hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハイパーテキスト画面における効果的な情報提示方法と操作性に関する研究

今期は、計画した4つの実験研究の第1段階を実施した。実験ではハイパーテキストにおける構造支援方法とナビゲーションの可能性の間の相互関係について検討を進めた。すなわち、44名の被験者について、眼球運動、記憶機能、オリエンテーションにおける問題、ナビゲーション操作に関するデータを収集し評価を行った。その結果から、ハイパーテキストにおける構造支援とナビゲーションの可能性、これら2つの要素はユーザーのパフォーマンスに影響があることが分かった。また、テキスト構造を使用するよりグラフィックナビゲーション支援を使用する方が、被験者の認知的負担は大きかった。ナビゲーション操作は受動的構造支援より能動的構造支援を用いる方がより効率がよかった。そして、これらのデータから、被験者が提示された情報をどの程度利用するかにということに対して被験者の空間(認知)機能が影響するとの結論を得た。すなわち、空間(認知)機能が低い被験者は、それが高い被験者よりも、ハイパーテキスト構造に関する情報をより強く必要とする傾向が認められた。さらに、これらのデータから、被験者がハイパーテキストにおける情報を探索する間は表示された構造支援の情報密度がユーザーの認知的負担に影響することも示唆された。表示された情報の密度が高い場合より低い場合の方が、個々の注視点における注視時間、各視対象内の視線の停留時間、および総注視時間が長くなると推測される。それゆえ、さらにフォローアップ研究を計画することとした。これに関してはすでに準備が進んでいる。ここでは特定の情報に確実に到達するために必要な情報密度がどの程度であるかを検討する。この実験研究では4つの異なった情報構造を比較する。すなわち、実験では被験者に対して27の都市の名前と国の名前をできるだけ早く見つけ出す作業を課すことになる。
変分モンテカルロ法によるｆ電子系の価数揺らぎと有効質量の研究

f電子系の価数揺らぎや磁気秩序状態、およびそれらが有効質量などの電子状態に与える影響を調べた。まず、伝導電子とf電子間のクーロン相互作用Ucfを取り入れた拡張周期アンダーソンモデルを調べた。その結果、Ucfが大きい場合にはf準位を変化させたときに、価数は単調に変化するが、有効質量は非単調に変化することがわかった。また、通常の周期アンダーソンモデルについて、磁場中や磁気秩序状態での電子状態を調べた。その結果、磁気秩序相内でフェルミ面のトポロジーの変化する相転移(リフシッツ転移)が起こることがわかった。重い電子系を記述する典型的な模型である周期アンダーソンモデルについて、磁場や磁性状態によって、電子状態がどのように変化するかを調べた。手法としては、重い電子状態の記述に適しているグッツヴィラー近似法を、有限磁化の状態を取り扱えるように拡張した。また、簡単のためにf電子間のクーロン相互作用は無限大に取った。その結果、磁化が大きくなるに従って、常磁性状態の大きいフェルミ面の状態から、片方のスピンバンドのみフェルミ面を持つハーフメタルの状態、そして磁化の大きな場合には小さいフェルミ面の状態に変化することがわかった。このフェルミ面の変化は、常磁性状態では下部混成バンドのみが電子に占められているのに対して、磁化が大きくなると上部混成バンドも電子に占められるようになるためである。これらの状態間ではフェルミ面のトポロジーが異なっており、その転移はリフシッツ転移と呼ばれている。転移点近傍の振る舞いを詳しく調べた結果、今回の磁性の変化をともなうリフシッツ転移は、パラメーターによって一次転移にも連続転移にもなりうることがわかった。また、転移点近傍で有効質量が増大することも示した。f準位を変化させたときの磁化や有効質量の変化は、強磁性体UGe2の圧力変化に類似したものが得られた。また磁場による磁化過程は、フェルミ面の変化が示唆されているYbRh2Si2の磁化過程に類似している。これらの物質と本理論模型の対応は今後の検討課題である。本研究では、重い電子系を記述する典型的な模型の一つである周期アンダーソンモデルについて、グッツヴィラー型の変分波動関数を用いて基底状態、特に磁性状態が磁場や圧力によってどのように変化するかを調べている。本年度前半までは、変分波動関数での物理量の期待値を計算する際に、グッツヴィラー近似と呼ばれる近似手法を用いて、強磁性状態を調べた。その結果、磁場や圧力によって磁化の大きさが変化するが、それに伴いフェルミ面のトポロジーも強磁性相内で変化することがわかった。常磁性状態や磁化の小さい強磁性状態では大きいフェルミ面の状態になっているが、磁化の値が大きくなると片方のスピンバンドのみがフェルミ面をもつハーフメタル状態になり、磁化がさらに大きくなると小さいフェルミ面の状態が現れる。このフェルミ面のトポロジーが変化する相転移はリフシッツ転移と呼ばれるが、本研究で見いだした磁性の変化を伴うリフシッツ転移では、パラメーターによって相転移の次数が一次にも二次にもなることがわかった。また、この転移点近傍で有効質量が増大することも示した。本年度後半からは、グッツヴィラー近似を用いずに物理量の期待値をモンテカルロ法で計算する、変分モンテカルロ法の計算プログラムを開発している。変分波動関数を仮定する以外の近似を導入しないために、より信頼性の高い結果を得ることができる。次年度ではこの手法を用いて反強磁性状態を含めた磁性状態を調べる計画である。伝導電子とf電子間のクーロン相互作用Ucfを取り入れた拡張周期アンダーソンモデルについて、Ucfがf軌道の価数や有効質量に与える効果を調べた。手法としては、重い電子状態の記述に適しているグッツヴィラー近似法を、軌道間の相互作用を取り扱えるように拡張し、このモデルに適用した。その結果、中間的な価数の領域で有効質量がUcfの効果によって増大することがわかった。これは、Ucfによるエネルギーの増加を避けるために、伝導電子とf電子が異なるサイトを占めようとして、動きにくくなるためである。この効果によってUcfが大きい場合にはf準位を変化させたときに、価数は単調に変化するが、有効質量は非単調に変化することがわかった。これは、これまでの理論では説明することが困難であったCeCu2Si2の圧力下での価数と有効質量の変化を、定性的に説明する。CeCu2Si2では、圧力下で価数は単調に減少するが、有効質量は非単調に変化することが知られていた。本研究結果は、価数が単調に減少する場合でも、Ucfが大きければ有効質量は非単調に変化することを示している。

