hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
都市におけるトンネルと近接構造物の力学的相互作用に関する研究

地上が輻輳状態にある我が国の都市域では,地下空間が積極的に利用されている.新たな地下開発に際してはトンネル掘削や開削工事等が行われるが,都市部では既に地中・地表に構造物が存在する場合が多く,掘削が周辺構造物に及ぼす影響の予測が重要となる.しかし,現行の設計ではトンネルが単独で掘削される状況を主に想定しているため,トンネルと周辺構造物の相互作用を力学的に考慮した予測法はまだない.以上の状況を鑑みて,本研究ではトンネルと既設構造物との相互作用を基礎的な立場から検討した.まず,トンネルの形状,構造物の相対的な位置関係や施工順序など主要な因子を考慮した円形トンネル掘削模型実験により,トンネルと周辺構造物の位置関係や離隔,土被り深さ,トンネル・盛土幅,既設基礎形式・杭長など種々のパラメータがトンネルと近接構造物との相互作用メカニズムに及ぼす影響を定性的に検討した。その結果,トンネル周辺の地表に構造物基礎が存在する場合,トンネルに作用する土圧や地盤の変形はトンネル中心軸に対して左右非対称に生じ,トンネル掘削時に生じた地盤の変形は構造物基礎の方向に進展することがわかった.また,トンネル掘削による影響は既設基礎の形式によって異なり,既設杭基礎の杭長にも大きく影響を受けることがわかった.さらに,トンネル内空の変形モードの違いによってトンネル周辺土圧や周囲の地盤の変形特性が異なるという知見が得られた.さらに本研究では,円形トンネル掘削模型実験に対して数値シミュレーションを実施し,トンネルと近接構造物の力学的相互作用の定量的評価を試みた.その結果,数値解析は模型実験の結果を精度よく捉えることから,トンネル周辺における力学現象は本数値解析によって再現可能であり,トンネルの掘削過程や寸法などより現実的な条件を考慮した挙動予測を行う際には,解析的な検討が有効であることが示された.トンネル掘削に伴う土圧変化や地盤の変形は,設計における重要な検討項目である.これに対して,かねてより様々な予測法が提案され,実際の設計にも用いられてきた.しかし,その大半はトンネルが単独で掘削される状況を想定しているため,地中・地表の構造物に近接してトンネルを施工する場合には,トンネルと周辺構造物の相互作用を考慮した予測法が必要となる.しかしながら,これまでそのような観点に基づいた手法は提案されていなかった.本研究では,まず実際の複雑な施工・地山条件を単純化して,構造物の相対的な位置関係や施工順序など主要な因子のみを模擬したシンプルな実験を行い,トンネルと近接構造物との相互作用メカニズムを基礎的な立場から検討した.その結果,トンネル周辺に構造物が存在しない場合と比較して,近接構造物が存在する場合には,土圧変化や地表面沈下形状に顕著な影響があらわれることがわかった.例えば,トンネル周辺の地表に構造物基礎が存在する場合,土圧変化や地盤の変形はトンネル中心軸に対して左右非対称に生じ,トンネル掘削時にトンネル周辺で生じた地盤の変形は構造物基礎の方向に進展することがわかった.また,このような構造物基礎の形式や構造物の規模(重量)によっても異なること,同じ構造物基礎に近接してトンネル掘削をする場合,卓越した影響を及ぼす要因はトンネル天端と構造物端の距離であることなどが明らかにされた.さらに本研究では,トンネルと近接構造物の力学的相互作用の定量的評価を目指して,地盤の力学特性を適切に考慮した数値解析解析(有限要素解析)を実施した.その結果,数値解析で得られた結果は模型実験の結果を精度よく捉えた.したがって,トンネル周辺における力学現象は本数値解析によって再現可能であり,今後,トンネルの掘削過程や寸法などの点で実験より現実的な条件下で検討する際には,解析的な検討が有効であることが示された.我が国の都市域は地上が過密状態にあるため,地下空間の有効利用が不可欠である.新たな地下開発に際してはトンネル掘削や開削が行われるが,都市部ではトンネル掘削が周辺の地中・地表に位置する既設構造物に及ぼす影響の予測が重要となる.しかしながら,現行の設計体系は主にトンネルが単独で掘削される状況を想定しているため,トンネルと周辺構造物の相互作用を力学的に考慮した予測法は開発されていなかった.これに対して本研究では,トンネルと地中・地表の近接構造物(トンネル,開削,切土,盛土,構造物基礎)との相互作用メカニズムの統一的解明を試みた.まず,トンネルの形状,構造物の相対的な位置関係や施工順序など主要な因子を考慮した模型実験により,トンネルと周辺構造物の位置関係や離隔,土被り,掘削・盛土幅などのパラメータがトンネルと近接構造物との相互作用メカニズムに及ぼす影響を基礎的な立場から検討した.その結果,トンネル周辺の地表に構造物基礎が存在する場合,トンネルに作用する土圧や地盤の変形はトンネル中心軸に対して左右非対称に生じ,トンネル掘削時に生じた地盤の変形は構造物基礎の方向に進展することがわかった.また,本年度開発した円形トンネル掘削模型を用いた実験では,例え掘削土量が同じでも,掘削方法の違いによってトンネル周辺の土圧および変形特性が異なるという新たな知見が示された.さらに本研究では,実施した模型実験に対して地盤の力学特性を適切に考慮した数値解析を適用し,トンネルと近接構造物の力学的相互作用の定量的評価を試みた.その結果,数値解析は模型実験の結果を精度よく捉えることから,トンネル周辺における力学現象は本数値解析によって再現可能であり,トンネルの掘削過程や寸法などより現実的な条件を考慮した挙動予測を行う際には,解析的な検討が有効であることが示された.地上が輻輳状態にある我が国の都市域では,地下空間が積極的に利用されている.

