hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シラス地盤の不飽和力学特性

研究に用いた試料は、鹿児島県霧島市で採取した1次シラスである。現地調査の上、試料を室内に持ち帰り、物理試験、pF試験および締固め試験を行い、試料の基本的な性質を明らかにした。締固めたシラスの不飽和状態での圧縮特性やせん断特性、および水浸によるこれら特性の変化を把握するために、一次元圧縮試験、一面せん断試験および不飽和三軸圧縮試験を行った。これらの試験から得られた主な成果は以下の通りである。1.一次元圧縮試験において、途中水浸土の圧密曲線(e-log p曲線)は、水浸前では初期水浸土のそれよりも上方に位置し、水浸によってわずかながら体積減少(コラプス)を生じる。水浸後の圧密曲線は初期水浸土の曲線に漸近する。水浸によるコラプス発生量は、初期水浸土の圧密降伏応力をわずかに越えた圧縮応力において最大となる。2.一面せん断試験は定圧試験と定体積試験を実施した。定圧試験において、せん断中に水浸することで、せん断強度は初期水浸土のそれ程度まで減少し、密度や垂直応力が小さい供試体ほどコラプス発生量は増加する。密度の増加は強度定数全般の増大を生み出すが、水浸による水分量の増加(飽和土の上昇・サクションの開放)は粘着力の低下にのみ影響をおよぼす。定体積試験において、せん断中に水浸することで、せん断強度は初期水浸土と同程度まで減少する。垂直応力は初期水浸土のそれよりも大幅に減少するが、これは両者のせん断開始時の密度差に起因するものである。定体積試験によるせん断中水浸土のベクトルカーブは、定圧試験による締固め土の破壊線に達した後、水浸を受けることで定圧試験による初期水浸土の破壊線まで低下する。3.不飽和三軸圧縮試験から、圧密過程において、サクションは土の水分量変化に、拘束圧力は土の密度変化に寄与することが明らかとなった。研究試料は、鹿児島県溝辺町で採取した1次シラスである。現地調査の上、試料を室内に持ち帰り、含水比、土粒子密度、湿潤密度、pF試験および締固め試験を行い、試料の基本的な性質を明らかにした。さらに、締固めた不飽和状態での試料の圧縮特性やせん断特性、および水浸によるこれらの特性の変化を把握するために、一次元圧縮試験、定圧一面せん断試験および不飽和三軸圧縮試験を行った。実験に用いた供試体は、風乾した試料を2mmふるいに通過させ、初期含水比を20%に調整して乾燥密度が1.00g/cm^3になるように締固めて作製した。1.締固めたシラスを一次元圧縮中に水浸するとコラプスを生じる。コラプスの発生量は、飽和供試体の圧密降伏応力をわずかに越えた応力領域で最大となる。締固めたシラスを、水浸後さらに圧縮応力を増加させると、その間隙比-圧縮応力曲線は飽和供試体のそれに漸近する。2.締固めたシラスを一面せん断中に水浸すると、急激な体積収縮と同時に、飽和供試体のせん断強さ程度までせん断応力が減少する。飽和供試体と水浸後供試体のせん断強度にわずかな差が認められるのは、水浸までのプロセスの違いが乾燥密度に影響したためであると考えられる。3.不飽和三軸圧縮試験から、供試体の体積変化には拘束圧力が、水分量変化にはサクションが寄与する。

研究に用いた試料は、前年度に引き続き鹿児島県霧島市(旧溝辺町)で採取した1次シラスである。締固めたシラスの不飽和状態での圧縮特性やせん断特性、および水浸によるこれら特性の変化を把握するために、定体積一面せん断試験と不飽和三軸圧縮試験を行った。実験に用いた供試体は、風乾した試料を2mmふるいに通過させ、所定の初期含水比に調整した上で乾燥密度が1.00g/cm^3になるように締固めて作製した。これらの試験から得られた主な成果は以下の通りである。1.初期含水比を20%に調整して締固めたシラスを定体積のまま一面せん断中に水浸すると、せん断応力と垂直応力の急激な減少が認められた。これらの応力の減少は、水浸によって供試体が持つサクションを解放したことに起因するものである。特に垂直応力の減少は、定圧試験におけるコラプス現象に相当するものであり、圧密圧力の高い供試体ほど垂直応力の減少量が大きくなった。2.初期含水比が10%と30%の試料についても同様に定体積一面せん断試験を行い、せん断中に水浸させた。水浸前後におけるせん断応力の大きさは、この含水比の範囲では特に差異は認められなかった。ただし、水浸による垂直応力の減少量は、乾燥した供試体ほど大きくなった。このことは、サクションの大きい供試体ほどコラプスを発生しやすくなることを示していると考えられる。3.不飽和三軸圧縮試験から、供試体の体積変化には拘束圧力が、水分量変化にはサクションが寄与することが明らかとなった。また、サクションが増大すると主応力差も増大する傾向が認められた。締固めたシラスの不飽和状態での強度・変形特性を明らかにするために、サクションを制御した不飽和三軸圧縮試験を行った。供試体に与えた拘束圧力は98kN/m^2であり、サクションは49196kN/m^2の範囲の4通りとした。圧縮過程では、まずサクションを所定の値まで増加させた後、拘束圧力を増加した。せん断過程は排気排水条件とし、軸ひずみ速度は0.01%/minとした。1.圧縮過程において、拘束圧力の変化は主に体積変化に影響をおよぼしており、サクションの増加は主に水分量減少に影響をおよぼすことが明らかになった。2.サクションの高い供試体ほど最終的な体積収縮量が小さかった。これは、拘束圧力を増加させる前に所定のサクションを負荷したため、土粒子の骨格構造がサクション力に応じた剛性を持ったためであると考えられる。3.せん断過程において、サクションの違いは供試体の強度や体積ひずみに影響をおよぼさなかった。これは、圧縮過程終了時にサクションの高い供試体ほど密度が低かったために、強度・変形特性にサクションがおよぼす影響が相殺されたことが原因であると考えられる。
神経ベーチェット病の発症機構におけるアポトーシスの役割

