hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
キシリトールのヒトにおける抗アレルギー作用:唾液IgAの分泌刺激

唾液IgA濃度,タンパク質濃度および唾液分泌速度の測定条件を確立するために,唾液採取法について検討し,上記成分の日内変動を観察した。被験者は無作為の健常な女子大生10名とし,実験に先立ち口頭にて本研究の主旨を説明し承諾を得た。唾液採取法について,自然分泌唾液の直接採取法およびコットンロール法において検討した結果,採取法による唾液成分への著しい影響は認められなかった。しかし,唾液採取に要する時間および唾液分泌速度測定の点から,コットンロール法がより適当であると判断し,以後実験に伴う唾液採取は,コットンロール法にて行った。また唾液試料は,IgA濃度測定には5000倍希釈,総タンパク質濃度測定には2倍希釈を要することが分かった。日内変動について検討した結果,総タンパク質濃度および唾液分泌速度において大きな変動は認められなかったが,IgA濃度は採取時間による変動が観察された。グルコース,キシロース,グルシトール,キシリトール,ペクチンおよびグルコマンナン各2.0gずつ摂取させ,上記同様,唾液成分などの変動について観察した。その結果,キシリトール摂取時にのみ,一過性ではあるが唾液IgA濃度の上昇が見られた。次に,キシリトール摂取量との容量応答性について検索するため,キシリトールを0.5-2.Ogの間でO.5g刻みに摂取させ同様の観察を行った結果,2.0g摂取時のみ唾液IgA濃度の上昇が認められた。さらにキシリトールの継続的な摂取が唾液成分に与える影響について検討した。被験者は二群に分けクロスオーバー試験法で行った。また対照としてグルコースを用いた。その結果,継続摂取による唾液IgA濃度のさらなる上昇は認められなかったが,3週間の継続摂取後にも,一過的な唾液IgA濃度上昇は認められた。これらの結果より,摂取期間に関わらずキシリトールを2.Og以上摂取した場合,一過的ではあるが唾液IgA濃度が上昇することが示唆された。
新規自己免疫疾患治療としての機能性人工タンパク質の創製とその最適化

本研究は、難治性自己免疫疾患の治療薬の開発を目指し、我々が創製したTNFR1指向性アンタゴニストTNF変異体(R1antTNF)の高機能化を目的とした。まず、ファージR1antTNF改変体ライブラリを作製し、アンタゴニスト活性が増強した変異体の探索を試みた結果、R1antTNFの配列は最適化されていた。さらに、体内安定性の向上のため、R1antTNFの3量体構造を一本鎖化したscR1antTNFを創製した結果、TNFR1結合選択性や生物活性を維持したまま、熱安定性が高まった。分岐型40-kDa PEG修飾を施すことで血中半減期も延長した。従って、本高機能化は治療応用に有用であることが示された。本研究は、難治性自己免疫疾患の新たな治療薬の開発を目指し、我々がこれまでに開発したTNFR1指向性アンタゴニスト(T2)を高機能化するため、アンタゴニスト活性及び体内安定性をさらに高めた新規T2改変体の創製を行うものである。本年度はまず、アンタゴニスト活性が増強したT2改変体を同定するため、T2で変異させた領域は温存し、T2とは異なるTNFR1接触面である30番台及び140番台の9箇所のアミノ酸を網羅的に変異させた新規ファージT2改変体ライブラリー(約5千万種類の多様性)を構築した。次に、このライブラリを用いて、T2を競合させた条件下でアフィニティセレクションを行い、TNFR1に対してT2と同等、もしくはそれ以上の親和性をもつファージクローンを一挙に濃縮した。このTNFR1結合性クローン集団の中からランダムに選択したモノクローンのアミノ酸配列を調べた結果、すべてT2と同じ配列であることが判明した。したがって、30番台及び140番台のアミノ酸は、TNFR1選択性において既に最適化されていることが確認された。また、体内安定性を向上させるための構造安定化技術として、T2の3つの単量体をペプチドリンカーで連結し、一本のアミノ酸鎖として発現させた一本鎖T2の作製を試みた。タンパク質発現系については、CHO細胞とHEK293細胞の2種類の哺乳類細胞を用いて発現量の比較を行い、HEK293細胞系を選択した。また、リンカー配列の最適化のため、3種類のGSリンカー配列による連結を試みた。その結果、いずれのリンカーを用いた場合でも、タンパク質発現量に差はなく、目的の分子量として問題なく発現することを確認した。新規ファージライブラリーの構築、及び一本鎖化構造安定化技術の検討について、当初の計画通りに進めることができたため。本研究は、難治性自己免疫疾患の新たな治療薬の開発を目指し、病態悪化の主要因である腫瘍壊死因子(TNF)の作用のうち、TNFR1を介した反応を特異的に阻害できるTNFR1選択的アンタゴニスト(T2)の高機能化を行うものである。T2は、抗体医薬と同等のTNF阻害作用を示すが、血中半減期が短い点が課題であった。平成29年度は、まず前年度に創製した一本鎖T2(scT2)の特性解析を行った。ペプチドリンカー長の異なる3種類のscT2(scT2-L1, L2, L3)を用いて、SPR法による各TNF受容体サブタイプへの結合親和性評価、LM細胞による生物活性評価、DSCによる熱安定性評価を実施した。その結果、いずれのscT2もTNFR1選択的な結合能及びアンタゴニスト活性は維持したまま、熱安定性が大きく向上したことが確認できた。分子モデリング解析から、一本鎖化のペプチドリンカーは、T2のTNFR1相互作用領域と離れたところに位置するため、受容体との結合性には影響することなく、一本鎖構造により単量体間の解離が抑制されたためと考えられた。また、生体内におけるscT2の血中半減期延長を目的にポリエチレングリコール(PEG)修飾について検討した。scT2は、一本鎖化により分子内のアミノ基がN末端だけとなり、効率的な分子修飾が可能となった。そこで、熱安定性が最も高かったscT2-L2を用いて、分岐型40kDa PEGを修飾した40-kDa PEG-scT2を作製した。LM細胞によるバイオアッセイ及びマウスに投与した際の血中動態を解析した結果、PEG修飾によるアンタゴニスト活性の低下はみられず、未修飾体に比べて血中半減期が延長した。以上、一本鎖化及びPEG修飾によるT2の構造最適化は、薬理効果に影響することなく、TNFR1アンタゴニストを高機能化でき、治療応用に有用であることが示された。

作製した一本鎖TNF変異体を用いて、レセプター結合性やアゴニスト・アンタゴニスト活性、熱安定性などの機能解析を行い、従来型T2との違いを詳しく調べる。また、体内安定性をさらに高めるため、ポリエチレングリコール(PEG)による分子修飾について検討し、構造の最適化を図る。これらの知見から、最適なTNF変異体構造を決定し、疾患モデルマウスを用いた薬理評価を行うことで、免疫疾患治療薬としての有用性を検証していく。創薬化学平成28年度途中に所属機関を変更することになり、当初予定していた学会への参加を中止したため、旅費に繰り越しが生じた。平成29年度の研究計画を推進するために使用する。
単一遺伝子異常による神経細胞死

