hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原子核合成理論とTeVガンマ線放射から見た宇宙線の超新星起源モデルの検証

超新星残骸(SNR)が銀河宇宙線の主たる源であることが、エネルギー的考察、衝撃波による粒子加速機構、宇宙線源の化学組成から示唆されている。本研究では、超新星爆発時の原子核合成理論の最新の結果を基礎にして、化学組成から見た宇宙線のSNR起源説に定量的考察を加えた。その結果、Ia, Ib, II型超新星からの放出物質と、それらが掃いた星間物質の混合物質として、宇宙線源の水素からニッケルにいたる化学組成が、同位元素まで含めてファクター1.6の範囲で説明できることをつきとめた。また、X線観測衛星ASCAによってシンクロトロンX線が検出されているSNRRXJ1713.7-3946(以後1006Jrと呼ぶ)をCANGAROO 3.8m鏡により観測し、そのデータを解析した。このSNRのNWリムから約5.6標準偏差の有意度で2TeV以上のガンマ線放射が検出された。またガンマ線放射領域は拡がっており、その領域は、ASCAによるX線で最も明るい領域とほぼ一致することをつきとめた。このTeVガンマ線は、SN1006の場合と同様に、星周物質密度が低いことから、宇宙背景放射の逆コンプトン散乱によると推定される。さらに、ASCAによるX線強度と本研究によるTeVガンマ線強度から、このSNR中の平均磁場強度は約10マイクロガウスであると計算された。また、衝撃波加速による電子の最高エネルギーは、求められた磁場強度から、約100TeVになると推定された。これらの結果は、SNR中での衝撃波による100TeV域までの粒子加速の直接証拠である。またガンマ線観測衛星EGRETによるGeV領域の最近の観測から、このエネルギー領域の宇宙線が、SNRで加速されていることが示唆されている。しかし、TeV領域、またKnee領域までの宇宙線がSNRで加速されている直接の証拠は極めて少ない。解像型チェレンコフ望遠鏡(IACT)を用いたCANGAROOプロジェクトは、シェル型超新星残骸SN1006からのTeVガンマ線の検出に成功し、100TeVまでの電子加速の直接証拠を世界に先駆けて示した。本研究では、X線観測衛星ASCAによりシンクロトロンX線が検出されているSNRRXJ1713.7-3946(以後1006Jrと呼ぶ)をCANGAROO 3.8m鏡により観測し、そのデータを解析した。またガンマ線放射は拡がっており、その領域はASCAによるX線で最も明るい領域とほぼ一致することをつきとめた。このTeVガンマ線は、SN1006の場合と同様に、1006Jrの物質密度が低いことから、宇宙背景放射の逆コンプトン散乱によると推定される。これらの結果は、SNR中での衝撃波による100TeV領域までの粒子加速の直接証拠となるものである。

その結果、Ia,Ib,II型超新星からの放出物質と、それらが掃いた星間物質の混合物質として、宇宙線源の水素からニッケルにいたる化学組成が、同位元素まで含めてファクター1.6の範囲で説明できることをつきとめた。また、X線観測衛星ASCAによってシンクロトロンX線が検出されているSNRRXJ1713.7-3946(以後1006Jrと呼ぶ)をCANGAROO3.8m鏡により観測し、そのデータを解析した。このSNRのNWリムから約5.6標準偏差の有意度で2TeV以上のガンマ線放射が検出された。またガンマ線放射領域は拡がっており、その領域は、ASCAによるX線で最も明るい領域とほぼ一致することをつきとめた。このTeVガンマ線は、SN 1006の場合と同様に、星周物質密度が低いことから、宇宙背景放射の逆コンプトン散乱によると推定される。さらに、ASCAによるX線強度と本研究によるTeVガンマ線強度から、このSNR中の平均磁場強度は約10マイクロガウスであると計算された。また、衝撃波加速による電子の最高エネルギーは、求められた磁場強度から、約100TeVになると推定された。これらの結果は、SNR中での衝撃波による100TeV領域までの粒子加速の直接証拠である。
強毒ニューカッスル病ウイルスの起源とその病原性獲得に関する研究

ニューカッスル病は今なお世界中の養鶏産業に多大な経済的損失をもたらしている重要な疾病の一つである。本病の病原体であるニューカッスル病ウイルスの起源は野生の水鳥が保有する弱毒ウイルスであると考えられているが、このウイルスがどのような機序で鶏に対する病原性を獲得するのかは未だ明らかではない。そこで本研究ではその病原性獲得機構の分子レベルでの解明を目的として、まず、野生水禽由来弱毒ニューカッスル病ウイルスを鶏で実験継代した。その結果、鶏に対して致死率100%の強毒変異株を得ることに成功した。それら一連の変異株の解析から本ウイルスは継代に伴ってHN蛋白上の3つのアミノ酸が置換し、NA活性が著しく増強したことが判明した。さらに前年度には本ウイルスの病原性獲得に伴うHN蛋白の機能変化を明らかにする目的で、それらのアミノ酸置換とNA活性の増強との関わりについて解析した結果、HN蛋白の128番目のアミノ酸が本ウイルスの宿主特異性に関与している可能性が考えられた。そこで本年度はNDVの病原性とHN蛋白のNA活性との関わりを明らかにする目的で、一連の継代株間の病原性を感染実験により比較し、NA活性の変化との関連を解析した。鶏胎仔平均致死時間(MDT)、鶏脳内病原性値(ICPI)および鶏静脈内病原性値(IVPI)により病原性を比較した結果、NA活性の増強が本ウイルスの病原性の上昇に関与していることが明らかとなった。すなわち水禽由来弱毒NDVが鶏に伝播した場合、F蛋白開裂部位にアミノ酸置換が起こり、易開裂型に変化するのみならず、HN蛋白にもアミノ酸置換が起こり、そのNA活性が増強することによって、最も強い病原性を獲得することが示唆された。一方、それら一連の変異株の解析から本ウイルスは継代に伴ってHN蛋白上の3つのアミノ酸が置換し、NA活性が著しく増強したことが判明した。そこで本年度は本ウイルスの病原性獲得に伴うHN蛋白の機能変化を明らかにする目的で、それらのアミノ酸置換とNA活性の増強との関わりについて解析した。各発現HN蛋白のNA活性を比較した結果、9a4b株及び9a5b株では共に9a3b株と比較して34倍の強いNA活性が認められた。我々は先の学会において9a4b株では128番目のアミノ酸がProからHisに、さらに9a5b株では495番目のアミノ酸がGluからLysに置換していることを報告した。これらの成績はそのうちの128番目のアミノ酸置換がNA活性の増強に関与していることを示している。そのアミノ酸はHN蛋白の3次構造上、NA活性部位から離れた場所に位置していた。また、その128番目のHisは鶏由来のNDVに非常によく保存されていた。従ってHN蛋白の128番目のアミノ酸が本ウイルスの宿主特異性に関与している可能性が考えられた。

