hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学的アプローチによる細胞中のヒトテロメア DNA と RNA 構造の解明およびその応用

テロメアのように複雑な構造を持つDNAでも所定位置を選択的に切断できた(J. Am. Chem. Soc. 135, 14-17, 2013.)。また、テロメア伸張を阻害することによる副作用の少ないガン治療手法の開発に関する総説2報を発表した(Methods 57, 100-105, 2012; Curr. Pharm. Des. 18, 2096-2101, 2012.)。本研究では、化学的アプローチを用いて、細胞内におけるヒトテロメアDNAとヒトテロメアRNAの構造・機能を明らかにすることによって、染色体構造の安定化、老化の調節、がん化などにおけるテロメアの分子作用機構を解明し、得られた基礎情報に基づいてテロメアをダーゲットとするがん標的治療の新手法の開発を目的としている。(1)ヒトテロメアDNAとRNAの構造・機能の解明については、NMR構造解析により、ヒトテロメアRNAがウラシル4分子体を形成する四重鎖構造を発見した(J. Am. Chem. Soc. 132, 7231, 2010)。この構造は新たな抗ガン剤開発のための治療ターゲットとなる可能性が期待されている。さらに化学蛍光プローブを用いて、生細胞内のヒトテロメアRNAの構造を可視化することに成功した(Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 107, 14579, 2010)。またヒトテロメアRNAがmRNAと分子間RNA4重鎖構造を形成することにより遺伝子発現を調節することを発見した(J. Am. hem. Soc. 133, 19153, 2011.)。さらにテロメアDNA4重鎖構造などによる操作するDNAナノマシンーンで生体分子などを検出することに成功した化学蛍光プローブを用いて、生細胞内のヒトテロメアRNAの構造を可視化することに成功した(Nature Communcations 2011 2:449doi:10,1038/ncomms 1452)(2)がん標的治療の新手法の開発については、光応答性DNAを用いて、光架橋により有効なテロメラーゼ阻害することによるガン細胞のみを選択的に死滅させる方法を開発した(J. Am. Chem. Soc. 132, 631, 2010)。また環状型ヘリセン小分子によるテロメラーゼ活性のエナンチオ選択的な阻害することに成功した(J. Am. Chem. Soc. 132, 7231, 2010.)(3)これまでのテロメアDNAとRNAの研究結果を総説としてまとめた(Chem.Soc.Rev.2011,40,2719;Methods 2012,in press;Curr.Pharm.Des.2012,18,2096)。24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)これまでの研究をさらに発展させ、新たに発見されたテロメアRNAがどのように染色体の末端保護において重要な役割を担っているかを明らかにすることを目的としている。具体的には、ヒトテロメアDNA、ヒトテロメアRNA、ハイブリッドテロメアDNA/RNAをヒト線維芽細胞に投与し、老化細胞に特有な形態変化、または細胞老化マーカーの誘導(例えば、細胞老化特異的β-ガラクトシターゼ活性)により細胞老化を確認する。これは、人為的にDNA損傷を感知する分子装置を模倣することで、テロメアDNAとRNAにより形成されたハイブリッド四重鎖構造は染色体末端を「隠す」ことができるかどうかを追究するものである。
アジア地域貧困問題研究用の世帯統計ミクロ統計データベースの編成とその解析

アジア域内の9か国の各国統計局から所得分布関連世帯統計のミクロデータとメタデータの提供を受け、それらミクロデータのファイル変換とメタデータの整備を行った上で、各国がこれまで実施してこなかった集計分析を行った。それらを例示として、データ提供国の統計局職員を対象に国際ワークショップを開催し、研究成果のデータ提供国への還元及びデータ提供国職員の分析能力の向上を図った。この研究はアジア諸国のミクロ政府統計のデータベースを編成し解析実験を行う点に主眼がある。そのために各国政府の統計機関との協定『Charter of an Experimental Laboratory for Research Purpose Statistical Use of Micro Data:研究目的のためのミクロデータの統計的利用の実験的研究所設立の協定』に同意署名したアジア諸国(インドネシア、スリランカ、ネパール、バングラデシュ、マレーシア、ベトナム、ラオス及びカンボジアの8ヵ国)の中から、今年度はインドネシアとネパールの統計局からデータの提供を受けて研究を行った。インドネシアからは社会経済調査(SUSENAS2000)のミクロデータ、ネパールからは生活水準調査(NLSS2003/04)のミクロデータ(いずれも匿名データ)である。これらのデータに関する基礎情報は、基本的にはそれぞれの母国語で記述されている。この基礎データの中でデータベース編成に必要なメタデータを英訳し、さらにミクロデータのファイル編成状況とメタデータの中のファイルレイアウトとの整合性が取れているかチェックした。不整合の場合は、ミクロデータに合わせてメタデータのファイルレイアウトを修正した。ミクロデータとメタデータの整合性が取れていることを確認した後、同データによる研究テーマを検討し、集計様式の作成、プログラミング、集計、結果の分析を行い、研究報告会を開催して分析結果について討論し、それをもとに再度集計・分析を行った。その後、今回のデータ提供国であるインドネシア及びネパールの統計局職員の他に、来年度以降の研究対象国であるバングラデシュ、マレーシア、タイ(注、協定への新規協力表明国)の統計局職員及び日本の国内の研究者を招待して、22年3月16日-17日、東京国際大学の早稲田キャンパスにおいて、第1回国際ワークショップを開催した(使用言語は英語)。この研究はアジア諸国の政府統計のうち、主に家計関係の統計調査のミクロデータについてデータベースを編成し、所得分布等の解析を行うものである。そのために各国政府の統計機関との協定『Charter of an Experimental Laboratory for Research Purpose Statistical Use of Micro Data:研究目的のためのミクロデータの統計的利用の実験的研究所設立の協定』に同意署名した8ヵ国(インドネシア、ネパール、バングラデシュ、カンボジア、マレーシア、スリランカ、ベトナム及びラオス)の中から、今年度はバングラデシュとカンボジアの統計局からデータの提供を受けて研究を行った。バングラデシュからは家計収支調査(HIES2000)のミクロデータ、カンボジアからは社会経済調査(CSES2007)のミクロデータ(いずれも匿名データ)である。その後、今回のデータ提供国であるバングラデシュ及びカンボジアの統計局職員の他に、来年度以降の研究対象国であるベトナムの統計局職員及び日本の国内の研究者を招待して、22年9月16日-17日、東京国際大学の早稲田キャンパスにおいて、第2回国際ワークショップを開催した(使用言語は英語)。本研究の目的は、経済のグローバル化の進展により、経済発展が進みつつあるアジア地域の国々において、顕在化しつつあると言われている都市部と農村部の所得格差や所得の不均衡の実態を統計的に把握して、貧困問題について研究することである。研究対象国は、本研究の趣旨に同意してミクロ統計データを提供してくれた9ヵ国(バングラデシュ、カンボジア、インドネシア、マレーシア、モンゴル、ネパール、スリランカ、タイ、ベトナム)である。この中から、今年度はマレーシア(家計支出調査2004-2005)と、タイ(家計社会経済調査2007)のミクロデータ(いずれも匿名データ)を用いて研究を行った。これらのミクロデータに関する基礎情報は、基本的にはそれぞれの母国語で記述されている。このため、まず初めにミクロデータの解説資料であるメタデータを英訳し、さらにミクロデータのファイル編成状況とメタデータの中のファイルレイアウトとの整合性が取れているかチェックした。