各神経変性疾患の平成12年度の成果は以下のように要約される。【脊髄性筋萎縮症】NAIPの細胞特異的な発現にかかわる調節因子を同定した。NAIPの抗アポトーシス活性は酸化ストレス(ONOO)に特異的で、活性化にはストレス特異的に誘導されるプロテアーゼによるプロセッシングが必要であることが明らかになった(池田)。【ハンチントン病】病変型CAGリピートを有するハンチントン病遺伝子exon1の核内凝集体を精製し、構成成分としてヒストンコアタンパク質、hnRNP/HFにユビキチンが含まれていることを明らかにした(金澤)。病変型HD遺伝子(77CAG)ノックインマウスは、小脳を除いた脳組織全体でCAGリピートが伸長化して、組織全体でモザイク化していた。この現象は、線条体等で早期から観察され、週齢依存的に伸長化した。老齢マウスでは核内封入体が観察される等、ヒトHD患者との高い類似性が観察された(永津)。In vitro系を用いてCAGリピートの伸長複製を試みたが、異常複製は極めて低い頻度で起こりCAG特異的な増幅複製を再現することはできなかった。(黒沢)。内因性病変型HDトランスジェニックミニブタF1固体、2系統(雄1、雌1;現在3ヶ月齢、)が得られた。死産、若年死亡した3系統のF1固体について解析中(池田)。【歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症】伸長ポリグルタミン鎖とTAF130(TATA-bindingprotein-associated factor)が結合すること、この結合がcAMP-reponsive element-binding protein(CREB)-依存性の転写活性を強く抑制することを見いだした(辻)。【マシャド・ジョセフ病】MJDタンパク質の伸長ポリグルタミン特異的に結合する因子polyglutamine interactingprotein1:PIP1を精製・同定した。この分子の変異体は発現培養細胞において空胞形成と細胞死を引き起こす(垣塚)。MJD蛋白質はポリグルタミンの伸長の有無に関わらず、ゴルジ装置に凝集(coiled-coil領域が関与)した場合に強い細胞障害を起こす(西澤)。【優性遺伝性脊髄小脳変性症】新規の優性遺伝性運動失調症(1家系)SCA14遺伝子座、19q13.4を決定した(佐々木)。平成9年度の主要研究成果は、神経細胞生存・維持に関わる新規遺伝子機能の同定、さらにCAGリピート病遺伝子の特徴であるポリグルタミン鎖の伸長に着目して、当該ポリペプチドによる細胞毒性(細胞死の誘起)を培養細胞系を用いて明らかにしたこと等である。次に述べる各神経変性疾患遺伝子における研究成果と相まって、神経細胞障害および神経細胞生存・維持に関わる因子の推定と解析系開発の手掛かりが得られたと言える。これらの成果を踏まえて平成10年度には細胞・分子レベルでの解析が進むことが大いに期待される。各神経変性疾患遺伝子における研究成果の概要:【脊髄性筋萎縮症】NAIP遺伝子は神経細胞死の防御およびアポトーシスの抑制に関わる、今まで未同定であった新規の遺伝子である事をラット脳梗塞モデルを用いて明らかにした(池田)。【ハンチントン病】CAGリピート複製産物(大腸菌系)の構造と派生機構を明らかにした(黒沢)。ヒトハンチントン病異常遺伝子トランスジェニックマウスを作出、F2マウスを得てlineを確立した(永津)。ハンチントン病遺伝子座領域の全転写遺伝子地図の構築を完了した(池田)。【歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症】遺伝子産物をバキュロウイルスベクターを用いて大量発現させ、タンパクの部分精製に成功(金澤)。CAGリピートを有する部分cDNAの発現による細胞障害を明らかにした(辻)。【マシャド・ジュセフ病】ポリグルタミン鎖長を調節することによって遅発性疾患モデルマウスの作出に成功(垣塚)。精子での正常と異常対立遺伝子の分離比に偏りがあり、CAGリピート数に不安定性が認められた(西澤)。【優性遺伝性小脳皮質変性症および痙性対麻痺】小脳皮質変性症SCA6患者においてCACNL1A4遺伝子のCAGリピートの異常伸長を認めた。また、痙性対麻痺の責任遺伝子が染色体2番に存在する可能性を得た(佐々木)。平成10年度の特筆すべき成果は、CAGリピート病遺伝子の特徴である伸長ポリグルタミン鎖が細胞核内に凝集体を形成し細胞障害性を示すこと.脊髄性筋萎縮症責任遺伝子産物(NAIP)が生体内において脳神経細胞死を阻止すること等である.各神経変性疾患遺伝子における研究成果の概要:【脊髄性筋萎縮症】NAIP遺伝子の強制発現により、脳虚血による脳神経細胞死を阻止できること、NAIPの活性化にプロセシングと細胞核への局在が伴うことを明らかにした(池田).【ハンチントン病】CAGリピートに依存し、且つCAGリピート固有の複製が認められる大腸菌の系の開発に成功した(黒沢).ヒトハンチントン病異CAGリピート置換マウスを作出、F2マウスを得てlineを確立した(永津).ミニブタハンチントン変異遺伝子(伸長CAGリピート)を保持するトランスジェニックミニブタを作出した(池田).【歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症】責任遺伝子産物大量発現と、タンパクの精製に成功(金澤).

