hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体肺移植における虚血再灌流肺傷害に対する体外循環後血液濾過法の効果

岡山大学は平成10年に日本で初めての肺移植を施行し成功して以来、平成19年3月までの9年間に57例(内47例は生体部分肺移植)の肺移植を施行した。我々は麻酔および術後集中治療管理を担当し、生存率は国内外で最高水準にある。しかしながら、多くの症例において移植直後から術後数日間にかけて虚血再灌流傷害が原因と考えられる呼吸不全が発生し、1週間縲恊買阜獅フ人工呼吸療管理が必要である。虚血再灌流傷害は肺移植後の死亡原因の大きな一つであり、病態は十分に解明されておらず予防方法も確立されていない。また、ほとんどの生体肺移植では人工心肺の使用が不可欠であり、人工心肺の使用により肺傷害が発生することが避けられない状況にある。近年、開心手術において、人工心肺後に体外への水分除去とサイトカインおよび炎症性蛋白の除去を目的として血液濾過法(Modified Ultrafiltration、以下MUF)が用いられ始めている。MUFは開心術後の呼吸および循環系の改善が報告されている。しかし、肺移植における使用報告はみられず、効果は解明されていない。我々は、肺移植後の呼吸および循環動態の変化と血中炎症性サイトカイン濃度を測定し虚血再灌流傷害に対するMUFの効果を検討した。血中のインターロイキン6と好中球エアラスターゼは人工心肺中に有意に上昇し、人工心肺終了後のMUF後においても好中球エラスターゼは高値が持続しインターロイキン6は終了後さらに増加した。MUFはインターロイキン6の上昇を有意には抑制せず、インターロイキン8や好中球エラスターゼの血中濃度を有意に低下させる効果も認められなかった。しかし、MUF施行により血行動態は改善し移植後のグラフト肺機能も良好に保たれた。生体肺移植手術において、人工心肺後の血液濾過(MUF)は、人工心肺および移植後の再灌流肺傷害を軽減させる効果を有することが示唆された。岡山大学は平成10年10月に日本で初めての肺移植を施行し成功して以来、平成19年3月までの9年間に57例(内47例は生体部分肺移植)の肺移植を施行し、生存率は国内外で最高水準にある。我々は麻酔および術後集中治療管理を担当しているが、多くの症例において移植直後から術後数日間にかけて虚血再灌流傷害が原因と考えられる呼吸不全が発生し、1週間数ヵ月の人工呼吸療管理が必要である。残念ながら2例を再灌流傷害に起因する呼吸不全にて失った。この虚血両灌流障害は肺移植後の死亡原因の大きな一つであり、病態は十分に解明されておらず予防する方法も確立されていない。再灌流肺傷害の発生や増悪の過程において、炎症性サイトカイン(インターロイキン-1,2,6,8,10,18、Tumor necrosis factor-α(TNF-α)など)と好中球エラスターゼが関与することが示唆されている。我が国における多くの肺移植患者は重篤であり移植に際し人工心肺を必要とするが、人工心肺により炎症性サイトカインやエラスターゼが活性化し臓器障害を増悪させている可能性がある。近年、開心事術において、人工心肺後に体外への水分除去とサイトカインおよび炎症性蛋白の除去を目的として血液濾過法(Modified Ultrafiltration、以下MUF)が用いられ始めている。

我々の研究目的は,肺移植後の虚血再灌流傷害におけるMUFの効果を移植後の呼吸循環動態と炎症性サイトカイン・好中球エラスターゼの血中濃度変化により判定し、再灌流傷害移植肺の病態と治療効果を検討することであり、平成18年度は8例の生体部分肺移植を実施し、平成17年年度は、さらに多くの肺移植を計画しており、研究成果を集計し解析する予定である。平成18年10月に米国麻酔学会(シカゴ)においてこの研究成果の一部を発表し討議を行った。岡山大学は平成10年10月に日本で初めての肺移植を施行し成功して以来、平成19年3月までの9年間に57例(内47例は生体部分肺移植)の肺移植を施行し、生存率は国内外で最高水準にある。我々は麻酔および術後集中治療管理を担当しているが、多くの症例において移植直後から術後数日間にかけて虚血再灌流傷害が原因と考えられる呼吸不全が発生し、1週間数カ月の人工呼吸療管理が必要である。残念ながら2例を再灌流傷害に起因する呼吸不全にて失った。この虚血再灌流傷害は肺移植後の死亡原因の大きな一つであり、病態は十分に解明されておらず予防する方法も確立されていない。再灌流肺傷害の発生や増悪の過程において、炎症性サイトカイン(インターロイキン-1,2,6,8,10,18、Tumor necrosis factor-α(TNF-α)など)と好中球エラスターゼが関与することが示唆されている。我が国における多くの肺移植患者は重篤であり移植に際し人工心肺を必要とするが、人工心肺により炎症性サイトカインやエラスターゼが活性化し臓器障害を増悪させている可能性がある。近年、開心手術において、人工心肺後に体外への水分除去とサイトカインおよび炎症性蛋白の除去を目的として血液濾過法(Modified Ultrafi!tration、以下MUF)が用いられ始めている。MUFは開心術後の呼吸および循環系の改善が報告されている。しかし、肺移植における使用報告はみられず、効果は解明されていない。我々の研究目的は,肺移植後の虚血再灌流傷害におけるMUFの効果を移植後の呼吸循環動態と炎症性サイトカイン・好中球エラスターゼの血中濃度変化により判定し、再灌流傷害移植肺の病態と治療効果を検討することであり、平成18年度は8例、平成19年年度は4例の生体部分肺移植を実施し、現在研究成果を集計し解析している。
腸管上皮幹細胞の純化・解析と炎症性腸疾患に対する新しい再生治療法の開発

