hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
典型元素キノレート錯体類とπ電子系の相互作用を活かした発光性共役系高分子の創成

ベンゾキノリル配位子を有する中性五配位ケイ素錯体の合成を行い、その光吸収・発光挙動について検討した。まず、剛直な骨格を有するベンゾ[h]キノリル配位子を用いて五配位ケイ素含有ジベンゾシレピンの合成を行った。単結晶X線構造解析により、ジベンゾシレピンのベンゼン環はメチル体においてアピカル位とエクアトリアル位を一つずつ占めており、フッ素体においては二つのエクアトリアル位を占めているため、結晶中における錯体の構造が大きく異なっていることが確認された。また、光学測定からメチル体ではストークスシフトが小さく、フッ素体ではそのシフトが大きくなることを明らかにした。次に、五配位ケイ素含有ジベンゾシレピンのシレピン上置換基が光学特性に及ぼす影響について検討した。ケイ素に対してパラ位を置換した場合(パラ置換体)、電子供与性の置換基によりベンゾ[カ]キノリル配位子の電荷移動性の発光が長波長側へ移動した。ケイ素に対してメタ位を置換した場合(メタ置換体)、ジベンゾシレピンのビニレン基を介して共役が拡張し、配位子ではなくジアリールジベンゾシレピンの発光が得られた。さらに、五配位ケイ素含有ジベンゾシレピンを主鎖に有する共役系高分子を合成した。ジベンゾシレピンのパラ位でフルオレンと連結されたポリマーでは、励起された主鎖からベンゾ囲キノリル配位子へのエネルギー移動が起こり配位子からの発光が得られた。ベンゾシレピンのメタ位でフルオレンと連結されたポリマーでは、ケイ素上の置換基がフッ素の場合に、メチル置換体の高分子と比較して長波長側に吸収が見られた。本手法は高配位状態のケイ素上にキノリン型の配位子をはじめとする有機π共役系部位を集積し、錯体の構造を活かした相互作用により光学特性を調節した点において有用であると考えられる。1.アミノキノリン-ボラフルオレン錯体部位を主鎖に有する共役系高分子の合成ホウ素アミノキノレート化合物は、数多く研究されているアルミニウムキノレート錯体と比較して発光効率や安定性が良く、有機EL材料等への応用が期待されている。また、ホウ素アミノキノレートは強い発光を示すだけではなく、LUMOが低く電子アクセプターとして機能し電子移動を誘起する可能性を有する化合物である。電子移動は太陽電池で重要な電荷分離の初期過程に相当する。本研究ではアミノキノリン-ボラフルオレンの直交型錯体骨格により主鎖の共役が拡張したポリマーの合成を行い、その紫外吸収および発光特性について検討した。ドナー性側鎖を有する場合、励起された主鎖はホウ素アミノキノレート部位への電子移動経由と考えられる無輻射失活を起こした。一方、アクセプター性主鎖を有する場合は電子移動が抑制され、ホウ素アミノキノレート部位からの強い蛍光が得られた。このドナーアクセプター直交型共役系ポリマーは側鎖に応じて発光強度を大きく変化させられるだけではなく、電子移動を起こすことから、刺激応答性のセンサーや有機太陽電池等への応用が期待できる。2.ベンゾキノリル配位子を用いた五配位ケイ素錯体の合成通常のケイ素は四配位状態であるが、立体的に束縛された条件下等では五配位や六配位状態となることが知られている。しかしながら、中性で安定な五配位ケイ素錯体を得るための汎用性の高い手法はほとんどなく、それらの物性については未解明な部分が多い。本研究においてベンゾキノリル配位子は五配位ケイ素を発生させるための有用な配位子であり、ケイ素上に様々な置換基を導入できる汎用性を有していることを明らかにした。また、ケイ素上の置換基が錯体の構造と発光に大きな影響を及ぼすことを見出した。

本手法は高配位状態のケイ素上にキノリン型の配位子をはじめとする有機π共役系部位を集積し、錯体の構造を活かした相互作用により光学特性を調節した点において有用であると考えられる。特異な発光特性を有する有機ホウ素化合物と有機ケイ素化合物の合成に成功し、その成果を1件の学術誌での原著論文と4件の学会発表として報告することがてきたため。構造が明確な五配位ケイ素錯体の合成に成功し、五配位状態が配位子の発光特性に及ぼす影響については明らかになりつつある。今後は五配位ケイ素錯体に様々な置換基を導入し、構造・電子状態・発光特性の間の関係についてさらに理解を深める。さらにシラフルオレンなどの共役系有機ケイ素化合物中における四配位状態と五配位状態が光学特性に及ぼす影響について検討を行う。
iPS細胞誘導をモデルとした発がんにおける解糖系代謝活性化メカニズムの研究

