行った。一般に、小腸や腎臓などの刷子縁膜に局在する蛋白質の一部はそのC末端に4アミノ酸残基からなる特異な配列を有し、この配列を介してPDZ-K1やNHERFなどの裏打ち蛋白質と複合体を形成することにより刷子縁膜へ局在化することが知られている。そこでNPC1L1のC末端にPDZ-K1と相互作用する配列を導入したNPC1L1変異体を作成し、この変異体とPDZ-K1をHEK293細胞に発現させ、コレステロールの細胞内への輸送を評価した結果、有意なコレステロールの細胞内への蓄積が認められた。一方、変異体のみではその輸送活性が認められなかった。これらの結果より、NPC1L1はコレステロールの輸送担体であり、その活性の発現にはNPC1L1の局在化調節機構が重要であることが示唆された。この輸送の詳細な機構については現在解析中である。

まず、この蛋白質の細胞内局在を検討するため、蛍光性蛋白質であるGFPを融合させたGFP-NPC1L1を作成し、HEK293細胞に発現させた結果、その細胞内局在は細胞内小胞であることが示された。小腸においては、細胞膜の刷子縁膜側に局在していることから、その細胞膜局在は何らかの制御を受けているものと推察される。そこでNPC1L1の構造に着目し、NPC1L1の局在化機構について検討した。NPC1L1はステロールの基質認識に重要なsterol sensing domain(SSD)を有し、その近傍にゴルジ体から細胞膜へのタンパク輸送に関わるシグナルモチーフ(YQRL)が存在することを見出した。そこでこのシグナル配列について部位特異的変異法によりAQRLへ変換し、その局在について共焦点レーザー顕微鏡で観察した。その結果、変異体(AQRL)の局在は細胞膜において観察され、その発現量もwildタイプに比較して顕著に増加した。このことはNPC1L1の機能調節において、その細胞膜局在化が重要であり、その制御にはtrans-Golgi network signalが重要であることが示唆された。また、この変異体についてコレステロールの細胞内への輸送を評価した結果、有意なコレステロールの細胞内への蓄積が認められた。この輸送はプロトノフォアであるFCCP添加により顕著に低下したことから、NPC1L1はプロトンを駆動力としてコレステロールを輸送することが示唆された。しかし、その輸送活性はwild typeとほぼ同等であることから、NPC1L1によるコレステロール輸送には、NPC1L1の細胞膜局在に加え、何らかのNPC1L1の機能調節に関わるアクセサリータンパク等が必要であることが推察される。この詳細な機能は不明であるが、NPC1L1が恒常的に発現している細胞株等を用いて、NPC1L1の安定発現株の作成し、その機能評価を行う必要があると考えられる
ツリウム・ヘキサボライド(TmB_6)による四重極相互作用研究の新展開

本研究は、最近多くの注目を集めている四重極相互作用に関し、実験的側面からその本質に迫ることを目的として行われた。最近の四重極相互作用研究で注目を集めている物質の一つは我々が長年研究を行ってきたCeB_6である。CeB_6において四重極相互作用を担っている4f電子はCe当り1個である。一方Tmは4f電子を13個持っており、f状態が14個の電子で一杯になることを考えると、CeとTmはまさに相補的関係にあるわけで、大変重要な研究課題を提供することが期待される。しかしながら、TmB_6は常温・常圧では存在が確認されていない物質である。我々はこの隘路を打破する方法を見出した。CeB_6はLaによる希釈でも近藤シングルイオン的性格が変わらず、むしろそれらの混晶系で四重極相互作用に関するいろいろな新しい知見が得られていることから、このようなCe_xLa_<1-x>B_6に対比させ得る物質としてのTm_xLa_<1-x>B_6の研究が重要であるとの結論に達し、本研究の目的を達成するための対象物質とした。我々は本研究で、フローティング・ゾーン法によりTm_xLa_<1-x>B_6及びTm_xYb_<1-x>B_6の大型単結晶の作成に成功した。X線による解析では単結晶がヘキサボライド相にあり、純良結晶であることを確かめている。電気抵抗の温度変化測定によると、例えばTm_<0.25>Yb_<0.75>B_6においてはT=7.5Kで、Tm_<0.25>La_<0.75>B_6においてはT=4.5Kで急激な抵抗減少が見られるが、25%のTmで磁気的にオーダーするとは考えにくいので、四重極オーダーの可能性が非常に高い。これらの相転移は磁化測定においても確認されている。本研究によりこのような興味ある結果が出現しつつあり、比熱、磁化、中性子散乱等の総合した実験推進が不可欠となった。本研究は、最近多大の注目を集めている四重極相互作用に関し、実験的側面からその本質に迫ることを目的として行われた。最近の四重極相互作用の研究で注目を集めている物質の一つはCeB_6であり、この四重極相互作用を担っている4f電子はCeあたり1個である。一方Tmは4f電子を13個もっており、f状態が14個の電子で一杯になることを考えると、CeとTmとは互いに相補的関係にあるわけで大変重要な研究課題である。そこでCeB_6はLaによる希釈でも近藤シングルイオン的性格が変わらず、むしろそれらの混晶系で四重極相互作用に関するいろいろな新しい知見が得られることから、このようなCe_xLa_<1-x>B_6に対比させ得る物質としてのTm_xLa_<1-x>B_6の研究が重要であるとの結論に達し、本研究の目的を達成するための対象物質とした。

