hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネのマイクロRNA遺伝子転写機構の解明とその人工miRNA発現への利用

本研究では植物miRNA遺伝子転写機構を明らかにし、安定的な人工miRNAの発現系を構築することを目的に実験を行った。本研究ではイネの植物特異的DNA依存的RNA合成酵素複合体遺伝子ノックダウン系統においてmiRNA遺伝子の転写が減少している事およびマイクロアレー解析により細胞周期関連遺伝子など、多数の遺伝子発現が変化している事を見いだした。また、この中には遺伝子導入時の薬剤選抜マーカーも含まれていた。microRNA (miRNA)をはじめとする小分子RNAは特定の遺伝子発現を抑制する技術として医療や研究など様々な場面で利用されている。一方、植物育種など農学分野での積極的な利用はその効果が不安定なため基礎・応用の両面において立ち後れている。効果が不安定な理由は今のところ不明である。従来miRNA遺伝子はRNA合成酵素pol IIにより転写されると信じられてきたが、申請者はイネの大部分のmiRNAが植物に特有のRNA合成酵素pol Vに転写されることを見いだした。このことは、miRNA遺伝子の想定されていた転写機構が間違っていたことを意味する。本研究は植物miRNA遺伝子転写機構を明らかにし、安定的な人工miRNAの発現系を構築することを目的とする。これまでにイネのpolV遺伝子ノックダウン系統においてmiRNA遺伝子の転写が減少している事およびマイクロアレー解析により細胞周期関連遺伝子など、多数の遺伝子発現が変化している事を見いだしている。本年度は引き続きノックダウン系統の解析を行った。イネに6種ある植物特異的DNA依存的RNA合成酵素遺伝子のノックダウン系統において、miRNA遺伝子の転写量に影響がある系統とそうでない系統の間に、固形培地上でのカルスの細胞増殖速度に差があるように思われた。このことを明らかにするために、ハイグロマイシン抵抗性カルスを液体培養し、6種ある植物特異的DNA依存的RNA合成酵素遺伝子のノックダウン系統すべてについて増殖曲線を取得した。その結果、一部の系統について、実際に増殖が速くなっている傾向が得られた。この事は、ノックダウン系統において、細胞周期関連遺伝子の高発現を良く説明出来る。また、これらの系統ではハイグロマイシン抵抗性遺伝子も高発現している事から、高度のハイグロマイシン抵抗性により、選択培地における増殖促進につながったと結論づけた。従来miRNA遺伝子はRNA合成酵素pol IIにより転写されると信じられてきたが、申請者はイネの大部分のmiRNAが植物に特有のRNA合成酵素pol Vに転写されることを見いだした(図1)。具体的には以下の実験を行った。(1)イネのpolV遺伝子ノックダウン系統においてmiRNA遺伝子の転写が減少している事はこれまでに明らかにしていたが、今年度はマイクロアレー解析によりmiRNA遺伝子以外の影響を明らかにした。その結果、細胞周期関連遺伝子など、多数の遺伝子発現が変化している事を見いだした。(2)イネに6種ある植物特異的DNA依存的RNA合成酵素遺伝子のノックダウン系統において、miRNA遺伝子の転写量に影響がある系統とそうでない系統の間に、細胞増殖速度に差がある事が明らかになった。この事から、miRNAの転写は細胞増殖と関連している事が強く示唆された。これまでに行った実験から、miRNA前駆体の転写に関わる新たなメカニズムとして細胞増殖との関連を見いだす事ができた。また、イネゲノムがコードするpolIV/polVのlargest subunitならびにsecond largest subunitのうち、NRPD2a, NRPD2b, NRPE1bが細胞増殖の正の制御因子として働いており、これらのノックダウン系統では細胞増殖速度の低下とmiRNA前駆体転写の低下が同時に起こっている事を示した。このように、当初の計画にあった通り、miRNA前駆体遺伝子の転写機構に関して、これまで知られていなかった新たな制御系の存在を示唆する事ができた。一方で、転写されるmiRNA遺伝子前駆体の構造解析など方法論的な難しさから思ったように研究が進められなかった実験があり、今後の工夫と対応が必要な計画もあった。このように、miRNA前駆体遺伝子の転写機構に関して、これまで知られていなかった新たな制御系の存在を示唆する事ができたので、今後は、どうしてネゲノムがコードするpolIV/polVのlargest subunitならびにsecond largest subunitのうち、NRPD2a, NRPD2b, NRPE1bが細胞増殖に影響を及ぼしているのかを明らかにする。

さらに、細胞増殖速度がなぜmiRNA前駆体遺伝子の転写を制御出来るのかも解析する。さらに、miRNA前駆体遺伝子の構造解析もおこない、従来考えられていたCAP構造並びにpolyAを持つ前駆体が一般的な転写物なのかそれともそうでないのかを明らかにする。24年度は23年度に未使用となった約40万円に加え当初使用予定の110万円を加えた150万円を本研究の推進に使用する予定である。40万円の未使用分は試薬代やスライドグラスの割引などによりマイクロアレー解析費を大幅に安く実験を行う事ができた事と、当初3反復の実験により統計的に有意な遺伝子発現の差を検出する予定であったが、統計処理をするまでもなく2回の反復だけで細胞周期との関わりを示すデータを取る事ができたために実験そのものを繰り越す事となった。しかしながら、24年度にはもう一度統計処理に必要な実験を繰り返す必要があるためにこれらは繰り越した分の研究費で24年度に実験する事となった。残りの110万円は当初計画通りに使用する。
Gap-junctionを介した象牙芽細胞複合体の電気的・化学的細胞間連絡の解析

