hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トラフグにおける新規アドレノメデュリンファミリーの浸透圧調節作用

前年度までの研究によって、脊椎動物のアドレノメデュリン(AM)ファミリーは、3つの祖先型分子(AM1、AM2、AM5)から進化してきたことがわかったため、今年度は真骨類におけるAMファミリーの作用をより詳細に明らかにする目的で、ウナギを用いてAMを投与する生理実験を行った。ウナギの背大動脈・食道・膀胱にそれぞれカニューレを挿入し、血管カニューレからホルモンを投与すると同時に血圧を測定した。食道および膀胱カニューレからは飲水量および尿量を測定した。投与したホルモンは、5種類のAMのうち、祖先型分子が異なるAM1、AM2、AM5を選んだ。その結果、血圧・飲水量への作用はAM2とAM5が最も強く、これまでに知られていたどのホルモンよりも強力な降圧作用、飲水促進作用を示した。哺乳類において強い作用を示すAM1は、ウナギにおいては弱い作用しか示さなかった。また尿量についてはAM2が抗利尿作用をもつことが明らかとなった。これらの結果により、真骨類であるウナギにおいては、AM2およびAM5が浸透圧調節作用をもつことがわかった。また、AM2およびAM5による飲水促進作用がどのような経路によって起こるのかを調べるため、ウナギの第三脳室および第四脳室内にホルモンを投与する実験を行った。その結果、飲水促進ホルモンであるアンジオテンシンIIが強力に飲水を誘起したのに対し、ウナギAMはどちらの脳室内投与によっても飲水を促進しなかった。このことから、AM2、AM5は脳室周囲器官を通じて飲水を促進するのではなく、血中から血液脳関門のない神経核を介して作用していることが示唆された。これまでに同定されている真骨類AMの受容体とリガンドとの親和性はAM1が最も高く、本研究によって得られた結果とは一致しない。したがって、真骨類にはAM2またはAM5に特異的な未知の受容体が存在する可能性が高い。トラフグにおいて新規に同定したホルモンファミリーであるアドレノメデュリン(AM)ファミリーが、魚類の浸透圧調節に関与しているかどうかを調べた。代表的な浸透圧調節器官である下垂体、鰓および腎臓において、海水とは異なる浸透圧環境にトラフグを移行させた時にAM遺伝子の発現がどう変化するかを、リアルタイムPCR法を用いて解析した。その結果、トラフグにとって十分適応できる環境である、10%海水および150%海水への移行では、どの器官においてもAM1、2遺伝子の発現に変化はみられなかった。完全な淡水へ移行した群では、鰓において移行後3日後にAM1遺伝子の発現が有意に増加した。また、下垂体においては淡水への移行後一時的にAM1遺伝子の発現が増加し、AM2遺伝子は3日後に発現が抑制された。AM2はティラピアの下垂体において、海水適応ホルモンである成長ホルモン(GH)の分泌を促進したため、体液よりも高い浸透圧環境に適応する際に体液調節に関わっている可能性がある。そこで、下垂体におけるAM2分泌細胞を特定しようと試みた。トラフグAM2を抗原として作製した抗体を用いてトラフグ下垂体の免疫染色を行ったところ、神経葉に免疫陽性反応がみられた。また、視床下部の室旁核にも免疫陽性細胞がみられた。ポジティブコントロールとして、アルギニンバソトシン(AVT)抗体による免疫染色を行ったところ、その結果はAM2抗体の染色結果と一致した。現在、in situ hybridization法によって、AM2産生細胞の確定を試みている。前年度までの研究により、真骨魚類においてアドレノメデュリン(AM)が多様化したファミリーを作っていることが明らかとなったため、その多様化の歴史についてメダカを材料にして調べた。AMおよびそれが属するカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)ファミリーの全遺伝子を同定し、染色体上の位置をlinkage mappingによって決定した。その結果、AM1とAM4、AM2とAM3、CGRP1とCGRP2が、真骨魚類でのみ起こったゲノムの倍加によって、それぞれの祖先型分子から増えたことがわかった。また、この解析により、哺乳類において新たにAM5遺伝子を同定し、真骨魚類の分岐以前にAM1、AM2、AM5、CGRP、アミリンの各遺伝子がCGRPファミリーに存在していたことを明らかにした。また、AMファミリーの魚類における生理作用を知るため、ウナギを用いてAMを投与する実験を行った。当研究室においては、ウナギの血管・食道・膀胱にそれぞれカニューレを挿入し、血圧・飲水量・尿量をin vivoで測定する技術が確立されている。クローニングされたウナギAM1、AM2、AM5を合成し、血中に投与して各パラメーターの変化を調べたところ、AM2とAM5が強力な血圧降下作用を示すことがわかった。また飲水量はAM5の投与によって増加し、尿量はAM2、AM5の投与により減少した。このことから、真骨魚類においてAMファミリーは、循環調節および体液調節作用をもつことがわかった。現在、異なる投与方法も採用し、この作用についてより詳しく調べている。

投与したホルモンは、5種類のAMのうち、祖先型分子が異なるAM1、AM2、AM5を選んだ。その結果、血圧・飲水量への作用はAM2とAM5が最も強く、これまでに知られていたどのホルモンよりも強力な降圧作用、飲水促進作用を示した。哺乳類において強い作用を示すAM1は、ウナギにおいては弱い作用しか示さなかった。また尿量についてはAM2が抗利尿作用をもつことが明らかとなった。これらの結果により、真骨類であるウナギにおいては、AM2およびAM5が浸透圧調節作用をもつことがわかった。また、AM2およびAM5による飲水促進作用がどのような経路によって起こるのかを調べるため、ウナギの第三脳室および第四脳室内にホルモンを投与する実験を行った。その結果、飲水促進ホルモンであるアンジオテンシンIIが強力に飲水を誘起したのに対し、ウナギAMはどちらの脳室内投与によっても飲水を促進しなかった。このことから、AM2、AM5は脳室周囲器官を通じて飲水を促進するのではなく、血中から血液脳関門のない神経核を介して作用していることが示唆された。これまでに同定されている真骨類AMの受容体とリガンドとの親和性はAM1が最も高く、本研究によって得られた結果とは一致しない。したがって、真骨類にはAM2またはAM5に特異的な未知の受容体が存在する可能性が高い。
遷移金属酸化物を用いた電界効果型スイッチの動作実証と輸送機構の解明

