hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
在宅認知症患者に対する遠隔認知機能リハビリテーションの効果

また、条件に合致する対象者の集まりが悪い。老年看護学、在宅看護学現在の料理ナビゲーションシステムをより簡易的なものに改良し、認知症患者が取り組みやすいシステムを構築する。そのうえで、可能な限り対象者を増やす予定である。現在、介入患者は1名決定しているが、条件に合致する患者が少なく、やや対象者集めに遅れがある。26年度は研究進捗状況の遅れから、予定していた学会発表を行うことができなかった。そのため、旅費、学会参加費などのその他の項目で未使用額が生じた。現在、実施している料理に関するアンケートをさらに多くの患者に配布し、料理に対する認知症患者のニーズを把握したうえで、料理ナビゲーションシステムの活用を考えていく。27年度は最終年度であり、26年度からずれ込んだ学会発表にかかる費用、また、まとめとしての雑誌の投稿などで当初の予定額を使用する予定である。
イオン性高分子ゲルを用いる有機反応システムの開発

優れた医薬品合成法や製造プロセスを構築する上で有用な有機反応システムを開発する目的で、機能性高分子により形成されるイオン性環境を有機反応場として活用する反応設計を試みた。本研究により、各種イオン性ポリアクリルアミド系高分子を有効に活用する有機反応法が見出され、その特性を活かした触媒リサイクル型反応システムへの開発と環境調和型酸化反応への応用が可能になることが明らかとなった。また、関連研究として金属ハロゲン化物等のイオン種を用いる酸化反応システムの設計も行い、芳香族カルボン酸類の脱炭酸的ハロゲン化反応法の開発にも成功した。本研究の目的は、優れた医薬品合成法や製造プロセスを構築する上で有用な固相反応系を開発するために、各種イオン性高分子ゲルの合成を行い、その特性や機能性に着目した反応系の設計を行い、新しい発想に基づいた有機反応システムを構築することにある。以下に平成21年度における本研究の成果を示す。1)本研究の研究実施計画に従い、種々のイオン性高分子ゲル合成し、それぞれのイオン性環境の特性の評価を行う目的で、四級アンモニウム塩を持つポリアクリルアミド高分子ゲル、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩を有する各種高分子ゲルの合成を試み、その物性の評(FT-IR,FT-NMR,SEM)を行った。その結果、四級アンモニウム塩を持つポリアクリルアミド高分子とイミダゾリウム塩型高分子ゲルの有効な合成法を確立し、さらに、架橋剤の導入率と高分子が持つアルキル基の長さにより、そのイオン性環境の制御が可能になることを明らかにした。2)バナジウム触媒やルテニウム触媒を用いる酸化反応は、医薬品合成において有用な反応が多く、イオン液体中において優れた触媒活性を示すことが明らかにされている。そこで、種々のルテニウム試薬やバナジウム試薬を用い、固相触媒の調整を試みた。その結果、触媒種として過ルテニウム酸塩、硫酸バナジウムを用いた場合に、安定な固相触媒を与えることを見出した。さらに、それぞれの固相触媒は、分子状酸素を用いる酸化反応およびアリルアルコール類のエポキシ化反応に有効であり、その触媒の回収・再利用が可能であった。なお、イオン環境を持たない固相触媒との比較実験、および、イオン種の最適化の検討より、イオン環境がその触媒活性発現に大きく影響していることが明らかになった。以下に平成22年度における本研究の成果を示す。1)前年度の研究成果により、アンモニウム塩やイミダゾリウム塩等の陽イオンを高分子鎖に持つイオン性高分子の合成が可能になったが、今年度はスルホン酸塩等の陰イオンを高分子鎖に持つイオン性高分子の合成とその物性の評価(FT-IR,FT-NMR,SEM)を行った。その結果、スルホン酸塩を持つアクリルアミドとイソプロピルアクリルアミドを共重合させることにより、安定なイオン性高分子を与えることを見出した。さらに、これらの知見を活かすことにより、22年度研究実施計画で主要目的として掲げた両性イオン型の高分子合成に成功した。また、各種イオン性高分子をシリカゲル表面にグラフト化させることにより、種々の溶媒中で安定に扱うことが可能になることも明らかにした。2)イオン液体等のイオン性環境中では種々の酸化反応が良好に進行することが明らかにされている。そこで、様々な金属酸化物塩を導入したイオン性高分子を調整し、これらを用いる環境調和型酸化反応への展開を行った。その結果、陽イオン型高分子にはタングステン酸塩、オスミウム酸塩、ルテニウム酸塩酸を安定に保持することができ、陰イオン型および両性イオン型の高分子にはバナジウム酸塩を安定に保持することが可能になり、それぞれ回収・再利用可能な酸化触媒として働くことを明らかにした。また、これらの方法の応用として、インドールカルボン酸類の酸化的脱炭酸反応への適用についても検討を加えた。
TGFβシグナルのTRPによる調節を標的とした眼線維化疾患の新規治療戦略の確立

