hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動的システムに対する組込み制御プログラムの信頼性検証に関する研究

自律移動ロボットを具体的な検証対象とする.誤差補正を行ない継続的に動作する振舞いと,位置を確定させる自己位置推定について,信頼性保証技術の一つであるモデル検査を適用し,確率的なモデルの構築と検証が可能であることを示した.また,モデルの有効性を実装に基づき評価している.本研究で得られた成果より,センサの読み取り誤差や外乱を考慮に入れる必要がある組込みシステムに対し,信頼性を保証しシステム設計に反映させることができると考えられる.フィードバック制御および外乱を導入した系に関しては,モデル検査の記述言語を用いて連続量を離散化した形式的なモデルを作成した.これらのモデルは,対象の系の振舞いを良好にシミュレーション可能であることを示した.一方,抽象化手法が適切でなかったため状態数爆発を十分に抑えられなかったことにより,部分的な検証に留まっている.上記課題への取組みで得られた外乱の扱いに基づき,平成27年度に予定されていた確率系の検証に関する課題を前倒しで開始した.この課題に関しても確率的な振舞いを持つ自律系を移動範囲の領域を区間分割する手法により,連続量を離散化してモデル化可能であることを示した.また,確率モデル検査器のモデル記述言語を用いてモデル化を行ない,到達可能性など一定の振舞いを検証可能であることを示した.この課題に関しては前倒しで実施していることから計画よりも進展していると言える.これらの結果から,課題の実施に必要となる基礎的な研究要素に関する研究は進展しているが,全体の進展としてはやや遅れていると評価した.確率系の検証において,現在,モデル化は人手で行なっている.しかし,この方法は人為的な誤りが混入するだけでなく,体系化されていない点に問題がある.これまでの取り組みから半自動的なモデル化を実現するための変換ルールを策定することにより,特定の性質を満たす自律移動ロボットのモデル検査手法の体系化に取り組みたい.また,具体的な自律移動ロボットを考えたとき,外乱や位置の確率的分布などは観測データに基づく必要がある.平成27年度に,LEGO EV3を用いて自律移動ロボットを実装したことにより,誤差の確率分布などが測定可能となっている.平成28年度は,これらの観測データを活用することにより,より現実的な振舞いに対して提案手法が適用可能であることを示す予定である.また,時間的な性質を含めた連続量をモデルに取り込むことにより,提案手法の拡張を試みる.この試みでは,モデル検査だけでなくシミュレーション等の協調が必要と考えられる.ソフトウェア工学平成26年度において課題遂行に必要となる研究要素は一定の進展があったと判断している.これらの結果に基づき,平成27年度は,フィードバック制御,確率系および外乱を含む系のモデル化を検証を進める.問題となっている抽象化は,確率系の課題で効果があった区間分割手法をシミュレーションを併用することにより研究を進める予定である.
網膜色素上皮の薬物誘発応答の開発

Ca拮抗剤によってヒト眼球常存電位(以下SP)が変化することを見出し,この応答をCa拮抗剤応答と命名した.Ca拮抗剤応答が網膜色素上皮(以下RPE)層に対するCa拮抗剤の直接作用によるかまたはCa拮抗剤による眼内血行動態の変化を介した間接作用によるのかを検討した.まずウサギ神経網膜-RPE-脈絡膜標本を室温下にてUssing型灌流装置に装置し,SPの発生母体である標本を挟む電位差(以下TTP)に及ぼすCa拮抗剤の影響を調べた.Ca拮抗剤(ニカルジピン5mg/l)を含む溶液の灌流によってTTPは変化しなかった.次にウサギにニカルジピン(0.1mg/kg)を静脈内注入してCa拮抗剤応答と大腿動脈圧の時間経過を比較し,さらに頚動脈を圧迫して網脈絡膜血流を低下させたさいのSPの変化を調べた.Ca拮抗剤応答の時間経過は大腿動脈圧低下のそれにほぼ一致し,頚動脈の圧迫によりSPは増大し,開放によりSPは回復した.以上よりCa拮抗剤応答はCa拮抗剤のRPE層に対する直接作用ではなく,Ca拮抗剤による循環動態の変化に対するRPE層の応答である可能性が高いことが判明した.Ca拮抗剤応答には個体差が大きいことがこの応答を眼内血行動態の異常を検出するための検査として用いるさいに問題になると考えられる.Ca拮抗剤によってヒト眼球常存電位(以下SP)が変化することを見出し,この応答をCa拮抗剤応答と命名した.Ca拮抗剤応答が網膜色素上皮(以下RPE)層に対するCa拮抗剤の直接作用によるかまたはCa拮抗剤による眼内血行動態の変化を介した間接作用によるのかを検討した.まずウサギ神経網膜-RPE-脈絡膜標本を室温下にてUssing型灌流装置に装置し,SPの発生母体である標本を挟む電位差(以下TTP)に及ぼすCa拮抗剤の影響を調べた.Ca拮抗剤(ニカルジピン5mg/l)を含む溶液の灌流によってTTPは変化しなかった.次にウサギにニカルジピン(0.1mg/kg)を静脈内注入してCa拮抗剤応答と大腿動脈圧の時間経過を比較し,さらに頚動脈を圧迫して網脈絡膜血流を低下させたさいのSPの変化を調べた.Ca拮抗剤応答の時間経過は大腿動脈圧低下のそれにほぼ一致し,頚動脈の圧迫によりSPは増大し,開放によりSPは回復した.以上よりCa拮抗剤応答はCa拮抗剤のRPE層に対する直接作用ではなく,Ca拮抗剤による循環動態の変化に対するRPE層の応答である可能性が高いことが判明した.Ca拮抗剤応答には個体差が大きいことがこの応答を眼内血行動態の異常を検出するための検査として用いるさいに問題になると考えられる.
フランスにおける「外国語」文学の成立理由とその現状

