hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中国における都市農村関係の新展開の調査研究とその分析枠組みの再検討

第2年度にあたる本年度は、遠隔農村である六合県竹鎮鎮において2003年9月の2週間にわたって重点的なフィールド調査が、さらに2004年3月には2週間にわたって、上記2つの農村における補充調査と、鼓楼区江東開発区における比較調査が行われた。フィールド調査から次の諸点が明らかとなった。1.南京の都市発展は1990年代において急速に進展し、その結果、都市拡大が全面的な展開を示す一方で、内的には居住分離に象徴される分化が生じていることが明らかとなった。この点については『研究年報』40号に論文を発表した。2.近郊農村においては、従来の穀物生産に特化した純農村的な状況から近郊農村的な性格が強まっており、農業構造については野菜生産が重要な位置を占め、労働空間については非農業部門における就業が壮年層まで拡大し、若年層においては都市就業が多くなっていることが見いだされた。この点については、本年度末に開催される「日本地理学会春季学術大会」において報告予定であり、さらに『研究年報』41号に詳細を発表予定である。3.遠郊農村においては、農業の相対的な低下が生じ、それが広汎な出稼ぎとして結実しているが、この機制に関して都市の編成力は限定的なものに止まっている。こうした知見について報告書を作成しており、今後はそれに基づいて中国における都市農村関係の変遷に関して、その空間的な特徴の解明に取り組んでゆくつもりである。
遺伝子操作系を用いたロタウイルス感染性および病原性の獲得機構の解明

cDNAから感染性ウイルスを人工合成することを可能にするリバースジェネティクス系(遺伝子操作系)は、主要なRNAウイルスのほとんどで開発され、ウイルス増殖や病原性発現メカニズムといった基礎研究のみならず、ワクチン開発においても活用されている。しかしながら、重要な下痢症ウイルスであるロタウイルスにおいては、そのゲノム構造の複雑さゆえにその開発は困難を極めた。私たちは2006年に、ヘルパーウイルスを用いる初期的な系ではあるが、全11本の分節ゲノムのうち1本を人工合成することを可能にする遺伝子操作系の開発に世界に先駆けて成功した(PNAS 103, 2006)。その後、ヘルパーウイルスを必要としない、cDNAのみから組換えロタウイルスを人工合成することを可能にする完全な遺伝子操作系の開発にも取り組み、大阪大学との共同研究により、その開発にも成功した(PNAS 114, 2017)。この新規な遺伝子操作系における組換えロタウイルスの人工合成効率はいまだ不十分であったが、平成2930年度の研究成果として、細胞に遺伝子導入する全11本のウイルス遺伝子のうち、NSP2とNSP5の非構造蛋白質をコードするプラスミド量を調整することで、組換えロタウイルスの人工合成効率が著しく上昇することを見い出した(J Virol 92, 2018)。この独自の遺伝子操作系を用いることで、世界初となる、蛍光蛋白質(EGFP, mCherry)のような大きな外来遺伝子をゲノムとして保有する組換えロタウイルスの作成も報告した。一方で、これら外来遺伝子は、非構造蛋白質をコードするNSP1遺伝子に導入したために、これら組換えロタウイルスの増殖能は、野生型ロタウイルスに比べて大きく低下したが、全長のNSP1蛋白質を感染細胞に強制発現させることで、これら組換えロタウイルスの増殖能が回復することも示した。殆どのDNAおよびRNAウイルスではcDNAから感染性ウイルスを人工合成することを可能とする遺伝子操作系(リバースジェネティクス系)が活用されているが、重要な下痢症ウイルスであるロタウイルスにおいては、その開発が困難を極めた。私たちは、ヘルパーウイルスを用いる系ではあるが、その開発に世界に先駆けて成功した。一方で、この系は回収ウイルスから組換えウイルスを単離するための強力な選択条件が必要であり、変異導入で増殖能が大きく低下した変異ウイルスの回収は困難である。そこで、現在のシステムを発展させ、全11本のゲノム分節がcDNA由来の感染性ロタウイルスを作出する技術の樹立を目指している。実験室株であるサルロタウイルスSA11株とヒトロタウイルスKU株について各々11個のT7プラスミド(T7 RNAプロモータ下流にロタウイルス遺伝子を配置)を構築した。これらプラスミド上のロタウイルスシーケンスを慎重に検討した上で、様々な条件下でT7RNAポリメラーゼを発現する培養細胞株に導入することでcDNA由来ロタウイルスの作出を試みている。プラスミド上で一部のゲノム分節に遺伝子マーカーとなるサイレント変異を導入することで、回収されるcDNA由来ロタウイルスと実際の親株との区別が可能となる。構築したT7プラスミドをT7RNAポリメラーゼを発現する培養細胞に導入することで、cDNA由来のロタウイルス作出を試み始めたところで、未だウイルス回収の成功には至っていない。ロタウイルスは、11本もの多分節2本鎖(ds)RNAをゲノムとして保有する。ウイルスを自己複製する存在として真に理解するためには、感染性ウイルスを用いた検証が必要不可欠である。遺伝子操作系は、ウイルスゲノムへ任意の変異を導入することで、ウイルスを自由に設計し作成することができ、ウイルス感染性や病原性の獲得機構を理解する上で最も強力な手法である。しかしながら、11本ものdsRNA分節をゲノムとするロタウイルスでは、そのゲノム構造の複雑さゆえか、この技術の応用が極めて困難であり、如何なる遺伝子操作系も存在していなかった。2006年にようやく私たちは、ヘルパーウイルスを用いて11本のゲノム分節のうち1本がcDNAに由来する組換えロタウイルスを作製することを可能にする遺伝子操作系の開発に世界に先駆けて成功した(PNAS 103, 2006)。このことは、多分節dsRNAウイルスであるロタウイルスにおいても遺伝子操作系の適用が可能であることを示した。平成28年度の研究成果として、この系を発展させることで、全11本のゲノム分節がcDNA由来の感染性ロタウイルスを作製する技術についても、大阪大学微生物病研究所との共同研究により、開発に成功した(PNAS 114, 2017)。この技術は、いまだその詳細が明らかではないロタウイルス感染や病原性発現の機構の理解のみならず、次世代ワクチンや腸管指向性ロタウイルスベクターの開発に大きく貢献するものと期待される。ロタウイルスゲノムをコードする11本のプラスミドとともに、コウモリレオウイルス由来の細胞融合性蛋白質FASTとワクシニアウイルス由来のRNAキャッピング酵素をコードしたプラスミドの計14本のプラスミドをT7RNAポリメラーゼを恒常的に発現する培養細胞(BHK-T7)に導入することで、全11本のゲノム分節がcDNA由来の感染性ロタウイルスの作成が可能となった。主要なウイルスの殆どにおいて、cDNAから感染性ウイルスを人工合成することを可能とする遺伝子操作系(リバースジェネティクス系)が開発され、ウイルス増殖や病原性発現のメカニズムに関する重要な知見が得られてきたが、重要な下痢症ウイルスであるロタウイルスでは、その開発は困難を極めた。

