hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
成熟mRNA再スプライシングの癌細胞生物学的悪性化に対する広範な影響の解析

mRNA前駆体スプライシングは厳密かつ正確に制御されているが、その破綻は細胞機能に異常をきたし、実際にがんを含む多くの疾患の原因となっている。我々は、スプライシングが完了した成熟mRNAが、がん細胞特異的に再びスプライシングされてしまうがん細胞特異的『mRNA再スプライシング現象』を、TSG101 mRNAを用いて証明してきた。このTSG101 mRNAの再スプライシング産物であるTSG101delta154-1054タンパク質はTSG101の安定化に働き、がん細胞の異常増殖、腫瘍の増殖、さらに転移能に関与していることが台湾のグループとの共同研究によって明らかにした。このmRNA再スプライシング現象は多種多様ながんで広範に観察される一般的現象である。それ故、潜在的に多くのmRNA上で起こり、がんにおける大規模なトランスクリプトームの破綻を導いていると推測される。当然、正常細胞にはこのような過剰スプライシングが起こらないよう制御するメカニズムが備わっているに違いない。この様な仮説の基に昨年度にsiRNAライブラリーのスクリーニングを行った結果、がん抑制効果を持つ事が知られているRNA結合因子RBM4aがmRNA再スプライシングを抑制していることを見いだした。また、mRNA再スプライシング現象はp53シグナルによって制御されることがよく知られており、本年度はp53によって制御される因子の探索をおこなった。MCF-7細胞にMDM2阻害剤を処置した時の遺伝子発現変動をマイクロアレイによって網羅的に行い、p53シグナルに影響を受ける遺伝子候補(48遺伝子)を選別した。次に48候補遺伝子のsiRNAによるノックダウン実験を行い、EJCのコア因子であるeIF4A3がRBM4a以上にmRNA再スプライシング抑制効果を持つことを見いだした。mRNA再スプライシング現象はp53シグナルによって制御されることがよく知られており、本年度はp53によって制御される因子の探索をおこなった。次に48候補遺伝子のsiRNAによるノックダウン実験を行い、EJC(Exon Junction Complex:エクソン・ジャンクション複合体)のコア因子であるeIF4A3がRBM4a以上に強力なmRNA再スプライシング抑制効果を持つことを見いだした。他のEJC因子の効果を解析したところ、やはりEJCコア因子であるMagohとY14が強いmRNA再スプライシング抑制効果を持っていた。EJCはスプライシング後のmRNAに結合し多くの機能を持つ事が知られる。しかしながら、mRNA再スプライシング制御に関しては、ナンセンス変異依存mRNA分解機構(NMD)や輸送、スプライシング制御など既知の機能に依存せずまったく新しい機能により制御される事を示唆する結果を得た。さらに、eIF4A3ノックダウンによる遺伝子発現変化をRNA-seq解析により網羅的に行った。ウィーン天然資源大学応用遺伝学・細胞生物学科M.Kalyna研究室に依頼しデータ解析を行った結果、非常に多数のエキシトロン・スプライシングが抑制されていることが明らかとなり、がんにおけるトランスクリプトーム変化に多大な影響を与えることが示された。エキシトロンとはエクソン内に存在するイントロンであり、産物の類似性や細胞がん化で増える等の共通性から、mRNA再スプライシングと同じ機構により生じる可能性が考えられ、共同研究を進めていたが、その仮説も正しいことが明らかとなった。昨年度及び本年度の研究により、我々はRBM4a及びEJCコア因子(eIF4A3, Magoh, Y14)という複数のRNA結合蛋白質が成熟mRNA再スプライシング抑制因子として機能していることを発見した。また、eIF4A3ノックダウンにより数百種類のエキシトロン・スプライシングに異常が生じることが明らかとなったが、その中には細胞がん化・悪性化とも直接関わる遺伝子が複数含まれていた。そのような候補遺伝子に関し、エキシトロン領域を含む産物と含まないスプライス・バリアント産物をそれぞれ細胞に強制発現させ細胞増殖や転移能に差が生じるか解析を進める。それにより、mRNA再スプライシングが、エキシトロン・スプライシング・バリアントを介して、細胞がん化及び悪性転化に重要な役割を担っていることを示す事が出来るものと期待している。最近、このTSG101 mRNAの再スプライシング産物であるTSG101delta154-1054タンパク質がTSG101の安定化に働き、がん細胞の異常増殖、腫瘍の増殖、さらに転移能に関与していることが台湾のグループによって明らかにされてきている。それ故、潜在的に多くのmRNA上で起こり、がんにおける大規模なトランスクリプトームの破綻を導いているだろう。今年度、我々は、がん細胞で発現上昇する再スプライシング促進因子および発現低下する再スプライシング抑制因子によってmRNA再スプライシングが巧みに制御されていると予想し、156種のRNA結合タンパク質に対するsiRNAライブラリーのスクリーニングを行った。

その結果、たった一つの因子RBM4aが、mRNA再スプライシングを抑制した。RBM4aは、その発現は正常組織では恒常的に発現し細胞がん化に伴いその発現へ低下・消失する。さらにRBM4aは細胞増殖・アポトーシス・細胞移動能などの制御するがん抑制因子としてよく知られたRNA結合タンパク質であった。本年度はさらに別のsiRNAトランスフェクションによるノックダウンにより、再スプライシング現象の昂進が見られること、過剰発現により抑制が見られることを検証した。我々は、当初の研究計画でがん細胞で発現上昇する再スプライシング促進因子および発現低下する再スプライシング抑制因子によってmRNA再スプライシングが巧みに制御されていると予想し、156種のRNA結合タンパク質に対するsiRNAライブラリーのスクリーニングを行った。その結果、たった一つの因子RBM4aが、mRNA再スプライシングを抑制することを見いだすことができた。これは非常に重要な発見であり、現在、その詳細な制御機構と共に関連する制御因子のさらなる探索と、それぞれの相関関係についての解析を進めている。mRNA前駆体スプライシングは厳密かつ正確に制御されているが、その破綻は細胞機能に異常をきたし、実際にがんを含む多くの疾患の原因となっている。我々は、スプライシングが完了した成熟mRNAが、がん細胞特異的に再びスプライシングされてしまうがん細胞特異的『mRNA再スプライシング現象』を、TSG101 mRNAを用いて証明してきた。このTSG101 mRNAの再スプライシング産物であるTSG101delta154-1054タンパク質はTSG101の安定化に働き、がん細胞の異常増殖、腫瘍の増殖、さらに転移能に関与していることが台湾のグループとの共同研究によって明らかにした。このmRNA再スプライシング現象は多種多様ながんで広範に観察される一般的現象である。それ故、潜在的に多くのmRNA上で起こり、がんにおける大規模なトランスクリプトームの破綻を導いていると推測される。当然、正常細胞にはこのような過剰スプライシングが起こらないよう制御するメカニズムが備わっているに違いない。この様な仮説の基に昨年度にsiRNAライブラリーのスクリーニングを行った結果、がん抑制効果を持つ事が知られているRNA結合因子RBM4aがmRNA再スプライシングを抑制していることを見いだした。また、mRNA再スプライシング現象はp53シグナルによって制御されることがよく知られており、本年度はp53によって制御される因子の探索をおこなった。MCF-7細胞にMDM2阻害剤を処置した時の遺伝子発現変動をマイクロアレイによって網羅的に行い、p53シグナルに影響を受ける遺伝子候補(48遺伝子)を選別した。次に48候補遺伝子のsiRNAによるノックダウン実験を行い、EJCのコア因子であるeIF4A3がRBM4a以上にmRNA再スプライシング抑制効果を持つことを見いだした。
ASEAN時代のロジスティクス構築戦略に関する研究