従ってHN蛋白の128番目のアミノ酸が本ウイルスの宿主特異性に関与している可能性が考えられた。ニューカッスル病は今なお世界中の養鶏産業に多大な経済的損失をもたらしている重要な疾病の一つである。本病の病原体であるニューカッスル病ウイルスの起源は野生の水鳥が保有する弱毒ウイルスであると考えられているが、このウイルスがどのような機序で鶏に対する病原性を獲得するのかは未だ明らかではない。そこで本研究ではその病原性獲得機構の分子レベルでの解明を目的として、まず、野生水禽由来弱毒ニューカッスル病ウイルスを鶏で実験継代した。鶏雛の気嚢で9代、続いて脳で5代継代した結果、鶏に対して致死率100%の強毒変異株を得ることに成功した。その弱毒親株及び一連の継代変異株についてウイルス表面糖蛋白の一つであるF蛋白開裂部位のアミノ酸配列を比較した結果、親株の開裂部位には塩基性アミノ酸Rが-1位と-4位に各々単独で存在する弱毒型のアミノ酸配列が存在したが、気嚢継代9代目のウイルス9aでは-2位のGluが塩基性アミノ酸Lysに、-5位のGlnもLysに置換していた。さらに脳で1代目の9a1b株ではF1蛋白N末のアミノ酸がLeuからPheに置換していた。即ち継代を繰り返す間に3箇所の点変異が起こり、結果的にKRQKR/Fという典型的な強毒型の配列に変化していた。次に一連の継代株の病原性を比較した結果、継代を重ねるに従って、ICPI(脳内病原性)値及びIVPI(静脈内病原性)値の上昇とMDT(鶏胎児平均致死時間)の短縮が認められた。また、鶏体内の各臓器における増殖を調べた結果、継代に伴って、最初は殆ど増殖できなかった親株が、徐々に増殖能を獲得し、最終的には脳を含む全身の臓器で増殖可能な強毒株に変化したことが明らかとなった。その結果、前年度には鶏に対して致死率100%の強毒変異株を得ることに成功した。それら一連の変異株の解析から本ウイルスは継代に伴ってHN蛋白上の3つのアミノ酸が置換し、NA活性が著しく増強したことが判明した。そこで本年度は本ウイルスの病原性獲得に伴うHN蛋白の機能変化を明らかにする目的で、それらのアミノ酸置換とNA活性の増強との関わりについて解析した。各発現HN蛋白のNA活性を比較した結果、9a4b株及び9a5b株では共に9a3b株と比較して34倍の強いNA活性が認められた。我々は先の学会において9a4b株では128番目のアミノ酸がProからHisに、さらに9a5b株では495番目のアミノ酸がGluからLysに置換していることを報告した。これらの成績はそのうちの128番目のアミノ酸置換がNA活性の増強に関与していることを示している。そのアミノ酸はHN蛋白の3次構造上、NA活性部位から離れた場所に位置していた。また、その128番目のHisは鶏由来のNDVに非常によく保存されていた。
炭素材料sp混成系モデルとしてのπ共役高分子とその電子・光機能

本研究は一次元グラファイトとも言うべきπ共役高分子の電子・光特性をsp電子状態、結晶形態及び反応性という観点から捉えることにより、グラファイト等炭素材料に特有の電子・光特性を明らかにするとともに、その電子・光機能を十分に発揮させることを目的としている。本目的の遂行のため、本年度は有機金属的手法を用いた重合法によりπ共役系高分子を種々合成し、それらの電子・光特性及び高次構造を明らかにした。ここではポリ(4,4'-ジメチル-2,2'-ビチアゾール5,5'-ジイル)(PMeBTz)及びフェロセン骨格を有するポリアリーレンエチニレン(PAE-Fc)型のポリマーについて報告する。PMeBTzと対応するモノマーのFilm状態での紫外可視吸収スペクトルにおける最大吸収波長はモノマーよりも長波長側にシフトしており、ポリマー鎖に沿ってπ共役長が伸びていることを示唆された。また、粉末X線回析測定により位置選択性の高いPMeBTzはFace to Faceでstackingしているが、位置選択性の低いPMeBTzはStack構造をとることができないことが明かとなった。PMeBTzは三光子共鳴領域で2.5×10^<-11>esuの三次非線形光学感受率を持つことがわかった。一方、メスバウアー測定においてp-フェニレン骨格を有するPAE-Fc-1をヨウ素ドープしたものはFe(II)が部分的に酸化されたFe(III)^+ユニットに由来するピークが観測されたのに対し、ピリジン骨格を有するPAE-Fc-2のヨウ素ドープサンプルではFe(II)に由来するピークしか観測されなかった。この差はピリジン環の強いπ受容性により説明される。
金属酸化物の酸素欠陥濃度と熱伝導率の同時In-situ計測