がん細胞は解糖系エネルギー代謝を好んで利用する。また、解糖系の活性化は、iPS細胞などの多能性幹細胞でも顕著で、高い自己複製能を支える重要な基盤となっている。これまで、がん化およびiPS細胞誘導において、低酸素誘導因子(HIF)と呼ばれる転写因子が、解糖系の活性化を主導すると考えられてきた。しかし、がん化において、解糖系回路を活性化する、HIFに依らない分子機構については十分に検証されていない。本研究では、発がんと同様に酸化的リン酸化から解糖系へエネルギー代謝がスイッチするiPS細胞誘導をモデルとして、がん細胞が解糖系代謝を活性化するメカニズムを明らかにすることを目的とした。当初、研究計画としては、1. DoxによりiPS細胞誘導可能な既存のヒト不死化繊維芽細胞株(hiF-T細胞)に遺伝子改変を行い、HIF遺伝子のコンディショナルノックアウト細胞株を作製する。2.得られた細胞に、ゲノム編集技術によりゲノムワイドな変異を導入した細胞のプールを用いてiPS細胞誘導を行い、HIF遺伝子の欠損を補完できる変異群を同定する。という予定であった。しかしながら、hiF-T細胞を用いてクローン単離することが困難であり、コンディショナルノックアウト株を作製できなかった。そこで、レンチウイルスを用いた高効率なゲノム編集技術(lentiCRISPR)によりHIF遺伝子の単純なノックアウトを行い、その細胞を上記研究計画2に用いることを考えた。しかし、lentiCRISPRにより処理するとhiF-T細胞のiPS細胞へのリプログラミングが著しく阻害され、当該研究においてlentiCRISPRの使用は不適合であることが示唆された。将来においては、ヒト多能性幹細胞を用いてHIF遺伝子のコンディショナルノックアウト株を作製し、それを線維芽細胞へと分化させることで、上記のような問題をクリアする予定である。終末分化した体細胞が通常ミトコンドリアにおける酸化的リン酸化経路によってエネルギーを産生するのとは異なり、がん細胞の多くは解糖系を主要なエネルギー産生経路とする。古くから、この解糖系依存的な代謝が、がん細胞の旺盛な増殖力を支える基盤であると考えられてきた。しかし、発がんにおいて、どのようにして解糖系代謝を活性化するのか、そのメカニズムは明らかではない。理由として、その過程をin vitroで再現できる優れたモデルが存在しなかったことが考えられる。本研究では、発がんと同様に、酸化的リン酸化から解糖系へエネルギー代謝がスイッチするiPS細胞誘導をモデルとして、がん細胞が解糖系代謝を活性化するメカニズムを明らかにすることを目的としている。しかしながら、HIFを活性化する突然変異のないがん細胞株でも解糖系は亢進しており、通常の酸素濃度下ではHIFタンパク質は恒常的に分解されていることから、HIFだけではがん細胞における解糖系の亢進は説明できないと考えられる。そこで本研究では(1)HIF欠損ヒト繊維芽細胞を用いたiPS細胞誘導系において、HIFの欠損をバイパスしてリプログラミングすることのできる変異群を同定する。(2)そうした変異が解糖系およびその他の細胞内代謝に及ぼす影響をメタボローム解析などにより明らかにする。(3)in vitroおよびin vivo実験系で、(1)で同定した変異ががん化にどのような影響を持つのかを解明し、報告されている実際のがんで見られる変異との関連性を明らかにする。当該年度において、薬剤によってHIFの欠損を導入することのできるiPS細胞誘導系の確立に取り組んだ。当該年度には、まずMTA締結の元、米国Broad Instituteより、iPS細胞誘導性線維芽細胞株hiF-T細胞(Cacchiarelli et al., 2015, Cell)を分与いただいた。本細胞株は、Doxycyclineを添加すると、山中4因子(OCT4, SOX2, KLF4, MYC)を強制発現することが可能であり、それにより高効率に線維芽細胞をiPS細胞へとリプログラミングすることが可能である。実際、申請者ら研究室でもそれが再現された。また、本細胞株はテロメラーゼ(hTERT)を過剰発現することにより不死化されており、理論上無限の増殖能を持つとされている。本研究計画では、こうしたhiF-T細胞の利点を活かし、CRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子組み替え技術により、HIFの欠損をタモキシフェン依存的に導入することのできる新規の線維芽細胞株を樹立する予定であった。しかしながら、実際にそうした遺伝子改変を試みると、hiF-T細胞は低密度での培養条件では急速に細胞老化を起こして増殖能力を失ってしまい、安定的な遺伝子改変株をクローニングすることが不可能であった。低密度状態を回避するためにフィーダー細胞の存在下でのクローニングや、Doxycyclineを加えリプログラミング因子を発現させた状態でのクローニングなど様々なアプローチを検討したが、いずれも不首尾であった。

本研究では、発がんと同様に酸化的リン酸化から解糖系へエネルギー代謝がスイッチするiPS細胞誘導をモデルとして、がん細胞が解糖系代謝を活性化するメカニズムを明らかにすることを目的とした。当初、研究計画としては、1. DoxによりiPS細胞誘導可能な既存のヒト不死化繊維芽細胞株(hiF-T細胞)に遺伝子改変を行い、HIF遺伝子のコンディショナルノックアウト細胞株を作製する。2.得られた細胞に、ゲノム編集技術によりゲノムワイドな変異を導入した細胞のプールを用いてiPS細胞誘導を行い、HIF遺伝子の欠損を補完できる変異群を同定する。という予定であった。しかしながら、hiF-T細胞を用いてクローン単離することが困難であり、コンディショナルノックアウト株を作製できなかった。そこで、レンチウイルスを用いた高効率なゲノム編集技術(lentiCRISPR)によりHIF遺伝子の単純なノックアウトを行い、その細胞を上記研究計画2に用いることを考えた。しかし、lentiCRISPRにより処理するとhiF-T細胞のiPS細胞へのリプログラミングが著しく阻害され、当該研究においてlentiCRISPRの使用は不適合であることが示唆された。将来においては、ヒト多能性幹細胞を用いてHIF遺伝子のコンディショナルノックアウト株を作製し、それを線維芽細胞へと分化させることで、上記のような問題をクリアする予定である。hiF-T細胞はヒト初代線維芽細胞にDoxycycline誘導性の山中因子発現カセットを安定的に導入したのちリプログラミングし、一次iPS細胞を作製した上で、それを再度線維芽細胞へと分化させることで樹立された(Cacchiarelli et al., 2015, Cell)。今後、我々の手で、同じ手法を用いて一次iPS細胞を作製し、それにHIFの欠損などの遺伝子改変を加える予定である。iPS細胞などの多能性幹細胞についてはCRISPR/Cas9を用いた遺伝子改変やクローニングが多数報告されており、上記の問題を解決できると考えられる。その後、線維芽細胞株を樹立し、当初予定していたスクリーニングを行なっていく予定である。
治療抵抗性うつ病のＧＡＢＡ機能評価によるｒＴＭＳの治療機作と反応性予測指標の解明