新たな地下開発に際してはトンネル掘削や開削工事等が行われるが,都市部では既に地中・地表に構造物が存在する場合が多く,掘削が周辺構造物に及ぼす影響の予測が重要となる.しかし,現行の設計ではトンネルが単独で掘削される状況を主に想定しているため,トンネルと周辺構造物の相互作用を力学的に考慮した予測法はまだない.以上の状況を鑑みて,本研究ではトンネルと既設構造物との相互作用を基礎的な立場から検討した.まず,トンネルの形状,構造物の相対的な位置関係や施工順序など主要な因子を考慮した円形トンネル掘削模型実験により,トンネルと周辺構造物の位置関係や離隔,土被り深さ,トンネル・盛土幅,既設基礎形式・杭長など種々のパラメータがトンネルと近接構造物との相互作用メカニズムに及ぼす影響を定性的に検討した。その結果,トンネル周辺の地表に構造物基礎が存在する場合,トンネルに作用する土圧や地盤の変形はトンネル中心軸に対して左右非対称に生じ,トンネル掘削時に生じた地盤の変形は構造物基礎の方向に進展することがわかった.また,トンネル掘削による影響は既設基礎の形式によって異なり,既設杭基礎の杭長にも大きく影響を受けることがわかった.さらに,トンネル内空の変形モードの違いによってトンネル周辺土圧や周囲の地盤の変形特性が異なるという知見が得られた.さらに本研究では,円形トンネル掘削模型実験に対して数値シミュレーションを実施し,トンネルと近接構造物の力学的相互作用の定量的評価を試みた.その結果,数値解析は模型実験の結果を精度よく捉えることから,トンネル周辺における力学現象は本数値解析によって再現可能であり,トンネルの掘削過程や寸法などより現実的な条件を考慮した挙動予測を行う際には,解析的な検討が有効であることが示された.
地震に伴う下部電離層擾乱現象の研究

1995年に発生した兵庫県南部地震では、多くの人命・財産が失われ、地震予知の重要性を改めて我々に示した。過去数十年で地震観測網が整備され、地震発生機構の研究も格段に進歩し、数年より長い長中期的な地震予知は進歩が得られつつあるといえるが、人々が有効に備えられるような数日のスケールでの地震予知は実現していない。一方最近、地震発生前後に電離層に異常が発生するらしいことが広い周波数範囲での電磁波観測で明らかになってきた。しかしこれまでの観測はまだ例が極めて少ない上、観測条件が充分整備されておらず、科学的に解析し評価するには未だ不充分なデータと言わざるを得なかった。このような背景から我々は、下部電離層の擾乱と地震との関係を解明するための信頼できるデータを定常的に出すことが、現時点で最も重要であると考えた。その上で初めて地震に伴う電離層擾乱や電磁波放射の有無とその有用性について、科学的な検討が可能になる。2000(平成12)年度は、1999年度に千葉県館山市で開始したVLF(Very Low Frequency=3-30kHz)帯とVHF(Very High Frequency=30-300MHz)帯電波の観測を継続するとともに、装置の改良等を行った。その結果、VHF FM局電波の観測では、受信レベルの変動強度の強さが増すとともに地震発生率が上昇することがわかり(坂井他:FM放送波の伝搬異常と地震に関する基礎研究)、VHF自然雑音電波の観測では、西向きの指向性を持つアンテナにより関西地方で発生した地震の前兆信号と考えられる信号が観測された(山田他:千葉大学における地震関連VHF電磁波観測)。また、VLF/ELF帯における観測に関する解析シミュレーションを行い、ノイズ除去や観測結果の解析法等についての検討を行った(酒井他:大地・電離層間伝搬効果を考慮したELF/VLF波動の到来方位推定;林他:VLF帯電磁波観測における適応フィルタを用いた電力線雑音の除去法;他)。過去数十年で地震観測網が整備され、地震発生機構の研究も格段に進歩し、数年より長い長中期的な地震予知は進歩が得られつつあるといえるが、人々が有効にそなえられるような数日のスケールでの地震予知は実現していない。1999(平成11)年度は、地震に伴う電離層擾乱の有無を観測することを目標とし、下部電離層の擾乱を検知しやすいVLF(Very Low Frequency=3-30kHz)帯とVHF(Very High Frequency=30-300MHz)帯電派の観測装置を製作し千葉県館山市に設置した(鷹野他:「地震関連VLF,VHF観測装置の建設状況」第13回SEMS(Seismic Electro-Magnetic Signals)研究会東京6月8日;坂井他:「地震関連VHF帯電磁波の観測」地球惑星科学関連学会合同大会東京Sj-0026月8日)。夏頃から開始したVHF帯FM放送電波の定常観測データを解析した結果、特定の型の変動を示すデータが出現した数日後に地震が発生する率が高いことがわかった。

その結果、VHF FM局電波の観測では、受信レベルの変動強度の強さが増すとともに地震発生率が上昇することがわかり(坂井他:FM放送波の伝搬異常と地震に関する基礎研究)、VHF自然雑音電波の観測では、西向きの指向性を持つアンテナにより関西地方で発生した地震の前兆信号と考えられる信号が観測された(山田他:千葉大学における地震関連VHF電磁波観測)。また、VLF/ELF帯における観測に関する解析シミュレーションを行い、ノイズ除去や観測結果の解析法等についての検討を行った(酒井他:大地・電離層間伝搬効果を考慮したELF/VLF波動の到来方位推定;林他:VLF帯電磁波観測における適応フィルタを用いた電力線雑音の除去法;他)。
^<99m>Tc-標識組織プラスミノーゲンアクチベータを用いた血栓陽性描画の研究

^<99m>Tc-標識tPAを血栓モデル家兎に静注し、^<99m>Tc-tPAの血液内動態およびtPA活性との関連を調ベることで、tPAの血栓集積性を検討した。その結果以下の結果を得た。1)^<99m>Tc-tPAを静注した家兎血漿をクロマトグラフィで分離すると、静注後早期から放射能の分離ピークはtPA溶出よりも分子量の大きな分離帯に遅れて溶出された。2)^<99m>Tc-tPA投与家兎血漿のtPA活性を標識tPAのみを単独静注した場合(hot alone)と非標識tPA投与後に引き続標識tPAを投与した場合(clod+hot)のhop tPAの血中消失速度、およびELISA法で測定した各溶出液に含まれ内るtPA活性の経時的変化について検討した。両者での血中消失には差が示されなかったが、clod+hot群では投与終了直後の血漿中には明らかに遊離型tPAが多く存在することが示された。以上の結果より、静注されたtPAは血液内でその大部分が血漿内成分と結合しより大きな分子量となって存在し、遊離のtPAは極めて少ないことが示された。もし遊離のtPAのみが血栓に集積しその生物学的効果を示すと仮定されるならば、tPAの単独静脈内投与は血栓集積性が低く、かつ、その効果も少ないことが示唆された。このような結果は血栓描画に必要なtPAの性状としては血漿内成分(その多くはPIA-1)とは結合しないで血栓に転送されるタイプのtPA(mutant tAP)の使用が必要であると結論された。
様々な荷重条件下における傾斜機能材料のき裂エネルギー密度理論による破壊解析

