hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宿主ゲノムへの挿入がない単一造血系遺伝病に対する安全な遺伝子治療法の開発

GFP遺伝子搭載rSeVにて遺伝子導入された移植骨髄より全血球系の再構築がなされることを報告していたが、半永久的な遺伝子導入蛋白の発現を維持するまでには至っていない。そこで、特に、rSeVの造血幹細胞の生体内での自己複製能に与える影響と関連して、体内での活性酸素種・Ca2+の動態を調べた。その結果、抗酸化剤にて活性酸素種を減少させるだけでは半永久的に導入遺伝子の発現を維持したまま長期生存は見られなかった。rSeVによる遺伝子導入骨髄造血幹細胞移植マウスの血中においてCa2+及び関連ホルモンの変化も確認された。rSeVにて導入した遺伝子の半永久的発現の維持においては、活性酸素種だけでなく、Ca2+の関連が示唆された。これまで、GFP遺伝子搭載rSeVにて遺伝子導入された移植骨髄より全血球系の再構築がなされることを報告しているが、半永久的な遺伝子導入蛋白の発現を維持するまでには至っていない。そこで、特に、rSeVの造血幹細胞の生体内での自己複製能に与える影響と関連して、体内での活性酸素種・Ca2+の動態を調べることで、遺伝子欠失型疾患への遺伝子補充療法への突破口を探索した。1rSeVの造血幹細胞(HSCs)に対する影響を調べる為、CaR、CXCR4、Tie-2、N-cadherin骨髄のnicheへの定着維持に必要と言われている種々の細胞表面蛋白群)の発現変化を検討したが、特に大きな変化は見られなかった。また、2rSeVにて遺伝子導入された骨髄細胞移植マウス血中のCa2+濃度、Caと関わって反応のあるホルモン分泌(PTH等)について検討したところ、血清中のCa2+濃度が一過性に低下し、その時期に合わせてCa2+と関連して変化のみられるホルモンであるPTHの上昇がみられた。3rSeVにて遺伝子導入された骨髄移植マウスにおいて、抗酸化剤を投与した場合血中の遺伝子発現の期間の変化を検討したところ血球系細胞において導入遺伝子発現の延長がみられた。しかし、その発現は移植後徐々に低下し、遺伝子発現の半永久的維持には至らなかった。また、GFP遺伝子搭載rSeVにて遺伝子導入したマウスES細胞を受精卵に挿入しトランスジェニックマウスを作成したところ、GFP発現を認めた個体は、出生後1日以内に死亡した。これらのことより、rSeVにて遺伝子導入造血幹細胞の胎児での肝臓での造血に異常がないことが分かったが、骨髄中のCa濃度の異常による出生後の骨髄での造血に何らかの影響をおよぼした可能性も考えられ、rSeVにて導入した遺伝子の半永久的発現の維持においてCa2+及び活性酸素種の関与の可能性を示唆している。そこで、特に、rSeVの造血幹細胞の生体内での自己複製能に与える影響と関連して、体内での活性酸素種・Ca2+の動態を調べることで、遺伝子欠失型疾患への遺伝子補充療法への突破口を探索している。当該年度においては、(1)rSeVの造血幹細胞(HSCs)に対する影響を調べる為、CaR、CXCR4、Tie-2、N-cadherin骨髄のnicheへの定着維持に必要と言われている種々の細胞表面蛋白群)の発現変化を検討したが、特に大きな変化は見られなかった。また、(2)rSeVにて遺伝子導入された骨髄細胞移植マウス血中のCa2+濃度、Caと関わって反応のあるホルモン分泌(PTH等)について検討したところ、血清中のCa2+濃度が一過性に低下し、その時期に合わせてCa2+と関連して変化のみられるホルモンであるPTHの上昇がみられた。(3)rSeVにて遺伝子導入された骨髄移植マウスにおいて、抗酸化剤を投与した場合血中の遺伝子発現の期間の変化を検討したところ血球系細胞において導入遺伝子発現の延長がみられた。これらのことは、rSeVにて導入した遺伝子の半永久的発現の維持においてCa2+及び活性酸素種が少なからず関係していることを示唆している。導入したレポーター遺伝子に依存した現象でないことの証明を目的とした、レポーター遺伝子(GFP)の影響を排除するために、IL-2Rγ欠損NOD/SCIDマウスにて、rSeVにてIL-2Rγ遺伝子導入した自家骨髄移植の系で、半永久的遺伝子発現の維持が可能であるかの評価に関して、マウスの成育不良のため検討が若干遅れているものの、rSeV遺伝子導入骨髄移植マウスにおける活性酸素種及びCa2+変化に関する結果は概ね得られている。

今後の本研究課題の推進に関しては、概ね順調であるが、動物実験を用いた検討、特にトランスジェニックマウスの作製に留意する必要がある。その作製のため、必要な技術習得を準備推進している。また、これまでの結果をふまえ、rSeVを用いた遺伝子導入骨髄移植によいて、半永久的な遺伝子導入蛋白の発現を維持する方法を開発する。特に関係が示唆された複数の原因を取り除く方法を検討する。rSeV-GFPを用いた遺伝子導入ES細胞の受精卵へ挿入によるトランスジェニックマウス作成のため、細胞培養及びマウス育成費用として使用する予定である。また、昨年度に引き続きIL-2Rγ欠損NOD/SCIDマウスへの、rSeVにてIL-2Rγ遺伝子導入した自家骨髄移植の系における、細胞表面解析用FACS抗体及び試薬、IL-2Rγと関連したサイトカイン(IL-2,4,7,9,15,21)評価用のELISAkit等費用として使用する。また、発展する分野の様々な新しい知見と技術等習得のため、国内外の学会等へ出席するために経費を使用の予定である。
ファブリー病治療における活性型 ビタミンDの可能性～オートファジーの観点から～

