hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
耳鳴モデルにおける病態解明と治療の開発

耳鳴は自覚的症状ゆえに動物実験が困難とされていた。近年、音響驚愕反射とプレパルス抑制に基づいたGap detection test(GDT)が動物モデルにおける簡便な耳鳴評価法として提唱された。今回、当研究室におけるGDTの最適なプロトコルを確立し、片側音響外傷マウスにおける耳鳴評価が可能となった。耳鳴は中枢の病的な神経活動の誘発が原因とされている。経頭蓋磁気刺激(rTMS)や神経伝達物質のグルタミン酸のNMDA受容体拮抗薬が神経活動を抑制する事が知られおり、片側音響外傷マウスの耳鳴に対する、rTMSとNMDA受容体拮抗薬の効果をGDTにて評価したが、明らかな効果は認められなかった。動物モデルにおける耳鳴評価の新しい手法としてGap detection testを当グループは導入し、予備実験において音響外傷マウスモデルにおける耳鳴評価を施行した。予備実験において用いたGapdetection testのプロトコールは完全ではなくその検証、確立を施行した。その後、確立したプロトコールを用いて音響外傷マウスモデルにおけるrTMS治療の効果についての検証を施行した。Gap detection testのプロトコールは音響驚愕刺激の強度とバックグラウンドノイズの強度が大きく影響する。予備実験においてはTurner等の先行論文を参考として115dBの音響驚愕刺激と60dBのバックグラウンドノイズを用いた。音響驚愕刺激が強すぎると予告刺激であるGapがあっても驚愕反射が抑制されない。そこで、音響驚愕反射を認める閾値となる強度を求めた。バックグラウンドノイズの強度については、大きすぎると音響驚愕反射の出現を悪くするし、小さすぎると音響驚愕刺激の予告刺激となるGapの認識が困難となる。そこで、gapの予告によりgapなしより驚愕反射が半分以下になるバックグラウンドノイズ強度を求めた。その結果、音響驚愕刺激は110から115dB、バックグラウンドノイズは75dBが当施設における最適プロトコールと考慮された。上記プロトコールによるGapdetection testにより音響外傷マウスモデルに対するrTMS治療の効果を評価した。音響暴露の1週間後にrTMSを施行した。今回の検討においては2検体に対する刺激となったが、1検体においては5周波数中、4周波数において耳鳴の改善を認めたが、1検体では1周波数にしか改善を認めず、安定した結果は確認できなかった。今後、検体数を増やし検討を重ねていく。アスピリンに含まれるサリチル酸は耳鳴を引き起こす事が知られている。サリチル酸によりcox1,2が阻害され、アラキドン酸代謝が阻害される事により蝸牛におけるNMDA受容体の発火が増強する事が耳鳴発生の機序とされている。これを背景に、近年、NMDA受容体拮抗薬が耳鳴に有効である可能性が指摘されている。昨年度の研究において動物モデルにおける耳鳴評価法であるGap detection testの当施設における最適プロトコールを検証確立した。今年度は、そのプロトコールを用いて音響外傷マウスモデルにおける耳鳴へのNMDA受容体拮抗薬の治療効果を評価した。今回、ランダムに検体を2群に振り分けた為、コントロール群において、より耳鳴が強いGDTの結果を示す検体が偏った結果、コントロール群において変化をより強く検出しやすい検体が集中してしまった可能性が考慮された。耳鼻咽喉科学本検討において、動物モデルにおける新しい耳鳴評価法であるGapdetection testの当施設における最適プロトコールの確立と、音響外傷マウスモデルに対するrTMS治療に対する評価を施行した。当初の計画においては、fMRIによる音響外傷マウスモデルの評価施行、また、組織学的検討を施行する事を検討していた。しかし、Gap detection testの最適プロトコールの検討に時間を要した事で、それには至らなかった。しかし、一方で、次年度に予定していたrTMS治療についての検討を開始できた点については、検体数が少なく予備実験にすぎないが次年度につなげられる点であったと思われる。本研究課題の今後の推進方策について1年次において動物モデルにおける新規耳鳴評価法であるGap detection testの最適プロトコールの確立を得た。これまでは、難聴動物モデルにおける耳鳴の評価を検証したが、次に、難聴動物モデルの耳鳴に対する治療への反応を検証していく。難聴動物モデルとしては音響外傷モデルを用いる。治療法としては、1年次に検討を開始したrTMS、そしてグルタミン酸(NMDA)アンタゴニスト(MK801)の鼓室内投与による効果を検討する。Gapdetection testによる評価に加え、分子メカニズムについても検討を加える。rTMSについては中枢聴覚野を中心とした可塑性の評価、グルタミン酸(NMDA)アンタゴニスト鼓室内投与については有毛細胞とラセン神経節細胞との間に形成されるシナプスの変化、ラセン神経説細胞の変化を中心に検討を進める。

fMRIについてはGap detection testや分子メカニズム的評価においてなんらかの変化が確認できた段階で、その施行を検討する。本検討において、動物モデルにおける新しい耳鳴評価法であるGapdetection testの当施設における最適プロトコールの確立と、音響外傷マウスモデルに対するrTMS治療に対する評価を施行した。主に、動物購入費、飼育費、gap detection testシステム購入、維持に使用した。1年目において、gap detection testのプロトコール確立に時間を要した事により、実験計画に遅れがでた。その為、rTMS、NMDA受容体拮抗薬による動物モデルの検討が次年度に繰り越され、費用を要すると予想されるため。当研究は2年計画野予定であり、残額については、翌年の研究費として使用する。研究計画については下記参照。難聴動物モデルの耳鳴に対する治療への反応を検証していく。難聴動物モデルとしては音響外傷モデルを用いる。治療法としては、1年次に検討を開始したrTMS、そしてグルタミン酸(NMDA)アンタゴニスト(MK801)の鼓室内投与による効果を検討する。Gapdetection testによる評価に加え、分子メカニズムについても検討を加える。rTMSについては中枢聴覚野を中心とした可塑性の評価、グルタミン酸(NMDA)アンタゴニスト鼓室内投与については有毛細胞とラセン神経節細胞との間に形成されるシナプスの変化、ラセン神経説細胞の変化を中心に検討を進める。主に、動物購入、飼育費に加え、治療として用いるグルタミン酸(NMDA)アンタゴニスト(MK801)の費用、また、分子メカニズム評価に用いる抗体等の購入を中心に使用する。
ロックの哲学における観念説と自然法論