その後、今回の研究対象国であるマレーシア及びタイの統計局職員の他に、来年度の対象国であるモンゴル及びスリランカの統計局職員及び日本の国内の研究者を招待して、23年9月15・16日、神戸学園都市のUNITYにおいて、第3回国際ワークショップを開催した(使用言語は英語)。本研究の目的は、経済のグローバル化の進展により、経済発展が進みつつあるアジア地域の国々において、顕在化しつつあると言われている都市部と農村部の所得格差や所得の不均衡の実態を統計的に把握して、貧困問題について研究することである。研究対象国は、本研究の趣旨に同意してミクロ統計データを提供してくれた9ヵ国(バングラデシュ、カンボジア、インドネシア、マレーシア、モンゴル、ネパール、スリランカ、タイ、ベトナム)である。この中から、今年度はモンゴル(社会経済調査2007-2008)、スリランカ(家計収入と支出調査2006)及びベトナム(世帯の生活水準調査2006)のミクロデータ(いずれも匿名データ)を用いて研究を行った。これらのミクロデータに関する基礎情報は、基本的にはそれぞれの母国語で記述されている。このため、まず初めにミクロデータの解説資料であるメタデータを英訳し、さらにミクロデータのファイル編成状況とメタデータの中のファイルレイアウトとの整合性が取れているかチェックした。不整合の場合は、ミクロデータに合わせてメタデータのファイルレイアウトを修正した。ミクロデータとメタデータの整合性が取れていることを確認した後、同データによる研究テーマを検討し、集計様式の作成、プログラミング、集計、結果の分析を行い、研究報告会を開催して分析結果について討論し、それをもとに再度集計・分析を行った。その後、今回の研究対象国であるモンゴル、スリランカ及びベトナムの統計局職員及び日本の国内の研究者を招待して、24年12月1416日、東京国際大学において、第4回国際ワークショップを開催した(使用言語は英語)。研究第1年度はインドネシア、ネパール、第2年度はバングラデシュ、カンボジア、第3年度(今年度)は、マレーシア、タイについて研究を行ってきた。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は、本研究の最終年度である。モンゴル、スリランカ、ベトナムについて研究を行う。
一人暮らし高齢者の孤独を防ぐagent仲介型の遠隔コミュニケーション場の研究

本研究で開発する遠隔コミュニケーションシステムは身体的な健康を支援する従来の遠隔見守り支援技術のメリットに加え,精神的な繋がりをサポートすることを目的として,人とは異なるエージェント(例:ロボットや音声アシスタント,CGキャラクター等)が遠隔に居住する高齢家族と子供家族の間のコミュニケーションを協調的に繋いで,場を適切に維持します.高齢者の社会的孤立の防止(高齢者が自分の家族や社会に属し,自分が周囲のためにある役割を果たしていると認識できる)とともに,人と人のコミュニケーション場を支えるために,あえて,人ではないエージェントが仲介することの意義や効果,その影響を学術的に明らかにします.本研究で開発する遠隔コミュニケーションシステムは身体的な健康を支援する従来の遠隔見守り支援技術のメリットに加え,精神的な繋がりをサポートすることを目的として,人とは異なるエージェント(例:ロボットや音声アシスタント,CGキャラクター等)が遠隔に居住する高齢家族と子供家族の間のコミュニケーションを協調的に繋いで,場を適切に維持します.高齢者の社会的孤立の防止(高齢者が自分の家族や社会に属し,自分が周囲のためにある役割を果たしていると認識できる)とともに,人と人のコミュニケーション場を支えるために,あえて,人ではないエージェントが仲介することの意義や効果,その影響を学術的に明らかにします.
英語史における空の虚辞主語の消失に関する実証的・理論的研究

本研究では,英語史における空主語(pro)の消失・動詞第二位語順(V2)の消失・動詞屈折接辞衰退の相関関係を,極小主義理論の枠組みを用いて考察した。より具体的には,proの消失は直接的にはV2の消失によって,また間接的には動詞屈折接辞の衰退によってもたらされたことを明らかにし,当該の変化を説明するための理論モデルを構築した。さらに,このモデルを心理動詞likeが現れる構文の通時的変化に適用し,与格経験者項が主格経験者項に置き換えられた過程を分析した。本研究の目的は,英語史における空の虚辞主語の消失過程を動詞屈折接辞の衰退および動詞第二位語順消失との関連で実証的・理論的に明らかにすることである。今年度は,形態的変化の統語的影響を測定するための文献調査を行うとともに,形態論と統語論のインターフェイスに関する理論的研究を進めた。後者の成果に基づいて空主語(pro)の一般的認可条件に関するモデルを構築し,論文"A Note on the Person Split of Pro-Drop in Early English"として公刊した。当該論文においては,分散形態論の理論的枠組みに則り,proを独立した語彙項目としては措定せず,原始的代名詞類PRONOUNが音声的に具現化されない場合にproが得られると仮定した。その上で,以下の2つの条件を満たす場合に,PRONOUNは音声的に具現化されないと提案した。(i)同一最大投射XPの内部において,指定部のPRONOUNと主要部Xのφ素性の値が一致し,かつ(ii)PRONOUNの指示対象が主要部Xに挿入された語彙項目から復元可能である場合。このモデルが与えられると,proの出現に関する通言語的差異は以下のように説明される。動詞の一致形態素が機能範疇Tにおいて具現化し,主語がTP指定部を占めるイタリア語のような言語においては,上記の認可条件がともに満たされるため,proが自由に現れることができる。それに対し,動詞の数一致形態素がTopによって,人称一致形態素がFinによってそれぞれ担われ,代名詞類がTopPの指定部を占める初期英語のような言語においては,数素性のみを指定されたPRONOUNだけが上記の条件を満たす。この場合,PRONOUNは虚辞として解釈される。また,動詞の一致形態素が乏しい現代英語のような言語においては上記の条件(ii)が満たされず,PRONOUNは常に音声的に具現化されなければならない。22年度は,主としてlike型心理動詞における奇態格経験者から主格経験者への推移を扱った。likeが選択するもう一つの項である主題が節として現れる,いわゆる非人称構文で空主語proが生じていることからこの構文の分析は本研究課題の射程に含まれる。伝統的に,与格経験者から主格経験者への変化を引き起こした要因として,名詞の与格が主格と同形になったことか挙けられることが多い。しかし,Allen(1995)による詳細な調査は,英語中における与格経験者の主格経験者による置き換えが,数世紀にわたる長期間の変化であったことを明らかにした。これは,言語変化か突然,急激に生じるという生成文法の言語観にとって深刻な問題となる。この問題を解決するため,本研究では当該の変化を(a)形態的与格の利用可能性.(b)CP指定部での主語の認可,という2つのパラメターによって分析することを試みた.具体的には、以下の2点を提案した。第一に,形態的与格に関する(a)のパラメターがyesからnoに変わることで,主格経験者が現れるようになった。ただし,この時点では奇態格経験者もまだ認可されていた。第二に,CP指定部での主語の認可に関する(b)のパラメターがyesからnoに変わることで、奇態格経験者が消失した。したがって,14世紀半ばから16世紀初頭にかけての,奇態格経験者と主格経験者が共存していた時期は,(a)がno,(b)がyesに設定されていたことになる。本研究の意義として,通時的変化の要因を細分化することで,一見したところ漸進的に見える統語変化を生成文法が仮定する断続的なパラメター変化によって説明できることを示した点が挙げられる.とりわけ,単一のテキストに古い言語形式と新しい言語形式が共起する事例を説明するために,本研究の手法は広く応用可能であると考えられる。
子宮内膜症の増殖・進展機構の解明と新たな分子標的治療の開発