当初、傾斜機能性材料の破壊に関する研究を行うことを計画し、当該材料におけるCEDの性質についての理論的研究を進めたが、目指す条件を満たす材料の確保が困難となったことから、対象を、機能性材料の一種であり、その優れた電気力学的特性のため様々な分野で応用されながら、その強度、破壊挙動については多くの未解決の問題が残されている圧電材料に移して研究を進めた。破壊実験としては圧電材料には適用例がほとんどないDouble Torsion試験(DT試験)を採用した。DT試験によるとき、通常材料においてはき裂が進展してもほぼ力学的応力拡大係数は一定に保たれることが知られているが、電気的挙動と力学的挙動の間に連成がある圧電材料においては、電気的負荷の下での電気的応力拡大係数が、き裂が進展してもほぼ一定に保たれることを理論的検討、実験によるコンプライアンス測定を通じて示した。また、電気的負荷、力学的負荷を同時に加えることができる圧電材料用DT試験のための装置を設計、製作し、さらに自然なき裂を有するき裂試験片の作製法を確立し、これらにより、各種電界レベルの下での破壊実験、電気的疲労破壊実験を実施し、データを取得した。就職により帰国時期が2ケ月早まったため必要な実験の実施に専念し、予定した実験はほぼ終了したが、データの解析、成果の論文としての最終的なまとめは今後引き続き行う。現在までに、対象とする材料におけるき裂エネルギー密度についての理論的・数値解析的性質を把握すると共に、荷重条件を様々に変えうる試験装置の開発を進め、その一環として、2軸荷重試験片についての検討を行いその成果を発表した。2軸荷重を加えるとき、2方向の荷重を調節することにより、荷重条件を様々に変えることができる。この荷重条件を変えることにより、現象は単純1軸荷重から得られる結果より複雑となる。これまで2軸試験を行うために、アーム(arm)部にスロット(slot)がない十字形の試験片が広く使用されてきた。しかし、このようなスロットのない試験片は均一分布荷重を形成させるためにアーム部を長くする必要があり、また実験対象領域が小さいのが現実である。そしてこの実験対象領域が小さいことは、その領域にき裂を入れることも考えると、本来求められる実験条件の実現を難しいものにしている。したがって、本研究ではこのような既存の試験片を改善したアーム部が短くてアーム部にスロットを加える試験片を提案し、その有効性を確かめるために、既存の試験片と改善した試験片に対する有限要素解析と光弾性実験を行なった。その結果、期待したとおり、従来のスロットのない試験片に比べ、提案する試験片の方が、アーム部の長さが短いため、実験対象とできる領域が広く、均一応力状態を形成させるのにより効果的であることが確認された。今後の行われる2軸試験では、本研究で提案したアーム部にスロットのある試験片を用いるのがより望ましいと思われる。
ヒスタミンH2受容体遺伝子発現系を用いたシグナル伝達の分子機構の研究

本研究ではヒスタミンH2受容体遺伝子をクローニングし、これを遺伝子発現ベクターに組み入れ、本来H2受容体遺伝子を持たない細胞系でその機能と受容体調節機構を検討することを目的とした。また受容体機能発現に関わる受容体各機能部位の人工変異受容体を作成し受容体機能や情報伝達に対する影響を調べることも試みた。まずクローニングしたイヌヒスタミンH2受容体遺伝子の発現をChinese hamster ovary細胞で確認したのち、これがアゴニストであるヒスタミン刺激後、急速に脱感作される現象を見いだした。この際受容体数の減少は認められるが、我々が世界で初めて作成に成功した特異抗体による検討では受容体量の変動は認められずまた受容体結合定数の変化も見られなかったことから受容体隔離という機構が脱感作に関与していることをはじめて明らかにすることができた。以上の結果は英文論文として報告した(Biochem.Biophys.Res.Comm.190,1149-1155,1993)。また受容体機能調節に関わる受容体人工突然変異遺伝子を作成し、その影響も調べた。まず受容体の膜への発現に影響すると思われる3カ所の受容体糖鎖結合可能部位を改変することにより、受容体分子は見かけの分子量が減少することからいずれの部位でも糖鎖による修飾を受けていることが明らかになった。これは本年の消化器病学会に報告する予定である。またC末端側の変異遺伝子の作成と発現にも成功しており、現在燐酸化の影響や脱感作現象の有無など情報伝達系や受容体機能調節系への影響を検討中である。
日中経済摩擦の研究―1917から1944年領事官会議録・領事報告からの検証―

領事官の実務として集積された領事官会議録をデータベース化する研究作業から、日本の広域支配圏の形成変化に伴う日中経済摩擦の実態と排日貨・抗日運動の変容、日英米間の経済抗争の実状を分析し、さらに領事官会議の決定は、どのようにして国策に取り入れられたのかを明らかにする。研究の方法として、1在南支領事官会議、2在中支領事官会議、3在北支領事官会議、4在満州領事官会議の記録群に分類するとともに、領事官会議開催の目的の変容から、第一期1917年30年満州事変前、第二期1931年32年満州国の建設まで、第三期1933年36年日中戦争前、第四期193744年日中戦争後、の4時期に区分し整理分析する。
ステップ状加熱法による高温断熱材の熱物性値測定法に関する研究

断熱材の熱伝導率,熱拡散率,比熱などの熱物性値は、その性能を根本的に左右する重要な物性値であるが、データがばらついている上に測定法によって異なった値が測定されることがしばしばである。本研究は、従来金属などの固体に適用されていたステップ状加熱による熱物性値測定法を、低熱伝導率で不均質物体である断熱材にも適用できるようにすることを目的として行い、次のような結果が得られた。1.試料によって両面からはさまれた面状発熱体をステップ状に発熱させたとき、発熱体およびそこから少し離れた位置における温度応答から試料の熱拡散率を異なった2種類のデータ処理法により求める方法を導びいた。2.面状発熱体の温度応答と発熱量から熱浸透率を求め、1で求められた熱拡散率と合せて熱伝導率および比熱を算出する方法を導びいた。3.以上の測定原理にもとずいて測定装置を製作し、軽量けい酸カルシウム断熱材(JIS1号-13相当)を試料として、室温から100°Cの雰囲気において測定を行った。4.異なったデータ処理法により得られた熱拡散率の測定値は、互にほぼ一致し、確度の高いデータであると評価することができる。5.熱伝導率測定値は、従来の測定値より約50%程度大きな値が得られた。これは面状発熱体を含む試料系全体の一次元性が保たれず、発熱量が過大に評価されたためと考えられる。6.今後、確度の高い熱伝導率を得るためには、1次元的に流れた発熱量のみを測定できるように装置を改善する必要がある。
メタン発酵消化液中での藻類と硝化菌共培養による硝酸化成の促進および肥料化への展開