本研究において、象牙芽細胞の機能を電気生理学的に解析するとともに、象牙芽細胞間および象牙芽細胞と下層細胞間の神経系を介さない直接的細胞間情報伝達機能に関する新しい所見を得た。さらに、象牙芽細胞と密接な関係にある象牙細管を刺激進入経路としてとらえ、象牙細管内容液の外来刺激進入防御能に関する知見を加えた。すなわち、1.ヒト象牙芽細胞がギャップ結合を介して電気信号、低分子を容易に相互交通できる機能複合体であること、2.ネコ象牙芽細胞膜に歪み検知性のイオンチャンネルが存在すること、3.ナイスタチンを作用させて象牙芽細胞全体の膜電位をみると、通常の受容器細胞と同じ電位変化を示さないこと、4.象牙芽細胞は電気的に結合することにより、大きな電気容量を持つ巨大細胞と同じであること、5.象牙芽細胞間には方向特異性の電気通過性はないが、象牙芽細胞とその下層細胞間には方向特異的なasymmetricな整流機構があること、6.象牙芽細胞外pHの変化に伴い象牙芽細胞間electrical conductanceが影響を受けること、7.血管平滑筋と内皮細胞間に存するelectrical-あるいは、dye-couplingが存在すること,8.低分子量のlucifer yellowを象牙芽細胞にイオン導入すると、同種細胞および下層の異種細胞に速やかに、gap-junctionを介して広がること、9.象牙芽細胞の外環境としての象牙細管の外向き流で、細菌性LPSの拡散が抑制されること、10.象牙細管内容液の外向き流を、電荷、氏分子化、高濃度化、内向きの静水圧で抑制し、物質の歯髄内進入を促進できること、11.象牙芽細胞とその周囲の細胞集団は外界からの浸透性を減少させうること、12.う蝕下層の象牙質では、細菌性毒素の侵入と象牙細管の狭小化が動的に生じることについて明らかにした。本研究は、外来刺激に対して象牙芽細胞と象牙細管内容液は有機的に共同して防御機能を果たすことを電気生理学的に明らかにした。今後はこの研究成果を礎石にして象牙芽細胞で検知・伝達された情報処理法の詳細を明らかにしていきたい。ヒト新鮮単離象牙芽細胞にdual patch clamp法を応用して、以下の研究業績をえた。1.象牙芽細胞の成長・成熟に伴う変化<方法>若い象牙芽細胞(13-15Y)と成熟した象牙芽細胞(23-35Y)を抜歯直後のヒト永久歯から新鮮単離した。<結果>(1)成熟象牙芽細胞の方が単極性細胞突起の長さが統計学的に有意に短かった。(3)若い象牙芽細胞の電気カップリングした2個の細胞間には、電位固定が不可能なこともしばしばみられた。<考察>(1)若い象牙芽細胞刺激感受性が高く、検知した刺激情報の伝達能が高いことが示唆された。この事実から、若い象牙芽細胞は細胞間連絡能が高く、まるで電気的巨大細胞であるかのように働く。すなわち、functional syncitiumを形成していることがわかった。2.象牙芽細胞層の電気的結合<方法>熟成した象牙芽細胞(24-29Y)を抜歯直後のヒト永久歯から新鮮単離した。<結果>

(1)同一細胞集団(cluster)中の細胞数が増すにしたがって、1細胞内への電気注入によって生じた細胞電位の変化の戻り時間(時定数)が増す傾向が見られた。(2)電流を結合している一方の細胞に注入し、他方の細胞からも電位変化を記録すると、象牙芽細胞-象牙芽細胞間の電位変化は方向依存性がなくsymmetricで、それに対して、象牙芽細胞-下層細胞間ではasymmetricであることがわかった。<考察>(1)電気容量の上では象牙芽細胞は巨大細胞であるかのように働いている、すなわち、functional syncitiumを形成していることがわかった。この電気的結合は、象牙芽細胞にとどまらず、その下層細胞にも及んでおり、長い象牙芽細胞突起で感知された情報は、電気的・化学的にgap junctionを介して隣接する象牙芽細胞や下層細胞に波及することがわかった。ヒト新鮮単離象牙芽細胞にdual cell patch clamp法を用いて,象牙芽細胞層には電気的ネットワークが広く存在していることを示した.以下に結果を列挙する.1.カップリング率・係数(1)カップリング率は隣在する2細胞間のカップリングは33/43ペア(76.7%)で見られた.(2)カップリング率は細胞間距離50-125μmでは10/21ペア(47.6%)でみられた.(3)カップリング率は細胞間距離150μmを超えると5/67ペア(7.5%)でみられた.(4)カップリング係数(電流注入した細胞での電位変化を1とし,離れた細胞の電位変化の比:細胞間距離50μm以下ではほとんど1に近いが,次第に低下する.これらのことから象牙芽細胞間をほとんど減衰なく素早く伝播することは,象牙質/歯髄複合体に及んだ外来刺激情報の信号化と生体防禦機能に貢献していることが推測される.2.Agingのカップリングへの影響1)13,16才の象牙芽細胞間カップリングのconductanceは,21才より有意に大きかった.2)細胞に注入した電流の減衰時定数は,13,16才では21才に比べて有意に大きく,電気容量も大きかった.これらのことから,若い(歯根完成前の)象牙芽細胞間における細胞間ネットワークは,萌出と,それに伴う2次象牙質形成を前により大きな電気的集合体として機能していることがわかった.3.細胞外pHのカップリングへの影響(1)pHが微増するを細胞間コンダクタンスは増加した.(2)pHがさらにアルカリに傾くと電流は逆に流れにくくなった.これらのことから,細胞外pHの変化が細胞間結合の電気的強弱をコントロールしている可能性があることがわかった.ヒト新鮮抜去歯から,長円形の細胞体を持ち,単極性の長い突起(90-210μm)を有する平行に配列した細胞に,cell-attached法あるいはナイスタチン穿孔法を用い,以下の結果をえた.1.隣り合う2細胞間では33/43ペア(76.7%)で電気結合がみられた.OBs間距離が50-125μmの2細胞間では10/21ペア(47.6%)で,150μmを越すと5/67ペア(7.5%)で電気結合がみられた.また,細胞間距離依存性に,結合する割合が有意に減少した.2.カップリング係数(電流を注入した細胞の隣在細胞で見られる電位変化/電流を注入した細胞に見られる電位変位は,細胞間距離が50μm以下の場合では1に近かった.5.細胞膜の機械的変形は,電気結合部のイオンチャンネルの開閉を増減させなかった.6.細胞外pHの微増は細胞間コンダクタンスを増加させたが,さらにpHが増加すると電流は流れにくくなった.
炎症の発現と制御におけるチオールプロテアーゼとキニノーゲンの役割