世界的な規模でサプライチェーンの構築が進むなかで、日本、中国、ASEAN諸国の輸出入拠点となる港湾と国際物流サービスの高度化について、社会科学的なロジスティクスのアプローチに軸足を置いた上で、理論分析および実証分析を行い、日本の港湾が利用者(荷主・船会社)から選ばれるロジスティクス・センターとなるための条件を分析する。本研究では、サプライチェーン・マネジメントの結節点である港湾と消費地へ貨物を輸送する高速道路がロジスティクスの効率化に影響を与えている現状を念頭におき、地域産業の国際競争力を支えるための高付加価値ロジスティクスをつくることの政策的な意義を解明する。
樹木木部柔細胞からの過冷却促進物質の同定とその応用に関する研究

樹木の木部柔細胞は-40°C以下の低温まで長期間にわたり細胞内の水を液体状態で保つ、深過冷却という特殊な氷点下温度への適応機構を示す。この深過冷却のメカニズムを明らかにするために、深過冷却する木部柔細胞を持つ数種の樹木の木部からメタノール抽出により木部粗抽出物を得て過冷却活性を測定した。その結果、いずれも高い過冷却活性が得られた。抽出物が最も高い過冷却活性を示したカツラを用いて、氷核形成阻害物質の同定を行った。この結果、カツラ木部には非常に多種類の氷核形成阻害物質が存在することが明らかになった。液一液分離、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、HPLCによる段階的な精製の結果、最終的に最も活性の高いシリカゲルカラムクロマトグラフィー画分から4つのピークを得て、化合物をNMRなどにより同定した結果、これらはケルセチンー3-0一グルコシド、ケンフェロールー7-0一グルコシド、8一メトキシケンフェロールー3-0一グルコシド、ケンフェロールー3-0一グルコシドであり、それぞれ2.8°C,9.0°C,3.4°C,4.0°Cの高い過冷却活性を示した。これらのうち、ケンフェロールー7-0一グルコシドの示す9.0°Cの過冷却活性はこれまでに知られている物質中で最大の活性であった。これらフラボノール配糖体の木部柔細胞内の局在を明らかにすると共に、引き続きこれら物質の木部柔細胞への蓄積の季節性および組織特異性を明らかにした。併せて、樹木からの粗抽出物、および精製したフラボノール配糖体にはバルクの水を過冷却させる効果を持つことを明らかにし、特許出願した。これに基づいて、動物からの摘出臓器の過冷却保存への応用、清涼飲料への添加の効果、および凍結制御剤としての使用を検討した。いずれも良好な結果が得られ現在、その応用に関する幾つかの周辺特許権の獲得を目指している。マイナス40°C以下の低温まで長期間にわたり安定的に過冷却を維持する能力を持つ、樹木の木部柔細胞に着目して、過冷却のメカニズムを明らかにして、何らかの過冷却促進物質を同定して、その応用を計ることを目的として研究を行っている。広葉樹12種、針葉樹8種の木部から80%エタノール抽出物を得て、ドロップレット凍結法でこれら抽出物が水の過冷却に及ぼす機能を解析した。木部柔細胞が過冷却により適応するこれらすべての樹種からの抽出物に、水を過冷却させる能力があることを明らかにした。特に、広葉樹ではカツラ、針葉樹ではカラマツからの木部抽出に高い活性が認められ、コントロールに比べ10°C前後の過冷却の促進効果を示した。このため、これら2樹種を主材料として用い、さらに、抽出物を限外濾過、HPLCなどにより、順次精製を続け、高い機能性物質の精製を目指している。目下、過冷却促進に関与する物質は可溶性糖質、蛋白質では無いことを明らかにしている。過冷却を促進するこれら物質は、氷核形成阻害物質と考えられる。木部から抽出したこれら物質を含む抽出画分は、ヨウ化銀、氷核形成細菌という異なった氷核形成物質による凍結に対しても、水分子自体が氷核になる均質核形成による凍結に対しても、いずれにも氷核形成阻害効果を持つことが明らかになった。また、過冷却は水滴の大きさ、および冷却速度に依存して増加することが知られている。ドロップレット凍結法では0.2マイクロリッターの水を冷却速度0.2°C/分で冷却する。

より多量の水に対する抽出物の効果を確かめたところ、1CCの水を10日以上安定的に過冷却させる効果をもつことが明らかになった。引き続いて、物質の同定とこれらによるバルクの水の長期間安定的過冷却効果への検討を続けている。樹木の木部柔細胞は-40°C以下の低温でも長期間、細胞内の水を液体状態で保つ深過冷却という特殊な氷点下温度への適応機構を示す。前年度の研究(科研補助1年目)により、樹木の木部(柔細胞)からメタノールまたはエタノールで抽出した粗抽出物は、水を過冷却させる何らかの物質(氷核形成阻害物質)を含むことを明らかにした。本年度(科研補助2年目)は、これらの木部粗抽出物に含まれる過冷却促進物質の分離・精製・同定を行った。種々樹木から得られた粗抽出物中、-1.9°Cという最大の過冷却活性を示したカツラを材料樹種として用いた。シリカゲルカラムで粗抽出物を酢酸エチル水溶液で分離して、活性の強かった酢酸エチル吸着側の成分を20のフラクションに分け、各フラクションの過冷却活性をドロップレット凍結法で測定した。この結果、23の画分を除き、すべての画分に氷核形成阻害活性があることを明らかにした。このうちの一つの画分(画分10)は-5°Cという最大の過冷却活性を示したので、この画分のみを対象として、含まれる物質の同定を行った。HPLCにより蛍光吸収を示す4つのピークが得られ、各ピークはいずれも過冷却活性を示した。質量分析、NMR分析により物質の同定を行ったところ、これらはいずれもフラボノール配糖体であり、ケルセチン-3-O-グルコシドは-2.8°C、ケンフェロール-7-O-グルコシドは-9.0°C、8-メトキシケンフェロール-3-O-グルコシドは-3.4°C、そしてケンフェノール-3-O-グルコシドは-4.0°Cの過冷却促進効果を持つことを明らかにした。フラボノール配糖体が過冷却活性をもつという事実は新規の知見であるとともに、これらのフラボノール配糖体、特にケンフェロール-7-O-グルコシドが示す過冷却活性はこれまでに知られているすべての過冷却促進物質中で最大の活性をもつものであった。このため、樹木の木部柔細胞が示す深過冷却には、非常に活性の高い過冷却促進(氷核形成阻害)物質が関与するという新知見が得られた。過冷却を促進するフラボノール配糖体は、凍結制御剤として様々な産業分野での応用の可能性が考えられるため、次年度(科研補助最終年度)にはこれらの物質による「凍らない水」の応用の可能性も検討する予定である。樹木の木部柔細胞は深過冷却というユニークな機構により、-40°C前後の低温下でも数週間にわたり細胞内水分を液体状態に保つことができる。前年までに、カツラを材料として、その木部には水の過冷却を著しく促進する、ケンフェロール-7-0-グルコシド、ケンフェロール-3-0-グルコシド、ケルセチン-3-0-グルコシド、及び8-メトキシケンフェロール-3-0-グルコシドが存在することを明らかにした。本年度は、まず、これらのフラボノール配糖体が木部柔細胞内に存在することを、組織化学的にフラボノイドを特異的に染色して蛍光及び共焦点レーザー顕微鏡による観察で確認した。フラボノイドの存在は液胞を除く細胞質全体で顕著であった。引き続き、これらフラボノール配糖体の組織特異的蓄積変化、及び季節的蓄積変化をHPLCにより定量した。しかしながら、これらフラボノール配糖体はいずれも、深過冷却する木部柔細胞のみならず、細胞外凍結する師部組織細胞にも蓄積し、明瞭な過冷却組織への特異的蓄積傾向を示さなかった。
偏波データの散乱電力分解による防災ベースマップの作成

