hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オイルボディが担う菌感染防御機構の解明

α-DOXlとCLO3は両方酵素活性を持ち,協調して2-hydroxy-octadecatrienoic acid (2-HOT)というオキシリピンの合成に関わっていた.2-HOTは炭疽病菌に対して抗菌活性を示し,また炭疽病菌感染により蓄積が誘導されることから,シロイヌナズナの新規ファイトアレキシンであることが明らかになった,葉のオイルボディは酵素と基質をともに近くに置くことで,ファイトアレキシンを効率よく合成していることが示唆された.この研究を論文として発表した.葉のオイルボディの形成機構は明らかになっていない.そこで,葉のオイルボディマーカーとして, CLO3-GFPを用い, CLO3-GFP蛍光が異常に蓄積する変異体(leaf oil-body-protein accumulating, loa)をスクリーニングした.現在までに3系統が単離されている.そのうちloa1では,野生型ではオイルボディが少ない若い葉で,オイルボディが大量に蓄積していた.リピドーム解析の結果, loa1ではステロールエステルが異常蓄積していた.このことがら, LOA1はステロールの合成を負に制御する因子であることが示唆された.この研究から,新たなステロール制御因子が明らかになった.本年度は所属が変更したことから,新しい研究室への慣れが必要であったため,前半はやや研究計画に遅れが生じる部分があった.研究室生活に慣れてからは,実験計画が順調に進み始め,最終的には当初の予定通りの進展状況まで追いつくことができた.このペースを維持することが出来れば,来年度以降は,より研究計画が進展すると考えている.CLO3の研究においては,オイルボディがファイトアレキシンの合成に関わっているという,新しい知見を得ることが出来た.研究の成果は学会でも発表している.現在,この研究についての論文を投稿中である.また,変異体スクリーニングの系については,当初の予定通り,数ラインの変異体を獲得することができた.原因遺伝子の特定についても,マッピングは進んでいる.CLO3の研究については,論文を書くことを目標としている.さらに,病害抵抗性についても調べていきたいと考えている.葉のオイルボディがファイトアレキシン合成に関わるという新たな知見を発見した.初めて葉のオイルボディの機能を明らかにすることができた.この成果は論文として発表した.また,オイルボディを異常蓄積するloa1変異体の機能解析についても,大きく進展した.この結果を学会にて報告した.カレオシンと新規オイルボディタンパク質が関わる抗菌物質産生機構については,来年度中を目標に,研究成果を論文としてまとめる予定である.CLO3mRNAのuORFの役割については,今後観察を進めていきたい.来年度からは,loa変異体の解析に重点を置いて,研究を進めていきたいと考えている.
高透過性水素分離膜の作製と流動層メンブレンリアクターへの適用

本研究では、流動層型メンブレンリアクターに着目し、それに組み込み可能な水素分離膜の調製を行なった。VIII族金属は水素の溶解・拡散が可能で、かつ耐熱性を有するため、メンブレンリアクターへの適用が期待できる。そこで、CVD法により管状の多孔質アルミナ(外径:10mm、内径:7mm)上にVIII族金属薄膜を析出させ、機械的強度を失うことなく薄膜化することを試みた。各種VIII族金属のアセチルアセトナト錯体を昇華させ、それを窒素を同伴ガスとして、膜調製用反応器内に導入した。支持体の管内中央部に設置した熱源により加熱し、錯体を熱分解することで金属を析出させた。パラジウム、ルテニウム及び白金の錯体の昇華温度は、それぞれ433,473,473 Kが、分解温度は573,523,493 Kが最適であることがわかった。また、ほぼ水素のみ透過する膜を作製するには、パラジウムで24時間、ルテニウムでは14時間、白金では20時間のCVDが必要であった。これらの金属の中では、パラジウム膜が最も優れた水素透過能を示し、白金膜の約3倍の水素透過速度を示した。なお、パラジウム膜の水素透過性能は、膜厚4.5μmの無電解めっき法で調製した複合膜に比べ、673 Kで1.6倍の透過流束を与えた。この結果から、CVD法で作製した複合膜でのパラジウム担持量は、2.8μm程度の平滑なパラジウム複合膜の析出量に相当していることがわかった。また、各種VIII族金属膜の水素透過流束は、水素分圧の平方根の差に比例していたことから、透過の律速段階は原子状水素のパラジウム内での拡散にあることが明らかとなった。以上のように優れた水素透過性を示す、各種VIII族金属複合膜を流動層メンブレンリアクターへ組み込むため、キャンドル状の多孔質アルミナ膜への担持を行なった。CVDでは原料ガスを強制的に多孔質アルミナ細孔内に導入することで細孔内への金属膜の製膜が可能であり、現在、流動媒体との摩擦に対する耐久性について検討している。
入眠感を反映する入眠期の生理機構の解明

