hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞内1分子スクリーニングの基盤となる分子の活性化と動態を結ぶメカニズムの解明

EGFR(上皮成長因子受容体)などの細胞膜受容体は、活性化すると、その動態に顕著な変化が生ずることが1分子イメージングによって見出された[1,2]。この知見が、薬剤や細胞のスクリーニングに応用できることが示されており[3]、画期的な創薬/研究手法に発展する可能性がある。しかし、分子動態が変化するメカニズムは分かっておらず、汎用的な手法として確立するための支障となっている。本研究では、このメカニズムを分子構造や細胞膜環境と関連付けて解明し、細胞内1分子スクリーニングの基盤となる手法の実効性を裏付ける。そこで、活性化により構造変化して動態に影響を及ぼすと考えられる、1)細胞外ドメイン、2)二量体形成アーム、3) C末リン酸化領域、4)細胞質側ドメイン、5)細胞膜近傍領域の各部位について、欠損あるいは点変異を導入したGFPとの融合タンパク質を作成する。2018年度は、2), 4)を欠損させた変異体を構築し細胞への導入を行った。当初は一過性発現株での1分子計測を想定していたが、計画を越えて細胞株の作成まで終了させることができ、今後の計測において効率化を図ることが可能となった。また、野生型と変異体4)については、自動1分子計測システムを用いて、リガンドや阻害剤それぞれの濃度に依存して変化する分子動態のデータが得られ始めている。また、野生型において、分子動態と活性化(リン酸化)が全く同一のリガンド濃度依存性を示すこと、細胞膜のコレステロール量を減少させた場合、受容体の動態が二量体や多量体の形成に影響を与えることが示された。分子の活性化と動態を結ぶメカニズムにおいて、細胞膜環境がどう関与しているか、その理解につながる知見である。一方、顕微鏡システムについては、当初の計画通り、ENCCDカメラの導入により、蛍光二波長での観察を可能とする二光路系を完成させた。本研究では、細胞膜受容体分子の活性化と動態を結ぶメカニズムを解明するため、EGFRの活性化に伴って変化する分子動態について1)分子構造、2)細胞膜環境の寄与に着眼して解析する。1)については、活性化と関連する部位を変化させた5種類の変異体それぞれを細胞で発現させ1分子計測を行う。実験の効率を考えると安定発現株を用いた計測が望ましいが、通常は株の作成に時間を要する。そこで計画では、一過性発現細胞を用いて、効率は悪いものの研究全体を迅速に進めることを予定していた。ただ、万が一のことを想定して細胞株の作成を並行して進めていたところ、2種類の変異体について安定発現株が早期に得られ、計画以上に進展させることができた。2)については、分子動態を制限する細胞膜サブドメインの構成要素であるコレステロールを減少させると、動態は自由拡散へと変化し、EGFRの活性化を担う二量体形成が促進していた。また、ウェスタンブロッティングにより、受容体のリン酸化が実際に増加していることが示された。これらの結果から、細胞膜環境と受容体の分子動態、および活性化の三者間の対応関係が明らかになってきた。一方、興味深いことに、多量体の形成は逆に減少し、下流シグナルのリン酸化も大きく減っていた。これは、EGFRの多量体が細胞シグナリングのハブの役割を果たし、コレステロールがその形成に重要であることを示している。この結果を応用すれば、細胞膜環境を操作して受容体の動態を変え、細胞応答を変化させることができるかもしれない。成果(論文)発表に関しては、本研究内容と密接に関連し、申請段階では投稿中としていた、研究代表が筆頭著者である論文2報(1報はequal contribution)と、第二著者である論文1報の計3報が、この1年で出版された。2018年度に引き続き、EGFRを構成する各ドメインを欠損させた変異体を作成し、活性化に伴う動態変化に影響する部位の同定を目指す。GFPとの融合タンパク質として、既に得られた2種類に加え、1)細胞外全ドメイン、2) C末リン酸化領域、3)細胞膜近傍領域の変異体を構築、安定発現株を取得していく。得られた細胞株について1分子解析を行い、各変異が及ぼす動態変化を定量的に比較する。また、ウェスタンブロッティングを用いたリン酸化定量により、EGFRの活性化と、分子構造および動態との相関を調べる。また、コレステロール量の操作などによってEGFRの動態が影響を受けている時、細胞膜ドメインに生じている変化を明らかにするため、超解像顕微鏡法を用いてEGFR分子の細胞膜上での分布を解析する。得られた結果から細胞膜環境の変化と、分子動態および活性化との相関を調べる。さらに、EGFと細胞膜脂質を異なる蛍光色素でラベルし、両者の間で生じるFRETを輝点毎に計測することで、EGFRの細胞外ドメインと細胞膜の間の距離変化を追跡し、構造のダイナミクスや、変異により生じた変化が分子動態に与える影響を解析する。2018年度に計測系の構築は終了しているが、19年度は試料の蛍光ラベルなど、当研究室ではまだ確立されていない実験系の構築を行う。

本研究では、このメカニズムを分子構造や細胞膜環境と関連付けて解明し、細胞内1分子スクリーニングの基盤となる手法の実効性を裏付ける。そこで、活性化により構造変化して動態に影響を及ぼすと考えられる、1)細胞外ドメイン、2)二量体形成アーム、3) C末リン酸化領域、4)細胞質側ドメイン、5)細胞膜近傍領域の各部位について、欠損あるいは点変異を導入したGFPとの融合タンパク質を作成する。2018年度は、2), 4)を欠損させた変異体を構築し細胞への導入を行った。当初は一過性発現株での1分子計測を想定していたが、計画を越えて細胞株の作成まで終了させることができ、今後の計測において効率化を図ることが可能となった。また、野生型と変異体4)については、自動1分子計測システムを用いて、リガンドや阻害剤それぞれの濃度に依存して変化する分子動態のデータが得られ始めている。また、野生型において、分子動態と活性化(リン酸化)が全く同一のリガンド濃度依存性を示すこと、細胞膜のコレステロール量を減少させた場合、受容体の動態が二量体や多量体の形成に影響を与えることが示された。分子の活性化と動態を結ぶメカニズムにおいて、細胞膜環境がどう関与しているか、その理解につながる知見である。一方、顕微鏡システムについては、当初の計画通り、ENCCDカメラの導入により、蛍光二波長での観察を可能とする二光路系を完成させた。本研究では、細胞膜受容体分子の活性化と動態を結ぶメカニズムを解明するため、EGFRの活性化に伴って変化する分子動態について1)分子構造、2)細胞膜環境の寄与に着眼して解析する。1)については、活性化と関連する部位を変化させた5種類の変異体それぞれを細胞で発現させ1分子計測を行う。実験の効率を考えると安定発現株を用いた計測が望ましいが、通常は株の作成に時間を要する。そこで計画では、一過性発現細胞を用いて、効率は悪いものの研究全体を迅速に進めることを予定していた。ただ、万が一のことを想定して細胞株の作成を並行して進めていたところ、2種類の変異体について安定発現株が早期に得られ、計画以上に進展させることができた。2)については、分子動態を制限する細胞膜サブドメインの構成要素であるコレステロールを減少させると、動態は自由拡散へと変化し、EGFRの活性化を担う二量体形成が促進していた。また、ウェスタンブロッティングにより、受容体のリン酸化が実際に増加していることが示された。これらの結果から、細胞膜環境と受容体の分子動態、および活性化の三者間の対応関係が明らかになってきた。一方、興味深いことに、多量体の形成は逆に減少し、下流シグナルのリン酸化も大きく減っていた。これは、EGFRの多量体が細胞シグナリングのハブの役割を果たし、コレステロールがその形成に重要であることを示している。この結果を応用すれば、細胞膜環境を操作して受容体の動態を変え、細胞応答を変化させることができるかもしれない。成果(論文)発表に関しては、本研究内容と密接に関連し、申請段階では投稿中としていた、研究代表が筆頭著者である論文2報(1報はequal contribution)と、第二著者である論文1報の計3報が、この1年で出版された。2018年度に引き続き、EGFRを構成する各ドメインを欠損させた変異体を作成し、活性化に伴う動態変化に影響する部位の同定を目指す。
判断力養成としての美術教育の歴史的・哲学的・実践的研究

