hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重要度を考慮した誤り制御符号

本研究では異なる重要度を有する複数の部分からなる語に適した不均一誤り制御符号を提案した。具体的符号としては、実用的観点より簡単な2レベルの重要性を有するモデルを採用し以下に示す符号を構成した。1.重要部分を1個の固定バイトとみなし、そこに生じた全ての誤りを訂正する符号を4種構成した。この符号は重要部分と他の部分に異なる誤り制御機能を割り当てた符号であり、UEC符号と呼ぶ。本符号の符号長限界、復号法、復号回路量を求め、得られた全ての符号が限界を満たす最適符号であり、既存の1ビット誤り訂正・2ビット誤り検出符号の1.5倍以下の回路量で並列復号できる実用的な符号であることを確認した。2.複数バイトからなる重要部分を1バイト誤りから保護する符号を5種構成した。本符号は他に生じた1バイト誤りが重要部分を誤訂正しないことを保証することによって重要部分を上記のUEC符号よりも強く保護している符号であり、UEP符号と呼ぶ。本符号の符号長限界を求め、得られた符号が限界に近い優れた符号であることを確認した。計算機シミュレーションにより本符号の機能外誤りの対する誤訂正率を求め、本符号が重要部分を誤訂正する確率が極めて低いことを示した。3.重要部をバースト誤りから保護する1ビット誤りを訂正符号を構成した。既存のバースト誤り訂正符号を利用した符号構成法および逐次復号法を提案し、限界に近い優れたバースト誤り訂正符号を利用する場合には本提案の符号が限界に近い優れた符合となることを確認した。一方、本研究を進める過程でUEP符号が無歪データ圧縮における誤り制御に適していることを発見した。すなわち、無歪データ圧縮では圧縮データの前部に生じた誤りほど伸長結果に与える影響は大きいことを考慮して前部を後部よりも強く誤りから保護するUEP符号を適用すれば効率よく誤り制御が可能である。本年度は実用的観点より簡単な2レベルの重要性を有するモデルを採用し、以下に示す符号を構成した。1.重要部分を1個の固定バイトとみなし、そこに生じた全ての誤りを訂正する符号を3種構成した。本符号の理論的限界、復号法、復号回路量を求めて、得られた符号が理論的、実用的に優れた符号であることを確認し、得られた成果を論文にまとめてIEEE(電気電子学会)の論文誌IEEE Transactions on Computersに投稿した。本論文は同誌の1998年12月号に掲載された。2.符号語が複数のバイトから構成されているメモリシステムへの応用を考慮して、複数バイトからなる重要部分に生じた1バイト誤りを訂正しする符号を2種構成した。3.バースト誤りを考慮したUEP符号として、重要部に生じたバースト誤りを訂正し、他に生じた1ビット誤りを訂正する符号を構成した。また、重要部部分のバースト誤り検出能力を他におけるバースト誤り検出能力よりも高めた1ビット誤り訂正符号も構成した。後者の符号は平成11年3月に開催される電子情報通信学会総合大会にて発表する予定である。本年度の後半にワークステーションを購入して、得られた符号の能力確認および機能を越えた誤りに対する誤り制御能力の評価を行なうシミュレーションソフトウェアを開発した。来年度はこのソフトウェアを用いてシミュレーションを行ない、符号の実用に必要なデータを採取する予定である。

本年度は昨年度に構成した以下に示す3種類の2段階不均一誤り制御符号(UEP符号)の評価を行った.1.重要部分を1個の固定バイトとみなし,そこに生じたすべての誤りを訂正する符号2.複数バイトからなる重要部分に生じた1バイト誤りを訂正する符号3.重要部分に生じたlビットバースト誤りを訂正する符号これらの符号に対して昨年度開発したプログラムを用いて計算機シミュレーションを行い,符号が所定の機能を有していること,および機能を超えた誤りに対しても重要部分を強く保護することを確認した.また,実用化に備えて復号回路を構成し,その回路量を評価した.第1,2の符号に対してはこれらの符号が計算機メモリシステムに適していることを考慮して並列復号回路を構成し,第3の符号に対しては通信システムに適していることを考慮し逐次復号回路を構成した.その結果,第1,2の符号の復号回路量がそれぞれ1ビット誤り訂正符号,1バイト誤り訂正符号の復号回路量とほぼ等しいこと,第3の符号ではlの値が大きくなると復号回路量が指数関数的に増大することが分かった.さらに,第2の符号に関する研究成果を論文にまとめ電子情報通信学会論文誌に投稿した.本論文は同誌の平成12年2月号に掲載予定である.一方、本研究を進める過程でUEP符号が無歪データ圧縮における誤り制御に適していることを発見した.無歪データ圧縮では以前出現した系列を参照して圧縮伸長を行うため,圧縮データの前部に生じた誤りほど伸長結果に与える影響は大きい.そこで,圧縮データの前部を後部よりも強く誤りから保護するUEP符号を適用すれば効率よく誤り制御が可能である.また,誤りの影響は圧縮前と伸長後のデータの差分を取ることにより定量的に評価可能であるので,符号導入による効果も定量的に評価可能である。
境界波計測による地下き裂の開口挙動の評価

(1)東北大学東八幡平実験フィールドの人工地下き裂を使った境界波計測実験地下約370mに水圧破砕により作成した人工地下き裂を使って,地下き裂に沿って伝搬する境界波の伝搬特性を計測した。測定実験では人工地下き裂に交わる一方の坑井F-1井のき裂交点直上367mにエアガン,他方の坑井EE-4井のき裂交点近傍の深度にハイドロフォンを設置して実験を行った。計測実験では,2つの坑口をリューブリケータにより閉じ,地下き裂を加圧しながら境界波を計測した。この実験に設備備品として購入した電力増幅器および消耗品として購入した超音波センサとエアガンの消耗品を使用した。また,実験のための宿泊費として調査旅費を使った。(2)境界波の速度評価境界波の分散を時間-周波数表現の1つである疑似Wigner分布(PWD)を使って解析した。PWDでは,偽像を抑圧しながら,信号エネルギーの非定常な時間-周波数分布を高い時間と周波数分解能で推定できる。PWDを表示する時,各周波数の境界波の入力時刻を強調するため2つの表示方法を用いた。そして,境界波の伝搬特性とPWDの原理に基づきPWDを解析した結果,PWDには境界波の伸縮型基本モードに特有の異常分散がみられた。この実験結果に境界波の速度の理論計算結果をあてはめ,地下き裂を加圧した時無次元き裂面接触剛性が高々0.01であることを示した。解析結果を保存するために消耗品として光磁気ディスクを購入した。
口腔扁平紅色苔癬に対する抗酸化ビタミン(βカロチンなど)の治療効果の臨床的検討