2006年にようやく私たちは、ヘルパーウイルスを用いて11本のゲノム分節のうち1本がcDNAに由来する組換えロタウイルスを作成することを可能にする遺伝子操作系の開発に世界に先駆けて成功した(PNAS 103, 2006)。その後、ヘルパーウイルスを必要としない完全な遺伝子操作系の開発にも取り組み、大阪大学のグループとの共同研究者により、ごく最近に、全11本のゲノム分節が全てcDNA由来の感染性ロタウイルスを人工合成する技術の開発にも成功した(PNAS 114, 2017)。平成29年度の研究成果として、この新規な遺伝子操作系を展開させ、以前の系では解析の対象とすることのできなかったNSP5遺伝子分節に変異を自由自在に導入することで、in vitroにおけるウイルス増殖にNSP6蛋白質が必要でないことを明らかにした(J Virol 91, 2017)。一方で、この新規な遺伝子操作系の効率はいまだ不十分であったが、細胞導入する11本の遺伝子のうち、NSP2遺伝子とNSP5遺伝子のプラスミド量を調整することにより、ロタウイルスの人工合成効率が飛躍的に向上することを見い出した。この改良した新規な遺伝子操作系を用いることで、発光酵素(NanoLuc)や発光蛋白質(EGFP、mCherry)といった大きなサイズの外来遺伝子を安定に発現する組換えロタウイルスの作成に成功した(J Virol, in press)。新規な遺伝子操作系を改良したことで、効率は従来の1,000倍にも向上したことから、これまでは作成が困難であった、変異導入によって増殖能が大きく低下したような組換えウイルスについても、作成が容易となった。cDNAから感染性ウイルスを人工合成することを可能にするリバースジェネティクス系(遺伝子操作系)は、主要なRNAウイルスのほとんどで開発され、ウイルス増殖や病原性発現メカニズムといった基礎研究のみならず、ワクチン開発においても活用されている。しかしながら、重要な下痢症ウイルスであるロタウイルスにおいては、そのゲノム構造の複雑さゆえにその開発は困難を極めた。私たちは2006年に、ヘルパーウイルスを用いる初期的な系ではあるが、全11本の分節ゲノムのうち1本を人工合成することを可能にする遺伝子操作系の開発に世界に先駆けて成功した(PNAS 103, 2006)。その後、ヘルパーウイルスを必要としない、cDNAのみから組換えロタウイルスを人工合成することを可能にする完全な遺伝子操作系の開発にも取り組み、大阪大学との共同研究により、その開発にも成功した(PNAS 114, 2017)。この新規な遺伝子操作系における組換えロタウイルスの人工合成効率はいまだ不十分であったが、平成2930年度の研究成果として、細胞に遺伝子導入する全11本のウイルス遺伝子のうち、NSP2とNSP5の非構造蛋白質をコードするプラスミド量を調整することで、組換えロタウイルスの人工合成効率が著しく上昇することを見い出した(J Virol 92, 2018)。この独自の遺伝子操作系を用いることで、世界初となる、蛍光蛋白質(EGFP, mCherry)のような大きな外来遺伝子をゲノムとして保有する組換えロタウイルスの作成も報告した。
メカノケミカル反応を利用したポリ塩化ビニルからの非加熱脱塩素化法の開発

本研究の目的は、メカノケミカル(MC)反応を利用してPVCから非加熱で塩素を離脱し、可溶性塩化物として洗浄分離し、個体残渣ならびに溶液中の塩化物を有効利用する新しい手法を開発し、廃PVCの処理という観点で、ゼロエミッション技術構築に貢献することにある。用いたPVC資料は粉末(粒径=60-400μm (平均粒径=133μm))であり、その平均重合度1100、非結晶である。脱塩素材として、CaO (Ca(OH)_2)、CaCo_3、スラグ粉末(試薬混合物と高炉スラグ)を選んだ。これら脱塩素剤の混合割合は、PVCの塩素量を基準にし、それと等モル反応する場合と、Ca量が2倍と4倍になる3通りに設定した。実験ではPVCと脱塩素剤の混合粉末試料を小型遊星ミルにより空気中でMC処理し、その後水洗ろ過して固液を分離した。その結果、(1)PVCは脱塩素剤とMC反応し、炭化水素と塩化物が生成する。完全に両物質を反応させるには処理時間を適宜にすることと脱塩素剤を適量添加する必要がある。(2)MC反応物を水洗ろ過すると、炭化水素(個体)と塩化物(溶液)とに分離する。(3)高炉スラグなどの廃棄物も脱塩素剤として利用できる。なお、脱塩素-水洗ろ過後の固体は燃料や硬化体として利用可能である。等が判明した。以上の結果は、廃PVCの安全で有効な処理という観点ばかりでなく、リサイクルにも活用できる可能性を示唆したものであり、本研究の目的に合うものである。更なる反応効率改善や自動化などの検討を行う予定であるが、他のPVC廃棄物処理法(加熱法)とのエネルギー基準の比較をすることが今後の課題である。等が判明した。
歯髄幹細胞を用いた歯周組織再生の可能性

