hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気候変動による影響を予測可能かつ水田域の水動態を考慮した流域水温モデルの構築

本研究では、気候変動などの将来気候を予測可能な水田地域内の水利用を考慮した水温予測モデル構築を目的とし、水田地域内の用水・排水の水温予測モデルの構築に取り組んだ。平成28年度は用水路壁面と用水の熱伝達の影響を考慮することで用水の水温予測モデルを構築した。平成29年度は、小排水路、支線排水路において各排水路に流入する排水の水温・水量を考慮した水温予測モデルの構築をおこなった。小排水路に流入する地表排水(栽培管理用水)と浸透水温が未知であったため、これまで観測をおこなってきた地点に加えて一筆水田内で観測を実施した。その結果、浸透水温は小排水路よりも日中は数度程度低温であり、浸透水が小排水路に流入することにより水温が低下することが確認された。観測結果を踏まえて小排水路、支線排水路において流入水温と水量を考慮した水温予測モデルの構築をおこなった。流入水量については未知のため、小排水路の場合は栽培管理用水と浸透水、支線排水路の場合は小排水路と小用水路(配水管理用水)からの排水を任意の割合で混合させることで得た。その結果、いずれの排水路も流入割合によって推定結果が変動することが確認された。特に、小排水路では浸透水と栽培管理用水の水温差が大きいため割合の違いによる影響が大きく、流入割合が推定精度に影響を与えることが確認された。各排水路において月別に推定精度の高い流入割合を比較すると、いずれの排水路においても推定精度の高い流入割合は月毎に変動していた。これらを元に既存の観測結果と流入量を比較すると、支線排水路では配水管理用水量について同様の変動の傾向を確認することができた。以上から、排水路の観測結果を元に流入量を逆推定が可能であることが示唆された。また、本モデルを用いて水管理などの変化により流入量の変動が水田地域内の水温環境に与える影響などの検討が期待できる。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、水田地域を多く含む流域において河川水温予測モデルを用いて河川水温を推定し、その結果と観測値の比較をおこなうことで水田地域の有無による水温変化の影響を検討した。適用した区間は茨城県と栃木県をまたぐ小貝川流域の約37 kmの区間とした。その間、4つの支川と水田域からの排水が流入している。今回は排水の流入を考慮せず、灌漑取水を考慮した場合と考慮しない場合について小貝川下流地点の水温の推定をおこなった。その結果、全体の傾向としては灌漑取水を考慮した場合と考慮していない場合ともに0.5°C程度過大に推定された。小貝川流域では支川よりも小貝川本川の水温の方が高く、支川の流入にともない水温が低下している。また、今回考慮していない水田域からの排水も小貝川本川の水温よりも低温であることから、水田域からの排水を考慮することで河川水温の推定精度が向上することが示唆された。次に、用水路水温に影響を与える要因を明らかにするために、支線用水路の上流・下流地点において水温観測ならびに下流観測地点近傍において複数地点による用水路壁の温度観測を実施した。その結果、用水路壁温度は最大で55°C程度になることや用水路壁の上部よりも下部の方が日較差が小さくなることが明らかになった。また、水中の用水路壁温度が常に用水温度よりも1°C程度高温を保っていた。観測結果をもとに、用水路壁と用水において熱伝達による熱交換がおこなわれていると仮定して水温予測モデルに考慮した結果、推定精度を0.32°Cから0.07°Cに大幅に向上させることが出来た。このことから、用水路壁が用水路水温に影響を与えていることが示唆された。本年度の研究計画では、水田地域を含む流域での河川水温モデルの適用、用水路水温そして排水路水温のモデルの精度向上という3つの課題に取り組むことを予定していた。1つ目の水田地域を含む流域での河川水温モデルの適用については、灌漑取水の有無による河川水温の推定精度の検討をおこなった。取水を考慮した方が考慮しない場合よりも精度が高くなることや、水田地域からの排水の流入を考慮することで河川水温の推定精度をさらに向上できることを明らかにした。また、2つ目の用水路水温に影響を与える要因の解明ならびに用水路水温の推定精度向上については、支線用水路において用水路壁温と用水温の温度観測を実施した。その結果、用水路天端から下流にかけて最高水温が低下することや水中の用水路壁温は1°C程度常に用水温よりも高温であることが明らかになった。この観測結果をもとに、用水路水温予測モデルに用水と用水路壁との伝達熱を考慮すると推定精度を向上させることができた。3つ目の排水路水温のモデル精度向上については、排水路水温に影響を与える要因として用水と水田からの排水の流入割合を観測によって明らかにすることを予定していた。しかし、水田からの排水には、地表から直接排水路に流出される地表流出と一旦地下に浸透した後に排水路に流出する降下浸透水の2つがあり、集中観測の結果から降下浸透水の方が小排水路水温よりも低温であることが示唆された。つまり、小排水路水温に与える要因として気象条件との熱交換に加えて、用水の落水、地表排水、降下浸透水の流入割合を検討する必要があることが明らかになった。

モデル精度向上には至らなかったが、精度向上に向けて新しい課題が確認された。このように、本年度設定した3つの課題のうち2つを達成したことから、おおむね順調に進展していると判断した。本研究では、気候変動などの将来気候を予測可能な水田地域内の水利用を考慮した水温予測モデル構築を目的とし、水田地域内の用水・排水の水温予測モデルの構築に取り組んだ。平成28年度は用水路壁面と用水の熱伝達の影響を考慮することで用水の水温予測モデルを構築した。平成29年度は、小排水路、支線排水路において各排水路に流入する排水の水温・水量を考慮した水温予測モデルの構築をおこなった。小排水路に流入する地表排水(栽培管理用水)と浸透水温が未知であったため、これまで観測をおこなってきた地点に加えて一筆水田内で観測を実施した。その結果、浸透水温は小排水路よりも日中は数度程度低温であり、浸透水が小排水路に流入することにより水温が低下することが確認された。観測結果を踏まえて小排水路、支線排水路において流入水温と水量を考慮した水温予測モデルの構築をおこなった。流入水量については未知のため、小排水路の場合は栽培管理用水と浸透水、支線排水路の場合は小排水路と小用水路(配水管理用水)からの排水を任意の割合で混合させることで得た。その結果、いずれの排水路も流入割合によって推定結果が変動することが確認された。特に、小排水路では浸透水と栽培管理用水の水温差が大きいため割合の違いによる影響が大きく、流入割合が推定精度に影響を与えることが確認された。各排水路において月別に推定精度の高い流入割合を比較すると、いずれの排水路においても推定精度の高い流入割合は月毎に変動していた。これらを元に既存の観測結果と流入量を比較すると、支線排水路では配水管理用水量について同様の変動の傾向を確認することができた。以上から、排水路の観測結果を元に流入量を逆推定が可能であることが示唆された。また、本モデルを用いて水管理などの変化により流入量の変動が水田地域内の水温環境に与える影響などの検討が期待できる。次年度は、排水路水温の予測モデルの精度向上に向けて、新たに観測地点を設ける予定である。水田内に穴を掘り、観測孔を設けることで水田の地下水の水温観測と、さらに水田湛水の温度観測を実施し灌漑期間を通した地表排水と降下浸透水の水温観測をおこなう。これらの観測結果を排水路水温の推定モデルに考慮することで、水温の推定精度向上を目指す。また、河川水温モデルに用水路、排水路の水温予測モデルを実装することで河川、用水、排水の水温をそれぞれ予測可能な流域水温予測モデルの構築をおこなう。流域水温予測モデル構築において、課題としては同一河川内における観測地点が少なく、河川のパラメータである水深や流速といったデータに関する入力値もしくは検証値が少ないことが挙げられる。そこで、今後は特に大きく河川のパラメータが変化すると考えられる堰の直上ならびに直下において集中流量観測を実施し、堰の影響による河川のパラメータの変化を流域水温予測モデルに組み込む予定である。さらに、低平地の流域に水温予測モデルを適用するため、支川や排水の流入の他に地下水が河川に流入している可能性がある。そこで、研究対象地内の井戸から地下水位や水温を観測し、地下水が河川水温に与える影響について検討をおこなう。これらによって流域内の水温予測モデルの構築をおこない、GCMの将来気候値による水温変化予測をおこない、農作物・水生生物への影響評価をおこなう。
共振法による鉱物の弾性率の温度圧力変化測定

