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近代日本における国際関係用語の文化触変-韓国との比較

本研究の目的は、近代日本の国際関係の基盤を構成した主要な用語(「国際関係用語」)の中から「国際社会」、「勢力」、「主権」、「万国公法」、「文明」、「文化」、「地方自治」などを取り出し、それらがいつ、どのように日本語の語彙に加わったかを明らかにしたあと、さらにそれらの用法がどのように変化したかを、概念史研究の方法を用いて、追跡することであった。さらに、日本側の成果を、韓国側の同様な研究グループの研究成果と照合し、日韓で比較することも計画した。2年間の研究活動中に、中心的なメンバーが病没したために、メンバーを入れ替えるなどして、「万国公法」「国際社会」「地方自治」「(中国の)人権」「市場」という用語の概念史的変容をかなりの程度にまで解明することはできた。が、解明は当初の予定までには達せず、韓国との研究交流も未完に終わった。概念史研究には予想以上の研究時間が求められることをあらためて実感した次第でもあるが、参加者全員がその方法の有効性を確認し、その後の各自の研究にその方法を駆使して、それぞれに大きな成果を挙げることが予想できる。本研究は、明治維新以後の近代日本の国際関係を根底において規定したと考えられる国際関係の基本的概念が、当時、用語としてどのように用いられ、どのように変遷していったかを、概念史研究(Begriffsgeschichte)の方法によって明らかにする目的で、平成12年度から始まったものである。次年度は、それぞれの概念の研究を進め、研究会によって成果を交換しつつ、近代日本における国際関係概念の変遷の全体的な特徴の把握に努める計画である。本研究は、明治維新以後の日本の国際関係を根底において規定したと考えられる近代国際関係の基本概念が、当時、用語としてどのように用いられ、どのように変化していったかを、概念史研究(Begriffsgeschichte)の方法によって明らかにすることを目的とした。2年度目の今年度は、研究分担者および研究協力者がそれぞれ特定の用語を担当し、その用法の歴史的変化の分析を進めた。用語の担当は、「国際社会」-平野、「市場」-古田、「万国公法」-金、「自治」-黄、「文化」-川村、「主権」-藤田雄二(研究協力者)、「人権」-須藤瑞代(研究協力者)であった。具体的な研究を進める過程で、非欧米の国々にとって、近代国際関係の概念史とは個々の概念の文化触変の歴史にほかならないという確信を強めたので、概念史研究の方法と併せて、本研究課題の代表者が発表した文化触変の方法をも用いることにした。具体的な方法の第一は、さまざまな辞典で該当項目を年代順に調べるという方法である。たとえば「国際社会」の「国際」が日本の国語辞書に登場するのは1890年前後である。そして、1940年代までの長い間、「国際」は「国家と国家の際」と定義され、今日のわれわれの用法である「国際社会」が辞書に登場することはなかったことが確認される。他の用語についても、同様に、辞書上の変化を辿った。第二の方法は、各時代の代表的な発言者がそれぞれの用語をどのように用いたかを確定することである。第三の方法は、より一般の杜会による用法の変化を見ることである。こうした方法を用いる研究は当然、膨大なものになり、本研究課題の実施によっても、調査は緒についたばかりである。本研究課題の研究成果を中間報告として発表して、批判を受け、個別研究、共同研究を継続させたいと考えている。
膜融合リポソームによる癌遺伝子治療を目指した細胞質内遺伝子発現系の開発

癌遺伝子治療を目指した細胞質内遺伝子発現系を確立するにあたり、T7RNAポリメラーゼが有するT7プロモーター配列に対する高い特異性と高い転写効率を利用した。まずT7プロモーターを有し、T7RNAポリメラーゼ存在下においてルシフェラーゼを発現するプラスミドであるpT7-IRES-Lを構築した。本プラスミドとT7RNAポリメラーゼとを同時にin vitroにおいて細胞内に導入した結果、導入するT7RNAポリメラーゼ量に依存した遺伝子発現を示すことが示された。また、従来のような遺伝子発現に核移行を必要とするプラスミドと比較し、T7発現系は細胞質内における遺伝子発現であるために、遺伝子導入後、非常に速やかな遺伝子発現が認められた。さらに、非分裂細胞における遺伝子発現効率を検討した結果、遺伝子発現に核移行を必要とする従来のプラスミドでは細胞増殖を抑制することにより著しい遺伝子発現の低下が認められたのに対し、T7発現系においては遺伝子発現効率に細胞の増殖性は全く影響しないことが明らかとなった。今回の検討でT7発現系による遺伝子発現効率は、細胞質内におけるT7RNAポリメラーゼ量に依存することが明らかとなった。つまり、T7発現系の遺伝子発現を増強させるためには細胞質内のアクティブなT7RNAポリメラーゼ量を高く維持する必要があるものと考えられる。そこで細胞質内にアクティブなT7RNAポリメラーゼを供給するため、T7プロモーター制御下でT7RNAポリメラーゼを産生するpT7-AUTO-2を構築し、このプラスミドを併用することによる遺伝子発現増強を試みた。その結果、pT7-IRES-LとT7RNAポリメラーゼだけを細胞に作用させた群に比べ有意な遺伝子発現増強及び長期化が認められた。現在、本システムを癌遺伝子治療に適応すべく、更なる遺伝子発現を目的に転写効率および翻訳効率の上昇を目指したプラスミドの構築を行っている。
光機能性人工ナノ粒子を用いた細胞内PGE2受容体の機能解明とその応用