そして、これはUcfがCeCu2Si2で比較的大きくなっていることを示唆しており、この物質に対して提案されている、価数揺らぎによる超伝導の実現の可能性を議論する上でも重要である。また、この研究結果は有効質量の増大にf電子間の相互作用だけでなく、伝導電子とf電子間の相互作用Ucfも効く場合があり、定性的に異なる影響をもたらし得ることを示しており、重い電子状態の新しい形成機構としての意義もある。本研究では、f電子系を記述する典型的な模型である周期アンダーソンモデルの価数揺らぎや磁性状態、およびそれらが有効質量などの電子状態に与える影響を調べた。まず、伝導電子とf電子間のクーロン相互作用Ucfを取り入れた拡張周期アンダーソンモデルについて、Ucfがf軌道の価数や有効質量に与える効果を調べた。その結果、中間的な価数の領域で有効質量がUcfの効果によって増大することがわかった。これは、Ucfによるエネルギーの増加を避けるために、伝導電子とf電子が異なるサイトを占めようとして、動きにくくなるためである。この効果によってUcfが大きい場合にはf準位を変化させたときに、価数は単調に変化するが、有効質量は非単調に変化することがわかった。これは、CeCu2Si2の圧力下での価数と有効質量の変化を定性的に説明する。また、Ucfを入れない通常の周期アンダーソンモデルについて、磁場中や磁性状態での電子状態についてグッツヴィラー近似法と変分モンテカルロ法を用いて調べた。特に変分モンテカルロ法を用いた計算では、反強磁性状態と強磁性状態を同一の理論的枠組みで取り扱った。その結果、電子数がハーフフィルドに近い場合には反強磁性状態、ハーフフィルドから離れた場合には強磁性状態が実現することを示した。そして、どちらの磁性相の中でもフェルミ面のトポロジーの変化する相転移(リフシッツ転移)が起こることがわかった。これはUGe2などのいくつかの重い電子系で見出されている、磁性相内や磁場中での物理量の異常を説明する可能性がある。物性理論グッツヴィラー近似法を、有限磁化・有限磁場の場合に拡張することに成功した。そして、磁性状態によってフェルミ面のトポロジーが変化することを示した。グッツヴィラー近似法を用いて周期アンダーソンモデルを調べ、強磁性相内でフェルミ面のトポロジーが変わる相転移があることを見いだした。より近似の少ない手法として、変分モンテカルロ法による数値計算プログラムを開発中である。グッツヴィラー近似法を、価数揺らぎが大きくなりうるモデルに対して適用できるように拡張することに成功した。そして、この手法によって有効質量の特異な振る舞いを明らかにした。グッツヴィラー近似法を、さらに拡張して、外部パラメータによってf軌道の価数や有効質量にどのような影響を与えるかを調べる。特に次年度では、これまで簡単化のために無限大にしていたf電子間のクーロン相互作用を有限の場合に拡張する。現在開発している変分モンテカルロ法による数値計算プログラムを用いて、より精度の高い計算をおこなう。特に次年度では重い電子状態が磁場によってどのように壊されていくか、そのときに磁化や価数がどのように変化するかを調べる。本年度は解析的な計算に進展があったので、数値計算は次年度以降に行うことにした。
原子間ポテンシャルを用いた全散乱解析による機能性酸化物の欠陥構造の可視化

固体酸化物形燃料電池の電解質としての利用が期待されている酸化物イオン伝導性を示す結晶に注目し、原子配列と導電特性の相関関係を明らかにするため、以下の実験を行った。水熱法により得られたLa9.33Si6O26系材料について、SiサイトへのAl置換が原子配列に及ぼす影響を明らかにするため、X線・中性子全散乱測定を実施し、得られた構造因子と2体分布関数をモンテカルロ法により解析した(逆モンテカルロモデリング)。このとき、Si-OとAl-O間の原子間ポテンシャルを第一原理計算により決定し、構造解析に適用した。その結果、従来の結晶構造解析では明確な知見が得られなかったSiとAl周辺の局所構造の差異を明らかにすることに成功した。また、得られた原子配列に存在する空間を詳細に解析することにより、Al周辺では酸化物イオンが伝導しやすいことが示唆された。さらに、得られた原子配列を用いて第一原理計算により電子構造を検討した結果、Si-OとAl-Oの結合性の相違がAl置換による酸化物イオン伝導性に向上に寄与していることが示唆された。また、第一原理分子動力学計算により酸化物イオンの伝導経路の可視化にも成功した。本研究により確立した原子間ポテンシャルを用いた全散乱データの解析手法の有効性を他の物質でも実証するため、これまでに優れた酸化物イオン伝導性が報告されているLa1.5Sr0.5Ga3O7+δとNa0.5Bi0.45TiO3-δについても同様の解析を行った。その結果、結晶構造としては同じ席を占有する原子を区別することに成功し、格子欠陥の分布やその周辺の局所構造と酸化物イオン伝導性の関係を明確にできた。固体酸化物形燃料電池の電解質としての利用が期待されている酸化物イオン伝導性を示す結晶について、原子間ポテンシャルを用いた構造解析により原子配列を明らかにし、導電特性との相関関係を明らかにするため、以下の実験を行った。水熱法により得られた前駆体を熱処理することによりLa9.33+xSi6-yMyO26±δの(M=Al, Mg)の合成を試みた。このとき合成条件を検討することにより、アパタイト型構造の単一相となる組成範囲を明らかにした。また、本研究で提案する解析手法の有効性を様々な物質で実証するため、上記の物質と同様に酸化物イオン伝導性を示すLa1.5Sr0.5Ga3O7+δとNa0.5Bi0.45TiO3-δにも着目し、固相法により合成した。導電特性を評価した結果、いずれの試料も酸化物イオン伝導性を示すことが示唆され、La9.33Si6O26系材料についてはSiを他元素で部分置換することにより導電率が向上することを確認した。さらに、中性子および放射光X線回折測定を行い、Bragg反射を用いた結晶構造解析により、結晶構造中における各原子(イオン)の平均位置を決定した。上記の試料の原子配列に関する詳細な知見を得るため、La9.33Si6O26とLa1.5Sr0.5Ga3O7+δ、Na0.5Bi0.45TiO3-δについて中性子・放射光X線全散乱測定を行い、2体分布関数(動径分布関数)を導出した。これらのデータをモンテカルロ法で解析(逆モンテカルロ法)することにより、伝導種となる酸化物イオンの分布を検討した。このとき、一部の試料については第一原理計算により原子間にはたらく力(原子間ポテンシャル)を求め、得られたポテンシャルを逆モンテカルロ法に適用することにより、解析精度の向上を試みた。その結果、いずれの試料についても酸化物イオンの伝導経路がカチオンの分布に依存することがわかった。当初計画において、平成29年度は試料合成、導電特性の評価、Bragg反射を用いた結晶構造解析、第一原理計算による原子間ポテンシャルの構築を予定しており、La9.33Si6O26をはじめとする代表的な試料について目標を達成できた。また、当初計画では平成30年度に2体分布関数を用いた逆モンテカルロ法による原子配列解析を実施する予定であったが、順調に計画を遂行できたため、一部の試料については平成29年度に実施し、酸化物イオン伝導機構とカチオンの分布の関係について新たな知見を得ることに成功した。