昨年に引き続き、未治療の口腔扁平紅色苔癬におけるAmphotericin B antifungal agents(Fungison syrup)とステロイド軟膏を用いた従来の治療法にβカロチンを加えてその治療効果を判定し、βカロチンの口腔扁平紅色苔癬に対する治療効果と再発防止効果について評価することを目標として治療研究を行っている。さらに、βカロチン単独投与の中間解析後あるいは臨床試験終了時より、これに加えてその他の抗酸化ビタミンによる同一の効果を同一方法により評価する予定である。1997年3月13日の時点で治療研究に同意を得ることのできた19例(女性15例、男性4例)に対して、本治療を行った。今までに脱落症例が4例あり、評価可能症例は15人である。治療期間は平均で66週間であり(最長104週、最短21週)、副作用は重篤なものは認められていない。本治療法を終了された8例については、疾患の完全消失を認められたのは1例のみであり、部分的改善を示してた症例(3例)を合わせて効果率は50%(4/8)であった。また、変化のない症例が2例、症状の悪化が2例に認められ治療の中断を余儀なくされた。治療開始前のビタミンB_1B_2B_<12>Cはほぼ全例において正常値を示していた。治療前のカロチン類の測定は現時点では15例において終了しており、βカロチン,αカロチン,リコペン,ゼアキサンチン/ルテイン,クリプトキサンチン,レチノール,αトコフェロール1の平均値はそれぞれ44.81,6.75,13.57,64.05,33.27,66.07,837.98μg/dlであった。96年度の臨床試験を開始する予定であったが、本年度終了の時点でエントリ-数が19名と中間解析まで満たないため、βカロチン単独の解析を行うことができなかった。現時点では、当初の中間解析を行う時期を20例と設定しているため詳細な検討はできないが、βカロチン単独投与では期待された効果が得られていないように思われる。
中枢神経細胞で高発現するレトロトランスポゾンLINE1の神経細胞での機能解明

L1(LINE-1)は、哺乳類ゲノムの30%を占める分散型反復配列である。生殖細胞での、転写・逆転写・再挿入(レトロトランスポジション)により、そのコピー数を増やしてきた。そのほとんどのものがすでに機能を失い、ごく少数のものだけがレトロトランスポジション可能であるとされている。そのため、L1はパラサイトなものであり、体細胞における機能に関しては議論されてこなかった。そこで我々は、L1の脳神経細胞での機能解明に着手した。本年度は、L1の脳神経細胞での詳細な発現を検討し、下記条項を明らかにした。1,L1が高頻度に発現している組織の検討脳4領域(嗅球、海馬、大脳皮質、小脳)、心臓、肺、腎臓、肝臓等、においてL1の発現をRT-PCR、ノーザンブロットで調べたところ脳4領域における強い発現を見出した。2,L1のサブタイプの同定上記RT-PCRで得られたPCR産物60個をクローニングしシークエンス解析した結果、34個がTf型、13個がA型であった。それらのほぼ全てが(合計47個中45個)ORFを保持していることを明らかにした。3,L1の脳での発現頻度脳組織由来のcDNAライブラリーを構築し、スクリーニングを行った結果、脳組織での全転写産物の2000個に1個がL1であった。さらにランダムに選んだ12クローン中、10クローンが全長鎖であり、その半分にあたる5クローンが完全なORFを保持するTf型であることを明らかにした。4,L1の脳での詳細な発現領域の検討L1(LINE-1)は、哺乳類ゲノムの30%を占める分散型反復配列である。4,L1の脳での詳細な発現領域の検討
超音波スペクトル解析によるコンクリ-トの品質評価に関する研究

本研究によって得られた主な研究成果は以下の通りである。1.超音波スペクトル解析によるコンクリ-ト品質評価においては、測定系を含むシステム全体が線形あるいは第1近似として線形が仮定できる必要があるが、必ずしも仮定できるとは限らない。すなわち透過超音波パルスには、振動子の供試体への音響学的結合方法、パルスの供試体中での往復伝播および受振子の機会的Qが影響が含まれているが、振動子の部材表面への結合を慎重にすれば、コンクリ-トの品質を的確に評価できる。2.超音波スペクトル解析によりコンクリ-トの品質を評価した結果は、次の通りである。(1)応答関数のエネルギ-は、材令および水中養生とともに増大するが、水セメント比、スランプおよび粗骨材最大寸法が大きくなると低下する。また締固めが不十分であるとかなり低下する。透過超音波のスペクトル解析は内部欠陥探査に有効である。すなわち音速によって探査できる空隙、ジャンカなどの内部欠陥は、受振子の直径以上のものであるが、内部欠陥は受振波の振幅を低下させるため、小さい欠陥でも評価できる。(2)アルカリシリカ反応(ASR)によってコンクリ-トが劣化すると、応答関数の高周波数成分は非常に少なくなり、エネルギ-もかなり低下するため、超音波スペクトル解析により、ASRによるコンクリ-トの劣化を十分に評価できる。3.型わくに整置した直後から透過超音波のスペクトル解析により、コンクリ-トの締固め程度の評価が可能であり、伝播距離10cmの場合、振動締固めをしたコンクリ-トの型わく整置直後の波動エネルギ-棒つき締固めの場合よりも、2010dB程度大きくなる。本研究の成果を要約すると,以下のようである.1.超音波スペクトル計測システムは,振動スペクトルとは異なり,必ずしも線形ではなく,スペクトル解析から得られるコンクリート供試体の応答関数は振動子,供試体の形状寸法などにより僅かに異なった結果となる.また振動子とコンクリートとの音響学的結合方法によってはスペクトルが異なったものとなる.しかしながら,一定感度の振動子を使用すれば,コンクリートの品質を的確に評価することができる.2.応答関数のスペクトル密度では,コンクリートの定量的な品質評価は困難であるが,スペクトル密度を積分したエネルギーを用いれば,品質を定量的に評価できる.3.コンクリートの締固めが悪く,単位重量,音速が小さい供試体ほど,また粗骨材最大寸法が大きくなるほど,応答関数のエネルギーが小さくなる.コンクリートの音速は品質が悪くても必ずしも低下するとは限らないが,超音波スペクトルはコンクリートの品質により大きく変化するため,より的確な品質評価が可能となる.特に空洞,ジャンカなどの内部欠陥探査は,音速よりも,的確にできると思われる.4.アルカリ骨材反応による損傷とともに,コンクリートの音速および応答関数のエネルギーは低下するが,エネルギーの変化は音速の変化よりも敏感であり,アルカリ骨材反応によるコンクリートの耐久性評価には,音速よりも超音波スペクトル解析の方が適していると思われる.5.供試体内での超音波パルスの往復伝播のスペクトルに及ぼす影響を取除くために,受振波頭の半波長を対象にしたスペクトル解析方法は,コンクリートの品質評価方法になるものと思われる.本研究の成果を要約すると、以下のようである。1.有限寸法供試体の超音波スペクトル計測システムは、必ずしも線形ではなく、線形システム理論を適用して得られるコンクリート供試体の応答関数は発・受振子、供試体の形状寸法などにより異なる。また振動子のコンクリート表面への音響学的結合方法が異なると、応答関数のスペクトル密度およびエネルギーが異なる。しかしながら、振動子の感度および供試体が一定ならば、超音波スペクトル計測に線形システム理論を適用しコンクリートの品質を適確に評価することができる。2.応答関数のスペクトル密度によるコンクリートの定量的品質評価は困難であるが、エネルギーを用いれば、定量的品質評価が可能である。3.フレッシュコンクリートの透過超音波の周波数成分は硬化コンクリートに比べて非常に小さい。