子宮内膜症患者腹水中にはTNFαとIL-8が高濃度に存在すること、TNFαはNF-κBを介して内膜症細胞からのIL-8産生を誘導し、IL-8は内膜症細胞の増殖を促進することを報告した。子宮内膜症の発生と進展はエストロゲンによって促される。本症におけるエストロゲンの増殖・進展機序の一つとして、エストロゲンのTNFαを介したIL-8産生促進効果が挙げられた。腹腔鏡手術時に採取した卵巣チョコレート嚢胞由来の内膜症間質細胞を対象とした。TNFαとE2の添加は、NF-κBの活性化とIL-8遺伝子ならびに蛋白発現を増強した。プロゲステロン、ダナゾールおよびジェノゲストの添加は、TNFαとE2によって誘導されるNF-κBの活性化とIL-8発現を減弱した。TNFαとE2の添加はBrdUの取り組みを促進した。以上の成績により、プロゲステロンとその誘導体であるダナゾールとジェノゲストは、エストロゲンのIL-8産生促進作用に拮抗することで子宮内膜症の増殖抑制に関与することが示唆された。つづいて、子宮内膜症に対するGnRHアンタゴニスト、酢酸セトロレリックスの臨床試験を行った。子宮内膜症患者では血中IL-6濃度が高く、GnRHアンタゴニスト療法により有意に低下する。GnRHアンタゴニスト療法と子宮内膜症患者の血中IL-6およびIL-8濃度について検討した。セトロレリックス投与後、疼痛スコアおよび臨床所見スコアは低下し、初回投与時から24週後まで持続した。血中IL-6は、セトロレリックス投与後は有意に低下し、その後は投与前のレベルに復した。血中IL-8も低下傾向を示した。以上の成績より、GnRHアンタゴニストは子宮内膜症患者の症状と臨床所見を改善し、血中IL-6濃度を低下させることが明らかとなり、本薬物療法の有効性が示唆された。子宮内膜症患者腹水中にはTNFαとIL-8が高濃度に存在すること、TNFαは転写因子NF-κBを介して内膜症間質細胞からのIL-8産生を誘導し、IL-8は内膜症間質細胞の増殖を促進することを明らかにしてきた。また、エストロゲンはTNFαによるIL-8産生誘導を促進したことから、本症におけるエストロゲンの増殖・進展機序の一つとして、IL-8産生に対する促進効果が挙げられた。したがって本年度は、エストロゲン作用に拮抗する内膜症治療薬、プロゲステロンとダナゾールおよびジェノゲストのIL-8産生と細胞増殖に及ぼす影響について検討した。患者の同意のもと、手術時に採取した卵巣チョコレート嚢胞壁より分離培養した内膜症間質細胞を対象とした。TNFα(0.1ng/ml)とE2(10<-7>M)存在下に、プロゲステロン(10^<-6>>M)、ダナゾール(10^<-6>M)またはジェノゲスト(10^<-7>M)を添加した後、培養上清中のIL-8濃度をELISAで測定した。IL-8遺伝子発現をNorthernblot法で、NF-κBの活性化をEMSAにて検索した。内膜症間質細胞の増殖能はBrdU assayで検討した。

プロゲステロン、ダナゾールおよびジェノゲストの添加は、TNFαとE2によって誘導されるNF-κBの活性化とIL-8遺伝子ならびに蛋白発現を減弱した。TNFαとE2の添加はBrdUの取り込みを促進したが、プロゲステロン、ダナゾールおよびジェノゲストによる細胞増殖への影響は観察されなかった。以上の成績より、プロゲステロンおよびプロゲステロン誘導体であるダナゾールとジェノゲストは、エストロゲンのIL-8産生促進作用に拮抗することで子宮内膜症の増殖抑制に関与する可能性が示唆された。子宮内膜症に対するGnRHアンタゴニスト、酢酸セトロレリックスの臨床試験が鳥取大学医学部倫理委員会の承認を得て行われた。セトロレリックス投与症例は25-46歳の6名であり、3mg/週の皮下投与を12週間行ったのち、内膜症に対する腹腔鏡手術が施行された。月経困難症の評価はAnderschの方法に従い、血中CA-125,E2,IL-6およびIL-8濃度はELISAで測定した。酢酸セトロレリックスは、ドイツZentaris社より提供を受けた。酢酸リュープロレリンなどのGnRHアゴニスト治療とは異なり、セトロレリックス投与期間中も6例すべてにおいて月経の発来があり、血中E2レベルの低下も著明ではなかった。しかしながら、月経困難症を訴えなかった1例を除く全例において、月経痛スコアの改善を認めた。子宮内膜症の血清マーカーであるCA-125濃度は、カットオフ値の35U/mlを超えた高値症例の4例においては、セトロレリックス投与後に低下した。教室では以前に、GnRHアゴニスト治療は内膜症細胞のサイトカイン産生を抑制して、本症の増殖・進展を抑制する可能性を報告している。難治性の深部内膜症病変であるRecto-vaginal endometriosisの1例を除き、血中IL-6とIL-8濃度が高値であった3例では、セトロレリックス投与後にサイトカインレベルは有意に低下した。酢酸セトロレリックスの子宮内膜症に対する第II相試験が欧州で進行中である。少人数を対象とした当科の臨床試験ではあるが、以上の成績より、GnRHアゴニストとは異なった、GnRHアンタゴニストの本症治療の可能性が示された。平成19年度については、GnRHアンタゴニスト療法と子宮内膜症患者の血中IL-6およびIL-8濃度についての臨床的検討を行った。子宮内膜症患者では血中IL-6濃度が高く、GnRHアゴニスト療法により有意に低下することを報告した。本研究では、GnRHアンタゴニスト療法が子宮内膜症患者の血中サイトカイン濃度に及ぼす影響を検討した。欧州で行われた子宮内膜症に対するGnRHアンタゴニストの臨床試験の際に採取された血清を用いた。子宮内膜症患者20症例に対して、徐放性セトロレリックス60mg(ドイツZentaris社)が4週間隔で2回投与された。初回投与時から24週間にわたり4週ごとに臨床所見と症状の判定および採血が行われた。臨床症状と所見は疼痛スコアおよび臨床所見スコアを用いて評価した。血中のIL-6,IL-8およびCRP濃度をELISAにより測定し、CRP高値例を除いた15症例に関して検討した。セトロレリックス2回投与後、疼痛スコアは平均2.2が0.4,臨床所見スコアは1.6が1.1に低下し、24週後まで持続した。血中IL-6は投与前1.40±0.65pg/mlであり、セトロレリックス投与後0.9±0.4pg/mlに有意に低下し、その後は投与前のレベルに復した。
腫瘍低酸素を標的とした生物学的および物理工学的新規放射線治療戦略