各種TRPカチオンチャンネル(TRPV1, TRPA1, TRPV4)の遺伝子ノックアウトや阻害薬で、角膜のアルカリ暴露後の線維・瘢痕化の抑制を実現できた。培養マウス線維芽細胞で、線維化に関与するTGFbeta由来シグナル(各種MAPKやSmad)の活性化を各種TRPチャンネルが制御していることが判明した。TRPV4シグナルはインターロイキン6の発現制御を介して、組織線維化にプラスに関与していることを解明できた。結膜瘢痕でも同様のメカニズムが備わっていると予想されたが、予備実験に止まった。マウス水晶体ではTRPチャンネルの上皮ー間葉系移行を介した線維・瘢痕化への影響は少ないと思われた。TRP(transient receptor potential)イオンチャンネルスーパーファミリーによるトランスフォーミング成長因子ベータ(TGFβ)シグナルの調節とそれを介した創傷治癒、組織線維化に関連する遺伝子発現制御の機序解明を,第一段階の目的とした。そのクロストークを標的とした眼線維化疾患の新規治療戦略の確立を最終目的とする。培養線維芽細胞で、TRPA1欠損の眼由来線維芽細胞でTGFβ1刺激後のSmad3分子C末端とp38のリン酸化が著しく減弱する事を予備的に見いだしていたが、これを確認すると同時に他のMAPキナーゼ系の活性化を抑制することも確認できた。TRPA1阻害薬HC-030031を野生型の細胞培養に添加することで再現できた。この現象は、TRPV4欠損線維芽細胞でも検出された。結膜切開瘢痕モデルをTRPV1-KOマウスに作成すると、免疫組織化学的検索において、炎症細胞の侵入やフィブロネクチンの沈着が野生型マウスにおいてよりも、原弱している傾向にあった。阻害薬HC-030031の腹腔内もしくは局所投与の効果の検討が必須であることが判明した。in vitroでのTGFβシグナルの原弱が、in vivo結膜での炎症抑制、瘢痕抑制に繋がる可能性が強く示唆された。他の手法での追求を今後の検討に委ねたい.さらには、治療法の開発の前段階として、今後は、保有している他のTRPファミリー遺伝子の欠損マウスでも同様の研究を展開したい。TRPA1、TRPV4のノックアウトマウス(KO)と野生型マウス(WT)で、結膜創傷治癒を観察した。全周結膜切開損傷を用いる予定もあったが、より損傷が強く、その後の経過の評価がしやすいと思われた眼表面アルカリ暴露実験時の結膜下組織の瘢痕化を評価した。パラフォルムアルデヒド固定パラフィン切片によるHE染色、免疫組織化学)好中球マーカー:myeloperoxidase (MPO)、マクロファージマーカー:F4/80、筋線維芽細胞マーカー:αSMA、フィブロネクチン)を行った。(1)その結果、TRPA1ノックアウトマウスでは、角膜部分で報告した炎症、瘢痕のTRPA1欠損による抑制を同様の抑制効果が観察された。この作用は野生型マウスで相互に骨髄移植をを行った結果,骨髄由来の炎症細胞に依存する表現型であると考えられた。野生型マウスにTRPA1阻害薬の腹腔内投与を施すことでも、結膜の炎症と瘢痕化を抑制できた。(2)TRPV4KOでの眼表面瘢痕モデルでも、角膜同様に結膜の炎症と瘢痕化が抑制されていた(未投稿)。臨床上、結膜の過剰な炎症が病態に深く関与している春期カタルやStevens-Johnson症候群の治療標的になる可能性が示唆された。TRPV4KOで炎症反応が抑制される反応には、骨髄由来細胞と眼表面細胞のどちらが影響を及ぼしているかを確認するため、TRPV4KOとWTの全身に12Gyの放射線照射後、相互間の骨髄移植を行った。その結果、TRPV4KOにWTの骨髄を移植したものも、WTにTRPV4KOを移植したものも、TRPV4KOより炎症反応が強く、WTより炎症反応が軽微という結果を得た。このことから、骨髄由来細胞と、眼表面細胞の両方が、この現象に関与していることが確認された。最終年度に向けて、これらのKOでの増殖硝子体網膜症モデルでの動物実験申請書類を作成し、これを提出した。TRPV4, TRPA1のノックアウトマウスと野生型マウスC57BL/6の新生児から得た眼球由来の間葉系細胞では,トランスフォーミング成長因子ベータによるシグナル(Smad分子C末端、MAPキナーゼ、p38、JNK)が減弱し、阻害薬(TRPA1阻害薬HC-030031とTRPV4阻害薬HC-67047)で再現できた。各種線維化関連(コラーゲンI型あ1や平滑筋アクチン)や成長因子(トランスフォーミング成長因子ベータ,インターロイキン6)の遺伝子発現がノックアウトや阻害剤(TRPA1阻害薬HC-030031とTRPV4阻害薬HC-67047)暴露で減弱された。グリコーゲン刺激で得た腹腔マクロファージでは、TRPV4遺伝子の創傷治癒関連遺伝子発現に影響が観察されたものの、TRPA1は関係が最小限であると考えラレル結果であった。結膜切開モデルの同ノックアウトマウスにいる研究に先だって、野生型マウスでの結膜切開のパラフィン切片で免疫染色を行ったところ、TRPV4とTRPA

1は、正常では結膜に発現されていたものの、創傷治癒過程では、上皮下の間葉組織にも発現されていた。このことは、今後の結膜瘢痕に対するTRPV4, A1のノックアウトや阻害薬の全身投与の瘢痕抑制効果を期待させると考えられた。マウス実験的網膜剥離での網膜色素上皮の線維化組織でのTRPV4, TRPA1の免疫組織化学観察用のパラフィン標本を準備した。培養細胞,マウス実験とも系買う道理に進んでいると思われる。TRPM8ノックアウトマウスとそれ由来の培養細胞の研究に着手できていないが、同ノックアウトマウスは,大学組み替えDNA実験許可の元,導入済みなので,今後の研究の進展を期待する。またパラフィン標本も順調に蓄積でき,一気に免疫染色に進四t例である。各種TRPチャンネル(TRPV1, TRPA1, TRPV4)の発現が角膜上皮に観察された。アルカリ暴露で炎症下にある実質細胞でも発現が増強し、上皮、実質細胞でのTRPチャネル群が角膜創傷治癒に積極的に関与していることが想定された。この疑問に答えるべく研究を行った。これらの遺伝子ノックアウトで、マウス角膜のアルカリ暴露後の線維・瘢痕化の抑制を実現できた。具体的にはマクロファージの侵入抑制、実質細胞の筋線維芽細胞への転換が抑制され、実質の組織治癒に関係する各種細胞外マトリックスの発現がmRNAレベルで減少した。In vivoフェノタイプは、各TRPチャネルの阻害薬の全身(腹腔内)投与で再現できた。各ノックアウトマウス由来の培養マウス線維芽細胞で、線維化に関与するTGFb由来シグナル(各種MAPKやSmad)の活性化を各種TRPチャンネルが制御していることが判明した。しかし、各TRPチャネルの炎症や線維化に関連するシグナルへのクロストークにはバリエーションがあることも判明した。TRPV1とTRPA1はSmadやMAPKにクロストークしていた。TRPV4シグナルはTGFb1発現に関与せず、インターロイキン6の発現制御を介して、組織線維化にプラスに関与していることを解明できた。結膜瘢痕でも同様のメカニズムが備わっていると予想されたが、予備実験に止まった。マウス水晶体ではTRPチャンネルの上皮ー間葉系移行を介した線維・瘢痕化への影響は少ないと思われた。培養細胞を用いたTRPM8の役割研究とTRPM8ノックアウトマウスを用いた研究はマウスの繁殖にとどまり、今後の研究課題として残された。各種TRPカチオンチャンネル由来のシグナルは、眼組織の創傷治癒と線維化に元来これに関与するサイトカインシグナルとのクロストークを介して関与していることが明らかとなった。各種TRPカチオンチャンネル(TRPV1, TRPA1, TRPV4)の遺伝子ノックアウトや阻害薬で、角膜のアルカリ暴露後の線維・瘢痕化の抑制を実現できた。培養マウス線維芽細胞で、線維化に関与するTGFbeta由来シグナル(各種MAPKやSmad)の活性化を各種TRPチャンネルが制御していることが判明した。TRPV4シグナルはインターロイキン6の発現制御を介して、組織線維化にプラスに関与していることを解明できた。
理想的な歴史的思考を段階的に体験できるデジタルゲーム教材の開発と評価