メタン発酵消化液を用いてユーグレナを育成するとともに、硝化菌でアンモニアを硝酸に変換し、その液を用いて同時に植物を養液栽培するシステムの技術的可能性を検討した。ユーグレナはろ過硝化消化液で正常に増殖し、硝化消化液中の要素濃度は、商用標準培養液と同程度であった。このことから、ろ過硝化消化液を培養液として同時育成をユーグレナの定常増殖期まで行うことは技術的に可能であることがわかった。生ごみ由来のメタン発酵消化液は硝化に伴いリン酸およびカルシウムイオン濃度が増加し、不足するマグネシウム、鉄およびマンガンを補充すれば、養液栽培用の標準的な培養液として利用できる。本研究の最終目標はメタン発酵システムと微細藻培養システムを組み合わせた物質循環型の廃棄物処理システムを構築することである。メタン発酵技術普及の足かせとなっていた消化液処理問題を解決するため、消化液に高濃度で含まれ、高等植物にとって有害なアンモニア態窒素(NH4+-N)を、高等植物が好む硝酸態窒素(NO3ー-N)へ変換(硝酸化成)して、植物養液栽培用肥料とすることを目的とする。H27年度は、微細藻類(Euglena)の増殖に適した消化液濃度を中心に、光強度、温度、pHなどの培養条件の検討を行い、以下の成果を得た。1.550%に希釈した消化液でEuglenaを培養し、各種の各条件での増殖速度を比較した。その結果、全微細藻種において消化液希釈濃度5%での比増殖速度が最大となった。消化液希釈濃度5%以下での比増殖速度の低下は、細胞増殖に必要な栄養塩が不足することに起因し、消化液希釈濃度5%以上での比増殖速度の低下は、褐色を呈する希釈消化液の低い光透過性が細胞増殖に必要な光強度の不足を引き起こすことに起因すると推察された。2.微細藻類の増殖に適した条件を探索するために、上記3種の微細藻を消化液濃度、光強度、温度、pHの様々な組み合わせ条件下で培養し、各培養条件で比増殖速度を比較した。その結果、Euglenaの培養に最適な消化液希釈濃度は、10%であり、最大比増殖速度は、0.047 h-1であった。PPFDの最適値は、約150 &#181;mol m2 s-1となった。また温度の最適値は約30°Cであった。pHの最適値については、78の範囲であったが、pH3.4の酸性培養液でも高い増殖速度を示した。これらのことから、微細藻は光強度が適正であれば、濃度1050%の希釈消化液培養液(pH78)で増殖を促進できることが判明した。高濃度NH4+でも培養できNH4+-Nを積極的に吸収する微細藻類を用い、NH4+-N濃度を下げるとともに、硝化菌(硝酸菌・亜硝酸菌)を共培養して、NH4+-NをNO3--Nに変換する。藻類の光合成で生成されるO2で、硝化菌の呼吸・代謝に必要なO2濃度を一定レベルに制御し、共培養によるこれら微生物種の協働作用で、効率的・高速でメタン発酵消化液を肥料へと転換する方法を提案する予定である。H27年度は、硝化菌の増殖・活性が最大となる条件探索において、平底試験管(1 mL)を用いて硝化菌を培養し、上記の藻の最適条件を中心に環境条件(NH4+/NO3ー濃度、水温、CO2濃度、pH)が、硝化菌バイオフィルムの生成速度、硝酸化成速度に及ぼす影響についても調べる予定であったが、硝化菌バイオフィルムの生成が不十分であり、まだ供試できる状態に至っていない。メタン発酵による有機性廃棄物処理技術普及の足かせとなっていた消化液処理問題を解決することを目標に、消化液に高濃度で含まれ、高等植物にとって有害なアンモニア態窒素(NH4+-N)を、高等植物が好む硝酸態窒素(NO3ー-N)へ変換(硝酸化成)して、植物養液栽培用肥料とする技術開発の一環として、以下の検討を行った。生ごみを基質とするメタン発酵の消化液を接触酸化槽で硝化処理したところ、その硝化消化液中の多量肥料要素の濃度は、Mgを除き、養液栽培用標準液体肥料とほば同じ値を示した。メタン発酵から発生する消化液を養液栽培に利用するにあたり、接触酸化法による硝化は有効な前処理であり、硝化消化液は、必要なMgの量を添加すれば、多量肥料要素について養液栽培用標準液体肥料の代替が可能である。硝化消化液を用いてEuglena gracilisを培養した場合に、その比増殖速度は、標準的な培養液であるCramer-Myers培地と同程度であった。加えて、培養後の培養液は、NH4+が供給培養液の10.5%低減される一方、他の多量肥料要素イオンは、培養前後で有意差がなかった。更に、培養後の培養液の多量肥料要素の濃度比は養液栽培用の標準的な培養液である園試処方とMgの比率が低いことを除いて、ほぼ同じであった。このことから、生ごみを基質とするメタン発酵の硝化消化液は、E. gracilisを高い比増殖度で増殖させるとともに、その培養残液は養液栽培用の液体肥料として利用の可能性があることが示唆された。