寝つきの良し悪しと客観的指標の関連について検討するため、当初はカフェイン摂取量を調整して実験的に寝つきにくさを作り出す計画であったが、カフェインに対する反応性の個人差が大きく、日中の客観的な眠気を測定する反復睡眠潜時検査(MSLT)のプロトコルを用いることとした。MSLTでは日中2時間おきに20分ずつ計4回の睡眠検査を行い、睡眠潜時が短いほど眠気が強いと判断する。この検査を行うことで、寝つきのいいとき悪いとき両方のデータを収集することがねらいである。2030代の比較的若い世代の参加者を集めて検討したところ、寝つきが極端にいい(睡眠潜時が極端に短い)者に偏りが出たため、寝つきが通常比較的時間がかかる者を追加する必要があった。この理由としては、若い世代に多いとされる睡眠不足症候群、つまり慢性的な寝不足状態にある者が多かったことが考えられる。ところが、睡眠潜時が極端に短かった者でも、主観的な眠気指標では眠くなかったと評価する乖離したケースが一定数みられた。寝つきの良し悪しと眠気の強弱は関連が深いため、この乖離は研究テーマ上、非常に重要な問題であると考えた。寝不足が慢性化すると眠気に鈍感になるとの先行研究もある。そこで、主観的眠気が低い参加者を対象に客観的眠気(睡眠潜時の長・短)で群分けを行い、生活習慣や日中仮眠の睡眠構造を中心に特徴を比較した。その結果、睡眠潜時が短い者の睡眠は安定せず、睡眠と覚醒とを繰り返すような状態が特徴的であった。睡眠変数には反映されない程度の短い眠り、いわゆるマイクロスリープも多く、日常的に出現している可能性もある。また睡眠日誌による普段の平均睡眠時間は睡眠潜時が長い群より短めであったが、推奨される睡眠時間を大幅に下回るものではなかった。現在、寝つくまでのより詳細で包括的な客観指標の変化について、NIRSを含めて解析している。データ収集において、寝つきが極端にいい(睡眠潜時が極端に短い)者に偏りが出たため、寝つきが通常比較的時間がかかる者を追加する必要があった。データ収集に時間がかかったものの、解析作業は順調に進んでいることから判断した。現在、臨床群を含めた終夜睡眠データの収集を開始しているが、想定以上に寝つきの悪さのみを訴える不眠症が少なく、他疾患の併存がみられる者が多い。他疾患の影響を除外、あるいは統制することが極めて難しい状況である。そのため、本研究課題では治療中の精神疾患、睡眠障害のない者を対象として、寝つきの良し悪しと終夜睡眠構造の関連性を検討する形に修正することとした。臨床群での検討は倫理的な配慮もあるため、健常群で確認されたことの再確認として次への課題とすることがより望ましいと判断した。脳波および近赤外分光法(NIRS)による客観的指標が入眠に伴ってどのように変化するか、さらには入眠の容易性によってそれらの変化に差異が生じるかを日中仮眠で確認するため、個人内で入眠しやすさを操作した実験を予定していた。具体的にはカフェインを使用した計画で、仮眠前のカフェイン摂取によって再現された寝つきにくさを条件のひとつに設定し、通常条件と軽度断眠によって寝つきやすくする条件と比較する予定でいた。摂取するカフェイン量は、困難だが入眠可能な量である必要があり、予備実験でこの量を決定しておかなければならなかった。予備実験では50、75、100mgのカフェイン量をカフェインレスの飲料に混ぜて摂取し比較したが、1時間後の主観的評価には個人差が大きく、鋭敏に反応する者やまったく影響の出ない者まで様々だった。このことから、個人間で摂取量を統一することは非常に困難で現実的でないことがわかった。そこで、本研究では眠気の日内変動を利用し、個人内での入眠容易性の自然変化の範囲で比較を試みることとした。主観的な眠気は体温の日内変動に合わせて変化し、体温の高い時間帯は眠りにくく、体温の低い時間帯は眠りやすいことが知られている。また、普段終夜睡眠で寝つきが悪い者は、日中も過覚醒状態が続き寝つきにくいという報告もある。日中の眠気の客観的評価方法である反復睡眠潜時検査(MSLT)のプロトコルを用いて、2時間おきに20分間の仮眠を計4回とり、眠りやすいときと眠りにくいときを比較する計画に修正する。現在、倫理審査委員会からの承認を受け、実験参加者を募集している。当初、カフェインを使用した計画で、仮眠前のカフェイン摂取によって再現された寝つきにくさを比較条件のひとつに設定していた。しかし予備実験で50、75、100mgのカフェイン量をカフェインレスの飲料に混ぜて摂取し比較したところ、1時間後の主観的評価には個人差が大きく、個人間で摂取量を統一することは非常に困難で現実的でないことがわかった。そこで、本研究では眠気の日内変動を利用し、個人内での入眠容易性の自然変化の範囲で比較を試みることとし、計画を修正したためやや遅れていると判断した。

MSLTでは日中2時間おきに20分ずつ計4回の睡眠検査を行い、睡眠潜時が短いほど眠気が強いと判断する。この検査を行うことで、寝つきのいいとき悪いとき両方のデータを収集することがねらいである。2030代の比較的若い世代の参加者を集めて検討したところ、寝つきが極端にいい(睡眠潜時が極端に短い)者に偏りが出たため、寝つきが通常比較的時間がかかる者を追加する必要があった。この理由としては、若い世代に多いとされる睡眠不足症候群、つまり慢性的な寝不足状態にある者が多かったことが考えられる。ところが、睡眠潜時が極端に短かった者でも、主観的な眠気指標では眠くなかったと評価する乖離したケースが一定数みられた。寝つきの良し悪しと眠気の強弱は関連が深いため、この乖離は研究テーマ上、非常に重要な問題であると考えた。寝不足が慢性化すると眠気に鈍感になるとの先行研究もある。そこで、主観的眠気が低い参加者を対象に客観的眠気(睡眠潜時の長・短)で群分けを行い、生活習慣や日中仮眠の睡眠構造を中心に特徴を比較した。その結果、睡眠潜時が短い者の睡眠は安定せず、睡眠と覚醒とを繰り返すような状態が特徴的であった。睡眠変数には反映されない程度の短い眠り、いわゆるマイクロスリープも多く、日常的に出現している可能性もある。また睡眠日誌による普段の平均睡眠時間は睡眠潜時が長い群より短めであったが、推奨される睡眠時間を大幅に下回るものではなかった。現在、寝つくまでのより詳細で包括的な客観指標の変化について、NIRSを含めて解析している。データ収集において、寝つきが極端にいい(睡眠潜時が極端に短い)者に偏りが出たため、寝つきが通常比較的時間がかかる者を追加する必要があった。データ収集に時間がかかったものの、解析作業は順調に進んでいることから判断した。日中の眠気の変化を利用したMSLTによる実験によって、まずは仮眠によって寝つきの善し悪しによる脳波やNIRSの指標の変化を確認する。その後、終夜睡眠においても同様の結果が得られるかについて、睡眠健常群と不眠群で仮眠実験と同じ指標を用いて検討する。その際、所属先の附属病院では不眠のみでの受診者は多くなく、課題となる事案である。これについては、不眠者が必要数確保できない場合、尺度および活動量計、睡眠日誌などからの情報で入眠困難が確認される群との比較という修正で対応する可能性がある。現在、臨床群を含めた終夜睡眠データの収集を開始しているが、想定以上に寝つきの悪さのみを訴える不眠症が少なく、他疾患の併存がみられる者が多い。他疾患の影響を除外、あるいは統制することが極めて難しい状況である。そのため、本研究課題では治療中の精神疾患、睡眠障害のない者を対象として、寝つきの良し悪しと終夜睡眠構造の関連性を検討する形に修正することとした。臨床群での検討は倫理的な配慮もあるため、健常群で確認されたことの再確認として次への課題とすることがより望ましいと判断した。予備的な調査の結果から、当初予定していたカフェイン飲料を使用した計画を修正し、カフェイン飲料を使用しない計画となった。実験自体の実施も延期せざるを得なかったため、年度内に使用する額にも変動が生じた。計画変更によって新たに必要となる実験環境の整備とともに、実験の実施で生じる人件費等に使用する計画である。
担癌宿主に於けるサイトカインネットワーク分子機構の解析