熱伝導率を計測するためのサーモリフレクタンス法における解析モデルの高度化を目的に,プラチナ薄膜をRR,FR,RR,FR法で計測し,これらの手法の違いに起因するサーモリフレクタンス信号の差をフォノンの干渉により説明できるモデルを構築した.またPLD法(Pulsed Laser Deposition)にて金属酸化薄膜を作製し,その熱伝導率を計測した.さらにシリコン基板にモリブデン薄膜を成膜し,窒素雰囲気下で摂氏600度の高温に2時間曝し,サーモリフレクタンス計測に与える影響を検討した結果,今回の実験条件ではモリブデン薄膜が大きな影響を受けないことを確認した.本年度はサーモリフレクタンス装置の改良および,サーモリフレクタンス信号の基本特性を理解する目的でコヒーレント音響フォノンの観測を中心に行った.本研究では波長1550nmのレーザー光を755nmに変換してポンプ光としているが,現在のセットアップでは波長変化素子の温度制御が出来ないため,ポンプ光の出力が不安定で十分なS/N比を得ることができなかったが,光学素子の温度制御を行うことによって,ポンプ光の出力が安定し,良好なサーモリフレクタンス信号を得ることができた.薄膜内での熱輸送機構を理解するために,ポンプレーザーとプローブレーザーの照射形態を変化させてサーモリフレクタンス計測を行い,得られた信号を解析した.試料はガラス基板上にスパッタリングで成膜したプラチナ薄膜である.FF法(前面加熱光照射,前面プローブ光照射)で得られた信号にはコヒーレント音響フォノンの影響があまり見られなかった一方で,RR法(裏面加熱光照射,裏面プローブ光照射)で得られた信号にはコヒーレント音響フォノンの影響が大きく現れた.これはRR法だと金属薄膜とガラス基板界面に発生した音響波がガラス基板を伝搬する際に,入射されるレーザー光と干渉するためと考えることで実験結果が説明出来た.FF法,RR法に加えてFR法(前面加熱光照射,裏面プローブ照射)やRF法(裏面加熱光照射,前面プローブ照射)の合計4つの照射形態で,薄膜の熱拡散率を求めた結果,1.59 m2s-1から1.80 m2s-1の範囲であり良好な計測が行えていることを確認した.今年度はレーザー照射形態がTDTR計測に与える影響を把握することができ,以下の国際的な学術誌に成果を発表した.今年度は金属酸化薄膜の熱熱物性計測ならびに解析モデルの改良を行った.対象とした薄膜はCe0.1Gd0.1O2薄膜であり,レーザーアブレーション(PLD)法にて生成した.PLDチャンバーには酸素を1.3Pa導入して,ターゲット試料(Ce0.1Gd0.1O2)に対して,KrFエキシマーレーザー(波長248nm,繰り返し10Hz,フルエンス3.3J/cm2)を照射し,石英基板上(室温)金属酸化薄膜を成膜した.成膜した薄膜の厚みを触診式プロファイラーで計測した結果,およそ390nmとなった.この薄膜に対してMo薄膜を成膜し,熱伝導を計測したところ80W/(m.K)となり予測より大きな値となった.薄膜の熱伝導率はその構造によって値が大きく変化することから,既報の薄膜に対して構造が異なっていることが考えられる.また高温下での計測を念頭にシリコン基板に成膜されたモリブデン薄膜を600°Cの窒素雰囲気下で加熱したところ,表面状態の大きな変化は見られなかった.本研究で用いたサーモリフレクタンス法では,加熱光が照射されてから50ナノ秒後までの試料の温度変化をプローブ光の反射光強度によってモニターしており,これまでは測定対象となる薄膜の熱伝導率の感度が最大となる時間領域でデータを解析していたが,解析モデルを改良することにより測定の全時間領域で実験データと良好に一致する解析モデルを構築した.またガラス基板に成膜された白金薄膜でモデルの検証をしたところ,加熱光およびプローブ光の照射方向に関わらず,熱伝導率が算出でき,かつサーモリフレクタンス信号の挙動をフォノンの干渉により説明できるモデルを構築できた.熱伝導率を計測するためのサーモリフレクタンス法における解析モデルの高度化を目的に,プラチナ薄膜をRR,FR,RR,FR法で計測し,これらの手法の違いに起因するサーモリフレクタンス信号の差をフォノンの干渉により説明できるモデルを構築した.またPLD法(Pulsed Laser Deposition)にて金属酸化薄膜を作製し,その熱伝導率を計測した.さらにシリコン基板にモリブデン薄膜を成膜し,窒素雰囲気下で摂氏600度の高温に2時間曝し,サーモリフレクタンス計測に与える影響を検討した結果,今回の実験条件ではモリブデン薄膜が大きな影響を受けないことを確認した.(1)TDTR光学系の構築.既存のTDTR装置を基本として光学系の構築を行う.光源となるレーザーやロックインアンプ等の計測機器類は既存の設備を用いるが,光源がファイバーレーザーであることから,光ファイバーを多用しシンプルな光学系とする.電気炉の光学窓を通して試料にポンプ光およびプローブ光を試料に照射するが,試料表面の金属薄膜にて反射したプローブ光をロスなく検出できる光学系とする必要がある.また光学窓で散乱したレーザー光が迷光となるとノイズの原因となり,計測精度を低下させるため,光学変調や偏向を利用した迷光対策を試みる(2)熱伝導解析モデルの考案.TDTR

法では構築した熱伝導モデルにて測定対象試料の熱伝導率を未知数とし,実験データとのフィッティングによって熱伝導率を決定するが,本実験ではTDTR用金属薄膜表面に酸化物が発生することが予測されるため,表面に酸化物が発生することによる効果を考慮した熱伝導モデルを構築する.モデルは実際の試料に合わせて「金属薄膜/試料薄膜/サファイア基板」の3層構造と2つの界面を考慮した,円筒座標系の二次元非定常熱伝導方程式とする.(3)セリア系薄膜における酸素欠陥濃度と熱輸送機構の相関.構築した光学系を用いて金属酸化物薄膜の酸素欠陥濃度と熱伝導率の同時In-site計測を試みる.酸素欠陥濃度に関しては研究協力者の吸収分光手法を踏襲し,試料の吸収帯がある波長300-800nmを測定範囲とする.具体的な試料としてPr0.1Ce0.9O2-薄膜を対象とする計画である.熱工学試料の研磨に用いるラッピングフィルムの消費量が想定より少なく,約1万5千円の繰越となった.材料作製に用いるサファイア基板等の購入費用に充てる計画である.
瀬戸内海における船底防汚剤および陸地由来の複合農薬汚染による水産食品安全性の評価

1試料採取:前年度に瀬戸内海で採取された海水、堆積物、プランクトン、魚類の冷凍・冷蔵試料を化学分析に用いた。また本年度、瀬戸内海から採取された魚類や貝類は、漁師から購入・譲渡などの提供を受けた。広島県東広島市において、黒瀬川河川の底泥付着藻類を採取した。2農薬の測定:海水、堆積物、プランクトン、生物試料中の8種類の農薬の測定をおこなった。ダイアジノン(有機リン系殺虫剤)がすべての試料において、比較的高濃度で存在することを明らかにした。生物試料中の農薬濃度の測定から、食用魚等の食品としての安全性を、日本、米国、欧州の食品残留最大基準値をもとに評価を行った。本研究の測定データおよび文献値をもとに、瀬戸内海における海洋生物への農薬のリスクアセスメントを実施した。また、黒瀬川における河川水農薬濃度、付着藻類中の農薬濃度データを用いて、水生生物へのリスクアセスメントを実施し、有機リン系殺虫剤であるダイアジノンが予測無影響濃度(PNEC)を超えていることを明らかにした。3農薬の物質収支、リスクアセスメント:瀬戸内海の海水、堆積物、プランクトン、海洋生物の農薬濃度、河川水や降雨中濃度、各府県の農地等での農薬使用量、船底塗料の出荷量や防汚剤の含有量、船舶航行数などの観測、実験、行政データを入手し、過去20年間の農薬の物質収支の変遷に関して解析を行った。また、海域による農薬汚染の進行度の評価を行い、瀬戸内海全域にわたる汚染の分布を明らかにすることを試みた。その結果、ダイアジノンの陸地での使用量が過去数十年間減少傾向にあり、海水中濃度も減少することが予測された。船底防汚剤であるジウロン、イルガロール1051の使用量は1990年代が最大であり、2000年代以降減少傾向にあるので、海水中濃度も今後減少することが推定された。得られた研究成果は、国際学術誌に4報出版し、国内学会で1回発表し、公表した。広島大学生物生産学部練習船の豊潮丸航海(2016年7月および8月)において瀬戸内海(広島湾、安芸灘、燧灘、播磨灘、大阪湾、紀伊水道)の表層、底層海水をニスキン採水器で採取した。CTD、水中光量子、GPS、気象データ等は船の観測システムから得た。海底堆積物はスミスマッキンタイヤ採泥器により、プランクトン試料はプランクトンネットを用いて、魚類等の海洋生物は釣り竿等でそれぞれ採取した。また食用魚類は、漁師から購入・譲渡などの提供を受けた。農薬の測定(実験1):準備研究で申請者が用いた方法(Balakrishnan et al. 2012; Kaonga et al. 2015a,2015b)でジウロン、イルガロール1051、フェニトロチオン、ダイアジノン、フェナリモル、シアナジン、イソプロチオラン、シメトリンの8種類の農薬の測定を行った。海水からは固相抽出カラムを用いて抽出し、堆積物およびプランクトン試料からは有機溶媒による抽出、生物試料からは生物体の一部もしくは全体をブレンダーにより粉砕した後有機溶媒による抽出を行った。農薬の分析は、高速液体クロマトグラフー紫外可視分光検出器を用いて行った。生物試料中の農薬濃度の測定から生物濃縮係数を求めた。食用魚の食品としての安全性を、日本、米国、欧州の食品残留最大基準値をもとに評価を行った。農薬以外の物質の測定(実験2):農薬以外の化学物質として、海洋汚染の代表的な物質である銅などの重金属を大阪湾堆積物の数点で測定し、農薬汚染と重金属汚染との相関の有無や生物濃縮係数を比較解析した。堆積物試料中の重金属は塩酸等で抽出した後に、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)を用いて測定した。その他の物質として、海水中の溶存有機炭素濃度を全有機体炭素計で測定した。本研究課題の進捗状況は以下の通りである。農薬の測定(実験1):瀬戸内海海水、堆積物、プランクトン、魚類等の海洋生物中の8種類の農薬の測定に関してはおおむね順調に進んでいる。高速液体クロマトグラフィーによる測定法の確立が完了し、全ての対象農薬について数ng/L以上の海水中濃度測定が可能になった。ただし、海洋生物中の農薬測定に関しては、魚類試料の採取や確保が十分でなかったので、やや計画より遅れている。平成29年度は、この課題に重点的に取り組む。農薬以外の物質の測定(実験2):銅などの重金属汚染と農薬汚染の関連性を探る研究については、計画よりやや遅れている。堆積物試料の採取は順調であったが、ICP-AES装置の不具合が発生したので、重金属濃度の測定が遅れている。1試料採取:広島大学生物生産学部練習船の豊潮丸航海(2017年7月および8月)において瀬戸内海(広島湾、安芸灘、豊後水道、燧灘、播磨灘、大阪湾、紀伊水道)において表層、底層海水をニスキン採水器で採取した。海底堆積物は、スミスマッキンタイヤ採泥器により採取した。プランクトン試料は、プランクトンネットを用いて採取した。魚類や貝類は、漁師から購入・譲渡などの提供を受けた。