本研究の目的は抜歯することなく採取できる歯髄中に含まれる、歯髄幹細胞の歯髄内での局在と、FGF添加培地での幹細胞の増殖および表面抗原の発現状態を調べる。また、培養した歯髄幹細胞をヌードラットに形成した人工歯周骨欠損内に移植した場合、形成される組織について組織学的に検索することを目的とした。その結果、(1)歯髄中に存在する細胞増殖活性が高い歯髄幹細胞と思われる細胞は歯冠部歯髄の中央部に存在していた。(2)FGFにより増幅培養した細胞の表面抗原はCD34およびCD45はネガティブであり、CD44およびCD90はポジティブであることが示された。(3)歯髄幹細胞を人工歯周骨欠損内に移植したところ実験群では結合組織性の付着が認められたが、歯槽骨の再生は認められなかった。今回の実験ではヒト歯髄幹細胞をラットの移植していることから免疫の問題等が考えられる。しかし、歯髄幹細胞を用いた歯周組織再生の可能性は示されたと考えられた。歯周病罹患歯に対して、骨髄幹細胞や歯根膜細胞を用いた組織工学的研究が行われており、歯周組織再生の可能性が示されている。しかし歯科診療において再生に用いる細胞として骨髄細胞を用いるには、細胞を腸骨などから採取しなくてはならないなど歯科診療内で採取するには抵抗感がある。また歯根膜細胞を用いた細胞シートによる歯周組織再生療法の研究も行われている。しかし、歯根膜細胞を得るためには歯を抜歯しなくてはならないというデメリットがあるばかりでなく、さらに歯周組織の破壊が進んだ患者さんから正常な歯周組織を採取してくることは困難である。そこで我々は口腔内から採取でき歯根膜細胞あるいは骨髄に代わる歯周組織再生に働く細胞として歯髄細胞に着目した。これまでに我々はヒト歯髄およびラット歯髄をFGF-2で刺激することで、SRTO-1陽性の歯髄幹細胞と考えられる細胞が増殖することを示した。またヌードマウス皮下にこれらの細胞を移植することで骨等の形成を認めている。しかし歯髄組織中から数少ない歯髄幹細胞を効率よく採取するには、歯髄中のどの部位に幹細胞が多く含まれているかを知ることは重要である。そこで歯髄における幹細胞の分布状態を知ることを目的にマウスにトリチウム(3H)サイミジン100μCiを8時間おきに、10日間連続注射を行った。その後麻酔下で屠殺後、下顎骨ごと試料を採取しKarnovsky溶液にて固定を行った。通常通り、脱灰、パラフィン包埋後、4μmの切片を作製しトルイジンブルーにて染色を行った。その結果、歯根部歯髄と比較して歯冠部歯髄に分裂が盛んな歯髄幹細胞と思われる細胞が多数認められた。また、細胞の局在は象牙芽細胞から離れた位置に観察され、歯髄の中央部に認められた。以上の結果から判断し、歯髄を採取する場合には歯冠部より採取することで歯髄幹細胞を確実に採取できると思われた。これまでに我々は歯髄細胞中に含まれる歯髄幹細胞を用いた歯周組織の再生を目的として研究を重ねてきた。これまでの研究でヒト歯髄およびラット歯髄をFGFで刺激することで、SRTO-1陽性の歯髄幹細胞と考えられる細胞が増殖することを示した。そこで平成20年度の科学研究費課題において歯髄における幹細胞の分布状態を知ることを目的にマウスにトリチウム(3H)サイミジンを用いて分裂の盛んな細胞の存在部位を調べた。以上の結果から判断し、歯髄を採取する場合には歯冠部より採取することで歯髄幹細胞を確実に採取できることがわかた。

この結果に基づき歯髄細胞を採取し培養した後、CD34,44,45,90について表面抗原をフローサイトメーターにて分析を行ったところ、CD44,CD90はポジティブであり、血液幹細胞系であるCD34,CD45はネガティブであった。以前に行った免疫染色によりSTRO-1が陽性であったことを加味して考えると、歯髄細胞中には間葉系の歯髄幹細胞が存在し、FGFにより増幅されることが明らかとなった。平成22年度においては得られた歯髄幹細胞を実験動物であるラットの顎骨に形成した歯周組織欠損部に移植し、歯周組織の再生状態について組織学的に観察することを予定している。平成20年度の科学研究費課題において歯髄における幹細胞の分布状態を調べた結果、歯根部歯髄と比較して歯冠部歯髄に分裂が盛んな歯髄幹細胞と思われる細胞が多数認められた。また、細胞の局在は象牙芽細胞から離れた歯髄の中央部に認められた。以上の結果から判断し、歯髄幹細胞を確実に採取できる採取部位として歯冠部歯髄中央付近とし、この部分から歯髄を採取することとした。平成21年ではこの結果に基づいて採取した歯髄細胞を培養した後、CD34,44,45,90について表面抗原をフローサイトメーターにて分析を行ったところ、CD44,CD90はポジティブであり、血液幹細胞系であるCD34,CD45はネガティブであった。また以前の研究より、FGF添加培地中にて培養することで間葉系の歯髄幹細胞が増幅されることが示されている。平成22年においては、平成21年度の結果より得られた歯髄幹細胞をアテロコラーゲンゲルに懸濁し実験動物である免疫不全ヌードラットの上顎第1臼歯口蓋側に形成した歯周組織欠損部に移植し、歯周組織の再生状態について術後3週目に試料を回収し組織学的に観察した。コントロールは細胞を含まないアテロコラーゲンゲルとした。その結果、実験側においては歯根面に結合組織性の付着が認められたのに対し、コントロール側では上皮のダウングロースが生じ付着の獲得を認めなかった。しかしながら、実験側に明らかなセメント質形成は認められず、また両群ともに歯槽骨の再生も認められなかった。
溜池灌漑地帯の換地計画における水利条件の評価手法に関する研究

本研究では溜池地帯における圏場整備の地区事例を研究対象にして、池掛りの変容、換地選定、水利条件の評価を分析検討し、水利清算概念を明らかにした。すなわち、池掛りへ新しく一筆の土地が加入する時、整備前後における水利条件の評価に基づき、個人が水利団体に対して、水利条件差に見合う対価を支払う措置であると定義した。そこで、水利清算が成立する条件は、(1)池掛り区域を単位とする水利条件の評価をすること、(2)清算水象領域は水利団体の管轄する池掛り区域であること、(3)清算金のやりとりは、水利団体と個人の間で行われること、この三条件である。さらに、この水利清算が換地清算とかみ合う条件は、(1)農業集落の属地領域に水掛り区域全域が含まれること、(2)集落の属地領域が全域にわたって圏場整備されること、(3)換地の土地評価において水利条件が水掛りを単位にして評価されること、(4)集落組織と一体化して水利統合が成立すること、の四条件である。これはきわめて限定されるので、水利統合をしないで、池掛りを復元し、池掛りを移動する換地選定がある場合には、水利清算を換地清算とは別に行う必要があることが判明した。これらの研究過程で、水利条件の評価項目について、水路条件は一筆単位に評価されるべき必然があり、換地清算の基礎的評価項目であり、水量水件は池掛り区域を評価単位とする必要を有し、水利清算の基礎となる評価であることが明らかとなった。本研究では、水利団体と個人との清算構造を明らかにしたが、次の課題は水掛り区域と水掛り区域、すなわち、水利発体と水利団体との清算構造を明らかにすることにある。1.調査地区の選定については、溜池灌漑地帯として岡山県で8地区、広島県で2地区、愛媛県で2地区の計12地区を選定し、河川灌漑地帯として兵庫県で1地区、広島県で2地区の計3地区を選定することができた。2.調査収集資料の分析は次年度に待たねばならないが、調査地区選定のための予備調査から明らかになったことは、圃場整備に伴って従前地に存在した水利条件差をなんらかの形で清算することを水利清算概念としてとらえると、換地における水利条件の評価はその概念の構成要素であるということである。したがって、換地における水利条件の評価では前提条件を見極めて、換地における土地評価にまで関係してくる要因を整理しておくことが重要である。3.換地選定結果の分かりやすい表現法についての予備的考察では、従前地と換地の位置関係に着目し、換地パターンとして把握することができ、これを池掛りに適用して、池掛りの変化の状態を換地パターンとして表示することが可能になった。4.池掛りの変化と換地選定に関する予備的考察では、溜池灌漑地帯における集団化換地の意味は、特定の池掛りに換地を集団化することであるが、それには(1)池掛りが変化して、換地選定は原地換地のままである場合(2)池掛りは変化せずに、換地選定が集団化換地である場合、の典型的な二つの場合に分けられ、両者には集団化の効果に差が認められなかった。1.分析対象地区として選定した地区は水利条件の評価資料が入手できた8地区であり、溜池灌漑地帯として岡山県、広島県、愛媛県から各々2地区、河川灌漑地帯として広島県、岡山県から各1地区選定した。2.評価の単位を水掛り区域とする評価項目の水量条件に関する仮説は、分析の結果、評価対象が明確でなく、評価者の達観的要素が関与し、客観的に把握することが難しいことが明らかとなった。