Prostaglandin E2 (PGE2)は、様々な生理学的プロセスにおいて重要な役割を果たす脂質メディエーターである。私達は、PGE2がPGE2受容体EP2サブタイプの活性化を介して、マウス運動ニューロン由来で未分化のNSC-34細胞の神経突起伸長を促進し、細胞増殖を抑制することを見出した。また、ALS発症直後のモデルマウスの運動ニューロンではEP2発現が増加すること、ニューロン様に分化したNSC-34細胞のEP2発現はPGE2処置により上昇することを明らかにし、運動ニューロンにおけるPGE2誘発性のEP2発現増加がALSにおけるニューロン変性に関与することを示した。筋萎縮性側索硬化症(ALS)は、運動ニューロンの選択的な変性を特徴とする極めて予後不良の疾患で、発症メカニズムも不明のままである。ALS患者の脳脊髄液中では、健常者と比較してprostaglandin E2 (PGE2)のレベルが高いことが報告されている。PGE2は細胞膜に存在するPGE2受容体と結合して作用を示すと考えられているが、細胞内にもPGE2受容体が存在することが報告されている。しかし、細胞内受容体の機能については不明なままである。本研究では、最新の高分子化学及び光化学を応用し、エンドサイトーシスにより細胞内に導入され、内包物質を放出する光機能性人工ナノ粒子を開発することで、運動ニューロンの細胞内PGE2受容体の生理機能や疾患発症・進行における役割を解明するとともに創薬応用の可能性について明らかにする。本年度は、神経細胞に適用可能なドラッグデリバリーキャリアとして、ナノ化されたグラフェン酸化物の合成を行い、その放出特性を解析した。また、運動ニューロンのモデル細胞であるNSC-34細胞を用いて、PGE2が細胞分化に及ぼす影響を検討した。その結果、NSC-34細胞では、PGE2はEP受容体を活性化することで運動ニューロンへの分化を促進することが明らかとなった。さらに、これまで検討が行われていなかった運動ニューロンに発現するEP3受容体のIsoformについても解析し、運動ニューロンではEP3γが選択的に発現していることを見出した。本年度は、神経細胞に適用可能なドラッグデリバリーキャリアとして、ナノ化されたグラフェン酸化物を検討した。まず、グラフェン酸化物シートを強酸化処理することにより平均粒子径50 nmのナノ化に成功した。これに分岐PEG鎖を修飾することで生体親和性、バッファー分散性を付与可能であることを確認した。モデル薬剤としてドキソルビシンをキャリアに導入後、pH7.4環境下と比して、pH4.7において薬剤の放出効率が飛躍的に高まる(45 %)ことを見出した。エンドソーム内における薬剤の効率的放出が期待できる。また、運動ニューロン様株細胞であるNSC-34細胞を用いて、PGE2及びその受容体が運動ニューロンの分化に及ぼす影響を検討した。PGE2およびEP2選択的刺激薬であるbutaprost曝露は、NSC-34の細胞増殖を抑制するとともに、神経突起の伸長を誘発し、運動ニューロンへの分化を促進させた。しかし、EP1/EP3選択的刺激薬であるsulprostoneは顕著な作用を示さなかったため、PGE2はEP2活性化を介し、NSC-34の神経突起の伸展や運動ニューロンへの分化を促進することが示唆された。さらに、運動ニューロンに発現するEP3受容体のIsoformについても解析し、運動ニューロンではEP3γが選択的に発現していることを見出した。このように、PGE2受容体Isoformの同定やPGE2が運動ニューロンの分化を制御するという新たな知見を得ることに成功したため、当初の計画以上に進展しているとした。光応答性材料として、近赤外域(中心波長:約750 nm)にて強く光を吸収する異方性金ナノ粒子である金ナノスターを合成した。また、ドラッグキャリアーとして合成した酸化グラフェンナノシートに、アミノ基を末端に有する分岐ポリエチレングリコールをアミド結合を利用して修飾した化合物を合成した。両化学材料を金ーアミノ基間の強い配位結合を利用して複合化することに成功した。この複合ナノ材料にモデル薬剤としてドキソルビシンを複合させることに成功したが、近赤外レーザー光(808 nm)の照射により高効率な発熱現象が認められた。次に、運動ニューロン様株化細胞であるNSC34細胞を用いて、合成した酸化グラフェンナノシートの細胞障害性を検討した。その結果、酸化グラフェン曝露によるPropidium Iodide(PI)陽性細胞の増加や乳酸脱水素酵素(LDH)の上昇は認めらず、細胞死の誘導に関与するCaspase-3の活性化も認められなかった。以上のことから、NSC34細胞において合成した酸化グラフェンナノシートの細胞毒性は非常に低いことが示唆された。加えて、昨年度の研究により見出すことに成功したprostaglandin E2 (PGE2)がNSC34細胞において示した突起進展促進作用のメカニズムを検討したところ、EP2受容体の活性化による細胞内cAMPレベルの上昇が関与すること見出した。一方で、細胞障害性を示さない濃度のPGE2の長時間曝露は、NSC34細胞のPGE2の4つの受容体サブタイプのうちEP2受容体の発現を選択的に増加させ、PGE2が誘発する細胞死を増加することを見出した。本年度は、神経細胞に導入可能なキャリアとして合成したグラフェン化合物の細胞毒性および細胞障害性を中心に評価し、酸化グラフェンナノシートは細胞障害性の低い化合物であることを明らかにした。

また、昨年度の研究により見出したPGE2の新たな薬理作用のメカニズムを検証し、EP2受容体に活性化によるcAMPシグナルの増加がNSC34細胞の神経突起進展に関与するというメカニズムの一端を明らかにすることに成功しただけでなく、低濃度のPGE2の細胞外刺激がEP2受容体の発現分布に影響を及ぼすという新たな現象を発見した。さらに、このEP2受容体の発現増加は、ALS発症直後のALSモデルマウスの運動ニューロンおいても誘発されることを見出した。一方、酸化グラフェンの細胞内移行性については、蛍光指示薬の内包化に手間取ったため十分な検討が行えなかった。なお、化合物の移行性については、新たにレチノイン酸内包化複合体を作製し、来年度検証する予定である。このように、当初の研究計画の一部に変更が生じたものの、PGE2の神経突起進展作用のメカニズムやPGE2が運動ニューロンのEP受容体の発現分布に影響を及ぼすという新たな知見を見出すことに成功したため、おおむね順調に進展しているとした。昨年度までの研究により見出したprostaglandin E2 (PGE2)の神経分化誘導作用のメカニズムを検討した。パッチクランプ法による細胞膜電流の測定を行ったところ、PGE2で処置したNSC34細胞は、分化誘導薬として用いられるレチノイン酸を処置した細胞と同様な電気生理学的特性を示した。また、分化マーカータンパク質の発現変化についても検討を行ったところ、ニューロンへの分化を促進を示すマーカータンパク質の発現は、PGE2の処置により顕著に増加することが明らかになった。一方で、細胞障害性を示さない濃度のPGE2の長時間曝露で誘導されたEP2受容体の発現増加機構の検討を行ったことろ、EP2選択的阻害薬であるPF-04418948 (1 μM)の併用によりEP2の発現増加は抑制されたが、EP3選択的阻害薬であるL-798,106 (1 μM)の影響は受けなかった。以上の結果より、分化後のNSC-34における比較的低濃度のPGE2曝露は、EP2を介してEP2の発現を上昇させ、この上昇がPGE2による細胞死の増強を引き起こすことが示された。さらに、これまでに合成・機能評価を行ってきたナノサイズ(約50 nm)の酸化グラフェンシートのドラッグデリバリーキャリアとしての優位性を検証するため、汎用されている通常サイズの酸化グラフェンシート(約500-1000 nm)を合成し、細胞毒性を検証した。その結果、通常サイズの方が高い毒性を示すことが明らかになった。加えて、異方性金ナノ粒子/グラフェン複合体に関して、ナノ粒子表面/グラフェン間の距離をシリカスペーサーの挿入によって約15 nm程度離したところ、近赤外レーザー照射による過度な熱生成はある程度抑制可能であることが確認された。Prostaglandin E2 (PGE2)は、様々な生理学的プロセスにおいて重要な役割を果たす脂質メディエーターである。私達は、PGE2がPGE2受容体EP2サブタイプの活性化を介して、マウス運動ニューロン由来で未分化のNSC-34細胞の神経突起伸長を促進し、細胞増殖を抑制することを見出した。
骨格筋量の性差制御因子の同定と食品成分による発現調節