ロックの自然法論、道徳論を、科学や宗教についての彼の思想と関連付けて理解することを目指して研究を進めてきた。『ロックの自然神学』では、啓示宗教論を除いた、より哲学的なロックの神学の特徴と彼の自然法論の関連を探り、『自然法論』や『人間知性論』あるいは『日誌』等に見られるロックの自然神学にまつわる文言を検討している。『ロックとボイルの比較』では、ロックにおける粒子論的自然学と理性の概念を、ボイルとの比較を通して明確化し、それがロックの自然法論の背景として持つ意味を考察した。このためにそれぞれ、ボイルの『形相と性質の起源』や『理性の上方のものについての対話』等を検討した。『ロックの観念説とボイルの理性論』では、このうち特にボイルの理性論の紹介に重点を置き、人間理性の能力の限界画定について論じるボイルの著作が置かれた当時の神学論争の文脈や、この議論のためにボイルのテキスト中に出されている様々な例を、詳しく示した。『ロックにおける自然法論と自然哲学』では、ボイルの『目的因についての論考』をも踏まえ、特に自然法論との関連という観点のもとで、ロックの哲学の中での目的因の位置付けや、目的原因の追求と自然学との関係等について考察した。『ロックの哲学における道徳論と理性』では、カドワース及びカンバーランドの道徳の認識論や、道徳論の背景としての自然哲学をロックのそれと比較し、カドワースの『宇宙の真の知性的体系』『永遠不変の道徳についての論文』やカンバーランドの『自然法についての哲学的論考』をロックの思想と対照しながら検討しており、それを通してロックの道徳論の特徴を明確化し、ロックの哲学の中での理性の位置付けについて論じている。昨年度のはじめに、全国の大学の哲学教授が主要メンバーである、京都哲学史研究会において、『ロックの観念説の背景』の題で研究発表を行い、出席者から活発な質疑を受け応答する機会を得た。その後、平成15年度科学研究費補助金により可能となった資料収集及びそれらの十分に時間をかけた読解により、特に以下の四点において、研究を発展させた。1.グロティウス、プーフェンドルフ、カンバーランド等の自然法論者とロックの立場を、神学、認識論、自然哲学において比較検討し、ロックの特徴の明晰化を追求した。2.グロティウスのみならず、ケンブリッジ・プラトン派やロックに対しても影響や立場上の一致が大きい、オランダのアルミニウス派に着目し、これと対立したカルヴァン主義者との論争における、神学及び認識論上の諸問題を調査、考察した。3.17世紀当時粒子仮説が持っていた意味を探るため、引き続きロバート・ボイルの著作を調査すると共に、ボイルと粒子仮説において対立点のあった、ホッブズ、ヘンリー・モア、スピノザとの応答を考察し、さらにガッサンディやベルニエ等の、大陸のエピクロス主義者達の立場をも比較検討した。4.ロックの自然法論を理解する上で不可欠な人格に関する哲学的な考察を検討し、これに関わるロックの本質論を理解するために、ニュートンの存在論について検討した。本年度は、以上の成果を踏まえ、積極的に学会等で積極的に発表の機会を持つ予定である。
面型格子模型の量子群的構造

研究代表者は近年通常の量子群の一般化である「面代数」の概念を導入し、その基本的性質を研究してきた。面代数は量子逆散乱法におけるL作用素の概念にその起源をもっており可解格子模型、共形場理論、低次元多様体論に密接に関連していることが期待される。特に作用素環論の一分野であるジョーンズ指数理論との関係は、前年度の研究により、やや間接的ながらあきらかになってきている。そこで今年度は、両者の関係をより深く理解する事を主要な目標として研究を押し進めた。その結果としてある種の部分因子環と面代数との間に一対一対応を確立することができた。雑な言い方をすれば、これは古典的なガロア対応における体を因子環に、群を面代数に置き換えたものである。但し、部分因子環の構成のためには、面代数の構造だけでは不十分であり、さらに複素共役に相当する演算の存在と、それに関するある種の正定値性を仮定する必要がある。そこで、研究代表者は新たにコンパクト面代数の概念を導入し、不変測度などその抽象調和解析的構造を研究した。とりわけ、ヴォロノヴィッツがコンパクト量子群に対して存在を示したある種の線型汎関数の一般化は、面代数の表現の量子次元や量子トレースの基礎となるものであり、部分因子環論以外にも、結び目の不変量などへの応用が期待される。一方、部分因子環からの面代数の構成には、オクニャ-ニュによる部分因子環の分類理論、とりわけグラフ上の平坦接続の理論が本質であり、その表現論的な意味を明らかにできたことも本年度の大きな収穫であった。
光熱特性制御型デンドリマー-金ナノハイブリッドのワンポット作製と癌治療への展開

本研究では、ジスルフィド結合をコア部にもつポリエチレングリコール修飾ポリアミドアミンデンドリマー共存下で金ナノロッドを調製することでデンドリマー-金ナノロッドハイブリッドを作製することによって、近赤外光照射によって強く発熱する微小サイズのハイブリッドを作製した。このハイブリッドを取り込んだ癌細胞は近赤外光照射下、効果的に殺傷されたことから、このハイブリッドの癌光熱治療への応用が期待される。本研究では、金ナノロッド形成時にシスタミンコアデンドリマーを共存させることで金ナノロッドをコア部にもつデンドリマーの構築を試みた。種々の世代のシスタミンコアデンドリマーにポリエチレングリコール(PEG)を反応させることでシスタミンコアをもつPEG修飾デンドリマーを作製し、このデンドリマーの共存下での金ナノロッド作製を行った。第2世代のPEG修飾デンドリマーの共存下では30ナノメートル程度の大きさのロッド状の形状をもつPEGデンドリマー金ナノロッドハイブリッドが得られた。第3世代のPEG修飾デンドリマー共存下においては、30ナノメートル程度の大きさの球状のハイブリッドが得られた。また、第4世代のPEG修飾デンドリマー共存下では、より大きな凝集体が生成した。これらの結果から、第3世代のPEG修飾デンドリマーを用いることでPEGデンドロンと金ナノロッドコアからなるハイブリッドデンドリマーが得られることがわかった。また、温度応答性を有するオリゴエチレングリコール修飾シスタミンコアデンドリマー共存下において、金ナノロッドの作製を試みた。その結果、デンドリマーと金ナノロッドの複合体は形成されるが、そのコロイドとしての安定性は低く、凝集しやすいものであった。金ナノロッド表面を覆うデンドロンが嵩高くなく立体的に十分安定化されないためと考えられる。さらに、得られたPEG修飾デンドリマーと金ナノロッドから成るハイブリッドデンドリマーを用いた光熱療法への応用について検討した。子宮頚がん由来HeLa細胞にハイブリッドデンドリマーを加えて取り込ませた後、近赤外レーザー光を照射し、細胞生存について調べた。その結果、ハイブリッドデンドリマーを取り込ませ、光照射した細胞のみが効果的に死滅した。この結果は、このハイブリッドデンドリマーが光熱治療デバイスとして有用であることを示している。第2世代第5世代のシスタミンをコア部とするジスルフィドコアデンドリマーの末端アミノ基にポリエチレングリコールモノメチルエーテルをウレタン結合で結合させてPEG修飾デンドリマーを合成した。金ナノロッドの作製プロセスにおいて、様々なタイミングでジスルフィドコア温度応答性デンドリマーを加え反応させることで、サイズの異なるPEGデンドリマー金ナノロッドハイブリッドを作製した。ハイブリッド粒子のサイズを動的光散乱や透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡を用いて調べ、約20-30nm程度の粒径を有することがわかった。。また、光吸収特性を、紫外可視近赤外分光光度計を用いて調べ、700-800nmの近赤外領域に吸収を示すことがわかった。さらに近赤外光レーザー(804nm)を用いてハイブリッド粒子の光発熱挙動を調べ、近赤外光照射下効果的に発熱することがわかった。さらに、PEG修飾デンドリマーのコア部のジスルフィド結合を還元剤によって解裂させることで、デンドロンとすることで、金ナノロッドへの結合性が高められ、PEGデンドロンによって効果的に安定化されたハイブリッドが得られることがわかった。、一方、オリゴエチレングリコール修飾デンドリマーの複合化についても検討した。このデンドリマー共存下で金ナノロッドを作製することで両者のハイブリッドが得られた。しかし、このハイブリッドは水中で凝集しやすく、コロイドとしての暗転性が乏しいことがわかった。これは、デンドロン表面のオリゴエチレン鎖の鎖長が短いため、十分なコロイド安定性を付与できなかったものと考えられる。この問題点は、金ナノロッドへのデンドロン結合数を増大することで解決できるものと考えられる。シスタミンコアをもつデンドリマーやデンドロンと金ナノロッドの複合化の方法を確立することができた。また、この方法によって金ナノロッドのサイズの制御の可能性が示された。今後この方法を用いて、条件を検討することで、温度応答性ハイブリッドの作製を実現できるものと考えられる。今後は、以下の(1)(2)の課題に従って研究を進める。(1)温度応答性ナノハイブリッドの作製条件の最適化(2)温度応答性ナノハイブリッドの生体機能評価まず、温度応答性デンドリマーの複合化量を向上することで、安定でかつ温度応答を示すハイブリッドを作製する。デンドリマーの世代数を調節したり、表面のオリゴエチレングリコール鎖の鎖長を長くすることで、温度応答性ハイブリッドが得られるものと考えられる。次に、in vitroでの機能評価を行う。HeLa細胞などのヒト癌由来培養細胞に温度応答性ハイブリッドナノ粒子を加えて体温あるいはマイルド加温下インキュベートし、ナノ粒子の温度応答機能が細胞取込みの促進に及ぼす効果を調べ、また、ハイブリッドを取り込んだ細胞に近赤外光を照射することで光発熱による癌細胞殺傷効果を調べる。さらに、マウス大腸癌由来Colon26を担癌したマウスを作製し、ナノハイブリッドを腫瘍部位に直接投与し、腫瘍部位に近赤外光を照射する。