2018年度は、歴史的研究と実践的研究を中心に研究を進めた。2018年8月18日には武蔵野大学で研究会を開催し、岡山大学の赤木里香子、昭和女子大学の早川陽、研究分担者の金子一夫の3人の報告者により明治から現在に至る美術教育の歴史において判断力養成がどのように位置づけられてきたかを議論した。また、12月1日には、東京芸術大学において、名古屋大学の栗田秀典、武蔵野大学の生井亮司、研究分担者の佐藤直樹の3人の報告者により、アカデミーや素描学校、さらには美術予備校での判断力養成の実態について議論した。2019年3月には実践的研究として、Arts-Based Research(芸術に基づく研究)を作品として発表する展覧会を企画した。その準備研究会を上記2回の研究会の前に開催し、研究協力者とともに実践研究としての作品制作とはいかなるものかを議論した。さらに、2019年2月2日に長岡造形大学で予備的な研究会を実施し、3月23日から4月7日まで展覧会を実施した。3月23日には、慶応義塾大学の岡原正幸を招いて、芸術に基づく研究に関する研究会を開催した。内容は、展覧会に至るまでの研究動向を研究代表者の小松が報告し、岡原の慶応義塾大学での実践を中心とする講演の後、岡原、小松、研究分担者の金子と佐藤、武蔵野大学の生井亮司を交えてテーブルトークを行った。その後参加した全員で美術と学問研究とをつなげることの意義について議論を行った。3回の研究会には各回とも40人程度が集まり活発な議論を行うことができた。そうした研究会とは別に個々の研究者が海外調査や文献調査などを行った。2018年度は、歴史的研究及び実践的研究については計画以上に進めることができた。日本の美術教育史における判断力養成だけでなく、西洋美術史の研究者によってフランスアカデミーやドイツの教則本についても議論することで、歴史的には美術教育において思考や判断や歴史認識が重視されていたことが明らかになった。哲学的研究に関しては進捗状況があまりよくないが、他方で実践的研究として、当初は3年目に計画していたArts-Based Researchの展覧会を実施すべく、今年度4月から動き始め、研究協力者とともに2018年8月から2019年2月にかけて準備の研究会を重ねた。その結果、3月23日から4月7日までの会期で実施することができた。実践的研究を計画以上に進めることができたことで、今後の哲学的な研究に関しても展望が得られた。このような理由からおおむね順調に進展していると判断した。2018年度は哲学的研究が遅れ気味であったので、2019年度は新たに武蔵野大学の生井亮司に研究分担者になってもらい研究を進めていくことにする。生井は美術教育を専門とする彫刻家でもあるが、同時に「子どものための哲学」のワークショップを行うなど、美術教育を哲学的視点から考察している。また2019年度は、研究代表者の小松と研究分担者の笠原が、国際美術教育学会に参加してこれまでの研究成果の中間発表を行い、国外の研究者と議論する。さらに、研究分担者の佐藤はドイツおよびイタリアでの調査、金子は引き続き日本の美術教育における個別調査を行う。哲学的研究に関しては進捗状況があまりよくないが、他方で実践的研究として、当初は3年目に計画していた

Arts-Based Researchの展覧会を実施すべく、今年度4月から動き始め、研究協力者とともに2018年8月から2019年2月にかけて準備の研究会を重ねた。その結果、3月23日から4月7日までの会期で実施することができた。実践的研究を計画以上に進めることができたことで、今後の哲学的な研究に関しても展望が得られた。このような理由からおおむね順調に進展していると判断した。2018年度は哲学的研究が遅れ気味であったので、2019年度は新たに武蔵野大学の生井亮司に研究分担者になってもらい研究を進めていくことにする。生井は美術教育を専門とする彫刻家でもあるが、同時に「子どものための哲学」のワークショップを行うなど、美術教育を哲学的視点から考察している。また2019年度は、研究代表者の小松と研究分担者の笠原が、国際美術教育学会に参加してこれまでの研究成果の中間発表を行い、国外の研究者と議論する。さらに、研究分担者の佐藤はドイツおよびイタリアでの調査、金子は引き続き日本の美術教育における個別調査を行う。
脳情報動態を規定する大脳皮質間回路と皮質－皮質下間回路