炎症を誘導するペプチド性メジエーターの多くはセリンプロテアーゼの作用により産生されることが知られている。しかし最近キニノーゲンがチオール(システイン)プロテアーゼを阻害することや、カルパインがキニノーゲンと結合した際、キニンを産生することなどが証明されてチオールプロテアーゼとキニノーゲンの炎症への関与が注目されるようになって来た。本研究の前半ではキニノーゲンとカルパインの結合にCa^<++>が必須であり、その際カルパインの阻害とキニノーゲンの部分分解が同時におこること、また高分子キニノーゲンからキニン及びFr1・2を遊離したものは、所謂α1-チオールプロテイナーゼインヒビターであることなどが証明された。後半においてはCa^<++>の存在下でカルパインIの自己消化により、走化性因子が産生されることが見出された。これより活性ペプチドが単離され、その全構造が決定された。単離された走化性因子の構造はAcetyl Ser-Glu-Glu-Ile-Ile-Thr-Pro-Val-Tyrであった。これは先にcDNAの塩基配列から推定されたアミノ酸配列からカルパインIのlarge subunitのN末端構造に一致したが、活性ペプチドのN末端はメチオニン残基が脱落し、且つアセチル化されていた。これは従来報告されてきた細菌由来のペプチド性走化因子がすべてホルミル化されたものであることと対比すると新しいタイプのものである。このペプチドは化学合成されてその活性が確認された。さらにカルパインIIのlarge subinit、カルパインIとIIに共通なsmall subunitのN末端ペプチドも合成されて走化活性が検索された。その結果small subunitのN末端ペプチドにも活性が見出された。以上の研究を通してチオールプロテアーゼであるカルパインとそのインヒビターであるキニノーゲンが炎症によって少なからず重要な役割を担っていることが示された。ヒト血漿中よりIgG2濃縮画分を調整し,同様に赤血球よりカルパインIを精製した.それ等を各種の混合比で温置して走化活性の産生を48穴ミクロケモタクティックチャンバー法により測定した.この一連の実験より次の結果を得た.(1)走化性因子の分子量は従来報告されていたロイコエグレッシン(分子量約140,000)よりもはるかに小さく(分子量8001,500), (2)その産生は免疫グロブリンIgG_2の量的変動に依存性がなかった.(3)しかもカルパインIの自己分解物中にその活性が検出された.以上の結果から, IgG_2とカルパインの系からは所謂免疫グロブリンからのロイコエグレッシンの産生はなく,それにかわってカルパインそのものに走化性因子を産生する能力のあることが明らかとなった.そこでヒトカルパインIとIIの一次構造を精査し,走化性因子となりうる一次構造が両者に共通な小サブユニットと両大サブユニットのN末端に存在することを推定して,それ等アミノ酸配列の合成を行った.このうち大サブユニットのアミノ酸配列をもつペプチドには活性は検出されなかったが,小サブユニットのアミノ酸配列をもつペプチドのN末がアセチル化またはホルミル化されたものにはそれぞれ走化活性が検出された.一方カルパインの一次構造の研究結果からは,小サブユニットのN末端はアセチル化されていることが既に報告されておりこの結果とよく一致するものであった.上記の結果は細胞が物理的,化学的,生物学的刺激をうけて障害され,細胞質中に存在するカルパインが放出される時,血中及び細胞間質に存在する免疫グロブリンを分解してロイコエグレッシンを産生するという従来の考え方よりも,放出,自己融解により当該局所を直ちに走化性因子を産生しうるという点で,産生過程が能率的であり,炎症の第2期形成にカルパインからの走化性因子が関与している可能性を示唆するものである.炎症を誘導するペプチド性メジエーターの多くはセリンプロテアーゼの作用により産生されることが知られている。

さらにカルパインIIのlarge subinit、カルパインIとIIに共通なsmall subunitのN末端ペプチドも合成されて走化活性が検索された。その結果small subunitのN末端ペプチドにも活性が見出された。以上の研究を通してチオールプロテアーゼであるカルパインとそのインヒビターであるキニノーゲンが炎症によって少なからず重要な役割を担っていることが示された。ヒト赤血球から精製されたカルパインIを、5mMカルシウムイオン存在下で温置し、自己消化を行った。ケモタキシスミクロチャンバーで測定した走化活性は経時的に上昇し、5分間で最高値に達した。本年度はここから走化性因子を精整単離し、構造決定を行い、さらにこの物質を化学合成して、構造が正しいことを認めた。1.走化性因子の精製.カルパインIの自己消化物をFPLCシステムによるSuperoseカラム、およびZORBAX-ODSカラムにかけて走化活性を有する単一成分を精製した。2.構造決定.精製された成分は6N塩酸で24時間水解し、アミノ酸分析機でアミノ酸組成を測定した。この物質はセリン、スレオニン、プロリン、バリン、チロシン各1モル、グルタミン酸、イソロイシン各2モルから成りたっていた。次にこれをペプチドシーケンサーにかけたが、N末端がブロックされていて分析が困難であった。そこでアシルアミノ酸遊離酵素で処理した後に、再び同シーケンサーにかけて次の様な配例を得た。Glu-Glu-Ile-Ile-Thr-Pro-Val-Tyr.これをアミノ酸組成の測定結果と合わせるともとのペプチドは、Ser-Glu-Glu-Ile-Ile-Thr-Pro-Val-Tyrであったことを意味する。さらにN末端のアシル基はこのペプチドのダンシルヒドラジン誘導体の薄層クロマトグラフィーから、アセチル基であることが同定された。かくて走化性因子の構造は最終的にAcetyl Ser-Glu-Glu-Ile-Ile-Thr-Pro-Val-Tyrであると決定された。3.走化性因子の化学合成.構造決定された上記アセチルペプチドの化学合成を行い走化活性を測定した。このペプチドはミクロチャンバー法によるin vitroの系においても、またモルモット皮下注射によるin vivoの系においても走化活性のあることが確認された。尚このペプチドのアミノ酸配列はカルパインIのlarge subunitのN末端構造に一致することも確められた。
カルコパイライト型希薄磁性半導体の磁性に関する研究