固形腫瘍に局在する低酸素分画の多寡は、放射線治療効果や生命予後の不良と強く相関する。腫瘍低酸素を克服する革新的放射線治療戦略を確立する目的で、(1)肺がん同所移植腫瘍モデル等を対象とした低酸素領域の局在と動態の解明、(2)低酸素指向性蛋白質製剤の創出とトランスレーショナルリサーチの推進、(3)当該蛋白質製剤と放射線の併用療法の最適化、(4)強度変調放射線治療技術による不均一に分布する腫瘍内低酸素への線量増加プランの実現性の検証、(5)標的の動きに対処する治療計画法の開発、及び線量検証用の動体ファントムシステムの開発を行った。固形腫瘍内には、血管の不完全な構造と不規則な分布およびがん細胞の無秩序な増殖に起因する低酸素領域が存在する。その領域のがん細胞は、放射線感受性が著しく低下するため、癌の放射線治療成績不良の一因とされている。また近年、低酸素環境で特異的に発現が誘導される遺伝子の機能が、腫瘍増殖、血管新生、転移といった腫瘍全体の悪性化を促進することが報告されている。事実、子宮頸癌、頭頚部癌等の腫瘍内酸素分圧測定を施行した国内外の臨床研究において、低酸素分画の多寡と治療効果や生命予後との間に強い相関が報告されている。一方、治療抵抗性を示す低酸素は正常組織には存在しないため、翻って考えれば、腫瘍特異的な治療標的と成り得る。我々は、独自のアプローチにより低酸素を標的とする新規治療法として、低酸素刺激により遺伝子発現が誘導されるベクターシステムの開発、および酸素依存性の蛋白分解経路を応用した低酸素指向性融合タンパク質の開発を行ってきており、動物実験レベルにおいて放射線治療効果の増強が示されつつある。昨年までに、低酸素領域で発現する蛍光タンパク質やルシフェラーゼによる化学発光を利用したリアルタイムイメージングにより、標的である低酸素がん細胞を可視化する系を構築できたことを報告した。本年度は、このリアルタイムイメージング系と低酸素指向性融合タンパク質を用いることにより、固形腫瘍内における標的を如何に最小限に抑え、放射線治療効果を改善することができるかを検討した。その結果、放射線照射前に低酸素領域を押さえることに加えて、放射線照射後に活性化される低酸素誘導性転写因子HIF-1の活性を押さえる事が、放射線の抗腫瘍効果を相乗的に高めることが分かった。また、物理工学的アプローチでは、前立腺癌手術例のステップセクションの解析による線量集中プラン作成用のCT画像モデルの構築と二次元線量分布測定システムの精度検証を実施した。1)がん治療のためのモデルマウスの構築とイメージング昨年度までに、トランスレーショナル・リサーチの一環として、マウスの同所移植癌モデルを用いて、より臨床に近い腫瘍モデルを構築し、放射線や抗がん剤の治療効果を評価している。また、同一マウスでの、がんの進行や治療効果を非侵襲的にモニタリングするために、化学発光イメージングを用いて、低酸素領域を観察する系も確立している。平成18年度は、すい臓がん同所移植モデルを構築し、すい臓がん内の低酸素がん細胞をリアルタイムでモニターし、すい臓がんの腹膜播種は低酸素がん細胞により進行することを示した。2)低酸素を特異的標的とする治療と放射線治療との併用低酸素指向性タンパク質製剤TOP3と放射線の併用により、腫瘍の再増殖が有意に抑制されること、その再増殖抑制機構が、放射線照射後の腫瘍内血管再構築をTOP3が阻害していることを明らかにした。また、TOP3のTat-PTDよりも約5倍膜透過性が上昇したPTDを用いることにより、デリバリー効率を上げることができた。他のドメインも最適化のための改変を行い、抗腫瘍効果・標的特異性を改善したPOP33を構築した。これを用いることにより、上記すい臓がん同所移植モデルにおいて、顕著な抗がん効果がみられた。3)物理工学的アプローチによる腫瘍低酸素領域に対する線量集中法の確立従来機の10mm厚と新規導入装置の5mm厚のマルチリーフコリメータが、前立腺癌に対するIMRT治療計画結果に与える影響を比較検討し、5mm厚のマルチリーフコリメータがターゲット線量を犠牲にすることなく直腸線量低減に有用であることを明らかにした。また、2D配列検出器のDMLC線量特性を検証し、本測定装置がDMLCの検証に使用可能であることを明らかにした。さらに、二次元線量測定から三次元線量分布に変換する基礎手法を考案しその問題点を明らかにした。固形腫瘍内に常在する低酸素環境下では、放射線感受性が著しく低下する。また近年、低酸素依存的転写因子HIF-1により誘導される遺伝子の機能により、腫瘍増殖、血管新生、転移を促進することが報告されている。一方、治療抵抗性を示す低酸素は通常、正常組織には存在しないため腫瘍特異的な治療標的と成り得る。