また超音波が供試体中を往復伝播できないほど超音波の減衰が多きいため、線形システム理論を適用しなくても、透過超音波のスペクトル解析により、フレッシュコンクリートの締固め程度の評価が可能である。フレッシュコンクリートの透過超音波のエネルギーは締固めが充分なほど小さくなる。締固め後のエネルギーの経時変化は締固めの悪いものに比べ、急激に大きくなる。しかしながら、現行の超音波発生装置では、フレッシュコンクリートの超音波透過能力は30cm程度までであり、構造物への適用には装置の改良が必要である。4.コンクリートの劣化にともない音速および応答関数のエネルギーは低下するが、エネルギーの変化は音速の低下よりも敏感であり、コンクリートの劣化の評価は超音波スペクトル解析が適していると思われる。また、音速によるコンクリート内部の空洞探査は、空洞が振動子の直径以下ならば、可能であるが、超音波スペクトル解析によれば、比較的小さい空洞の存在も評価が可能と思われる。平成元年度は、コンクリ-ト構造物の早期劣化は材料的欠陥だけでなく、施工(締固め)不良も原因しているとの観点から、超音波スペクトル解析によるフレッシュコンクリ-トの締固め評価のための基礎的研究を実施した。すなわち水セメント比およびスランプの異なるコンクリ-トを種々の方法で締固め、型わくに整置したときの締固め程度が透過超音波スペクトルに及ぼす影響を調べた。透過超音波のエネルギ-は放射超音波の性質によって異なるが、本研究での超音波の放射は発振子に1200Vの直流を印加し、0.5μsで放電する方式で行なった。得られた結果を要約すると以下の通りである。1.型わくに整置した直後の受振波の立上りは、締固めを十分に行なうほど明確になるが、伝播距離が30cmの場合には、伝播時間を測定することは困難である。しかしながら透過超音波のスペクトルおよびエネルギ-の測定は可能であり、透過超音波のスペクトル解析を行なうことにより、コンクリ-トの締固め程度を評価することが可能である。2.伝播距離10cmの場合、振動締固めをしたコンクリ-トの型わく整置直後の音速は棒突きの場合(100m/s以下)よりも、100200m/s程度早くなり、エネルギ-は夏期で20dB、冬期で10dB程度大きくなる。この音速は、振動の伝播速度推定式による速度(通常のコンクリ-トで3080m/s程度)よりもかなり早いが、その原因は伝播速度の測定方法および位相速度とパルス速度の相違と思われる。3.本実験に用いた装置では、型わく整置直後のフレッシュコンクリ-トは音速100m/s以上、透過超音波のエネルギ-が-65dB以上であれば、十分に締固められていると考えられる。
培養皮膚の開発とその臨床応用に関する研究

本年度は表皮細胞の培養を行い、培養表皮シ-トを得る基本的手技を確立した。その後、同種培養表皮シ-トを移植し、生着の有無等につき検討を行った。1)培養表皮シ-トの作成に当っては3T3 feeder layerを用いるGreenらの方法が確立されており、我々もこの方法に準じた基本的手技を確立した。またバラつきの少ない安定した方法を求めて無血清培地が開発されているが、我々は表皮培養に適した無血清培地であるKGM培地によって8_3T_3 feedor layerを用いた場合と同様の移植培養シ-トが得られることを確認した。2)培養表皮を用いて同種移植を行い、生着についての研究を行った。表皮細胞は培養されることにより拡原性が失われ、同種培養が生着する可能性があることが示唆されているが、今回、臨床側の分層植皮採皮創に同種培養表皮移植を行い、臨床的・病理組織学的に検討した。移植された同種表皮は1週間目まで自家移植の場合と同じ臨床経過をとり生着しているように見えるが、その後発赤等の拒絶反応の徴候がみられるようになった。病理組織学的には移植後1週目にはLangerhans細胞やTリンパ球の浸潤が著明に見られ、2週目にはさらに表皮内凌潤が進み、表皮剥離や融解が認められ拒絶反応が確認された。3)真皮モデルの作成により培養表皮は再構成皮膚を慣性させることができ、機能的、整容的にも非常に有効な治療手段となる。現在われわれはCollagen Glycosamino Gloycanの人工真皮を開発中であり、来年度は培養表皮シ-トと人工真皮による皮膚の再構成の可能性について継続して研究を発展させたいと考えている。
アミノ酸変異による蛋白質の機能と安定性変化の物理化学的解明

ヒトゲノム研究の進展により遺伝子多型と病気や疾患との関わりが注目されるようになりつつある。何故なら、遺伝子多型が原因で、その遺伝子のコードしている蛋白質のアミノ酸配列が変化(アミノ酸置換)し、蛋白質の発現や機能に影響を及ぼしているからである。このアミノ酸変化による蛋白質の安定性の変化を理論的に計算し、さらにその変化の物理化学的な機構の解明を目指すことが本研究の目的である。そのために、ヒトリゾチームのアミノ酸変異による安定性変化の計算を行った。特に、同じ部位での疎水性残基の置換による影響を調べるために、56位のIleをAla, Phe, Valに置換した事による安定性変化の寄与を分子動力学法に基づく自由エネルギー摂動法によって計算し、実験値と極めて良い一致を得た。得られた結果を、エネルギー項や各残基からの寄与に分割する(成分分析)ことにより、アミノ酸一残基置換による安定性変化を物理化学的に解釈することに成功した。さらに、多数の熱測定とX線結晶構造解析の実験データを統計的に解析することによって得られた安定性評価式に含まれる各安定化因子と、計算によって得られた安定化因子を比較することにより、疎水性アミノ酸残基の置換による安定性変化に関する一般的な知見が得られた。アミノ酸変異による蛋白質の安定性や機能の変化を理論的に解析することが本研究の目的である。このために、分子動力学計算やMonte Carlo計算に基づく自由エネルギー摂動法が多く用いられてきているが、実際に蛋白質と溶媒の膨大な相互作用から高々数kcal/mol程度の自由エネルギー差を計算することは非常に困難である。本研究の第一の目的は、これまで蛋白質折れ畳み研究のために開発されてきた効率のよいサンプリング手法に基づく自由エネルギー計算法を開発することである。第二の目的は、既存の分子力場ポテンシャル関数(AMBER, OPLSAA, CHARMM, GROMOSなど)を比較することにより、自由エネルギー計算を行う際に最も適したポテンシャル関数を探ることである。第一の目的と第二の目的が共に達成されることにより、統計誤差の少ない、すなわち精度の高い計算が可能となり、アミノ酸変異による蛋白質安定性や機能の変化に関する定量的な解析が可能となる。本研究では、効率の良い構造サンプリング手法である拡張アンサンブル法の一つであるレプリカ交換自由エネルギー摂動法を用いることにより第一の目的の達成を目指している。これに関しては、すでに理論的な定式化とアラニントリペプチドを用いた予備的な計算が完了したところである。また、第二の目的のために既存の分子力場ポテンシャル関数のインストールが完了し、十数残基の複数のペプチドに関する拡張アンサンブル計算を実行することにより、既存の分子力場関数の比較を行っているところである。
中枢神経系の局所神経回路を解析する