3.一筆単位に評価できる水路施設条件の評価項目は、水路施設の有無が客観的に明らかであり、合わせて施設の構造も把握でき、圃場整備前後の評価の差も出せることから、合理的な評価項目であることが明らかとなった。これは溜池灌漑、河川灌漑の両地帯に共通する。4.原野、雑種地、畑など水利権のない土地の取扱いについては、水利権の有無を評価項目に加えることができれば、換地の土地評価によって処理できることが分った。5.水掛りの観点から、圃場整備の性格は水掛り地区を統合する場合としない場合とに区分される。水掛り地区を統合する場合に水利清算概念は適用されるべきであり、水利清算を換地の土地評価に基づく換地清算で処理することには、水利団体が当事者になるために無理がある。
細胞の営みを実感し、未解決課題への科学的な思考を育成する教材開発

未来を担う中学生に, ips細胞など世界が注目する最先端科学の可能性や重要性を伝えるだけではなく,身近な細胞の営みの不思議さを実感させる学習を通して,これからの社会の未解決課題についても積極的に立ち向かえるような,「科学の芽」を持った生徒を育成したいと考え研究を行った。本研究では「身近な素材を用いた観察・実験を通して,視点の明確化を促し,結果を実感として捉えさせ,考察させることができれば,未解決課題に対する科学的な思考力・判断力・表現力を育成できるであろう」という研究仮説を立て,ひとつの細胞分裂の特徴に着目させ,中学校段階で,生命現象に関する科学的思考力・判断力・表現力を高めさせるような新たな教材や教具,授業展開について開発した。次の(1)(3)の内容について具体的に研究を進めた。(1)タマネギ根の「体細胞分裂」観察,カエル受精卵の「卵割」の観察についての授業実践, (2)思考力・判断力・表現力を高める具体策として1「高精細細胞ヴァーチャルスライド」の作成と活用・2「医学的教育資源」を活用した細胞に関連する教材・教具の開発,(3)授業実践後,分析と成果と課題を実施した。研究成果として,明瞭な観察・実験結果を生徒自身が実感として得ることで,考察につながる思考活動がスムーズに展開できる実例が見えてきたことから,生徒に実体験として行わせる顕微鏡観察と,今回新たに開発したヴァーチャルスライドを併用する観察方法が効果的であることが分かった。また,少しでも興味を持った生徒が,家庭においても繰り返し主体的に観察できる環境を築けたことは,「科学の芽」を育てる上で重要な役割を果たせた。本研究を通して,学習指導要領に沿った身近な植物・動物細胞だけでなく,最先端科学で扱われているips細胞をはじめとして,幅広い画像データベースを作成・保有し,ヴァーチャルスライドと併せて常に鮮明な画像を活用できる学習環境を整えることができた。
フルオロ酢酸デハロゲナーゼによる炭素-フッ素結合の切断機構

Moraxella sp.B由来のフルオロ酢酸デハロゲナーゼH-1は各種ハロ酢酸の加水分解的脱ハロゲン反応を触媒し、グルコール酸を生成する酵素であり炭素-フッ素結合の加水分解的開裂を触媒できる唯一の酵素である。本研究では、環境浄化等に有用なデハロゲナーゼの分子設計を行うことを目標に、本酵素の触媒機構と触媒中心残基の役割を検討した。ハロ酢酸の加水分解的脱ハロゲン反応の機構としては、酸性アミノ酸残基の側鎖カルボキシル基の求核攻撃によって生成するエステル中間体を経由するものと、塩基性残基に活性化された水分子が基質を直接攻撃するものとの2つが考えられる。本研究では、エステル中間体経由の反応を触媒する既知の酵素との比較から、本酵素においてそれぞれ求核残基、水分子活性化残基、ハロゲン引き抜き残基に対応すると推測されたAsp105、His272、Arg106の機能を解析した。まずH_2^<18>O中で反応を行った野生型酵素をトリプシンで分解し、Asp105を含むペプチド断片をタンデムMS/MS法で分析したところ、Asp105に^<18>Oが取り込まれていた。また本酵素は、基質共存下で、水分子よりも強い求核性をもつヒドロキシルアミンと濃度依存的な失活を起こした。一方、H272N変異酵素を基質と反応させると酵素の分子量が約58増加し、^<14>C標識した基質と反応させると酵素分子に放射活性の取り込みが見られた。またArg106の変異により基質特異性が変化した。以上の結果、本酵素反応では、まずAsp105の側鎖カルボキシル基が基質のα-炭素を求核攻撃してハライドイオンが脱離し、次いで、酵素と基質からなるエステル中間体が溶媒の水分子によって加水分解されると考えられた。そして、水分子の活性化にはHis272の、ハロゲン引き抜きにはArg106の関与がそれぞれ示唆された。
環境感覚の解明をめざした透過電子顕微鏡法によるオミクス解析

