hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
赤外線曝露による眼内の三次限熱動態解析

赤外白内障の発症機序について、家兎眼に赤外線A波(808 nm)、赤外線B波(1550 nm)、赤外線C波(10600 nm)を曝露すると、赤外線A波は眼球の周辺および内部の色素のある部位の周辺で眼障害が発生した。一方、赤外線B波、C波は角膜障害が主体であり、赤外線の波長により、眼障害の発生機序が異なった。赤外線曝露中の熱輸送を可視化すると、赤外線A波は虹彩・毛様体、網膜などで発熱し、この熱が2次的に水晶体伝達されて白内障が生じた。一方、赤外線B波、C波は角膜で吸収されて発熱した熱が、房水の対流により水晶体に伝達されて、白内障が生じた。1)熱輸送解析のための3次元有色家兎眼球モデル作成:有色家兎の眼球をMRIで撮影し、その画像よりモデル眼を作成した。2)赤外線B波曝露による眼障害発生有無の検討:有色家兎の瞳孔領中心に1550 nmのレーザーを6分間曝露した。その結果、角膜障害発生閾値は1.0 W/cm2に対して、水晶体障害閾値は2.0 W/cm2であった。この値は前年度に行った赤外線A波(808 nm)の水晶体障害発生閾値である1.2 W/cm2と異なった。同時に行った30分曝露による眼障害発生閾値は異なること(障害発生閾値が下がる)が明らかとなっており、今後、長期曝露の検討が必要である。3)赤外線B波曝露中の眼内熱輸送動態:有色家兎に赤外線B波(1550 nm)曝露中の眼内での熱輸送動態を、温度により色調を変化させる微細粒子(感温カプセル)を眼内に注入して、大凡の温度分布を測定した。その結果、赤外線B波は角膜で吸収・発熱した熱が房水の対流を生じ、これが水晶体へと熱輸送されることが示された。以上より、赤外線B波による水晶体障害は、赤外白内障発症機序とされるVogt理論(水晶体が赤外線を直接吸収する)、またはGoldmann理論(虹彩が赤外線を吸収し、この熱が水晶体に移行)の何れの理論にも合致しなかった。前年度に行った赤外線A波曝露による水晶体障害の発生機序は、虹彩が吸収した熱が二次的に水晶体に伝わるというGoldmann理論に従うが、赤外線B波は角膜に吸収された熱が、眼内での対流により二次的に水晶体に輸送されることが明らかとなり、赤外線白内障発症機序は波長により異なることが明らかとなった。今後、赤外線の眼障害に対する周波数特性を検討する必要がある。1)赤外線A,B波曝露による眼内熱輸送解析赤外線曝露中の眼内での熱輸送を可視化したところ、赤外線A波は色素のある組織(虹彩、網膜等)に吸収されて発熱し、虹彩直下の水晶体に熱変性を及ぼすこと、赤外線B波は角膜に吸収されて発熱し、その熱が房水の対流により虹彩、水晶体に輸送されることが示された。この結果より、赤外白内障の発症機序は波長1400 nmを境に異なることが明らかとなった。また、炉前作業において、ガラス融解炉および鉄融解炉作業での赤外線A波の含有率はそれぞれ、15.2%, 7.6%と少なく、炉前作業での眼の安全は赤外線B波を中心に考慮すべきことが示唆された。2)3次元眼球モデルによる赤外ミリ波曝露による眼内の熱輸送動態家兎眼球のMRI画像を元に、細隙灯顕微鏡下による前眼部の詳細な観察データを加味して家兎眼球モデルを作成した。一方で、実験1)の結果に示すように赤外線A波(808 nm)、赤外線B波(1,550 nm)、赤外線C波(CO2レーザー:10,600 nm)曝露中の眼内の熱輸送動態が解明されたので、眼内の赤外部での熱輸送動態は計算可能となった。しかし、本研究の範囲外である超遠赤外領域(波長:25-1000μm、テラヘルツ波、ミリ波領域では眼部照射のデータは100 GHz程度までしかなく、赤外領域とミリ波領域での安全性の防護指針の一貫性を求めるには、今後の研究データを待つ必要がある。