本研究により確立した原子間ポテンシャルを用いた全散乱データの解析手法の有効性を他の物質でも実証するため、これまでに優れた酸化物イオン伝導性が報告されているLa1.5Sr0.5Ga3O7+δとNa0.5Bi0.45TiO3-δについても同様の解析を行った。その結果、結晶構造としては同じ席を占有する原子を区別することに成功し、格子欠陥の分布やその周辺の局所構造と酸化物イオン伝導性の関係を明確にできた。当初計画のとおり、本研究の中核となる欠陥構造解析(原子配列解析)と電子構造解析に重点をおいた研究を実施する。具体的には、La9.33Si6O26を母体とする部分置換体の合成を平成30年度も引き続き行い、導電特性の評価と中性子・放射光X線を用いた全散乱測定を実施する。得られたデータを構造因子S(Q)に規格化し、還元二体分布関数G(r)への変換を行う。なお、一部の試料については既に測定済みであり、解析に十分な精度のデータが得られることを確認している。これらの関数とBragg反射を併用した解析により結晶中における欠陥(伝導イオン)の分布を検討する。なお、解析手法としては逆モンテカルロ法を用いる。さらに、得られた原子配列に存在する空間の分布を詳細に検討する。これらの解析により、部分置換が原子配列に及ぼす影響を系統的に評価し、導電特性との相関関係の解明を試みる。さらに、電子構造に関する知見を得るため、得られた原子配列をもとに第一原理計算を行い、状態密度、電子密度分布から見積もられる各イオンの実効的な価数、最大局在ワニエ関数による化学結合の評価を行う。これにより、電子構造の観点から構造と導電特性の関係を明らかにする。以上の解析によって得られた知見に基づき、新規材料の設計と合成・評価を試みる。全散乱測定用の試料合成の一部を次年度(測定の直前)に実施するため。
フランスにおける失業対策と社会的包摂の取り組みーレジー・ド・カルチエに着目してー

レジー・ド・カルチエ(Regie de quartier: RQ)とは、地域の最も困難を抱える生活困窮者の生活・就労支援を行いつつ、地域の生活環境の改善を行っている。そのRQ中でも、リヨン8区において活動を展開しているRQユレカ(Regie de quartier Eurequa)に着目し、2018年10月に再び聞き取り調査を行った。他の中間的就労を担う社会的企業との比較を通して、地域の生活困窮者の中間的就労を担うRQの支援や業務の内容にどのような特色があるのかを明らかにすることが本年度の目的である。RQユレカは、1992年からその活動を始めている。中間的就労に関しては、2つの事業所(EI EUREQUAとACI ZIGZAG)を設けており、業務内容はそれぞれ建設業・清掃業、縫製などの軽作業が中心となっている。とりわけACI ZIGZAGにおいては、就労前準備活動が何よりも重要視されている。加えて、RQユレカの業務提供先は、主に地域の公共施設でありることが今回の調査によって明らかになった。一方で、RQユレカの活動の比較として、リヨン市郊外の4つの事業所から構成される社会的企業ユニ・ヴェール・アンプロワ(Uni vers emploi; UVE)に関しても同様に聞き取り調査を行い、活動内容を分析した。UVEは毎年1000-1200人の比較的労働市場に近い生活困窮者の中間的就労を引き受けている社会的企業であり、その業務内容は派遣型の福祉サービスや清掃事業、建設業が中心となっている。面談時においては、各事業所での支援内容を図式化することでわかりやすく伝え、被支援員に納得してもらった上で契約を結ぶことや、初回の契約を4ヶ月(初回の契約は通常半年であることが多い)にすることで、就労困難者の支援からの離脱を防ぎ、支援の効率化を図っていることが特徴であると言える。研究計画執筆時の2018年度の研究計画は、当初は「移民の包摂とRQ全国連携委員会」についてであった。このテーマを選定した理由は、RQの多くが移民の多い優先地区に設置されていることから、現在のRQにおいて移民の社会的包摂が意識されていることは明白な事実であるが、そもそもどの時点でRQの政策に「移民」が明白に焦点化されたのかが、現在まで不透明なままであったためである。しかしながら、このようなテーマに入る前に、もう一度2016年9月に調査を行ったRQ2団体について再調査を行い、もう一度RQの論点について整理した。また、RQ以外のIAE組織の仕組みを用いた就労困難者の社会的・職業的参入支援を行う社会的企業、Uni vers emploiについても同様に調査を行い、RQとの比較を通して、新たな論点を発見することができた。「移民の包摂とRQ全国連携委員会」というテーマからの研究計画の変更はあったものの、研究計画執筆当初の3年目の研究計画である、リヨン市のRSA受給者参入支援運用実態についての調査を並行して行い、IAE組織の被支援員への支援現場への流れや、参入支援をスムーズにするためのケースワーカーの配置体制など、様々な新たな知見が明らかになった。端的に言えば、当初からの研究計画の変更はあったものの、研究の進捗具合は概ね順調であると言える。今後の研究計画は以下の通りである。1、2018年度には、リヨンのRQ「EUREQUA」やブロンの「RQ Reussir a l'insertion a bron」、社会的企業「Uni Vers emploi」に対する聞き取り調査と並行して、リヨン市内の社会的・職業的参入に関わる組織(家族手当金庫、雇用局、リヨン市福祉事務所)に対する聞き取り調査を行ってきた。詳細については、現在文字起こしの作業が終わった段階であるので、今後学会発表や研究論文等で成果を公表していく所存であるが、こうしたデータを活用しつつ、さらにリヨン都市圏の他の参入支援に関わる機関にも調査を行うことで、「リヨン都市圏の参入支援の運用実態」というタイトルで発表する予定である。2、RQの業務先は、被支援員たちの、あるいはRQ当該地区住民たちの住・雇用・教育に密接に関わる場所が多いが、そうしたRQの業務を可能とするような地域的なネットワークを明らかにすることが、RQの活動を調査する上で重要である。また、今回得られたRQについての論点の更なる論証のためには、リヨン都市圏のRQのみならず、フランスの各都市ごとのRQの活動内容の比較などが必要であろう。3、次に、移民の包摂とRQ全国連携委員会についてである。RQの多くが移民の多い優先地区に設置されていることから、現在のRQにおいて移民の社会的包摂が意識されていることは明白な事実であるが、そもそもどの時点でRQの政策に「移民」が明白に焦点化されたのかが、現在まで不透明なままである。これは、RQ全国連携委員会の議事録や職員へのインタビューを通して明らかにする必要がある。