高圧下の共振法は、従来ガス圧下での測定が試みられ、一定の成果が得られてきたが、本課題の期間にも重要な進展があった。流体圧下での測定では試料-流体のカップリングを考慮する必要がある。そのためには試料-流体の境界条件を明確に与えなければならない。そこで、(1)球試料-球殻状の流体層-球殻状のキャビティ・コンテナという構成にして、これの自由振動として扱う、および(2)球試料-無限遠までの流体層という構成で、試料表面で応力成分が連続として扱う、の2通りを行なった。(1)については既に論文として公表したが、ガス・モード(中間の球殻状のガス層が振動するモード)が多数現れ、これが試料の振動モードと干渉して解析上困難を生ずるということが明らかになった。そこで(2)の場合を行なったところ、200300MPaまで良好な測定結果が得られた。これはガス圧下で共振スペクトルを実際に測定し、弾性率の圧力勾配を得ることに成功した重要な成果である。ただし(2)の場合、モードごとに異なった煩雑な解析処理が必要なこと、今のところ等方体についてしか解析ができないことなどが今後の課題である。また共振法の低対称結晶への拡張という点でも進展があった。従来共振法が適用されたのは斜方晶系、または三方晶系までまでであったが、本研究課題において直方体共振法が単斜晶系へ拡張され、透輝石単結晶の63本の共振ピークが同定され、その周波数データに基づいて13個の弾性定数全てが決定された。また理論上は三斜晶系への拡張もなされた。これらも本研究課題で得られた重要な成果である。ヘリウムガスの圧力下で、シリカガラス球の共振スペクトルの測定をキャビティ・コンテナなしで行なった。これはいままでの、球試料を球殻状のキャビティ・コンテナで包むやり方との比較実験である。いくつかの技術的改良のすえ、キャビティ・コンテナなしでも少なくとも圧力200MPaまで、モードによっては300MPaまでたいへんきれいな共振ピークが得られることがわかった。これから9つのトロイダル・モード、3つのスフェロイダル・モードにおいて共振ピークの圧力シフトのデータが広い圧力範囲にわたって得られ、そこから剛性率の圧力勾配∂G/∂P=-3.31±0.13、体積弾性率の圧力勾配の暫定値∂K/∂P=-6.0±0.5が得られた。この∂K/∂Pの暫定値については、Sorbello et al.(1999)に基づいて、試料-ガス結合効果の補正を行なう必要があるが、この補正は小さいと期待される。上記の∂G/∂P、∂K/∂Pの値は他の研究者によるシリカガラスの値とよく一致し、信頼できる結果といえる。この結果により、共振法による弾性率の圧力勾配測定法が前進したと考える。液圧中での共振法を行なうための高圧装置を導入し、高性能水浸型振動子との組み合わせでテストを行なっている。ガス圧下での鋼球の共振ピークの圧力シフトのデータをまとめ、球試料-薄いガス層-キャビティ・コンテナの球殻3層構造としてガスとの結合効果をとりいれた解析を行ない、J.Acoust.Soc.Am.へ投稿した。地球の上部マントルにおいて単斜輝石は、斜方輝石、柘榴石とともに、かんらん石の次に重要な鉱物である。この単斜輝石のうちで、MgCaSi_2O_6組成をもつ透輝石(diopside)単結晶の弾性定数を直方体共振法で決定した。これは従来Aleksandrovet al. (1963)、Levin et al.

(1979)の弾性定数を出発値として使っては、理論スペクトルと測定スペクトルのくい違いが大きく、モードの同定ができなかった試料である。今回Collins and Brown (1998)の弾性定数に基づいてはじめて63本もの測定ピークのモードを同定することができ、弾性定数の決定に至ったものである。このことはまた、Aleksandrov et al. (1963)、Levin et al.(1979)の弾性定数の信頼性に疑問が生じたことを意味する。またこれとは別に、カリフォルニア大学ロサンゼルス校のD.G. Isaakとの共同研究として、クロムを含む単斜輝石単結晶の弾性定数をも直方体共振法で決定した。62本のピークが同定され、ピークの周波数の測定値と理論値の一致もとても良く、十分に信頼できる結果である。これらの成果は、共振法による弾性定数決定法の単斜晶系結晶への最初の適用例である。今後これらの試料を高温下で測定し、弾性定数の温度変化データを得る予定である。共振法では、液圧下の場合を除けば、測定される共振周波数は計算上の自由振動の固有周波数と対応づけられ、弾性定数が決められる。しかし実際の測定では試料は振動子の間に保持され、完全には自由振動でない。そこで天秤で試料の保持力(荷重)を変化させ、荷重→0に外挿して自由振動の周波数を求めている。しかしこの外挿に理論式がなく、とくに測定のできない荷重【approximately equal】0付近で周波数が急激に減少する懸念があった。研究分担者のYoneda(2002)は、保持力(荷重)Fによる球試料-振動子系のバネ定数の変化を理論的に見積もり、f^2-f^2_0∝F^n ;_0S_0モードでn=1/3、トーショナル・モードでn=2/3、という式を提出した。この式は、荷重【approximately equal】0付近でも周波数がそれほど急激には変化しないことを保証し、荷重→0の外挿に使うべき式を与えた。これは共振法における懸案の一つを明快に解決したもので、地味ながら有意義な成果である。研究代表者は透輝石MgCaSi_2O_6単結晶の直方体試料の共振ピークを測定し、63のモードを同定し、独立な13の弾性定数を決定した。この際上記の理論式を用い、べき指数nもパラメータとして決めた。その結果、63個のべき指数nの大部分が1/3から2/3の範囲に求まること、純トーショナルに近いモードでは2/3近くに、純ディラテイショナルと思われるモードではより1/3寄りに求まることがわかった。これによりYoneda (2002)の式の妥当性が検証され、球試料のみならず直方体試料へも適用しうることが明らかになった。
胎生期プログラミングによるメタボリック症候群発症ハイリスク群バイオマーカーの検討