サイトカインはホルモン様活性ポリペプチドであり、サイトカインの産生異常により様々な炎症疾患、免疫、血液異常が起こることが判明している。正常細胞の癌化、癌細胞の増殖、転位、担癌に伴う悪液質や免疫不全症にもサイトカイン産生産生異常が深く関与するものと推定されている。本研究班は担癌宿主におけるサイトカインネットワーク機構の総合的分子細胞生物学的解析を班研究で行っている。本年度の主な成果として1)マウス大腸癌による悪液質誘導においてIL6の関与は部分的であり他の因子も関与することが明らかになった。また、悪液質誘導性クローンに特異的に発現する新しい遺伝子を4つPCR-differential display mathodによってクローニングした。2)様々なサイトカインの発現を制御するNFkBのcell free系での活性化システムを確立した。3)IL 12が強力な抗腫瘍活性を示すことが判明した。5)TH1,TH2特異的サイトカイン遺伝子の発現制御機構をIL2.IL5遺伝子で明らかにした。6)NF-IL6欠損マウスマクロファージにおいてNOの産生が正常であるにもかかわらずリステリアの食菌能、抗腫瘍活性が低下していることが判明した。
家族性アルツハイマー病における転写因子制御異常の分子機構の解析

前年度までの研究で、ア病原因遺伝子であるV642型APP変異体が活性化するシグナルの一つを担うことが判明しているG蛋白γ2を強発現した神経細胞株F11/γ2の発現遺伝子をF11親株での発現遺伝子からサブトラクションするディファレンシャルディスプレイ法を用いて、いくつかの遺伝子発現が変化していることを明らかにした。そのうち核転写因子の構造をもつ唯一の遺伝子がME2であった。ME2は、AとBの2つのスプライシングバリアントからなるbHLH構造を有する機能未知の分子であり、シナプス可塑性との機能関連性が示唆されているが詳細は不明であった。まず、ロングバージョンであるME2-B cDNAをF11細胞に一過性導入したが何らの変化も誘導されなかった。このことは、ME2-B遺伝子が組織非特異的であることと合致し、Gγ2によって誘導されるME2分子ではないことを示唆する。次に、神経特異的なME2-A cDNAをマウス大脳よりクローニングし、F11細胞に導入したところ、神経突起の伸長が有意に惹起され、F11/γ2細胞に類似した細胞形態を示した。ME2-Aによる神経突起伸長作用は、Gγ2のそれより弱く、又、ME2のようなbHLH蛋白はNeuroDなどとのヘテロ2量体を作ることが知られているので、NeuroD cDNAをME2-A cDNAと共に導入する実験を行ったが作用の増強は見られなかった。F11/γ2細胞とF11細胞においてME2Aの発現を調査したところ前者の細胞において70kDaのME2A蛋白は確かに強発現しており、F11細胞では発現は検出されなかった。今回の検討では、神経分化を誘導するGγ2のシグナルの少なくとも一つはME2A遺伝子発現を介すること、神経特異的なME2A遺伝子は神経突起伸長促進作用を有することが明らかになった。今後同遺伝子とア病病態との関連を調査する予定である。本年度はまず初代培養神経細胞におけるアルツハイマー病(ア病)原因遺伝子(バリン642型APP変異体およびプレシナリン1/2変異体)のCRE抑制作用とその脳領域特異性の検討を行った。遺伝子微量注入法によりア病原因遺伝子をマウス初代培養CAl海馬神経細胞に発現し、同時に注入したCRE-CATレポーター遺伝子を介するCRE活性をジギトニン標識抗CATによる免疫組織染色することにより検出する手法を用いて、それら遺伝子産物の転写活性制御機能を検討した。またApoE3/4を細胞外から処理した後の増強効果を検討することにより、ApoE分子のア病態への影響を考察した。さらに、同じ系を用いて、海馬CAl領域以外のマウス大脳の各所より単離した初代培養神経細胞でのア病原因遺伝子微量注入がCRE活性に及ぼす抑制作用の差を検討することにより、ア病における神経障害メカニズムの脳領域特異性の解析を試みた。他方、上記の初代培養神経細胞を用いて、ア病原因遺伝子の発現がLTPに対して及ぼす抑制作用を電気生理学的に解析することにより、ア病変異体遺伝子が実際に記憶増強のモデル機構を障害するか否かの検討を開始した。来年度は、ここで検討されたLTPの抑制とCREの抑制との因果関係を、優性抑制性CREB遺伝子の発現等により明らかにする予定である。また、APP変異体がCRE抑制作用を誘導する際の標的分子を同定する目的で、この変異体のセカンドメッセンジャーは活性化したGo蛋白のαサブユニット(Gαo)であるという知見に基づき、酵母two hybrid法によるGαoの標的分子同定を開始した。このGαo作用に介在する標的分子は未知の分子であると推定され、恒常性活性型GαoQ205L遺伝子をbaitに、ヒト大脳cDNAライブラリーをtargerに用いて、検索を実施中である。今回の検討では、神経分化を誘導するGγ2のシグナルの少なくとも一つはME2A

遺伝子発現を介すること、神経特異的なME2A遺伝子は神経突起伸長促進作用を有することが明らかになった。今後同遺伝子とア病病態との関連を調査する予定である。
CD8^+CD122^+制御性T細胞の生体内での役割の解明とその臨床応用への展開

In vitroの実験系を用いて、マウスCD8^+CD122^+制御性T細胞がどのような機作で対象となる細胞を制御するかの解析を行った。その結果、同制御性T細胞は活性化したT細胞を抗原提示細胞の関与なしに直接的に認識して制御することがわかった。その過程には、MHCクラスI分子とT細胞受容体の相互作用並びにCD28とCD80/86分子の相互作用が重要であった。対象細胞を認識した制御性T細胞はIL-10を発現して制御を行っていた。2.自己免疫疾患へのCD8^+CD122^+制御性T細胞の関与EAE(実験的自己免疫性脳脊髄炎)モデルによってCD8^+CD122^+制御性T細胞の作用を検討した。抗CD122抗体を投与してCD8^+CD122^+制御性T細胞を除去したマウスでは、ピークに達したEAE症状が6週間以上回復しなかった。また、抗体を投与してEAE症状の治まらないマウスにCD8^+CD122^+制御性T細胞を移入してやるとEAE症状が速やかに回復した。以上の結果、CD8^+CD122^+制御性T細胞が免疫異常を基盤とする疾患の回復に重要な役割を持つことが証明された。3.ヒト制御性T細胞の探索ヒトにはCD8^+CD122^+細胞は存在せず、CD122以外のマーカーによってヒトCD8^+制御性細胞を見つける必要があった。DNAマイクロアレイによってマウス遺伝子を探索したところCXCR3が候補として認められ、CD8^+T細胞中のCD122発現とCXCR3発現はよく相関していた。一方、ヒトにもCXCR3を発現する細胞があり、そのCD8^+CXCR3^+細胞の機能を調べたところ制御対象となる細胞のIFN-γ産生を抑えるなどの免疫制御機能が確認された。すなわち、ヒトではCD8^+CXCR3^+細胞がマウスCD8^+CD122^+細胞に相当する制御性細胞として働いていた。「研究の目的」CD8^+CD122^+制御性T細胞がヒトにおいても重要な役割を演じていることを証明し、その病態との関連を明らかにして同細胞を用いた医療応用への道を切り開く。「平成17年度の研究実績」CD8^+CD122^+T細胞の制御作用におけるエフェクター分子を同定するため、各種の抗サイトカイン抗体を用いた場合の制御作用の変化を検討した。その結果、抗IL-10抗体を添加した場合に制御がブロックされることがわかり、IL-10がCD8^+CD122^+制御性T細胞の制御効果発揮のための主要なエフェクター分子であることが判明した。RAG-2ノックアウトマウスにCD8^+CD122^-細胞を養子移入した場合におこる病態を綿密に解析し、胚に肺胞タンパク症様の変化が起こってくることが直接的死因になることを見いだした。3.ヒトにおけるCD8^+CD122^+制御性T細胞の検出ヒトの抹消血細胞においては、CD122をマーカーとして制御性細胞を区別することは不可能であることがわかった。そこで、マウスCD8^+CD122^+制御性T細胞のマイクロアレイ解析で制御性T細胞特異的に発現している遺伝子を探し出し、その対応するヒト遺伝子からヒト制御性細胞のマーカーとなる分子を同定することを進めた。マウスCD8^+