高品質多細胞活動データを取得し、その情報を数理的に解読して脳情報動態学の創成に寄与することを大目的とする。前肢を使った行動課題実行中のマウスにカルシウムイメージング法を適用して、皮質間および皮質ー皮質下間での多細胞活動を計測する。得られた高品質画像データを統計数理解析し、情報フローを見出すことで、いかに認知情報と感覚運動情報が圧縮され、どのように前頭皮質内で統合され更新されるかという動態を解読する。そのために本年度は、離れた大脳皮質領域を高速に連続して2光子イメージングする方法を確立し論文発表した。顕微鏡対物レンズ下とマウス脳表の間約8mmの空間で高速にミラー対を回転させることで最長6mm離れた領域での細胞活動を連続して2光子カルシウムイメージングする方法を確立した。論文発表後さらなる高速化に成功し、これを用いて、頭部固定下で右前肢レバー引き運動をふたつの文脈において行うことを数週間学習させたマウスにおいて、それぞれの文脈を入れ替える課題の実行中に2光子カルシウムイメージングを一次運動野と高次運動野2/3層で行った。同一細胞において、文脈依存的な反応の特異性を算出し、また集団活動としての文脈および運動コードの様式を定量化することで一次運動野と高次運動野の活動の差が明らかとなった。またマウス運動をより詳細にビデオ解析することで、文脈間での運動の相違も含めて定量解析できる手法を開発した。また皮質下視床から運動野へ投射する軸索活動を1mmの視野にわたって高速イメージングする方法を確立し、論文発表を行った。2領域連続カルシウムイメージング法の高速化に成功し、試行ごとの領野間活動相関を正確に計算できるようになるとともに、この条件下で統計処理に十分な2/3層の細胞活動データを取得でき、またこのデータを使った解析も順調に進んでいるため。今後は領域間をつなぐ軸索活動もイメージング対象として領野間の情報フローを見出すことで、どのような情報が前頭皮質内で変換・送信・統合されるかという動態の解明に向けて研究を推進する。行動課題実行中のマウスにカルシウムイメージング法を適用して、皮質間および皮質ー皮質下間での多細胞活動を計測する。得られた高品質画像データを統計数理解析し、領域内連携により情報フローを見出すことで、いかに認知情報と感覚運動情報が圧縮され、どのように前頭皮質内で統合され更新されるかという動態を解読する。そのために本年度は、カルシウム感受性蛍光タンパク質であるGCaMPまたはR-CaMPの遺伝子をコードするAAVをマウスの前頭皮質へ導入し、その後、頭部固定下で右前肢レバー引き運動をふたつの文脈において行うことを数週間学習させた。その後、それぞれの文脈を入れ替える課題の実行中に2光子カルシウムイメージングを一次運動野と高次運動野において3次元的に行い、統計処理に十分な2/3層5層のデータを取得することができた。獲得されたイメージング画像で個々の細胞体における蛍光変化の時系列データを抽出した。同一細胞において、文脈依存的な反応性の特異性を算出し、一次運動野と高次運動野の活動の差が明らかとなった。また集団活動がどのように異なった文脈を表現しているのか、それが時間によってどのように変化するのか、またその表現が領域によってどのように異なるのかを、機械学習の手法を用いて時系列データを次元圧縮することで調べる方法を開発することに成功した。統計処理に十分な2/3層5層の細胞活動データを取得し、獲得されたイメージング画像で個々の細胞体における蛍光変化の時系列データを抽出すること、それを用いた基本的な解析方法を確立できたため。

文脈依存的な信号を運動野に送る領域を不活性化するときに、行動と細胞活動がどのように変化するかを明らかにするとともに、トレーサー実験なども用いて文脈依存的な情報のフローを明らかにしていく。今後は領域間をつなぐ軸索活動もイメージング対象として領野間の情報フローを見出すことで、どのような情報が前頭皮質内で変換・送信・統合されるかという動態の解明に向けて研究を推進する。
バイオマーカー水素同位体比を用いた過去15万年間の熱帯太平洋大気対流活動の復元

本研究では,熱帯太平洋域5地点から採取された海底コアに含まれる生物起源有機分子を分析し,過去15万年間の熱帯太平洋大気対流活動を復元した.古水温の解析から,融氷期には,太平洋東縁では冷水舌が縮小,東西水温勾配が小さいエルニーニョに似た平均状態を保ちながら,全体として温暖化し,西縁では暖水塊が拡大したことが示された.脂肪酸の水素同位体組成から降水量復元を試みたが,石筍酸素同位体記録と矛盾した.石筍記録は古水温記録と調和的であり,歳差運動(2.3万年周期)に応答してエルニーニョ南方振動が長期的に変動し,熱帯太平洋の東西水温勾配と対流中心の位置が変化したことが示唆された.本研究では,熱帯太平洋域の西縁の3地点,東縁の2地点から採取された海底コアに含まれる陸上高等植物起源バイオマーカー(生物起源有機分子)の水素同位体比分析を行い,熱帯太平洋東西両縁の過去15万年間の降水量変動を明らかにし,軌道強制力および全球的気候変動との周期と位相の関係を検討することにより,熱帯太平洋対流活動が気候変動の駆動過程であるのか受動的応答過程であるのか判断する.あわせてアーキア起源脂質を利用したTEX86古水温推定法を用いて海面温度の復元を行い,大気対流活動と海面温度との対応関係を確認する.特に過去2回の融氷期については時間分解能を高めて分析を行い,大気二酸化炭素濃度,南極気温,グリーンランド気温等の変動との位相関係(先行・遅延の関係)を検討し,気候変動を駆動する諸過程のなかで,熱帯対流活動がどのような役割を果たしたのか手がかりをつかむ.本研究では,熱帯太平洋域5地点から採取された海底コアに含まれる生物起源有機分子を分析し,過去15万年間の熱帯太平洋大気対流活動を復元した.古水温の解析から,融氷期には,太平洋東縁では冷水舌が縮小,東西水温勾配が小さいエルニーニョに似た平均状態を保ちながら,全体として温暖化し,西縁では暖水塊が拡大したことが示された.脂肪酸の水素同位体組成から降水量復元を試みたが,石筍酸素同位体記録と矛盾した.石筍記録は古水温記録と調和的であり,歳差運動(2.3万年周期)に応答してエルニーニョ南方振動が長期的に変動し,熱帯太平洋の東西水温勾配と対流中心の位置が変化したことが示唆された.熱帯太平洋域の西縁の3地点,東縁の2地点から採取された海底コアに含まれる陸上高等植物起源バイオマーカー(生物起源有機分子)の水素同位体比分析から降水量変動を復元し,TEX86古水温推定法を用いて海面温度の復元することを目標に研究を進めている.今年度は,南シナ海コアMD97-2146コアとサンゴ海MD05-2928のコアのテトラエーテル脂質を分析し,過去4万年間のTEX86古水温変動を求めた.その結果,氷期と間氷期の水温差がサンゴ海では約3°C,南シナ海では約5°Cと求められた.この水温差は浮遊性有孔虫群集組成やアルケノン不飽和指標から求められた水温差よりも大きく,浮遊性有孔虫Mg/Ca比,サンゴSr/Ca比,山岳雪線高度変化から求められた値に近い.また10月にガスクロマトグラム同位体比質量分析計を購入し,北海道大学に設置した.現在,標準物質の分析を進めており,バイオマーカーの水素同位体比のルーチン測定を可能にする方向で検討を進めている.熱帯太平洋域の西縁の3地点,東縁の2地点から採取された海底コアに含まれる陸上高等植物起源バイオマーカー(生物起源有機分子)の水素同位体比分析から降水量変動を復元し,TEX86古水温推定法を用いて海面温度の復元することを目標に研究を進めている.今年度は,南シナ海コアMD97-2151コアのテトラエーテル脂質を分析し,過去15万年間のTEX86古水温変動を求めた.その結果,氷期と間氷期の水温差が約5°Cと求められた.これにより西縁3地点の水温復元は終了したが,TEX86により求められた氷期と間氷期の水温差が,浮遊性有孔虫群集組成やアルケノン不飽和指標から求められた水温差よりも大きく,浮遊性有孔虫Mg/Ca比,サンゴSr/Ca比,山岳雪線高度変化から求められた値に近いことが明らかになった.また,ガスクロマトグラフ同位体比質量分析計の調整を進めた.試料中に含まれる有機分子濃度が当初予想していたよりも少ないことが分かったので,微量でも水素同位体比の測定が可能になるよう,機器の一部を改造し,調整した.熱帯太平洋域の西縁の3地点,東縁の2地点から採取された海底コアに含まれる陸上高等植物起源バイオマーカー(生物起源有機分子)の水素同位体比分析から降水量変動を復元し,TEX86古水温推定法を用いて海面温度の復元することを目標に研究を進めている.今年度は,南シナ海コアMD97-2151コアおよびMD97-2146コアとサンゴ海MD05-2928コアのテトラエーテル脂質を追加分析し,過去3万年間のTEX86古水温変動を高時間解像度で対比した.その結果,最終融氷期における水温上昇は,サンゴ海が北部南シナ海よりも早く,大西洋域でも報告されているように,西太平洋地域においても南半球が北半球に対して先行していることが示された.また,サンゴ