本研究の当初の目的は、1)治療抵抗性うつ病の病態生理を、GABA機能をはじめとする脳の機能障害と脳の微細構造異常から検討すること、2)それらの機能・微細構造異常を評価することによってrTMSの治療機作と治療反応の予測性を検討することであった。研究の過程で、脳機能評価は安静時機能的MRIによる脳の神経機能ネットワークを用いた評価を中心とし、脳の微細構造異常の評価は種々のMRIの画像解析法を開発・選択して行う方針となった。全研究期間の後半にrTMSの治療前後でこれらの指標と臨床指標の変化を合わせて評価することによってrTMSの治療機作や治療反応の予測性を検討することを目標とし、うつ病に限らずに、躁うつ病、統合失調症患者を対象として脳機能と脳の微細構造異常の評価法の開発を進めるとともにこれらの精神疾患の病態生理の検討を進めてきた。本研究の2つ目の柱となるうつ病に対するrTMS治療の臨床研究が、治療装置の保険適応が遅れたために研究期間内に遂行できなかったが、脳機能と脳の微細構造異常の評価法の開発と相まって、種々の精神疾患の病態生理の研究を進めることができた。最終年度の主な実績は、1)MRIのDTIを用いて全脳の白質の異常を評価できるTBSS法を側頭葉てんかんに応用し、大脳の広範な領域の白質におけるミエリンの異常の存在と、その異常の程度が罹病期間と相関することを示し、同疾患の病態把握にも本解析法が有用であることを英文論文で報告した。2)双極性障害、うつ病、統合失調症に生じる認知機能障害の異同について、主にTBSS解析を用いて白質の微細構造異常の異同との関連から検討し、3群ともに脳内の広い領域で、軸索髄鞘のミエリンの障害の程度と関連するFA値の低下を認め、さらに、うつ病ではミエリンの障害の程度と認知機能障害が相関するとの知見得て、国際学会で発表した。本研究の主たる目的は、治療抵抗性うつ病におけるGABA機能障害を神経生理学的に評価し、rTMS治療の治療機作と治療反応性予測指標を明らかにすることである。GABA機能の評価には2連発経頭蓋磁気刺激(paired-pulse transcranial magnetic stimulation: ppTMS)と脳波ガンマ帯域活動(gamma-band activity: GBA)を用いる予定である。平成27年度はGABA機能とrTMS治療の治療機作・反応性との関連を検討するために必要な種々の脳機能・構造画像検査とその解析手法の選択・開発を目指して、それらを用いて精神神経疾患の病態等を検討し、英文論文として発表した。その要旨は、1)GABA機能の調整を介したrTMS治療の作用機作の検討の一環として、rTMS治療を施行した難治性の耳鳴の患者において、ppTMSを用いて皮質興奮性が低下することを、SPECTを用いて視床の血流が上昇することを報告した。2)うつ病と双極性障害における認知機能障害と脳梁白質神経線維の微細構造異常の関連を検討するために、DTI (diffusion tensor imaging)のtract specific analysisを用い、両障害ともに前頭葉を連絡する脳梁白質神経線維の微細構造に障害を持ち、うつ病ではその異常が認知機能障害と関連することを報告した。3)全脳におけるミエリンの異常を簡便かつ鋭敏に捉えるMRIのT1w/T2w比を用いた解析法を開発し、実際に統合失調症で白質・灰白質でのミエリン異常を示すとともにその異常が臨床症状と相関することを示した。今後、得られた知見等を基に、うつ病のrTMS治療前後におけるGABA機能の変化及び白質、ミエリンを含む脳構造・脳機能の変化等を評価することによってrTMS治療の治療機作や治療反応性予測指標を明らかとしたい。当初、研究の初年度である平成27年度には、実際に少数のうつ病患者群に対してrTMS治療を施行し、治療前後でのGABA機能の評価、精神症状・全般機能、認知機能等の評価を行う予定にしていたが、現有するrTMS治療機器が研究期間中に変更となる可能性が生じたため、研究目的のうつ病患者群へのrTMS治療の施行を平成27年度はやむなく延期することとなった。その間に、rTMS治療の前後で評価すべきその他の脳機能・構造画像検査とその解析手法の選択・開発を優先しておこない、研究実績の概要の項で記載したような成果を得た。本研究の主たる目的は、治療抵抗性うつ病におけるGABA機能障害を神経生理学的に評価し、rTMS治療の治療機作と治療反応性予測指標を明らかにすることであり、GABA機能の評価には2連発経頭蓋磁気刺(ppTMS)と脳波ガンマ帯域活動(GBA)を用いる。平成28年度は、前年度に引き続き、GABA機能とrTMS治療の治療機作・反応性との関連を検討するために必要な種々の脳機能・構造画像検査とその解析手法の選択・開発を目指して、それらを用いた精神神経疾患の病態の検討を行った。

主な内容は、1)全脳におけるミエリンの異常を簡便かつ鋭敏に捉えるMRIのT1w/T2w比を用いた解析法を開発し、統合失調症における白質・灰白質のミエリン異常を示すとともにその異常が臨床症状と関連することを27年度に報告したが、28年度は、同解析法を気分障害に応用し、双極性障害において、脳梁、放線冠、内包、中小脳脚、小脳を含む広範な領域で白質におけるミエリンの異常を示し、双極性障害の病態把握や早期診断にも本解析法が有用であることを示した。2)うつ病と双極性障害における認知機能障害と脳梁白質神経線維の微細構造異常の関連を検討するために、DTIのtract specific analysisを用い、両障害ともに前頭葉を連絡する脳梁白質神経線維の微細構造に障害を持ち、うつ病ではその異常が認知機能障害と関連することをこれまでに報告したが、本解析法やtractbased spatial statisticsなどを用いて、全脳における微細構造の障害を現在継続して検討中である。今後、得られた知見等を基に、うつ病のrTMS治療前後におけるGABA機能の変化及び白質、ミエリンを含む脳構造・脳機能の変化等を評価することによってrTMS治療の治療機作や治療反応性予測指標を明らかにしたい。研究開始当初は、初年度から実際にうつ病患者群に対してrTMS治療を施行し、治療前後におけるGABA機能の評価、精神症状・全般機能、認知機能等の評価を行う予定にしていたが、PMDAから新たなrTMS治療機器の使用承認が行われる動きがあるなど、現有するrTMS治療機器が研究期間中に変更となる可能性があったため、結果としてrTMS治療と種々の評価の施行を平成27、28年度ともに延期することとなった。そのために、rTMS治療の前後で評価すべきその他の脳機能・構造画像検査とその解析手法の選択・開発を優先しておこない、研究実績の概要の項で記載したような成果を得た。本研究の主たる目的は、治療抵抗性うつ病におけるGABA機能障害を神経生理学的に評価し、rTMS治療の治療機作と治療反応性予測指標を明らかにすることであり、GABA機能の評価には2連発経頭蓋磁気刺(ppTMS)と脳波ガンマ帯域活動(GBA)を用いることを計画している。平成29年度も、前年度に引き続き、GABA機能とrTMS治療の治療機作・反応性との関連を検討するために必要な種々の脳機能・構造画像検査とその解析手法の選択・開発を目指して、脳機能・構造画像を用いた精神神経疾患の病態の検討を行った。主な内容は、1)同解析法を側頭葉てんかんに応用し、大脳の広範な領域の白質におけるミエリンの異常の存在と、その異常の程度が罹病期間と相関することを示し、側頭葉てんかんの病態把握にも本解析法が有用であることを英文論文で報告した。2)うつ病と双極性障害における認知機能障害と脳梁白質神経線維の微細構造異常の関連を検討するために、DTIのtract specific analysisを用い、両障害ともに前頭葉を連絡する脳梁白質神経線維の微細構造に障害を持ち、うつ病ではその異常が認知機能障害と関連することをこれまでに報告したが、29年度は、tract based spatial statisticsなどを応用して、統合失調症の全脳における微細構造の障害を検討し、英文論文を投稿中である。初年度から実際にうつ病患者群に対してrTMS治療を施行し、治療前後におけるGABA機能の評価、精神症状・全般機能、認知機能等の評価を行う予定にしていたが、PMDAから新たなrTMS治療機器の使用
第一次世界大戦後の欧州国境問題と国際連盟少数民族問題の解決における日本の貢献

26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は現在10ヶ月目に入り、計画通りに進んでいる。平成25年6月から12月までは明治および大正時代における日本外交に関する知識を深めるため日本外交や歴史の基本文献を探し、検討した。これによって第一次世界大戦およびその後に誕生したヨーロッパ諸国に対する日本外交の理解を深めた。具体的には、日本が明治維新後、領土問題や国境についてどのような立場や政第を追求したかを検討した。この歴史文脈を理解した上で、今後はパリ講和会議後に出現した新しいヨーロッパ諸国の領土問題に関して日本の外交官の考えや行動を、外交史料を通して調査・分析する予定である。平成26年1月、資料収集を開始した。主として防衛省研究所や外交史料館所蔵の資料を調査している。2月末に研究に最適な大量の資料を期待以上に発見できた。具体的には、パリ講和会議が終わってから、ユーゴスラビアとハンガリーの新国境を定めた国境画定委員会に所属した日本代表が作成した報告書、電報、図などである。今後、発見した資料を翻訳・分析し、本研究の基本的な問題の解釈に進む予定である。今まで研究結果の一部にも基づき論文を作成し、平成26年3月にLjubljana大学(スロベニア)で行われた「現代アジアにおける領土問題」のシンポジウムで発表した。研究は提出した計画通りに進んでいる。研究目標は40%達成した。研究計画の変化はない。本年5月からは今まで発見した外交資料の翻訳や分析を行う。その為には、リサーチアシスタントを雇用する予定である。本年後半からは研究結果をまとめて、論文に仕上げていく。
円弧溝付きディスクと球面ライダから構成された電気しゅう動接点の潤滑特性