生理的状態でヒラメ筋のUSP19をノックダウンするとメスマウスでのみ、ヒラメ筋の重量と筋線維サイズが増加した。生理的状態ではメスでのみエストロゲン受容体(ER)αがE2に依存してUSP19のエストロゲン応答配列(ERE)に結合しており、ERαをノックダウンするとUSP19の発現が低下し、ヒラメ筋重量が増加した。またUSP19はメスでのみ、E2に依存して脱ユビキチン化反応に寄与した。ダイゼイン摂取はメスマウスだけヒラメ筋重量比を増加し、USP19のEREへのERβの結合を増加させることで、EREへのE2に依存したERαの結合を阻害することによってUSP19の発現を抑制した。食品成分が男女で同じように機能するのかという疑問から性差の顕著な骨格筋量に着目した。後肢筋肉の脱ユビキチン化酵素USP19の発現をノックダウンしたマウスまたはエストロゲン受容体(ER)βアゴニスト活性を持つダイゼインを摂取したマウスでは、♀でのみヒラメ筋量が増加した。本研究では骨格筋量の性差を制御する因子としてのUSP19の位置づけとダイゼインによるUSP19発現制御機構を解明することを目的とする。本年度は、骨格筋におけるUSP19の役割を検討するため、後肢筋肉のUSP19をノックダウンした♂と♀のマウスで解析したところ、筋量の増加した♀マウスのヒラメ筋では筋線維の断面積の分布度数が大きいサイズ側に移行しており、平均筋断面積値が増加したが、♂マウスでは平均筋断面積値に影響がなかった。つまりUPS19はメスマウスでのみ筋サイズを調節することが判明した。USP19をノックダウンした♀では下肢の等尺性収縮力が増加した。USP19の発現におけるエストロゲン(E2)の影響は♀マウスに限らず、♂マウスにE2を投与した時にもヒラメ筋でUSP19の発現が増加し、筋量が低下した。USP19をノックダウンしたヒラメ筋では、♀マウスでユビキチン化タンパク質レベルが増加したが、♂マウスで影響はなかった。しかし♂マウスにE2を投与するとユビキチン化タンパク質レベルが低下したことから、USP19の発現は生理的条件下でのE2レベルによって制御されていることが示された。またUSP19ノックダウンによりタンパク質合成促進因子であるインスリン様成長因子1の発現レベルが上昇し、mTOR関連タンパク質のリン酸化が亢進するとともにタンパク質合成量が増加した。さらにUSP19の標的タンパク質を探索し、USP19と複合体を形成する1つの候補タンパク質を同定したので、現在解析中である。後肢筋肉の脱ユビキチン化酵素USP19の発現をノックダウンしたマウスまたはエストロゲン受容体(ER)βアゴニスト活性を持つダイゼインを摂取したメスマウスでのみヒラメ筋重量が増加した。本年度は、オスとメスマウスの骨格筋におけるUSP19の発現制御機構を評価するために、まず培養細胞系におけるERαとERβによるUSP19遺伝子の発現制御機構を検討した。遺伝子配列変異体を用いてUSP19プロモーター領域におけるERが結合するER応答配列(ERE)を同定した。17β-estradiol(E2)によってUSP19プロモーター活性は上昇するが、ERβアゴニストの共存によってプロモーター活性は抑制された。さらにChIPアッセイによってE2に応答してERαがEREに結合するが、ERβアゴニスト存在下ではERβがEREに結合することでERαのEREへの結合を阻害することが判明した。これらの結果に基づき、in vivoにおけるE2によるUSP19の発現を評価するため、メスマウスのヒラメ筋においてERαをノックダウンしたところ、USP19の発現が抑制され、ヒラメ筋重量が増加した。しかしこれらの現象はオスマウスでは観察されなかった。また骨格筋細胞において大豆イソフラボンのゲニステインはERαアゴニスト活性を示し、ダイゼインがERβアゴニスト活性を示すことを見いだした。一方、前年度に同定したUSP19と複合体を形成するタンパク質に関しては、in vitroでの相互作用を評価するため、cDNAを合成し、組換え体を作製中である。本年度はin vitroでERαとERβによるUSP19の発現制御機構を解明でき、さらにUSP19の発現上昇にERαが重要であることをin vivoでも証明できた。これらのデータは、次年度に実施するERβアゴニスト活性を持つ食品成分によるメスマウスの骨格筋調節の基盤データとなる。現在これらのデータに関しての論文を作成中である。骨格筋C2C12細胞において17β-estradiol(E2)がエストロゲン受容体(ER)に対して、ERα活性>ERβ活性となる条件で、大豆イソフラボンのゲニステインはERα活性≧ERβ活性を示し、ダイゼインはERβ活性≧ERα活性を示したので、C2C12筋管細胞をダイゼイン存在下で培養したところ、USP19の発現がmRNAレベルとタンパク質レベルで低下した。ddYマウスにダイゼインを摂取させたところ、ヒラメ筋の重量がメスマウスで増加したが、オスマウスには影響がなかった。この時、メスマウスでのみ、ヒラメ筋のUSP19の発現が50%近く低下した。

USP19遺伝子のER応答配列(ERE)を持つレポーター発現ベクターを作製し、E2に対する応答能を測定したところ、E2とERαアゴニストはUSP19レポーター活性を増加させたがERβアゴニストは影響しなかった。一方、E2で増加したUSP19レポーター活性はERβアゴニストまたはダイゼインによって抑制されたが、ゲニステインによっては影響を受けなかった。ChIP解析よりUSP19遺伝子のEREにはE2に応答してERαが結合するが、ERβアゴニストが濃度依存的にEREへのERβの結合を増加することでERαの結合が低下した。同様に、E2によるEREへのERαの結合はダイゼインによってEREへのERβの動員が増加することで抑制された。さらにE2を欠乏させるために卵巣摘出したマウス(OVXマウス)ではOVXによってヒラメ筋重量が増加し、USP19レベルが低下したが、OVXマウスへのE2投与によって筋重量は低下し、USP19レベルが増加した。一方、E2を投与したOVXマウスにダイゼインを摂取させたところ、E2によるヒラメ筋重量の低下とUSP19レベルの上昇はどちらも抑制された。しかし、ゲニステインにはダイゼインのような効果はなかった。生理的状態でヒラメ筋のUSP19をノックダウンするとメスマウスでのみ、ヒラメ筋の重量と筋線維サイズが増加した。生理的状態ではメスでのみエストロゲン受容体(ER)αがE2に依存してUSP19のエストロゲン応答配列(ERE)に結合しており、ERαをノックダウンするとUSP19の発現が低下し、ヒラメ筋重量が増加した。またUSP19はメスでのみ、E2に依存して脱ユビキチン化反応に寄与した。ダイゼイン摂取はメスマウスだけヒラメ筋重量比を増加し、USP19のEREへのERβの結合を増加させることで、EREへのE2に依存したERαの結合を阻害することによってUSP19の発現を抑制した。本年度は正常な生理的条件下ではUSP19による筋量の調節が♀マウスのみで起こっており、またその制御が生理的なエストロゲン濃度によることを明らかにした。またUSP19による筋量調節に関わるシグナル伝達に関する情報を得ることができた。これらの成果は論文として公表することができた。さらに現在解析中ではあるがUSP19と複合体を形成するタンパク質を同定した。生理的濃度のエストロゲンにより若齢のメスマウスではUSP19の発現レベルが制御されていることを証明できた。しかし女性のエストロゲン濃度は生涯にわたり変動するため、加齢マウスでのUSP19による禁漁の成魚が存在するのかを検討する必要がある。また今年度はERαの作用をERβアゴニストが阻害することでUSP19の発現を抑制することができることをin vitroで証明した。そこで今後、食品成分であり、骨格筋細胞でERβアゴニスト活性を持つことを証明したダイゼインを摂取したメスマウスのヒラメ筋の特徴を評価し、さらにダイゼインによるヒラメ筋量の増加にERβによるUSP19の発現抑制が関与していることを証明する。28年度が最終年度であるため、記入しない。農学生理的濃度のエストロゲンにより若齢♀マウス(8から9週齢)ではUSP19の発現レベルが制御されている。
明治理数授業筆記の網羅的探索とその真相・価値を解明して現代的に甦らせる包括的研究

