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赤外振動スペクトルと量子化学計算による核酸塩基高次構造の決定

新規レーザー脱離法を開発することにより、核酸塩基対や塩基に糖の結合したヌクレオシド、及びこれらの水和物を中性状態で気相孤立化し、その微細構造を紫外及び赤外振動分光法と量子化学計算を駆使して決定することを行った。更に、塩基に糖-リン酸基バックボーンの結合したヌクレオチドを化学修飾することにより、レーザー脱離法により非破壊的に気化し、その高次構造を決定することに成功した。本研究の目的は、核酸塩基の水和構造を分子レベルで解明するために、これまで独自に開発を行ってきたレーザー脱離法-超音速ジェット法を用いて核酸塩基水和クラスターを生成し、その微細水和構造を決定することである。「交付申請書」に記載したとおり、本助成により新たに波長可変赤外OPOレーザーを導入した結果、これまでの念願であった水和クラスターの赤外振動分光を行うことが可能となった。そこで、グアニンヌクレオシドであるグアノシンと2^<'->デオキシグアノシンの1、2水和物の赤外振動スペクトルを赤外-紫外レーザー2重共鳴法を用いて測定した。その結果、グアノシン2水和物で、糖の2'OH基を含む特異的な水素結合ネットワークが存在することが明らかとなった。更に、「研究実施計画」に記したように、糖をメチル基で置換した9-メチルグアニンの水和構造との比較を行い、糖への水和構造が存在することを直接的に示すことができた。このことは、糖の2<^'>-OH基が水和に重要な役割を果たすことを初めて示したもので、リボース基を持つRNAがデオキシリボース基を持つDNAに比べて構造的に硬いという核酸化学の分野でよく知られていることを、分子論的な立場から裏付けたものと考えられる。この成果は、多くの生体分子の水和構造と機能との関連性を研究する上で非常に重要になると考えられ、今後の飛躍的な発展が期待できる。この成果は、既に雑誌論文(1)(2)として公表した。本研究では、核酸塩基の水和構造を分子論的な観点から考察するために、レーザー脱離-超音速分子線法によりグアニンヌクレオシドの水和クラスター(中性)を生成し、その微細構造を、赤外-紫外2重共鳴分光法と量子化学計算を用いて決定した。その結果、塩基や糖を含む高次水和構造が存在すること、グアノシンと2'-デオキシグアノシンの水和構造が異なることを初めて明らかにした。生成したグアニンヌクレオシドとその水和クラスターの赤外振動スペクトルを、赤外-紫外2重共鳴分光を用いて測定した。更に調和振動計算の結果と比較することで、糖を含む特異的な異性体構造を決定した。その結果、グアノシンと2'-デオキシグアノシンの2水和物の最安定構造に大きな違いがあり、2'-OH基の存在が水和に大きく影響しているという直接的な証拠が得られた。このことは、DNAとRNAの水和構造の違いに関して分子論的な立場からの知見を与えるものと期待される。生体分子クラスターには多様な水素結合が存在する。このような水素結合ネットワークの振動構造を評価するには、従来の調和振動計算では限界がある。そこで八木清博士(山梨大学燃料電池研究センター)と非調和振動計算に関する共同研究を行った。既にグアノシンの赤外振動スペクトルの非調和振動解析を行った結果、糖の硬さに関する新たな知見が得られている。20-21年度の本研究により、塩基や塩基対とそれらの水和物の微細構造を赤外振動分光法により決定することができるようになった。この結果、実際のDNAの構造に対する水和の役割を分子レベルで解明するという展望が開けた。22年度はこれを発展させ、糖-リン酸基が結合した核酸塩基ヌクレオチドをレーザー脱離法により非破壊的に気化し、その高次構造とそれに及ぼす水和の影響を赤外-紫外2重共鳴分光法を用いて調べた。この研究は、愛知工業大学(早川芳宏教授)と名古屋大学(塚本眞幸助教)との共同研究として行われ、今後、複数の塩基同士が糖-リン酸基で結合したポリヌクレオチドへの展開が期待される。更に、グアニン-シトシン塩基対の-水和物を気相孤立化し、その微細水和構造を赤外分光法により検討した。その結果、水和によりワトソン-クリック型塩基対構造が変化しないことを明らかにした。塩基ヌクレオシドやヌクレオチドのような柔軟な分子系の構造決定には、従来から行われてきた調和振動計算では不十分である。そこで本研究では山梨大学(八木清講師)との共同研究により、このような大規模分子系に適用可能な非調和振動理論を開発し、これを用いて塩基対や塩基水和の構造を決定することを試みた。その結果グアニンヌクレオシドやその水和物の赤外振動スペクトルを、低振動モードのカップリングを効果的に取り入れることにより、従来のようなスケーリング因子を用いることなく再現することが可能となった。
海底洞窟生態系をモデルとした地球生命史の進化古生物学的研究

1.海底洞窟の軟体動物や甲殻類の分類学的研究をおこない、アミ類の2新種、コハクカノコ科巻貝の1新属、3新種を報告した。さらに海底洞窟産コハクカノコ科巻貝4新属、4新種を見いだし、それらについて論文の投稿字備中である。2.海底洞窟は捕食者が僅かで、それは中生代中頃の浅海の生態系との共通点といえる。本研究では両環境を比較るため、穿孔捕食するタマガイ科巻貝の捕食史を再検討し、同科は白亜紀末に出現し、貝類に対する穿孔捕食は白亜紀末から増えたことを明らかにした。一方宮古島と伊江島の2カ所の海底洞窟の貝類殻の穿孔と破砕捕食痕の頻度を5%以下であり、その頻度はこれまでに知られている白亜紀後期の貝類化石群に見られる頻度にほぼ等しいことを明らかにした(論文準備中)。3.フィリピンの遠くはなれたつのアンキアリン洞窟からのコハクカノコ科巻貝の1新種のmtDNAのCOI遣伝子塩配列を用い、アンキアライン洞窟の動物として初の個体群解析を行った。その結果、2島の集団ひとつの氾生殖個群であり、孵化した幼生が川を下り、海での浮遊幼生期をおくったのち河口で着底・変態、幼貝が遡上する両側回遊という生活環が、アンキアライン洞窟進出にあたっての前適応であることを指摘した。4.海底洞窟産コハクカノコ科貝類を検討し、これらの種がインド・太平洋島嶼に極めて広く分布することを明らかにした。種多様性は東南アジアでで最も高く、そこから離れるに従い種数の低減し、大西洋では見つかっていない。最古の化石はパリ盆地の漸新世の海底洞窟堆積層で、第四紀には太平洋の各地で発見されている。一般に、海底洞窟棲生物は分散能力が低く、プレートの移動によってのみ移動可能であると考えられているが、これは不十分なサンプリングによるもので、コハクカノコ科貝類の時空分布は浅海サンゴ礁域の明所の生物の分布様式と全く同じ特徴を示すことが明らかとなった。1.沖縄・伊江島の通称"大洞窟"と呼ばれる海底洞窟において、43cmの堆積物柱状コアーを採取し、堆積学的解析と^<14>C年代測定を行い、この堆積物が過去1500年の記録を有し、その平均堆積速度は24cm/年と産出された。海底洞窟堆積物は、サンゴ礁の後期完新世の環境と気候変動を解明できる記録媒体として有効であることを明らかにした。2.海底洞窟環境の特異性の一つは捕食者が少ないことであり、そこに生息する特異な生物群集の成立に深く関わりがあり、中生代中頃の浅海の生態系と類似点する。本研究では、海底洞窟環境と中生代の浅海域の環境を比較するため、化石記録の最も豊富な貝類に穿孔捕食するタマガイ科巻貝の捕食史を明にする必要がある。そこで同科の化石記録を検討し、特に同科の1群と見なされていたモクレンタマガイ亜科の検討とその唯一の異存種であるモクレンタマガイの生態と解剖学的研究を行った。その結果、モクレンタマガイはタマガイ科とは類縁がなく、しかも植物食であることが明らかとなった。従って、タマガイ科は白亜紀末に出現し、貝類に対する穿孔捕食は白亜紀末から増えたことがわかった。

