hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体内水素発生を可能とするシリコン微細粒子の創製法とヒドロキシルラジカルの消滅

引続き表面処理方法を検討して、シリコン微細粒子の水素発生能をさらに高める予定である。また、医薬品に繋げるために、シリコン微細粒子の安全性を確保する。特に、シリコン微細粒子が血管に侵入して脳梗塞等を起こさないことを証明する。シリコン微細粒子のサイズ(結晶子サイズおよび凝集体サイズ)を制御するとともに、たとえ血管に侵入しても問題がないことを証明する。このため、血液環境(pH7.4、36°C)において、シリコン微細粒子から生成する酸化シリコンの溶解速度を求める。皮膚から放出されるヒドロキシルラジカルを、レーザー誘起蛍光法によって観測するため、装置の感度向上を図る。皮膚とレーザー光の距離を小さくするとともに、蛍光の取り込み角を広げることによって、感度を向上させる予定である。
連想計算の代数に基づく並列連想計算方式の研究

21世紀に求められる情報技術は、膨大な情報を活用して個人やグループの問題解決能力を高め、思考や議論を深めるものでなければならない。自分の脳に蓄えられた情報(知)に基づいて思考する人間を、外部の膨大な情報と創造的に相互作用させるためのカギは、人間の連想能力の活性化にあると考えられる。本研究の目的は、人間の連想能力の活性化に計算機科学の手法によりアプローチして、膨大な情報に基づく連想過程に計算的な基礎づけを与え、連想計算の基盤となる情報処理技術を提供することにある。本研究は、構成的アルゴリズム論に基づいて,100万件規模の文書DBを対象に連想計算(類似性計算)を高速実行するソフトウェア「連想計算エンジンGETA(Generic Engine for Transposable Association : http://geta.ex.nii.ac.jp/)」が高速実行する連想計算の数学的構造を、「連想計算の代数」として明らかにし、理論的基礎づけを与えた。さらに、その代数構造に基づくプログラム変換を用いるGETAの並列連想計算方式を提案し、そのPCクラスタ上の実装により実用上の有効性を検証した。さらに、連想計算の機構を「二つの世界とそれらを結ぶための双方向変換」として定式化し、双方向変換言語を提案した。双方向変換は、2つのデータの間での同期を取ることを目的に考案された技術であり、始点と終点の2つのデータ間について、順方向の変換を記述することが同時に逆方向への情報の更新方法も実現するように設計されている。連想計算の新しい応用として、「梅林(Bi-Link)」という新しいファイルマネージャを実現した。既存のファイルマネージャは実際のディレクトリ木の見せ方に関する自由度が低い。ファイルに対する注釈、表示するファイルの順序、特定のファイルの隠蔽などいくつかの基本的な機能は提供されているが、ユーザはそれらを細かにカスタマイズすることはできない。「梅林」では、このような"見せ方"を連想計算(双方向変換)として記述する。そのため、これらの機能を統一的に表現でき、なおかつ見せ方の自由度を高めている。本研究の目的は、「連想計算エンジンGETA(Generic Engine for Transposable Association)」が高速実行する連想計算の数学的構造を「連想計算の代数」として明らかにし、理論的基礎づけを与えるとともに、代数構造に基づくプログラム変換を用いるGETAの並列連想計算方式を提案し、実用的システムを実装することによりその有効性を検証することである。平成16年度で得られた主な成果は次の通りである。(1)GETAでサポートされている各種類似性計量による連想計算を一般化し、連想計算を含むデータマイニングにおける並列分散アルゴリズムの記述を容易にすることを目的として、「拡張行列演算」と呼ぶ並列アルゴリズム記述の枠組みを提案した。この枠組みは行列演算の加算および乗算の演算子を一般化したものである。枠組みの持つ計算パターンは少ないが、行列演算のアナロジーがアルゴリズム記述を容易かつ簡潔にしており、また問題に対し適切な演算子を定義することができるためその表現力は高い。また、行列計算の並列化に関する研究は多く、同様にこの枠組みの分散並列化も行うことができる。(2)連想の計算機構として、連想する世界と連想される世界との関係を表現するための定式化が必要である。その第一歩として,双方向変換言語Xを設計し、簡単な応用例として構造化文書と構造化文書の表示との関係をXで表現できることを示した。Xは文書から文書の表示への変換を記述するための言語であり、Xで書かれた全ての変換に対して、その逆変換である表示から文書への変換の自動導出が可能である。
一本鎖DNA結合蛋白のmRNAとの特異的結合による複製と翻訳のカップリング

能率的な細胞複製のためには、DNA複製、転写、翻訳の間にお互いを調節する機構が存在するはずであるが、まだ見いだされていない。この研究の目的は、大腸菌一本鎖DNA結合蛋白質(SSB)が、一群の遺伝子の翻訳をDNA複製の状態を反映しながら調節していることを明らかにして、このような系間調節の最初の例を証明することである。本年度までに明らかになったことは、SSBはssbのmRNAに特異的かつ協同的に結合して蛋白クラスターを形成し、その無細胞翻訳系での翻訳を阻害する。このような結合には、特定の12塩基のRNA配列、SSB boxがコーディング領域の外の、リボソームの影響を受けにくい位置にあることが必要である。このような結合は、その濃度依存性とSSBの細胞内濃度から、細胞内でも起こっていると推定される。事実、ssbのmRNAとSSBの量的関係を変化させると、数種類の蛋白の量が、SSBによる翻訳阻害と解釈できる変化をする。これらのことは、SSB翻訳レギュロンの存在と、遊離のSSB量が調節されていることを示唆する。そこで、プラスミド上でssb遺伝子を改変して、細胞の増殖への影響を見た。SSB boxを保ったままlacオペロンとのオペロン融合をして、上流のlacオペロンを誘導しても細胞の増殖には関係しない。また、SSB boxを削除した蛋白質融合でも、フレームがSSB蛋白と異なるものでは、増殖が少し阻害されるのみである。SSB boxを削除してフレームをSSBと一致させた蛋白融合では、増殖が甚だしく阻害される。つまり、SSB boxなしのSSBは蛋白の量産が致死的であることを示す。以前に明らかになった、SSB boxのみの量産は致死的であることを併せて考えると、細胞内で遊離状態のSSBの濃度が一定に保たれていることを示唆している。
若者ケアラーの成人への移行と支援に関する研究