我々は、独自に構築した材料や技術を駆使して、分子生物学的および物理工学的アプローチによる低酸素を標的とする治療法の開発を目的としている。昨年度までに、マウスの同所移植癌モデルを用いて、より臨床に近い腫瘍モデルを構築し、光イメージングの手法を用いてリアルタイムイメージングにより、放射線や抗がん剤の治療効果を評価している。平成19年度は、これまでの研究を更に推進するとともに手法の改良を行った。1)分子生物学的アプローチ低酸素指向性タンパク質製剤を用いたアプローチでは、昨年度までに、TOP3や改良型POP33による抗がん効果を検討した。その結果、POP33単独使用で、がんの増殖、転移や浸潤を有意に抑制することを示してきた。また、TOP3と放射線療法との併用により、腫瘍の再増殖が有意に抑制されること、その再増殖抑制機構が、放射線照射後の腫瘍内血管再構築をTOP3が阻害していることを明らかにした。また低酸素をモニターするレポーターベクターの改良を行い、よりリアルタイムで腫瘍内低酸素状態(HIF-1活性)をモニターできるようになった。2)物理工学的アプローチによる腫瘍低酸素領域に対する線量集中法の確立動体ファントムシステムを開発しその精度検証を行い、人体に起こりうる動きをほぼ正確に再現可能であることを確認した。また、治療計画におけるシステマティックエラーが実照射線量に与える方法の大きさをコンピュータシミュレーションで評価する方法を考案した。さらに三次元線量検証システム開発については、基本特性と分解能等の評価を終了した。これまでの成果から、「放射線照射後のHIF-1活性を有する細胞(環境)を除去することで、放射線治療効果を有意に上げること」がわかった。平成20年度は、1)この知見を臨床応用し、放射線治療効果を高めるための研究に発展させるとともに、2)低酸素指向的融合タンパク質の臨床応用に向けて、基礎的治療実験と問題点を明確にしてきた。更に、3)物理工学的アプローチによる腫瘍低酸素領域に対する線量集中法の確立により、より臨床に応用可能な条件の検討を行った。1)平成20年度までに、構築した腫瘍内低酸素領域を、生体光イメージング法を用いて放射線照射と再酸素化現象を詳細に調べると伴に、治療抵抗性・放射性抵抗性のメカニズムを解明する研究を行った。また、すい臓がんの同所移植モデルでも、低酸素領域を可視化することで、HIF-1活性と治療抵抗性・悪性化への関わりを、光イメージングを用いて解析した。更に、このモデルを用いて低酸素指向性融合タンパク質ににる治療効果を確認する事ができ、今後放射線との併用効果を検証する2)低酸素指向的融合タンパク質の臨床応用については、製剤化の問題(良質の融合タンパク質の大量生産、抗原性試験、標的特異性)を解決していく必要があったため、まず、融合タンパク質の大量培養を業者に依頼し、十分効果を維持した融合タンパク質を精製できる事が分かった。この結果は、今後融合タンパク質を臨床用に最適化し、トランスレーショナルリサーチに発展させる上での条件がひとつ整った事を示しており、今後の研究の方向性をきめる成果といえる。
桃山文化における南蛮人燭台-物質資料を用いたグローバルヒストリー教材の開発

本研究課題は、南蛮人燭台を対象として、桃山文化における「南蛮」の影響を研究し、16世紀後半17世紀初頭の世界について、「日本」を起点にグローバルな視点から理解を深めるための中高生向けの教材・教案を開発することを目的とした。南蛮人燭台は、主に織部焼で焼かれた燭台形の陶磁器である。実際の使用コンテクストは不明確であるが、「南蛮人」の姿を模し、頭に蝋燭を立てるようになっている。しかし、表現された顔・姿には多様性があり、いわゆる「黒人」や東南アジア系の人物と思われる表現がされたものも少なくない。つまり、南蛮人燭台は、当時の日本社会における「南蛮」認識を示す格好の資料であり、かつヨーロッパからアフリカ、東南アジアを経て日本へとやってきた「世界の一体化」の波を如実に示す資料ともなり得るものである。そこで、本研究では、先行研究を検証するとともに、展覧会図録・発掘報告書などから資料を集成する一方、それらを所蔵する各地の美術館・博物館を訪れて実物を確認し、併せてキリスト教をはじめとする当時渡来した南蛮文化や、南蛮人燭台が製作された織部焼の生産体制について調査した。具体的には、2018年1月に南蛮人燭台を所蔵する天草キリシタン館などを訪れ、同年2月には土岐市美濃陶磁歴史館・織部の里公園、多治見市美濃焼ミュージアムなどで南蛮人燭台破片を含む織部焼の資料を確認し、またマスプロ美術館にて南蛮人燭台を実見した。さらに3月には茨木市立キリシタン遺物史料館にて南蛮文化資料を調査後、古田織部美術館で南蛮人燭台を含む織部焼資料を実見した。一連の調査・研究によって、とくに南蛮人燭台の図像表現について新たな知見を得ることができた。そうした知見を元に、購入した南蛮人燭台を用いて、中学2年生を対象として授業を実践した。これらの成果は学会発表及び論文の形で公表すべく、準備中である。
ショウジョウバエ気管形成における細胞仮足の機能および脱分化の分子機構の解析

気管前駆細胞の細胞仮足形成、細胞移動、脱分化に関わる新規遺伝子を探索するために、組織特異的RNAi法によるスクリーニングを開始した。RNAiとは任意の遺伝子のmRNAとそれに相補的な配列を持つRNAとの二重鎖RNA(dsRNA)によって標的となるmRNAが破壊される現象であり、これを応用して任意の遺伝子の機能を簡便に調べることができる。我々は特定の組織において任意の遺伝子の機能を阻害するために、RNAiとGal4/UAS系を組み合わせた方法を用いた。Gal4は酵母由来の転写因子で、標的となるUAS配列に結合し、その下流の遺伝子の転写を活性化する。UASの下流に、標的となる遺伝子の配列とそれに相補的な配列をつなげたInverted Repeatを持つハエ(UAS-IR系統)を用意し、これを組織特異的にGal4を発現するハエを交配すると、Gal4を発現する組織において任意の遺伝子に対するdsRNAが合成され、標的となる遺伝子の機能が阻害される。様々な遺伝子に対するUAS-IR系統のハエを国立遺伝学研究所の上田龍博士から頂き、気管系特異的にGal4を発現するbtl-Gal4系統のハエと交配することにより、気管系において様々な遺伝子の機能を阻害する。気管系の細胞はGFPによってラベルされているので、蛍光顕微鏡下において気管前駆細胞の形成異常を迅速に観察できる。気管形成に関わる既知の因子に対するUAS-IRの効果を調べたところ、期待通り気管前駆細胞の形成が著しく阻害された。現在までに約500のUAS-IR系統についてスクリーニングし、気管前駆細胞の減少、過剰形成、細胞遊離、細胞移動異常、形態異常など様々な表現型が観察された。またそれらのUAS-IR系統の標的遺伝子は転写因子、細胞骨格系、キナーゼ、シグナル伝達因子、クロマチンリモデリング因子などの興味深い因子をコードしていた。気管前駆細胞の系におけるfilopodiaの機能を解析するために、Gal4/UAS系を用いて気管系特異的にcdc42のドミナントネガティブ型を発現させたところ、気管前駆細胞の移動に異常が見られた。しかしながらこの実験においては細胞体の形状にも異常が見られたため、filopodiaに特異的な効果であると結論することはできない。ezrinのドミナントネガティブ型(Nature(2003)426:555-)のように、filopodia形成により特異的な遺伝子を用いるべきであると考えられる。細胞体におけるMAPキナーゼの活性化を生体内で検出するためにYanとGFPの融合遺伝子を発現させるベクターを構築し、遺伝子組み換えバエを作成した。これを気管系特異的に発現させたところ、GFPのシグナルは内在性のYanとは全く異なる局在を示した。また、膜結合型FGFのベクターおよび遺伝子組み換えバエを作成したが、FGFがうまく膜にトラップされなかった。一方で、気管系の一部の細胞でのみGal4を発現させるベクターおよび気管系の一部の細胞でのみFGF受容体遺伝子をノックアウトするベクターを構築し、遺伝子組み換えバエを作成したが、これらは期待通りの働きを示した。これらの遺伝学的な道具を用いることにより、FGFシグナルおよびfilopodia形成を阻害された気管前駆細胞がどのような挙動を示すか、生体内で観察することができる。実際、共焦点レーザー顕微鏡を用いて気管前駆細胞の一部をランダムにGFPでラベルし、その細胞体およびfilopodiaの挙動を数時間にわたってtime lapse撮影できることがわかった。
土壌内における毒性有機化合物の挙動測定と運命予測のための新しい手法

