hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重金属循環における生物制御システム開発

本研究の目的はこれまでに探索された重金属特異反応生物を用いた重金属制御手法を開発すると共に重金属に対して耐性を有する植物の育成を行うことにある。そして、最終的には重金属循環における生物学的制御システムの開発を目指す。汚泥中のZn濃度は流水下水中のZn濃度および汚泥滞留時間に依存して変化した。この原因としてZn濃度およびSRTの変化に伴い細菌群集構造の変化が起こり、Zn蓄積能が異なる細菌相が形成されることが予想される呼吸鎖キノンプロファイルを検討した結果、Zn添加濃度の増加によって特にメナキノンMKー8(Hg)等が減少し、ユビキノンQー8が増加した。これから、Znストレスを受けやすい放線菌等のグラム陽性菌が減少し、<Proteo>___ーbacteriaのβあるいはrグル-プに属するグラム陰性菌がZn耐性が高いことが予想された。Cr^<6+>耐性菌<Enterobacter>___ー<cloacae>___ーHOー1を用いてCr^<6+>含有排水のCr^<6+>還元と有機物の同時処理を可能にするバイオリアクタ-システム開発を開始した。本年はCr^<6+>還元速度および増殖速度に対するCr^<6+>濃度および共存有機物濃度の影響を明らかにすると共に還元能力を維持しながら菌体増殖速度を大きくできる最適通気培養条件を検討した。植物の重金属耐性機構の1つにメタロチオネイン様物質の誘導が存在する。動物メタロチオネイン様抗体を用いて、植物蛋白抽出物中に動物様メタロチオネインの存在の有無を検討したところ、抗体と反応する蛋白質の存在を確認した。重金属耐性植物の作出を検討するため、Hg耐性遺伝子を植物に導入する実験を試みた。鉄酸化細菌のHg耐性遺伝子をカリフラワ-モザイクウィルスを利用してプロトプラストに導入した。現在、Hg耐性遺伝子が実際に植物体中に導入されたかどうか検討中である。
離床予測に向けた高密度体圧センシングを活用した離床前動作パターン分類

本研究は離床に関する動作の感知や分類について新たなセンシングアルゴリズムを導き出し、ベッド上の患者の動きを予測することでベッドからの転落を予防することが目的である。平成29年度の研究においては、ベッド上の動作を検知・分類することを目的として、圧力センサを用いて若年者・高齢者から動作のデータを取得し、様々な動きを表す特徴を抽出することで、機械的に動作を分類可能なアルゴリズムの制作を実施した。計測機器としてはベッドの4脚下に設置するロードセルセンサからマットタイプの圧感知センサに変更を行った事で、身体の各パーツごとの動作を特徴に加えることが可能になった。その結果、分析可能な情報が増え、適中の精度が増加した。また、実際に若年者・高齢者の動作パターンを取得し、長時間臥床姿勢を保持した後の動作についても検討を行ない、機械学習によって高確率な動作の適中率を導き出した。平成30年度においては、実際に病院におけるベッド上での生活時間の長い患者に対してサンプリングしたデータについて、解析を行った。解析における機械学習の手法としては、Support Vector Machine(SVM)とRandom Forest(RF)の2種類の手法を用意し、比較を行った。患者の動作の同定については、看護師が記載した患者の起き上がるタイミング時間や従来から病棟で使用している離床感知センサがアラートしたタイミングの時間にデータの時間を合わせることで実施し、離床に関連した動作の特徴の検討を行なった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は離床感知・動作分類の新たなアルゴリズムを開発し、予測的に患者の動作を捉えることでベッドからの転落を予防することを目的として取り組んでいる。平成29年度の研究においては、健常者若年者・高齢者を対象とした動作分類のアルゴリズムの開発を主課題として研究を実施した。若年健常者を対象とした研究では、圧力センサを使用してベッド上で行われる動作についての動作データを取得し、その動きを表す特徴量に変換および機械学習を行う事で動作の分類可能性について検討を行った。データの取得に使用した圧力センサは、ベッド脚下4点に設置するロードセルタイプのセンサから、ベッドマットレス上に敷くタイプのマットタイプのセンサに変更し、データの取得を実施した。ロードセルタイプのセンサを用いたアルゴリズムでは、ベッド上の人物の重心移動軌跡をデータとして取得していたが、取得可能な情報量が少なく、マットタイプのセンサに変更することで詳細な身体部位ごとの変化を捉えることが可能となり、分類精度が増すことが考えられた。機械学習ではSupport Vector Machine(SVM), Random Forest(RF)の2種類の手法を適用し、各手法の特徴と計算された適中率に関して検討を行なった。また、健常高齢者においても若年健常者を対象としたものと同様の実験を行ない、さらに療養環境でよく見られるヘッドアップに関連した3種類の姿勢を分類に加え、分類の精度に与える年齢の影響を検討した。一方で、一定時間以上寝た状態から自身の意思で起き上がって離床するまでのデータを取得し、離床に至るまでの一連の動作を特徴ごとに検討かつ分類することで、離床前の動作の特徴を抽出した。動作分類・予測のアルゴリズム開発に関して、計画から実装まで計画通りに進行しているため。平成29年度は健常者若年者・高齢者を対象とした動作分類のアルゴリズムの開発を主課題として研究を実施してきたため、平成30年度においては臨床にフィールドを置いた調査研究を主課題として実施することを検討している。
ＰＤＩファミリー酵素による酸化的フォールディング中間体の認識機構とその生理的意義