第一に、プレ調査として、若者支援機関及び若者ケアラーへの聞き取り調査を実施した。その結果、若者支援機関の「若者ケアラー」についての認識やニーズについての理解は十分ではない状況にある一方で、若者支援機関が提供するサービスを利用している若者の中には、家族員のケアをしていると思われる若者が存在していることがわかった。これらの若者は、学習支援や進路相談などのニーズを有していた。また、これらの若者の発見やニーズの把握は、関連機関との連携や、高校など若者が集まる場への出張相談窓口の設置などの工夫により行われていた。若者支援機関は、若者ケアラーの成人への移行を支援することの経験を蓄積しつつあり、若者支援機関を利用する若者ケアラーのニーズを把握するとともに、若者支援機関に蓄積されつつある若者ケアラーの支援の実践知を明らかにし、若者ケアラーの支援に取り組もうとする若者支援機関や支援者がそれらを利用できるようにしてくこと、それらを自治体等が実施する若者支援者向けの研修等で普及できるようにしていくことが課題であることが確認された。第二に、上記のプレ調査の結果に基づき、若者支援機関を対象とした調査を実施した。調査目的は、若者支援機関における若者ケアラーの支援状況及び、若者ケアラーについての支援者の認識と支援の状況を明らかにすることである。調査対象は、若者支援を行うNPO法人及び若者サポートステーション780箇所に勤務する管理者及び支援者、調査方法は自記式質問紙調査、調査期間は2019年3月4月である。また、質問項目は、1法人の基本情報、2法人の若者ケアラーへの認識、3支援者の基本情報、4支援する若者の状況と支援内容である。平成30年度は研究代表者が、サバティカルにより所属する研究機関を離れて他の研究課題にも取り組んでいたため、本研究課題への取り組みが遅くなってしまっている。若者支援機関及び若者ケアラーを対象としたプレ調査を実施した後、研究機関において若者支援機関を対象とした質問紙調査を実施する準備を進め、10月にそれを実施する予定であったが、研究代表者の出校日の確保の困難に伴い準備が遅れ、質問紙調査の実施が3月にずれ込んでしまった。、今年度は、若者支援機関より返送されてきているアンケートのデータの集計及び分析を行っていく(58月)。また、アンケートにおいて協力意志が示された若者支援機関を対象に、ヒアリング調査を行っていく(810月)。ヒアリング調査の目的は、若者支援機関が蓄積しつつある、若者ケアラーのニーズに対応した支援及び支援体制、それを発展させるために用いられている支援技術を把握することである。あわせて、介護者支援団体などの若者支援機関以外の機関・団体による若者ケアラー支援の事例についても収集を行っていく。予定していた質問紙調査の実施が遅れ3月となったため、それに関わる経費の会計処理が未処理となっている。
動物装着型マイク網による高線量空間可視化

本研究は「動物装着型マイク網による高線量空間可視化」を目的とする。福島原発事故により放出された放射性物質が野生動物に及ぼす影響調査を遠隔から安全に実現するシステムが求められている(IAEA報告書)。本研究では、A)生態相互作用と融合した省電力型な動物装着型マイク・ネットワーク機構、B)重度被曝した動物の健康状況の変化を鳴き声情報の可視化から明らかにする機構、を高線量空間(帰還困難区域内)に実際に構築して有効性評価することで目的を実現する。
mTORシグナルを介した癌の低酸素耐性機構の解析

まずin vitro実験系で癌細胞のmTORシグナルを介した低酸素耐性の分子機構を解析した。低酸素感受性の大腸癌細胞ではRhebおよびeIF4Eの強制発現によって低酸素下で低下したmTORシグナルを活性化することができ細胞死を誘導できた。さらに、阻害剤(LY294002,rapamycin)でPI3K, mTORシグナルを抑制したところ、低酸素培養条件下で細胞死を回避することができた。一方、低酸素耐性の膵臓癌細胞では上記方法では低酸素下でmTORシグナルを活性化することができなかった。また、TAT-ODDシステムにRhebを搭載し膵臓癌細胞内に導入したが、低酸素下で低下したmTORシグナルを上昇させることはできなかった。膵臓癌細胞ではRhebの活性化に加えて別の因子がmTORを活性化させるのに必要と考えられる。さらに、低酸素下でIGF刺激するとmTORシグナルが活性化して劇的なアポトーシスが誘導されることを明らかにした。IGFは低酸素下で強力に小胞体ストレスを誘導すること、細胞死は小胞体ストレス応答、特にCHOP蛋白の誘導が必須であることを明らかにし、論文投稿した(Cancer Research, in revision)。また、in vivo腫瘍の低酸素領域において、mTOR下流のS6蛋白リン酸化が低下することを明らかにした。しかし、in vivoの低酸素領域でmTORシグナルを活性化する方法が得られなかったので、in vivoでのmTORシグナル低下の意義についての検討は今後の課題として残った。進行した固形癌は不完全な血管構築による還流不全のために、低酸素・低栄養・アシドーシス等の内部環境をもつ部分(低酸素領域)が少なからず存在する。そのような劣悪な環境下で一部の癌細胞は可逆的に分裂を停止して生存しており、治療抵抗性の源となっている。mTOR(mammalian target of rapamycin)シグナルは十分な酸素・栄養状態では活性化して癌細胞の増殖と生存を促進するが、酸素やエネルギー源の欠乏では負に制御されている。平成17年度はmTORシグナルがヒト癌細胞の低酸素での生存にどのように関与しているかを分子生物学的に明らかにすることを試みた。まず、in vitro実験系で癌細胞のmTORシグナルを介した低酸素耐性の分子機構を解析した。低酸素耐性の膵臓癌細胞と低酸素感受性の大腸癌細胞を用いた。低酸素下での操作は、本研究費で購入したガス置換型グローブボックスを用いた。大腸癌細胞ではRhebおよびeIF4Eの強制発現によって低酸素下で低下したmTORシグナルを活性化することができ細胞死を誘導できた。さらに、阻害剤(LY294002,rapamycin)でPI3K,mTORシグナルを抑制したところ、低酸素培養条件下で細胞死を回避することができた。しかし、膵臓癌細胞では低酸素下でmTORシグナルを活性化することは不可能であった。さらに、TAT-ODD蛋白による低酸素耐性細胞の傷害効果を解析した。TAT-ODDシステムにmTORシグナルを増強するRhebを搭載し膵臓癌細胞内に導入したが、低酸素下で低下したmTORシグナルを上昇させることはできなかった。mTOR (mammalian target of rapamycin)シグナルは十分な酸素・栄養状態では活性化して癌細胞の増殖と生存を促進するが、酸素やエネルギー源の欠乏では負に制御されている。平成18年度は昨年度に確立した大腸癌と膵臓癌細胞の実験系を用いて、低酸素下でのmTORシグナルを活性化した場合の細胞応答を検討した。mTORシグナルを活性化する方法として、IGFの添加を試みた。