TiO2 TFTに関しては、まず電界効果移動度が10cm2/Vsecを超え、電流を完全にカットオフできるTFTを実現できた。さらにTiO2のバンドギャップ以下の光において特徴的に電気伝導の増大が観測され、酸素処理で欠陥が大きく減少することが示された。VO2は単結晶TiO2上に成長したエピタキシャル成長させ、10nm以下ではクラックの無いきわめて均質なVO2膜が得られ、きわめてシャープな転移が得られた。またHfO2に関してはスパッタ時のArに焦点をあて、昇温脱離実験において二カ所のピークが現れ高温側のピークがcubic相からmonoclinic相への変化に対応していることがわかってきた。電界効果型スイッチ用材料としてTiO2とVO2を選択し、それぞれに対して下記のように研究をすすめ、それぞれ大きな進捗を得た。TiO2に関しては、Si基板上熱酸化SiO2の上にPLD成膜したTiO2をバックゲート型でFET動作を行いその特性を調べた。その際に、PLD製膜後の熱処理雰囲気および温度を制御することによって、アモルファスSiO2上に形成したTiO2 FETとしては移動度が10cm2/Vsecを超える極めて高性能特性を実証できた。このときのしきい値電圧もほぼ理想的な値を実現できた。またこの大きな改善の起源を調べるために、光伝導特性を調べた。すると、フォトンエネルギーが約2eV付近のところでピークを与える光伝導が観測され、移動度の高い膜はこのピークが極めて小さいことが明らかになった。これはギャップ内準位からの励起による光伝導であると思われ、この準位を抑えることが特性の向上に対して極めて重要であることがわかった。一方、この膜を酸あるいはアルカリ溶液に浸漬させることで、極めて電気伝導度の高い金属的な膜を形成することができることがわかった。この場合には、ある種の電池反応が起きていることがわかり、TiO2表面の処理等を考えて行く上で重要なポイントであることを示すことが出来た。一方、VO2に関しては、単結晶TiO2基板上にVO2をエピタキシャルに成長し、膜厚効果を詳細に調べた。温度に対する金属・絶縁体転移は薄膜化とともにシャープな転移を示すようになっていくことがわかった。また表面のドメイン観察を丹念に行ない薄膜化とともにマイクロクラックは減少し、15nm以下の膜厚では等方的でローカルな歪みのみが存在できることがわかった。明確な電界効果は観測されていないが,VO2の特性自体は高性能の膜が実現できたと考えられる。24年度は,遷移金属酸化物薄膜,特にTiO2に関してプロセスからデバイス特性まで調べ,材料及びFET特性という観点から大きな進捗があった。具体的には以下のようである。TiO2を半導体として用いようとしたときに,キャリアはTiO2中にどのように誘起されるかというのは基本的問題点である。つまりTiO2は3eV以上のエネルギーギャップを持つ半導体であり熱的にキャリアは誘起されるとは考えにくい。そこで遷移金属酸化物では酸素欠損がドナーとして働き,電子を誘起してキャリアとなることが予測されている。そこで還元雰囲気で熱処理することでドナーを発生させ,電子を発生させることが考えられる。そこでH24年度の実験では,熱処理の雰囲気を徹底的に変化させて,Alをソース,ドレイン電極として用いたバックチャネル型FETを作製し,FET特性の違いを調べた。その結果,以下の重要な二点が明らかになった。(1)FETしきい値は酸素アニールしたときにほぼ理想値に近くなる,(2)FETにおける電界効果移動度は酸素アニールの時がもっとも大きく,10cm2/Vsec以上の値が得られた。この値はSiO2をゲート絶縁膜としたFETにおいては報告されている値の中でほぼトップに位置すると思われる。また,TiO2の膜厚を10nm以下から50nmあたりまで変化させても,この特性はほとんど変わらなかった。このことは今回得られたFET特性はTiO2のバルク特性ではなく界面の特性を見ていると考えてよい。この結果, SiO2とTiO2の界面を改善することによってさらなる移動度のさらなる改善が期待できる。現在,これらのことをさらに他の遷移金属酸化物薄膜にも適用し調べている。9で述べたように,SiO2上のTiO2をチャネルとして用いたFETにおいて,結果として得られた移動度の値は,世界最高レベルにあることを実証した。このことは当初の計画以上の成果である。また,しきい値が理想に近いということは欠陥が少なく,また熱処理の雰囲気依存性の結果からは酸素アニールが最もよいということがわかり,このことはTiO2中に酸素空孔は少ないことを予測させる。

しかしながら,上記のことは結果としての数値がよいと言うだけでなく,酸化物半導体FETの性能限界,問題点の把握をするには,もともとの性能がよいもので調べないと本質が見えてこない点においても重要な点であり,今回の結果は世界トップレベルの移動度が出ているという点で極めて重要な進展であったと判断できる。また移動度が高いだけでなく,FET特性のオフ,オフ比は劣化することまったくなく,移動度の改善を実現することができた。つまり熱処理によってカットオフできないようなキャリアを誘起したのではなく,ゲート電界によって制御されたキャリアが誘起され,ゲートオフにするとFETは完全にオフできるということを意味している。これは通常の半導体のようにゲートでチャネルを完全に支配していることを示し,またしきい値が理想に近いということも,以上の考え方をサポートしている。一方,物性的にもバンドギャップあるいは屈折率等の物性値も把握しており,またAlとのコンタクト特性も室温では極めて良好であった。これらの基礎物性及び極めて良質のFET特性は当初の計画を大きく上回るものであると考えている。今年度は上記の結果を基本して,TiO2に関しては,移動度の律速要因を明確にすることを第一の目的とする。続いて,FET特性の時間変化に着目する。つまり,一定のドレインバイアスとゲートバイアスを加えた時の電流の時間変化を調べる。これは次の観点からである。二端子素子における時間変化に関しては従来から報告例も多いが,三端子素子における時間変化,特にパルス電界に対する時間応答の報告例はほとんど無い。材料的には,すでに述べたように酸素アニールをする時によい特性が得られているということは,膜中の酸素空孔は他のアニール条件に比べてかなり減少していることが考えられる。そうは言っても,遷移金属酸化物中には本質的に空孔が存在することは間違いない。そこで,ゲート電界の効果として,この酸素空孔を電界で動かすことができないかに注目している。つまり,上記に述べたFET特性は電子の動きであり極めて速い時定数で動いているはずであるが,酸素空孔の動きは基本的に時定数の長い動きであることが予測される。このことによって,一つのFET特性の中に二種類の時定数をもった(速い時定数と極めて遅い時定数)状態を実現できるのではないかと考えている。このような状況を意図的に制御できれば,過渡的なメモリーもったスイッチを実現できることになる。このようなスイッチは従来のデジタルスイッチとはことなり,重み付きスイッチを実現できる可能性がある。これは通常の半導体スイッチではできない機能スイッチが実現できることになる。またTiO2以外の遷移金属酸化物薄膜において同様の可能性があり得るのかに関しても材料の幅を拡げて調べていく。H25年度は物品費としては主に製膜用ターゲット材の材料費,製膜用の真空備品,熱処理用のガス,薬品に使用する予定である。また成膜したサンプルに関して,自分たちでできない物理分析の外注費,等にあてる。また得られた成果の学会発表を積極的に行うための出張旅費(海外出張を含む),学会参加費,論文投稿費用に使用させてもらう予定である。
抗ガングリオシド抗体による神経疾患発症の分子機構