母体肥満は妊娠糖尿病(GDM)や妊娠高血圧症候群(HDP)といった妊娠合併症や胎児過剰発育をもたらすだけでなく,児成長後のメタボリック症候群(MS)発症リスクを増加させることが知られている。MS発症抑制には予防医学として様々な対策が講じられているが効果は不十分であり,更に一歩進めた胎児・新生児期からのハイリスク群の同定,早期介入などの先制医療が重要と考えられている。本研究では,母体肥満子宮内環境による胎生期プログラミングを介した代謝エピゲノムへの影響の視点から世代を超えて発症するメカニズムを検討し,MS発症ハイリスク群の同定,介入効果判定のためのバイオマーカーを検索,開発し,臨床応用の可能性を検討し先制医療実践に向けたコホート研究への基礎的研究を行うことを目的としている。高脂肪食および通常食飼育妊娠マウスを用いて,母体肥満,耐糖能異常下の子宮内環境が胎生期プログラミングを介して出生仔成長後のMS発症に関与するメカニズムを糖・脂質関連代謝エピゲノムへの影響という面から解明し,MS発症ハイリスク群同定に向けたバイオマーカーを検索したところ、アディポサイトカイン、特にアディポネクチンとレプチンのプロモーター領域のヒストン修飾に変化を認め、複数世代にわたりこの変化は保たれ、またMSを発症しやすかった。さらにヒト臍帯血にて胎児発育異常を伴う妊娠合併症による子宮内環境の悪化によるアディポネクチン遺伝子の発現やエピゲノム変化への影響を認めた。今後は、ヒト検体を用いて母体の体格・栄養状態(肥満・やせ)やGDMやHDPなどの妊娠合併症のもたらす子宮内環境の悪化の影響を代謝エピゲノムの視点からAC遺伝子に加えて,糖・脂質代謝関連遺伝子全体に拡げて解析し病態の実体に迫るとともに,子宮内環境や周産期経過を反映するバイオマーカーを探索し実用化へ向けて研究を進める予定である。母体肥満は妊娠糖尿病(GDM)や妊娠高血圧症候群(PIH)といった妊娠合併症や胎児過剰発育をもたらすだけでなく,児成長後のメタボリック症候群(MS)発症リスクを増加させることが知られている。高脂肪食飼育および通常食飼育妊娠マウスを用いて,母体肥満,耐糖能異常下の子宮内環境が胎生期プログラミングを介して出生仔成長後のMS発症に関与するメカニズムを糖・脂質関連代謝エピゲノムへの影響という面から解明し,MS発症ハイリスク群同定に向けたバイオマーカーを検索したところ、アディポサイトカイン、特にアディポネクチンとレプチンのプロモーター領域のヒストン修飾に変化を認め、複数世代にわたりこの変化は保たれ、またMSを発症しやすかった。さらに授乳期の母獣栄養や妊娠時の父獣栄養も出生仔の将来のMS発症に深く関与していることが判明した。概ね申請時の研究計画書に記載されたスケジュール通りに進展しているため。母体肥満は妊娠糖尿病や妊娠高血圧症候群といった妊娠合併症や胎児過剰発育をもたらすだけでなく,児成長後のメタボリック症候群(MS)発症リスクを増加させることが知られている。高脂肪食飼育および通常食飼育妊娠マウスを用いて,母体肥満,耐糖能異常下の子宮内環境が胎生期プログラミングを介して出生仔成長後のMS発症に関与するメカニズムを糖・脂質関連代謝エピゲノムへの影響という面から解明し,MS発症ハイリスク群同定に向けたバイオマーカーを検索したところ、アディポサイトカイン、特にアディポネクチンとレプチンのプロモーター領域のヒストン修飾に変化を認め、複数世代にわたりこの変化は保たれMS発症しやすかった。この変化を消失するために、3世代にわたる普通食飼育が必要であった。また妊娠時に父親が高脂肪食により肥満であると、相加的にヒストン修飾に変化を来しMS発症リスクも増加した。これらの結果より両親そして祖父母の栄養状態が世代を超えて関与することが示唆された。今年度は、ヒトの臍帯血中のこれらバイオマーカーの変化を子宮内環境の違いにより異なるか検討するとともに両親や祖父母の疫学的なデータも同時に調べる予定である。

本研究では,母体肥満子宮内環境による胎生期プログラミングを介した代謝エピゲノムへの影響の視点から世代を超えて発症するメカニズムを検討し,MS発症ハイリスク群の同定,介入効果判定のためのバイオマーカーを検索,開発し,臨床応用の可能性を検討し先制医療実践に向けたコホート研究への基礎的研究を行うことを目的としている。高脂肪食および通常食飼育妊娠マウスを用いて,母体肥満,耐糖能異常下の子宮内環境が胎生期プログラミングを介して出生仔成長後のMS発症に関与するメカニズムを糖・脂質関連代謝エピゲノムへの影響という面から解明し,MS発症ハイリスク群同定に向けたバイオマーカーを検索したところ、アディポサイトカイン、特にアディポネクチンとレプチンのプロモーター領域のヒストン修飾に変化を認め、複数世代にわたりこの変化は保たれ、またMSを発症しやすかった。さらにヒト臍帯血にて胎児発育異常を伴う妊娠合併症による子宮内環境の悪化によるアディポネクチン遺伝子の発現やエピゲノム変化への影響を認めた。今後は、ヒト検体を用いて母体の体格・栄養状態(肥満・やせ)やGDMやHDPなどの妊娠合併症のもたらす子宮内環境の悪化の影響を代謝エピゲノムの視点からAC遺伝子に加えて,糖・脂質代謝関連遺伝子全体に拡げて解析し病態の実体に迫るとともに,子宮内環境や周産期経過を反映するバイオマーカーを探索し実用化へ向けて研究を進める予定である。引き続き研究計画に沿って粛々と研究を進める予定である。次年度にまたがる研究を実施中で、試薬などの期限を考え翌年度購入としたため
セーフコミュニティ・モデルの有効性の評価に関する研究