その後の腫瘍成長を追跡することで、近赤外光照射によるナノハイブリッドの腫瘍抑制効果を明らかにする。また、担癌マウスにナノハイブリッドを尾静脈から投与し、腫瘍部位をマイルド加温することで、ナノハイブリッドの疎水性化を利用した腫瘍部位への集積促進効果を調べる。さらに、マイルド加温によって腫瘍部位にナノハイブリッドを集積させた担癌マウスの標的腫瘍を近赤外光照射し、その後の腫瘍成長の経日変化を追跡する。そして、マイルド加温によるナノハイブリッドの腫瘍集積促進が、その光発熱による腫瘍成長抑制に及ぼす効果を評価する。このような実験を通して、効果的なフォトサーマルセラピーを実現するための、インテリジェントナノハイブリッドの開発を達成する。デンドリマー等の試薬、細胞実験用機材、in vivo実験用マウス等の購入、DDS学会、バイオマテリアル学会などの関連学会で発表するための旅費、論文作成関連費用、等に研究費を使用する。
味覚障害治療に向けた味覚細胞における亜鉛流入分子の同定

亜鉛トランスポータZip8およびZip14強制発現HEK293細胞を用いて、これらトランスポータを介する細胞内亜鉛流入を測定する系を確立した。また細胞外亜鉛濃度を比色法により測定することで、亜鉛トランスポータを介した細胞内への亜鉛流入量を定量することができた。さらに、TRPA1強制発現HEK293細胞および炎症性サイトカインにより刺激したヒト初代滑膜線維芽細胞を亜鉛センサーとして活用した実験系を構築した。この実験系を用いた結果より、味覚障害治療薬ポラプレジンクが亜鉛補充薬として有効であること、味覚障害を引き起こすといわれているカプトプリルの亜鉛キレート作用はあまり強くないことが示唆された。味覚障害とは味覚低下や自発性異常味覚などの症状を呈する感覚障害である。味覚障害は健全な食生活の維持を困難にし、二次的に様々な疾病を誘発するため、大きな健康問題となっている。味覚障害の主な原因は亜鉛欠乏だと考えられているが、味覚細胞において細胞内へ亜鉛を流入する分子は未同定であり、分子レベルにおける味覚障害発症機序は未だ解明されていない。そこで本研究では、味覚細胞における亜鉛流入を直接観察し、亜鉛流入分子を同定することを第一の研究目標として設定した。味覚細胞の亜鉛流入分子を同定することにより、薬剤誘発性味覚障害の分子機構や、原因不明である特発性味覚障害の発症機序の解明を目指す。本研究の成果は、味感知や細胞増殖といった味覚細胞の機能と細胞内亜鉛濃度の関連を解明する端緒にも成り得ると考えられる。平成26年度は、主に亜鉛トランスポーターであるZip8およびZip14強制発現HEK293細胞を用いた亜鉛流入抑制因子スクリーニング系の構築を行った。亜鉛感受性色素を用いた細胞内亜鉛濃度測定により、Zip8およびZip14強制発現細胞における亜鉛流入を測定した。その結果、細胞外への亜鉛添加による細胞内亜鉛濃度の増加および蓄積が観察できた。さらに、Zip8およびZip14強制発現細胞における亜鉛流入量を定量的に解析するために、比色法による細胞外亜鉛濃度測定を行った。その結果、Zip8およびZip14強制発現細胞では、非発現細胞に比べて有意に細胞外亜鉛濃度が低下していた。この2つの方法を組み合わせることにより、より正確に亜鉛取り込み能を測定することに成功した。本実験系を用いて、味覚障害を誘発することが報告されている臨床薬剤の亜鉛流入に及ぼす影響を明らかにすることにより、味覚障害と亜鉛流入抑制との直接的な連関を明らかにすることができると考えられる。平成27年度は、平成26年度に作成した細胞内亜鉛流入測定系を用いて亜鉛流入を阻害する薬物の探索を行った。しかし予測以上にSN比が低く、亜鉛流入阻害作用について定量的に測定することが困難であった。そこで、亜鉛流入を抑制することにより味覚障害を起こすことが既に報告されている薬物(カプトプリル)の作用機序を明らかにすることに焦点を当てて研究を行った。亜鉛感受性を有するTRPA1チャネルを発現する細胞(TRPA1強制発現HEK293およびIL-1alpha刺激滑膜線維芽細胞)と味覚障害改善作用を有する亜鉛含有薬剤ポラプレジンクを用いた亜鉛測定系を構築した。ポラプレジンクはTRPA1チャネルの活性化を介した細胞内Ca2+濃度上昇を示し、硫酸亜鉛とほぼ同程度の濃度依存性を示した。また亜鉛とキレートを形成することにより亜鉛流入を抑制すると報告されているカプトプリルは、ポラプレジンク誘発細胞内Ca2+濃度上昇をほぼ抑制しなかった。つまり、カプトプリルによる亜鉛流入抑制は、亜鉛とのキレート形成作用以外の機序に由来している可能性が示唆された。申請した研究計画において3つの研究目的を掲げた。