我々は実験で見つかった室温強磁性半導体Mn-CdGeP_2の強磁性発現メカニズムを第一原理計算の手法を使い研究した。構造エネルギーの観点からCdGeP_2中のMnはCdサイトと置換しやすいが、全エネルギーの計算結果よりCdをMnで置換しただけでは系の強磁性状態は実現されない事が分かった。一方でCdサイトやGeサイトの格子欠陥、Cd過多やGe過多の状態で電子構造を計算すると、系にキャリアが発生し強磁性状態が安定になった。この際、有効な3dホールの存在が強磁性発現に重要である事も示した。これらの事から、実験で得られたMn-CdGeP_2の強磁性の起源は、格子欠陥などで発生した3dキャリアによる二重交換相互作用である事が示せた。他の強磁性を示すカルコパイライト希薄磁性半導体の可能性を考えるため、様々なII-IV-V_2族、およびI-III-V_2族カルコパイライト半導体に遷移金属(Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)をドープした場合の磁気構造の安定性を調べた。ただし、ここで遷移金属は構造エネルギー的に最も安定なII族、III族をそれぞれ置換するとした。このケミカルトレンドは軌道の結晶場分裂を考慮する事で統一的に理解でき、強磁性発現にはキャリアが系全体に十分に広がる事が重要である。更に、強磁性状態とスピングラス状態のエネルギー差をハイゼンベルグモデルの強磁性と反強磁性状態のエネルギー差にマッピングし、平均場近似の範囲内で強磁性転移温度を概算したところ、ZnGeAs_2、CuAlS_2、AgGaS_2にCrをドープする事で、室温よりも高いキュリー温度が期待できることを示した。また、CuAlS_2とAgGaS_2のTc濃度依存性が、Cr3dバンドの半値幅の濃度依存性と一致している事から、二重交換相互作用による強磁性安定化のメカニズムを裏付ける事が出来た。今回我々は実験で見つかった室温強磁性半導体Mn-CdGeP_2の強磁性発現メカニズムを第一原理計算の手法を使って理諭的に研究した。構造エネルギーの観点からCdGeP_2中のMnはCdサイトと置換しやすいが、全エネルギの計算結果よりCdをMnで置換しただけでは系の強磁性状態は実現されない事が分かった。一方でCdサィトやGeサイトの格子欠陥、Cd過多やGe過多の状態で電子構造を計算すると、系にキャリアが発生し強磁性状態が安定になった。このことから、実験で得られたMn-CdGeP_2の強磁性も格子欠陥などによるキャリアによって誘起されたものと考えられる。他の強磁性を示すカルコパイライト希薄磁性半導体の可能性を考えるため、II-IV-V_2族、I-III-V_2族カルコパイライト半導体に遷移金属(Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)をドープした場合の磁気構造の安定性を調べた。その結果、II-IV-V_2族のCdGeP_2、ZnGeP_2にV、Crをドープした系、I-III-VI_2族のCuAlS_2、AgGaS_2にV、Cr、Mnをドープした系で強磁性が安定化した。ただし、ここで遷移金属は構造エネルギー的に最も安定なII族、III族をそれぞれ置換した.このケミカルトレンドは軌道の結晶場分裂を考慮する事で統一的に理解でき、強磁性発現にはキャリアが系全体に十分に広がる事が重要である。更に、系のエネルギーをハイゼンベルグモデルにマッピングし、平均場近似の範囲内で強磁性転移温度を概算したところ、CuAlS_2とAgGaS_2では室温よりも十分高いキュリー温度が期待できることが分かった。

また、CuAlS_2とAgGaS_2のTc濃度依存性が、Cr3dバンドの半値幅の濃度依存性と一致している事から、二重交換相互作用による強磁性安定化のメカニズムを裏付ける事が出来た。
脳卒中患者の歩行時体幹運動左右非対称性に影響を及ぼす因子の解明

脳卒中片麻痺患者における歩行時の体幹運動左右非対称性の改善は,リハビリテーションの目的の一つであり,体幹運動左右非対称性を客観的に評価することが重要である.私達は今までの研究で,歩行中に測定した加速度を用いて体幹運動左右非対称性を評価するLissajous Index(以下,LI)という指標について検討し,脳卒中片麻痺患者のLIは健常者のLIよりも大きく,左右非対称であることを明らかにした.そこで,本研究においてLIを用いて評価した体幹運動左右非対称性に影響を及ぼす因子を明らかにすることは,脳卒中片麻痺患者の歩行左右非対称性の改善への介入方法を考案するための一助になると考えられる.脳卒中片麻痺患者における歩行時の体幹運動左右非対称性の改善は,リハビリテーションの目的の一つであり,体幹運動左右非対称性を客観的に評価することが重要である.私達は今までの研究で,歩行中に測定した加速度を用いて体幹運動左右非対称性を評価するLissajous Index(以下,LI)という指標について検討し,脳卒中片麻痺患者のLIは健常者のLIよりも大きく,左右非対称であることを明らかにした.そこで,本研究においてLIを用いて評価した体幹運動左右非対称性に影響を及ぼす因子を明らかにすることは,脳卒中片麻痺患者の歩行左右非対称性の改善への介入方法を考案するための一助になると考えられる.
Calabi-Yau多様体及び単線織多様体の対称性の研究

本年はミラーシンメトリーの中でも、特にII型の超弦理論をCalabi-Yau多様体の上でコンパクト化した理論において、BPS飽和D-braneについて研究をしてきた。D-braneとは、Calabi-Yau多様体のホモロジー類を実現する体積最小の輪体とその上のゲージ場の対である。ミラーシンメトリーで移り合う二つの理論に応じて代数的輪体と超越的輪体の入れ替えが起こるが、それぞれの場合で定式化される積構造を持つのみならず、その際のD-braneの分類空間が局所的に等しいという予想が出された。いまだ僅かな例でしか確認されていないが、Calabi-Yau多様体の幾何を調べる強力な道具につながると期待した。まず、数学者と物理学者を交えた勉強会を京都で共催し、さらに分野を絞った集中的なワークショップを伊豆で行ない、議論を深めた。そして、例を構成をすることと、予想の帰路を調べることを主に行っていた。たとえば、extremal rayのcontractionのファイバーをD-braneのsupportとすると、D-braneのモジュライは(i)Hilbert scheme、あるいは、(ii)全体と同次元の多様体と局所的に同型になると期待される。ミラーシンメトリーでIIB型に移った時に、いくつかの場合は消滅サイクルに対応すべきことを考察した。また、実数体上定義されたCalabi-Yau多様体の実点集合はD-braneの台の重要な例である。実代数幾何の専門家であるSydney大学のKuo博士らに研究の現状を報告し、博士と共に代数多様体がblowing upによってどのように変わるかを調べ、特に、実平面のembedded curveで、原点におけるgermが一つの枝のみもつものはblow homeomorphismのもので全て同値であることを示した。
紙系廃棄物を原料とする活性炭製造法の開発