明治150年の理数授業筆記等を全国網羅的に探索調査分析した。ウェブ検索手法も駆使し網羅的探索調査の対象地域を関東甲信越・東北・北陸から北海道・本州・四国・九州へ,対象時代を明治大正昭和へ拡大した.その授業筆記等を撮影し統一的PDF化文書の集録庫・データベース化を進め理数授業記録の系統的分析研究を新展開した。その結果「理科」開始後の明治20年以後も世界先端級の理数教育が各地で新展開された等の史的新知見を確証した。創意工夫に富む日本的簡易実験器具や装置の形成と,世界先端的教科書の対応・対比・関連等を解明した。その理数教育史的価値ある真髄をICT・IoT活用で現代的AL型授業として再構成し甦らせた。本研究は新潟県村上の木村家文書や同県与板の永井家文書のような高等小学校生徒の授業筆記の探索・分析・解明をする研究からスタートした.そして,高等小学校生徒の物理学筆記や化学筆記,理科,植物,動物,生理学や金石学の筆記,加えて,教師や教育実習生による教案筆記,試験問題・解答記録などの発掘・発見・分析・解明を進めてきた。そのような,当時の教育現場の授業実態を直接的に示す授業記録によって明確に証拠づけ・確証するという新手法に基づいて,明治中期の教育史における知られざる真相を解明するという、従来にない研究手法によるプロジェクト研究を本格化させた。そして,授業筆記の探索調査を,新潟各地から近隣県・関東・東北・中部・北陸へと拡大していった。特に,初年度には隣接した地域における集中的かつ網羅的な探索調査を重点的に実施した。しかし,同時に,機会をとらえて日本全国(北海道から中国・四国)における理数教育分野の授業に係わる生徒筆記・授業記録を,広く網羅的に探索・集積するよう努めてきた。その結果,北海道・東北・関東・中部・北陸・近畿・中国・四国に及ぶ全国各地をかなり網羅的にカバーする探索調査を実現した。そして,明治2030年頃の教育現場におけるリアルな授業実態を解き明かして,知られていなかった明治理数教育の真相・価値を解明できるような貴重な史的筆記文書を相次いで発見できた。従来型の研究手法(法令や出版された教科書研究が主とされる)では,把握できなかった新しい授業実態,即ち,理科開始後の明治20年代以後にも,法令や選定教科書の範囲をはるかに超えた授業が行われていた実相を究明し,世界先端的な物理学・化学・生理学ほかの科学教育が明治中期においても実施された明確な証拠資料を集積できた。理数教育史の真相を究明するための明治理数授業筆記等の網羅的な探索と現代的に甦らせる包括的研究とを新展開させてきた。特に新潟や長岡の文書館でデジタル化が開始された初期から筆記文書目録の入力情報を直に協力的に伝聞し検索できる幸運もあり,明治中期の科学教育現場の真相を示す物理学筆記や化学・生理学・金石学筆記,試験記録等を効果的に収集できた。その後にも継続して網羅的に大量収集できた。中越地震に於いて被害を受けた蔵から長岡の文書館に救出された文書の存在を知り、訪ねた文書担当者が新潟大学教育学部卒業生で、その全面的協力による集中的な収集ができ,効果的で有益な膨大な資料の蓄積が可能になった。そのような経験を生かして,引き続いて埼玉や茨城や群馬や長野において,同様な文書館の協力を得ながら授業筆記や授業記録の収集を網羅的・集中的に実施し大量な成果物を蓄積できた。こうした貴重な文書で証拠付ける新手法で,明治の理数教育に関する数多くの新知見を確証してきている。さらに,日本各地(北海道・東北・関東・中部・北陸・近畿・中国・四国)の貴重な史的文書の新発見を続々と実現して,明治中期の理科・科学教育の真相,法令や教科書の指定のような束縛をはるかに超えた「世界最先端の科学教育」を理科開始後も日本各地で新展開したことが確証できつつある。その際,全国的に多くの研究協力者に恵まれ,彼らとの連携した文書資料を探索する取り組みに全面的な協力を得たことが有効だった。関西では京都や兵庫の協力者,四国では香川大学の研究分担者,埼玉や長野や茨城では文書館や図書館の全面的協力を得た。こうして,どのような科学教育の授業が行われ,どのような教科書をどう活用されたかなどの新たな資料を発掘して,決定的な手掛や証拠を有する資料を蓄積できた。明治19年の小学校令下で理科が開始された後にも約1020年後まで,世界的に見ても先端的な物理学・化学・数学、等の理数教育が実施されたことを確証しつつある。以上のように,本研究はおおむね順調に進展している。明治以来の理数教育分野の授業筆記・教案筆記・試験記録他を網羅的に探索・収集し調査分析してきた。特に,拠点地域の新潟・群馬・埼玉・茨城・栃木・神奈川・長野・石川での授業記録文書を大量に発見し,かなり網羅的に収集し蓄積できた。それらを基盤にして,機会を捉えて北海道・本州全域・四国や九州での開拓的探索収集を展開する段階にある。「理科・科学・算数・数学」授業記録の調査分析により,明治の理数教育分野における史的な源流や新実相とその価値・意義・教訓を解明し,特に,能動的学習法が形成され広く展開する実態や国外との相互連関を解読し,未知な理科開始期前後の真相を考究してきた。当時の欧米理数教科書と和製教科書との関連,実験・実物の活用法,授業法と人的相互連関,能動的学習法の形成史を解明してきた。