まず低酸素でIGFが劇的なアポトーシスを誘導することを明らかにした。この細胞死はPI3K, mTORの阻害剤(LY294002,rapamycin)で抑制された。さらに、IGFは低酸素下で強力な小胞体ストレスを誘導すること、細胞死は小胞体ストレス応答、特にCHOP蛋白の誘導が必須であることを明らかにし、論文投稿した(Cancer Research, in revision)。また、in vivo腫瘍の低酸素領域において、mTORの下流のS6蛋白リン酸化が低下することを明らかにした。しかし、in vivoの低酸素領域でmTORシグナルを活性化する方法が得られなかったので、in vivoでのmTORシグナル低下の意義についての検討は今後の課題として残った。TAT-ODD蛋白による低酸素耐性細胞の標的化については、コントロールのTAT-ODD蛋白(TAT-ODDドメインのみ)がin vivoで抗腫瘍効果を示したことから、使用を断念した。
認知症疾患でみられる無為の多面的解析の試み

認知症に伴う行動異常や精神症状(BPSD)は、患者や介護者のQOLを著しく損なうことが知られている。なかでも「無為(abulia)」は自発的な発話、運動、思考、感情的反応の減少として高い頻度で観察されるが、いまだ評価法や治療法が確立されていない。抑うつ(depression)、意欲低下(apathy)、幸福感の喪失(anhedonia)、失感情症(alexithymia)の4つの要因から無為の疾患特異性について検討した。「無為」は認知症に伴う異常行動と精神症状(BPSD)の中で最も多い症状とされるが、まだ確立した治療法はない。治療に先立ち「無為」の正確な診断と病状の評価が不可欠とされるが、統一された診断基準が存在せず、その病態解明も十分にされていない。本研究では「無為」の包括的評価法を新規に導入することによって、認知症疾患における「無為」の質的違いを明らかにし、その病態を明らかにすることを目的としている。アルツハイマー病、レビー小体型認知症、パーキンソン病、前頭側型認知症と診断された患者に協力してもらい、モントリオール簡易認知機能検査(MoCA)による認知機能評価、NPI(Neuropsychiatric inventory)によるBPSD評価、身体機能評価、「無為」に関する多軸評価等を実施した。これまでの結果からは、パーキンソン病患者における認知機能障害の検出に関してMoCAが有効であることが示された。認知症患者において「無為」はおよそ8割で認められ、認知症に伴う行動障害および精神症状(BPSD)の中でも最も多い症状とされる。そのため「無為」の病状の正確な評価や診断は認知症治療において重要と考えられるが、未だ適切な評価や診断方法が確立されておらず、その病態解明も十分にされていない。本研究では「無為」の包括的評価を行い、認知症疾患の「無為」の質的な差異について検討を行うと同時に認知機能障害との関連についても検討を試みた。「無為」の包括的評価方法に関しては、「意欲低下」の評価に対してはAS(Apathy Scale)、「抑うつ」に対してはBDIーII(Beck Depression Inventory II)およびGDS(Geriatric Depression Scale)、「幸福感の喪失」に対してはSHAPS(Snaith-Hamilton Pleasure Scale)、「失感情症」に対してはTASー20(Tronto Alexithymia Scale 20)を用いて評価した。MoCAーJ(Montreal Cognitive Assessment Japanese version)を用いたパーキンソン病の認知機能障害の特徴として、注意障害、遂行機能障害、視空間認知機能障害、記憶障害を認めることが明らかになった。またパーキンソン病患者群では健常群に比べ、BDIーIIで明らかな「抑うつ」傾向を認め、性欲減退、疲労感、活力喪失、睡眠習慣の変化、集中困難、悲観、喜びの喪失、興味喪失、決断力低下、無価値観、悲しみの順でスコアが高かった。認知症に伴う行動異常や精神症状(BSPD; Behavioral and psychological symptoms of dementia)は、患者や介護者の生活の質(QoL; Quality of life)を著しく損なうことが知られている。BSPDの中でも「無為」は自発的な発話、運動、思考、感情的反応の減少として高い頻度で観察されるが、未だ評価法や治療法が確立されていない。近年、「無為」を引き起こす心理的要因として、「抑うつ(depression)」「意欲低下(apathy)」「幸福感の喪失(anhedonia)」「失感情症(alexithymia)」の関与が明らかにされつつある。パーキンソン病では「抑うつ」を伴わない「意欲低下」や「幸福感の喪失」が生じることが知られており、これら4つの要因の神経機構が異なる可能性が示唆されている。しかし、アルツハイマー病を始めとする他の認知症疾患で「無為」に関する多軸評価での検討はほとんどなく、こうした観点からの「無為」の質的な疾患特異性を調べた研究はない。本研究では、認知症患者を対象に、これら4つの要因がどのような認知機能や身体機能と関連があるか、また疾患特異性が存在するのかを質問紙を用いて調べ検討した。パーキンソン病患者では、「抑うつ」(BDI-II)と全般性認知機能(MMSE)および身体機能(歩行速度)との間に有意な相関は認められなかった。他の疾患については現在解析中である。認知症疾患における「無為」の要因として、疾患特異性を明らかにすることで、「無為」の質およびそれを支える神経基盤の相違が明らかになると考えられる。対象となる認知症疾患の症例数が予定に達しておらず、データ収集および分析に遅れを生じている。行動神経学引き続き症例数を集めるべく、他診療科や他施設への協力を呼びかける。当初予定していた症例数に達しない場合は、データ規模に見合った解析方法への変更を検討する。対象となる認知症患者の症例が予定数に達していない。そのため当初計画していた妥当性の検討が不十分な状態である。

予定していた協力被験者への謝金の支払いがなかったため。対象となる認知症の症例数を増やすために、同施設内の他診療科や他の施設に協力を呼びかける。既に一部で協力を得られる体制が整ったことから、当初の計画通りに近い対象者数のエントリーを予定している。今後は画像検査についても可能な限りデータの収集を急ぎ、解析を進める。予定通り被験者への謝金として使用。当初予定していた被験者への謝金が必要なデータ収集を次年度に繰り越したため。またそれに合わせてデータ解析装置の購入も次年度に予定を変更したため。予定していた被験者数に変更はなく、次年度に予定していた協力者に加えて募集し支払う予定。合わせて解析装置も購入する。
環境資本のサービスを考慮した環境・経済モデルの開発