それは、「(1)ラット味覚細胞における亜鉛流入分子の同定」、「(2)高効率亜鉛流入スクリーニング系を用いた薬剤誘発性味覚障害発症機序の解明」、「(3)病態時における亜鉛流入分子の発現制御機構の解明」である。3つの研究目標のうち、「(1)ラット味覚細胞における亜鉛流入分子の同定」と「(3)病態時における亜鉛流入分子の発現制御機構の解明」は、ラット舌から味覚細胞を良い状態で単離することが出来ていないため、ほとんど進展していない。単離味覚細胞に細胞内Ca2+濃度測定法や細胞内Zn2+測定法を適用するにあたり、細胞膜上の受容体やイオンチャネルが機能的に発現していることが必要条件となってくる。そのため、良い状態で細胞を単離することが必要となるが、平成26年度中に適切な単離条件を確定することはできなかった。「(2)高効率亜鉛流入スクリーニング系を用いた薬剤誘発性味覚障害発症機序の解明」については、計画通りに研究を進行することができた。味覚細胞における亜鉛流入分子の候補であるZip8およびZip14をHEK293細胞に強制発現させ、亜鉛感受性色素を用いた細胞内亜鉛濃度測定を行った。その結果、細胞外への亜鉛添加による細胞内亜鉛濃度の増加および蓄積が観察できた。さらに、Zip8およびZip14強制発現細胞における亜鉛流入量を定量的に解析するために、比色法による細胞外亜鉛濃度測定を行った。その結果、Zip8およびZip14強制発現細胞では、非発現細胞に比べて有意に細胞外亜鉛濃度が低下していた。この2つの方法を組み合わせることにより、より正確に亜鉛取り込み能を測定することに成功した。Zip8およびZip14以外の候補分子であるTRPA1、TRPM3、TRPM5でも同様の検討を行ったが、この3つの分子では亜鉛流入を観察することはできなかった。薬理申請した研究計画において3つの研究目的を掲げた。3つの研究目標のうち、「(1)ラット味覚細胞における亜鉛流入分子の同定」と「(3)病態時における亜鉛流入分子の発現制御機構の解明」を伸展させるためには、良い状態のラット単離味覚細胞が必須となる。これまでに様々な条件で試したが、本実験に対応できるような適切な単離条件はまだ見つかっていない。この問題を克服するため、動物種を変更して実験を行う予定である。本研究課題ではラットを主として実験計画を立てているが、より単離を行いやすいモルモットを用いた実験を行う予定である。また、モルモットでも単離が難しい場合はマウスでも同様の実験を試行したいと考えている。良い状態の単離味覚細胞さえ取得できれば、(1)と(3)の研究目標を進行させることは可能であると考える。「(2)高効率亜鉛流入スクリーニング系を用いた薬剤誘発性味覚障害発症機序の解明」については、スクリーニング系の構築はほぼ完了している。
基底膜部コンドロイチン硫酸プロテオグリカン産生と細胞分化と増殖能に関する研究

A)これまで通常の培養条件で培養したrat表皮細胞によるin vitroでのBM-CSPGを産生は蛍光抗体法で同定できなかったので、ratの培養表皮細胞を線維芽細胞を含むコラーゲンgel上で空気と培地の境界部で培養し(表皮細胞の三次元培養)、重層化した表皮細胞による基底膜部コンドロイチン硫酸プロテオグリカン(BM-CSPG)産生を調べた。しかし表皮細胞によるBM-CSPG産生は蛍光抗体法では同定できなかった。培地中にTGF-βを加え、表皮細胞の三次元培養を行ったが、BM-CSPGの産生は認められなかった。今後は他のcytokineについて検討する予定である。B)培養表皮細胞よりmRNAを抽出し、BM-CSPGのcDNAを用いてノーザンブロットを行った。蛍光抗体法によるタンパクレベルの検討では培養表皮細胞におけるBM-CSPG産生は同定されなかったが、BM-CSPGのmRNAの発現は認められた。生化学的にはimmunoblot法で表皮細胞によるBM-CSPGの産生は同定できず、現在immunoprecipitation法により検索中である。表皮細胞によるBM-CSPGの産生がmRNAレベルでは観察されるが蛍光抗体法では同定されない点に関して、BM-CSPG産生のmRNAの翻訳におけるregulation、合成されたBM-CSPGの基底膜部へのAssemblyの問題などの仮説を考え、今後の検討課題としていく予定である。我々の使用したBM-CSPGに対する抗体はrat特異的でヒト組織は染色しなかったため、BM-CSPGに対するrabbit polyclonal抗体を作成した。しかしこの抗体はヒトの皮膚基底膜を認識するが、非特異的蛍光が強く、ヒト皮膚腫瘍組織の染色には適さなかった。
ネツトワーク的多重制御システムを持つ大腸菌のレギユロンの解析

大腸菌のリン酸レギュロンと呼ばれる遺伝子群は、培地中にリン酸が豊富にあるときは抑制されているが、リン酸が欠乏すると発現が誘導され、それぞれの遺伝子産物が働いて残り少ないリン酸を有効に利用する、という環境変化に対する巧妙な適応の系である。この遺伝子群の発現の調節系を分子レベルで解析することは、単に適応現象にとどまらず、遺伝子発現の制御機構のモデルを提供することになり、それによって細胞の分化や癌化の過程での遺伝子発現の調節機構の解明に大きく貢献するものである。我々は、組み換え遺伝子技法を用いて大腸菌リン酸レギュロンの遺伝子群をクロン化し、個々の遺伝子の一次構造を決定し、また、それらの発現の調節様式をin vivoおよびin vitroの系を用いて解析している。本年度の成果は、1.リン酸特異的膜輸送系の遺伝子を含むDNA断片の全塩基配列を決定した(発表論文1)。これにより5個の遺伝子が1個のオペロンを構成していることを明かにした。それらの蛋白質の構造から、そのうちの4個の遺伝子産物は膜付近にあって、リン酸を特異的に取り込む役割りを、1個は調節遺伝子群との接点の役割りを演じると推論した。2.リン酸レギュロン遺伝子群の発現には2個の調節遺伝子が正の調節に働いている。これらとある酵素を作る遺伝子との融合遺伝子を作成し、その酵素活性を指標として調節遺伝子の発現の調節様式を調べ、調節機構のモデルを提唱した(発表論文2、3)。さらに全塩基配列を決定し、これらが1個のオペロンを構成していることを明らかにした。このオペロンの調節領域には、リン酸レギュロン遺伝子群に共通の特異的な塩基配列が存在することを見出し、これにリン酸ボックスと命名した(論文投稿中)。これはリン酸レギュロン遺伝子が正の調節のもとで転写が開始される際に、重要な役割りを演じていると考えられる。
ダウン症児における一過性骨髄増殖症の自然治癒の機序に関する細胞生物学的研究