本研究の目的は,土壌内における毒性有機化合物の運命予測を行うことにあり,次の3つの項目について研究を進めてきた.(1)土壌-水相における化学物質の吸着,移動と運命予測,(2)土壌内気相における化学物質の吸着,移動と運命予測,(3)土壌-水相と土壌内気相における化学物質の移動予測モデルの構築,それぞれの項目について得られた結果を以下に示す.(1)2種類の農薬(シマジンとアシュラム)の土壌への吸着・脱離について調べ,コロイド粒径のフラクションの農薬吸着量が最も多く,また脱離量が最も少ないこと,吸着・脱離のヒステリシスが大きいため,土壌浄化・修復の際に土壌内に残留する可能性が高いことなどが明らかになった.また,溶存化学物質の土壌内移動特性(遅延)をフロー法による簡便に測定することのできるHPLC-マイクロカラム法を提案し,バッチ,フロー両実験から得た遅延係数を比較した.(2)揮発性有機化合物(トリクロロエタン,トルエン,ベンゼン)や揮発性農薬(ダイアジノン)について,土壌への気体吸着が,土壌内湿度や水分量,表面積,土壌特性によって大きく影響を受けることを明らかにした.また,気体の土壌内移動特性(遅延)を簡便に測定できるGC-マイクロカラム法を提案し,それを適用して,土壌ガス吸引法における浄化時間の予測を行い,通気性とガスの拡散性が浄化時間に重要な影響を与えることを示した.(3)不撹乱土壌における通気性の予測に関して,土壌の間隙径を考慮した予測モデルを提案し,また不撹乱土壌における飽和,不飽和透水係数の予測に関して,土壌水分量と間隙径分布を考慮した新しいモデルを開発した.さらに,土壌内の気体拡散係数の予測に関して,通気性,間隙径分布,マクロポロシティ(大きな間隙の割合)をパラメタとした実用的なモデルを提案した.本研究の目的は,土壌内における毒性有機化合物の運命予測を行うことにあり,次の3つの項目について研究を進めてきた.(1)土壌-水相における化学物質の吸着,移動と運命予測,(2)土壌内気相における化学物質の吸着,移動と運命予測,(3)土壌-水相と土壌内気相における化学物質の移動予測モデルの構築,それぞれの項目について得られた結果を以下に示す.(1)2種類の農薬(シマジンとアシュラム)の土壌への吸着・脱離について調べ,コロイド粒径のフラクションの農薬吸着量が最も多く,また脱離量が最も少ないこと,吸着・脱離のヒステリシスが大きいため,土壌浄化・修復の際に土壌内に残留する可能性が高いことなどが明らかになった.また,溶存化学物質の土壌内移動特性(遅延)をフロー法による簡便に測定することのできるHPLC-マイクロカラム法を提案し,バッチ,フロー両実験から得た遅延係数を比較した.(2)揮発性有機化合物(トリクロロエタン,トルエン,ベンゼン)や揮発性農薬(ダイアジノン)について,土壌への気体吸着が,土壌内湿度や水分量,表面積,土壌特性によって大きく影響を受けることを明らかにした.また,気体の土壌内移動特性(遅延)を簡便に測定できるGC-マイクロカラム法を提案し,それを適用して,土壌ガス吸引法における浄化時間の予測を行い,通気性とガスの拡散性が浄化時間に重要な影響を与えることを示した.(3)不撹乱土壌における通気性の予測に関して,土壌の間隙径を考慮した予測モデルを提案し,また不撹乱土壌における飽和,不飽和透水係数の予測に関して,土壌水分量と間隙径分布を考慮した新しいモデルを開発した.さらに,土壌内の気体拡散係数の予測に関して,通気性,間隙径分布,マクロポロシティ(大きな間隙の割合)をパラメタとした実用的なモデルを提案した.2種類の農薬(シマジンとアシュラム)の土壌への吸着・脱離について調べ,土壌粒径別フラクション(9種類)においてコロイド粒径のフラクションの農薬吸着量が最も多く,また脱離量が最も少ないこと,農薬の吸着量は初期吸着量に依存することから,以前に農薬によって汚染された経歴のある土壌においては,地下水を汚染する可能性が高いことなどがわかった.さらに,バッチ,フローの両実験から得られた遅延係数は大きな相違はなく,農薬の挙動解析にはいずれのパラメータを用いてもよいことが明らかとなった.また,薬のダイアジノンのYololoamへの気体吸着と脱離について,乾燥土への吸着はBET吸着等温線に従うこと,脱離は土壌の水分量に強く影響を受けることが明らかとなった。脱離係数は水分が11%から3%に減少すると2桁増加し,11%以上では水分の増加とともにわずかに増加する.土壌内に,土壌ガス抽出法に相当する速い流れのある場合の揮発性有機化合物(トリクロロエタン、トルエン)の移動を,土壌マイクロカラム法で測定し,遅延係数は土壌水分の増加とともに指数関数的に減少して最小値をとり,その後は直線的に漸増してほぼ一定の値となること,この最小値は土壌の有機炭素量と高い相関を示すことなどが明らかとなった.また,低水分量範囲の遅延係数と,水分量との関係を簡単なモデルで記述することができた.土壌内における汚染物質の運命予測のための新しいモデルを提案した.このモデルは土壌の間隔分布と土壌構造を考慮したもので,実際の土壌環境をより良く記述でき,土壌内の汚染物質の挙動予測や,汚染土壌の修復対策の最適化にも有効である.本研究の目的は,土壌内における毒性有機化合物の運命予測を行うことにあり,次の3つの項目について研究を進めてきた.