本研究は、1)地球環境と植生の相互作用の把握、および2)全世界の人間活動に伴う炭素、窒素、リンの循環変化に関する基礎的研究を行った。第一のテーマについては、植生層を2つに、土壌層を6つに分割することでPFT間の日光と土壌水分の競合を詳細に表現している動的植生モデルIBISを用いて、潜在的植生変化の動向を再現し、その出力を他のDGVMsの出力や衛星観測データから推測される植生分布と比較検討した。その結果、低緯度、中緯度地方においては比較的良好な一致が見られた一方で、高緯度地方では他よりも植物量が少なく計算された。これは観測データと比べても少ないと考えられる。また、草本植物は木本植物に対して土壌水分の獲得に有利であり、そのため日光よりも土壌水分量にその生存率が依存しているといえる。本研究において草本植物のLAIが非常に小さく出力されたことは、土壌水分量の扱いが不適に行われた可能性があることを示唆している。第二のテーマでは、人間活動内、人間活動と自然環境間における炭素、窒素、リンのフローを記述する全世界炭素・窒素・リン物質勘定表を開発した。その勘定体系に従い、1971年から2002年における全世界を対象として、炭素、窒素、リンのフローを推計した。そのフローの推計には、物質収支調整計算やRAS法などの手法を用いた。それにより、様々な統計値、観測値と最も整合性を持つ値を推計することが可能となった。その結果の一例として、以下の3点が明らかとなった。(i)2002年における人間活動が環境から採取してくる炭素量、窒素量、リン量は、1971年比でそれぞれ1.6倍、1.8倍、1.8倍の13、558TgC、212TgN、35.7TgPであった。今後人口増加や経済発展と共にこれらの量も増加すると考えられる。(ii)廃棄物の発生量について見ると、炭素量では、農業廃棄物、窒素量、リン量では人糞、家畜糞尿割合が大きかった。廃棄物の利用を考えた場合、炭素量の多い農業廃棄物はエネルギー資源として、窒素量の多い家畜糞尿・人糞は肥料資源として利用することが有効であると考えられる。(iii)農地における窒素のフローについて見ると、韓国、オランダ、中国、ベルギーなどの地域で投入量が産出量を大きく超過していた。これらの地域の農地周辺の水域では窒素汚染が懸念される。投入源の内訳について見ると、各国によってその内訳は異なり、それぞれの地域に応じた対策が必要であることが示された。これまでの研究で開発してきた1)地表面付近の水循環機構に基礎を置く水資源モデル、2)都市、工業、灌漑による水需要と水消費を記述する取水・排水モデルに以下のような拡張を行い、環境資本制約と環境サービス維持費用の算出メカニズムを盛り込んだ。

1)のモデルは蒸発散、土中水分量収支、表面流出及び下流流下のプロセスからなるが、潜在蒸発散量の土地被覆及び栽培穀物種との依存性の記述、確率年毎の再生可能水資源量(渇水量)計算、貯水池データベースとの連結作業を行った。2)の水需要・消費を記述するモデルでは、都市用水に関しては1人あたりGDP変化に基づき、工業用水については工業出荷額に応じ、発電冷却用水については汽力発電量変化から、灌漑用水については灌漑面積と穀物種・生産量から需要・消費量を推計するモデルを開発した。このモデルをベースとして使用水の回収・反復利用の明示的な記述、取水・導水・浄水・配水・排水・水処理の簡易な費用計算機能を整備し、社会・経済システム内の環境資源の調整、消費部門としての生産関数、消費関数を同定した。上に述べた二つモデルは、相互依存関係が強い。この依存関係のモデル化も本年度研究の大きな課題であった。これらのモデルの実体は、GRASS(地理情報システム)上にC言語で記述したプログラムモジュールである。潜在蒸発散、土中水分量収支、水需要推計などは独立したモジュール群として開発しており、それらを因果関係に応じ逐次的に実行するような工夫を行なった。各モジュールの入出力は、GISのラスターファイルとして受け渡される。各種需要は、トップダウン型の経済モデル出力から各地域地域の社会経済量に基づいて推計するが、この部分のモジュールは、GAMS言語(一般化代数モデリング言語)及びC言語で記述した。環境サービスの生産・需要間の調整(均衡)は、サービス価格あるいはシャドウプライスとサービス量の値をモジュール間で交換することによって行うが、この部分均衡的な調整に関しては、現在作業中である。本研究では、今後数十年間のアジア地域を対象に、ボトムアップ的な手法により環境が行っているサービス、すなわち水供給、水質回復、土壌生成、栄養塩循環などのサービスの供給量と需要量を社会経済システムとの関わりで定量的に記述、モデル化し、これらとトップダウン型の環境・経済モデルを組み合わせることによって、定量的かつ科学性高い環境管理政策支援ツールを整備した。具体的には、これまでアジア地域を対象に研究代表者らが開発してきたエネルギー需給や食料需給の応用一般均衡型多地域・多部門の環境・経済モデル、土地利用変化モデル、水需給モデル、環境と疾病の係わりに関するモデルなどを統合し、これらに環境が行っている上記のサービスをサービス生産部門として明示的に組み込み、これまで天恵として取り扱ってきた環境サービスの社会・経済的意義やそれらのサービスを行う環境資本の整備・保全費用の定量的な同定と評価を行った。特に、穀物生産、水需要のサブモデルと環境資源サービスの関わりのモデリングを中心に、これを現在、国連所属の諸機関が共同して実施しているミレニアム生態系アセスメント(MA)で取り上げる生態系サービスなど他の環境資源サービスに拡張する一方、土地利用・被覆形態のモデルと連携し、さらには、世界多地域多部門の一般均衡モデルと連結させることにより、社会・経済システム全体の活動と環境資源サービスの関わりを記述した。その方法としては、高効率性を発揮する現行の市場経済システムを前提に、環境資本のサービス供給を社会経済システムをサポートする必須要素として捉え、モデル中に具体的かつ明示的に組み込んだ。本年度は、環境資源サービスの種類の拡張、土地利用・被覆形態のモデルとの連携強化、世界多地域多部門の一般均衡モデルと連結を強化した。さらに、世界を流域に分割し、水資源量のバランスを詳細に検討するモデルの構築を行った。
ガンジス-ブラマプトラ川流域の水・堆積物・炭素フラックスへの人為的影響の評価