ダウン症の新生児期にみられる一過性骨髄増殖症(Transient myeloproliferative disorder ; TMD)は、胎児期の肝臓で発症する特殊な白血病と考えられている。この疾患は生後急速に自然治癒するが、その機序として、造血の場が胎児期の月刊蔵から生後骨髄に移行することが関与するのか、あるいは造血細胞自体が有する胎児造血から成人造血への遺伝子プログラムのスイッチと関係するかを明らかにするため、以下の実験を行った。材料と方法:胎児期の肝臓および骨髄由来の4種の間質細胞(造血微小環境構成細胞:ST2,KN101,AFT024,FHC-4D2)を培養器底面にfeeder layerとして用い、この上に浮遊細胞として患児の末梢血から得られたTMD細胞を共培養し、その増殖維持作用と分化に及ぼす影響を解析した。またヒトの生理的な造血因子(SCF,IL-3,GM-CSF,G-CSF,TPO,EPO)を単独および2者の併用の形でTMD細胞の培養に加え、TMD細胞の増殖・分化への影響を合わせ解析した。結果と考察:骨髄由来の問質細胞株KM101にて、TMD細胞の増殖維持作用が認められた。この作用は両者の細胞接触のない培養環境下で検出されたことから、液性因子を介するものと考えられた。細胞接触可能な条件における長期培養では、TMDのコロニー形成細胞の維持はいずれの細胞株でも認められなかった。一方造血因子の中で、IL-3、GM-CSF,SCFは強力な増殖刺激作用を示し、IL-3はさらに長期のTMD細胞の生存維持能を示した。IL-3存在下では好塩基球と肥満細胞への分化が証明された。TPO、EPOは単独で増殖刺激作用は微弱であったが、TPO存在下では巨核球への分化が見られ、EPOはSCFの存在下で赤芽球への分化を強力に促進した。以上のごとく、TMD細胞は各々の造血因子に対応した特有の分化を示すことが明らかにされ、TMDの自然治癒には造血環境の変化よりも、TMD細胞の分化能がより深く関与すると考えられた。ダウン症新生児における一過性骨髄増殖症(Transient myeloproliferative disorder ; TMD)は、胎児期の肝臓にて発症する特殊な白血病と考えられている。この疾患が生後急速に自然治癒する機序として、造血の場が生後肝臓から骨髄に移行することが関係する可能性が考えられる。TMD白血病細胞の増殖に及ぼす肝臓・骨髄の造血微小環境構成細胞の影響を両者の共培養実験にて解析した。材料と方法:TMDの白血病細胞はダウン症新生児の患者から得られた末梢血芽球分画を用いた。微小環境を構成する細胞株として、FHC-4D2(ヒト胎児由来肝細胞)、AFT024(マウス胎児肝由来線維芽細胞)、KM101(ヒト骨髄由来細網細胞)、ST2(マウス骨髄由来細網細胞)を放射線照射後に培養器底面に壁付着細胞とし、この上でTMD白血病細胞の浮遊培養を行った。微小孔膜にて白血病細胞と壁付着細胞を分離した環境下でも同様の実験を行い、対照として壁付着細胞非存在下で造血因子添加・非添加にて白血病細胞の浮遊培養を行った。結果と考察:2例のTMD白血病細胞を用い、4週間の培養を行った。液体培養後の白血病細胞数はいずれの条件下でも減少したが、1例ではKM101細胞存在下で培養が長期間維持された。コロニー培養法にて白血病前駆細胞の数を経時的に追跡した結果、壁付着細胞非存在下では4週後までに激減したが、AFT024またはKM101細胞存在下では、壁付着細胞に接着する白血病細胞分画中にコロニー形成細胞が多数残存した。ただし壁付着細胞自身もコロニー形成能を有することが判明したため、今後白血病細胞を壁付着細胞から分離回収後にコロニー培養を行い、より正確な結果を得る必要がある。肝・骨髄の造血微小環構成細胞がTMD白血病細胞の増殖に影響を与えることが示されたが、TMDの自然治癒との関係を知るにはさらに解析が必要である。

一方造血因子の中で、IL-3、GM-CSF,SCFは強力な増殖刺激作用を示し、IL-3はさらに長期のTMD細胞の生存維持能を示した。IL-3存在下では好塩基球と肥満細胞への分化が証明された。TPO、EPOは単独で増殖刺激作用は微弱であったが、TPO存在下では巨核球への分化が見られ、EPOはSCFの存在下で赤芽球への分化を強力に促進した。以上のごとく、TMD細胞は各々の造血因子に対応した特有の分化を示すことが明らかにされ、TMDの自然治癒には造血環境の変化よりも、TMD細胞の分化能がより深く関与すると考えられた。
超並列計算システムのモデル化と超並列アルゴリズム

ノイマン型のアーキテクチャにおいて超並列化を試みる場合、メモリなドのアクセス結合が大きな問題となる。このため、共有型のメモリを用いているノイマン型コンピュータを高速化しようとする試みには限界が存在する。これに対し、各プロセッサに分散してローカルメモリをもたせることにより、メモリアクセスの競合を避けることができる。これにより、ハードウェア的にもより並列性の高い、プロセッサ数の多いシステムへの拡張も容易である。このような理由により、同じ形のプロセッサを多数接続し、空間並列的に計算を行なう、セルラ計算機のような分散メモリ型の並列計算システムが生まれてきた。しかし、このような分散メモリ型の並列計算システムにおいては、プロセッサメモリに必要なデータがない場合には通信を行ない、他のプロセッサに必要なデータを送ってもらう必要がある。多数のプロセッサ間では、このような通信をより効率的に行なうためのアルゴリズム、その際の通信遅れの考慮が難しいものとなる。さらに全てのプロセッサ間での自由な通信を実現するためには、通信手順の煩雑化という問題が生じる。このような問題を解沢するために、問題を結合律が成立する計算に限定し、さらに、データの分散に関する制約がない場合の計算について、ステップ数が最小となるアルゴリズム(計算順序とそのタイミング)とその構成法を導き出した。ネットワークとしては、同一のクロックを各プロセッサに与えることにより同期をとるものと仮定している。さらにこのアルゴリズムを割りつけるネットワークトポロジおよびデータを割り振る際のデータの分散方法を求める手順を発見した。
分裂酵母RNAポリメラーゼIIサブユニットを中心としたタンパク質相互作用の解析