CD122^+細胞を抗CD3+抗CD28ビーズ刺激下に培養し、増殖してくる細胞の機能を検討したが、明らかな制御活性を持つものは得られなかった。グリチルリチンおよびペオニフロリンが制御活性に影響を与えるかを検討した。試験管内の実験においては両者ともに制御活性を増強させる作用を示した。1.マウスを用いた実験の成果EAE(実験的自己免疫性脳脊髄炎)モデルによってCD8^+CD122^+制御性T細胞の作用を検討した。EAEは、通常のマウスではEAE誘導後15-6日目をピークとしてその症状が軽快していく。しかし、抗CD122抗体を投与してCD8^+CD122^+制御性T細胞を除去しておいたマウスでは、その症状が一向に軽快せずに6週間以上経過することがわかった。また、このように抗体を投与してEAE症状の治まらないマウスに、他の同系統マウスから採取したCD8^+CD122^+制御性T細胞を移入してやるとEAE症状が速やかに回復していくという現象も認められた。以上の実験結果により、CD8^CDl22^+制御性T細胞が確かに免疫異常を基盤とする疾患の回復に非常に重要な役割を持っていることが証明された。2.ヒト制御性T細胞の探索マウスCD8^+CD122^+制御性T細胞は欠くことのできない重要な細胞であるが、ヒトにはCD8^+CD122^+細胞は存在せず、CD122以外のマーカーによってマウスCD8^+CD122^+細胞に相当するヒトCD8^+制御性細胞を見つける必要が生じた。マウスCD8^+CD122^+制御性T細胞に特異的に発現する遺伝子をDNAマイクロアレイによって探索したところ、CXCR3が候補として認められ、マウスではCD8^+T細胞中のCD122発現とCXCR3発現はよく相関していることがわかった。一方、ヒトにおいてもCXCR3を発現する細胞がCD8^+T細胞全体の1割弱存在していることがわかり、そのCD8^+CXCR3細胞の機能を調べたところ制御対象となる細胞のIFN-γ産生を抑えるなどの免疫制御機能が確認された。すなわち、ヒトではCD8^+CXCR3^+細胞がマウスCD8^+CD122^+細胞に相当する制御性細胞として働いていることが強く示唆された。
微視的エネルギー散逸と分子の表面非弾性散乱過程の比較

本研究の目的は、非接触原子間力顕微鏡で計測される微視的エネルギー散逸分布と、表面に衝突する分子と表面の間の相互作用を比較することから、微視的エネルギー散逸の起源を明らかにし、エネルギー散逸を利用した表面反応制御の可能性を検討することにある。本研究では、特に、状態の制御された超音速分子線と制御された表面での非弾性散乱を詳細に計測し、さらに、微視的エネルギー散逸との比較を行う。非接触原子間力顕微鏡を用いて探針-試料間で生じる力学的エネルギー散逸を計測するためには、計測系で生じる電気的なエネルギー散逸を除去することが重要である。本研究では、この電気的エネルギー散逸の起源となる探針-試料間の表面電位差(仕事関数差)を、フィードバック回路により自動的に補償することが有効であることを実験的に明らかにし、炭素系物質吸着Pt表面において力学的エネルギー散逸分布の定量化を行った。一方、表面でのエネルギー散逸を分子散乱から計測するためには、よく規定された吸着表面が不可欠である。ここでは、本研究の中で形成法を確立したPt(111)表面上の単原子層グラファイト(MG)を用い、その上での希ガス分子、アルカン分子の非弾性散乱過程を比較した。散乱分子の角度分布は、Pt表面とMG表面において大きく異なり、微視的エネルギー散逸分布計測の結果に対応するようにも見える。しかし、定量性の高い、並進エネルギーによるエネルギー散逸計測では必ずしも対応しないことが明らかになった。以上の結果は、微視的エネルギー散逸では探針の集団的散逸過程、及び熱運動による散逸過程が含まれることを示唆するものである。本研究では、併せて、原子間力顕微鏡を用いた微視的仕事関数計測法を確立し、電子放出源材料の評価に応用するとともに、従来、定量的な計測が困難であったアルカン分子の非弾性散乱過程の詳細を明らかにすることができた。本研究の目的は、非接触原子間力顕微鏡で観測されるエネルギー散逸を、表面化学反応において表面に衝突する分子と表面の間の相互作用と比較し、微視的エネルギー散逸の反応における意味とその計測および制御の可能性を検討することにある。ここでは、並進エネルギー幅の小さい分子線を実現できる超音速分子線技術を活用し、その非弾性散乱過程と詳細に検討する。Pt(111)表面上に吸着した炭化水素に対して非接触原子間力顕微鏡を用いて改めて計測を行い、物質によってエネルギー散逸量が異なることを確認した。形状とエネルギー散逸量、表面の仕事関数の間にクロストークが予想されたが、適切なフィードバックを行うことで問題にならないことが明らかになった。ただし、吸着種の同定には至らず条件を変えた系統的な検討を行う必要がある。一方、分子散乱計測から定量的な情報を引き出すためには、よく規定された表面を準備することが重要である。そのため、今年度は、並進エネルギー(表面垂直成分)を500670meVまで高めたメタン分子線をPt(111)表面に照射することで、欠陥のない単原子層グラファイトでPt(111)表面を完全に覆い尽くせることを見いだした。エネルギーが大きい場合には、グラファイトの格子方向までも均一になることも明らかにした。目的とする計測を実施するには十分な性質を有する。さらに、このような表面に超音速エタン分子を照射し、表面で非弾性散乱したエタンの角度分布を計測し、基板となった清浄Pt(111)表面とは異なる分布が得られた。今後、さらに、散乱分子の飛行時間計測と組み合わせ、エネルギー散逸量の定量的導出を試みる予定である。