本研究「フランスにおける<外国語>文学の成立理由とその現状」は、とくに東欧からのフランス亡命作家たちが、彼らにとっての「外国語」であるフランス語を作家としての言語としてあえて選んだのはなぜか、またこの言語的選択は彼らにどんな困難と新たな可能性をもたらしたのかを、きわめて今日的な興味深い現象として研究するものであった。当初の計画ではとりわけチェコからの亡命者ミラン・クンデラ、ルーマニアからの亡命者シオラン、ボーランドからの亡命者ゴンブローヴィチのケースを取り上げる予定であった。しかるに、毎年フランスに出張してそのひとりであるミラン・クンデラを中心とする作家・研究者たちと討論を重ね、インタビューを繰り返しているうちに、この世界的な名声をもつチェコ出身のフランス作家との関係がことのほか深くなり、もっぱら彼を中心とする研究、および研究発表が主な成果となった。とはいえ、すでに発表したその成果は我が国のフランス文学研究にあって、それなりに重要な意義を有するものと判断される。むろん、それ以外の研究対象をおろそかにしていたわけでもなく、ゴンブローヴィチ研究の成果は本年度の東京外国語大学総合文化研究所の機関誌に単独の論文として発表を予定しているし、またシオランその他の亡命文学のことも、本年8月に予定している国際シンポジウム「<世界化>の時代における文学の存在理由」の発表者として、研究成果の一端を披瀝するつもりである。本研究「フランスにおける<外国語>文学の成立理由とその現状」の初年度の課題は、(1)これまで発表してきたクンデラ関係の研究の整理と資料整備のためのデータベースの作成、(2)クンデラ、ビアンシオッティとの面談、証言記録の作成、(3)シオラン等の関連著者・資料の研究、により研究の基礎を固めることであった。(1)および(2)については、2002年9月にパリに滞在し、本人と3度にわたって面談することができた。その記録を作成するとともに、本人からの依頼により、イタリアの雑誌<Riga>20号に「小説の存在論的省察」の題名で論文を寄稿した。また、購入した新しい機材のおかげで、データベース化も順調に進んでいる。(2)については、かなりの関連著書を購入し、現在鋭意研究しているところである。問題意識がかなり深化してきているとの手応えを得ている。以上の成果をもとに、さらなる成果を念じて、次年以降の研究を継続、発展させるつもりである。本研究「フランスにおける<外国語>文学の成立理由とその現状」の本年度(平成15年度)の課題は、(1)クンデラ、ビアンシオッティと再度インタビューの機会をもち、その記録を作成すること、(2)チェコ出身フランス語表現の詩人ヴェラ・リンハルトヴァー、フランスの文芸誌「ラトリエ・デュ・ロマン」編集長ラキス・プロギディス、トレント大学助教授ら、いわゆる<亡命文学>に関心を寄せるヨーロッパの作家、批評家たちとの討論、意見交換をおこなうことであった。このうち、15年9月の出張時にミラン・クンデラと二日にわたる、本質的な議論の結果、この問題の考察にはビアンシオッティよりもむしろ、サミュエル・ベケットの仕事を再検討する方が有益なのではないかというクンデラの忠告に従い、現地でベケット関係の書籍・資料を収集してきた。さらに(2)については、とくにプロギディス・リッツアンテとの討論が有益であり、そのことの一端を「文芸年鑑」(平成15年度)に公表した。次年度は、ベケットおよびシオランに関する考察を深めるとともに、世界化がいよいよ進展していくなかで、ヨーロッパの文学者たちが、いかにおのれの「アイデンティティ」を再構築し、それを創造力に結びつけようとしているのか、についても詳細に観察、調査し、フランスにおける<外国語>としてのフランス語表現作家たちの諸相と実像に迫りたいと考えている。本研究「フランスにおける<外国語>文学の成立理由とその現状」の本年度(平成16年度)の課題は、(1)フランスへの亡命作家、とりわけシオラン、ゴンブローヴィチに関する考察を深化させるとともに、(2)現在ヨーロッパで活動する文学者たちが、いわゆる「世界化」がいよいよ進展し、またヨーロッパ連合が推進されるという時代状況の中で、いかにおのれの「アイデンティティ」を再構築し、それを創造力に結びつけようとしているのか、について詳細に観察、調査し、フランスにおける<外国語>としてのフランス語表現作家たちの諸相と実像を見極めることであった。

このうち(1)については、とくに独自のゴンブローヴィチ論を執筆する準備を終了し、この夏に脱稿したうえで、東京外国語大学総合文化研究所の研究誌「総合文化研究」の特集「<異境>と<故郷>のディアレクティック」に掲載を予定している。また(2)に関しても、この夏「<世界化>の時代における文学の存在理由」と題する国際シンポジウムを東京で開催、これまでの研究成果を発表するとともに、過去3年にわたって議論をつづけてきた研究者、とくに《ラトリエ・デュ・ロマン》編集長ラキス・プロギデス、およびトレント大学助教授の比較文学者マッシモ・リッツアンテをパネリストとして招聘し、同じ問題に関心を寄せる我が国の研究者たちとの研究交流を推進する準備を進めているところである。
雪どけ期の日ソ文化交流：ソ連の文化国家戦略と戦後日本の革新幻想

平成30年度は前年度の成果に基づき、まずダヴィード・オイストラフの来日の前後の状況について、日本側の資料に加えて、ソ連側の資料の収集と検討を行った。そのうえで、まずは新聞など定期刊行物掲載の記事を軸とした日本側の資料を整理し、「ダヴィード・オイストラフの初来日:芸術大国ソ連の発見」と題して、論文にまとめた。それを通じて、オイストラフ来日公演の成功が、日ソのいずれにも大きなインパクトを与えたのは揺るぎない事実であること、そしてそれがその後の文化交流の土台をなしたということを確信するに至った。追ってソ連側の資料を含めた研究論文をまとめる予定である。うたごえ運動に関しては、資料収集を継続し、今後整理を進める予定である。ロシアでの史料調査は、上述のオイストラフ関連のものも含めて、代表者の梅津が実施し、全ソ対外文化交流協会(VOKS)、ゴスコンツェルト(ソ連国立コンサート組織)、国際スターリン/レーニン平和賞(関鑑子、および安井郁関連、また比較対象としてレーニン賞関連)、第3回友好スポーツ大会、そして作家徳永直・岩上順一の訪ソの記録について、ロシア国立文学芸術文書館(RGALI)、およびロシア連邦文書館(GARF)において調査を行った。また、関連調査として、1957年のモスクワ平和友好祭の参加者である小川義男氏(学校法人狭山ヶ丘学園校長)、および田中雄三氏(龍谷大学名誉教授)、ロシア音楽研究の大家である森田稔氏(宮城教育大学名誉教授)、そして第3回友好スポーツ大会(レスリング・フリースタイル、バンタム級)の参加者で優勝者である石澤二郎氏に聞き取りを行った。これらの整理と公開について、1957年の友好祭に関連する部分に関しては分担者の半谷史郎と、作家徳永直・岩上順一の訪ソの記録に関しては分担者の吉田司雄と協力して進めていきたい。膨大なうたごえ運動関連の資料整理に時間を要している。資料が膨大な領域については、研究課題に即して、文化交流に結びつく側面を重視して、資料整理を効率的に進める。また、聞き取り調査には残された時間が限られているとの判断から、極力先行して行うこととする。平成29年度は既存の一次史料と二次文献の収集・整理に重点を置いて研究を進めた。年度のはじめに研究代表者の梅津、研究分担者の吉田、半谷で打ち合わせを行った他、半谷が上京した際に随時補足の検討会を行った。具体的には、まず戦後の日ソ文化交流の出発点となった、ソ連のヴァイオリニストオイストラフの来日(1955、日ソ国交回復の前年)の背景と反響については、特に主催の『読売新聞』に詳細な報道があることを確認した。それらより、ソ連イメージの肯定的な側面の形成に大きな役割を果たしたことを想定することができた。うたごえ運動の創設時のプロセスについては既存資料を消化して一定の認識を得たが、さらに『青年歌集』の分析について継続的に進めているほか、関係者への異端ヴューも検討中である。占領期の状況については、山本武利『占領期メディア分析』(法政大学出版局、1996)や平野共余子『天皇と接吻アメリカ占領下の日本映画検閲』(草思社、1998)、谷川建司『アメリカ映画と占領政策』(京都大学学術出版会、2002)などをはじめとした文献を検討した。他方、聞き取り調査として、1957年の平和友好祭の日本代表でもあるバレエ界の大御所、薄井憲二氏に対するインタヴューを予定していたが、直前にご逝去されたため、これは果たせなかった。しかし、その準備の途上で、日本のバレエ導入の歴史においてロシア・ソ連の果たした役割について改めて認識し、文化交流史として読解できることを改めて理解することができた。ロシアでの史料調査は、代表者の梅津と研究分担者の半谷が試行し、主としてゴスコンツェルト(ソ連国立コンサート組織)の文書を閲覧し、文書のスタイルや傾向について一定の認識を得た。本格的な調査をもう一度年度内に実施する予定であったが、日程の都合で果たせなかったため、平成30年度に調査を本格化させる所存である。平成29年度内にロシアでの史料調査の2回目が果たせなかったことが主たる要因である。