責任遺伝子産物の細胞内局在について、培養細胞の種類,ポリグルタミンの長さによって核内にも細胞質内にも存在しうることを見いだした(辻).【マシャド・ジョセフ病】ポリグルタミンの核内凝集体が神経細胞死の誘導に極めて重要な役割を果たしていることを明らかにした(垣塚).患者及びトランスジェニックマウスの生殖臓器におけるCAGリピートの動態を解析し、単一精子レベルで最も著明なリピート数のばらつきを認めた(西澤).【優性遺伝性小脳皮質変性症および痙性対麻痺】優生遺伝性小脳皮質変性症と診断された23家系について、その12家系にSCA6遺伝子のCAGリピートの異常伸長が認められた.さらに,本邦のSCA6には創始者効果のあると思われる結果を得た(佐々木).平成11年度の特筆すべき成果は、(1)CAGリピート溝の特徴である伸長ポリグルタミン鎖を有する異常タンパクは核内凝集体を形成しそれに伴って核構造変化なぴに核機能障害さらに細胞死を誘起することが示された、(2)ハンチントン病様病兆を呈するHDトランスジェニックミニブタ個体が得られた、(3)脊髄性筋萎縮責任遺伝子産物(NA1P〉の癸現調節領域が同定され、NAlPは限定された細胞死(ラジカル)を阻止する明らかになった、等である。各神経変性疾の原因遺伝子産物の機能解析における研究成果の概要脊髄性筋萎籍症【NAIPの発現調節に関わるcis-elementの全構造と細胞特異的発現調節因子(タンパク)を同定した。NA1Pは限定された細胞死を阻止し、かつ特異的なプロセシングが明らかになった(池田)ハンチントン病】ハンチンチンのエクソン1のみで形成される核内凝集体にヒストン3が含まれていることを見出した(金澤)。ノックイン(77CAG)ハンチントン病モデルマウスは生後20週令から脳特異的(特に線条体)にCAGリピートの不安定性を示すことが明かになった(永津)。HDトランスジェニツクミニブタのうち、生後4ヶ月から錐体街路系異常による旋回運動を呈する個体(雄)が得られた(池田)。CAGリピートDNA複製過程に特異的な複製型DNA構造を識別できる抗体ライブラリーの作製に成功した(黒澤)。【歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症】伸長ポリグルタミン鎖による細胞障害機構は、伸長ポリグルタミン鎖を有する変異タンパクの核内凝集体の形成に伴う核の機能障書による可能性を見いだした(辻)。【マシャド・ジョセフ病】ポリグルタミンは、核内のPMLbodyに凝集体を作り、SEK1-JNK細胞死kinaseカスケードが活性化されることを見いだした(垣塚)。ポリQ近傍のN末に核への移行シグナル、C末には核からの排出シグナルを確認した。さらにC末端はγ-tubulinとも相互作用して、microtubulus organizing centerに凝集体を形成させることが明らかになった(西澤)。【優性遺伝性脊髄小脳変性症】遺伝子異常が未同定であった優性遺伝性脊髄小脳変性症1家系について、その原因遺伝子のマッピングに成功した(佐々木)。各神経変性疾患の平成12年度の成果は以下のように要約される。【脊髄性筋萎縮症】NAIPの細胞特異的な発現にかかわる調節因子を同定した。
精神疾患患者への「看護アドボカシー」看護介入モデル構築に関する研究

本研究は、精神科看護師が捉える「看護アドボカシー」の場面と介入のための判断、その看護介入を明確にし、「看護アドボカシー」看護介入の構造化を図ることを目的とした。精神科領域の看護師21名に聞き取り調査を行い質的帰納的に分析した。結果は、患者と家族・地域住民、医療者間との意見・方針対立によるそれぞれの生活と安全の阻害、患者の自己決定権の阻害、患者・家族の病気受容の低さによる自分らしく生きる権利の阻害があった。財産権の阻害であった。患者自身へ症状コントロールや生活能力の確保に向けた介入、家族・地域住民の生活と安全を守るための看護介入と患者との仲裁と調整、家族・地域住民・医療者間の連携調整であった。精神科病院における「看護アドボカシー」実践を抽出し、その看護実践を整理・分類することで精神科における「看護アドボカシー」の看護介入モデルを構築することを目的とし、本年は患者アドボカシーの看護介入へつなぐ資料とするため、精神科看護師が捉える患者アドボカシーの場面と判断を明らかにした。2県7施設の精神科勤務5年以上の看護師21名を対象に半構成的面接を実施した。事例は39例(男性17名、女性22名)、病名は統合失調症圏内31例、感情障害4例、発達障害3例、摂食障害1例、生活の場は入院中30例、在宅7例、中間施設2例であった。【結果】<患者アドボカシーの場面>患者と家族の対立14例、患者と地域住民との対立3例、患者と地域の支援者との対立3例、患者と医療スタッフとの対立5例、隔離・身体拘束の葛藤2例、一般科の治療問題3例、治療上の問題5例、患者の治療拒否10例(重複有り)であった。<患者アドボカシー介入の判断>1.患者と周囲の人々との意見対立によるそれぞれの生活や安全の疎外、2.患者と医療者との方針対立による患者の選択や自己決定の疎外、3.本来受けられるべき医療や福祉を受ける権利の疎外、4.患者や家族の病気受容の低さが将来的に自分らしく生きる権利を疎外、5.治療や看護の不備による患者の自由の疎外、6.患者の財産権の疎外の6の主題が抽出された。【考察】患者アドボカシー看護介入の判断は、患者の意思や自己決定、生活や安全をはじめとする基本的な人権が疎外されていると意識した時であった。精神疾患患者は、思考・感情や行動に支障をきたし、コミュニケーション能力の障害もあるため、時に人としての人格や尊厳が保たれない事態に陥る。その状況から、看護介入にあたっては、患者と取り巻く人々との人間関係や、判断根拠となる倫理観への関心を抱くことが要求されることが示唆された。精神領域に勤務する熟練看護師に「看護アドボカシー」の判断と看護介入の実態を明らかにするため聞き取り調査を実施し、最終年度は、その看護介入を抽出し構造化することである。分析方法は質的帰納的内容分析を行った。結果:対象者は21名(男性6名、女性15名)であった。『精神科看護師の捉える看護アドボカシーの判断』のテーマ別に、【患者と周囲の人々との意見対立による生活や安全の阻害への看護介入】《患者の地域生活に向けたセルフケアレベル向上》《患者の地域生活に向けた症状コントロールへの参加義務》《患者の地域生活に向けた意思の後押し》《患者と家族・地域との対立関係改善》《家族・地域の人々の生活と安全確保の調整》《患者の地域生活に向けた看護職内と他職種間の連携調整》【患者と医療者との方針対立による自己決定の阻害への看護介入】《患者の自宅退院に向けた自己決定を支援》《患者の指向に対する自由意志を保証》《患者の治療に対する自己決定の尊重》【医療や福祉を受ける権利の阻害への看護介入】《患者が医療や福祉を受ける機会の調整》【患者や家族の病気受容の低さによる自分らしく生きる権利の阻害への看護介入】《適切な治療を受けることで病気のコントロール力を向上》【治療や看護の不備による自由の阻害への看護介入】《患者と家族・医療者の治療や看護への認識の違いを摺り合わせ調整》《看護職の葛藤を回避し患者の自由を確保》【テーマ6財産権の阻害】《患者の財産確保に向けた親族との調整》の14カテゴリー、36サブカテゴリーが抽出された。訪問看護師による看護アドボカシー介入として、9カテゴリー33サブカテゴリーが抽出された。これらを構造化した。考察:看護アドボカシー介入は、患者自身の持てる力を高めると共に、患者と家族・地域の人々との折り合いが付けられるように、周りの人々が連携しながら手立てを整えることが重要と考える。

