hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい薄膜技術(エクリプス・レーザー堆積法)の樹立と超低損失光回路作製への応用

近い将来には重要技術として広く利用されることが予想されているレーザーアブレーション技術に、本研究ではエクリプス・レーザーアブレーションという新しい概念を入れた方法を提案し、実用水準に向上させるための様々な検討をおこなってきた。レーザーアブレーション法に付随していた致命的な問題であるドロップレットについて完全に解決しており、この新しい手法を高品質薄膜形成に利用するための、例えば大面積薄膜成長、高速成長、デフェクト・フリー薄膜の成長、などの観点から検討をすすめてきた。幸いにも研究は順調に進展したと思われる。超伝導薄膜、磁性薄膜、光薄膜、誘電性薄膜の作製に適用してきたところ、いずれの薄膜に関しても評価結果は目標ラインに近い性能を示すものが作製できるようになった。今後、一層の発展のために、さらに新しい考えが導入できた。それはエクリプス・エンジェル方式である。この成果は今後の展開に大きな見通しをつけたもので、非常に効果的な結果であった。当研究代表者のグループにより創案された新しいレーザーアブレーション技術"エクリプスPLD法"の実用に向けて数々の改善や、さらなる着想の導入を図った。対象とした酸化物材料に強誘電体、超伝導体、電気光学物質を選び、各種のヘテロ接合の可能性を明らかにしてきた。エクリプス法の特徴は、レーザープルームの軸上に小さな遮蔽板をおくことであり、この遮蔽板が飛行粒子の質量フィルターとして作用することから、問題のドロップレットを完全解決できることを特徴にしている。本年度は計算機シミュレーションの開発により、粒子の飛行状態を机上で求め、遮蔽板のサイズや配置する位置の最適設計も併せて行った。この設計の精度について、プルームの観察結果と対比することにより大まかな結論をえた。今後の研究に十分活用できるだけの精度を持っていることが実証された訳である。この研究期間にレーザーアブレーションの市場における利用度は益々増大して、酸化物薄膜の新しい作成技術として成熟に向かってきたようである。さて、本研究ではエクリプス・アブレーション法を提案し、その効果の確認、問題点の抽出と解決など、本格的なレーザーアブレーション技術の利用に対応した発展的な研究をおこなってきた。通常のレーザーアブレーション技術の一つの問題である“ドロップレット"の発生を根底から解決するエクリプス・レーザーアブレーション法の利用を超伝導薄膜から多様な機能を持つ高分極材料、磁性材料、光材料に展開させて、とくに電気光学効果の大きな材料の高品質薄膜形成に適用してきた。成果は十分であった。今年度の研究期間末において、エクリプス法自体がもつ問題の解決に当たり、さらに新しい方式であるエクリプス・エンジェル法の提案をした。この新しい方法は今後、レーザーアブレーションの基本的な構成法として発展していくものと期待している。
造血幹細胞・リンパ球前駆細胞の増幅分化制御とその免疫監視機構再生への応用

1)造血幹細胞・リンパ球前駆細胞の増幅を制御する分子機構の解明:Lnk欠損により機能的な骨髄造血幹細胞が著増すること、一部の造血幹細胞においては細胞あたりの造血系再構築能も亢進していることを個々の造血幹細胞の競合的骨髄再構築能を個別に検討することにより明らかにした。CD34陰性Kit陽性Sca-1陰性の造血幹細胞における遺伝子発現プロファイルの変化についてジーンチップによる検討を推進した。2)骨髄内における造血幹細胞のホーミング機構の解析:Lnkを過剰発現させた線維芽細胞株ではアクチン細胞骨格に変化が生じ、細胞分裂や細胞遊走が阻害されることを明らかにした。分化抗原陰性の造血前駆細胞を正常及びLnk欠損マウスより精製し異なる蛍光色素で標識して静注したところ、Lnk欠損前駆細胞の骨髄への分布が亢進している可能性が示唆された。3)造血幹細胞、リンパ球前駆細胞の分化増殖制御に向けての基礎技術開発:Lnk阻害法を開発し、免疫監視機構の再生能亢進への応用の基盤整備を目指した。種々のLnk変異体をc-Kit依存性に増殖する細胞株に発現させ機能ドメインを同定した。増殖抑制にはSH2ドメインが必須であり、SH2変異体はドミナントネガティブ(DN)変異体として機能することがわかった。SH2変異に加えてPHドメイン欠損とC末端領域欠損を組み合わせることで、より効果的なDn-Lnk変異体を作出した。得られたDN-Lnk変異体をレトロウィルスベクターによりマウス造血前駆細胞に感染導入し骨髄移植実験系で効果を検討した結果、DN-Lnk変異体を導入した前駆細胞の造血能亢進が観察された。さらに、DN-Lnk変異体のプラスミドDNAによる一過性発現によっても造血前駆細胞の生着能が亢進すること、非骨髄破壊的移植条件下でも免疫不全マウスの免疫監視機構を効率よく再建できることがわかった。
疾患発症メカニズムにおける多機能性タンパク質レギュカルチンの重要性の解明

申請者は,レギュカルチン(regucalcin)が「癌細胞の増殖抑制作用」「神経細胞の保護作用」「脂肪分化の促進作用」「骨芽細胞の分化抑制作用と破骨細胞の分化促進作用」を有することを見出し,レギュカルチンの細胞調節機能に関する研究を進めている.本研究では,疾患発症メカニズムを解明するために,レギュカルチンの病態生理的役割を考慮して,レギュカルチンの機能異常が癌,神経変性疾患,肥満症,骨粗鬆症の発症につながることを明らかにしたいと考えている.さらに,レギュカルチンを標的とした疾患治療法の確立に向けた基礎研究も実施したいと考えている.申請者は,レギュカルチン(regucalcin)が「癌細胞の増殖抑制作用」「神経細胞の保護作用」「脂肪分化の促進作用」「骨芽細胞の分化抑制作用と破骨細胞の分化促進作用」を有することを見出し,レギュカルチンの細胞調節機能に関する研究を進めている.本研究では,疾患発症メカニズムを解明するために,レギュカルチンの病態生理的役割を考慮して,レギュカルチンの機能異常が癌,神経変性疾患,肥満症,骨粗鬆症の発症につながることを明らかにしたいと考えている.さらに,レギュカルチンを標的とした疾患治療法の確立に向けた基礎研究も実施したいと考えている.
バイオリファイナリーのための植物細胞壁全可溶化・バイオミメティック分解系の構築