1)赤外線A波曝露による眼障害発生の有無の検討:有色家兎の片眼に赤外光ビーム(波長808 nm、パワー0.6 W、直径5 mm)を虹彩と瞳孔の境界部または散瞳下に6分間曝露した。その結果、曝露部の虹彩は熱障害により変色し、虹彩直下の水晶体は混濁した。一方、虹彩のない瞳孔領の水晶体は混濁しなかった。瞳孔領に相当する部位の網膜には熱障害と見られる障害が惹起された。同様の実験を虹彩に色素が少ないアルビノ家兎(白色家兎)で実験を行ったが、虹彩の熱損傷、水晶体混濁、網膜の熱障害の何れも観察されなかったことより、赤外線A波による熱障害には、眼内の色素が綿密に関与することが明らかとなった。2)外線A波曝露による眼内温度変化の検討、眼内の熱輸送の検討:有色家兎の片眼に0.2%の感温液晶カプセル(温度上昇に伴い色調を暖色系から寒色系に変化する直径30μm程度のカプセル)を前房内に注入後、赤外光ビーム(パワー0.2 W、直径7 mm)を曝露し、曝露中の前房内温度分布および大凡の前房内温度を測定した。その結果、感温カプセルの色調変化は虹彩部分で生じ、その熱が房水の対流を発生させ、水晶体等へ輸送されることが明らかとなった。実験1)、2)の結果から赤外線A波曝露による眼障害は眼内の色素(虹彩・毛様体、網膜色素上皮)が赤外線A波を吸収して発熱し、その熱が輻射や対流により熱輸送が行われることより発生することが明らかとなり、水晶体自体が赤外線を吸収するとするVogtの説は否定され、Goldmann説を支持する結果がえられた。今年度に計画した以下の3つの実験計画の達成度について、その項目ごとに記載する。1)熱輸送解析のための3次元有色家兎眼球モデル作成(目標達成):MRI画像より三次元的なモデル眼が作成できた。2)赤外線B波曝露による眼障害発生有無の検討(目標達成):我が国の電波防護指針では、曝露時間は6分間平均を採用している。本研究では赤外線の波長は電波のミリ波、テラヘルツ波に近いために、本検討での曝露時間の基準は6分間を採用した。その結果、今年度の研究計画である6分間曝露による眼障害発生閾値は角膜では1.0 W/cm2、水晶体障害閾値は2.0 W/cm2であることが明らかとなった。一方で、予備検討として行った30分曝露では、6分間曝露より重篤な障害が出現し、30分曝露での閾値は、今回の閾値より下がることが予想され、今後、長期ばく露の検討が必要なことが示唆された。3)赤外線B波曝露中の眼内熱輸送動態(目標達成):赤外線B波曝露による眼障害の発生機序は、眼内での熱輸送解析より、角膜で吸収・発熱した熱が眼内での房水の対流により、水晶体に輸送され、その熱により水晶体混濁が生じることが明確となった。H25年度に計画していた赤外線A波とB波曝露による眼内での熱輸送に関して、画像解析によりその両者の相違を明確にする予定であったが、赤外線を吸収する部位がA波は虹彩、網膜色素上皮で、B波、C波は角膜であることがすでに明確となっている。赤外線B波とC波の眼障害発生に関する周波数特性の有無についての検討が必要と考える。初年度に購入予定であった赤外線B波曝露装置が東北の震災の影響で部品供給ができなくなり、曝露装置の値段が大幅に上昇したために、価格の安い赤外線C波に曝露波源を変更した。1)赤外線A波とB波、C波との眼組織での吸収される部位は明白に異なることがすでに明らかとなっているので、B波とC波による眼内での熱輸送の相違を感温カプセルを用いた実験により明らかにする。2)国際照明委員会の検討課題「赤外線白内障発症機序解明(TC6-49)」の会合がH25年5月に開催されるので、本会議に今年度までの研究データを発表し、今度の計画について、国際的な興味の観点からも検討する。3)曝露平均時間と眼障害の関連について、6分間曝露による眼障害の閾値は把握されているが、この閾値と30分曝露による眼障害の閾値は異なることが、予備実験で示されつつある。長期曝露実験に関しては、実験のエンドポイントが明確にできないこと、実験動物の麻酔の限界が60分程度であるため、長期曝露や反復曝露実験には限界がある。曝露時間を最長30分または60分程度に固定し、それより短い時間での眼障害発生閾値を求め、これらのデータより、時定数を検討することにより対処を行う予定である。
覚醒する禁教期キリシタン文化