ポストゲノム時代において、様々な網羅的情報の解析(オミクス研究)が進められてきたが、透過電子顕微鏡(TEM)をオミクス研究に用いることはこれまでほとんどなかった。本研究は、TEMを用いたオミクス解析を提案するものであり、以下の2つの目的を掲げた。1つ目は、葉緑体突然変異体の葉緑体を網羅的にTEM観察し、遺伝子と葉緑体構造の関係性等を示すことである。2つ目は、組織・器官全体に渡る広域TEM像取得法の開発と、電顕アトラスの公開である。また、並行してオルガネラ分類法・自動識別法の開発を進めることで、TEMレベルのオルガネラの構造変化を統計学的及び総括的に処理することも目指した。1.葉緑体突然変異体の網羅的なTEM観察葉緑体タンパク質をコードする核遺伝子にタグが挿入されたシロイヌナズナ突然変異体に対して網羅的TEM観察を行い、Web上のデータベースにTEM像も含めて情報を公開した。見た目からだけではわからない色素体内部の構造異常や特徴を多数見つけた。クロロフィルa/bの量比とチラコイド量比との間の法則性や、遺伝子機能と葉緑体構造との関係性等についての情報を得た。多くの葉緑体TEM像を客観的な分類や統計処理に活用することをめざし、各変異体の葉緑体TEM像の自動分類法の確立を行った。2.広域TEM像取得法によるオルガネラ解析超広域のTEM画像を全自動で取得することに成功した。さらに、広域TEM像からのオルガネラ自動認識法を確立した。この広域TEM像取得法を用いて、シロイヌナズナ茎頂における高温および低温ストレス時の変化や、維管束における高CO2時の変化等を解析した。また、植物の生活環を通してのオルガネラ変化を総合的に捉えるために、シロイヌナズナの葉・胚・葯・根などの種々の組織・器官の広域TEM像の収集を進め、植物電顕アトラスとしてWebサイト上に公開した(現在は限定的公開)。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、透過電子顕微鏡を用いて葉緑体形態を網羅的に構造観察することを提案し、2つの目標を掲げた。1つ目は、葉緑体突然変異体の葉緑体構造を電子顕微鏡レベルで網羅的に解析することで、葉緑体構造を構築する遺伝子の法則性を見出し、機能未知の遺伝子機能を予測するモデルを提示することである。2つ目は、細胞や組織全体に渡る広域高解像度の電子顕微鏡画像を取得する方法を開発し、葉緑体の構造変化等を統計学的及び総括的に処理できるようにすることである。(1)シロイヌナズナ葉緑体突然変異体の網羅的な電子顕微鏡観察葉緑体タンパク質をコードする核遺伝子に欠損のある突然変異体を収集した。アルビノ・ペールグリーン・斑入りといった葉の色に変化が見られる変異体および見た目の形に異常のある変異体の約100変異体について、色素体の透過電子顕微鏡観察を行った。色素体内部の異常構造は11クラスに分類でき、構造の特徴には共通の機能的傾向が見られた。また、外見からだけでは分からない新規の異常構造も見つかり、変異体のスクリーニング法として電顕が有用であることも示した。(2)広域高解像度の電子顕微鏡画像の取得外部PCから電顕をプログラム制御し電子ビーム方向と試料位置の制御を組み合わせることで、広域の電顕画像を全自動で撮影することに成功した。また、画像認識プログラムにより糊しろ部分を張り合わせることで、大量の画像を全自動で結合することにも成功した。これまでに、最大37,881枚から成り、面積にして約600μm四方の領域をカバーする1枚画像を取得することができた。特に茎頂付近の広域画像から、種々のオルガネラの劇的な分化転換の様子を明らかにすることができた。

この広域TEM像取得法を用いて、シロイヌナズナ茎頂における高温および低温ストレス時の変化や、維管束における高CO2時の変化等を解析した。また、植物の生活環を通してのオルガネラ変化を総合的に捉えるために、シロイヌナズナの葉・胚・葯・根などの種々の組織・器官の広域TEM像の収集を進め、植物電顕アトラスとしてWebサイト上に公開した(現在は限定的公開)。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、2つの目標を掲げて進めてきた。1つ目の目標は、葉緑体構造を構築する遺伝子の法則性を見出し、機能未知の遺伝子機能を予測するモデルを提示することである。解析数は概ね当初の予定数を達成することができた。そこで法則性を見いだすための解析も進めたが、遺伝子機能と構造との間に関係性を見出すことは難しかった。そこで今後は、クロロフィルとチラコイド膜との関係性など他のファクターを含めた情報工学的な解析を進めることにした。2つ目の目標は、細胞や組織全体に渡る広域高解像度の電子顕微鏡画像を取得する方法を開発し、葉緑体の構造変化等を統計学的及び総括的に処理できるようにすることである。こちらは、当初予定していたよりも大幅に広い面積のTEM画像を得ることに成功するとともに、画像からのオルガネラ認識法の開発も進むなど、順調な進展であるといえる。膨大なシロイヌナズナ変異体リソースはゲノム時代の財産の1つである。これまでに得られた多量のTEM画像を用い、他のオミクス情報との統合をはかっていく予定である。特に、現在も諸説あるチラコイド膜の層状構造とクロロフィルとの関係についての定量的データを得たい。また、光・温度・水・接触などの様々な環境ストレスを与え、植物が環境変化に応じてどのようにオルガネラを分化させるかという環境適応機構について解析を進める。各変異体の色素体の自動分類、広域TEM画像からのオルガネラ自動認識など、情報工学技術との融合をすすめることで、今後TEM画像をバイオインフォマティクス世界に用いる基盤作りを行う。
アデノ随伴ウイルスベクターを用いた動脈硬化に対する遺伝子治療の試み

AAV-IL-10を作成し、C2C12 cell(mouse myoblast)に遺伝子導入を行った。遺伝子導入後の培養液中のIL-10濃度はベクター用量依存性に上昇した。また,感染48時間後で7.54ng/ml、感染5日後で32.0ng/mlであり,持続的かつ増加傾向がみられた。産生されたIL-10の生理的活性を検討するために,LPS刺激によるJ774 cell(mouse macrophage)におけるIL-6産生能を検討した。AAV-IL-10導入C2C12の培養上清での前処置でIL-6産生は有意に抑制され、この抑制作用は、IL-10中和抗体存在下では消失した。このことより遺伝子導入により産生されたIL-10は、炎症性サイトカインの産生を抑制することが,確認された。アポE knockout mouseに高コレステロール食を負荷し,マウスの上行大動脈を摘出後,Oil red染色にて動脈硬化の進展を検討した。高コレステロール食負荷2ヵ月目には,血中コレステロール値の増加と共に,明らかな動脈硬化病変を検出することができた。次にアポE knockout mouseの前脛骨筋にAAV-IL-10を筋肉注射にて導入し、血中IL-10濃度を測定した。IL-10導入マウスでは、ベクターの用量依存性に血中IL-10濃度は増加し、AAV-IL-10 1X10E13particle導入マウスでは、13.35,15.26ng/ml(遺伝子導入2week,4week後)であった。以上より,in vivoにおいてもAAV-IL-10による遺伝子導入が,成功しており,その遺伝子発現が持続的であることが確認できた。現在,遺伝子導入マウスの動脈硬化に対する影響を,組織学的に検討しているところであるが,プレリミナリーなデータでは,動脈硬化抑制作用があるようである。同時に,血中の炎症性サイトカインの濃度についても検討中である。
眼瞼縫合時における発達脳視覚野へのBDNF投与による視床-皮質軸索形態変化の検討