患者自身へ症状コントロールや生活能力の確保に向けた介入、家族・地域住民の生活と安全を守るための看護介入と患者との仲裁と調整、家族・地域住民・医療者間の連携調整であった。本研究は、精神科熟練看護師への面接調査より、精神疾患患者への「看護アドボカシー」実践を抽出し、その看護実践を整理・分類することで精神疾患患者への「看護アドボカシー」介入モデルを構築することである。精神科熟練看護師21名に半構成的質問紙を用いた面接調査を実施し、質的帰納的分析を行った。その結果、協力者の概要:男性6名、女性15名の計21名、病棟勤務者17名(80%)、平均年齢44.5歳±7.51、精神科看護師歴平均14.1年±6.26、全看護師歴18.8年±7.55であった。事例の概要:男性18、女性21の合計39例。病名;統合失調症(妄想を含む)圏内31例、感情障害圏内4例、発達障害3例、摂食障害1例。事例の生活の場;入院中30例、在宅7例、中間施設2例。アドボカシーの場面(重複あり);患者ー家族の対立14例、患者ー地域住民との対立3例、患者ー地域の支援者との対立3例、患者ー医療スタッフとの対立5例、隔離・身体拘束の葛藤2例、一般科の治療拒否1例、治療上の問題(長期入院を含む)5例、患者の治療拒否(病気受容を含む)10例、合計43場面であった。アドボカシーの場面を分類すると、患者を取り巻く支援者に関する問題20、患者の治療に関する問題18、医療スタッフに関する問題5に分けられた。アドボカシーを実践する対象は圧倒的に統合失調症患者が多かった(約80%)。精神疾患の中でも、生活能力の低下や疾患による精神症状から暴力や奇異な行動等があるため、周囲との関係性が悪化していることが対人関係に支障を来し、アドボケイトを行う状況を作っていた。家族や地域住民、また地域の福祉施設の受け入れなど、周囲をいかに安心させて地域で生活できるようにするかが課題である。また、患者の治療拒否は精神疾患の特徴的なものでもあると言える。精神疾患患者に特徴的なアドボカシーの介入場面が明確となったと考えられる。21名の熟練看護師にインタビューを行いデータ収集は十分であると考えられる。現在看護介入への判断の部分は抽出し、論文作成中である。看護介入については、訪問看護師3名分を行っている。今後、入院中の患者に対するアドボカシー介入を分析する必要がある。データ収集は十分だと思われるが状況によっては、対象者に再度面接をする必要があるかもしれない。当初の計画は、熟練看護師20名からデータ収集を行う予定であったが、21名よりデータ収集を行った。データ収集の人数は目標に達しているが、分析がまだ十分とはいえないため、おおむね達成というレベルであると考える。今年度最終年として、残り18名分の看護介入を分析し、構造化する。面接内容をより充実させるために再面接をする可能性はある。その結果を報告書としてまとめる予定である。23年度のデータ収集した内容をGrounded Theory Approach法に基づき分析を行い、足りないデータについて約10名の熟練看護師の協力を得て、データ収集を行う。それらを分析し、精神科看護におけるアドボカシーの看護介入の構築化を図っていく予定である。看護介入を分析し、構造化し、報告書としてまとめる予定である。研究費は報告書作成費とともに再調査のための交通費、面接器具に使用する予定である。
ＳＮＸ２７によるＡＢＣＡ１の機能制御を介した抗動脈硬化作用の検討

Sorting nexin (SNX) 27によるATP-bindingcassette transporter A1 (ABCA1)の発現量制御をin vivoで実証するため、肝臓特異的SNX27ノックアウトマウスの作出に成功して解析を行ったが、その結果はin vitroとの乖離が見られ、これは細胞内局在の違いで説明できることを示唆する結果を得ている。進行性家族性肝内胆汁うっ滞症1型(PFIC1; Progressive familialintrahepatic cholestasis type 1)は、ATP8B1の遺伝子変異が原因となる希少難治性肝疾患である。当研究室では、PFIC1の新規治療候補薬としてフェニルブチレートを見出しており、今年度は、PFIC1に対するフェニルブチレートの有効性、安全性を検証すべく、PFIC1症例を対象とした探索的臨床研究を実施した。本研究への参加を希望するPFIC1患者のゲノムを解析し、遺伝子変異部位を同定するとともに、当該変異を導入したATP8B1を構築しのin vitro解析を行うことにより、本研究に適切な患者を選別した。本研究内容に関しては、臨床所見と合わせて論文化した。26年度が最終年度であるため、記入しない。これまで当研究室において、SNX27がMRP4と相互作用し、発現量制御に働くことを明らかにしていたが、その機序は不明であった。またMRP4の細胞膜発現量の制御機構についてはほとんど明らかとなっていないため、SNX27がその一端を担っていると考え、解析することとした。それによりSNX27がMRP4の細胞膜からの内在化過程に寄与し、分解を促進することを明らかとし、SNX27がMRP4の細胞膜発現量を負に制御する因子であることが示唆された(13.研究発表の雑誌論文)。MRP4は抗ガン剤などの薬物を細胞外に排出するトランスポーターであり、血球においてプリンアナログの活性代謝物による造血毒性を抑制する働きがあることが明らかとなっている。また生理活性物質であるcAMPを基質とし、細胞膜近傍の濃度を調整することでCFTRの機能制御に働いていており、薬物動態的観点のみならず生理学的観点からも重要性が示されてきている。生細胞イメージングによるABCA1の内在化過程におけるSNX27の機能解析では、イメージングの系の確立のためGFP・ABCA1を発現させたCOS-1細胞での検討を行ったところ、この細胞におけるSNX27のノックダウンの効果が明確に観察されなかった。これは以前に私が肝細胞由来培養細胞であり内因性にABCA1を発現するHuh7細胞で見られた結果を再現するものではなかったが、現在これが細胞内でのABCA1の発現レベルの違いによることを示唆する結果が得られており、この点については当初の計画を変更する必要があると考えられた。また肝臓特異的SNX27ノックアウトマウスの作出は順調に進んでおり、その解析によりノックアウトマウスの肝臓におけるABCA1の発現量が野生型マウスに比して上昇していたことから、Huh7細胞での結果を再現するとともに、SNX27によるABCA1の発現量制御が個体レベルで確認することができた。現在ABCA1の発現量変化に伴う機能変化があるかどうかを調べるため血液中のHDL-Cレベル等抗動脈化因子の変化について検討中である。本研究において、SNX27によるABCA1の発現量、機能制御を介した抗動脈硬化作用をin vivoで実証すること、またこの制御機構の特異性について検討し、新規抗動脈硬化症薬の創薬ターゲットとして提示することを目的としていたが、Liver SNX27 KOマウスの解析により、当マウスの肝臓において、ABCA1の発現量に大きな上昇は見られないことが確かめられた。また、ABCA1の内在化速度と、分解速度の比較において、内在化速度が遅いことから、ABCA1の発現量の制御における内在化過程の寄与が大きくないことが考えられた。進行性家族性肝内胆汁うっ滞症(PFIC)は原因遺伝子の違いにより、1型(PFIC1)、2型(PFIC2)と分けられるが、当研究室において、尿素サイクル異常症治療薬4-PBが、PFIC2の原因遺伝子であるBSEPの発現量を上昇させることが示されており、昨年に臨床医との共同研究で、探索的臨床試験を行い、4-PBがPFIC2に著効を示すことを明らかにした。その中で私は、当試験に参加したPFIC2患者の遺伝子解析と変異型BSEPの機能解析と4-PBの作用の検討、また肝生検サンプルを用いた解析を行い、得られた結果と上述の臨床所見と合わせて、4-PBがBSEPの発現量上昇を介してPFIC2の治療効果があるというコンセプトを証明する内容を論文化した((1)学会誌等への発表の番号1.)。PFIC1については、ATP8B1の機能不全によりBSEPの機能が抑制されることが原因と考えられていることから、同様にBSEPの発現量上昇による治療効果がある可能性が考えられたため、こちらも臨床試験を行っており、その結果については共同研究者との医師と共同で論文をまとめ、現在投稿中である。進行性家族性肝内胆汁うっ滞