腸管上皮の幹細胞を同定し、その幹細胞を特徴づけるマーカーを見いだし、全能性幹細胞あるいは造血幹細胞から上皮幹細胞への分化過程を追究し、胚性幹細胞、上皮幹細胞を損傷粘膜に移入することにより腸管上皮を再生する治療法を開発することを目的とした。まず、hoechst33342染色を用いることにより、腸管上皮幹細胞の純化を試みた。マウス腸管より採取した腸管上皮細胞よりSP細胞を解析したところ、腸管上皮においてSP細胞の存在が確認された。腸管上皮幹細胞の多く存在する陰窩上皮ではSP細胞が高率に認められたことに対し、絨毛上皮ではSP細胞は認められなかった。ABCG2の発現はSP細胞とMP(main population)糸田胞の間に有意な差を認めなかった。また、c-kit、Sca-1は腸管上皮細胞では発現が認められなかった。腸管上皮幹細胞の増殖・分化に重要とされるβ-catenin、神経幹細胞マーカーであるmusashi-1の発現はSP細胞において増加していることを見いだした。さらに、Wntシグナルに焦点を絞って解析を進めた。まず、TOPGFP、TOPGALマウスの作成によりWntシグナルの可視化を行った。TOPGFP hi細胞はMusashi-1、c-mycなどのimmature markerの発現が高く、iFABPなどのmature markerは低かった。TOPGFP、TOPGALは4系統の細胞にcarry overしており、多分化能を有することが示唆された。TOPGFPhi、LRCはともにintegrinβ1 hi, CD24+,CD71+/-のsurface phenotypeを有し、TOPGFP hiにはLRCを多く含んでおり、TOPGFP hi細胞がputativeな腸管上皮幹細胞であることが示唆された。本研究では、腸管上皮の幹細胞を同定し、その幹細胞を特徴づけるマーカーを見いだし、全能性幹細胞あるいは造血幹細胞から上皮幹細胞への分化過程を追究し、胚性幹細胞、上皮幹細胞を損傷粘膜に移入することにより腸管上皮を再生する治療法を開発することを目的とした。ABCG2の発現はSP細胞とMP(main population)細胞の間に有意な差を認めなかった。これらの結果により、SP分画を用いることで、これまで困難とされてきた腸管上皮幹細胞の純化の可能性が示唆された。また、腸管上皮幹細胞において、Wntシグナルの下流にあるβ-catenin、Notchシグナルの制御因子であるmusashi-1の発現が増強していることより、これらのシグナルの協調作用が腸管上皮幹細胞の増殖、分化にとって重要であることが示唆され、粘膜再生治療法を開発する上で重要な知見であると考えられた。本邦における潰瘍性大腸炎患者数は著しい増加傾向を認めており、それとともに現在の治療では難渋する難治例が増えている。

我々はこれまでに肝細胞増殖因子(HGF)等を用いた炎症性腸疾患に対する粘膜上皮の修復・再生療法を開発してきたが、さらに幹細胞を用いた腸管粘膜上皮の再生治療法の開発・実用化が切望されている。今回の研究では、ヒトの上皮幹細胞を同定・単離・純化する、ヒトの上皮幹細胞に特異的なマーカーを確立する、ヒト炎症性腸疾患患者の腸粘膜検体を用いて、幹細胞および上皮の分化異常について既存のマーカーを中心に検討し、幹細胞を用いた新しい再生治療を開発することを目的とした。前年までの研究で、腸管上皮幹細胞において、Wntシグナルの下流にあるβ-catenin、Notchシグナルの制御因子であるmusashi-1の発現が増強していることより、これらのシグナルの協調作用が腸管上皮幹細胞の増殖、分化にとって重要であることが示唆されたため、今年度はWntシグナルに商店を絞って解析を進めた。まず、TOPGFP、TOPGALマウスの作成によりWntシグナルの可視化を行った。TOPGFP hi細胞はMusashi-1、c-mycなどのimmature markerの発現が高く、iFABPなどのmature markerは低かった。TOPGFP、TOPGALは4系統の細胞にcarry overしており、多分化能を有することが示唆された。TOPGFP hi、LRCはともにintegrin β1 hi, CD24+, CD71+/-のsurface phenotypeを有し、TOPGFP hiにはLRCを多く含んでおり、TOPGFP hi細胞がputativeな腸管上皮幹細胞であることが示唆された。今後、TOPGFP hi細胞の網羅的発現遺伝子解析を行い、その詳細を検討する予定である。本邦における潰瘍性大腸炎患者数は著しい増加傾向を認めており、それとともに現在の治療では難渋する難治例が増えている。我々はこれまでに肝細胞増殖因子等を用いた炎症性腸疾患に対する粘膜上皮の修復・再生療法を開発してきたが、さらに幹細胞を用いた腸管粘膜上皮の再生治療法の開発・実用化が切望されている。前年までの研究で、腸管上皮幹細胞において、Wntシグナルの下流にあるβ-catenin、Notchシグナルの制御因子であるmusashi-1の発現が増強していることより、これらのシグナルの協調作用が腸管上皮幹細胞の増殖、分化にとって重要であることが示唆されたため、今年度はWntシグナルに焦点を絞って解析を進めた。まず、TOPGFPマウスの作成によりWntシグナルの可視化を行い、TOPGFPマウスよりFACSを用いて細胞回収したstem cellを含むGFP陽性細胞群と、GFP陰性細胞(stem cellを含まない細胞)群をmicroarrayで比較した。差のある遺伝子として、発生および細胞周期の調節に関するものが多数認められた。RTPCRで発現の上昇が確認された。
ラオス北部における危機言語および少数言語の研究

ラオス北部には、話者が1万人に満たない、消滅の危機に瀕した言語がたくさんある。しかし、そのような言語のほとんどは、先行研究がまったく、あるいはほとんどなかった。本研究は、消滅する前にそのような言語を記録しておくことを目的としている。本研究では、人口514人のテーン語、人口649人のウードゥー(イドゥッフ)語、話者数約100人のコンサート(スマ)語などを含む、約20の言語のデータを収集した。ラオスにおいてチベット・ビルマ糸、モン・クメール糸の危機言語の調査を行った。調査地はラオス北部ポンサーリー県、ルアンナムター県、ウドムサイ県、シエンクアーン県、フアパン県、ボーケーオ県である。調査は、2009年7月および8月に29日間、2009年12月および20010年1月に17日間、2010年3月に23日間行った。調査したチベット・ビルマ系言語は、アカ・チチョ語、アカ・ペン語、クイ・スーン(ラフ)語、クイ・ルアン(ラフ)語、ルアンナムター県のシラ語、プサン語、プーニョート語、コンサート語、パナ語、クー語、ラーオセーン語、ワニュ語、ムトゥ語、ロロ語である。調査したモン・クメール系言語はサームターオ語、ドーイ語、ウードゥー(イドッフ)語、シンムーン(クシーンムール)語、ポーン・ピアット語、ポーン・ペーン語、ビット語である。アカ・チチョ語、アカ・ペン語、クイ・スーン(ラフ)語、クイ・ルアン(ラフ)語はまったくデータがなかった言語である。これらの言語に対しては303項目の語彙調査を行った。ルアンナムター県のシラ語、プサン語、プーニョート語、コンサート語、パナ語、クー語、ラーオセーン語、ワニュ語、ムトゥ語は866項目からなる語彙調査票を用いて語彙調査を行い、ほとんどの言語において約9割の項目の収集ができた。、また、簡単な文法調査も行った。ロロ語は、1822項目からなる語彙調査票を用いて語彙調査を行い、約4割の項目の収集ができた。サームターオ語、ドーイ語、ウードゥー(イドッフ)語、シンムーン(クシーンムール)語、ポーン・ピアット語、ボーン・ペーン語はまったくデータがなかった言語である。ビット語は604項目の語彙調査を行った。ラオスにおいてチベット・ビルマ系、モン・クメール系の危機言語、少数言語の調査を行った。調査地はラオス北部ポンサーリー県、ルアンナムター県、ウドムサイ県、シエンクアーン県、ボーケーオ県、ルアンパバーン県である。調査は、2010年8月に27日間、2010年12月および20011年1月に19日間、2011年3月に20日間行った。調査したチベット・ビルマ系言語は、アカ・ペン(ボチェ)語、ルアンナムター県のシラ語、プサン(パザ)語、コンサート(スマ)語、パナ語、クー語、ラーオセーン語、ムチ(ワニュ)語、ロロ語、ルマ語、パラ語である。調査したモン・クメール系言語はサームターオ語、ウードゥー(イドゥッフ)語、テーン語である。アカ・ペン(ボチェ)語については、収集済みの303項目の語彙のチェックを行った。ルアンナムター県のシラ語、プサン(パザ)語、コンサート(スマ)語、パナ語、クー語、ラーオセーン語、ムチ(ワニュ)語については、収集済みの866項目の語彙のチェックを行い、平均して約9割終了した。ルマ語、パラ語については866項目からなる語彙調査票を用いて語彙調査を行い、それぞれ約9割、約5割の項目を収集した。クー語については未調査のいくつかの村落において303項目の語彙調査を行い、その結果クー語にはかなりの方言差があることが分かった。ロロ語は1822項目からなる語彙調査票を用いて語彙調査を行い、約6割の項目を収集した。サームターオ語とウードゥー(イドゥッフ)語については、収集済みの303項目の語彙のチェックを行った。テーン語は303項目の語彙調査を行い、さらに、604項目からなる語彙調査票を用いて語彙調査を行い、その約9割の項目を収集した。調査地はラオス北部ポンサーリー県、ルアンナムター県、シエンクアーン県、フアパン県、ルアンパバーン県である。調査は、2011年8月に24日間、2011年12月および20012年1月に20日間行った。調査したチベット・ビルマ系言語は、クー語、ロロ語、ラーオセーン語である。