天候に左右されず,昼夜を問わず災害監視を行うには偏波レーダ観測が最も有効である.本研究は偏波レーダデータに対して,独自に開発した散乱電力分解法を用いて,誰にでも理解しやすいカラー画像を作成し,ベースマップとしてWeb公開することを目的とした.人工衛星ALOS-PALSARによって取得された2100シーンのデータを利用し,散乱電力値をRGB色に割り当ててフルカラー画像を作成した.そしてWebに公開した.色の変化によって災害などによる変化を知ることができるため,今後発生が予想される自然災害に対する強力な防災ベースマップとなり,災害監視に役立てることができる.研究目的は,全偏波情報を用いた散乱電力分解法を人工衛星偏波レーダで取得されたデータセットに適用し,だれにも理解し易いカラー画像としての防災ベースマップを作成することである.平成26年度は宇宙航空研究開発機構JAXAにより取得されている日本沿岸のALOS-PALSARデータの選定とその処理を行った,共同研究者として割り当てられているデータ数と取得エリアを勘案して,約450シーンの偏波データをダウンロードし,まず4成分散乱モデル分解を試みた.研究室で開発してきた4成分散乱モデル分解によって,偏波データ(レベル1.1)を解析し,その後,だれにも分かりやすく示すために,RGBカラー画像化した.散乱メカメカニズムが直観的に分かるように表面散乱を青,2回反射散乱を赤,体積散乱を緑に振り分けた.そして明るさの調整後,波動情報研究室のWebに公表した.データ数は従来から共同研究者として取得済みのデータセットと合計して1240シーンとなった.その内訳は,北海道:89,東北地方:142,新潟県:40,関東甲信地方:62,北陸地方:28,東海地方:29 ,近畿地方:30,中国地方:59,四国地方:28,九州地方:72,沖縄地方:17で日本全体で596シーンである.また,日本以外の世界全体で644シーンとなり,韓国:27,中国:74台湾:26,東南アジア:79,インド:105,中近東:18,アフリカ:46,西欧91,東欧:17,ロシア:25,北アメリカ:35,中央アメリカ:10,南アメリカ:74,オセアニア:17である.これだけ膨大な量の偏波データを取得解析し公表できたのは,JAXAや科研費のおかげである.この画像集は分かりやすいとのコメントを頂いている.この研究の目的は,地球環境観測で偏波を用いたレーダ観測によって得られる情報を最大限に活用し,だれにも分かりやすいフルカラー画像を生成して,最終的に防災ベースマップを作成することである.そのために,まずJAXAのALOS2研究公募による共同研究者となって観測要求を行い,JAXAからできる限り多くのデータを取得して頂いた.今年度に提供を受けたデータ数は日本を含め全世界で約270シーンである.このデータ提供は共同研究者にのみ無償配布されるが,購入する場合にはALOS2データは1シーンあたり30万円を要する.昨年度に引き続き,4成分散乱モデル分解によって偏波データ(Level 1.1)を解析し,RGBカラー画像化した.散乱メカニズムが直観的にわかるように表面散乱を青,2階反射散乱を赤,体積散乱を緑に割り当て,明るさを調整してだれにも分かりやすくなるよう調整し,研究室のWebに公開した.また,特徴的な成果は,日本のほぼ全域が画像化できたこと,および,2015年9月に発生した常総市の水害で,冠水域の抽出ができたことが挙げられる.昨年までのALOS-1のデータ(1240シーン)と合わせて,Webには日本,世界の地域ごとに合計1600シーンを超える偏波データ画像集ができた.これだけ膨大な量の偏波データを取得し,公開できたのはJAXAと科研費のサポートのおかげである.世界で最も多くの偏波データ画像が公開され,各方面から分かりやすいとのコメントを頂いている.今年度から新たな衛星搭載陸域観測レーダALOS2による地球観測が始まった.しかし,その運用の中でも偏波データの取得機会は非常に限られており,あまり多くのデータは取得されていない.実際に取得された領域・データの中から約300シーンのデータをダウンロードし,研究目的の偏波画像再生を行った.そしてWeb公開を行った.基本的な研究目的は達成されたため,研究は概ね順調に推移していると言える.今年度で特徴的な点は,日本のほぼ全域が画像化できたこと,および,2015年9月に発生した常総市の水害で,冠水域の抽出ができたことなどが挙げられる.偏波レーダによって取得される散乱行列には9個の独立偏波情報が存在する.この研究の目的はこの偏波情報全てを利用して地球環境観測で重要な防災ベースマップを作成することである.人工衛星偏波レーダALOS-PALSARのデータに独自開発した散乱電力分解法を適用して散乱電力値をRGB色に割り当ててカラー画像を作成した.70x30km程度の観測シーンをカラー画像として蓄積しておけば,色の変化によって状況の変化を知ることができる.カラー画像は誰にとっても分かりやすいデータ情報となる.さらに将来の自然災害に対する強力な防災ベースマップとなり,災害監視に役立てることができる.今年度はJAXAのALOS2基本観測シナリオにしたがって取得されたデータの中で,日本100シーン,世界200シーンの提供を受けた.このデータは共同研究者のみに無償提供されるものである.