本研究の目的は、非接触原子間力顕微鏡で計測される微視的エネルギー散逸分布と、表面に衝突する分子と表面の間の相互作用を比較することから、微視的エネルギー散逸の起源を明らかにし、エネルギー散逸を利用した表面反応制御の可能性を検討することにある。本研究では、特に、状態の制御された超音速分子線と制御された表面での非弾性散乱を詳細に計測し、さらに、微視的エネルギー散逸との比較を行う。非接触原子間力顕微鏡を用いて探針-試料間で生じる力学的エネルギー散逸を計測するためには、計測系で生じる電気的なエネルギー散逸を除去することが本質的に重要である。この電気的エネルギー散逸の起源となる探針-試料間の表面電位差(仕事関数差)を、フィードバック回路により自動的に補償することが有効であることを実験的に明らかにし、炭素系物質吸着Pt表面において力学的エネルギー散逸分布の定量化を行った。一方、表面でのエネルギー散逸を分子散乱から計測するためには、よく規定された吸着表面が不可欠である。ここでは、昨年度に形成法を確立したPt(111)表面上の単原子層グラファイト(MG)を用いて、その上での希ガス分子、アルカン分子の非弾性散乱過程を比較した。散乱分子の角度分布は、Pt表面とMG表面において大きく異なり、微視的エネルギー散逸分布計測の結果に対応するようにも見える。しかし、定量性の高い並進エネルギーによるエネルギー散逸計測では必ずしも対応しないことが明らかになった。以上の結果は、微視的エネルギー散逸では探針の集団的散逸過程が含まれることを示唆するものである。本研究では、併せて、原子間力顕微鏡を用いた微視的仕事関数計測法を確立し、電子放出源材料の評価に応用するとともに、従来、定量的な計測が困難であったアルカン分子の非弾性散乱過程の詳細を明らかにすることができた。
ヒト乳腺培養細胞系を用いた授乳回避薬物のスクリーニング

医療従事者は、母親が薬物治療を受けているとき、授乳を介した乳児の薬物曝露に注意しなければならない。我々の最終目的は、乳児および授乳婦にとってより安全な薬物を明確にすることである。そのために、正常ヒト乳腺上皮細胞(HMEC)を用いた乳汁移行性評価系の構築に関する検討を行ってきた。3回のtrypsin処理に抵抗性を示したHMEC(3-t-HMEC)は、単層培養によりタイトな単層膜を形成した。つぎに、EMEC培養系が機能分化した実験系であるかどうかを明らかにするために、機能分化の特異的な指標であるβ-caseinの産生についてRT-PCR法およびWestern blot法により検討した。その結果、3-t-HMECでは、mRNAおよびタンパクレベルの両方でβ-caseinの発現が検出された。さらに、透過試験ではその単層膜を介したtetraethylammonium(TEA)の乳汁方向への輸送方向性を示した。また、3-t-HMECでの基底膜を介したTEA取り込み実験では、その取り込み過程に飽和が観察された(Km=3.90μM,Vmax=2.03pmol/mg protein/min)。これらTEA輸送に関する結果は、有機カチオントランスポーターの存在を示唆し、カチオン性薬物の乳汁濃縮が起こる可能性を示している。RT-PCR法によるトランスポーター発現解析では、3-t-HMECでのヒトorganic cation transporter 1(hOCT1)およびhOCT3の発現を検出した。これらの結果は、3-t-HMECでのトランスポーターの発現や物質輸送は、授乳期HMECでの輸送機能を反映していると思われ、本実験系の有用性は非常に高いと考えられる。(1)hOCT1 mRNAと同様に、授乳期乳腺に発現が明らかであるhOCT3 mRNAの発現について、double resistant HMECから抽出したトータルRNAを用いてRT-PCR法により検討した。double resistant HMECにおいてその発現が観察され、それら二つのトランスポーターが局在すると推察される基底膜を介したTEA取り込み実験を行った。その結果、TEAの能動的な取り込みが認められ、Km値は3.904μM、Vmax値は2.03 pmol/mg protein/minであり、基底膜を介した細胞内へのTEAの能動的取り込み過程が、乳汁方向への輸送方向性に関与していると考えられた。(2)乳腺細胞の機能分化の指標であるβ-casein mRNAの発現を(1)と同じトータルRNAを用いてRT-PCR法により検討した結果、その発現が明らかとなり、double resistant HMECは授乳期HMECsに類似した機能を有することが示唆された。これらの結果から、double resistant HMECでのトランスポーターの発現やTEAの輸送は、授乳期HMECでの輸送機能を反映していると思われ、本実験系の有用性は非常に高いと考えられる。我々は、すでにヒト乳腺上皮細胞(HMEC)をtrypsin処理することによって、授乳期機能を有し、能動輸送系を発現した単層膜の形成に成功したことを報告した。今回、(1)モデル薬物としてcimetidine、atenolol、およびverapamilを用いて、この培養細胞系の乳汁移行性評価系としての有用性について検討し、また(2)HMECの代わりに乳腺上皮細胞株を用いた実験系の構築を試みたので、以下に要約を示す。(1)輸送担体の関与を検討するためにpH勾配非存在下(apical側(A)およびbasal側(B);pH7.4)での実験を行なった。Cimetidineのみで輸送方向性が観察され、HMECを介した乳汁移行への輸送担体の関与が示唆された。

一方、生理的条件下での薬物の分布を検討するためのpH勾配存在下(A ; pH7.2、B ; pH7.4)での実験では、atenololおよびcimetidineのA方向への輸送が、またverapamilではB方向への輸送が、それぞれその逆方向よりも大きく、前者は乳汁中へ分布しやすく、また後者は分布しにくいと考えられた。これらの結果は、in vivoデータから推察される結果と一致しており、培養細胞系は能動輸送の関与および定性的に乳汁-血液間の分布を評価できると考えられた。(2)HMECの代用となるヒト乳腺上皮細胞株を探索するため、3種の正常ヒト乳腺上皮細胞株(MCF12A、MCF12FおよびHMT-3522 S1)を用いて検討を行った。MCF12Fは、HMECと同様に機能分化し、能動輸送機能を有する細胞であった。また、その細胞株は、主要なタイトジャンクション構成タンパクであるoccludinおよびZO-1 mRNAを発現していた。これらの結果は、MCF12Fがより強固な細胞間接着を形成する可能性を示し、HMECの代わりになる細胞株であると示唆された。
シャドウによる４次元多様体のエキゾチック微分構造に関する研究