3.海底洞窟と地上の洞窟を繋ぐ環境として、海浜や磯の間隙水環境(interstitial habitat)とアンキアライン(anchialine habitat)がある。それらの環境の生物多様性とその起源の解明は、海底洞窟から陸上河川への生物の進出経路を知る上で重要であることは、以前の本研究で指摘されている。本研究で、沖縄本島と奄美大島の間隙水環境から、海底洞窟の分類群から派生したと考えられるコハクカノコガイ科の1新種を見出した。解剖と幼生殻の検討の結果、本種は海に幼生が拡散することが推測された。4.沖縄の海底洞窟から新たなアミ類、Palaumysis属の1新種を見出した。1.アンキアライン(anchialine)とは、海岸近くに位置するにもかかわらず、地下で海と連絡している汽水の水塊をさす。このうち地下に存在しアンキアライン洞窟と呼ばれる環境からは、甲殻類などの特異な分類群が多数発見され注目を集めている。不思議なことに、これら洞窟にのみ生息し皮膚の色素や眼が退化した分類群(属や種)は、しばしば極めて広い地理的分布を示す。これに関して1970年代より議論が盛んであるが、ほとんどの説-大陸移動に伴う拡散、深海からの多数回進出など-はアンキアライン洞窟動物の海洋における拡散能力をごく限られたものとみなす。本研究では、フィリピンのセブ島とパンラオ島の複数のアンキアライン洞窟からコハクカノコ属(アマオブネ上目コハクカノコ科)の巻貝の1新種を見いだし、分類学的に記載すると友に、mtDNAのCOI遺伝子塩基配列を用いたアンキアライン洞窟の動物として初の個体群解析を行った。同種は退化した眼と白い殻・皮膚をもち、真洞窟性動物に分類される。2島は直線距離で180km離れているうえ、水深300m以上のボホール海峡で隔てられているため最終氷期にも陸続きとはなっていない。ところが本解析により、2島の集団が極めて頻繁な遺伝的交流をもつひとつの氾生殖個体群であることが明らかになった。河川に生息するコハクカノコ属の諸種は両側回遊を行う。すなわち、孵化した幼生が川を下り、海での浮遊幼生期をおくったのち河口で着底・変態、幼貝が遡上する。このため種の地理的分布は極めて広い。この両側回遊という生活環こそがアンキアライン洞窟進出にあたっての前適応であることが指摘された。2.カリブ海のグランドケイマンの海底洞窟からかつて採取された微小甲殻類の中から、アミ類のHeteromysoides属の1新種、1稀種を見いだし、分類学的に記載した。1.後期完新世の海洋環境変遷を解明するため,伊江島の海底洞窟"大洞窟"のコア試料の見いだされた軽石層(大洞窟軽石と命名)の層位を検討した。その結果、大洞窟軽石の上限年代はAD640±80年であり,未知の火山砕屑物であることが明らかとなった。2.海底洞窟のコハクカノコ科を含むアマオブネ上目の水棲分類群約30種の成体標本の電顕による蓋の形態を観察した。その結果(1)ほぼ全ての種および個体に幼生時の蓋が保存され、(2)幼生の蓋は発生様式ごとに異なる形態的特徴をもつことを見いだした。本研究は蓋を用いた初めての発生様式研究例であり、老成個体等においても発生推定できる新たな手法である。3.インド・太平洋の多数の海底洞窟より得た数千のコハクカノコ科貝類標本を検討し、4新属5新種を見いだし、既知種についても分類学的再検討を行った。各種の現生個体群の地理的分布・化石記録を調査し、さらに原殻の形態比較により初期発生様式の推定し、分布範囲と長期幼生期の有無との対応を検討した。その結果、これら洞窟性貝類の種はプランクトン食浮遊幼生期の有無にかかわらず、海洋島も含めたインド・太平洋島嶼に極めて広く分布することがわかった。
半導体材料のin-situ放射測温とキャリブレーションシステムの構築