本研究では、木材を安価な電解質溶媒に可溶化して利用する方法を開発した。研究の結果、室温で微粉砕木粉が全可溶化する有機酸による溶解法を見出した。調製した木材溶液は、可溶化直後に高分子溶液としての性質を示した。可溶化液の異種溶媒混合により、セルロース性の多孔体が分離し、溶液画分からは溶媒留去により透明なフィルムが生成することを見出した。この可溶化機構をモデル化合物を用いた反応で提案した。溶解温度を110°Cにすると、おが屑がセルロースの加水分解を伴い全可溶化することも見出した。さらに、ヘテロポリ酸による微粉砕木粉の可溶化条件や酵素糖化性も明らかにした。木材全成分可溶化法の開発と構造解析木材を微粉砕後、全成分を各種溶媒に可溶化させ溶解性を評価した。良好な可溶化物は、木材の全溶解物は超高感度のクライオNMR(600M Hz)で構造解析し、溶解による構造変化を追跡した。また、リグニンの分岐構造に注目し、MALDI-TOF-MSによる、リグニンユニット結合を解析、構造を推定した。その結果、リグニンの不均一性を質量分析で解析できること、リグニンユニット間結合として、モノリグノールが結合した後に水がベンジル位に付加して生成するβ-0-4構造と、β-β、β-5などラジカルのカップリング反応のみにより生成する結合を識別できることを明らかにした。また、これらを構成するグアイアシルおよびシリンギル核を識別できることを明らかにした。これらの構造解析法を用いて、木材の全可溶化物や、その反応物を今後さらに詳細に解析する。リグニン分解反応系の構築新規なリグニン分解反応を、リグニンモデル化合物1-(3,4-dimethoxyphenyl)-2-(2-methoxyphenoxy)-1,3-propanediol(GOG-Me)およりユーカリやスギ材を用いて探索した。具体的には、モリブデン、タングステン触媒などによる分解を試験し分解が起こる反応条件を決定した。また、生成した分解物を、GCMS、MALDI-TOF-MSなどにより分析した。これらの実験により、リグニン分解力に優れた金属と配位子の組み合わせ、及びその反応機構を推定した。また、ユーカリやスギのMWLをDMSO/無機塩混合溶媒に溶解し2.45GHzマイクロ波加熱を行い、分解物を分析した。その結果、リグニンや糖由来の分解物を同定した。今後は、さらに反応の高効率化を目指し、触媒や溶媒の探索を継続して実施する。化石原料の枯渇や大気中の二酸化炭素濃度の急激な上昇を背景として、石油リファイナリーから、セルロース系バイオリファイナリーへの変革が世界的に希求されている。本研究では、木材をまるごと安価な電解質溶媒に可溶化する技術と、リグニンの分解反応を融合し、木質バイオマスの全成分を有効利用する成分分離・変換法を開発した。本研究の結果、これまで報告されてきた高価なイオン液体やDMSOなどの溶媒に代わり、構造がシンプルは有機酸により室温で木粉が全可溶化することを見出した。3種の有機酸のうち、一種は全く報告例がない生物の代謝系においても重要な鍵物質である。他の2種についても、添加剤を加えず可溶化した例は報告されておらず、新規な可溶化法を見出した。可溶化にともなう分子量や溶液物性を詳細に検討し、全ての木材溶液は、非ニュートン性流動を示すことを明らかにし、高分子体として木材を可溶化することを示した。一種の有機酸については、長期間インキュベーションすることにより分子量が低下し、非ニュートン性流動からニュートン性流動に変化することを明らかにした。この溶液を減圧留去することにより、透明なフィルムが生成した。また、調製した可溶化液に、バイオマスから製造可能な2-メチル-THFを加えることにより、セルロースを主成分とする多孔体をリグニンやヘミセルロースを主成分とする可溶画分と分離できることを見出した。また、可溶化には、アセタール化やエステル化が関与することをモデル化合物を用いて示した。化石原料の枯渇や大気中のCO2濃度の急激な上昇を背景として、石油リファイナリーから、セルロース系バイオリファイナリーへの変革が世界的に希求されている。ポスト石油リファイナリーでは、化学産業にとって重要な芳香族物質をつくる技術開発が必須である。本研究では、木材をまるごと安価な電解質溶媒に可溶化する技術と、リグニンのバイオミメティック分解反応を融合し、木質バイオマスの全成分を有効利用する成分分離・変換法を開発し、多糖と芳香族資源であるリグニンの有用化学品への変換を同時に達成する。このため、各種反応を木材の全可溶化物に適用する。

従来、強固な構造をもつ木材の固液反応には限界があった。本提案は、木材そのものを常温で安価な溶媒への溶解させる技術を最大限活かし、コスト面でも魅力であるシンプルな反応系を適用して、芳香族や脂肪族化学品、バイオエタノール生産を含む高効率バイオマス成分分離・変換系を構築する。これまでに、ヘテロポリ酸により、微粉砕木粉を全可溶化することに成功した。可溶化した溶液を加熱することにより、バニリンやシリンガアルデヒド、ジメトキシベンゼンなどのリグニンモノマーが生成した。ヘテロポリ酸が溶解と分解触媒の二つの機能をもつことを示したことは、シンプルな反応系を構築する上で意義深い。ヘテロポリ酸とは別に、有機酸やアルデヒドにより木材が全可溶化する溶媒系を複数を見出した。また、この溶解物からセルロースとリグニンを分離する様々な方法を考案した。見出した溶解系で、非フェノール性リグニン二量体モデルの1-(3,4-Dimethoxyphenyl)-2-(2-methoxyphenoxy)-1,3-Propanediol(GOG-Me)の分解反応も実施し、分解物を同定した。木材の成分分離・変換法として、さらに検討を加え、糖およびリグニンの有用物質への変換効率を評価する予定である。木材可溶化物の構造解析で、質量分析によるリグニンユニットの結合情報を得ることに成功した。また、関連論文を出版した。NMRの構造解析においても、反応による構造変化を解析することに成功した。一方、可溶化物の酸化分解も実験し、分解物の同定も行ったが、より有効な反応系をさらに開拓する必用がある。このことから、(2)と判断した。25年度が最終年度であるため、記入しない。新規な木材全可溶化物を複数見出し、分解物の構造解析、モデル化合物の分解物の同定を行ったことから、研究は順調に推移していると判断する。微粉砕することなく、木粉を直接可溶化することにも成功したことは大きな進展である。今後、高効率な成分分離法の開発を継続するとともに、セルロース画分の糖化・発酵性も評価する。木材の可溶化溶媒に関しても継続して、実験を実施する。見出した溶媒系を含む各種溶媒中で、木材の成分分離に適した反応系を引き続き探索し、反応物を詳細に解析する。酵素反応より反応効率が高い合成触媒による分解系探索に注力する。これにより、バイオマスの総合変換に適した分離反応系を見出す。木材を全可溶化する方法について、新しい知見を蓄積した。これをベースに、可溶化条件を最適化するとともに、成分分離法を利用した有用物質への変換法を確立する。これまでの研究体制に加えて、新入の修士1回生の分担も加えて、新しい木材変換法を確立する。
分子内相互作用を考慮したＲＮＡ二次構造予測のためのパラメータ決定法