中間的就労に関しては、2つの事業所(EI EUREQUAとACI ZIGZAG)を設けており、業務内容はそれぞれ建設業・清掃業、縫製などの軽作業が中心となっている。とりわけACI ZIGZAGにおいては、就労前準備活動が何よりも重要視されている。加えて、RQユレカの業務提供先は、主に地域の公共施設でありることが今回の調査によって明らかになった。一方で、RQユレカの活動の比較として、リヨン市郊外の4つの事業所から構成される社会的企業ユニ・ヴェール・アンプロワ(Uni vers emploi; UVE)に関しても同様に聞き取り調査を行い、活動内容を分析した。UVEは毎年1000-1200人の比較的労働市場に近い生活困窮者の中間的就労を引き受けている社会的企業であり、その業務内容は派遣型の福祉サービスや清掃事業、建設業が中心となっている。面談時においては、各事業所での支援内容を図式化することでわかりやすく伝え、被支援員に納得してもらった上で契約を結ぶことや、初回の契約を4ヶ月(初回の契約は通常半年であることが多い)にすることで、就労困難者の支援からの離脱を防ぎ、支援の効率化を図っていることが特徴であると言える。研究計画執筆時の2018年度の研究計画は、当初は「移民の包摂とRQ全国連携委員会」についてであった。このテーマを選定した理由は、RQの多くが移民の多い優先地区に設置されていることから、現在のRQにおいて移民の社会的包摂が意識されていることは明白な事実であるが、そもそもどの時点でRQの政策に「移民」が明白に焦点化されたのかが、現在まで不透明なままであったためである。しかしながら、このようなテーマに入る前に、もう一度2016年9月に調査を行ったRQ2団体について再調査を行い、もう一度RQの論点について整理した。また、RQ以外のIAE組織の仕組みを用いた就労困難者の社会的・職業的参入支援を行う社会的企業、Uni vers emploiについても同様に調査を行い、RQとの比較を通して、新たな論点を発見することができた。「移民の包摂とRQ全国連携委員会」というテーマからの研究計画の変更はあったものの、研究計画執筆当初の3年目の研究計画である、リヨン市のRSA受給者参入支援運用実態についての調査を並行して行い、IAE組織の被支援員への支援現場への流れや、参入支援をスムーズにするためのケースワーカーの配置体制など、様々な新たな知見が明らかになった。端的に言えば、当初からの研究計画の変更はあったものの、研究の進捗具合は概ね順調であると言える。今後の研究計画は以下の通りである。1、2018年度には、リヨンのRQ「EUREQUA」やブロンの「RQ Reussir a l'insertion a bron」、社会的企業「Uni Vers emploi」に対する聞き取り調査と並行して、リヨン市内の社会的・職業的参入に関わる組織(家族手当金庫、雇用局、リヨン市福祉事務所)に対する聞き取り調査を行ってきた。詳細については、現在文字起こしの作業が終わった段階であるので、今後学会発表や研究論文等で成果を公表していく所存であるが、こうしたデータを活用しつつ、さらにリヨン都市圏の他の参入支援に関わる機関にも調査を行うことで、「リヨン都市圏の参入支援の運用実態」というタイトルで発表する予定である。
金属ナノクラスター触媒による酸化的アミド合成の開発と新規ナノマテリアルの創成

金と鉄族からなる二元金属ナノ粒子を高分子担体に担持した触媒を開発し,これらが分子上酸素を用いたアルコールとアミンからの酸化的アミド合成に有効に機能することを見いだした.一方,金とパラジウムの合金ナノ粒子触媒を用いることで同一の原料からイミンが選択的に得られることがわかった.また,5-10 nmの中程度のサイズの金ナノ粒子を用いることで,アルデヒドとアミンからの選択的なアミド合成が可能となることも明らかにした.さらに,金ーパラジウム合金ナノ粒子とLewis酸の協調触媒系により一級アミドとアルコールからhydrogen autotransfer機構により二級アミンが得られることも見いだした.本年度はまず,高分子カルセランド型Au, Au-Co, -Fe, -Niナノ粒子を用いるアルコールとアミンからの酸化的アミド化反応の基質一般性の拡大について検討を行った.その結果,チエニル基,アルキニル基,カルボキシル基を有する基質,様々な環状二級アミンを用いた場合にも高い収率で目的のアミドが得られた.また,上記の二元金属ナノ粒子触媒の電子顕微鏡による詳細な観測を行ったところ,いずれの場合も金と鉄族元素が別々のクラスターを同一担体中に形成しており,そのような触媒構造がアミド選択性に重要であることを見いだした.一方,アルデヒドとアミンからの分子状酸素を酸化剤とする酸化的アミド合成の検討を行った.その結果,Auナノ粒子触媒を用いアルデヒドを定速添加することでアミドが良好な選択性で得られた.さらなる検討の結果,5-10 nmのやや大きいサイズの粒子を用いることで非常に高い選択性でアミドが得られた.これは金属ナノ粒子の粒子サイズにより反応の選択性が制御される興味深い反応系である.さらに,一級アミドとアルコールのhydrogen autotransfer機構による二級アミド合成の検討を行なった.本反応は,出発物質と生成物の酸化還元状態が一致し,酸化剤や還元剤の添加が必要でないことから,グリーンケミストリーの概念に適合した反応系である.一方,アミドの低い求核性から,アミドを用いるhydrogen autotransferは困難で今まで実現が難しく,数例の報告があるのみであった.高分子カルセランド型Au-Pd合金ナノ粒子触媒を用いたところ,良好な収率で二級アミドが合成できた.さらに反応効率の向上をめざし,種々添加剤を検討したところLewis酸としてBa(OTf)2を用いることで定量的に目的の二級アミドが合成できた.本触媒系は金属ナノ粒子とLewis酸の共同効果による興味深い反応系である.金と鉄族からなる二元金属ナノ粒子を高分子担体に担持した触媒を開発し,これらが分子上酸素を用いたアルコールとアミンからの酸化的アミド合成に有効に機能することを見いだした.一方,金とパラジウムの合金ナノ粒子触媒を用いることで同一の原料からイミンが選択的に得られることがわかった.また,5-10 nmの中程度のサイズの金ナノ粒子を用いることで,アルデヒドとアミンからの選択的なアミド合成が可能となることも明らかにした.さらに,金ーパラジウム合金ナノ粒子とLewis酸の協調触媒系により一級アミドとアルコールからhydrogen autotransfer機構により二級アミンが得られることも見いだした.前年度までに金ナノクラスターとコバルトを高分子カルセランド法(PI法)にて同一担体に固定化した触媒,PI/CB-Au/Co触媒がアルコールとアミンからの酸素酸化反応による直接的アミド合成において有効に機能することを見出した.本触媒の構造解析を走査透過型電子顕微鏡を用いて行ったところ,金とコバルトが別々の粒子を形成し,それらが担体中の微小空間に閉じ込められていることがわかった.次に,種々のアミノアルコールを基質として用いる際,希釈条件で反応を行うことで選択的にラクタムを得ることができた.一方,濃縮条件で反応を行うとポリアミドが得られることもわかった.さらに効率的な反応系を構築すべく詳細な反応機構の検討を行った.まず,反応の経時変化を観測したところ,アルデヒドが定常状態中間体として反応系中0.2 M程度に抑えられていることがわかった.アルデヒドを出発原料とする場合は,高いアミド選択性を得るために,アルデヒドの定速添加と金ナノクラスター触媒とコバルト金属粉末を物理混合する系が最も効果的であることがわかった.定速添加を行わないとイミンが主生成物として得られた.種々の対照実験の結果を併せて考えることで,コバルトには二つの役割があると考えられる.一つはアルデヒドの生成速度を抑制すること,もう一つは溶液中に遊離したヘミアミナールを分解しイミン形成を抑制することであると考えられる.一方,一級アルコールとアミンから酸化的にイミンを選択的に合成する検討を行った.その結果,金とパラジウムからなる合金ナノクラスター触媒を用い,THF-トリフルオロエタノール混合溶媒中で反応を行うことで高い選択性をもってイミンを得ることができた.このように,金属の組み合わせや,ナノクラスターの担体中での配置を制御することで,アルコールとアミンからアミドとイミンを作り分けることができた.当初の研究計画通り,幅広い基質一般性を持ったアルコールとアミンからの酸化的直接アミド合成法を開発することができた.反応機構解析,触媒構造の解析の結果,触媒中のコバルトの役割の解明の手がかりをつかむことができた.走査透過型電子顕微鏡による観測からは,高分子担体中金ナノクラスターとコバルトが別々の粒子を形成することが明らかとなった.これらの結果をふまえてアルデヒドとアミンを出発原料とする効率的な酸化的アミド合成法を開発することができた.特に,二級アミンを基質として用いる場合は,アルコールを原料とするより,アルデヒドを原料とする方が高い収率,より広い基質一般性で目的とするアミドを得ることができた.