ガンジス-ブラマプトラ-メグナ河川系による陸源堆積物の運搬量は、一つの河川系によるものとしては世界最大である。この河川系における水・堆積物・炭素フラックスの変動と人間活動の影響の解明を目指して解析を行った。この河川系を含む領域を対象として、1970年代以降についてはLANDSAT TM、TERRA ASTER、SPOT HRVなどの高分解能低観測頻度の衛星リモートセンシングにより、人間活動による土地被覆の経年変化や河川流路の変動などを解析した。衛星リモートセンシングデータが入手できる以前については、過去の地形図から河川流路や上地被覆などの変遷を調べた。また河川流量などの現地実測データを収集した。これらのデータを地理情報システム(GIS)により統合して総合的に解析を行った。その結果、土地被覆変化や上流でのダム建設等の人間活動が、下流域での流路変化および水・堆積物フラックス等に影響を与えていることや、ダッカ周辺での洪水被害をより深刻化していることが示された。一方、グローバルスケールでの気候変動が、この地域のローカルからリージョナルなスケールでの水・堆積物循環に対して与えている影響に関しては、流量の変化を通じて流路変化や堆積物運搬量に影響していることは確実であるが、定量的な関連性は十分に明らかでなかった。これは、この地域では人間活動に由来する変化のほうが、少なくとも最近数十年間は大きいためである。これらの成果について国際学会で発表を行い、またその成果の一部は国際学術雑誌に論文として公表した。バングラデシュ・インド・ネパールにまたがるガンジス-ブラマプトラ-メグナ河川系は、年間10億トンを越える堆積物をベンガル湾岸まで運搬しており、一つの河川系による陸源堆積物の運搬量としては,世界最大である。この河川系における水・堆積物・炭素フラックスの実態と人間活動の影響の解明を目指し,現場実測データの収集と解析、衛星リモートセンシングデータの解析、炭素循環モデルの構築の3者を組み合わせて解析を行っている。まず,ガンジス-ブラマプトラ-メグナ河川系の河川流量や洪水などに関する既存の論文や報告書などの収集を行った。次に研究対象のテスト地域としてダッカ周辺を選び,衛星リモートセンシングデータとして1975年から2004年までのLandsat MSSS, TM, ETM+データなどをバングラデッシュ宇宙研究およびリモートセンシング機構から入手した。さらに、研究対象域の地形図,河川の水位・流量,降水量などのデータも収集した。これらのデータに基づき,まず広域的な土地被覆の経年的な変動の解析を行った。1960年代については,地形図に基づいて土地被覆の状況を解析した。1975年以降については,入手した衛星リモートセンシングデータに対して教師付き分類を適用し,土地被覆の状況を求めた。これらの結果を基に,人間活動がガンジス-ブラマプトラ-メグナ河川系に与えた影響を評価するため,土地被覆変動と水位・流量,降水量などの変化との間の解析に着手した。バングラデシュ・インド・ネパールにまたがるガンジスーブラマプトラーメグナ河川系は、年間10億トンを越える堆積物をベンガル湾岸まで運搬しており、一つの河川系による陸源堆積物の運搬量としては,世界最大である。この河川系における水・堆積物・炭素フラックスの実態と人間活動の影響の解明を目指し,現場実測データの収集と解析、衛星リモートセンシングデータの解析、炭素循環モデルを組み合わせて解析を行っている。昨年度に引き続き、LANDSAT TM、TERRAASTER、SPOT HRVなどの高分解能低観測頻度の衛星リモートセンシングデータを入手し、ダッカ周辺などの洪水被害が予想される地域を対象として、複数の時期の土地被覆分類図や植生分布図などから、人為的な影響による地表面の経年的な変化の様子を定量的に明らかにした。一方、ガンジス-ブラマプトラ-メグナ河川系の流量、洪水被害などの時系列データを収集し、地表面の変化との間の関係を地理情報システム(GIS)を用いて解析した。その結果、両者の間には有意な関係があることが示され、人間活動が水循環に影響を与えていることが示唆される。さらにガンジスーブラマプトラーメグナ河川系の河川水中の懸濁物濃度を衛星リモートセンシングによって推定することを開始している。今後は、水循環だけでなく、その他の物質循環についても解析を進める予定である。

一方、グローバルスケールでの気候変動が、この地域のローカルからリージョナルなスケールでの水・堆積物循環に対して与えている影響に関しては、流量の変化を通じて流路変化や堆積物運搬量に影響していることは確実であるが、定量的な関連性は十分に明らかでなかった。これは、この地域では人間活動に由来する変化のほうが、少なくとも最近数十年間は大きいためである。これらの成果について国際学会で発表を行い、またその成果の一部は国際学術雑誌に論文として公表した。
サル前部下側頭皮質における「顔」の記憶表象のニューロン相関

本研究は,見え方に依存しない,すなわち,view-independentな「顔」のアイデンティティの記憶をサル前部下側頭皮質「顔」応答ニューロンがどのように表現するのか,また,view-independentな「顔」のアイデンティティの記憶は,「顔」応答ニューロンによりどのように検索されるのかを明らかにすることを目的とする.本年度は,昨年度に引き続き,「顔」のアイデンティティに基つぐ非対称的対連合課題(I-APA課題)を複数のサルに訓練し,学習成立後,同課題遂行中,前部下側頭皮質TEav野のニューロン活動の記録・解析を行った.実験の結果,TEav野から268個の「顔」に応答性を有するニューロンを記録し,58個が,特定の「図形」と「顔」のアイデンティティの連合対に対して選択的な応答を示した(連合対選択的ニューロン).これらの連合対選択的ニューロンの特定の「顔」のアイデンティティに対する応答は,「顔」の向きに対する選択性を有していた.すなわち,TEav野においてview-dependentな「顔」の表現がなされていることが示唆された.また,「図形」→「顔」試行において,「顔」のアイデンティティに選択的な予測的遅延活動を有するものが少数存在した(20個).したがって,「顔」の記憶の検索においてはview-independentな情報が使用されていることが示唆された.本研究は,見え方に依存しない,すなわち,view-independentな「顔」のアイデンティティの記憶をサル前部下側頭皮質「顔」応答ニューロンがどのように表現するのか,また,view-independentな「顔」のアイデンティティの記憶は,「顔」応答ニューロンによりどのように検索されるのかを明らかにすることを目的とする.本年度は,「顔」のアイデンティティに基つぐ非対称的対連合課題(I-APA課題)を複数のサルに訓練し,学習成立後,同課題遂行中,前部下側頭皮質TEav野のニューロン活動の記録・解析を行った.1.I-APA課題:サルはあらかじめ4つの連合対を学習する.各連合対は一種類の「図形」と一人の人物の5方向の「顔」からなる.各試行では,サルが固視点に固視した後,手掛かり刺激(cue:「図形」または「顔」)が呈示され一定または任意の遅延期間の後,テスト刺激(手掛かり刺激が「顔」の場合は「図形」,手掛かり刺激が「図形」の場合は「顔」)が継時的に呈示される.サルは手掛かり刺激と連合対をなすテスト刺激を同定することが要求される.2.「顔」→「図形」試行と「図形」→「顔」試行:「図形」が手掛かり刺激として呈示され,遅延期間後に各種の「顔」がテスト刺激として呈示される「図形」→「顔」試行と,逆に,「顔」が手掛かり刺激として呈示され,遅延期間後に各種の「図形」が正解または不正テスト刺激として呈示される「顔」→「図形」試行の二種類の試行がある.2.「顔」→「図形」試行と「図形」→「顔」試行:「図形」が手掛かり刺激として呈示され,遅延期間後に各種の「顔」がテスト刺激として呈示される「図形」→「顔」試行と,逆に,「顔」が手掛かり刺激として呈示され,遅延期間後に各種の「図形」が正解または不正テスト刺激として呈示される「顔」→「図形」試行の二種類の試行がある.前部下側頭皮質TEav野から148個の「顔」に応答性のあるニューロンを記録し,29個が,特定の「図形」と「顔」のアイデンティティの連合対に対して選択的な応答を示した(連合対選択的ニューロン).これらの連合対選択的ニューロンの特定の「顔」のアイデンティティに対する応答は,「顔」の向きに対する選択性を有していた。すなわち,TEav野においてview-dependentな「顔」の表現がなされていることが示唆された.一方,「画形」→「顔」試行において,「顔」のアイデンティティに選択的な予測的遅延活動を有するものが少数存在した(7個).したがって,「顔」の記憶の検索においてはview-independentな情報が使用されていることが示唆された.本研究は,見え方に依存しない,すなわち,view-independentな「顔」のアイデンティティの記憶をサル前部下側頭皮質「顔」応答ニューロンがどのように表現するのか,また,view-independentな「顔」のアイデンティティの記憶は,「顔」応答ニューロンによりどのように検索されるのかを明らかにすることを目的とする.本年度は,昨年度に引き続き,「顔」のアイデンティティに基つぐ非対称的対連合課題(I-APA課題)を複数のサルに訓練し,学習成立後,同課題遂行中,前部下側頭皮質TEav野のニューロン活動の記録・解析を行った.実験の結果,TEav野から268個の「顔」に応答性を有するニューロンを記録し,58個が,特定の「図形」と「顔」のアイデンティティの連合対に対して選択的な応答を示した(連合対選択的ニューロン).これらの連合対選択的ニューロンの特定の「顔」のアイデンティティに対する応答は,「顔」の向きに対する選択性を有していた.すなわち,TEav野においてview-dependentな「顔」の表現がなされていることが示唆された.また,「図形」→「顔」試行において,「顔」のアイデンティティに選択的な予測的遅延活動を有するものが少数存在した(20個).したがって,「顔」の記憶の検索においてはview-independentな情報が使用されていることが示唆された.
非線形フォトニック結晶における局在パルスおよびビーム散乱の理論的研究