また、関連調査として、1957年のモスクワ平和友好祭の参加者である小川義男氏(学校法人狭山ヶ丘学園校長)、および田中雄三氏(龍谷大学名誉教授)、ロシア音楽研究の大家である森田稔氏(宮城教育大学名誉教授)、そして第3回友好スポーツ大会(レスリング・フリースタイル、バンタム級)の参加者で優勝者である石澤二郎氏に聞き取りを行った。これらの整理と公開について、1957年の友好祭に関連する部分に関しては分担者の半谷史郎と、作家徳永直・岩上順一の訪ソの記録に関しては分担者の吉田司雄と協力して進めていきたい。膨大なうたごえ運動関連の資料整理に時間を要している。当課題は、関係する研究者が増えつつある領域であり、現在様々な連携の可能性を模索しているところである。連携の仕方によっては、研究計画の部分的な変更もありえると考えている。薄井憲二氏の事例に見られるように、聞き取り調査を急ぐ必要性があることも背景にある。資料が膨大な領域については、研究課題に即して、文化交流に結びつく側面を重視して、資料整理を効率的に進める。また、聞き取り調査には残された時間が限られているとの判断から、極力先行して行うこととする。年度末に資料調査による外国旅費、および出張先での物品費の支出を予定していたが、日程が調整できず、実施できなかったことによる。平成30年度に出張を実施し、使用する予定である。平成29年度に実施予定であった外国出張による資料調査が日程の関係で実施できず、平成30年度にこれを実施したが、1名1回にとどまったことによる。平成31(令和元)年度は極力早めに日程調整を行った上で、資料調査を実施することとしたい。
バンコマイシン耐性黄色ブドウ球菌特異的表層タンパク質の感染症治療への応用

バンコマイシン耐性黄色ブドウ球菌株Mu50の表面で高発現するタンパク質を追求した結果、主に2つの特異的表層タンパクを見いだした。そのうちの一つp60Kは、細菌からヒトまでの広範な種に分布する、oligoendopepitidaseの類似タンパク質であることが判明した。一次配列がもっとも似通っているのは、黄色ブドウ球菌の近縁種である、Bacillus subtilisのものであったが、アミノ酸末端のみはB.subtilisのものとは大きく異なり、ヒトの毛嚢細胞でケラチン鎖の伸長に関わる、trichohyalinの一部に類似していた。これは、ブドウ球菌が進化の過程で、ヒトの遺伝子の一部を取り込んだ(horizontal transfer)ことを示唆しており、このことは、黄色ブドウ球菌がヒトの常在菌として共存する為のメカニズムの一端を明らかにする発見である。恐らく、ヒトの免疫システムによって排除されないためにヒト遺伝子の一部を取り込んだと思われるが、今後この可能性について検証しなければならない。さらに、研究代表者が属する研究室で執り行われた、黄色ブドウ球菌全ゲノム配列決定の際に、上記の表層タンパク質の遺伝子配列決定の情報が用いられた。同時に、ヒト或いは他生物種の遺伝子を取り込んだと思われる例が、黄色ブドウ球菌の他の遺伝子でも見いだされた為、その概念は別欄に記載した発表論文中で公表された。本研究ではバンコマイシン耐性黄色ブドウ球菌(VRSA)のみに特異的に高発現しており、研究申請者によって発見・同定された表層タンパク質p60K及びp85kに着目し、これらの遺伝子構造の解析・細胞壁受容体の探索やコンポーネントワクチンの作成等を通じて、治療への応用を試みるものである。初年度(13年)は、p60Kタンパク質の遺伝子構造についての詳細な解析を行った。その結果、p60kは他菌種にも広く存在するoligoendopeptidase/collagenaseの相同体であることが判明し、組織接着及び破壊に関与している可能性が示唆された。さらに、そのアミノ末端側は他菌種に相同性のないVRSAに特異的部位であり、ヒト毛嚢細胞のtrichohyalin、actininなど、生体繊維高分子の一部分に相同性があることが明らかとなった。過去におけるヒトからVRSAへの、遺伝情報の水平移動を示唆するものであり、このヒト相同部位が、人間の免疫系から逃れる役割を担っている可能性も示唆される。黄色ブドウ球菌p60Kタンパク質の、組織接着への関与を評価するため、この遺伝子をプラスミド上にクローン化したものを、薬剤感受性黄色ブドウ球菌へ導入し発現させたところ、ヒト細胞外マトリックスタンパク質の一つであるFibronectinへの結合能が上昇した。これは、感染の第一段階である細胞への接着を、p60Kタンパク質が促進することを示す新たな知見である。上記の結果については、論文の投稿を準備中である。また、第73回日本細菌学会(5/29-5/31/2000、予稿集p232)において口頭発表を行った。
ゼブラフィッシュ胚における細胞膜透過性シグナル分子の時空間的発現と制御