本研究は,小型DCモータのブラシなどに広く使用されている電気しゅう動接点の性能向上を目指して,潤滑状態下で広範囲の運転条件で通電可能なしゅう動接点の形状や材料について提案した.その結果,安定した通電特性をもたらし,機械的損失である接点部の摩擦力を低減させるためには,運動面側に円弧溝を設けたディスクを,静止側にしゅう動面が球面形状のライダを組み合わせた接点が望ましいこと,その中でもディスク上の円弧溝幅を大きく,さらにディスク材料に通常のsolid金属より多孔質含油材料を用いた方が,より性能が向上することを明らかにした.本研究は,小型DCモータのブラシなどに広く使用されている電気しゅう動接点の性能向上を目指して,潤滑状態下で広範囲の運転条件(高いしゅう動速度,低い押付け荷重の範囲まで)で通電可能とするしゅう動面形状を提案することを目的としている.具体的には,運動面側に円弧溝を設けたディスクと,静止側にしゅう動面が球面形状を有するライダの組み合わせから接点を用いて,ディスク表面の円弧溝幅,溝ピッチ,ライダしゅう動面の球面曲率半径が,通電特性および摩擦特性に及ぼす影響を実験的,理論的に解析する.3年の研究期間の初年度である平成27年度の研究実績は次の通りである.1.しゅう動接点部の油膜圧力,摩擦力に関する数値解析(1)解析モデル:ライダ(静止側)と表面に油を塗布した回転ディスク間に静荷重を加え,電気しゅう動接点を形成した.形状パラメータは,ライダ球面の曲率半径,ディスク円弧溝の幅とピッチである.(2)静特性諸量:ライダとディスク間の溝形状を考慮したすきま分布のもとでReynolds方程式を数値計算により解き,油膜圧力分布を求めた.さらに得られた圧力分布より,静特性諸量(油膜反力,摩擦力,摩擦係数)を算出した.2.実験装置の製作(1)実験装置の改良:従来使用していたピン・オン・ディスク試験機において,駆動用ACサーボモータを更新し,回転ディスク,ライダ取り付け支持部をそれぞれ新たに製作した.(2)ライダとディスク:ライダ(SUJ2)とディスク(C3604)を新たに製作した.(3)測定系:摩擦力測定用の板ばね,接点部の通電状態検出用の開回路,データ処理系を新たに製作した.3.予備実験:上記2.で新たに製作した実験装置,球面ライダ,円弧溝付ディスクを用いて所定の運転条件が設定できているか,測定装置が仕様を満足しているかを確認した.平成27年度実施予定項目1.しゅう動接点部の油膜圧力,摩擦力に関する数値解析2.実験装置の製作3.予備実験のいずれに関しても,計画通り実行され,成果を上げることができた.本研究は,小型DCモータのブラシなどに広く使用されている電気しゅう動接点の性能向上を目指して,潤滑状態下で広範囲の運転条件(しゅう動速度が高く,押付け荷重の小さい範囲まで)で通電可能となるしゅう動面形状を提案することを目的としてしている.具体的には運動面側に円弧溝を設けたディスクと,静止側にしゅう動面が球面形状のライダの組み合わせからなる接点を用いて,ディスク面の円弧溝幅などの溝形状パラメータが通電特性および摩擦特性に及ぼす影響を実験的,理論的に解析する.3年の研究期間の2年目である平成28年度の研究実績は次の通りである.1.通電開始時の運転条件(無次元軸受特性数)に及ぼすディスク表面の円弧溝パラメータの影響を調べたところ,溝幅が大きい方が小さい押付け荷重および高いしゅう動速度でも接触可能であり,そのときの摩擦力も減少する.2.間欠運転の繰返し実験を行ったところ,通電が容易な円弧溝幅の大きい方が長時間,分離度が低く維持できることが明らかになった.しかし,さらなる運転時間の経過に対して,通電性を維持できる確証が得られなかった.3.2.の結果を踏まえ,ライダ側にも溝を設けて,ライダ,ディスク両者に溝を有する組み合わせからなる接点を用いて,長時間の間欠運転を行ったところ,溝幅,溝深さの大きい場合は,ディスクのみに溝を設けた場合より,分離度を長時間かつ安定して低く維持できることが可能となった.これはライダ側にも溝を設けることにより,潤滑作用のためにディスク表面に塗布した潤滑油が接点部から周囲に流れ易くなり,油膜反力の低下とともに金属接触が容易になったためである.平成28年度実施予定項目である次の2点について実施できた.1.ディスクの円弧幅が,接点部の最小油膜厚さと油膜反力の関係,および摩擦力,摩擦係数に及ぼす影響を数値解析により明らかにした.この結果と,実験により得られた通電開始時の運転条件との比較により,円弧溝幅が大きい方が接触し易いことが定性的に明らかになった.2.間欠運転で比較的長時間にわたって分離度と摩擦力,摩擦係数を実験により調べた結果,1.で得られた通電しやすい溝幅の大きい方が安定した通電特性が得られることが明らかになった.ただし,更なる長時間運転に対しては,良好な通電特性が維持できる見通しはたたなかった.予定以外の研究項目として,ディスクの他にライダ側にも溝を設けた場合についても実験を行い,通電特性が向上したことを明らかにした.