このような混晶を作る際には均一な組成のものを得るために注意が必要であり、特にLaB_6のようなコングルエント・メルト系の物質とTmB_6のようなインコングルエント・メルト系との混晶の場合、特別な注意を要する。我々は既にこの問題をクリアし、Tm_xLa_<1-x>B_6の内、x=0.1及び0.25の大型単結晶をフローティング・ゾーン法により作成に成功した。さらにTm_xYb_<1-x>B_6(x=0.1及び0.25)の作成にも成功しており、X線による解析では単結晶がヘキサボライド系であり、純良結晶であることが判明した。また、電気抵抗・比熱の測定も進行中であり、中性子散乱実験も計画している。本研究は、最近多くの注目を集めている四重極相互作用に関し、実験的側面からその本質に迫ることを目的として行われた。最近の四重極相互作用研究で注目を集めている物質の一つは我々が長年研究を行ってきたCeB_6である。CeB_6において四重極相互作用を担っている4f電子はCe当り1個である。一方Tmは4f電子を13個持っており、f状態が14個の電子で一杯になることを考えると、CeとTmはまさに相補的関係にあるわけで、大変重要な研究課題を提供することが期待される。しかしながら、TmB_6は常温・常圧では存在が確認されていない物質である。我々はこの隘路を打破する方法を見出した。CeB_6はLaによる希釈でも近藤シングルイオン的性格が変わらず、むしろそれらの混晶系で四重極相互作用に関するいろいろな新しい知見が得られていることから、このようなCe_xLa_<1-x>B_6に対比させ得る物質としてのTm_xLa_<1-x>B_6の研究が重要であるとの結論に達し、本研究の目的を達成するための対象物質とした。我々は本研究で、フローティング・ゾーン法によりTm_xLa_<1-x>B_6及びTm_xYb_<1-x>B_6の大型単結晶の作成に成功した。X線による解析では単結晶がヘキサボライド相にあり、純良結晶であることを確かめている。電気抵抗の温度変化測定によると、例えばTm_<0.25>Yb_<0.75>B_6においてはT=7Kで急激な抵抗減少が見られるが、25%のTmで磁気的にオーダーするとは考えにくいので、四重極オーダーの可能性が非常に高い。本研究によりこのような興味ある結果が出現しつつあり、比熱、磁化、中性子散乱等の総合した実験推進が不可欠となった。
小笠原諸島のトカゲ類における外来種の急速な形態進化および在来種の応答

2015年5月20日から6月17日まで、小笠原諸島の父島および母島にてグリーンアノールの採集調査を行った。採集した個体の体サイズ、頭部形態、四肢の筋形態を計測し、島間での比較を行った。その結果、オスでは父島の集団よりも母島の集団の方が体サイズは大きいものの、相対的な頭幅は父島集団の方が大きくなっていること、メスでは島間にサイズの有意差がみられないこと、さらにオスでは四肢筋形態にも微小環境の違いを反映するような島間差があることがわかった。これらの結果から、父島と母島では集団の隔離からわずか30年で明確な形態差が生じていることと、その傾向が雌雄で異なることが示された。続いてその形態差を導いた生態学的要因を検討するため、オス間闘争の観察と生息環境の定量比較を行った。父島と母島で採集したオスを2個体ずつケージに入れ、闘争行動をビデオで撮影し、その勝敗を記録した。さらに統計モデルを用いて、その勝敗と形態形質との関係を各島で検討した。その結果、父島では頭幅を説明変数としたモデルが、母島ではSVLと頭長と咽頭垂長を説明変数としたモデルがそれぞれ最適なモデルとして選択された。すなわち、父島と母島の集団ではオス闘争の結果に寄与する形態が異なっていることが示された。さらにそれぞれの島において、闘争の勝敗に寄与する形質とオスでよく発達している形質とに対応関係が認められた。また野生集団の生息環境を比較した結果、父島に生息する個体は樹幹で、母島の個体は枝葉で観察される頻度が高かった。これらの違いは、父島集団における上腕後引筋の発達、母島集団における前腕内転筋の発達がそれぞれの生息する微小環境に適応的であることを示していると考えられる。以上の結果より、父島と母島のグリーンアノールにみられる集団間形態差は、オス闘争の様式の違い及び微小環境の違いによる影響を強く受けていることが示唆された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