昨年度に引き続き,4成分散乱電力分解を行い,各電力にRGBカラーを割り当てたカラー画像を作成して研究室のWebに公開した.特徴的な事柄は日本や世界中の主だった地域を画像化できたこと,4月の熊本地震による南阿蘇村の土砂崩れ,5月のカナダの森林火災,南極の白瀬氷河の経時変化などを明瞭に抽出できたことである.昨年までのALOSデータ1500シーンに加え,今年度はALOS2のデータも加わり,研究室のWebには日本,世界の地域を合わせて2100シーンを超える偏波画像集ができた.この中には時系列データなども多く,作物の生育状況変化,洪水の浸水域変化などが一目で分かる.特にアマゾン上流域の河床変化など注目に値する事柄もある.これだけ膨大な量の偏波データを公開できたのはJAXAのデータと科研費のサポートのおかげである.世界で最も充実した偏波画像データが公開され,アクセスも簡単で各方面から分かりやすいとのコメントを頂いている.天候に左右されず,昼夜を問わず災害監視を行うには偏波レーダ観測が最も有効である.本研究は偏波レーダデータに対して,独自に開発した散乱電力分解法を用いて,誰にでも理解しやすいカラー画像を作成し,ベースマップとしてWeb公開することを目的とした.人工衛星ALOS-PALSARによって取得された2100シーンのデータを利用し,散乱電力値をRGB色に割り当ててフルカラー画像を作成した.そしてWebに公開した.色の変化によって災害などによる変化を知ることができるため,今後発生が予想される自然災害に対する強力な防災ベースマップとなり,災害監視に役立てることができる.1240シーンもの世界中のALOS-PALSAR偏波レーダデータの画像化とそのWeb公開が達成できたため,2015年度で一旦JAXAとの共同研究契約の第1期が終了した.そして共同研究の実績ベースによって2016-2017年の継続が決まった.そのため,今後もJAXAによるALOS2のデータ取得プランに合わせて,約100シーンのデータ提供を受け,散乱電力分解による偏波フルカラー画像化とそのWeb公開を続けていきたい.そして,環境変化の抽出に役立てる予定である.偏波レーダによる地球観測の実例(散乱電力分解によるイメージング結果)を示しています.画像の見方,ALOS偏波レーダ画像,ALOS2偏波レーダ画像,PiSARーL2偏波レーダ画像,PiSARーX2偏波レーダ画像があります.レーダリモートセンシング今後はALOS2のデータ取得プランに合わせて,JAXAからデータの提供を受け,散乱電力分解とweb公開を続けていきたい.そして,環境の変化を抽出する予定である.日本の陸域観測衛星ALOSとALOS2によって取得された偏波データに散乱電力分解を施してフルカラー化した画像データを表示している
生体のN-ミリストイル化反応阻害を介するエイズウイルス形成制御

HIV-1固有の産物に直接作用する阻害剤等はウイルスの持つ易変異原性のため,耐性ウイルスの出現を容易にし,人類のエイズ制圧の夢を打ち砕いている。そこで,申請者等は細胞性因子に一次的に作用し,その結果,bystander効果(一つの事象が、周囲に影響を及ぼす効果)的にHIV-1を不活性化する生化学的反応を考え,蛋白質のN-ミリストイル(N-Myr)化反応に着目した。N-Myr化阻害剤(N-Myr-GOA)を用いて,HIV-1感染細胞におけるgag蛋白質のN-Myr化を阻害した結果,gag前駆体蛋白質の細胞内蓄積及び娘ウイルスの感染性消失が認められた。また,電子顕微鏡による形態観察により,N-Myr化阻害剤処理感染細胞から不完全ウイルス粒子の出芽像が観察されたことから,N-Myr化は,感染性獲得のための必須の修飾であることを明らかにした。さらに,免疫電顕法による形態観察の結果,bystander効果的なenv蛋白質発現抑制が認められた。N-Myr化は、原核細胞では認められない反応であるが真核生物では普遍的に存在する極めて重要な反応で生命維持に無機的・基本的に必須である。この反応に基づく情報伝達が阻害されても、別経路で生命を維持する修復機構が真核生物ではととのっている。ウイルスの感染・発現・産生する過程において、発現後、直ちに起こる最初の翻訳時修飾がN-Myr化反応で宿主細胞の装置で行われる。このN-Myr化を阻害すると細胞側も障害を受けるが修復機構で正常な情報伝達がなされ、細胞は正常機能を発揮する。しかし、ウイルスはこれにとって変わる修復経路を有せず、その効果が次から次へと伝達され、最終的には遺伝子発現阻止まで到達する(bystander効果)。本研究により,bystander効果剤が画期的な抗エイズ剤になりうることを明確にした。
Elongation法による結晶成長過程の理論的制御

以前より,われわれの研究室では,周期性高分子が小分子と相互作用した系を,スーパーセル法を用いて計算する方法を提唱し,いくつかのモデル系に適用してきた。また,近年は,高分子のラジカル重合反応と同じ道筋を理論的にmimicした,いわゆる理論的重合法を提唱してきた。本研究は,いずれもわれわれの研究室で発展させてきた上記二つの方法を結合させることによって,結晶成長過程を理論的にmimicするとともに,その結晶成長の望ましい形での制御を、理論的に試みようとするものである。すなわち,まず結晶表面の結晶軌道をスーパーセルを単位とする結晶軌道に変換する。このスーパーセルの大きさは,いま考えている結晶成長の制御の及ぼす範囲を包含するように決定する。つぎに,そのスーパーセル上に,小分子を付着させ,その電子状態を求める。このとき,その電子状態は,理論的重合法(Elongation法)によって求めるのである。このElongation法を用いることによって,次々と分子が何層にも重なりながら結晶表面に付着させたときの電子状態を次々と求めていくのである。この方法をテストのためのモデル系として,水素分子が一列に並んだ仮想的な高分子系を考え,その一次元表面に,次々と水素分子が積み重なって付着する系について拡張ヒュッケル法のレベルでテスト計算をおこなった。このテスト系は比較的小さいので,通常の周期性境界条件による計算も可能であったので,この通常の方法による計算結果と、本研究課題による方法で求めた結果を比較したところ,両者は完全に一致し,しかも本研究課題による方法は計算時間の面で,圧倒的に有利であることがわかった。
大都市沿岸域に造成された人工水域の順応的保全-海水導入に伴う湿地生態系の変化-