本研究は,小型DCモータのブラシなどに広く使用されている電気しゅう動接点の性能向上を目指して,潤滑状態下で広範囲の運転条件(押付け荷重が低く,またしゅう動速度が高い範囲まで)で通電可能なしゅう動接点の形状や材料について提案した.しゅう動接点部は,静止側にしゅう動面が球面状のライダ,運動面側は表面に円周方向に円弧溝を設けた回転ディスク,それら二面間に満たされた潤滑油で構成される.数値解析では接点部の油膜圧力を無次元レイノルズ方程式を用いて求め,得られた圧力分布より接点部に生じる油膜反力および摩擦力を算出した.一方,実験ではピン・オン・ディスク型の摩擦試験機を使用した.しゅう動接点は移動側接点として円弧溝付きディスク[ Solidディスク(材料は通常の非多孔質体の真鍮)と多孔質体ディスク(青銅系焼結含油材料)]と固定側接点としてしゅう動面が球面状のライダ(材料は軸受鋼)で構成されている.ライダは板ばねの一端に取り付けられており(板ばねの他端はZ軸ステージに固定されている),板ばねを介してライダを回転ディスクに押し付けることにより接点部に荷重を付加される.押し付け荷重および摩擦力は板ばねに取り付けられた歪みゲージで測定した.また通電状態は,スリップリングを介してライダとディスク間に開回路電圧0.11Vを印加し運転中の電圧変化(接触電圧)のにより確認した.数値解析と実験により次の結果が得られた.回転ディスク表面に設けられた円弧溝の半径が大きいほど軸受特性数が高い値(低荷重,高速度)かつ低摩擦力で接触し,導通可能な運転領域が拡大する.この傾向は実験的,理論的解析の双方で定性的,定量的に一致した.また,長時間の通電特性,摩擦特性を調べた結果,Solidディスクよりも多孔質体ディスクの方が安定した通電性と低摩擦力が得られることが明らかになった.本研究は,小型DCモータのブラシなどに広く使用されている電気しゅう動接点の性能向上を目指して,潤滑状態下で広範囲の運転条件で通電可能なしゅう動接点の形状や材料について提案した.その結果,安定した通電特性をもたらし,機械的損失である接点部の摩擦力を低減させるためには,運動面側に円弧溝を設けたディスクを,静止側にしゅう動面が球面形状のライダを組み合わせた接点が望ましいこと,その中でもディスク上の円弧溝幅を大きく,さらにディスク材料に通常のsolid金属より多孔質含油材料を用いた方が,より性能が向上することを明らかにした.今年度の研究計画は,平成27年度に引き続いて,1.数値解析(主担当金子):接点の形状パラメータ(ライダ球面の曲率半径,ディスクの円弧溝幅とピッチ)を変化させ,接点部の最小油膜厚さと油膜反力,摩擦力,摩擦係数を算出する.さらに油膜剛性(最小油膜厚さの変化に対する油膜反力の変化量の比)を算出し,油膜剛性が小さくなる形状パラメータを調査する.油膜剛性を小さく設計することは最小油膜厚さが変化しても油膜反力の変化量が小さく,一定の押付け荷重もとで長時間安定した接触状態を維持できる要因となるためである.2.実験(主担当田浦)(1)通電特性,摩擦特性と形状パラメータ:各種運転条件下(押付け荷重,しゅう動速度)で,通電特性(分離度),摩擦特性(摩擦力,摩擦係数)を測定し,形状パラメータが通電開始時の運転条件(無次元軸受特性数)に及ぼす影響を調べる.(2)通電特性,摩擦特性の持続性:総運転時間一定のもとで,連続運転または繰返し間欠運転を行い,運転時間と通電特性,摩擦特性の関係を調べる.さらにこれら特性に及ぼす形状パラメータ,しゅう動面粗さの影響を調べる.
金・3d遷移金属人工格子の ^<197>Auメスバウア-効果

金・3d遷移金属人工格子の^<197>Auメスバウア-効果測定の内,本年度はAu/Ni人工格子の層間磁性に注目して測定を行った。20A^^○厚さのNi層は強磁性体であることが明確に知られているので,この20A^^○厚さのNi層にサンドイッチされた5A^^○Au,10A^^○Au,20A^^○層の^<197>Auメスバウア-効果測定を行い,Au層の厚さによる^<197>Auメスバウア-・スペクトルの変化を詳細に測定した。本年度はAuバッア-層の無い試料を用いたので,昨年度測定したAuバッファ-層のある試料によるスペクトルと比較することによって,Au/Ni人工格子のス-パ-・モジュラス効果を再度検証する事が出来た。^<197>Auメスバウア-効果測定は^<197>Pt線源として^<196>Pt(n,γ)^<197>Pt反応で生成したPt金属膜中の^<197>Ptを用いAu/Ni人工格子を吸収体として用い行った。測定温度は線源・吸収体とも16Kであった。5A^^○Au/20A^^○Ni,10A^^○Au/20A^^○Ni,20A^^○Ni/20A^^○Auの各積層周期人工格子による^<197>Auメスバウア-・スペクトルは予想されたように純Au金属の示すスペクトルとは大きく異なりAu層の厚さに依存している。5A^^○Au/20A^^○Ni人工格子から得られたスペクトルには26Tおよび16Tの内部磁場を有する成分が80%存在し,この人工格子では全てのAu原子がNi層によって摂動されていることが判明した。一方,20A^^○Au/20A^^○Ni人工格子では55%ものAu原子は純Au金属と同じスペクトルを有し,Ni層の影響はこの人工格子中ではAu層を貫通していないことが明らかとなった。10A^^○Au/20A^^○Ni人工格子のスペクトルと250A^^○Auバッファ-層を有する10A^^○Au/10A^^○Ni人工格子によるスペクトルを比較することによって,Auバッファ-層のデバイ・ワ-ラ-因子と人工格子のそれとを比較することが出来た。その結果,バッファ-層のデバイ・ワ-ラ-因子と人工格子のデバイ・ワ-ラ-因子の比は3.4±0.5にもなり,人工格子のAuデバイ・ワ-ラ-因子は純Au金属の3倍以上にもなっていることが明確となった。10A^^○Au/20A^^○Ni人工格子のスペクトルと250A^^○Auバッファ-層を有する10A^^○Au/10A^^

○Ni人工格子によるスペクトルを比較することによって,Auバッファ-層のデバイ・ワ-ラ-因子と人工格子のそれとを比較することが出来た。その結果,バッファ-層のデバイ・ワ-ラ-因子と人工格子のデバイ・ワ-ラ-因子の比は3.4±0.5にもなり,人工格子のAuデバイ・ワ-ラ-因子は純Au金属の3倍以上にもなっていることが明確となった。
微生物捕食の嗜好性及び貪食作用の分子機構の解明とその応用研究