ヒトやサル、ネコなどの一次視覚野には、左右の眼からの入力に対応する眼球優位カラムがあることが知られている。このコラム形成に視覚体験が重要である。また、脳内での神経の成長に脳由来神経栄養因子(BDNF)が関与することが報告されている。本研究課題において、視覚野にBDNFを持続的に投与し、眼から視覚野への中継核である外側膝状体に軸索を染めるトレーサーを注入し、その形態を調べた結果、軸索が退縮することを明らかにした。ヒトやサル、ネコの一次視覚野には、左右の目からの入力に対応する、眼球優位カラムが存在することが知られている。このカラム形成には、発達期の視覚体験が重要であることが考えられている。近年、この発達脳視覚野の眼球優位カラム形成に、脳由来神経栄養因子(BDNF)が関与することが報告されている。われわれのこれまでの研究においては、BDNFを一次視覚野へ投与し、眼球内にトレーサーを入れてカラムの形態変化を調べた結果、カラムが拡大することを明らかにした。しかしながら、このときの視床から一次視覚野に投射する軸索の投射領域が拡大しているのかどうか明らかになっていない。われわれは、5週齢の仔ネコを用いて、一次視覚野にBDNFを2週間投与し、視床から視覚野に投射する軸索を可視化するために、BDAというトレーサーを外側膝状体(視床)に注入した。2週間後、麻酔下で灌流固定を行い、免疫組織化学法を用いて、BDNFの投与領域とBDAの投射領域を染色した。その結果、BDNF投与領域内の軸索は、非投与領域の軸索と比べて、長さが短くなり分岐点数も減少した。しかし、軸索の投射領域はBDNF内外で変化がなかった。このことは軸索の密度が低下していることを示している。カラムが拡大した結果と合わせて考えると、軸索の投射密度が低下することで、カラムが一様にラベルされるようになったとこを明らかにした。これらの実験は、両眼を開いた状態で行っているが、次に両眼を遮蔽した状態で、同様にBDNFを視覚野に投与し、軸索の形態がどのように変化していくかを調べることによって、視覚体験がない状態でのBDNFの効果が明らかにできると考えている。ヒトやサル、ネコなどの一次視覚野には、左右の目からの入力に対応する眼球優位カラムがあることが知られている。このカラム形成に、発達期の視覚体験が重要である。ネコの発達期に片側の眼瞼縫合を行うと、閉眼側のカラムが縮小し、開眼側のカラムが拡大することが知られている。この変化に神経栄養因子の一つである脳由来神経栄養因子(BDNF)が関与することが知られている。また、私が関与したこれまでの研究において、発達期のネコの視覚野にBDNFを投与し、眼瞼縫合を行うと、閉眼側に対応するカラムも開眼側に対応するカラムも拡大することを明らかにした。しかしながら、この研究において視床の外側膝状体から一次視覚野に投射する線維が、伸長したのか退縮したのかは不明である。そこで、外側膝状体に投射する軸索を可視化するため、BDAというトレーサーを外側膝状体に注入して同様な実験を行った。その結果、軸索は退縮し、分岐点数も減少することを明らかにした。これまでの研究において、BDNFは抑制性ニューロンの作用を強めることが報告されているため、視覚野のニューロンの活動がBDNFにより低下するのに対して、視覚入力は正常であるため、大脳皮質4層で活動の同期が作れなくなる。そのため、軸索が退縮すると考えている。また、カラムが拡大したことと軸索が退縮したことの関係は、外側膝状体のニューロンは左右どちらかの眼に対応しておりその視覚野への投射は対応するカラム内に密に分布する。その分布密度が低下することで、一様にラベルされることが、カラムが拡大しているように見えると考えている。
血管障害マルチマーカーの「その場」同時分析法の開発と糖尿病合併症予見への展開

糖尿病合併症は腎臓や眼などの血管に様々な障害を与える。合併症が進行すると、患者は失明や人工透析を余儀なくされる。合併症の予見は、発症前の効果的な治療、人々のQoLの向上、医療費削減につながる。本研究は、糖尿病合併症の主要因である血管障害に関連する複数のマーカー分子(マルチマーカー)に着目し、マルチマーカーを臨床現場で同時に分析可能な方法を開発、その方法を糖尿病合併症の予見に活用することを狙う。本研究は、糖尿病合併症の予防医療システムの創成ならびに国連の「持続可能な開発目標SDGs」の3番目のGoal「すべての人に健康と福祉を」の実現に貢献する。
PET画像と循環腫瘍細胞モニタリングを組み合わせた遠隔転移と治療効果予測法の確立

近年、末梢血を用いた循環腫瘍細胞(circulating tumor cell: CTC)検査は非侵襲的に癌の病態予測を行うことが出来る有効なツールとして認識されつつあり治療効果判定や予後予測に有用であると報告されている。また骨転移やその他部位への転移が進行するほどCTC数の増加や、腫瘍の生理的活性を反映するPositron emmision tomography (PET)による画像の増悪がみられるなど、末梢血のCTC数の変化とPET画像の間に相関があるとの報告もある。生体内の微細な腫瘍活性を反映するCTCと、画像としての生理活性を反映するPET画像が、どの程度相関し、臨床的な意義を持つかは不明な点が多い。今回、中下咽頭、喉頭がんの進行症例に対して、治療前にCTC測定、PET検査を行い、治療終了2か月前後の時点で再度CTC測定とPET検査を行い、治療効果との相関、CTCの変化とPET画像の変化について検討している。これまでに5例で治療前の測定を行い、3例で治療後の測定も完了している。残り2例は治療後2か月を経過しておらず、現在測定時期を待っている状況である。これまでのところ経過観察期間も短く、全例再発転移なく経過しているが、2例では治療前のCTC数、ctDNA量に比べ治療後の値が低下し、PET画像と同様の傾向を示している。1例では、治療前のCTC数、ctDNA量に比べ治療後の値が上昇しており、PET画像とは相反する結果となっている。今後再発・転移が生じるかは現時点で不明だが、注意深い経過観察を要する。1症例当たり15万円の測定費用が生じるため、年間で7例程度の登録を目指している。初年度は5例の登録で、目標には達することができなかった。原因としては、その他の臨床治験に登録する症例が増加したため、同時に本研究にエントリーさせることができず、目標には達することができなかった。今後の方策としては、臨床治験期間が終了したため本研究へのエントリー可能症例が増加することが見込まれる。また、紹介患者数が毎年10%以上増加しているため、その分からも対象症例が増加するものと考えられる。必要物品を購入するには不足していたので次年度の予算と合わせて購入予定とした。
水素処理プロセスによるNd-Fe-B系磁石材料の超微細組織制御技術の開発