小胞体には20種類以上ものPDIファミリータンパク質が存在し、それぞれが機能を分担することで小胞体中での酸化的フォールディングが効率よく進行すると考えられている。PDIは形や大きさ、ジスルフィド結合の本数が違う基質フォールディング中間体に働きかけることで、複数の基質に天然型ジスルフィド結合を導入することが知られるが、その分子認識における作用機序は明らかでない。そこで、PDIのX線小角散乱実験を行った結果、PDIの散乱プロファイルは結晶構造から見積もられた散乱プロファイルと一致せず、溶液構造は結晶構造と異なるドメイン配向をもつ可能性を示した。そこで高速AFMによるPDIの1分子動態解析を行った結果、酸化還元状態および基質の結合に依存したPDIの構造制御機構が明らかとなった。すなわち、酸化型のPDIは還元型に比べドメイン間の揺らぎが大きく、この揺らぎを利用してPDIが基質のフォールディングステージに応じて効率よく基質を捕獲し基質にジスルフィド結合を導入することが考えられる。興味深いことに数種のアンフォールド基質存在下において、PDIは基質のフォールディング状態を識別し、アンフォールド状態の基質が存在する時のみ二量体を形成することが本観測により初めて示された。これはPDIが単量体と二量体あるいはそれ以上の会合体の形成と解離を繰り返しており、PDI会合体が形成する空洞の疎水的かつジスルフィド交換反応性に富む環境において、効率的に多様な基質のフォールディングが促進されていると考える。動的光散乱から、変性基質存在下でPDIは二量体あるいはそれ以上の会合体を形成する一方、folded基質存在下でPDIは単量体であることから、PDIは基質のフォールディング状態をセンスし会合することがわかった。これは構造や機能が異なる複数の基質を認識するPDIの機能的役割と構造に関する全く新しい概念である。27年度が最終年度であるため、記入しない。我々は新規に見つかったPDI酸化酵素peroxiredoxin-4 (Prx4)を介したジスルフィド結合導入経路の同定と機能的役割の解明を目的として研究を進めた。その結果、Ero1はPDIを特異的に酸化するのに対し、Prx4はPDIファミリータンパク質のうちERp46とP5の酸化に特化した酸化酵素であることを明らかにした。これら異なる複数の酸化経路は、協同的かつ相乗的に酸化的フォールディングを促進することも明らかにした。さらにP5のチオレドキシンドメイン(Trx)とPrx4の活性部位システインを含むC末端tail領域の複合体の結晶構造によりPrx4によるチオレドキシンドメイン認識の詳細な分子機構が解明された(Scientific Reports 2013)。ERp46は3つのTrxから成るが、このうちTrx1, Trx2のX線結晶構造をそれぞれ2.5Å, 0.95Åの分解能で決定し、X線小角散乱法によりERp46の全長構造のモデリングを行った結果、ERp46は他PDIファミリータンパク質にはみられない新規な「開いたV字構造」をとっていることが明らかにした。系統的な機能解析により、Prx4-ERp46経路は酸化的フォールディング初期におけるジスルフィド結合導入のステップを促進するのに対し、Ero1-PDI経路は酸化的フォールディング後期における中間状態から最終天然状態への移行ステップを促進することを見い出した。ERp46とPDIの異なる構造と機能的役割が明らかとなった(Structure 2014)。内分泌撹乱物質であるビスフェノールA(BPA)が小胞体における複数のジスルフィド結合形成経路の中でEro1-PDI経路のみを選択的に阻害するということを系統的な機能解析によって明らかにし、J. Biol. Chem.に採択された。さらにPDIを酸化する酵素Ero1の生理活性発現について、これまでにEro1内4つのregulatoryシステインによって厳密に活性が制御されていることがわかっているが、他にも11個のシステインを持っており、それらが機能に影響を及ぼしているか不明であった。今回Ero1がPDIを酸化する過程においてCys208/Cys241ジスルフィド結合が還元されることをSDS-PAGEや質量分析によって発見し、Cys208/Cys241ジスルフィド結合欠損Ero1変異体は野生型よりも高いPDI酸化活性を示した。実際、このEro1変異体を過剰発現させた細胞は、小胞体内で過剰の過酸化水素を蓄積するため、増殖速度や生存率共に大きく減少した。以上の結果よりEro1のCys208/Cys241による新規生理活性制御機構を解明し、小胞体における酸化還元環境の恒常性維持機構に関する重要な知見を得、Free Radic Biol Med.に採択された。また他にFree Radic Biol Med.、生物物理誌、実験医学、Current Protocals in Protein Scienceの総説の依頼を受け執筆した。さらに翌年度以降の実験計画として、高速AFMを用いたPDIによるフォールディング中間体の認識機構の解明を進めており、現在研究途中ではあるが国際会議の発表においてポスター賞を受賞するなど高い評価を受けており、翌年度中に国際一流誌に投稿する予定である。

そこで、PDIのX線小角散乱実験を行った結果、PDIの散乱プロファイルは結晶構造から見積もられた散乱プロファイルと一致せず、溶液構造は結晶構造と異なるドメイン配向をもつ可能性を示した。そこで高速AFMによるPDIの1分子動態解析を行った結果、酸化還元状態および基質の結合に依存したPDIの構造制御機構が明らかとなった。すなわち、酸化型のPDIは還元型に比べドメイン間の揺らぎが大きく、この揺らぎを利用してPDIが基質のフォールディングステージに応じて効率よく基質を捕獲し基質にジスルフィド結合を導入することが考えられる。興味深いことに数種のアンフォールド基質存在下において、PDIは基質のフォールディング状態を識別し、アンフォールド状態の基質が存在する時のみ二量体を形成することが本観測により初めて示された。これはPDIが単量体と二量体あるいはそれ以上の会合体の形成と解離を繰り返しており、PDI会合体が形成する空洞の疎水的かつジスルフィド交換反応性に富む環境において、効率的に多様な基質のフォールディングが促進されていると考える。動的光散乱から、変性基質存在下でPDIは二量体あるいはそれ以上の会合体を形成する一方、folded基質存在下でPDIは単量体であることから、PDIは基質のフォールディング状態をセンスし会合することがわかった。これは構造や機能が異なる複数の基質を認識するPDIの機能的役割と構造に関する全く新しい概念である。酸化的フォールディングを触媒し、小胞体に存在する酵素群の機能や構造解析により、当該分野における多くの知見の獲得に至った。その成果として、原著論文3報(そのうち申請者がファーストオーサーとして2報)、英文総説3報(そのうち申請者がファーストオーサーとして2報)、和文総説2報としてまとめた。現在までに得られた新たな知見を基に、更に小胞体に存在する酵素群の機能や構造の解明が期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。PDIによる基質のフォールディング中間状態の認識について、当初NMR解析を主軸に進めていく予定であったが、基質の各アミノ酸残基の帰属が困難であったため、現在X線小角散乱法や高速AFMを用いた、1分子情報や溶液構造情報の取得を進めている。その結果として、PDIがフォールディングを触媒すると考えられる高速AFM画像の取得につながっており、生化学的手法の追加情報を基に、本年度中に国際一流誌に投稿予定である。従って、当初のアプローチとは違うが、本申請目的である「PDIによる基質のフォールディング中間状態の認識」に関する知見取得や申請内容の遂行には全く問題ないと考える。Prx4がPDIファミリーの1つであるP5やERp46を選択的に酸化することを明らかにし、小胞体における複雑なジスルフィドネットワークの一端を解明した(Scientific Reports 2013)。ERp46の構造情報を得ることに成功し、PDIとの機能や構造の違いを明らかにし、ERp46によるジスルフィド導入機構を提唱するに至った(Structure 2014)。これら成果は本申請の年次計画より早い段階で成果報告に繋がっており、区分2の選択とした。
ソマトスタチンによる抗腫瘍効果の分子機構に関する研究