関節炎マウスにおける合成microRNA投与による関節炎治療効果

本研究では、合成microRNA-146をコラーゲン関節炎マウスに静脈投与を行い、治療効果を検討した。投与後、4週で、microRNA-146の投与により、レントゲン上関節破壊が抑制されており、組織学的評価では、関節面の破壊も軽度で、炎症性サイトカインの発現や破骨細胞分化も抑制されていた。microRNAによる関節炎治療の可能性が示唆された。目的NoncodingRNAであるMiRNA-146は、炎症性サイトカインにより発現が誘導され、炎症反応を調節している。本研究の目的は、関節炎マウスにおいて、合成miRNA-146の投与により、関節破壊を防ぐことである。方法8週齢雄DBA1/Jマウスを用いて抗II型コラーゲン抗体による関節炎マウスを作成し、明らかな関節炎が発症した後、合成2本鎖miRNA-146(20μg)をアテロコラーゲン50μlに溶解し、マウス尾静脈より投与した(実験群)。初回投与より1週間後、再投与した。初回投与より4週間後、堵殺し、後足のレントゲン評価とHE染色、TRAP染色、炎症性サイトカインの免疫染色による組織学評価を行った。対照群として、非機能性2本鎖RNAを投与した。結果レントゲン上、対照群は骨破壊を認めたのに対し、実験群では骨破壊が軽度であった。組織学的評価では、対照群は、著明な滑膜炎を認め、軟骨・骨組織が破壊されていたが、実験群では、骨・軟骨破壊は軽度であった。また対照群では骨破壊部にTRAP陽性細胞を多く認めたが、実験群では認めなかった。TNFα、IL-1β、IL-6の免疫染色により、実験群では、炎症性サイトカインの発現が抑制されていることがわかった。考察合成miRNA-146の全身投与により関節炎マウスの関節破壊が抑制されることが示された。MiRNA-146の抗炎症作用、破骨細胞分化抑制作用により、関節破壊が抑制されたものと考えられる。目的non-coding RNAであるmicroRNA(miRNA)が、様々な疾患に関与していることが明らかとなっている。関節リウマチ(RA)においても、いくつかのmiRNAがその病態に関与していることが示されており、本研究の目的は、炎症に関与するmiRNAであるmiRNA-146や、アポトーシスに関与するmiRNA-15a、破骨細胞分化に関与しているmiRNA-223に関して、これらの合成miRNAを関節炎マウスに静脈注射し治療効果を検討することである。方法DBA1Jマウスを用いてコラーゲン関節炎を作製し、尾静脈からアテロコラーゲンと混合した合成miRNAを投与した。投与後4週で、レントゲン評価、組織学的評価を行った。結果合成miRNA-146を投与した群では、レントゲン上関節破壊が抑制されており、組織学的評価においても、関節面の破壊は軽度であった。In vitroでは、末梢血単核球からの破骨細胞分化誘導においてmiRNA-146を過剰導入すると破骨細胞分化が抑制され、また正常あるいは関節リウマチの滑膜細胞に炎症性サイトカインを添加し、miRNA-146を過剰導入すると、Cox2、MMP3の発現が抑制された。miRNA-15a,223を投与した群では、明らかな差は見られなかった。考察本研究結果より、miRNA-146の全身投与により関節破壊が抑制できることがわかった。しかし、滑膜炎が軽度残存しており、より効果的な治療成績を得るためには投与方法、量等、さらなる検討が必要である。
EGFR germline変異による遺伝性肺癌の臨床および分子生物学的研究

EGFR V843Igermline変異遺伝性肺癌症候群にてNGSを実施し、EGFR以外の発癌遺伝子リスクが無く、予後不良な発端者の腫瘍にはEGFR L858Rに加えてTP53 R248W somatic変異が有り、手術後経過良好な家族の肺癌にはV843I+L858Rのみ有することを明らかにした。V843I+L858R変異導入細胞の増殖能、腫瘍形成能、EGFRシグナル伝達経路活性化を確認した。V843I+L858R蛋白とEGFR-TKIsの動的3次元ドッキングシミュレーションにて既存のEGFR-TKIsは無効であることが予測され、肺癌培養細胞を用いた薬剤感受性試験でも同様の結果が得られた。1.EGFR germline変異遺伝性肺癌症候群の臨床および遺伝子学的解析1当院で経験したEGFR V843Igermline変異遺伝性肺癌症候群の患者の腫瘍組織、血液のDNAを用いて、次世代シーケンスの全ゲノムシーケンスを行って、現在解析中である。2.EGFR germline変異による肺癌発癌性の解明1EGFR V843I変異を有する遺伝子改変マウスを作製した。2同じ変異を持つマウスどうしを交配させ、31匹の変異マウスを繁殖させた。326匹の変異マウスが死亡するまで飼育し、死亡時には解剖を行い腫瘍の発生の有無を確認した。