私は、ベーチェット病の病態の中心は好中球の機能過剰であり、ベーチェット病の特殊型である神経ベーチェット病にも好中球機能異常が存在すると考えている。その好中球の機能過剰が、アポトーシスの異常に基づくことを想定し2年にわたり本研究で、患者由来好中球とリンパ球のアポトーシスの異常の有無を解析することを目的とした。(1)ベーチェット病患者由来好中球のアポトーシス。本研究は比較的稀な神経型ベーチェット病患者を対象としていることから、各地のベーチェット病専門医に協力を求め、患者検体を収集する必要があった。そのために、予備実験として九州各地の専門医からベーチェット病患者血液を送付していただいた。ところがそれらから分離した好中球は採血後十数時間が経っており、既に生理的なアポトーシスが誘導され、患者好中球と健常人由来好中球の間にはアポトーシスに差は見られなかった。(2)ベーチェット病患者由来リンパ球のアポトーシス。好中球の機能は様々のサイトカインによる制御を受けており、それらのサイトカインはTリンパ球を始めとした免疫担当細胞由来である。(1)に示した困難さから、研究対象を好中球からTリンパ球におけるアポトーシスの検討へ転換した。患者由来リンパ球のアポトーシスは、電気泳動法によるDNAバンド形成法では健常者由来リンパ球のそれと差は無かった。そこでリンパ球におけるFas抗原とFas ligandの発現を、フローサイトメトリー法とRT-PCR法により検討した。その結果、Fas抗原とFas ligandはいずれも患者群において健常者群にくらべ有意に増加していた。(3)神経ベーチェット病患者のアポトーシス。研究代表者は平成7年4月に福岡大学に移動したが、神経ベーチェット病は九州では予想以上に稀であり、今回は1症例のみについてアポトーシスを検討した。その結果は(1)に示した困難さのためか、特殊型でないベーチェット病患者と同様であり、神経ベーチェット病特異的所見は得られなかった。今後も患者数の集積が必要である。私は、神経ベーチェット病の病態形成の中心を担う好中球の機能過剰が、アポトーシスの異常に伴う好中球自体、あるいは好中球の機能を調節するTリンパ球の機能亢進に基づくと考えている。2年にわたる本研究で、患者由来好中球とリンパ球のアポトーシスの異常の有無を解析する。初年度の平成7年度は、多数のベーチェット病患者を対象とし、そのアポトーシスの程度と機構の違いを健康人との間で比較検討した。1.アポトーシスの検出。光学顕微鏡および電子顕微鏡下で、患者由来末梢血好中球およびリンパ球にアポトーシス特有の形態上の変化が見られるかを検討した。また電気泳動上でアポトーシスに特徴的なDNAの断片化を観察した。またApop Tag法によりアポトーシスをin situで検討した。2.アポトーシスの半定量的検討。アポトーシスの程度を半定量的に検討するために、対象細胞におけるFas抗原、Bcl-2抗原を、フローサイトメトリー法により検討した。更にアポトーシスによるDNA断片を半定量的に検討するために、アポトーシスに陥った細胞のDNAをフローサイトメトリーにより測定し、アポトーシスの程度と、病型、症状、HLA-B51との関連、治療効果との相関を検討した。3.アポトーシスの誘導連鎖球菌関連抗原が、患者好中球やリンパ球のアポトーシスを増強し得るかを検討中である。当初の研究計画に従い、平成7年度は多数の患者集団を対象とした。

研究代表者の所属機関の移動にともない患者数の確保に困難はあるが、ほぼ所期の成果を得つつある。私は、ベーチェット病の病態の中心は好中球の機能過剰であり、ベーチェット病の特殊型である神経ベーチェット病にも好中球機能異常が存在すると考えている。その好中球の機能過剰が、アポトーシスの異常に基づくことを想定し2年にわたり本研究で、患者由来好中球とリンパ球のアポトーシスの異常の有無を解析することを目的とした。(1)ベーチェット病患者由来好中球のアポトーシス。本研究は比較的稀な神経型ベーチェット病患者を対象としていることから、各地のベーチェット病専門医に協力を求め、患者検体を収集する必要があった。そのために、予備実験として九州各地の専門医からベーチェット病患者血液を送付していただいた。ところがそれらから分離した好中球は採血後十数時間が経っており、既に生理的なアポトーシスが誘導され、患者好中球と健常人由来好中球の間にはアポトーシスに差は見られなかった。(2)ベーチェット病患者由来リンパ球のアポトーシス。好中球の機能は様々のサイトカインによる制御を受けており、それらのサイトカインはTリンパ球を始めとした免疫担当細胞由来である。(1)に示した困難さから、研究対象を好中球からTリンパ球におけるアポトーシスの検討へ転換した。患者由来リンパ球のアポトーシスは、電気泳動法によるDNAバンド形成法では健常者由来リンパ球のそれと差は無かった。そこでリンパ球におけるFas抗原とFas ligandの発現を、フローサイトメトリー法とRT-PCR法により検討した。その結果、Fas抗原とFas ligandはいずれも患者群において健常者群にくらべ有意に増加していた。(3)神経ベーチェット病患者のアポトーシス。研究代表者は平成7年4月に福岡大学へ移動したが、神経ベーチェット病は九州では予想以上に稀であり、今回は1症例のみについてアポトーシスを検討した。その結果は(1)に示した困難さのためか、特殊型でないベーチェット病患者と同様であり、神経ベーチェット病特異的所見は得られなかった。今後も患者数の集積が必要である。
線条体階層意思決定仮説の検証

線条体は大脳基底核の主要な入力サイトであり意思決定に関与している。これまでの研究から、背外側線条体(DLS)は習慣型行動、背内側線条体(DMS)は目的志向型行動、腹側線条体(VS)はモチベーションに関与すると考えられてきた。本研究では、選択課題中のラットのDLS、DMS、VSで、どのような情報が表現されているかを体系的に調べた。主要な発見は、(1)ラットが課題を開始するときに、VSの神経細胞の多くが活動を上げていたこと、(2)行動選択のときに、DMSの神経細胞が選んだ選択肢の情報を最もコードしていたことである。これらの発見は、線条体階層意思決定仮説を指示するものである。線条体は、報酬信号をコードするドーパミン細胞の投射を受けることから、報酬に基づく意思決定に関わると考えられている。線条体は、腹側線条体、背内側線条体、背外側線条体と分類され個々の役割が示唆されてきたが、単一の意思決定課題でどのように協調して機能しているかは明らかにされていない。本研究の目的は、申請者等が提案している線条体の役割を統一する仮説、階層的意思決定仮説を検証することである。この仮説では、背外側線条体はどの方向へ動くか姿勢をどう変えるかなど運動の最小要素(運動単位)の選択を担当し、背内側線条体は、複数の運動単位をとりまとめた左または右という高次概念の行動選択を行ない、腹側線条体は課題の開始を決定しているとする。平成25年度には、予定通り、2台の赤外線カメラから構成される3Dトラッキングシステムを既存の行動実験箱に導入した。そして、ラットの体の三箇所(頭部、背中、尾の付け根)に安定して赤外線反射マーカーを装着する手技を確立した。その結果、三時間以上の連続撮影が可能となった。撮影動画から3次元トラッキングデータを取得する手順も確立した。既存の行動実験箱とは別に、本研究用にデザインした行動実験箱の構築も進展した。予定通り、自動出し入れが可能なレバー二つを装着し、下からの行動観察も可能なように、床面は透明アクリル性で作成した。残すところはポウキング穴の装着であり、購入を進める予定である。平成26年度は、1.二択課題を遂行中のラットから、腹側線条体、背内側線条体、背外側線条体の神経活動を記録したデータを詳細に解析した。結果は、提案仮説をサポートするものであり、その成果をJournal of Neuroscienceに発表した。2.二択課題を遂行中のラットから、背内側線条体、背外側線条体、一次運動野、前頭前野の神経活動を記録した。同時に、二台の赤外線カメラを用いて体の動きの3次元トラッキングを行った(体の3箇所に赤外線反射マーカーを装着した)。6匹のラットから解析に十分な量の神経活動データとトラッキングデータを取得した。新しく3次元トラッキングを導入した主な目的は、背外側線条体が運動単位をコードしているかを検証するためである。■研究目的線条体は、報酬信号をコードするドーパミン細胞の投射を受けることから、報酬に基づく意思決定に関わると考えられている。本研究の目的は、申請者等が提案している線条体の役割を統一する仮説(Ito, Doya, 2011, Current opinion in neurobiology)、階層的意思決定仮説を検証することである。■研究実績本研究では、ラットが選択課題を遂行している時の神経活動を、VS, DMS, DLSから同時に記録した。その結果、VSの神経細胞の多くは、ラットが課題を開始するときに活動を上げていたことが分かった。また、DMSの細胞の多くは、ラットが左や右を選んでいるときに活動を上昇させていた。一方、DLSでは、それぞれの細胞が様々な課題中のタイミングで、そして比較的短い時間間隔でバースト的な発火を示していた。以上の結果は、Ito, Doya, 2011で提案した仮説を強く支持するものと解釈さた。この成果は、Journal of Neuroscienceで発表した。