ソマトスタチンにより腫瘍の増殖が抑制されることが明らかとなっているがその詳細な作用機序は未だ不明な点が多い。そこで本研究においては、5種類のソマトスタチン受容体遺伝子を利用して、ソマトスタチン受容体発現細胞株を樹立し、その細胞株を用いてそれぞれの受容体と共役する細胞内情報伝達系を明らかにする事によりソマトスタチンアナログによる腫瘍増殖抑制機構を解明する事を目的とした。まず、内分泌腫瘍において高頻度に発現の認められたSSTR1およびオクトレオチドに対して最も高親和性を有するSSTR2の2種類のソマトスタチン受容体遺伝子サブタイプをそれぞれ発現ベクター(pCMV6b)に組み込んだ。このプラスミドDNAをネオマイシン耐性遺伝子とともに、Chinese hamster ovary(CHO)細胞にリポフェクチンを用いてトランスフェクションし、G418を負荷することによりそれぞれ12個ずつの細胞株を得た。これらの24個の細胞株についてソマトスタチンとの結合実験を行い目的のソマトスタチン受容体を発現する細胞株を選別した。さらにソマトスタチン負荷時の細胞内cAMP濃度を測定することにより、ソマトスタチン受容体を大量にかつ機能的に発現する細胞株確立した(CHO-SSTR1)。またSSTR2発現細胞株についてはソマトスタチンとの結合は認められたが、cAMPの低下は認められなかった為、さらにGi1遺伝子を導入したところcAMPの低下が認められたため、この細胞株をCHO-SSTR2とした。このようにしてSSTR1およびSSTR2を発現する細胞株の樹立に成功した。この2つの細胞株にソマトスタチンを負荷しMTTアッセイを行った結果、MTT活性の低下は認められなかった。さらに現在ソマトスタチン負荷時のMAPキナーゼ活性を測定中である。
新規シアル酸含有糖鎖構造の生理的意義の解明

脳におけるN結合型糖鎖の重要性は糖転移酵素のノックアウトマウスの解析や先天性グリコシル化異常症候群の解析などから明らかである。しかし、どの糖鎖がどの蛋白質に修飾されているか、糖鎖結合分子は何かなど、N結合型糖鎖が関与する分子機構の知見は乏しい。本研究では、微量な試料からN結合型糖鎖を解析する手法を開発し、それを用いて、脳内新規シアル酸化N結合型糖鎖構造6-Sialyl-Lewis^c(Galβ1, 3[NeuAcα2, 6] GlcNAc-)を解析することで、脳機能における糖鎖が関与する新たな分子機構の解明を目指した。脳において糖蛋白質など糖鎖を有する分子は細胞表面や細胞外に存在し、神経系の発生やシナプス活性の調節、成人における脳損傷からの再生過程などにおいて重要な役割を果たしている。糖鎖構造は糖転移酵素の発現調整や基質特異性、神経系を含め各組織での分布などによって制御されている。ある特定の糖転移酵素を欠損したノックアウトマウスでは神経系の機能異常などが起こる。また、様々な臨床神経学的特徴を示す(N-結合型糖鎖の欠損により起こる)先天性グリコシル化異常症候群の解析から、神経系における糖鎖の重要性が高いことは明らかである。しかし、脳における糖蛋白質糖鎖の関与する分子機構は不明な点が多い。本研究では生化学的・細胞生物学的手法を用いて新規糖蛋白質糖鎖の生理機能の明らかにすることを目的とする。我々は大阪大学大学院の深瀬浩-教授ら及び名古屋大学の北島健教授らと共同研究を行い、合成した新規シアル酸含有N-結合型糖鎖と結合する新規分子の探索を行ったが、候補分子は得られなかった。現在、クラスター化した糖鎖を作製し、再度探索を試みている。我々が開発した微量な糖蛋白質糖鎖を解析できる方法を用いて、脳内シアル酸の結合様式を網羅的に解析した。結果は投稿準備中である。また、中枢神経や末梢神経のミエリンを精製し、ミエリンの糖鎖の網羅的解析を行った。HPLCを用いて多くのピークが検出できた。現在、質量分析などを用いて糖鎖構造を順次決定している。我々はN-結合型糖鎖解析過程でLewis X糖鎖構造の合成に関わる新規フコース転移酵素を見出した。この新規フコース転移酵素により合成される糖鎖構造を同定した。現在、この酵素の生理的意義を検討している。故に、平成21年度の研究計画はほぼ達成できたと考えている。本研究では新規糖蛋白質糖鎖の生理機能の明らかにすることを目的とする。我々は大阪大学大学院の深瀬浩一教授らと共同研究を行い、クラスター化された合成した新規シアル酸含有N-結合型糖鎖と結合する新規分子の探索を行っている。また、蛍光標識化したクラスター化合成糖鎖を用いて新規糖蛋白質糖鎖の局在を検討中である。また、中枢や末梢神経系の髄鞘の糖鎖の網羅的解析を行い、末梢神経系髄鞘に特徴的な数種類の硫酸化糖鎖の構造を決定した。末梢神経障害に関わる髄鞘糖蛋白質Myelin proteinzeroの糖鎖に着目し、その主要な数種類の構造を明らかにした。我々はN-結合型糖鎖解析過程でLewis X糖鎖構造の合成に関わる新規フコース転移酵素FUT10を見出した。マウス胎児脳においてFUT10がLewis X抗原と共発現していることを見出した。子宮内電気穿孔法を用いてFUT10がマウス胎児期における脳発達に重要な役割を担うことを明らかにした。故に、平成22年度の研究計画はほぼ達成できたと考えている。脳において糖蛋白質など糖鎖を有する分子は神経系の発生やシナプス活性の調節などにおいて重要な役割を果たす。また、先天性グリコシル化異常症候群の解析から、神経系における糖鎖の重要性が高いことは明らかである。

我々は微量な試料からのN結合型糖鎖の網羅的解析方法を確立し、この手法とSDS-PAGEを組み合わせて目的蛋白質に修飾されているN結合型糖鎖を解析する方法を確立した(Yoshimura et al.,Anal Biochem,2012)。本研究では新規糖蛋白質糖鎖の生理機能の明らかにすることを目的とした。どの糖蛋白質がこの新規シアル酸糖鎖を持つか検討した。マウス脳抽出液をSDS-PAGEで展開後にゲルを分割して、個々のゲルに新規シアル酸糖鎖が検出されるか検討し、5070kDaの蛋白質がこの糖鎖構造を持つことを突き止めた。また、大阪大学大学院の深瀬浩一教授らと共同研究を行い、蛍光標識化したクラスター化された合成した新規シアル酸含有N結合型糖鎖と結合する新規分子の細胞内局在の探索を行った。開発した糖鎖解析方法を用いて脳内シアル酸の結合様式を網羅的に解析した。結果は投稿準備中である。また、末梢神経障害に関わる髄鞘糖蛋白質POの糖鎖に着目し、その主要な糖鎖構造を明らかにした。ほ乳類動物種間におけるPOの糖鎖の比較解析も行った。N結合型糖鎖解析過程でLewis X糖鎖構造の合成に関わる新規フコシル基転移酵素FUT10を見出し、マウス胎児脳におけるFUT10の詳細な局在を明らかにした。局在している部位のみ取り出して糖鎖解析を行い、Lewis X糖鎖構造が発現していることを確認した。故に、平成23年度の研究計画はほぼ達成できたと考えている。
異なる照明下でも等色性を維持する顎顔面補綴材料の開発