シリコンウエハを対象とした放射測温法として、偏光輝度比による放射率と温度の同時計測法と放射率不変条件による手法が、幅広い比抵抗域、温度域、波長域で成立することを実証した。さらにウエハが半透明体の条件下で、吸収端波長および透過率測定による有望な非接触測温法を見出した。また、エッチング技術により信頼性、精度の高いキャリブレーション用ハイブリッド表面温度センサを開発した。これらの成果により、背光雑音を回避するin-situ測温システムの構築の準備が完了した。本研究は半導体材料の温度を製造プロセス中において非接触で正確に計測する放射測温法を開発すること、およびその計測システムが的確に実施できているか確証するためのキャリブレーションシステムを構築することを最終目的としている。これを実現するための具体的な研究課題はこれまでに得られた以下の4件の研究成果を総合・複合化することである。(1)偏光放射輝度比による半導体材料(シリコン)の放射率補正放射測温法。(3)ハンドギャップによる吸収端波長シフト利用の半導体材料の非接触温度計測法。(4)ハイブリッド型表面温度センサによる半導体材料温度のキャリブレーション。当該年度(平成20年度)における研究成果を以下のようにまとめた。1.既存の真空装置を大幅に改造し、in-situプロセス計測を想定した独自の真空加熱装置を完成した。本装置はハイブリッド型表面温度センサが真空内で昇降できるシステム機構を有し、シリコンウエハの表面温度を1200Kまで加熱昇温制御可能とした。また、側面に配した数か所の窓に各種センサを配置した。現在本装置を使用して上記研究課題を遂行中である。2,Emissivity-invariant condition、および偏光放射輝度比による放射測温法がシリコンウエハの広範囲の条件下で成り立つかどうか、放射と反射の両面から検討した結果、少なくとも8001000Kの温度領域、比抵抗0.012000Ωcmの範囲で成立つことを確証した。この計測原理をin-situプロセスで実現するシステムの基本方式を考案し、現在その実験準備中である。本研究は半導体材料(シリコン)の温度を製造プロセス中(in-situ)において、非接触で正確に計測する放射測温法を開発すること、およびその計測システムが的確に実施できているか確証するためのキャリブレーションシステムを構築することを最終目的としている。これを実現するための具体的な研究課題はこれまでに得られた4件の研究成果を総合・統合化することである。(1)偏光放射輝度比によるシリコンウエハの放射率補正放射測温法。(2)放射率不変条件を利用したシリコンウエハの放射測温法。(3)バンドギャップ変化に基づく吸収端波長シフト利用のシリコンウエハの非接触温度計測法。(4)ハイブリッド表面温度センサによるシリコンウエハの表面温度キャリブレーション。当該年度(平成21年度)における研究成果を以下のようにまとめた。1.キャリブレーション用として開発したハイブリッド表面温度センサの不確かさをシリコンウエハに埋め込んだ熱電対と比較検討して詳細に解析評価した。その結果、6001000Kの温度領域で同センサと埋め込み熱電対の拡張不確かさ(k=2)はそれぞれ2.11K、2.37Kであった。本センサは薄膜形状を変えることによってさらに精度向上が見込めることが判明し、現在研究を継続している。2.偏光放射輝度比を利用した放射率補正放射測温法の不確かさを詳細に解析した。その結果、900K以上の高温域において、放射率の大幅な変化に関わらず拡張不確かさ(k=2)は3.52Kであった。これはハイブリッド表面温度センサの不確かさも合成した結果である。3.角度55.4°においてシリコンウエハのp-偏光放射率が酸化膜厚、抵抗率にかかわらず一定に保たれることを見出しているが、この現象の不確かさ評価を実施し、900K以上の高温域において拡張不確かさ(k=2)は3.82Kであった。2.と同様にハイブリッド表面温度センサの不確かさも合成した結果である。今後、計測システムの統合化を進める。当該年度(平成22年度)における研究成果を以下のようにまとめた。

1.偏光放射輝度比による放射率補正放射測温法について、これまで酸化膜(SiO2)について有効であったが、さらに窒化膜(Si,N4)についても有効であることを確証した。また、これまでの検出波長0.9μmのみならず、4.5μmの長波長においても有効であることを実証した。2.放射率不変条件が酸化膜だけでなく、窒化膜に対しても成立することを確証した(この場合、p-偏光角度62°である。1.の成果と同様に4.5μmの長波長においても有効であることを実証した。3.シリコンウエハが半透明体となる条件下で、抵抗率の異なる試料に対し、常温から600°C4.ハイブリッド表面温度センサの接触薄膜(ハステロイ)の部分をエッチング技術により、安定な制作が可能となり、測定精度の向上に大いに寄与した。以上の成果により、in-situシステム構築のために不可欠な背光雑音除去のための準備ができた。
カルシウムシリケート系水和物の特性に基づく無機材料と構造のマルチスケールモデル

1.様々な物理化学組成を有するフライアッシュのポゾラン反応モデルと水和反応モデルの高度化異なる火力発電所から排出されたフライアッシュを入手しフライアッシュのキャラクタリゼーション結果からポゾラン反応過程を追跡する一般化モデルの構築に成功した。フライアッシュのキャラクタリゼーションとしてSEM-EDSを用いた新たな相組成分析手法を開発した。元素マッピングの結果に対してSi, Ca, Al等の閾値を設けることで石英、ムライトなどの結晶質、並びに非晶質としてSiリッチなアモルファス成分、Alリッチなアモルファス成分に分離することに成功した。さらに窒素吸着法により測定される比表面積は未燃カーボン量によって大きく相違することを突き止め、画像解析による比表面積測定法の優位性について検討を行った。以上の手法により同定されるフライアッシュの特性をパラメータとして水和反応モデルに取り込み、従来は説明ができなかった異なる種類のフライアッシュに対してポゾラン反応を精度良く推定することが可能であることを示した。水和途上の条件によって二次元的・三次元的に形成されるC-S-Hの相違をpHを変化させた溶液中で成長するC-S-HのSEM画像により把握することに成功した。pHが比較的低い条件においてはセメント粒子表面での二次元的な成長が、また高い条件では三次元的な形態を取ることを確認した。この知見に基づき普通並びに低熱ポルトランドセメントとフライアッシュの相互作用を加味した水和反応モデルを構築した。またフライアッシュ近傍におけるC-S-Hの化学組成と空隙構造を把握するためにSEM-EDS及びFIB-SEMを用いた測定を実施した。SEM-EDS分析により場所によってカルシウムシリカ比が大きく相違すること、またFIB-SEMによる観察から内部ポゾラン反応相と外部C-S-Hの三次元構造が異なることを確認した。フライアッシュに含まれる様々な相を分離・定量するキャラクタリゼーション手法を開発し、各相の特性に応じた反応現象を重ね合わせることで既存モデルの精度向上と適用範囲の拡大に成功したことは大きな成果である。一方、フライアッシュのバラツキの大きさと試験体の前処理方法の難しさなどから、SEM-EDSによる元素分析は当初の予想以上の困難さが生じ、信頼性のある実験結果を得るためのノウハウ蓄積に時間を要した。ただし、その過程を通じて実験方法を確立することができたため、来年度以降は効率よく研究が進められるものと認識している。今年度の研究成果に基づき,以下の項目について研究を行っていく.1.フライアッシュのポゾラン反応モデルの検証今年度提案した反応モデルの妥当性を、別の観点から精緻に行っていく。すなわち、本モデルを構成するSiおよびAlリッチなアモルファスの反応速度および温度依存性について、システム総体の挙動から逆解析的にパラメータを求めており、各相の反応を直接測定することが必要である。そこで、来年度は、成分を制御して作製する合成ガラスのアルカリ溶解試験、および組成を大きく振ったフライアッシュを複数集めた構築モデルの検証を実施する。ここで、高橋および博士研究員が外部の研究機関(香港理工大)と連携を取りながら実験を行うものとし、石田がモデルの検証を実施する。2.水和物のキャラクタリゼーションと、それに基づく空隙構造モデルおよび時間依存構成則の構築フライアッシュ混入率を変えた系に対して、FIB-SEMを用いた三次元空隙構造の測定を試みる。フライアッシュ近傍からFIBで試料を切り出し、10nmピッチで切削した2次元断面を三次元に再構築することで、フライアッシュ内部、セメント内部、および両者の近傍に生成される空隙の幾何構造を同定する。それに基づき、空隙構造モデルの妥当性チェックを行う。本研究は、博士研究員と修士学生が、物質材料研究機構と連携して進めていく。また、長期継続するポゾラン反応の特性を理解するため、長期の強度発現性状や収縮・クリープ挙動に関する実験結果を取得するとともに、モデルによる検証を行う。微細空隙構造の形成・特徴については石田が、自己乾燥・自己収縮の進展、また温湿度履歴と時間依存挙動の関連を浅本が担当し、適切な役割分担により効率的に研究を進める。