海の水温変動は南極気温変動と同調し,南シナ海の水温変動はグリーンランド気温変動と同調し,前者は後者に対して逆位相で変動していたことが明らかになった.さらに,東部熱帯太平洋ODP1239地点の分析を開始した.ガスクロマトグラフ同位体比質量分析計を用いて,n-アルカンの炭素同位体・水素同位体比の測定を開始した.過去の気候変動において,熱帯太平洋がどのように振る舞ったかを明らかにするために,熱帯太平洋の東西縁辺のコアについて古環境の復元を進めた.今年度は,東部太平洋パナマ沖,エクアドル沖,ペルー沖のコアの年代モデルを精密化するため,有孔虫をピッキングし,酸素同位体比の測定を行った.また,同じコアについてTEX86とアルケノンUK37'を用いて水温変動を復元した.水温変動の振幅はペルー沖コアのTEX86水温が最も大きく,ペルー沖湧昇域の亜表層水温が軌道強制に敏感に応答したことが示された.本年度は最終年度であったので,これまで得られた西太平洋域のデータと比較・総合し,熱帯太平洋の軌道強制力に対する応答についてとりまとめた.全体として,TEX_<86>により求められた古水温は熱帯太平洋では有孔虫のMg/Caから求められた古水温と良く一致した.水温変動は熱帯太平洋東縁が先行し,西太平洋暖水塊南縁,西太平洋暖水塊北縁の順で遅れて変動することが示された.また融氷期には,西縁南半球では降水量が増加したことが明らかになった.Mg/Ca比と石筍酸素同位体比の既報データもあわせて考察すると,融氷期には,太平洋東縁では冷水舌が縮小,西縁では暖水塊が拡大したと考えられる.西縁では,降水量は北半球で減少,南半球で増加したようにみえる.融氷期にはウオーカー循環が弱く,東アジア冬季モンスーンが強かったと仮定すると,水温・降水量の変化を整合的に理解することができる.
超高速現象観測のための超高輝度フェムト秒電子源の開発

本研究の目的は、数10fsのパルス幅,数1000fCの電子数を持ち合わせた、世界最高の超高の超高輝度短パルス電子源を開発することである。これを達成するため、1パルス圧縮により得られる電子パルス幅の超短パルス化、及び2レーザー照射ターゲットの最適化による電子パルスの高強度化に関する研究を行った。1これまでの研究結果により、高強度短パルスレーザー生成電子パルスをパルス圧縮することにより超短パルス化するためには、高強度短パルスレーザーに付随するプリパルスにより生成されるプリパルスを制御することが必要であると考えられる。プリパルスの抑制をめざし、超低反射ARコートを施した特注ブラズマミラーを新たに用いることで、高強度短パルスレーザーの1ピコ秒前に存在するプリパルスの強度を4桁減じることに成功した。これは世界最高級の性能である。これにより、数十フェムト秒の短パルス電子源を開発できると期待される。2高強度短パルスレーザーを固体ターゲットに照射した際に発生する高エネルギー電子パルスの放射角度分布は、ターゲット形状や材質により大きく異なることが報告されている。超高輝度短パルス電子源を実現するためには、ターゲット形状や材質と電子パルスの放射角度分布の関係を理解し、ターゲットの最適化を行う必要がある。電子パルスは高強度短パルスレーザー照射により生成された非常に強い電磁場の影響を受けて放出されることが、前年度までの研究で示唆されてきた。ターゲットの形状や材質により、高強度短パルスレーザーにより生成される電磁場がどのように変化するかを、我々の研究室で開発したフェムト秒電子偏向法を用いて測定した。ターゲットとして導体と絶縁体、もしくは導体と絶縁体を組み合わせたハイブリッドターゲットを用いた場合で、高強度短パルスレーザーを照射することにより形成される電磁場の特徴が全く異なることが明らかとなった。(抄録なし)本研究の目的は、数10fsのパルス幅、数1000fCの電子数を持ち合わせた、世界最高の超高輝度短パルス電子源を開発することである。これを達成するため、(1)パルス圧縮により得られる電子パルス幅の超短パルス化、及び(2)レーザー照射ターゲットの最適化による電子パルスの高強度化に関する研究を行った。(1)高強度短パルスレーザーを固体ターゲットに照射した際に発生する高速電子のパルス幅はレーザーのパルス幅と同程度であると考えられている。しかしながら、そのパルス幅は非常に短いため実験的に観測することは極めて困難であり、これまでの研究ではレーザーパルス幅の数倍以下であることが示されるのみであった。本研究では新たな測定手法を開発し、高速電子がレーザープラズマから放出される時間がレーザーのパルス幅と同程度であること1を観測した。さらに、発生する電子のパルス幅がレーザーのパルス幅によって変化することをはじめて観測した。本結果より、電子の加速に極短パルスのレーザーを用いることで電子のパルス幅を短くすることが可能であることが期待される。そこで、これまでの研究に用いてきた150fsのレーザーパルスを30fsまで縮めるためのレーザー装置のアップグレードを行った。チャープパルス増幅のためのパルスストレッチャー及びパルスコンプレッサーの設計と製作を行い、レーザーの短パルス化に成功した。これまでの研究結果により、高強度短パルスレーザー生成電子パルスをパルス圧縮することにより超短パルス化するためには、高強度短パルスレーザーに付随するプリパルスにより生成されるプリパルスを制御することが必要であると考えられる。プリパルスを制御するために様々な研究が行われているが、本研究ではその中でも最も性能の高いプラズマミラーを用いた抑制を行った。低反射ARコートを施した特注プラズマミラーを用い、高強度短パルスレーザーの1ピコ秒前に存在するプリパルスの強度を3桁制御することに成功した。また、プラズマミラーをレーザー装置に組み込み、定常運転を行うための装置を作成した。プラズマミラーは消耗品であり1照射毎に交換しなければならず、さらにプラズマミラーは真空中でなければ機能することができない。このためレーザーパルスに同期させてプラズマミラーを真空中で駆動し、常に新しい面でレーザーを反射しなければならない。プラズマミラーの駆動機構を備えた真空槽を製作し、高強度短パルスレーザー装置に組み込んだ。(2)高強度短パルスレーザーを固体ターゲットに照射した際に発生する高エネルギー電子パルスの放射角度分布は、ターゲット形状により大きく異なることが報告されている。超高輝度短パルス電子源を実現するため、ターゲット形状を最適化することで電子パルスの高輝度化を行った。ターゲットとして直径10pmの極細金属ワイヤーを用いることで、ワイヤーの軸方向に非常に強度の高い電子パルスを放出させることに成功した。