調査したモン・クメール系言語はサームターオ語、ウードゥー(イドゥッフ)語、テーン語、ドーイ語、シンムーン(クシーンムール)語、ビット語、ボーン・ピアット語、ポーン・ペーン語、ポーン・タプアン語、ポーン・プン語、ポーン・ラーン語である。クー語については、数種の方言において、収集済みの303項目の語彙のチェックおよび追加の語彙調査を行った。ロロ語については、1822項目からなる語彙調査票を用いて語彙調査を行い、約8割の項目を収集した。ラーオセーン語については、収集済みの866項目の語彙のチェックを行った。サームターオ語については、ルアンナムター県ナーレー郡の村で、未調査の方言の303項目の語彙調査を行った。ウードゥー語については、604項目からなる語彙調査票を用いて語彙調査を行った。テーン語については、収集済みの303項目の語彙と604項目の語彙のチェックを行った。ドーイ語、シンムーン語については、収集済みの303項目の語彙のチェックを行った。ビット語、ポーン/ピアット語、ポーン・ペーン語については、収集済みの303項目の語彙のチェックおよび追加の語彙調査を行った。未調査だったポーン・タプアン語、ポーン・プン語、ポーン・ラーン語については、303項目からなる語彙調査票を用いて語彙調査を行った。その結果、ポーン語にはかなりの方言差があることが分かった。
ロッキングカ-ブイメージングによるタンパク質結晶の完全性の評価

完全性の高いタンパク質結晶は21世紀の新材料として期待されている。特に、タンパク質結晶は結晶中を自由に動く水が存在し、それを他の物質と置換することにより、ポーラス材料として利用することができる。また、タンパク質分子の構造決定には完全性の高い結晶が必要である。しかし、タンパク質結晶の完全性の評価は簡易的な方法によってのみ行われている。そこで卵白リゾチウム結晶をもちいて、CCDシステムを用いたデジタル放射光トポグラフにより、局所領域における回折曲線(ロッキングカーブ)を測定し、その情報をマッピングすることによって結晶の完全性を評価する方法を確立した。平成22年度は主にフィルムによるX線トポグラフ像の観察と高分解X線イメージャVHRを用いて放射光施設(高エネルギー物理学研究機構のフォトンファクトリー(PF))で局所観察用X線CCDカメラシステム一式によるロッキングカーブ解析の精密化の実験とその解析をおこなった。X線トポグラフの実験はKEKPF-BL15B(つくば)放射光トポグラフの装置をもちいて、単色放射光トポグラフによりタンパク質結晶の単斜晶リゾチウム結晶中の格子欠陥の観察をフィルム法によって行った。その結果、単斜晶は正方晶、斜方晶リゾチウム結晶とはことなり、曲線状の転位と直線状の転位の両方が観察された。曲線状の転位は結晶成長の後に導入されたすべり転位であると結論づけた。この結果はJ.of Crystal Growthに発表した。また、CCDカメラシステム一式によるピクセル毎のロッキングカーブ解析を行い、そのピークの半値幅、ピークの角度位置、ピークの最大強度をイメージング(画像化)するシステムの開発を行った。本年度購入した並列用ワークステーションにより、解析システムプログラムの開発を行い、それにより、結晶全体にわたり、半値幅、角度位置、最大強度を画像化することに成功した。これにより、結晶全体の完全性の評価が定量的に行える道が開けた。この結果は横浜創英短期大学紀要に速報として発表し、詳しい内容については英文化して、専門誌に投稿している。また、以上の成果は国際会議に於いて2件と国内学会に於いて2件報告した。平成23年度は主にフィルムによるX線トポグラフ像の観察と高分解X線イメージャVHRを用いて放射光施設(高エネルギー物理学研究機構フォトンファクトリー(KEKPF))で局所観察用X線CCDカメラシステムー式によるロッキングカーブ解析を行い、ロッキングカーブのピーク位置、その半値幅と強度の結晶全体のマッピングを行い、ロッキングカーブイメージングを行った。成果は二つあり、一つはX線トポグラフの実験はKEKPF-BL15B(つくば)放射光トポグラフの装置をもちいて、単色放射光トポグラフにより正方晶リゾチウム結晶中の転位の観察をアナログ像(フィルム法)とCCDカメラシステムによって得られたデジタル像を比較し、デジタル像でも転位の観察を行ったことである。二つ目は、CCDカメラシステム一式によるピクセル毎のロッキングカーブ解析を行い、そのピークの半値幅、ピークの角度位置、ピークの最大強度をイメージング(画像化)するシステムを確立した。さらに、本科研費で今年度並列計算機(HPCシステムズHPC5000-XS216TS-S)を購入し、計算量の効率化を図った。その結果、より膨大な画像データに対しての解析が可能になった。また、プログラムを改良することによって、これまで解析していたピークの最大強度、角度位置、半値幅に加えて、10分の1幅の画像化や、半値幅などの10分の1幅の平均値の計算:も行えるようになった。これらの結果の一部は日本結晶学会誌の特集号に取り上げられ総合報告書として発表した。また、原著論文としては、J.Crystal Growth誌に発表し、現在、イメージグに関してはJ.Appl.Crystalに投稿している。学会聚表は国際会議に於いて1件と国内学会に於いて3件報告した。前年度までに、正方晶リゾチウム結晶をもちいて高エネルギー研フォトンファクトリー(KEKPF)で実験を行い、1フィルム法による放射光トポグラフによる転位像を得る従来の観察法と、2高分解X線イメージャVHRを用いて、X線CCDカメラシステムによるロッキングカーブからデジタル像を得る方法を確立した。平成24年度は新たに単斜晶および斜方晶リゾチウム結晶の転位の特定と結晶の完全性の評価を行うために、ロッキングカーブのピーク位置、その半値幅と強度の結晶全体のマッピングを行うロッキングカーブのイメージング(画像化)をそれらの結晶を用いて行った。放射光トポグラフの実験をKEKPF-BL15Bで行った結果、単色放射光トポグラフにより単斜晶および斜方晶リゾチウム結晶中の転位像をフィルム法によるアナログ像とCCDカメラシステムによって得られたデジタル像の両方を観察することができた。これによりCCDシステムによっても転位像を観察できることが確認された。