1.大脳皮質出力ニューロンを逆行性に細胞体・樹状突起をGolgi染色様に標識する方法により、前もって出力ニューロンを標識したラットの大脳皮質スライス標本を作成した。微小ガラス電極を各層のニューロンに刺入し、基本的な電気的性質を記録してニューロンを分類し、Biocytinを注入した。スライス標本を固定した後、組織学的な検索として免疫蛍光法を用いてBiocytinを注入したニューロンが興奮性あるいは抑制性であるか検討した。次に、Biocytinを注入したニューロンと特にその出力である神経軸索をAvidin-biotinylated peroxi-dase complex法によって青黒色に染色し、逆行性に標識された出力ニューロンの樹状突起をPeroxidase anti-peroxi-dase酵素免疫染色法で赤く染色し、1個のニューロンから一群の大脳皮質投射ニューロンへの連絡を調べた。その結果、興奮性のIII層錐体ニューロンの出力はV層の皮質脊髄投射錐体ニューロンへ多く入力しているが、VI層の皮質視床投射錐体ニューロンへはその4分の1しか入力していないことを見出し報告した。さらに、VI層の錐体ニューロンへの入力を調べII/III層及びV層の錐体ニューロンからの入力は少ないが、IV層・VI層からの入力が多いことを見いだしており、報告をまとめている。3.GABA作動性のインターニューロンをGolgi染色様に染色する手法を、トランスジェニックマウスを利用して作ろうとしている。現在、GABAニューロンのマーカーであるParvalbuminとCalretininというカルシウム結合タンパク質の遺伝子をBACを用いてクローニングしている。Calretininトランスジェニックマウスは作成済みで、pGFPの発現特異性を検討している。
局所治療と全身治療をつなぐ脳腫瘍免疫遺伝子治療法の開発

本研究では免疫の共刺激因子OX40シグナルが腫瘍拒絶に大きな影響を与えることを確認した。OX-40アゴニストを用いて免疫誘導効果を検討、OX-40シグナルの活性化は、皮下ワクチンと併用した際に最も有効であることを見出した。そこで、OX-40シグナルを腫瘍局所で活性化する当初の目的を変更し、皮下ワクチンと併用する新規治療法の開発を行い、強力な腫瘍拒絶免疫が誘導できることを確認した。悪性神経膠腫に対する新規治療法として発展させたい。中間報告にて報告した「ラット脳内にACNUをCED法で投与することにより投与局所において血液脳関門(BBB)の透過性が一過性に亢進することが示された。このBBBの一過性の透過性亢進に注目して、この時期に化学療法剤を全身投与することで治療効果の向上があるのではないかとの仮説をたて、これを検証、ラット脳腫瘍モデルで解析しこれを証明した。」に関しては論文が掲載された(Nakamura T, Saito R. etal, Cancer Lett 2011;310,77-83)。免疫の共刺激因子OX40シグナルを活性化させることで免疫を誘導する実験系に関しては、脳腫瘍内でOX40シグナルを活性化させるよりもOX40アゴニストによる全身性の刺激が良いことを見出した。特に腫瘍ワクチンとの併用による皮下投与でその免疫誘導効果は強く、免疫後のリンパ球のインターフェロンガンマ、インターロイキン2産生能の増大を確認した。さらに、この腫瘍内と全身でのOX40シグナル刺激の違いに注目して研究を進め、OX40シグナルが腫瘍微小環境では腫瘍をpromoteする方向に働く可能性も見出した。また、脳腫瘍モデルの治療研究を実施、投与法を腹腔内全身投与と腫瘍ワクチンに添加しての皮下投与の2群に分けて比較し、皮下投与効果がより有効であることを見出した。特にGL261マウスグリオーマモデルでは強い効果が得られ、また脳腫瘍幹細胞であるNSCL61細胞を用いたモデルでも抗腫瘍効果を確認した。また、治療後に生存したマウスに対して腫瘍再移植(re-challenge)を行ってみると拒絶することを確認した。これらの結果に関しては現在英文誌投稿中である。免疫の共刺激因子OX40に注目して研究を進めている。OX40発現Adenovirus(Adeno/OX40)を脳内の広範囲に局所投与可能であるConvection-enhanced delivery(CED)法によりラット脳腫瘍モデルに局所投与したところ、若干の生存延長効果が認められた。一方で抗癌剤であるACNUのCED法による投与において、局所の免疫惹起について検討したところ、ACNUは脳腫瘍細胞に対してFas Lの発現を増強させること、免疫抑制系サイトカインであるTGF-betaの発現を抑制することを確認した。また、ラット脳内にACNUをCED法で投与することにより投与局所において血液脳関門(BBB)の透過性が一過性に亢進することが示された。ラット脳腫瘍モデルに対してACNUをCED法により投与し、BBBが開く時期にドキソルビシン・リポソームを尾静脈より投与、局所への漏出の増加と脳腫瘍モデルラットの生存延長を確認した。これらの知見は、ACNUのCED法による投与により、局所に免疫反応が起きやすい状況を誘導していることを示していると言える。今後は、OX40シグナルを活性化させることで免疫を誘導した上で、脳腫瘍局所にACNUをCED法により投与し、併用効果による腫瘍の治療法開発を進める。現在、OX40シグナルの強め方を検討中であり、脳腫瘍内への遺伝子発現を誘導するよりもOX40アゴニストによる全身性の投与が良い可能性が示唆され研究を進めている。本研究の目的は局所治療と全身治療をつなぐことであった。この手段として免疫遺伝子治療を用いることを予定して、免疫の共刺激因子であるOX40を発現するアデノウイルスベクターを局所に広く投与することを可能とする中枢神経系への薬剤送達技術Convection-enhanced delivery法を用いて投与する研究を進めた。しかし、実施してみるとこの腫瘍内にOX40を発現させる方法は期待ほどの効果を示さず、むしろOX40を全身性に刺激する方が効果的であるとの知見を得た。そのため、化学療法剤をConvection-enhanced delivery法で投与する局所治療にOX40を全身性に刺激する免疫治療との併用へと方針を変更した。本年度は化学療法剤の局所投与による局所免疫環境の変化を研究し、論文報告に繋がった。現在はOX40刺激による腫瘍免疫の誘導について研究を進めており、さらに追加の知見を得ている。従って、研究の進行には若干の変更はあるもののおおむね順調と考えている。上述のように全身性にOX40シグナルを刺激することによる抗腫瘍免疫の誘導について現在研究を進めている段階にある。