製紙原料以外の用途への古紙のリサイクルを目的として、新聞古紙を原料とする活性炭を調製した。古紙活性炭の比表面積は、古紙炭化物からの収率と相関し、収率40%(古紙からの収率10%)で最大838m^2/gとなり、市販活性炭の比表面積とほぼ同程度であった。古紙活性炭のミクロ孔容積は、古紙炭化物からの収率40%で0.368mL/g、メソ孔容積は収率30%で0.186mL/gで最大となった。市販活性炭と比較すると、ミクロ孔容積はほぼ同程度であったが、メソ孔容積は大きかった。また、賦活の進行はメソ孔比率を増加させた。古紙活性炭は市販活性炭に比べメソ孔からマクロ孔にかけた細孔領域が発達していた。古紙からの炭化物の窒素吸着法による細孔容積及び比表面積は炭化温度800°Cで最大値を示し、多くの市販木炭に比べ同等以上であった。炭化温度800°Cで調製された炭化物が最も高いよう素吸着量を示した。調湿能力は600700°Cの炭化物が高かった。リサイクルが難しいとされている廃フェノール樹脂と雑誌古紙から、フェノール樹脂接着剤を用いてパネルを作製し、さらに二酸化炭素賦活法で吸着性能を有する炭素系パネルを調製した。パネルの曲げ強度特性を調べたところ、炭化処理で曲げ弾性率(MOE)が増加した。ところが、二酸化炭素賦活によりMOEと曲げ強さ(MOR)が低下した。一方、炭素系パネルの比表面積は、廃フェノール樹脂を含まないパネルで670990m^2/g、廃フェノール樹脂を含むパネルでは650760m^2/gであり、細孔構造の発達がみられた。製紙原料以外への古紙の用途開発、特に水処理材あるいはガス吸着材としての利用を目的として、雑誌古紙を原料として、これに粉末フェノール樹脂接着剤またはフェノール樹脂廃棄物を含浸して熱圧成型処理により古紙ボードを作製した後、炭化及び賦活処理を施すことによって、古紙ボード活性炭を製造した。古紙ボード活性炭の製造方法及び製造条件を検討するとともに、吸着性、強度、細孔構造などの性質を評価した。その結果、熱圧成型時の設定密度0.7g/cm^3、フェノール樹脂含脂率60%の条件で製造した古紙ボード活性炭は、活性炭製造時の収率が50%のときに最大の比表面積を示し、市販のヤシ殼活性炭の比表面積と同レベルとなった。このときの古紙ボード活性炭のよう素吸着性は、石炭試薬活性炭と同レベルであった。また、フェノール樹脂廃棄物を使用した古紙ボード活性炭は、収率50%のときの比表面積が小さな値を示したが、石炭試薬活性炭と同等のよう素吸着性能を有することが判明した。ベンゼン及びトルエンを用いた有機溶剤吸着性試験では、古紙ボード活性炭は、ヤシ殼活性炭と同等の吸着性能を示した。古紙ボード活性炭の細孔径分布は原料の雑誌古紙と類似していたが、径の小さな細孔の存在も確認された。また、古紙ボード活性炭のショア硬さは、炭化・賦活前の古紙ボード及び賦活前の古紙ボード炭化物と同程度であった。なお、古紙ボード及び古紙ボード炭化物の曲げ強さは、同程度の密度を有するハードボードや木毛セメント板、石こうフレークボードより優れていた。古紙より製造された炭化物を吸着剤として利用することは、古紙リサイクルにおける製紙原料以外への有効な活用方法の一つである。

本研究では、破砕した新聞古紙にフェノール樹脂を添加し熱圧締したボードを原料とし、窒素流中4001000°Cで加熱することにより炭化物を調製した。炭化温度による炭化物の化学組成、細孔構造及び吸着特性の変化を検討した結果、次のことが明らかとなった。(1)古紙からの炭化物の収率は、炭化温度の上昇により低下した。しかし、800°C以上では炭化温度上昇による収率の低下は少なかった。また、炭化物中の炭素の割合は炭化温度の上昇により増加した。(2)炭化物のpHは弱アルカリ性を示し、500°C以上では炭化温度の影響は認められなかった。しかし、炭化物からの有機炭素の溶出量は炭化温度の上昇により減少した。(3)水銀圧入法による半径100nm以上での細孔分布は、どの炭化温度においても概ね2000nmにピークを有した。また、細孔容積は炭化温度700°Cで最小値を示し、見かけ密度は最大値を示した。しかし、真密度は炭化温度の上昇により増加した。(4)窒素吸着法による細孔容積及び比表面積は炭化温度800°Cで最大値を示し、多くの市販木炭に比べ同等以上であった。しかし、400600°Cで調製された炭化物は著しく小さい値であった。(5)炭化温度800°Cで調製された炭化物が最も高いよう素吸着量を示した。また、吸着速度は400600°Cで緩慢であったが、700°C以上から速くなり、特に800°Cが最も速かった。(6)調湿能力は600700°Cの炭化物が高かった。
抗がん剤の副作用と耐性化に着目したｃｙｃｌｏｏｘｙｇｅｎａｓｅ阻害薬の効果の検証

本研究の概要は、がん治療で汎用される抗がん剤であるシスプラチンに着目し、シスプラチンの副作用を軽減し、かつシスプラチンの耐性化を抑制することで、シスプラチンの治療効果向上を目的とした研究である。特に、がん治療での疼痛管理で用いられるNSAIDsは、副作用の軽減と耐性化の抑制を両方示す可能性があることから、NSAIDsとシスプラチンの組み合わせに着目し、どのNSAIDsがシスプラチンを含むがん化学療法の最適化に寄与するかを解析する研究である。
知覚の制約条件に関する比較認知科学的・比較発達学的研究

例えば、隠蔽物の背後を同じ方向に動く物体を見ると、4ヶ月齢の乳児でも、それはひとつのものだと認識する(物体の一体性知覚)。このような認識は、ヒトが種々の仮説を利用して外界の事物を認識していることを示す。本研究の目的は、知覚を制約するこれら仮説の進化を明らかにすることである。霊長類と鳥類の知覚的補間過程を分析し、以下の成果を得た。フサオマキザルに1本の斜め棒図形と中央部がとぎれた同図形および中央部が不規則な形状でつながった棒状図形の見本あわせを訓練した後、見本の中央部を帯状図形で隠して表示し、どの比較刺激を選択するかをテストした。見本が帯の上下で水平に運動する条件と静止した条件があったが、いずれの場合もサルはまっすぐな棒状図形を選ぶ強い傾向を見せた。つまりサルは隠された部分を直線的に補間することがわかった。2本の斜めの棒図形が「く」の形に配置された図形と「こ」の字のように平行に配置された図形を用いて同様のテストをすると、「く」の字配置の時はつながった棒、「こ」の字配置の時は切れた棒を選択した。つまりサルは2本の棒を常に一体とみなすのではなく、2つの部分がなめらかに連結可能か否かに応じて一体・非一体を判断した。また、棒の外輪郭をジグザグ図形にしてテストをすると、サルは隠された部分をジグザグ図形で補間するらしいことを示すデータが出つつある。霊長類の補間過程は、おそらくヒト成人によく似た良い形や規則性の要因に従うものと思われる。ハトを対象に同様のことを調べたが、補間を示す結果は得られなかった。ハトは霊長類とは異なる視覚情報処理過程を進化させてきたのかもしれない。現在、食物の写真を刺激として、補間の有無を調べている。知覚的補間過程と食性の関連性を探るために、食性の異なる種を用いた実験を開始した。また、マカクザル乳児を対象に発達的検討をおこなったが、明瞭な結果は得られなかった。ヒトは種々の仮説を利用して外界の事物を認識する。例えば隠蔽物の背後を同じ方向に動いている物体を見れば、それはひとつのものだと認識する(物体の一体性知覚)。このような認識は、多くの場合に当てはまる仮説を当該の事象に当てはめているに過ぎないが、ふだんわれわれはそれを意識しない。本研究の目的は、知覚を制約するこのような仮説がヒトの進化の過程でいかにして発生したのかを明らかにすることである。本年度は、霊長類と鳥類(いずれも成体)の図形知覚過程を分析し、比較した。まずハトを対象に、物体の一体性知覚を分析した。横方向に運動する1本の棒図形と中央部が切れた2本の棒図形の見本合わせを訓練した。習得後、棒の中央部を細い帯図形で隠した刺激を提示し、1本、2本のいずれの比較刺激を選ぶか調べたところ、ハトは2本の方を選ぶ傾向が強かった。この傾向は棒図形が帯の「手前」を動く条件でも見られた。ハトは帯の上下の刺激を分節した図形と認識しているのではないかと思われる。ハトでは霊長類のように知覚的補間を裏づける証拠が得られなかった。これは過去の研究と一致する。