ある照明のもとで完全にカラーマッチングがなされたとしても,異なる照明のもとでは異なる色に見えることがある.この現象はメタメリズムといわれ,顔面補綴の臨床においては大きな問題となっている.本研究では顔面補綴におけるメタメリズムの問題を解決するための基礎的な検討を行った.顔面補綴の色を決定する材料は,着色顔料と補綴基材(シリコーンラバー)である.まず,顔料の組み合わせによるメタメリズムの程度をCCMシステムを利用して検討した.その結果,white,black,red,blue,yellow,brownの6色の顔料から4色を選択してある被験者の皮膚色を調色した場合,1)white+yellow+red+brown,2)white+yellow+red+black,3)white+yellow+red+blueの組み合わせで標準光源のCのもとで等色する調色が可能であったが,電球光源のもとでは1.02.0,蛍光灯のもとでは1.43.0の色差が生ずることが判明した.この色差を小さくするためには分光分布の異なる多数の顔料について検索する必要があり,現在研究中である.また,同じ顔料組成の調色を行ったとしても,異なるシリコーン基材に用いた場合には異なる色に仕上がることがある.そのため,今回は顔面補綴に利用可能な5種類のシリコーンについて,調色における互換性を検討した.その結果,材料によって若干の色の違いが生ずるが,臨床的には対応可能な範囲内にあることが明らかになった.ある照明のもとで完全にカラーマッチングがなされたとしても,異なる照明のもとでは異なる色に見えることがある.この現象はメタメリズムといわれ,顔面補綴の臨床においては大きな問題となっている.本研究では顔面補綴におけるメタメリズムの問題を解決するための基礎的な検討を行った.顔面補綴の色を決定する材料は,着色顔料と補綴基材(シリコーンラバー)である.まず,顔料の組み合わせによるメタメリズムの程度をCCMシステムを利用して検討した.その結果,white,black,red,blue,yellow,brownの6色の顔料から4色を選択してある被験者の皮膚色を調色した場合,1)white+yellow+red+brown,2)white+yellow+red+black,3)white+yellow+red+blueの組み合わせで標準光源のCのもとで等色する調色が可能であったが,電球光源のもとでは1.02.0,蛍光灯のもとでは1.43.0の色差が生ずることが判明した.この色差を小さくするためには分光分布の異なる多数の顔料について検索する必要があり,現在研究中である.また,同じ顔料組成の調色を行ったとしても,異なるシリコーン基材に用いた場合には異なる色に仕上がることがある.そのため,今回は顔面補綴に利用可能な5種類のシリコーンについて,調色における互換性を検討した.その結果,材料によって若干の色の違いが生ずるが,臨床的には対応可能な範囲内にあることが明らかになった.
高等植物における光合成集光装置の環境応答機構の探索と解明

シロイヌナズナの核コード葉緑体タンパク質にトランスポゾンまたはT-DNAが挿入されたホモラインコレクションを用いて二次元クロロフィル蛍光解析を行い、光合成の環境応答機構に関与する遺伝子のスクリーニングを行った。その結果熱放散機構NPQが野生型植物体よりも大きくなる変異型植物体ラインを見いだした。原因遺伝子はタンパク質リン酸化酵素をコードしており、新規のNPQ機構に関与する因子であることが示唆された。今年度はシロイヌナズナの核コード葉緑体タンパク質にトランスポゾンまたはT-DNAが挿入されたタグラインである約1000ラインのホモラインコレクションを用いて二次元クロロフィル蛍光解析を行い、光合成の熱放散機構NPQに焦点を当てスクリーニングを行った。NPQは余剰な光エネルギーを熱として放散する機構であり、植物が常に変動する光環境に順応して光合成効率を低下させないための重要な手段である。その結果約30ラインの候補変異型植物体が抽出された。二次スクリーニングまでは光出し10日前後の植物体をプレート培地上で測定していたが、三次スクリーニングでは光出し後約一ヶ月経過した植物体の本葉を切り出し水に浮かべクロロフィル蛍光を測定した。これによって比較的再現性良くNPQの時間変化を計測することが可能となった。変異型植物体ラインAはNPQが野生型植物体よりも大きくなることが分かった。原因遺伝子はSer/Thrタンパク質リン酸化酵素をコードしていた。複数のアリルを収集し同様に解析したところほぼ全てのラインで当該ラインと同様の結果が得られた。一方ホモログ遺伝子の変異型植物体についても同様に解析したところ野生株と顕著な差は得られなかった。現在他のアレルについても解析を進めている。また当該遺伝子は全てではないがSelaginella moellendorffiiやPopulus trichocarpaなど広く植物に保存されていることが分かった。現在二重変異型植物体の作製やリン酸化ターゲットの同定に向けた準備を進めている。温暖化や食糧問題などの切迫した地球環境問題を解決するためには植物生産性の向上が解決策の一つである。本研究では光合成の熱放散機構であるNPQに着目し、光合成機能および環境耐性の向上により植物生産性の向上に貢献することを目指している。私はこれまでにシロイヌナズナの核コード葉緑体タンパク質にトランスポゾンまたはT-DNAが挿入されたタグラインである約1000ラインのホモラインコレクションを用いて二次元クロロフィル蛍光解析を行い、光合成の熱放散機構NPQが野生型植物体よりも大きくなる変異型植物体ラインを見いだした。原因遺伝子はタンパク質リン酸化酵素をコードしていた。光合成励起光の強さを変えてクロロフィル蛍光を詳細に調べた結果、光強度によらず常に野生型植物体と比較して顕著にNPQが強く誘導されることが分かった。これは既知の中で唯一NPQが大きくなることで知られているnpq2変異体と異なる。一方で他の光合成活性については顕著な違いが見られなかった。以上のことから新規のNPQ機構に関与する因子であることが示唆された。当該タンパク質は複数の予測プログラムで葉緑体トランジットペプチドを有することが支持されていた。推定トランジットペプチドを用いたGFP融合タンパク質形質転換体の蛍光顕微鏡解析では葉緑体移行が確認されたが、タンパク質全長を用いた解析では特異的な葉緑体移行は確認されなかった。現在細胞内局在を明らかにするためにペプチド抗体やタグ付加形質転換植物体を用いた解析を進めている。24年度が最終年度であるため、記入しない。
骨髄低酸素環境における骨髄腫幹細胞の解析と治療標的分子同定