RNAポリメラーゼII(Pol II)は、12種のサブユニット蛋白質で構成される。このうち、分裂酵母での遺伝子クローニングが遅れていたRpb4、Rpb9の2つのサブユニットの遺伝子をクローニングし、12種全ての遺伝子の単離を完了した。これらのcDNAを組み込んだバキュロウイルス発現ベクターを作製して、全てのサブユニットを昆虫細胞内で同時に発現させることに成功した。発現サブユニットに導入したタグに対するアフィニテイを用いた解析で、部分的なPol II様複合体の構成が認められた。また、Pol IIの本体構造についての解析を行い、以下の結果を得ている。精製Pol IIを架橋試薬で処理し、ウェスタン法でサブユニット間架橋体を同定する方法と、組換えサブユニット蛋白質を用いたファーウェスタン法による解析で、サブユニット間相互作用の全体像をほぼ決定した。小型サブユニットは、それぞれ、Rpb1、Rpb2の二つの大型サブユニットの一方または両方と相互作用をもち、小型サブユニット間の相互作用は、Rpb3-Rpb10、Rpb3-Rpb11、Rpb5-Rpb6、Rpb6-Rpb7、Rpb6-RPb8の間で検出された。また、試験官内で構成した伸長複合体のRNA3'末端に光反応性のUTP誘導体を導入し、伸長途中のRNAをPol IIに架橋して、活性中心を構成するサブユニットを特定した。活性中心はRpb1.Rpb2の二つのサブユニットにより構成される。さらに、架橋後これらのサブユニットを単離し、酵素で限定分解することにより、アミノ酸番号でRpb1の509-917、Rpb2の306-530、934-994の領域が活性中心の近傍に存在することを示した。1、分裂酵母RNAポリメラーゼIIを構成する10種類のサブユニット蛋白質間の相互作用の解析を行い、以下の様に、8つの小型サブユニット(Rpb3、5、6、7、8、10、11、12)と2つの大型サブユニット(Rpb1、2)の結合関係を決定した。(1)、10種類の遺伝子組換えサブユニット蛋白質をフィルター上に固定し、各組換え小型サブユニットをプローブとして用いるファーウェスタン解析で、全ての小型サブユニットが、2つの大型サブユニットに結合すること、また、Rpb3とRpb11の2つのサブユニットが互いに強く結合することを見いだした。(2)、分裂酵母より精製したRNAポリメラーゼIIを5種類の架橋剤で処理した後、各サブユニットに対する抗体を用いたウェスタン法による解析で2サブユニット間架橋体を同定することにより、小型サブユニットは全て、大型サブユニットの片方、または、両方と架橋形成すること、大型2サブユニット間に架橋が形成されること、また、小型サブユニット間の5つの組み合わせで、架橋が形成されることを示した。2、染色体上のRpb1またはRpb3遺伝子にヒスチヂン・タグをコードする配列を付加した分裂酵母株を作製し、これらより精製したRNAポリメラーゼIIを、ニッケル・イオンを配位した樹脂上にタグを介して固定した後、変性剤で部分的に乖離させることにより、部分複合体を単離した。6Mの尿素による処理では、Rpb1-Rpb8、Rpb2-Rpb3-Rpb11の2種の部分複合体が単離され、これらのサブユニットが強く結合していることが見いだされた。これらの部分複合体には、RNA合成活性は認められなかったが、Rpb2-Rpb3-Rpb11複合体と遊離Rpb1の両方にDNA結合活性が認められ、RNAポリメラーゼIIの強いDNA結合活性には、これら二つの成分が関与していることが明らかとなった。
新形式表面効果翼船の耐航性および運航採算性に関する研究

表面効果翼船(Wing In Surface Effect Ship ; WISES)は、低空飛行時における翼の効率向上を利用した高速船である。本研究は、商用WISESとして有望である前翼型コンセプトについて、直進飛行におけるロール復原力、波浪上飛行における流体力変動、翼胴間空力干渉の低減を考慮した基本設計、離水前の水面滑走状態の運動特性および安定性の評価、特定の離島航路における採算性評価を行った。CFD,水槽/風洞試験,自航模型試験による先行研究で,表面効果翼船の波浪上流体力,巡航特性の一部が明らかになってきた。しかし飛行実証を主眼とした軽量模型では水力特性の把握に限界があり,離水時の所要馬力や,水力荷重を考慮した船体重量等の推定に課題が残っている。これらは新形式船の建造コストと商用路線の運航経費を検討する上で重要な要素である。そこで本研究課題の初年度では,以下の内容を検討した。(1)滑走艇体に作用する流体力を考慮した離着水プロセスの運動シミュレーション滑走体に作用する流体力の実験式と,表面効果翼船の空力モデルとを結合し,船体の離着水プロセスを評価可能な運動シミュレーションを作成した。これは,離着水時のピッチ操作による必要馬力の低減や,今後の波浪上の運動挙動の推定に用いる事ができる。(2)水槽実験による流体力測定表面効果翼船のロール安定性および旋回運動能力を評価するため,東京大学曳航水槽内に傾斜平面を設け,バンク角がついた飛行状態における流体力およびモーメント計測を行う。これについては,傾斜平面の製作が終了した段階である。また横浜国立大学の高速曳航ガイドを用いて離着水挙動および衝撃荷重を計測するため,実験装置の準備作業が進行中である。(3)WISESに適した構造の検討離着水時の荷重評価を基に,商用利用を前提としたWISESの構造設計を行う。これについては,初期段階の荷重推定と,複合材試験片の製作を行っている。前述の運動シミュレーションおよび水槽試験をもとに荷重推定の信頼度を上げ,より具体的な構造検討と建造コストの推定につなげていく。表面効果翼船は次世代の超高速船として期待され、各国で小型、中型艇が開発される一方、その商用化は非常に遅れている。この背景には、全世界的な経済環境の悪化、過度に高速な輸送による環境負荷への警戒なども考えられるが、外洋における表面効果翼船の経済性および安定性に依然として未知の部分があることが大きい。これまで研究代表者、分担者らは、日本周辺の比較的荒い海象で有利な形態として、前翼型表面効果翼船を検討し、風洞、水槽試験および無線操縦による日航模型試験を実施し、このコンセプトが実現可能であることは確認してきた。これをさらに進め、操縦および荒天時の安定性の確認と、経済性の検討に必要な基本設計を行う。平成20年度は、離着水時の操舵および推力コントロールの評価を行うベースとして、表面効果内の空カモデルを取り入れた3次元運動シミュレーションを構築した。また操縦や外乱によって生じたロール状態からの復原性を評価するため、ロール姿勢における3次元表面効果翼の数値流体シミュレーションを実施した。これにより、操船のためにバンクした後の船体挙動が運動シミュレーションにより解析可能となる。現実の航路における経済性についても検討を行い、東京-小笠原航路に表面効果翼船を投入した場合の事業評価を行った。また、次年度に行う離着水時の安定性を評価する高速曳航試験の準備として、水力試験用の模型制作を今年度は進めた。ポテンシャル理論を用いた表面効果翼船まわりの空力解析としては、方向舵、昇降舵、推進器が船体全体に与える空力学的な干渉影響の検討を行った。表面効果翼船(Wing In Surface Effect Ship ; WISES)は、航空機と通常船舶がともに経済運航できない、時速200400kmの速度域に適合する輸送機関である。この特性は海上輸送における潜在的な輸送需要をWISESが取り込める事を意味するが、その事業化にはまだ課題がある。解明できていない特性の1つがWISESのロール安定性である。無線操縦による自航模型試験では、エルロンなしでのロール安定が見られるが、これは航空機の上半角効果によるロール復原メカニズムとは全く異なり、左右翼の表面効果の差によるものである。ロール操作は、旋回、方向変換に不可欠であるため、実船開発に向けて、ロール復原力の推定方法を確立しておく事が必要である。今年度は、曳航水槽内に沈めた傾斜テーブル上で3次元翼モデルを走行させ、ロール状態における復原モーメントを計測した。これに並行して、市販アプリケーションによるロール状態の翼周りの流体数値シミュレーションを実施した。ロールモーメントの解析は、揚力や抵抗の解析よりも格段に高い精度を必要とするが、今年度に実施した数値解析、水槽実験での結果は良い一致を示した。また、得られた情報を利用して、東京-小笠原航路にWISES船隊を導入した場合の採算性評価を行った。