2高強度短パルスレーザーを固体ターゲットに照射した際に発生する高エネルギー電子パルスの放射角度分布は、ターゲット形状や材質により大きく異なることが報告されている。超高輝度短パルス電子源を実現するためには、ターゲット形状や材質と電子パルスの放射角度分布の関係を理解し、ターゲットの最適化を行う必要がある。電子パルスは高強度短パルスレーザー照射により生成された非常に強い電磁場の影響を受けて放出されることが、前年度までの研究で示唆されてきた。ターゲットの形状や材質により、高強度短パルスレーザーにより生成される電磁場がどのように変化するかを、我々の研究室で開発したフェムト秒電子偏向法を用いて測定した。ターゲットとして導体と絶縁体、もしくは導体と絶縁体を組み合わせたハイブリッドターゲットを用いた場合で、高強度短パルスレーザーを照射することにより形成される電磁場の特徴が全く異なることが明らかとなった。交付申請書に記載した「研究の目的」を達成するための、平成24年度の研究実施計画を要約すると次の二点であった。1.レーザー装置の超短パルス化。2.プリプラズマ抑制のためのプラズマミラー作成、およびレーザー装置へのインストール。これらの内容は平成24年度までに達成された。さらに研究の目的を達成するために重要となる電子パルス測定の新手法を開発し、この結果はPhysical Review Lettersに掲載された。また、平成25年度に遂行予定であった電子パルスの高強度化に関しても研究を進め、得られた成果はPhysical ReviewLettersに掲載済みである。以上の結果より、当初の計画以上に進展していると考えている。本研究課題における平成25年度の研究計画は、レーザー照射ターゲットの最適化による数1000fCの電子数を持つ超高輝度電子源の開発である。これを達成するため、ワイヤーターゲットを用いることによる超高強度電子パルス発生に関する研究を平成24年度までに行った。その結果、4,000,000fC(4百万fC)以上の電子が発生していることが確認され、このうち10,000FC(1万fC)以上の電子が短パルス電子源として利用可能であることが示唆されている。ワイヤーターゲットより発生する電子のエネルギースペクトルや空間分布等の特徴をさらに詳細に調べ、超高輝度電子源の開発を目指す。さらに、ワイヤーターゲットからの電子パルスを圧縮するための電子光学系の設計・製作を行う。平成24年度までに行った短パルス化のための技術と本年度行う高強度化のための技術を複合し、超高輝度短パルス電子源の開発を行う。(抄録なし)
環境にやさしいイオン液体と省力化：反応機構解析に基づくトルキセン型分子の合成

化学物質による環境負荷の低減のため、有機合成の溶媒を大気汚染に繋がる揮発性有機溶媒から環境にやさしい不揮発性イオン液体へ転換することが望まれる。そこで、本研究では、アルドール環化三量化に注目して、従来不可能であったイオン液体中で新規なトルキセン型分子の合成に、反応機構や溶媒効果の物理有機化学的な解析に基づいて挑戦する。さらに、イオン液体中の簡単かつ省力化プロトコルを確立する。トルキセン型分子は、機能性・生理活性物質としても注目されている。したがって、本研究は学術的独自性と創造性が高く、今後、多くの機能性分子の環境にやさしい合成を飛躍的に発展させる可能性がある。
妊娠高血圧腎症と将来の心血管障害発症との関連性～エピジェネティクスの観点より

妊娠高血圧腎症(Preeclampsia、以下PE)は妊娠により血圧上昇、尿蛋白を来す疾患である。短期的には分娩後に症状は自然に改善するが、長期的予後として将来心血管障害や糖尿病などに24倍罹患しやすいことが近年の疫学調査で報告された。詳細なメカニズムは未だ不明であるが、心血管内皮の傷害や妊娠中のエピジェネティクス制御の関与が推測されている。我々は、母体炎症に着目した炎症誘発性のPEラットモデルを使用し、PEを経験した母獣の将来の心血管障害、メタボリック症候群の発症リスクを評価した。PEを経験した母獣は、産後16週において血圧、心機能、糖負荷試験では異常は認めなかったが、心肥大、心肥大関連因子(Gata6, Ep300, Mef2c)の上昇、心臓におけるアセチル化ヒストンH3の上昇、高脂血症を認めた。つまり、PEが将来の心血管障害やメタボリック症候群の発症の直接的なリスク因子となることが判明し、これらの知見を2018年9月第38回妊娠高血圧学会で報告した。また産後16週での血清プロテオーム解析にて脂質代謝異常や動脈硬化に関連する蛋白の上昇、それに関連するネットワークの活性化を認めており、妊娠中のPE発症自体が、将来の疾患のリスク上昇の一因となることを2018年5月第70回日本産科婦人科学術集会で報告した。上記知見により、妊娠中の母体炎症を制御することで、将来の疾患リスクを減少できる可能性が明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。短期的には分娩後に症状は改善するが、長期的予後として将来心血管障害(Cardiovascular disease、以下CVD)や糖尿病などに24倍罹患しやすいことが近年の疫学調査で報告されている。同様に、PE妊婦から産まれた子も、将来CVDやメタボリック症候群に罹患しやすいことが知られている。PEの発症機序として妊娠初期の胎盤形成不全や母体炎症との関連が知られており、我々は、母体炎症に着目した炎症誘発性の妊娠高血圧腎症ラットモデルを使用し、PEを経験した母獣やPE母獣から生まれた仔の将来のCVD、メタボリック症候群の発症リスクを評価した。今回、PEを経験した母獣は、産後16週において血圧、心機能、糖負荷試験では異常は認めなかったが、心肥大、心肥大関連因子(Gata6, Ep300, Mef2c)の上昇、心臓におけるアセチル化ヒストンH3の上昇、高脂血症を認めた。つまり、PE自体が将来のCVDやメタボリック症候群の発症の直接的なリスク因子となることが判明し、これらの知見を2017年9月に第38回妊娠高血圧学会で報告した。今後は母獣のみならず、PE母獣から生まれた仔に関しても実験を続けていく予定である。現時点ではおおむね順調に進展している。しかしながら、エピジェネティクスに関しては、学会等での討論の結果、DNAメチル化やヒストンアセチル化/メチル化に関しては、globalな変化のみでは不十分との指摘があり、今後研究内容の修正が必要となる可能性がある。比較的順調に進んでいるため、このままの方針で進めていくが、一部修正が必要となる可能性もあり、学会などで議論を進めていきたい。具体的には、前半には動物モデル組織回収、ヒストン・DNAメチル化解析、心機能検査を行い、後半にはデータ解析を行い、最終的に論文作成を進めていく。
機能性核酸を利用したホヤ初期発生に関わる遺伝子の研究