RNA二次構造をより正確に予測できる適切なパラメータ空間を見つけるための効果的で効率的な手法はまだ知られていない。そこで本研究ではRNAの各塩基が塩基対を形成する確率いわゆる塩基対確率をニューラルネットワークにより直接算出することでパラメータ空間を明示的に定義することなくRNA二次構造の予測を行う枠組みを構築した。具体的には、本研究ではまず塩基配列とその配列が形成する二次構造データを学習データとして用意した。続いて、RNA配列における任意の塩基同士が塩基対を形成する確率をすべての塩基対の組み合わせについて入力を塩基配列,出力を塩基対確率とする多層のニューラルネットワークを用いて算出した。続いて得られた塩基対確率行列から、動的計画法により効率よく塩基対確率の総和を最大化する二次構造を探索した。この時、シュードノット付きの二次構造を予測する場合には動的計画法の代わりとして整数計画法を採用した。最後に、正解二次構造と予測二次構造を近づけるように構造学習(SSVM)を行った。こうして得られたパラメータをテストデータに適用することで予測精度を算出した。シュードノット付きの二次構造については10分割交差検証を実施した。本手法の予測精度は特定のデータセットについてパラメータ空間を独自に定義する他手法と比較して良好な結果となった。さらに本手法では通常のRNA二次構造に加えてシュードノット構造付きの二次構造の学習及び予測が可能であり、これについても最高精度を達成している。また、機械学習により得られた特徴構造のパラメータ値と実験により得られた特徴構造のパラメータ値を統合することでいずれか一方を予測に適用した場合よりも高い汎化性能を獲得することが判明した。このことは実験により測定不能なパラメータ値であっても学習データセットに現れるものであればパラメータ値を補完できることを示唆している。特徴構造を明示的に定義せずに二次構造予測を行う枠組みを構築し、一定の精度を達成した。更に実験により導出されたパラメータ値と機械学習により決定されたパラメータ値を組み合わせることで高い精度を達成することを発見した。これらのことから研究計画の1年目に予定していた項目をおおむね達成できたと言える。これまでのところ比較的配列長の長いRNA配列に対する構造予測では十分な精度が得られなかった。学習データに対する予測精度は非常に高い値を示すことから、本手法では十分な汎化性能を獲得できていないことが示唆される。昨年度の調査において機械学習により得られた特徴構造のパラメータ値と実験により得られた特徴構造のパラメータ値を統合することで高い汎化性能を獲得することが判明しており、この手法の適用を検討する。また、作成したRNA二次構造予測ツールを用いてncRNAのfamily分類のためのツールを新たに作成する。ncRNAのfamily分類はその分子機能により行われるため正しい二次構造を知る事は正しい分類に寄与することが考えられる。本研究では作成したツールを用いて予測した二次構造を適切な処理の後、ニューラルネットワークへ代入することで低次元空間へマップすることを考える。マップされた空間上では同一のfamily群はユークリッド距離で近い場所に位置しておりこの空間上でクラスタリングを行うことでfamily分類を達成したい。

昨年度の調査において機械学習により得られた特徴構造のパラメータ値と実験により得られた特徴構造のパラメータ値を統合することで高い汎化性能を獲得することが判明しており、この手法の適用を検討する。また、作成したRNA二次構造予測ツールを用いてncRNAのfamily分類のためのツールを新たに作成する。ncRNAのfamily分類はその分子機能により行われるため正しい二次構造を知る事は正しい分類に寄与することが考えられる。本研究では作成したツールを用いて予測した二次構造を適切な処理の後、ニューラルネットワークへ代入することで低次元空間へマップすることを考える。マップされた空間上では同一のfamily群はユークリッド距離で近い場所に位置しておりこの空間上でクラスタリングを行うことでfamily分類を達成したい。
前立腺癌における融合遺伝子とアンドロゲン応答機構の解析

成果(1)アンドロゲン受容体の応答機構について網羅的に検討を行った。その中で新規アンドロゲン応答遺伝子であるARFGAP3がパキシリンと協調し、前立腺癌の増殖を促進していることが示された。(2)核内受容体協調因子であるOct1がアンドロゲン応答遺伝子AX3の転写活性化に重要であることを示し、前立腺癌の悪性度に影響を与えていることが示された。(3)AX3の発現を抑制する化合物を作製し検討した。遺伝子配列特異的に結合し、生体内での安定性が高いピロールイミダゾールポリアミドを用いた。(4)新規アンドロゲン応答遺伝子ARG1を見出し、機能解析に着手した。前立腺癌特異的融合遺伝子のエンハンサー領域に存在する、アンドロゲン受容体結合部位配列に着目し、アンドロゲン受容体を介した融合遺伝子の転写調節機構の解明を本研究の主な目的としている。平成24年度はACSL3のアンドロゲン受容体結合領域内に存在する転写調節因子の機能解析を行った。1.前年度報告したETS familyと融合遺伝子を形成するアンドロゲン応答遺伝子ACSL3の転写開始点上流に見出したアンドロゲン受容体結合領域内に存在する転写調節因子結合配列を欠失させるとアンドロゲンによる応答性が減弱することを応用し、同結合配列に特異的に結合でき、その機能を抑制させる薬剤の開発を計画した。そこで、生体内で高い安定性を有し、配列特異的な設計および、生成が容易な、ピロール・イミダゾールポリアミド( PIポリアミド)に着目し、本年度は構造式の設計を行った。設計したPIポリアミドを次年度生成し、前立腺癌細胞に与える影響を検討することにより、アンドロゲンの応答機構の詳細な検討を行うことができることと、新規創薬に応用することが期待できる。2.新規に見出した、アンドロゲン応答遺伝子(Androgen response gene 1: ARG1)の機能解析を行った。AR陽性前立腺癌細胞株LNCaPを用い、アンドロゲン刺激下で検討した。ARG1の発現をRT-qPCRにて評価したところ、アンドロゲン投与群で有意に発現が増加していた。ARG1は公共のデータベースで、正常組織に比べ、前立腺癌組織で発現が増加しており、ARG1が前立腺癌の発生、進行に影響をを与えていることが示唆された。今後、同遺伝子の機能解析を行う事で、前立腺癌の新たな進展機序解明が期待される。1.前立腺癌に高発現しているアンドロゲン応答遺伝子AX3を抑制するPIポリアミドを今年度は前立腺癌細胞株LNCaPを用いて影響を検討した。標的とする配列とその周囲配列より3種類候補を作製し、うち2種類を解析に用いた。まず、ゲルシフトアッセイにて標的配列に特異的に結合することを確認し、それぞれ、ポリアミドを投与した後、RT-qPCRとウエスタンブロットにてAX3の発現がアンドロゲン依存性に抑制することを確認した。続いて、PIポリアミドを投与し、細胞増殖能および遊走能を評価したところ、有意に抑制されることを見出した。また、ルシフェラーゼアッセイにて標的とする領域のアンドロゲン活性を評価したところ、PIポリアミド投与群では有意に活性が抑制されていた。現在ヌードマウスを用いたin vivoの検討を行っている。2.前年度見出したARG1を上記と同様にLNCaP細胞を用いて解析を行った。ARG1特異的に抑制するsiRNAを用いてまず、ARG1が抑制されることを確認後、細胞増殖能ならびに遊走能を評価した。結果、ARG1を抑制すると細胞増殖能が軽度減弱し、遊走能も有意に抑制されることが認められた。現在、ARG1のさらなる機能解析のためにアポトーシスへの影響や、ドセタキセルを投与した系で、検討を行っている。前立腺癌特異的融合遺伝子のエンハンサー領域に存在する、AR結合部位配列に着目し、ARを介した融合遺伝子の転写調節機構の解明を本研究の主な目的としている。平成23年度はACSL3のアンドロゲン応答領域および、応答配列の同定と、AR転写活性を増強させる転写調節因子の同定、さらに、臨床データとの関連性の検討を行った。1.アンドロゲン応答遺伝子であり、ETS familyと融合遺伝子を形成するACSL3遺伝子の前立腺癌細胞LNCaPを用いたエンハンサー領域の解析および、その発現と前立腺癌の進行度、悪性度との相関について臨床検体を用いて解析した。ACSL3のエンハンサー領域にはAR結合配列が存在し、以前、我々が報告したアンドロゲン受容体補助因子Oct1が周囲に存在していることを認めた。さらに、Oct1がACSL3のAR転写活性に正の影響を与えていることを見出した。