腫瘍が発生していれば腫瘍を採取して、凍結保存およびホルマリン固定した。4ホルマリン固定した腫瘍は、病理にてパラフィン切片を作成、腫瘍の病理診断を行った。5遺伝子改変マウス作製に用いたC57BL/6Jマウスの野性型60匹も死亡するまで飼育している。3EGFR変異導入細胞の増殖能をMTS法で調べた。V843I変異導入細胞の腫瘍形成能をコロニー形成アッセイで確認した。V843I変異導入細胞のEGFR以下のシグナル伝達経路( EGFR、ERK1/2、STAT5 )の活性化を各蛋白抗リン酸化抗体によるフローサイトメトリで確認した。4樹立した肺癌培養細胞から蛋白を抽出して、LC/MSによるプロテオミクスを行った。現在解析中である。4. EGFR germline変異遺伝性肺癌症候群の予防法、治療法の開発13次元EGFR蛋白コンピューターシミュレーションにより、V843IとT790Mおよびそれらの変異と共存するL858R EGFR変異蛋白と各種分子標的薬のドッキングシミュレーションを行った。1.EGFR germline変異遺伝性肺癌症候群の臨床および遺伝子学的解析1当院で経験したEGFR V843Igermline変異遺伝性肺癌症候群の患者の腫瘍組織、血液のDNAを用いて、次世代シーケンスの全ゲノムシーケンスを行い、現在バイオインフォマティクス解析中である。2同じ変異を持つマウスどうしを交配させ、54匹の変異マウスを繁殖させた。330匹の変異マウスが死亡するまで飼育し、死亡時には解剖を行い腫瘍の発生の有無を確認した。5遺伝子改変マウス作製に用いたC57BL/6Jマウスの野性型100匹も死亡するまで飼育している。3.EGFR germline変異細胞の機能解析1NIH-3T3細胞を用いて、V843Iと共存するL858R EGFR遺伝子変異導入細胞を作製した。2EGFR V843Igermline変異遺伝性肺癌症候群の肺癌症例から肺癌培養細胞を樹立した。現在得られた結果のデータ解析中である。4. EGFR germline変異遺伝性肺癌症候群の予防法、治療法の開発動的3次元EGFR蛋白コンピューターシミュレーションにより、V843Iおよびその変異と共存するL858R EGFR変異蛋白と各種分子標的薬のドッキングシミュレーションを行い本疾患の予防薬の候補を見出した。動的3次元EGFR蛋白コンピューターシミュレーションにより、V843Iおよびその変異と共存するL858R EGFR変異蛋白と各種分子標的薬のドッキングシミュレーションを行った。1.EGFR germline変異遺伝性肺癌症候群の臨床および遺伝子学的解析EGFR V843Igermline変異遺伝性肺癌症候群の患者の腫瘍組織、血液のDNAを用いて、全ゲノムシーケンスを行い、EGFR V843I以外の癌関連遺伝子変異リスクを有しないこと、腫瘍にはEGFR L858Rに加えてTP53 R248W somatic変異を有することを明らかにした。また手術後の経過が良好な家族の肺癌のターゲットシーケンスでは、EGFR V843IとL858R変異のみを認めた。2.EGFR germline変異による肺癌発癌性の解明34匹のEGFR V843I変異マウスの腫瘍の発生を確認した。

コントロールとして、遺伝子改変マウス作製に用いたC57BL/6Jマウスの野性型87匹も自然発がんを検討している。3.EGFR germline変異細胞の機能解析NIH-3T3細胞を用いて、V843Iと共存するL858R EGFR遺伝子変異導入細胞を作製し、V843I変異導入細胞の増殖能、腫瘍形成能を確認した。またEGFR以下のシグナル伝達経路( EGFR、ERK1/2、STAT5 )の活性化を確認した。EGFR V843Igermline変異遺伝性肺癌症候群の肺癌症例から肺癌培養細胞を樹立し、樹立した肺癌培養細胞から蛋白を抽出して、LC/MSによるプロテオミクスを行った。免疫チェックポイント阻害剤による治療の可能性を求めて、その標的となる免疫チェックポイント分子群の発現を検討している。4. EGFR germline変異遺伝性肺癌症候群の予防法、治療法の開発動的3次元EGFR蛋白コンピューターシミュレーションにより、V843Iおよびその変異と共存するL858R EGFR変異蛋白と各種分子標的薬の動的ドッキングシミュレーションを行い、既存のEGFR阻害剤の多くは無効であることが予測された。樹立肺癌培養細胞を用いたMTS法による薬剤感受性試験でも同様の結果が得られた。1.EGFR germline変異遺伝性肺癌症候群の臨床および遺伝子学的解析EGFR V843Igermline変異遺伝性肺癌症候群の患者の全ゲノムシーケンスを行い、現在英文論文作製中である。2.EGFR germline変異による肺癌発癌性の解明コントロールとして遺伝子改変マウス作製に用いたC57BL/6Jマウスの野性型も飼育し、自然発癌を検討中である。