次に霊長類の顔状図形の認識を分析した。模式的な顔図形を2種類用意し、そのうちの一方を恣意的に正刺激とする同時弁別課題をリスザルに訓練した。同時にこれらを倒立にした図形、顔の部品をでたらめな位置に配置した図形、またそれらの倒立、の3タイプの弁別をも訓練した。サルの学習速度はでたらめ図形よりも顔図形の方が早く、部品を顔状に配置した図形の認識が容易であることが示された。また、チンパンジーの時空間的境界形成(ランダムドットの物理的属性を仮想的な図形を移動させて次々変化させると、図形の輪郭が明瞭に知覚される現象)過程を分析した。ヒト同様、毎秒提示されるフレーム数によって、輪郭の知覚が変わることがわかった。現在、フサオマキザルの知覚的補間過程を分析している。ヒトは種々の仮説を利用して外界の事物を認識する。例えば隠蔽物の背後を同じ方向に動いている物体を見れば、それはひとつのものだと認識する(物体の一体性知覚)。このような認識は、多くの場合に当てはまる仮説を当該の事象に当てはめているに過ぎないが、ふだんわれわれはそれらを意識しない。本研究の目的は、知覚を制約するこのような仮説がヒトの進化の過程でいかにして発生したのかを明らかにすることである。昨年度に引き続き、霊長類と鳥類の図形知覚過程を分析し、次のような成果を得た。フサオマキザルに、中央部の切れた棒図形、まっすぐな棒図形、中央部が不規則な形をした棒図形、中央部に長方形の出っ張りのある棒図形の4種の見本あわせを訓練し、帯状図形が棒の中央部を全部あるいは半分隠蔽する刺激でテストした。棒図形が平行運動する条件と静止している条件いずれの場合にも、半分隠蔽条件ではサルは正確に棒の形状を答えた。一方、全隠蔽条件では、サルはほとんどの試行で「まっすぐな棒」と答えた。サルは帯に隠蔽された部分を直線的に補間していた。これは8ヶ月齢以上のヒト乳児の知覚に一致し、サルは明らかに図形形状に感受性を持つ一体形成をしていることがわかった。一方、同様の手続きを用いて昨年補間に否定的なデータの得られたハトでは、新たに斜めの隠蔽帯、でこぼこの隠蔽帯を用いて、隠蔽帯上下の可視図形の形状が時間的に変化する条件を設定したが、ハトが補間をし、物体の一体性を認識する証拠は得られなかった。霊長類とハトでは知覚的補間の過程に大きな相違があるように思われる。この違いをもたらす原因は何かを現在分析している。また、ギニアヒヒが一部分の欠落した顔写真をどのように認識しているかを分析した。補間の証拠は見られなかったが、顔認識における目の重要性は、顔全体の中に目が埋め込まれたときだけ生じることが明らかになった。このような認識は、多くの場合に当てはまる仮説を当該の事象に当てはめているに過ぎないが、ふだんわれわれはそれを意識しない。一昨年度、昨年度に引き続き、霊長類と鳥類の知覚的補間過程を分析し、次のような成果を得た。フサオマキザルに、2本の斜めの棒図形が「く」の形に配置された図形と、「こ」の字のように平行に配置された図形、それぞれ中央部で2本の棒がつながったものと切れたものの見本合わせを訓練し、帯状図形が棒の中央部を全部あるいは半分隠蔽する刺激でテストした。すると、半分が隠蔽された条件ではサルは正しい刺激を選んだが、中央部が完全に隠蔽されると、「く」の字配置の時はつながった棒を選択し、「こ」の字配置の時は切れた棒を選択した。
皮膚アミロイド線維形成機序の解明

アミロイドーシスは、正常あるいは異常タンパク質が「何らかの契機」でその構造をβシートに変え不溶性線維として体内に蓄積し、組織障害を起こす疾患群であるが、未だそのアミロイド線維形成機序は不明であると言って良い。皮膚アミロイドーシスを材料として検討を進め、ケラチン5の1部分がアミロイド線維を形成することを証明した。さらに本研究ではアミロイド線維に共存する細胞外マトリックス分子(ECM-X)を同定しそれをレコンビナント分子として調整し、それとケラチン5由来ペプチド相互作用を契機として線維形成が促進する可能性を証明した。本研究の成果はアミロイド線維形成の抑制方法の開発にもつながると考える。アミロイドーシスは、正常あるいは異常タンパク質が「何らかの契機」でその構造をβシートに変え不溶性線維として体内に蓄積し、組織障害を起こす疾患群である。そのアミロイド線維形成機序は不明である。皮膚アミロイドーシス(AD)は、掻痒と外見上の問題が患者のQOLを著しく低下させる難治性疾患であり、治療開発が切に望まれている。しかしADではケラチンがアミロイド線維を形成すると考えられているもののいまだ確定されていない。本研究ではADのアミロイド線維蛋白質を同定すると共に、そこに共存する分子との相互作用に焦点を当て、他のアミロイドーシスでも明らかにされていないアミロイド線維形成機序の解明を目指す。H26年度は次の3つの研究を行い、それぞれ成果を得たといえる。1.アミロイド沈着部位でのケラチン分子の共存の証明: 8種類のモノクローナル抗体による染色を行いCK5が共存していることをしめした。CK5に関してはさらに3種類の抗体確認した。2.アミロイド沈着部位での弾性線維随伴分子の共存の証明: 10種類の弾性線維随伴分子のモノクローナル抗体を用いて検討した結果、このうちのFBN-Xが特異的にアミロイドと共存することを示した。3.ケラチン分子の試験管内アミロイド線維形成能力の検定: CK5のアミロイド形成能を示す目的でCK5のC末部分209aaを14本の合成ペプチを、またK1, K14の相同部分を合成ペプチドで合計12本作成した。アルツハイマー病のβアミロイドなどで大いに注目されているが、未だそのアミロイド線維形成機序は不明であると言って良い。皮膚アミロイドーシスを材料として、ケラチン5がアミロイド線維を形成することを証明した。具体的にはケラチン分子の試験管内アミロイド線維形成能力の検定:CK5のアミロイド形成能を示す目的でCK5のC末部分209aaを14本の合成ペプチを、またK1, K14の相同部分を合成ペプチドで合計12本作成した。全てについてThT binding, βsheet structureにてスクリーニングを行い、Congo-red bindingとfiberstructureを電子顕微鏡にてCK-5内に3つのアミロイド形成シーケンス候補を見出した。3つのペプチドそれぞれの活性を比較検討して1つに絞ることができた。さらに本研究ではアミロイド線維に共存する細胞外マトリックス分子(ECM-X)を免疫組織学的検討から同定した。引き続きECM-Xとの特異的特異的結合をレコンビナントタンパク質作成後、そのレコンビナント分子とペプチドを用いて、試験管内のsolid-phase assayにて行い、証明した。またアミロイド線維形活性への促進作用をレコンビナントタンパク質と合成ペプチドの共存させ、アミロイド線維形成をThT bindingをモニターすることで証明した。出来るだけ長い合成ペプチドを作成することにより、1回の予備実験でアミロイド線維形成活性をしめすアミノ酸シーケンスを同定できたことが、計画を予想以上に早く進めている理由の1つである。また特異的結合を示す方法としてbiotin化ペプチドを作成したが、biotin化によりアミロイド形成能が失活しなかったことも理由である。皮膚科学H27年度は、次の3つを行う。1)アミロイド沈着部位でのケラチンの同定:昨年度までにC末端部分のスクリーニングをおえたため、残り半分のN末端側の活性を同様の方法を応用して調べる。2)ケラチン分子の試験管内アミロイド線維形成能力の検定:活性があると判定できた3つのペプチドそれぞれの活性を比較検討する。3)試験管内アミロイド線維形成に対する弾性線維随伴分子との相互作用:特異的特異的結合をsolid-phase assayにて行う。またアミロイド線維形活性への影響をレコンビナントタンパク質と合成ペプチドの共存により検討する。本年度は、これまでに保有している抗体、合成ペプチドにて前進させることができた。