また、CCDカメラシステムによる各ピクセルのロッキングカーブ解析を行い、そのピークの半値幅、ピークの角度位置、ピークの最大強度をイメージングし、結晶全体の完全性の評価が行えるようにした。さらに、初年度に購入した並列計算機(HPCシステムズHPC5000-XS216TS-S)を用いて、計算量の効率化を図った。その結果、より膨大な画像データに対しても短時間でイメージング化することが可能になった。また、プログラムを改良することによって、これまで解析していたピークの最大強度、角度位置、半値幅に加えて、ピーク分離を行い、それらの最大強度、角度位置、半値幅もイメージングすることも可能になった。これらの結果から、当初の目標であったタンパク質結晶の完全性の評価の基本的な方法を確立することが出来た。(1)デジタルトポグラフで転位像が観察されたこと。これは次年度に観察する予定であった。(2)また科研費によって購入した計算機により10分の1幅の画像化や、半値幅などの10分の1幅の平均値の計算などが今年度できたこと。これも次年度に観察する予定であった。24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)放射光トポグラフでアナログ的なフィルム法とデジタルCCD法によって転位の観察が可能になったので、転位に関するデジタルデータを用いて転位近傍の半値幅、ピーク位置などを定量的に解析したい。(2)ブラッグピークから転位のピークを分離するプログラムを開発して、ピーク分離を行う。(3)ピークの半値幅、角度位置、最大強度をイメージング(画像化)するシステムを確立したので、これと従来タンパク質結晶で行われている、ウイルソンプロットによる結晶の完全性の評価とを比較し、この方法の物理的な意味を再検討する。
神経可塑性への系統的システム生物学アプローチ

我々は、マウス大脳皮質の興奮性グルタミン酸作動性錐体(Py)神経細胞と抑制性GABA作動性Parvalbumin(Pv)神経細胞で発現している転写産物を、次世代シークエンサーであるイルミナ社ゲノムアナライザーを用いて、網羅的に解析した。この際、脳の可塑性を再活性化することがわかっている(未発表)、バルプロ酸(VPA)とtricostatin A(TSA)による処理も合わせて行い、トランスクリプトームの変化を調べた。今年度行った、神経細胞調製とRNA抽出についてのプロトコール改変(投稿準備中)と96穴プレートを用いた並列nanoCAGEプロトコルの標準化(Salimullah et al. 2011;doi:10.1101/pdb.prot5559)のおかげで、現在までに、Py神経からは195,459,905個の、Pv神経からは275,065,042個のシークエンスタグを得ることができた。ここから、それぞれの神経細胞で発現する、900万ヶ所以上(Py)と2600万ヶ所以上(Pv)の転写開始点を同定した。これらのデータは、これまでに単離されたいかなる神経細胞においても実現され得なかった、最も網羅的なトランスクリプトームデータを提供する。このデータを使って、Py神経細胞における可塑性の再活性化に伴って発現量の変化する遺伝子の予備的な候補を絞り込み、そのオントロジー解析の結果と合わせて2010年度日本分子生物学会年会にて発表した(Noro et al.poster#:2P-1186)。今後は、今年度投稿、受理されたCAGEscan技術(Plessy et al. Nature Method, 2010;7(7):528-34)を用いて、シークエンスタグの3'側も読み、転写開始点や発現量だけではなく、転写産物の構造をも明らかにできると考えている。すでに、両側読みされたシークエンスタグは、Py神経から60,270,789個、Pv神経から53,439,327個得られており、これらの網羅的データから、可塑性の再活性化に伴って変化するRNAプロセシングの全容を解明していきたい。尚、今年度は、国内6件、海外5件の口頭・ポスター発表により、本研究の成果が所外に公開された。本研究の目的は、ナノCAGE技術を用いて、神経細胞内のすべてのmRNA、非コードRNA、アクティブなプロモータを網羅的にリストアップすることにより、神経細胞のシステム生物学を理解することにある。T.Henschにより、バルプロ酸(VPA)、トリコスタチンA(TSA)などの、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤(HDAC)が、脳の可塑性を回復する非常に優れた薬剤であることが明らかとなった。これをうけ、これらの薬剤により可塑性が回復した脳を、DNase高感受性領域解析法により解析ところ、プロモータに繰り返し領域をもつ遺伝子座(論文印刷中)が主に活性化されることを見出した。そして、同時に行ったCAGE解析では、その遺伝子座からの非コードRNAの発現を確認した。この事実は、短期的には脳の可塑性回復をもたらす医薬品開発に、中期的にはこれら薬剤のメカニズム解明と脳疾患患者への応用に、そして長期的には、脳の可塑性を回復するメカニズムの解明へ向けて、重要な知見をもたらすものと期待されたため、1年目の戦略に若干の変更を加えることにした。TSA,VPAの投与により可塑性を誘導後、可塑性に関与する視皮質錐体神経を単離、RNAを抽出後、ナノCAGEライブラリーを作製し、その塩基配列決定を行う(2009年3月中には、塩基配列決定および最初のデータ解析を終了する予定である)。本研究のために、我々は、転写開始点を特定する新たな方法も開発した。Deep-RACE(RACEはrapid analysis cDNA endsの略)と呼ばれるこの方法は、CAGEにより同定された転写開始点が正しいかどうかを、迅速かつ大量に評価することができる(Bio Techniques 46:130-132にて発表済み)。一方で、CAGE技術を使った、嗅覚上皮のプロモトーム解析も行った(投稿準備中)。塩基配列決定のコスト低下により、次年度はより大量のサンプルの塩基配列が可能になる見込みで、次年度末までには、トランスクリプトームについてのより包括的な理解を得ることができると考えている。我々は、マウス大脳皮質の第5層で発現しているプロモーターを、網羅的にゲノム上ヘマップした。この際、脳の可塑性を再活性化することがわかっている(未発表)、バルプロ酸(VPA)とtricostatin A(TSA)による処理を行った。現在までに、RNAの5'末端塩基配列に基づいて、計23個のnanoCAGEライブラリーを作製し、それらをイルミナ社製GAアナライザを用いて配列決定し、27,269,957個のシーケンスタグを得た。ここから、第5層錐体細胞で発現する、計450,000以上もの転写開始点を同定した。これらのデータは、これまでに単離されたいかなる神経細胞においても実現され得なかった、最も網羅的なRNAとプロモーターのマップを提供する。その後、発現レベルをさらに細かく区別するためには、プロトコルの更なる標準化を行った。具体的には、単離された神経細胞やそこから抽出されたRNAの品質、96穴プレートを用いた並列nanoCAGEプロトコルの標準化を行った。