多発性骨髄腫(MM)の病態維持に重要なMM幹細胞の骨髄低酸素環境の動態、および治療標的分子の同定のため、以下の検討を行った。まず正所性MM担がんマウスを作製し、MM細胞の骨髄内の動態を解析した。MM細胞は海綿骨周囲の骨内膜下に生着し、低酸素マーカーであるピモニダゾール陽性を示した。このことより、MM細胞は骨髄微小環境下では低酸素状態であることが明らかとなった。低酸素下骨髄微小環境で生存するMM細胞の性状をin vitro系で解析するため、1%低酸素状態下で長期生存可能な低酸素適応MM(HA-MM)細胞株の作製を試み、現在までに6株(AMO-1、OPM-2、NCIH929、RPMI8226、U266、IM-9)のHA-MM細胞株を樹立した。それぞれの細胞増殖を解析したところ、低酸素環境では細胞増殖スピードはそれぞれHA株で有意に遅く、またdoubling timeも有意に長いことが明らかとなった。これらの細胞株をNormoxia(20%)下の培養条件に戻したところ、増殖速度はNormoxia下での培養細胞と同等の増殖速度に復した。Ki67/7-AADを用いた二重染色による細胞周期解析では、親株であるNormoxia下での培養細胞に比して、G0期の細胞集団が有意に増加しており、さらにOct3/4、Sox2といった幹細胞マーカーのmRNAの発現亢進を認めた。CD138抗原の発現の低下は認めず、またMMの治療標的として有効であると報告してきたbeta-cateninの発現や、慢性骨髄性白血病のHA株で治療標的分子の一つとして同定したGlyoxalase 1の発現は、MM親株とHA株で発現の差は認めなかったが、TGF-betaシグナルの下流のSmad2のリン酸化亢進を認め、MMにおいてはTGF-beta/Smadシグナル系がMM幹細胞維持に関与することが示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。これらのことからMM-HA株は、いわゆるがん幹細胞としての性質を有することが示唆された。HA株細胞におけるCD138高原の発現をFCMで確認したが、CD138の発現低下(Matsui W,et al。Cancer Res, 2008.)は認めなかった。またHA株におけるWnt/β-catenin/TCFシグナルの亢進の有無を、TCF-binding site/eGFP遺伝子の導入、およびウエスタンブロッティングで検討したが、亢進はみられなかった。レンチウイルスを用いたTCF-binding site/eGFP遺伝子の導入後、安定した株の作製に時間を要し、Wntシグナル解析の進捗が遅れている。また模擬チャンバーの製造に時間を要したため、模擬チャンバーにおける検討が停滞している。そのためMM担癌モデルにおける検討に切り替えているが、施設におけるマウスケージ収容に限界があるため、若干の進捗の遅れがある。MM幹細胞標的分子の探索については、Wntシグナル以外の解析を進めるために網羅的遺伝子解析を行い、変化のあった分子の関連するシグナルを詳細に検討し、RNA干渉を用いて標的分子の同定を行う。また、骨髄微小環境におけるMM幹細胞維持能と低酸素環境における維持能を比較するため、骨髄間質細胞株MS-5と共培養することで、細胞周期解析、ならびに免疫不全マウスへの移植実験を行い、さらに標的分子の同定解析を進める。
脂肪肝における生体内毒素解素機構の解明とその治療

脂肪肝の移植はグラフトの機能不全が起こりやすく、生着率と予後が増悪するが、Donor不足のために中等度脂肪肝すら使用せざるを得ない。従来の脂肪肝移植に関する研究はその大部分が類洞や脂肪滴の形態学に着目した研究が主体であり、脂肪肝の機能に着目した解析は皆無であったため、脂肪肝グラフトの脆弱性の機序は未だ解決されていない。本研究は脂肪肝の生体内異物解毒機構の側面からこの謎を解明しようとするものである。Dietary Steatohepatitisにおける脂肪肝の解毒機能は、microvesicular fatty depositより、macrovesicular depositが主体になるレベルで障害された。特にグルタチオン抱合物の胆汁排泄は減少し、Carboxyfluoresceinによるtransport assayによるMRP2の排泄機能は著明に障害された。この原因を調べるために、GdC13でKupffer細胞の除去を行ったところ、MRP2の排泄障害は改善されなかったが、Thromboxane A2合成阻害剤、およびPPARγagonistの投与では改善が得られた。一方、Dietary SteatohepatitisのIntravital video microscopyによる微小循環の観察では、中心静脈領域の炎症細胞接着が脂肪滴の増加とともに増加しており、特に活性化した単球系細胞の接着が優位に上昇していた。Mrp2とZo-1の二重免疫染色では、Dietary SteatohepatitisでMrp2の肝細胞内へのinternalizationが著明に起こった。このinternalizationはTXA2合成阻害剤、およびPPARγagonistの使用で改善した。脂肪滴は必ずしも改善しなかった。結論としては、Dietary Steatohepatitisは中心静脈領域の単球系炎症細胞の活性化によるPPARγを介したTXA2の分泌によって、Mrp2のinternalizationによる生体内異物解毒機構が障害されることが示された。この知見と2004年4月「HEPATOLOGY」に報告した結果(移植肝の脆弱性はKupffer細胞活性化による生体内異物の解毒機能障害である)とを総括すると、脂肪肝中心静脈領域の活性化単球系炎症細胞の存在に冷保存虚血再還流障害が加わることで、門脈領域に偏在するKupffer細胞の活性化を招く状態が想起される。以上より、脂肪肝グラフトの脆弱性とは、肝微小循環における過剰なTXA2産生がもたらす、Mrp2による生体内異物解毒機構の障害と考えられる。肝臓冷保存虚血再灌流障害に伴う肝細胞毛細胆管膜上のMultidrug resistance protein 2(Mrp2)に着目し、Kupffer細胞由来のThromboxane A2が肝細胞のMrp2を介したOrganic anion輸送を抑制することをHepatology2004.Aprilに報告した。その後本研究に至った。以下、現在までの実験結果を示す。Dietary Steatohepatitisにおける脂肪肝の解毒機能は、microvesicular fatty depositが主体のレベルでは不変だが、macrovesicular depositが主体になるレベルで障害されることがわかった。特にグルタチオン抱合物の胆汁排泄は減少し、Carboxyfluoresceinによるtransport assayによるMRP2の排泄機能は著名に障害されていることが判明した。このMRP2機能低下がどうして引き起こされるのかを調べるために、GdC13にてKupffer細胞の除去を行ったところ、予想に反してMRP2の排泄障害は改善されなかった。しかし、Thromboxane A2合成阻害剤の投与ではMRP2の排泄障害の改善か得られた。これらの結果は非常に興味深く、脂肪肝の病態解明と治療に結び付く現象であると考えられたため、現在、このThromboxane A2の発生源の検索を行っている。TargetとしてKupffer細胞ではない炎症性細胞と血小板が考えられる(Kupffer細胞ではない炎症性細胞の除去については、PPAR agonistを利用した予備実験で良好な結果を得たので、近日中に解決できる可能性が高い)。リアルタイムイメージングはmacrovesicular depositを伴う脂肪肝には従来の方法が適応できないことがわかった。すなわち、同脂肪肝は光の透過が極めて悪く、観察には強いレーザー照射が必要になる。このため、従来のコンフォーカルレーザーによる解析では蛍光のbridgingが著明で、繊細な機能解析方法である本方法は不可能である。現在、bridgingを少なくするオリンパスDSU-unitの導入を試行している。現在までの正常肝を用いた予備実験では、かなりのbridgingを回避できることが判明している。より高感度のCCDカメラが必要かどうか検討中である。18年度は以上の成果に全力を注いで進展させていく予定である。