有髄神経軸索は髄鞘で覆われ、隣り合う髄鞘の間にランビエ絞輪と呼ばれる間隙がある。絞輪部軸索膜には、ナトリウムチャネルが集簇している。傍絞輪部では、髄鞘と軸索とが固く結合し、イオンチャネルは存在しない。傍絞輪部に隣接する部位にカリウムチャネルが集簇している。活動電位の速やかな伝導のためには、ランビエ絞輪周辺のイオンチャネルの適正な局在化が重要である。軸索型ギラン・バレー症候群では、GM1などの複合型ガングリオシドに対する抗体により、運動神経のナトリウムチャネル機能が障害され、運動麻痺を引き起こすとされている。本研究では、ガングリオシドがランビエ絞輪周辺のイオンチャネル局在化に働くかどうか、検討した。複合型ガングリオシドを欠失するノックアウトマウスの坐骨神経では、傍絞輪部にカリウムチャネルが局在し、軸索と髄鞘との結合に関わる分子であるCasprの発現が低下していた。一部の髄鞘ループが軸索膜から解離しているのを電子顕微鏡で確認し、傍絞輪部構造異常を裏付ける所見を得た。カリウムチャネル局在の異常は、週齢が高くなるにつれて増加した。坐骨神経の運動神経伝導速度は、ガングリオシド欠失マウスで有意に遅延していた。したがって、複合型ガングリオシドの欠失により、傍絞輪部における軸索と髄鞘との結合を維持できず、イオンチャネルの局在が変化し、伝導異常を生じると考えられた。さらに、GMIガングリオシド感作による軸索型ギラン・バレー症候群モデルウサギの病変を検討した。抗GM1抗体価が上昇した運動麻痺発症初期のウサギで、脊髄前根の絞輪部軸索膜上に補体C3フラグメントが沈着し、ナトリウムチャネルは減衰または消失していた。ふたつの異なる動物実験において、複合型ガングリオシドが末梢運動神経の伝導機能に重要な役割を果たしていることを明らかにした。ギラン・バレー症候群の病因物質として、GM1などのガングリオシドに対するIgG抗体が注目されている。IgG抗ガングリオシド抗体がどのような機序で末梢神経障害をもたらすのかは、まだ明らかにされていない。その作用機序を解明すべく、自己抗体の標的分子であるガングリオシドを欠失している、GM2/GD2合成酵素遺伝子ノックアウトマウスの末梢神経伝導機能を検討した。十分な全身麻酔下で、坐骨神経を2ヶ所(足関節部、坐骨結節部)で電気刺激し、足底筋から複合筋活動電位(CMAP)を導出した。遠位潜時、CMAP振幅・持続時間、運動神経伝導速度(MCV)を測定した。統計学的有意差の有無に関して、student-t検定を用いて検討し、p値が0.05未満の場合を有意とした。12週齢のマウスでは、MCVが、野生型(n=14,40.1±3.5 m/s)に比べ、ガングリオシド欠失マウス(n=11,31.7±2.1 m/s)で遅延していた(p<0.001)足関節部刺激でのCMAP振幅は、野生型(18.9±5.6 mV)とガングリオシド欠失マウス(17.0±3.9 mV)とで、有意差はなかった。そのほか、遠位潜時、CMAP持続時間は、両群で差はなかった。明らかな神経伝導ブロックもみられなかった。48週齢のマウスでは、MCVはやはり、野生型(n=11,43.2±5.8 m/s)に比べ、ガングリオシド欠失マウス(n=10,36.9±4.4 m/s)で遅延していた(p<0.05)一方、CMAP振幅は、12週齢では差がなかったが、48適齢では野生型(17.0±5.2 mV)に比べ、ガングリオシド欠失マウス(10.2±3.8 mV)で低下していた(p<0.01)。ガングリオシドは、末梢神経伝導機能ならびにその維持に重要な役割を果たしていることが示された。

したがって、複合型ガングリオシドの欠失により、傍絞輪部における軸索と髄鞘との結合を維持できず、イオンチャネルの局在が変化し、伝導異常を生じると考えられた。さらに、GMIガングリオシド感作による軸索型ギラン・バレー症候群モデルウサギの病変を検討した。抗GM1抗体価が上昇した運動麻痺発症初期のウサギで、脊髄前根の絞輪部軸索膜上に補体C3フラグメントが沈着し、ナトリウムチャネルは減衰または消失していた。ふたつの異なる動物実験において、複合型ガングリオシドが末梢運動神経の伝導機能に重要な役割を果たしていることを明らかにした。
発がんとがん治療に影響を与えるクロマチンリモデリングの制御機構

がん化におけるクロマチン制御異常の意義を明らかにし、その異常を利用した新たながん治療法を考案することを目的とした。独自に構築した非相同末端結合修復アッセイ系を用い、CBP/p300によるヒストンアセチル化がBRGを含むSWI/SNF複合体のDNA切断部位への集積を促すという修復開始の機構を明らかにした。肺発がんを促すRETがん遺伝子融合の発生をもたらす、DNA切断と誤った修復の機序を明らかにした。ドライバーがん遺伝子異常のない肺がんではクロマチン制御遺伝子BRG1の欠損がしばしば生じており、当該がんの合成致死治療標的としてBRG1パラログのBRM-ATPaseが有望であることを見出した。がんの放射線治療では、DNA二本鎖切断(DSB)の誘導ががん細胞死誘導の主要因となる。放射線により生じたDSBは非相同末端結合修復経路(NHEJ)によって主に修復されるため、当該経路の阻害はがん放射線治療の増感のための手段となりうる。DSB修復において、DSB部位のヒストン蛋白質の修飾やクロマチンの再構成によるクロマチン弛緩がDNA修復蛋白質群の集積・機能に必要であることが示唆されているが、その実態は明らかでない。そこで我々は、ヒトがん細胞の染色体上に生じたDSBに対するNHEJのアッセイ系を構築し、NHEJに関わるヒストン修飾・クロマチン再構成因子の同定を進めた。その結果、ヒストンアセチル化酵素(HAT : histone acetyltransferase)をコードするCBP及びp300遺伝子のノックダウン、CBP及びp300蛋白質を含むHATに対する阻害剤がNHEJを阻害することを見出した。さらに、クロマチン免疫沈降実験により、CBP/p300蛋白質はDSB部位に集積すること、DSB部位で起こるヒストンH3およびH4のアセチル化がCBP/p300遺伝子のノックダウンにより減弱することが明らかにされた。また、CBP/p300遺伝子のノックダウンにより、主要なNHEJ因子であるKU80蛋白質、及びDSB修復促進作用が知られるSWI/SNFクロマチンリモデリング複合体の触媒サブユニットであるBRM蛋白質のDSB部位への集積が減弱することが見出された。この結果は、CBP/p300蛋白質がDSB部位のヒストンH3/H4蛋白質アセチル化酵素として機能し、SWI/SNFクロマチンリモデリング因子と協力することにより、NHEJを促していることを示唆する。また、ACF1クロマチンリモデリング因子のNHEJへの関与についても明らかにした。siRNAによるCBP/p300、ACF1蛋白質の機能阻害はがん細胞の放射線感受性を増加させた。この結果は、ヒストン修飾・クロマチン再構成蛋白質群が、がんの放射線治療における新たな増感標的であることを示唆する。がん放射線治療ではDNA二本鎖切断(DSB)の誘導ががん細胞死誘導の主要因となる。放射線により生じたDSBは非相同末端結合(NHEJ)によって主に修復されるため、当該修復の阻害はがん放射線治療の増感手段となりうる。昨年度、我々は、ヒトがん細胞の染色体上に生じたDSBに対するNHEJのアッセイ系を構築し、NHEJにヒストンアセチル化酵素(HAT:histone acetyltransferase)であるCBP及びp300タンパク質、及び、SWI/SNFクロマチンリモデリング複合体がNHEJを促していることを明らかにした。本年度は、上記アッセイ系が生細胞で放射線によるDSBでみられるincompatible DNA断端に対するNHEJを再現していることを確認し、さらに同アッセイ系を用いて、CBP、p300を含むHAT阻害効果を持つ天然化合物について、がん放射線治療の増感剤としての有用性等がん治療への応用性について追及した。Garcinol(マンゴスチン成分)、Curcumin(ウコン成分)、Anacardic Acid(カシューナッツ成分)について検討したところ、Garcinolが最も高い増感作用を示した。GarcinolはNHEJ活性を抑制したが、放射線に対するG2/M DNA damage checkpointには影響を与えなかった。また、Garcinolは放射線処理後のMNase感受性を抑制した。Garcinol処理した細胞では、放射線照射後にG1期に停止し、細胞老化が亢進していた。以上のことから、Garcinolは、DSB後の染色体弛緩を抑制することでNHEJを阻害し、がん細胞死を誘導することが示唆された。Garcinolは、民間薬として用いられ、臨床試験で重篤な副作用は見られないことから、放射線増感剤として有望である。一方、Curcuminは、相同組換え修復(HRR)活性を抑制する作用をもつことを明らかにした。しかし、CBP/p300の機能ををsiRNA処理により抑制しても、HRR活性の阻害は顕著ではなかった。よって、CurcuminはCBP/p300以外の分子を阻害することで、HRRを抑制する可能性が考えられた。