授業記録の蓄積整理・データ資源化・解読を進めて,日欧米間の理数教育の形成過程と普遍的価値を解明し,高い志で挑み続けた史的な価値ある理数教育の真髄を,最新のICT・IoT活用で現代的に甦らせてきた。全国の文書館での手作業的探索や,事前のウェブ検索による系統的探索,文書館内だけで可能な検索での探索,等により,理数教育分野の網羅的検索・探索を実現してきた。収集してきた厖大な筆記記録による,直接確証型研究で得た新知見に基き,従来の到達点を越えた理数教育史の再構築を視野に入れつつある。授業筆記・教案・試験類の分析・解明・検証により,理科・算数・科学・数学教育などが,如何なる時期に如何なる新展開をしたか。日本に根ざす発展・進化をどのように遂げ,如何なる歴史的変遷を辿ったか。等をデジタル化したデータ資料集を読み解いて解明する研究を進展させてきた。明治150年程の理数分野の探索と解明により「問答・問いを実験・具体物で検証」する能動的授業法の史的源流の解明例やその現代的再構成例の成果発表を国内外の学会等で実現した。日本各地(北海道・東北・関東・中部・北陸・近畿・中国・四国)で貴重な史的新文書の発見を多数実現し,その結果,法令や教科書指定の束縛を超えて,明治20年代の理科開始後においても世界先端的な理数教育を日本各地で新展開した筆記現場の検証から,明治の理科・科学教育の真相を引き続き各地で確証しつつある。全国的に多くの研究協力者に恵まれてその協力者と連携した文書資料探索に取り組み,多面的な協力を戴けたことが,本研究の推進に於いてとても有効だった。例えば,関西では,京都や兵庫の研究協力者,四国では香川大学の研究分担者,埼玉や長野や茨城では,文書館や図書館や歴史館に全面的な協力をしていただけた。更に,京都の島津製作所の創業記念資料館からも創業期(明治)以来の科学教育に必要な科学実験装置製作の日本や世界における実態を実証的に研究をする研究協力者を得て新展開を開始した。全国の科学教育研究会や理科カリキュラムを考える会の研究協力者や科学・理科教育の学会や科学史学会や情報教育分野の学会での研究交流・協力も効果的だった。こうして,特に,新潟,埼玉,茨城,群馬,神奈川,静岡,福島,栃木,長野,石川等で明治の高等小学校生徒の授業筆記を多数発掘し,多数の地域の教育会雑誌の創刊以来の記載内容の複写・収集が実現し,より系統的な調査分析ができる状況になり,より系統的で効果的な研究へと,おおむね順調に進展するようになった。このようにして,どのような科学教育の授業が行われ,どのような教科書をどのように活用されたか,などの多くの手掛かりを得ることができてきた。明治19年の小学校令下で理科が開始された後にも約1020年後まで,世界の最先端に位置する物理学・化学・・等の科学教育の授業筆記が書かれたことを検証する研究成果が得られた。以上のような事情や理由から,本研究はおおむね順調な進展をしつつあると判断される。明治以来の理数教育分野の授業筆記・教案筆記・試験記録他を,網羅的に探索・収集し調査分析した。拠点地域(新潟・群馬・埼玉・茨城・栃木・神奈川・長野)の鍵文書の大量蓄積を基盤に,授業記録他の検索を北海道・本州・四国から九州へと網羅的に進めて収集・分析研究を新展開した。その豊富に収集した明治150年の授業筆記・試験答案・等を撮影した授業記録画像をより統一的なPDF化資料集として蓄積した。典型的な筆記文書はワードファイル化して詳細な分析調査の要とした。
乳腺分泌細胞で機能する非選択的陽イオンチャネルの同定とその生理的役割の解明

乳汁分泌には、乳腺分泌細胞(MSC)管腔膜上の非選択的陽イオンチャネル(NSCC)を介した経上皮電解質輸送が重要な役割を果たすと仮説を立て、NSCCの機能的発現とそれを担う分子を明らかにすることを目的として研究を行なった。泌乳期マウスから単離したMSCを用いて電気生理学的解析を行うと、Cs, Na, K, Rbなど複数の一価陽イオンの透過性が認められ、イオン選択性の低い陽イオンチャネルの機能的発現が示唆された。この膜電流は細胞外二価陽イオンや細胞内Mgにより弱く抑制された。NSCCを構成することが知られているTRPファミリー分子の泌乳期マウス乳腺組織での遺伝子発現について検討したところ、解析した25種の分子のうちTRPV2,4、TRPM4,7、TRPP2の明瞭な発現を認めた。TRPV4は近年、各種分泌上皮細胞で電解質液分泌における役割が報告されている。そこでMSCを含む細胞小集団をTRPV4の選択的アゴニストで刺激したが、MSCにTRPV4活性の存在を示す細胞内Ca濃度上昇は認められなかった。一方で、MSC以外の細胞でTRPV4活性を検出した。未分化乳腺上皮細胞などでTRPV4が機能している可能性があり興味深い。これまでに私たちはMSC管腔側においてTMEM16A(Ca活性化Clチャネル)が機能している可能性を示している。今回、マウス乳腺において、タンパク質N端構造の変異を伴う新しいTMEM16AmRNAバリアントを発見し、報告した。TMEM16AはTRPファミリー分子と機能的、物理的に相互作用することが報告されていることから、乳腺におけるNSCCの機能を理解する上で重要な知見である。以上の様にMSCにおけるNSCCの機能的発現を示した。しかし、それを担う分子基盤や乳汁分泌における役割に関しては、いくつかの興味深い手がかりは得たものの未だ不明である。乳汁分泌には乳腺分泌細胞膜上の非選択的陽イオンチャネル(NSCC)を介した経上皮電解質輸送が重要な役割を果たすと考えられる。NSCCの機能的発現とそれを担う分子を明らかにするため、泌乳期マウスの乳腺から単離した乳腺分泌細胞にホールセルパッチクランプ法を適用して取得した膜電流について検討を行った。Cs, Na, K, Rbなど複数の一価陽イオンの透過性が認められ、イオン選択性の低い陽イオンチャネルの機能的発現が示唆された。膜電流を担う分子特定のために、細胞内外の二価陽イオンの膜電流への影響など電気生理学的な特性の検討を進めている。また、NSCCであるTRPファミリー分子の泌乳期乳腺における発現についてRT-PCR法を用いて検討した。検討した25種のTRPファミリー分子のうちTRPV2, TRPV4,TRPM4, TRPM7、TRPP2の明瞭な発現を認めた。乳腺分泌細胞で機能的に発現するNSCCの同定には至っていない。近年TRPファミリー分子とCa活性化ClチャネルであるTMEM16Aの分子間相互作用、機能的相互作用が相次いで報告されている。私たちはこれまでに乳腺分泌細胞におけるTMEM16Aの機能的発現を明らかにしており、TRPファミリーとの関係性を明らかにすることも将来的な課題となると考えた。そこで、マウス乳腺に発現するTMEM16A分子のクローニングを進めたところ、これまで報告されていないマウスTMEM16Aの新規バリアント(5'末端配列のバリアント)を見出した。また、mRNA5'端配列の多様性がタンパク質N端配列の多様性につながる可能性を示す実験結果を得た。NSCCとの相互作用を理解するための知見となることが期待される。電気生理学的特性や薬理学的特性の解析など、乳腺分泌細胞の非選択的陽イオン電流に寄与する分子を絞り込むための実験が不十分だった。非選択的陽イオンチャネルと機能的に相互作用することが報告されているTMEM16A分子について興味深い実験結果を得たため、当初の計画にない実験を追加したことが主な理由である。