2018年度は、歴史的思考力を発揮している際の理想的な思考や行為のプロセスに関する調査を実施した。方法としては、まず先行研究に沿って歴史的思考力の分類やプロセスを整理した。その後、歴史家を対象にした熟達者研究の文献調査を行い、初学者に比べて歴史家はどのような思考や行為を行うのか、また、初学者はどのような典型的な誤りをするのかを整理した。その結果、歴史的思考力の中でも比較的初期の方で身につけるべき、史料を批判的に読む歴史的思考力と歴史的文脈を理解する歴史的思考力において、両者の違いに関する研究知見が多く収集された。具体的には、複数の歴史資料を扱って当時の歴史的文脈を理解する際、歴史家は「確証あるものにすること」、「出所を明らかにすること」、「文脈に位置付けること」といった方略を駆使し、歴史資料に何度も問いを投げかけながら、当時の歴史的文脈を織り上げていくことが確認された。一方、初学者の場合は、複数の歴史資料に対するカテゴリー付与を行うことが難しいことや、歴史的文脈に対してもステレオタイプな理解や、現代の文脈に沿った理解をしてしまうことが確認された。さらに、このような初学者に対し、歴史家のような思考を促す教材についても文献収集を行った。その結果、『歴史家のように読む』や" Document Based Question"といった、複数の歴史資料を用いて課題に解答する教材がアメリカを中心に普及していることが確認された。これらの教材は本研究にとって示唆に富んでいるため、これらの構成や想定している学習プロセスを整理した。以上の調査研究の結果は、日本の高校の歴史教育においても活用できるよう、論文にまとめて発表した。2018年度は、歴史的思考力を発揮している際の理想的な思考や行為のプロセスに関する調査を予定していた。その結果、先行研究の調査から、理想的な歴史的思考を段階的に体験できるデジタルゲーム教材に向けた十分な知見が収集できた。そのため、進捗状況としては概ね順調といえる。2019年度は、2018年度に収集した知見をもとに、理想的な歴史的思考を段階的に体験できるデジタルゲーム教材のシナリオ作成と、デジタルゲームの開発を行う。シナリオについては、調査結果の知見をもとにした学習プロセスを軸に、複数の資料を用いながら推論しているデジタルゲームのシナリオを参考にしながら作成していく。また、デジタルゲームの開発に関しては、ゲーム開発を支援する既存ソフトを用いながら進めていく予定である。
子宮内膜の癌化機構の解明

ヒト子宮内膜癌の癌化機構に関し,プロトオンコジーンであるbcl-2と細胞増殖能を示すといわれているPCNA(proliferating cell nuclear antigen)の発現を検索するとともに,細胞の死に関して近年注目を集めているアポトーシスの発現について研究した.正常胎盤組織,異常妊娠・分娩から得られた胎盤組織,胞状奇胎,子宮内膜癌組織などを凍結保存し,免疫組織学的検討,分子生物学的検討の試料とした.PCNAは妊娠の進行とともに発現が減少し,増殖能が低下していることが示唆された.bcl-2の発現は妊娠の進行とともに発現が強まり,妊娠末期では非常に強い発現が細胞質内に認められるようになった.胎盤では細胞の増殖が一定の時点で停止あるいは緩徐となり,胎盤機能を維持するという観点から,細胞それぞれの寿命を延長することで対応していると考えられる.しかし,子宮内膜癌では末分化な組織型になるにつれ,bcl-2の発現が細胞質内から核内へと移行するという正常組織では見られないパターンを見いだした.すなわち,bcl-2はp53蛋白の移動などを制御する機構を介して直接的・間接的に細胞の寿命をコントロールしていることを意味し,癌化機構に重要な役割を果たしていることが示された.アポトーシス(programmed cell death)は壊死とは全く異なる機構で細胞の死滅に関係している.胎盤や絨毛組織でアポトーシスの発現をみると,陣痛の発来(存在)と密接な関係があることが判明した.したがって,bcl-2はアポトーシスの発現をコントロールすることによって胎盤・絨毛細胞の寿命を調節していると考えられる.ヒト子宮内膜癌の癌化機構に関し,プロトオンコジーンであるbcl-2と細胞増殖能を示すといわれているPCNA(proliferating cell nuclear antigen)の発現を検索するとともに,細胞の死に関して近年注目を集めているアポトーシスの発現について研究した.正常胎盤組織,異常妊娠・分娩から得られた胎盤組織,胞状奇胎,子宮内膜癌組織などを凍結保存し,免疫組織学的検討,分子生物学的検討の試料とした.PCNAは妊娠の進行とともに発現が減少し,増殖能が低下していることが示唆された.bcl-2の発現は妊娠の進行とともに発現が強まり,妊娠末期では非常に強い発現が細胞質内に認められるようになった.胎盤では細胞の増殖が一定の時点で停止あるいは緩徐となり,胎盤機能を維持するという観点から,細胞それぞれの寿命を延長することで対応していると考えられる.しかし,子宮内膜癌では末分化な組織型になるにつれ,bcl-2の発現が細胞質内から核内へと移行するという正常組織では見られないパターンを見いだした.すなわち,bcl-2はp53蛋白の移動などを制御する機構を介して直接的・間接的に細胞の寿命をコントロールしていることを意味し,癌化機構に重要な役割を果たしていることが示された.アポトーシス(programmed cell death)は壊死とは全く異なる機構で細胞の死滅に関係している.胎盤や絨毛組織でアポトーシスの発現をみると,陣痛の発来(存在)と密接な関係があることが判明した.したがって,bcl-2はアポトーシスの発現をコントロールすることによって胎盤・絨毛細胞の寿命を調節していると考えられる.ヒト子宮内膜癌細胞株(HHUA)においては、ヒト1番染色体の移入により造腫瘍性が抑制されることが見いだされている。さらにこのヒト1番染色体上の遺伝子が癌抑制遺伝子である可能性や細胞の老化をつかさどる遺伝子である可能性が示唆されていることから、本年度我々は、子宮内膜癌の癌化機構を探求する実験系として、ヒト1番染色体が移入された種々の細胞株を樹立することを目的として研究を行ってきた。すなわち、HHUA細胞、シリアンハムスター子宮内膜細胞(091488)に対する微小核融合(micro cell fusion)によるヒト染色体の移入を行い、移入されたヒト染色体を同定することで融合細胞株パネルを作製しつつある。樹立されたそれぞれの細胞株毎に、その造腫瘍性の変化、細胞形態の変化、細胞コロニーの形態学的変化など、癌化と関連の深い項目に関して観察を行い、細胞株の性状を決定している。それらの細胞株のいくつかからはすでにcDNAならびにmRNAが抽出され、今後予定されている+/-ハイブリダイゼーションによる癌抑制遺伝子のスクリーニングのために保存されている。ヒト胎盤では妊娠期間の終了に向けていわゆる老化が進行しているものと考えられているが、未だその機構ならびに過程は不明である。上記の研究の一環として、胎盤組織における老化に関わる遺伝子を探求し子宮内膜癌細胞における癌抑制遺伝子との関連を検討するため、正常妊娠・異常妊娠(妊娠中毒症・子宮内胎児発育遅延・子宮内胎児死亡など)から得られる胎盤組織およびそれらのmRNA・DNAを分類保存している。平成4年度に引続き、ヒト子宮内膜癌細胞株(HHUA)・シリアンハムスター子宮内膜細胞(091488)に対する微少核融合(micro cell fusion)を行い、ヒト染色体の選択的な移入ならびに移入染色体の同定による融合細胞株パネルの作製を継続して行ってきた。樹立された細胞株毎に、その造腫瘍性の変化、細胞形態の変化、細胞コロニーの形態学的変化など、癌化と関連の深い項目に関して観察を行っている。それらの細胞株のいくつかからは既にDNAならびにRNAを抽出し、+/-ハイブリダイゼーションによる癌抑制遺伝子の検索を行った。今のところ、ヒトの1番染色体上に坐位する遺伝子の中からは有力な癌抑制遺伝子の候補は単離されていない。