また、これまでに提案されてきた強化学習モデルよりも、動物の内部状態の変化で選択行動を説明する有限状態エージェントモデル(FSA-model)が、より正確にラットの行動を予測できることを示した。この成果は、PLOS Computational Biologyに発表した。線条体は大脳基底核の主要な入力サイトであり意思決定に関与している。これまでの研究から、背外側線条体(DLS)は習慣型行動、背内側線条体(DMS)は目的志向型行動、腹側線条体(VS)はモチベーションに関与すると考えられてきた。本研究では、選択課題中のラットのDLS、DMS、VSで、どのような情報が表現されているかを体系的に調べた。主要な発見は、(1)ラットが課題を開始するときに、VSの神経細胞の多くが活動を上げていたこと、(2)行動選択のときに、DMSの神経細胞が選んだ選択肢の情報を最もコードしていたことである。これらの発見は、線条体階層意思決定仮説を指示するものである。平成26年度に予定していたとおり、予備実験によって行動課題の改良やタスクパラメータの調節を行った。そして、平成26年度中に本実験を開始し、解析に十分なデータの収集を行うことができた。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。神経科学取得した神経活動データとトラッキングデータを解析し、階層的意思決定の検証を行う。更に、ラットの選択行動を説明する数理モデルを構築する。得られた結果をまとめ、論文誌に投稿する。3Dトラッキングシステムの導入を行い、長時間(3時間以上)に渡るラットの体の3箇所の3Dトラッキングを、神経活動記録と同時に行うプロトコールが予定通り確立した。本研究用にデザインした行動実験箱もほぼ完成したが、ポウキング穴の準備がまだ至っていない。このポウキング穴の準備が整い次第、平成25年度から予定していたタスクパラメータの調節を行うための予備行動実験を進める。ポウキング穴を準備し、タスクパラメータを調節するための予備実験を行う。3Dトラッキングシステムだけではなく、下面からのカメラ撮影も取り入れ、より正確な姿勢トラッキングを確立する。準備が整ったら本実験を開始し、選択課題遂行中のラットの姿勢のトラッキングデータと、三箇所の線条体からの神経活動のデータを収集する。データ収集後は、まず、数理モデルを用いずに、統計的な解析手法で階層的意思決定仮説を検証する。解析結果が仮説に合わない場合は、その結果が説明できる新しい仮説を考案する。
コンクリートの材料劣化および修復過程の組織解明に基づく画像診断法の提案

材料劣化もしくは補修が進行しているコンクリートの組織変化を,画像解析により定量的に評価した.その結果,材料劣化に関わる組織の特徴的な変化や修復現象が確認できる寸法レベルが明らかとなった.この際,画像診断として物性との関連づけを行うためには,電気特性の計測と組み合わせることが簡便かつ効果的である.また,超吸水性ポリマー粒子や気泡など,ある程度寸法の大きな粒子分散系を調査対象とするときには,低倍率で視野を広くとることが簡易な画像診断となるためには必要である.また,そのような様々な観察レベルの組織変化に対して点過程の考え方を適用することは,組織の差異の直観的理解および定量的評価に非常に有用である.当初の研究計画における平成25年度の主たるテーマは;1中性化およびCa溶出が物質透過性に及ぼす影響の解明と積極的に中性化層を形成させたときの物質透過性の評価2微細ひび割れを導入した供試体の中性化による治癒およびけい酸塩系表面含浸材による表層改質とひび割れ閉塞の確認3実構造物より採取したコンクリートコア供試体の物質透過性を評価と低倍率画像の幾何学的特徴との対応,以上である.これらのテーマに関して得られた主な結果は以下のとおりである.1高炉スラグ混入ペーストを若材齢から中性化させた際,中性化領域では高炉スラグの反応が阻害され,粗大毛細管空隙率は非常に高い値を示した。しかし,そのような多孔質の中性化領域であっても,粗大毛細管空隙率の変化と電気伝導率の関係から,伝導経路が部分的に遮断されている可能性が示唆され,スラグ系における物質透過性低下時の組織の特徴は,セメントの水和反応だけ生じる場合とは異なると考えられる.2水酸化カルシウムが低減している系にけい酸塩系表面含浸材を塗布した場合の改質効果を,微小硬度測定,示差走査熱量測定および反射電子像の画像解析法により評価した。単純に塗布した場合においては,表層部に若干緻密な組織の形成が確認されるだけであった。しかし,飽和水酸化カルシウム水溶液に浸漬後に含浸処理を行うことによって含浸材が十分に反応し,改質効果が高くなることが示された。すなわち,中性化を生じるなどして反応対象物質が不足すると判断される場合でも,外部から水酸化カルシウムを供給することで改質効果を高めることが可能と考えられる.3実構造物から採取したコアをより簡便に評価する手法として,スキャナーの利用とRGB情報に基づく特徴抽出法を提案した.提案法によれば,精度良く骨材相を抽出でき,骨材は凝集性の分布を示すことおよび材料分離傾向も容易に定量評価が可能であることが示された.材料劣化もしくは補修が進行しているコンクリートの組織変化を,画像解析により定量的に評価した.その結果,材料劣化に関わる組織の特徴的な変化や修復現象が確認できる寸法レベルが明らかとなった.この際,画像診断として物性との関連づけを行うためには,電気特性の計測と組み合わせることが簡便かつ効果的である.また,超吸水性ポリマー粒子や気泡など,ある程度寸法の大きな粒子分散系を調査対象とするときには,低倍率で視野を広くとることが簡易な画像診断となるためには必要である.また,そのような様々な観察レベルの組織変化に対して点過程の考え方を適用することは,組織の差異の直観的理解および定量的評価に非常に有用である.平成24年度に掲げていたテーマのうち, Ca溶出については供試体を作製して真水に浸漬し,定期的に水の入れ替えを行っている予備段階にある.そのため,具体的な分析や解析は次年度以降へ持ち越している.その他の研究テーマの進捗状況は以下の通りである.1.促進中性化環境におかれたセメント材料の表層の中性化進行域の微視的な構造の変化を明らかにした.従来から言われているように,中性の進行にともない組織は緻密化するが,実際には粗大な空隙は残存したままで,中性化による空隙の充填は微細な空隙径範囲にて生じることを指摘した.また,中性化は,表層の緻密化という観点から,一つの修復機構とみなすことも可能である.この性能を引き出すために,内部にSAP(超吸水性ポリマー)を内在させ,適度な水分供給を行うことによる中性化領域形成促進の可能性を検討した.その結果,厳しい乾燥環境下でも中性化を進行させることができ,表層の緻密化による物質透過性の改善が確認された.また,南イタリアの遺跡にて採取したフレスコ画片の分析結果から,中性化により表層の顔料は保護されていても,背面からの硫酸イオンの侵入によりフレスコ画の劣化が進行し易い状況にあったことが示された.2.反応型けい酸塩系表面含浸材の施工により,表層組織が緻密化することを微小硬度測定により確認し,実際に電気伝導率も低下していた.しかし,この場合も粗大な毛細管空隙構造の変化は明確ではなく,これより含浸材の反応による空隙充填は微細な毛細管空隙領域にて生じていることを確認した.さらに,この緻密化の程度をゲル空隙比の変化として評価する手法を提案し,このことについて述べた論文に対してコンクリート工学年次論文奨励賞が授与された.3.低倍率画像取得に関してスキャナーを用いた方法を開発し,RGB情報に基づいてモルタルおよびコンクリートの骨材を分離する手順が確立された.