症1型(PFIC1; Progressive familialintrahepatic cholestasis type 1)は、ATP8B1の遺伝子変異が原因となる希少難治性肝疾患である。当研究室では、PFIC1の新規治療候補薬としてフェニルブチレートを見出しており、今年度は、PFIC1に対するフェニルブチレートの有効性、安全性を検証すべく、PFIC1症例を対象とした探索的臨床研究を実施した。本研究への参加を希望するPFIC1患者のゲノムを解析し、遺伝子変異部位を同定するとともに、当該変異を導入したATP8B1を構築しのin vitro解析を行うことにより、本研究に適切な患者を選別した。本研究内容に関しては、臨床所見と合わせて論文化した。26年度が最終年度であるため、記入しない。SNX27によるMRP4の細胞膜発現量制御機構を解析し論文としてまとめられたこと、またSNX27によるABCA1の発現量制御が細胞レベルにとどまらず、肝臓特異的SNX27ノックアウトマウスを用いた検討から個体レベルでも見られたことが大きな進展であった。これはSNX27とABCA1の相互作用を阻害することによってABCA1の発現量制御を介した抗動脈硬化作用の増強を行うという、当初のスキームの実現可能性を示唆する結果であった。一方生細胞イメージングを用いたABCA1の内在化過程に対するSNX27の機能解析では、実験系の問題があり予定通りの進展とはいかなかったことからこの評価とした。SNX27によるABCA1の発現量制御は細胞レベルでは見られるが、マウス個体レベルではSNX27のノックアウトのABCA1の発現量に対する影響は小さいことを明らかにした一方、遺伝性の希少疾患であるPFIC2に対する治療候補薬として当研究室で見出してきた4PBの有効性を、培養細胞を用いた解析及び臨床試験における検体の評価を行うことで証明し、PFIC2の内科的治療法の確立に重要な知見を得ることに成功したことから上記の評価とした。肝臓特異的SNX27ノックアウトマウスを用いた解析を進め、ABCA1の機能上昇を確認するため血中のHDL-Cレベルやその他抗動脈硬化因子の変化の有無について調べていくとともに、MRP4を含むSNX27と相互作用することが明らかにされているタンパク質の発現変化について検討し、それらの変化による影響を考え個体レベルでのフェノタイプ解析を行う。生細胞イメージングを用いたABCA1の内在化過程に対するSNX27の機能解析では、ABCA1の過剰発現系の問題点が明らかになったことから、内因性のABCA1を抗体標識することでイメージングを行う手法を検討する。SNX27を標的としてABCA1の発現量制御を介して抗動脈硬化作用を増強させることを当初の狙いとしていたが、これまでに行ったSNX27の肝臓特異的ノックアウトマウスの解析で、当マウスにおけるABCA1の発現量に野生型との有意な差が見られなかったことから、計画変更の必要性が生じることとなった。一方で、遺伝性の希少疾患であるPFIC1の原因遺伝子であるATP8B1がABCA1の発現量制御に関与することを、マウス初代培養細胞を用いたノックダウンアッセイから明らかとしており、ATP8B1が欠損しているPFIC
CRISPRスクリーニングによるがん微小環境下での浸潤関連遺伝子の網羅的解析

スクリーニングの基盤整備のためゲノム編集を効率化させる新規技術を開発し、Local Accumulation of DSB repair molecules (LoAD)と命名した。これは、ゲノム編集を適用する領域にDNA修復因子を効果的に集積させることによって、目的の遺伝子改変効率を上昇させる技術である。同法の開発によって、培養細胞における正確な遺伝子挿入(ノックイン)効率の上昇や、同時多重ノックインの実用化、さらに小規模な塩基欠失を優先的に誘導することが可能になった。またこれらの成果については、筆頭著者として論文をNature Communications誌に発表を行なった。本研究に用いる乳がん細胞株は遺伝子導入効率が低かったが、LoAD法の開発によってスクリーニングに関連した改変細胞を効率的に樹立する環境整備が完了したので、続いてスクリーニングに使用するウィルスベクターの乳がん細胞株における遺伝子導入効率について評価及びCas9タンパク質を恒常的に発現する乳がん細胞株の作製を実施した。まず、乳がん細胞であるMCF7とMDA-MB-231におけるsgRNAライブラリー及びCas9恒常発現株作製用のレンチウィルスベクターの力価評価を行った。これについては、ウィルスベクターを導入した乳がん細胞に最適な抗生物質を処理し、生存細胞の数を測定および比較することによって実施した。また算出した力価に従ってCas9恒常発現用ベクターを乳がん細胞株に導入し、Cas9タンパク質恒常発現株を作製した。以上の成果により、スクリーニングに関連した環境整備が完了した。がん細胞の増殖や浸潤は、がん細胞への蓄積される遺伝子変異とその周囲を取り囲む微小環境との相互作用によって促進されるが、これらを詳細に解析する手法は極めて限定的だった。そこで本研究では、ゲノム編集技術であるCRISPR-Cas9を用いた全ゲノムスケールのノックアウトスクリーニングによって、全ての遺伝子にくまなく変異が導入されたがん培養細胞のライブラリーを作製後、様々な環境下で細胞浸潤アッセイを実施することで、増殖や転移能の上昇に関連した遺伝子変異を網羅的に同定する。本年度は、ノックアウトスクリーニングの基盤整備のため、培養細胞における高効率な遺伝子改変法の効率化の確立を進めた。本研究に利用する乳がん細胞株(MCF7, MDA-MB-231)は、現状でトランスフェクション効率並びにノックイン効率が芳しくなく、スクリーニングのための細胞株を効率的に樹立を実現する必要があった。そこで、CRISPR-Cas9のsgRNAに対して、RNA結合タンパク質であるMS2コートタンパク質の認識配列をループに組み込むことで、MS2タンパク質と融合した修復遺伝子が集積することを利用し、二本鎖切断(DSB)末端周辺にDSBの修復遺伝子を効果的に局在化させた。これにより、ノックインを含めた様々な遺伝子改変効率を数倍上昇させることを可能にした。また、薬剤選抜を介さず3箇所の同時ノックイン細胞株を効率的に樹立した。これらの成果は、がん細胞のスクリーニングに先立つ遺伝子操作をより複雑かつ高効率に組み上げることを可能にした。これらの研究成果について、神戸で開催されたConBio2017や、アメリカで開催されたKeystone symposiaで既に発表を行なっている。さらに、研究概要に記載した培養細胞におけるノックインの効率化についての研究成果を、単独筆頭著者としてNature姉妹誌に投稿中である。これらの成果は、次年度の研究における基盤となるものであり、現時点において研究が順調に進展していると考えられる。次年度は、本年度に確立した技術基盤を更に拡大すると共に、がん細胞でのスクリーニングを展開していく予定である。具体的には遺伝子ノックインの更なる効率化に加えて、レンチウィルスベクターに搭載したsgRNAライブラリーのがん細胞への適用、並びにスクリーニングを実施する。これによって、がん浸潤もしくは転移に関与する遺伝子の網羅的な同定を行うと同時に、遺伝子変異と細胞外刺激との相互作用がもたらす浸潤能力の変化を解析する。これらの実験に関しては、スクリーニングの適用から遺伝子の同定までの全行程が数ヶ月で完了するため、十分に余裕を持って研究課題を達成することが可能である。当該年度における細胞培養試薬の節約が功を奏し、これらの購入を約一万円分削減することができた。