また、ACSL3が前立腺癌の悪性度と、臨床病期に相関し、さらに、Oct1の発現と正の相関を示していることが明らかにされた(学会発表1参照)。2.新規アンドロゲン応答遺伝子ARFGAP3の機能解析を行った。LNCaP細胞を用いた実験で、ARFGAP3が前立腺癌細胞の増殖を亢進させ、細胞接着因子Paxillinと結合し、遊走能にも影響を与えていることが明らかにされた。さらにPaxillinを介して、ARの転写活性を亢進させることを見出した(論文発表1参照)。今後、さらなるアンドロゲン応答遺伝子の働きを解明することで新たなる前立腺癌治療への応用が期待される。本研究ではETS familyと融合する遺伝子の前立腺癌増殖に対する作用と臨床前立腺癌における発現様式を解析することを目的とし、コンピューター配列解析、ならびにChIP法を用いて、同遺伝子のエンハンサー領域に存在する特異的アンドロゲン応答配列を同定することにより、前立腺癌増殖に重要な役割を果たしているAR転写協調因子を新たに同定することを目標としていた。これに対し、平成24年度は前年度で同定したACSL3の転写開始点上流に存在するアンドロゲン受容体結合領域に存在するアンドロゲン応答性に影響を与えている転写調節因子結合配列を抑制させることに着目した。同領域を抑制させることにより、エンハンサー機能の検討、およびACSL3遺伝子の前立腺癌に与える影響を検討することができる。様々な薬剤を考慮したが、ピロール・イミダゾールポリアミドを用いる事とした。ピロール・イミダゾールポリアミドは生体内で高い安定性と特殊なデリバリーシステムを要しないことから、次世代の薬剤として期待されている化合物である。また、ChIP-chip法で、同定した新規アンドロゲン応答遺伝子群のうち、ARG1が前立腺癌組織で発現が増強していることを公共データベースで確認した。本年度着目した、PIポリアミドによる前立腺癌のアンドロゲン応答性への影響を検討することと、ARG1のより詳細な前立腺癌における機能解析を次年度に行うことができることから、平成24年度の研究成果はおおむね順調に進展していると思われる。これに対し、平成23年度はACSL3のエンハンサー領域内に存在するアンドロゲン応答配列周囲の解析をすることにより、AR転写協調因子Oct1が正の転写活性を有していることが認められた。さらにACSL3自体の発現量が前立腺癌の臨床病期と悪性度、癌特異的生存率に影響していることを新規に発見し、関連する学会に報告した。また、ChIP-chip法で、同定した新規アンドロゲン応答遺伝子ARFGAP3が前立腺癌の細胞増殖を亢進させ、Paxillinと協調してARの転写活性増強と遊走能の亢進に影響を与えていることを見出し、論文発表を行った。以上の成果より目的に対する平成23年度の研究成果は順調に進展していると思われる。
2次元シリコン構造の電子状態チューニングと反応性制御

地殻資源の豊富さを示すクラーク数の大きなシリコン原子を有効活用する道を開くための基礎研究を進めた。具体的には、銅や銀単結晶表面にシリコン原子を蒸着し、2次元シリコン構造を構築して、それと塩化メチル分子等との反応素過程を解明することにより、シリコーン合成原材料ガス生成のためのロコー反応をチューニングすることを目指した。その中で、シリコン成長基板となる銅、銅合金および銀そのものの反応性を解明した。さらに、それらの基板上にシリコン2次元構造の構築を行い、成長基板に依存した反応性の違いを明らかにした。分子ビーム技術と分光技術の融合技術を用いて、2次元Si構造で形成するモデル表面系の反応性を明らかにし、ロコー反応の素過程解明とチューニングを目指して研究を進めてきている。A.貴金属銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)およびその合金表面上における2次元Si構造の構築ロコー反応触媒として有用なCuそのものの反応性を調べるためにCu(410)ステップ表面においてエチレン・一酸化炭素・塩化メチルを用いて、反射赤外吸収分光(IRAS)により反応性を評価した。どの分子もステップエッジとの相互作用が強く、反応性にステップの寄与が高いことがわかった。Cu表面へのSi蒸着については、購入した電子ビーム蒸着するためのエバポレーターを設置調整した。その間、Cu3Si多結晶プレートを準備して、清浄化ならびに表面特性の評価をX線光電子分光行い反応実験の準備を行った。また、現有する走査型トンネル顕微鏡(STM)の制御電源システムを購入し調整した。これにより、構造評価のための設備は整ったので27年度以降鋭意進める。27年度に研究予定であった銅金(Cu3Au, CuAu, CuAu3)合金表面について酸素分子ビームを用いて反応性の評価を行うため構造評価を行った。Auの含有量により表面近傍のAu原子層プロファイルが大きく変化することを見出した。B.2次元Si構造の反応性解明27年度からの2次元Si構造の反応性の解明に用いる装置の改良および調整を行った。配向分子ビームを接続するチャンバーに新しく購入したポンプを設置し真空度を大きく改善した。また、超熱酸素分子ビームを用いて、Aで評価した銅金合金表面について反応性を調べ、Auの含有量により酸化反応効率が大きく異なることを見出した。また、超熱エチレン分子ビームを用いて、Aで評価したCu3Si多結晶表面の反応を調べ、入射したエチレン分子がSiと反応し気相へと生成物として飛び出していることを示唆する結果を得た。A.貴金属銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)およびその合金表面上における2次元Si構造の構築Cuステップ表面へのSi蒸着については、電子ビーム蒸着エバポレーターを調整し、蒸着源の最適化を行った。Si蒸着により2次元表面構造を作製することに成功し、低速電子回折による観察の結果、Cuシリサイドをユニットとする構造であることがわかった。また比較のため、26年度に引き続きバルクCuシリサイド多結晶プレートを準備して、清浄化ならびに表面特性の評価をX線光電子分光行い反応実験の準備を行った。さらに今後基板をAgおよびAuに展開するための準備を行った。一方、基板となる銅金合金表面については26年度に構造評価を行ったが、27年度には理論的な側面から詳細に検討しまとめた。B.2次元Si構造の反応性解明Cuそのものの反応性を調べるために、Cuステップ表面において塩化メチルを始めとする分子を用いて反応性を評価した26年度の実験結果を、27年度には理論的考察を含めて解析しまとめた。どの分子もステップエッジとの相互作用が強く、反応性にステップの寄与が高いことが実験および理論の両側面からわかった。A.において作製したSi/Cu表面と塩化メチル分子との反応性を反射赤外吸収分光やオージェ電子分光により調べた。その結果、Cuシリサイド二次元ユニットの大きな反応性を示唆する結果を得た。比較のために、純粋な成分のCuおよびSi表面について、塩化メチル分子ビームを用いて反応性を調べた。純粋な成分の表面では低エネルギー領域では反応しないことがわかった。27年度には、26年度に購入した電子ビーム蒸着エバポレーターを調整し、シリコン原子蒸着のための最適条件を見いだすことができた。また、その蒸着源を用いてCu(410)表面に2次元構造を構築することに成功し、その反応性を評価することができた。さらに基板をAg, Auに変更して研究を進めていく準備を整えることができ、順調に計画が進行している。Si/Cu(410)表面と塩化メチル分子との反応性については、反射赤外吸収分光(IRAS)やオージェ電子分光により明らかにできた。これはロコー反応素過程の理解に重要な結果と考えている。比較のために、純粋成分のCu(111)およびSi(111)について、塩化メチル分子ビームを用いて反応性を調べた。本年度超音速塩化メチル分子ビームを用いた反応性評価をスタート出来たのは大きな収穫である。