セメント系材料の材料劣化および修復過程における組織変化を,反射電子像の画像解析により明らかにし,その定量評価値を材料設計値や維持管理特性値に関係づけることを目的とした.そして,最終年度においては,組織形成から劣化,修復へと組織変化の特徴を体系的に評価することを念頭に置いた.これまでは一連の組織変化に関して,水和反応過程の中でも,特に硬化後の微視的構造の特徴にばかり注目してきた.しかし,これまでの成果から,粒子初期配置や凝結以前の組織変化が物性に影響を及ぼすことが示唆された.そこで,今年度においては,打ち込み直後のプラスチックな状態からの組織変化を明らかにすることに重点を置いた.また,修復過程としてけい酸塩系表面含浸材による長寿命化の効果を,等価かぶりの概念を介して材料設計値である中性化速度係数へ結びつけることを行った.さらに,劣化現象として新たに凍害を対象とし,気泡連行に関して,その空間構造を画像解析に基づいて評価することを試みた.主な結果は以下の通りである.(1)プラスチックな状態から硬化にいたるまでの体積抵抗率の変化から,水セメント比によって凝結時の固体構造の特徴が大きく異なることが示された.低水セメント比では凝結と空隙の連続性の低下が密接に関係している.(2)けい酸塩系表面含浸材により表層は緻密化し,複合則を適用して推定した改質層の電気伝導率は,非改質部の1/3程度であった.また,物質透過に関しては,改質層の厚さ程度のかぶりが増大したのと同様の効果をもち,電気伝導率と等価かぶりから推定された中性化速度係数は,非改質部の約50-60%の値であった.(3)気泡の空間構造の評価において,従来よりも低倍率の画像を用いても,その特徴の差異の評価は可能であった.また,従来の特性値である気泡間隔係数と対応した新しい特性値が得られ,点過程の考え方を導入することの有用性が示された.土木材料平成25年度に実施予定であったトピックスのうち,Ca溶出問題については,その後の予備実験の状況から供試体管理が難しいと判断されたこと,および本質的な機構は別のテーマにて検討している内容とのアナロジーから類推できると判断し,これをテーマから除くことにした.すなわち,本研究材料劣化過程のトピックは減ったことになる.しかし,その一方にて,中性化による自己治癒の検討は終えており,またけい酸塩系表面含浸材による修復過程の解明の検討が順調に進行し,特に,反応型と固化型での組織の相違やひび割れ閉塞性の相違などが明らかにされつつある.また,治癒への応用も可能であると期待される超吸水性ポリマーの内部養生法に関して,低倍率画像の有効利用とも関連させながら検討を進めた結果,従来の自己収縮抑制効果の粒子寸法依存性を低倍率画像の空間統計量の相違から説明できることを指摘したことは大きな成果であると考えている.さらに,劣化過程のテーマとして超吸水性ポリマーの混入が,凍結融解によるスケーリングに及ぼす影響の画像評価を加えて,一連の実験を行った.この成果について現在までに口頭発表のみを行っているが,RILEMの研究委員会活動の成果として報告も行っている.このことが,スケーリング抵抗性の評価と画像診断を組み合わせる新たな研究の着想にいたった.一方,実コンクリートの組織の評価については,低倍率での顕微鏡観察のための画像の取得法と評価法がおおよそ確立できたところにある.また,研究成果の口頭発表も順調に進み,当初計画通りの国際学会にて成果発表を行った.
セルロース系分子の溶解性の分子シミュレーションによる定量化と溶解機構の解明