本研究の目的はシャドウを主軸に置いた4次元多様体のエキゾチック微分構造の解明である.平成29年度は主に以下の3点の研究を行った.(i)Shadow-complexityに着目したコルクの分布について研究を行った.これまでに知られていたshadow-complexityの小さいコルクに対し,本年度はshadow-complexityがいくらでも大きくなるようなコルクの存在性が示せた.既存のコルクの境界連結和によってもshadow-complexityが増大するようなコルクを得ることはできるが,今回構成したコルクはそうした境界和既約性に関して非自明なものとなっていることも示せている.(ii)Costantinoによる問題「閉または境界付き4次元多様体のエキゾチック対の(special)shadow-complexityの最小値はいくつか?」に基づいて研究を行った.今回の主な成果として,境界付き4次元多様体のエキゾチック対のshadow-complexityの最小値は0であることを示した.なお,以上の内容は2本の論文にまとめられ,それぞれ専門雑誌に投稿中である.また,これらとは別にshadow-complexityが小さいコルクや4次元多様体に関して調査した2本の論文は,一方がOsama Jornal of Mathematicsから掲載決定され,もう一方はProceedings of the American Mathematical Societyから出版された.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
古文書を表現するためのマルチメディアデータモデルの研究

昨年度までの成果であるマルチメディアデータモデルの構想に従って、本年度は源氏物語を題材に手書き文字列検索システムを開発した。当館所蔵の源氏物語の一部のイメージデータとテキストデータ(本人翻字)ならびに行単位の対応情報を作成した。テキストを使って文字列検索した結果を両者の対応情報を利用してイメージ上で見るプロトタイプを開発した。現在、対応情報は行単位のみではあるが、古文書一般に適応し得るデータモデルであると考えている。このマルチメディアデータモデルの考え方ならびにプロトタイプについては情報処理学会その他で論文発表を行い、特に古文書を計算機で扱う際のヒューマンインタフェースとして評価を受けた。テキスト処理については、国文学らしい検索機能について検討を行ない、汎用的な処理ライブラリの開発を行った。具体的には堀河百首を対象に、ヨミを含めた異表記の検索、係受け関係の検索、和歌配列の規則性に基づいた和歌の編集、等。ここで開発した検索機能は上記手書き文字列検索システムに組み込んで行く予定である。また、他の和歌集に適応して行き、処理プログラムの汎用性を評価する計画である。開発したプロトタイプシステムを成す各ツールとテキスト処理プログラムをフリーソフトウェアとして国文学者に配布する準備を行っている。
ホモトピー論的観点から見た大域的特異点論

多様体間の可微分写像やその特異点についての研究は,WhitneyやThomに始まりその後大きな発展を遂げた.特に局所的性質が多く研究され,現在では多くの理論・道具が確立されている.しかし,多様体の本質的構造に関わる大域的性質(写像全体としての性質)の研究は,重要であるにもかかわらずあまりなされてこなかった.そこで本研究では,大域的特異点論の種々の重要な未解決問題を,ホモトピー論的観点から,より大きな枠組みの中で解決してゆくことを目的とした.具体的には以下の項目について研究を進めてゆき,後に述べるような結果を得た.(ア)高次の障害類(イ)特異ファイバーの分類空間(ウ)多様体の可微分構造と写像の特異点の関係(ア)については,球面をファイバーとして持つ可微分写像についての研究を佐伯と岩瀬が行い,そうした写像を許容する多様体が満たすべきホモトピー論的性質をいくつか得た.こうした性質は,ある種の可微分写像を許容するための高次の障害類と結びついていることが明らかにされた.また佐伯と佐久間は折り目写像の存在について研究し,ある種のPostnikov不変量が高次障害類として現れることを発見した.(イ)については,曲面上の関数に関する特異ファイバーの普遍複体を考察することにより,特異ファイバーの理論から曲面束の特性類が構成できることを佐伯が示した.さらに特異ファイバーの分類空間の構成に佐伯と大本が成功した.(ウ)については可微分写像の特異点と可微分構造の関係についてのこれまでの結果を佐伯と佐久間が整理するとともに,定値折り目特異点の消去が,ある場合には可微分構造とは無関係に可能であることを佐伯が示した.多様体間の可微分写像やその特異点についての研究は,WhitneyやThomに始まりその後大きな発展を遂げた.特に局所的性質が多く研究され,現在では多くの理論・道具が確立されている.しかし,多様体の本質的構造に関わる大域的性質(写像全体としての性質)の研究は,重要であるにもかかわらずあまりなされてこなかった.そこで本研究では,大域的特異点論の種々の重要な未解決問題を,ホモトピー論的観点から,より大きな枠組みの中で解決してゆくことを目的とした.具体的には以下の項目について研究を進めてゆき,後に述べるような結果を得た.(ア)高次の障害類(イ)特異ファイバーの分類空間(ウ)多様体の可微分構造と写像の特異点の関係(ア)については,球面をファイバーとして持つ可微分写像についての研究を佐伯と岩瀬が行い,そうした写像を許容する多様体が満たすべきホモトピー論的性質をいくつか得た.こうした性質は,ある種の可微分写像を許容するための高次の障害類と結びついていることが明らかにされた.また佐伯と佐久間は折り目写像の存在について研究し,ある種のPostnikov不変量が高次障害類として現れることを発見した.(イ)については,曲面上の関数に関する特異ファイバーの普遍複体を考察することにより,特異ファイバーの理論から曲面束の特性類が構成できることを佐伯が示した.さらに特異ファイバーの分類空間の構成に佐伯と大本が成功した.(ウ)については可微分写像の特異点と可微分構造の関係についてのこれまでの結果を佐伯と佐久間が整理するとともに,定値折り目特異点の消去が,ある場合には可微分構造とは無関係に可能であることを佐伯が示した.本研究課題の目的は,大域的特異点論の種々の重要な未解決問題を,ホモトピー論的観点から,より大きな枠組みの中で解決してゆくことである.そのため,今年度は以下の3つのことを重点的に研究する計画であった.(ア)ホモトピーによる特異点消去のための高次の障害類の定式化と,その具体的計算.(イ)特異ファイバーの普遍空間の構成と特異写像のボルディズム群の決定.(ウ)多様体の可微分構造と写像の特異点の関係.上記(ア)については,佐伯と岩瀬が研究を行い,写像に現れる特異点が,多様体の大域的なホモトピー不変量によって制約を受け,特に球面的錘長がモース関数の臨界値の個数と大きく関係する事実を発見した.これを関数のみならず,一般の写像の場合に定式化するのは今後の課題である.上記(イ)については,佐伯が特異ファイバーの研究を行い,余次元が-1の場合に,向き付け可能な特異ファイバーを分類することに成功した.さらにこれを用いて,4次元多様体の符号数定理も発見した.今後はこうした分類結果を踏まえて,普遍空間を実際に構成してゆくこととなる.上記(ウ)については,佐伯と佐久間が共同してこれまでの結果を整理するにとどまった.来年度以降はこうした結果を踏まえて,多様体の可微分構造に関わる不変量の,特異点論的構築の研究を進めてゆきたい.さらに佐伯は,正則ファイバーとして球面のみを持つ写像や関数を許容する多様体の大域的性質に関する新しい結果を多数得た.また大本はトム多項式の理論をさらに精密化して,群作用がある場合にも意味のあるものを構成した.また高山は円周上の点の配置空間と曲面の写像類群の研究を行い,その特異点論との関係についても研究した.多様体間の可微分写像やその特異点についての研究は,WhitneyやThomに始まりその後大きな発展を遂げた.特に局所的性質が多く研究され,現在では多くの理論・道具が確立されている.