また,当初の計画通り,アミノアルコールを基質として用いた場合基質の濃度をコントロールすることでラクタムとポリアミドを作り分けることに成功した.一方,反応条件によってはアルコールとアミンから酸化的にイミンが形成することから,ナノクラスターを形成する金属の組み合わせや反応条件の最適化を行うことで,選択的な酸化的イミン合成反応を達成することができた.これは,金属ナノクラスターを形成する金属の組み合わせやそのナノクラスターの高分子担体中での配置によって生成物の選択性を制御できる興味深い例である.高分子カルセランド型金ーコバルトナノクラスター触媒を用いるアルコールもしくはアルデヒドとアミンからの酸化的アミド合成反応におけるさらなる反応機構の解明を行う.特に,コバルトについては,現在仮説を立てている二つの役割,すなわちアルコールのアルデヒドへの酸化速度の調整,溶液中に遊離したヘミアミナールを分解することによるイミン形成の抑制,これらを裏付けるための検討を行う.また,本アミド合成反応のフローシステムへの適用を行いより効率的な反応系の構築を目指す.ところで,一級アルコールをヒドロキシルアミン存在下,金ナノクラスター触媒を用いて酸素酸化することでオキシムもしくは一級アミドが合成できることを見出している.どちらも有機合成化学上,有用な化合物群であることから,本反応の最適化を行い,それぞれについて選択的に合成できる反応条件を見出す.また,オキシムから一級アミドへの異性化反応が金ナノクラスター触媒によって行われていることが予想され,新たな金ナノクラスターを用いる触媒反応の開発と言う観点からも興味深い.ポリアミド合成については現状では分子量15000程度のポリマーが得られているが反応条件や触媒構造を最適化することでさらに高分子量のポリアミドの合成を目指す.さらに,合成したポリアミドに金ナノクラスターを担持させることによる種々の高機能材料への応用を行う.該当なし
EF-ハンド蛋白質ALG-2のカルシウムストレス応答因子としての生理機能解明