ホヤ卵内において、遺伝子機能の破壊実験系を確立するために、DNAザイムを用いた母性遺伝子の機能破壊を試みた.in vitroにおいて、DNAザイムは効率的に標的遺伝子を切断することを確かめることができた。しかし、卵内への顕微注入によるin vivo系では、標的遺伝子が有効に減少していることが確認できなかった。このことは、卵母細胞が一般的な体細胞とは異なり、大量の母性遺伝子が安定に貯蔵されていることと関連していると考えられた。よって申請者は、卵内における母性遺伝子の翻訳制御メカニズムが詳細に解析するために、母性mRNAの翻訳を制御する複合体の解析を目指した。卵母細胞には発生初期に必要なmRNAが、mRNAとタンパク質の複合体であるmRNP(messenger ribonucleoprotein)として貯えられている。申請者はまず、生化学的な解析により、カタユウレイボヤY-boxタンパク質であるCiYB1がmRNPの主要な構成分子であることを示した。また密度勾配遠心法によりCiYB1は貯蔵mRNPのみならず翻訳中のmRNPにも存在すること、さらに受精後初期卵割期にかけて、速やかに貯蔵mRNPから消失することを見い出した。CiYB1の細胞内分布を調べると、卵母細胞および受精卵では細胞質全体に存在するが、16細胞期胚では細胞質全体に加え,胚後極のCAB (Centrosome-Attracting Body)と呼ばれる構造に局在することが分かった。またin vitroにおいて、CiYB1がCABに局在するmRNAの一つであるCipem mRNAの翻訳を抑制できることを示した。これらの知見はカタユウレイボヤ卵母細胞内において、母性mRNAの翻訳と輸送の調節に関わる貯蔵mRNPの解析の第一歩であり、今後は、これら母性mRNP複合体の詳細を明らかにし、母性mRNAの翻訳メカニズムの全貌を解き明かしていく予定である。
地域で暮らす精神障害者の被災体験をふまえたレジリエントコミュニティ形成支援法開発

自然災害大国である本邦では、障害者は災害発生時には要配慮者として位置づけられている。本研究においては、精神障害を持ちながら地域に暮らす人々が、災害発生時に対処することが出来、被害が最小限とし、できるだけ速やかに日常の生活を回復できることをめざし、障害の有無にかかわらずともに人々が暮らすレジリエントなコミュニティ形成を最終目標としている。本研究課題開始時より、既存の文献レビュー実施後、関東圏のある一つの県において地域に暮らす精神障害者30名以上を対象に東日本大震災発生時および以降の生活状況、健康への影響および現在の防災対策等について聞き取り調査を行い、複数の精神障害者支援施設の管理者やサービス提供者、障害者の家族、ボランティア等にも防災対策や知識、また防災に関する学習ニーズ等をヒアリングした。その結果、精神障害者自身は東日本大震災発災当時や直後の記憶は比較的鮮明に保持しているものの、将来の災害は予期不安の一因であることから想起を回避している状況であり、防災対策の実施率は低く、同居あるいは近隣に別居している家族が物品の備蓄等の災害対策行動を取っていた。これを踏まえ、平成30年から31年には当事者の家族会にコンタクトをとり、ヒアリング、質問紙調査、さらに家族と当事者協働による防災研修会実施の準備を進めた。並行して、平成31年には、地域特性によるバイアスを考慮してヒアリング対象を拡大し、関東圏でもさらに人口集住度の高い都市部にて、ピアスタッフ等として自身がサービス提供者として就労し、自助活動を積極的に実施している精神障害者の自助組織へのコンタクトを開始した。その結果、障害を持つ当事者自身が、ピアサポート活動の一環として防災対策啓発活動を障害者間、さらには障害を持たない地域住民をも含み、実施・普及するという方策の可能性が得られた。本邦においては約320万人が精神疾患を持ちながら暮らしている。2011年3月の東日本大震災に代表される災害時には、より困難な状況に直面したことが推察される。災害とメンタルヘルスという観点では、これまで多くの研究報告がなされているが、災害発生前より精神障害を持っていた人々の被災体験や防災ニーズに関する系統的調査報告は、国内外においても多くはない。自然災害大国である日本では、災害に強く回復力の高いレジリエントなコミュニティを、障害の有無にかかわらず共に形成することが必須である。そこで、本研究においては、最終的には、地域で暮らす人々が障害の有無にかかわらず、共に同じ地域住民として、災害に強い、つまり被害を最少にかつ、被害から速やかに回復することのできるレジリエントなコミュニティ形成のための当事者を主体とする支援プログラムを実施・評価し、支援法について開発することを最終目標としている。平成27年度および28年度は最初の段階として、地域で暮らす精神障害者の東日本大震災時の体験として、発生時と以降の生活の状況や困難・心身の健康状態・工夫・防災行動とニーズ等を明らかにすることが目的である。研究者らは、調査開始前に、下準備として実際に地域に暮らす精神障害者や施設運営者と検討を重ねると同時に、精神障害者と災害による影響について既存研究報告について検討した。また調査対象者が精神障害者であることと震災体験というネガティブなライフイベントであることから、調査対象者の選定について慎重に吟味・検討した。また研究全体の概念枠組みと測定ツールについても再吟味・検討し、調査実施のための倫理審査委員会による承認を得て、本調査を開始するところである。本研究の基礎となった本研修者らの関連研究の成果の発表も行った。本研究においては平成27-28年度は、地域で暮らす精神障害者の体験を、質的・量的に明らかにする事を目的としている。概ね予定通りの進捗である。平成27年度では、比較的時間をかけて、厳密かつ慎重に文献検討および研究枠組みを明確化および決定した。それにもとづいて、国内外の動向も踏まえ、測定ツールの再検討および選定を行った。また、対象者や研究質問の特性を踏まえた倫理的配慮についても慎重に検討した。質的調査についてはすでに倫理審査委員会による承認を経て、実際にデータ収集を行う段階にある。これらの作業工程により、研究枠組みの決定や対象選定・除外条件決定に至り、平成28年度中に実施を予定している量的調査である大規模調査をよりスムースに実施することができる。平成28年度の研究目的および概要は、東日本大震災における被災地辺縁地域に在住する精神障害者の、大震災発生時および以降の生活の実態、困難、変化、工夫、防災意識・行動・ニーズ、そしてPTSD症状を含む心身の健康状況を質的に明らかにする事であった。関連資料の検討を踏まえた上で、東日本大震災の被災地辺縁の関東に居住する、成人の精神障害者を対象として被災体験に関する聞き取り調査を行い、質的・量的に分析を行った。対象選定の際には特に留意する倫理的配慮として、本調査による精神症状や機能低下の惹起を避けるため、家族に犠牲者がいる・家屋等が全壊などの損害が甚大であった者等は除外とし、精神症状が日常生活を行える程度に安定している等を選定基準とした。精神科医である研究分担者と充分に協議を行い対象者の選定・除外基準を決定し、対象者数は約30名とした。その結果、選定基準・除外基準を満たしかつ研究協力の得られた36名より、人口学的属性、疾患と治療に関する情報、社会経済状況、震災時の物理・人・経済的被害、生活状況、困難とその対処法、防災意識・行動・ニーズについて、聞き取り調査を行った。同時に、心身の健康状態、主観的QOL、個人のレジリエンス、心的外傷性ストレス症状についてのスクリーニングを行った。