また、日本人肺がんの10%程度においてSWI/SNF複合体の触媒サブユニットBRG1タンパク質の発現低下が生じていることを明らかにした。今後、治療応答性とのかかわりを調べる予定である。ヒトがんおけるクロマチンリモデリング遺伝子群の異常の解析:肺がん組織及び細胞株の遺伝子変異解析・免疫染色解析の結果、EGFR, KRAS, ALK, FGFR1等の分子治療標的となるがん遺伝子異常陰性の肺がんで、SWI/SNF複合体の触媒サブユニットをコードするBRG1/SMARCA4遺伝子の欠損、発現低下が集中的に生じていることを明らかにした。よって、BRG1変異がんに対する治療法の開発が有効であることが示唆された。BRG1失活がん細胞の特異的殺傷法の探索:BRG1と合成致死の関係にある分子として、その機能的ホモログであるSWI/SNF複合体の触媒サブユニットBRM/SMARCA2を同定した。複数のBRG1欠損がん細胞に対して特異的に、RNA干渉によるBRM阻害は不可逆的な細胞老化を引き起こした。BRM阻害に対する感受性の相補にはBRM-ATPase活性が必要であることを見出した。製薬企業との共同研究によりBRMタンパク質のATPase阻害剤のスクリーニングに着手した。CBP・p300ヒストンアセチルトランスフェラーゼの解析:ウコンの成分でありCBP・p300タンパク質阻害活性を持つクルクミンがATR-CHK1シグナル経路の阻害等を介して、PARP阻害剤の増感効果を持つことを明らかにした。クロマチンリモデリング遺伝子群の失活がん細胞の特異的殺傷法の探索:ARID1A, CBP/p300等の失活変異を有するがん細胞株に対し、キナーゼやクロマチンリモデリング遺伝子siRNAによる網羅的増殖抑制実験等を行い、いくつかの合成致死候補遺伝子群を複数個同定した。1.ヒト肺がんにおけるゲノム解析(河野):肺腺がん組織の全エクソームシークエンスの結果、分子治療標的となるがん遺伝子異常陰性の肺がんで、SWI/SNFクロマチンリモデリング複合体BRG1/SMARCA4やARID1A遺伝子の欠損型変異が生じていることを明らかにした。RET遺伝子融合のゲノム切断点の構造解析を行った。その結果、切断には大きさ数-kbのホットスポットが存在し、切断に対する非相同末端結合やBreakage-induced replicationのようなDNA切断修復機構を介した誤修復がRET融合を生じさせることを明らかにした。2. BRG1失活がん細胞の特異的殺傷法の探索(河野):肺がん組織由来DNAのターゲットリシークエンスの結果、BRG1の発現消失は必ずしも欠損型変異(truncation変異)によるものではないことを明らかにした。肺がん細胞株の全ゲノムシークエンスにより、発現消失例の一部では、遺伝子内欠損や遺伝子再構成が生じており、BRG1の発現消失の一因となっていることを見出した。
不斉リン原子を構成要素として用いる光学活性高分子および環状化合物の創製と機能開拓