・実施内容1. GLA KOとG3S Tgを交配した有症状ファブリーモデルマウスを作製し、25-30週齢で蛋白尿を呈することを確認した。電顕でZebrabodyの蓄積は糸球体より尿細管に多く、ポドサイトの癒合は軽度であることを確認した。また、このマウスは野生型に比して、尿細管マーカーであるメガリンの染色性の低下と遺伝子レベルでの発現の低下を認めた。また、p62染色によりオートファジー活性を検討した。2.ファブリーモデルマウスに酵素補充+活性型ビタミンD投与の検討を行い、尿蛋白の減少効果を確認した。ただし25-30週では腎障害が軽微であるため、治療効果の検討には長期間での観察が必要と考え、現在観察期間を延長した検討を進めている。・研究活動の成果活性型ビタミンDはZebra bodyの蓄積により障害された尿細管のリソソームの機能を改善することにより、たんぱく尿を減少する可能性がある。その機序として、メガリン、キュビリンといった冊子縁に発現している膜蛋白の関与が示唆された。また、リソソームの主要な制御因子であるTFEBもファブリー病で変化していることを確認していることから、これらの因子に着目して、ファブリー病における活性型ビタミンDの腎保護効果について検討を進めていく。具体的には、確立したモデルから培養尿細管細胞を樹立し、この培養細胞を用いて、活性型ビタミンDがファブリー病において作用するメカニズムを解明していく。これらの結果より、ファブリー病の腎障害改善薬として活性型ビタミンD製剤が臨床的に応用される可能性がある。現在、研究に必要なマウス;ヒトのGb3合成酵素を過剰発現させたマウス(G3S Tgマウス)とGLA KOを交配して作成した有症状モデルマウス、GFP-LC3トランスジェニックマウスとファブリー病マウスを交配して作成するオートファジーフラックスを可視化できるファブリー病マウス、ビタミンD活性化に必須の1α水酸化酵素欠損マウス(CYP27B1 KOマウス)とGLA KOマウスと掛け合わせたマウス(CYP27B1/GLA DKOマウス)などを作成している途中である。有症状モデルマウスはほぼ確立しつつあり、有症状モデルマウスは歩行異常や皮膚に異常が各出現することを確認した。今後は臓器へのGB3の蓄積や腎障害の程度を評価する予定である。モデルマウスの確立に時間を要するため、活性型ビタミンDがリソソームに及ぼす影響に関する検討を並行して進めることとした。予備実験にて活性型ビタミンDがリソソーム形態を変化させることは示しているが、その機序としてリソソームの主要な制御因子であるTFEBに着目し、GLA KOマウスおよびファブリー病患者から採取した皮膚線維芽細胞に活性型ビタミンDを投与しTFEBの動態に及ぼす変化について評価を行った。GLA KOマウスに活性型ビタミンDを投与すると、TFEBが核内へ移行することを免疫染色にて確認した。また、ファブリー病患者の皮膚線維芽細胞に活性型ビタミンDを投与し、細胞を細胞質と核に分離し各々のTFEBの発現を評価したところ、一定濃度の活性型ビタミンDを投与すると核分画内のTFEBの発現量が増加することが示された。今後は有症状マウスモデルマウスを用いて活性型ビタミンDの腎障害に及ぼす影響についてさらに検討を進めていく予定である。主にモデルマウスの作成が遅れている。その理由として有症状モデルマウスの作成に必要なヒトのGb3合成酵素を過剰発現させたマウス(G3S Tgマウス)を他の施設から移動する際に受精卵の状態が悪くうまく胚移植を行えなかった点が挙げられる。新しい受精卵を作成するために3か月程度の期間を要した。また、CYP27B1 KOマウスを飼育していた飼育室に問題が生じたため、マウスを他の部屋に移動する必要があった。マウスの飼育室間の移動には胚移植による移動が必要となったため、この作業に2か月の時間を要した。以上のようにモデルマウス作成の過程で問題が生じたため、本研究において全体的な遅れが生じた。現在のところ、マウスの作成は順調に進んでおり、予定通りモデルマウスを用いた検討を行っていく方針である。

また、リソソームの主要な制御因子であるTFEBもファブリー病で変化していることを確認していることから、これらの因子に着目して、ファブリー病における活性型ビタミンDの腎保護効果について検討を進めていく。具体的には、確立したモデルから培養尿細管細胞を樹立し、この培養細胞を用いて、活性型ビタミンDがファブリー病において作用するメカニズムを解明していく。これらの結果より、ファブリー病の腎障害改善薬として活性型ビタミンD製剤が臨床的に応用される可能性がある。主にマウスを用いた検討を行っていく。有症状モデルマウスに活性型ビタミンDを投与し、腎機能維持や抗蛋白尿効果に作用するか確認を行う。またビタミンD活性化に必須のCYP27B1が欠損したCYP27B1 KOマウスをGLA KOマウスと掛け合わせ、蛋白尿が増加するか検討を行うことで、ファブリー病における活性型ビタミンDの抗蛋白尿効果を証明することが出来る。マウスで活性型ビタミンDの効果を確認した後に、その機序の検索を行う。蛋白尿に関与する糸球体および近位尿細管での活性型ビタミンDの作用について、ミトコンドリアやリソソームなどの細胞内小器官への影響を評価を行う。研究が予測通りの結果でない部分があり、その原因究明のため進歩が当初予定より遅れている。そのため次年度使用額が生じている。
電波空間情報データ・マイニングにおける無線システム検出

本研究では、無線信号に応じて適切な無線システムを起動させるため、無線通信の信号を含む周波数帯域を量子化し信号の含まれる周波数軸・時間軸の領域の特定とデータの蓄積利用に関する課題に取り組んだ。無線信号を広帯域から発見するスペクトルセンシングを高速かつ高精度に実現する手法、機械学習を用いて無線規格を判別する手法、電波の特性を利用して効率よくデータを保存する手法について論じ、関連する研究成果により、査読付き論文5編、国際会議プロシーディングス9件の採録および発表できた。本研究では、無線信号を含む周波数帯域を量子化したデータである電波空間情報を対象とするデータ・マイニングとして、データ取得時に稼働していた無線システムを自動的に検出することを目的とする。電波空間情報チャンクの検出に関する課題として、不安定で未知となる自立給電型ワイヤレスセンサの送信周波数を広帯域から発見すること電波空間情報に含まれる無線信号を適切に判別することに、電波空間情報の記録に関する課題として、電波空間情報の蓄積利用を可能にするため高速保存を実現することに取り組んだ。電波空間情報に信号が含まれる無線信号を検出し適切な無線システムを起動するためには、電波空間情報から無線信号を含む領域を検出すること、無線信号を含む電波空間情報を発見し、受信するのに適切な無線システムを判別することが必要となる。無線システムへの周波数帯域の割り当て情報を事前に知りえない前提条件で、帯域幅を動的変化させながら広帯域をスペクトラムセンシングし、同時に見逃し率を見積りながら高速に無線信号を含む領域を検出する技術を開発した。この成果は、IEEE PIcom2013に発表済みである。また、無線信号を含む電波空間情報から中心周波数、発振間隔、および、スペクトル幅のスペクトログラムを特徴量として無線システムを判別する手法を開発した。この手法では従来の代表的手法で判別ができなかった重畳する信号を判別することができる。電波空間情報の蓄積利用を可能にするため、可逆圧縮技術の効果と課題について検討した。良好な圧縮率を得るには圧縮する電波空間情報のファイルサイズに適切なサイズがあること、圧縮率は電波空間情報に含まれる信号の割合と関係することを明らかにした。この成果の一部を信学ソ大に発表済みである。電波空間情報チャンクの検出に関する課題として、広帯域に広がる信号から高速度・高精度で中心周波数を検出する手法を提案し、解析的に評価した。送信信号の変動や送信信号に関する知識が受信側にない場合のブラインドスペクトルセンシング技術を対象に、動的に周波数スパンを信号のサイズにあわせ、単一の広帯域信号から単一のピークを検出する手法を提案した。解析的な評価より広帯域の信号においては先行研究より高速度・高精度で中心周波数の推定を行えることを確認した。なおこれらの成果は、電子情報通信学会論文誌(JB)へ採録決定済みである。電波空間情報の利用技術に関係する課題として、電波空間情報のストリーム配信に加えて蓄積利用を可能にするためファイルシステムレベルの圧縮技術の効果について検討した。なおこれらの成果の一部を電子情報通信学会ソサイエティ大会に発表済みであり、報告対象の期間後にIEEE Mobile Cloudへ採録され発表済みである。本研究では、無線信号を含む周波数帯域を量子化データである電波空間情報を対象とするデータ・マイニングとして、データ取得時に稼働していた無線システムを自動的に検出することを目的とした。本目的を達成するための主要な研究課題として、電波空間情報チャンクの検出に関する課題および電波空間情報の利用技術に関係する課題に注力して研究を進めた。電波空間情報チャンクの検出に関する課題として、広帯域信号を高速度・高精度で検出する手法を提案し、解析的に評価した。具体的には、動的に周波数スパンを信号のサイズにあわせ、単一の広帯域信号から単一のピークを検出する手法を提案し、解析的な評価より広帯域の信号においては先行研究より高速度・高精度で中心周波数の推定を行えることを確認した。この成果は電子情報通信学会論文誌(和文・通信)に掲載された。電波空間情報の利用技術に関係する課題として、電波空間情報のストリーム配信に加えて蓄積利用を可能にするためのファイルシステムレベルの圧縮技術の効果について検討した。良好な圧縮率を得るには圧縮する電波空間情報のファイルサイズに適切なサイズがあること、圧縮率は電波空間情報に含まれる信号の割合に関係することを明らかにした。この成果をIEEE Mobile Cloud 2015にて発表した。また、関連する成果として、先に述べた他に学術論文2編が掲載され、国際会議プロシーディングス5件の発表を行った。電波空間情報チャンクの検出に関する課題として、前年度までの研究で明確になったスペクトラムセンシング検出閾値の設定や探索