この原因を調べるために、GdC13でKupffer細胞の除去を行ったところ、MRP2の排泄障害は改善されなかったが、Thromboxane A2合成阻害剤、およびPPARγagonistの投与では改善が得られた。一方、Dietary SteatohepatitisのIntravital video microscopyによる微小循環の観察では、中心静脈領域の炎症細胞接着が脂肪滴の増加とともに増加しており、特に活性化した単球系細胞の接着が優位に上昇していた。Mrp2とZo-1の二重免疫染色では、Dietary SteatohepatitisでMrp2の肝細胞内へのinternalizationが著明に起こった。このinternalizationはTXA2合成阻害剤、およびPPARγagonistの使用で改善した。脂肪滴は必ずしも改善しなかった。結論としては、Dietary Steatohepatitisは中心静脈領域の単球系炎症細胞の活性化によるPPARγを介したTXA2の分泌によって、Mrp2のinternalizationによる生体内異物解毒機構が障害されることが示された。この知見と2004年4月「HEPATOLOGY」に報告した結果(移植肝の脆弱性はKupffer細胞活性化による生体内異物の解毒機能障害である)とを総括すると、脂肪肝中心静脈領域の活性化単球系炎症細胞の存在に冷保存虚血再還流障害が加わることで、門脈領域に偏在するKupffer細胞の活性化を招く状態が想起される。以上より、脂肪肝グラフトの脆弱性とは、肝微小循環における過剰なTXA2産生がもたらす、Mrp2による生体内異物解毒機構の障害と考えられる。
乳癌制御に効果的な海洋性キサントフィルの探索研究

本期間に、前年までに実施したラット乳腺および乳腺周囲の脂肪織の解析を行った。雌ラットに対して、2種のキサントフィルを3週齢時から5週間摂食させ、摂食期間中にMNU投与により乳腺発癌刺激を加えた。7週齢時、アスタキサンチン(Ax)あるいはカンタキサンチン(Cx)摂食期間中に発癌刺激を加えていない群の脂肪織のアディポネクチンの発現を、Western-blottingにより同定したところ、基礎食群と比較し、高用量Ax食群で有意な発現上昇がみられた(loadingcontrolとして用いたアクチンの発現と比較した発現強度で、基礎食群の発現;0.32±0.02に対して、高用量Ax食群の発現強度;0.51±0.01)。なお、Cx食群のアディポネクチンの発現は基礎食群と比較して、有意な変化を認めなかった。また、発生した乳癌のアディポネクチン受容体-1と-2の免疫組織化学では、Jeongらが報告した免疫染色に対する評価法を用いて染色強度を比較したところ、高用量Ax食群に発生した乳癌では基礎食群の乳癌と比較して、アディポネクチン受容体-1、-2ともに、強く発現する傾向がみられた。アディポネクチンはG0/G1期細胞周期回転因子であるcyclin D1の発現を抑制することにより、ヒト乳癌細胞株の増殖を抑制することが報告されている。今回の解析結果から、高用量のAx摂取は、ラットの乳腺脂肪織で産生・分泌されるアディポネクチンを増加させることにより、アディポネクチン受容体陽性の乳癌の発生を抑制したと推察された。海洋性キサントフィル混合特殊飼料の作成とラットに対する試験摂取の評価教室が所有する海洋性キサントフィル(カンタキサンチン・アスタキサンチン)を用い、基礎食(AIN-76A)に混飼した4種(低・高濃度カンタキサンチン食、低・高濃度アスタキサンチン食)の特殊飼料を少量作成した。なお、過去の報告を参考にし、海洋性キサントフィルの混合率は低濃度で0.04%/kg、高濃度で0.4%と設定した。3週齢雌Sprague-Dawleyラット25匹を5群(基礎食群、低・高濃度カンタキサンチン・アスタキサンチン食群)に分け、基礎食および試験食を摂取させ、試験食の嗜好性および急性毒性の有無について評価を行った。各群のラットの1日あたりの平均摂餌量は基礎食群が11.7±0.4gであったのに対し、カンタキサンチン食群がそれぞれ11.0±0.8・11.0±0.7g、アスタキサンチン食群は12.1±0.3・12.5±0.2gであり、各群の摂餌量に差をみなかった。試験食摂取後の各群のラットの体重は基礎食群が187.8±0.4gであったのに対し、カンタキサンチン食群がそれぞれ192.5±1.7・188.1±2.1g、アスタキサンチン食群は191.5±1.5、194±2.0gであり、各試験食摂取後の体重も基礎食群と差をみなかった。試験食摂取期間中に中毒症状をあらわしたラットも認められなかったことから、上記の混餌濃度を用いて発癌実験を行うことが可能と判断された。本年度は多くの動物を用いた本試験を開始するにあたり、海洋性キサントフィルを混じた混合食を試験的に少量作成した上で、嗜好性・毒性の有無を観察する予備試験を行う必要があった。また、ラット発癌試験に用いる合計5週間分の餌に混じる大量のキサントフィル(カンタキサンチン・アスタキサンチン)の調達およびそれらを用いた混合餌量の作成に時間を要したため、予定していた発癌試験の開始が遅れた。疫学的に乳癌罹患率は欧米で高く、アジア諸国、とりわけタイにおける罹患率は本邦のおよそ2/3と低い。食生活は癌の発生に深く関わっており、アスタキサンチン(As)やカンタキサンチン(Cx)といった海洋性キサントフィルを含む海産資源を多く摂取するタイの伝統的食文化が、乳癌罹患率の減少に関係していることが推察される。そこで、本課題では前年度の予備検討の結果をふまえて、N-methyl-N-nitorosourea(MNU)誘発ラット乳腺発癌モデルを用いて、乳癌の予防に効果的と推察される2種の海洋性キサントフィル(As、Cx)摂取による乳癌予防効果を検証した。3週齢雌Sprague-Dawleyラットに0, 0.04, 0.4%のAsまたはCxを配合した飼料を5週間与えた。一部のラットは7週齢時に乳腺脂肪織を摘出するとともに、AsまたはCx摂取による全身変化を観察した。残りのラットには6週齢時に60mg/kg MNUを腹腔内投与し、20週齢(MNU投与14週後)まで乳癌の発生率を各群で比較した。7週齢時、ラットの乳腺や肝の湿重量に各群差を認めず、組織学的変化もみなかった。MNU投与14週後、最大径が1cm以上の乳癌発生率および1個体あたりの乳癌発生個数は基礎食群(0% As)でそれぞれ91.7%・3.3±0.4個であったのに対し、0.4% As食群では41.7%・1.8±0.3個と乳癌の発生が有意に低下した。ただし、Cxには乳癌抑制効果はみなかった。