その他、Cuそのものの反応性を調べるためにCu(410)ステップ表面においてエチレン・一酸化炭素・塩化メチルを用いて、IRASにより反応性を評価した26年度の結果を理論的考察を含めてまとめることができた。理論・実験を両輪として研究が進んでおりその面でも順調である。量子状態制御の分子ビームを用いた研究展開はやや遅れているが、全体として概ね順調に進んでいると考えている。分子ビーム技術と分光技術を用いて、2次元シリコン(Si)構造で形成するモデル表面系の反応性を明らかにし、ロコー反応の素過程解明とチューニングを目指した研究を進めた。A.貴金属銅(Cu)、銀(Ag)、Cu合金表面上における2次元Si構造の構築Cuステップ表面に、調整した電子ビーム蒸着エバポレーターを用いて、2次元表面構造を構築することに成功した。低速電子回折とオージェ電子分光により、表面構造のSi被覆率依存性を明らかにした。Ag表面については、平坦な表面にシリセン構造を作製し、Cuの場合と同様に低速電子回折とオージェ電子分光により、表面構造のSi被覆率依存性を明らかにした。一方、Cu合金表面については、将来の2次元Si構造成長基板として可能性のあるAu、PdならびにPtとの合金表面の性質について明らかにした。B. 2次元Si構造の反応性解明項目Aで準備したCuステップ表面におけるSi蒸着2次元構造が塩化メチル分子とどのように反応するのか、その反応性を昇温脱離法、赤外吸収分分光法、分子ビーム法を用いて明らかにした。反応性がSi蒸着量に大きく依存し、Siの蒸着していないステップエッジのCu原子が反応性に大きく関わっていることがわかった。これにより、ロコー反応機構の解明に一歩近づいたと考えている。また、AgおよびSi蒸着Ag表面では、Cuの場合と比較すると、塩化メチル分子の吸着状態が大きく異なっており、Siと反応しないことがわかった。比較のため、Si単体の単結晶表面でも塩化メチル分子との反応性を調べた結果、非常に高い並進エネルギーの塩化メチル分子のみが反応することがわかった。これらのことから、表面上にCuとSiとの2次元構造が存在することがロコー反応性には重要であることがわかった。その他、基板となるCuについては、エチレン等の分子を用いてステップ面と平坦面の反応性を評価した。地殻資源の豊富さを示すクラーク数の大きなシリコン原子を有効活用する道を開くための基礎研究を進めた。具体的には、銅や銀単結晶表面にシリコン原子を蒸着し、2次元シリコン構造を構築して、それと塩化メチル分子等との反応素過程を解明することにより、シリコーン合成原材料ガス生成のためのロコー反応をチューニングすることを目指した。その中で、シリコン成長基板となる銅、銅合金および銀そのものの反応性を解明した。さらに、それらの基板上にシリコン2次元構造の構築を行い、成長基板に依存した反応性の違いを明らかにした。26年度に、精度の良いSi蒸着のために購入した電子ビーム蒸着エバポレーターならびに原子レベルでの表面構造解析のために購入した走査型トンネル顕微鏡(STM)の制御電源システムの設置およびそれらの調整にやや時間を要したたため、当初予定していた「貴金属銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)およびその合金表面上における2次元Si構造の構築」については、やや遅れ気味となっている。
培養血管内皮細胞の分化-線溶機能の亢進-