今回、マウス乳腺において、タンパク質N端構造の変異を伴う新しいTMEM16AmRNAバリアントを発見し、報告した。TMEM16AはTRPファミリー分子と機能的、物理的に相互作用することが報告されていることから、乳腺におけるNSCCの機能を理解する上で重要な知見である。以上の様にMSCにおけるNSCCの機能的発現を示した。しかし、それを担う分子基盤や乳汁分泌における役割に関しては、いくつかの興味深い手がかりは得たものの未だ不明である。当初の計画に従って、パッチクランプ法を用いた電気生理学的特性や薬理学的特性の解析など、乳腺分泌細胞の非選択的陽イオン電流に寄与する分子を絞り込むための実験を行う。遺伝子発現の結果と総合的に評価し、機能する分子を絞り込む。分子生物学的手法(遺伝子ノックダウン)による分子同定のためには、非選択的陽イオン電流を有する初代培養細胞の培養法の確立が必要であり、課題である。初代培養細胞を用いた遺伝子ノックダウンがうまくいかない時はアデノ随伴ウイルスベクターを用いたin vivoノックダウンなど、別の手法を検討する。また、細胞膜を介した水の移動(細胞容積の変化)に対する非選択的陽イオンチャネルの関与を細胞レベルで示し、生理学的意義を考察する。
土構造物の安定性と進行性破壊の関連性に関する研究

不覚乱自然砂と乱した砂の三軸および平面せん断試験を行い、粘着力成分のひずみ依存性を調べ、その進行性挙動が垂直圧に因ることを認めた。これより自然地盤の破壊は表層付近から始まることが推認された。リング式せん断試験機(試作機と略称)か完成した。乾燥豊浦砂、カオリン粘土を用い試験を行った。得られた結果は従来知られている成果と整合性があり、装置の有用性が認められた。また電大既設のリングシャ試験機で、豊浦砂について試験したところ試作機の結果とほぼ一致した。すなわち同一の初期間隙比、上下圧に対する摩擦角はほぼ一致し、ピ-クせん断抵抗を超えると残留状態までひずみ軟化現象を示し、進行性破壊現象が認められた。限界状態土質力学では初期間隙比によらず残留状態では同じ間隙比に至るとされている。この考えにて試作機の試験結果を解釈すると豊浦砂のせん断層の厚さは平均粒径の20倍程度と推定され、この値は他の研究者の観察結果(約16倍)とほぼ一致する。試作機で測ったカオリン粒土の最大せん断抵抗と、残留抵抗は相対変位が,それぞれ56mm、4050mmで生じており、モデル試験を進行性破壊の立場で考察する上で参考になる。小型モデル試験の画像解析ではビデオの走査線の数を増すことによりひずみ解析の精度が高まることを確かめた。この知見により小型のドラム型遠心載荷装置を用い斜面破壊を調べ、進行性破壊の立場から考慮した。すなわち自重圧密で作製した過圧密粘土斜面の破壊進行をビデオカメラで撮影記録し画像解の結果、変位ベクトルとせん断ひずみの分布を求めた。その結果、過圧密比が大きい程、浅いすべりが生じ同時に脆性破壊の性状が現れ易いことがわかった。(1)摩擦性材料の進行性破壊現象における粘着力成分と摩擦力成分との寄与についての基礎的情報を得るために、不撹乱砂れき試料および、それを完全に撹乱して粘着力成分を除去した試料について、三軸圧縮、平面ひずみ圧縮試験を行った。拘束圧範囲は1kgf/cm^2から48kgf/cm^2までの広範囲なものである。その結果、拘束圧力が小さい時、粘着力成分は2ー4%の軸ひずみでピ-クに至り、その後急激に低減すること、および拘束圧が高い場合、粘着力成分は8%まで低下しないことが認められた。一連の実験から自然堆積砂れき地盤における進行性破壊では、土被り圧力の小さい表層付近の地盤での粘着力成分の劣化から始まり順次摩擦力成分への転化となること、およびそれらの現象は拘束圧レベルによっても変化することから対象とする構造物によって進行性破壊のメカニズムが異なることが推測される。(2)粘性土地盤での進行性破壊現象の理解のために、ドラム型遠心装置を用いて粘土斜面の破壊実験を行い、画像処理システムを応用して斜面が破壊に至るまでの進行を連続的に記録・計測することを試みた。その結果、ドラム型遠心装置を用いれば、任意の過圧密比をもつ模型斜面が作成できその斜面破壊実験ができること、およびシステム内のビデオの走査線本数を増加させることによって、従来の写真撮影・タ-ゲットの座標読み取りによる地盤内ひずみ分布計測に較べ、デ-タ処理能力・測定精度の両面において飛躍的向上が計れることが明かとなった。このシステムにより、次年度の本研究におけるパラメトリックスタディが容易となる体制が確立した。(3)新しく試作したリングせん断試験で標準砂のねぢり試験を行ったところ顕著なひずみ軟化特性が認められた。リング式せん断試験機(試作機と略称)が完成した。

乾燥豊浦砂、カオリン粘土を用い試験を行った。得られた結果は従来知られている成果と整合性があり、装置の有用性が認められた。また電大既設のリングシャ試験機で、豊浦砂について試験をしたところ試作機の結果とほぼ一致した。すなわち同じ初期間隙比、上下圧に対する摩擦角はほぼ一致し、ピ-クせん断抵抗を超えると残留状態までひずみ軟化現象を示し、進行性破壊現象が認められた。限界状態土質力学では初期間隙比によらず残留状態では同じ間隙比に至るとされている。この考えにて試作機の試験結果を解釈すると豊浦砂のせん断層の厚さは平均粒径の20倍位と推定された。この値は他の研究者の観察結果(約16倍)とほぼ一致する。試作機で測ったカオリン粘土の最大せん断抵抗と、残留抵抗は相対変位が、それぞれ56mm、4050mmで生じており、モデル試験を進行性破壊の立場で考察する上で参考になる。粘土斜面の進行性破壊挙動をみるため、小型のドラム型遠心載荷装置を利用した。自重圧密して作製した過圧密粘土斜面の破壊に至る挙動をビデオカメラで撮影記録し画像処理の結果、変位ベクトルとせん断ひずみの分布を求めた。その結果、過圧密比が大きい程、浅いすべりが生じること、また脆性破壊の性状が現れ易いことがわかった。なお破壊時の進行性インデクスについては最終報告書に述べたいと思う。
植物培養細胞によるエネルギー物質の生産に関する研究