ビンより広帯域の信号の検出についての研究課題のうち、後者は論文誌への採録をなし得たものの前者についてはより有力な既存研究の存在が明らかになったため明確な優位性を示せなかった。電波空間情報の利用技術に関係する課題として、ストレージシステムに関する研究に注力しファイルシステムレベルでの圧縮効果のみならずコンテナ型仮想化による性能向上について国際会議採録等の成果が出たが、ストリームデータ処理基盤全体としての研究はできなかった。全体としては、当初の目標より達成できた部分とできなかった部分が混在するため、おおむね順調に推移とした。情報学電波空間情報チャンクの検出に関する課題として、多様な信号に対応するための特徴量定義の一般化とそれに合わせた判別器の開発に取り組む。電波空間情報の利用技術に関係する課題として、生データを記録しながら電波空間情報利用アプリケーションに有用なメタデータを作成するストリームデータ処理基盤とその課題に取り組む。解決が必要な技術課題は研究着手時点では明確でないため背景調査を基に研究課題の洗い出しを行った。システム実装を具体的に想定し、その主要な研究課題とその基礎的な検討結果については、計測制御学会学会誌に採録された。電波空間情報チャンクの検出に関して、電波空間情報サンプリング装置で量子化した電波空間情報から、帯域幅を動的変化させながら広帯域をスペクトラムセンシングし、同時に見逃し率を見積りながら高速に無線信号を含む領域を検出する技術を開発し国際会議に発表した。検出閾値の設定や探索ビンより広帯域の信号の検出に関しての課題が明確化した。次年度実施予定としていた電波空間情報チャンクのクラスタリングに関しては、ペクトログラムを特徴量として無線システムを判別する手法で一括して解決できた。電波空間情報の記録に関して、電波空間情報の蓄積利用を可能にするため、可逆圧縮技術の効果について知見を得たが、生データとメタデータを同時記録に関しては一部実現できなかった。平成26年度に、電波空間情報記録装置におけるデータ蓄積にログ収集ツールを使用する予定であったが必要な性能を達成できないことが判明した。そこで計画を変更し、ファイルシステムへの直接的なデータ蓄積とファイルシステムレベルでの圧縮の効果を確認する実験を行いその成果を国際会議において発表することとしたため、未使用額が生じた。電波空間情報チャンクの検出に関して、スペクトラムセンシングの検出閾値の自動設定、探索ビンより広帯域の信号の検出等の課題に取り組む。電波空間情報の記録に関して、検索クエリを具体的に検討し生データとメタデータの同時記録に取り組む。電波空間情報チャンクのクラスタリングに関しては、多様な信号に対応するための特徴量定義の一般化とそれに合わせた判別器の開発に取り組む。
亜臨界水と微生物の段階反応による農水産有機廃棄物脱重金属の分子機構と資源化

水産物の非可食部や農産物加工で排出される残渣には有用物質が多量に存在するものの,前者(水産廃棄物)には有害重金属が共存し,あるいは後者(農産廃棄物)中の有用物質の化学構造が強固であるために単一技術による資源化が困難であった.しかし,これらの農水産廃棄物を亜臨界と微生物によって段階的に処理したところ,前者に存在する有害重金属が除去されて飼肥料へ転換することが可能であり,また後者の強固な化学構造の崩壊がもたらされてバイオエタノール生産原料とすることが可能であった.水産物の非可食部や農産物加工で排出される残渣には有用物質が多量に存在するものの,前者(水産廃棄物)には有害重金属が共存し,あるいは後者(農産廃棄物)中の有用物質の化学構造が強固であるために単一技術による資源化が困難であった.しかし,これらの農水産廃棄物を亜臨界と微生物によって段階的に処理したところ,前者に存在する有害重金属が除去されて飼肥料へ転換することが可能であり,また後者の強固な化学構造の崩壊がもたらされてバイオエタノール生産原料とすることが可能であった.農水産直機廃棄物とには生理活性物質などの有用物質が高濃度で存在するものの,同時に多種多量の有害重金属が重金属結合タンパク質と強固に結合して存在し,さらに一部の重金属結合タンパク質は多糖類等で被覆されている.そのため高タンパク質分解微生物や高糖化活性を有する微生物のみの処理では重金属結合タンパク質とそれを被覆する多糖類の低分子化と脱重金属が不十分であり,従って資源としての有効利用が困難な状況にある.以上から,創出が比較的容易な亜臨界水を用いて重金属結合タンパク質及びそれを被覆する多糖類の低分子化と脱重金属を試みた.具体的には,フェリチンをモデル重金属結合タンパク質とし,またセルロース粉末あるいは可溶性澱粉をモデルタンパク質被覆多糖類として亜臨界水による最適低分子化処理条件を抽出した.電気炉並びに密閉反応管から成る回分的亜臨界水創出装置による処理の結果, 230°C(約3MPaの圧力に相当)で20分間処理するなら,モデル重金属結合タンパク質が低分子化されで重金属イオンが定量的に遊離し,またモデル多糖類は定量的に単糖類.二糖類及び三糖類に低分子化された。以上の成果から重金属結合タンパク質及び多糖類モデル化合物の亜臨界水処理による低分子化は,処理圧力と処理時間に依存する機構によると考察した.次いで同条件下において実際の農水産有機廃棄物(馬鈴薯澱搾滓:セルロース,ペクチン,及び澱粉質を主成分とする,ホタテガイ中腸腺;高濃度のタンパク質結合性カドミウムを含む)を処理したところ,多糖類とタンパク質が低分子化され脱重金属反応が進行するが,同時に過分解などの副次反応も進行した.以上から実際の農水産有機廃棄物の亜臨界水処理には副次反応を抑制する条件の抽出が必要と考察された.セルロースや不溶性澱粉などは,適当な亜臨界条件下で処理すると少糖類あるいは単糖類に糖化して可溶化することが知られている.他方,北海道に特徴的な馬鈴薯澱粉の製造に際しては,セルロースなどの繊維性多糖類を主成分とする搾汁残滓(製造残渣)が排出されることから,これらをモデル農産廃棄物とし,これを実験室規模で創出した亜臨界条件下(約5MPa,12MPa及び20MPaの圧力領域近傍)で処理した後に微生物(Saccharomyces cerevisiae)で発酵してエタノールに転換することを試み,併せて機器分析法によって処理に伴う分子挙動を調べた.その結果,製造残渣を亜臨界処理したところ,約5MPaから12MPa近傍の圧力領域において繊維性多糖類は全く単糖類へ糖化されず,また約20MPa近傍の圧力領域においては繊維性多糖類が呈色未知物質に変化し,いずれの亜臨界領域においてもエタノール発酵原料とならないことが明らかとなった.他方,これらのいずれの圧力領域において処理した残渣を原子吸光計によって測定したところ,亜鉛などの重金属類とリン酸などの無機塩類の遊離濃度が上昇していた.さらにこの標品をセルラーゼ等の酵素,あるいはAspergillus oryzaeなどのアミラーゼ分泌微生物で糖化すると,亜臨界未処理の残渣に比較して糖化が著しく進行し,さらにエタノール発酵における絶対生産量か大きく増加するとともに対糖モル収率も理論値に一致した.以上の結果は,authenticな繊維性多糖類と異なって実際の農産廃棄物においては重金属類や無機塩類の架橋効果によって繊維構造が化学的に強固となっていること,並びにこれらの強化因子は亜臨界処理によって遊離させることが可能であこと,さらに繊維構造強度低下の結果として資源への転換が可能でめることが示唆された.(1)平成21年度科学研究補助金による馬鈴薯澱粉製造残渣をモデル廃棄物とする研究成果に基づき、モミ殻、雑草(芝)、隈笹(Sasa reitchil)葉部をモデル農産廃棄物とする試験、あるいはホタテガイ中腸腺をモデル水産廃棄物とする試験を行い、亜臨界処理温度や処理時間が不十分な場合にはセルラーゼ活性を有する微生物処理あるいはプロテアーゼ活性を有する微生物処理を行っても低分子化は進行しないため脱重金属や資源化が困難であり、また過剰の亜臨界処理によっては脱重金属反応は進行するものの過分解反応による微生物活性阻害分子種が形成されることを明らかにした。