注目している免疫共刺激因子は本学免疫学教室により単離されたものであるが、今後の研究においてこの免疫学教室と協力する方針となっている。OX40のアゴニスト抗体を作製し、現在研究を進めており、どのような投与経路が脳腫瘍免疫の誘導に取って最良なのかを検討中である。現在は主にマウスを用いた動物実験を実施しているが、この結果が判明したのちに、化学療法剤のConvection-enhanced deliveryとの併用を研究し、局所治療と全身療法をつなぐ本来に目的につなげていきたいと考えている。研究の主体は動物実験になっており、実験動物の購入、飼育、手術関連薬剤等に費用が必要となる。さらに実験により得た免疫誘導後の脳標本にて、免疫細胞の浸潤、サイトカインの産生を検討する必要があり、各種抗体、ELISAキット等を購入する。また研究成果を特にがん、脳腫瘍関連の学術集会にて報告する予定である。また、論文として発表するために英文添削等、必要経費を使用する。
貝殻由来の炭酸カルシウム結晶析出法による土の改良効果

本研究では先ず,炭酸カルシウム結晶析出法の実用可能性を確かめるため,純度の高い市販のCaCl2水溶液を使って土中にCaCO3結晶を析出させた.そして,その土に対して一連の強度実験を実施し,土の強度発現効果を把握した.この結果を踏まえた上で,カキ殻からCaCl2水溶液を製造し,同様の実験を行った.これらの実験結果から,予め土に混ぜ合わせる炭酸ナトリウムが多いほど,かつCaCl2水溶液を浸透させる際の圧縮荷重が大きいほど,より大きな強度発現効果が得られることが明らかになった.これまで申請者の研究グループは,近年国内沿岸域で大問題となっているカキやホタテなどの廃貝殻を利用した地産地消型の土質改良工法の開発に取り組んできた.貝殻から種々の方法(粉砕,焼成,溶解など)でカルシウム系化合物(炭酸カルシウム結晶(CaCO3),塩化カルシウム(CaCl2),酸化カルシウム(CaO),水酸化カルシウム(Ca(OH)2))を取り出し,それらを組み合わせてカルシウム系固化材を製造し,処理対象土(湿潤土)に適量混ぜ合わせることによって,土粒子同士を化学的に固結させる工法である.平成25年度は,粘土質の処理対象土を中心に本固化材を適用させ,かつカキ殻を細かく粉砕させたもの(カキ殻粉)を増量材として活用し,その土質改良効果を一連の室内実験(一軸圧縮試験,針貫入試験,締固め試験,pH試験,強熱減量試験など)で検証してきた.その結果,以下のような知見が得られた.(1)粘性土に本固化材を適用させ,かつカキ殻粉を増量材として加えたところ,固化材混合率の増加とともに一定の強度発現効果が認められた.しかしながら,一般に広く用いられている石灰安定処理工法やセメント安定処理工法と比較すると,強度増加率は著しく低く,適用範囲は大幅に限られる.(2)人工的に強酸性化(pH=3以下)させた土試料に対して,本固化材を混ぜ合わせると,弱アルカリ性に推移したことから,中和処理に対する効果は大いに期待できる.本研究では先ず,炭酸カルシウム結晶析出法の実用可能性を確かめるため,純度の高い市販のCaCl2水溶液を使って土中にCaCO3結晶を析出させた.そして,その土に対して一連の強度実験を実施し,土の強度発現効果を把握した.この結果を踏まえた上で,カキ殻からCaCl2水溶液を製造し,同様の実験を行った.これらの実験結果から,予め土に混ぜ合わせる炭酸ナトリウムが多いほど,かつCaCl2水溶液を浸透させる際の圧縮荷重が大きいほど,より大きな強度発現効果が得られることが明らかになった.石川県は日本海側有数の養殖カキの産地で,毎年3,000トン以上の貝殻を排出している.剥き身後の殻は,一部粉砕して土壌改良や肥料などに利用されるものの,多くは養殖地内に設けられたヤードに野積みされる.野積みされたカキ殻は,悪臭を放つのみならず,自然の景観を損なうなど,地域に対して多大な悪影響を及ぼす.現在の廃棄物処理法によると,種々の貝殻は一般廃棄物として指定されており,各地域内において適正な処理が義務付けられている.そのため,建設業や農業など,多分野における有効活用が強く求められている.こうした中,これまで申請者の研究グループは,カキやホタテの貝殻を利用した土質改良工法の開発に取り組んできた.貝殻からカルシウム系固化材を製造し,それを湿潤土に適量混ぜ合わせることによって土粒子同士を化学的に固結させる工法である.平成24年度は,粘性土に対して本固化材を適用させた場合,どの程度の土質改良効果(安定処理効果)が見込めるのかを一連の室内実験(一軸圧縮試験,pH試験)で検証した.その結果,以下のような知見が得られた.(1)粘性土に本固化材を適量混ぜ合わせることによって強度は飛躍的に向上し,かつ供試体を作製する際の突固めエネルギーが大きいほど,より大きな安定処理効果が得られた.(2)強酸性化した処理対象土に本固化材を混ぜ合わせると,pHは7.27.5と,中性付近に推移したことから,中和処理に対する効果も絶大であった.炭酸カルシウム結晶析出法とは,炭酸カルシウム(CaCO3)を塩酸(HCl)水溶液に添加させることによって塩化カルシウム(CaCO2)水溶液を製造し,予め炭酸ナトリウム(Na2CO3)を混ぜ合わせておいた土試料にCaCl2水溶液を混ぜ合わせることによりCaCO3結晶を析出させ,土粒子同士を化学的に固結させる土質改良工法である.カキやホタテなどの貝殻の主成分は炭酸カルシウムであることから,貝殻を塩酸に添加させることでCaCl2水溶液が簡単に製造できる.最終年度では,純度の高い市販のCaCl2水溶液を使って土中にCaCO3結晶を析出させ,その土に対して針貫入試験を実施し,土の強度発現効果を確認した.この結果を踏まえて,カキ殻からCaCl2水溶液を作製し,同様の実験を行った.以下に本研究で得られた成果をまとめる.【成果1】Na2CO3添加率010%まではほとんど貫入抵抗力が得られず強度発現効果は認められなかった.しかしながら20%以降は添加率の増加に伴って強度が著しく上昇した.添加率20%以上で目標強度1000kPaを上回っていることから,カキ殻を用いた実験では,Na2CO3添加率20%から使用することにした.市販の塩化カルシウムの場合と同様に,添加率の増加とともにカキ殻による実験も一定の強度発現効果が見られた.