ダイアジノン(有機リン系殺虫剤)がすべての試料において、比較的高濃度で存在することを明らかにした。生物試料中の農薬濃度の測定から、食用魚等の食品としての安全性を、日本、米国、欧州の食品残留最大基準値をもとに評価を行った。また、柱状試料採泥器を用いて、大阪湾の海底堆積物の柱状試料を採取し、5cm間隔のコアーに切断した後に農薬を測定し、過去数十年間の農薬汚染の変遷を調査した。3農薬の物質収支、変遷、将来予測:瀬戸内海の海水、堆積物、プランクトン、海洋生物の農薬濃度、河川水中濃度、降雨中濃度、各府県の農地等での農薬使用量、船底塗料の出荷量や防汚剤の含有量、船舶航行数などの観測、実験、行政データを入手し、過去20年間の農薬の物質収支の変遷に関して解析を行った。また、海域による農薬汚染の進行度の評価を行い、瀬戸内海全域にわたる汚染の分布を明らかにすることを試みた。得られた研究成果は、国際学術誌に2報出版し、国際学会および国内学会でそれぞれ1回発表し、公表した。瀬戸内海における残留農薬の測定:8種類の農薬に関して瀬戸内海における存在濃度、分布、発生源特定などを行った。測定した農薬の中で有機リン系殺虫剤であるダイアジノンが最も濃度が高かったことは注目される。農薬発生源:農薬の発生源の特定に関しては、瀬戸内海に流入する河川水中にこれらの農薬のほとんどが検出されるので、河川からの供給が主な発生源であると考えた。一部の農薬は降水によっても供給されることが分かった。物質収支・歴史的変遷:農薬の物質収支および歴史的変遷に関する研究は、必ずしも予定通りではないが、おおむね順調に進んでいる。したがって、本研究課題は、おおむね順調に進展していると評価する。1試料採取:前年度に瀬戸内海で採取された海水、堆積物、プランクトン、魚類の冷凍・冷蔵試料を化学分析に用いた。また本年度、瀬戸内海から採取された魚類や貝類は、漁師から購入・譲渡などの提供を受けた。広島県東広島市において、黒瀬川河川の底泥付着藻類を採取した。2農薬の測定:海水、堆積物、プランクトン、生物試料中の8種類の農薬の測定をおこなった。本研究の測定データおよび文献値をもとに、瀬戸内海における海洋生物への農薬のリスクアセスメントを実施した。また、黒瀬川における河川水農薬濃度、付着藻類中の農薬濃度データを用いて、水生生物へのリスクアセスメントを実施し、有機リン系殺虫剤であるダイアジノンが予測無影響濃度(PNEC)を超えていることを明らかにした。3農薬の物質収支、リスクアセスメント:瀬戸内海の海水、堆積物、プランクトン、海洋生物の農薬濃度、河川水や降雨中濃度、各府県の農地等での農薬使用量、船底塗料の出荷量や防汚剤の含有量、船舶航行数などの観測、実験、行政データを入手し、過去20年間の農薬の物質収支の変遷に関して解析を行った。その結果、ダイアジノンの陸地での使用量が過去数十年間減少傾向にあり、海水中濃度も減少することが予測された。船底防汚剤であるジウロン、イルガロール1051の使用量は1990年代が最大であり、2000年代以降減少傾向にあるので、海水中濃度も今後減少することが推定された。
大学不適応・不登校傾向学生に対するレジリエンス評価の有効性