一過性の細胞内Ca2+濃度上昇は様々な細胞応答を引き起こすが、Ca2+の恒常性維持破綻は細胞死をもたらす。(1) Ca2+動員で活性化される高感度NFATレポーター測定系を開発し、アセチルコリン受容体刺激で有効に作用することをすでに実証していたが、一過性受容体電位型(TRP)チャネルに対する有効性を検討した。TRPチャネルをヒト胚性腎細胞HEK293に一過性に発現させ、確立した測定システムにより解析した。(2)リソソームに局在しリピドーシスIV型の原因遺伝子であるMCOLN1 (TRPML1)のアゴニストML-SA1の添加によりNFAT活性の上昇が観察され、FK506によって抑制された。また、報告されているCa2+結合蛋白質ALG-2との相互作用欠失TRPML1変異体を用いたところNFAT活性の上昇が観察された。(3)カプサイシンの受容体TRPV1の発現によりリガンド無添加でNFAT活性の上昇が観察された。しかし、予想外にカプサイシン添加により濃度依存的に抑制された。カプサイシンは、制御領域がリン酸化されない恒常的活性化NFATに対しても阻害した。一方、cAMP応答配列(CRE)レポーター測定系に対しては抑制効果がなく、NFAT-REに特異的であった。(4)ALG-2相互作用因子であるSARAFがNEDD4ファミリーによってユビキチン化されること、ユビキチン化にはPPxYモチーフが重要であること、ALG-2がユビキチン化を阻害することを明らかにした。(5)DAPK1による細胞死調節を解析した結果、ALG-2結合能をもつ微小管結合タンパク質MAP1Bの関与が示唆された。(6)抗がん剤doxorubicinによって誘導されるCDIP1はALG-2が介在してTSG101と相互作用し、ALG-2がCa2+依存性のアダプターとして機能することが分かった。国内外の学会で報告可能な成果があった。新しいレポーター測定系および高感度定量的ALG-2相互作用測定方法を専門書で発表した。ALG-2がSARAFユビキチン化を阻害することは明らかになったが、ユビキチン化によって顕著な半減期の短縮は観察されず、生理的意義が不明である。ALG-2のSOCEに対する生理的意義を明らかにするため、生細胞観察とカルシウムイメージング法によりCa2+動態解析をするため、還流装置の採用準備をしている。細胞内のCa2+濃度は細胞外と比して12万倍も低濃度に維持されており、一過性のCa2+濃度上昇は様々な細胞応答を引き起こす。このため、Ca2+は、真核生物においてセカンドメッセンジャーとして作用し、細胞機能調節に重要な役割を果たしているが、Ca2+の恒常性維持の破綻は細胞死をもたらす。転写因子NFATは通常高リン酸化状態で細胞質に存在するが、Ca2+依存性脱リン酸化酵素calcineurinによって脱リン酸化され、核に移行して標的遺伝子の転写活性化を行うため、細胞のCa2+応答指標としてよく用いられる。しかし、従来のNFATレポーター測定系はIL2遺伝子プロモーターに存在するNFAT応答配列(IL2/NFAT-RE)が用いられているが、別の転写因子AP1との複合体形成を必要とするため、Ca2+動員とともにPKC活性化剤ホルボールエステルによるAP1の活性化も必要であり、使用薬剤の効果の解釈が複雑であった。我々は、IL8遺伝子プロモーターに存在するNFAT応答配列(IL8/NFAT-RE)が2量体NFAT依存性で他の転写因子を必要しないことを利用し、Ca2+動員のみで活性化される高感度NFATレポーター測定系を開発した。この測定系を用いて、アセチルコリン受容体のアゴニストcarbachol(CCh)の単独投与により、濃度依存的、また、時間依存的にレポーター遺伝子の発現を誘導することを示した。また、Ca2+結合タンパク質ALG-2の遺伝子発現を抑制した細胞の方が親株よりもCCh添加効果が大きかった。一方、ALG-2の新規相互作用因子としてMISLL、MAP1Bを同定した。これらの因子は小胞体からゴルジ体への初期分泌経路において作用していることが判明した。細胞死誘導因子CDIP1がALG-2と結合すること、また、ALG-2の介在によりESCRT-Iとも結合することも明らかになった。Ca2+濃度の間接的モニター系としてレポーター遺伝子測定系の開発ができ、学術専門雑誌に掲載することができた。また、新規ALG-2相互作用因子についても論文を作成し、学術専門雑誌で発表した。

(3)カプサイシンの受容体TRPV1の発現によりリガンド無添加でNFAT活性の上昇が観察された。しかし、予想外にカプサイシン添加により濃度依存的に抑制された。カプサイシンは、制御領域がリン酸化されない恒常的活性化NFATに対しても阻害した。一方、cAMP応答配列(CRE)レポーター測定系に対しては抑制効果がなく、NFAT-REに特異的であった。(4)ALG-2相互作用因子であるSARAFがNEDD4ファミリーによってユビキチン化されること、ユビキチン化にはPPxYモチーフが重要であること、ALG-2がユビキチン化を阻害することを明らかにした。(5)DAPK1による細胞死調節を解析した結果、ALG-2結合能をもつ微小管結合タンパク質MAP1Bの関与が示唆された。(6)抗がん剤doxorubicinによって誘導されるCDIP1はALG-2が介在してTSG101と相互作用し、ALG-2がCa2+依存性のアダプターとして機能することが分かった。国内外の学会で報告可能な成果があった。新しいレポーター測定系および高感度定量的ALG-2相互作用測定方法を専門書で発表した。Ca2+濃度の間接的モニター系としてレポーター遺伝子測定系を用いて薬剤等の効果を検討する。また、ALG-2相互作用因子MAP1BやCDIP1のさらなる機能解析を行う。さらにALG-2の新規相互作用タンパク質SARAFはストア作動性カルシウム流入(SOCE)の制御因子であり、ALG-2がSARAFとCa2+依存的に結合することの生理的意義を明らかにする。ALG-2がSARAFユビキチン化を阻害することは明らかになったが、ユビキチン化によって顕著な半減期の短縮は観察されず、生理的意義が不明である。ALG-2のSOCEに対する生理的意義を明らかにするため、生細胞観察とカルシウムイメージング法によりCa2+動態解析をするため、還流装置の採用準備をしている。
クロロフィルa+cをもつ生物群におけるセルロース合成酵素複合体の多様性の探索