本研究は,蛋白質工学的アプローチにより細胞膜透過性ペプチド(MTM: Membrane Translocating Motif)と機能性蛋白質を融合させたキメラ蛋白質を精製・作製し,ゼブラフィッシュ初期胚へ本分子を高効率に細胞内へ取り込ませ,タンパクの機能を発現させる手法を開発するとともに,導入したキメラ蛋白質の時空間的発現動態と制御について生物応答に基づき解析する。本分子の導入は,研究の目的に応じて各初期胚ステージを選択することが可能であることから,多様な生命現象に関与する分子の応答や局在・分布を顕微鏡下で観察できることから極めて独創的なバイオアッセイ系である。哺乳動物の自然免疫及び多機能免疫反応の負の制御因子であり、免疫システムの恒常性維持に関与するTumor necrosis factor-α-induced protein8 like2(TIPE2)はゼブラフィッシュでは2種類(TIPE2a,TIPE2b)存在することを遺伝子クローニングから明らかにした。TIPE2ノックアウトゼブラフィッシュを作製したところ、ゼブラフィッシュの頭部組織形成に異常が生じた。このことからTIPE2はゼブラフィッシュの形態形成に関わっている可能性が考えられた。そこで、この点を詳細に検討するため、ヒトTIPE2抗体を用いてノックアウトゼブラフィッシュ組織におけるTIPE2発現の有無を検討した。まず、Zebrafish Embryonic細胞(ZE細胞)にzTIPE2a,zTIPE2bをそれぞれ強制発現させ、Western blotting法によりヒトTIPE2抗体を用いて検出を行い、その相同性を確認した。その結果、ZE細胞に強制発現させたzTIPE2a及びzTIPE2b蛋白質はヒトTIPE2抗体により明らかに反応した。故に、TIPE2ノックアウトゼブラフィッシュ胚におけるTIPE2発現についてヒトTIPE2抗体を用いて調べた。その結果、TIPE2発現は認められなかった。この結果はTIPE2ノックアウトゼブラフィッシュが作製できた事を示唆することから、今後、この点をより詳細に検討したい。MTM融合eGFPp53の精製を確立した。すなわち、MTM非融合eGFPおよびMTM融合eGFPp53をpET発現システムを使ってニッケルアフィニティークロマトグラフィーによって精製した。pET28aベクターにMTMが有・無になるようにeGFPをサブクローニングし,そのベクターを大腸菌(BL21(DE3))に形質転換した。形質転換した大腸菌からMTM非融合eGFPあるいはMTM融合eGFPp53を精製した。得られたそれぞれの大腸菌は,TB液体培地抗生物質カナマイシン依存下で震盪培養し、IPTGを添加し,さらに3時間震盪培養した。培養後菌を遠心分画により回収し,超音波によって菌を破砕し,遠心分画により水溶性蛋白質と不溶性蛋白質に分離した。不溶性蛋白質(MTM非融合eGFP,MTM融合eGFPp53)に可溶化溶液を加え,37°Cで緩やかに3時間震盪して不溶性p53を可溶化した。可溶化したp53からNi NTA purificationsystem (Invitrogen)を用いてMTM非融合eGFPあるいはMTM融合eGFPp53を精製した。MTM非融合eGFP,MTM融合eGFPp53のN末端側に6個の連続するHistidine残基を含んでおり,Ni2+に特異的に結合することによって目的とするp53を回収した。また、1時間置くことにより各p53のリフォールディングを行った。1時間後,溶質溶液(20 mM Tris, 2 M Urea, 300 mM NaCl, 400 mMimidazole, pH 8.0)を加え,Ni2+の結合を外し目的のp53をPBSで一晩透析した。現在、精製したMTM非融合eGFP,MTM融合eGFPp53を胚または仔魚の血中に注入した結果,組織内,特に細胞内での発現を観察した。ゼブラフィッシュの胚における細胞膜透過性シグナル分子の時空間的発現と制御を解析する事を目的とするため、細胞透過性タグMTM(membrane translocating motif)融合p53を構築した。腫瘍抑制遺伝子p53は様々な標的遺伝子を転写活性化させ、細胞停止・アポトーシスなど多様な生物学的活性を誘導する事が広く知られていることから、MTM-p53を実験モデルとして本研究を展開した。MTM融合p53の機能発現についてはその標的分子であるp21の転写活性誘導能から調べた。すなわち、ゼブラフィッシュ胚由来のZE細胞におけるp21の転写量をルシフェラーゼアッセイで調べたところ、MTM融合p53はp21の転写活性を誘導した。そこで、その機能がin vivoにおいても維持されているかを調べるため、p21-GFPトランスジェニックゼブラフィッシュを作成した。p21-GFPトランスジェニックゼブラフィッシュにおけるGFPの発現誘導は野生型ゼブラフィッシュ胚における内因性p21の発現誘導と一致した。

この結果はp21-GFPのzp21-promoterが内因性p53に応答することを示す事から、MTM-53蛋白質p21-GFPを胚に実際に導入し、その機能発現を介してGFPが誘導されるかについて共焦点レーザー顕微鏡並びにWestern blot法を用いて検討した。GFPの発現が頭部および眼などで観察できた。この事から野生型ブラフィッシュ胚の内因性p21も同様の箇所で発現するかをWhole-mount in sitehybridization法で調べた。その結果、p21の発現が頭部及び眼で観察できた。以上、ゼブラフィッシュの胚における細胞膜透過性シグナル分子の時空間的発現と制御を解析する実験モデルを作成することができた。分子細胞生物学細胞膜透過性シグナル分子の生体内における時空間的機能を解析するには優れたモデル実験システムを構築する事が極めて重要であると考える。今年度はこの研究目的を達成する為の研究計画の戦略を構築した。其の研究計画に従い、免疫システムの恒常性維持に関与するTIPE2のノックアウトゼブラフィッシュを作製することに着手した。概ねそのノックアウトゼブラフィッシュの作製に実験を漕ぎ着ける段階にきた。さらに、この分子がゼブラフィッシュの初期発生における形態形成に関与している事を示唆する知見を得た。しかしながら、遺伝子組換え細胞膜透過性TIPE2の作製には至らなかった。従って、当初の研究企画より若干その達成度は遅れているが、概ね順調に進展しているものと思う。本年度の研究計画はMTM融合eGFPp53の精製することを目的とした。その結果、実績概要に記載したようにMTM融合eGFPp53を可溶化でき、SDS-PAGEでその精製度を確認したところ単一バンドとして検出できた。故に、極めて高い精製度を持つ可溶化MTM融合eGFPp53を作成することができた。さらに、この精製標品をゼブラフィッシュ胚にマイクロインジェクションし、組織細胞内に導入されたか否かを蛍光色素の発色から調べたところ、その明瞭な発現が確認できた。これらの結果から本年度の研究計画を概ね達成できたものと考える。今後はTIPE2ノックアウトゼブラフィッシュの作製の確立を目指す。もしその作製が確立されたら、このノックアウトゼブラフィッシュを用いてた遺伝子組換え細胞膜透過性TIPE2の生体内における機能の時空間的発現を検証する実験モデルシステムを構築する予定である。この実験モデルシステムは脊椎動物の初期発生におけるシグナル伝達分子の時空間的機能発現の解析に極めて貢献できるのではと考えている。ゼブラフィッシュ胚および仔魚へのMTM融合eGFPp53の導入と発現動態について検討する。すなわち、MTM融合eGFPp
非線形光学効果を用いた結合可変な共振器量子電気力学系の実現

本研究では半導体を用いた光共振器を用いて、半導体において比較的大きな非線形光学効果を利用した共振器量子電気力学系における結合強度の増強を目的とする。目的に適した半導体光共振器の設計と作製、半導体共振器を含む光学素子の集積、非線形光学効果の検証とその結合強度に与える影響の評価を通じて本研究の実現を目指す。
α-fatoprotein産生悪性胚細胞腫に対する遺伝子治療の基礎的研究