また、細胞培養試薬は消費期限が短いため、前もって購入するよりも、これを節約して次年度のウィルスベクターやDNA解析用の試薬の購入に当てることで効率的に資金運用する計画である。
対人不安変容のための認知行動的介入技法バッテリの最適化に関する研究

本研究の目的は,対人不安傾向者の症状のパターンと,認知行動療法技法の最適な組み合わせを探ることであった.第1実験では,対人不安傾向を持つ男子学生18名に実験への協力を依頼した.異性面接者による面接を受けるという対人的ストレス課題において,生理的変化,主観的不安感,外顕行動面の混乱が測定された.18名は,DITS-SAの得点に基づいて,上記被験者は,認知の歪みと非合理性の優位群(H-DITS群)と非優位群(L-DITS群)に分けられ,3週間のリラクセーション訓練期間のあと,再度ポストテストとし,プリテストと同じ構成の対人ストレス課題において,各指標が測定された.その結果,一部の生理指標において,H-DITS群はL-DITD群よりもリラクセーションと脱感作訓練の練習効果が小さいことが確認された.第2実験では,対人不安傾向を持つ大学生に協力を依頼し,DITS-SA得点に基づいて,上記被験者を歪曲・非合理性高群と低群に分けた.対人的ストレス課題におけ,生理的変化,主観的不安感,行動面の混乱の指標が測定された.これをプリテストとし,3週間の自律訓練法訓練期間のあと,再度ポストテストとし,プリテストと同じ構成の対人ストレス課題において,各種データが測定された.その結果,一部の生理指標において,歪曲・非合理性低群の自律訓練の練習効果がより大きいことが確認された.以上より,認知的な歪みや合理的でない認知が高い対人不安傾向者においては,リラクセーションのみでは効果が十分ではなく,認知修正の介入が平行して行われる必要があると考察された.本研究の目的は,対人不安傾向者の症状のパターンと,認知行動療法技法の最適な組み合わせを探ることであった.第1実験では,対人不安傾向を持つ男子学生18名に実験への協力を依頼した.異性面接者による面接を受けるという対人的ストレス課題において,生理的変化,主観的不安感,外顕行動面の混乱が測定された.18名は,DITS-SAの得点に基づいて,上記被験者は,認知の歪みと非合理性の優位群(H-DITS群)と非優位群(L-DITS群)に分けられ,3週間のリラクセーション訓練期間のあと,再度ポストテストとし,プリテストと同じ構成の対人ストレス課題において,各指標が測定された.その結果,一部の生理指標において,H-DITS群はL-DITD群よりもリラクセーションと脱感作訓練の練習効果が小さいことが確認された.第2実験では,対人不安傾向を持つ大学生に協力を依頼し,DITS-SA得点に基づいて,上記被験者を歪曲・非合理性高群と低群に分けた.対人的ストレス課題におけ,生理的変化,主観的不安感,行動面の混乱の指標が測定された.これをプリテストとし,3週間の自律訓練法訓練期間のあと,再度ポストテストとし,プリテストと同じ構成の対人ストレス課題において,各種データが測定された.その結果,一部の生理指標において,歪曲・非合理性低群の自律訓練の練習効果がより大きいことが確認された.以上より,認知的な歪みや合理的でない認知が高い対人不安傾向者においては,リラクセーションのみでは効果が十分ではなく,認知修正の介入が平行して行われる必要があると考察された.不安障害のある者の症状のパターンと、認知行動療法の各技法の最適な組み合わせについて明らかにすることが、本研究の目的であった。まず、大学生における対人不安傾向の実験心理学的測定のための装置(皮膚温、皮膚電気活動、心拍率および最低-最高血圧)を新潟大学人文学部実験室内に設置し、データ測定ユニットを介してオンラインでパーソナルコンピュータに出力、ファイルとして磁気記録するシステムを完成させた。次に、対人不安の行動評定法、および対人場面における認知的歪みと非合理性変数の評価法の開発を行った。前者に関しては、画像記録装置を購入して、これに記録された場面から数値化するシステムをつくった。後者に関しては、オリジナルな尺度(DITS)を作成し、妥当性を検討した。実験では、新潟大学の学生から対人不安傾向を持つ者を対人不安傾向尺度によってスクリーニングした上で研究への協力を依頼し、すでに作成した尺度(DITS)の得点に基づいて、上記被験者を歪曲・非合理性優位群と非優位群に分けた。初対面の面接者の面接を受けるという対人的ストレス課題におけ、生理的変化、主観的不安感、行動面の混乱の指標が測定された。これをプリテストとし、3週間の自律訓練法訓練期間のあと、再度ポストテストとし、プリテストと同じ構成の対人ストレス課題において、各種データが測定された。さらに、実験群(2)×プレ/ポストテストの、2要因の分散分析などによって、検定された。上記実験の結果、一部の生理指標において、非優位群において自律訓練の練習効果がより大きいことが確認された。つまり、認知的な歪みや合理的でない認知が高い対人不安傾向者においては、自律訓練法の効果が上がりにくく、認知修正の介入が平行して行われる必要があると考察された。

本研究の目的は,対人不安傾向者の症状のパターンと,認知行動療法技法の最適な組み合わせを探ることであった.大学生303名から,対人不安傾向を持つ者を対人不安傾向尺度(SADS,FNE)によって男子学生18名がスクリーニングされ,実験への協力が依頼された.異性面接者による面接を受けるという対人的ストレス課題におけ,生理的変化,主観的不安感,外顕行動面の混乱が測定された.また,18名は,DITS-SAの得点に基づいて,上記被験者は,認知の歪みと非合理性の優位群(H-DITS群)と非優位群(L-DITS群)に分けられた.これおプリテストとし,3週間のリラクセーション訓練期間のあと,再度ポストテストとし,プリテストと同じ構成の対人ストレス課題において,各指標が測定された.さらに,実験群(2)×プレ・ポストテスト×測定回数の,3要因の分散分析などによって効果が検討された.上記実験の結果,一部の整理指標において,H-DITS群はL-DITS群よりもリラクセエーションと脱感作訓練の練習効果が小さいことが確認された.つまり,認知的な歪みや合理的でない認知が高い対人不安傾向者においては,リラクセーションのみならず,認知修正の介入が必要であることが示唆された.
多機能性酵素プラスミンに対する活性中心志向型阻害剤の分子設計