これらの結果については、17th Pacific Rim College of Psychiatrist Scientific Meeting,第36回日本社会精神医学会等にて発表を行った。2017年の世界精神医学会World Congress of Psychiatryにおいても発表する予定である。この調査の結果を踏まえ、次段階の大規模調査の準備を行っている。対象者の脆弱性ならびに調査内容に鑑みての対象者選定基準の決定および倫理的配慮内容の熟考、併せてスクリーニングのための尺度決定ならびに購入に際して予定外の時間を要したことにある。本研究課題の目標は、地域に暮らす精神障害を持つ人々も、災害発生時に対処でき、被害を最少に食い止め、さらに速やかに回復する、すなわちレジリエントなコミュニティを形成することである。平成29年度は、本研究課題計画においては最終段階であり、本研究のターゲットである地域に暮らす精神障害を持つ人々と関係者を対象に、防災の観点を包含した当事者主体型のプログラムを実施し、その前後に防災に関する主観的認識・知識・行動、レジリエンスに関連する項目等の変化により効果を測定・評価する予定として準備を行った。この一環として、それまでの段階での研究成果を踏まえ、介入予定のフィールドである首都圏に位置する、対象者が集う複数の地域の就労支援施設や地域活動支援センター等の責任者および利用者約20名、そしてその家族4名、同施設ボランティア3名より、介入プログラムの内容や方法に関して数回のヒアリングを実施した。その結果、疾患の種類や年齢によっては、同居・別居の家族員(主に親)が本人にできるだけ不安・負担無く暮らしてもらいたいという配慮により、家族員が本人になりかわり減災行動を行っていることや、障害を持つ当事者は敢えて災害の事を考えないという対処を行っていることがさらに明らかとなった。こうした状況や東日本大震災発生時には、福祉施設からの帰宅困難事例もあり、介入プログラム実施以前に、障害を持つ当事者に加え、その家族員そして地域の就労支援施設等の福祉施設等をも対象に加え、被災体験および現在の防災対策・ニーズ等について追加にて質問紙調査を行うこととした。平成29年12月より質問紙を作成中であり、研究協力者らと検討中である。また、前段階の、地域に暮らす精神障害者の東日本大震災の体験および防災対策に関する聞き取り調査結果については、平成29年10月にドイツのベルリンにて開催された世界精神医学会にて発表した。研究実績の概要で述べたとおり、最終段階である介入プログラム実施の準備として当事者および関係者に対しヒアリングを複数名・複数回実施した結果、本研究課題のターゲットである精神障害を持ちながら地域に暮らす人々の防災・減災行動は、その疾患や家族員(特に親)の心配・配慮・防災行動に依拠していることが明らかとなった。また、当事者の個人のレジリエンスとして敢えて災害のことを考えない、将来のことは考えないという対処を取っているものが少なくなく、これは本研究課題の焦点である、「レジリエントなコミュニティ形成」、つまり、障害者も障害を持たない地域住民もともに積極的に防災・減災に取り組むという方向性とは相反するものである。
オゾンゾンデと化学輸送モデルの統合による東南アジアオゾン増大現象の解明