ユーホルビア、及び油成分を生産する植物の培養細胞、あるいは相互に融合した細胞による油成分の生産性について検討した。(1)ニンジンの種子、及び可食部のカルス誘導を行なった。カルス誘導にはMS培地を用いた。生長ホルモンとして2,4-D、及びNAAを用いた。液体培養ではカルス誘導用MS培地にカイネチンを添加した培地を用いた。種子由来のカルスからのみ、カイネチン存在下で光照射すると緑色のスポットが得られた。この緑色部分を継代培養することにより緑色カルスを得ることができた。高等植物細胞のカルス化を行なうと通常白色カルスになることが多く、ニンジンの場合、特に種子由来のカルスにおいてのみ葉緑体の発達したカルスが得られたことは興味深い。(2)ツキミソウは多量の脂肪酸を合成することから、培養細胞による生産性を検討することは有用である。カルス誘導はツキミソウの種子を用いて行ない、培養液はニンジンの場合と同じ培地を用いた。ツキミソウのカルスは黒褐色を呈し、多量の脂肪酸の生成が認められた。(3)上でカルス誘導し、液体培養した細胞と、すでに確立されているユーホルビアの培養細胞との融合を行なった。いずれの細胞も培養3-4日のものをペクチナーゼ処理した。細胞の種類により酵素処理時間に差はあったが、それぞれについてプロトプラストの調製に成功した。(4)上で調製したユーホルビアのプロトプラストに対し、ニンジン及びツキミソウのプロトプラストを融合した。いずれのカルスも白色であったため、ユーホルビアのプロトプラストを他と区別する目的で0.1%ニュートラルレッドで染色して融合細胞の選択の指標とした。(5)ゼニゴケ葉緑体DNAから、大腸菌で発現する強いプロモーター活性を有する領域のクローン化に成功した。
微小管とKIF1Aモーター分子の構造生物学的研究

キネシンスーパーファミリー(KIFs)は細胞骨格である微小管と密接に作用しあいながら、細胞内物質輸送など生体内において基本的で重要な役割を果たしているモーター分子である。実際生体内ではKIFsは微小管をレールとした直線的な運動を引き起こしたり、微小管を不安定化させたりするとういうような動的な現象を伴っているが、この作動機構は微小管という巨大高分子に働く複雑な現象であるため、未だ解明されていない点は非常に多い。そのため、このような複雑に作動するモーターたんぱく質の構造的な視点からKIFs分子が微小管に働く作動機構を明らかにするために、電子顕微鏡構造解析の手法を用いて動的状態の解析の確立、及びより高解像度でのKIFs微小管複合体の解析へ向けての検討を行った。具体的には、溶液中で急速凍結したモータードメイン・微小管複合体について、クライオ電子顕微鏡により観察されたデータを用いて、三次元再構成による構造解析に関する諸過程について、様々な解析機器及び画像解析に関するコンピュータープログラムを用いることにより検討を行った。しかし、検討を行った結果、複合体の構造において作動機構に関する具体的な結合様式の情報を信頼できるレベルで明らかにすることは困難であった。そのため、データ自体のクオリティーを考え、より高質なデータを得るためハードレベルでの検討に力を注ぐことにより、データのレベルを上げることを試み、複雑な作動機構で働いている分子機械の仕組みの全体像を明らかにすることを望む。
ヒトT細胞白血病ウイルスI型TaxによるTGF-βシグナル伝達の抑制

TGF-βは造血細胞を含む多くの細胞の増殖を抑制する増殖抑制因子である。TGF-βのシグナルに異常が起こると細胞は自立性に増殖し、この結果、細胞のがん化につながる。TGF-βのシグナルは細胞表面のI型とII型の複合体よりなるセリン/スレオニン受容体によって受け取られ、Smadを介するシグナル伝達により核内に伝えられる。HTLV-1のトランスフォーミング蛋白TaxはこのTGF-βシグナルを負に制御した。すなわち、TaxはTGF-β刺激で活性化される標的遺伝子であるPAI-1やp15の転写を抑制するとともに、Mv1Lu細胞やIL-2依存性T細胞CTLL-2のTGF-βによる増殖停止を回避した。TaxはSmadとは結合できず、Taxの存在はSmad2とSmad4の結合、Smad3/Smad4の複合体のDNAへの結合能力に影響を与えなかった。TaxはKID様領域でp300/CBPと特異的に結合する。この領域に変異を加えたTax変異体はTGF-βのシグナル伝達を阻害できず、TaxとSmadとの間でp300/CBPを競合することがTaxによるTGF-βシグナル抑制の分子機構になっていると考えられた。HTLV-1以外にも生体にがんを引き起こすウイルスが知られているが、HTLV-1と同じレトロウイルスであるHIV-1のTat蛋白やヘルペスウイルスであるEBウイルスのLMP-1蛋白もTax蛋白と同様にTGF-βシグナル伝達を抑制することを明らかにした。しかしながら、その分子機構はレトロウイルスとヘルペスウイルスで異なっていた。Tat蛋白はTax蛋白と同様にp300/CBPと結合し、これら共役因子をSmadと競合することがTGF-βシグナル伝達抑制の分子機構であった。一方、LMP-1の場合は、その生物活性(NF-kB活性化)を担う領域CTAR-1とCTAR-2がTGF-βシグナル伝達の抑制に重要であった。LMP-1自身はp300/CBPと結合できず、IkBαやIkBβの優性抑制変異体の導入により、LMP-1のTGF-βシグナル伝達の抑制は解除された。すなわち、LMP-1はNF-kB活性化を介して、TGF-βシグナル伝達を抑制することが明らかとなった。またCBP/p300発現プラスミドの導入は、LMP-1のTGF-βシグナル伝達の抑制を部分解除した。LMP-1はNF-kBを活性化し、NF-kBとSmadとの間でCBP/p300を競合することが、TGF-βシグナル抑制の分子機構であった。以上の結果より、発がんに関与するウイルスの戦略として、TGF-βシグナル伝達の抑制の重要性が明らかとなった。Transforminggrowth