初年度(平成27年度)、硝化菌バイオフィルムの担体上での生成が不十分であり、硝化菌の増殖・活性が最大となる条件探索が予定より約6カ月遅れたため、それに続く28年度の計画もやや遅れが生じた。メタン発酵による有機性廃棄物処理技術普及の足かせとなっていた消化液処理問題を解決することを目標に、消化液に高濃度で含まれ、高等植物にとって有害なアンモニア態窒素(NH4+-N)を、高等植物が好む硝酸態窒素(NO3-N)へ変換(硝酸化成)して、植物養液栽培用肥料とする技術開発の一環として、以下の研究を行った。メタン発酵消化液を使ってユーグレナを育成し、その残液を使って植物を養液栽培するシステム開発を検討した。このシステムでは、高機能物質を含む微細藻類を生産すると同時に、溶液栽培野菜を生産できる。まず、ろ過消化液を使ってユーグレナを培養し、その増殖速度および消化液中の多量養素濃度の変動を調査した。その結果、ろ過硝化消化液濃度10100%でのユーグレナの比増殖速度に有意差はなく、さらに独立栄養条件での標準培養液であるCramer-Myers培養液で培養した時とも有意差がなかった。ユーグレナを定常増殖期まで増殖させた後のろ過硝化消化液中に含まれる硝酸、カルシウム、マグネシウム、カリウムおよびリン酸の各イオン濃度は、培養期間を通して、標準培地より高濃度であった。また、ユーグレナを収穫した後の培養残液は滅菌および他の微生物の除去を行った後に再び同時育成の培養液として循環利用できることも実証した。これらのことから、メタン発酵消化液を使った、ユーグレナと植物の同時生産システムは実現可能性があることが示唆された。メタン発酵消化液を用いてユーグレナを育成するとともに、硝化菌でアンモニアを硝酸に変換し、その液を用いて同時に植物を養液栽培するシステムの技術的可能性を検討した。ユーグレナはろ過硝化消化液で正常に増殖し、硝化消化液中の要素濃度は、商用標準培養液と同程度であった。このことから、ろ過硝化消化液を培養液として同時育成をユーグレナの定常増殖期まで行うことは技術的に可能であることがわかった。生ごみ由来のメタン発酵消化液は硝化に伴いリン酸およびカルシウムイオン濃度が増加し、不足するマグネシウム、鉄およびマンガンを補充すれば、養液栽培用の標準的な培養液として利用できる。今後は硝化菌が付着しやすい浮遊担体を用いて、硝化菌バイオフィルムの生成を促進して、硝化菌の増殖・活性が最大となる条件の探索を推進するとともに、培養容器の容量を0.5 L、10 L、50 Lと順次大きくして、環境因子が藻・硝化菌の増殖に及ぼす影響を調査し、順次問題点を解決しながら、最適な高密度共培養システムを構築するため、主に以下の4課題について検討を進める。1.培養槽の大型化に伴う槽内環境因子の変動の調査、およびその変動に応じた培養条件の最適化2.藻の大量生産に最適な高効率光利用型藻培養システム(薄層培養器法)の開発3.藻と硝化菌の増殖安定化を図るための共培養技術の構築4.物質循環型藻・硝化菌共培養システムの構築および物質循環の定量・最適化培養容器の容量を0.5 L、10 L、50 Lと順次大きくして、環境因子が藻・硝化菌の増殖に及ぼす影響を調査し、順次問題点を解決しながら、最適な高密度共培養システムを構築するため、主に以下の4課題について検討する。(1)培養槽の大型化に伴う槽内環境因子の変動の調査、およびその変動に応じた培養条件最適化を図る。(2)藻の大量生産に最適な高効率光利用型藻培養システム(薄層培養器法)を開発する。(3)藻と硝化菌の増殖安定化を図るための共培養技術の構築する。(4)物質循環型藻・硝化菌共培養システムの構築および物質循環の定量・最適化を検討する。(5)藻類培養後の硝化消化液を用いたレタスの溶液栽培試験を行い、メタン発酵消化液の肥料への転換技術を実証する。
Campylobacter jejuniの鶏腸管定着に関わる分子基盤の解明

カンピロバクタ-・ジェジュニ(以下Cj)による感染症は、先進諸国を中心に現在最も注視される食品媒介性細菌感染症である。本研究では、GFPを発言するCj株を作成し、鶏への経口感染に供した。感染0、1、4週間目の鶏盲腸内容よりFACS sortにより当該接種菌体を選択的に回収し、サンプル間での比較Proteome解析に供した。結果として、55のCj由来蛋白分子が全てのサンプルより検出され、このうち3分子については腸管定着に伴い顕著な発現亢進を示すことが明らかとなった。更にその中の一分子である、脂肪酸合成酵素の一種であるFabGの定着にかかる機能性が不明である現状を鑑み、当該分子の変異株を作成したところ、野外株に比べて顕著な細胞付着性の低下を示した。運動性の減弱は認められず、細胞との付着等相互作用にかかる機能性が示唆された。実際に、脂肪酸組成の中で、当該変異株はオレイン酸の顕著な減少を認め、菌体表層に局在する脂肪酸が鶏腸管定着に機能性を示すことが示唆された。カンピロバクター・ジェジュニ(Campylobacter jejuni,以下Cj)感染症は主に鶏肉を介した食中毒により発生するため、その予防には感染源である鶏の汚染制御が重要であると考えられている。一方で、その制御は未だ達成できていない。本研究では、当該病原菌の鶏宿主への定着機構に関する分子基盤を明らかにすることを目的として、平成22年度は、以下の検討をおこなった:GFP発現Cj菌体を作成し、SPF鶏個体に経口感染させた。当該菌体を感染後2週間および1ヶ月の時点で回収し、盲腸およびその他腸管臓器内での菌数動態について観察したところ、盲腸内で顕著な定着菌数の増加を認めた。また、経口接種部位である、そ嚢内においても顕著な菌数増加を認め、鶏個体における定着部位の一つと考えられた。盲腸内容物より微生物叢を回収し、FACSソーティングを通じて、約10^6オーダーの蛍光標識Cj菌体を選択的に得ることができた。これまでにin vitro下で培養したGFP発現Cj菌体をサンプルとして、iTraq染色を行い、LC-MS/MS分析の条件検討を行った。平成24年度は、鶏生体より回収した菌体サンプルのLC-MS解析に着手し、In vitro培養菌体との相対比較解析を通じて、鶏生体に定着した場合において発現変動を示すタンパク因子の網羅的解析を進め、代表的な因子について遺伝子欠損株を作成するとともに、定着性を含めた病原性に関わる解析を行うことで、その分子基盤の整理を行っていく予定である。カンピロバクター・ジェジュニ(Campylobacter jejuni,以下Cj)感染症は、主に鶏肉を介した食中毒により発生する。従って鶏生体における当該菌の生態を知ることが、当該動物における汚染制御、ひいてはヒト感染の予防に重要な知見を付与することが期待される。本研究では、当該病原菌の鶏宿主への定着機構に関する分子基盤を明らかにすることを目的として、以下の知見を得た。前年度に作成したGFP発現Cj菌体について、鶏腸管に定着する菌体および試験管内において培養した菌体それぞれの総タンパクを抽出し、iTRAQ標識を行った後、LC-MSを用いた比較変動解析に供した。計4000以上のピークが検出され、このうち、C.jejuni由来タンパク分子として信頼性をもって検出された55ピークについて、MS解析を実施した。変動解析の結果、この中に含まれる3分子は鶏腸管内より回収したサンプルにおいて、顕著な発現亢進を認めた。この発現性の亢進は、生体感染経過と共に高まりを示したことから、当該菌の鶏宿主腸管内における持続的定着を果たすに必須な分子と想定された。更に、得られたペプチド情報からタンパク分子の特性をはかり、生化学的性状の解析を行った。今後は、これらの遺伝子変異株を作成し、宿主定着性・細胞毒性等に及ぼす同分子機能性の詳細な解析を進め、以て、鶏腸管におけるCjの定着に係る機能性をより詳細に検討することで、本菌の宿主適応性を紐解く学術的知見を得ることが期待される。Campylobacter jejuni 81-176株が鶏腸管内において、FabGの顕著な発現亢進を示したことを鑑み、当該因子の機能性について着目した。

fabG遺伝子欠失株を作成し、脂肪酸組成分析を行ったところ、当該株を構成する脂肪酸は、野外株に比べて、C18:1の減少やC14:1の増加を認めた。運動性・増殖性については、野外株と同等であったが、細胞付着能は著しい減少を示した。二次元電気泳動法による比較解析により、野外株と同変異株の間で表層蛋白分子の顕著な変動は認められなかったことから、脂肪酸構成変化自体が細胞付着性の変化として顕れたと想定された。中鎖脂肪酸等の経口投与は本菌の鶏における応用的制御方法としてこれまでに報告されており、鶏腸管内における本菌と腸管上皮細胞間の相互作用に対して、脂肪酸が関与を示すと目される。今後は、病原体-宿主間の相互作用にかかる脂肪酸の機能性と役割について精査し解明していきたい。年度当初の予定をほぼ完了しており、H24年度(最終年度)にはこれに基づく評価を実施する目途がついたため24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、タンパク分子のみを評価対象としているが、これまでに得られた知見から考えると、糖鎖あるいは脂質に関わる同様の解析手法も必要であろう。また、ウシにおける本菌の分布とそのメカニズムを知り得ることは、公衆衛生の向上を図る上で重要な課題と考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。
非線形系の大域解析学としての展開