本研究では不斉リン原子を2個有する光学活性ビスホスフィン化合に着目し、これをビルディングブロックとして用いることで、主鎖に不斉リン原子を含む新規光学活性ポリマーならびに根性化合物を合成することを目的として検討を行った。本年度は特に新奇キラルリンポリマー・オリゴマーの合成、ならびにそれらの配位挙動について詳細に検討を行った。まず、光学活性ビスホスフィンを前駆体として用い、官能基変換後パラジウム錯対触媒によるカップリング反応を経て、剛直なユニットを持つキラルリンポリマーを良好な収率で得た。対応する柔軟なユニットを有するキラルリンポリマーとのキロプティカル特性を調べたところ、両者が全く逆の円二色性スペクトルを与え、鏡像関係にある高次構造を形成していることが示唆された。また、主鎖骨格に二種類の置換基を有するキラルリンオリゴマーの合成にも成功し、添加する塩基の種類によって化学選択的にリン原子に配位したボランを除去することができた。これにより、異種遷移金属を高分子-分子鎖上に配列させることが可能となった。さらに本年度は光学活性ビスホスフィンを用いたジホスファシクロヘキサンの立体特異的合成を行い、様々な置換基を有するジホスファシクロヘキサンを得ると同時に、白金錯体との反応により配位高分子の合成にも成功した。当該年度において、我々は不斉リン原子を構成要素に用いる光学活性高分子および環状化合物を合成することを研究計画に掲げた。1.不斉リン原子を主鎖に有する光学活性高分子の合成不斉リン原子を主鎖に有する光学活性高分子を設計し、モノマー合成を行った。主鎖のリン原子に遷移金属が配位することで高分子主鎖の高次構造が大きく変化することを見出した。さらに、トリアゾール環を主鎖に導入し、繰り返し単位内で多座配位構造を形成することで、配位する遷移金属種に応じた様々な高次構造制御を行った。主鎖の不斉ヘテロ原子の特徴を活かして光学活性高分子の高次構造制御を行った例は他に例をみず、合成化学・高分子科学の観点から非常に興味深い。また、主鎖に遷移金属を有する光学活性高分子は、高分子不斉触媒などへの応用も期待できる。2.不斉リン原子を構成要素に用いた環状化合物の合成ゲスト分子と相互作用する配位点に不斉ヘテロ原子を有する光学活性クラウンエーテル類は、これまで報告例がなかった。本研究において、我々は不斉リン原子を環骨格に有するクラウンエーテル誘導体を合成した。我々の開発した合成経路を用いることで、種々の不斉ホスファクラウンエーテルを合成することが可能であり、数種類の誘導体を合成することに成功した。また、これを配位子として遷移金属錯体を合成し、さらに触媒的不斉反応へと展開した。硬いLewis塩基であるリン原子と軟らかいLewis塩基である酸素原子が環骨格に存在し、不斉リン原子に由来する光学活性を持つことから、他に類を見ない不斉認識能や不斉配位子としての利用が期待できる。当該年度において、以下の研究成果を挙げた。(1)不斉リン原子を主鎖に有する光学活性高分子の合成と構造変換不斉リン原子を主鎖に有する光学活性高分子を合成し、リン原子の特徴を活かして遷移金属を配位させた。遷移金属の配位する前後で、高分子の構造が大きく変化したことを見出した。さらに、配位形式に応じて全く異なる高次構造を形成することが判った。本高分子は、配向制御や高分子不斉触媒などへの応用が期待できる。(2)不斉リン原子を構成要素に用いた新規ホスファクラウンの合成と機能以前、我々は不斉リン原子を環骨格に有するクラウン-エーテル誘導体である「不斉ホスファクラウン」を合成した。本年度において、環サイズの異なる不斉ホスファクラウンを合成する事に成功し、その構造を詳細に解析した。さらに、不斉ホスファクラウンのパラジウム錯体を合成し、これを用いた触媒的不斉反応を行った。触媒の活性・選択性は環サイズに依存して大きく変化することが判り、単結晶X線構造解析によってその要因を突き止めた。(3)不斉オリゴホスフィンの合成異なる置換基を持つ不斉リン原子を規則正しく配列した不斉オリゴホスフィンを合成する事に成功した。本オリゴホスフィンは、置換基の種類によって部位ごとに異なる配位能を示すことが判った。さらに、複核錯体の合成にも成功しその構造を単結晶X線構造解析により同定した。様々な錯体を配列可能なテンプレートとして期待できる。

さらに本年度は光学活性ビスホスフィンを用いたジホスファシクロヘキサンの立体特異的合成を行い、様々な置換基を有するジホスファシクロヘキサンを得ると同時に、白金錯体との反応により配位高分子の合成にも成功した。
ネットワーク科学と社会物理学を基盤とするネオ・ラーニング・アナリティクスの展開

本研究の目的は,(1)欧州を中心として急速に発達しているネットワーク科学と社会物理学のアプローチをLearning Analytics (LA)に導入し,(2)この新しい枠組みのもとで,「データ解析による現象の把握と理論モデルによるそのメカニズムの解明」というデータ・サイエンスとしての新しいLAの方法論的基礎となる第一歩を歩むこと,であった.本研究によって明らかになったのは次の2点である.(1)協調的学習を行なう学習者の身体的リズム(加速度)には,周波数と加速度の累積分布に数理的な特性があること,(2)協調的活動はコミュニティのネットワーク構造に強く依存すること.研究初年度における平成28年度の目標は,現行のラーニング・アナリティクスの分析手法を超えた,新しい方法論への突破口を開くことであった.この点においてわれわれは,協調学習を行う学習コミュニティの成長と学習中の身体的リズムの関係に着目したデータ解析を行った.この手法は日立製作研究開発グループの矢野和男氏,MITのA.ペントランド教授の研究を学習科学分析に応用したものである.具体的には次の手順にしたがってデータ収集を行った.1)学習コミュニティ活動参加者に毎回,身体的加速度を計測するセンサを装着し,協調学習活動中の加速度を逐次収集した.2)収集した加速度を毎回集計し,集計した学習コミュニティ活動全体の加速度データに対して時系列解析手法を応用した差分データの分布を毎回推定した.3)同時に,ポジティブ心理学で採用されているアンケート分析も毎回実施し,学習コミュニティ活動に対する各参加者らのP/N比分析を行った.以上の分析を,ふたつの異なる学習コミュニティ活動に対して実施した.ひとつはある学部専門のゼミ活動を対象とするもので,分析期間は平成28年度前半の半年間におよぶものである.もうひとつはある地域学習活動を対象としたものであり,その活動は二日間にわたる集中したものである(ただし後者のデータ収集は平成27年度以前に行っており今年度は解析のみを実施した).その結果,われわれは次の結果を得た.1)学習コミュニティ活動を通した身体的リズム集計値の分布は,P/N比が顕著に高くない場合(還元すれば,学習コミュニティ全体がそれほどポジティブに成長していないとき)には,対数正規分布を示す.2)学習コミュニティ活動がポジティブに行われ出すときには,身体的活動リズムの集計値はベキ分布であると推定することができる.これらの成果を計算社会科学の研究会等で発表した.研究初年度はデータ解析のためのデータ収集を行うことが目的であったため,概ね順調に進展していると判断できる.平成29年度(研究最終年度)の当初の研究計画は次の通りであった.1)社会物理学モデルによる協調学習の理論モデル化,2) Multiplex Networks構造を導入した「社会的学習」の理論モデル化.この目標に対して本研究では次の研究を実施した.1) Multiplex Networks構造上での協調行動の波及に関する理論研究,2) Multiplex Networks構造上での情報の伝播・修正現象に関する理論研究.これらの理論研究によってわれわれは次の成果を得た.2) Multiplex Networks構造上での情報の伝播・修正現象に関する理論研究では,多階層構造の導入によって情報の伝播と修正現象が複雑な時系列的な変化を示すことを,シミュレーション研究によって得ている.このモデルは単階層構造を使った先行研究のモデルを直接拡張したものであるが,先行研究とは異なりわれわれのモデルの挙動は複雑なものとなった.ただしこうした現象を生成するメカニズムについては未解明のまま残されている.これらの理論研究以外にも今年度は,学習者の身体的リズムと協調的活動の関係を実証的に突き止めるデータ分析も実施した.これらの成果はいくつかのカンファレンスで発表している.本研究の目的は,(1)欧州を中心として急速に発達しているネットワーク科学と社会物理学のアプローチをLearning Analytics (LA)に導入し,(2)この新しい枠組みのもとで,「データ解析による現象の把握と理論モデルによるそのメカニズムの解明」というデータ・サイエンスとしての新しいLAの方法論的基礎となる第一歩を歩むこと,であった.本研究によって明らかになったのは次の2点である.(1)協調的学習を行なう学習者の身体的リズム(加速度)には,周波数と加速度の累積分布に数理的な特性があること,(2)協調的活動はコミュニティのネットワーク構造に強く依存すること.上述したように,学習コミュニティがポジティブに成長するとき,その身体的リズムの集計値にはベキ分布としての特性を見ることができることを,われわれは異なる学習コミュニティのデータを分析することによって見出した.しかしながら,なぜそうした分布が生成されるのか,そのメカニズムについてはまだ何も分かっていない.そこで今年度は,すでに社会物理学,複雑ネットワーク科学で報告されている,ベキ分布生成のメカニズムに関する方程式によって,本研究の分析結果を説明することを試みる予定である.同時に,昨年度に引き続き,複数の協調的学習活動を対象として身体的加速度データの収集と解析を実行し,現象の普遍性・一般的妥当性を究明することを試みる.計算社会科学平成28年度末に学習分析(Learning Analytics)関連の国際会議があることに加え平成29年度4月に大規模学習データ分析に関する国際会議および同6月に計算社会科学関係の国際会議があるため,これらの旅費を捻出必要があった.平成29年度に開催される上記の国際会議に参加する.
胎生期の指間細胞脱落に関与する間葉系幹細胞の亜集団特定と細胞脱落の機序解明