次年度は症例を増やし今までに得られた結果の再現性の確認、また使用して残量の少なくなったレコンビナントタンパク質の精製、ペプチド合成費用など経費が大きく必要と考えられる。免疫組織染色・抗体費用100万円、生化学試薬、器具費用60万円、レコンビナント蛋白質作成費用60万円、ペプチド合成費用40万円
スピン注入による半導体スピンホール効果の電気的検出

面直方向スピン偏極電子の電気的スピン注入はスピン軌道相互作用を利用したスピン制御デバイスの実現に必要不可欠な基盤技術である。L10規則構造を有するFePtは高い一軸結晶磁気異方性を有し、GaAs上にMg/L10-FePtをエピタキシャル成長し、スピンバルブ構造を作製することにより電気・磁気特性を評価した。X線回折において(002)FePt基本ピークに加えL10規則構造を示す(001)FePt超格子ピークも確認された。規則度は0.86となり、また、格子定数からL10-FePtのc軸が膜面直方向に配向していることが明らかとなった。極カー効果測定より残留磁化比は0.937と高い値が得られGaAs/MgO上に角形性の良いL10-FePt面直磁化膜が実現できた。面内スピン注入に必要なFePt電極間の保磁力差を付与するためArイオンミリングにより膜厚を制御し20nmと10nmFePtにおいて、わずかであるが保磁力差ができることを確認した。これらの結果より高残留磁化比とFePt電極間に平行/反平行磁化状態の制御を満たすハイブリッド構造を実現した。以上よりスピンバルブ素子を作製し、非局所測定によりスピン流の電気的検出を見た結果、スピン注入を示唆する非局所電圧変化を観測した。これがスピン流信号であることを確認するため今後はハンル測定を試みる。室温動作スピン機能デバイスを実現するためには強磁性金属・半導体ハイブリッド構造が必要不可欠な基盤技術となる。垂直磁気異方性を有する磁性体金属FePtからスピン軌道相互作用を有する半導体へのスピン注入を実現するべく、GaAs及びInP上へのFePt/MgOの薄膜成長を行った。その結果、GaAs、InP双方の基板において面直異方性を有するFePt薄膜が実現できた。さらにGaAs基板上に成長したFePtの残留磁化比は0.75となりInP基板上(0.25)より3倍程度高いことを示した。金属・半導体接合を用いた高効率電気的スピン注入を実現するにはMgOトンネル接合の構造最適化が重要であると同時に、FePtの垂直磁気異方性が保持できるMgO膜厚の探索が必要となる。そこでFePtを5nmに固定しMgO膜厚を3、5、7nmと変化させた場合のFePt磁化特性を評価した。残留磁化比はMgO膜厚にかかわらず0.7-0.8が得られゼロ磁場におけるスピン注入に適した磁気特性であることを示した。また、MgO膜厚が3nmにおける長距離規則度Sは0.79となりL1_0構造を有するFePtがGaAs基板上のMg0 3nmに形成可能であることを明らかにした。GaAs基板上への強磁性金属薄膜形成が実現可能となったことから、GaAs/AlGaAsヘテロ接合におけるスピン軌道相互作用の評価を行った。磁気輸送測定における弱反局在解析よりスピン軌道相互作用を見積もったところ1.5×10^<-12>eVmであることが分かった。さらにゲート電極付ホール素子を作製し、スピン軌道相互作用のゲート電界制御を行ったところ、ゲート電圧増大に伴い、スピン軌道相互作用パラメータαが単調減少したことから、GaAs/AlGaAsヘテロ接合においてもRashbaスピン軌道相互作用のゲート電界制御が可能であることを示した。
培養困難な新しい菌種Eubacterium saphenumの歯周疾患病原性