その結果最終的に、VPAとTSA処理(未処理)後2時間と2日後で、且つ各3つの生物学的複製を含む、合計24個の錐体細胞RNAサンプルセットを用意した。これらのサンプルのシーケンシングは、現在進行中であり、これらの結果を用いて、交付金の3年目には、総合的なシステム生物学的分析を行うことを計画している。我々は、ライブラリー構築の際に、インサートのサイズを制御できる方法も含め、nanoCAGEやDeep RACEにおいて様々な技術を開発してきた。その結果、このプロジェクトにより生み出された新規技術は、他の研究分野においても広く活用され、既報もしくは投稿中の非常に重要な研究結果を生み出してきた。その中には、ラット脳のプロモーターマップなど、国際学会等で議論された貴重な結果も含まれている。我々は、マウス大脳皮質の興奮性グルタミン酸作動性錐体(Py)神経細胞と抑制性GABA作動性Parvalbumin(Pv)神経細胞で発現している転写産物を、次世代シークエンサーであるイルミナ社ゲノムアナライザーを用いて、網羅的に解析した。この際、脳の可塑性を再活性化することがわかっている(未発表)、バルプロ酸(VPA)とtricostatin A(TSA)による処理も合わせて行い、トランスクリプトームの変化を調べた。今年度行った、神経細胞調製とRNA抽出についてのプロトコール改変(投稿準備中)と96穴プレートを用いた並列nanoCAGEプロトコルの標準化(Salimullah et al. 2011;doi:10.1101/pdb.prot5559)のおかげで、現在までに、Py神経からは195,459,905個の、Pv神経からは275,065,042個のシークエンスタグを得ることができた。ここから、それぞれの神経細胞で発現する、900万ヶ所以上(Py)と2600万ヶ所以上(Pv)の転写開始点を同定した。これらのデータは、これまでに単離されたいかなる神経細胞においても実現され得なかった、最も網羅的なトランスクリプトームデータを提供する。このデータを使って、Py神経細胞における可塑性の再活性化に伴って発現量の変化する遺伝子の予備的な候補を絞り込み、そのオントロジー解析の結果と合わせて2010年度日本分子生物学会年会にて発表した(Noro et al.poster#:2P-1186)。今後は、今年度投稿、受理されたCAGEscan技術(Plessy et al. Nature Method, 2010;7(7):528-34)を用いて、シークエンスタグの3'側も読み、転写開始点や発現量だけではなく、転写産物の構造をも明らかにできると考えている。すでに、両側読みされたシークエンスタグは、Py神経から60,270,789個、Pv神経から53,439,327個得られており、これらの網羅的データから、可塑性の再活性化に伴って変化するRNAプロセシングの全容を解明していきたい。尚、今年度は、国内6件、海外5件の口頭・ポスター発表により、本研究の成果が所外に公開された。
アクター間の関係からみた英国公共図書館政策の策定・執行プロセス

本研究の目的は、公共図書館政策の決定と執行過程に関与するアクター間の認識をもとに,アクター相互の関係性を明らかにすることにある。現在の英国(イングランド)を事例に,次のような調査と分析を行った。まず2006年度に、政策の実施過程のアクターを対象とした調査を行った。2006年8月に、GatesheadとSunderlandの図書館を対象に,サービス内容についての訪問調査を行い、合わせて図書館員に対するインタビュー調査を実施した。その結果,中央政府の政策は,図書館サービスの内容を決定づける要因として,それほど大きな影響力を持っていないこと,重要視されている政策文書は一部に限られること,政策実施手段として法的統制と財政的誘導が一定の効果をもたらしていることが判明した。次に2007年度には,政策の決定過程のアクターを対象とした調査を行った。文化・メディア・スポーツ省(以下DCMS),政策執行機関の博物館・図書館・文書館評議会,公共図書館に関する政策諮問機関である図書館諮問評議会をアクターとして同定したうえで,2007年8月に,それぞれの組織の担当者に対して,インタビュー調査を実施した。その結果,DCMSは,博物館、図書館、文書館評議会と図書館諮問評議会に対して,資金の供給や専門家としての助言などを通しての関係を保っていること,しかし実質的には,DCMSの公共図書館に対する監督権限は,自治体を統括するコミュニティ・地方自治体省に移行していることが明らかとなった。以上の研究を通して,図書館政策の決定過程の中心アクターである中央政府は,実施過程の中心アクターである図書館に,一部の政策を通して影響力を保持しているが,一方で,中央政府のなかでは,担当省庁のDCMSの権限が縮小していることが判明した。本研究の目的は、英国の現労働党政権のもとで、公共図書館政策の決定と執行に関わるさまざまなアクターがどのような意向を持ち、どのような合意を経て政策が形成され、最終的にどのようなサービスが実現したかを分析することである。本年度は、政策の実施段階に着目し、公共図書館サービスへの中央の図書館政策の影響を分析した。2006年8月に、英国のGateshead、Sunderland、Southwarkの図書館を訪問して、どのようなサービスが展開されているのかを調べ、同時に、図書館員に対するインタビューを実施した。これらの調査を通して、(1)中央による政策が、地方のサービス内容にどのように反映されているか、(2)図書館員は中央の政策をどのように認識しているか、を分析したうえで、その結果をふまえ、(3)どんな政策実施手段が効果を挙げているかを検証した。Southwarkの図書館では、先方の都合により、予定していた館長とのインタビューが実現せず、職位の低い職員にしかインタビューができなかったので、分析の対象から除外した。GatesheadとSunderlandにおける調査の結果、次の3点を確認することができた。まず、中央政府の政策とサービス内容との関連について、中央の図書館行政への関与の増大は、一見、サービスの同質化を招くように思われるが、訪問調査では、それぞれ地域の事情を反映したユニークな図書館サービスが展開されていた。次に、図書館員の政策への認識については、中央の政策のうち、「インパクト尺度」については、両自治体が経営上の優先事項とみなし、『将来への枠組み』については評価が分かれていた。最後に、政策実施手段については、業績評価制度と連動させるという法的統制と財政的誘導が用いられており、それぞれ一定の効果をもたらしていた。本年度は,現在の英国における中央政府レベルの公共図書館政策の決定に影響力を持つアクターを確定するとともに,その相互関係を分析した。文献調査によって,アクターであると思われる組織間の制度上の関係を明らかにしたうえで,2007年8月に,それらの機関の担当者を中心に,インタビュー調査を実施し,関与の度合いや相互の関係を調べた。