住民および自治体内の様々な部門が協働して地域の安全・安心を目指すセーフコミュニティ活動について、活動に取組む自治体で調査を実施し、組織体制およびプログラム立案のプロセス、事故や傷害の発生動向、傷害予防や防災活動の現状と課題について分析した。セーフコミュニティ活動を実施する自治体で事故や傷害の発生の減少傾向や予防行動の改善傾向が確認された。他の自治体との比較に基づく活動の有効性については現段階では明らかにできなかったため、引き続き評価を続ける必要がある。科学的に効果が実証されているプログラムを優先的に採用し、これに対応した評価指標を設定することが重要である。平成25年度は24年度に実施した文献レビューの結果をもとに、セーフコミュニティ(SC)活動に取組む自治体の協力を得て、同活動の主要な評価手段となる外傷サーベイランスの実施状況について分析を行った。13のSC認証/認証準備自治体の実施状況を分析した結果、既存の公的な統計データが外傷サーベイランスに用いられることが多く、その場合に入手可能なアウトカムが死亡など重篤な事例に限定されること、救急搬送や医療機関のデータでは、カバーする地域が自治体の行政区分と一致しない場合があり、評価指標として不十分であること、などを明らかにした。このため、特に医療を必要とするような外傷の予防を目的とする場合、個々の自治体に限定した活動に加えて、周辺の自治体との連携が必要であると考えられた。また、SC認証準備自治体である秩父市において18歳以上の住民を対象に実施されたアンケート調査から、住民の防災活動への参加状況とそれに関連する要因について分析した。防災活動の参加経験者は36%であり、女性、若年者と後期高齢者、市の中心部に住む住民で防災活動の参加経験者の割合が低く、これらの集団を対象とした参加への働きかけが特に重要であると考えられた。この他、近所付き合いの程度がより親密な群および事故やけがの予防における地域内の協働を重視する群では、防災活動の参加経験者の割合が高い傾向がみられたことから、地域の安全を広く視野に入れた活動やソーシャルキャピタルの醸成など、まちづくり全般の中で災害対策を考えることも、今後の重要課題であると考えられた。上記の他、SC認証自治体の小諸市において、55歳から84歳の中高年層を対象に介護予防活動に対する意識や参加状況、外傷の発生動向などに関するアンケート調査を実施し、現在分析を行っている。セーフコミュニティ(SC)およびセーフティプロモーションの評価指標に関する先行研究の文献レビューを実施し、地域のセーフティプロモーション活動の内容に応じた評価指標の分類、整理を行った。国内のSC認証/認証準備自治体の資料および行政担当者や住民へのインタビューを通じて情報収集し、自治体のSC活動のあり方を、特に対策設定のプロセスに注目して現状の分析を行った。これにより、1安全上の課題の優先順位の設定が不十分である、2対策委員会のメンバー構成により実施されるプログラムの内容に偏りが生じる可能性がある、3実施されているプログラムの科学的根拠について検証が不十分である、といった課題が明らかになった。また、防災対策については、一部の自治体では、自治会等を中心とした避難支援等の対策が講じられているが、医療機関との協働が不十分であることが明らかになった。2012年中にSC認証を取得した小諸市においては、市の中核病院における外傷サーベイランスシステムを構築したことにより、外傷患者の発生動向を個人属性や発生場所、日時、転帰等を含めて継続的に把握することが可能となった。現状のデータから、高齢女性の転倒による入院の割合が高く、また夏季の住宅周辺での蜂刺症が多数発生していることなどが明らかになった。海外のSCの事例として、SC活動の先進地である台北市の複数のSCを視察し担当者および住民代表へのヒアリングを行った。官民連携の活用や、複数の自治体を包括した専門家による学術的支援、統一入力・解析システムを用いた多施設による大規模な外傷サーベイランスシステムなど、我が国でも導入を考慮すべき事項が明らかになった。平成26年度は25年度までに行ったアンケート調査、聞き取り調査の結果の分析を実施するとともに、入手可能な外傷関連指標の市町村および都道府県単位の時系列データを用いてセーフコミュニティ活動と外傷関連指標の評価を行った。セーフコミュニティ認証自治体において55-84歳の中高年層を対象に実施したアンケート調査では、1)75歳以上高齢者では転倒のリスクが自宅内、外出先のいずれにおいても高く、特に女性では骨折を伴うけがをする割合が高いこと、2)高血圧、心臓病等の持病がある者、睡眠薬や不安をおさえる薬を服用している者で、転倒のリスクが高い傾向があること、3)交通事故対策として推奨されている外出時の反射材については、使用者の割合は10%未満にとどまっており、教育啓発活動への工夫が求められること、4)平成26年2月の豪雪災害時の経験から、家族だけでなく近隣住民との間でも、緊急時に備えた関係を日頃から構築しておくことが確実な共助につながること、などが明らかになった。

外傷関連指標として、各自治体の交通事故による死亡や重症例の発生率の年次推移を分析し、セーフコミュニティ活動に取組む自治体と近隣の自治体との比較を行ったところ、2013年までの結果では明らかな差異は認められなかった。一方で、セーフコミュニティ認証自治体の乳幼児健診を通じて、家庭における外傷予防について時系列で評価を行ったところ、家庭での外傷予防行動については改善傾向が見られるものもあり、安全教育の効果が示唆された。セーフコミュニティ活動は、わが国においては端緒についたばかりであり、現状では、外傷の発生などのアウトカム指標よりも、行動の改善等や住民参加の状況といった中間指標、プロセス指標を中心に継続的な評価を実施することが重要である。今後も、各自治体や住民の協力の下で、より効果的な活動のあり方について分析・評価を続ける予定である。公衆衛生学複数のSC認証/認証準備自治体において、SC活動の主要評価項目である外傷の発生状況に加えて、これまでの調査で住民の関心が高いとされる災害対策の状況や住民への情報提供のあり方など、安全に関連する包括的なアンケート調査を実施した。また、秩父市ではアンケート調査の回答者の約半数から今後の調査協力への承諾が得られており、限定的ではあるが継続的な評価のためのパネル調査を実施する体制を確立した。小諸市では、一般的な行政統計に加えて医療機関における外傷患者登録、救急搬送、乳幼児健診を利用した未就学児の家庭における安全対策についての継続的なデータ収集が行われており、最終年度に向けて活動の評価が可能な体制が構築されている。国内外の複数のSC認証/認証準備自治体の状況を把握し、SC活動の現状分析と課題抽出を行うことができた。また、小諸市をはじめとする一部の自治体では、医療機関における外傷サーベイランスシステムを構築し、さらに、SC活動を行っていない隣接する自治体の医療機関からのデータ提供も可能となる見込みであり、既存の救急搬送データ等と併せて、今後のSC活動の評価を行う上でのベースラインとしての外傷データを収集する環境が整備できた。住民の「防災・安全に関する行動」に関するアンケート調査については、実施には至らなかったが、複数の自治体に置いて質問票の準備が整っており、25年度前半には実施可能な状況となっている。以上より、現在までの研究の目的の達成度は概ね順調であると考える。平成25年度に実施したアンケート調査結果の解析を引き続き行い、SC活動の課題を明らかにするとともに、フォローアップのアンケート調査を実施し、住民の安全・防災に関する行動変化について時系列での評価を行う。同時に医療機関における外傷患者登録や未就学児の家庭での安全対策のデータ等の外傷サーベイランスデータを用いて、健康アウトカムの時系列評価を行う。また、SC認証自治体と近隣の自治体における外傷や犯罪、事故等の今年度までの推移を比較し、SC活動の短・中期的な効果を検証する。外傷による医療費については、レセプト情報の提供が得られない状況にあるため、医療機関における外傷登録データを利用して医療費への影響の推計を行う。
海産無脊椎動物の浸透圧応答機構の解明-タウリントランスポーターの構造と機能の特性