(2)以上からモデル農産廃棄物中の多糖類濃度に基づく処理温度と処理時間に関する要素(ファクター)を明らかにして処理条件を決定する関係式を導き、これに基づいて馬鈴薯澱粉製造残渣(固形分)、モミ殻、雑草、あるいは隈笹葉部を亜臨界処理した後、段階的にセルラーゼ活性を有する微生物で処理したところ、亜臨界処理あるいは微生物処理のみの単独処理に比較して低分子化と脱重金属は大幅に向上し、また酵母(Saccharomeces serevisiae)を発酵菌とする発酵試験においても対糖モル収率に合致するエタノールが生産された。(3)他方、ホタテガイ中腸腺をモデル廃棄物とする試験においては、上記(2)に示した要素と関係式に基づく亜臨界処理によって脱重金属反応は進行するものの、同時に未同定の含窒化合物が形成されてプロテアーゼ活性が阻害され、資源化が困難であることが明らかとなった。(4)他方、北海道沿岸で自生量の多いエゾノネジモク(Sargassum yezoense)をモデル未利用水産物として上記(2)に記載の要素と関係式に基づく亜臨界処理を行った後、段階的にセルラーゼ活性やカラギーナーゼ活性を有する微生物で処理したが、多種類の未同定分子種が形成され、またエタノール生産も対糖モル収率より大幅に低値であった。(5)この結果は、亜臨界処理における水産廃棄物と農産廃棄物の挙動が異なり、従って形成分子種も異なることを示唆するもものである。
ストレスセンサーIre1標的分子など核・サイトゾル蛋白質mRNAの膜局在

全真核生物に保存された小胞体ストレスセンサーであるIre1は、エンドリボヌクレアーゼ活性を有し、Hac1やXBP1といった転写因子mRNAをスプライシングにより成熟させ、小胞体ストレス応答を誘起する。本研究では、小胞体膜蛋白質であるIre1が細胞内で効率良くXBP1 mRNAにアクセス出来るメカニズムにアプローチした。従来の研究により、XBP1 mRNAは自身の翻訳が一旦停止し、XBP1 mRNA-新生ペプチド鎖-リボソーム複合体として小胞体膜に輸送されることが分かっている。この輸送メカニズムはこれまで不明であったが、本研究によりXBP1ペプチドがこの複合体を小胞体膜に誘うことが判明した。すなわち、XBP1ペプチドは、他のオルガネラ膜では無く、小胞体膜に特異的に親和性を有するのである。そして、時間依存的に小胞体膜から離れて核へと移行し、従来から知られていた様式で転写調節を行う。本研究では、小胞体膜上にXBP1ペプチド受容体が存在することを示唆するデータを得ることも出来た。一方、本研究では、Ire1の機能にも着目した研究も進めた。Ire1は小胞体ストレスに応じて活性化することが知られており、また、旧来は小胞体ストレスは小胞体内腔への変性タンパク質の蓄積と同一視されていた。そして、Ire1の小胞体内腔ドメインは変性タンパク質と会合する能力を有し、そのことがIre1による小胞体ストレス感知の本質である。しかし本研究では、変性タンパク質との会合能を失ったIre1変異体も膜脂質の異常を感知して活性化することが明らかとなった。すなわち、膜脂質ストレスは変性タンパク質蓄積とは別種の小胞体ストレスであり、両者は異なるメカニズムにより小胞体ストレスセンサーにより感知されるのである。動物細胞において、核内転写因子であるにも関わらず、XBP1をコードしているmRNAは小胞体膜に輸送される。これは、XBP1 mRNAが小胞体膜蛋白質Ire1依存的にスプライシングを受けて成熟するためである。本研究では、ほ乳動物のXBP1 mRNA、およびそれと同等の機能を有する出芽酵母Ire1が小胞体膜に集積するメカニズムの解明を進めた。XBP1蛋白質は膜との親和性があり、それを失わせるような変異を導入した場合、XBP1 mRNAの膜移行能も消失することが分かった。また、mRNA-リボゾーム翻訳反応複合体を解離させる薬剤(ピューロマイシン)で細胞を処理した場合も、XBP1 mRNAの膜移行は認められなくなった。このことから私は、XBP1 mRNAは翻訳反応の中間体として、XBP1新生ペプチド鎖が膜に局在することに依存して、膜に移行すると結論づけた。なお、このメカニズムが有効に機能するためには、XBP1 mRNAの翻訳が途中で一旦停止または減速して、XBP1 mRNA-リボゾーム翻訳反応複合体が安定的に存在できるのが好ましい。さらなる研究で私は、XBP1蛋白質とtRNAとの共有結合体を十分量検出することに成功した。このことは、XBP1 mRNAの翻訳の一旦停止を強く示唆するものである。XBP1遺伝子に変異を導入してXBP1 mRNAの翻訳一旦停止能を消失させたところ、XBP1蛋白質の膜への親和性は失われなかったが、XBP1 mRNAの膜移行能力は損なわれた。この結果は、前述のモデルを強く支持するものである。
自由曲面多層膜スーパーミラーによる中性子光学素子の開発