指の発生における指間細胞のプログラム細胞死・脱落はよく知られた現象であるが,詳細な機序は不明である。本研究では,仮説『食細胞様細胞へコミットされた間葉系幹細胞(MSC)が指間細胞を貪食により除去し,骨芽細胞へ分化することで指が形成される』を検証し,『指の発生における指間細胞の脱落機序の解明および細胞脱落に関与するMSC亜集団の特定』を行う。
デジタルファブリケーションによる共創化現象に対応したデザイン手法

平成30年度は、分析チームとデザイン手法提案チームの研究室学生がそれぞれの制作実践においてデザインの共創化手法を用いた実践事例を積み重ねた。その後、両チームでデザインの共創化現象に対応したデザイン手法の構築を行った。これまで約2年間の研究により事例分析と制作実践の学際的研究の体系的な研究成果を提示することができた。富松研究室において各研究者(大学院生)がデザインの共創化手法を用いた事例研究を進め、その事例に基づくデザインの共創化現象の分析を行い、得られた知見をもとにデザインの共創化現象の分析と蓄積事例から、デザインの共創化現象とは何かということを調査した。Fabbleやthingiverseなどものづくり情報共有サイトの事例の探索、適用、修正などを経て、考えながらプロトタイプを作り、作りながら修正を加えるなど、考える工程と作る工程をひとりのデザイナーが繰り返し実践する手法が実践できた。個人で作り始めるために必要なものづくり情報の公開のされ方、情報の品質が重要であり、そのような公開された情報のあり方、修正や改良を明示して公開共有するようなデザインプロセスを検討、整理して事例を報告した。FabbleやThingiverseなどものづくり情報共有サイトの利用により、実際にものづくりデータを用いたデザインの実践を行った。ソフトロボティクスのワークショップを開催してエアチャンバー、エアアクチュエータを用いたソフトロボットを開発した。シリコン素材の選び方、デジタルファブリケーションによる注型モールド制作、成型方法・ノウハウの習得、成型の実施と失敗からの学びの分析、改良の繰り返し等一連のプロセスを学ぶことができた。制作した作品は国際的に著名なメディアアートのコンテストであるADAA(アジアデジタルアート大賞展)に応募して、審査委員から高い評価を受けて優秀賞を受賞した。デザインの共創化現象の現状を明らかにするために、実際にFabbleやThingiverseなどものづくり情報共有サイトの調査と、実際にものづくりデータを用いたデザインの実践を行った。デザインの実践ではソフトロボティクスやインタラクティブゲームなどの作品制作を行った。このように専門領域における事例について、実践を通して我が国および各国の事例の現状を把握した。また、デザインの共創化手法を用いた事例の蓄積を開始するために必要な設備の整備などの事前準備を行った。具体的には、九州大学に設置したFabLab設備の運用に必要な加工用材料の準備、電子部品などの作品制作に必要な素材やパーツの準備を開始して、CG技術とデジタルファブリケーションの融合、webを介した創作などの実践を開始した。20世紀のデザインプロセスと手法は工場による大量生産を前提としており、生産をする以前に、デザイナーが色、形状や機能を決定して図面や3次元データを作成して生産工程に受け渡しするものであった。FabLab設備の運用を前提としたものづくりの場合、考えながらプロトタイプを作り、作りながら修正を加えるなど、考える工程と作る工程をひとりのデザイナーが繰り返し実践することができた。そのため個人で作り始めるために必要なものづくり情報が公開されており、そのような公開された情報を利用してものづくりを始め、修正や改良を加えて公開共有するようなデザインプロセスと手法を用いた。初年度はそのような実践事例を蓄積を行った。まだ形を持たないIoTデザインに特化して研究を推進する。特に少子高齢化の社会課題に応えてデザイン思考による課題解決とデジタルファブリケーションによるプロトタイプ作りの実践を繰り返す。

台湾やインドネシアなどでもIoTデザインの国際ワークショップも企画して共創デザインの実験的適用を推進する。理由:残額調整の精度不足103円については事務用品購入などで処理する31年度に国際会議で研究発表のため海外出張を計画し、30年度予算の繰越を検討したためである。
急性腎障害早期マーカーNGALとhANP早期投与の有用性