初年度にアルスター博物館(ベルファスト)とバチカン図書館、およびクリプタ・バルビ(ローマ)で、教皇メダル、祈念メダルの光学的調査を行い、その一部はすでに発表しているが、写真の著作権料が高額なために、積み残しになっている課題があり、本年はそれにあたる予定であったが、途中、天正少年使節の一人であった千々石ミゲルの墓所と想定される伊木力墓所からの出土品について美術史的見地からの論考執筆依頼を受け、地元のキリシタン関係発掘品でもあることから、そちらを優先して行うことにした。夏季、冬季、大英図書館等で文献資料にあたり、関連する実作調査を大英博物館で行った。また、日本二十六聖人記念館所蔵の丹生出土聖遺物入れの調査を行い、伊木力墓所出土品との比較をした。また、稗田・浅野は、2017年に上海で行われた第6回東アジア文化遺産シンポジウムで発表したメダルの金属組成分析について、英文で論考を刊行、稗田・後藤・浅野は、日本文化財科学会でバチカン図書館所蔵メダルの金属組成に関するポスター発表を行った。稗田は博物館歴史文化講座(大分県立歴史博物館)で、ヨーロッパにおけるキリスト教メダルの化学組成についての口頭発表を行い、浅野は、長崎学講座(江角記念館)でキリシタン時代の美術について、調査から得られた新知見を交えて講演をした。さらに、稗田は、れきはく交流展(国東市歴史体験学習館)で行われた「いろの考古学」展において、ベルファスト調査の結果を一般公開し、好評を博した。本年は初年度に行った海外調査のまとめと、長崎での発掘品についての依頼原稿執筆、来年度の最終年の報告に向けての文献調査が中心となったため、論文や口頭発表の数は少なくなったが、おおむね順調に進捗している。来年度は、最終年度であるため、秋に長崎でのシンポジウムを計画している。今後、海外からの発表者に打診し、スケジューリングしていく。また、6月に研究会を行い、これまでの研究成果をまとめる。web版では図版の著作権に年限を設けられる場合があり、成果を公表しにくいので、紙媒体で論集を発行する。役割分担に偏重があるので、最終年度はそれを解消すべく方策を講じたい。禁教期のキリシタン遺物の日本への流入経緯に関し、同時代ヨーロッパにおける基準作例の金属組成及び図像・形式類型化のために海外調査を行っている。年代の判明しているベルファスト作例やローマのクリプタ・バルビ作例は発掘作例として重要である。また、制作年が推定可能なヴァティカンの教皇メダルは同じものが日本にもあることから、重要である。これらの基準作の調査を行うことにより、全世界の祈念メダル、教皇メダルの制作地や年代の特定を可能とするマッピングが可能となるだろう。6月に長崎で研究会を行い、顔合わせを行うとともに、平成28年度の予定を詰めた。夏季、浅野(研究代表者)は文献調査のためにロンドンの大英図書館他で文献調査を実施した。その後、後藤(分担研究者)、稗田(分担研究者)と共にベルファストのアルスター博物館で、グリーア・ラムゼイ学芸員のご厚意により、1588年に沈没したスペイン艦隊のジローナ号からの発掘物である祈念メダルの光学および蛍光エックス線調査、鉛同位体比測定のためのサンプリングを実施した。帰国後、『純心人文研究紀要』に英文で初回の成果の一部を発表した。鉛同位体比に関しては、現在、帝京大学の平尾(連携研究者)が分析中である。9月半ばに浅野、後藤、稗田でローマへ向かい、山田順先生(西南学院大学)のご高配により、クリプタ・バルビ博物館所蔵の17-18世紀祈念メダルの光学、および蛍光エックス線調査を行った。さらに、ヴァティカン図書館では、エレオノーラ・ジャンピッコロ氏のご厚意により、16-17世紀の祈念メダルおよび教皇メダルの光学および蛍光エックス線調査を敢行することができた。浅野はさらにヘルツィアーナ図書館で文献調査を行い、後藤、稗田はヴァティカン博物館の17世紀キリスト教信仰具やサン・ピエトロ大聖堂、イル・ジェズ聖堂、ポポロ聖堂等の見学を行った。多くの方々のご理解とご協力により、ヨーロッパ滞在期間を有効に使い、予定していた調査をすべて済ますことができた。蛍光エックス線測定器のリース料がかなり高額なため、海外での調査はこれで最後になるが、予算があった初年度に企図していた作例をほとんどすべて調査できたのでよかった。初年度にローマ、ベルファストで行った調査を各分野の学会で口頭あるいはポスター発表した。バチカン図書館のメダルについては版権付き写真をすべて購入できなかったので、2018年度に発表する予定である。