インタビューの対象は,文化・メディア・スポーツ省(以下DCMS)の図書館政策担当者,同省の政策執行機関である博物館・図書館・文書館評議会の図書館政策担当者,公共図書館に関する政策諮問機関である図書館諮問評議会の委員,図書館関係のシンクタンクの責任者各1名である。その結果,公共図書館政策に関与するアクターとその関係が次のように明らかとなった。DCMSは,博物館・図書館・文書館評議会と図書館諮問評議会に対して,資金の供給や専門家としての助言などを通して関係を保っている。しかし実質的には,DCMSの公共図書館に対する監督権限は,自治体を統括するコミュニティ・地方自治体省に移行している。博物館・図書館・文書館評議会は,公共図書館にとって,図書館の意義を示すエビデンスを集める役割を期待されているが,斬新なアイデアを持っているとは考えられていない。一方で,現在,公共図書館は全国的な政策課題から脱落しつつあり,全国基準の廃止などからもわかるように,中央政府では図書館政策を作成しない方向にあることも確認された。同時に,それぞれの地方の図書館政策の策定におけるコミュニティの重要性が言われているが,理念の模索の段階に留まっており,具体的な制度には結び付いていないことも明らかとなった。
自然と人為的再生植物群落における物質(塩類)循環の比較研究

広島県江田島山火事跡地紛て自然再生植物群落内にA区、人為的再生植生群落内にB区を設置した。両区において1988年8月23日から1989年8月4日まで樹模流量、林内雨量を、降雨毎に測定し、またA区とB区の間で林外雨量を一降雨毎に測定し、これらの雨水中の努類濃度の分析を行った。エアロゾルと溶脱による塩類インプットの区分は、一部人為再生群落内のC区で行った。樹木に大型ビニ-ル袋をかぶせ、エアロゾルの植物体への付着を防ぐ個体(晴天時はビニ-ル袋をかぶせ、雨の降る直前にこれを剥がした)と、ビニ-ル袋をかぶせない個体のそれぞれの樹幹流量、林内雨量を測定し、これら雨水中の塩類量を求めた。年降水量を100%とすると樹幹流はA区では11.7%、B区では5.4%、林内雨はA区では72%、B区では83.3%となり結局、遮断量はA区では16.3%、B区では7.3%となった。地上部現存量はB区でやや大きいにも関わらず、A区の方がB区よりも二倍以上の遮断能力を持つという事になる。一方、塩域の動態をA区、B区について比較すると、林床への供給量はCa,K,Mgでは、A区の方がB区よりも大きかったが、Naに関してはB区の方がA区よりも約1.6倍大きかった。塩類インプットの区分の結果をみると、Ca,Mg,Kは、Naに比べて一般に樹体濃度は高く、しかも広葉樹の方が松よりもこれらの塩類濃度が高いため、樹体からの塩類溶脱が自然林で盛んに行われてていると思われる。溶脱しにくいNaにおいてB区の方で林床供給量が多いことは、エアロゾルによる塩類インプットはB区の方が多いといえる。しかし、植生にとって主要な元素である、Ca,K,Mgに関してはエアロゾルによるインプットは、自然林の方が少なくとも、樹体からの溶脱を含めたインプットは大きく、塩類の循環が活発に行われていることが予測された。このように自然再生植物群落は、クロマツ人工群落に比べ水循環、塩類循環の機能は優れていると思われる。広島県江田島山火跡地において、隣接する、ほぼ同齢の自然再生のハギ・コナラ群落(A区)と人為植栽したクロマツ群落(B区)で1988年8月から一降雨毎に、林外雨量、林内雨量、樹幹流量、土壌浸透水量を測定するとともに、これらに含まれる塩類(N、P、K、Na、Mg、Ca)濃度を分析した。さらに、ステンレススチールネットを上部に取り付けた林外雨受けでエアロゾルによる塩類インプットを推定した。また、大型ビニールで再生樹木をおおった手法でエアロゾルによる塩類供給量の推定の試みも行った。調査は現在進行中で断定的なことは言えないが、以下のことが判明した。まず、A区とB区では雨水の遮断量に明確な差異がみられた。

特に、夏緑樹の葉が展開する511月期はA区でB区より、遮断量が約10%(降水量比)大きかった。しかし、雨水中の塩類濃度(K、Na、N)は23倍もA区で高いことから、結局林床に供給される塩類総量はA区ではるかに大であった。しかし、Pについては、林床に到達する雨水中の濃度は降水より低下しており、この傾向はB区よりA区で顕著であった。この現象は再生植生によるPの吸着、吸収によるものと思われた。ステンレススチールでのエアゾロ捕捉から、雨水の210倍近いインプットがエアロゾルの形態で林地に供給されていることがわかった。広葉樹林のA区で、この点についてもB区より優っていた。両区で優占している植物体中の塩類濃度を分析したところ、A区はB区より36倍高い値を示した。乾物現存量には両者の間に大きな差がないことから、自然再生植物群落において多量の塩類が蓄積していることも判明した。以上から、山火跡地の自然再生植物群落が、多量の塩類を蓄積するとともに、多量の塩類を系内で循環させている現象の一端を明らかにすることができた。今後、研究を継続させることによって、より一層定量的解析を進めたい。本年度は、広島県江田山火事跡地の自然再生植物群落(A区)と人為的再生植物群落(クロマツの植林、B区)において、雨水にともなう主要塩類(Ca^<2+>)の循環比較の調査を昨年度から継続しこれを整理・総合する事によって、両区の植生が生態系再生に果たす役割を比較、考察した。また、雨水を通じての塩類インプットのうち、付着エアロゾルによる塩類のインプットと、植物体からの溶脱による塩類のインプットの区分を、C区(一部人為再生群落)で行った。大型ビニ-ル袋をかぶせ、エアロゾルの植物体への付着を防ぐ固体(晴天時はビニ-ル袋をかぶせ、雨の降る直前にこれをはがした)と、ビニ-ル袋をかぶせない固体のそれぞれの樹幹流量、林内雨量を測定した。そして、これらに含まれる塩類濃度を分析し、その量を求めた。A区とB区の水の動態を比較すると、遮断量はA区では16.3%、B区では7.3%となった。A区、B区とも森林の回復年数や地上部現存量はほぼ同じにもかかわらず、A区の方がB区よりも二倍以上の遮断能力を持つという事がわかった。A区において、雨水によるエロ-ジョンを防ぎ、降水時の河川流出量を減少させ、土石の流亡を防ぐ機能が大きい事は明らかである。一方、塩類の動態をA区、B区について比較すると、株床への供給量はCa、K、MgではA区の方がB区よりも大きかったが、Naに関してはB区の方がA区よりも約1.6倍大きかった。Ca、Mg、Kは、Naに比べて、樹体からの塩類溶脱が自然林で盛んに行われていることがわかった。B区で樹体濃度の低いNaの林床供給量が多いということは、エアロゾルによるインプットの量はB区の方が多いといえる。しかし、植生にとって主要な元素である、Ca、K、Mgに関してはエアロゾルによるインプットは、自然林の方が少ないが、樹体からの溶脱を含めた総インプットは大きく、A区で塩類の循環が活発に行われていることが予測された。
RNA酵素(リボザイム)の活性を制御するRNA因子の作成とその機能解析