1.高Q平面多層膜スーパーミラーの開発:前年度から採用している反応性スパッタリング法によりNi単層ミラーの33.5倍の中性子全反射臨界角(33.5Q)を有するNi/Ti平面多層膜スーパーミラー(単層の膜厚分布:411100Å,全総数:5321006)を作成し,3Q,3.3Q,3.5Qスーパーミラーにおいて,それぞれ臨界角反射率85%,83%,75%を達成した.また,このような特性を有するミラーを安定に作成できる多層膜成膜システムを確立した.現段階で到達している臨界角反射率は世界最高値(それぞれ94%,93%,92%)の9080%程度ではあるが,実用化可能な水準に十分達しており,このようなミラーを曲面化することで曲面光学素子のより一層の高性能化あるいは小型化が可能になると期待される.2.曲面中性子光学素子の開発:前年度に製作した多重積層放物面型の熱中性子一次元収束素子を用いて,シリコン標準試料の中性子粉末回折実験を実施し,素子の導入によって回折ピークの中性子強度を2.3倍に増大させることに成功した.この実験結果は,中性子回折実験の精度向上や実験時間の短縮に直結する成果として,現在注目されている.ただし,素子の幾何学的構造に起因して回折ピーク像が複数個に分離する作用が不可避なことから,高分解能を要請する実験では回折ピークの分離を考慮したデータ解析手法を新たに確立するなどの工夫が必要である.本研究の成果によって,高Qスーパーミラーの光学素子への利用や曲面光学素子の存在・活用が広く認知されるようになり,また,このような光学素子が中性子実験に多大に貢献できることが明確に示された.1、高Q平面スーパーミラーの開発:報告者等の研究室で所有する多層膜スーパーミラー自動成膜システムを用いて,Ni単層ミラーの35倍の中性子全反射臨界角(35Q)を有し,積層数を4683856層,単層の厚さを29800Åまで変化させたNi/Ti多層膜スーパーミラーを製作し,日本原子力研究所に於いて波長8.8Åの冷中性子を用いた反射特性評価実験を行った.3Qミラー(534層)では,その臨界角において実用化可能な84%の反射率を得たが,4Qミラーでは468層のみがスーパーミラーとしての反射特性(臨界角反射率54%)を示し,630層以上積層したミラーでは臨界角以下の入射角での反射率を損なっていた.この傾向は積層数が多くなるほど顕著で,5Qミラー(3856層)では550層の多層膜ミラーとほぼ同等の実験結果を得たこれは,積層された膜の表面の凹凸(粗さ)が積層数の増加に従って拡大し,基板から500層以上の領域において多層膜が崩壊した構造が出現する為であることが透過型電子顕微鏡による断面撮像によって明らかになった.次年度は,このミラー界面の粗さを抑制する機構を装置に導入して,高Q平面ミラーの開発を行う.2,曲面ミラー素子の設計:曲面ミラーによる中性子光学素子の実現へ向けて,回転放物面型収束素子の設計を行ない,3Qスーパーミラーを仕様した場合の収束性能について計算シミュレーションによる評価を行った.ミラーの回転対称軸に対して最大2Q相当の分散角を有し,空間的に一様に飛来する波長8Åの冷中性子ビームについて,直径20mmのビームを直径10mmの範囲に収束させるとき,放物面の焦点位置1mm^2の領域を通過する中性子の数は,ミラーがない場合と比較して約5倍になることが示された.次年度は,この素子を製作して実験的に評価を行う予定である.1.高Q平面多層膜スーパーミラーの開発:Ni単層ミラーの3倍の中性子全反射臨界角(3Q)を有するNi/Ti平面多層膜スーパーミラー(単層膜厚分布:48800Å,全層数:532)を反応性スパッタリング法の導入によって作製し,その臨界角反射率を前年度に達成した84%から89%に向上させることに成功した.2.曲面中性子光学素子の開発:放物面を利用した中性子収束光学系の検討を行い,熱中性子を一次元的に収束するために薄型基板のスーパーミラーを放物面形状に多数枚並べて配置した多重積層放物面型一次元収束素子,および冷中性子を二次元的に収束するたに回転放物面形状の基板上にスーパーミラーを成膜した回転放物面型二次元収束素子を新規に提案・設計し,それらの製作ならびに特性評価実験を実施した.(1)多重積層放物面型素子:全長を1200mm,焦点距離を300mmに設定し,異なる曲率で同じ焦点を共有する2つの放物面の一部により3チャンネルの構成とした.波長1.8Å,分散角10mrad以下,半値全幅20mm(高さ60mm)の中性子ビームを入射したとき,焦点位置において半値全幅は4.4mmに収束され,ミラー導入前と比較して幅10mm,5mm,1mmの領域で,それぞれ1.6倍,2.5倍,3.3倍のビーム強度を達成した.この結果はモンテカルロシミュレーションによる計算結果とよく合致していた.(2)回転放物面型素子:入射側口径20mm,出射側口径10mm,全長165mm,焦点距離55mmとした.波長9.5Å,分散角0.08mrad以下,直径20mmの中性子ビームを入射したとき,焦点近傍1平方mmの領域において6.9倍のビーム強度を達成した.

これは計算シミュレーションによって期待される強度(約50倍)の14%程度であった.1.高Q平面多層膜スーパーミラーの開発:前年度から採用している反応性スパッタリング法によりNi単層ミラーの33.5倍の中性子全反射臨界角(33.5Q)を有するNi/Ti平面多層膜スーパーミラー(単層の膜厚分布:411100Å,全総数:5321006)を作成し,3Q,3.3Q,3.5Qスーパーミラーにおいて,それぞれ臨界角反射率85%,83%,75%を達成した.また,このような特性を有するミラーを安定に作成できる多層膜成膜システムを確立した.現段階で到達している臨界角反射率は世界最高値(それぞれ94%,93%,92%)の9080%程度ではあるが,実用化可能な水準に十分達しており,このようなミラーを曲面化することで曲面光学素子のより一層の高性能化あるいは小型化が可能になると期待される.2.曲面中性子光学素子の開発:前年度に製作した多重積層放物面型の熱中性子一次元収束素子を用いて,シリコン標準試料の中性子粉末回折実験を実施し,素子の導入によって回折ピークの中性子強度を2.3倍に増大させることに成功した.この実験結果は,中性子回折実験の精度向上や実験時間の短縮に直結する成果として,現在注目されている.ただし,素子の幾何学的構造に起因して回折ピーク像が複数個に分離する作用が不可避なことから,高分解能を要請する実験では回折ピークの分離を考慮したデータ解析手法を新たに確立するなどの工夫が必要である.本研究の成果によって,高Qスーパーミラーの光学素子への利用や曲面光学素子の存在・活用が広く認知されるようになり,また,このような光学素子が中性子実験に多大に貢献できることが明確に示された.
心房利尿ペプチドを導入した自己心筋幹細胞を用いた心不全治療