しかし,多様体の本質的構造に関わる大域的性質(写像全体としての性質)の研究は,重要であるにもかかわらずあまりなされてこなかった.そこで本研究では,大域的特異点論の種々の重要な未解決問題を,ホモトピー論的観点から,より大きな枠組みの中で解決してゆくことを目的とした.本年度は,以下の項目について研究を進めてゆき,後に述べるような結果を得た.(ア)高次の障害類(イ)特異ファイバーの普遍空間(ウ)多様体の可微分構造と写像の特異点の関係(ア)については,球面をファイバーとして持つ可微分写像についての研究を佐伯と岩瀬が行い,そうした写像を許容する多様体が満たすべきホモトピー論的性質をいくつか得た.こうした性質は,ある種の可微分写像を許容するための高次の障害類と結びついていることが明らかにされた.(イ)については,曲面上の関数に関する特異ファイバーの普遍複体を考察することにより,特異ファイバーの理論から曲面束の特性類が構成できることを佐伯が示した.さらにこうした理論と普遍空間のコホモロジー群との関係についていくつかの結果を佐伯と大本が得た.曲面の写像類群との関係については今後佐伯と高山がさらに研究を行ってゆく計画である.(ウ)については可微分写像の特異点と可微分構造の関係についてのこれまでの結果を佐伯と佐久間が整理するとともに,定値折り目特異点の消去が,ある場合には可微分構造とは無関係に可能であることを佐伯が示した.今年度は,大域的特異点論の重要な問題のうち,特異点消去のための高次の障害類の定式化,特異ファイバーの普遍空間の構成,そして可微分写像の特異点と多様体の可微分構造の関係等について調べてゆく予定であった.まず高次の障害類については,佐伯と佐久間が折り目特異点のみを持つ写像が存在するための障害類について詳しく調べた.この問題は多様体の安定接空間の分類写像の持ち上げ問題と関連することから,ホモトピー論的観点から研究を進め,Postnikov分解に現れる高次の障害類が,特異点消去のための高次障害類と考えられることを発見した.このことから,一般の特異点についてもその消去のための高次の障害類がPostnikov不変量として解釈できる可能性が示唆され,今後の研究の発展が期待される.次に,特異ファイバーの分類空間については佐伯と大本が研究を進め,K同値に基づく分類を基準に取れば,既存の多重特異点の分類空間と類似の構成により,そうした分類空間が実際に構成できることがわかった.しかもそのホモトピー論的構造もかなり単純であることが明らかにされ,いくつかの具体的な状況で対応するコホモロジー類を特定することにも成功した.残念ながら可微分写像の特異点と多様体の可微分構造の関係についての新たな知見は得られなかったが,特異ファイバーの分類空間が構成できたことで,分類写像のより精密な情報を調べることにより多様体の可微分構造に関する情報が得られる可能性が出てきた.さらにこうした特異ファイバーの理論を応用して,普遍複体のコホモロジー群から得られる同境不変量を用いて,平面への可微分写像芽の位相不変量の構成に成功した.このことも今年度の大きな成果の一つである.
エンドトキシンバイオセンサーの開発に関する研究

Toll-like receptor(TLR)/MD-2分子がエンドトキシンを認識した際に2量体を形成する性質を利用してエンドトキシンの検出を行うバイオセンサーの開発を試みた。TLR4のN末またはC末にluciferaseのN末領域(Nluc)もしくはC末領域(Cluc)を結合させた蛋白を一過性に発現させたが、2量体化によるNlucとClucの近接で生じるluciferase活性の再興は観察できなかった。恒常的発現系での検討が必要と思われる。本研究は、ヒトのマクロファージ細胞等でエンドトキシンの認識にかかわる受容体複合体Toll-like receptor(TLR)/MD-2分子が活性型エンドトキシンを認識した際に2量体を形成する性質を利用してエンドトキシンの検出を行うエンドトキシンバイオセンサーを開発するものである。本年度の目的はキメラ遺伝子の共発現プラスミドの作成、CD14/MD-2共発現プラスミドの作成、および、発現レベルの調節とルシフェレース活性の測定である。TLRとルシフェレースのN末側(Nluc)およびTLRとルシフェレースのC末側(Cluc)を結合させたキメラ遺伝子を作成し、これを共発現ベクターに組み込み両遺伝子を共発現するプラスミドを構築し、両蛋白が発現することを確認した。また、CD14/MD-2共発現プラスミドも作成し、両蛋白が発現することを確認した。さらに、発現効率を上げるためにTLRの細胞内領域を欠失するものとルシフェレースのキメラ遺伝子も作成し、良好な発現を確認した。リコンビナントのTLR/ルシフェレースキメラ蛋白の作成を目的にTLRの細胞外領域とルシフェレースを結合させたキメラ遺伝子も作成し、発現を確認した。TLR/Nluc-TLR/Cluc共発現プラスミドとCD14/MD-2共発現プラスミドは異なる薬剤抵抗性遺伝子が組み込まれており、両薬剤で選別することにより両プラスミドを保持した細胞を比較的容易に得られる。現在、それぞれの共発現プラスミドを一過性の発現させた細胞を用いてルシフェレース活性を測定している。本測定系は既存の測定系が適用できない血液製剤中のエンドトキシン管理や、臨床分野におけるエンドトキシン血症等の診断等に利用可能なだけでなく、高度な特異性を持ち、生理的に意味のある、迅速・高感度な本検出法は基礎研究を含む広範囲にわたってのエンドトキシン研究に大きく寄与するものである。本年度の目的はエンドトキシンバイオセンサー細胞の確立である。前年度にTLRとルシフェレースのN末側(Nluc)およびTLRとルシフェレースのC末側(Cluc)を結合させたキメラ遺伝子を共発現するプラスミド、および、CD14/MD-2共発現プラスミドを作成し、これらの遺伝子を安定的に発現する細胞を選別中である。また、これとは別に、TLR4の細胞内領域を除いた遺伝子(TLR4dC)とMD-2さらにNlucもしくはClucの3種の遺伝子のキメラ遺伝子(MD-2/TLR4dC/NlucおよびMD-2/TLR4dC/Cluc)を共発現するプラスミドを作成し、これらの遺伝子を安定的に発現する細胞を選別中である。後者の細胞では組み込むプラスミドが1種であり、安定発現細胞を得るのが容易であると思われる。また、この細胞にはCD14を発現させていないものの、可溶性CD14を用いることでエンドトキシンの応答性が確保可能である。本年度の目的は確立したエンドトキシンセンサー細胞の評価である。前年度にTLR4の細胞内領域を除いた遺伝子(TLR4dC)とMD-2さらにluciferaseのN末領域(Nluc)もしくはluciferaseのC末領域(Cluc)の2種の遺伝子のキメラ遺伝子(MD-2/TLR4dC/N/ucおよびMD-2/TLR4dC/C/uc)を共発現するプラスミドを作成し、これらの遺伝子を安定的に発現する細胞を確立した。これらをLBP、sCD14存在下、エンドトキシンで刺激しても残念ながらluciferase活性の増大は観察できなかった。