3.EGFR germline変異細胞の機能解析樹立した肺癌培養細胞の蛋白によるプロテオミクスを行い、免疫チェックポイント阻害剤治療の可能性を検討している。4. EGFR germline変異遺伝性肺癌症候群の予防法、治療法の開発動的3次元EGFR蛋白コンピューターシミュレーションにより、V843Iおよびその変異と共存するL858R EGFR変異蛋白と各種分子標的薬のドッキングシミュレーションを行い、治療可能性のある薬剤をスクリーニングしている。1.EGFR germline変異遺伝性肺癌症候群の臨床および遺伝子学的解析EGFR V843Igermline変異遺伝性肺癌症候群の患者の腫瘍組織、血液のDNAを用いて、全ゲノムシーケンスを行いい、EGFR V843I以外の癌関連遺伝子変異リスクを有しないこと、腫瘍にはEGFR L858Rに加えてTP53 R248W somatic変異を有することを明らかにした。また手術後の経過が良好な家族の肺癌のターゲットシーケンスでは、EG FR V843IとL858R変異のみを認めた。2.EGFR germline変異による肺癌発癌性の解明EGFR V843I変異マウスの腫瘍の発生を確認した。コントロールとして、遺伝子改変マウス作製に用いたC57BL/6Jマウスの野性型も自然発がんを検討した。
木材横方向物性のフーリエ変換画像処理による解析

木材の横方向の物性は,細胞の形状・配列といったセル構造体としての構造に強く依存する。本研究は,物性として弾性率と誘電率を取り上げ,これらの物性と細胞の形状・配列の関係を理論的に考察し,樹種特性および異方性の現れる原因を解明することを目的とする。針葉樹材7種について,早材横断面の準超薄切片の光学顕微鏡写真をコンピュータ画像化し,その画像についてフーリエ変換を行なって,2次元パワースペクトルを求め,各樹種を代表する1細胞の幾何学的パラメーターを決定し,細胞形態モデルを構築した。このモデルを用いて,放射および接線方向の弾性率と誘電率を理論的に求め,得られた結果を,20°C,60%RH,11Hzで測定した早材の弾性率および20°C,1MHz,全乾状態の誘電率の文献値と比較した。用いた全樹種の細胞形態モデルは,6角形であったが,Tsuga heterophyllaは,矩形に近く,Chamaecyparis obtusaとPinus radiataは,明確な6角形を示した。細胞モデルの弾性率を算出する式は,要素角,細胞壁厚,放射方向に対する接線方向の壁長さの比の関数となり,壁の曲げおよび伸縮変形の寄与が和となる形式で表現できた。弾性率は,同一密度で比べたとき,樹種によって値が著しく異なったが,その主原因は,細胞の要素角の差異にあり,要素角が大きくなるほど弾性率が大きくなった。放射方向の弾性率が放射方向のそれに比べ小さい原因は,細胞壁の曲げ変形の寄与が大きいことによった。計算値は,実験値と定量的によく一致した。誘電率については,理論考察によって,異方性や樹種特性が現れる主原因が,細胞壁と内こう空隙の配列形態と細胞の要素角の差異によることが明らかとなった。本研究は,セル構造体としての木材を特徴づけている細胞の形状・寸法,配列,空隙(比重)を,樹種を代表する1細胞の形態モデルに集約し,そのモデルを用いて,針葉樹材の繊維に直交する方向の弾性率を理論的に求めて,細胞の形態が弾性率の異方性や樹種特性に及ぼす影響について明らかにすることを目的とした。針葉樹材7種の早材および晩材部より全自動回転ミクロトーム(購入備品)を用いて作製した準超薄切片の光学顕微鏡写真をコンピュータ画像化し,それのフーリエ変換によってパワースペクトルを求め,樹種を代表する1細胞の形態モデルを構築した。得られたモデルは,樹種相互でかなり異なり,樹種の明確な特徴を示した。一方,試料より,早・晩材部分を分離し,早材部分については,放射および接線方向の弾性率を測定するための試片を作製し,それらを用いて,縦振動によって,引張の弾性率を測定し,比重との関係を求めた。同一比重で比べた時,樹種間で弾性率がかなり異なるという樹種に依存した特徴的な結果が認められた。細胞モデルの弾性率を求める式は,要素角,細胞壁厚,放射方向に対する接線方向の壁長さ比の関数で,断性率への壁の曲げおよび伸縮変形に対する寄与分が和となる形式で表現できた。モデル計算によって得られた結果は,接線方向については,実験で求めた結果を定量的によく表現することができた。放射方向については,要素角が10度以上の場合には,接線方向と同様,実験値と良好な一致が得られた。放射方向の要素角10度以下のモデル解析には,今後,壁の曲げおよび伸縮変形以外の因子を取り入れる必要性が示唆されたが,全体として,弾性率に及ぼす細胞形態の影響を明らかにすることができた。