平成15年度は2次元のフォトニック結晶に焦点を当てて静止局在波の存在を追及したが、平成16年度は再び1次元のモデルを考えた。ただし、ポテンシャル効果を考慮に入れてギャップモードにおける動く局在波の散乱、およびとラッピングを数値シミュレーションの立場から研究した。ポテンシャルがδ関数的ならば、トラップされた局在波の存在はKivsharらによって理論的に予言されている。われわれは、非線形結合モード方程式をベースにギャップソリトン解をδ関数ポテンシャルに入射させた。ポテンシャル強度(以下単に強度と呼ぶ)が十分正の値で大きいときは、いったんは完全反射波的にな挙動を示すが反射波は安定な局在波とはならず徐々に分散していった。強度の絶対値が小さいときは反射波透過波両方が出現するが、いずれも時間と共に局在性が失われた。これらの性質は非線形シュレディンガー(NLS)モデルとは大きく異なっている。強度が負の値で十分大きいときは反射波があるものの、一部のエネルギーがポテンシャルにトラップされた形になっており局在波が観測された。モード解析を行ったら丁度ギャップ内に入っておりこれはKivsharらが発見したモードだと考えられる。また1次元のフィボナッチフォトニック結晶に関する理論的研究も行った。これは以前から研究されていた量子1体問題に焼きなおすことが可能であり、代数学的(逆ベキ的)に減衰する孤立波の存在を予想した。フォトニック結晶は誘電率の異なる2種類(以上)の媒質を、光の波長程度の周期で人工的に配列したものであり、本研究では極カモデル化した、2次元系の非線形フォトニック結晶を考えた。出発点は下記に示したMaxwell方程式である。ただしr=(x, y)でありE, P_<nl>はそれぞれ電場、非線形分極のz成分を表し、ここでは特に3次の非線形分極P_<nl>=X^<(3)>E^3を仮定する。また、誘電率ε(r)は2次元的な周期関数であり本研究では、正方格子型を仮定した。電場は次のような展開式を仮定する。ただし、E_jは単色波に関するで包絡線あり、K_iは互いにブラッグ条件を満たす。一次元系においては、k_1はk_2互いに平行であるが、ここでは2次元的に異なる方向も可能となることがわかった。これより純粋に高次元におけるギャップソリトン現象が見出されたことになる。フォトニック結晶の基礎方程式である2次元のMaxwel方程式を考えた。包絡波に対する結合方程式から、特にギャップソリトンとして、線状孤立波があることがわかっている。但しε(r)はウォトニック結晶を表すように周期的関数を導入する。本研究では簡単なために、ブラベー格子は長方形になるような周期的な構造を考えた。この時、波数ベクトルをバンドギャップ内に選ぶと、量子力学の波動関数同様に線形の範囲では電磁波は見出されることはないのであるが、非線形効果によって局在モードが発生する。これがギャップソリトンである。但し、フォトニック結晶では完全な2次元的な局在モードは今のところ見出されていない。しかしながら、線状の斜め局在モードの存在は理論的にわかっていた。これは、任意の方向の線が選べるという意味で完全な高次元の現象といえる。この線ソリトンの安定性を調べるために数値解析を行なったが、予想されていてたような安定な進行波を得ることができなかった。ただこの不安定性はサイズの有限性による可能性もあるので、来年度以降追ってサイズを大きくしてシミュレーションする必要があると考えられる。また、フォトニック結晶における非線形不純物効果の理論的考察も行い、2次元的局在波の可能性を見出すことができた。これは既にYuri Kivsharらが導出した1次元的な非線形不純物による局在モード2次元版と言えることができよう。
脳ミオシンに対するモノクロナル抗体を用いた脳梗塞診断法