大阪南港地区にある野鳥園湿地と咲洲運河の環境特性や管理手法について調査するとともに,大阪湾とその周辺の干潟域の環境に関して整理・検討した.南港野鳥園湿地では堤防下に海水導入管が敷設されて海水化し,以降グリーンタイドが発生した.北池ではアナアオサが,南池ではジュズモ属の一種が優占し,本研究ではこの優占藻類の差異を,乾燥(地盤高)に着目して解析を行った.両池の平均干出率は北池が17.3%,南池で9.2%であった.優占藻類の乾燥耐性を調べたところ,20°Cの条件においては,アオサは60分までは乾燥の影響を殆ど受けないが,ジュズモは15分以上で活性が低下した.乾燥温度30°Cの条件においては,乾燥時間0分の時のアオサの光合成速度は2.7mgO_2/g wetであり,60分まで乾燥させても光合成速度に低下が認められなかった.一方ジュズモの場合は,乾燥時間0分のときの光合成速度が2.1mgO_2/g-wetであり,10分間乾燥させると1.3mgO_2/g wetまで減少した.さらに15分以上では殆ど光合成しなかった.このように30°Cでは明らかにアオサとジュズモの乾燥に対する耐性に差異が見られ(アオサ〉ジュズモ),高温で15分以上乾燥させるとジュズモは速やかに失活することが判った.これらの結果から,2つの池は海水導入管の設置条件の違い等から海水交換特性が異なり,平均地盤高はほぼ同じものの北池で干出率が高く,この干出率の違いと海藻の乾燥耐性が一因となって緑藻類の分布が別れているものと考えられた.咲洲運河の環境改善手法を提案した.運河内に取水される海水に含まれる栄養塩の量を減らすために,取水口の水深を下げることが妥当と考えられた.また,運河内の流速を上げて水中および底泥の撹乱を引き起こし,藻類の増殖を阻害することを目的に運河の浅水化を行い,流速および海水交換量の増大を図った.しかし浅水化によっては運河内の流速は顕著に増大せず,夏に浅水化を行うと底層の水温が上昇し過ぎるため動物の生息を阻害するおそれがあり,効果的でないと判断された.その他,大阪湾とその周辺域の人工干潟や自然干潟の窒素収支と動植物現存量について考察した.大阪南港地区にある野鳥園湿地と咲洲運河の環境特性や管理手法について調査するとともに,大阪湾とその周辺の干潟域の環境に関して整理・検討した.南港野鳥園湿地では堤防下に海水導入管が敷設されて海水化し,以降グリーンタイドが発生した.北池ではアナアオサが,南池ではジュズモ属の一種が優占し,本研究ではこの優占藻類の差異を,乾燥(地盤高)に着目して解析を行った.両池の平均干出率は北池が17.3%,南池で9.2%であった.優占藻類の乾燥耐性を調べたところ,20°Cの条件においては,アオサは60分までは乾燥の影響を殆ど受けないが,ジュズモは15分以上で活性が低下した.乾燥温度30°Cの条件においては,乾燥時間0分の時のアオサの光合成速度は2.7mgO_2/g wetであり,60分まで乾燥させても光合成速度に低下が認められなかった.一方ジュズモの場合は,乾燥時間0分のときの光合成速度が2.1mgO_2/g-wetであり,10分間乾燥させると1.3mgO_2/g wetまで減少した.さらに15分以上では殆ど光合成しなかった.このように30°Cでは明らかにアオサとジュズモの乾燥に対する耐性に差異が見られ(アオサ〉ジュズモ),高温で15分以上乾燥させるとジュズモは速やかに失活することが判った.これらの結果から,2つの池は海水導入管の設置条件の違い等から海水交換特性が異なり,平均地盤高はほぼ同じものの北池で干出率が高く,この干出率の違いと海藻の乾燥耐性が一因となって緑藻類の分布が別れているものと考えられた.咲洲運河の環境改善手法を提案した.運河内に取水される海水に含まれる栄養塩の量を減らすために,取水口の水深を下げることが妥当と考えられた.また,運河内の流速を上げて水中および底泥の撹乱を引き起こし,藻類の増殖を阻害することを目的に運河の浅水化を行い,流速および海水交換量の増大を図った.しかし浅水化によっては運河内の流速は顕著に増大せず,夏に浅水化を行うと底層の水温が上昇し過ぎるため動物の生息を阻害するおそれがあり,効果的でないと判断された.その他,大阪湾とその周辺域の人工干潟や自然干潟の窒素収支と動植物現存量について考察した.大阪南港野鳥園の北池と南池は,開園当初淡水池であったが,それぞれ堤防下に海水導入管が敷設されて海水化し,以降グリーンタイドが発生した.ただし2つの湿地は隣接するものの異なる緑藻類が出現し,北池ではアナアオサが,南池ではジュズモ属の一種が優占している.本研究ではこの優占藻類の差異を乾燥(地盤高),日積算光量,塩分などに着目して解析を行った.

その結果,次のような知見が得られた.外海の潮位差に比べ大阪南港野鳥園の両池の潮位差は小さく,さらに千潮・満潮の時刻は,大阪港に比べ北池で約1時間,南池で約3時間遅れていた,これは,池の海水交換経路である海水導入管の断面積や本数,設置高さの違いから生じているものと推察された.両池の平均干出率は北池で17.3%,南池で9.2%であった.現地で採取した優占藻類の乾燥耐性を調べたところ,アナアオサの活性は15分で33%,30分で17%に低下し,60分で完全に失活した.一方ジュズモ属の一種は,15分間以上の乾燥により失活した.これらから野鳥園の緑藻類は,乾燥による影響を一つの要因として異なる分布域を形成するものと考えられた.塩分低下に伴う活性の低下はアナアオサの方がジュズモ属の1種よりやや大きかったものの,統計学的に有意な差は見られなかった.これらの結果から(1)2つの池は,海水導入管の設置条件の違い等から海水交換特性が異なり,平均地盤高はほぼ同じものの,北池で干出率が高く,この干出率の違いと海藻の乾燥耐性が一因となって緑藻類の分布が別れているものと考えられた.(2)アナアオサの分布域では,比較的底生微細藻類の現存量が低く,高次生物への物質転送の観点からは,ジュズモ属の方が優れていると推察された.大阪南港地区にある野鳥園湿地と咲洲運河の環境特性や管理手法について調査するとともに、大阪湾とその周辺の干潟域の環境に関して整理・検討した。南港野鳥園湿地では堤防下に海水導入管が敷設されて海水化し、以降グリーンタイドが発生した。北池ではアナアオサが、南池ではジュズモ属の一種が優占し、本研究ではこの優占藻類の差異を、乾燥(地盤高)に着目して解析を行った。両池の平均干出率は北池が17.3%、南池で9.2%であった。優占藻類の乾燥耐性を調べたところ、20°Cの条件においては、アオサは60分までは乾燥の影響を殆ど受けないが、ジュズモは15分以上で活性が低下した。乾燥温度30°Cの条件においては、乾燥時間0分の時のアオサの光合成速度は2.7mgO_2/g wetであり、60分まで乾燥させても光合成速度に低下が認められなかった。一方ジュズモの場合は、乾燥時間0分のときの光合成速度が2.1mgO_2/g wetであり、10分間乾燥させると1.3mgO_2/g wetまで減少した。さらに15分以上では殆ど光合成しなかった。このように30°Cでは明らかにアオサとジュズモの乾燥に対する耐性に差異が見られ(アオサ>ジュズモ)、高温で15分以上乾燥させるとジュズモは速やかに失活することが判った。これらの結果から、2つの池は海水導入管の設置条件の違い等から海水交換特性が異なり、平均地盤高はほぼ同じものの北池で干出率が高く、この干出率の違いと海藻の乾燥耐性が一因となって緑藻類の分布が別れているものと考えられた。咲洲運河の環境改善手法を提案した.運河内に取水される海水に含まれる栄養塩の量を減らすために、取水口の水深を下げることが妥当と考えられた.また,運河内の流速を上げて水中および底泥の撹乱を引き起こし、藻類の増殖を阻害することを目的に運河の浅水化を行い、流速および海水交換量の増大を図った.しかし浅水化によっては運河内の流速は顕著に増大せず、夏に浅水化を行うと底層の水温が上昇し過ぎるため動物の生息を阻害するおそれがあり、効果的でないと判断された.微細気泡を用いた底泥耕耘効果も併せて検討し、有機物量や底生藻類現存量に一定期間の改善効果が見られた.その他、大阪湾とその周辺域の人工干潟や自然干潟の窒素収支と動植物現存量について考察した。
純粋な淡蒼球-視床入力の記録と解析