本研究では、グループIイントロン・リボザイム(以下GIリボザイムと略す)の機能構造の解明を目的とし、活性を特異的に制御し得る.RNAからなるトランス因子を実験的に同定し、その作用機構を解明することを試みた。具体的には実験分子進化法を用いた非天然型の活性化部位の人工的創製を含む.GIリボザイムを活性化する機能構造部位の同定、および分子生物学的手法を用いたそれら機能構造部位の作用機構の解明を行なった。その結果得られた成果を以下に説明する。1.実験分子進化法を用いて得られたテトラヒメナ由来のGIリボザイムの非天然型活性化部位について、その二次構造および活性化機構を詳細に検討した。まずそれら活性化部位の二次構造を化学修飾試薬を用いて決定した。その結果、それらの活性化部位はいずれも野生型の活性化部位(P5abc)とは全く異なった構造を有していることが明らかとなった.次に競争阻害実験法を用いて,これら非天然型活性化部位が野生型の活性化部位と異なる機構で作用しているかどうかを検討した。その結果,これら非天然型活性化部位の中には野生型の活性化機構とは異なる機構でリボザイムを活性化しているものがあることが明らかとなった.2.新規なトランス活性化因子であるP2.1の同定し,とその作用機能の解明を行なった.テトラヒメナ由来のGIイントロンを構成する構造単位中,その機能が明らかでなかったものについて系統的に検討を行なった.その結果P2.1と呼ばれる構造単位がトランスに機能する活性化部位であることが明らかとなった.興味深いことにこの部位はシスに作用する場合よりトランス因子として作用する方がより強い活性化能力を示すことが明らかとなった.本研究では、グループIイントロン・リボザイム(以下GIリボザイムと略す)の機能構造の解明を目的とし、活性を特異的に制御し得る.RNAからなるトランス因子を実験的に同定し、その作用機構を解明することを試みた。その結果,これら非天然型活性化部位の中には野生型の活性化機構とは異なる機構でリボザイムを活性化しているものがあることが明らかとなった.2.新規なトランス活性化因子であるP2.1の同定し,とその作用機能の解明を行なった.テトラヒメナ由来のGIイントロンを構成する構造単位中,その機能が明らかでなかったものについて系統的に検討を行なった.その結果P2.1と呼ばれる構造単位がトランスに機能する活性化部位であることが明らかとなった.興味深いことにこの部位はシスに作用する場合よりトランス因子として作用する方がより強い活性化能力を示すことが明らかとなった.
蛍光性分子ロータを利用したB細胞チロシンキナーゼの機能解析

ラット肥満細胞RBL-2H3のIgE受容体FC εRIのβおよびγ鎖にはITAM(Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif)と呼ばれる共通のモチーフが見いだされ、その中にリン酸化される2個のチロシン残基が存在する。これらのチロシンのリン酸化は細胞内シグナル伝達機構に重要な役割を果たしていることが指摘されている。そこで本研究ではIgEレセプターのβ-およびγ-鎖に存在するITAMのリン酸化ペプチドβ(DRLYEELNHVYSPIYSELC)およびγ(DAVYTGLNQETYETLC)の合成を試みた。リン酸化チロシン含有ペプチドはFmoc-Tyr-(PO_3Me_2)OHを用い、脱保護基にはTMSBR(trimethylsilanebromide)を使用することにより、以下六種類のリン酸化ペプチドの合成に成功した。すなわち、(1)DRLYEELNHVYSPIYSELC(2)DRLYEELNHVC(3)YSPIYSELC(4)DAVYTGLNTRNQETYETLC(5)DAVYTGLNTC(6)NQETYETLCである。[ITAMの細胞内動態の画像解析]得られたモノクローナル抗体で細胞を蛍光染色したところ、J-4抗体は結合能が低く、J-59およびJ-69抗体は細胞質と細胞膜を分布しており抗原刺激によりJ-69抗体はとくに細胞膜付近の膜タンパク質と強く結合していた。そこで、J-69抗体を用いて、抗原刺激による肥満細胞RBL-2H3の時間変化を画像解析したところ、刺激の2分後および15分後には、刺激前よりも細胞膜付近のタンパク質への結合能が著しく増大しいた。1時間および2時間後には、2分および15分後よりも蛍光強度は減少しており、膜タンパク質から抗体が遊離することが示唆された。これは刺激後時間が経過するに伴いフォスホターゼにより脱リン酸化が進行し、γ鎖が脱リン酸化されるに伴いJ-69抗体が遊離するためと考察している。リン酸化チロシンペプチドIをC末端に付けたシステイン残基を利用して、MBS法によりタンパク質KLHに結合し、マウスに免疫して、リン酸化ITAMに対する抗体を作製した。ペプチドI、IIおよびIIIをMBS法によりBSAに結合して、これらを抗原として用い、ELISA法を行い、2個のリン酸化チロシンを認識している抗体をクローニング中である。さらに、1個のリン酸化チロシンを含有するペプチドIIおよびIIIのモノクローナル抗体も作製中である。これらのモノクローナル抗体をFluorescein標識し、刺激を加えたRBL-2H3細胞を固定し、細胞内に導入して共焦点レーザ顕微鏡でγ鎖のITAM領域のリン酸化反応を可視化し、観察する。ラット肥満細胞RBL-2H3のIgE受容体Fc εRIのβおよびγ鎖にはITAM(Immunoreceptor Tyrosine-based Activiation Motif)と呼ばれる共通のモチーフが見いだされ、その中にリン酸化される2個のチロシン残基が存在する。これなのチロシンのリン酸化は細胞内シグナル伝達機構に重要な役割を果たしていることが指摘されている。そこで本研究ではIgEレセプターのβ-およびγ-鎖に存在するITAMのリン酸化ペプチドβ(DRLYEELNHVYSPIYSELC)およびγ(DAVYTGLNTRNQETYETLC)の合成を試みた。リン酸化