重力の下で水平な帯状領域を満たす一般の圧縮性流体を下から一様に熱する時の流体運動の問題を解析した。平衡解は熱伝導解であり、すべてのパラメーター領域で存在しているが、下からの熱を増大させるとその臨界Rayleigh数から不安定化し、パターン形成が起ることを温度勾配に対して一様に示した。温度勾配を零に近づけた極限は、Oberbeck-Boussinesq方程式のcell状のパターンである事も示した。圧縮性粘性熱伝導性流体の熱対流問題を解析した。重力下で水平領域にある流体を下から一様に熱する問題をSpiegelに従って無次元化するとRayleigh数とL = (Tu + Tl)/(beta*d)が主たるパラメーターとなる。Tu, Tlは上下の水平な境界での温度、betaは温度勾配、dは領域の厚さである。平衡解(熱伝導解)への外力、熱源等による摂動を加えたとき、Rayleigh数が臨界Rayleigh数より小さい時に、その定常解をL >L0に対して一様に求めた。更に、Lを大きくした極限では、いわゆるOberbeck-Boussinesq方程式の定常解に収束している事を示した。未知関数として、圧力、速度、温度をとり、適当なscale変換を用い、質量保存則の強い非線形性を克服する事によって得られた。圧縮性流体の熱対流問題のある極限で"非圧縮性"の熱対流問題のOberbeck-Boussinesq方程式が得られること、即ち後者の方程式系が上記の意味での近似になっていることの正当性を示した事になる。非圧縮性流体のNavier-Stokes方程式やOberbeck-Boussinesq方程式の定常解を求めるのに"弱圧縮性"を考慮して時間発展の極限として求めるChorinの方法が在る。安定な定常解ならその方法で得られると考えられ、計算機シミュレーションの結果も在る。その線形化した方程式の固有値をOberbeck-Boussinesq方程式の場合に計算機により求め、分岐現象迄こめて近似している事が分かった。圧縮性粘性熱伝導性を持つ一般の流体の熱対流問題を解析した。重力の下で水平な帯状領域をみたす一般の流体を下から一様に熱するときの流体運動の問題である。Spiegelに従って無次元化するとRayleigh数と、L = (Tu + Tl)/(beta x d)が主たるパラメーターとなる。Tu , Tlは上下の水平な境界での温度、betaは温度勾配、dは領域の厚さである。平衡解は熱伝導解であり、すべてのパラメーター領域で存在しているが、Rayleigh数を増大させる(下からの熱を増加させる)とその臨界Rayleigh数からそれは不安定化してパターン形成(ロール型、六角形型、混合型などのcell状の定常渦)がおこる。これをL >= L1に対して一様に証明した。更に、Lを大きくした極限では、いわゆるOberbeck-Boussinesq方程式のcell状の定常解に収束していることを示した。未知関数としてOberbeck-Boussinesq方程式にあわせ、圧力、速度と温度を取り、適当なscale変換を用い、質量保存則の強い非線形性を克服する事によって得られた。圧縮性流体の熱対流問題の分岐現象について、ある極限で"非圧縮性"流体の熱対流問題のOberbeck-Boussinesq方程式の分岐解が得られる事、即ち、後者の方程式が上記の意味での近似になっている事の正当性を示した事になる。非圧縮性流体の安定な定常解を、ある人工的"圧縮性"を導入した方程式の時間無限大での定常解として求めるChorinの方法の正当性を計算機援用解析を含めて調べ始めた。上下ともstress freeの境界条件を持つOberbeck-Boussinesq方程式の熱対流問題の定常分岐解への正当性は示せた。作用・角変数で記述した2自由度のHamilton力学系に対応するHamilton-Jacobi方程式の一つとして、Jauslin-Kreiss-Moserが考察した系は、周期境界条件の下に時間周期的な外力のあるBurgers方程式と同値になる。この系の周期解の存在を各モーメント毎にLax-Friedrichs差分法で構成的に証明した。そのPoincare写像を調べ、各周期時刻での解のグラフの連続性・不連続性を見ることにより、Hamilton系の準周期解がそのグラフ上に乗っていて存続している場合と乗らずにカオス解になっている場合を詳しく調べた。更に、カオス解になっている場合にも不変集合であるAubry-Mather集合を差分法で数値的に構成する方法を提案し、その集合を求めるとともに、解のモーメントの関数であるeffective Hamiltonianを数値的に求め、その導関数(回転数と呼ばれ、階段状の単調増大な連続関数である。)を求めた。熱対流問題のうち、Oberbeck-Boussinesq近似方程式系を用いた分岐解析などと比て、圧縮性粘性流体の熱対流問題の解析的取扱いは、その質量保存則の非線形性からくる困難のためにほとんど手が付けられていなかった。