しかし、細胞遺伝学的には、ヒト1番染色体の有無と癌細胞核の造腫瘍性・増殖性には強い関連があり、さらに遺伝子単離の試みを推進する必要がある。また、ミトコンドリアの膜上に存在するbcl-2蛋白が細胞の死(アポトーシス、programmed cell death)に密接な関係があると考えられていることや、これまでに我々の行った研究でミトコンドリア遺伝子の中にbcl-2とは別個の細胞増殖に対して抑制的に作用する遺伝子が単離されていることから、ミトコンドリア遺伝子とヒト1番染色体上の遺伝子との相互作用により造腫瘍性の抑制が発揮されている可能性があるので、この観点からの研究も推し進める必要がある。bcl-2遺伝子の発現部位は正常細胞では細胞質であるが、癌細胞では核内に認められるようになる。現在、ヒト1番染色体関連遺伝子の中から、bcl-2遺伝子の発現部位の変化をもたらす遺伝子の検索を行っているところである。平成5年度に引続き、ヒト子宮内膜癌細胞株(HHUA)に対する微小核融合法を用いたヒト単一染色体移入実験を繰り返し、また、他のヒト子宮内膜癌細胞株(Ishikawa)に対する染色体移入実験も併行した。大腸癌癌抑制遺伝子であることが近年判明した、DCC癌抑制遺伝子が座位するヒト18番染色体の移入実験によって、興味深い知見が得られた。すなわち、ヒト1、6、9、11、18、19番各染色体移入実験によって、1番染色体移入クローンの76%が初期経代培養過程で老死化することを再確認したのみならず、18番染色体移入クローンの32%が老死化することを新たに発見した。老死化に伴い、細胞形態の著しい変化(細胞の多核化、扁平化および細胞質の巨大化)が観察された。老死化から逸脱したクローンの造腫瘍性をヌードマウスで検討した結果、HHUAでは、1、6、9、18番染色体の移入によって、造腫瘍性の完全な抑制が認められた。一方、Ishikawaでは、1、6、9番染色体の移入によって、造腫瘍性の完全な抑制が認められ、18番染色体の移入によって、腫瘍の生着率の低下および腫瘍径の縮小が観察された。HHUA、Ishikawaに対するplasmid DCC probeを用いたSouthern blottingの結果、HHUAでは、DCC遺伝子内のdeletionが、また、Ishikawaでは、insertional mutationが同定された。RT-PCR法を用いて、DCC遺伝子発現を検討した結果では、HHUA18番染色体移入クローン、および造腫瘍性の完全な抑制が認められたIshikawa18番染色体移入クローンで、DCC遺伝子発現の増加を確認した。以上のことから、ヒト子宮内膜細胞の癌化過程において、単一ではない複数の老死化に関わる遺伝子(1および18番染色体上に座位)の変異が関与する可能性が初めて示唆された。
放射線治療場で発生する二次粒子の精密計測と線量評価

放射線治療に用いられるX線や粒子線が、がんに投与する線量以外に、それらが人体内外の物質との核反応によって発生した二次粒子の実測を行った。特に標的核破砕反応で発生する二次粒子の角度分布を考慮した線量評価法を確立した。例えば、陽子線における二次粒子の線量寄与は線量当量で20%程度に及ぶことを明らかにした。入射原子核の電荷が大きくなると、単位粒子あたりの二次粒子の生成断面積は大きくなり、炭素線は陽子線の約6倍になることが分かった。一方で、1Gyで照射される炭素線のフルエンスは陽子線の約1/25となる。従って、線量寄与という観点では、炭素線は陽子線の1/51/6程度であることを実験により確認した。放射線治療に用いられる粒子線やX線が、腫瘍に投与する線量以外に、それらが人体内外の物質との核反応によって二次粒子を発生させることが知られている。これらの被ばくと二次がん発生リスクとの関係を系統的に評価することが喫緊の課題となっている。従来の放射線計測法では二次粒子の実測は困難であるが、本研究ではCR-39固体飛跡検出器と原子間力顕微鏡を組み合わせた精密計測法により、この問題を解決する。医療被ばくの観点から、粒子線やX線を成因とする二次粒子による被ばくのリスクとベネフィットを明確にするために、二次粒子の生成断面積や線量分布に関する精緻な基礎実験データを集約し、総括的な線量評価及び相互比較を目的としている。陽子線がCR-39中に生成する二次粒子の線量評価法について検討を行った。二次粒子はその核反応プロセスに依存した放出角度分布を持つと考えられる。LET(線エネルギー付与)スペクトルから吸収線量を導出する際には、二次粒子の放出角度分布に応じた補正が必要になる。そこで、陽子線の入射角度を90度から15度まで15度刻みに変えて均等に照射し、検出器自身の角度依存性を含めた補正法を見出すことに成功した。今後、水深さに対応した二次粒子の線量寄与の変化を研究する予定である。一方、核子あたり290MeVの炭素線が水深さ毎に生成する二次粒子の実測を行った。LETスペクトルから線量評価した結果、二次的な核破砕粒子群の線量寄与は、水深さ毎に増加し、炭素線の飛程を超える位置で23%程度まで達することを確認した。放射線治療に用いられる医療用放射線(陽子や炭素等の荷電粒子線や光子線)が人体中あるいはビーム通過物質との核反応によって二次粒子を放出することが知られている。二次粒子の計測は従来の線量計測法では非常に困難であるため、二次粒子の定量的な線量評価が行われていないのが現状である。本研究では、CR-39プラスチック固体飛跡検出器と原子間力顕微鏡を組み合わせた精密イオントラック計測法を用いて、二次粒子の線量評価を実施することを目的とする。陽子線は特に標的核破砕反応による二次粒子を多く生成しながら人体中を進む。陽子線がCR-39中(組織等価物質)に生成する二次粒子について、放出角度や検出器の臨界角度依存性を考慮した補正方法を確立し、論文として発表した。この手法を用いて、ブラッグカーブに沿った水深さ方向の二次粒子の線量寄与の変化を調べるための160MeV陽子線ビーム照射実験を行い、エッチング処理ならびに原子間力顕微鏡による飛跡画像を取得した。現在この二次粒子のLET(線エネルギー付与)分布の解析を進めている。これと同時に、入射エネルギーを系統的に変化させた陽子線ビーム照射実験を実施した。炭素線は標的核破砕反応に加えて入射角核破砕反応による二次粒子を人体中に生成しながら進む。炭素線290MeV/nが水中で生成する入射核破砕粒子の計測を行った。使用したビームは単色(MONO)のものと6cm深さに拡大した拡大ブラッグピーク(SOBP)である。実験データを取得し終え、現在PHITSコードによるモンテカルロ計算を行っている。光子線は、ライナックから発生するX線(あるいは電子線)がヘッドやコリメータを通過する際に光核反応による中性子を発生させる。10MVのX線で発生する二次中性子の線量ならびに空間分布を水槽中に設置したCR-39スタックを用いて計測を行い、得られたデータをもとに論文として発表した。放射線治療に用いられる陽子や炭素等の荷電粒子線やX線が人体中あるいはビーム通過物質との核反応によって二次粒子を放出することが知られている。本年度では、陽子、ヘリウム、炭素線と標的物質との核破砕反応で発生する二次粒子のLET分布や放出角度分布等の物理データの系統的測定を行った。この結果、入射原子核の電荷が大きくなると、単位粒子あたりの二次粒子の生成断面積は大きくなり、炭素線は陽子線の約6倍になることが分かった。一方で、線量という観点においては、同じ1Gyを照射した場合のLETと粒子フルエンスが重要になる。