本研究においては、高い浸透圧順応性を示すマガキを用いて、タウリン輸送にかかわるタンパク質性分子であるタウリントランスポーターに注目して、海産無脊椎動物の優れた細胞浸透圧調節機能を、脊椎動物にはない無脊椎動物に特有のタウリントランスポーターの機能特性から解明することを目的とした。初年度は、浸透圧変化に暴露されたマガキ組織中の遊離アミノ酸量の変化を検討し、マガキにおいてタウリンが重要なオスモライトであることを明らかにした。この結果を受けて、マガキからタウリントランスポーターのクローニングを試みたが成功しなかった。しかし、マガキと同様に高い浸透圧順応性を備えるムラサキイガイからタウリントランスポーターをコードすると予想される遺伝子断片をクローニングした。2年目には、初年度に得た遺伝子断片の全長を得、そのアミノ酸配列が、タウリンおよびベタイン/GABAトランスポーターと高い相同性を示すことを明らかにした。また、本遺伝子の浸透圧応答性をノーザンブロット分析によって検討し、高・低浸透圧変化どちらにも応答性を持つことを明らかにした。3年目には、トランスポーターの輸送特性について検討を試みた。このトランスポーターをアフリカツメガエルの卵母細胞に発現させ、放射能標識した各種アミノ酸、タウリンおよびベタインに対する輸送能を検討した。その結果、タウリンに輸送活性を示したことから、本遺伝子はタウリントランスポーターをコードしていることが明らかとなった。本研究によって、海産無脊椎動物から初めてタウリントランスポーター遺伝子がクローニングされ、その浸透圧適応への関与も明らかにされた。この成果は海産無脊椎動物の浸透圧順応性の解明への大きな第一歩となる。本研究においては,潮間帯,タイドプール.汽水域のいずれにも生息し,高い浸透順応性を示すマガキを用いて,タウリン輸送に関わるタンパク質性分子であるタウリントランスポーターに注目して,海産無脊椎動物のすぐれた細胞内浸透圧調節機能が,脊椎動物にはない無脊椎動物に特有のタウリントランスポーターの機能持性から説明可能かどうかを検証することを目的としている。初年度である平成11年度は,浸透圧変化に応答した細胞レベルのアミノ酸量の検討ならびにマガキのタウリントランスポーターcDNAクローニングを当初の研究計画とした。通常海水で約1週間馴致したマガキを,2倍および1/2倍海水に2,8,24時間暴露し,浸透圧ストレスを与え,鰓,外套膜,閉殻筋,血リンパについてPTC法により遊離アミノ酸量を測定した。その結果,1)ストレスに暴露していない個体の鰓,外套膜,閉殻筋においてタウリンがもっとも多く(29.6-77.7μg/g湿重量),遊離アミノ酸の中でオスモライトとしてタウリンが重要な働きをしていること,2)低浸透圧ストレスではこれらの器官はおもにタウリンを放出することにより細胞容積を調節していること,3)高浸透圧ストレスでは閉殼筋において有意なタウリンの増加がおこること,が明らかとなった。そこで浸透圧ストレスを与えたマガキ組織からのタウリン輸送を担うと考えられるトランスポーター遺伝子のcDNAを試みたが,既知の哺乳類のアミノ酸配列を参考にデザインしたプライマーを利用したPCR法ではクローニングできなかった。そこで,同様の浸透圧ストレスを与えたムラサキイガイを対象として同様の実験を行い,タウリントランスポーターと考えられる遺伝子のクローニングを試み,それに成功した。ムラサキイガイにおいては,この遺伝子のmRNAは高浸透圧ストレスで鰓と閉殻筋に,低浸透圧ストレスで閉殻筋において多量に検出され,演繹アミノ酸配列からタウリントランスポーターをコードする可能性が高いと考えられた。本研究においては,潮間帯,タイドプール,汽水域のいずれにも生息し,高い浸透順応性を示すマガキを用いて,タウリン輸送に関わるタンパク質性分子であるタウリントランスポーターに注目して,海産無脊椎動物のすぐれた細胞内浸透圧調節機能が,脊椎動物にはない無脊椎動物に特有のタウリントランスポーターの機能持性から説明可能かどうかを検証することを目的としている。