木材の繊維に直交する方向(横方向)の物性は,木材の細胞の形状・配列といったセル構造体としての構造と,細胞壁の骨格とマトリックスで構成される基本構造および層構造といった複合体としての構造の両者に依存する。しかし,同じ密度に換算して比べたとき,樹種によって物性値が異なるいわゆる樹種特性は,早材部における細胞の形状・配列に強く依存している。本研究の目的は,物性として弾性率と誘電率を取り上げ,これらの物性と細胞の形状・配列の関係を理論的に考察し,樹種特性と異方性の現れる原因を解明することである。理論解析上,木材の細胞の形状,寸法,配列,空隙(密度)を,樹種を代表する1細胞の形態モデルに集約することが必要であり,そのためには,木材の横断面における光学顕微鏡写真をコンピュータ画像化し,それのフーリエ変換によって2次元パワースペクトルを求め,これより樹種を代表する1細胞の形態モデルを構築した。木材として針葉樹7樹種を選び,早材部について細胞の形態モデルを構築し,幾何学的パラメーターを決定した。前年度には,物性として弾性率を取り上げたが,本年度は,誘電率について解析を行なった。細胞壁の基本構造モデルについて,20°C,1MHz,全乾状態における誘電率を理論的に求め,この値と細胞形態モデルの放射および接線方向の繰り返し単位モデルを用いて,7樹種の誘電率を計算した。得られた結果は,誘電率の異方性や樹種特性を定量的に示し,異方性や樹種特性は,細胞壁と内こう空隙の配列様式と,細胞モデルの形状,特に要素角などの差異によって現れることが明らかとなった。
波動場における多孔質体内の局所流動がエネルギー減衰および物質輸送に及ぼす影響

屈折率整合法を用いた水槽実験より,波動場における多孔質体通過流の計測を行った.間隙部流速の波動成分の減衰過程は鉛直方向で特に顕著に確認された.波動場においても,非定常の振動流場における乱れの生成過程との類似点(流れの転向点との対応)が見られた,また,波周期に応じた周期性が乱れ成分にも確認された.また水底付近においても比較的大きな乱れ成分が発生しており,平均流速成分に対する比としては水底付近で乱れ成分が顕著であることが示された.数値モデルを用いた多孔質体通過流の解析においては,これまでの球体で構成されていた多孔質体から,異方性を有する楕円体で構成される多孔質体を対象に解析を行った.その結果から,Ergunの定義する粒子レイノルズ数が同じであっても,アスペクト比の違う部材で構成された多孔質体では,通過前後での圧力降下量は230%も変化することが明らかとなった.また,部材に作用する抗力はアスペクト比が1.0の時に最小となり,アスペクト比が2.0の場合には球体と比較して1.5倍程度となることが示された.これより,球体を仮定したモデリングでは作用流体力を過小評価する可能性が示唆された.これまでの研究成果については国内の口頭発表3件と国内の査読付き論文1件にて公表済みである.また本研究で対象としている長周期波浪についての関連研究を国内の口頭発表1件,国内の査読付き論文2件,国際会議発表1件にて,地形変化についての関連研究を査読付きジャーナルで2件,国際会議発表1件にて公表済みである.水理実験の方法は昨年度と同様であるが,2年目においては波高・周期の異なるケースで実験を行っている.加えて,水路下面に鏡を設置し,反射した画像を撮影することにより,水平断面内の流動計測を実施している.また模型高/水深比を変化させ,没水条件における実験も実施している.初年度の実験では多孔質体模型の表面に付着した水滴によって周辺の屈折率が歪められたことにより,内部の流動計測が十分ではなかった.その点は実験手順の見直しにより改善され,より鮮明な撮影画像を得ることができた.また,中立トレーサーについても再度検証を行い,蛍光塗料の塗布により浮力調整と発光性を改善させた.数値解析においては,波動場を解析するための自由水面計算法の検討と,LES乱流モデルによる微小渦成分の解析が解析結果に及ぼす影響の把握,多孔質体の近接する場での周期境界条件の導入などに取り組んでいる.また,楕円体の多孔質体部材をIB法で解析するために適切な境界点配置について詳細に検討を行った.2年目には多様な実験条件での計測を目標としていた.その全てが達成できているわけではないが順調に実験数を増やしており,目的は概ね達成できている.引き続き,波浪条件の異なるケースで実験を行い,波浪特性と間隙部流動との関係を明らかにしていく.乱れ成分を現在は移動平均操作から定義しているが,空間平均操作から定義される乱れ量についても解析し,その非定常性について調べる.また,現在進めている数値モデルの開発においては,IB法を導入した波動場の数値解析を行い,理論値と比較検証する.その後に波動場内に置かれた多孔質体模型周辺の三次元流動の解析を行い,波エネルギーの減衰過程と局部流動との関係を調べていく.現在のところ,実験及び数値解析を各1名の学部生と修士学生が担当しており,人員としてやや不足気味ではあるが,継続的に取り組める体制である.透過性構造物などの多孔質体には長周期波の減衰機能が期待されている.本研究では長周期波作用下でのエネルギー減衰機構の知見を得る事を目的として水理実験と数値計算の両面から流動機構を明らかにする.