5月に南蛮文化館において初期洋風画を調査(浅野・稗田)、6月に京都セルバンテス懇話会全国大会において踏絵について口頭発表(浅野)、7月、大分県埋蔵文化財センターにおいて、全構成メンバーによる研究発表会、8月に徳川ミュージアム所蔵の約70点の祈念メダルの調査(蛍光X線分析、光学調査)を実施(稗田、浅野、佐々木)、夏季、浅野はロンドンで資料調査を行った。9月に、天正少年使節の一人であった千々石ミゲルの墓所の第一次発掘(大石一久統括)によりキリシタン遺物と見られるものが発見されたため、後期はそれらの物品の制作地、年代特定作業を始めた。11月に津久見市所蔵「修道士」像に関する光学、および蛍光エックス線調査を実施した(浅野・稗田・武田)。

文化財科学分野では、稗田が中心となって、蛍光エックス線分析を用いた材質調査を進めるとともに、昨年度の調査成果を学会等で発表した。2016年7月に開催された研究会では、メダルの材質に関して、英文で調査結果を報告した。11月に安土桃山時代から江戸初期の初期洋風画の彩色材料調査を実施した。研究成果発表として、2017年6月に山形で開催された日本文化財科学会でポスター発表、8月に上海で開催された第6回東アジア文化遺産シンポジウム(2017上海国際文化遺産シンポジウム)でポスター発表を行った。調査はおおむね順調に進展しているものの、資料所蔵者との交渉が必要な調査は時間を要した。2017年度に行った調査結果の精査および分析結果の解析を進めており、所蔵者の許可を経たのち、調査成果の発表を進める予定である。調査を進める中で、過去の分析事例とも比較が必要であり、これまで以上に文献調査を行う必要が出てきた。初年度にアルスター博物館(ベルファスト)とバチカン図書館、およびクリプタ・バルビ(ローマ)で、教皇メダル、祈念メダルの光学的調査を行い、その一部はすでに発表しているが、写真の著作権料が高額なために、積み残しになっている課題があり、本年はそれにあたる予定であったが、途中、天正少年使節の一人であった千々石ミゲルの墓所と想定される伊木力墓所からの出土品について美術史的見地からの論考執筆依頼を受け、地元のキリシタン関係発掘品でもあることから、そちらを優先して行うことにした。夏季、冬季、大英図書館等で文献資料にあたり、関連する実作調査を大英博物館で行った。また、日本二十六聖人記念館所蔵の丹生出土聖遺物入れの調査を行い、伊木力墓所出土品との比較をした。また、稗田・浅野は、2017年に上海で行われた第6回東アジア文化遺産シンポジウムで発表したメダルの金属組成分析について、英文で論考を刊行、稗田・後藤・浅野は、日本文化財科学会でバチカン図書館所蔵メダルの金属組成に関するポスター発表を行った。稗田は博物館歴史文化講座(大分県立歴史博物館)で、ヨーロッパにおけるキリスト教メダルの化学組成についての口頭発表を行い、浅野は、長崎学講座(江角記念館)でキリシタン時代の美術について、調査から得られた新知見を交えて講演をした。さらに、稗田は、れきはく交流展(国東市歴史体験学習館)で行われた「いろの考古学」展において、ベルファスト調査の結果を一般公開し、好評を博した。本年は初年度に行った海外調査のまとめと、長崎での発掘品についての依頼原稿執筆、来年度の最終年の報告に向けての文献調査が中心となったため、論文や口頭発表の数は少なくなったが、おおむね順調に進捗している。前年の調査結果を受けて、平成29年度は、後藤、稗田が文化財科学会でポスター発表を行なう他、大分県埋蔵文化センター紀要などに成果を公表する予定である。平尾はベルファスト・サンプルの分析を続ける。浅野は前期に絵踏に用いられたプラケット図像に関する口頭発表を行い、大学の紀要への執筆を考えている。各人の調査・研究進捗状況は7月に大分市で開催される研究会で報告し合う。国内での調査予定は、現在、作品の所蔵館と連絡を取り、予定を詰めているところである。夏季に浅野はヨーロッパでの文献調査を予定している。調査は進行しているが、浅野は所属先で大学院紀要へ投稿する権利を持たず、クリスチャンでないのでキリスト教文化研究所の活動にも関われない。従って、データはあるのに年1回発表の紀要にしか発表できない状況であり、この点に関して、解決の方策は無い。