2年目である平成12年度は,昨年度,ムラサキイガイから得ることができたタウリントランスポーターと想定されるPCR断片をもとに,3′ならびに5′-RACE法により全長のクローニングを試みた。閉殻筋から調製したcDNAを鋳型として得られた本遺伝子はタウリントランスポーターのほかにベタイン/GABAトランスポーターと高い相同性を示した。また,本遺伝子の浸透圧変化応答したmRNAの発現様式の変化をノーザンブロット法により検討ところ,1.5倍海水ではいずれの器官においても暴露後2時間でmRNAの発現誘導が認められた。また,程度は弱いものの,0.5倍海水においても同様の発現誘導が確認された。細胞容積調節の観点からは,低浸透圧による発現誘導は予想外の結果であるが,本研究室ですでにクローニングしたマガキ由来のアミノ酸トランスポーターの発現誘導も同様の結果を示すこと,一方,哺乳類に加えコイやティラピアなどの魚類においてもこれらのアミノ酸トランスポーターは高浸透圧にのみ応答し,低浸透圧には応答しないことから,海産無脊椎動物の低浸透圧応答機構は,単純なオスモライトとしてのアミノ酸の放出ばかりでなく,取り込みも関与した複雑な反応であることが予想された。本研究においては、潮間帯、タイドプール、汽水域のいずれにも生息し、高い浸透圧順応性を示すマガキを用いて、タウリン輸送にかかわるタンパク質性分子であるタウリントランスポーターに注目して、海産無脊椎動物の優れた細胞浸透圧調節機能が、脊椎動物にはない無脊椎動物に特有のタウリントランスポーターの機能特性から説明可能かどうかを検証することを目的としている。3年目である平成13年度は、昨年度ムラサキイガイからcDNAの全長のクローニングに成功したトランスポーターの輸送特性について検討を試みた。このトランスポーターの一次構造は、既知の脊椎動物のタウリンおよびベタイン/GABAトランスポーターに高い相同性を示すことが昨年度明らかになっている。このトランスポーター遺伝子のcRNAをアフリカツメガエルの卵母細胞にマイクロインジェクションしてトランスポーターを発現させ、放射能標識した各種アミノ酸、タウリンおよびベタインに対する輸送能を検討した。その結果、タウリンのみに輸送活性を示したことから、昨年度クローニングした遺伝子はタウリントランスポーターをコードしていることが明らかとなった。また、このタウリントランスポーターは、既知の脊椎動物のタウリントランスポーターと同様、その輸送活性にNa^+,CL^-が必要であることも明らかとなった。本研究の結果、マガキ・ムラサキイガイなどの海産無脊椎動物の浸透圧適応機構おいてタウリンは重要なオスモライトであること、またその輸送体であるタウリントランスポーターも転写レベルで誘導されることから重要な働きを担うことが明らかとなった。
鞍点型問題に対する高速精度保証付き数値計算法の構築

本研究では90年代に多くの解析が行われた理想的な問題のみならず、現実的な実際問題を前提として、多くの鞍点型問題に対して理論的に高精度を保証する前処理の有用性を確認することができたことは一定の成果と考えている。また、複雑な鞍点型問題に対しては一般的前処理理論ではなく、主要固有値に注意して問題に応じた前処理行列を選ぶことが遥かに実際的であることが確認できたことは、今後の鞍点型問題の解析に大いに役立つものと考えている。行列BB^Tを前処理とする2重前処理における鞍点型問題に対する精度保証付き数値計算法において、本年度は行列Aが半正定値となる場合、かつ、A=diag(A_1,A_2)となる場合について、ブロック性を生かした行列A+B^TQ^<-1>Bの最小固有値の効率的な評価法の開発を計画した。但し、行列A_1は正定値、行列A_2は半正定値と仮定する。基本的な方針は、行列diag(A_1,A_2)+B^TQ^<-1>Bの最小固有値を行列diag(A_1,O)+B^TQ^<-1>Bの最小固有値で下から抑えることができることを利用するものである。但し、行列diag(A_1,O)+B^TQ^<-1>Bの疑似(一般)的なLDL分解は得られていることから、最小固有値の評価法は既に完成しており、よって、目的は効率的な計算法の開発であった。本年度、様々な数値実験を行った結果、半正定値部分のA_2の選び方が重要となることが多くの数値例より明らかとなり、また、その選び方は実際問題(静磁場問題や曲面補完問題)において構造的に比較的簡単に決定できることも明らかとなった。よって、本年度の目標は概ね達成できている現状である。すなわち、本研究で対象としている問題は実際問題であり、行列解析として考えるというよりは実際問題により(時に伝統的に)決定されるパラメータをみながらA_2を決定することで、行列A+B^TQ^<-1>Bの最小固有値を効率的に評価することが可能となるのである。従って、平成23年度以降は当初計画の通りに研究を遂行していく予定である。研究計画で示した鞍点型問題に対する数値解法の開発について、A=diag(A1,A2)において、行列diag(A1,A2)+B*inv(Q)*Bの最小固有値をLDL分解可能な行列diag(A1,0)+B*inv(Q)*Bの最小固有値により下から抑えることで、行列の疎性やブロック性を生かした効率的な評価法の開発を行う中で、LDL分解が正方行列とならない場合について検討を行ってきたが、多くの問題に対して行列A2の選び方が本質であることが数値シュミレーションにて明らかとなった。すなわち、理論的に行列diag(A1,A2)+B*inv(Q)*Bの最小固有値を行列diag(A1,0)+B*inv(Q)*Bの最小固有値が下から抑えおり、また、どちらも半正定値行列となることから、問題の構造上zero固有値となる部分に加えて、最大最小値原理等により主要固有値が残るように行列A2を選ぶことで、Uzawa型数値解法において必要となる(計算コストの殆どを占める)内反復行列diag(A1,A2)+B*inv(Q)*Bにおいても非常に有効な前処理行列を容易に構成できることが明らかとなり、2重前処理による高速数値計算法の構築は達成可能となっている。また、同様の理由から2重前処理による高速精度保証法の構築は達成可能となっている。但し、高速精度保証においては過大評価が問題となることもあることから、精度保証については、香港理工大学陳小君教授との共同研究として、新たな高速精度保証法の構築について検討を行っている。また、離散化手法の改良については適用範囲を狭める可能性もあったが、上記内反復行列がLDL分解が正方行列として離散化後に計画可能であることから、その必要性はなくなった。よって、本年度は逆に適用範囲を広げることを目的として、重調和問題への適用に取り組み、研究集会でその可能性について発表を行った。これまでの成果として、関係式、A=diag(A1,A2)において、行列diag(A1,A2)+B*inv(Q)*Bの最小固有値をLDL分解可能な行列diag(A1,0)+B*inv(Q)*Bの最小固有値により下から抑えることで、行列の疎性やブロック性を生かした効率的な評価法について昨年度は研究を行い、その中でLDL分解が正方行列とならない場合について検討を行ってきた。その結果、多くの問題に対して行列A2の選び方が本質であることが数値シュミレーションにて明らかとなり、理論的にdiag(A1,A2)+B*inv(Q)*Bの最小固有値をdiag(A1,0)+B*inv(Q)

*Bの最小固有値が下から抑えていることから、例えば、問題の構造上zero固有値となる部分に加えて、最大最小値原理等により主要固有値が残るように行列A2を選ぶことで、鞍点型問題に対する高速数値計算法の構築は可能であることから、今年度は数値シュミレーションを中心に行った。但し、精度保証に関しては、昨年度より香港理工大学陳小君教授との共同研究として、G.H.Golubの結果と本研究の提案手法を組み合わせることにより、鞍点型問題に対する新たな精度保証法の開発に取り組んでいたが、事情により直接的に十分な議論が難しい期間が続いた為、本研究期間での構築が困難となった。本研究では90年代に多くの解析が行われた理想的な問題のみならず、現実的な実際問題を前提として、多くの問題に対して理論的に高精度を保証する前処理の有用性を確認することができたことは一定の成果と考えている。また、複雑な鞍点型問題に対しては一般的前処理理論ではなく、主要固有値に注意して問題に応じた前処理行列を選ぶことが遥かに実際的であることが確認できたことは、今後の鞍点型問題の解析に大いに役立つものと考えている。高速精度保証法・数値解法の構築の為に最も問題となっていた行列diag(A1,0)+B*inv(Q)*BのLDL分解が正方行列として計画することが可能となった為、研究課題は概ね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。精度保証は最小固有値の評価、数値解法は主要固有値の処理がそれぞれ必要となり、行列解析として考える時、その難しさは数値解法である。今年度において、数値解法の課題達成が期待されることから、連動して精度保証も同様に課題達成が期待される。そこで、精度保証については更なる新展開を目指して、香港理工大学陳小君教授との共同研究として、来年度を含めて鞍点型問題に対する新たな精度保証法の構築を行っていく。
カチオン特異過剰なフェライトを用いる集光太陽熱のソーラー水素転換技術の開発