私達は,一般に分化誘導能を有すると考えられているビタミンAが,ビタミンCと協同して血管内皮細胞に作用し,そのプラスミノゲン活性化因子産生分泌能を飛躍的に活性化することを発見した.そこで今回私達は,ビタミンAの関連化合物についても検討し, β-カロチンにはこの様な作用がないが,レチナール,レチノイン酸,レチノールの脂肪酸エステルはいずれもレチノール(ビタミンA)同様に有効であることを明らかにした.特にパルミチン酸とのエステルは細胞に対する毒性が極めて弱く,ビタミンAそのものよりもむしろ好ましいと考えられた.ところで内皮細胞の線溶活性の測定は極めて繁雑であったが,生理的な条件により近い,フィブリンが存在する場での簡便な測定法を開発した.次に,ビタミンAが線溶活性を促進する機構を分子レベルで解明することを試みた.血管内皮細胞をビタミンAを含む培地中で培養し,細胞を破砕抽出し,細胞中に含まれるタンパク質を電気泳動で分析したところ,分子量8万6千のタンパク質が新たに出現することが判明した.さらに細胞抽出液に32pで放射ラベルされたアデノシンミリン酸を加え,リン酸化されるタンパク質を詳細に調べたところ,分子量7万8千および10万のタンパク質が特異的にリン酸化されることが判明した.これらはいずれもプラスミノゲン活性化因子そのものでなく,同因子の産生・分泌能の活性化とどの様に係っているのかを現在さらに検討中である.ビタミンA関連物質の内皮細胞に与える作用をさらに調べたところ,細胞内への低密度リポタンパク質の特異的な取り込みが増加することが判明した.この作用に関与すると考えられる酵素トランスグルタミナーゼについて検討したところ,内皮細胞中には確かに分子量5万8千の同酵素が存在し,レチノール処理によって酵素活性が増大することを発見した.この現象の生理的な意味については現在検討中である.私達は,一般に分化誘導能を有すると考えられているビタミンAが,ビタミンCと協同して血管内皮細胞に作用し,そのプラスミノゲン活性化因子産生分泌能を飛躍的に活性化することを発見した.そこで今回私達は,ビタミンAの関連化合物についても検討し, β-カロチンにはこの様な作用がないが,レチナール,レチノイン酸,レチノールの脂肪酸エステルはいずれもレチノール(ビタミンA)同様に有効であることを明らかにした.特にパルミチン酸とのエステルは細胞に対する毒性が極めて弱く,ビタミンAそのものよりもむしろ好ましいと考えられた.ところで内皮細胞の線溶活性の測定は極めて繁雑であったが,生理的な条件により近い,フィブリンが存在する場での簡便な測定法を開発した.次に,ビタミンAが線溶活性を促進する機構を分子レベルで解明することを試みた.血管内皮細胞をビタミンAを含む培地中で培養し,細胞を破砕抽出し,細胞中に含まれるタンパク質を電気泳動で分析したところ,分子量8万6千のタンパク質が新たに出現することが判明した.さらに細胞抽出液に32pで放射ラベルされたアデノシンミリン酸を加え,リン酸化されるタンパク質を詳細に調べたところ,分子量7万8千および10万のタンパク質が特異的にリン酸化されることが判明した.これらはいずれもプラスミノゲン活性化因子そのものでなく,同因子の産生・分泌能の活性化とどの様に係っているのかを現在さらに検討中である.ビタミンA関連物質の内皮細胞に与える作用をさらに調べたところ,細胞内への低密度リポタンパク質の特異的な取り込みが増加することが判明した.この作用に関与すると考えられる酵素トランスグルタミナーゼについて検討したところ,内皮細胞中には確かに分子量5万8千の同酵素が存在し,レチノール処理によって酵素活性が増大することを発見した.この現象の生理的な意味については現在検討中である.
斜め入射多波長レーザ干渉法による円筒内面形状計測方法の開発

外部共振器型半導体レーザからの線状平行光を内径3mm、長さ3. 5mmの流体軸受の円筒内面に斜め入射させ、円周方向に対し3μmの幅からほぼ正反射する光をスリットによって取り出した。2次元CCDイメージセンサ面上に円筒内面の光場を形成し、参照光と干渉させ干渉信号を得た。中心波長775nm、波長幅20nmでの複数波長について干渉信号の位相を正弦波位相変調干渉法で検出することによって、深さ5 6μmの溝を有する内面形状を測定誤差0. 3μm以下で測定することができた。外部共振器型半導体レーザがらの平行光を2つの円筒レンズで線状平行光とし、ビームスプリッタで2つの光に分け、それぞれを物体光および参照光とした。測定物体は内径3mm、長さ3.5mmの流体軸受であり、円筒内面に深さ56μmの溝が円周方向に対してV字型に刻まれていた。この円筒内面の長さ方向に沿っての1つの直線をx軸とした。幅1mmの平面状の物体光はx軸を平面内に含み、x軸に対して角度θ=0.63radで円筒物体に斜め入射させた。x軸上の溝形状が円筒内面からの反射光の位相に反映されるように、焦点距離50mmのレンズの焦点面に、すなわち反射光の空間スペクトル面上に幅200μm、長さ1mmのスリットを置いた。スリット長さ1mmによって円筒内面から正反射方向付近に反射する光を取り出し、およびスリット幅200μmによって円周方向に対し3μmの幅から反射する光を取り出した。このような空間周波数フィルタリングを含むアフォーカル結像系を用い、光検出器である2次元CCDイメージセンサ面上に反射光の像面光場を形成し、参照光と干渉させ干渉信号を得た。正確に干渉信号の位相を検出するために、圧電素子により正弦波振動しているミラーによって参照光に正弦波位相変調を与えた。干渉信号の位相を、異なる2つの波長λ_1=783nmとλ_2=763nmで検出することによって、等価波長24μmに対する位相分布が得られ、深さ56μmのx軸上のV字型の溝形状を測定することができた。測定点間隔は8.6μm、測定点数は150点であった。x軸上で0.5mm程度離れた2つの溝形状を測定することができ、その繰り返し測定精度は0.3μm以下であった。21年度に構成した本干渉計について、以下のように(1)(2)のアフォーカル結像系に関する特性を調べた。(1)焦点距離50mmと100mmのレンズによる像倍率2倍のアフォーカル結像系の中に置かれた幅200μmのスリットによる空間フィルタで、円筒内面のある1つの円周方向で奥行き方向に沿ったx方向の直線上において内面形状を測定している。この場合、CCD検出面における光場は、上記の直線に垂直なy方向にシンク関数に従って広がっている。よって、CCDのy方向のどの位置でもx方向に沿った光場の位相分布は同じである。これについてy方向の3つの位置で確かめた結果、ほとんど等しい位相分布すなわち内面形状が得られた。(2)アフォーカル結像系においてCCD検出面に対する物体面は、円筒内面の奥行き方向に沿ったx方向ではなく、x方向と角度β=0.96radをなす。そこで、CCDの位置を光軸に平行に0.5mm間隔で移動させて、物体面の位置、すなわち物体面と円筒内面のx方向との交点の位置を変化させ、CCD検出面における光場の位相分布の変化の様子を調べた。その結果、位相分の変化はほとんどないことが確認された。以上の結果から、CCDの検出位置に対する位置精度は厳しくないことが分かり、内面形状測定が正確に行えることが明らかになった。そこで次に、円筒物体を回転させることによって円周方向に沿っての内面形状の変化を測定した。円筒物体はハードディスク装置のモータ軸受に用いられる流体動圧軸受であり、内径3mm程度の円筒内面に円周方向に沿ってV字型をした深さ56μmの溝が加工されている。5つの円周方向の位置で測定した形状分布結果から、溝深さ方向の測定精度0.29μmでV字型の形状を測定できた。平成21、22年度は783nmと763nmの2つの波長を用いた干渉計であったが、測定誤差をより小さくすることを目指して、今年度は778nmから765nm間の5つの波長を用いた。干渉信号の位相・振幅検出には、従来と同様に参照光に正弦波位相変調を与える干渉法を用いた。