本研究は、セルロースおよびセルロース誘導体の、水や有機溶媒への溶解性を分子シミュレーションにより定量化する方法の確立を目的としたもので、溶解の機構を分子レベルで明らかにすることにより、溶解の制御の基礎知見を得ようとするものである。セルロースは分子構造中に水酸基を多く持つにも関わらず水への溶解性が低いが、その理由については多くの定性的説明がなされているものの定量的な考察はない。セルロースはエネルギー源・原料としての期待が高いが、難溶解性であることが利用に向けての最大の問題点である。セルロースとその誘導体の溶解性を定量的に明らかにすることは、セルロース科学の基礎知見としても重要であるのみならず、新規のセルロース溶剤の開発にも寄与する。平成30年度は、平成29年度に行った、セルロースのオリゴマーのermod法を基礎とした自由エネルギー計算での溶解性の定量化方法の確立と、分子レベルでの溶媒和構造の検討に引き続き、その溶解のメカニズムについての検討を行った。平成29年度は、セルロースのオリゴマーを用いて、セルロース溶解性の定量的評価法を確立することが出来た。さらに、これらの方法を適用することにより、セルロースオリゴマーの2、4、6、8,10量体について溶解自由エネルギーを求めることが出来た。しかし、溶解性の定量的評価が可能になっても、なぜ、このオリゴマーの長さで、溶解から不溶に変化するのか、そのメカニズムについては明らかにはならない。そこで、平成30年度は、自由エネルギーの△F=△H-T△Sの関係式から、O度付近から100度付近までいくつかの温度で、溶解自由エネルギーを求め、セルロースの溶解におけるエンタルピーとエントロピーの寄与を明らかにした。その結果、セルロースは重合度が大きくなると、解離のエンタルピーの寄与が大きくなり、そのため、溶解性が低下することが明らかになった。このような情報はこれまで精度よく求められたことはなく、今後のセルロース化学の基盤情報として霞重な情報を与えるものと考える。平成29年度、30年度の検討で、セルロースのオリゴマーを用いたセルロース溶解性の定量的評価法を確立、これらの方法を適用することによるセルロースオリゴマーの2、4、6、8,10量体について溶解自由エネルギーの評価、さらには、自由エネルギーの温度変化を行い、溶解におけるエンタルピーとエントロピーの寄与を個別に明らかにすることができた。今後は、最終年度として、セルロースの水和の原子レベルでの機構の検討を進めたい。予定としては、研究協力者である、米国・Bradley大学のSchnupf准教授の協力を仰ぐ。研究協力者は、セルロース鎖の周りに溶媒和している水分子の微細な配向を配向角分布を求めることで、その溶媒和状態がエントロピー的であるか、エンタルピー的であるかを判定する方法の確立を進めている。今年度は訪米して、溶媒和機構の詳細について議論し協働研究の推進を図る予定である。さらに、Cornell大学のBrady教授も訪問して、本研究のまとめとしての論文作成を共同で進める予定である。また、セルロース以外のセルロース誘導体への展開として、セルロースアセテートのアセトン溶媒中における溶解性の検討も進める予定である。セルロースとその誘導体の溶解性を定量的に明らかにすることは、セルロース科学の基礎知見として重要であるのみならず、新規のセルロース溶剤の開発にも寄与する。平成29年度は、セルロースのオリゴマー、及びセルロース誘導体のオリゴマーを用いてermod法を基礎とした自由エネルギー計算による溶解性の定量化方法の確立と、分子レベルでの溶媒和構造の検討による溶解機構の解明を行った。これまでの研究で、既にセルロースオリゴマーとして2量体について分子シミュレーションの予備実験を行っており、その結果に基づいてermod計算により、溶媒和自由エネルギー(△μ)を求めることに成功していた。しかし、分子が溶媒に溶解するかどうかは、この溶媒和自由エネルギーのみからでは判定できない。溶解は、最初に固体状にあるセルロースを、一度分子鎖を一本づつ、ばらばらの状態とし(解離自由エネルギー:△Gs)、その後、分子鎖を溶媒中に溶媒和させて、溶解自由エネルギー:△μ(solution)を求めるプロセスが必要である。平成29年度は、その解離の自由エネルギーを評価する方法について検討し、これらをセルロースのオリゴマーに適用して、セルロース溶解性の定量的評価法として確立した。さらに、これらの方法を適用することにより、セルロースオリゴマーの4、6、8,10量体について溶解自由エネルギーを求めた。その結果、計算では6量体以上の長さになるとセルロースオリゴマーは水に溶解できないことが自由エネルギー計算の結果から推測された。実験では、セルロースオリゴマーは68量体付近から水に不溶となることが言われており、実験と計算との一致は良い。さらに、残基数によって、受ける水和の強さが異なることの原因を調べるため、水素結合数の解析を行った。

その結果、残基数が多いオリゴマーほど末端ヒドロキシ基の影響が弱くなることと、水分子との水素結合数が減少することで水分子との間の相互作用が弱くなっていることが明らかになった。本研究は、セルロースおよびセルロース誘導体の、水や有機溶媒への溶解性を分子シミュレーションにより定量化する方法の確立を目的としたもので、溶解の機構を分子レベルで明らかにすることにより、溶解の制御の基礎知見を得ようとするものである。セルロースは分子構造中に水酸基を多く持つにも関わらず水への溶解性が低いが、その理由については多くの定性的説明がなされているものの定量的な考察はない。セルロースはエネルギー源・原料としての期待が高いが、難溶解性であることが利用に向けての最大の問題点である。セルロースとその誘導体の溶解性を定量的に明らかにすることは、セルロース科学の基礎知見としても重要であるのみならず、新規のセルロース溶剤の開発にも寄与する。平成30年度は、平成29年度に行った、セルロースのオリゴマーのermod法を基礎とした自由エネルギー計算での溶解性の定量化方法の確立と、分子レベルでの溶媒和構造の検討に引き続き、その溶解のメカニズムについての検討を行った。平成29年度は、セルロースのオリゴマーを用いて、セルロース溶解性の定量的評価法を確立することが出来た。さらに、これらの方法を適用することにより、セルロースオリゴマーの2、4、6、8,10量体について溶解自由エネルギーを求めることが出来た。しかし、溶解性の定量的評価が可能になっても、なぜ、このオリゴマーの長さで、溶解から不溶に変化するのか、そのメカニズムについては明らかにはならない。そこで、平成30年度は、自由エネルギーの△F=△H-T△Sの関係式から、O度付近から100度付近までいくつかの温度で、溶解自由エネルギーを求め、セルロースの溶解におけるエンタルピーとエントロピーの寄与を明らかにした。その結果、セルロースは重合度が大きくなると、解離のエンタルピーの寄与が大きくなり、そのため、溶解性が低下することが明らかになった。このような情報はこれまで精度よく求められたことはなく、今後のセルロース化学の基盤情報として霞重な情報を与えるものと考える。さらに、これらの方法を適用することにより、セルロースオリゴマーの4、6、8,10量体について溶解自由エネルギーを求めることが出来た。しかし、ここまでの検討で溶解自由エネルギーの評価により溶解性の定量的評価が可能になっても、なぜ、このオリゴマーの長さで、溶解から不溶に変化するのか、そのメカニズムについては明らかにはならない。それを明らかにするためには溶媒和のミクロな構造から生じる原子レベルの相互作用の情報に基づく機構の解明が必要である。そこで、平成30年度は以下の検討を行う。
エクソソーム分泌タンパク質群(TSLC1/CAV1)を用いたATL病態解析