初年度には,水槽実験により長周期波作用下での多孔質体模型を通過する流動の画像計測を行った.具体的には模型材料に透明シリコンを,流体にNaI水溶液を用いた屈折率整合法を用いたPIVによって波動の進行方向を含む鉛直断面内の流動を計測した.波浪条件は波高と周期,水深を変化させながら複数の断面で計測を行ったが,現段階では波浪1ケース,1断面の解析結果の整理に留まっており,順次解析中である.流動と乱流量の位相変化については国内の査読付き論文に投稿中であり,第一段階査読を通過している.また,数値解析モデルの構築については,多孔質体構成材の配列変化が流体力に及ぼす影響について菅水路条件で検討している.さらに自由水面を有する流れについて気液二流体解析により高精度に解く手法を開発している.この成果については国内の口頭発表4件と国内の査読付き論文2件にて公表済みである.また本研究で対象としている長周期波浪についての関連研究を国内の口頭発表1件,国内の査読付き論文1件,国際会議発表1件にて公表済みである.多孔質体模型を直径2cmのシリコン球を接着し作成した.作動流体はヨウ化ナトリウム水溶液とし,水槽下面よりレーザーをシート状に照射して照らされたトレーサーの運動を高速度カメラで撮影し断面2次元計測を行った.模型天端高さは水深よりも高く,通水断面が多孔質体で満たされる非没水条件とした.超音波式変位計により沖側の水位変化を計測し,与えた波浪条件を確認した.時系列解析には逆距離荷重法を用いて推定した補間流速の情報を用いた.

また乱れ成分の算定に際しては,移動平均操作から定義される平均流成分との差を乱れとして定義した.間隙部を含む多孔質体近傍の流動について約12周期分の連続データを取得した.瞬時の流動を分析すると,間隙部,特に水底付近においても外部と同オーダーの流速が計測された.また間隙部では高周波の変動が大きいが入射波周期と同じ周期で変動しており,定点の流速変動スペクトルからもそれが明らかとなった.各周波数帯のエネルギーは間隙部で減少し,水平成分よりも鉛直成分でその差が大きくなった.多孔質体通過後の岸側では水平成分のエネルギーは回復するものの,鉛直成分は減少しており,多孔質体通過に伴う波浪エネルギー減衰との関係が示唆された.間隙部平均値の時間変動から,乱れ成分にも周期的な変動があり,水平方向成分が岸・沖向きともに最大流速を示した後の減速位相時に乱れが大きくなる傾向にある.各方向の乱れ強度はほぼ同じ値で変化し,それらは高い相関を示した.間隙部平均の速度勾配は乱れエネルギーと良い一致を示し,それらは高い相関を示した.間隙部の水平方向平均値の変化から,水平方向速度成分は鉛直方向にほぼ同程度であるのに対して,乱れ量は水底に近づくほど顕著になることが示された.以上のような結果を得て,当初計画では初年度は計測方法の構築が主眼であったため,その目的は十分に達成されたと考えている.屈折率整合法を用いた水槽実験より,波動場における多孔質体通過流の計測を行った.間隙部流速の波動成分の減衰過程は鉛直方向で特に顕著に確認された.波動場においても,非定常の振動流場における乱れの生成過程との類似点(流れの転向点との対応)が見られた,また,波周期に応じた周期性が乱れ成分にも確認された.また水底付近においても比較的大きな乱れ成分が発生しており,平均流速成分に対する比としては水底付近で乱れ成分が顕著であることが示された.数値モデルを用いた多孔質体通過流の解析においては,これまでの球体で構成されていた多孔質体から,異方性を有する楕円体で構成される多孔質体を対象に解析を行った.その結果から,Ergunの定義する粒子レイノルズ数が同じであっても,アスペクト比の違う部材で構成された多孔質体では,通過前後での圧力降下量は230%も変化することが明らかとなった.また,部材に作用する抗力はアスペクト比が1.0の時に最小となり,アスペクト比が2.0の場合には球体と比較して1.5倍程度となることが示された.これより,球体を仮定したモデリングでは作用流体力を過小評価する可能性が示唆された.これまでの研究成果については国内の口頭発表3件と国内の査読付き論文1件にて公表済みである.また本研究で対象としている長周期波浪についての関連研究を国内の口頭発表1件,国内の査読付き論文2件,国際会議発表1件にて,地形変化についての関連研究を査読付きジャーナルで2件,国際会議発表1件にて公表済みである.水理実験の方法は昨年度と同様であるが,2年目においては波高・周期の異なるケースで実験を行っている.加えて,水路下面に鏡を設置し,反射した画像を撮影することにより,水平断面内の流動計測を実施している.また模型高/水深比を変化させ,没水条件における実験も実施している.初年度の実験では多孔質体模型の表面に付着した水滴によって周辺の屈折率が歪められたことにより,内部の流動計測が十分ではなかった.その点は実験手順の見直しにより改善され,より鮮明な撮影画像を得ることができた.