対流圏オゾンは主要な温暖化物質の一つとして地球環境変動の理解と予測のために重要であるが、観測的な制約からその動態は十分に理解されていない。本課題では、ベトナム・ハノイでのオゾンゾンデ観測による1点でのオゾン鉛直分布と、化学輸送モデルを活用して得られた水平分布とを組み合わせることで、東南アジアにおける春季のオゾン増大現象の3次元的構造および生成メカニズムを解明することを目的として3年間の研究を行った。初年度はまず、輸送モデルを用いた実験の結果とオゾンゾンデデータの比較解析を行い、オゾン変動がよく再現されていることを確認した。2年目は化学輸送モデルを用いた排出源切り分け実験の結果を解析することで、ハノイでのオゾン増大がインドシナ半島北部での活発な焼畑起因していることを示すとともに、増大現象の水平規模を調べ、ハノイがオゾン増大領域の南端付近に位置することを明らかにした。3年目はオゾンの輸送メカニズムの解明とモデルシステムの改善点を提案する研究を行った。モデルにより再現されたオゾン分布と大気循環の解析から、インドシナ半島北部で発生したオゾンが春季に特有の活発な対流混合層により上層に運ばれ、さらに西風により輸送されてハノイにまで到達することがわかった。モデルでの再現されたオゾン変動は概ね観測と一致するが、本研究の対象である春季のオゾン増大の高度は1 km程度現実よりも低い高度に現れていた。この差の原因を解明し、モデルを改良することが今後期待される。以上のように、本研究ではハノイ上空に見出された春季オゾン増大現象を化学輸送モデルで再現し、その原因をインドシナ半島北部の焼畑であると特定した。ハノイ上空のオゾン増大は、発生したオゾンが春季特有の対流混合とモンスーン循環により西方に輸送された結果として理解できる。またモデル改善を通して、地球環境変動の理解と予測に貢献できる可能性を示した。(1)輸送モデル実験(担当:宮崎)衛星オゾンデータの同化計算およびその結果からの排出源推定の計算を行った。得られた窒素酸化物の排出データを境界値として化学輸送モデルCHASERによる輸送実験をハノイにおけるオゾンゾンデ観測期間と同じ2004年から現在まで行った。全ての排出源データを使用したコントロール実験に加えて、インド、インドシナ北部および南中国の3つの領域においてそれぞれ窒素酸化物の排出量をゼロとした排出源切り分け実験を行った。これにより、どの排出源が東南アジアのオゾン増大に寄与しているかを調べた。それにより、インドシナ北部起源のオゾンが主として寄与していることに加え、南中国起源のものも一定程度の寄与をもたらしていることを示した。(2)オゾンゾンデとの比較(担当:荻野)化学輸送モデルによるコントロール実験の結果とオゾンゾンデデータとを比較し、モデルのパフォーマンスを評価した。まず、10年平均の気候学的な季節変化を解析し、オゾンゾンデと同様の3月の高度3 km付近にオゾン濃度の極大が存在することを確認した。次に、2月から4月のオゾンゾンデ観測結果と個別の比較を行い、オゾン増大の各イベントがモデルにも同様の強度で表現されているか等を調べ、モデルが観測で捉えられた現象を概ねうまく表現していることを確認した。また、解析・比較の信頼性を上げるためにオゾンゾンデ観測を実施した。当初の計画に従い、化学輸送モデルを用いた排出源切り分け実験を行うとともに、得られた結果をオゾンゾンデデータと比較することができた。当初の予想と概ね一致する結果が得られた。排出源切り分け実験の解析(担当:宮崎):ハノイにおける3月の平均的なオゾン濃度の鉛直分布が、どの領域で排出されたオゾン前駆物質により主に形成されているかを、切り分け実験の結果を解析することにより調べた。コントロール実験で得られた増大イベント時のオゾン鉛直分布と、ある領域からの排出をゼロとした場合の結果を比較し、オゾン濃度の減少分をその領域からの排出の寄与と考えた。そして、インド、インドシナ半島北部、中国南部からの排出の、ハノイのオゾン濃度に対するそれぞれの寄与率を求めた。それにより、ハノイの春季オゾン増大に最も寄与する前駆物質の排出源はインドシナ半島北部であることがわかった。この季節にこの地域で活発な焼畑の影響が大きいものと考えられる。水平スケール・3次元構造の解析(担当:荻野):オゾン増大現象の水平構造を記述し、3次元的なオゾン増大の広がりを調べた。コントロール実験の結果だけでなく切り分け実験の結果を同様に解析することで、排出源により影響の与える範囲がどのように異なるかを記述した。また、背景の気象場を合わせて解析することで、どのような現象が3次元的な広がりをもたらしているかを調べた。さらに、増大現象の広がりの中で、ハノイがどのような場所に位置するかを調べ、ハノイ一点での観測が現象の南端に近い部分を捉えていることなど、これまでの知見をさらに深める結果が得られた。当初の計画に従い化学輸送モデルを用いた排出源切り分け実験の結果を解析することで、ハノイでのオゾン増大に対する周辺地域での排出の寄与を明らかにすることができた。また、増大現象の水平規模を調べることでハノイがオゾン増大領域の南端付近に位置することを明らかにした。

初年度はまず、輸送モデルを用いた実験の結果とオゾンゾンデデータの比較解析を行い、オゾン変動がよく再現されていることを確認した。2年目は化学輸送モデルを用いた排出源切り分け実験の結果を解析することで、ハノイでのオゾン増大がインドシナ半島北部での活発な焼畑起因していることを示すとともに、増大現象の水平規模を調べ、ハノイがオゾン増大領域の南端付近に位置することを明らかにした。3年目はオゾンの輸送メカニズムの解明とモデルシステムの改善点を提案する研究を行った。モデルにより再現されたオゾン分布と大気循環の解析から、インドシナ半島北部で発生したオゾンが春季に特有の活発な対流混合層により上層に運ばれ、さらに西風により輸送されてハノイにまで到達することがわかった。モデルでの再現されたオゾン変動は概ね観測と一致するが、本研究の対象である春季のオゾン増大の高度は1 km程度現実よりも低い高度に現れていた。この差の原因を解明し、モデルを改良することが今後期待される。以上のように、本研究ではハノイ上空に見出された春季オゾン増大現象を化学輸送モデルで再現し、その原因をインドシナ半島北部の焼畑であると特定した。ハノイ上空のオゾン増大は、発生したオゾンが春季特有の対流混合とモンスーン循環により西方に輸送された結果として理解できる。またモデル改善を通して、地球環境変動の理解と予測に貢献できる可能性を示した。今後は1年目の結果を踏まえ、オゾンの発生メカニズムとオゾン増大現象の3次元構造を明らかにする。排出源切り分け実験の解析(担当:宮崎)ハノイにおける3月の平均的なオゾン濃度の鉛直分布が、どの領域で排出されたオゾン前駆物質により主に形成されているかを、切り分け実験の結果を解析することにより調べる。コントロール実験で得られた増大イベント時のオゾン鉛直分布と、ある領域からの排出をゼロとした場合の結果を比較し、オゾン濃度の減少分をその領域からの排出の寄与と考える。そして、インド、インドシナ半島北部、中国南部からの排出の、ハノイのオゾン濃度に対するそれぞれの寄与率を求める。オゾンゾンデの解析から示唆された主たる排出源はインドシナ半島北部のバイオマスバーニングであった。切り分け実験の結果を解析することでこの仮説が正しいか検証する。水平スケール・3次元構造の解析(担当:荻野)オゾン増大現象の水平構造を記述し、3次元的なオゾン増大の広がりを理解する。コントロール実験の結果だけでなく切り分け実験の結果を同様に解析することで、排出源により影響の与える範囲がどのように異なるかを記述する。また、背景の気象場を合わせて解析することで、どのような現象が3次元的な広がりをもたらしているかを明らかにする。さらに、増大現象の広がりの中で、ハノイがどのような場所に位置するかを調べ、ハノイ一点での観測が現象のどの部分を捉えているかなど、これまでの知見をさらに深める研究も行う。輸送メカニズムの解明(担当:荻野・宮崎):