淡蒼球内節(ENT)から視床VA-VL核の視床-皮質投射細胞(TC)へのシナプス入力について調べた。ネコをネンブタール麻酔下にENTと上小脳脚(BC)を刺激して誘発されるシナプス後電位(PSP)を細胞内記録した。TC細胞は大脳皮質運動野十字溝周辺の電気刺激により誘発される逆行性スパイクで同定した。ENTの刺激は単シナプス性抑制性PSP(IPSP)を、BCの刺激は単シナプス性興奮性PSP(EPSP)をTC細胞に誘発した。ENT入力を受ける全てのTC細胞はIPSPだけを受けていた。マッピング実験の結果、VA-VL核の前背側部のTC細胞は主にENT入力を受け、より後腹側部はBC入力を受けることが明らかになった。この結果はPHA-L標識実験の結果と一致する。約10%以下のTC細胞はENTとBCから収束性入力を受け、両投射領域の中間領域に局在していた。ENT入力を受けるTC細胞は6野に、BC入力を受けるTC細胞は4野と6野に主に投射していた。バイオサイチンの極微量近細胞外電気泳動投与で単一ENT細胞を標識すると、単一細胞は複数を軸索を持ち、視床以外の領域をも同時に神経支配していた。単一BC軸索終末はブドウの房状の構造を示し、ENT終末とは全く異なっていた。これらの結果は小脳と基底核からの出力は運動皮質に視床内の異なったチャネルを通って運ばれることを示唆している。更に、視床下核からTC細胞へは単シナプ性IPSPと2シナプス性IPSPが誘発された。2シナプス性IPSPは時間的促通とENTとの間に空間的促通を示し、ENT細胞を介して2シナプス性にTC細胞にIPSPを誘発したものと考えられた。単シナプス性IPSPはTC細胞に投射するENT細胞の脳幹に行く側枝が同時に刺激されたためと考えられた。随意運動の発現、遂行に重要な役割を演じる、大脳基底核の主な出力核である淡蒼球から視床への投射については単シナプス性の抑制であるという説と、興奮、叉は興奮一抑制性であるという説があり議論のあるとろである。これらの結論の相違は主に淡蒼球が内包で囲まれている為、電流滑走により純粋な淡蒼球一視床入力を記録することが難しいという問題に基づく。叉、小脳と淡蒼球入力を受ける視床一大脳投射(TC)細胞の視床内分布については、オートラジオグラフイ-法で、淡蒼球入力がVAに、小脳入力がVLに投射し、両入力はVMでは腹側と背側に分かれて投射しているという説と、両入力がVA-VLの異なった部位に投射し、淡蒼球入力はVMに投射するが、小脳入力はしないという説があり意見の一致を見ていない。両部位から入力を受けるTC細胞の大脳皮質内投射部位の相違の細胞内記録法での解析もない。本研究は、これらの未解決な問題を電気生理学的手法を用いてTC細胞から細胞内記録を行い、単一神経細胞レベルで結合関係を明らかにし、組織学的にもその結合関係や形態を明らかにすることにある。ネンブタール麻酔したネコの視床VA-VL領域にマトリックス状に記録電極を刺入し、視床細胞から細胞内記録をした後、大脳皮質運動野と前運動野に植えた多数の電極からの逆行性反応の有無により、TC細胞の同定と大脳皮質内投射部位を決め、淡蒼球と小脳核からの入力の有無を調べた。

淡蒼球を核の前後での刺激により、純粋な単シナプス性IPSPが記録され、小脳から単シナプス性EPSPと二シナプス性IPSPが記録された。次に淡蒼球と小脳からの入力をを受けるTC細胞の視床内局剤部位を再構築したところ、淡蒼球入力を植えるTC細胞は小型で視床VA最頭側の背内側部に局在し、前十字溝内側部に投射しており、小脳入力を受けるTC細胞は大型で視床VA-VLの尾側部に在り、十字溝周辺部に投射していた。淡蒼球にバイオサイチンを極微量注入して淡蒼球一視床投射線維を標識してその形態と軸索走行並びに終止形態を調べたところ、単一淡蒼球内節細胞は2-3本の軸索を持ち、複数の部位に投射していることが明らかになった。淡蒼球内節(ENT)から視床VA-VL核の視床-皮質投射細胞(TC)へのシナプス入力について調べた。ネコをネンブタール麻酔下にENTと上小脳脚(BC)を刺激して誘発されるシナプス後電位(PSP)を細胞内記録した。TC細胞は大脳皮質運動野十字溝周辺の電気刺激により誘発される逆行性スパイクで同定した。ENTの刺激は単シナプス性抑制性PSP(IPSP)を、BCの刺激は単シナプス性興奮性PSP(EPSP)をTC細胞に誘発した。ENT入力を受ける全てのTC細胞はIPSPだけを受けていた。マッピング実験の結果、VA-VL核の前背側部のTC細胞は主にENT入力を受け、より後腹側部はBC入力を受けることが明らかになった。この結果はPHA-L標識実験の結果と一致する。約10%以下のTC細胞はENTとBCから収束性入力を受け、両投射領域の中間領域に局在していた。ENT入力を受けるTC細胞は6野に、BC入力を受けるTC細胞は4野と6野に主に投射していた。バイオサイチンの極微最近細胞外電気泳動投与で単一ENT細胞を標識すると、単一細胞は複数を軸索を持ち、視床以外の領域をも同時に神経支配していた。単一BC軸索終末はブドウの房状の構造を示し、ENT終末とは全く異なっていた。これらの結果は小脳と基底核からの出力は運動皮質は視床内の異なったチャネルを通って運ばれることを示唆している。更に、視床下核からTC細胞へは単シナプ性IPSPと2シナプス性IPSPが誘発された。2シナプス性IPSPは時間的促通とENTとの間に空間的促通を示し、ENT細胞を介して2シナプス性にTC細胞にIPSPを誘発したものと考えられた。単シナプス性IPSPはTC細胞に投射するENT細胞の脳幹に行く側枝が同時に刺激されたためと考えられた。
アフリカツメガエル純系を用いた背部模様パターン形成の細胞・分子および理論的解析