96ウェルプレートを用いて細菌が細胞性粘菌により捕食されてハロを形成する能力を調べる実験系を構築し、大腸菌網羅的遺伝子破壊株ライブラリーKeio collection約5,000株を対象に2回行った。その結果、2回に共通してハロ形成速度が著しく小さい8株を同定した。9 cmプレートで再確認したところ、いずれの株でも再現性が見られたが、さらにプレート上の大腸菌の生育が悪いほど速度の減弱が大きく、生育が良いほど好んで補食される傾向が明らかになった。破壊遺伝子には生育に関わるものに加え機能未知遺伝子が含まれていた。また、細胞性粘菌側の遺伝子で貪食作用に関わるものを1つ同定した。本研究の目的は、真核モデル微生物である細胞性粘菌を用いて、貪食作用の分子機構および嗜好性の解明とそれに基づいて貪食作用を対象も含めて人為的にコントロールした細胞性粘菌を作出することである。昨年度は、寒天二員培養でクリアゾーンができない既知大腸菌変異株から細胞性粘菌の餌にならない原因遺伝子候補を複数同定し(実施計画1)、大腸菌の網羅的欠損変異株コレクションを用いた餌にならない変異の網羅的同定(実施計画2)の条件決定のための予備実験を行い、多様な細菌株ストックを用いた餌になる細菌株の同定(実施計画3)を1種のみについてだが行い、貪食作用に関わる細胞性粘菌側の遺伝子の同定(実施計画4関連)を1遺伝子について行った。そこで今年度は、本研究の中心である実施計画2の1次検索を決定した条件で全5000株について行ったところ、予備実験と異なり粘菌の貪食が低すぎ全く結果が出なかった。その後、部分ライブラリで再現性を確認しながら検討した結果、再現性良く貪食が高い培養条件を見いだした。ただし、再現性の確認が十分でないので、さらに検討することが好ましい。また、画像取得用スキャナの処理速度が遅く大量検索には実質上使えないことも判明したので、条件に合うスキャナを選定した。ここまでで本年度が終了したので、本研究は本年度終了予定だったが、予算を繰越し、来年度に、貪食が高い培養条件の更なる検討と予備実験の上スキャナを決定、新調したうえで、再1次検索、2次検索、粘菌変異株と組合せた解析を行い、完遂していない実施計画3、4及び未実施の実施計画5、6を実施し、結果を学会で発表する予定である。まず、本年度の実施計画1である、細胞性粘菌の餌にならない大腸菌K12株の原因遺伝子の同定を行った。予備実験で見いだした寒天二員培養でクリアゾーンができない変異株について、親株へと順次遡った4株についてクリアゾーン形成能を調べ、クリアゾーンができなくなる段階で加わった変異として複数の候補遺伝子の同定に成功した。次に、実施計画2である、大腸菌の網羅的欠損変異株コレクションを用いた餌にならない変異の網羅的同定の予備実験を行った。同コレクションの親株のクリアゾーン形成能及び上記候補遺伝子のうち1つの遺伝子の欠損株のクリアゾーン形成不能を確認した上で、網羅的スクリーニングの実験方法として、96穴プレート由来の96マイクロローンの作製方法及び粘菌の微量植菌方法を確立した。なお、実施計画3の、多様な細菌株ストックを用いた餌になる細菌株の同定については、クリアゾーン形成能を持つことが報告済のKlebsiella aerogenes1株のみを入手し、形成能を確認するに留まった。上記と並行して、貪食作用に関わる細胞性粘菌側の遺伝子も1つ同定した。すなわち、細胞質分裂、貪食作用、飲作用に関わる同定済みのタンパク質D411-2pに相同性のあるCD1Bタンパク質を見いだした。さらに、その遺伝子破壊株を作製してそのクリアゾーン形成能及び細胞質分裂を調べたところ、どのどちらにも欠損を示したため、CD1Bが貪食作用と細胞質分裂に関わることが明らかになった。本研究の目的は、真核モデル微生物である細胞性粘菌を用いて貪食作用の分子機構および嗜好性の原理を解明し、それに基づいて貪食作用を対象も含めて人為的にコントロールした細胞性粘菌を作出することである。昨年度までに、本研究の主要な2つの実験として、寒天二員培養でハロができない既知大腸菌変異株から細胞性粘菌の餌にならない原因遺伝子候補を複数同定し(実施計画1)、大腸菌の網羅的欠損変異株コレクションを用いた餌にならない変異の96穴プレートスクリーニングを、条件決定のための予備実験を行った上でコレクション全5000株について1回行った(実施計画2)。

但し、後者については予備実験と異なり粘菌の貪食が低すぎて全く結果が出なかったので、部分ライブラリーを用いて再現性良く貪食が高くなる粘菌の培養条件を見いだしていた。また、使用していた画像取得用スキャナーの処理速度が低く大量検索には向かないことも判明していた。今年度は、実施計画2の完遂を目指して実験を行った。まず、スキャナーについては、1回の処理プレート枚数がこれまでの4倍になる同じメーカーの最新機種および最新版画像処理ソフトを用いて画像を取得したが、スキャナーまたは付属ドライバーも画像処理ソフトも、従来のものによる画質より劣っていたため、既存環境で画像を取得することとした。最適化した条件でスクリーニングを2回行い、取得した画像を解析した結果、2回とも6日間で全くハロ形成の見られない株は得られなかったが、4日間でハロが全く見られず6日間でハロが全体に及ばない、餌になりにくい株を8株得た。この8株の変異遺伝子の中には、その機能が知られているものもあり、微生物捕食の嗜好性解析の第一歩となる重要な情報を得ることに成功したと言える。分子細胞生物学研究実績の概要に記した通り、本研究の中心である実施計画2の1次検索を前年度に決定した条件で全5000株について行ったところ、粘菌の貪食が低すぎ全く結果が出なかった。また、画像取得用スキャナの処理速度が遅く大量検索には実質上使えないことも判明した。本年度の残りの時間は、主としてこの2点についての条件再検討で終了してしまったので、本年度終了予定を延長させて頂いた。従って、残念ながら本研究は遅れていると言わざるを得ない。本年度の3つの実施計画のうち、実施計画1である、細胞性粘菌の餌にならない大腸菌K12株の原因遺伝子の同定については完了した。実施計画2である、大腸菌の網羅的欠損変異株コレクションを用いた餌にならない変異の網羅的同定、及び実施計画3の、多様な細菌株ストックを用いた餌になる細菌株の同定については、年度内に実験が完了する予定だったが、予備実験が終了して菌株を手配する段階に留まった。ただし、実施計画2、3とも実験はすぐに開始できる状況であり、1から2ヶ月で完了する見込みである。この若干の遅れは、上記予備実験の待ち時間を用いて次年度に予定していた粘菌側の遺伝子同定の実験の一部を前倒しで行い、成功したことにより補完された。従って、研究はおおむね順調に進展しているといってよい。延長させて頂いたので、来年度中に残された課題を完遂しなければならない。実施計画の概要に記した通り、実施計画2について生じた2つの問題点の条件検討はほぼ終了しており、これを年度の早い時期に完了させて実施計画2を完遂させ、残りの時間で、完遂していない実施計画3、4を完遂させる。未実施の実施計画5、6については、挑戦的色彩が濃く当初の通りの内容では完遂できない可能性が高いので、実施計画5の細胞性粘菌遺伝子の網羅的スクリーニングは、その時点で予想される特定の遺伝子の破壊株の作製と解析に縮小して実施し、実施計画6の出芽酵母を補食する細胞性粘菌の作出については、候補遺伝子の単独変異株の作製と表現型解析にまで縮小して実施する。得られた成果は、年度末に開催される農芸化学会にて発表し、それまでに原著論文を投稿する方針で進める。本年度の実施計画
経験帰納的学習を活用したAL・課題研究への指導システム構築と実践

主体的・対話的で深い学びの実施に対して,これまで指導要領の下で教科教育を行ってきた教員のほとんどは,その指導方法で苦労している。本研究では,「深い学び」を定義し,教員が学習者に対して取るべき関わり方を検討する。ここで,学習者個人に働き掛ける経験帰納的学習の手法を用い,各学習者に教員が関与し変容を促すモデルケースを作成する。また,関与の仕方として,われわれが物理チップス(物理の小ネタ)を収集・整理する。最終的には,教員自身が教科を楽しみながらアクティブ・ラーニングを行い,学習者がそれに乗り,教科を楽しむ指導システムを構築する。これは,延いては,教員の指導力向上にも還元できるシステムとなり得る。
反応性超分子フレームワーク:反応場の構築と反応の可視化