集光太陽ビームをセラミックスに照射し1300-1600°Cに急速加熱すると、特殊な反応中間体を経由し、空気酸素分圧下で酸素放出反応が進行することを世界で初めて明らかにし、この反応で生成したセラミックス還元体が水を分解(水素生成過程)することを見出した(特開2008-094636)。これを用いるソーラー水素生産の実用化に向け、ロータリー式太陽反応炉およびビームダウン式集光システムの開発を行った。1)急速集光ビーム照射によって形成されるNiFe2O4の「高温急速加熱形成カチオン特異過剰型スピネル型構造」についてメスバウアー効果測定、固体イオン伝道測定、磁気測定、X線回折測定により、固体物理化学的解析を行い、Frenckel欠陥構造とカチオン特異過剰構造との関連性を明らかにした。また、緩和な昇温速度では形成されたFrenckel欠陥構造からの酸素放出反応が進行しないことから、Frenckel欠陥構造からカチオン特異過剰型スピネル型構造」へと変化する過程には、さらに非平衡な化学過程が必要で、この過程が集光太陽熱を吸収する上にきわめて重要な反応過程であることを見出した。2)a)フェライトの酸素放出反応による低温化の視点、b)YSZ固溶体、セリア系化合物を用いる高温安定化の視点、の2つの面から行ってきたこれまでの設計手法に基づき、まったく新しい「エネルギー変換高機能素材設計手法」としてCe-Zr系を合成し、これまでとは異なる結晶系変化による空気中での1500°Cでの酸素放出反応を発見した(日本太陽エネルギー学会奨励賞受賞)。3)平成17-18年度の科学研究費で試作したロータリー型太陽反応炉を、カチオン特異過剰型スピネル構造の形成と反応性の作動条件を満足するように改良・試作した。また、急速加熱対応型のビーム被照射反応素材固定床を新しく開発し、500-1000kW/m2のフラックスに対応できるようにした。さらに、オーストラリアCSIRO計画で予定の東工大式ビームダウン集光システム100kwの集光ビームに合致する実用化試験用のCPC(Compound Parabolic Concentrator)(放物面二次集光系)を設計・開発した。集光太陽ビームの急速加熱(昇温速度200°C/min、1300-1600°C)により、Niフェライト(NiFe_2O_4)は吸熱過程において遷移状態のFrenkel構造フェライトを形成し、次いで酸素放出とともに、この格子欠陥型反応中間体は「カチオン特異過剰なフェライト」に変化し(酸素放出過程)、これが水を分解(水素生成過程)することを見出した(特開2008-094636)。この酸素放出反応は空気酸素分圧下において進行することを世界で初めて明らかにしたもので、実用化への道を大きく開いた。さらに、「カチオン特異過剰なフェライト」の固体物理化学解析をX線回折、メスバウア分光によって進め、空気酸素分圧下で5ml/gに達する酸素放出性能を実現することに成功し、ロータリー式太陽反応炉への適用を検討した。酸素放出反応後の生成物(カチオン特異過剰なフェライト)を急速に不活性雰囲気へ移すことにより、引き続き水素生成反応を化学両論的に進行させることに成功し、太陽反応炉での二段階水分解水素生成の可能性を見出した。インピーダンス計測装置を用いて、電気化学的測定を含めた固体物理化学的解析を進展させ、高酸素分圧酸素放出機能セリア系素材設計手法を確立した。なかでも高価数金属酸化物を固溶させたセリアにおいて空気酸素分圧下の酸素放出反応を容易に進行することを明らかにし、ロータリー式太陽反応炉に応用可能であることを確認した。また、集光太陽ビームの照射によるソーラー水素生産の実用化を目的として、ロータリー式太陽反応炉コンセプトの改良を行い、カチオン特異過剰な反応性を発現させる作動条件(800-1500)°C及び温度スイング昇温速度(100°C/min以上)を満足する急速加熱型へと発展的に改造した。
懐に入り込むための瞳孔反応を用いた親近性を促進させるペットロボットの開発

本研究は、ペットロボットへの親しみや安心感等を獲得・促進させる、いわゆる“懐に入り込む"仕組みを確立することを目指して、コミュニケーション時の無意識的な視線行動、中でも瞳孔反応に着目して、ユーザの瞳孔変動に応じて親しみや安心感等の親近性を強めるように瞳孔表現を行うコミュニケーションシステムを開発する。とくに、コミュニケーションの解析手法として有効な矛盾的誘導法を応用展開し、瞳孔反応と親近性との関係性を多面的に検討することで、親しみやすさという感覚的な度合いの客観指標化を目指す。
ＵＶＡ光反応によるニトロソアミン類のＤＮＡ・蛋白・生体膜傷害とシグナル伝達擾乱