またフライアッシュ近傍におけるC-S-Hの化学組成と空隙構造を把握するためにSEM-EDS及びFIB-SEMを用いた測定を実施した。SEM-EDS分析により場所によってカルシウムシリカ比が大きく相違すること、またFIB-SEMによる観察から内部ポゾラン反応相と外部C-S-Hの三次元構造が異なることを確認した。フライアッシュに含まれる様々な相を分離・定量するキャラクタリゼーション手法を開発し、各相の特性に応じた反応現象を重ね合わせることで既存モデルの精度向上と適用範囲の拡大に成功したことは大きな成果である。一方、フライアッシュのバラツキの大きさと試験体の前処理方法の難しさなどから、SEM-EDSによる元素分析は当初の予想以上の困難さが生じ、信頼性のある実験結果を得るためのノウハウ蓄積に時間を要した。ただし、その過程を通じて実験方法を確立することができたため、来年度以降は効率よく研究が進められるものと認識している。今年度の研究成果に基づき,以下の項目について研究を行っていく.1.フライアッシュのポゾラン反応モデルの検証今年度提案した反応モデルの妥当性を、別の観点から精緻に行っていく。すなわち、本モデルを構成するSiおよびAlリッチなアモルファスの反応速度および温度依存性について、システム総体の挙動から逆解析的にパラメータを求めており、各相の反応を直接測定することが必要である。そこで、来年度は、成分を制御して作製する合成ガラスのアルカリ溶解試験、および組成を大きく振ったフライアッシュを複数集めた構築モデルの検証を実施する。ここで、高橋および博士研究員が外部の研究機関(香港理工大)と連携を取りながら実験を行うものとし、石田がモデルの検証を実施する。2.水和物のキャラクタリゼーションと、それに基づく空隙構造モデルおよび時間依存構成則の構築フライアッシュ混入率を変えた系に対して、FIB-SEMを用いた三次元空隙構造の測定を試みる。フライアッシュ近傍からFIBで試料を切り出し、10nmピッチで切削した2次元断面を三次元に再構築することで、フライアッシュ内部、セメント内部、および両者の近傍に生成される空隙の幾何構造を同定する。それに基づき、空隙構造モデルの妥当性チェックを行う。本研究は、博士研究員と修士学生が、物質材料研究機構と連携して進めていく。また、長期継続するポゾラン反応の特性を理解するため、長期の強度発現性状や収縮・クリープ挙動に関する実験結果を取得するとともに、モデルによる検証を行う。微細空隙構造の形成・特徴については石田が、自己乾燥・自己収縮の進展、また温湿度履歴と時間依存挙動の関連を浅本が担当し、適切な役割分担により効率的に研究を進める。
シリコン半導体検出器を用いたマヨラナニュートリノ検証実験の基礎研究

本研究では、シリコン半導体検出器を用いたニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索実験の基礎研究を行う。シミュレーションによる研究では、シリコン半導体検出器と二重ベータ崩壊核を重ねた構造の検出器による測定感度を見積もり、大型化を見据えて検出器の構造を最適化する。検出器構造の工夫として、検出器に磁場をかけて電子の軌道を制限することにより、検出効率を向上する。研究期間中には測定原理を実証するため、小型の検出器を製作し、検出効率、エネルギー分解能、バックグラウンド識別能力などの性能評価を行う。
考古学調査における物理探査技術の改良と評価

1988年には主に福島県会津若松市大戸の古窯址発掘に先立ち、その地表から磁気・電気・電磁誘導・地中レ-ダ-探査を行い、発掘結果と照合した。その結果磁気探査は2つの窯跡を示したのに電気探査はそのうちの1つのみを示し、発掘結果はこの1つであった。レ-ダ-も、他の1つが岩盤であることを示した。これらのことから、探査は幾つかの方法を組み合わせることが有効であると判断した。この際レ-ダ-が凹凸や斜面の多い場所では使いにくく、考古専用のレ-ダ-の開発を強く感じた。また、磁気・電気等探査装置が皆欧米製で内容が不明なことも気になった。要は自分たちで基礎研究をして自分たちで製作することを認識。1989年夏・秋には、長野県佐久市聖原遺跡の住居址で上と同様の探査実験を行い、正確な推定像を得るには、やはり各種方法の組み合わせによる総合判断が必要なこと、地中レ-ダ-がいちばん情報量が多く、音波(振動)や磁気・電気も良いが測定点のメッシュを細かくする必要があること、要するに、すべて各方法の基礎、土質の本性を再確認の上、考古専用の探査装置を得、そのデ-タをコンピュ-タで処理する方法も研究する必要を認識、埋蔵物の明らかな奈文研実験場で実験を行った。歴史・考古遺構の位置を発掘によらず推定するために、電気、磁気、電磁波、音波探査などの手法が現在使われている。しかし、これらの探査手法が様々な遺構に対して、どの程度の有効性があるかを研究した例はない。本研究では、あるひとつの遺構に対して、複数の探査手法を適用し、各々の手法により得られたデータを発掘結果と比較することによりそれらの有効性を検討した。探査は、長野県佐久市、宮崎県新富町、茨城県三和町、福島県会津若松市で行なった。特に会津若松市では、磁気探査、電気探査、電磁誘導法探査、地中レーダーの4つの手法を一遺跡に適用した。これらの探査実験により以下の結果が得られた。1.窯跡においては、プロントン磁力計、または、フラックス・ゲート磁力計のどちらを用いた場合も、窯跡付近で大きな磁気の変化を検出し、磁気探査が窯跡の位置推定に対して有効であることが確認された。2.一方、大地比抵抗計、及び電磁誘導法による電気伝導度の測定結果からは、窯跡付近に比抵抗または電気伝導度の変化は認められず、これらの手法が窯跡に対して有効でないことが確認された。3.しかし、大地比抵抗計では、窯跡に隣接する灰バラと周辺土壌との境界で比抵抗値に大きな変化を示し、磁気探査との併用により更に精度のよい位置推定を行える可能性を示唆している。4.地中レーダーを用いた場合では、窯跡付近で変化が認められるものの、土中埋蔵物などの窯跡以外による変化も同程度に認められ、地中レーダー単独での位置推定は非常に困難であることが確認された。本年度は対象となる遺構を窯跡に限定したが、次年度では住居跡、堀、などその他の遺構に対しても同様の探査実験を行ない、各探査法の有効性を明らかにする必要があると考えている。本研究の究極の目的は、地下の考古学的遺構の種類・位置・深さ・形状などを地表面を現状変更なしに正確に推定する方法と装置を開発することで、そのための基礎的研究が本研究で行なわれた。それは、現在使用中の各種探査法の有効性と、限界を各装置を使って実験し、その組み合わせの効果を明らかにし、またその改良策を探り、併せて、全く新しい考古学的地下探査法ならびに探査装置を開発しようとするものである。地下探査法には、磁気探査、電気探査、電磁誘導探査、定常波探査、放射温度測定、赤外線写真測定、地中レ-ダ-探査などがある。これらは、しかし、常に有効とは言えない。対象や条件により複雑である。1988年、私たちは福島県会津若松市大戸の古窯跡発堀に際し、事前に各方法による地下探査を行い、そのデ-タ及び推定遺構像を得、発堀後の実際と比べてみた。その結果磁気探査法では、2つの窯跡が像として現れ区別できなかった。