一昨年度・昨年度と同様に,材料としてアフリカツメガエル純系(Xenopus laevis, JJ)とその近縁種で細胞マーカーをもち,多数の比較的大きな斑紋を持つ近交系(X. borealis, BB),およびJJとBBの第一代雑種(JB)を用いて模様パターン形成の解析実験を継続した.斑紋は成体型の皮膚が完成する変態後期に出現する.通常どおりの時間で変態した個体には比較的大きめのスポットが少数出現するが,変態が遅れたものでは変態までに要する時間に応じてスポットの大きさが小さくなり数も増加する.逆に変態を早めることにより,時間に応じてスポットの大きさが大きくなるとともに融合したりして数が減少することもわかった.JB個体ではJ系とB系の中間型の斑紋が形成される.斑紋は主に黒色素胞の拡がり具合で認知されるが,斑紋部分で数が少なく分布深度も深い黄色素胞,および斑紋部分にはほとんど存在しない虹色素胞の働きも無視できない.つまり,皮膚の中におけるこれらの細胞の3次元的分布およびその細胞質の拡がり具合が斑紋形成の基盤をなしている.これらの色素細胞の分布・分化運命,そして生理的状態を決めているものが,斑紋パターン形成を支配している要因であるといえる.斑紋形成を支配する要因の分布状態(プレパターン)は幼生atage56あたりで形成されたものが変態期に可視化されることがわかった.斑紋のプレパターンが出来上がる時期に筋肉層の表面に分布していた黒色素胞が真皮および表皮に移動して侵入する.プレパターンを支配すると考えられる筋肉層などからの働きかけの実体を探るための移植実験は継続中である.フラクタル解析を用いたコンピューターシミュレーションでは,斑紋によく似たパターンをつくり出すことに成功したが,磁性体形成の際のイジング・モデルの方がより適切であるという可能性が出てきたため,検討中である.一昨年度・昨年度と同様に,材料としてアフリカツメガエル純系(Xenopus laevis, JJ)とその近縁種で細胞マーカーをもち,多数の比較的大きな斑紋を持つ近交系(X. borealis, BB),およびJJとBBの第一代雑種(JB)を用いて模様パターン形成の解析実験を継続した.斑紋は成体型の皮膚が完成する変態後期に出現する.通常どおりの時間で変態した個体には比較的大きめのスポットが少数出現するが,変態が遅れたものでは変態までに要する時間に応じてスポットの大きさが小さくなり数も増加する.逆に変態を早めることにより,時間に応じてスポットの大きさが大きくなるとともに融合したりして数が減少することもわかった.JB個体ではJ系とB系の中間型の斑紋が形成される.斑紋は主に黒色素胞の拡がり具合で認知されるが,斑紋部分で数が少なく分布深度も深い黄色素胞,および斑紋部分にはほとんど存在しない虹色素胞の働きも無視できない.つまり,皮膚の中におけるこれらの細胞の3次元的分布およびその細胞質の拡がり具合が斑紋形成の基盤をなしている.これらの色素細胞の分布・分化運命,そして生理的状態を決めているものが,斑紋パターン形成を支配している要因であるといえる.斑紋形成を支配する要因の分布状態(プレパターン)は幼生atage56あたりで形成されたものが変態期に可視化されることがわかった.斑紋のプレパターンが出来上がる時期に筋肉層の表面に分布していた黒色素胞が真皮および表皮に移動して侵入する.プレパターンを支配すると考えられる筋肉層などからの働きかけの実体を探るための移植実験は継続中である.フラクタル解析を用いたコンピューターシミュレーションでは,斑紋によく似たパターンをつくり出すことに成功したが,磁性体形成の際のイジング・モデルの方がより適切であるという可能性が出てきたため,検討中である.アフリカツメガエル純系(J)成体の背中には比較的大きな斑紋(スポット)がある.背中の模様を構成する色素細胞を見ると,表皮には小さな,そして真皮には比較的大きな黒色素胞があり,真皮には金色の黄色素胞が分布している.スポットの部分とそうでない部分とでは,黄色素胞の分布密度に違いがあったが黒色素胞では差がなかった.しかし,黒色素胞の細胞の大きさすなわち色素の拡散度はスポットの部分で明らかに大きかった.つまり,スポットは黒色素胞の拡散度と黄色素胞数の差で形成されている.初期幼生の背中中央部には色素細胞は分布していない.変態期が近づくと背中全体に黒色素胞が密集して分布するようになるが,スポットは全く観察されない.これらの黒色素胞は,体側部に分布していたものが分裂しながら移動してくることが,移植による細胞追跡実験から明らかになった.スポットは変態終了間際になって出現するが,はじめは黒色素胞だけで形成されることがわかった.変態終了後,黄色素胞がスポットを避けるように出現し,成体型の色素パターンとなる.J系では大きなスポットが少数,近縁種B系では小さめのスポットが背中を隙間なく埋めるように分布するのに対して,雑種第一代JBでは中間のパターンで,半優勢的に遺伝することがわかった.パターン形成機構の解析のためJJ皮膚をJB宿主に移植した結果,若い幼生に移植した場合には変態後に現れる背中の模様のパターンは宿主JBタイプであったが、変態が始まった個体での移植では移植された皮膚が持つJJパターンが出現するようになった。このことは背中の模様

パターンは変態期に皮膚の下からの影響で皮膚に模様のプレパターンが描かれ,それが変態終了後になって目に見える形で発現してくることを示すと考えられる.今後の解析により背模様出現の分子・細胞学的メカニズムがいっそう明らかになることが期待される.昨年度と同様に、材料として大きな少数の斑紋からなる背模様を持つアフリカツメガエル純系(Xenopus laevis,JJ)とその近縁種で細胞マーカーをもち,多数の比較的大きな斑紋を持つ近交系(X.borealis,BB)、およびJJとBBの第一代雑種(JB)を用いて模様パターン形成の解析実験を継続した。JB個体ではJ系とB系の中間型の斑紋が形成される。受精から変態までの時間と斑紋パターンとの関係では、通常どおりの60日前後で変態した個体には比較的大きめのスポットが少数出現するが、変態が遅れたものでは変態までに要する時間に応じてスポットの大きさが小さくなるとともに数が増加する。このことは昨年すでに見い出していたが、今年度は飼育温度を若干上昇させることで変態を早めることにより、時間に応じてスポットの大きさが大きくなるとともに融合したりして数が減少することを見いだした。また、背中の斑紋パターンが出来上がる時期を決定するために、様々な発生段階の幼生での皮膚の回転実験を行ったところ、斑紋のプレパターンはstage56あたり形成されたものが変態期に可視化されることがわかった。プレパターンを支配すると考えられる筋肉層などからの働きかけの実体を探るための筋肉などの移植実験は、現在のところうまくいってない。色素細胞の移動の解析のためのJJ,JB間での部分皮膚キメラをつくる移植実験によって、斑紋のプレパターンが出来上がると考えられる幼生のstageに筋肉層の表面に分布していた黒色素胞が真皮および表皮に移動して侵入することがわかった。またフラクタル解析を用いたコンピューターシミュレーションでは、斑紋パターンによく似たパターンを作り出すことに成功したが、模様形成原理の推測にまでは至っていない。一昨年度・昨年度と同様に,材料としてアフリカツメガエル純系(Xenopus laevis,JJ)とその近縁種で細胞マーカーをもち,多数の比較的大きな斑紋を持つ近交系(X.borealis,BB),およびJJとBBの第一代雑種(JB)を用いて模様パターン形成の解析実験を継続した.斑紋は成体型の皮膚が完成する変態後期に出現する.通常どおりの時間で変態した個体には比較的大きめのスポットが少数出現するが,変態が遅れたものでは変態までに要する時間に応じてスポットの大きさが小さくなり数も増加する..逆に変態を早めることにより,時間に応じてスポットの大きさが大きくなるとともに融合したりして数が減少することもわかった.JB個体ではJ系とB系の中間型の斑紋が形成される.斑紋は主に黒色素胞の拡がり具合で認知されるが,斑紋部分で数が少なく分布深度も深い黄色素胞,および斑紋部分にはほとんど存在しない虹色素胞の働きも無視できない.つまり,皮膚の中におけるこれらの細胞の3次元的分布およびその細胞質の拡がり具合が斑紋形成の基盤をなしている.これら色素細胞の分布・分化運命,そして生理的状態を決めているものが,斑紋パターン形成を支配している要因であるといえる.斑紋形成を支配する要因の分布状態(プレパターン)は幼生stage56あたりで形成されたものが変態期に可視化されることがわかった.斑紋のプレパターンが出来上がる時期に筋肉層の表面に分布していた黒色素胞が真皮および表皮に移動して侵入する.
大腿部の骨・関節・筋肉の疾患の相互関係と効果的な予防法の解明