TLR4に結合したNlucおよびClucの動きが制限されているため両者が近接できない可能性を考え、TLR4とNlucおよびClucの間にフレキシブルなスペーサーを挿入したキメラプラスミドも作成したが、一過性発現の系でluciferase活性の増大は観察できなかった。さらに、細胞外領域でNlucおよびClucの近接が観察できる可能性を考え、TLR4のN末にNlucまたはClucを結合させたキメラプラスミドを作成したが、これも一過性発現の系でluciferase活性の増大は観察できなかった。本研究ではエンドトキシン検出系の確立には至らなかったが、本測定系は既存の測定系が適用できない血液製剤中のエンドトキシン管理や、臨床分野におけるエンドトキシン血症等の診断等に利用可能なだけでなく、高度な特異性を持ち、生理的に意味のある検出法であるため、さらなる検討が必要である。
新奇な電子状態や構造をもつ革新的な有機分子の創出

(1)開殻性一重項分子1ー1.テトラシクロペンタテトラフェニレンの酸化還元種の同定:メシチル誘導体のラジカルカチオンならびにジカチオンの単結晶構造解析に成功した。ジカチオンの結晶では、中性種、ラジカルカチオン、ジカチオンが共結晶を形成し、反芳香族性に基づく特異な現象を見出した。またジアニオンおよびテトラアニオンのMCDスペクトルの測定と芳香族性の検証を行った。結晶構造と三次元芳香族性係に関して理論化学的検討を行った。1ー2.キラルなインダセノジフルオレンの合成と物性の解明:合成した鍵中間体の立体配置が所望とは逆であることを確定した。海外の研究者により類似化合物が報告されたためこの課題は打ち切った。1ー3.[12]サーキュレンの合成:[12]サーキュレン前駆体となるナフタレノファン誘導体の大量合成を行い、溶液中での立体配座解析と単結晶構造解析を行った。最終段階の環化反応を試みた。(2)二次元ポリマー2ー1.固液界面における自己集合単分子膜の利用:グラファイトと有機溶媒の界面において、アルキル置換デヒドロベンゾ[12]アヌレン(DBA)の単分子膜のイミン結合形成反応により、規則的なネットワーク構造ができることをSTMにより確認した。また、自己集合単分子膜をテンプレートに用い、電気化学的に発生させたラジカル種によるグラファイト表面の周期的化学修飾に成功した。テンププレートとして、長鎖アルカンを用いると直線的な一次元修飾が、DBAを用いると二次元的な修飾が達成できた。この手法をグラフェンの修飾に用いることで、二次元ポリマーを合成した。2ー2.気液界面における自己集合単分子膜の利用:末端にケイ皮酸エステル部位もつモノマーのLangmuir膜への光照射により単分子膜厚のポリマーを合成した。しかし、各種分光法による二次元ポリマーの周期構造を完全に証明するには至らなかった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(1)開殻性一重項分子1ー1.テトラシクロペンタテトラフェニレン(TCPTP)の金属還元種の精製と同定:すでに合成に成功したTCPTPをリチウムやカリウムで還元し、ジアニオンおよびテトラアニオンを生成し、それらの分光学的同定を行った。とくに還元種において内外の環状共役が顕著になった特異な共役電子系の生成に着目し、データの分析と量子化学計算に基づく考察を行った。また共同研究を通じて結晶構造解析も検討している。(2)二次元ポリマー2ー1.固液界面における自己集合単分子膜の利用:グラファイトと有機溶媒の界面においてアルキル置換デヒドロベンゾ[12]アヌレン(DBA)が形成する多孔性単分子膜において、アルキル鎖中に組み込んだ反応性の不飽和カルボニル基間の炭素ー炭素結合形成により二次元ポリマーの合成を行うための分子を設計し、それを目的どおり合成した。さらに単分子膜形成の最適化と種々の反応条件の検討を行ったが、現時点では架橋反応にふさわしい二次元構造は得られていない。2ー2.気液界面における自己集合単分子膜の利用:反応性部位をもつモノマーユニットが空気と水の界面で形成するLangmuir膜を用いて二次元ポリマーの合成を行ことを目的とし、末端ビニル基をもつ6回対称型モノマーを合成した。さらにLangmuir膜の形成を確認し、橋掛け反応を試みたところポリマーがえられたが、その構造の均一性を証明するには至っていない。末端にケイ皮酸エステル部位を導入し、より安定なLangmuir膜を形成すると期待されるモノマーを合成するための反応設計を行った。(1)開殻性一重項分子1ー1.テトラシクロペンタテトラフェニレンのカリウムによる還元種の精製と同定に成功した。中性種についても、結晶構造解析において高対称性をもつ分子の存在を示す予備的知見を得た。これらの結果は、当初の計画を上回っている。1ー2.キラルなインデセノジフルオレン(IDF)の合成と物性の解明合成はまだ完結していないが、目的物の一方の部品となる化合物の合成は終わっている。(2)二次元ポリマー2ー1.固液界面における自己集合単分子膜の利用:グラファイトと有機溶媒の界面においてアルキル置換デヒドロベンゾ[12]アヌレン(DBA)が形成する多孔性単分子膜を用いて、炭素ー炭素結合形成を試みているが、現時点では架橋に適した二次元構造が形成されていない。したがって、このテーマについてはやや遅れていると判断している。2ー2.気液界面における自己集合単分子膜の利用:反応性部位をもつ6回対称型モノマーユニットの合成を達成し、それが空気と水の界面でLangmuir膜を形成すること、さらにLangmuir膜における橋掛け反応の進行を観測した。しかしポリマーの構造の周期性は証明されていない。したがって、おおむね順調に進展していると判断されるが、今後は、末端にケイ皮酸エステル部位を導入し、より安定なLangmuir膜を形成すると期待されるモノマーを合成し、それを用いた二次元ポリマー合成を行う。(1)開殻性一重項分子1ー1.テトラシクロペンタテトラフェニレン(TCPTP)の金属還元種の生成と同定:TCPTPのメシチル誘導体の還元で生成するジアニオンおよびテトラアニオンの分光学的調査から、アヌレン内アヌレン構造の形成を検証した。海外との共同研究によりジアニオンのアルカリ金属塩の結晶構造解析を行った。