【成果2】Na2CO3添加率30%の供試体に対して,先行圧縮荷重1256kPaから荷重314,157,78.5kPaと,除荷させた後,もしくは除荷させないで針貫入試験を実施した.荷重78.5kPaまで除荷させた場合,CaCl2水溶液を浸透させると強度は発現するものの,十分とは言えない.しかし,除荷後の荷重が157kPa以上であれば,目標強度を十分に確保することができる.工学粘土質の処理対象土に本固化材を適用させたところ,一定の強度発現効果は認められたものの,石灰安定処理工法やセメント安定処理工法と比較すると,強度増加率は著しく低く,適用範囲が大幅に限られてしまう.以上のことから,これまでの方策を若干修正する必要がでてきた.当初,処理対象土が粘性土の場合において,思ったほどの改良効果が得られないのではないかと危惧していたが,一定以上の強度発現効果を確認した.また,強酸性化した土に本固化材を混ぜ合わせた場合においては,pHは7.27.5と安定し,非常に高い中和処理効果が得られた.これは研究当初から予想していなかったことで,本固化材のさらなる可能性に繋がるものと確信している.貝殻から取り出した種々のカルシウム系化合物(炭酸カルシウム結晶(CaCO3),塩化カルシウム(CaCl2),酸化カルシウム(CaO),水酸化カルシウム(Ca(OH)2))に,同じく産業廃棄物である廃石膏ボードから取り出した硫酸カルシウム(CaSO4)を加え,新たな廃棄物由来のカルシウム系固化材を製造する.この固化材を再度粘土質の処理対象土に適用させ,その土質改良効果を一連の室内実験(一軸圧縮試験,針貫入試験,締固め試験,pH試験,強熱減量試験など),および走査型電子顕微鏡による可視化,X線回折分析などで検証していく.トンネル掘削土や河川・湖沼浚渫土のような高含水比の建設汚泥は,他の建設廃材(コンクリートやアスファルト)に比べてリサイクル率が大幅に遅れている.このような現状を考慮した上で,当初の計画で研究を継続しつつ,かつ建設汚泥に対しても,本固化材の適用可能性を検討していく.これまでの方策を若干修正する必要がでてきたため,今年度に生じた当該助成金を次年度で使用することにした.当該助成金および次年度以降に請求する研究費を合わせ,以下に示すような計画で研究を遂行する.(1)処理対象土の試料調整から工学的分類(4月7月),(2)カルシウム系固化材の製造とその品質評価(8月9月),(3)一連の力学試験(10月12月)による検証,(4)走査型電子顕微鏡による供試体の可視化とX線回折分析(1月),(5)考察および追加実験(2月3月)当該研究費および次年度以降に請求する研究費を合わせ,以下に示すような計画で研究を遂行する.(1)処理対象土の試料調整から工学的分類まで実験に使用する処理対象土を一旦含水比15%以下になるまで空気乾燥させ後,均一になるようによくかき混ぜ,4.75mmふるいで通過させる.次いで,物理・化学試験を実施し,基本的な土質特性(pH,粒度組成,土粒子の密度,コンシステンシー,最適含水比,有機物含有量など)を把握した上で,各処理対象土を工学的に分類する.(2)固化材混合から室内実験まで液性限界の2倍の含水比に調整したスラリー状の各処理対象土に対して,所定の混合率で固化材を混ぜ合わせた後,圧密試験用の容器を用いて脱水処理を施す.その後,これらの脱水処理土を異なる期間湿潤状態で放置させた後,一連の力学試験(一軸圧縮試験,一面せん断試験など)を実施する.
質量分析による化石タンパク質の一次構造解析

化石タンパク質のアミノ酸配列を決定する前段階として、現世腕足動物の殻体プロテオーム解析と外套膜トランスクリプトーム解析をLaqueus rubellusとCoptothyris grayiの2種について行った。その結果、74種の殻体タンパク質を同定し、これまでに他の動物門で知られる殻体タンパク質と相同ではない新規タンパク質が大部分を占めることを解明した。一方、約39万年前のL. rubellus、C. grayiの化石タンパク質の予察的解析も行い、殻体内の大部分のアミノ酸がペプチド内ではなく、遊離の状態で存在しており、アミノ酸配列を得るためには、化石抽出物の濃縮が必要であることを明らかにした。本年度は、腕足動物の現生種の殻体タンパク質の研究を中心に行った。相模湾において採集されたホオズキチョウチンガイLaqueus rubellusの殻体を脱灰し、脱塩濃縮した後、SDS-PAGE電気泳動法により粗抽出物を展開した。その結果、本種には7つの主要な殻体結晶内タンパク質が存在することを確認した。さらに、殻体抽出物をLC/MS/MSにより質量分析を行うことで、本種殻体のプロテオーム(タンパク質の網羅的データ)を得ることに成功した。そのうちのいくつかの主要なタンパク質をデータベース検索したところ、いずれも新規のタンパク質であることが分かった。これらのタンパク質の同定をさらに正確に行うため、殻体をつくる組織である外套膜のトランスクリプトーム解析を試みたが、必要量のRNAを得ることができなかったため、現在生体個体の追加標本の採集を計画中である。また、化石殻体中に残された化石ペプチドの予察的解析も行った。房総半島の下総層群地蔵堂層から採集されたLaqueus rubellusの殻体を脱灰し、粗抽出物を得た。これらの抽出物をアミノ酸ラセミ化分析および質量分析によるアミノ酸配列解析に供した。その結果、2つの化石ペプチドについて、アミノ酸配列を決定することができた。現生種のトランスクリプトーム解析を進め、データベースを得ることで、今後さらに化石ペプチドの同定を進めるとともに、別の層準から得られた同種の化石殻体の分析を進めることで、分子進化プロセスに関する知見を直接化石から得たい。今年度は、化石タンパク質の同定に必要な現生種の殻体タンパク質のプロテオーム解析およびトランスクリプトーム解析を行った。研究対象として、房総半島の第四系から化石が連続的に産出するLaqueus rubellusとCoptothyris grayiの現生標本を用いた。Laqueus rubellusに関しては、発現量の大きい18種と発現量の小さい13種の合計31種の殻体タンパク質を同定し、これらのうちICP-1を除くすべてのタンパク質がこれまでに報告のない新規タンパク質であることを明らかにした。また、Coptothyris grayiについては、外套膜のトランスクリプトーム解析によりLaqueus rubellusと相同の殻体タンパク質が4種含まれることが分かった。これらの配列の中には、バイオミネラル中のタンパク質によく見られる繰り返し構造を持つものが含まれるほか、細胞膜にアンカーするためのドメインを持つものなどこれまでにバイオミネラル中から見られなかったものも含まれており、バイオミネラリゼーションのメカニズムを考察する上で非常に興味深い。また、軟体動物の貝殻タンパク質と相同なものが一つも見られないことから、軟体動物と腕足動物が独立に殻体を進化させたことを裏付ける証拠も得られた。さらに、これらの現生種の殻体タンパク質の配列は、今後化石タンパク質の配列を決定する上で必要不可欠な情報であり、今後これらの配列を用いて化石タンパク質のアミノ酸配列の決定に取り組む。腕足動物の化石中のタンパク質を解析するには、現生の情報が必須である。そこで今年度は、現生の腕足動物の殻体中のタンパク質を解析することを目標とした。サンプルとしては、神奈川県三崎沖の海底をドレッジすることにより得られた、現生のホウズキチョウチンガイ(Laqueus rubellus)を使用した。ホウズキチョウチンガイの殻をEDTAでキレートすることにより溶解させ、得られた殻内の有機物を濃縮し、さらに脱塩を行った。それらをSDS-PAGEで展開した。サンプルを展開したゲルを、クーマジーブリリアントブルーやステインズオールで染色したが、シグナルは検出されなかった。これは、サンプルの量が少なかったためと考えられる。そこで、さらに多量のサンプルを得るために、現在、追加のドレッジを完了したところである。また、殻内タンパク質を直接解析するのと平行して、遺伝子によって殻内タンパク質の構造決定も試みた。ホウズキチョウチンガイの殻内タンパク質・ICP-1のN末端側のアミノ酸の部分配列が、先行研究で報告されている。このアミノ酸配列を参考にして、PCR用の縮重プライマーを作成した。腕足動物においては、殻を形成する器官は外套膜なので、殻内タンパク質も外套膜で作られていると予想される。