運動器疾患による要介護予防を目的とした大規模住民コホート研究において、高齢者の歩行能力に強く影響する大腿部の3疾患[大腿骨頚部骨粗鬆症、変形性股関節症、大腿四頭筋サルコペニア]の相互関係、合併に影響を及ぼす危険因子、合併による要介護の発生と予後への影響を解明することを目的とする。大規模住民調査を実施し、過去4回分の調査結果をリンケージし、縦断データベースを完成させ、縦断データベースの解析を行う。そして予後調査を実施し、大腿部の3疾患の合併により要介護の発生とその予後にどう影響するかを解明する。これにより要介護移行への効率的な予防方法につながり、高齢者の介護予防、QOLの増進に大きく貢献できる。
FRPボルトによるFRP部材のボルト接着併用接合の力学的挙動解明と設計思想の提案

平成30年度は,(1)FRPボルト多列接合二面せん断実験,(2)FRP接着接合実験,(3)FRPボルト接着併用接合二面せん断実験を実施した.FRPボルト接合実験では,ボルト軸力を導入することにより,終局支圧耐力が約60%向上することが明らかとなった.また,多列接合の支圧耐力は,1列接合の支圧耐力にボルト本数をかけることで算出できることを明らかにした.FRPボルトをボルト接合部耐力は,ステンレスボルトを用いた場合と同様に設計できるが,FRPボルトのせん断耐力が低いため,設計で考慮する必要がある.次に,FRP板の接着接合部実験では,ボルト接着併用接合と同じ寸法の供試体での接合部耐力を明らかにした.接着接合の剛性は,ボルト接合の剛性より大幅に大きくなることを明らかにした.また,接着接合部耐力はばらつきが大きく,1条件3体の供試体数では不十分であることが明らかとなった.ボルト接着併用接合実験では,併用接合の力学的挙動を明らかにした.併用接合は接着接合と同程度の高剛性を有している.初期剥離荷重はボルトの有無によって変化しないが,ボルト接合を併用することで,剥離の進行を抑え初期剥離後の耐力向上の効果があり,併用接合の終局剥離荷重(=終局耐力)は接着接合の1.52.5倍になった.また,接着剤が完全に剥離した後でも,ボルトによるせん断支圧接合で荷重を抵抗し,接着剥離後の終局荷重はボルト接合のみの終局荷重より平均して約20%大きくなった.本研究の成果より,FRPボルト接着併用接合の設計思想として,使用限界状態を接着接合の初期剥離とし,終局限界状態を接着接合の終局剥離破壊とする併用接合の設計思想を提案する.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は,(1)FRPボルトの静的強度試験と接合部実験に使用するボルトの選定,(2)FRP板の材料試験,(3)単ボルト二面せん断実験,(4)単ボルト接着併用二面せん断実験を実施した.まず,FRPボルトに関する市場調査の結果から,2社からM16のボルトを入手し,引張試験,せん断試験,トルク試験を実施した.得られた強度は各社が公表する測定値に対して90%120%の間で,保証値に対して最小でも170%の強度を有していた.また,2社のボルトを比較しても大きな差が見られず,そのうち1社のボルトを以降の接合部実験に採用した.また,接合部実験で使用するハンドレイアップGFRP板に対して,各種材料試験を実施し,ボルト接合部耐力を評価するのに必要な材料特性を得た.次に,Φ17mmのボルト孔を持つハンドレイアップGFRP母板および同じ形状を持つ板厚9mmのGFRP添接板2枚と,M16のFRPボルトを用いて,寸法パラメータ,母板の板厚,ボルト軸力の有無が異なるダブルラップ接合部供試体を作製し,強度実験を行った.その結果,それぞれの破壊モードを生じる寸法パラメータは,M16の鋼製ボルトを使用した場合と大きな差はなかった.しかし,終局時にはFRPボルトの曲げ変形が顕著にみられ,支圧とせん断耐力が,鋼製ボルトの場合と比較し数%減少する傾向が確認された.最後に,Φ18mmのボルト孔を持つ6.5mm厚の引抜成形GFRP板,M16のFRPボルトを用い,接着剤に高弾性と低弾性の2種類の接着剤を用いて,ダブルラップ接合部供試体を作製し,強度実験を行った.その結果,高弾性接着剤の供試体では,接着剤の剥離は生じず,FRPの層間剥離及びその後せん断破壊が生じた.低弾性接着剤の場合は,接着剤の剥離及びその後FRPのせん断破壊が生じた.接合部耐力は,高弾性接着剤の場合の方が高かったが,破壊が脆性的であった.平成28年度は,研究で使用するFRPボルトを選定し,その強度特性を把握した.また,FRPボルトを使用した単ボルト接合に関する強度実験を実施し,鋼製ボルトを使用した場合と比較して,FRPボルト接合の特徴を把握した.さらに,ボルト・接着併用接合について,接着剤の剛性が破壊モードや耐力に与える影響を確認した.当初計画で平成28年度に実施する予定の研究はすべて終了し,ボルト・接着併用接合について接着剤の影響を確認した項目は,当初の予定よりも進捗が早い状況である.平成29年度以降も,現在の研究体制で研究を実施していくことで,当初の研究計画を達成できると判断している.平成29年度は,(1)FRP単ボルト二面せん断実験,(2)FRPボルトトルク実験,(3)FRPボルトリラクセーション試験,(4)FRP単ボルト接着併用二面せん断実験,(5)FRPの損傷進展解析用いたボルト接合部の有限要素解析を実施した.まず,昨年度より実施しているFRP単ボルトに面せん断実験では,M16のFRPボルトの曲げ変形が見られたため,今年度はM20のFRPボルトを使用し,実験を実施した.その結果,FRPボルトの曲げ変形を抑制することができ,材料の支圧強度から予想される支圧耐力に対して10%以内の誤差の耐力が得られるようになった.次に,ボルトトルク実験では,M16のFRPボルトに対する締付トルクと導入軸力の関係を実験的に取得し,使用したM16のFRPボルトの場合トルク係数が約0.07であることを明らかにした.値に期待値に対して90%120%の間で,保証値に対して最小でも170%の強度を有していた.