HDDR処理による結晶粒の微細化と異方化のメカニズムについての知見を得るために、Nd-Fe-B3元合金およびNd-Fe-Co-B-Zr5元合金におけるHDDR処理途中の微細組織変化をX線回折実験および透過電子顕微鏡観察により解析した。その結果、(1)水素化相分解(HD)過程はNd_2Fe_<14>B主相が筋状または球状のNdH_2とα-Fe母相とに相分解することで始まり、その後にFe_2B相が遅れて生成すること、(2)NdH_2とα-Feは分解前のNd_2Fe_<14>B主相と特定の方位関係を持っておらず、方位を受ぐメモリーサイトとして機能していないこと、(3)5元系合金では3元系よりもHD反応がゆっくりと進行すること、(4)分解初期のNdH_2中にはホウ素が多く含まれており、これが分解後期にはNdH_2中から吐き出されてFe_2B相が形成されること、(5)相分解が進行してFe_2B相が形成された試料では磁気異方性が低下すること、(6)球状NdH_2とα-Fe母相との界面部分からNd_2Fe_<14>B相がリム状に再結合してくること、(7)再結合Nd_2Fe_<14>Bリム相はごく僅かに結晶方位の異なる幾つかの結晶粒から構成されていること、などを明らかにした。これらの結果から、Fe_2B相の形成を抑制し、球状NdH_2とα-Fe母相のみの相分解組織を得ることで、さらに結晶配向度の高い再結合Nd_2Fe_<14>B結晶粒組織となり、磁気異方性が増大するものと思われる。また、Nd_2Fe_<14>B再結合相の粒径はNdH_2分解相のサイズと密度に関係しているために、より微細なNdH_2α-Fe母相に高密度で分散させた相分解組織とすることでより微細な再結合結晶粒が得られ、高保磁力の磁石粉末が作製できるものと期待される。Nd-Fe-B3元合金およびNd-Fe-Co-B-Zr5元合金のHDDR過程途中の各ステージでの試料を作製し、各ステージでの化合物相の同定ならびに各相の形態と分布状況に着目してX線回折および透過電子顕微鏡観察を行った。その結果、水素化(HD)過程はNd_2Fe_<14>B主相から棒状のNdH_2相が分離することで始まり、棒状あるいは球状のNdH_2相がα-Feマトリックス相中に混在した組織を形成することが明らかとなった。また、脱水素前の組織は、リム相で囲まれた粒状のNdH_2相がα-Feマトリックス中に点在した複雑な組織をとり、その後の脱水素によりこのリム相が成長することで、最終的にはNd_2Fe_<14>B微細粒子のみから成る組織が形成されることが明らかとなった。すなわち、粒状NdH_2相の周りからNd_2Fe_<14>相が再結合されるため、HD過程で分解生成された粒状NdH_2相の粒径をより微細化することや粒状NdH_2相の周りに核生成箇所を増すことでNd_2Fe_<14>B再結合相の更なる微細化が期待できる。この点に注目して、より微細化するための熱処理法の改善策を現在検討中である。一方、Coや微量のZrを添加することで磁化容易軸が揃う異方性化については、3元系と5元系試料でのHDDR過程における微細組織の相違を比較・検討している。現在までの結果では、5元系試料での水素中相分解が3元系よりも約50°Cで高温で開始すること、相分解した球状と筋状のNdH_2組織の存在比が異なること、リム相で囲まれた粒状NdH_2の形態が異なることなどを見出している。今後、成分元素や添加元素の挙動ならびに各相の結晶方位関係をEDX分析や電子回折実験により詳細に解析することで、異方化のメカニズムを明らかにしていく予定である。その結果、(1)水素化相分解(HD)過程はNd_2Fe_<14>B主相が筋状または球状のNdH_2とα-Fe母相とに相分解することで始まり、その後にFe_2B相が遅れて生成すること、(2)NdH_2とα-Feは分解前のNd_2Fe_<14>B主相と特定の方位関係を持っておらず、方位を受ぐメモリーサイトとして機能していないこと、(3)5元系合金では3元系よりもHD反応がゆっくりと進行すること、(4)分解初期のNdH_2中にはホウ素が多く含まれており、これが分解後期にはNdH_2中から吐き出されてFe_2B相が形成されること、(5)相分解が進行してFe_2B相が形成された試料では磁気異方性が低下すること、(6)球状NdH_2とα-Fe母相との界面部分からNd_2Fe_<14>B相がリム状に再結合してくること、

(7)再結合Nd_2Fe_<14>Bリム相はごく僅かに結晶方位の異なる幾つかの結晶粒から構成されていること、などを明らかにした。これらの結果から、Fe_2B相の形成を抑制し、球状NdH_2とα-Fe母相のみの相分解組織を得ることで、さらに結晶配向度の高い再結合Nd_2Fe_<14>B結晶粒組織となり、磁気異方性が増大するものと思われる。また、Nd_2Fe_<14>B再結合相の粒径はNdH_2分解相のサイズと密度に関係しているために、より微細なNdH_2α-Fe母相に高密度で分散させた相分解組織とすることでより微細な再結合結晶粒が得られ、高保磁力の磁石粉末が作製できるものと期待される。Nd-Fe-B3元合金およびNd-Fe-Co-B-Zr5元合金におけるHDDR処理時間の増加に伴う微細組織変化をX線解析および透過電子顕微鏡により観察した。本年度は特に、成分元素のボロンの挙動および各分解相間の結晶方位関係をEDX分析と制限視野電気回折(SAED)実験により詳細に解析した。その結果、(1)水素化・相分解(HD)過程はNd_2Fe_<14>B主相がまず筋状あるいは球状のNdH_2相とα-Fe母相との相分解することで始まり、その後にFe_2B相が遅れて生成されること、(2)5元系合金では3元系に比べてHD反応がゆっくりと進行すること、(3)5元系の方が球状NdH_2の存在比が高いこと、(4)NdH_2とα-Feはその形態に拘わらずHDDR処理前のNd_2Fe_<14>B主相と特定の方位関係を持たずに生成されること、(5)分解初期にはNdH_2相中にボロンが多く含まれており、分解が進んでFe_2B相が形成されるに連れてNdH_2相中のボロン含有量が低下していくこと、(6)HD処理を長時間しすぎると球状NdH_2相の周囲に再結合リム相が形成され難くなることが明かとなった。これらの結果は、分解初期の球状NdH_2相中に存在するボロン(あるいはボロンを含む未知相)が異方化に寄与することを示唆している。今後、球状NdH_2相の内部と周囲に焦点を絞って丹念な組織観察を行い、異方化のメカニズムをさらに解明していく予定である。一方、組織制御技術開発の観点からは、Fe_2Bの形成を制御し、球状NdH_2とα-Feのみに相分解させたHD処理組織を得ることで、ND_2Fe_<14>B再結合相の更なる異方化が期待できる。また、球状NdH_2α-Fe母相中に高密度に分布させた組織が得られれば、より微細な再結合相となり保持力の増大も期待できる。これらの点に注目して、より高性能な磁石粉末を得るための熱処理法の改善策を現在検討中である。HDDR処理による結晶粒の微細化と異方化のメカニズムについての知見を得るために、Nd-Fe-B3元合金およびNd-Fe-Co-B-Zr5元合金におけるHDDR処理途中の微細組織変化をX線回析実験および透過電子顕微鏡観察により解析した。本年度は特に、ホウ素Bの挙動をEDX組成分析により詳細に解析し、結晶配向した再結合Nd_2Fe_<14>B結晶粒が形成される異方化機構について検討した。その結果、最近他の研究グループによって報告されているような数10300nm程度の微細な未分解Nd_2Fe_<14>B相は全く観察されなかった。したがって、最近有力視されている「未分解Nd_2Fe_<14>B相が残存し、これが核となって結晶配向した再結合微細粒が形成されるという説」はほぼ否定されたものと考える。また、分解組織にはNdH_2,α-Fe,Fe_2Bの3つの分解相が観察されたが、これらの分解相はいずれもHDDR処理前のNd_2Fe_<14>B主相と特定の方位関係を持たずに生成されることが制限視野電子回析実験により明かとなった。すなわち、これらの分解相自体もメモイーサイトとして機能していないことを明確にした。
ICU獲得性筋力低下に対して運動療法と栄養療法を併用する新たな治療戦略