5つの波長で検出された位相は、波長の逆数に比例して変化し、その変化率が円筒内面の位置に比例することから、測定誤差を含む5つの位相の測定値に対し最小二乗法で近似直線を求め、その直線の傾きから内面形状を求めた。この際、干渉信号の振幅が小さい測定点の位相は大きな誤差を含むため、測定値から除外した。また、ある波長の位相が他の波長の位相から求めた最小二乗近似直線上の値と大きく異なる場合があり、かつすべての測定点でほぼ一定値だけ異なっていることを他の波長の位相と比較することから判別できたので、このようにある波長だけで一定値の測定誤差が生じている場合は、この一定値を測定値に加えて測定値を補正した。以上の5波長を用いる方法により、2つの溝を含む内面形状測定を行い、溝間隔は339μmで溝深さ55μmと5.3μmの測定結果が得られ、繰り返し測定誤差は溝部分に対し0.8μm、平坦部に対し0.3μmであった。2波長の場合の溝部分に対する繰り返し測定誤差は1.2μmであったので、5つの波長を用いることによって高精度の測定が実現されたことになる。そこで、従来の測定物体は内径3mm、長さ3.5mmの流体軸受けであったが、より小さな円筒物体として内径2.5mm、長さ2mmの流体軸受けについて、円周方向に沿っての内面形状を5つの円周方向の位置で測定することができた。
幹細胞(ES・神経幹・骨髄幹細胞)のDA神経への分化誘導及び再生再建医学への応用

本研究では、幹細胞のドパミン神経細胞への分化誘導及び再生再建医学への応用について研究を行った。神経幹細胞は通常の方法で分化させると、90%以上がアストロサイトとなり、僅か数%しか神経細胞にならない。しかしES細胞から出発し、神経幹細胞をへて神経細胞に順次分化させると、80%90%が神経細胞となった。神経幹細胞から神経細胞へ分化する過程には、多様な遺伝子群が発現上昇及び低下することを明らかにした。その中において、Pleiotrophinは神経幹細胞から神経細胞への強い分化・栄養作用をもち、その効果は、今まで報告されているGDNF及びSHHと同程度であった。一方、AT motif-bindingfactor 1(ATBF1)は、胎生期の中枢神経系において、細胞分化層で神経細胞の分化マーカーであるβ-tubulin及びMAP2とともに発現した。神経上皮細胞にABF1遺伝子を導入すると、nestinの発現が抑制され、Neuro D1の発現が上昇した。またNeuro 2A細胞に強制発現させると、ATBF1は主に核内に発現し細胞周期を止めた。P19細胞を浮遊培養しレチノイン酸を加えると,ABF1は約50倍高値に誘導されたが、これらはすべて細胞質内にとどまり細胞増殖は持続した。しかし細胞を単離したり培養皿に付着させたりすると、ATBF1は細胞核内に集中し、P19細胞は神経細胞に分化した。ATBF1の核内移行はCaffeineによって抑制されるPI(3)Kキナーゼ依存性であり、細胞質(核外)移行はCRM1依存陸であることを明らかにした。このように、ホメオテイック因子ATBF1は細胞質内では細胞増殖を、細胞核内では細胞周期の停止と神経細胞分化をおこし、脳の発達、分化、脳構造の決定に重要な役割をもつことを明らかにした。本研究結果は、幹細胞の神経細胞への分化、再生再建医学、そして脳の発達と教育の関係等、多様な方面への展開が期待できる。高齢化社会となり種々の脳機能障害で悩む人が増えている。神経移植は障害された脳機能を再建する有用な手段であるが、最大の課題はドナー細胞の確保である。しかし近年、自己複製する神経幹細胞が成人の脳内にも存在し、2,3の部位ではかなり活発に神経の新生(turnover)がおこっていることがわかってきた。本年度は幹細胞から神経細胞への分化のメカニズムを明らかにするため、マウスのES細胞を5段階法(ES細胞-Embryoid body-nestin陽性細胞-nestin陽性細胞の増殖-神経細胞)で分化させ、神経系の発達・分化を制御する遺伝子を明らかにすることを目的として、nestin陽性細胞の増殖期(神経幹細胞、Stage4)と神経細胞(stage5)における遺伝子発現を10480遺伝子につきマイクロプレート法を用いて解析した。神経幹細胞(stage4)で発現増加(3.5倍)する遺伝子群:293遺伝子を同定。これらの中で特にsmoothend(Shhレセプター)、protein NID67(NGFで誘導されイオンチャネルを構成)、BIMP1(Bcl10に結合し、NFkBを活性化)、NMYC1(Shhで誘導されるNmycで、神経前駆細胞を増殖させる)、POU3F1(Schwann細胞の発達に関与するOct-6)、Stanniocalcin2(エストロゲン反応遺伝子、Ca/phosphateホメオスタティツクホルモン)等、とくに興味のあるものが16個存在していた。神経細胞(stage5)で発現増加(3.5倍以上)する遺伝子群:377遺伝子を同定。

今後これらの遺伝子と幹細胞維持及び神経細胞分化との関係について解析する。今年度は神経幹細胞及びES細胞を神経細胞に分化誘導する効率を高めるために、以下の2点について解析した。1.神経幹細胞から神経細胞への分化誘導幹細胞は細胞周期を廻っていて、G0/G1、M、S、G2期の細胞が入り交じっている。分化はG0/G1期から起こるもので、細胞周期を制御することによる神経細胞への分化誘導効果を調べた。(1)E14ラット中脳腹側部よりえたneurosphereを4日後に一度passageし、再度増殖させる際に、G0/G1細胞周期抑制薬(デェフェロキサミン、ミモシン、アフィディコリン)を細胞毒性が現れない濃度で処理した。(2)細胞周期の抑制はBrdUの取り込みとFACSで確認した。その後、分化誘導して免疫組織学的に解析した。(3)その結果G0/G1期の細胞は1015%増え、M、S、G2の細胞は減少した。この時TUNEL陽性細胞には変化はなかった。(4)分化後は、神経細胞の数は対照の180200%に上昇したが、グリア細胞の数には大きな変化はなかった。この結果はWestern blottingにおいても確かめられた。2.ES細胞からドパミン神経(DA神経)へ分化誘導マウスES細胞を5段階法(Stage15)で神経細胞に分化誘導する際の、低酸素の影響について調べた。Stage25の段階において低酸素(20%⇒3.5%)にすると、小さなneurosphereが多数生成されたが、最終的なDA神経への分化は抑制された。Stage45段階において低酸素(20%⇒3.5%)にするとneuroshereの大きさに大きな変化はなく、DA神経への分化が促進された。AT motif binding factor 1(ATBF1)は約400kDの巨大転写因子であり、神経幹細胞が神経細胞へ分化する際に発現上昇する。本年度は、このATBF1の神経分化誘導のメカニズム及び、幼若時の成育環境が神経の分化に与える影響について解析した。1.ATBF1の細胞周期制御及び神経分化への作用の解析1)E14.5日ラットの脳におけるATBF1の発現を調べると、隆起結節、内側被蓋野、峡、橋、上丘、脊髄に豊富に発現していることがわかった。隆起結節では、ATBF1は主に脳室から離れた分化層に発現し、nestin陽性細胞とは共存せず、β-tubulin III細胞と共存していた。2)E14.5日のラットの隆起結節より調節した神経上皮細胞を無血清N-2培地で培養し、neurosphereを形成させた。この神経上皮細胞にATBF1を過剰発現させるとnestinの発現が抑制されるとともに、β-tubulin陽性となった。3)ATBF1の導入によってnestin特異エンハンサー活性が抑制され、Neurod1プロモーター活性が増強されることがluciferase assayでわかった。4)ATBF1の導入により、マウスneuroblastoma細胞株であるNeuro2A細胞におけるBrdUの取り込みが抑制された。
水棲生物食物連鎖におけるダイオキシン類の生物濃縮に関する研究