本年度も大学生に対する精神的健康度、大学不適応傾向、不登校傾向に関する横断的および縦断的調査を実施した。また、調査と並行し、既存のデータに基づく分析を継続的に行った。具体的には、主に、新入生の大学に対する不本意感および学業へのつまずき感の変化と日常生活習慣の関係や、新入生の学業へのつまずきや大学に対する不本意感などと不登校傾向との関係について分析した。大学不適応と日常生活習慣の関係については、学業へのつまずき感が生じた群では基本的な日常生活習慣や他人とのコミュニケーションが悪化する傾向を示した。学業へのつまずき感という問題を抱える学生にとって、本質的な対処(勉強への積極的な取組)に加え、周囲の仲間との情報交換や関わり合いもその解決に重要な役割を果たしていると考えられる。同様な傾向は大学に対する不本意感では認められなかった。彼らの問題解決の糸口となる有効な手段について今後も検討していく必要性が示唆された。また、不登校傾向との関係については、学業へのつまづき感や大学に対する不本意感といった大学不適応を誘発する要因と意識レベルでの不登校傾向には関係が認められ、不登校傾向を有している学生はこれらの要因に関して問題を抱える割合が高かった。さらに、不登校傾向を有する学生は、学業へのつまずきに加え、友人・先輩・先生との人間関係や、学生生活の楽しさの点でも問題を抱える者が多かった。初年次学生に対するこれらの要因に関する問題への対処が、不登校の予防という点でも重要であることが改めて確認された。これらの成果は学会発表や研究論文としてまとめ公表した。横断的及び縦断的調査を継続して実施するとともに、それらのデータに基づき分析した内容について学会発表や研究論文として成果発表もできている。今後も調査を継続するとともに、レジリエンスに関する資料についても整理し、研究課題の分析を実施し研究成果として公表していく。本研究課題の初年度にあたる本年度は、調査票の作成、調査フィールドの確保を主な研究課題とした。これらの課題については、概ね計画を達成した。さらに、並行して我々のパイロットスタディにより得られていたデータを分析し、論文化も行った。これらは今後の本研究課題遂行における有効な知見となりうるものである。今後は、作成した調査票をもとにデータ収集を継続的に実施するとともに、得られたデータに基づき、設定された研究課題について分析を実施してゆく。本年度の当初計画の通り、本研究課題に用いる調査票の作成、調査フィールドの確保、および研究者らがこれまでに得た関連データの分析を通して本研究課題の今後の見通しに役立てることなどの課題を実行できたため。当初の計画通り、大学生に対する横断的および縦断的調査を継続して実施した。現時点までに収集した一部の縦断的データより、大学入学時に不本意感やつまずき感を有する学生のメンタルヘルス(うつ度、ストレス度、疲労度)およびストレス対処行動の特徴について分析した。大学への不本意感または学業へのつまずき感が春から冬にかけて生じた学生のメンタルヘルスは悪化すること、彼らは積極的対処行動が減少し、消極的対処行動が増加する傾向にあることを明らかにした。これらは研究論文として公表した。また、横断的データより、運動実施状況とストレス対処特性の関連について分析を行い、運動習慣を継続的に実施している学生のメンタルヘルスが良好な傾向にあることを明らかにした。さらに、友人とのコミュニケーションが少ない学生のメンタルヘルスの特徴について分析し、友人とのコミュニケーションが少ない学生は、家族、教員とのコミュニケーションも少なく、気分転換活動などもひとりで行い、ストレス度、うつ度、疲労度も高い傾向にあることを明らかにした。これらは学会発表にて公表した。また、レジリエンス特性に関するデータも本年度より収集を開始した。そのデータを利用した分析結果の公表には至っていないが、次年度以降、検討を行いたい。調査計画および調査結果にもとづく研究課題の遂行など、概ね計画通りに遂行されているため。本年度も大学生の精神的健康度に関する横断的および縦断的調査を継続的に実施した。調査と並行し、これまでに収集したデータに基づき、大学初年度に学業へのつまずき感や大学に対する不本意感を有する学生の特徴やメンタルヘルスおよびインターネット依存との関係について分析した。つまずき感や不本意感の変化と日常生活習慣の変化の関係では、学業へのつまずき感が生じた群では基本的な日常生活習慣や他人とのコミュニケーションが悪化する傾向が認められた。一方、同様な傾向は、大学に対する不本意感を有する群では顕著ではなかった。さらに、インターネット依存とメンタルヘルス(ストレス度、うつ度、疲労度)との関係についても縦断的資料にもとづき分析した。ネット依存傾向を有する学生のメンタルヘルスは悪い傾向が強く、大学初年次の春から冬にかけて依存傾向を有するようになった学生では生活習慣の悪化も認められた。

学業へのつまずき感という問題を抱える学生にとって、本質的な対処(勉強への積極的な取組)に加え、周囲の仲間との情報交換や関わり合いもその解決に重要な役割を果たしていると考えられる。同様な傾向は大学に対する不本意感では認められなかった。彼らの問題解決の糸口となる有効な手段について今後も検討していく必要性が示唆された。また、不登校傾向との関係については、学業へのつまづき感や大学に対する不本意感といった大学不適応を誘発する要因と意識レベルでの不登校傾向には関係が認められ、不登校傾向を有している学生はこれらの要因に関して問題を抱える割合が高かった。さらに、不登校傾向を有する学生は、学業へのつまずきに加え、友人・先輩・先生との人間関係や、学生生活の楽しさの点でも問題を抱える者が多かった。初年次学生に対するこれらの要因に関する問題への対処が、不登校の予防という点でも重要であることが改めて確認された。これらの成果は学会発表や研究論文としてまとめ公表した。横断的及び縦断的調査を継続して実施するとともに、それらのデータに基づき分析した内容について学会発表や研究論文として成果発表もできている。本年度に作成した調査票に基づき調査を継続的に実施してゆく。同時に、得られたデータに基づき、設定された各研究課題に関する分析を行ってゆく。当初の計画に従い、横断的および縦断的な調査を継続するとともに、設定した研究課題について取組み、学会発表および研究論文として公表してゆく。今後も調査を継続するとともに、レジリエンスに関する資料についても整理し、研究課題の分析を実施し研究成果として公表していく。当初調査データ管理(入力等)のシステム化のための経費を予算計上していたが、結果的に今年度中の執行には至らなかった。研究代表者の費用に関しては、概ね予算額を計画通りに執行した。研究分担者の予算執行に関して、研究発表に関わる当初の計画に変更が生じた(予定していた学会に参加できなくなった、発表予定の学会の変更に伴い旅費が不要になったなど)されたため、結果として次年度への繰越となった。研究分担者の予算執行に関して、研究発表や調査研究旅費などに関わる当初の計画に変更が生じたため、結果的に次年度への繰越となった。次年度以降も、研究計画を遂行するにあたり、資料整理およびデータ入力に関わる謝金、諸経費(消耗品費、物品費等)、成果発表旅費等として利用する。現段階において概ね計画通りに予算執行していると考えるが、結果的に旅費や成果発表等に関わる経費等を次年度以降に繰り越す形となった。次年度はこれらの経費を調査資料の整理や研究調査、成果発表等で使用する予定である。
分散粒子を含まない溶液から活性金属微粒子を共析させた高耐食性複合電析膜の開発