育児休業取得中だったため、研究中断していた。基礎研究においては、ラット敗血症モデルの生存率を改善するために、LPSの腹腔内への投与量を減量する、もしくは腸管穿孔モデルを使用することも検討している。臨床研究においてはICU入室敗血症患者において、自施設での尿中NGAL測定を行い、当初のプロトコルに沿った研究を推進する。基礎研究では、Wisterラット25匹をランダムに5グループに分け、ペントバルビタール腹腔内投与による麻酔後に腹腔内にLPSを投与し、ラット敗血症モデルを作成した。投与直後、1、3、6、12時間後の各ポイントからhANPを0.2μg/kg/minで持続静注を行い尿の採取を行い尿中NGALの測定を行う計画であったが、ラットの生存率が悪いこと、また、十分な尿量が得られないことから測定がうまく行えていないため、今後の課題としたい。臨床研究では、ICUに入室した敗血症患者を対象とし、全例ICU入室時に尿中NGAL測定を行い130ng/ml以上の患者は早期介入プロトコルとし、直ちにnANPもしくは生理食塩水の投与を行う予定であったが、ICU入室敗血症患者が想定していたように短期間には患者数が集まらず、尿中NGAL測定を自施設で行うことが困難なため、外注で行うことにした。そのため、1回の提出には3040例の検体が必要で、さらに結果が出るまでに23週間必要であることから、早期介入プロトコルへの割り付け方法を変更し、もともと腎代替療法を行っていなかった患者が入室時eGFR60以下であった場合は早期介入プロトコルへ割り付けることに変更した。eGFR60以上であった場合は、前回提出したプロトコルと同様に、管理中にAKIと診断された場合にhANPもしくは生理食塩水の投与を行う。現在、尿検体を数例保存しているが、外注検査へ提出するためにまだ数十例の検体が必要である。基礎研究においては、ラット敗血症モデルの生存率が悪く、十分な尿量が得られないことからNGALの測定がうまく行えていない。臨床研究においては、ICU入室敗血症患者が想定していたように短期間には患者数が集まらず、そのため尿中NGAL測定を外注で行うことにしたため1回の提出にまとまった数が必要であり、必要な検体数が集まっていないため。臨床研究では、ICUに入室した敗血症患者を対象とし、全例ICU入室時に尿中NGAL測定を行い130ng/ml以上の患者は早期介入プロトコルとし、直ちにnANPもしくは生理食塩水の投与を行う予定であったが、ICU入室敗血症患者が想定した患者数が集まらず、更に自施設での尿中NGAL測定が可能となってまだ数ヶ月しか経過しておらず、まだ未検である。自施設での測定可能となるまでの期間に想定した早期介入プロトコルへの割り付け方法を変更し、もともと腎代替療法を行っていなかった患者が入室時eGFR60以下であった場合は早期介入プロトコルへ割り付けることに変更しており、eGFR60以上であった場合は、前回提出したプロトコルと同様に、管理中にAKIと診断された場合にhANPもしくは生理食塩水の投与を行う方針は変更していない。しかしこの変更による対象患者も数が少なく、検体保存期間もあり結果として組入れは困難と考えている。臨床研究においては、ICU入室敗血症患者が想定していたように短期間には患者数が集まらず、また尿中NGAL測定が自施設で行えるようになった期間が短く必要な検体数が集まっていないため。臨床研究においてはICU入室敗血症患者の検体が必要数集まり次第、外注で尿中NGAL測定を行う予定である。想定より測定検体数が少なく、測定キット購入費用、外注費用が少なくなったため、次年度に繰り越す。

(理由)想定より測定検体数が少なく、測定キット購入費用、外注費用が少なくなったため、次年度に繰り越す。(使用計画)引き続き測定キット購入費用、ならびに外注費用、ラット追加購入分として使用する。想定より測定検体数が少なく、測定キット購入費用、外注費用が少なくなったため、次年度に繰り越す。引き続き測定キット購入費用、ならびに外注費用、ラット追加購入分として使用する。測定キット購入費用、ならびに外注費用、ラット追加購入分として使用する。
Kinectセンサによる睡眠時無呼吸症候群の簡易スクリーニングシステムの開発

我が国において睡眠時無呼吸症候群(SAS)の潜在患者は人口の約2%いるとされている。SASスクリーニング検査として,メモリ機能付きパルスオキシメータが利用されているが,センサの装着が睡眠状態に影響を与える可能性がある。そこでMicrosoft Corporation製のモーション・キャプチャ・センサであるKinect for Windowsを用いたSAS簡易スクリーニングシステムの開発を行った。その結果,深度センサを用いた呼吸様式の識別およびRGBカラー画像を用いた脈波の非接触計測が可能であることを確認した。Kinect for Windows(Kinectセンサ)を用いた非接触計測による睡眠時無呼吸症候群の簡易スクリーニングシステムの開発を目指して、以下の実験を行った。18個の2軸ジャイロセンサ・モジュールをマトリックス状に配置した多点変位計測システムを構築し、藍野大学研究倫理委員会の承認を経て、インフォームド・コンセントの得られた健常成人男性3名を対象として、Kinectセンサの深度センサの計測値との比較を行い、呼吸運動に伴う胸郭の変位を立体的に測定した。その結果、胸式呼吸時は鎖骨下近傍の角度変化が大きく、腹式呼吸時には腹部での角度変化が大きくなる傾向が認められ、胸郭の動きを立体的に確認できた。また、ジャイロセンサ出力には血液駆出に伴う動きが呼吸波形に重畳していることが確認され、呼吸波形と心拍動の同時計測も可能であることが示唆された。なお、体表面の血流計測技術の開発を前倒ししたため、深度センサからの3D骨格座標計測の改良とマルチアレイマイクロフォンによるいびき音の解析については、基礎的な動作検証のみを行った。前述のKinectセンサを用いた体表面変位計測法の検討過程でRGBカメラ画像が体表面の血流状態を反映する知見が得られたので、RGBカメラ画像から脈波成分を抽出する方法を前倒しで検討した。健常成人男性5名を対象として、被験者の右頬を測定部位として計測を行った。また、比較検討するために、指尖部に光電容積脈波計を装着して同時計測を行った.その結果、両者の波形のFFT解析結果はほぼ一致し、Kinectセンサで抽出した波形は脈波であることが示唆された.さらには、サーミスタ呼吸波形との比較によりKinectセンサで抽出した波形には呼吸成分が含まれていることを確認した。以上より、Kinectセンサを用いて呼吸様式の判別および脈波の非接触計測が可能であることが示唆された。Kinect for Windows (Kinectセンサ)を用いた非接触計測による睡眠時無呼吸症候群の簡易スクリーニングシステムの開発を目指して、以下の実験を行った。藍野大学研究倫理委員会の承認を経て、インフォームド・コンセントの得られた健常成人男性5名を対象として、Kinectセンサの深度センサ(depthカメラ)を用いて、上半身の体表面変位を測定した。呼吸様式の判別手法を検討するために、取得した深度画像の胸部から腹部の範囲を格子状(6行×3列)に分割し、分割した範囲の平均値をフレームごとに算出し、呼吸様式の違いによる体表面の変位パターンの比較を行った。その結果、胸式呼吸では鎖骨下、腹式呼吸では腹部の体表面変位が最も大きく、その変化パターンも異なっていた。したがって、容易に呼吸様式や換気状態を把握することが可能であると示唆された。また、KinectセンサのRGBカメラを用いたカラー画像からの脈波抽出に関しては、画素数が6.75倍に増加したKinect for Windows v2(Kinect v2センサ)を用いて顔全体の画像を取得し、脈波抽出の至適部位の検討を行った。さらにKinect v2センサの深度センサを用いて、カラー画像から抽出した波形の基線変動と体表面変位の関係性についても検討した。その結果、頬部が脈波の検出に適していることが確認された。また、深度センサを用いて脈波抽出部位の体表面変位の計測結果からは、呼吸による体表面の動きが輝度差の抽出に影響を及ぼしている可能性は少ないことが確認できた。したがって、Kinectセンサのカラー画像から脈波と呼吸波形の同時計測が可能であることが示唆された。2軸ジャイロセンサ・モジュールを用いた胸部・腹部の多点変位計測システムを開発し、呼吸運動を立体的に把握することが可能となった。前述のシステムとKinectセンサの深度センサとの同時計測を行い、胸式呼吸と腹式呼吸での体表面変位の違いを三次元的に確認できた。また、KinectセンサのRGBカメラ画像を用いた体表面血流状態変化の計測法の検討を前倒しで行い、輝度差分の時系列データが体表面の血流状態変化を反映しており、呼吸成分が重畳した脈波の非接触計測が可能であることを確認した。生体医工学次年度においては、今年度は基礎的な動作検証に留まったKinectセンサの深度センサからの3D骨格座標計測の改良とマルチアレイマイクロフォンによるいびき音の解析の検討を進め、それぞれの技術要素をシステムとして取りまとめを行い、リアルタイム連続計測可能なプロトタイプシステムの開発を行う。