底面を一様に熱する水平な帯状領域での圧縮性粘性の熱対流問題も領域の厚さが薄くなった極限を考えると、線形化方程式の固有値問題の臨界Rayleigh数が近似系のそれに近づく( 1997, Pyi-Aye and T. Nishida )ということなどによりOberbeck-Boussinesq近似になると云う予想があった。熱伝導解の摂動にたいして臨界Rayleigh数を越えない時の平衡定常解の存在証明ができた。領域が薄くなった極限として、上の近似の正当性も示された。永らく懸念であった圧縮性粘性熱伝導性流体の熱対流問題と"非圧縮性" Oberbeck-Boussinesq方程式系による熱対流問題の比較、近似性の証明の最初の段階をclearする事が出来た。熱対流問題に関しては、圧縮性粘性を考慮しなければならない場合に、永年の懸念であった領域の厚さに一様に平衡定常解の存在証明が出来、それが薄くなった極限としてOberbeck-Boussinesq方程式が得られる事が示せた。力学系に関しては、Jauslin-Kreiss-Moserの方程式(周期境界条件で時間周期外力のあるBurgers方程式)の周期解の差分法による構成的存在証明が出来たために、それを用いて解のモーメントの関数であるeffective Hamiltoniannの計算とその微分である回転数(階段状の連続関数)の計算法を提案し、そのAubry-Mather集合も求められた。圧縮性粘性熱伝導性流体の熱対流問題を昨年度と同じ状況下で解析を続ける。殊にパターン形成にあたる定常分岐を考察し、L > L1について一様に、Rayleigh数が臨界Rayleigh数を越える時に、定常分岐が起こっている事の証明に取組む。さらにLを大きくしたときの極限としてOberbeck-Boussinesq方程式系の定常分岐(パターン形成)が得られる事を示したい。これによって分岐現象迄込めてOberbeck-Boussinesq方程式系の近似の正当性が示される事になる。非圧縮性流体の安定な定常解を求めるChorinの方法の正当性を計算機援用解析として調べる。熱対流問題に関しては、圧縮性粘性を考慮しなければならない場合に、パターン形成(定常分岐)を領域の厚さに関して一様に証明したい。それによりパターン形成に関しても領域が薄くなった極限でOberbeck-Boussinesq近似方程式が得られる事を示したい。領域の上下の境界条件がstress freeとnonslipの場合に、大域的に得られるパターン(ロール型、六角形型、長方形型など)の計算機援用証明を行いたい。Benard-Marangoni熱対流問題に関連して、領域の上面が、自由境界の時とstress freeのときの分岐現象の比較をしたい。力学系に関しては、Jauslin-Kreiss-Moser方程式には非線形凸性があり、KAM理論も弱KAM理論の解析も巧く行ったのであるが、Fermi-Pasta-Ulam問題は自由度2の場合にも凸性が無く、ゼロ解の近くでのKAM理論しかない。regularな解もカオス的な解も含めて計算機援用解析を進めたい。該当なし。23年度に購入した、据置型の計算機をフルに使って計算機援用解析を進めたい。
ヘッジホッグシグナル伝達因子から見た細胞運動性と膵臓癌進展の分子基盤

細胞運動は一般にsmall GTPase Rac1の活性化とArhGEF7・p21-activated kinase (Pak)複合体の先進部への集積及びその後の細胞骨格系の変化により起こると考えられているが、もとよりArhGEF7-Pak複合体の細胞先進部への集積を規定する分子基盤は十分明らかではない。本研究により我々が以前Hedgehogシグナル伝達因子として報告したSILがArhGEF7-Pakと結合し、これら複合体の膵臓癌細胞先進部への集積と細胞運動性亢進、細胞骨格の変化に関与することを見出した。前年度までの研究により、ヒト膵臓癌培養細胞株PANC-1において内在性SIL・Pak1は共に細胞先進部、特にlamellipodiaに集積していること、siRNAを用いたknockdownにより有意に細胞運動能が低下していること、またその際Pak1は細胞先進部への集積が限弱している傾向が見られた。またHEK293T細胞を用いた強制発現系・免疫沈降実験では、Pak1の機能亢進変異体(T423E)・機能喪失変異体(K299R)共にSILと複合体を形成し得ることから、少なくとも強制発現実験においてはPAK1の活性化・非活性化状態に係らずSIL-PAK1複合体を形成する可能性が示唆された。Pak1およびRac1の標的とされる因子のリン酸化状態をWesternブロットにより解析したが、従来知られていたすべてのPak1関連細胞骨格関連因子のリン酸化状態が変化するものではなかった。このことからSILがPak1の細胞内局在とその機能に影響を与えるとしても、特定の条件あるいは特定のシグナル経路に特化した作用である可能性がある。そのため、Integrinシグナルに置ける役割に着目した。siRNAによるSIL knockdown細胞を各種マトリックスをコートしたディッシュ上に散布し、経時的に蛋白を回収し、PAk1およびRac1標的蛋白のリン酸化状態の評価を行った。ヒト膵臓癌培養細胞株PANC-1での内在性SIL・Pak1の細胞内局在を解析した。その結果これら2因子は共に細胞先進部、特にlamellipodiaに集積していた。また同じくPANC-1を用いてsiRNAを用いたknockdown実験を行ったところ、SIL knockdown群ではControlに比べ有意に細胞運動能が低下していた。その際のPak1の細胞内局在はSIL knockdown群で細胞先進部への集積が限弱している傾向が観察されたが、今後定量性のある評価を行い再確認する必要が残された。またHEK293T細胞を用いた強制発現系・免疫沈降実験では、Pak1の機能亢進変異体(T423E)・機能喪失変異体(K299R)共にSILと複合体を形成し得ることを確認した。さらにPak1およびRac1の標的とされる因子(Raf1・MEK1・LIMK1などリン酸化酵素やcofilin・Stathminなど細胞骨格関連因子)のリン酸化状態をWesternブロットにより解析し、SIL knockdownにより一部のPak1関連細胞骨格関連因子のリン酸化状態が減弱することを見出した。SILと細胞先進部に集積する関連因子との関係をあらためて検討を行い、siRNAを用いたSIL knockdown細胞(PANC-1膵臓癌細胞株)の先進部ではPAK1・ArhGEF7と共に、RAC1の発現も低下していることを見出した。これら細胞先進部集積因子の局在阻害と合致するように、cell tracking assayによってSIL knockdown細胞ではcontrol細胞に比し有意に細胞運動性が低下していることを見出した。現在これらsiRNA処理細胞をcollagen type-Iをコートしたディッシュ上に散布し、SILがRAC1の活性化に与える影響を検討中である。また活性化PAK1はRAC1のRhoGDI-RAC1複合体からの離脱と膜移行を促進するとの報告を元に、SIL knockdownによりPAK1活性化が阻害され、結果として膜移行RAC1の減少と、更なるRAC1シグナルの低下のため細胞運動性が低下している可能性について、現在検討中である。以上の結果を踏まえ、成果を論文に纏めたいと考えている。人体病理SIL-PAK1結合の検討のため、in vitro translationシステムによる検証を試みているが、Westernブロットによる確認の際のbackgroundシグナルとの兼ね合いにより、微細な条件調整を行っている。またIntegrinシグナルに置ける役割に着目してPAk1およびRac1標的蛋白のリン酸化状態の評価を行っているが、再現性の得られる実験条件を模索しつつ検討を繰り返している最中である。Pak1とin vitroで直接結合することを検討するため、HEK293T細胞での強制発現系・免疫沈降実験にて確認したSILのCoiled-coil配列を含む領域蛋白の大腸菌での合成を試みたが、実験に十分な回収量が得られなかった。実験の各段階の条件を検証する一方、in vitro translationシステムへの変更を含めた検討を行っている。SIL-PAK1複合体の関与するPAK1標的因子の同定が終了ししだい、研究成果を纏める方針である。