プラスミン(PL)は線溶系の中心的酵素であり、その阻害剤は止血剤として使用されてきた。PLは線溶系以外の系の種々タンパク質を分解し、ガンの転移や浸潤、炎症性疾患に関わっていることが示唆されている。本研究で、我々はPL阻害剤がマウスにおける炎症を和らげ生存率を改善することを示した。また従来からあるPL阻害剤の構造を変換してより強力なPL阻害剤を得ることができた。プラスミン(PL)は血栓除去に関わる線溶系の主要因子であり、血管内外に形成されたフィブリン塊を分解して血栓を除去する。PLはフィブリン塊以外のタンパク質、たとえばフィブロネクチン、ラミニンなど細胞外基質を分解し、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMPs)の活性化に寄与することも知られている。よってPLは、出血性疾患のみならず、炎症や、癌の増殖や転移などの病態においても重要な役割を果していることが示唆されている。従って特異的PL阻害剤は、これら病態におけるPLの役割の解明や、病態の改善に有用であると考えられる。小分子PL阻害剤としては、トラネキサム酸(Tra)やTraの誘導体であるYO-2が知られている。PLとYO-2の複合体の構造を計算化学的手法により解析したところ、Traのアミノ基はS1ポケットと、Tyr(OPic)はS2 siteと、さらにオクチルアミド(OA)分子は疎水性に富んだS1' siteと相互作用していることが明らかになった。本年度の研究では、PLのS2 siteがウロキナーゼなど他のセリン酵素と比較して広く拡がっているのに注目した。すなわち、P2残基Tyrの水酸基にピコリル基より大きい分子を導入するとPLは許容できるが、一方ウロキナーゼは許容できないため、結果としてPLに選択性的な阻害剤が得られると推測し合成を実施した。合成した化合物の中で、ピリジン環をキノリン環に置換した化合物1が最も強いPL阻害活性を示した(IC50 = 0.22 microM)。化合物1は、YO-2 (IC50 = 0.53 microM)より2.4倍強力にPLを阻害し、ウロキナーゼとの選択性は35倍向上した。これによりP2残基の伸長は阻害活性と選択性の向上に有用であることが示された。構造活性相関研究により以下のことが明らかになった:1)水酸基の伸長に用いる残渣は芳香族が好ましく;2)その芳香環の伸長に用いる残基は芳香族でも脂肪族でもよく;3)伸長する方向はo位よりm-またはp-位が好ましい。プラスミン(PL)は血栓除去に関わる線溶系の主要因子として知られている。近年我々は、出血性疾患のみならず、炎症や癌の増殖や転移などの病態におけるPLの役割に注目ている。すなわち、PL阻害剤を設計・合成して、得られた阻害剤を使用して病態時のPLの役割を解明し、臨床利用へ応用することを目指している。この観点から、東京大学医科学研究所・服部准教授との共同研究をすすめ、急性移植片対宿主疾患(GVHD)モデルマウス【Sato, et al., Leukemia (2015)】や潰瘍性大腸炎モデルマウスにおけるPL阻害剤の効果を検討した【Munakata, et al., Gastroenterology (2015生存率または病態の改善が見られ、特異的PL阻害剤は上記病態におけるPLの役割の解明や、病態の改善に有用であることを示すことができた。上記実験ではPL阻害剤として以前我々が開発したYO-2を使用した。本年は、阻害活性と溶解性を改善することを目的として、YO-2分子中のオクチルアミド(OA)分子のアルキル直鎖(オクチル)に酸素を導入し、酸素の導入位置を変換した。さらにアミド結合をエステル結合に変換した。これら変換により溶解性は改善されたが、阻害活性は低下し、YO-2より強い阻害活性を示す化合物は得られなかった【Tsuda, et al, PeptideScience 2014 (2015)】。次に、アルキル直鎖(オクチル)をさらに伸張し、その先端にTyr, Lys, Alaを結合した化合物群を合成した。アルキル基を伸ばすと阻害効果が上昇し、21原子数まで伸ばし、その先端にTyrを結合した化合物は、YO-2より強いPL阻害活性(IC50 = 0.19 μM)を示した。プラスミン(PL)は線溶系の主要因子として機能している。PLはフィブリン塊以外のタンパク質にも作用し、MMPsを活性化してガンの浸潤や転移、さらに炎症を促進していると考えられている。我々は順天堂大学医学部・服部准教授との共同研究により、PL阻害剤が炎症性疾患治療薬として有望であることを示してきた。今年度はPL阻害剤として我々が開発したYO-2を基盤構造として、さらに阻害活性を向上させることを目的として、YO-2分子中のアルキル直鎖(オクチル)をωーアミノ酸に変換した。これら変換により疎水性が上昇し、それにともない阻害活性も向上し(IC50=0.17 μM)、YO-2より3倍程度強い阻害活性を示す化合物が得られた(化合物1)。しかし、リンカーの原子数が24となるとIC50値が100 μM以上となり(化合物2)、長すぎるアルキル鎖は許容されないことが示された【Tsuda et al, Peptide Science 2015 (2016)】。