免疫制御・寛容の分子機構

最近10年間の免易学的ならびに分子生物学的研究の進歩は、免疫応答系を構成する各要素についての構造および機能に関する理解をもたらした。すなわち免疫グロブリン遺伝子やT細胞レセプター遺伝子の全構造と再編成の機序、免疫細胞の機能分化に伴うレセプターや表面抗原マーカーの発現機序、リンパ球の分化成熟の分子機構、多数のサイトカインとその受容体の遺伝子構造と発現および機能、HLA分子の構造と免疫応答の遺伝的制御機構などについての多くの知見が得られている。しかしながら、これらの要素が個体レベルでどのように関連し合い、免疫応答を調節しているのか、その破綻がどのようにして免疫病の発症につながるのか、あるいは各要素を個体レベルでどのように調和を保たせながら免疫病を補正しているのか等については、ほとんど理解されていないのが現状である。従って、本研究班では、次年度に発足する重点領域研究「免疫制御・寛容の分子機構」のための研究研画の検討および研究班、研究班員の構成の立案のため、班員による3回の班会議を行った。その結果、免疫制御と寛容の分子機構の解明のために、免易制御、免疫寛容、免疫病の3つの柱についてそれぞれの分子機構を解明する研究研画を立案した。さらに我国における国際的にも高く評価される免疫学者・分子生物学者・細胞遺伝学者の多くが集結した「免疫制御・寛容の分子機構」ワークショップを開催し、先鋭的な研究を円滑に行うための研究対象、研究方法論、今後の研究動向などに関する充分な討議を行った。
ADAM型出血毒素による新規の信号伝達と細胞機能の解明

ADAM型出血毒素は血管内皮細胞に細胞断片化を引き起こす。このような細胞断片化を制御している信号分子が特定された。またこの分子による制御が多くの細胞で一般的に共通して行われていることが示された。これにより細胞形態制御の新しい制御機構が解明された。ヘビ毒ADAMによる形態変化の特徴を細胞骨格や脂質の分布の蛍光イメージングにより調査し、この構造のいくつかの分子的特徴を確立した。その結果、アクチン骨格分布に大きな変化が起こり、大規模な再配置が行われていた。再配置の結果、非常に特徴的なアクチン構造を形成した。また、脂質分子の再配置も起こり、特徴的な分布をし、形態変化の特異性を裏付けた。ヘビ毒ADAMによる細胞への、このような特異な構造を形成する形態変化の誘導は、がんや神経系における細胞骨格の制御の研究にも重要であると考えられる。また、ADAMによるこのような細胞応答や、その抑制剤は、新しい薬剤の開発にも重要であると考えられた。そこでこの知見の薬剤開発への利用についての特許を出願した。この特許出願については、既に出願していた特許を用いて、国内優先権により一つの特許にまとめた。現在、このような形態変化に関わる分子群の特定、またそれらを制御する主要な分子の特定を行っている。本年度は、ADAM型出血毒素による血管内皮細胞作用における信号伝達を担う脂質分子の特定をすることと、形態変化と脂質分子代謝の関係を明らかにすることを行った。まず細胞死における細胞の断片化における形態変化について、脂質分子の特定においては、脂質代謝酵素の阻害剤を用いた実験から、形態変化の誘導(細胞の断片化)を模倣する阻害剤の探索に成功した。次に、これらの脂質代謝阻害剤から信号分子を推定し、その信号分子の抗体を用いて、蛍光顕微鏡による分布の変化と、ウエスタンブロットによる量的変化を調べた。蛍光顕微鏡による信号分子の抗体染色観察では、細胞断片化と信号分子の分布の変化が一致した。このことと、阻害剤による実験から、この信号分子が細胞断片化の原因分子であることが示唆された。また、細胞を溶解してウエスタンブロットで信号分子の量の変化を見た場合も細胞断片化と一致した。また、他の形態変化においても、この分子の変化が示唆された。細胞断片化における責任信号伝達分子が見出されたことから、今後、さらにこの脂質信号伝達分子の詳細な分子種と、その責任酵素の分子種の特定に実験を進めて行く予定である。本年度は、前年に特定した制御信号が、一般に他の細胞、他の細胞死誘導系でも細胞断片化を制御するのかどうかを調べた。