SIL knockdownによって従来知られていたすべてのPak1関連細胞骨格関連因子のリン酸化状態が変化するものではなかった。このことからたとえSILがPak1機能の制御に影響を与えるとしても、特定の条件あるいは特定のシグナル経路に特化した作用である可能性がある。そのため多くのPak1標的因子のいずれが変化するかを丹念に検証する必要性がある。そのため、SIL knockdown実験下でのPak1標的因子の細胞蛍光抗体染色による細胞内局在観察と、Westernブロットによるリン酸化解析を行う。またin vitroにおけるSIL-Pak1複合体形成をin vitro translationシステムへの変更を含め検証する。またK-rasなどの変異を有する特定のヒト膵臓癌細胞株だけではなく、不死化膵管上皮細胞HPNEでも同様の所見が得られるか確認する。SILが関与するPak1シグナル経路を同定するため、すでに用意したPak1標的因子抗体および同リン酸化抗体以外にも関連抗体を入手し解析に用いる。またin vitro translationシステムのための関連試薬を入手する。またすでに作成しているが十分機能解析の進んでいなかったtetracycline誘導性Pak1 T423E・K299R発現細胞株を用いた実験を行うために、特殊血清を含めた細胞培養関連試薬を入手する。
アルツハイマー病と気分障害の関連基礎研究

反復性うつ病を含む気分障害の既往歴は、アルツハイマー病(Alzheimer's Disease; AD)の最も強力な危険因子の一つである(1)。本申請者らはフローサイトを使った新技術を用いて気分障害など精神疾患の死後脳研究を行い、気分障害前頭前野でオリゴデンドロサイト(OL)前駆細胞(OPC)やOL密度が特異的に低下していることを発見した(2-5)。前頭前野は海馬貫通路などとともに5060歳代まで長期間に灰白質ミエリン化が進行し(6)、Braakらはその進行パターンとAD病理の進行パターンに逆相関があることを報告している(7)。われわれの死後脳での発見は、気分障害とAD病態の間に、ミエリン化(OL分化)異常を共通点として何らかの関連がある可能性を示唆している(8, 9)。そこで本研究では、申請者らが独自に開発した成体ラット脳由来OPC培養細胞を用い(10)、1)OL分化の鍵を握る線維芽細胞成長因子(Fibroblast growth factor; FGF2)などの成長因子とNotchシグナルの関連の解明、2)培養OPCに大量に発現するAD関連タンパク質(APP、γセクレターゼ、BACEなど)の分子動態・機能の解明を中心に行ない、気分障害とADの共通病態基盤を明らかにする。現在まで、培養OPCにおいてFGF2濃度依存的にNotchシグナルが活性化されること、逆にAPP切断によるAβ産生はFGF2低濃度でより活発に行なわれることが判明した。FGF2は濃度依存性に飛躍的に培養OPC数を増加させる。これは細胞分裂の増加と細胞死の減少によるものであった。また、培養OPCはFGF2濃度依存的に、未分化の前駆細胞の状態を維持した。そこでNotchシグナルを検討すると、FGF2濃度依存的にNotch1タンパク質の発現が上昇し、その活性化の証拠となるNICD(N末断端抗体で認識)が飛躍的に増加した。すなわちFGF2増加でNotchシグナルが活性化(γセクレターゼで切断)され、細胞の未分化状態が維持される可能性を示唆した。培養OPCには、FGF2濃度に関係なく、大量のγセクレターゼが発現している。そこで次にAPP代謝に関して検討を行った。面白いことにNotchシグナルとは異なり、APPの発現はFGF2濃度依存的に減少し、Aβ40、特にAβ42産生がFGF2低濃度で増加した。これらの結果は、NotchとAPPのγセクレターゼによる切断が必ずしも同じメカニズムで行なわれている訳ではないことを、成体由来の初代培養の内在性タンパク質のみで初めて示せた点において革新的である。以上の結果を特許出願した。アルツハイマー病(AD)のBraak分類を確立した神経病理学者Braakらは、灰白質ミエリン化の進行がAD病理、特に神経原線維変化の進行と逆相関があることを報告している。一方、本申請者は、気分障害の死後脳をより厳密に解析し、前頭極(BA10)灰白質に気分障害特異的なミエリン化異常があることを見出した。BA10皮質は海馬貫通路などとともに5060歳代までミエリン化が進行する。さらに気分障害が、ADの最も強力な危険因子の一つであることを考え合わせると、両病態には、ミエリン化(オリゴデンドロサイト(OL)分化)を共通点とする何らかの脳内病理基盤があることを示唆する。そこで本研究では、独自開発した、成体ラットオリゴ前駆細胞(aOPC)培養系を用い、OL分化(Notch)とAPP代謝の関連基礎研究を行った。その結果、plexin-B3を発現する新たなaOPCを同定し、さらにそれらが神経細胞に匹敵あるいはそれ以上のアミロイドβ(Aβ)産生細胞であること、脳損傷でユニークな皮質グリオーシスを示しその分布は老人斑の分布に一致すること、加えてヒトAD死後脳で老人斑がplexin-B3で染まることなどを見出し、現在、論文を投稿中である。またaOPCのAβ産生は、同様に培養した胎児期ラット神経細胞に比較して高く、また興味深いことにNotchシグナルとは異なる経路を介していた。そのため既存のγセクレターゼ阻害剤では、Aβ産生は阻害されず、われわれのaOPC細胞系は新規薬スクリーニング系として高い将来性があることが示唆された。その部分は特許を申請中である。これらの研究から、成人期の皮質ミエリン化の一端と、そのAD病態への関与が強く示唆された。今後は気分障害とADの関連研究を進展させたい。2年間の本研究によって、新規グリア細胞(plexin-B3陽性aOPC)が同定された。また、脳損傷時の動態も一部明らかにし、既知のNG2陽性aOPCの動態とは大きく異なることを見出した。さらにin vitroでAβを産生する条件を見出し、実際、ヒトAD脳で老人斑がplexin-B3で染色されることを確認した。これらの結果は、少なくともaOPCがAD病理に深く関わっていることを示唆し、Braakらの神経病理学的発見や、われわれの仮説(気分障害とADがオリゴ系譜細胞の異常を介して関連するという考え)を強く支持した。現在、本研究から特許申請1件および論文を投稿中である。成体ラット脳から高純度のaOPCsが得られる分離培養法を確立した。P3で、ほぼ100%がolig2(+)、95%以上がNG2(+)のaOPCs培養となった。