炭素線のLETは陽子線に比べて25倍大きいので、1Gyで照射される炭素線のフルエンスは陽子線の約1/25となる。従って、線量寄与という観点では、炭素線は陽子線の1/51/6程度であることを実験により確認した。本結果は、学術論文誌に投稿準備中である。本研究で得られたデータを用いたバイプロダクトの結果として、宇宙放射線における二次粒子の線量寄与についても見積もりを行った。宇宙空間では陽子線やヘリウム、炭素線などの荷電粒子群で満ちており、宇宙飛行士の被ばくの原因となっている。1次宇宙放射線による線量の評価は世界各国が精力的に行っている一方、これらから二次的に発生する二次粒子の線量寄与については未だ明らかとなっていない。従来10keV/um以上の高LET粒子による線量当量に対して、二次粒子はその約16%を占めていることが分かった。放射線治療に用いられるX線や粒子線が、がんに投与する線量以外に、それらが人体内外の物質との核反応によって発生した二次粒子の実測を行った。特に標的核破砕反応で発生する二次粒子の角度分布を考慮した線量評価法を確立した。例えば、陽子線における二次粒子の線量寄与は線量当量で20%程度に及ぶことを明らかにした。入射原子核の電荷が大きくなると、単位粒子あたりの二次粒子の生成断面積は大きくなり、炭素線は陽子線の約6倍になることが分かった。一方で、1Gyで照射される炭素線のフルエンスは陽子線の約1/25となる。当該年度中に系統的な陽子線ビーム照射実験を終了させることができた。炭素線ならびに光子線の解析も概ね順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。放射線物理学陽子線については、二次粒子放出に関する水深さ方向ならびにエネルギー依存性に関する議論を行う予定である。炭素線についてはモンテカルロ計算との比較と議論ならびに標的核破砕粒子の計測を進める予定である。光子線については照射野の相違による二次中性子の線量評価を行う予定である。当該年度中に陽子線ビームの照射実験を進めているなかで、二次粒子の放出角度分布に関する補正の重要性を認識し、これを簡便な手法で解決することができた。また、炭素線の実験・解析も順調に進んでいる。予定していた研究打合せのための海外出張がキャンセルとなったため。前年度に確立した角度補正法を適用し、水中深さあるいは骨標的を用いた陽子線による標的核破砕反応により生成した二次粒子の定量的な線量評価を進める。炭素線については、入射核破砕反応に加えて、陽子線同様に標的核破砕反応の実験を進める。更に、光子線における二次中性子の水中分布・線量測定を進める。炭素線解析のための新しい方法の適用を議論するための国内旅費として使用する。当該年度で予定していた標準中性子場における中性子照射実験が初年度の研究進行上、必要性がなくなったため次年度では照射実験を円滑に推進するための治具製作などの研究材料費並びに光子線照射実験のための国内旅費として使用する
口腔病変におけるウィルス感染のパラフィン切片上ポリメラーゼ連鎖反応による検出

唾液腺炎、口内炎、乳頭腫、白板症、扁平上皮癌など、口腔領域の疾患の発生にウィルスの関与が想定されるものは決して少なくないのであるが、日常の病理検査では、実際にこれらのウィルス感染が確認されることはなかった。そこで、われわれは、通常のパラフィン切片で、高速度かつ簡便に各種ウィルス感染を検出して、口腔疾患におけるウィルス感染の実態を把握したいと考えた。検索対象としたウィルスは、エプスタイン・バ-ウィルス(EBV)、ヒトパピローマウィルス(HPV)各種タイプ、サイトメガロウィルス(CMV)、単純ヘルペスウィルス(HSV)および6B型ヘルペスウィルス(HHV6)、ムンプスウィルス(MV)で、ひろく腫瘍性および炎症性疾患をスクリーニングした。方法は、既知の遺伝子情報から、プライマーを設計し、通常のPCRをおこない、また、DNAプローブあるいはRNAプローブを作製してin-situハイブリダイゼーション(ISH)をおこなった。さらに切片上でPCRをおこない、それぞれの産物に対するプローブを用いてISHで検出した。この結果、唾液腺リンパ上皮腫でEBV、多発性潰瘍をともなう口内炎でHSV、唾液腺炎でCMVのそれぞれの感染細胞とPCR陽性シグナルが確認できた。唾液腺リンパ上皮腫では、原発巣と転移リンパ節を比較して検索をおこなったところ、ISHで検出できない症例でもPCRによってその感染を同定できることが判明した。したがって、検出感度としてはPCRがISHより優れてることを確認できた。しかし、本研究課題では最終的に切片上ポリメラーゼ連鎖反応(IS-PCR)をめざしたが、この方法では陽性シグナルを得ることができなかった。さまざまな条件設定をおこなったものの、不成功の原因は特定できなかった。しかし、パラフィン切片という条件では増幅したDNA断片を細胞核内に係留することができないことの可能性が高いものと推定された。今後は、新鮮材料の凍結切片あるいは塗沫細胞によって実験をおこない、パラフィン切片への応用を確実にする方法を模索する予定である。
代謝経路を改変したエリート植物細胞工場による有用物質生産