また制御信号分子の分子形態の範囲を調べるため、特定した分子に似た周辺関連分子について細胞断片化に関与するかどうか調べ、制御信号の範囲を調べた。一般性があるかどうかの実験において、他の細胞として、細胞断片化しないHela細胞等、また細胞断片化するCOS細胞等を用い、細胞死に際して制御信号の様子を見た。その結果、血管内皮細胞以外でも、細胞断片化しない細胞死および細胞断片化した細胞で、制御分子の動態が血管に皮細胞の場合と同じであった。他方、制御信号の分解を阻害する阻害剤によって、細胞断片化しない細胞に、細胞断片化を誘導することができた。これにより、血管内皮細胞以外の細胞においても一般的に、この制御信号が細胞断片化を制御していることが分かった。周辺関連分子の関与を調べる実験は、各脂質抗体で染色し、同様に細胞断片化に関与するかどうか調べた。その結果、他の周辺脂質関連分子は細胞断片化に相関せず、当該脂質のみが細胞断片化と相関していた。これにより、細胞において主に作用している分子が特定された。形態変化を制御している信号分子が見出され、その阻害実験による確認と分布変化の一致も見出されたことから、順調に解明に向けて進んだ。24年度が最終年度であるため、記入しない。責任信号伝達分子が特定されたことから、その責任酵素の遺伝子種の特定に進む予定である。また信号伝達分子の分子構造範囲についても解析を進める。このことから、血管内皮細胞の大規模な形態変化の制御機構を明らかにしていく。
喫煙者肺癌における発癌関連マイクロRNAの探求

喫煙による肺癌発症の機序を、マイクロRNA(miRNA)による制御の点から分子生物学的に検証し、異常なDNAメチル化により発現制御を受けているmiRNAの同定、機能解析を行った。候補miRNAを、in silicoによるゲノム機能の解析、肺癌細胞株の脱メチル化剤処理、非小細胞肺癌手術検体の解析を組み合わせて検索し、発現抑制を受けているmiRNAを同定した。特にmir-34b発現低下は肺癌のリンパ管浸潤の予測因子であり、浸潤能のマーカーとなり得ることが明らかになった。喫煙による肺癌発症の機序を、マイクロRNA(miRNA)による制御に着目して分子生物学的に検証し、個別化医療の治療戦略や予後予測などのマーカー確立を目指し研究を行っている。特に肺癌においてエピジェネティクス異常による発現制御を受けるmiRNAの同定と機能解析を目的として実験を行った。まずIn silicoにて55種の候補miRNAを選定した。候補となるmiRNAの条件として、CpGアイランド内のmiRNA、CpGアイランドの下流1k bp以内にあるmiRNA、5'にCpGアイランドを持つhost geneのintron内に位置するmiRNAのいずれかとした。この55種の候補miRNAにおいて、肺癌細胞株で発現が抑制され脱メチル化剤処理で誘導が認められるもの14種のmiRNAを同定した。このうち7種のmiRNA(mir-30e, 34b, 126, 139, 203, 449a, 486)は肺癌臨床組織検体においても高頻度に発現抑制を伴っていた。臨床肺癌組織検体でのDNAメチル化を検討した結果、mir-34b, 126がDNAメチル化による発現抑制を受けていた。またmir-34b, 126の強制発現により標的遺伝子c-Met, CRKの抑制が認められた、臨床検体でもmir-34b,126のDNAメチル化が確認された。また、mir-34b発現低下は肺癌のリンパ管浸潤の危険因子となる可能性が判明した。喫煙歴による発現の違いに関してはこれらのmiRNAでは明らかな差が認められず引き続き解析を行っている。本研究では喫煙による肺癌発症機序をmiRNA制御の観点から検索を開始したが、より広範な臨床肺癌組織検体で認められるエピジェネティクス異常が示された。特にmir-34bはリンパ管浸潤のバイオマーカーとして肺癌術後化学療法の必要性を判断する際の一助となる可能性があり、術後経過の追跡からこの点をさらに検討してゆく。このような分子生物学的手法、細胞生物学的手法と疫学的調査の融合から肺癌治療戦略を発展させる研究を継続してゆきたい。喫煙による肺癌発症の機序を、マイクロRNA(miRNA)による制御に着目して分子生物学的に検証し、個別化医療の治療戦略や予後予測などのマーカー確立を目指し研究を計画した。