(1)土壌-水相における化学物質の吸着,移動と運命予測,(2)土壌内気相における化学物質の吸着,移動と運命予測,(3)土壌-水相と土壌内気相における化学物質の移動予測モデルの構築.それぞれの項目について得られた結果を以下に示す.(1)2種類の農薬(シマジンとアシュラム)の土壌への吸着・脱離について調べ,コロイド粒径のフラクションの農薬吸着量が最も多く,また脱離量が最も少ないこと,吸着・脱離のヒステリシスが大きいため,土壌浄化・修復の際に土壌内に残留する可能性が高いことなどが明らかになった.また,溶存化学物質の土壌内移動特性(遅延)をフロー法により簡便に測定することのできるHPLC-マイクロカラム法を提案し,バッチ,フロー両実験から得た遅延係数を比較した.(2)揮発性有機化合物(トリクロロエタン,トルエン,ベンゼン)や揮発性農薬(ダイアジノン)について,土壌への気体吸着が,土壌内湿度や水分量,表面積,土壌特性によって大きく影響を受けることを明らかにした.また,気体の土壌内移動特性(遅延)を簡便に測定できるGC-マイクロカラム法を提案し,それを適用して,土壌ガス吸引法における浄化時間の予測を行い,通気性とガスの拡散性が浄化時間に重要な影響を与えることを示した.(3)不撹乱土壌における通気性の予測に関して,土壌の間隙径を考慮した予測モデルを提案し,また不撹乱土壌における飽和,不飽和透水係数の予測に関して,土壌水分量と間隙径分布を考慮した新しいモデルを開発した.さらに,土壊内の気体拡散係数の予測に関して,通気性,間隙径分布,マクロポロシティ(大きな間隙の割合)をパラメタとした実用的なモデルを提案した.
海洋微生物に由来する大気微粒子ゲル状有機物に含まれるペプチド検出の試み

アミノ酸のシリル化(誘導体化)及びガスクロマトグラフ/質量分析法を用い、海洋大気有機エアロゾルに含まれる遊離態アミノ酸およびペプチドを含む結合態アミノ酸など、アミノ酸含有有機物を高感度で検出する新たな分析手法を確立した。この分析手法を海洋大気エアロゾル試料に適用し、遊離態及び結合態として存在する各々16種のアミノ酸の濃度定量に成功した。海洋表層水起源を示すエアロゾル試料において、グリシンが支配的なアミノ酸であり、結合態アミノ酸の質量濃度は遊離態アミノ酸の質量濃度より約4-5倍高いことなどが明らかになった。本研究では、海洋表層微生物に由来する大気有機エアロゾルの生成機構解明に向けて、海洋大気エアロゾルに含まれるペプチドを主とする含アミノ酸有機物の検出を目的としている。平成25年度は、アミノ酸標準物質の濃縮と誘導体化の作業過程における不純物・干渉成分の寄与(ブランク値のレベル)を調べた。誘導体化試薬としてN-(t-butyldimethylsilyl)-N-メチルトリフルオロアセトアミド(MTBSTFA)を用いて含アミノ酸有機化合物の標準物のアミノ基とカルボキシル基をシリル化(誘導体化)し、純窒素で乾燥後、MTBSTFAとジメチルホルムアミドを混合させた後、70度で約30分間加熱後、試料をGCに導入する誘導体化の手法を確立した。その結果、試料の溶媒として通常用いる超純水では、ブランク値が高くなる(数十数百ng/ml)ことがわかった。そこで、溶媒としてより純度の高いChromasolvグレードの超純水を複数回蒸留して用い、同様の検証を行った結果、ブランク値が1桁低減することが分かった。また、実大気サンプル中の無機成分の干渉を除くため、文献を参考に超純水とイソプロパノールを1:1の割合で混合させると、アミノ酸の検出効率が2倍以上改善なすることが明らかになった。さらに海洋微生物の含アミノ酸有機物への寄与を有機炭素ベースで推定するため、エアロゾルの起源情報を含む水溶性有機炭素の安定炭素同位体についても、測定法の精度検証を行った。濃縮過程等の検証の結果、海洋大気エアロゾルのような低有機炭素濃度でも十分な感度で測定可能な条件を見出した。分析過程において使用する溶媒や化学物質の検討、濃縮法の改善による干渉成分の低減により、測定精度を高めることができた。海洋大気エアロゾル中の含窒素有機物の組成解析に向けた各分析手法が確立されつつある。本研究では、海洋表層微生物に由来する大気有機エアロゾルの生成機構解明に向けて、海洋大気エアロゾルに含まれるペプチドを主とする含アミノ酸有機物の検出を目的とした。平成25年度に行った分析手法の検討結果を踏まえ、平成26年度はN-(t-butyldimethylsilyl)-N-メチルトリフルオロアセトアミド(MTBSTFA)によるアミノ酸有機化合物のシリル化(誘導体化)及びGC-MSを用いた遊離態及び結合態アミノ酸濃度の定量手法を確立し、分析精度を高めた。この際、アミノ酸成分の検出感度とクロマトグラムでの分離度、回収率・検出の再現性、ブランク値の検討から最適な分析条件を決定した。この分析手法を海洋大気エアロゾル試料(亜寒帯西部北太平洋、亜熱帯東部太平洋で取得)に適用したところ、遊離態及び結合態として存在する各々16種のアミノ酸の濃度定量に成功した。大気エアロゾル中のアミノ酸への海洋微生物の寄与を調べるために、上述の海洋大気試料を用いてエアロゾルの起源情報を含む安定炭素同位体比(δ13C)を測定した。ここでは試料を塩酸処理・乾燥後、有機炭素を純水抽出・濃縮し、元素分析/安定炭素同位体質量分析計を用いて水溶性有機炭素(WSOC)のδ13Cを測定した。海洋大気エアロゾルにおけるWSOCのδ13Cが-22‰から-18‰の範囲(海洋表層水起源)を示すエアロゾル試料において、グリシンが支配的なアミノ酸であることが明らかになった。さらに、ペプチドを含む結合態アミノ酸の質量濃度は遊離態アミノ酸の質量濃度より約4-5倍高いことなどが明らかになった。本研究で行ったエアロゾル中のアミノ酸の検出・化学特性の理解を通し、今後は海洋微生物が駆動する海洋大気有機エアロゾルの動態解明に繋がることが期待される。大気化学海洋大気エアロゾルに存在する含窒素有機物組成及び酸素同位体測定に関して測定手法と精度を検証・改善した。海洋大気エアロゾル中のようなアミノ酸が微量(数百pg/m3前後のオーダー)な条件についても、十分な精度で分析する手法が確立されつつあり、当初の研究計画について概ね達成されている。結合態アミノ酸の加水分解条件の詳細な検討と遊離体アミノ酸の定量に向けた分析の各プロセス(誘導体化効率、回収率、再現性)における検証実験を詳細に行い、実大気サンプルの分析を十分な精度で行えるよう研究を推進する。また、HPLCを用いた従来の分析法による結果との比較も視野に入れる。化学分析に必要な消耗品が当初の想定より低い金額で購入できたため、主に物品費を中心として次年度使用額が生じた。
深部地層中における超微細空隙内での超ウラン元素の地球化学と熱力学