CAV1遺伝子は,成人T細胞白血病(ATL)に関する一連の検討から,網羅的遺伝子発現解析上,CADM1(TSLC1)と共に,特異的な高発現を示し,免疫学的手法においても,細胞ばかりでなく,これに由来する分泌粒子・Exosomeにも存在することが明らかとなった.最近,ATLと同様,高齢者に頻発する前立腺癌で,血中へのCAV1分泌が指摘されていたが,ATLで得た結果と同様,Exosome形態で存在することを示す結果を得た.一方,CADM1特異的転写因子・NF-kBをlysosome分解に誘導するp47がATL特異的に発現抑制された結果,CADM1高発現に繋がることを示唆する結果を得た.(1)無血清で培養可能なATL細胞EDの培養上清から精製したExosomeを質量分析計で蛋白質の網羅的解析を行った。ANXA2を同定したが、WB解析でATL特異的Exosome蛋白質とした血中TSLC1やCAV1は検出されず、Exosome不含FBSで培養できたATL細胞からExosomeを調製、検討を継続中。TFRも、網羅的遺伝子発現解析の結果、ATL細胞特異的高発現であり(Sasaki, Blood, 2003)、同細胞由来ExosomeのWB解析で存在が証明されたため、検討に追加した。ATL特異的分子に対する蛍光標識抗体を用いた、SBI社Exosome解析Kit (CD63,CD9,CD81)によるFACSや免疫染色、PerkinElmer社AlphaLISA超高感度相互作用解析系でExosome蛋白質の解析を行う準備が整い、同ATL特異的因子を検証中。(2) ATLにおけるTSLC1発現に関与する活性化領域として転写開始点上流-680から-729塩基の領域を同定、転写活性化にNF-kBが関わることが判明。HTLV-1感染細胞株では古典的および非古典的NF-kB情報伝達系、TSLC1発現ATL細胞株では古典的NF-kBによる転写活性化を確認。Tax発現誘導JPX9ではHTLV-1 Tax発現依存的にTSLC1発現が亢進、TSLC1高発現MT-2細胞ではshTaxplasmid導入に伴うTax発現低下とTSLC1発現低下を見た。本領域でのChIP解析の結果、TaxがNF-kB転写活性化複合体に含まれ、NF-kB活性と共に、TaxがTSLC1発現に関与することが示唆された。ATL細胞において、Tax非依存の、古典的NF-kB情報伝達系に関与する因子の検討で、p47の蛋白質レベル低下がATL特異的であり、TSLC1遺伝子活性化の要因と考えられた。(1)ウシExosome不含FBSを用いた細胞培養系から、ATL細胞由来ヒトExosomeを調製・回収、WB解析を行ったところ、対照の非ATL細胞を含む、全検討例でExosomeマーカーと呼ばれるCD63分子やCD9分子の存在は確認されたが、ATL細胞特異的高発現を示すCAV1およびTFR1両分子は、Exosomeにおいても、ATL細胞特異的に検出された。これらの因子の検出のため、高感度かつ多検体処理が可能な手法として知られるAlphaLISA法を、CD63との組合せにより、Exosomeでの検出系へと転用したところ、TRF1分子をExosomeサンプル中に検出することができたものの、CAV1は見出すことができなかった。CAV1分子の存在様式が内在型であることが原因と思われる。興味深いことに、本法では、WB未検出であったTSLC1分子が検出され、ATLの新規診断法としての可能性が示唆された。(2)前回、TSLC1発現に重要とされたp47に着目した検討を行った。TSLC1を発現するTax無(低)発現ATL細胞で、p47を強制発現したところ、標的分子NEMOの発現が低下したばかりでなく、TSLC1の発現も低下した。さらに、ゲノム網羅的なDNAメチル化解析法とBisulfite sequence法での検討により、これらの細胞では、p47遺伝子のプロモーター領域が高頻度にメチル化されており、これを主な要因とするp47の発現低下がTSLC1の発現に寄与することが示唆された。一方、極低値のp47蛋白質レベルを示したTax高発現ATL細胞をプロテアソーム阻害剤MG132で処理したところ、p47の著明なレベル回復が認められたことから、Taxによるプロテアソーム分解誘導の存在が示唆された。これらの結果から、ATL細胞におけるp47の調節異常に伴うTSLC1高発現機構の存在が想定された。昨年度に引き続き、CADM1高発現に関与する抑制因子p47発現の阻害については、同因子自身のプロモーターメチル化とHTLV-I Taxの介在に関する詳細な検討結果を報告した(H27癌学会・名古屋)。一方、昨年度の実績で、不可としたCAV1検出の改善を図るべく、解析精度の向上を目指し、以下、変更点を2つ導入した。(1) Exosome解析で必須とされるウシExosome不含FBSにつき、これまで使用した自家製調製品を止め、メーカーにて確認済みの同等品を用いた細胞培養系からの、ATL細胞由来ヒトExosomeの調製法を確立した。(2)常法とされる超遠心沈殿回収法の精製度を見直すため、最近市販されたMagCapture Exosome Isolation KIt PSを用いたExosome分画精製法を用いて得たExosome標品を、現行標品と比較した。

数多くの市販精製キットは、エクソソームマーカーとされる表面タンパク質に反応する抗体の結合能に依存しており、細胞毎のExosomeでのマーカー蛋白質の含量差による解析結果のブレが指摘され、回収後も抗体が常に付きまとい、これを除く過激な解離処理による影響も想起される。これと一線を画し、Exosomeが脂質二重層からなる微粒子である基本存在様式に着目した本キットでは、リン脂質反応性の特異分子で回収、キレート剤によるマイルドな条件での溶出を可能とする回収法である。現在、得られたExosome標品を解析中である。少なくとも、粒度分布解析装置・ナノサイトで解析・評価したところ、そのほとんどが100nm付近に集積される純度であることが判明した。これは、他のがん細胞由来のExosomeでも数多く報告される結果と一致していた。今後、この手法で得た、Exosome標品で、再度、検討を施し、特異性の高いCAV1検出法の確立に結び付ける予定である。課題研究遂行期間中、事前に想定されなかった、前施設における耐震化工事に伴う複数回のラボ移動と同スペース縮小の影響があまりにも甚大であり、途中から、所属研究機関を変更してまで対応するも、未だにバックアップできない状況である。特に、研究活動に用いる実験データやサンプルの帰属、さらには、その管理にかなりの制限が生じたため、スムーズな研究活動状況が得られず、遅延したのは、事実である。CAV1遺伝子は,成人T細胞白血病(ATL)に関する一連の検討から,網羅的遺伝子発現解析上,CADM1(TSLC1)と共に,特異的な高発現を示し,免疫学的手法においても,細胞ばかりでなく,これに由来する分泌粒子・Exosomeにも存在することが明らかとなった.最近,ATLと同様,高齢者に頻発する前立腺癌で,血中へのCAV1分泌が指摘されていたが,ATLで得た結果と同様,Exosome形態で存在することを示す結果を得た.一方,CADM1特異的転写因子・NF-kBをlysosome分解に誘導するp47がATL特異的に発現抑制された結果,CADM1高発現に繋がることを示唆する結果を得た.昨年度まで所属していた宮崎大学医学部の基礎研究棟における大掛かりな耐震補強改修工事に絡んだ研究環境の急激な改変の影響が甚大。即ち、研究スペースの大幅な減少に伴い、課題スケジュールの推進に必要な試薬の事前調達やサンプルの事前調製を実施する場合にも、安全・安心な保管スペースに余裕がなく、制限を受けることが多く、合わせて、研究機器の帰属や管理体制にも大幅な改変がなされ、システムは未完成で、十分に機能できていない状態であったことが達成遅延の主たる理由と考える。更に、本年度の研究遂行期間の途中から所属研究機関を変更したことも大きい。即ち、国立大学法人宮崎大学医学部機能制御学講座腫瘍生化学分野から学校法人順正学園九州保健福祉大学生命医科学部生命医科学科に所属変更したことから、研究に用いる実験データやサンプルの帰属や管理等に一定の制限が生じたことも、遅延の一端と考える。現在も、研究の進捗状況は厳しい。
遺伝暗号の可変性