次に、YO-2分子中のトラネキサム酸(Tra)の1)シクロヘキサン環をベンゼン環へ置換し、2)アミノ基の除去を試みた。これら化合物のうち、P1残基としてTraの換わりにアミノメチル安息香酸を導入した化合物(3)は、YO-2には及ばないながら最も強力なPL阻害(IC50=0.92 μM)を示した。しかし、アミノ基をもたない各種クロロチオフェンカルボン酸等を導入した化合物は、1,000 μMでもPLを阻害しなかった。ミクロプラスミンとYO-2およびクロロチオフェンカルボン酸を導入した化合物(4)の相互作用をモデリング実験により比較した。YO-2のTraのアミノ基はAsp735の近傍にあり、一方化合物(4)はAsp735と相互作用せず、またFXaでみられたクロロ原子のTyr774との相互作用もみられなかった。クロロ原子をもっとS1ポケットの奥まで挿入するデザインが必要であることが示唆された【津田ら、日本薬学会136年会、横浜】。プラスミン(PL)は線溶系の中心的酵素であり、その阻害剤は止血剤として使用されてきた。PLは線溶系以外の系の種々タンパク質を分解し、ガンの転移や浸潤、炎症性疾患に関わっていることが示唆されている。本研究で、我々はPL阻害剤がマウスにおける炎症を和らげ生存率を改善することを示した。また従来からあるPL阻害剤の構造を変換してより強力なPL阻害剤を得ることができた。まず新規化合物の合成については、YO-2の構造をもとにしてP1'残基の構造変換を行い、YO-2より強いPL阻害活性(IC50 = 0.19 μM)を示す化合物を得た。従来から疎水性に富んだS1' siteと相互作用しているとされていたアルキル直鎖(オクチル)をさらに伸張し、または短縮し、疎水性相互作用の寄与を検討したばかりでなく、その先端にπ-π相互作用または静電気相互作用できる残渣を配して、相互作用点を増やすことを意図したものである。阻害剤を使用した病態時のPLの役割の解明や、臨床利用へ応用する点については、急性移植片対宿主疾患(GVHD)モデルマウスや潰瘍性大腸炎モデルマウスを使用し、PL阻害剤が病態を改善することを示すことができた。PL阻害剤の腹腔内投与により好中球やマクロファージが減少すること、炎症性サイトカインやケモカインが減少することを示し、PLと炎症性疾患の関わり合いも明らかとなりつつある。さらに、オーストラリアのグループとの共同研究によりミニプラスミンとPL阻害剤のX-線構造解析がすすんでおり、それに基づく新しい分子設計も可能である。以上より、概ね計画通りに進展していると判断している。医薬品化学1)P1、P1'残基の構造変換を試みる:P1残基の塩基性基のために膜透過性が低下し、経口投与は困難である。塩基性基の静電気的相互作用をπ-ハロゲン相互作用等で代替し、脂溶性の向上を図る。P1'残基については、アルキル直鎖(オクチル)をFactor XIaで報告されたヘテロ環に変換することを試みる。2)PL阻害剤の前臨床実験を実施する。すなわち、YO-2を腹腔内投与し、極量投与、肝排泄、腎排泄の検討を行う。次に、潰瘍性大腸炎モデルマウスにYO-2を腹腔内投与し、炎症性疾患におけるPLの関与を検討する。YO-2より優れたPL阻害剤が得られたら、同様の実験を実施する。YO-2の構造をもとにして、年次P1、P2ならびにP'1残基の構造変換を行い、活性と選択性の向上を目指すことを計画した。
多相・不整形地盤の非定常周波数応答特性による局所的特異応答発生に関する研究

本研究では、1995年兵庫県南部地震の際のいわゆる「震災の帯」が出現した背景をより根本的に検討するために、山側岩盤部および海側液状化部の動特性がどのように相互に影響しあうのか、さらに入力強度と地盤堆積の不整形性との相互の兼ね合いが「震災の帯」をどのように形成していくのか、を解析の目標に立て、入力には神戸ポートアイランド-32mで記録された地震波を用い、地盤モデルとしては、基本地盤モデルと神戸地盤モデルについて非線形有効応力解析を行った。その計算プログラムには、開発した吸収境界を設置したが、以下のようなことが解明された。1.先ず、表層地盤モデル内で、人為的な境界よりの反射波を抑えるための吸収境界条件を開発・導入して、小領域計算を可能とし、その有効性を示した。2.不整形な地盤構成では、液状化による地盤剛性の急変のため、表層地盤の動特性の1つである固有周期の伸びおよび加速度周波数伝達関数の劣化とその非線形性が顕著に現れるようになる。すなわち、地点ごとの周波数応答特性がローパスフィルターに変身していくことが分かった。3.隣接する地盤の境界面付近の動特性には、両地盤の硬軟度が大きいときは、硬い地盤の影響が強く現れ、逆に両地盤の物性が近いと双方の影響が現れる。4.入力の増大につれ、表層地盤の海岸埋立部では液状化の進行が、加速度応答の低下を招き、そのため内陸部の地層境界面露出部(不整形部)あたりに加速度応答が集中する強震帯が現出する。この"震災の帯"現象は、神戸の地盤と最大加速度5.4m/s^2の神戸地震波との組合せという必然性があって得られたものであるが、地盤構成は沿岸域のどの都市にも見られることから、他都市でも再現しうるものであることが分かった。本年度は、基盤と表層地盤における地震波動の伝達特性が、不整形堆積と埋設部の液状化の相互影響等に大きく依存することを、地盤モデルの地形的特性と物性特性により、基礎的な検討を行う。そのため、表層地盤は基本的に水で飽和した2相系媒体とし、これを非線形有効応力解析プログラム(NUW2)により液状化まで対応するが、入力は基盤より上方に神戸地震波(ポートアイランド記録波)を用いた。1.先ず、基盤-表層地盤系モデルを設定する際には、人為的な境界よりの反射波を抑えるために、吸収境界条件を導入し、これを地盤モデル左右の境界に付加したが、これの吸収効果とその有効性について示した。(11.研究発表の1.)。これにより、希望精度に対応した地盤モデルの設定が可能となり、記憶容量と計算時間の大幅な節約がはかれ、この種の問題はほとんどがパソコンで処理しうることを示した。2.不整形な地盤構成では、液状化による地盤剛性の急変のため、表層地盤の動特性の1つである固有周期の低下及び加速度周波数伝達関数の劣化とその非線形性が顕著に現れるようになる。このことについては、本研究費の外国旅費の使用により、国際会議において発表した(11.研究発表の3)。3.非液状化層と液状化層の隣接部では、相互の影響が現れる。すなわち、液状化層の若干の硬化と非液状化層の若干の軟化による動特性の変化が現れ、さらに、その非定常性も出てくる。本年度は、地盤モデルとして、1995年兵庫県南部地震の際の"震災の帯"を横切り海岸埋立地までを含む約1.5kmの神戸市の断面を複数本準備した。

この実地盤について、基盤と表層地盤における地震波の伝達特性が、不整形堆積と埋立部の液状化の相互影響等に大きく依存することを、地盤モデルの地形的特性と物性特性により、具体的な検討を行う。そのため、表層地盤は基本的に水で飽和した2相系媒体とし、これを非線形有効応力解析プログラムにより液状化まで対応するが、入力は基盤より上方に神戸地震波(ポートアイランド記録波)を用いて次の結果を得た。1.隣接する地盤の境界面付近の動特性は、両地盤の硬軟度が大きいときは、固い地盤の影響が強く現れ、逆に両地盤の物性が近いと双方の影響が現れる。2.液状化に伴う地盤要素の剛性が急速に低下するため、地盤の動特性の一つである固有周期の非定常性となって顕著に現れる。すなわち、地点ごとの周波数応答特性がローパスフィルターに変身して行くことが分かった。3.神戸地震波の最大振幅を10galから540galまで変化させて入力すると、表層地盤の海岸埋立部では液状化の進行のため加速度応答が入力に応じて低下していき、そのため内陸部の地層境界面露出部(不整形部)あたりに加速度応答が集中する区域(震度7区域)が現出することが分かった。この"震災の帯"現象は、神戸の地盤と540gal神戸地震波の組合せという必然性があって得られたものであるが、地盤構成はどの都市にも見られるものであることから、他都市でも再現しうるものであることが分かった。