Zn2+,Zrイオンを含む硫酸塩水溶液からZnーZr酸化物の複合電析を行い,電析挙動と得られた電析膜の構造を調査した。電析膜のZr含有率は, pH2の溶液からの方がpH1からより高く,電流密度が高くなると増加した。微小Sb電極法によ測定した陰極界面のpHはZrO2生成の臨界pHに近い2.2前後となっていることが分かった。SEM, EDXよりZrはZn板状結晶の板面上および板状結晶と板状結晶の隙間部に粒状の酸化物として共析することが分かった。3%NaCl水溶液中では, Znー1.1mass%Zr酸化物の腐食電位は純Znより貴となり,腐食電流密度は純Znより低下した。Zn2+より低いpHで加水分解するZr4+を電解液に添加し,Zn-Zr酸化物複合電析の検討を行なった。Zr酸化物の共析に及ぼす電流密度,電解液のpHの影響を調べた。また,Zr酸化物を含有した電析Zn膜中のZrの分布状態および分極特性を調べた。電析膜のZr含有率は,何れのpHにおいても電流密度が10 A・m-2から高くなるほど一旦減少し,100 A・m-2以上になると電流密度の増加に伴い徐々に増加した。また,何れの電流密度においても,pHが高い方がZr含有率は高くなった。電解液にZrイオンを含む場合と含まない場合のZn析出の部分分極曲線を比較すると,Zrイオンを含む方が200 A・m-2以上の電流密度域において分極することが分かった。この大きな分極は,陰極表面においてZrイオンの加水分解により形成されるZr酸化物の皮膜抵抗に起因するものと考えられる。Zn2+, Zrイオンを含む溶液に5規定のNaOH溶液を滴定した際のpH変化を調べた,pH1.22.2と56.5付近で,pHの上昇が停滞しており,この停滞したpHは,それぞれの金属酸化物の溶解度積より求めたZrO2,Zn(OH)2生成の臨界pHの理論値に近い値となった。金属酸化物生成の臨界pHはZrの方がZnよりも低いため,陰極界面ではZrO2が優先して形成されると考えられる。Zrイオン,Zn2+を含む溶液を含む静止溶液から電析の際,微小Sb電極法により陰極界面のpHを直接測定した。陰極表面のpHは,100, 500 A・m-2の電析ともに2.22.5程度までしか上昇しなかった。Zrイオンを含む溶液ではZn(OH)2生成の臨界pHより低いpHでその上昇が停滞した。これは,pH 2.2付近でのZrイオンの加水分解反応による緩衝作用が生じるためと考えられる。Zn2+,VO2+を含む硫酸塩水溶液から高流速撹拌下において,Zn-V酸化物複合電析の検討を行なった。本研究では電析を行う際,円柱状の陰極を回転させて陰極表面の相対液流速を変化させた。V酸化物の共析に及ぼす電流密度,液流速の影響を調べた。また,V酸化物を含有した電析Zn膜中のVの分布状態および分極特性を調べた。電析膜のV含有率は,何れの流速においても電流密度が高くなるほど一旦減少したが,更に電流密度が高くなると増加した。流速が速くなるほど,電析膜のV含有率と電流密度の関係を示す曲線が高電流密度側にシフトした。電解液を撹拌すると電析膜のV含有率は低下したが,V酸化物の分布はより均一となった。また,電析膜断面のEDX点分析より, V酸化物は電析膜の表面に濃縮していることが分かった。微小Sb電極法により電析時の陰極界面のpHを測定したところ,V2O4生成の臨界pHに近いpH4前後となっていることが分かった。3%NaCl水溶液中における電析膜の分極曲線より,Zn-V酸化物の腐食電位は,液の流速にかかわらずV含有率により変化し,V含有率が2mass%以下の領域ではV酸化物が共析することにより貴な方に移行することが分かった。V含有率が4mass%以下の領域では,V含有率が増加するほど電析膜の腐食電流密度は低下した。電解液を撹拌して得られた電析膜は静止液からの場合に比べその腐食電流密度が小さくなる傾向が見られた。複合電析においては,液流速により各成分元素の拡散限界電流密度が変化することにより,電析膜組成,電流効率,表面外観等が大きな影響を受けることが予想されるが,詳細は不明であった。そこで本研究では,電析を行う際,円柱状の陰極を回転させて陰極表面の相対液流速を変化させる工夫を行ない,高流速撹拌下において,Zn-V酸化物複合電析のV酸化物の共析に及ぼす電流密度,液流速の影響を電気化学的理論に基づき解明することができた。また,V酸化物を含有した電析Zn膜中のVの分布状態および分極特性を明らかにし,本研究の複合電析により,鋼板の耐食性を大幅に改善できることを実証した。Zn2+,Zrイオンを含む硫酸塩水溶液からZnーZr酸化物の複合電析を行い,その電析挙動と得られた電析膜の構造,分極特性を調査した。

前年度までの研究により,添加剤を含まない溶液からの電析では,電析膜中のZr酸化物の含有率が低かったので,添加剤として,NaNO3,ポリエチレングリコール(PEG)を用いて電析を行なった。NaNO3添加浴での電析においては,NaNO3濃度2g/Lの時,いずれの電流密度においても, Zr含有率はNaNO3無添加浴に比べ大幅に増加した。これは, NO3-の還元反応により,陰極界面のpHが上昇して,Zrイオンの加水分解が促進されたためと考えられる。NaNO3を添加すると,電析膜にクラックが認められた。これは,陰極界面のpHが上昇により,Znが一部ZnOとして析出したためと考えられる。3%NaCl水溶液中における分極曲線より求めた腐食電流密度は,NaNO3添加時のZn-Zr酸化物複合膜の方がNaNO3無添加時のそれに比べて高くなった。これは,電析膜にクラックが生じたためと考えられる。一方,PEG添加浴での電析においては,PEG濃度の増加に伴い, Zr含有率は増加した。この要因としては,Zn電析の過電圧増加により水素発生が促進されることとPEGによるZr酸化物と陰極面のバインダー効果が考えられる。5000A/m2で得られたZn-3.1mass%Zr複合膜は,SEM断面像とESCA分析より,素地直上では極薄の金属Znとして,皮膜内部では金属ZnとZr酸化物の複合体として形成されていることが分かった。1000A/m2で得られたZn-0.9mass%Zr複合膜の3%NaCl水溶液中での腐食電流密度は, PEG無添加浴から得られた複合膜よりも低下していた。分極曲線より,カソード反応である溶存酸素の還元反応がPEG添加により抑制されることが判明した。Zn2+,Zrイオンを含む硫酸塩水溶液からZnーZr酸化物の複合電析を行い,電析挙動と得られた電析膜の構造を調査した。電析膜のZr含有率は, pH2の溶液からの方がpH1からより高く,電流密度が高くなると増加した。微小Sb電極法によ測定した陰極界面のpHはZrO2生成の臨界pHに近い2.2前後となっていることが分かった。SEM, EDXよりZrはZn板状結晶の板面上および板状結晶と板状結晶の隙間部に粒状の酸化物として共析することが分かった。3%NaCl水溶液中では, Znー1.1mass%Zr酸化物の腐食電位は純Znより貴となり,腐食電流密度は純Znより低下した。分散粒子を含まない溶液からのZn-Zr酸化物複合電析挙動に及ぼすpH,電流密度の影響を明らかにし,電析Zn中にZr酸化物を共析させることに成功した。ZnーZr浴からのZn析出,水素析発生の部分分極曲線を測定し,Zn,水素,ジルコニウム酸化物ナノ微粒子の析出挙動を平衡論および速度論的な観点から解析することができた。浴中のZrイオンが陰極界面において加水分解するかどうかは,陰極界面でのpHに依存する。そこで微小Sb電極を作製し,電解時の陰極界面のpHをin-situで測定した。陰極表面のpHは,2.22.5程度で停滞し,Zrイオンの加水分解反応による緩衝作用が生じていることを実証することができた。1.活性金属酸化物への第4級アンモニウム塩の吸着量測定および吸着挙動のその場観察キャピラリー電気泳動装置を用いて,陰極面および各種酸化物微粒子への第4級アンモニウム塩の吸着量を測定する。さらに,交流インピーダンス法により,電析Znの反応抵抗を測定し,第4級アンモニウム塩の吸着量とZn電析の反応抵抗の関係を調べる。これらの結果より,第4級アンモニウム塩の吸着能とアンモニウム塩の構造の関係を明らかにする。2.電析皮膜の各種性能に及ぼす活性金属酸化物ナノ微粒子共析の影響調査Zn-活性金属酸化物複合膜の自己修復性の第一次評価を行うため,電解により膜を形成した後,カッターナイフにて素地Feに達する傷を入れ,塩水噴霧試験を行なう。
重力に応答する植物ホルモン動態からみた植物重力応答反応の分子機構