歯周ポケットから高頻度に分離される糖非分解性のグラム陽性桿菌には、培養が困難であったため、従来検出されることなく、従って無視されていた菌種が多く、その多くは新種であると考えられる。このうち、成人性歯周病患者から比較的高頻度で検出され、しかも患者間のばらつきが余り無い、糖非分解性の分離菌の1群を、Eubacterium saphenumと命名(IJEB, 43 : 302-304, 1993)し、その他の糖非分解性のグラム陽性桿菌との比較を、細菌学的、生化学的性状検査、DNA相同性、あるいは菌体タンパク質のSDS-PAGE分析等の分類基準を新しく設定して行い、2新種を報告し、4新種の提案を準備している。また、その液性免疫に与える影響を調べた。これらの菌種は培養が極めて難しく、同種の分離に成功しているのは、英米の2研究施設のみで、分離率は我々よりも低いのが現状であり、その研究の促進のために菌体の大量蓄積を行い、内外の研究機関からの供給依頼にも応えた。ELISA法により、この菌種の超音波破砕菌体を被験抗原として、成人性歯周疾患患者20人から採取した血清中の、この菌種に対する抗体を検索したところ、いずれの患者からも、健康人(成人性歯周炎非罹患者)よりも高い抗体価が検出され、歯周疾患との関連が示唆された。6カ月以内に治療や抗菌作用のある薬を服用していない成人性歯周炎患者の初診時に歯周ポケット内細菌叢細菌構成を検索した結果、糖非分解性のEubacterium属種が優勢菌の1つとして検出された。従来の分類法では糖非分解性のEubacteriumは、多く細菌学的、生化学的性状検査の結果が陰性であり、精密な分別が困難であるため、糖非分解性のEubacterium属種の分離菌を精密に同定、分類することができなかった。そこで、DND相同性、あるいは菌体タンパク質のSDS-PAGE分析等の分類基準を新しく設定し、歯周ポケットから分離した糖非分解性のEubacterium属種を検索した結果、その多くは新種であると考えられた。このうち、患者間のばらつきが余り無く、比較的高頻度で検出される糖非分解性のEubacterium属種分離菌の1群を、Eubacterium saphenumと命名した(IJSB,43:302-304,1993)。この菌種は培養が極めて難しく、同種の分離に成功しているのは、英米の2研究施設のみで、分離率は我々よりも低い。この病原性を検索するためには、菌体をある程度集めなければならない。通常のように、液体培地で大量に培養出来ないため、時間をかけて蓄積している。なお、ELASA法により、この菌種の超音波破砕菌体を被験抗原として、成人性歯周疾患患者20人から採取した血清中の、この菌種に対する抗体を検索したところ、いずれの患者からも、健康人(成人性歯周炎非罹患者)よりもの高い抗体価が検出され、歯周疾患との関連が示唆されたが、更に、詳細に検討を続けている。このうち、成人性歯周病患者から比較的高頻度で検出され、しかも患者間のばらつきが余り無い、糖非分解性の分離菌の1群を、Eubacterium saphenumと命名(IJSB,43:302-304,1993)し、その他の糖非分解性のグラム陽性桿菌との比較を、細菌学的、生化学的性状検査、DNA相同性、あるいは菌体タンパク質のSDS-PAGE分析等の分類基準を新しく設定して行い、2新種を報告し、4新種の提案を準備している。

これらの菌種は培養が極めて難しく、同種の分離に成功しているのは、英米の2研究施設のみで、分離率は我々よりも低いのが現状であり、その研究の促進のために菌体の大量蓄積を行い、内外の研究機関からの供給依頼にも応えた。ELISA法により、この菌種の超音波破砕菌体を被験抗原として、成人性歯周疾患患者20人から採取した血清中の、この菌種に対する抗体を検索したところ、いずれの患者からも、健康人(成人性歯周炎非罹患者)よりも高い抗体価が検出され、歯周疾患との関連が示唆された。
汚染土壌の凍結融解洗浄のための透水係数変化のメカニズム解明に関する研究

汚染土壌の浄化修復において将来有望な工法のひとつとして,土の凍結融解現象を利用した工法が提案されている.この工法の普及のためには凍結融解による透水係数増加のメカニズムが解明されなければならない.本研究の結果,(1)透水係数の増加の要因には,土粒子自体と土の骨格構造の変化の2つの要因があり,それらを定量的に区別することができることが示され, (2)土粒子自体の変化は,過去に凍結融解や乾燥作用を受けたことのないフレッシュな材料において起こること等が明らかになった.汚染土壌の浄化修復において将来有望な工法のひとつとして,土の凍結融解現象を利用した工法が提案されている.この工法の普及のためには凍結融解による透水係数増加のメカニズムが解明されなければならない.本研究の結果,(1)透水係数の増加の要因には,土粒子自体と土の骨格構造の変化の2つの要因があり,それらを定量的に区別することができることが示され, (2)土粒子自体の変化は,過去に凍結融解や乾燥作用を受けたことのないフレッシュな材料において起こること等が明らかになった.凍結融解による細粒土の透水係数の変化のメカニズムについて,研究1年目(平成19年度)の研究成果は以下のとおりである.(1)透水係数変化と有機物含有との関係について,土中の水溶性物質(主として有機物)の影響を検討したところ,1)水溶性成分の多寡により透水係数の変化が影響を受けると思われるが,今回用いた方法では十分に水溶性成分を除去できていない.2)粘土鉱物(アロフェイン)に微生物と栄養分を加えると物性値が変化することが確認できた.しかし,2ヶ月程度の養生では透水係数の変化に影響を及ぼすレベルにまで増加していない.(2)透水係数変化と粘土鉱物含有との関係について,粘土鉱物(アロフェイン)の影響について検討したところ,2ヶ月程度までの養生では粘土鉱物の影響は全く認められなかった.しかし,十分に水和反応が生じるであろう長期的な挙動については明らかとなっていない.(3)本研究の目的である透水係数変化のメカニズムについては,これまでに以下のことが明らかとなっている.1)凍結融解による透水係数の変化を,1次元凍結融解試験と圧密試験の結果より,土構造が起因となるものと土粒子が起因となるものに定量的に分けることが可能である.また,後者については液性限界試験,粒度試験,微視的観察などの簡易な試験から予想することができる.2)土の間隙の透水性能について,凝固点温度や凝固点以下の温度での凍結水量を測定することにより評価する方法が提案された.凍結融解による細粒土の透水係数変化のメカニズムについて,研究2年目(平成20年度)の研究成果は以下のとおりである.1.研究1年目の成果より,関東ロームによる実験で透水係数変化の要因について1次元凍結融解試験と圧密透水試験の結果を用いることで,土構造の変化と土粒子自体の変化に分けて定量的に評価できることが示された.このことが一般的な土について成立するのか確認するために,従来とは異なる現場採取された状態の藤森粘土とその乾燥試料の比較を実施した,その結果,自然状態の試料では凍結融解や乾燥処理を受けると透水係数の増加割合が大きくなることが確認され,関東ロームにおいて提案した方法と同じ方法で評価できることが明らかとなった.2.透水係数変化のメカニズムについて,関東ロームのように液性限界,粒度試験,微視的観察からある程度の説明が可能な土もあるが,藤森粘土などではこれらの実験では確認することが困難である.しかし,凝固点温度と凍結水量から求めた有効間隙比の変化を用いると,一般的な土において土粒子自体の性質が変化していることを確かめることができることがわかった.3.これらを総合して,凍結融解による汚染土壌の浄化修復効果は,1次元凍結融解試験,圧密透水試験,凝固点温度測定や凍結水量測定等の室内試験から予測可能であることが明らかとなった.4.さらに,凝固点温度測定と凍結水量測定から透水係数以外の工学的性質を説明することが可能であることが示唆される結果が得られている.