土材料の地震時の真の圧縮性を反映した密度指標による液状化被害ポテンシャル評価

本研究では土材料の地震時の真の圧縮性(ここでは繰返し最小間隙比と定義)を反映した密度指標(余裕間隙比)による液状化評価について研究を行った。まず、より簡便に繰返し最小間隙比を求めるために小型繰返しせん断装置を製作し、様々な土に対して繰返し最小間隙比をより簡便に求めれる方法を確立した。また、繰返し余裕間隙比(現在の間隙比と繰返し最小間隙比の差)を密度指標とした液状化強度評価の可能性を試みた結果、従来の指標ではできなかった、砂から中間度まで資料の種類に関係なく一つの指標で液状化評価ができることを示した。地震時の液状化被害を予測することは建物やインフラへの被害を防ぐため大事なことであるが、現在の評価法では細粒分を多く含む地盤に対しては適切な評価ができていない。その原因として現在用いる密度指標が適切ではないことが原因の一つであると考えられる。そこで申請者は地震時の土の真の圧縮性を表す繰返し最小間隙比を提案した。しかし、提案した手法はかなり複雑な装置を用いることやその方法が複雑であること、またかなりの時間がかかる問題があり、多様な材料に対してその試験を行うことが困難であった。そこで、本申請者は小型せん断土槽を改良することより、より簡便に繰返し最小間隙比を求めることに着手しており、現在土槽の改良がほぼ済んでいる。この土槽を用いることで従来1ケースあたり1週間ほどかかった実験が約12時間で終わるようになった。今後この実験装置を用いて多様な土に対して研究を進める予定である。最小間隙比に関する考察とは別途に、最小間隙比状態(一番密な状態)での液状化強度に関する検討も進めている。最小間隙比状態での土の液状化強度が評価できることで、それぞれの材料が持っている液状化に対する抵抗ポテンシャルが評価可能となり、液状化被害評価に大事な情報となる。但し、自然に存在する土は無数であり、液状化強度が土の一次的性質の中で何に一番依存するかがはっきりとなっていない。今後、材料の種類を増やし、データを蓄積することで、その検討が可能になると考えられる。試験装置の改良を行っているが、土槽を完全に非排水状態にすることが以外と難関であり、多様な方法を試したことや部品が特注品であるため、想定より遅れている。地震による地盤の液状化は建物やインフラに被害を及ぼす一つの大きな原因であり,その評価法まで提案されている.しかし,細粒分を多く含む地盤に対しては適切な評価ができていない.これは,これまでの評価法がきれいな砂の試験結果を基に構築され,細粒分の影響を詳細に検討しないまま拡大適用されているのが原因である.特に,細粒分が液状化強度やその後の被害に及ぼす影響を検討するにあたって,砂から中間土まで適用できる密度指標がないことは細粒分研究において大きな障害である.本研究の目的は,まず現状の密度指標から脱皮し,土の地震時の真の圧縮特性に基づいた新しい密度指標を提案することである.本研究では、簡易に繰返し最小間隙比を求めれるせん断装置を制作した.装置は下部に設置されているモーターによって上部のせん断箱を左右にせん断させることによって繰り返し荷重を載荷することができる.また,上部にはエアーバックがあり,上載圧を加えることも可能である.中空ねじりせん断試験機を用いた従来の結果とも一致し、試験に掛かる時間を1/10に短縮することができた.試験結果をみると,細粒分を含んでいない砂の場合は種類を問わずJIS法とほぼ同様の値を示したが,細粒分含入率が増加するに従ってその差が大きくなる傾向を示した.ただし、この差は細粒分や粗粒分の種類にも大きく依存しており,簡便に予測する方法を提案するためには更なる種類の土に対する検討が必要である.また、余裕間隙比(現在の間隙比と最小間隙比の差)を密度指標とした,液状化強度評価の可能性を試みた.その結果,従来に密度が大きくなっても液状化強度が低いと言われていた細粒分を含む土でも,新しく定義した最小間隙比を基準に密な状態を作成すれば(相対密度ですると95%以上),土の種類に関係なく液状化強度が増加することが確認された.本研究では土材料の地震時の真の圧縮性(ここでは繰返し最小間隙比と定義)を反映した密度指標(余裕間隙比)による液状化評価について研究を行った。現在試験装置の改良は済んでいるため、今後は各地から採集した様々な土を用いて繰返し最小間隙比を求めることで、土の一次的性質と繰返し最小間隙比の関係について検討できると考えられる。土の一次的性質とは、粒度分布、土粒子密度、粒子形状、細粒分含有率、粘土分含有率などがあり、それぞれ土の特性に影響を及ぼす。特に、今までの申請者の研究によると、繰返し最小間隙比は土の粒度分布と粒子形状に依存する傾向を示したが、実験方法が複雑であるため多くの材料に対して検討できていないのが問題であった。