肺癌においてエピジェネティクス異常により発現制御を受けるmiRNAの同定と機能解析を以下の方法で行った。In silicoにて55種の候補miRNAを選定し、肺癌細胞株で発現が抑制され脱メチル化剤処理で誘導が認められる14種のmiRNAを同定した。このうち7種のmiRNAが肺癌臨床組織検体で高頻度に発現抑制を伴っていた。臨床肺癌組織検体でのDNAメチル化を検討した結果、mir-34b,126がDNAメチル化による発現抑制を受けていた。またmir-34b,126の強制発現により標的遺伝子c-Met,CRKの抑制が認められた、臨床検体でもmir-34b,126のDNAメチル化が確認された。更に臨床検体を用いて、これまでに肺癌との関連が報告されたものを含む別の5種のmiRNAのメチル化と発現量の関連を検討したところ、複数の領域でのメチル化は、進んだT因子の危険因子となり、無再発生存期間の短縮と関連が認められた。個別のmiRNAとの関連は認められなかったことから、特定のmiRNAの機能異常によるものより、異常なDNAメチル化の蓄積が癌の進行を反映したものと考えられた。
小胞体膜タンパク質BAP31が制御するミトコンドリア機能と神経障害の関連性の解明

本研究ではBAP31の機能を詳細に解析することで、小胞体とミトコンドリアのクロストークを介したミトコンドリアの恒常性維持機構の解明を目指す。計画している具体的な研究は1BAP31とミトコンドリアの呼吸活性や品質管理の関連性の解析、2ミトコンドリア呼吸鎖complexI複合体の形成におけるBAP31の役割、3小胞体ストレスがBAP31に与える影響の解析4BAP31ノックアウトマウスの解析、の4つである。
圧力誘起誘起超伝導体における磁場誘起反強磁性相の電子状態の研究

本研究の研究目的は,f電子系圧力誘起超伝導体において,磁気秩序が消失する量子臨界領域で発現する超伝導と磁性との相関を明らかにすることである。これらの系の超伝導は、磁気揺らぎあるいは価数揺らぎ,構造的な不安定性と深く関連していると考えられており、その電子状態や磁性の不安定性と超伝導の関連を明らかにしたいと考えている。そこで本研究では,高圧、強磁場、極低温下の極限環境下での電気抵抗や磁場中比熱の実験により,量子臨界点近傍の磁性と超伝導の研究を行った。本年度はまずCeIrSi_3の加圧下・磁場下での交流比熱の測定を行った。昨年度の電気抵抗の実験から、反強磁性が消失する圧力P_c^*=2.25GPa以上の圧力下で磁場を印可すると、磁場下で再び反強磁性と思われる相が誘起されてくることを見いだしていた。ただし,その異常は非常に小さく,また電気抵抗では,その異常がバルクな性質なのかどうか,不確かであるため,比熱の実験により確証を得る必要があった。その結果,明確な磁場誘起相の大きな比熱のジャンプを観測することができた。また,磁場誘起反強磁性相内の超伝導による比熱の異常は非常に小さく,磁場誘起反強磁性と超伝導が競合していることが示唆された。また,超伝導相内には磁場誘起相は観測されず、CeRhIn5で観測された超伝導と反強磁性の共存はないものと思われる。また,CeTX_3(T:Co,Ir,X:Si,Ge)に加え,CePtSi_2,CeRhGe_2の圧力誘起超伝導や,YbIr_2Zn_<20>の重い電子系のメタ磁性の研究を行なった。特に,YbIr_2Zn_<20>では,約5GPaの加圧で重い電子系のメタ磁性転移磁場Hmがゼロ磁場まで下がり,5GPa以上の圧力で反強磁性が誘起されることを見いだした。そこで本研究では,高圧、強磁場、極低温下の極限環境下での電気抵抗,磁場中比熱,および熱膨張係数の実験により,量子臨界点近傍の磁性と超伝導の研究を行なうこととした。そのため、本年度はまずCeIrSi_3の加圧下・磁場下での電気抵抗の測定を行った。それにより、反強磁性が消失する圧力P_c^*=2.25GPa以上の圧力したで磁場を印可すると、磁場下で再び反強磁性と思われる相が誘起されてくることを見いだした。また、仮強磁性消失する近傍から圧力誘起の超伝導が出現するが、量子臨界点のP_c=2.6GPaへ向かって加圧するとともに、この磁場下で誘起される反強磁性相は、より低温側へとシフトしていく。