心房利尿ホルモン(ANP)は心臓から分泌されるホルモンであり、合成ANPは心不全治療に使用される。しかしながらこの薬剤は静脈投与薬のみであるため長期使用は難しい。本研究はANPをヒト心房筋由来細胞に導入することにより、徐放的に効果を発揮させることを目的とした。心房筋由来細胞にANPを投与すると、通常酸素培養下では細胞増殖能が低下、成熟心筋は減少し、幹細胞の発現が上昇した。低酸素下では細胞死が抑制され線維化が減少し、また心筋や血管新生が誘導された。これらのことからANPは通常酸素では細胞を未分化の状態に保ち、低酸素においては心筋や血管に分化誘導させる方向に働くことが示唆された。本年度は投与する心筋幹細胞の準備を行った。文書による同意を得られた症例のうち、左心耳切除術を施行された患者の左心耳を使用した。得られた左心耳を20-30mg切り出し、これを約80-100の切片に細かく刻んだ。トリプシン処理ののちこれを10cmのディッシュ上で1か月間培養した。心筋幹細胞の質の検討のため1か月後に細胞を剥離、得られた細胞数をカウントするとともに、細胞の一部を用いてフローサイトメトリー解析を行った。GFP-conjugate c-Kit抗体を用いてc-Kit陽性細胞率を測定した。年齢・性別および疾患群によって組織採取を行い、患者背景の差異で使用する細胞にばらつきが生じるのか、もし生じるとすればどの程度なのかを検討した。結果、若年女性で細胞の増殖能が高かったもののc-Kit陽性細胞含有率は各群で差は見られなかったことか確認できた。次に、使用する細胞の質をなるべく均等にするため、術中に左心耳が大きく採取出来た症例から、心筋幹細胞培養を行った。多くの細胞を得るため初回培養がコンフルエントになった後さらにこれを2回継代、凍結保存した。現在はHANP遺伝子を導入すべくアデノウィルスベクターを作成し導入効率を確認している段階である。昨年度はヒト心房利尿ホルモン(ハンプ)を心筋幹細胞に遺伝子導入することにより、細胞にどのような変化が生じるかを検証した。心房心臓由来の培養細胞は初年度に準備が整っていたが、ハンプの遺伝子導入に難渋した。当初遺伝子導入に成功したと思われたPCR産物を電気泳動しバンドを確認したところ、得られたシークエンスは目的のものと異なっていた。そのため、導入に用いる試薬、プライマーや酵素、PCR条件を変更し、昨年度末にようやく目的遺伝子の導入に成功した。このように遺伝子導入に難渋したため、まずは合成タンパクであるハンプ製剤を用いて、プレリミナリーな実験を行うこととした。ヒト心房筋由来の培養細胞を用いて培地にハンプの合成タンパクを混入、濃度を1 x10^-9から1x10^-6まで振り、2週間まで培養、それぞれのタイムポイントにおいて細胞の増殖能および細胞の性質(分化、幹細胞性)にどのような影響を及ぼすかを検証した。これまでのところまだN数は少ないものの、細胞数はコントロールで1週間後で1.78倍であったのに対し、ハンプ濃度が1 x10^-9では2.00、1 x10^-7で1.56、1 x10^-6で1.87であった。また2週間後ではコントロール3.11に対し、2.87、2.78、3.00であり、いずれの群においても細胞増殖は順調に進行し、進行速度に有意差は得られなかった。一方で細胞のハンプ投与により細胞がコロニーを形成しやすくなる傾向があり、現在PCR法および免疫染色を行うことにより、細胞の性格付けを行っているところである。大動脈瘤は動脈硬化を主体とする慢性炎症であることが広く知られており、また近年では臓器の炎症が局所脂肪へも波及することが明らかにされている。大動脈周囲、特に腹部大動脈周囲には脂肪組織が豊富に存在するが、脂肪の炎症と大動脈の炎症(=動脈硬化)に及ぼす影響についての知見は少ない。本研究では大動脈瘤周囲の脂肪とその他の部位の脂肪を比較し、部位によりどのような差異があるかを検討した。開腹による大動脈瘤の手術症例、24例を対象とした。手術時に皮下脂肪および大動脈瘤周囲の脂肪、正常大動脈周囲の脂肪を採取しそれらを解析した。瘤周囲と皮下脂肪に含まれる炎症性サイトカインのうちIL-1βおよびIL-6は瘤周囲でやや高値であったが有意差はなかった。またその他の炎症性サイトカインの発現にも差は認めなかった。マクロファージ関連遺伝子の発現ではM2の割合が瘤周囲でやや高い傾向を認めた。その他線維化関連因子のbFGF, TGFファミリーや血管新生関連因子(VEGF、vWF)、さらにアポトーシス関連因子(Caspase3, 9)の発現にも差は認めなかった。しかしこれらを同一患者内で部位別に比較すると、瘤周囲は正常動脈周囲に比べアポトーシスが進行しており、血管新生因子が高値であった。またHIF1αの発現も上昇しており、血管新生因子はこれらによって誘導された可能性が考えられた。さらにアディポネクチンは正常大動脈周囲では皮下と発現は同等であったが、大動脈瘤周囲で発現が減少していた。これらの結果から、大動脈瘤周囲では炎症性サイトカインの発現は認めないものの、アポトーシスおよび血管新生が活性化されており、これらは慢性炎症の病態を反映しているものと考えられた。

しかしながらこの薬剤は静脈投与薬のみであるため長期使用は難しい。本研究はANPをヒト心房筋由来細胞に導入することにより、徐放的に効果を発揮させることを目的とした。心房筋由来細胞にANPを投与すると、通常酸素培養下では細胞増殖能が低下、成熟心筋は減少し、幹細胞の発現が上昇した。低酸素下では細胞死が抑制され線維化が減少し、また心筋や血管新生が誘導された。これらのことからANPは通常酸素では細胞を未分化の状態に保ち、低酸素においては心筋や血管に分化誘導させる方向に働くことが示唆された。本研究で使用する細胞は、すでに準備されており、導入する遺伝子もようやく確立されてきたため、当初の予定よりもやや遅延はしているものの、今後は順調に進行していくものと考えられる。心臓血管外科心筋由来培養細胞にリコンビナントのハンプを混入し、細胞の増殖能や分化能力にどのような影響を及ぼしているのかを検討する実験をさらに進める。また低酸素チャンバーを用いて培養細胞に対し低酸素ストレスを与え、同様に2群を比較ハンプ投与によりどの程度リモデリング(線維化)が抑制されるか、細胞の耐性に影響を与えるのかを検討する。同時にハンプ遺伝子のアデノウィルスベクターへの導入を進め、心筋幹細胞にハンプ遺伝子を導入し、同様の効果が得られるのか、導入効率はどの程度か、さらに導入された心筋幹細胞からハンプがどの程度分泌されるのか、心筋幹細胞の細胞の性質にどのよう内胸を及ぼすのかを検討する。これらのデータを基に、免疫抑制マウスに心筋梗塞を作成、ハンプ導入心筋幹細胞の細胞治療効果の検討を行う。まずは本研究で使用する細胞の培養が確立し、その細胞の性格づけが行えた。本研究では使用する細胞が一つの大きな軸であり、細胞培養方法が確立し、十分量の細胞がストックできたことから、概ね順調に進展していると考えている。研究がやや遅延した分、使用する実験薬剤が減少したため使用額に余剰が出てしまったため。得られた細胞にhANP遺伝子がきちんと導入されるのか、遺伝子導入によって細胞の分化や増殖能にどのように変化が生じるのか、さらに低酸素に対する耐性が生じるのかどうかなどをin vitroで検討する。その結果を踏まえて免疫抑制マウスを用いたin vivoの検討を行う予定である。予定通り、実験を遂行する
三次元風洞装置の開発と流体現象の検証