石油資源に頼らず、医薬用や工業用として、有用な様々な有機化合物を植物細胞により生産することを行った。数種の植物の細胞と毛状根を用い、遺伝子組換え、及びストレス負荷法により、新たに代謝経路を構築したものや誘導したものを確立した。その中で有用化合物の生産能の極めて高い、エリートクローンを選抜したところ、遺伝子組換えしたものでは、その生産能が工業用に応用可能なものが得られた。また、ストレス下で新たに有用物質を多量生産するものがみつかった。遺伝子導入法や選抜で確立したエリート植物細胞を用い、ストレス誘導法等により代謝経路を変えて有用化合物を生産させる機構の解明に取り組んだ。本年度は特に重金属欠乏およびアスコルビン酸の添加により引き起こされる代謝の変動を解析し、以下の成果が得られた。1)ヒヨスの毛状根を鉄欠乏ストレス下で培養すると、特異的に有用なリボフラビン(ビタミンB2)が分泌されることを見出した。鉄欠乏ストレス下では根の呼吸が促進することが明らかになったので、呼吸鎖複合体IIVと代替経路の各々の阻害剤を用いて、呼吸活性およびリボフラビン生産への影響を調べた。その結果、大概は阻害剤の濃度に依存して生産量が抑制されたが、呼吸鎖複合体Iを阻害した場合にはリボフラビンの分泌量が1.52倍増加するという興味深い結果となった。同時に、リボフラビン生産関連遺伝子のクローニングを進め、その中の1つはこれまでに全く報告もなく、相同性も見られない新規の領域を含むことが明らかになった。これらの遺伝子の発現をRT-PCRで比較したが、鉄の有無による顕著な違いが見られなかったことから、現在、蛋白質レベルでの機能解析、呼吸鎖複合体とリボフラビン生産の関係の解明を進めている。2)ハマボウフウの培養根を一定濃度のアスコルビン酸で処理すると、医薬品として重要なフラノクマリンを誘導生産することを見出した。また、フラノクマリンの生合成経路を調べる過程で、フラノクマリン生成の最後のステップは誘導ではなく、常発現していることが明らかになったので、これらの結果を論文として報告した。更に、この生産は鉄がある濃度範囲で存在する時にのみ起こり、過剰や欠乏状態では起こらないことが判明した。特に、鉄欠乏下ではフラノクマリンとは全く異なる、化合物が新たに大量に誘導されてくることを明らかにした。この化合物の時間による消長や培地のpHの変動と生産との関係について、更に解析を進めているところである。これまでに確立した優れた形質をもつエリート植物細胞を用い、アスコルビン酸が有用なストレス化合物を生産する機構と重金属欠乏が生合成経路を改変する機構の解明に取り組んだ。また、バイオリアクターを用いての大量生産の可能性についての情報を収集し、国際的な共同研究の可能性を検討した。以下には機構の解明や生産性に関して得られた成果を述べる。1)ヒヨスの毛状根による鉄欠乏ストレス下での特異的なリボフラビン(ビタミンB_2)の分泌が根端でのde novo合成によることを、蛍光顕微鏡観察や根端のリボフラビン生産関連遺伝子の発現を調べることで明らかにした。また、鉄欠乏ストレス下ではミトコンドリアの呼吸に係る電子伝達系に変動が起きていることを呼吸鎖複合体に特異的な阻害剤の投与により明らかにした。更に、鉄欠乏下ではミトコンドリアの鉄含量が激減すること、リボフラビンの分泌が鉄要求性の高いフラボ蛋白質が使用されないことに起因する可能性を示した。この仮説の検証に今後取り組む予定である。2)ハマボウフウの培養根にアスコルビン酸処理すると有用なフラノクマリンを生産することをこれまで報告してきたが、鉄欠乏下で同様の処理をするとフラノクマリンとは異なるフェノール化合物を2種類誘導することを化学構造の同定を行うことで確認した。鉄存在下ではアスコルビン酸処理後の培地のpHが大きく変動するのに対し、鉄欠乏下ではほとんど変動しないことが明らかとなり、鉄とアスコルビン酸によるフェントン反応に因る影響とアスコルビン酸単独の影響が異なることが判明した。今回新たに、培養細胞や培養葉を用いて、同様の検討を行ったところ、培養細胞が鉄欠乏下で根と同様に新たにフェノール類を生産なすることを見出した。これらのフェノール類にも生理作用や有用機能が期待できることから、これらを特異的に生産する最適条件について、検討を進めている。昨年に引き続き、これまでに確立した優れた形質をもつエリート植物細胞を用い、アスコルビン酸が有用なストレス化合物を生産する機構と重金属欠乏が生合成経路を改変する機構の解明に取り組んだ。また、バイオリアクターを用いての毛状根培養による有用物質の大量生産の試行について、経験の豊富なインドのCIMAPとの共同研究を進めることで合意した。以下には生産機構の解明に関して得られた成果を述べる。1)ヒヨスの毛状

根による鉄欠乏ストレス下での特異的なリボフラビン(ビタミンB_2)の分泌が呼吸と関連し、ミトコンドリアの鉄要求性の高いフラボ蛋白質が使用されないことに起因する可能性を示した。そこで、呼吸鎖電子伝達系に関与するこれらのタンパク質の遺伝子のクローニングを行い、発現解析を行った。しかし、転写レベルでは鉄欠乏下と鉄十分下で差がみられるものを見出せなかった。今後は、プロテオミクスの手法によるタンパク質レベルでの発現解析を行う。また、FMN/FADの分解によるリボフラビン生産の可能性を検討するため、分解酵素活性の測定法を確立した。この測定法により、今後解析を進める。2)ハマボウフウの培養根にアスコルビン酸処理すると、鉄欠乏下で新たなフェノール化合物を誘導することを昨年確認した。この機構が、アスコルビン酸処理により、細胞死が増加すること、アスコルビン酸の分解に伴い、発生するアスコルビン酸ラジカルによるストレスが原因と推定されることを、ラジカル種を特定することで示した。また、鉄とアスコルビン酸の共存する場合とアスコルビン酸単独の場合では生産するフェノール類が異なり、これと関連するように、細胞死のレベルとアスコルビン酸ラジカルの強度が鉄とアスコルビン酸が共存する場合に、単独よりも強くなることが判明した。人為的に鉄を操作することで、有用物質の生産を制御できることを見出した。
三重項エキシマーの光物理、光化学的研究