(1)遺伝子治療の治療実験に用いるアデノウイルスベクターの作成。E1A,E1B遺伝子を欠損させ、非増殖型にしたアデノウイルスベクターAdexlcwにhuman AFP promoter-HSV-TK遺伝子を導入し、E1A,E1B遺伝子を発現している293細胞にてアデノウイルスを増殖させ、セシウム密度勾配法を用いて精製し、1X10^<12>PFUのウイルス液を作製した。(2)作成したアデノウイルスベクターのin vitroにおける特異的遺伝子発現効果の検討。(1)で作製したウイルスの感染による特異的遺伝子発現を検討するため、AFP産生腫瘍細胞株であるHepG2細胞及び非産生腫瘍であるHeLa細胞、COS7細胞にそれぞれ感染させた。MOI10以上においてAFP産生HepG2細胞ではgancyclovir 1 μg/ml投与によって有意に増殖が抑制されたが、AFP非産生Hela,COS7細胞では増殖抑制効果が認められなかった。以上より、human AFP-promoterによって、AFP産生細胞における特異的遺伝子発現が得られた。
ビリダンスレンサ球菌菌体表層抗原の分子遺伝学的解析

Streptococcus gordonii DL1株は、N-アセチルノイラミニルα2-3ガラクトピラノースを末端に持つ糖蛋白に特異的に結合するレクチン活性があり、それに関連していると思われる抗原(Hs抗原)を分離・精製し、抗体を用いたスクリーニングにより本抗原をコードする遺伝子(hsa遺伝子)のクローニングを行ってきた。この研究では、Hs抗原の分子生物学的性質をさらに明らかにするために、クローニングに引き続き、クローン化されたDNAの塩基配列決定、この遺伝子をknock-outした変異株の分離、大腸菌による発現産物の性質の解明を行った。hsa遺伝子の塩基配列より、この遺伝子は2178アミノ酸からなるセリンに富んだポリペプチドをコードしていることが推定された。また、この遺伝子をhomologous recombinationによりknock-outしたDL1株由来の変異株は、Hs抗原に対する抗体との凝集能、赤血球凝集活性、シアル酸含有糖蛋白との結合能の何れも欠如していることを確認した。しかしながら、hsa遺伝子あるいはそのdeletion mutantの大腸菌による発現産物の検出をウェスタンブロットにより試みたところ、検出された蛋白のサイズと遺伝子から推定されるそれとが一致しないなどの問題点があることが判明した。今後この点を解決し、hsa遺伝子がHs抗原の構造遺伝子であるということを一層明確にするための研究を計画中である。Streptococcus gordonii DL1株は赤血球凝集能を持ち、それはN-アセチルノイラミニルα2-3ガラクトピラノースを末端に持つ糖蛋白に特異的に結合するレクチン活性によることが明らかにされており、それに関連していると思われる抗原(Hs抗原)が既に分離・精製されている。また、本菌の遺伝子ライブラリを、ベクターとしてpUC系プラスミド、ホストとして大腸菌を用いて作製し、Hs抗原に対する抗体を用いてライブラリのスクリーニングを行い、Hs抗原をコードしていると思われる遺伝子のクローンが得られている。しかし、Hs抗原はDL1株からの精製の過程でそのレクチン活性を失い、クローンの発現産物にもその活性は認められないことから、このクローン化された遺伝子がHs抗原をコードしているという確証は抗体との反応以外には得られていなかった。そのため、この研究は、Hs抗原をコードしていると思われる部分の遺伝子をknock-outした変異株の分離、塩基配列決定などの更なる分子遺伝学的解析を行うことで、その結果明らかにされる分子生物学的な性質と、既に明らかになっている本抗原の生物学的活性・免疫化学的性質との因果関係を解明することを目的として行った。まず、上記クローンのdeletion mutantを作製し、ウェスタンブロット法を用いて、発現産物の有無とサイズを比較検討し、オープンリーディングフレームの位置と方向を推定した。次に、DL1株染色体DNAの前記オープンリーディングフレームに相当する部分をinsertional inactivation法を用いてknock-outした変異株を分離した。その変異株は赤血球凝集能を欠き、またHs抗原に対する抗体で凝集されないことが確認された。なお、これらの実験と並行してこの遺伝子の塩基配列決定を試み、これまでに推定上の上流側から約3.5kbの塩基配列を決定した。現在残りの部分の塩基配列決定を続行中である。
琉球列島の更新世以降の環境変動に対する陸棲哺乳類の生態学的応答と形態進化

本研究では、後期更新世の琉球列島から発掘された化石シカ類2種(リュウキュウジカ、リュウキュウムカシキョン)について、形態分析および安定同位体分析による古生態復元を行った。化石シカ類は出土サイトによって歯牙のサイズに違いがあること、同一サイトでは2種とも木本植物の葉を主体とする食性であるが、リュウキュウジカの方がイネ科草本を採食する頻度が高かったと推定され、同所的な2種でのニッチ分化が示唆された。<シカ類化石の形態計測>沖縄県立博物館美術館に収蔵されている、沖縄県糸満市から出土したシカ類化石、ハナンダガマ(南城市)から出土した化石の追加資料、および東京大学総合研究博物館に収蔵されている山下町第一洞穴から出土した化石、について大臼歯と下顎骨の計測を行った。また比較対象として、現生ニホンジカならびに現生キョンの計測も行った。計測値の比較を行ったところ、ハナンダガマと山下町のシカ類は歯牙や下顎骨のサイズがほぼ同程度であるのに対し、糸満市から出土したシカ類では、リュウキュウジカが大きく、リュウキュウムカシキョンが小さいという傾向が見られた。いずれの化石サイトも地理的には沖縄本島南部に位置しており、こうした計測値の違いは時代変化を示している可能性が高いと考えられた。<シカ類化石の安定同位体分析>ハナンダガマから出土しているリュウキュウジカとリュウキュウムカシキョン各20点、房総半島の現生ニホンジカと現生キョン各20点、北海道、屋久島に生息する現生ニホンジカ各10点を対象に、安定同位体分析のための大臼歯エナメル質のサンプリングと、アパタイト精製のための前処理を行った。カリフォルニア大学サンタクルズ校の同位体分析研究室に精製試料の分析を委託し、炭素・酸素安定同位体比を求めた。その結果、ハナンダガマのリュウキュウジカとリュウキュウムカシキョンはいずれも現生ニホンジカ・キョンよりも13Cが多く、C4植物をより多く採食していた可能性が提示された。またリュウキュウムカシキョンよりもリュウキュウジカでその傾向はより顕著であり、同所的に生息していた化石シカ2種で食性が異なっていた可能性が明らかになった。<シカ類化石の形態計測およびメゾウェア分析>沖縄県立博物館美術館に収蔵されている、ハナンダガマ(南城市)から出土したリュウキュウジカならびにリュウキュウムカシキョン化石、東京大学総合研究博物館に収蔵されている山下町第一洞穴から出土したリュウキュウジカ・リュウキュウムカシキョン化石について、メゾウェア分析のため大臼歯の磨耗状態のデータを収集した。さらに比較標本として、房総半島に同所的に生息する現生ニホンジカと現生キョン、北海道・屋久島産の現生ニホンジカについてもメゾウェアのデータを取得した。房総半島の現生ニホンジカと現生キョンは、前者が中間型の食性を示すのに対し、後者はよりブラウザー型の食性を示すことが生態学的調査から明らかになっている。房総ニホンジカとキョンの比較を行ったところ、予測に反し大臼歯咬頭が丸まっている割合はキョンで有意に高かった。食性分析によれば、ニホンジカよりもキョンで種子食の頻度が高いことが示されており、また現生有蹄類の種間比較でも、果実食ブラウザーでは大臼歯咬頭が丸くなる傾向が知られている。したがって、本調査からも、果実食がメゾウェア分析の結果に影響する可能性が示唆させた。次にハナンダガマ出土の化石シカ類2種についてメゾウェア分析を行ったところ、両者に有意な違いは認められなかったものの、リュウキュウムカシキョンの方が咬頭が丸まっている比率が高く、前述の結果を踏まえるとリュウキュウムカシキョンでより果実食頻度が高かった可能性が示唆された。房総ニホンジカとリュウキュウジカ、房総キョンとリュウキュウムカシキョンの間では有意差がなく、また現生有蹄類とのクラスター分析では、化石シカ類2種は典型的ブラウザーとクラスターを形成した。これらの結果から、化石シカ類の食性は中間型ブラウザー型であると推定された。メゾウェア分析による食性推定の結果は安定同位体分析による食性推定結果と大きくは矛盾しないものであったが、安定同位体分析では化石シカ類2種に食性の違いが認められたのに対し、メゾウェア分析では2種に有意な差は検出されず、分析方法による解像度の違いが認識された。<比較現生有蹄類のメゾウェア分析>リュウキュウジカやリュウキュウムカシキョンについて、メゾウェア分析による食性復元の精度を高めるため、食性ならびに生息環境が既知の現生ニホンジカを対象にメゾウェアデータの収集ならびにその解析を進めた。日本全国のニホンジカ14集団を対象に、メゾウェアデータと、採食物中のイネ科植物、非イネ科植物、果実等の割合や生息地降水量などの生態データとの関係を調査した結果、採食物中のイネ科植物の割合と最もよく相関した。