そこで、外套膜から抽出したRNAからcDNAを合成した。このcDNAを鋳型とし、前述のプライマーを使用してPCRを行った。その結果、複数のシグナルが検出された。現在それらの塩基配列を決定して、ICP-1の構造の決定を試みている。今年度は、現世腕足動物の殻体プロテオームのデータの確度を高めるため、Laqueus rubellusとCoptothyris grayiの2種について、Illumina HiSeq次世代シーケンサーを用いた外套膜トランスクリプトームの解析を行った。その結果、これまでにIon PGMにより得ていたトランスクリプトームデータよりも桁違いに深いデータを得ることに成功し、これらの新しいデータを用いてプロテオームデータを再解析することによって、より精度と確度の高いプロテオームデータを得ることができた。この新しいデータセットを用いて、既知のタンパク質やタンパク質ドメインとの類似性の検索を行い、これらの腕足動物が他の動物門とはタンパク質レベルではまったく異なる殻体タンパク質を持っていること、一方でドメインレベルでは、分解酵素ドメインや分解酵素阻害ドメインなど、いくつか他の動物門の殻体タンパク質とも共通するドメインが見られることも分かった。さらに、膜結合ドメイン、NAD(P)結合ドメイン、ABC型輸送体ドメイン、アスパラギン酸に富むドメインなどが一つのタンパク質配列の中に組み合わされた、これまでに知られていない全く新しいタイプの殻体タンパク質が発見された。このタンパク質はLaqueus rubellusとCoptothyris grayiの2種がいずれも持っていることから、少なくともテレブラチュラ目の中で保存されている重要なタンパク質であることも明らかとなった。分子古生物学所期の計画通りに現生種の殻体のプロテオームデータが得られたほか、化石種についても化石ペプチドの保存を強く示唆する結果を得ることができたため。本研究は、化石タンパク質のアミノ酸配列を決定し、そこから生物学的情報を得ることを目的としている。これまでに、実際に腕足動物の化石殻体の抽出物を用いて、質量分析計によるアミノ酸配列の決定を試みているが、まだ信頼に足る結果を得るに至っていない。その理由として、化石抽出物の濃縮を行っていなかったため、必要量のターゲット分子が得られていないことや、現生種のプロテームやトランスクリプトームとデータが得られていなかったことから、新規に(de novoで)アミノ酸配列を決定することがそもそも困難であったことなどが挙げられる。これらの理由から本年度の交付申請書に記載した本研究の「研究の目的」の達成度は、「やや遅れている」に区分されると判断される。H23年度は、まず現生種の殻体タンパク質のアミノ酸配列の決定に取り組んだ。しかし、アミノ酸配列決定の前のステップ、すなわちゲル電気泳動によるタンパク質の分画、精製のステップにおいてタンパク質のバンドが見えないという問題が生じた。
EGCGによるAP-1を介した肝細胞癌発生抑制に関する研究

EGF遺伝子導入マウスの肝癌組織を採取したところ、c-junの発現が増加し, AP-1の活性が上昇していることが示された。また、同マウスにEGCGを経腹膜投与することにより、肝細胞癌発生が抑制された。これは、我々が以前に示したin vitroの結果を、in vivoで実証する結果となった。さらに、切除したヒト肝癌組織のシグナル伝達経路を検討したところ、c-jun活性が高発現しているものは低発現群より無再発生存率が有意に低いことが示された。われわれは、肝細胞癌におけるEGFによるヒト正常肝細胞の悪性形質転換はc-junを介しており、EGCG(Epigallocatechin Gallate)により抑制されうることを、in vitroで明らかにしてきた。本研究では、その機序をin vivoで証明することが目的の一つである。1.今年度、肝細胞癌動物モデルを作成するにあたり、まずEGF導入マウスを用いたが、肝細胞癌は安定して発現しなかった。替わりに、A/Jマウスにcarbontetrachloride(CCL4、四塩化炭素)を週3回経口投与したところ、15週後には100%のマウスにおいて肝細胞癌を発生させることに成功した。2.発現した肝細胞癌を遺伝子学的に検討したところ、ヒトで示されているほどEGFは高発現しておらず、しかしEGFRの別のリガンドであるamphiregulinが著明に高発現していた。これは、新たな知見であり、今後の新たな研究テーマとなり得ると思われた。この実験系による肝細胞癌のc-jun、AP-1の発現程度については、現在検討中である。3.次に、EGCGによる発癌抑制効果を示す必要がある。EGCGの投与量、投与経路(経口or経腹膜)を現在試行している段階である。われわれは既にin vitroでの実験系において、正常肝細胞の悪性転換におけるEGF-EGFRの役割を明らかにしている。ヒト正常肝上皮細胞株であるTHLE-5Bを用いた培養で、EGF添加培地のコロニーでは、EGF無添加のものと比べてp-Aktとp-STAT3の発現は変わらなかったが、p-ERKの発現は減少し、p-c-junの発現は増加していた。この結果に合致して、c-jun阻害薬SP600125は形質転換を抑制した。c-Junはc-fosなどと二量体を形成し、転写因子Activator Protein-1 (AP-1)として細胞増殖,分化,アポトーシス,癌転移などにおいて機能することが知られている。ELISA法による転写因子ーDNA結合アッセイでは、EGF導入により形成されたコロニーにおいて、AP-1活性が上昇していることまでを示していた。EGF遺伝子導入マウスは肝癌が高率に発生することは知られている。今回、in vitroの結果を踏まえて、このEGF依存肝癌組織における遺伝子発現を検討し、またEGCG(緑茶に含まれるカテキンの1種)による発がん抑制効果を検討した。その結果、in vitroの結果と同様に、この肝癌組織ではc-junの発現が増加し, AP-1の活性が上昇していることが示された。また、同マウスにEGCGを経腹膜投与したところ、肝細胞癌の発生が有意に抑制された。経口投与でもわずかな抑制効果を認めたが有意ではなく、経腹膜投与がより有効であるという結果を得られた。前年度、EGF遺伝子導入マウスに発生する肝癌における遺伝子発現を検討したところ、c-junの発現が増加しAP-1の活性が上昇していることが示された。これは、以前の我々のin vitroの結果と合致していた。また、さらにin vitroの結果と同様に、同マウスにEGCGを経腹膜投与したところ、肝細胞癌の発生が有意に抑制された。EGCG非投与群では肝細胞癌発生率が85%であったのに対し、EGCG投与群では20%であった。当該年度では、このEGCG投与マウスに発生した肝癌組織における遺伝子発現を検討した。c-jun発現をWestern blot法において検討したところ、EGCG投与群では非投与群と比較して、明らかな低発現であった。また、AP-1発現をELISA法による転写因子ーDNA結合アッセイで検討したところ、同様にEGCG投与群において、AP-1は有意に低発現であった。これは、in vivoにおけるEGCGの効果が、in vitroと同様であることを示しており、非常に有用な知見であった。また、ヒト肝癌切除症例において、c-junの発現を比較検討した。当教室での手術例83例を低発現群,高発現群の二群に分けて検討した。その結果、低発現群と比べて高発現群では無再発生存率が有意に低いことが示された。また臨床因子との検討では、腫瘍径,血清AFP値は、c-jun高発現群において有意に大きいことが明らかとなった。以上の結果から、EGF依存の肝癌発生には、c-jun→AP-1の発現が関与していることを示した。