電気探査法は1つの窯跡を示し、磁気探査の1つと重なった。事実は、窯跡は1つで、他は自然の地山であった。しかし他方、電気探査法では窯の正確な位置は示されず、磁気探査の方が正確だった。レ-ダ-も部分的に有効で、要は組み合わせが有効と判明。1989年夏と秋、長野県佐久市聖原遺跡の住居址について、人工的地震動や放射温度、赤外線測定等も加えて同様に地下探査の各方法を実験し、表土をはいである明白に土の区別のできる所の探査も試みた。得られたデ-タをコンピュ-タ-で画像処理して遺構の位置、形、深さなどを求め、発堀後の実際と比較し、各種方法の有書性、限界そして改善すべき点を探った。結果として、この火山灰の遺跡では、磁気探査は電気探査より成果に乏しく、放射温度等も有効でなかった。レ-ダ-が最も多くの情報を得られると判断、他の方法と組み合わせるとよいこと、レ-ダ-探査の基礎研究が必要なことがわかり、これを奈文研実験場で行った。
近代エジプトにおけるファラオ主義とコプト・キリスト教徒の国民統合

19世紀末から20世紀初頭にかけての時期、エジプトのコプト・キリスト教徒が主体となって推進された文化ナショナリズムの思想、運動を3つの事例から検討した。(1)コプト暦の元日祭の復興運動、(2)コプト語の復興運動、(3)コプト博物館の設立とその国有化がその3事例であり、それぞれの事例から、コプト・キリスト教徒の間では、宗教的アイデンティティがエジプト民族としてのアイデンティティ構築に重要な役割を果たしていたことを明らかにした。本研究は、コプトの民族的・宗教的アイデンティティの形成とそれがコプトの政治行動に与えた影響を実証的に明らかにすることを目指すものである。エジプトのコプト・キリスト教徒の国民統合問題を考察する上で非常に重要な焦点となるのがエジプト・ナショナリズムであるが、その中でも特に、古代エジプト人との血縁的・文化的つながりを重視する潮流をファラオ主義という。本研究ではコプトの間でのファラオ主義に注目し、国民国家設立期にあたる19世紀末から20世紀初頭までの間の3事例に詳細な検討を加える。その3事例とはすなわち、コプト暦元旦を祝うナイルーズ祭復興運動、コプト語復興運動、コプト博物館設立である。これらの事例研究を通して、それがいかにコプトの民族的・宗教的アイデンティティ形成に寄与したか、そしてコプトのエジプト国民化/民族化が完了した後、そのアイデンティティがコプトの政治行動にどのような影響を与えたかを明らかにする。本年度は、これまでに収集した資料を基に、3回の学会発表・研究発表を行った。4月にポートランド州立大学(米国・オレゴン州)で開催されたMinorities of the Modern Middle East Workshopに参加し、ナイルーズ祭復興運動についての研究発表を行った。この研究会から論集を出版する計画が進行中である。また、10月に日本オリエント学会第55回年次大会(京都外国語大学)で19世紀末から20世紀初頭におけるコプト語復興運動についての研究発表を行い、11月にはアメリカ宗教学会(ボルティモア、メリーランド州)でも同運動について報告した。本研究は、コプトの民族的・宗教的アイデンティティの形成とエジプト・ナショナリズムの関係を実証的に明らかにすることを目指すものである。本年度は、これまでに収集した資料を基に、4回の学会発表・講演および3件の論文執筆を行った。5月にエジプトのアレクサンドリアで開催されたコプト語話者のワークショップに参加し、コプト語学習者・話者に対して聞き取り調査を行うとともに、ナイルーズ祭復興運動についての発表を行った。8月には中東工科大学(トルコ、アンカラ市)にて開催された中東学会世界大会(World Congress for Middle East Studies)に参加し、コプト博物館の設立に関する研究発表を行った。また、10月に日本オリエント学会第56回年次大会(東京、上智大学)の公開シンポジウムで、古代エジプトと古典後期(いわゆるコプト期)の間の文化的断絶と、近代化の時代における古代エジプトの「発見」について講演を行った。11月にはアメリカ宗教学会年次大会(サンディエゴ、カリフォルニア州)に参加し、コプト博物館の設立と国有化について研究発表を行った。昨年度参加したポートランド州立大学でのワークショップの成果を、論集として出版する企画が持ち上がったため、ナイルーズ復興運動についての発表原稿を大幅に加筆修正した。また、同じく昨年度参加したアメリカ宗教学会で発表したコプト語復興運動に関する論考が、現代のコプトのアイデンティティに関する論集に掲載されることが決まったため、加筆修正した。さらに、『オリエント』58-1号に「20世紀初頭におけるコプト・キリスト教徒のエジプト国民意識:コプト語復興運動を事例に」と題する論文を投稿した(査読中)。C. Baylyの"Representing Copts and Muhammadans: Empire, Nation and Community in Egypt and India, 1880-1914"をはじめとする先行研究では、植民地期のイギリスの宣教師や学者の間で、コプトが優秀な古代エジプト人の血をより純粋な形で受け継いでおり、それゆえにコプトこそがエジプトの近代化をけん引する存在になるという考えがあったことが明らかにされてきた。しかし、そうした考えをコプト側がそのまま受け入れたのかという点については検討されてこなかった。そこで、この研究発表では、前年度まで行ってきたファラオ主義に基づくコプトの文化運動の分析を基に、当時のコプトの俗人信徒知識人の間では、むしろファラオ主義はコプトの宗教文化をエジプトの民族文化へと位置づけ直すために利用されてことを指摘した。他には、5月の日本中東学会および11月の北米中東学会に参加し、最先端の研究成果に触れると共に、国内外の研究者らと意見交換を行った。年度を通してナショナリズム、アイデンティティ、植民地期の中東の歴史など関連図書を購入したのに加えて、図書館で文献複写サービスを利用して資料を取り寄せるなどして、研究に役立てた。当初の予定では、ナイルーズ祭、コプト語復興、コプト博物館という3事例の分析を3年目までに終えることになっており、これまでのところ概ね予定通りに進行しているため。エジプトの国民国家形成期(19世紀末から20世紀前半)における、コプト・キリスト教徒のナショナル・アイデンティティ形成過程を明らかにした。当初、事例は4例(コプト語復興運動、ナイルーズ祭復興運動、コプト博物館の設立、ウンマ・コプティーヤ運動)を予定していたが、第4の事例は1950年代とやや時期が遅く、議論を国民国家形成期に限定するために、最初の3事例に絞って研究を進めた。その結果、エジプトのコプト・キリスト教徒の国民統合に関しては、これまでリベラルなナショナリズム(宗教を問わずエジプトという祖国に忠誠を誓う者をエジプト人とする)が注目されてきたが、コプト共同体内部からは宗教的アイデンティティに基づいたエジプト民族意識が呼びかけられており、リベラルなナショナリズムとは異なるコプトの文化ナショナリズムが存在していたことが判明した。