クロロフィルa+cをもつ生物群の多様性と系統関係を明らかにするため,褐藻,黄緑藻,渦鞭毛藻のそれぞれにおけるセルロースミクロフィブリルの形態およびセルロース合成酵素複合体の構造をフリーズフラクチャー法によって明らかにした.褐藻(ミツデクロガシラ)と黄緑藻(フウセンモの一種)はともに特徴的な偏平なリボン状のセルロースミクロフィブリルを合成する.しかし,褐藻はサブユニットが一列直線状に配列する酵素複合体をもつのに対して,黄緑藻の酵素複合体では一定数のサブユニットの列が斜め階段状に複数配列することが明らかとなった.一方,黄緑藻の細胞壁には,今までに褐藻に特有と考えられてきたアルギン酸が存在することを免疫電子顕微鏡法によって初めて明らかにし,黄緑藻と褐藻が他のa+c植物よりも近縁な共通の祖先をもつことを示した.これらの結果は,黄緑藻と褐藻の酵素複合体の構造は両者が派生した時にどちらか一方,または双方の系統群で獲得されたことを示唆する.また,渦鞭毛藻類の鎧板にセルロースが含まれることを電子回折法によって初めて明らかにし,a+c植物だけでなく他の植物でも見られない繊細なセルロースミクロフィブリルの束が合成されることを示した.さらに,渦鞭毛藻(Scrippsiella hexapraecingula)において,新しい構造をもつ酵素複合体を初めて発見した.そのTCは2つのサブユニットが2列直線状に配列し,ランダムな方向にセルロースミクロフィブリルを合成することが明らかとなった.クロロフィルa+cをもつ生物群の多様性と系統関係を明らかにするため,褐藻,黄緑藻,渦鞭毛藻のそれぞれにおけるセルロースミクロフィブリルの形態およびセルロース合成酵素複合体の構造をフリーズフラクチャー法によって明らかにした.褐藻(ミツデクロガシラ)と黄緑藻(フウセンモの一種)はともに特徴的な偏平なリボン状のセルロースミクロフィブリルを合成する.しかし,褐藻はサブユニットが一列直線状に配列する酵素複合体をもつのに対して,黄緑藻の酵素複合体では一定数のサブユニットの列が斜め階段状に複数配列することが明らかとなった.一方,黄緑藻の細胞壁には,今までに褐藻に特有と考えられてきたアルギン酸が存在することを免疫電子顕微鏡法によって初めて明らかにし,黄緑藻と褐藻が他のa+c植物よりも近縁な共通の祖先をもつことを示した.これらの結果は,黄緑藻と褐藻の酵素複合体の構造は両者が派生した時にどちらか一方,または双方の系統群で獲得されたことを示唆する.また,渦鞭毛藻類の鎧板にセルロースが含まれることを電子回折法によって初めて明らかにし,a+c植物だけでなく他の植物でも見られない繊細なセルロースミクロフィブリルの束が合成されることを示した.さらに,渦鞭毛藻(Scrippsiella hexapraecingula)において,新しい構造をもつ酵素複合体を初めて発見した.そのTCは2つのサブユニットが2列直線状に配列し,ランダムな方向にセルロースミクロフィブリルを合成することが明らかとなった.3種ともに,免疫電顕によって,セルロースミクロフィブリルの存在を確かめた.特に渦鞭毛藻では遊走細胞のthecal platesとシストのペリクル細胞壁の両方にセルロースが存在した.申請した設備備品微分干渉顕微鏡を用いてセルロース合成期を調べた結果,thecal platesは遊走細胞放出後1-2時間以内,ペリクル細胞壁は遊走細胞がシストになった直後に形成されることがわかった.金属圧着による急速凍結固定細胞の割断膜の観察の結果,thecal platesを合成するアンフィエスマ小胞はシストの時期に既に分布範囲が決められている網状構造をとる膜系の発達によること,ペリクル細胞壁を合成する膜は遊走細胞のアンフィエスマ内膜の融合によって生じること等の新しい知見を得た(論文作成中)渦鞭毛藻とShizocladiaにおいては,セルロース合成期に対応して割断された膜上に特徴的な蛋白粒子の集合体が観察された.現在,これらの集合体の詳細な構造を明らかにし,来年度さらに黄緑藻も加えてクロロフィルa+c植物のセルロース合成酵素複合体(TC)の探索を継続する.褐藻Sphacelariaは一列直線状のサブユニットからなるTCをもち,セルロース分子がTCの先端から後端の方向へ側方結合によって結晶化して,リボン状のミクロフィブリルが合成されることが示唆された.黄緑藻Botrydiumはサブユニットが斜め階段状に配列するTCを持つことが初めて明らかになった.それに対して同じ黄緑藻に属するTribonemaのTCはPF面に深く埋没しサブユニット配列を特定できなかったが,Botrydiumと異なるTCを持つと推察された.一方,免疫電顕法によって,褐藻と同様に上記2種を含む黄緑藻と黄金色藻の新種Shizocladiaの細胞壁にアルギン酸が存在することを初めて明らかにした.この事は,褐藻と黄緑藻が共通の起源から派生したことを示唆する.しかし,褐藻のTC(一列直線状)と黄緑藻のTC(斜め階段状)の構造は異なる.来年度,褐藻と黄緑藻のTC構造の起源を明らかにするため特に新種ShizocladiaのTCを探索する.渦鞭毛藻Scrippsiellaでは,thecal plateにセルロースミクロフィブリルが存在することを電子回折法によって初めて直接証明した.規在,このセルロースミクロフィブリルが合成される特定のstageでTCの探索を継続している.

クロロフィルa+cをもつ生物群の多様性と系統関係を明らかにするため,褐藻,黄緑藻,渦鞭毛藻のそれぞれにおけるセルロースミクロフィブリル(CMF)の形態およびセルロース合成酵素複合体(TC)の構造をフリーズフラクチャー法によって明らかにした.褐藻(ミツデクロガシラ)と黄緑藻(フウセンモの一種)はともに特徴的な偏平なリボン状のCMFを合成する.しかし,褐藻はサブユニットが一列直線状に配列するTCをもつのに対して,黄緑藻のTCでは一定数のサブユニットの列が斜め階段状に複数配列することが明らかとなった.一方,黄緑藻の細胞壁には,今までに褐藻に特有と考えられてきたアルギン酸が存在することを免疫電子顕微鏡法によって初めて明らかにし,黄緑藻と褐藻が他のa+c植物よりも近縁な共通の祖先をもつことを示した.これらの結果は,黄緑藻と褐藻のTC構造は両者が派生した時にどちらか一方,または双方の系統群で獲得されたことを示唆する.また,渦鞭毛藻類の鎧板にセルロースが含まれることを電子回折法によって初めて明らかにし,a+c植物だけでなく他の植物でも見られない繊細なCMFの束が合成されることを示した.さらに,渦鞭毛藻(Scrippsiella hexapraecingula)において,新しい構造をもつTCを初めて発見した.そのTCは2つのサブユニットが2列直線状に配列し,ランダムな方向にCMFを合成することが明らかとなった.
微生物の材料プロセス機能を利用したマイクロ加工(バイオマシニング)の開発

微生物の材料プロセス機能を利用した新しいタイプの材料加工法(バイオプロセシング)を開発するためのシ-ズ的研究として、海洋微生物の金属材料に対する作用について一般的調査を行い、これに基づいて微生物除去加工(バイオマシニング、MBM)および微生物材料生成(バイオデポジション、MBD)の可能性について検討した。この結果、以下のような知見および成果を得た。1。銅板に対する海洋微生物腐食の検討とバイオマシニングへの応用(1)銅板の微生物腐食試験を行い、EPMA分析およびX線回析により試験片表面層および腐食生成物を調べ、構成物質を特定するとともに、微生物の効果およびその機構を明らかにした。(2)微生物腐食挙動の構築を利用して銅板表面に凹パターンを刻印するMBMの原理を考察し、その妥当性を立証できた。(3)MBMに最適な温度および加工速度の向上策を明らかにした。(4)微生物処理を施した銅基板上に金属結晶体を着床・成長させるMBDの原理を考案し、基板に銅の結晶体を作成することに成功した。2。軟鋼板に対する海洋微生物腐食の検討とバイオマシニングへの応用(1)MBMにより軟鋼板表面に凹パターンを刻印することに成功した。(2)MBMに対する影響因子(温度、光照射、加工穴寸法など)を調べ、加工速度の向上策を考案した。3。モリブデン板の腐食に対して強い指向性を持つ微生物として海洋プランクトン(Achnanthes属の珪藻)を発見した。1。2。3。微生物の材料プロセス機能を利用した新しいタイプの材料加工法(バイオプロセシング)を開発するためのシーズ的研究として、海洋微生物の金属材料に対する作用について一般的調査を行い、これに基づいて微生物除去加工(バイオマシニング、MBM)および微生物材料生成(バイオデポジション、MBD)の可能性について検討した。1。海洋微生物腐食の基礎研究(1)無酸素銅板の微生物腐食試験を行い、EPMA分析およびX線回折により試験片表面層および腐食生成物を調べ、構成物質を特定するとともに、微生物の効果およびその機構を明らかにした。(2)バイオマシニングに最適な腐食温度を明らかにした。2。バイオマシニングの検討(1)人工的に加工対象領域を嫌気性環境とし、嫌気性細菌の活動により金属表面に凹パターンを刻印する手法を考案し、その妥当性について検討した結果、無酸素銅板表面に各種パターンを刻印することができた。(2)自然の条件では、再現性および加工速度に問題があるため、本法の改善策についてさらに検討した。この結果、青さび接種法およびリーチング法が有効であることを見出した。3。バイオデポジションの検討微生物処理を施した基板上に金属結晶体を着床・成長させる手法を考案し、その有効性について検討した。この結果、微生物が本法に有効に作用することを確かめるとともに、微生物処理基板に銅の結晶体を着床・成長させることに成功した。1。銅板に対する海洋微生物腐食の検討とバイオマシニングへの応用(1)銅板の微生物腐食試験を行い、EPMA分析およびX線回折により試験片表面層および腐食生成物を調べ、構成物質を特定するとともに、微生物の効果およびその機構を明らかにした。(2)微生物腐食挙動の機構を利用して銅板表面に凹パターンを刻印するMBMの原理を考案し、その妥当性を立証できた。2。軟銅板に対する海洋微生物腐食の検討とバイオマシニングへの応用(1)MBMにより軟銅板表面に凹パターンを刻印することに成功した。