チロシン含有ペプチドはFmoc-Tyr-(PO_3Me_2)OHを用い、脱保護基にはTMSBR(trimethylsilanebromide)を使用することにより、以下六種類のリン酸化ペプチドの合成に成功した。すなわち、(1)DRLYEELNHVYSPIYSELC(2)DRLYEELNHVC(3)YSPIYSELC(4)DAVYTGLNTRNQETYETLC(5)DAVYTGLNTC(6)NQETYETLCである。【ITAMの細胞内動態の画像解析】得られたモノクローナル抗体で細胞を蛍光染色したところ、J-4抗体は結合能が低く、J-59およびJ-69抗体は細胞質と細胞膜を分布しており抗原刺激によりJ-69抗体はとくに細胞膜付近の膜タンパク質と強く結合していた。そこで、J-69抗体を用いて、抗原刺激による肥満細胞RBL-2H3の時間変化を画像解析したとこる、刺激の2分後および15分後には、刺激前よりも細胞膜付近のタンパク質への結合能が著しく増大していた。1時間および2時間後には、2分および15分後よりも蛍光強度は減少しており、膜タンパク質から抗体が遊離することが示唆された。これは刺激後時間が経過するに伴いフォスホターゼにより脱リン酸化が進行し、γ鎖が脱リン酸化されるに伴いJ-69抗体が遊離するためと考察している。
大振幅地震動に対する伝統木造住宅の倒壊挙動の解明と耐震安全余裕度の定量化

[劣化要素実験]実在する文化財建物の取り換え部材として、芯材がシロアリにより食害されている柱材と食害されていない柱材を入した。また、人工的に作成した生物劣化柱材試験体を作成した。これらに対して、材軸方向と材直交方向に超音波試験と衝撃弾性波試験を行って、シロアリ食害の推定法について検討した。[架構実験]H29年度に倒壊限界余裕度を確認するための静的加力実験を行った立体架構(枠の内造り)について、損傷箇所を補修した。そして、鉛直構面間に水平変位差を与えることで、井桁状に組まれた大断面横架材で構成される水平構面の水平力伝達特性について分析した。水平構面の剛性は、壁を有さない鉛直構面と同程度で大きく無い。しかし、変形の増大に伴って伝達可能な水平力は漸増しており、水平変形差を抑止する効果が期待できる。その一方で、水平構面の変形は鉛直構面の荷重変形関係に殆ど影響を与えないことを明らかとした。[解析]骨組み解析モデルや簡略的設計法を提案し、倒壊余裕度について検討を行った。骨組解析モデルでは、横架材の引き抜けを考慮している点に特徴がある。簡略的設計法は、通し柱効果を考慮した限界耐力計算法と崩壊モードの判定法の2種類を提案している。上記の方法は、立体架構や2層平面架構の静的加力実験結果に適用して、有効性を検証している。また、1列4室型の町家型町家を想定し、地域による構法の違い(特に、吹抜けの位置)を解析パラメータとして、倒壊余裕度について検討した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。[劣化要素実験]解体住宅より切り出した劣化を含む部材、柱・梁接合部、部分架構を試験体として使用し、その限界性能を静的加力実験よって確認することで、生物劣化が倒壊限界性能に及ぼす影響を定量的に明らかにする。H27年度は、解体住宅より切り出した部材の非破壊試験について検討を行った。しかし、完全非破壊型の材料試験法による材料特性の推定精度にはばらつきが大きかったため、より詳細な検討を行うこととした。具体的には、これまで開発してきた打音法や応力波伝播法に加えて、超音波法や衝撃弾性波法を加え、各手法から得られる材料定数の比較を行うとともに、材料特性を推定する上での検討課題を明らかにした。[架構実験]実建物の安全余裕度を把握するために、加力方向に対する直交方向の部材の拘束効果や、層間の連成効果などの立体効果や、柱脚の浮上り・滑動の拘束効果を明らかとする。そこで、H27年度は、1列3段型の典型的な京町家を想定した2層軸組架構の1方向静的水平加力実験を実施した。実験においては、平面架構を標準試験体とし、礎石の仕上げの有無、柱脚の拘束方法の違い(石場建て、ホールダウン金物による固定、根がらみによる拘束)、補強の有無などの仕様を変化させて、種々の拘束効果を調べるための実験を行った。[解析]木材の異方性、材料非線形、接合部のめり込み・剥離・滑りなどを含む接合部の強非線形挙動を考慮し、架構の崩壊に繋がる可能性のある接合部の破壊限界を把握するための3次元解法を構築する。本年度は、鼻栓仕様・栓仕様・ほぞ形状・差鴨居のせいなどをパラメータとした、申請者らが実施した柱・差鴨居接合部の曲げ実験のシミュレーション解析を行い、実用的な精度までモデル化する方法について検討した。そして、3次元骨組み解析プログラムを用いて、実大2層平面骨組の大変形水平加力実験のシミュレーション解析を行った。[劣化要素実験]H27年度において、解体住宅より切り出した部材の非破壊試験について検討を行った。しかし、既往の完全非破壊型の材料試験法によって推定される材料特性には、大きなばらつきが生じてしまうことが明らかとなった。その一方で、超音波法や衝撃弾性波法など、新たな推定手法を適用・開発することで、ばらつきを生ずる原因が理論的に明らかとなりつつある。すなわち、当初、考えていた研究計画とは異なったが、期待しなかった大きな成果が得られつつある。[架構実験]実建物の安全余裕度を把握するために、加力方向に対する直交方向の部材の拘束効果を実験的に検討することとしていた。しかし、申請時の予算から減額されたこと、並びに、費用対効果の観点から、直交部材の拘束効果の影響を模擬した拘束条件を実験に導入するなど、実験方法を簡易化して実施することとした。研究成果としては、概ね順調に上がっている。[解析]当初計画どおり、順調に進めている。[熊本地震における住宅倒壊被害の分析]当初計画にはなかったが、本研究のミッションである「木造住宅の倒壊余裕度の解明」を行う上で、貴重な実被害経験である。このため、急遽、熊本県益城町、西原村、阿蘇市一宮の強震観測点周辺を中心として、倒壊住宅調査を空中写真と地上目視を併用して実施した。そして、建築年代別の倒壊率を分析するとともに、観測されたパルス性地震動が、どのように住宅倒壊と関係したのかを分析した。[劣化要素実験]超音波法と衝撃弾性波法を用いた完全非破壊型の材料特性推定手法を、試験装置・計測方法・ヤング係数推定法をセットにして新たに構築した。