発癌のイニシエーション・プロモーション期に0.4%Asを摂取すると、その後の乳腺発癌が抑制することが本実験で証明された。アスタキサンチンやカンタキサンチンといったキサントフィルの雌ラットへの摂餌は、発癌剤を投与どのような影響を及ぼすか不明であったが、嗜好性を含めた課題初年度の試験を行ったことにより、課題2年目に計画していた研究内容を完遂することができた。[方法]3週齢雌ラット90匹を各群18匹ずつ、基礎食群(AIN-76A)、低・高用量Cx・Ax食群の5群に分け、低用量食群には0.04%、高用量食群には0.4%のCxあるいはAxを混合したAIN-76A食を3週齢時から5週間摂取させた。8週齢以降は、すべてのラットに基礎食を摂取させた。6週齢時に各群15匹ずつのラットに対して、60mg/kg MNUを単回腹腔内投与することにより乳腺発癌を促した。触診により乳腺腫瘍の発生を同定し、最大径が1cm以上の乳腺腫瘍が発生するまでに要した期間を記録した。MNU投与14週後(20週齢時)に実験を終了し、すべての触知可能な大きさの乳腺腫瘍を摘出湿重量を測定した後、組織診断を行った。[結果]キサントフィル摂取量は低用量CxとAx食群でそれぞれ3.9±0.3と4.2±0.5mgであったのに対して、高用量のCxとAx食群では各の41.8±0.7と45.5±0.6mgであり、高用量食群のラットは低用量食群のおよそ10倍のキサントフィルを摂取していた。体重は各群で差を認めず、試験食摂取期間中(7週齢時)に行った解剖では、キサントフィル摂取群のラットの諸臓器に明らかな変化はみなかった。。MNU投与から触知可能な大きさの乳癌が同定されるまでに用した日数(潜伏期間)は、基礎食群が68±3日であったのに対して、高用量Ax食群では73±5日と多少延長傾向をみた。実験終了時(20週齢時・MNU投与14週後)、乳癌の発生率は基礎食群が92%であったのに対して、高用量Cx食群は77%と低下傾向を認めたが、高用量Ax食群では42%であり、基礎食群と比較して発生率の有意な低下をみた(p値=0.02)。発生した乳癌1個あたりの湿重量は、基礎食群が3.9±0.6gであったのに対して、0.4%Ax食群では2.8±0.8gと低下傾向にあった。平成29年度は研究代表者の所属機関の移動があったため、本研究課題の遂行に支障をきたした。本期間に、前年までに実施したラット乳腺および乳腺周囲の脂肪織の解析を行った。雌ラットに対して、2種のキサントフィルを3週齢時から5週間摂食させ、摂食期間中にMNU投与により乳腺発癌刺激を加えた。7週齢時、アスタキサンチン(Ax)あるいはカンタキサンチン(Cx)摂食期間中に発癌刺激を加えていない群の脂肪織のアディポネクチンの発現を、Western-blottingにより同定したところ、基礎食群と比較し、高用量Ax食群で有意な発現上昇がみられた(loadingcontrolとして用いたアクチンの発現と比較した発現強度で、基礎食群の発現;0.32±0.02に対して、高用量Ax食群の発現強度;0.51±0.01)。なお、Cx食群のアディポネクチンの発現は基礎食群と比較して、有意な変化を認めなかった。また、発生した乳癌のアディポネクチン受容体-1と-2の免疫組織化学では、Jeongらが報告した免疫染色に対する評価法を用いて染色強度を比較したところ、高用量Ax食群に発生した乳癌では基礎食群の乳癌と比較して、アディポネクチン受容体-1、-2ともに、強く発現する傾向がみられた。アディポネクチンはG0/G1期細胞周期回転因子であるcyclin D1の発現を抑制することにより、ヒト乳癌細胞株の増殖を抑制することが報告されている。
家族性大腸ポリポージスにおける発癌機構の解析

1)家族性大腸ポリポージス(以下、FPCと略す)患者およびその家系構成員について、腫瘍、ポリープ、末梢血等を採取し、班員に試料配布を行う(岩間、宇都宮)とともにEBVによるリンパ芽球細胞株を樹立し、凍結保存した(池内)。2)手術時に得た大腸癌5例、ポリープ3例分について短期培養法を確立し、染色体分布を行った。その結果、癌では5番染色体の欠失は認められなかったが、60%に17番染色体の短腕欠失および18番と22番染色体の欠失が特徴的であった。一方、ポリープについては1個ずつ別々に培養したものとまとめて培養したものとの2種類があり、前者では7番染色体のトリソミー、後者では13番染色体のトリソミーが高頻度にみられた。なお、1例の患者では、ポリープと癌の両者に7番染色体のトリソミーが発見され、癌化機構の1つとの関連性が示唆された(外村、池内)。3)ヌードマウス可移植性腫瘍株を作製し、正常細胞やポリープとの比較下で、腫瘍における5p、17p、および22gの多型性DNAプローブによるヘテロ接合型の消失について検索を進め、染色体分析の結果と一致して、17pおよび18gの消失が高頻度に認められることを確実にした(宮木、森)。4)ポリープ発生に関連したcDNAクローンの探索を試み、正常粘膜にくらべポリーププローブとより強く結合するクローンが数個得られた。そのうちの1つはcDNAとして約1.6K6pが入っており、塩基配列はチトクローム酸化酵素IのN末端側の塩基配列と完全に一致した。この酵素との相同性とポリープ発生との関係について検討中である(湯浅)。5)5番染色体短腕上のマーカーを用いて連鎖分析を行ったところ、D5S71、D5S6、D5S1で最大ロッド値が正の値を示した。しかし、統計学的に有意でなかったので、さらに家系を集積して検定を行う(笹月)。
地中レーダ・分析電顕を用いた十勝沖,兵庫県南部地震で損傷斜面の降雨による崩壊予測