本研究は、(1)遺伝暗号の過去から現在にいたる変遷、暗号変化の範囲、要因を明かにすること、(2)遺伝暗号に於ける新しいWobbleの法則の確立と、tRNAのアミノ酸認識機構の解明、および(3)tRNAを中心にRNAの多彩な生物学的役割を解明すること、の3点を集中的に解明することを目的としてきた。総括班は4つの計画班を総括し、その研究を有機的、能率的に推進するための活動を行った。また、計画班の研究の基礎となるべき高所からの研究も行った。総括班の本年度の主な活動状況は次の通りである。(1)総括班会議を平成3年4月、平成4年1月に開催し、本年度研究計画、方針、最終報告のための準備等について検討を行った。(2)平成3年8月筑波において、第3回合同班会議を行い、全班員参加のもとに研究の進展状況の発表と検討を行った。(3)公開シンポジウムを平成4年1月27日東京ガ-デンパレスで開催、その際、米国コロラド大学のO.C.Uhlenbeck教授、米国City of Hope研究所のG.P.Holmquist博士、およびフランス、パスツ-ル大学、国立科学研究センタ-のD.Moras教授に特別講演を依頼、多くの聴衆を集め盛会であった。(4)平2年度から総括班活動の一環として開始した「遺伝暗号使用のデ-タベ-ス構築と国内外研究機関への配布」事業を池村班員(遺伝研)を中心に継続、各国への配布を行ってきた。(5)研究の進行状況、関連トピックス、班活動の予定等を掲載したサ-キュラ-を昨年度に続き第4、5号を制作、配布した。(6)本重点領域研究3年間の活動、主な研究成果をまとめた「成果研究成果報告書」を編纂、平4年3月班員はじめ、関係各位に配布した。
マルチセル環境における空間リソース制御法に関する研究

本研究では,マクロセル環境において,セル内の基地局が端末や中継局と協調して周辺の干渉を監視制御するとともに,空間・周波数のリソースの動的制御により周波数資源を有効活用する手法を複数提案した.また,計算機シミュレーションにより提案手法の有効性を明らかにした.本研究では,マクロセル環境において,セル内の基地局が端末や中継局と協調して周辺の干渉を監視制御するとともに,空間・周波数のリソースの動的制御により周波数資源を有効活用する手法を複数提案した.また,計算機シミュレーションにより提案手法の有効性を明らかにした.本研究では,マクロセル環境において,セル内の基地局が端末や中継局と協調して周辺の干渉を監視制御するとともに,空間・周波数のリソースの動的制御により周波数資源を有効活用する手法を複数提案し,計算機シミュレーションによりそれらの有効性を示すことを目的としている.今年度は,まず,マクロセル環境を評価するためのシミュレーションツールを作成した.このツールでは,異なるサービスエリア,伝搬特性(フェージング,伝搬損失)をもつ環境を構築することができる.MIMO伝送による特性の影響を考慮できる.また,異なるセルサイズの環境(マクロセル(例:WiMAX)とピコセル(例:無線LAN)が混在する環境)を想定した場合における,アンテナの指向性と伝搬損失の違いによる相互の干渉量を定量的に評価した.その結果,ピコセルからマクロセルに対する干渉量はかなり小さく,特にマクロセルが指向性アンテナを用いる場合,その影響を小さくできることを明らかにした.本成果は,IEICE Transaction on Communicationに論文投稿し,採録された(2011年5月掲載予定).次に,中継局を配置した場合の基本特性を明らかにした.今年度は,送信局1受信局,送信局/中継局,中継局/受信局における,i)伝搬損失の違いによる通信容量評価,ii)ライスファクタの違いによる通信容量評価を主に検討した.その結果,中継局と受信局の伝搬損失係数は4以下であれば従来の方法よりも高い特性を示すことを明らかにした.また,中継局は基地局側に配置するほうが高い通信容量を得ることを計算機シミュレーションで明らかにした.本成果は2010年5月のアンテナ・伝播研究会にて発表した.本研究では,マクロセル環境において,セル内の基地局が端末や中継局と協調して周辺の干渉を監視制御するとともに,空間・周波数のリソースの動的制御により周波数資源を有効活用する手法を複数提案し,計算機シミュレーションによりそれらの有効性を示すご乏を目的としている.今年度は,昨年度作成したツールを用いて,異なるセルサイズの環境(マクロセル(例:WiMAX)とピコセル(例:無線LAN)が混在する環境)を想定した場合において,中継局を用いた干渉除去法を提案した.さらにこの構成をMIMO通信で実現できる手法も提案した.その有効性を計算機シミュレーションと実環境における伝搬チャネル応答を用いた評価により有効性を明らかにした.提案法は,1素子のアンテナでも従来の2素子のアレーアンテナよりも高い干渉除去能力を得ることを明らかにした.本成果はIEEE Wireless Communicationの2011年の9月号に掲載された.次に,MIMO通信において,中継局を配置した場合の,送信局/受信局,送信局/中継局,中継局/受信局における通信容量評価を実環境の測定データを用いて明らかにした.本結果は干渉が考慮される環境でもそのモデルが適用できる.ここでは,まず,中継局を用いることが高い通信要領を得ることを確認するとともに,複数のユーザが存在するときは特に効果が大きいことを示した.さらに,チャネル応答の相関が高くなる環境には直交する偏波を用いることでさらなる効果を得ることも明らかにした.本成果はIEEE Antema and Propagationの2012年の2月号に掲載された.その他,マルチセルにおける評価ツールの改良などを行い,次年度の検討のための準備を進めた.本研究では,マクロセル環境において,セル内の基地局が端末や中継局と協調して周辺の干渉を監視制御するとともに,空間・周波数のリソースの動的制御により周波数資源を有効活用する手法を複数提案し,計算機シミュレーションによりそれらの有効性を示すことを目的としている.今年度は,昨年度作成したツールを用いて,多数のユーザが存在する場合に,ユーザスケジューリングを用いずにマルチユーザMIMOの特性を改善する2種類の方法を提案した.1番目の手法は,ユーザの信号電力が低くなるアンテナを使用しない手法であり,この手法により,マルチユーザMIMOにおける干渉除去の負担が軽減できることが起因して,所望ユーザへの品質を向上できることを示した.この方法では,サービスエリアの端では有効であることが確認できたが,ユーザの伝送レートが高くなる場合,従来の手法より誤り率特性が劣化する現象が見られた.そこで,ユーザ側で伝搬チャネル応答を用いた指向性をユーザのアンテナよりも1個少ない形で形成する手法を提案した.この手法により,ユーザ数や伝送速度に関係なく,従来のマルチユーザMIMO伝送よりも高い通信品質を得ることが確認できた.なお,本成果は,アンテナ伝搬研究会において2回(11月,3月)にわたり報告を行うとともに,国際会議EuCAPに投稿し採録された(4月発表).また,本成果は,4月中にIEEE Wireless Communicationに投稿する予定である.また,OFDM信号のヌルキャリアを利用したブラインド型の新しい干渉除去法も提案し,その成果はIEICE CoMEXに投稿し,採録された(1月).以上の成果により,多数のユーザが存在する無線通信システムにおいて,高い性能を得る信号処理技術を提案することができた.