WISESの高速性によって航海時間は数時間に短縮し、また船内泊設備も不要となる事から、WISES船隊による現行の排水量型船舶の代替は、経済的にも環境負荷(CO2排出量)の点でも実現性がある事が確認できた。
近赤外時間分解分光法を用いた姿勢変化時の脳血流量と影響を与える因子の検討

姿勢変換時の脳血流変化に脳梗塞などが与える影響を、近赤外時間分解分光法を用い測定した。姿勢変換時の脳血流測定を100名(うち、脳梗塞既往者が38名)を対象として実施した。脳血流は立位時に48名で低下しており、さらにロジスティック解析の結果、脳梗塞の存在は脳血流が低下するリスクが高くなることが(オッズ比3.22)明らかになった。以上のことから、脳梗塞の存在は脳血流の変化に影響することがわかった。昨年度より引き続き姿勢変化時の脳血流を脳梗塞既往群と健常コントロール群で比較した。脳血流の姿勢変化時の変化はほぼ全例で左右差はなく、また、能動的姿勢変化、受動的姿勢変化の違いでも結果に差は見られなかった。全体としては脳梗塞既往群では健常者群と比較し姿勢変化時に脳血流が低下しやすい傾向が見られた。本研究の当初の目標である脳梗塞患者20名、健常者30名の脳血流評価および解析は終了し、地方学会にてその結果および考察を発表した。姿勢変化に伴う脳血流変動は対象ごとに一定であり、姿勢変化形態による変化はなかった。また、脳梗塞既往群では測定部位(健側・患側)による脳血流変化の違いはなかった。そして脳梗塞既往群では脳血流が低下する例が健常コントロールと比較して多く見られた。(75% vs. 33%)しかし、脳血流低下群と上昇群間で各因子を比較したが有意な差は見られなかった。姿勢変化時の脳血流は主に頸動脈洞を通じた自律神経系で調節されるが、一部血管内皮NO経路も関与している。脳梗塞既往群では脳血管に動脈硬化が進行しており、血管内皮NO経路が阻害されている。そのため姿勢変化時に十分な血管拡張が得られず脳血流が低下していることが予想される。以上のことから姿勢変化時の脳血流変化を測定することで脳血管の内皮機能を間接的に測定でき、さらには脳梗塞の発症予測にもつながる可能性が示唆された。本研究の知見をより正確に分析するため、対象症例数を合計100名と増加し、平成26年度は追加研究を行うこととした。近赤外時間分解分光法を用いた姿勢変化時の脳血流変化を脳梗塞患者、健常者において測定した。予定人数、脳梗塞患者20名、健常者50名のうち、平成23年度中には脳梗塞患者10名、健常者20名の測定を実施している。現在のところ、脳梗塞患者で、立位時に脳血流が低下する傾向がみられている。血流変化の程度については個人差が大きい。健常者では複数の被験者で立位時に脳血流が増加する傾向がみられている。また、両被験者グループともに、能動的な姿勢変化、受動的な姿勢変化に関係なく、立位時に脳血流が増加する被験者ではともに増加し、減少する被験者ではともに減少したため、姿勢変化方法による差異はないと考えられた。これまで姿勢変化時の血圧変化は、起立時にいったん低下し、その後、交感神経活動によって回復するとされてきたが、脳血流は必ずしもそうなっていないということが推測される。このため、この脳血流変化が、脳梗塞発症もしくは脳梗塞後遺症のメカニズムに関与している可能性もある。われわれは姿勢変化時における脳血流の変化は、脳梗塞の発症に影響を与えると考えている。姿勢変化時の脳血流変化と脳梗塞との関係、予後予測、ひいては発症予測にもつながればと考えている。今後、対象人数を増加させ、この傾向を統計学的に検討していく予定である。近赤外時間分解分光法を用いた脳血流モニタリングにより、リアルタイムでの脳血流評価が可能となった。我々はこれまで、臥位から立位への姿勢変換で脳血流が上昇する場合と低下する場合があることを明らかにしたが、本研究ではその背景を脳血管障害を持つ患者を対象に含めて検討した。100名の対象(うち、38名に脳梗塞の既往がある、平均年齢71歳)において、立位をとった際に脳血流が低下したものは48名であった。そのうち脳梗塞既往を持つものの割合は76.3%であった。さらにその背景をロジスティック解析したところ、脳梗塞の存在は脳血流の低下と強く関連づけられることが明らかになった(オッズ比=3.42)。以上のことから、姿勢変換時の脳血流変化は脳梗塞と強い関連性がある。今後の本研究の展開として、脳梗塞既往のない場合でも脳血流低下することがあるため、健常者での脳血流変化と、脳梗塞の発症の関係について大規模な前向き研究を実施していく予定である。医学症例数はほぼ予定通りの数が集まっている。本年度は追加実験と統計処理、成果発表を行う予定である。予定症例数を倍増させたため、研究予定期間を1年延長した。

平成26年度夏期までには予定症例数に到達する見込みであり、下半期の学会発表を予定している。被験者の募集に難渋している。今年度は近隣病院の協力を得られることになったため、今後は順調に進むことが予想される。本年度は追加実験として数名の脳梗塞既往例の脳血流測定を行う。得られた結果の統計処理を行う。6月の国内学会で成果発表を行う予定である。50名の脳血流解析では、脳梗塞既往者の姿勢変化時の脳血流が低下する傾向が見られた。より多くの症例を分析することで、その要因を解析することを目指す。被験者募集に難渋しているため、脳梗塞患者を多く扱う近隣病院に協力を依頼した。当該病院の倫理規定に基づき研究を引き続き遂行する予定である。平成24年中に予定被験者数の検査を行う予定である。成果発表のための旅費および学会参加費、また論文作成に伴う校正費用などに使用する予定である。本来、研究成果発表のために要する費用であったが、症例数を増加させるために研究機関を延長した。そのため、成果発表に用いる予定であった費用が次年度に繰り越された。国際学会での発表の準備費用および、学会参加費、旅費が中心である。得られたデータの統計学的処理のために統計処理ソフトを購入予定である。また、近隣病院に協力を依頼したため、近隣病院スタッフに対する謝金が発生する予定である。
含炭素エアロゾル測定法の開発と性状特性の解明