近似曲線のあてはめにより、メゾウェアスコアから採食物中のイネ科植物割合を推定することが可能となり、この関係式を化石シカ類に適用したところ、イネ科植物の採食割合はリュウキュウジカで約12%、リュウキュウムカシキョンで約8%と推定された。このことは両者とも現生有蹄類の中では木本植物主体のブラウザーに位置付けられること、またリュウキュウジカの方がより中間型寄りの食性を持つことを示しており、炭素・酸素安定同位体分析の結果ともよく整合する。<現生ニホンジカに見られる歯の性的二型についての形態学的研究>シカ類は現生種に限らず体サイズに顕著な性的二型を持つことが知られている。その結果、体の大きなオスはメスよりも相対的に小さな歯を持つことが指摘されてきたが、その進化生態学的な意味について充分には検討されてこなかった。東北地方に生息するニホンジカ2集団を対象に、切歯サイズの比較を行った結果、メスはオスよりも相対的に切歯が大きいこと、またそれは繁殖可能期間がメスでより長いことに対応していること、さらに島嶼集団ではオスでも切歯の大型化進化が生じるため、切歯サイズの性差が縮小することが明らかとなった。このことは、化石シカ類においても島嶼環境に特異的な選択圧によって、歯の性的二型が縮小している可能性を示唆する。本研究計画の主要部分である、化石シカ類の形態計測、安定同位体分析並びにメゾウェア分析について主要標本のデータ取得と分析が終わっている。年代不詳標本に対する年代測定については、作業スケジュール等について研究協力者との打ち合わせを進めており、研究代表者の育児休業等による中断期間中に進展が見込まれている。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年8月末より、研究代表者の育児休業等の取得に伴い本研究課題は中断する予定である。研究再開は平成24年4月を予定している。研究中断期間中に、年代不詳標本についての年代測定法について、研究協力者らが手法開発に取り組む予定であり、研究再開後に年代測定を行うことを計画している。その後、これまでの成果を取りまとめ、時代とともに化石シカ類の生態に変化が生じたか、また生態変化と形態進化の関連性についての検討を行う予定である。
界面糸状菌における二次代謝の多様性に関する研究