中継局を用いた干渉量評価,中継局による干渉除去法の提案,実環境での特性評価に関し,英語による査読つき論文を掲載することができ(うち2件はIEEE),査読付き国際会議でも3件採録された.当初予定していたよりも順調に成果を出していると考えられる.24年度が最終年度であるため、記入しない。H23年度に提案した方法で一定の効果が得られたが提案した方法の適用領域をさらに明らかにするために,H22年度に作成したツールを用いて,提案方法のさらなる特性評価を行うことで,提案法の効果をさらに明確にする.また,その中で発生する問題点を解決するための新たな方法を提案することで,マルチセルにおける干渉除去としての性能を明らかにし,最終年度に向けた成果を提出する予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
原発性肝細胞癌におけるオートクリンTGF-βシグナル伝達とその制御機構

TGF-βシグナル伝達の研究は、最近伝達物質であるSmadが同定され急速に進歩してきた。我々は、分化型肝細胞癌では、癌細胞の産生するTGF-βが、Smad2/3を介して肝癌の細胞増殖を抑制しているが、かかる癌細胞において抑制型Smad7がTGF-βによる細胞増殖の抑制作用を阻害していることを報告した。更に一部の未分化癌では、癌細胞の産生するTGF-βが、むしろ自身の癌細胞増殖を促進していることを見出した。またSmad2の活性化を指標にして、このような癌細胞におけるTGF-βシグナル伝達機構について報告してきた。また急性・慢性肝障害モデルにおける、Smad蛋白リン酸化の変化を、星(筋線維芽)細胞・肝細胞に分離し調べた。更に、障害肝から星細胞ならびに肝細胞を培養し、これら状態の各種細胞におけるTGF-βに対する生物活性の変化を調べることで、星(筋線維芽)・肝細胞におけるTGF-βシグナル伝達およびその制御機構について考察してきた(Hepatology 2002;35:49-61,Hepatology in press)。TGF-βは肝癌細胞に対して増殖抑制効果を示した。TGF-β受容体やSmadにはいずれの細胞にも遺伝子の変異を認めなかったことから、これら生物活性の違いは、Smad2/3の活性化の状態、ならびに標的遺伝子上に存在するSmad2/3/4の結合相手となる転写因子の違いで生じているものと思われた(Oncogene in press)。我々は、分化型肝細胞癌では、癌細胞の産生するTGF-βが、Smad 2/3を介して肝癌の細胞増殖を抑制しているが、かかる癌細胞において抑制型Smad 7がTGF-βによる細胞増殖の抑制作用を阻害していることを報告した。またSmad 2の活性化を指標にして、このような癌細胞におけるTGF-βシグナル伝達機構について報告してきた。更に、障害肝から星細胞ならびに肝細胞を培養し、これら状態の各種細胞におけるTGF-βに対する生物活性の変化を調べることで、星(筋線維芽)・肝細胞におけるTGF-βシグナル伝達およびその制御機構について考察してきた(Hepatology 2002;35:49-61)。本計画における申請者等が行った予備的実験の結果、TGF-βは初代培養肝細胞、Huh-7,HepG2等の肝癌細胞に対して増殖抑制効果を示したが、HCC-T, M等の肝癌細胞では全く増殖抑制効果を認めなかった。TGF-β受容体やSmadにはいずれの細胞にも遺伝子の変異を認めなかったことから、これら生物活性の違いはSmad 2/3の活生化の状態、ならびに標的遺伝子上に存在するSmad2/3/4の結合相手となる転写因子の違いで生じているものと思われた。我々は、分化型肝細胞癌では、癌細胞の産生するTGF-βが、Smad2/3を介して肝癌の細胞増殖を抑制しているが、かかる癌細胞において抑制型Smad 7がTGF-βによる細胞増殖の抑制作用を阻害していることを報告した。また急性、慢性肝障害モデルにおける、Smad蛋白リン酸化の変化を、星(筋線維芽)細胞・肝細胞に分離し調べた。

更に、障害肝から星細胞ならびに肝細胞を培養し、これら状態の各種細胞におけるTGF-βに対する生物活性の変化を調べることで、星(筋線維芽)・肝細胞におけるTGF-βシグナル伝達およびその制御機構について考察してきた(Hepatology 2002;35:49-61,Hepatology in press)。本計画における申請者が行った実験の結果、TGF-βは肝癌細胞に対して増殖抑制効果を示した。TGF-β受容体やSmadにはいずれの細胞にも遺伝子の変異を認めなかったことから、これら生物活性の違いは、Smad 2/3の活性化の状態、ならびに標的遺伝子上に存在するSmad 2/3/4の結合相手となる転写因子の違いで生じているものと思われた(Oncogene in press)。
予測的姿勢制御に対する視空間的注意の配分の影響

上肢運動のトリガーとなる視覚刺激に対する視空間的注意の配分が上肢運動時の予測的姿勢制御に及ぼす影響を検討した。14名の健康な大学生を対象に実験を実施した。実験の概要と得られた結果は次の通りである。視覚刺激を、コンピューター画面の左ないし右視野に提示した。実験は、視覚刺激位置の手がかり情報を前もって与える条件(注意条件)と与えない条件(分散条件)にて実施された。被験者は非標的刺激(視覚刺激の70%)と標的刺激(30%)を弁別し、視覚刺激の位置に基づいて左ないし右上肢を外転させた。分散条件に比べ注意条件では、視覚刺激と反対側後頭領域で記録されるP1/N1振幅が増大した。右上肢外転運動時の局所筋に対する左中殿筋と左大腿筋膜張筋の先行時間は分散条件よりも注意条件で延長した。注意の配分に伴うこれらの値の変化の間には、有意な相関関係が認められた。右上肢外転運動時の局所筋に対する姿勢筋の先行時間は、視空間的注意の配分に伴い変化し、その変化は感覚-知覚領域における視覚情報処理の変化と関係することが示唆された。近年、注意と姿勢制御の関係に関する研究が世界的に行われている。その中でも、本研究は、予測的姿勢制御に対する視空間的注意の影響を、脳活動も含め検討した世界で初めてのものとなった。その成果は国際誌に掲載された。本研究は事象関連電位を用いることで姿勢制御と注意の関係をより直接的に検討したことに意義があり、今後の当該研究の発展の基盤となると考えられる。