(2)MBMに対する影響因子(温度、光照射、加工穴寸法など)を調べ、加工速度の向上策を考案した。3。モリブデン板の腐食に対して強い指向性を持つ微生物(Achnanthes属の珪藻)を発見した。
脊髄損傷に対する間葉系幹細胞移植におけるジアシルグリセロールの神経再生への関与

脊髄損傷モデルラットに対して、骨髄間葉系幹細胞を静脈内に移植すると、著明な治療効果が認められることが、画像診断学的、組織学的、および行動学的に確認された。また、治療メカニズムには、BDNFを介した神経保護作用が強く関与しており、また、神経再生作用も一部関与していることが判明した。さらに、これらの細胞治療による効果は、脊髄損傷発症後の超急性期に治療した場合のみならず、1か月以上経過した慢性期に治療を行っても効果が認められたことより、"Therapeutic time window"は比較的広いことが判明した。本研究は、脊髄損傷に対する細胞療法における神経再生のメカニズムの解明を目的とするものである。神経再生において、その再生の先端部はGrowth cone(成長円錐)と呼ばれ、neuronal path findingに重要な役割を果たしているが、その際、成長円錐が適切なターゲットに神経突起を伸長させる為には、"filopodia"と"lamellipodia"が重要である。Diacylglycerol kinase (DGK)はDiacylglycerol (DG)をリン酸化してphosphatidic acid (PA)を生成する酵素であり、DGとPAは細胞内のsecond messengerとして幅広い機能を有する。DGKγは細胞骨格系と結合し、Cdc42のpositive effectorとして、また同時にRaclのnegative regulatorとして機能し、これらのバランスを調節することによりfilopodiaやlamellipodiaの形成を制御している。多くの細胞において、細胞刺激の初期に活性型Cdc42により糸状仮足が形成され、その後葉状仮足が形成されるという時間的な関係が認められる。Cdc42がPAKを介してRaclを活性化する活性化経路と、Cdc42がDGKγを介してRaclを制御する不活性化経路の両者のバランスがfilopodiaを維持するか、あるいは速やかにlamellipodiaの形成へ移行するかを調節している。本研究では、DGKγが、細胞治療における脊髄神経再生においてに関与している可能性を検証することを主目的としている。本年度は、脊髄損傷モデルとして、NYUインパクターを用い、胸髄(Th10レベル)に直接損傷を加えるモデルを確立した。また、間葉系骨髄幹細胞を静脈内に投与し、効果の判定を検討した。神経再生において、その再生の先端部はGrowth cone(成長円錐)と呼ばれ、neuronal path findingに重要な役割を果たしているが、その際、成長円錐が適切なターゲットに神経突起を伸長させる為には、“filopodia"と“lamellipodia"が重要である。Diacylglycerolkinase(DGK)はDiacylglycerol(DG)をリン酸化してphosphatidic acid(PA)を生成する酵素であり、DGとPAは細胞内のsecond messengerとして幅広い機能を有する。Cdc42がPAKを介してRac1を活性化する活性化経路と、Cdc42がDGKγを介してRac1を制御する不活性化経路の両者のバランスがfilopodiaを維持するか、あるいは速やかlamellipodiaの形成へ移行するかを調節している。昨年度は、脊髄損傷モデルとして、NYUインパクターを用い、胸髄(Th10レベル)に直接損傷を加えるモデルを確立し、本年度は、損傷局所におけるDiacylglycerol kinaseの発現解析と、骨髄幹細胞移植によるDiacylglycerol kinaseの発現変化を解析した。さらに、動物実験用高次場NMR(7-T)を用いて、脊髄損傷および細胞治療後における脊髄を画像化することに成功した。以上のように、補助金は補助条件に従って、非常に有効に使用されている。脊髄損傷モデルとして、NYUインパクターを用い、胸髄(Th10レベル)に直接損傷を加えるモデルを確立し、間葉系骨髄幹細胞を静脈内に投与すると、著名な治療効果が得られることを発見した。損傷脊髄を、動物実験用高磁場MRIを用いた画像診断学的解析と、組織学的に解析した結果、細胞移植により損傷範囲の減少と、その後に起こる空洞形成が抑制されるとことが判明した。また、行動学的解析でも治療群で運動機能の回復が顕著に認められたことより、間葉系骨髄幹細胞の静脈内投与療法は極めて有望な治療方法であると考察される。さらに、局所のBDNF濃度が細胞移植により著名に上昇することが判明したことより、治療メカニズムにBDNFを介する神経保護作用が関与していることが判明した。これらの細胞治療による効果は、脊髄損傷発症後の超急性期に治療した場合のみならず、1か月以上経過した慢性期に治療を行っても効果が認められたことより、"Therapeutic time window"は比較的広いことが分かった。

また、移植細胞は脊髄損傷部の局所において神経細胞やグリア細胞へと分化するばかりでなく、生き残った軸策のsproutingも促進することが判明した。これらのことから、治療メカニズムに再生作用が関与していることが判明した。そこで、治療メカニズムにDiacylglycerol kinaseが関与しているかどうか検証したが、発現量が極めて少ないため有意差は認められなかった。以上のように、補助金は研究計画に沿って補助条件に従って、非常に有効に使用されている。