水/有機溶媒界面に増殖するカビが生産する代謝物のプロファイルを、伝統的培養法の液体培養法や抽出発酵法等のそれと比較した。その結果、伝統的な液体培養法では生産されない多くの脂溶性代謝物が界面培養法の有機溶媒層に蓄積されることを見出した。この事実は、本界面培養法が、新規な医薬候補物質の天然物創薬に新たなツールたり得ることを示唆するものである。事実、Pichia属酵母に対する抗真菌活性物質を生産するカビのヒット率は約22%に達し、伝統的な培養法で得られるそれより1桁高いことが確認された。さらに、本界面培養法では、脂溶性二次代謝物合成酵素の遺伝子群が大量に発現していることも確認できた。液体培養法、抽出液体培養法、固-液(寒天ゲル-疎水性有機溶媒)界面培養法、液-液(液体培地-疎水性有機溶媒)界面培養法の4種のカビ培養系において、水層並びに有機層中に生産蓄積される二次代謝物のプロファイルの違いを調べた。Penicillium multicolorIAM 7153やAspergillus terreus NRRL 1960等、6種類のカビについてHPLC/UV-VISを用いて詳細に検討した結果、同一株でも水層と有機層に蓄積される二次代謝物のプロファイルが大きく異なり、水層中には極性、有機層中には低極性な代謝物が著量蓄積することが確認された。以上の結果より、極性代謝物を主な標的としてきた従来のスクリーニング法では検出することが困難な低極性代謝物を効率的に検出可能であること、低極性(脂溶性)二次代謝物は細胞内への取り込みに優れ、また、ユニークな生物活性を有している可能性が高いことなど、天然の医薬候補物質のスクリーニング法あるいは物質生産システムとして魅力ある研究・開発対象であると考えられた。上記の液-液(液体培地-疎水性有機溶媒)界面培養法を核とする、抗真菌活性物質生産カビの新規なスクリーニングシステムを構築し、その有効性を検討した。Pichia anomala NBRC 10213を対象に、572株の分離株について上記培養法の有機層中二次代謝物の抗真菌活性をアッセイした。その結果、125株の代謝物について抗真菌活性が確認され、ヒット率は21.9%という驚異的なレベルに達した。この効果は、液-液界面培養法に特徴的な以下の効果によるものと推論された:1有機層中への脂溶性代謝物のin situな抽出による生成物・フィードバック阻害の回避、2カタボライト抑制の効果的な回避、3有機層の高酸素溶解性による無通気・無撹拌下による増殖亢進(菌体へのダメージなし)。伝統的な液体培養、抽出培養(水/有機溶媒二相系培養法)、固/液界面培養(寒天平板/有機溶媒界面培養)、液/液界面培養(液体培地/有機溶媒界面培養)間で、各種標準カビによって生産される二次代謝物のプロファイルを網羅的に比較した。その結果、多数の株の液/液界面培養系の有機層中に特異な疎水性二次代謝物が生産されることが確認でき、本培養系による二次代謝物の特異的生産が、既報のPenicillium multicolor以外の株でも可能であることが検証できた。なお、P. multicolorの液/液界面培養系で抗菌・抗ガン・抗HIV活性化合物として注目されているazaphilone系化合物が特異的かつ大量に生産されることも確認でき、大量生産を図るべき新たな標的天然物を想定することができた。次に、Aspergillus terreusによるlovastatin(cholesterol低下薬原料)生産系について、液/液界面培養系で通常の液体培養系に比べて有意に高いlovastatinの生産が確認された。本株のlovastatin生合成関連遺伝子群の発現を上記の4種の培養系の間で比較したところ、液/液界面培養系でlovastatin生産関連遺伝子群が大量に発現していることが明らかとなった。このことより、筆者らが開発中の抽出液面固定化システムでは、有機層による二次代謝物の抽出効果(生産物阻害の回避)、効率的な酸素供給、菌形態のマット状管理、カタボライト抑制の解除等の長所に加えて、二次代謝物生産関連酵素群の大量発現も達成されていることが示唆された。なお、抽出液面固定化システム(液/液界面培養系)による特異な二次代謝物プロファイルと、それの抗生物質生産カビの新規な高感度・高速スクリーニングシステムへの応用について、The Journal of Antibioticsに論文を投稿した。昨年度までに、本課題研究である抽出液面固定化システムで、従来からの培養法である液体培養法では得られない多くの脂溶性二次代謝物が高生産されることが確認されたが、それらの中には極めて有用な生物活性物質であるazaphilone系化合物も含まれていた。今年度もさらに網羅的な培養法間における二次代謝物プロファイルの比較を行ったが、抽出培養(水/有機溶媒二相系培養法)と固/液界面培養法(寒天平板/有機溶媒界面培養法)でも、それらの有機層中に特徴的に脂溶性二次代謝物が生産されること、固/液界面培養法で得られる脂溶性二次代謝物のプロファイルが抽出液面固定化システムでエアッレルそれに類似している(ただし量比は異なる)ことを新たに見出した。この事実は、固/液界面培養法をスクリーニング法としてヒットした株で標的物質を生産する場合、より実用的な生産システムである抽出

液面固定化システムに適用できることを意味する。スタチン系化合物の生産については、今年度が主にPenicillium属分離カビによるmevastatinの高生産系の検討を主に検討した。膨大な数のUV変異株を作成してmevastatin代謝系遺伝子破壊株の探索を行ったが、有意にmevastatinの生産能が向上した変異株を得ることはできなかった。一方、Penicillium親株が抽出液面固定化システムの有機層中だけでなく水層にも多量のmevastatinを蓄積し得ることを見出した。水/有機溶媒界面に増殖するカビが生産する代謝物のプロファイルを、伝統的培養法の液体培養法や抽出発酵法等のそれと比較した。その結果、伝統的な液体培養法では生産されない多くの脂溶性代謝物が界面培養法の有機溶媒層に蓄積されることを見出した。この事実は、本界面培養法が、新規な医薬候補物質の天然物創薬に新たなツールたり得ることを示唆するものである。事実、Pichia属酵母に対する抗真菌活性物質を生産するカビのヒット率は約22%に達し、伝統的な培養法で得られるそれより1桁高いことが確認された。さらに、本界面培養法では、脂溶性二次代謝物合成酵素の遺伝子群が大量に発現していることも確認できた。当初の中心的な課題である「多様な属種についての二次代謝物プロファイルの比較」に関しては、50株以上に及ぶ標準株について、伝統的な液体培養法、抽出培養法(水/有機溶媒二相系培養法)、固/液界面培養法(寒天/有機溶媒界面培養法)、液/液界面培養法(液体培地/有機溶媒界面培養法)の4種の培養系の間で、生産されてくる二次代謝物の網羅的な解析並びに比較を行い、学術的にも産業的にも価値ある成果を得ることができた。コレステロール低下薬や抗生物質、抗真菌性香料原料等の産業的に重要な化合物群を生産する株について、特に液/液界面培養時における生化学的並びに形態学的な知見を、多々集積することができた。一方、コレステロール低下薬(スタチン系化合物)生産株について、上記の4種の培養系の間で、発酵能と関連遺伝子群の発現量の比較を行なった。その結果、液/液界面培養系で有意に高いlovastatinの生産とlovastatin生合成関連遺伝子群の発現が確認できた。これにより、本課題の中核となる液/液界面培養系では、有機層による二次代謝物の抽出効果(生産物阻害の回避)、効率的な酸素供給、菌形態のマット状管理、カタボライト抑制の解除等の長所に加えて、二次代謝物生産関連酵素群の大量発現も達成されていることが示唆された。なお、液/液界面培養系を基幹とする抗生物質生産カビの新規な高感度・高速スクリーニングシステムを構築し、その有効性を調べたところ、非常に簡便かつ経済的な操作により、標準酵母に対する抗真菌活性物質生産カビのヒット率は、20%超という、驚異的なレベルに達した。以上の成果に鑑み、現況では本課題の検討は概ね順調に進展していると判断する。応用微生物学液/液界面培養法による特異な二次代謝物の生産に関しては、界面物性(疎水性、荷電状態)を変動させることにより、二次代謝物プロファイルがどのように変化するかを検討する。先行の課題研究(基盤研究(C)、課題番号22580094)においては界面物性を変動させることによってアルカン水酸化活性と抗真菌性二次代謝物の発酵生産能が有意に向上することを確認したが、同様の効果が多様な株による二次代謝物の生産においても認められるか否かを検討する。
非遺伝性腫瘍における染色体欠失及びがん抑制遺伝子異常に関する研究