ビフェニルの4と4'位をトリメチレン鎖2本で連結した[3.3](4,4′)ビフェニロファン(33BPP)を合成した。MM2計算によると33BPPのビフェニル環の長軸は平行な位置を保っている。比較のために、4、4'-ジメチルビフェニル(DMBP)を用いた。33BPPの吸収スペクトルはシクロヘキサン中、DMBPのものとほとんど違いがなかったため、基底状態ではビフェニロファンのビフェニル同士の相互作用は無い。33BPPは295Kでは寿命が42nsのエキシマー蛍光のみを、77Kの剛性溶媒中ではエキシマー蛍光に加え局部リン光が観測された。266nmのナノ秒レーザー光分解法を用いて得られた34NPPの295Kにおける過渡吸収スペクトルは、450nmと595nmに吸収帯が現れ、減衰の速度が36μ秒で一致した。また、77K剛性溶媒中でも同じ過渡吸収スペクトルが観察された。ベンゾフェノンを用いて33BPPへの三重項光増感により得られた過渡吸収スペクトルは直接励起により得られた過渡吸収スペクトルと一致した。このことから450nmと595nmの吸収帯は三重項BPPの吸収と同定した。33BPPの595nmの三重項の吸収の生成速度が2.2×10^7s^<-1>であったが、これは一重項エキシマー発光の減衰速度と一致していることから595nmの吸収は一重項エキシマーからの項間交差により生成した33BPPの三重項エキシマーによる吸収であると結論した。DMBPの三重項吸収の極大波長は378nmであり、33BPPの三重項吸収とは大きく異なっている。77Kでは局部リン光が観測されていることから、33BPPの450nmの過渡吸収帯は局部三重項の吸収帯であると同定した。また、77Kではエキシマーリン光が観測されていないことから33BPPの三重項エキシマーは無輻射過程により失活することが結論される。ナフタレンの1と5位をトリ-およびテトラメチレン鎖で連結した[3.4](1,5)ナフタレノファン(34NPP)を合成した。MM2計算によるとナフタレン環は平行な構造を保っている。比較のために、1,5-ジメチルナフタレン(DMNP)と[4.4](1,5)ナフタレノファン(44NPP)を用いた。34NPPの吸収スペクトルはシクロヘキサン中、DMNPのものとほとんど違いがなかったため、基底状態では34NPPのナフタレン環同士の相互作用は無い。44NPPは295KではDMNPの蛍光スペクトルと類似する局部蛍光とエキシマー蛍光を、77Kの剛性溶媒中では局部リン光のみを与えたが、34NPPは295Kにおいて69n秒の寿命を持つエキシマー蛍光のみが観測された。77Kでは発光スペクトルは何も観測されなかった。266nmのナノ秒レーザー光分解法を用いて得られた過渡吸収スペクトルは、44NPPはDMNPの三重項に類似する430nm付近の吸収帯と580nm付近の三重項エキシマーの吸収帯からなるスペクトルが得られた。34NPPでは470nmと580nmに吸収帯が現れ減衰の速度が22μ秒で一致した。ベンゾフェノンを用いて34NPPへの三重項光増感により得られた過渡吸収スペクトルは直接励起により得られた過渡吸収スペクトルと一致した。このことから470nmと580nmの吸収帯は三重項エキシマーの吸収と同定した。34NPPの三重項エキシマーの生成速度は1.4x10^7s^<-1>であり、これは一重項エキシマーの減衰速度と一致していることから三重項エキシマーは一重項エキシマーからの項間交差により生成していることがわかった。77Kでも34NPPの三重項エキシマーの吸収スペクトルは得られ、リン光は観測されなかったことより平行構造を持つ三重項エキシマーは無輻射過程により失活することが明らかになった。

このことから450nmと595nmの吸収帯は三重項BPPの吸収と同定した。33BPPの595nmの三重項の吸収の生成速度が2.2×10^7s^<-1>であったが、これは一重項エキシマー発光の減衰速度と一致していることから595nmの吸収は一重項エキシマーからの項間交差により生成した33BPPの三重項エキシマーによる吸収であると結論した。DMBPの三重項吸収の極大波長は378nmであり、33BPPの三重項吸収とは大きく異なっている。77Kでは局部リン光が観測されていることから、33BPPの450nmの過渡吸収帯は局部三重項の吸収帯であると同定した。また、77Kではエキシマーリン光が観測されていないことから33BPPの三重項エキシマーは無輻射過程により失活することが結論される。
臨床肺がんおよび正常肺移植マウスモデルを用いた粒子線治療効果と副作用評価

近年、日本人の高齢患者に高発する肺がんに対し術前照射の有意性が検討されている。患者負荷の少ない方法として、粒子線(炭素線並びに陽子線)治療が重視されている。本研究においては、炭素線によるがん治療効果と正常組織への副作用の評価を比較・検討するため、手術摘出後の患者がん組織をSuper-SCIDマウスに移植・維持したヒト肺がんおよび正常肺組織PDXモデルを用いることで人体実験を避け、炭素線およびX線によるがん増殖抑制効果比と組織障害の生物効果比を求める。ヒト肺がんおよび正常肺移植実験を行うため、SCIDマウス血中のIgG、IgMを測定し、検出限度以下(<1micro g/ml)のC3H/HeJ-md+ scid/scid LPS-マウスを医薬基盤・健康・栄養研究所動物施設SPF環境下にて生産を行った。肺がんについては肺がん切除手術の際、生検後の残余部分と治療上切除せざるを得ない正常部分を患者および倫理委員会の承認を得て移植に用いた。ヒト正常肺組織に関しては、1辺3mmの大きさに切断したヒト正常肺をSuper-SCIDマウス両下腿部に移植した。平成30年5月に放射線医学総合研究所(以下放医研)にて、遺伝子発現への影響を調べるため、ヒト正常肺を移植したSuper-SCIDマウスに炭素線1Gy、2Gyの照射を行った。照射2週間後に摘出を行った。ヒト肺がんに関しては、次年度予定である肺腺がんについて照射実験を行った。平成30年11月に放医研にてヒト肺腺がんを移植したSuper-SCIDマウスに炭素線の照射を行った。照射後、経時的にサイズを測定し、がん増殖抑制効果比(RBE)を算出した。ヒト肺腺がんでは、炭素線1、3、5Gy、X線2、5、10Gy照射により線量依存的ながん増殖抑制曲線が得られた。RBEは1.9となった。ヒト正常肺組織は、肺がん切除手術の際、治療上切除せざるを得ない正常部分のため提供が少なく、照射実験を引き続き行う必要がある。炭素線による影響を調べるための遺伝子発現解析が行えていない。今年度は、炭素線のヒト正常肺組織への影響を調べるため、遺伝子発現変化をGeneChipを用いて調べる。正常肺の提供は非常に少ないため、引き続き炭素線照射実験を行い同様に遺伝子発現変化をGeneChipを用いて調べ、生物学的効果比を求める。昨年度行った肺腺がんについて炭素線の影響を調査したが、結果を確実なものにするためnの数を増やす必要がある。また、肺扁平上皮がんについても同様に照射実験を行い、がん増殖抑制効果比を求める予定である。
近年頻発する豪雨の発生要因の解明