そしてそれらは上記のようなコプト語復興、ナイルーズ祭(コプト暦元日祭)復興、コプト博物館の設立などの動きとして現れた。また、これらの運動がコプトの俗人信徒によって率いられたことも重要な点であり、これらの運動にはコプト共同体独自の宗教的な象徴が使用されているにもかかわらず、それが「エジプト民族」の象徴に変換されて脱宗教化されていることが明らかになった。また、そうした形でコプトのエジプト民族意識が構築されたのは、「世俗的な国民国家」という新たな国家体制の枠組みの中で、コプトが自らの宗教的アイデンティティを手放すことなくエジプト国民/民族としての意識を持つためであったことが明らかになった。19世紀末から20世紀初頭にかけての時期、エジプトのコプト・キリスト教徒が主体となって推進された文化ナショナリズムの思想、運動を3つの事例から検討した。(1)コプト暦の元日祭の復興運動、(2)コプト語の復興運動、(3)コプト博物館の設立とその国有化がその3事例であり、それぞれの事例から、コプト・キリスト教徒の間では、宗教的アイデンティティがエジプト民族としてのアイデンティティ構築に重要な役割を果たしていたことを明らかにした。今年度は、これまで収集した資料を基に、学会発表2件、招待講演1件、学術雑誌への投稿1件を行った。また、以前参加した研究会・学会での発表を基にして、英語論集出版の計画が2件持ち上がったため、研究成果の公開に関しては概ね予定よりも進展していると言える。最終年度となる来年度は、計画書ではウンマ・コプティーヤ運動について取り組む予定となっているが、一次資料が少ないため、先行研究をまとめるに留める可能性が高い。むしろ、これまで取り組んできた3事例を基に、研究成果をまとめていく方針である。中東地域研究2015年度は、引き続きコプト語復興運動の思想的側面について重点的に検討する。入手済みの資料の読み込みを進めるとともに、関連資料の収集および研究者らとの意見交換のため海外出張を行う。それと並行して、夏と秋に国際学会での口頭発表を行う。年度の後半では、学会での発表内容を論文にまとめ、学術雑誌に投稿して研究成果を公開する。今年度は、これまで収集した資料を基に、学会発表2件、研究会での研究発表1件を行うことができた。学術雑誌への投稿については予定よりも遅れているが、その代わりに研究会での発表を通して論集出版の計画が持ち上がったため、概ね予定通りに進展していると言える。今年度参加する予定で、あらかじめ予算を確保しておいた北米中東学会の参加旅費について、別予算から支出することになったため。年度末に書籍を購入したが、年度内に届かなかったので、2014年度分として支払うことができなかった。来年度
小学生への音韻意識指導の実践に基づいた音韻意識プログラムの開発

本研究は、英語の基礎的読み書きスキルの一つである英語の音韻認識(音韻意識)に着目し、小学校での「音に慣れ親しむ」活動における音韻意識プログラムの作成を目的とし、英語の音韻意識の指導とその効果の検証を行った。H29年度はこれまで2年間の音韻認識プログラム経験のある公立A小学校の4年性を対象とし、(1)音素認識(phoneme awareness)の実態把握、(2)音素の指導教材開発の2点について主に実施した。前年度までに実施した音節、オンセット-ライムの指導では、指導前よりも指導後のほうが有意に成績が向上していることから、音韻意識指導は児童の音韻への意識を高める効果があることが示された。今年度はさらに獲得が難しいと考えられる音素(phoneme)の指導を行った。指導では音素の混成や分解操作練習を単調にならないよう、児童の好奇心や関心を高められるようなゲーム要素を取り込むと共に、ある程度明示的に「どこを聞くか」の指示の出し方などを工夫しながら実施した。指導回数は、もともとの計画では6回以上を予定していたが、実施校の都合もあり4回となった。指導は研究協力者が行った。課題は音素分解課題(単語がいくつの音素でできているかを数で応える)を用いた。調査の結果、指導前と指導後では全体的に有意に向上していることが明らかになった。しかし子音によってタスクの難易度が異なり、聞きづらい子音の正答率が低いことがわかった。組み合わせで生じる効果については今後も検証が必要である。また、年齢による自然な音韻認識の発達は9歳前後で停滞することから、小中連携では小学校の中学年高学年で音韻認識指導から、中学校での活字学習につなげるための長期的観点からのプログラム開発が重要であることが考えられた。本研究は英語の音韻意識(phonological awareness)に着目し、小学校での「音に慣れ親しむ」活動における音韻意識プログラムの開発・作成を目的とする。1年目である2016年度の計画では1英語圏および日本の音韻意識に関する基礎的資料の収集と整理、2小学校での音韻意識指導の実践とデータの収集・分析、3指導プログラムと教材開発の3点についてそれぞれ研究を進めることができた。1資料収集に関しては英語圏の音韻意識教材と音韻意識検査を十分に収集することができた。2においては2015年度の1-2年生(現2-3年生)を対象とした音韻意識指導を継続し、指導前後のデータを分析した。その結果、ライム、音節課題ともに指導後の課題正答率が大きく向上したことを確認した。また新たに1年生と5年生に音節指導を実施し、学年間の相違を確認した結果、英語の音韻意識は年齢とともに自然に向上はするものの、指導的介入による向上が著しいことを確認した。誤りの分析からは連続子音が含まれる1音節の単語において特に正答率が低く、子音と母音を必ずセットで捉える日本人母語者特有の傾向が見られた。しかし指導によってこれらの傾向が減少することから、日本語母語話者であっても英語の音節感覚を育てることは可能であることが示唆された。指導法では体を使う多感覚を用いた方法において、児童らが積極的に参加しやすいことを確認した。3に関しては学会・研究会で口頭発表等を行った。また、音韻意識指導に関するHPを現在作成中である。英語圏の音韻意識教材を参考として複数の教材を実際に作成し、授業で試用するなど検討が進んでいる。音韻意識指導は予定していた以上の回数を実施することができたため、他学年のデータとの比較が可能になった。本研究は、英語圏の基礎的読み書きスキルの一つである音韻意識(音韻認識)に着目し、小学校での「音に慣れ親しむ」活動における音韻意識プログラムの作成を目的とする。同時に児童らの英語の音韻意識の実態把握としてアセスメントを実施し、指導による効果や傾向等の把握も行った。H28年度は公立A小学校児童を対象とした音韻意識指導調査の3年目となる。2年目に実施した音節課題結果から、指導プログラムの効果及び児童の誤りの傾向を確認した。音節数ごとに指導効果を検討した結果、事後テスト(指導後)では、すべての音節数で正答率の向上が認められた。また、指導前後ともに1音節の正答率が最も低く、逸脱数(数え上げた音節数から正しい音節数を除したもの)が最も多いことが示された。さらに音韻認識の定着度を確認するため、指導終了時から約1年後に、3年生(前年度2年生)への音節課題を実施した。その結果、4音節課題を除く全ての音節で正答率が向上していることがわかった。これらのことから音韻認識指導を通じて児童は英語の音節感覚を体得し維持するだけでなく、外国語活動でさらに向上する可能性が考えられた。一方で課題困難児童(下位9%)の回答からは英語の分節化および特定の音素や子音の組み合わせに誤りが生じる傾向が確認された。一方で、下位9%のat-risk児童はスコアが下降しており、定着が十分になされていないことが示された。しかし誤答分析から児童が英単語を日本語とは異なる分析を行っていることが示唆された。H27年度に実施を開始した小学校での音韻認識指導は3年目となり、H29年は3ー4年生が中心となった。H28年は授業の回数に制限があり、オンセット-ライムの指導にまで至ることはできなかったが、H29年度にはオンセット-ライム、音素までの指導をすべて終えることができた。