地中レーダを用いて,地盤被害地での調査を行なった.兵庫県南部地震など地震で損傷地域の地下浅部構造がこの地中レーダにより明瞭に解明され,人工改変地域で液状化地滑りが生じたことなどが判明した,また,分析電顕を用い粘土鉱物などの画像解析の検討を行い,今後の降雨での地盤被害予測を試みた.その結果,損傷斜面の多くで分析電顕を用いた分析からフッセキ脈や粘土細脈が検出された.このことは,損傷斜面では降雨により,これら脈に沿って滑落したことが明らかとなった.溜池埋土地での地中レーダ調査からは,池の地山と埋土層の境界が明瞭に認められ,さらに,変形している画像から,本地域は地盤の流動があった可能性が示された.調査地の土壌を採取し分析電顕で画像解析や化学組成を調べると,スメクタイトなど粘土鉱物が見られた.この事実は,今後の降雨でこれら地域が危険な状況にあることを示している.十勝沖地震で被害を受けた地域と兵庫県南部地震で被害を受けた地域で,地盤変状がどのように異なるかを比較した.分析電子顕微鏡を用い六甲山麓の斜面崩壊地域の脈の調査を行い,フッセキやバーミキュライトのほか,カオリナイトなどの粘土鉱物が見いだされた.これら変質鉱物の微少部分の化学分析を行い,これらが断層に沿う熱水由来であることが判明した.新潟県中越地震で被害を受けた山古志地区での地中レーダ調査も行われ,地滑りによる,浅部地下構造の変形が認められ,地下での地滑りによる地盤変状の様子が明らかとなった.兵庫県南部地震損傷地域で今後の降雨で斜面崩壊予測を検証すると,カルシウムの溶脱が多い地点で崩壊が進行し危険であることが判明した.地中レーダを用いて,地盤被害地での調査を行なった.兵庫県南部地震など地震で損傷地域の地下浅部構造がこの地中レーダにより明瞭に解明され,人工改変地域で液状化地滑りが生じたことなどが判明した,また,分析電顕を用い粘土鉱物などの画像解析の検討を行い,今後の降雨での地盤被害予測を試みた.その結果,損傷斜面の多くで分析電顕を用いた分析からフッセキ脈や粘土細脈が検出された.このことは,損傷斜面では降雨により,これら脈に沿って滑落したことが明らかとなった.溜池埋土地での地中レーダ調査からは,池の地山と埋土層の境界が明瞭に認められ,さらに,変形している画像から,本地域は地盤の流動があった可能性が示された.調査地の土壌を採取し分析電顕で画像解析や化学組成を調べると,スメクタイトなど粘土鉱物が見られた.この事実は,今後の降雨でこれら地域が危険な状況にあることを示している.十勝沖地震で被害を受けた地域と兵庫県南部地震で被害を受けた地域で,地盤変状がどのように異なるかを比較した.分析電子顕微鏡を用い六甲山麓の斜面崩壊地域の脈の調査を行い,フッセキやバーミキュライトのほか,カオリナイトなどの粘土鉱物が見いだされた.これら変質鉱物の微少部分の化学分析を行い,これらが断層に沿う熱水由来であることが判明した.新潟県中越地震で被害を受けた山古志地区での地中レーダ調査も行われ,地滑りによる,浅部地下構造の変形が認められ,地下での地滑りによる地盤変状の様子が明らかとなった.兵庫県南部地震損傷地域で今後の降雨で斜面崩壊予測を検証すると,カルシウムの溶脱が多い地点で崩壊が進行し危険であることが判明した.兵庫県南部地震地域では,約830箇所の斜面崩壊が生じた.その中で詳細に検討した地域の中で,3-4地域に絞り,地中レーダを用いて調査を行った.特に,淡路島の野島断層地域では,地中レーダからも断層が明瞭に見られ,地中レーダが有効であることが判明した.また,神戸市長田区の大谷地域では,谷埋め盛り土で,兵庫県南部地震で地盤変状により多くの被害が生じた地域である。そこでは亀裂の有無,断層や圧砕帯の調査,粘土細脈などの地質特性の調査のほか,地下水位の位置等の調査,さらに,地形特性である斜面の角度や高さ等の調査を行った.その結果,盛り土と地山層の境界の確定が明瞭に見られた.また,1測線から,調査点を格子状に設定し,これら複数測線を調査し,3次元画像作成調査も行い,液状化地滑りなどの変状が生じたことが明らかとなった.さらに,今回,新潟県中越地震地域に地中レーダを持参し,地滑りなどの地盤変状が容易に地中レーダで読みとることができ,この機器の有効性が判明した,分析電子顕微鏡では六甲山麓斜面崩壊地域の沸石やバーミキュライト,カオリナイトなどの粘土鉱物を同定し,画像を拡大し,これら変質鉱物の微少部分の化学分析を行った.その結果,カルシウムが多い地点で崩壊が進行していた.また,化学組成結果から,これら変質鉱物の形成条件,特に温度や圧力を見積もると,おそらく断層に沿って熱水が上昇し,それらによる変質が進行していた.また,これら変質鉱物が多い地点で斜面を滑落させ他と思われる.画像分析した試料から兵庫県南部地震で生じた斜面崩壊状況を比較し,崩壊と変質鉱物の化学組成との相関関係を明らかにすることが可能となってきた.本科研費で,今年度は兵庫県南部地震で被害を受けた人工改変地の地中レーダ調査を行った.

その結果,ため池や谷を埋めた所では,基盤の地下での起伏と沖積層や埋土層との境界が明瞭に認められた,谷埋め埋土地域では,埋土層の直下や埋土層中に地中レーダで暗色となる帯水層が認められた,さらに,これら層には傾斜し,圧縮変形した層も認められ,さらに地震時での調査と総合すると液状化地滑りをおこし,地盤損傷が生じた事が,被害を大きくしたことを示し,地中レーダ調査が有効であることが判明した.神戸市西部の大谷地域では,科研費購入の3次元解析ソフトラダンで,立体的に解明したところ,この境界面に沿って地盤が流動した可能性が判明し,地中レーダの威力が発揮された.この結果は高知で開かれた国際学会で,発表し,論文化された.また,今回共同研究者の宮田による新潟中越地震に伴う大規模地滑り調査にも地中レーダは使用され,地滑り面や移動体の内部構造の様子が解明され,地盤の流動にやはり大きな威力が発揮された.さらに,宮田により地中レーダ調査で地下での伏在断層の発見にも使用され,また、地震断層の断層面や変位量を、3次元地中レーダ画像で解析するなど大きな成果が得られた.また,本年度,十勝沖地震地域でも,地中レーダ調査を行ったが,十勝平野のような平地で厚い泥炭層が発達する地域では,解析が難しいことも判明し,今後に課題を残した。調査地の土壌を採取し,分析電顕から,モンモリナイトなどの画像解析や化学組成分析を行い,今後の降雨でどのように崩壊が進行するか検討した.十勝沖地震で被害を受けた地域の地中レーダ調査と兵庫県南部地震での地盤変状地の地中レーダ調査結果がどのように異なるか比較した.また,六甲山の斜面の変質鉱物,粘土細脈の画像解析と化学組成を行い,降雨と変質鉱物との関係を試みた.地中レーダを用いて,地盤被害地での調査を行い,地下地盤の3次元解析を行なった.また,分析電顕を用い粘土鉱物などの画像解析の検討を行い,今後の降雨での地盤被害の予測を明らかにすることを試みた.まず,兵庫県南部地震で損傷地域の地下浅部構造がこの地中レーダにより明瞭に解明され,液状化地滑りが生じたことなどが判明した.また,損傷斜面での分析電顕を用いた分析から,フッセキ脈や粘土細脈が検出され,その斜面が降雨により,これら脈に沿って滑落したことも判明した.溜池埋土地の地中レーダ調査を行い,池の地山と埋土層の境界が明瞭に認められた.この画像から,本地域は地盤の流動があった可能性が示された.土壌を採取し,分析電顕から,スメクタイトなど粘土鉱物の画像解析や化学組成分析を行い,今後の降雨でこれら地域が危険な状況にあることが判明した.十勝沖地震で被害を受けた地域と兵庫県南部地震で被害を受けた地域で,地盤変状がどのように異なるかを比較した.分析電子顕微鏡を用い六甲山麓の斜面崩壊地域の脈の調査を行い,フッセキやバーミキュライトのほか,カオリナイトなどの粘土鉱物が見いだされた.また,電顕で画像を拡大し,これら変質鉱物の微少部分の化学分析を行った.新潟県中越地震で大きな被害を受けた山古志地区での地中レーダ調査も行われ,地滑り地区での調査を行った.それら調査から地下での地滑りによる地盤変状の様子が明らかとなった.以上の成果はすでに公表されている.兵庫県南部地震損傷地域で今後の降雨で斜面崩壊予測をたてた.その結果,カルシウムの溶脱が多い地点で崩壊が進行し危険であることが判明した.変質鉱物の形成条件を見積もると,断層に沿って熱水が上昇し,それらにより花崗岩の変質が進行したと考えられる.