研究目的風洞実験を通した流体現象の観察・検証することにより、物体周りの流れ場の物理的な理解や把握をし、流体が物体に及ぼす影響や物体の空気力学上の問題点を考察することは極めて重要である。本研究は、流体現象を卓上で比較的簡易かつ分かりやすく行うことのできる三次元小型風洞装置を製作するとともに、この装置を用いて可視化実験及び風速分布等の計測を行い、細長放物体の抱える問題についての検証を行った。研究方法三次元小型風洞装置は、加工性の良いサイコウッド材を使用して製作し、熱線流速計を用いて性能試験を行い、吹出口の一様性及び乱流状態を判定した。模型は、細長放物体を想定したものをサイコウッド材にて製作し、支持装置を設けることにより、模型の迎角・高さを任意に設定できるものとした。支持装置に取り付けた模型を風洞吹出口下流側の測定部に設置し、迎角及びレイノルズ数を変化させ、スモークワイヤー法による可視化実験及び熱線流速計による流れ場の計測を行った。研究成果本研究で製作した三次元小型風洞装置の性能試験を行った結果、風洞吹出口の速度変動10%、乱れ強度0.6%程度であり、簡易的な風洞実験を行うにあたっては十分に実用できる結果が得られた。可視化実験において、模型背後に生じる剥離渦は大迎角になるにしたがい、左右非対称になり、α=65°を超えるとカルマン渦的な渦放出がおこることが分かった。また、熱線計測のr.m.s分布においても、α=65°を超えるとカルマン渦の軌跡を捉えることができ、これらの結果より、細長放物体は迎角が大になると空気力の影響を受けやすくなり不安定になることが分かった。以上のことより、細長放物体の抱える特有の現象について知見を得られた。また、この装置の特徴でもある持ち運びができるという点では、総重量10kg程度に収めることができ、教室や実験室等の場所を選ばない流体実験が可能となった。
シカの採食が森林植生に及ぼす不可逆的変化のプロセスの解明

シカによる森林への影響の初期段階では、胸高直径3cmの稚樹や小径木のみに影響が現れ、その影響レベルは食痕率によって推定できると考えられた。食痕は高さ50-150cmから上下の階層へ、嗜好性の高い樹種から他の樹種へと拡大し、採食ラインが形成されるプロセスが記録された。スズタケや稚樹が消失した後には、柵によってシカを排除することによって低木種は短期間で増加したが、高木、亜高木はすぐには回復できず、柵外の林内の前生稚樹の回復には非常に低いシカ密度にする必要があることが示唆された。2009年から2011年までの2年間に北海道内19地点において取得した稚樹数や稚樹の樹高成長に関する野外調査データと、2012年に集計された調査期間中のシカの生息状況に関する指標を用いて、シカの生息状況と稚樹の動態との関係を解析した。稚樹の樹高成長と小径木・稚樹の本数の増加率は、ライトセンサスによるシカ目撃数が多いほど低下し、積雪の多い空知地方よりも積雪の少ない胆振・日高地方で減少傾向が顕著であった。2009年に開始した、北海道新得町及び由仁町におけるシカの食痕調査を継続した。この調査では、シカが採食可能な地表から高さ2mまでの空間を高さ0.5mごとに分け、稚樹個体ごとに、高さごとの採食対象となる枝葉の有無及び食痕の有無を記録している。新得町の2箇所の調査区では、2013年春にアオダモ等に剥皮が多く発生し、稚樹本数も激減した。由仁町でも稚樹の減少傾向が続いていた。これらの結果から、シカの採食による林床植生の衰退過程のデータが得られた。奈良県・大台ヶ原に申請者らが1993年に設定した調査区(調査区の一部に2003年に防鹿柵設置)は、設定時には高密度にスズタケが生育していたが、1990年代後半にスズタケが枯死し、林床植生の状態が大きく変化されるとともに、シカによる剥皮等によって樹木が減少する過程と、スズタケの消失後、防鹿柵内において樹木が回復する過程が連続して記録されている。この調査区において、2013年秋に毎木調査を行った。柵内ではカマツカやリョウブなど一部の低木種の本数が回復し、1993年には記録されなかったタラノキやキハダが新たに出現した。しかし、スズタケの回復はほとんどみられず、高木、亜高木の樹種は本数の減少が続いていた。柵内の植生変化が一様でなかったことから、得られたデータを今後解析し、防鹿柵設置による植生回復過程のパターン化を試みる。2007年から調査を継続している北海道・由仁町の調査地において、胸高直径1cm以上の樹木の胸高直径階別本数の推移を集計したところ、胸高直径13cmの本数が激減したのに対して、310cmは微減、10cm以上ではほとんど変化がなかった。一方、奈良県・大台ヶ原では、1993年の調査区設定時に胸高直径5cm以下の樹木が少なく、すでにシカの影響を強く受けていたことが示唆された。その後の20年間に,樹皮食害等によって胸高直径10cm以下の樹木が大きく減少し、2003年以降に柵が設置された部分でも、その後の10年間で本数が回復したのはタラノキ、カマツカ、リョウブなど一部の低木種に限られた。柵外での20042013年のシカ密度の平均は3.5頭/km2であったが、小径木本数の回復はみられなかった。これらの結果から、シカによる森林への影響の初期段階では、胸高直径13cmの小径木あるいはそれ以下のサイズの稚樹のみに影響が現れるため、影響が認識されにくいこと、林内の前生稚樹の回復には非常に低いシカ密度にする必要性が示唆された。IUFRO2014(国際森林研究機関連合世界大会、アメリカ・ソルトレイクシティ)、日本哺乳類学会、日本森林学会において、それぞれシンポジウム等を開催して議論した結果から、シカの嗜好性が樹木の種によって異なることを適切に評価することが重要であると考えられた。北海道胆振、日高、空知地方において2年間調査された稚樹、小径木の本数や成長に関するデータについて、シカ生息状況に関する指標との関係を解析した。稚樹の樹高成長と小径木・稚樹の本数の増加率は、ライトセンサスによるシカ目撃数が多いほど低下した。稚樹の樹高成長や小径木・稚樹の本数の増加率は稚樹の食痕率と相関があった。シカの影響が顕著ではなかった北海道新得町及び由仁町の広葉樹二次林に調査区を設定し、稚樹、樹木の成長を継続調査した。また、高さ0200cmの空間を50cmごとに分け、シカの食痕の有無を記録した。シカの影響によって胸高直径3cm未満の本数が激減した。当初は50150cmの高さの食痕が多かったが、この層の枝葉の減少に伴って上下の階層の採食も多くなり、採食によって高さ200cm以下に枝葉を付ける稚樹・樹木が減少した。1993年に奈良県大台ヶ原に設定した調査区において、2013年に胸高直径2cm以上の樹木を調査した。調査区の一部には2003年に防鹿柵が設置された。柵内でも、柵設置後の10年間で本数が回復したのは一部の低木種に限られた。