閉鎖的水域である宍道湖、および、東京湾において採取された栄養段階の異なる生物種における窒素安定同位体比とダイオキシン類の濃度を測定した。宍道湖では、魚介類としてスズキ、コノシロ、サッパ、マハゼ、ヤマトシジミ、および、それらを餌にする水鳥としてキンクロハジロとカワウを調査対象とした。東京湾ではプランクトン、底生生物、貝類、魚類(スズキ、コノシロ、エイ、カレイ、アナゴ)を調査対象とした。底生生物と魚介類は貝殻を除く全身を、水鳥は筋肉を分析した。得られた分析結果を利用して、窒素安定同位対比を用いて食物連鎖における栄養段階を推定し、栄養段階とダイオキシン類(ポリ塩化ジベンゾ-p-ダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン、および、コプラナーPCB)濃度との間の関係を検討した。ダイオキシン類の総濃度は低栄養段階のプランクトン、底生生物、貝類で高く、高栄養段階の魚類で低下したのに対して、毒性等価量(TEQ)では逆の傾向がみられた。栄養段階が高次になるにつれてのダイオキシン類の濃縮度を、各化合物の湿潤濃度-窒素同位体比のプロットにおける傾きから求めると、モノオルトco-PCB>ノンオルトco-PCB>2378-塩素置換ジベンゾフラン>2378-塩素置換ダイオキシンの順になり、高栄養段階でco-PCBが、ダイオキシンやフランに比べて濃縮されることが分かった。また、非2378-塩素置換と6塩素以上の2378-塩素置換のダイオキシンとフランのほとんどでは傾きが負となり、栄養段階による濃縮性がないことが分かった。従って、高栄養段階の生物で毒性等価量(TEQ)に占めるco-PCBの寄与が大きくなった。以上の結果から、堆積物から貝類へのダイオキシン類蓄積を生物堆積物蓄積係数(BSAF)で表し、さらに、栄養段階による濃縮性を介すれば、堆積物と魚類のダイオキシン類蓄積との間の関係を推定できる道筋がつくことが確認された。閉鎖的水域である宍道湖において採取された生物のダイオキシン類の濃度を測定した。対象とした生物種は、魚介類としてスズキ、コノシロ、サッパ、マハゼ、及び、ヤマトシジミ、それらを餌にする水鳥としてキンクロハジロとカワウであり、魚介類は全身を、水鳥は筋肉を分析した。ダイオキシン類の実濃度が最も高かったのはヤマトシジミであり、多様なダイオキシン類同族体が存在していた。また、ヤマトシジミをもっぱら餌にしているキンクロハジロはシジミにおける組成の影響を受けたと見られるダイオキシン組成を示した。しかし、非2,3,7,8-塩素置換体の組成割合は低下していた。これに対し、魚類とカワウは毒性の高い2,3,7,8-塩素置換体を中心とするダイオキシン組成を示した。特にカワウではその傾向が顕著で、非2,3,7,8-塩素置換の異性体はほとんど存在しなかった。これらのことは食物連鎖において非2,3,7,8-塩素置換の異性体の組成割合が特異的に減少していくことを示している。毒性等価濃度(乾燥試料当たりのWHO-TEQ)では、カワウ>キンクロハジロ・スズキ・コノシロ・マハゼ>サッパ>ヤマトシジミの順で高濃度であった。同時に測定したノンオルトーコプラナーPCB濃度(WHO-TEQ)においても、ほぼ同様な順序であった。

これらのことから、魚類をもっぱら餌にするカワウにおいて高濃度に毒性の高いダイオキシン類が蓄積していることが確認された。今後、窒素同位体比の解析からこれら生物の食物連鎖上の位置を推定し、もって食物連鎖とダイオキシン類の生物濃縮との間の関係について解析を進める予定である。閉鎖的水域である宍道湖、および、東京湾において採取された栄養段階の異なる生物種における窒素安定同位体比とダイオキシン類の濃度を測定した。宍道湖では、魚介類としてスズキ、コノシロ、サッパ、マハゼ、ヤマトシジミ、および、それらを餌にする水鳥としてキンクロハジロとカワウを調査対象とした。東京湾ではプランクトン、底生生物、貝類、魚類(スズキ、コノシロ、エイ、カレイ、アナゴ)を調査対象とした。底生生物と魚介類は貝殻を除く全身を、水鳥は筋肉を分析した。得られた分析結果を利用して、窒素安定同位対比を用いて食物連鎖における栄養段階を推定し、栄養段階とダイオキシン類(ポリ塩化ジベンゾ-p-ダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン、および、コプラナーPCB)濃度との間の関係を検討した。ダイオキシン類の総濃度は低栄養段階のプランクトン、底生生物、貝類で高く、高栄養段階の魚類で低下したのに対して、毒性等価量(TEQ)では逆の傾向がみられた。栄養段階が高次になるにつれてのダイオキシン類の濃縮度を、各化合物の湿潤濃度-窒素同位体比のプロットにおける傾きから求めると、モノオルトco-PCB>ノンオルトco-PCB>2378-塩素置換ジベンゾフラン>2378-塩素置換ダイオキシンの順になり、高栄養段階でco-PCBが、ダイオキシンやフランに比べて濃縮されることが分かった。また、非2378-塩素置換と6塩素以上の2378-塩素置換のダイオキシンとフランのほとんどでは傾きが負となり、栄養段階による濃縮性がないことが分かった。従って、高栄養段階の生物で毒性等価量(TEQ)に占めるco-PCBの寄与が大きくなった。以上の結果から、堆積物から貝類へのダイオキシン類蓄積を生物堆積物蓄積係数(BSAF)で表し、さらに、栄養段階による濃縮性を介すれば、堆積物と魚類のダイオキシン類蓄積との間の関係をほぼ推定できるようになった。