国際宇宙ステーションを利用した植物宇宙実験「Auxin Transport」の実施計画に基づき、今年度は、HPLC/MS/MS法によって黄化エンドウおよび黄化トウモロコシの宇宙実験サンプル、地上対照実験サンプルの内生植物ホルモン類の同定、定量を行い、宇宙微小重力環境における成長、発達とその姿勢制御に対する役割を検討した。その結果、極めて限られた宇宙実験サンプルであったものの、黄化エンドウ芽生えでは、先端鉤状部、子葉側および反子葉側上胚軸、根端において、また、黄化トウモロコシ芽生えでは、幼葉鞘先端部および基部、中胚軸、根端において、活性型ジベレリン(GA1)、インドール酢酸(IAA)およびその結合型(IAA-Asp)、アブシジン酸(ABA)、サリチル酸(SA)、ジャスモン差(JA)およびその結合型(JA-Ile)ならびにゼアチン(Z)およびゼアチンリボシド(ZR)をはじめとする11種類のサイトカイニン類の同定、定量に成功した。黄化エンドウ芽生えにおいては、宇宙微小重力環境下においてオーキシン極性移動阻害剤(TIBA)存在下で育てた芽生え各器官についても同様の分析を行った。内生植物ホルモン類の定量結果に基づき、宇宙微小重力環境下における植物の姿勢制御機構を植物ホルモン動態の側面より解析した。過去4ヶ年で得られた結果と今年度で得られた結果とから、宇宙微小重力環境下においては、植物は茎におけるオーキシン極性移動ならびにオーキシンレベルが低下することによって、また、オーキシン極性移動関連分子の細胞内局在とその配向が変化することによって地上および宇宙1g重力環境下とは異なる形態、すなわち自発的形態形成をとることが明らかとなった。計画調書に従い、今年度は主として植物の重力応答反応とそれに関与する植物生理活性物質の動態変化について研究を展開した。黄化Alaskaエンドウ芽生え上胚軸に重力刺激を与えると、上胚軸は反重力方向に真っ直ぐに伸長した。黄化ageotropumエンドウ芽生え、およびTIBA(30μM)の存在下で生育させた芽生えでは重力応答反応が阻害され、自発的形態形成様の成長・発達を示した。黄化Alaskaエンドウ芽生え上胚軸の子葉側あるいは反子葉側にIAAを与えたところ、上胚軸は投与側とは反対の方向へ屈曲した。一方、TIBAを同様に処理したところ、上胚軸は投与された側に屈曲した。黄化Alaskaエンドウ芽生え頂端鈎状部を切除後、切断面にIAAを与えた場合、頂端鈎状部下5 mmの上胚軸の伸長はcontrolと比べて阻害されたが、その下部の伸長は投与オーキシン量に依存して促進された。この場合、上胚軸は子葉側に屈曲した。上胚軸切片の先端側から[14C]IAAを取り込ませて極性方向に移動させると、他端では、放射活性は反子葉側に比べ子葉側で高い値を示した。この場合、オーキシン極性移動関連遺伝子のPsPINsの発現も反子葉側に比べ子葉側で高かった。当該年度で得られた以上の事実は、黄化Alaskaエンドウ芽生えにおいては、茎頂端部で合成されたオーキシンは極性方向に移動するが、同時に上胚軸においては反子葉側から子葉側へと移動し、子葉側上胚軸における内生オーキシンレベルを高く維持することによって重力応答反応が引き起こされることを示唆している。一方、重力刺激を与えたトウモロコシ芽生えを、重力刺激後経時的にサンプリングを行い、アセトンで抽出した後に、DIMBOA, MBOA及びその他の物質について、重力刺激にともなう内生量の経時変化をHPLCによって分析し、重力応答植物生理活性物質の動態変化を研究した。研究計画に従い、重力刺激を変化させた場合の黄化エンドウならびに黄化トウモロコシ芽生え各器官におけるオーキシン極性移動関連遺伝子発現を調べた結果、オーキシンの細胞内への取込に関与する分子をコードしている遺伝子の発現はほとんど影響を受けないものの、オーキシンを細胞外へ排出する分子をコードしている遺伝子の発現は大きく影響を受けることが示された。さらに特にオーキシンの細胞外への排出を司る分子に対する抗体を作成し、免疫組織化学的にこの分子を検出する手法を確立した。一方、黄化エンドウ芽生えを対象として、重力刺激によって誘導される成長阻害物質を探索した結果、β-(isoxazolin-5-on-2yl)-alanineが黄化エンドウ芽生えの重力応答に関係していることが示唆された。オーキシン極性移動関連遺伝子発現ならびにその産物を検出する手法が確立できたので、国際宇宙ステーションにおける次期植物宇宙実験に適用することが可能となった。なお、2016年3月下旬から4月上旬にかけて、米国フロリダ州オランドのNASAにおいて、次期植物宇宙実験の準備を行った。オーキシン極性移動関連遺伝子発現の定量手法ならびにその産物に対する抗体を用いた免疫組織化学的手法を確立するとともに、米国において国際宇宙ステーションにおける次期植物宇宙実験の準備を行うことができた。交付申請書に記載の研究実施計画に従い、国際宇宙ステーションにおける宇宙実験(前半、後半)ならびに関連の地上基礎実験を実施した。国際宇宙ステーションにおける宇宙環境では、黄化Alaskaエンドウ芽生え上胚軸は斜め約45度の角度で真っ直ぐに伸長し、自発的形態形成を示した。