近年心筋ミオシン軽鎖に対するモノクロナル抗体を用いたキットが急性心筋梗塞の診断に用いられているが、このキットと脳ミオシンの間には交差反応がある。私達はこの心筋梗塞診断キットを用いて、急性期脳梗塞患者の血中ミオシンを経時敵に測定した。脳血栓および脳塞栓患者では、血清ミオシン濃度は発症後急速に上昇し、平均すると第4病日に最高値を示した後、次第に下降した(最高値の平均は9.97ng/ml)。脳出血では血清ミオシン濃度の上昇はみられなかった(平均0.52ng/ml)。次に、佐賀医科大学付属病院に入院した脳血栓および脳出血患者および健常人の血清脳ミオジン濃度を、脳ミオシンに対するモノクロナル抗体を用いた酵素抗体法により測定した。脳ミオシンは、脳の損傷時にのみ血中に逸脱すると考えられるが、健常人のなかにも異常高値を示すものが認められた。この測定系に用いられている抗体はいずれもマウス抗体であり、坑マウス抗体を含む検体で高値となることも考えられるため、この影響について検討した。検体をマウス血清で処理することにより、脳血栓患者においてのみ血清レベルの上昇が認められ、測定値は脳損傷の程度を反映していることが考えられた。健常人における血清脳ミオシン濃度は20ng/ml以下であった。他方、脳梗塞シンチグラムを開発するために、脳梗塞家兎の作成を試みた。家兎の頸動脈を結紮することにより脳梗塞を発症させるのだが、一側のみの結紮では脳梗塞は発症せず、両側結紮すると家兎は死亡することが夛い。一側を結紮し、他側を狭窄させるのだが、いまだに安全かつ確実に家兎に脳梗塞を発症させるのに困難を感じている。近年心筋ミオシン軽鎖に対するモノクロナル抗体を用いたキットが心筋梗塞の診断に用いられているが,このキットと脳ミオシンの間には交叉反応がみられることが報告されている。私達はこの心筋梗塞診断キットを用いて,急性期脳血管障害患者の血清ミオシン濃度を経時的に測定した。脳血栓および脳塞栓患者では,血清ミオシン濃度は発症後急速に上昇し,平均すると第4病日に最高値を示した後,次第に下降した(最高値の平均は9.97ng/ml)。血清ミオシン濃度は,脳梗塞の臨床的な重症度や,CTスキャンでの病巣の大きさとは必ずしも相関せず,糖尿病を合併した中等症の72才脳血栓例で異常高値(41.5ng/ml)を示した。次に,私達の作成した脳ミオシンに対するモノクロナル抗体を用いて,脳血栓,脳塞栓,脳出血,クモ膜下出血,一過性脳虚血発作患者について,血清脳ミオシン濃度を経時的に測定した。脳血栓および脳塞栓患者において,発症5日目から7日目にかけて上昇する例が多かったが,測定感度が十分でなく,臨床経過および頭部CTスキャンより脳血栓と考えられる例でも血清脳ミオシン濃度が有意の上昇を示さないことがあった。また,測定の手順が複雑であるため,迅速な測定が困難であった。脳梗塞の早期診断のために,血清脳ミオシン濃度を測定するからには,今後測定感度を上昇させるとともに,測定を簡略化することが必要であり,現在心筋梗塞診断キットを見習ってキット化する方向に研究を進めている。佐賀医科大学付属病院に入院した脳血栓、脳塞栓、脳出血、クモ膜下出血、一過性脳虚血発作患者につき、私達が作成した脳ミオシンに対するモノクロナル抗体を用いた酵素抗体法により、血中脳ミオシンを経時的に測定したところ、脳血栓および脳塞栓患者において、発症5日目から7日目にかけて上昇がみられた。

しかし測定感度は充分でなく、臨床経過および頭部CTスキャンより脳血栓と考えられる例でも血中脳ミオシンが有意の変化を示さないこともあった.さらに、健常人の血清脳ミオシン濃度も測定してみると、なかに異常高値を示すものが認められた。これは、健常人の血中に脳ミオシン抗体と交差反応を示す物質が存在することを示唆している。この測定系に用いた抗体の特異性がそれほど高くなく、他の組織由来のミオシンと反応することが考えられるが、少なくとも心筋ミオシンとは反応しなかった。この測定系に用いられている抗体はいずれもマウス抗体であり、坑マウス抗体を含む検体で高値となることも考えられるため、この影響について検討した。検体をマウス血清で処理することにより、脳血栓患者においてのみ血清ミオシン濃度の上昇が認められ、測定値は脳損傷の程度を反映していることが考えられた。今回、共存物質による影響を受けなかったと仮定すれば、健常人における血清脳ミオシン濃度は20ng/ml以下であると考えられた。他方、脳梗塞シンチグラムを開発するために、脳梗塞家兎の作成を試みた。家兎の頸動脈を結紮することにより脳梗塞を発症させるのだが、一側のみの結紮では脳梗塞は発症せず、両側結紮すると家兎は死亡することが夛い。一側を結紮し、他側を狭窄させるのだが、いまだに安全かつ確実に家兎に脳梗塞を発症させるのに困難を感じている。
若者のキャリアガイダンスシステムの構築に向けて-デンマーク・日本の比較研究-

デンマークは若者の失業率を1990年代以降、劇的に低下させることに成功したことが注目されている。国家目標として2015年までに中等教育修了者を95%に到達させること(現在80%程度)、および大学以上の上級学校の修了者を50%とすることを掲げて成果を上げている。その背景にあるひとつの要因として2004年に2種類のガイダンスセンターを設置し、学校のキャリア教育・ガイダンスと義務教育終了後のガイダンスを結合させたことがある。また、複線型教育制度ながら、ルートの変更も比較的自由であり、ゆっくりと育てていく社会風土が背景にあることも重要である。1.デンマーク現地調査デンマークの若者支援の実情を調査するために、2008年9月に現地調査を行った。技術職業学校、10年生学校、教育省、ガイダンスセンター(2箇所)が主な調査先であり、2004年のガイダンス制度の改革以来の実際の若者支援がどのように行われているのかについて具体的な知見を得た。特に調査対象の前2者では、進路や職業選択に直面している若者を対象としたインタビュー調査を行った。カウンセリングがキャリア面での支援を中心に行われていることなどを確認することができた。また、教育省での担当者に対するインタビューでは、若者支援政策が、デンマークの雇用政策全体のなかに位置づけられていること、国家的な政策として重要な位置づけを与えられており、その哲学が他国からも注目されていることなどを知ることができた。2.日本の若者支援策についての調査福島県でのキャリア支援について、福島大学主催のシンポジウムに参加し、日本のキャリア教育の現状と課題について触れる一方、日本での支援策の具体例として、沖縄県に着目し、沖縄キャリアガイダンスセンターの担当者に対する聞き取り調査を行った。日本の若者支援の現状の背景として日本の雇用状況について知るために、学内の専門家である熊沢徹氏を研究会に招いて意見交換を行った。日本の雇用政策などの特徴について議論した。デンマークへの調査研究・及び付随して行ったフィンランドでの調査研究については、ほぼ交付申請書に記載した通りの研究を行い得た。すなわち、対象機関として、デンマークのグロスラップ生産学校、グロスラップPPR、シャルソルンドエフタスコーレ、HTX(技術高校)、フィンランドのタンペレ市職業安定所、同市の若者キャリア選択サポート施設、およびタンペレ市教育課、その他義務制学校(2校)。インタビューを行ったのが、デンマーク教育大学のピーター・プラント准教授。このうち、エフタスコーレとHTXでの若者へのインタビューはすでにまとめた(「研究発表」の項参照)。義務教育をおえて高校段階に行く前の10年生教育として定着しつつあるエフタスコーレの生徒と、エフタスコーレを経験せずに高校に進学したエリートとの比較は、若者支援の在り方を考える上で示唆的であると考える。どちらも、ゆっくりとした育ちを求め、それが社会的に認められているのが日本との大きな違いである。その他ガイダンスシステムについて、前年度の出張での成果を2本の論文にまとめた。まだ成果としてまとめてはいないが、その他のデンマークでの調査により明らかになったことに、軽度発達障害のある若者をどのように教育・訓練し、社会参加させるかという課題への取り組みが進んでいる点が挙げられる。生産学校にそのようなコースができていたし、その他の学校、職業訓練を主とする学校でもそのようなコースが新設されつつある。2010年9月の現地調査において、デンマークにおいて次の事実を知ることとなった。まず政策面では、新自由主義的な政策をとる現政権により提出され、2009年の年末に国会で成立し(全会一致)、2011年から施行される新法で、補助金の打ち切りを梃子に25歳までの若者に就労か就学かを強制しようとしていることである。多様な働き方を認め、flexicurityを取り入れた同国であるが、この政策の中ではパートタイム就労は認められておらず、学校に行くか、パートタイムではない生涯働ける仕事に就くことが求められている。子どもが学校に行かなければ、18歳未満の子どもの保護者は年間約1万デンマーククローナ(DKK、約15万円)にも及ぶ子育て支援金を打ち切られる。次に、後期中等教育が改革され、EUXという4年間のコースが新設される。ここでは、熟練技術者の訓練と後期中等教育が結合され、給料も支給される。EUXは最初の1年間まず仕事を経験し、動機づけなどを行ったうえで、3年間「デュアルシステム」により技術を身に付ける。コースの種類も電気技師、介護士、家具職人、ビジネス等、需給関係に応じた雇用の可能性のある職種が選ばれている。これらの動きの中で注目されるのは、生産学校や技術学校のコースとして新設されてきている「アスペルガー症候群」の生徒対象のITを学ぶコースである。特に技術学校については、現在、新設されて2年目で、EU諸国でも注目されている。
低エネルギー放射線を用いたDNA主鎖切断誘発機構の研究