指導では多感覚を用いた帰納的アプローチで子どもたちの気づきを促すよう働きかけ、ゲームなどの活動で音韻の感覚を身につけることを目標とした「英語音韻認識育成の3ステップ」を開発し、音韻意識指導を大きな単位から小さな単位へと段階的に育てることを狙いとした。ステップ1として語・ライム(ライミング)音節へ、ステップ2でオンセットライムを扱い、ステップ3では音素の単位の認識と操作練習を行う。28年度には指導の効果を指導前・後に課題を実施して確認した。また、未指導の学年との比較を行い、学年による音韻認識の差と、指導あり群・なし群の比較も行うことができた。英語教育関係の学会・研究会にて成果を発表・報告した。学校等の研修においても成果の一部を報告した。本研究は、英語の基礎的読み書きスキルの一つである英語の音韻認識(音韻意識)に着目し、小学校での「音に慣れ親しむ」活動における音韻意識プログラムの作成を目的とし、英語の音韻意識の指導とその効果の検証を行った。H29年度はこれまで2年間の音韻認識プログラム経験のある公立A小学校の4年性を対象とし、(1)音素認識(phoneme awareness)の実態把握、(2)音素の指導教材開発の2点について主に実施した。前年度までに実施した音節、オンセット-ライムの指導では、指導前よりも指導後のほうが有意に成績が向上していることから、音韻意識指導は児童の音韻への意識を高める効果があることが示された。今年度はさらに獲得が難しいと考えられる音素(phoneme)の指導を行った。指導では音素の混成や分解操作練習を単調にならないよう、児童の好奇心や関心を高められるようなゲーム要素を取り込むと共に、ある程度明示的に「どこを聞くか」の指示の出し方などを工夫しながら実施した。指導回数は、もともとの計画では6回以上を予定していたが、実施校の都合もあり4回となった。指導は研究協力者が行った。課題は音素分解課題(単語がいくつの音素でできているかを数で応える)を用いた。調査の結果、指導前と指導後では全体的に有意に向上していることが明らかになった。しかし子音によってタスクの難易度が異なり、聞きづらい子音の正答率が低いことがわかった。組み合わせで生じる効果については今後も検証が必要である。また、年齢による自然な音韻認識の発達は9歳前後で停滞することから、小中連携では小学校の中学年高学年で音韻認識指導から、中学校での活字学習につなげるための長期的観点からのプログラム開発が重要であることが考えられた。2017年度は3年目の音韻意識指導を継続中である。年内にはオンセット-ライムから音素意識指導までの指導結果が得られる予定である。2年間の指導観察によって、下位グループの存在が明らかになってきている。下位グループ児童らの誤り傾向についても細かく分析を行っていく予定である。教材作成に関しては、昨年度実施した音節とライム指導の教材開発に取り組んでいる。児童らが体を使うことによって分解操作や混成操作などの音韻操作に慣れ親しめるような教材作りを目指している。フォニックス指導や音韻意識指導になれていない教員でも簡単に使えるような教材が求められており、発音面での補強を狙った音声教材も同時に作成するのが望ましいと感じる。また学年による参加態度の違いが観察されたことから、指導案には細かな調整を加えて行く予定である。
キラーT細胞による腫瘍細胞の認識と破壊機構の解明

1.マウスCD2に対するリガンドがLFA-3(CD58)ではなくCD48であることを見い出した。CD48はT細胞にも発現しているGPI型膜蛋白で、Thy1やLy6等の他のGPI膜蛋白と複合体を形成しており、その複合体の中には膜内面にあるsrc型のチロシンキナーゼp56^<1ok>が含まれていることを示した。また、キラーT細胞上のCD48を抗CD48抗体で架橋すると、脱顆粒反応が強く誘起され、この反応はハービマイシンやジェニスティンといったチロシンキナーゼ阻害材により抑制されることを示した。以上のことから、キラーT細胞上のCD48は標的細胞上のCD2をリガンドとし、キラーT細胞の細胞障害活性の発現に関与することが示唆された。事実、抗マウスCD48あるいは抗CD2の投与により、in vivoでのCTL誘導が選択的に阻害されることが示された。2.ヒト末梢血T細胞及びヒトNK様細胞株YTの細胞障害活性の誘起には、それらの細胞上のCD28を介した補助シグナルが重要であることを示した。また、ヒト単球やB細胞上には、このCD28のリガンドとして働くB7以外の分子(B70)が存在することを見い出し、B70に対する抗体を作製するとともにその遺伝子を単離した。B70はCD28,CTLA4に対してB7と同等の親和性を有する第2のリガンドであることを明らかにした。3.パーフォリンを発現していないCD4陽性のキラーT細胞クローンによる細胞障害に、標的細胞上のFasを介したシグナル伝達が関与することを見い出し、このようなT細胞上には、TCR/CD3を介した刺激に応じて一過性にFasリガンドが発現することを示した。同様なFas依存性の細胞障害性はマウス脾臓由来のCD4あるいはCD8陽性T細胞の両者に認められたが、Fasリガンド欠損と目されるgldマウスのT細胞には認められなかった。キラーT細胞、NK細胞と標的との結合、それに引きつづく、キラー細胞の活性化に重要な役割をしている、CD2分子に関し、その未知のライガンドの同定とライガンドに対するモノクローナル抗体の作製を行った。その結果マウスCD2のリガンドを認識するモノクローナル抗体(HM48-1)を樹立した。この抗体を用いてCD2リガンド分子を精製し、アミノ酸解析を行った結果、ヒトLFA-3と相同性が認められないCD2の新しいリガンド、CD48を初めて同定することが出来た。CD48はマウスCD2と結合し、リガンド分子として機能するだけではなく、Tリンパ球の活性化(増殖能)に関与している分子であることが判明した。さらには、キラー細胞上に発現しているCD48を抗体で刺激することにより、顕著な脱顆粒反応の亢進(セリンエステラーゼの放出)が認めら、標的細胞の破壊にも、CD48は関与していることが示された。又、CD2、LFA-1非依存性のキラー1標的細胞間の結合を阻止するモノクローナル抗体を作製して、その認識分子の同定を試み、それら分子の細胞障害性の発現過程における役割の解明を試みた。また固形癌等の細胞表面に存在するビトロネクチン、フィブロネクチン等の細胞外マトリックス(ECM)とキラー細胞との接着を阻害する抗マウスVLA-4、抗マウスVLA-5、抗マウスVNRα、抗マウスVNRβ_3等のモノクロナール抗体の作製に成功した。これらの抗体を用いた結果から、キラー細胞が標的腫瘍細胞を認識する際、キラー細胞上のインテグリン分子であるVLA-4、VLA-5及びVNRが必要であることが判明した。またわれわれは標的融解分子パーフォリン(PFP)の増強効果分子(granzyme)の解析をおこなっているが、キラー細胞顆粒内に存在するgranzymeに注目し、granzyme A,又はB,RNK-1等の遺伝子とPFP遺伝子のCo-transfectantを用い、PFPとgarnzymeの蛋白分子レベルでの相乗効果がより効率よい標的融解に必要であることを明らかにした。