都市大気エアロゾルの高濃度要因、吸湿特性と立体分布に関する調査結果、極性有機物であるの低分子量二官能基型カルボニル化合物のガス/粒子分布、ならびに1985年以来の大阪におけるPM_<10>の炭素成分分析の結果について纏めた。・都市、都市郊外、田園地域におけるPM_<2.5>ならびにその組成分析から、高濃度現象の出現要因を解析し、光化学反応による二次生成物を主成分とする広域汚染と、交通過密な都市域での自動車から排出されたECが、下層大気中での弱風条件下で拡散が妨げられ、地表付近へ滞留することによる高濃度現象があることを示した。・夏季に大阪市のビルの屋上(高さ200m)と地上(GS)で採取したPM_<10>とPM_<2.5>の組成分析を行い、GSと200mの化学組成別濃度差のほとんどは、水溶性イオンや炭素成分などの分析成分以外の"others"成分の濃度差によるものであり、高度による相対湿度の違いを考慮した場合、その差が吸湿性成分に由来する水分量によると推定された。・夏季に東京都目黒とさいたま市でデニューダを用いて、二官能基型カルボニル化合物のガス粒子分布を測定したところ、これらのカルボニル化合物は主として光化学反応により生成し、目黒から埼玉への輸送中における粒子化が推定された。・1985年12月以来、大阪府立大学先端科学イノベーションセンターにて連続して、24時間毎にPM_<10>を採取し、IMPROVE法により炭素分析を行った。1999年から2003年までのOCの年平均濃度に季節的な変動は認められたが、経年的な濃度変化は顕著ではなかった。一方、ECは、経年的に低濃度化しており、1999年からの5年間でほぼ1μg-C/m^3減少していた。元素状炭素ECと有機炭素OCの物理・化学的性状特性は大きく異なり、OCとECの正確な分別測定は本課題の最終的成果を左右する。そのため、OC・ECの分析で問題が多かった測定中の主要アーティファクトである炭化の補正が可能な熱光学的炭素分析計を用いて、炭素分析条件の検討を行った。特に、ECは溶媒抽出されないこと、炭化はOCの測定中に発生することを考慮し、溶媒抽出によりあらかじめOCを除いたもののECを定量する事により、OC定量中の炭化影響の低減について検討した。有機炭素エアロゾルの物理・化学的性状は、その粒径や吸湿性に大きく依存するため、有機炭素の物理・化学的性状特性把握のためには、極性有機物の測定と、それぞれの極性有機物の吸湿性や湿度変化に伴う粒径分布の変化に関する情報が必要である。本研究では極性の有機酸の熱分解-エステル化を行うとともにGCへの試料導入を同時に行う測定法により、有機酸の挙動を調べた。また、大気中におけるカルボニル基やヒドロキシル基、カルボキシル基といった置換基を単一、もしくは複数持つ様々な有機酸類の定量分析を行う手法の開発を行った。同定された主要ピークは、バイオマス燃焼由来の水溶性有機粒子のレボグルコサンであった。有機炭素エアロゾルの物理・化学的性状は、その粒径や吸湿性に大きく依存するため、有機炭素の物理・化学的性状特性把握のためには、SO_2由来の既存粒子上に極性有機酸(蓚酸)を被覆させ、複合粒子の発生を検討した。1.元素状炭素と有機炭素の分析方法の検討と測定結果環境大気粒子ならびに光化学スモッグチャンバーでα-ピネン、トルエン、イソプレンそれぞれとNO_xの光化学反応により生成した有機エアロゾルの炭素分析を行い、それぞれ透過光強度と反射光強度から求めた炭素補正量を比較した。

その結果、人工的に調製した元素状炭素(EC)を含まない有機エアロゾルの両測定値は1:1の対応関係を示した。一方、環境大気粒子においては、1:1の関係は成立しなかった。このことは、熱分解により新たに生成されるECと元々試料中に含まれていたECは炭素換算で等しい透過係数(吸光係数)、反射係数を持っていないことを示し、光学的補正が可能な装置であっても、測定中に生成したECを炭素濃度として正確に補正することが困難であり、できるだけ炭化の程度を低くして測定することが必要であることを示している。2.二次生成極性有機物からなる内部混合ならびに外部混合エアロゾルの発生とその性質有機炭素エアロゾルの物理・化学的性状は、その粒径や吸湿性に大きく依存するため、有機エアロゾルの性状特性に関する研究の一環として、モデルとした粒子が与える吸湿特性を調べる上で、報告例の少ない、被覆粒子(外部混合粒子)について、既存粒子に凝縮した有機エアロゾルの成分が与える、粒子の吸湿成長に対する影響を調査した。核粒子を(NH_3)_4SO_4、凝縮性物質として、水溶性の有機エアロゾルを考慮してシュウ酸を対象とし、被覆粒子に対する吸湿特性を調査した。硫酸アンモニウム粒子はRH80%以下で吸湿特性を示さないが、表面にシュウ酸を被覆することにより、シュウ酸の占める体積割合が増加し、内部混合させたシュウ酸粒子と同様の吸湿特性を示した。・IMROVEプロトコルの熱光学法炭素分析装置における反射率補正による元素状炭素濃度と多重散乱を用いた光学法によるブラックカーボン濃度はよく一致する結果を示したが、交通量の多い道路近傍で測定されたPM10試料はずれる傾向にあった。・熱光学法炭素分析装置における炭化を低減する分析手法として、溶媒抽出した試料の分析を行い、600°C以上での元素状炭素の一部が燃焼することが確認された。今後は一般環境大気試料、ならびに移動、固定発生源試料を採取し、溶媒抽出により炭化原因となる成分を除いた試料で分析を行い、ここで観察された600°C以上での元素状炭素の一部が燃焼することの再現性を確認し、比較検討する予定である。・ガス状有機物の除去ならびに揮発した炭素成分を吸着捕集するデニューダーフィルターパック法により大気エアロゾル炭素成分の捕集方法を比較検討し、捕集中におけるオゾンによる影響はほとんど無いが、半揮発性のガス状有機物の吸着による誤差が明らかされた。・冬季のさいたま市におけるAMSのフィールド調査において、有機物と硫酸イオンの独立した挙動が観測された。・吸湿特性に関する研究では、数十ナノメーターの硫酸アンモニウム単分散粒子を発生させ、その上にフタル酸、またはピレンを被覆させ、その吸湿成長を観測した。硫酸アンモニウム粒子の潮解湿度に大きな影響を与えないが、被覆の膜厚や物質の特性に伴って成長因子が減少する傾向が見出された。都市大気エアロゾルの高濃度要因、吸湿特性と立体分布に関する調査結果、極性有機物であるの低分子量二官能基型カルボニル化合物のガス/粒子分布、ならびに1985年以来の大阪におけるPM_<10>の炭素成分分析の結果について纏めた。・都市、都市郊外、田園地域におけるPM_<2.5>ならびにその組成分析から、高濃度現象の出現要因を解析し、光化学反応による二次生成物を主成分とする広域汚染と、交通過密な都市域での自動車から排出されたECが、下層大気中での弱風条件下で拡散が妨げられ、地表付近へ滞留することによる高濃度現象があることを示した。