あらゆる放射線生物作用の初期過程は、低エネルギー電子線の作用に還元できる。しかし、低エネルギー電子線(10eVから数100eV)の照射実験は技術的に極度に困難であり、DNA分子に照射できる施設は、現在、英国グレイ研究所にしかない。一方、励起・電離等のエネルギー吸収モードを制御できる低エネルギー単色真空紫外線源として、我々が多くの業績をあげた東大学物性研軌道放射物性研究施設が閉鎖された現時点では、KEK・PFのBL-20Aが残されている。低エネルギーの電子線と単色光子は、放射線生物効果誘発機構を解明するためには相補的な役割を持つ。本研究は、日本と英国の専門家が協力して、おのおののグループが得意とする放射線源を用いて、DNA主鎖切断誘発機構を総合的に解明しようという国際協力研究である。得られた結果をまとめると、(1)15eV電子線によって1本鎖および2本鎖切断が、総量に対してほぼ直線的に誘発された。このことは1本鎖および2本鎖切断誘発の閾値が15eV以下であることを示す。特に2本鎖切断誘発の閾値が15eV以下であることが実験的に示された成果は大きい。(2)低エネルギー電子線は2本鎖切断を1本鎖切断の数十分の1の比率で誘発し、この比がγ線による比と極端に違わないことが示された。(3)低エネルギー単色光子によるDNA主鎖切断は、効率は極端に低いが4.3eVでも誘発された。この意味では主鎖切断誘発の閾値エネルギーは存在しないが、通常の定義に従えば10eV程度の閾値エネルギーが得られることが実証的に示すことができた。(4)単色真空紫外線をプラスミド水溶液に照射するための照射方法を開発し、水溶液中DNAの2本鎖切断が7eV程度でも誘発されることを明らかにすることができた。本研究によって、シュミレーション計算で用いるDNA主鎖切断誘発の閾値を決める際に参考にすべき重要な情報を得ることができた。しかし、低エネルギー電子線(10eVから数100cV)の照射実験は技術的に極度に困難であり、DNA分子に照射できる施設は現在英国グレイ研究所にしかない。本年度はグレイ研究所に、檜枝、小林、宇佐美が滞在してプラスミドDNAの主鎖切断の電子エネルギー依存性研究の基礎を固め、以後の本格的実験の準備を整えた。また、B.D.Michael博士を12月に招聘して、来年度の研究実施計画を詳細に検討すると共に、日本放射線影響学会年会シンポジウムに参加し講演を行い、本研究班の成果を日本の放射線生物学者に広く知らせた。具体的な実験的な成果を以下にまとめる。(1)檜枝(7-9月)および小林(7-8月)がグレイ研究所に滞在し、プラスミドDNAに対する低エネルギー電子線の照射実験を行い、適切な試料作成法を決定した。さらに、線量測定法を検討し、本格実験の基礎を固めた。滞在中に、B.D.Michael博士のグループが実施したダラスベリー研究所における単色真空紫外線の照射実験にも参加し、日本のフォトンファクトリーにおける類似実験との相互比較の基礎的検討を行った。(2)研究協力者の宇佐美がグレイ

研究所に滞在し(2-3月)、15から3000eVの低エネルギー電子線をプラスミドDNAに照射して、1本鎖および2本鎖切断を定量的に測定した。得られた予備的な結果をまとめると、15eV電子線によって2本鎖切断が、線量に対してほぼ直線的に誘発された。このことは2本鎖切断誘発の閾値が15eV以下であることを示す。低エネルギー電子線は2本鎖切断を1本鎖切断の数十分の1の比率で誘発し、この比がγ線による比と極端に違わないことが示された。来年度はされに精密な実験を行い、低エネルギー電子線によるDNA主鎖切断誘発機構について明らかにする。あらゆる放射線生物作用の初期過程は、低エネルギー電子線の作用に還元できる。しかし、低エネルギー電子線(10eVから数100eV)の照射実験は技術的に極度に困難であり、DNA分子に照射できる施設は、現在、英国グレイ研究所にしかない。一方、励起・電離等のエネルギー吸収モードを制御できる低エネルギー単色真空紫外線源として、高エネルギー加速器研究機構放射光実験施設(KEK・PF)のBL-20Aを利用した。本年度は、高倉(6-8月)および宇佐美(7-8月)がグレイ研究所に滞在し、プラスミドDNAに対する15から3000eVの低エネルギー電子線の照射実験を行った。また、檜枝、小林が7月下旬にグレイ研究所に滞在し、日本側および英国側研究者が全員集合して、得られた結果を包括的に検討した。結果をまとめると、(1)15eV電子線によって1本鎖および2本鎖切断が、線量に対してほぼ直線的に誘発された。このことは1本鎖および2本鎖切断誘発の闕値が15eV以下であることを示す。特に2本鎖切断誘発の闕値が15eV以下であることが実験的に示された成果は大きい。(2)低エネルギー電子線は2本鎖切断を1本鎖切断の数十分の1の比率で誘発し、この比がγ線による比と極端に違わないことが示された。(3)しかし、本年度は低エネルギー電子線照射装置の線量測定系に動作不良があり、その発見が遅れたために、昨年度の結果が再現できなかった期間が長く、十分な定量的なデータを得ることができなかった。(4)単色真空紫外線をプラスミド水溶液に照射するための照射方法を開発し、水溶液中DNAの2本鎖切断が8eV程度でも誘発されることを明きらかにすることができた。本研究によって、シュミレーション計算で用いるDNA主鎖切断誘発の闕値を決める際に参考にすべき重要な情報を得ることができた。