3.パーフォリンを発現していないCD4陽性のキラーT細胞クローンによる細胞障害に、標的細胞上のFasを介したシグナル伝達が関与することを見い出し、このようなT細胞上には、TCR/CD3を介した刺激に応じて一過性にFasリガンドが発現することを示した。同様なFas依存性の細胞障害性はマウス脾臓由来のCD4あるいはCD8陽性T細胞の両者に認められたが、Fasリガンド欠損と目されるgldマウスのT細胞には認められなかった。
燃焼機構の解明と制御に関する基礎研究

本研究は重点領域研究「燃焼機構」の総括班によるものであり、本重点領域を構成する5つの計画研究ならびに公募研究における研究の総括的運営と共に、本重点領域研究の目的に沿った研究の締めくくりと将来展望を明らかにするため、以下のことを重点的に進めた。1.本領域における研究の推進上、必要性の極めて高いハイスピ-ドビデオ用増設カメラ、イメ-ジインテンシファイア及び高速ゲ-トイメ-ジインテンシファイア各1式を共通利用設備として購入した。2.目的達成に向けた効率的な運営を総括班の下で進め、具体的な企画の立案と実施を班長・幹事会で行った。総括班会議は2回、班長・幹事会会議及び幹事会議は合計9回開催し、ニュ-スレタ-を3回刊行した。3.各分担者の研究状況の報告と、相互理解を深めるために、10月5、6日に第5回シンポジウムを開催した。10件の研究発表と、1件の特別講演、及び班友の研究紹介、共通利用設備の報告を行った。4.得られた研究成果を公開すると共に、内外の研究者と情報交換するために、9月10、11日に国際研究集会「不均一燃焼の機構に関する会議」を開催した。7セッションにおいて7件の基調講演と15件の講演を行った。参加者数は総勢81名(日本49名、外国32名)であった。5.研究成果を広く一般に公開するために、3月27日に公開シンポジウム(第6回シンポジウム)を開催した。3セッションにおいて、9件の講演及びポスタ-セッションを行った。6.重要なテ-マの研究について班を越えた有機的連携を深めるために、本年度は以下の2回の研究討論会を開催した。第4回「燃焼インパクトと汚染物質制御」(徳島)、第5回「乱流拡散火炎の機構解明」(豊橋)。7.研究成果を取りまとめる専門書の発刊準備として、目次、内容等について検討した。
活性酸素種発生を利用した陽子線治療・天然化合物併用療法の開発

従来、活性酸素種(ROS)の関与が少ないと言われていた陽子線の殺細胞効果にROSが重要な役割を果たしていることを示し、植物に含まれる天然化合物PEITC(酸化促進物質)を併用することで陽子線治療の効果を高めることができる可能性を示した。1.活性酸素種(ROS)反応性蛍光色素およびフローサイトメトリーによるROS発生解析陽子線治療の主要対象腫瘍の培養細胞(H1299:肺癌、HMV-2:粘膜悪性黒色腫)に対してX線および陽子線を照射した後にフローサイトメトリーによるROS発生解析を行った。標識蛍光色素にはCM-H_2DCFDAを使用した。陽子線照射後の方がX線照射後よりROS発生量が少なく、これまでの知見と合致する結果であった。次に、本研究のメインテーマであるPEITC(ROS発生作用を有する天然化合物)の併用効果を評価する前段階として、PEITC単独でのROS発生および細胞毒性を検討したところ、0.3μMでは明らかなROS発生は見られず、3μMでは細胞毒性が強すぎたため、1μMが併用に至適であると考えられた。よって、PEITC1μM併用下でX線および陽子線照射を行ったところ、いずれにおいても照射単独に比べてROS発生の増加を認めたが、陽子線照射においてより効率よくROSを誘導することが分かった。2.PEITC併用照射における細胞生存率の評価上記で得られたPEITC併用によるROS発生増加の細胞生存率に対する影響を見るためにWST-8アッセイを行った。X線照射では照射単独群とPEITC1μM併用群で細胞生存率に差は見られなかったが、陽子線照射ではPEITC1μM併用群は照射単独群に比して細胞生存率は低く、線量依存性であった。3.本年度の研究の意義陽子線治療に低濃度PEITCを併用することにより、より高い抗腫瘍効果が得られる可能性が示された。1.活性酸素種(ROS)反応性蛍光色素およびフローサイトメトリーによるROS発生解析前年度に引き続き、陽子線治療の主要対象腫瘍の培養細胞(H1299:肺癌、HMV-2:粘膜悪性黒色腫)に対してX線および陽子線を照射した後にフローサイトメトリーによるROS発生解析を行った。前年度の研究で、PEITC1μM併用はX線よりも陽子線照射においてより効率よくROSを誘導することが分かったが、それが抗酸化物質(ROSを消去する)の添加でキャンセルされるのかどうかを調べるために代表的な抗酸化物質として知られるN-アセチルシステイン(NAC)を用いた。PEITCなしのNAC0.31mM単独添加にて、ベース(照射なし)のROS発生量は変わらず、4Gyを照射してもROS発生量の増加は認めなかったが、8Gy照射ではROS発生量の増加が見られた(1mMの方が増加を抑えられた)。3mM添加では、興味深いことに、ベースのROS発生量が増加した上に、照射後のROS発生抑制効果も弱かった。以上の結果からNAC併用は0.31mMが至適と考え、PEITCと両方併用した場合のROS発生を解析中である。また、3mM併用でむしろROS発生量が増加するという従来の報告とは逆の結果が出たことに関して、他の手法を用いて探索中である。2.本年度の研究の意義抗酸化物質の低濃度併用は照射後のROS発生量を抑えるが、高濃度になるとむしろROS発生量を増加させる。臨床応用につなげるためには血中濃度を至適に保つ工夫が必要である。