スズタケの回復はほとんどみられず、高木、亜高木の樹種は本数の減少が続いていた。柵外での20042013年のシカ密度の平均は3.5頭/km2であったが、小径木本数の回復はみられなかった。以上の結果から、シカによる森林への影響の初期段階では、胸高直径3cmの稚樹や小径木のみに影響が現れ、その影響レベルは食痕率によって推定できると考えられた。食痕は高さ50150cmから上下の階層へ、嗜好性の高い樹種から他の樹種へと拡大し、採食ラインが形成されるプロセスが記録された。スズタケや稚樹が消失した後には、柵によってシカを排除することによって低木種は短期間で増加したが、高木、亜高木はすぐには回復できず、柵外の林内の前生稚樹の回復には非常に低いシカ密度にする必要があることが示唆された。シカによる森林への影響の初期段階では、胸高直径3cmの稚樹や小径木のみに影響が現れ、その影響レベルは食痕率によって推定できると考えられた。食痕は高さ50-150cmから上下の階層へ、嗜好性の高い樹種から他の樹種へと拡大し、採食ラインが形成されるプロセスが記録された。計画通り現地調査を実施し、継続調査によるデータを得るとともに、IUFRO2014(国際森林研究機関連合世界大会、アメリカ・ソルトレイクシティ)にて成果を報告し、海外の研究者と研究の方向性について議論することができた。また、日本哺乳類学会において「企画シンポジウム」、日本森林学会において「公募セッション」をそれぞれ主催し、国内の多数の研究者と議論しながら研究をすすめることができた。森林管理、野生動物管理、生物多様性保全、持続的林業シカの採食による稚樹への影響は、複数年にわたる採食によって稚樹が枯死したり、採食状況が年によって異なるなど、継続して調査を行う必要がある。そのため、森林におけるシカの採食特性と稚樹の反応について、調査を継続する。特に、シカの嗜好性が種によって異なることが、森林への影響にどのような影響をもたらすのかを検討する。これまでの現地調査で得られたデータを解析し、研究成果をIWMC2015(国際野生動物管理学術会議、札幌)にて報告するとともに、関連分野の研究者との議論を踏まえ、シカの影響による森林の衰退と、シカの排除による回復過程についてとりまとめる。計画通り現地調査を実施し、目的達成および次年度以降の継続調査実施のためのデータを得ることができた。調査用消耗品として既存のものが使用でき、更新の必要が生じなかったため、残額を次年度使用額とした。シカの採食による稚樹への影響は、複数年にわたる採食によって稚樹が枯死したり、採食状況が年によって異なるなど、継続して調査を行う必要がある。昨年度までの現地調査で得られたデータを解析し、シカの影響による森林の衰退と回復過程について、とりまとめる。北海道で2015年7月に開催される国際野生動物管理学術会議における発表準備及び海外の研究者とのエクスカーション費用として使用する。おおむね計画通りに使用したが、端数を次年度使用額とした。現地調査に必要な消耗品等の物品費として使用する。
コンクリートを超える圧縮強度を有する固化処理構造材の開発

本研究では固化材を加えた浚渫粘土を高圧で脱水することにより、コンクリートなどの構造材料の強度に匹敵する高強度な固化処理土を作製し、固化処理土の新たな可能性を拡大するのが目的である。本研究では、このような技術開発における問題点を把握し解決するため、以下の実験を行った。(1)高圧脱水固化法により作製した供試体の均質さ、および含有される水の効率的な排出方法を把握するため、供試体の含水比分布をはかり検証した。(2)強度をはかる指標として一軸圧縮試験を行った。(3)作製された供試体の耐久性をはかるため、スレーキング試験、乾湿繰返し吸水率試験、すりへり減量試験を行った。得られた研究実績をまとめると以下のようになる。1)高圧脱水時に固化材に加えてスラグを100%添加した場合、作製した供試体の含水比低減率および含水比分布幅が最も小さくなり、最善の改良効果を示した。2)初期状態の含水比を低下させることによって、高圧脱水後の供試体の含水比を低減する目的で浚渫土に添加物を加え、一軸圧縮試験を行い、強度変化を調べた。添加する物質は、産業副産物であるカキ殻と高炉水砕スラグ(以下:スラグ)、豊浦標準砂から選択した。事前に7日強度を比較したところ、カキ殻を60%添加した供試体はカキ殻が高圧により脆くなり添加しない場合より4割ほど一軸強度が低下し、また、スラグおよび豊浦標準砂を100%添加した場合はほぼ同じ8MPaとなり添加しない場合を上回った。3)スラグ添加による耐久性の改良をはかるため、岩の乾湿繰返し吸水率試験方法(KODAN 111)、岩のスレーキング率試験方法(KODANl10)およびすりへり減量試験(ASTM規準)および吸水膨張試験をそれぞれの基準に従って行った。吸水率はスラグ添加の有無によらず初期状態から変化しない。その結果、吸水膨張も起こらない。スレーキング率は、含水比が低く空隙が少ない場合ほど小さくなる。以上の結果より、スラグを添加することにより、すりへりに対する耐久性を増すことができる。1)固化処理土の高圧脱水特性固化処理土の研究の中で、固化が始まる前の脱水特性を詳細に調べた研究は少ない。今回のように、均一かつ高強度な強度を有する固化処理土を作製するさいには、固化材を混合した直後の固化処理土の圧縮特性および脱水特性を知る必要がある。そこで、本研究では、定ひずみ圧密試験を用いて、母材に固化材を混合した後に急速に加圧・脱水した時の圧密特性を評価した。2)高圧脱水用モールドの作製と高強度固化処理土の強度特性高強度な固化処理土を短時間で作製するさいには、固化作用が発揮される前に均一かつ短時間で脱水を行う必要がある。そこで供試体の全周面より排水可能であるモールドを作製する。開発したモールドの特徴として、試料の全面にポーラスメタルが設置してあり、効率よく余剰水を脱水することが可能である。作製した固化処理土の均一性および強度特性を知るために、作成後の含水比分布および一軸圧縮強度を測定した。その結果、どんな排水方法においてもセメント添加率が増すと、供試体の高さ方向および半径方向の含水比分布は均一になる傾向がある。また、脱水方法は周面ろ紙排水が含水比分布の均一化に適している。一軸圧縮強度に着目すると載荷応力を12MPaまで上げると、加圧脱水しない場合に比べ、養生日数7日で約16倍、養生日数28日で約8倍の一軸圧縮強さを得た。このように、高圧脱水固化は一軸強度の増加に有効である。