また、KinectセンサのRGBカメラ画像を用いた顔面の血流状態変化の非接触計測については、脈波に比例する信号成分を抽出できたことから、顔面での至適計測部の検討を行い、関心領域(ROI)の決定を行う。また、KinectセンサのFace Tracking機能を利用して、寝返りなどの体動が起こった場合でもROIが追従して移動し、安定した計測が可能な技術の確立を目指す。コンピュータ等の機器類の購入は今年度内にほぼ予算執行したが、今年度分の研究成果の発表を第54会日本生体医工学会大会(2015年5月)としたために、旅費等の費用分が次年度に繰り越しとなり、次年度使用額が生じた。次年度は、被験者数を増やし、構築したシステムの動作検証を行うために大量のデータを保存する必要がでてくるので、大容量ハードディスク(70,000円程度を予定)を購入する。また、システムとしてまとめ上げるために必要な電子回路部品(80,000円程度を予定)を購入する。それ以外の経費としては、研究成果発表のための学会参加旅費および論投稿用費用などに使用する予定である。
大気中フミン様物質の有害有機化学物質と重金属イオンの大気圏動態に及ぼす影響評価

本研究期間中に以下のことを明らかにした.1)ヘッドスペース固相マイクロ抽出-ガスクロマトグラフ質量分析法による降水中VOCsの迅速定量法を検討した.その結果,0-50nMの範囲で直線性が得られ,0.010.14nMの検出限界が得られた.また,降水試料からのVOCs抽出効率は良好であることを明らかにした.2)大気中ではトルエンとナフタレン類が高濃度であり,降水中ではトルエン、キシレンが高濃度で明らかにした.大気中VOCs濃度は夏に高く,冬に低い傾向が見られたのに対し,降水中VOCs濃度は夏に低く,冬に高くなる傾向があった.3)降水中VOCs濃度の実測値は,大気中VOCs濃度と温度補正したヘンリー定数とから求めた計算値より明らかに高いことを明らかにした.4)雨水中全フミン様物質の増加に伴い,二環芳香族炭化水素がヘンリー則からの予測値以上に溶解することが分かった.大気中フミン様物質のモデル物質として,市販の試薬フミン酸を用いた室内実験を行ったところ,水相フミン酸濃度の増加に伴い,二環芳香族炭化水素の気液分配係数が増加することが明らかになった.しかし,雨水および露水中VOCsの高濃縮を説明することはできなかった.5)水圏フミン物質は増感剤としての作用が指摘されていることから,降水中VOCsの増感光分解の可能性を検討した.その結果,フミン酸存在下の方が非存在下よりもナフタレン類濃度の光分解速度が大きいことが分かった.予備的検討ではあるが,降水中VOCsのフミン様物質による増感光分解の可能性が示された.本研究期間中に以下のことを明らかにした.1)ヘッドスペース固相マイクロ抽出-ガスクロマトグラフ質量分析法による降水中VOCsの迅速定量法を検討した.その結果,0-50nMの範囲で直線性が得られ,0.010.14nMの検出限界が得られた.また,降水試料からのVOCs抽出効率は良好であることを明らかにした.2)大気中ではトルエンとナフタレン類が高濃度であり,降水中ではトルエン、キシレンが高濃度で明らかにした.大気中VOCs濃度は夏に高く,冬に低い傾向が見られたのに対し,降水中VOCs濃度は夏に低く,冬に高くなる傾向があった.3)降水中VOCs濃度の実測値は,大気中VOCs濃度と温度補正したヘンリー定数とから求めた計算値より明らかに高いことを明らかにした.4)雨水中全フミン様物質の増加に伴い,二環芳香族炭化水素がヘンリー則からの予測値以上に溶解することが分かった.大気中フミン様物質のモデル物質として,市販の試薬フミン酸を用いた室内実験を行ったところ,水相フミン酸濃度の増加に伴い,二環芳香族炭化水素の気液分配係数が増加することが明らかになった.しかし,雨水および露水中VOCsの高濃縮を説明することはできなかった.5)水圏フミン物質は増感剤としての作用が指摘されていることから,降水中VOCsの増感光分解の可能性を検討した.その結果,フミン酸存在下の方が非存在下よりもナフタレン類濃度の光分解速度が大きいことが分かった.予備的検討ではあるが,降水中VOCsのフミン様物質による増感光分解の可能性が示された.本年度は3年計画の初年度にあたることから,観測地点の選定と整備,採取装置の選定と作製,分手法の検討を行おこなった.実試料採取は2004年7月から東京都立科技大学(日野市)4階建て屋上で開始した.大気エアロゾルおよび大気中VOCsは毎月3日間連続の24時間毎の採取を行い,晴天時には露水の採取を,雨天時には雨水の採取をそれぞれイベント毎に行った.これらの経時採取とは別に不定期に大気と雨水あるいは露水を可能なかぎり同時採取した.また,夏季には科技大での採取と同期させて東京農工大学FM多摩丘陵でエアロゾルを同時採取した.以下に主な研究成果を示す.1)大気エアロゾルおよび降水中の界面活性物質の探索と特性評価2004年7月から2005年1月までに雨水39試料,露水38試料が得られた.降水試料はpH,EC,主要無機イオン,溶存有機炭素(DOC),表面張力の測定を行った.雨水,露水のpHはそれぞれ4.27-5.80,5.75-7.16であり,雨水より露水で高く,総主要無機イオン濃度も露水の数倍高かった。DOC濃度は雨水で0.32-2.46mg/L,露水で0.90-28.5mg/Lであり,溶存有機炭素濃度も露水で高かった.一方,雨水の表面張力は66.9-72.7mN/mであり,露水に比べて(67.3-70.7mN/m)表面張力の分布が広いことがわかった.現在,エアロゾルおよび降水中の界面活性物質濃度の測定法の検討を行っている.2)大気中フミン様物質のキャラクタリゼーションと特性評価大気中VOCsの降水中への濃縮機構を解明することは本研究の目的の一つであるが,降水中VOCsの定量にヘッドスペース固相マイクロ抽出/GCMS(HSSPME/GCMS)法を適用して最適条件の検討を行った.