本研究では,屋久島以北の九州地方で発生した豪雨を対象に,暖候期の気象場のパターン認識を行った.次に,気象要因別の豪雨の経年変動(最近30年間)を調べ,最近の豪雨頻度増加の要因について考察した.その結果,期待した通り,梅雨前線や台風に伴う暖湿気流と関連する気象パターンで豪雨が多く発生したことを確認した.しかし,豪雨関連の気象場パターンの増加に伴って,最近の豪雨頻度が増加するといった解釈は成り立たないことがわかった.本研究では,屋久島以北の九州地方で発生した豪雨を対象に,暖候期の気象場のパターン認識を行った.次に,気象要因別の豪雨の経年変動(最近30年間)を調べ,最近の豪雨頻度増加の要因について考察した.その結果,期待した通り,梅雨前線や台風に伴う暖湿気流と関連する気象パターンで豪雨が多く発生したことを確認した.しかし,豪雨関連の気象場パターンの増加に伴って,最近の豪雨頻度が増加するといった解釈は成り立たないことがわかった.本研究課題では、日本列島の異常気象の1つである豪雨頻度の増加について、その要因を解明し、将来の温暖化を議論する際の基礎資料として整理することを目的とする。1年目の研究では、NCEP再解析データを利用して、地球上の異常気象をもたらす熱帯の海面水温分布をパターン化し、台風の発生位置と進路との関係について考察した。そのパターン化には、パターン認識技術の自己組織化マップを適用した。その結果、エルニーニョ、ラニーニャに関連するパターンやその両局面の移行期と考えられるパターンなど、概ね、熱帯の海面水温分布パターンを表現することができた。次に、熱帯の気象パターンが日本列島との気象とどのように関連づけるかについて考察した。熱帯の気象パターンは、PJパターンなどのテレコネクションを通して、日本列島の気象に影響を及ぼすことがわかっているが、そのメカニズムは複雑で、特に日本列島の豪雨を議論する場合には、太平洋高気圧の強度・範囲をどのように指標化するかが1つの課題となる。しかし、その点を解決することは容易ではないため、視点を変え、台風の発生と進路に着目して、熱帯の気象と日本列島の気象を結びつけることを考えた。その理由は、1)台風が熟帯域で発生し、2)台風の上陸・接近に伴って、大量の水蒸気を供給し、日本列島の気象に大きな影響をもたらすためである、以上踏まえて、熱帯海面水温パターンと台風の発生位置・進路との関係を調べた結果、水温パターンが過去30年で大きく変動する一方で、日本列島(西日本対象)に上陸した台風の発生数や進路に関して、水温パターン間で特徴的な違いはなかった。しかし、日本に上陸する台風発生域(西太平洋城)の範囲を調べてみると、その範囲は、最近20年で東方に拡大する傾向にあることがわかった。これは、従来水温が低い太平洋東部で水温が高い傾向を示している。平成20年度は,最初に,日本列島南側の海面温度を抽出し,台風の発生及び進路と強度を関連づけた.その結果,海面温度分布のパターンに対応する台風の発生域・進路・強度に大きな変化は認められず,異常気象や地球温暖化に繋がるシグナルを見つけることはできなかった.次に,九州地方で過去の発生した豪雨を対象にして,その頻度や強度が過去28年間でどのように推移したのか調査した.その結果,最近10年で,短時間豪雨の頻度が増加する傾向が認められた.しかし,日雨量レベルで見ると,30年間で大きな変化は認められなかった.また,個々の豪雨事例を見る限りでは,異常気象としての明瞭なシグナルは見られなかった.以上の結果を踏まえ,複雑な気候特性を持っ日本列島とは別に,雨季と乾季が明瞭に区別できる気候特性を対象にして,異常気象や地球温暖化のシグナルが認められるかどうか確認するために,自己組織化マップ手法(SOM)を使って,南米中部の気候特性とその対象領域内に記録された100年間の水位データとの関連性を抽出した.その結果,1970年代を境に,気候指標が劇的に変化していることが判明した.それに伴い,渇水傾向から多雨傾向に変化するという興味深い結果も明らかになった.この結果は,比較的単純な気候特性を持った地域では,異常気象や地球温暖化のシグナルが明瞭に出やすいことを示唆している.平成21年度は,多次元かつ非線形の複雑なデータを視覚的に説明可能にするパターン認識技術の自己組織化マップ(Self-Organizing Map : SOM)のアルゴリズムを利用して,九州の地域特性を十分考慮し,近年の豪雨と気象場との関連性を調べた.その結果,台風,梅雨前線の特徴に多様性があり,九州各地の豪雨の頻度特性と気象場との明確な関連性が認められなかった.このことは,日本列島が傾圧帯に位置し,複雑な気象場の特性を示し,年々変動の特徴を簡単に抽出できないからである.そこで,比較的単純な気候特性を示す南米中部を対象にして,対象領域の水文特性と気候特性との関係を調べた.昨年度,1970年代を境に起こった劇的な気候変動に対応して,渇水傾向から多雨傾向に変化したことが明らかになったが,さらに踏み込んで,大西洋の貿易風との関連を調べた.

基本的に,南米中部の水文変動は,数10年規模で起こる北半球の太平洋領域の海面温度変動(PDO : Pacific Decadal Oscillation)と関連するが,直接的には,大西洋の貿易風の変動と顕著に関連していた.即ち,水位変動の直接的要因は,豊富な水蒸気を含む貿易風が南米中部に至り,降水をもたらしていることが挙げられる.1948年以降に水文変動に適用して見ると,1970年以前は,PDOの負の局面に対応して,貿易風が弱まり,南米中部への水蒸気の供給が減少し,少雨傾向を示していた.一方,1970年以降は,PDOの正の局面に入り,貿易風が強まりとともに南米中部への水蒸気の供給が増加し,多雨傾向になったことがわかった.以上のように,気候特性が簡単な地域を選択することにより,水文変動との関連が明瞭になる場合もあると考えられるので,まずは,そのような地域を重点的に調べることが,今後の複雑な気候特性を示す地域を調べる上の重要な出発点になると考えられる.
中期～後期旧石器時代の移行期の炭素14年代測定プロトコルの確立

中期後期旧石器時代の移行期(約4万年前)は、西アジアでは、ネアンデルタール人からホモ・サピエンスへの交替期である。この時代は炭素14年代測定法が適用できる限界に近いため、得られたデータの十分な検討が必要である。近年、二次的に混入した外来炭素をより効果的に除去する方法が考案され、この時代の炭素14年代測定をより厳密に行うことが可能となった。ホモ・サピエンスのアジアへの拡散や文化史についての更なる理解のために、「パレオアジア文化史学」で実施しているアジア地域の遺跡発掘で得られた試料に対して、最新の炭素14年代測定法を適用し、信頼できる炭素14年代データを得る。