また、その経路をEGCGが抑制することを明らかにすることができた。当該年度では、ヒト切除肝組織からの培養細胞精製を試みた。これは、組織からの培養細胞精製は研究代表者が在籍していた米国Massachusetts General Hospitalで、マウス肝組織から行っていた手技(Yoon SS, Ann Surg 1998)であったが、今回のヒト組織では良質な培養細胞を精製するのに非常に難渋した。一度は正着するが、一定期間維持することが困難であった。この条件設定に時間がかかり、研究計画も変更することとなった。原因は不明であるが、やはりマウスとヒトの差によるものであると思われた。結果、正しい結果を得るための培養細胞を精製することは困難と判断し、この実験系は中止とした。それ以外の実験系、たとえば遺伝子発現の検討などに関しては順調に経過したが、上記実験系の中止により、全体の実験計画も修正を余儀なくされた。24年度が最終年度であるため、記入しない。11.に記述したように、ヒト肝癌組織からの培養細胞精製は、これ以上施行することは困難と判断した。もう少し条件設定に時間を要すれば施行不可能ではないが、これは今後の課題とした。それ以外の実験系は、予定通り継続とした。
高度衝突安全性実現に資する材料の高速変形挙動の包括的理解と同分野研究成果の集大成

輸送用機器の衝突安全性は、材料そのものに大きく依存する。近年、機器の軽量化のために、構成材料の高張力化が指向されている。しかしながら、材料の動的挙動には衝撃現象の本質が含まれており、その評価には、通常の材料試験とは異なる力学的な配慮、専門知識が強く要求される。現在公表されている高速負荷下での各種特性データは、どのデータがどの程度の確度を持つのかが全く明らかではない。不確かなデータに基づいた輸送用機器の強度・構造解析は、全く信頼性に乏しい。本研究では、主として材料の一軸引張り強度試験、破壊靱性試験を対象に、その高速負荷下での荷重および歪の計測方法について検討した。特に、『誰でも』、『どのメーカーの試験機を用いても』、『どの材料でも』、そして『広い温度範囲で』、『どの様にすれば精度よく』力学的性質が測定できるかを、『専門知識に乏しい試験機のオペレーターにも分かり易い形で』示した。具体的には、鉄鋼および非鉄金属の代表として、IF鋼および6000系アルミニウム合金をとり上げた。この2種類は、自動車という我が国で最も強く安全性を求められる機械構造物のボディーやバンパー等の素材として用いられるものである。これらを試験する場合の試験条件、精度における問題点を明らかにした。この結果を基に求めた低温から高温まで、そして静的から高速までの広い温度・速度範囲をカバーする上記材料の正確かつ妥当な衝撃特性のデータにより、従来から多数の議論がある衝撃荷重下の広い歪速度範囲における金属材料の塑性変形の構成方程式を検証し、物性値の歪速度依存性や歪速度履歴依存性を理論的に再整理・検討した。そして、輸送機器の衝突安全性や信頼性の確保といった実用面に貢献する試験方法や試験データを提供するだけではなく、材料の変形挙動の基礎的な理解という面で、20世紀におけるこれまでのこの研究分野の学術的総括を行った。構造部材に用いられている高張力鋼板について負荷速度、試験片形状および荷重検出用ひずみゲージ貼付位置を変化させて引張試験を行い、応力-ひずみ関係を記録した。衝撃荷重を記録するため、大面積部に貼付するひずみゲージの位置を標点間端部から7mm以上離れた位置とした時、最も正確な衝撃応力-ひずみ曲線が記録できた。さらにひずみゲージを試験機のロードセル側の表裏に2枚貼付することで、試験機から受ける応力波の影響を最も抑制することができ、滑らかな波形を得ることが可能となった。2種類の加工硬化型のAl-Mg系合金について、10^<-4>10^4 s^<-1>までのひずみ速度範囲にわたって引張特性のひずみ速度依存性を評価した。その結果、Al-Mg系合金は、低ひずみ速度下で負のひずみ速度依存性、高ひずみ速度下で正のひずみ速度依存性を示すことが確認された。静的負荷下で発現したセレーションは、ひずみ速度の増加に伴い消失していく傾向が見られたが、これは、固溶Mgによる転位の固着形態が変化したことを意味している。また、固溶Mg原子による転位の固着とは無関係に、フォノンや電子と転位の相互作用によって強度が増加するひずみ速度領域を明らかにした。時効硬化型のAl-Mg-Si合金である6061-T6アルミニウム合金を用い、動的変形挙動が及ぼす応力三軸度の影響について調べるため、衝撃引張試験および有限要素法解析を行った。試験片に円弧状切欠きを導入した場合、平滑試験片と比較して降伏応力が増加し、延性が低下した。また、円弧状切欠き試験片で発生した塑性拘束は、動的負荷条件下で緩和された。