生体中の金属酵素では、反応点となる金属錯体の周りに存在する反応場の構造・性質が高効率・高選択な物質変換反応の進行に重要な役割を果たすことが知られている。本申請課題では、新規物質変換反応場の構築並びに反応の可視化が可能な錯体プラットフォームの創製を目指し、研究を行っている。これまでの研究により、分子性触媒モジュールの非共有性相互作用を駆動力に構築される超分子フレームワークを開発してきた。このフレームワークは細孔の設計性が高く、触媒活性点となるオープンメタルサイトを均一に導入することが可能な新材料である。本年度の研究では、モジュールにRh(II)二核パドルホイール錯体であるRh2(ppeb)4を用いた。この錯体は配位子同士のアレーンーパーフルオロアレーン相互作用によってフレームワーク構造へと自己集積することが明らかになっている。そこで、この超分子フレームワークの触媒材料としての応用を目指し、研究を行った。まず、Rh2(ppeb)4錯体のaxial位にカルベノイド前駆体であるトリアゾール誘導体を導入したRh2(ppeb)4(X-TR1)2の合成と構造決定を行った。単結晶X線結晶構造解析の結果、トリアゾール誘導体がRhのオープンメタルサイトに導入された状態を保ったまま、フレームワークを構築していることが明らかになった。加えて、トリアゾール誘導体の配位様式はトリアゾロピリジン環のN2で配位するA配位と、N1で配位するB配位の2パターン存在し、結晶化溶媒の種類によってパターンの組み合わせが変わることも確認された。また、トリアゾール誘導体をカルベノイド前駆体としたスチレンのシクロプロパン化反応を検討した。その結果、均一系、不均一系条件の両方において、目的のシクロプロパン化反応が進行することが明らかになった。当該年度においては、フレームワーク触媒の構築が反応性に与える影響を精査することを目的に研究を遂行する予定であった。そこで、様々な基質を用いてフレームワーク触媒と均一系条件での反応をおこない、反応選択性・反応効率について検討した。その結果、フレームワーク触媒を用いた場合に、目的とする反応が進行することが明らかになった。しかしながら、反応に用いた基質の反応性が十分でなく、過酷な条件での反応を行う必要が生じ、この条件ではフレームワーク構造が完全には保たれない状況となった。そのために、フレームワーク構造と反応性の相関について一部不確定性が生じている。以上の理由から進捗状況は当初計画と比較してやや遅れていると評価した。上述の現在までの進捗状況の項で述べた通り、現在生じている問題は、基質の低反応性である。これは主に、カルベノイド前駆体としてトリアゾール誘導体を利用していることに起因していると考えらえる。トリアゾール誘導体は熱的にジアゾ体に変換され、変換されたジアゾ体がカルベノイド種を生成する。そこで、今後はよりジアゾ体に変換されやすいトリアゾール誘導体を利用した反応性の検討を行う。トリアゾール誘導体に関しては、電子吸引性の置換基を導入することでジアゾ体への変換が効率的に進行することが知られているため、このような性質を持つ新たな基質の合成を行う。得られた基質について、均一条件ならびにフレームワーク触媒を用いた場合の反応性の評価を行い、フレームワーク触媒の有する反応場の構造が触媒能に与える影響について検討する予定である。本申請課題では、相補的相互作用サイトを有する触媒ユニットを自己集積させることで、反応性超分子フレームワークを構築する。更に得られたフレームワークの結晶内空間と反応サイトを利用し、新規物質変換反応場の構築並びに反応の可視化が可能な錯体プラットフォームの創製を目指す。本年度の研究では、高い対称性と触媒活性サイトを有するパドルホイール型ロジウム2核錯体を用い、非共有結合性相互作用を用いた新たな構造体の構築ならびに得られた構造体の物性・反応性に関して研究を行った。まず、四重極子-四重極子相互作用によってπ-πスタッキングよりも強固な相互作用が発現することが知られている多点型アレーン-パーフルオロアレーン(Ar-ArF)相互作用サイトを有するロジウム2核錯体Rh2(ppeb)4 (Hppeb=(4-[(perfluorophenyl)ethynyl]benzoic acid)を種々の条件において自己集合させたところ、望みの構造的特徴を有する超分子フレームワークが再現性良く構築可能であることが判明した。そこで、得られたフレームワークの反応性に関しても調査を行った。スチレンのシクロプロパン化反応と、(E)-2-ヘキセンと4-エチルトルエンへのC-H挿入反応を試みたところ、既報のRh錯体と同様な反応性を有することが示され、超分子フレームワークの不均一触媒としての反応性を示唆するものである。研究計画に示された本年度の研究目標は、「相補的相互作用サイト導入による反応性超分子錯体フレームワーク構築手法の確立」である。研究実績の概要に示した通り、本年度はロジウム2核錯体を触媒ユニットとして用い、望みの構造的特徴を有する錯体フレームワークの構築に成功し、更に超分子フレームワークが触媒活性を有することも見出している。すなわち、反応性超分子錯体フレームワーク構築手法の確立に向けた一定の知見は得られており、研究はおおむね順調に進展したと判断できる。

生体中の金属酵素では、反応点となる金属錯体の周りに存在する反応場の構造・性質が高効率・高選択な物質変換反応の進行に重要な役割を果たすことが知られている。本申請課題では、相補的相互作用サイトを有する触媒ユニットを自己集積させることで、反応性超分子フレームワークを構築する。得られたフレームワークの結晶内空間と反応サイトを利用し、新規物質変換反応場の構築並びに反応の可視化が可能な錯体プラットフォームの創製を目指す。本年度においては、触媒サイトとしてRh二核錯体部位を、分子間相互作用サイトとして広いπ共役系と光捕集能を有するnaphthalimide部位を有する分子性触媒をユニットとして用いた。そして、この触媒ユニットの自己集積化を行ったところ、内部に反応場として機能しうる空間を有する超分子フレームワークが得られた。また、フレームワークの構造はnaphthalimide部位間の非共有結合性相互作用により安定化されていることが明らかになった。得られた超分子フレームワークの触媒能の調査を行ったところ、光化学反応条件下で水素発生反応を促進する光触媒材料として機能することが明らかになった。更に、詳細な触媒能の解析の結果から、この材料が非常に高い耐久性・並びに再利用性を有していることも判明した。また電気化学測定・分光化学測定に基づく触媒反応機構解析を実施し、naphthalimide部位の励起状態がRh(II)二核錯体部位により酸化的に消光されることで触媒反応の鍵中間体が生成し、光水素発生反応が進行することを示唆する結果を得た。本年度においては、前年度までの研究により確立された相補的相互作用導入による超分子フレームワーク構築手法に基づき新たな触媒ユニットの設計・合成を行い、得られた触媒ユニットを自己集積化させることで超分子フレームワークの構築に成功した。更に、超分子フレームワークの光触媒能についても詳細に検討を行い、高安定性・高再利用性を有する結晶性の触媒材料を得ることができた。これらの成果は、分子レベルでの高設計性・高規則性を有する結晶材料中に活性点を自在導入可能な、新奇触媒群の創製へと繋がるものである。従って研究はおおむね順調に進展していると判断できる。本申請課題では、新規物質変換反応場の構築並びに反応の可視化が可能な錯体プラットフォームの創製を目指し、研究を行っている。これまでの研究により、分子性触媒モジュールの非共有性相互作用を駆動力に構築される超分子フレームワークを開発してきた。このフレームワークは細孔の設計性が高く、触媒活性点となるオープンメタルサイトを均一に導入することが可能な新材料である。本年度の研究では、モジュールにRh(II)二核パドルホイール錯体であるRh2(ppeb)4を用いた。この錯体は配位子同士のアレーンーパーフルオロアレーン相互作用によってフレームワーク構造へと自己集積することが明らかになっている。そこで、この超分子フレームワークの触媒材料としての応用を目指し、研究を行った。まず、Rh2(ppeb)4
植物病原細菌のタイプIII型分泌装置の構造解析