論文の内容はICU-AWを呈した症例に対してBCAAを投与し,超音波画像診断装置を用いた大腿四頭筋筋厚の計測結果が改善した症例の提示である.症例は50代女性,急性肺血栓塞栓症を発症後に血栓除去術を施行され,術後にICU-AWを呈し,術後10日で大腿四頭筋筋厚は35.9%も減少したが,BCAA投与を開始し,術後58日で術前レベルの大腿四頭筋筋厚まで回復した.この結果に加えて握力や膝伸展筋力,6分間歩行距離など複数の身体機能評価を合わせて提示し,BCAA投与の有効性について検討した.これは,本研究の仮説であるBCAAの投与がICU-AWを呈した患者の骨格筋萎縮を改善することを示した初めての論文である.2018年度はRCTでの研究開始を準備する段階であった。研究体制は整備され、現在倫理委員会で承認をいただく準備を行っている。合わせてUMINへの登録も準備しており、2019年度には研究を開始できる見通しである。2019年度よりデータ収集を開始し、約1年程度で予定症例に到達する見込みである。2020年度よりデータ解析を開始し、学会発表や論文作成を開始する予定である。計画当初は2018年度に栄養療法として使用するBCAA製品を決定するために、多くの種類のサプリメントを購入する予定であったが,BCAA以外の新たな栄養療法としてHMBの効果が報告され始めたため、サプリメントの購入を一旦中断し、次年度使用額が生じた。次年度使用額は当該年度に購入しなかったサプリメントの購入に使用予定である。
ライフラインLCC低減への地盤工学的アプローチ：「柔な」複合型地盤改良と長期予測

泥炭地において地表近くに設けたガス管等の埋設管が長期的に沈下を被り、ひずみ緩和などの維持管理作業に多大なコストが生じている現状を踏まえ、その沈下メカニズムを検証した。実際の管に沿って18年間計測されてきた沈下記録と地盤情報の分析より、実際に泥炭地では沈下量が大きい傾向を確認した。管周囲の埋戻しとして単位体積重量が小さい泥炭の代わりに砂を用いることが沈下の大きな要因と疑われ、長期模型実験・長期三軸試験・弾塑性有限要素解析などを実施して泥炭特有の変形特性を調査し、沈下メカニズムを説明した。また、対策として軽量・低剛性である造粒固化処理土の埋戻し材としての適性について検証し、その有用性が確認された。札幌市をはじめとする泥炭地において、地表近くに設けたガスなどの埋設管が長期的に沈下を被り、維持管理に多大なコストが生じている現状を踏まえ、その沈下のメカニズムを検証した。有効単位体積重量が非常に小さい泥炭を掘削し、管の埋設後に砂で埋め戻しを行うことが沈下の大きな要因と疑われたため、泥炭特有の圧密変形特性とこの載荷メカニズムがどのように関連して長期沈下・地盤変形を引き起こすかを、低縮尺長期重力場模型実験を実施して調査した。PIVによる画像解析の結果、埋め戻し直下の泥炭は、非常に限られた側方流動を示し、あたかも一次元圧密であるかのように圧縮されることが確認され、埋め戻し部位の大きさに対し、地盤変形がどの程度の範囲に及ぶかが観察された。観測された圧密沈下は、通常の圧密試験から得られる圧密係数を用いた一次元圧密理論から推定されるよりもはるかに長い時間をかけて進んでいるように見られ、現時点ではまだ明確な二次圧密の領域に至っているようには見えず、圧縮進行の全体過程については今後明らかにしていく予定である。圧密試験からの推定と観察の乖離は、問題の二次元性に加え、圧密係数が圧密進行に伴い大きく変化するという泥炭特有の特性に由来すると推測されるため、今後は大型圧密試験装置を用いて、より正確に泥炭の圧密特性を把握する。一方で、長期低圧クリープ三軸試験装置の整備・試験運転が完了し、安定して二自由度(圧縮ーせん断)クリープ試験を行えるようになり、応力比を変えた、より一般的な泥炭の長期変形挙動を測定中である。これらより、泥炭中の管状構造物沈下について定性的な知見は半ば得られたことになり、今後は数値解析を用いて定量的にその長期変化と対策効果の評価に取り組んでいく。まず、約17kmに渡り埋設されている実際の管に沿っておよそ200地点で18年間計測されてきた沈下記録の図化と、それを地盤情報データベースから再構築した泥炭層厚マップと比較することにより、実際に泥炭地では沈下量が大きい傾向を確認した。有効単位体積重量が非常に小さい泥炭を掘削し、管の埋設後に砂で埋め戻しを行うことが沈下の大きな要因と疑われたため、泥炭特有の圧密変形特性とこの載荷メカニズムがどのように関連して長期沈下・地盤変形を引き起こすかを、低縮尺長期重力場模型実験・長期三軸試験を実施して調査した。その結果、実際に観測されている沈下量のおよそ半分程度は上記の理由により説明できることがわかった。PIVによる画像解析の結果、埋め戻し直下の泥炭は非常に限られた側方流動を示し、あたかも一次元圧密のように圧縮されることが確認され、埋め戻し部位の大きさに対し、地盤変形がどの程度の範囲に及ぶかが観察された。観測された圧密沈下は、通常の圧密試験から得られる圧密係数を用いた一次元圧密理論から推定されるよりもはるかに長い時間をかけて進んでいるように見られた。弾塑性有限要素解析を行った結果、この現象は圧密係数を応力レベルに応じて低減させていくモデルの適用により再現できた。ただし、さらに長期的な挙動説明には時間依存モデルが必要である。以上より、沈下対策としては埋め戻しの軽量化が最も合理的であると結論付けられる。しかし、広域沈下などに由来すると考えられる残り半分の(不同)沈下に対する局所ひずみ軽減の方策として、マスとしての軽量固化処理土ではなく、圧縮性粒状処理土に着目し、強制変位を受ける管周囲でのその地盤反力軽減性能について知見を得た。