核燃科再処理や放射性廃棄物処理処分の分野においてランタニド・アクチニド元素のスペシエーションを明らかにすることはこれらの化学挙動を把握する上で重要な研究課題である。しかしながら、水溶液中に存在するイオンや微粒子状物質を明確に識別し、その化学形を変えることなく分析することが難しいためにランタニド・アクチニド元素のスぺシエーション決定は困難であった。レーザーブレイクダウン分光法には、ブレイクダウン現象が対象化学種の粒径に依存して起こるために固体<液体<気体の順に大きなエネルギー閾値を持つという特色があり、水溶液中に存在する微粒子に関して高感度であることが報告されている。このような特性を有するレーザーブレイクダウン分光法はランタニドおよびアクチニド元素のスペシエーションの決定に有効であると考えられる。そこで本研究ではレーザーブレイクダウン分光法を用い、ランタニドおよびアクチニド元素のスペシエーションを決定することを目的とし、ランタニドの一種であるEuについて以下の検討を行った。(1)レーザーブレイクダウン分光法による水溶液中のEuイオンおよびEu_2O_3粒子の定量性。(2)レーザーブレイクダウン分光法のランタニドスぺシエーションへの適用可能性。その詰果、Euイオン、Eu_2O_3粒子についでEuのプラズマ発光が確認され、その強度は濃度に対して良好な線形性を示すことが確認された。また、Eu水溶液のpHを変化させ、それぞれ発光強度を測定したところ、pHの上昇とともに発光強度の上昇が観測された。この結果は、Euの沈殿生成あるいは加水分解の挙動に対応するものと考えられた。さらに、TiO_2粒子とEuイオンを共存させた水溶液からはTiO_2粒子に吸着したEuイオンの発光が検出された。以上の結果は、レーザーブレイクダウン分光法の定量性を示し、ランタニドスペシエーションへの適用可能性を示唆するものである。これより、レーザーブレイクダウン分光法はランタニドのスペシエーション決定において有効であることが確認された。高レベル放射性廃棄物の地層処分安全評価をおこなう上で、深部地下環境条件における吸着、錯体形成、コロイド形成、沈殿、鉱物化などの放射性核種の地球化学的挙動を解明することは不可欠である。とりわけ、放射性核種の中でもアクチニド元素と地下水コロイドとの相互作用に基づくアクチニド疑似コロイド形成メカニズムを解明することが重要課題と認識されている。これまでおこなわれてきた疑似コロイド形成に関する研究の大部分は、実地下水中の地下水コロイドをサンプリングし、そのコロイドに対するアクチニド元素の吸着量を測定することでおこなわれてきており、それを説明するために表面錯対モデルやイオン交換モデルが提唱されている。しかし、実際のコロイド表面での反応や結合状態を明らかにした研究はない。本研究では、表面あるいは微細空隙内における結合状態を測定するためにレーザラマン分光分析法を適用して、コロイド粒子表面(コロイド粒子表面は、単純な滑らかな平板ではなく、多くの微細空隙や欠陥その他理想的な状態とは異なった不均質な状態になっている)におけるウラン(VI)の吸着状態を明らかにした。対象としたコロイド粒子は、比較的安定で単分散溶液を作成しやすい金コロイドと銀コロイドとした。その結果、ウランが金コロイド表面に結合する場合には、ウランが加水分解生成物であっても炭酸錯対であっても、ともにウラニルイオンとして吸着しているのに対して、銀コロイドに吸着する場合には、それぞれ液相中の構造を保ったまま吸着していることが示唆された。

この結果は、これまでの結合を無視したモデル化研究では説明できない現象である。また、吸着反応に関する熱力学的な考察も加えた。高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価を行う場合には、特に深部地下環境中における超ウラン元素の化学的挙動の解明とその定量化が不可欠である。深部地下環境中においては、地下水中の溶存酸素量が少なく、還元性雰囲気が達成されていると考えられている。そのような条件下で例えばFe(II)が豊富な鉱物表面に酸化還元反応に敏感なNpやPuが接触した場合、鉱物と地下水との固液界面において酸化還元反応が起こり、超ウラン元素の化学的挙動が予測と異なることが予想される。本年度の研究においては、岩石表面に選択的に蓄積すると考えられている二酸化マンガンと、超ウラン元素の模擬物質となる3価のセリウムを用い、二酸化マンガンと水溶液との固液界面における酸化還元反応の可能性ならびにそのメカニズムについて検討した。セリウムの吸着に及ぼす液相のpH依存性を検討した結果、pH=2付近から有意な吸着が起こることが確認された。これは、セリウムの酸化還元反応が起こらないゲ-サイトやアルミナへの吸着がpH=5付近から起こり始めることと顕著な違いとして観測される。セリウムは3価では蛍光を発するが、4価では発しないことを利用して、液相中に残存するセリウムならびに固相に吸着したセリウムの蛍光を測定した結果、二酸化マンガン系では4価、ゲ-サイトやアルミナ系では3価として存在することが確認された。固体としての二酸化マンガンを含まない液相反応では、マンガンによってセリウムが酸化されることはない。従って、本反応は固液界面に特有な反応であり、なんらかの触媒反応の可能性もある。二酸化マンガン系で脱着実験を行った結果、セリウムはイオンとしてではなく、二酸化マンガン粒子に結合した状態で液相に脱離することが確認され、通常の可逆吸着反応とは異なった特性を示すことがわかった。平成9年度までの成果より、超微細構造条件下における超ウラン元素の吸着挙動に関する知見を得てきた。平成10年度は、超ウラン元素の模擬核種としてのランタニド元素を用い、深部地下環境中における超ウラン元素の地球化学と熱力学に重大な影響を及ぼすコロイド粒子形成について、レーザブレイクダウン法を適用して検討を行った。本研究では、Eu(ユーロピウム)の加水分解反応の進展にともない形成される真性コロイドに注目し、Euコロイド粒子をEu溶存イオンと分光的に分別するための最適条件、すなわちパルス強度、Eu濃度、Eu粒径、pH、分光器に導入する際のスリット幅、試料を入れるためのセルについて検討を加え、Eu溶存イオンと定量的に区別するための条件を見出した。さらには、pHを弱酸性領域から中性領域に変化させることで、Eu真性コロイド形成の前段階としての加水分解生成物(EuOH^<2+>、Eu(OH)_2^+)がどのように形成されるかについても、同じランタニドのSmの熱力学データから推定されるスペシエーションとの比較を通して検討し、定性的に良い一致をみた。