ニードル複合体は病原性因子を宿主細胞に注入するタイプIII型分泌装置として、初め動物病原菌に見つかった。植物病原細菌の毒針は線毛の1種であるといわれている。しかし、病原性遺伝子群の配列相同性解析によると、植物病原細菌にも動物病原細菌のニードル複合体の中核を構成する遺伝子と類似の遺伝子が存在することが明らかであり、植物病原細菌にもニードル複合体に類似の構造があることが強く示唆される。私たちは植物病原細菌のニードル複合体を発見するための培養条件の検討から始めた。植物病原細菌Xanthomonas campestris Erwinia carotovoraの2種類について培養条件と細胞表面構造の関係を調べる実験を行った。まずべん毛に注目し、培養温度30°C前後、種々な培地(LB培地、YP培地、TYC培地など)を用い、培養時間(濁度)および運動性の相関を調べた。X.campestrisはYP培地でよく成長し、27度で約36時間後に定常状態まで達した。E.carotovoraはLB培地でもYP培地でも同じように30°C、6時間ほどで定常状態に達した。運動性はともに濁度(OD650)0.60.9の対数増殖期後期で非常に活発であった。それ以降は急激に運動性を無くした。運動性の有無はべん毛の有無によっていた。すなわち、べん毛形成は細胞成長のごく一時期に限られていることが明らかになった。また、ニードル複合体を電子顕微鏡で発見しやすくするためにオスモセル作製条件の検討した。植物病原細菌はほとんどグラム陰性菌であり、細胞内が中空の「オスモセル」の作製には動物病原細菌の浸透圧ショック法が適用できる。ただ、植物病原細菌の生存環境は動物病原細菌のそれよりも過酷であるために、その細胞外膜には様々な工夫がされている可能性がある。上記の菌株を用いてオスモセル作製の条件を調べた。その結果、2種類ともに対数増殖期中期では収率よくオスモセルを作ることができた。しかし、定常状態ではほとんどできなかった。そして、X.campestrisのオスモセルからニードル複合体らしき構造体を見つけた。
組織レベルでの表面アロイ化による炭素材料の新機能の創出

多様な特性を有するsp2炭素材料の表面を組織・分子レベルでアロイ化・複合化することによって、触媒、電磁気、分散・接合など新たな材料特性の発現が期待できる。本研究は、反応性官能基の存在しない六角網面の修飾を含め、sp2炭素の表面に官能基を導入する方法の開発を目的とした。芳香環エッジの表面修飾反応として、メソフェーズ小球体(球晶)を試料とし、硝酸酸化によって表面に酸性官能基(-COOH、-OH)を導入した。その後、ヘキサン中、室温でアルキルトリクロロシランと反応させ、シリル化を導入した。TC測定の結果、10^<18>個/m^2程度のシリル基が導入されたものと見積れた。酸化球晶は親水性であったが、シリル基の導入により疎水性に転じ、導入した官能基の種類によって表面特性が大きく変化することが判った。反応性官能基の存在しない六角網面への表面修飾反応として、カーボンブラック(CB)を試料として用い、塩化アルミニウム、および、アルミニウム存在下、シクロヘキサン還流温度でフェロセンと反応させた。反応生成物のEDX分析によってFeが検出され、希塩酸で洗浄後にもFeが残存した。反応生成物は、また、CBよりもH/C原子数比が増加した。以上の結果より、フェロセンのシクロペンタジエニル基の一つが炭素六角網面と配位子交換した錯体が生成し、官能基導入がおこなえたものと推察される。
非小細胞肺癌における包括的オーダーメイド化学治療

分子生物学的癌研究の臨床実用として,我々は非小細胞肺癌における治療成績の向上を目指し,抗腫瘍剤の有効性に関連する様々な分子マーカーについて包括的な解析(遺伝子変異の検索や遺伝子発現の定量,蛋白発現の定量,アポトーシスの測定など)を行い,それらの結果に基づき個々の肺癌患者に対して有効な抗腫瘍剤を選択する「オーダーメイド化学療法」を臨床実用している(Huang et al, Future Oncol 2006).5-FUの有効性に関与する酵素として,5-FU標的酵素thymidylate synthase(TS), 5-FU活性化酵素orotate phosphoribosyltranspherase(OPRT), 5-FU分解酵素dihydropyrimidine dehydrogenase(DPD)がある.経口5-FU抗腫瘍剤を術後投与した非小細胞肺癌では,TS低発現とOPRT高発現, DPD低発現が,それぞれ独立して予後良好の因子であることを我々は示した(Nakano et al,Br J Cancer 2006).一方,epidermal growth factor receptor(EGFR)遺伝子の変異が,gefitinibの有効性に関与することも認められた.そのため,我々はこの遺伝子解析が広く臨床実用できることを目指し,パラフィン標本から,nest PCRを用い,簡便で高感度にEGFR遺伝子変異を解析できるプロトコールを開発した(Liu et al.Oncol Rep 2006).また,抗腫瘍剤の有効性は腫瘍のアポトーシスも影響しており,我々はアポトーシスに関与する癌抑制遺伝子p53についてもその機能調節遺伝子と標的遺伝子を包括的に解析し,HAUSPの発現減弱が,p53蛋白と標的遺伝子であるp21とbaxの発現減弱に関連があることをみいだし,特に肺腺癌における癌化に重要な役割を果たしていることを明らかにした(Masuya et al, J Pathol 2006).今後も我々は更に多くの役立つ分子マーカーの同定を目指し,オーダーメイド化学療法を肺癌診療の現場で役立ててゆきたい.
子どもの腸内菌叢の決定因子は何か？-出生コホートによる環境因子の同定

近年、自閉スペクトラム症児に見られる特徴的な腸内菌叢に注目が集まっているが、発達や疾患に関わらず我が国の子どもがどのような腸内菌叢を有するかという基礎的な知見、またその決定因子については十分に明らかにされていない。本研究では、大規模出生コホート研究である「エコチル調査」のフィールド(小学2年生時点)を利用し、「子どもの腸内菌叢構成の実態把握」、「子どもの腸内菌叢構成に影響を与える外部因子の解明」を明らかにする。これは、学童期以降の多様な健康・疾患との因果関係を解明する更なる研究へ発展可能であり、将来的に腸内菌叢を介した健康増進や疾患予防の確立への貢献が期待できる。