近紫外光(UVA)がニトロソアミン、特にニトロソ化アミノ酸のニトロソプロリン(NPRO)に吸収され、DNA損傷し、DNAに新規付加体を生じることを見出した。また,蛋白モデルのアミノ酸・膜モデルの脂質に対してもNPROは光反応し,生成物を生じた。ヒト皮膚角化細胞由来の培養細胞にUVA活性化NPROは遺伝子毒性を示した。また,NPROの光反応に伴い、一酸化窒素の発生があり、光毒性の一因と分かった。ニトロソ化アミノ酸・ニトロソアミン類のUVA光活性化による化学修飾を解析し、損傷部位の構造を明らかにするために、まずDNAのモデルとして、デオキシヌクレオチドに対するニトロソプロリン(NPRO)のUVA光反応を解析した。UVA照射したNPROから一酸化窒素(NO)放出が見られ、dGとNPROの光反応で8-オキソデオキシグアノシン(8-oxodG),デオキシキサンチン,デオキシオキザノシンに加えて新たな反応物が検出された。単離同定研究の結果、(R)-,(S)-8- (2-pyrrolidyl)-dG (G1, G2)と構造決定した。また、dAとNPROの好気下での光反応生成物を解析したところ、デオキシイノシンとdAの2位置換体(R)-,(S)-2-(2pyrrolidyl)-dA (P1, P2)を単離同定した。一方、dAとNPROの嫌気下での光反応では新たな反応物が検出され、単離同定研究の結果、8位置換体(R)-,(S)-8- (2-pyrrolidyl)-dA (A1, A2)と構造決定した。これは好気下ではdGやdAの8位は酸素ラジカルの付加による8-oxodGの生成の方が優先するためではないかと考えられ、エネルギー移動によるタイプI型付加反応と、活性酸素種の関与するタイプII型反応が競合している可能性が考えられる。さらに、光活性化NPROはDNAと反応し、上記の付加体(G1, G2, P1, P2, A1, A2)を生じることが分かった。また、チロシンやグルタチオンがNPROの光反応によりニトロチロシンやS-ニトログルタチオンとなることが分かった。また、ヒト由来表皮ケラチノサイト細胞NCTC2544が、NPROのUVA光反応により、用量依存的にDNA損傷を起こし小核形成することが分かった。同時に、細胞培養液に用量依存的に一酸化窒素が検出されることも分かった。ニトロソ化アミノ酸・ニトロソアミン類のUVA光活性化による生物影響の解析を目標に,皮膚モデルとして、ヒト由来表皮ケラチノサイトNCTC2544細胞およびHaCaT細胞に対する、ニトロソプロリン(NPRO)のUVA光反応を解析した。その結果、照射量及びNPRO用量依存的にDNA損傷を起こし小核形成を誘起した。同時に、細胞培養液に用量依存的にNOが検出された。また、NPROのUVA光活性化による損傷部位の構造を解析するため、まず、デオキシヌクレオチドに対するニトロソプロリン(NPRO)のUVA光反応を解析した。その結果、dGとNPROの光反応で8-オキソデオキシグアノシン(8-oxodG),デオキシキサンチン,デオキシオキザノシンに加えて新たな反応物を単離同定し、(R)-,(S)-8-(2-pyrrolidyl)-dG (G1, G2)と構造決定した。また、dAとNPROの好気下での光反応生成物を解析し、デオキシイノシンとdAの2位置換体(R)-,(S)-2-(2pyrrolidyl)-dA (P1, P2)を単離同定した。一方、dAとNPROの嫌気下での光反応では、8位置換体(R)-,(S)-8- (2-pyrrolidyl)-dA (A1, A2)が形成した。好気下ではdGやdAの8位は酸素ラジカルの付加による8-oxodGの方が優先する可能性が考えられ、エネルギー移動によるタイプI型反応と、活性酸素種の関与するタイプII型反応の競合の可能性が考えられる。また、320-400 nmの単波長照射による光動力学解析により、小核形成・NO産生ともにNPROの吸光度曲線に沿うことから、NPROのUVA吸収によるNN結合の開裂が光反応律速と考えられる。ニトロソ化アミノ酸・ニトロソアミン類のUVA光活性化による化学修飾を解析し、損傷部位の構造を明らかにするために、まずDNAのモデルとして、デオキシヌクレオチドに対する光反応生成物を解析した。UVA照射した結果、NPROから一酸化窒素(NO)放出が見られた。

さらにdGとNPROの光反応で、8-オキソデオキシグアノシン(8-oxodG),デオキシイノシン(dI),デオキシオキザノシン(dO)が生成することが分かった。光反応機構解明のため、嫌気下の光反応で活性酸素種産生を抑制したところ、新たな反応物が検出された。構造解析の結果、(R)-,(S)-8- (2-pyrrolidyl)-dGと推定された。また、dAとNPROの好気下での光反応生成物を解析したところ、dAの2位置換体(R)-,(S)-2-(2pyrrolidyl)-dAを単離同定した。一方、dAとNPROの嫌気下での光反応生成では2位置換体も生じるが、むしろ8位置換体(R)-,(S)-8- (2-pyrrolidyl)-dAの方が多いことが分かった。これは好気下ではdGやdAの8位は酸素ラジカルの付加による8-オキソ体の生成の方が優先するためではないかと考えられ、エネルギー移動によるタイプI型付加反応と、活性酸素種の関与するタイプII型反応が競合しているのではないかと考えられる。さらに、DNAと光活性化NPROとの反応でも、上記の付加体が生じていることが分かった。また、チロシンやグルタチオンがNPROの光分解によって生じるNOによりニトロチロシンやS-ニトログルタチオンとなることが分かった。また、ヒト由来表皮培養細胞のNCTC2544細胞を使った光遺伝毒性検出系を確立した。UVA活性化NPROがNCTC2544細胞およびヒト由来リンパ芽球細胞WTK-1に対しDNA損傷を起こし、小核形成することが分かった。24年度の目標(1) NPROの光活性化によるDNA損傷の解析:核酸モデルとしてのヌクレオシドに対する損傷解析をおこない,既知の付加体に加えて、新規核酸付加体6種類が生じることを見出し、付加体の化学構造を同定した。さらに、光動力学特性を明らかにするために、NPROの光吸収のある400nm以下の単波長光を照射し,それぞれの波長におけるデオキシグアノシンへの付加体形成がNPROの光吸収曲線に沿い、NPROの光吸収が律速であることが明らかとなった。また、DNAとのNPROの光反応を解析し、DNA上でもヌクレオシドモデルで見られた付加体形成が起きていることを見出した。目標(2)ヒト由来皮膚培養細胞に対する光毒性解明:ニトロソプロリンが血液を介して全身循環し、太陽光などのUVA照射部位で毒性を発揮するというモデルから、皮膚表皮系細胞でのモデル研究が適当と考えた。そこで、ヒト由来表皮ケラチノサイト培養細胞を使った光遺伝毒性検出系の確立を行い、NCTC2544細胞およびHaCaT細胞による検出系を確立した。これによりDNAやタンパクの損傷解析と同時に遺伝毒性検出を行う系を確立した。このヒト由来表皮培養細胞に対し光活性化したNPROが光遺伝毒性を示すことを明らかとした。目標(3)細胞膜・脂質環境および生体膜モデルでの光反応解析:脂質のモデルとして不飽和脂肪酸中でのNPROの活性化を解析したところ、UVA照射により一酸化窒素の発生・変異原性生成が起きることを見出したので、脂質環境中でも光反応が起きることが分かった。以上より、おおむね順調に達成できたと考える。23年度の目標(1) NPROの光活性化によるDNAやタンパクの損傷を解析し、反応生成物の構造解析:核酸モデルとしてのヌクレオシドに対する損傷解析をおこない,既知の付加体に加えて、新規核酸付加体6種類が生じることを見出し、付加体の化学構造を同定した。また、光反応機構としてタイプIとタイプIIが共存し、競合していることを明らかとした。