地上に帰還した宇宙実験前半のサンプルでは、黄化Alaskaエンドウ上胚軸のオーキシン極性移動は子葉側が反子葉側に比べて大きく、この関係は宇宙での1g環境および地上環境下で生育した芽生え上胚軸のそれと同様であった。しかしながら、宇宙微小重力環境下で生育した芽生え上胚軸、特に子葉側上胚軸のオーキシン極性移動そのものは、宇宙での1g環境および地上環境下で生育した芽生えのそれと比較して低下が認められた。またオーキシン極性移動阻害剤(TIBA)存在下で生育させた黄化Alaskaエンドウ芽生え上胚軸のオーキシン極性移動は子葉側および反子葉側とも著しい低下が認められた。黄化Alaskaエンドウ上胚軸におけるオーキシン極性移動関連遺伝子、すなわちPsPINsおよびPsAUX1遺伝子発現をreal time RCRを用いて解析した結果、オーキシン極性移動と同様、宇宙での1g環境および地上環境下で生育した芽生えのそれと比較して低下が認められた。宇宙実験後半のサンプルのうち、黄化Alaskaエンドウ芽生え上胚軸におけるオーキシン極性移動関連遺伝子産物、すなわちPsPINsタンパク質の細胞内局在については、宇宙環境下で固定された組織のパラフィン包埋が完了し、黄化Golden Cross Bantamトウモロコシ芽生えに関するオーキシン極性移動、その関連遺伝子発現ならびに発現産物の解析と同様、現在、解析が進行中である。一方新規オーキシン極性移動制御物質の探索については、いくつかの既知化合物にその活性を認め、現在、論文を投稿中である。先に述べたとおり、国際宇宙ステーションにおける宇宙実験(前半、後半)ならびに関連の地上基礎実験がほぼ計画通り実施された。宇宙実験サンプルはSpX-9,10号機によって無事地上に帰還した。宇宙実験前半のサンプルについては解析がほぼ終了した。後半のサンプルについては現在、解析が進行中である。地上基礎実験サンプルについても解析が継続中である。国際宇宙ステーションで得られる微小重力環境下における黄化Alaskaエンドウ芽生えおよび黄化Golden Cross Bantamトウモロコシ芽生えの成長・発達解析と地上帰還サンプルのエンドウ上胚軸の、また、トウモロコシの中胚軸組織を含む幼葉鞘のオーキシン極性移動、オーキシン極性移動関連遺伝子発現およびポリクローナル抗体を用いた免疫組織化学的手法によるその細胞内局在を解析した。その結果、宇宙微小重力環境下で生育した黄化エンドウおよび黄化トウモロコシ芽生えにおけるオーキシン極性移動は地上および宇宙1g環境下で生育した芽生えのそれに比べ、有意な低下が認められた。しかしながら、オーキシン極性移動関連遺伝子の発現は宇宙微小重力環境と地上および宇宙1gでほぼ同様であった。それら遺伝子産物の細胞内局在については、宇宙微小重力環境と地上および宇宙1gで大きく変化した。この様な変化がオーキシン極性移動低下およびそれに伴う芽生えの成長、発達の変化の原因であることが推察された。内生植物ホルモン動態の解析については、研究期間延長が承認されたため、次年度以降に実施することとなった。当初の計画に従ってほぼ順調に研究が進んでいる。
肺損傷と線維化におけるエクソソームを介する情報伝達の意義

COPDおよびIPFの病態におけるmiRNAの関与を、細胞老化制御やexosomeを利用したSASPファクターとしての作用の点から明らかにした。1患者由来の気管支肺胞洗浄液を用いた網羅的検討:気管支肺胞洗浄液は、遠心およびフィルターにて濾過後、超遠心機にてexosomeを分離採取した。BALF液中におけるexosomeは、個体差はあるものの、解析可能なexosomeが回収可能であった。2肺癌手術検体から分離培養した気道上皮細胞及び線維芽細胞を用いた検討:miRNAmicroarrayから抽出された複数のmiRNAは気道上皮細胞における老化誘導に関連していることが明らかにされた。1.呼吸器疾患の血液・気管支肺胞洗浄液中エクソソームの回収特発性間質性肺炎、膠原病に伴う間質性肺炎、サルコイドーシス、過敏性肺炎、薬剤性肺炎など代表的な間質性肺疾患患者および慢性閉塞性肺疾患、肺がん、気管支ぜんそくなど疾患コントロールの患者より得た血液、および気管支鏡による気管支肺胞洗浄液を採取し、エクソソームを超遠心法によって回収したところ、解析に必要な十分な量のエクソソームが現在の手法によって抽出できることが判明した。エクソソーム内部に含まれるRNA, protein, DNAなど抽出可能であることを確認した。(2)エクソソームに含まれるmicroRNAの解析臨床検体より得られたエクソソームに含まれるmicroRNAアレイによる網羅的解析を行い、各疾患間の相違、疾患の活動性による相違について検討する予定であるが、まだと途中の段階である。。エクソソームに含まれるmicroRNAの中で、アポトーシス、細胞老化、再生に関与するmicroRNAの存在をPCRによって定量し、もっとも有意なmicroRNAについては、上皮細胞と繊維芽細胞の細胞間相互作用のメディエーターとして働いている可能性が高い。上皮細胞と線維芽細胞を培養し、培養上清におけるエクソソームを回収し、中に含まれるmicroRNA,蛋白の解析を行い、細胞間相互作用や、アポトーシス、老化、オートファジーに働く分子に着目し、エクソソームとしての機能を明らかにするための実験を計画中である。細胞老化には生理的または病理的な働きがあり、それは増殖抑制とsenescence associated secretory phenotype (SASP)により説明される。SASPによるサイトカイン、成長因子、タンパク分解酵素などの産生は、細胞老化の維持、免疫応答、細胞外基質の制御を介して、損傷治癒や個体の老化に影響する。近年、様々な疾患の病態に、小分子非翻訳RNAであるmicroRNA(miRNA)が重要な役割をもつことが明らかとなり注目を集めている。近年、miRNAが細胞内のみならず血液中にも存在することが判明し、新たな疾患バイオマーカーとして診断や治療への応用が期待されている。現在までに、COPDやIPFの病態に関連するmiRNAが多く報告されており、これら血中に存在するmiRNAが、細胞が分泌する小胞であるエクソソーム(exosome)中に存在し体液中を循環していることが報告された。創薬を目標とするには、細胞間や臓器間など疾患の全体像へアプローチする研究が必要である。そのため細胞間コミュニケーションをターゲットとした研究が必要である。これまでCOPDやIPF患者の気管支肺胞洗浄液(BALF)中のエクソソームは、解析可能な量が回収可能であることを、CD81及びCD9によるwestern blotによって確認した。さらに、気道上皮細胞(BEAS-2Bおよびヒト初代培養細胞HBEC)培養上清におけるエクソソームの存在を電子顕微鏡にて観察を行った。このように電子顕微鏡観察により気道上皮細胞が分泌する小胞はexosomeとして典型的な粒子経と形態を持っていることを確認した。呼吸器内科学気管支肺胞洗浄液や血液など人の検体、並びに培養細胞の上清からエクソソームを分離解析およびその質の管理を行う方法は確立した。手術肺より得られた培養細胞を用いて、その上清中のエクソソームを分離し、miRNAを抽出し、マイクロアレイによる網羅的解析が可能であること、さらに細胞老化とエクソソーム中のmiRNAの関連性を明らかにした。2年間の進行は順調であると考える。呼吸器疾患の血液・気管支肺胞洗浄液など生体の体液中より、研究にとって解析可能な質量ともに十分な量のエクソソームを抽出できたことは重要である。特発性間質性肺炎、膠原病に伴う間質性肺炎、サルコイドーシス、過敏性肺炎、薬剤性肺炎など代表的な間質性肺疾患患者および慢性閉塞性肺疾患、肺がん、気管支ぜんそくなど疾患コントロールの患者から広く得られるので、今後呼吸器疾患に対する幅広いアプローチの第一歩が踏み出せたといえる。また、エクソソーム内部に含まれるRNA, protein, DNAなど抽出可能であるので研究手法としても多くの方法が利用できることが可能となった。今後、分離培養されたヒト由来のHBECにおいて老化と関連すると考えられるmiRNAのtransfectionを行い、同様のphenotypeが示されるか検討していく。