factor-β(TGF-β)は造血細胞を含む多くの細胞の増殖を抑制する増殖抑制因子である.TGF-βのシグナルに異常が起こると細胞は自立性に増殖し,この結果,細胞のがん化につながる.事実,HTLV-1感染T細胞クローンは非感染T細胞クローンに比べ,TGF-βによる増殖抑制が起こりにくい.一方,HTLV-1感染細胞株やATL細胞はTGF-βを産生しており,TaxによるAP-1結合配列を介したTGF-β遺伝子の転写活性化も示されている.TGF-βのシグナルは細胞表面のI型とII型の複合体よりなるセリン/スレオニン受容体によって受け取られ,Smadを介するシグナル伝達により核内に伝えられる.TaxはこのTGF-βシグナルを負に制御する.すなわち,TaxはTGF-β刺激で活性化される標的遺伝子であるplasminogenactivator inhibitor 1やp15の転写を抑制するとともに,ミンクの肺胞上皮細胞Mv1LuやマウスのIL-2依存性T細胞CTLL-2のTGF-βによる増殖停止を回避する.リガンドであるTGF-βが受容体に結合するとII型受容体がI型受容体をリン酸化し,これを活性化する.活性化されたI型受容体はSmad2あるいはSmad3をリン酸化し,リン酸化されたSmad2あるいはSmad3は共通のパートナーのSmad4と結合し,核内に移行する.核に移行したSmad複合体は直接,あるいは他のDNA結合蛋白への結合を介して標的遺伝子のエンハンサー領域に結合し,さらに転写共役因子のp300/CBPを結合して転写を活性化する.TaxはこれらSmadとは結合できず,Taxの存在はSmad2とSmad4の結合,Smad3/Smad4の複合体のDNAへの結合能力に影響をあたえない.TaxはKID様領域でp300/CBPと特異的に結合する.この領域に変異を加えたTax変異体(K88A)やp300/CBP-associated factor(P/CAF)との結合能を欠くためCREの活性化ができないTax変異体(M47)ではTGF-βのシグナル伝達を阻害できず,TaxとSmadとの間でp300/CBPを競合することがTaxによるTGF-βシグナル抑制の分子機構になっていると考えられる.Transforminggrowthfactor-β(TGF-β)は造血細胞を含む多くの細胞の増殖を抑制する増殖抑制因子である。TGF-βのシグナル伝達に異常が起こると細胞は自立性に増殖し、この結果、細胞のがん化につながる。TGF-βのシグナルは細胞表面のI型とII型の複合体よりなるセリン/スレオニン受容体によって受け取られ、Smadを介するシグナル伝達により核内に伝えられる。平成12年度の研究実績として、HTLV-1のトランスフォーミング蛋白Taxは転写共役因子であるp300/CBPをSmadと競合することにより、TGF-βシグナル伝達を抑制することを明らかにした。HTLV-1以外にも生体にがんを引き起こすウィルスが知られているが、平成13年度はHTLV-1と同じレトロウイルスであるHIV-1のTax蛋白やヘルペスウイルスであるEBウイルスのLMP-1蛋白もTat蛋白と同様にTGF-βシグナル伝達を抑制することを明らかにした。しかしながら、その分子機構はレトロウイルスとヘルペスウイルスで異なるという興味ある知見を得た。
高有機質土壌を対象とした性能照査型セメント改良工法の開発

本研究課題では,セメント改良工法で効果を発揮しない高有機質土壌(泥炭)を対象とし,その原因解明と対策工法の策定を目指した。本研究の結果から,泥対中の硬化阻害誘引物質は複数存在し,これらは比較的極性の低い物質であることがわかった.活性限界の実験結果から,硬化不良の生じる泥炭に対してセメントで所定の強度を得るには,泥炭質量の10倍以上のセメント質量が必要であることが明らかとなった。以上の結果から,性能照査的に高有機質土壌のセメント改良を効果的に行うためには,予め原因物質の抽出・分析を行った上で,その物質の構造を破壊する薬剤の投入が効果的であることが分かった。土壌改良を目的としたセメント改良工法は,現在までに広く普及をしている。しかし,セメント改良土は様々な性質の土壌と混合するため,十分な土壌改良効果を得られない場合,すなわち硬化阻害が生じる場合がある。土木分野では,性能設計の導入が進んでおり,土壌特性や周辺地盤と各種耐久性の照査が必要であり,安定した性能の確保にはコンクリート工学,土質力学,地盤工学を網羅しながら,さらに有機化学の分析技術を複合した研究体制の構築が必要となる。本研究では,セメント改良工法の適用対象を高有機質土壌に限定し,硬化阻害の原因物質を最新の有機化合物分析技術を利用して詳細に解明・検証を進めるとともに,要求性能を強度ならびにコンクリートの各種耐久性能と設定し,先に特定した原因物質の化学的な対策工法の開発を進めることで,性能照査型の効率的かつ経済的な土壌改良工法の提案を行うことを目的としている。本年度は,北海道の施工現場で,実際にセメント改良時の硬化不良が報告された泥炭を用いて,以下に示す三段階での実験・分析を開始した。まず,1泥炭中から抽出した有機化合物が,セメント系固化材の硬化阻害へ及ぼす影響を評価する【Stage I】。続いて,2硬化阻害物質がセメント改良土の力学的特性・耐久性へ及ぼす影響を定量的に評価する【Stage II】。最終的には,3高有機質土壌に対する新規セメント改良工法の開発・提案と性能規定化を進める【Stage III】。なお,本実験ではStage IとStage IIの検討を繰り返す必要があり,初年度は両者の検討を同時に進行した。泥炭中の有機化合物の抽出・同定とセメント系固化材の硬化阻害への影響評価【Stage I】および硬化阻害要因となる有機化合物が力学的特性ならびに耐久性へ及ぼす影響の評価【Stage II】の検討を同時に進めた。本年度の成果としては,主としてStage Iが中心となる。具体的には有機化合物の抽出・精製方法の確立とモルタル供試体による強度試験,硬化阻害物質の構造決定方法の検討を同時に進め,成果として国内の学会発表二件を行った。本課題開始前の予備実験として,土壌試料に2.5倍量の水を加え振盪抽出することで活性化合物の抽出に成功している。この方法を大規模化するために,抽出方法を振盪抽出から攪拌抽出に変更し,50kgの土壌から活性物質を抽出した。精製方法としては,ゲル濾過カラムにて粗精製を行った後に,HPLCを中心とする複数種のクロマトグラフィを有機的に組み合わせた分離システムの検討を進めた。セメント改良土の構造は基本的にモルタルと同じである。そこで,セメントの硬化阻害の判定試験は,セメントの物理試験方法(JIS R 5201-1997)に準じて行った。抽出物を練り混ぜ水に用いてモルタル供試体を作成し,強度特性(三点支持曲げ強度試験および一軸圧縮強度試験)評価を進めた結果,現在までに三段階まで抽出・分離を繰返した判定試験を実施し,硬化阻害物質の特定を進めている。また,上述のモルタル供試体による実験を多段階的に繰り返す過程で,精製された活性物質の構造の特定方法についても試行を開始した。本課題では以下に示す三段階での検討を進めることとしている。1泥炭中から抽出した有機化合物が,セメント系固化材の硬化阻害へ及ぼす影響を評価する【Stage I】。2硬化阻害物質がセメント改良土の力学的特性・耐久性へ及ぼす影響を定量的に評価する【Stage II】。3高有機質土壌に対する新規セメント改良工法の開発・提案と性能規定化を進める【Stage III】。平成28年度は,前年度(初年度)より開始した【Stage I】,【Stage II】の分析を反復して実施するとともに,【Stage III】に係る分析のための予備調査を行う。具体的には,硬化阻害もしくは耐久性低下の誘因となる物質の種類の特定である。このように全Stageを連動させることにより,最終的な新規セメント改良工法の提案と性能規定化につなげる予定である。