非遺伝性腫瘍の発生、進展におけるがん抑制遺伝子不活化の意義を明らかにすることを目的として、RFLP分析、p53遺伝子の解析、第3染色体の解析を行ない、以下のような結果を得た。(1)RFLP分析で子宮体がん、卵巣がんでは第17染色体短腕が高頻度に欠失していることを見い出した。また、非小細胞肺がん脳転移巣では肺小細胞がんと同様に第3.13.17染色体が80%以上の症例で欠失していることを明らかにした。(2)第17染色体短腕に高頻度の欠失を認めた肺がん、大腸がん、卵巣がん、子宮体がんについて、PCRーSSCP法を用いてp53遺伝子異常に関する検討を行なった。その結果、肺小細胞がんの約80%、その他のがんの1040%に変異が検出された。特に肺小細胞がんでは、p53異常が転移巣や培養細胞に見い出されたときには必ず原発腫瘍にも見い出され、がん進展の比較的早期に起こる変化であることが示唆された。(3)第3染色体短腕のがん抑制遺伝子単離を目的として、ヒト第3染色体を含むマウスA9細胞DNAを用いてInterーAluプラスミドライブラリ-及びNotIコスミドライブラリ-を作成し、300のプラスミドクロ-ンと150のコスミドクロ-ンを解析中である。また、遺伝子マッピング、ライブラリ-の材料として有用なRadiationーHybrid細胞のクロ-ンを約100種類作成した。現在これらの細胞DNAのパネルを用いて第3染色体短腕の遺伝子地図を作成中である。今年度のがん抑制遺伝子研究で特記すべき成果はp53遺伝子異常が極めて多くのヒトがんに存在することが明らかになったことである。今後も新しいがん抑制遺伝子が単離、同定され、その異常について解析が進めば、ヒトがんの病態が遺伝子レベルでかなり把握できるようになると思われる。我々は特に、それぞれのがん抑制遺伝子異常とがんの病態との関連性を明らかにすることを目的として、今後も研究を発展させて行きたいと考えている。
地震時における河川堤防の機能維持を目的とした環境共生型強化技術に関する研究

地震時に河川堤防の壊滅的な被害を防ぎ、機能を維持するため、円錐型ブロックと不織布シートを組み合わせた「コニカルマット」で堤体を覆うことで耐震補強とするほか、堤体直下に敷設して基礎地盤の支持力を増すことによって沈下抑制を図る方法について検討した。振動台実験と模型実験を通して、この方法が堤体の崩壊抑止に効果があることを実証したほか、マット敷設によって約3040%の支持力増加も見込めることを明らかにした。本年度は,地震時における河川堤防の機能維持と堤防の強化が図れる対策工法としてコニカルマットを選定し,その基本的な特性に関する実験と実際の施工を念頭に置いたフィージビリティスタディを行った。当該工法の基本的な力学特性はすでに公開されているので,まずは,河川堤防に対する適用性,実施工時の可搬性,施工性について検討を行った。小型模型振動実験では,河川堤防の模型に対して,当該マットを模した対策を施し,対策と無対策の比較による沈下抑制効果と堤防天端における不陸の発生について実験的に,そのクライテリアを求めた。結果,通常のレベル1相当の地震動では,模型堤体は全く健全で,レベル2相当の地震力になると,基礎地盤の液状化によって堤防全体は沈下するものの,堤防として形状と機能は維持できることが確認され,本対策の合理性を実証した。一方で,小型模型では寸法効果の影響を受け,拘束圧の低さから実際の堤防での適用性を完全に証明するものではないため,定量的な評価としては不十分である。そこで,大型模型振動実験では,実大の1/5モデルの堤防を作製し,大型振動台による加振実験を行った結果,マット補強した堤防では,クラックの発生や法面の小崩壊も見られず,その後のレーダー探査による内部チェックでも堤体としての機能が維持されていることが確認された。加えて,本年度は提案する対策工法の適用範囲を決めるため,過去の地震において被害を受けた河川堤防に関する基礎的データの収集と,表面波探査を用いた堤体の強度とレーダー探査結果との整合性を確認することも行った。本年度は、昨年度の大型模型振動実験の結果を踏まえて、コマ基礎+マット補強の模型実験を小型振動台を用いて実施した。特に、コンクリートブロックと織布を組み合わせたコニカルマットについて振動実験を行い、地震動の長さや周期による効果の違いを検討した。また、そうした地震動に対して河川堤防本体の変形抑制が可能かどうかについて検討を加えてきた。その結果、十分な対策効果を発揮し、堤防が機能維持するのは、一定の加速度以下で、一定の継続時間以内の地震動であることが明らかになった。一方で、前年度終了の直前の3月11日に東日本大震災が発生し、河川堤防の被害だけでなく、住宅基礎においても、液状化による被害が多数みられた。本研究で取り扱っているコニカルマットがこうした堤防だけでなく、住宅の沈下抑制や傾斜の低減に効果があることを同じく振動実験で確認した。当該補強方法の基本的な力学特性はすでに公開されているが、堤防の強化メカニズム、特に支持力の発現機構については不明確の部分もある。そこで、この手法の支持力発現機構に関する検証実験として、静的載荷試験を実施した。静的載荷実験は、1列および複数列のコマ型コンクリートブロックを緊結して、地盤内に押し込む際の反力を測定し、ブロック単体の支持力に対して、複数列のブロックでどの程度の支持力増加が見込まれるかを検証した。その結果をテルツアーギの支持力理論等に拡張して適用し、支持力割増係数を求めた。また、表面波探査を用いた堤体の強度とレーダー探査については順調に蓄積データを増やすことが出来た。本年度は,地震時の堤防の機能強化策として選定した「コニカルマット」の地盤改良(支持力増加)効果を定量的に評価するため,その支持力増加の力学的メカニズムを明らかにするための実験的検討を行った。その結果,コニカルマットの「コマ」部の形状に起因する地盤の拘束効果と不織布によるシートの引張抵抗に期待したハンモック効果が相乗して,地盤の支持力増加と変形抑止に寄与していることを実験的に確かめた。具体的には,鋼製の小型土槽に相対密度を管理した模型地盤を作成し,その地盤上にコニカルマットを敷設した後,一軸圧縮試験機を改良した載荷装置によって鉛直載荷を行った。不織布によるシートがある場合,ない場合,さらにシート部に使用している不織布の引張強度(目の粗さ)を変えることで,織布の引張抵抗力が沈下抑制効果にどの程度影響を与えるかを検討した。結果として,コニカルマットを敷設した地盤では,コマ部の地盤の拘束効果によって支持力が約24割増加し,加えて不織布の引張強度を高めることで,通常の織布に対して,さらに3割程度の支持力増加が見込める結果となった。寸法効果を考慮するために,長さ500mm×幅100mm×高さ180mmの中型土槽にコニカルマットを敷設した模型地盤を作成し,載荷試験を行った。支持力の増加傾向は小型土槽の実験と調和するものであったが,前面アクリル板を通して,すべり線の発生と進展の状況を観察した。

その結果,コマ型基礎部の形状による荷重分散効果が確認できたほか,すべり線が深く進展し,受働崩壊角も増加してくることが見て取れた。これらの結果から,支持力増加のメカニズムは,地盤の密実化,拘束効果,内部摩擦角の増加,シート部につけられたコマのせん断抵抗とハンモック効果が複合的に作用したものであると結論付けた。昨年3月に東日本大震災が発生し、地震動の条件、被害想定が大きくなったことから、本研究における実験条件や解析条件も、当初計画に加える形で変更を行ったことから、進捗は若干遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。東日本大震災による河川堤防の被害を研究の前提条件にすることは、研究遂行上、必要と思われるので、当初の研究計画に加えて、地震動の大きさ、液状化の激しさの影響等を考慮した実験が必要であるが、実施上の大きな問題点はないと思われる。