そして、Pcより高圧側ではもはや磁場誘起の相は消失してしまう。一方、超伝導上部臨界磁場H_<c2>(0)もまたP_cに向かって高磁場側へとシフトしていき、P_cの極近傍で発散的に大きくなり、P_cを超えると急激に小さくなる。このように磁場誘起の反強磁性相と超伝導相には何らかの相関が有ると考えられる。この結果は、ドイツで開催された磁性に関する国際会議で報告した。また、超伝導相内に磁場誘起の反強磁性相が共存しているのかどうかを調べるために、加圧下・磁場下の交流比熱測定を開始した。これに関しては、現在までのところ超伝導相および常伝導相における反強磁性の確認は出来ているが、超伝導と磁場誘起反強磁性相が共存しているのかどうかに関してはわかっていない。今後の課題である。

また,超伝導相内には磁場誘起相は観測されず、CeRhIn5で観測された超伝導と反強磁性の共存はないものと思われる。また,CeTX_3(T:Co,Ir,X:Si,Ge)に加え,CePtSi_2,CeRhGe_2の圧力誘起超伝導や,YbIr_2Zn_<20>の重い電子系のメタ磁性の研究を行なった。特に,YbIr_2Zn_<20>では,約5GPaの加圧で重い電子系のメタ磁性転移磁場Hmがゼロ磁場まで下がり,5GPa以上の圧力で反強磁性が誘起されることを見いだした。
遺伝子改変マウスを用いた味細胞の甘味受容・感受性調節機構の解析

本研究では、(1)内因性カンナビノイドが甘味受容細胞の応答を増強することおよび、その増強効果は味細胞に発現するCB1受容体を介し生じること、(2)甘味受容体であるT1R3を発現する細胞は甘味、うま味刺激に対し応答を示すこと、(3)甘味、うま味の受容・情報伝達に関する遺伝子(T1R3、gustducin、TRPM5)を欠損した遺伝子改変マウスにおいて、T1R3発現細胞が味刺激に対して応答を示さないこと、(4)T1R3発現細胞にはgustducin以外にもGαサブユニット(11、14、s、q、i2)が存在することを明らかとした。本研究では、甘味受容体コンポーネントT1r3の遺伝子プロモーターの調節の下、GFPを発現するマウス(T1r3-GFPマウス)、および甘味関連遺伝子ノックアウトマウス(T1R3-KO、TRPM5-KO、gustducin-KOマウス)を掛け合わせた遺伝子改変マウス(GFP-KOマウス)を材料として用い、T1r3発現味細胞の各種甘味物質に対する応答やグルマリン感受性、甘味感受性調節物質(レプチン、カンナビノイド)の効果、遺伝子欠損の効果を調べることで、T1R3発現味細胞を介した甘味受容、および感受性調節機構について追究し、味覚末梢における甘味情報の受容・調節機構を明らかにすることを目的とする。本年度は、次年度計画で使用するためのT1R3-GFP-KOマウス3種(T1R3-KO、TRPM5-KO、gustducin-KO)を作成した。これらはT1R3-GFPマウスと各KOマウスとの交配により作成、維持されている。3種のGFP-KOマウスにおけるT1R3、TRPM5、gustducinの味蕾での発現をRT-PCR法により調べた結果、KOされた遺伝子のみ発現が確認されなかった。またこれらマウスの味蕾では、一部の味細胞にGFPの発現が見られた。以上の結果は、作成された3種のGFP-KOマウスがT1R3発現細胞における各遺伝子欠損の効果を調べるための有用な材料となることを示す。また、本年度は内因性カンナビノイドが甘味を増大させる効果を持つことを明らかとした。T1R3発現細胞は様々な甘味物質に対し応答を示した。T1R3-GFP発現細胞、および野生型マウスにおける甘味応答細胞のうち約60%の細胞では、内因性カンナビノイドの投与により甘味物質に対する応答が増大した。その効果はCB_1受容体阻害剤であるAM251により抑制され、CB_2受容体阻害剤であるAM630では変化しなかった。これらの結果は、T1R3発現味細胞が様々な甘味物質に対して幅広い応答性を持ち、その感受性が味細胞に発現するCB_1受容体を介し内因性カンナビノイドにより増強されることを示す。本年度は、昨年度計画で作成したT1R3-GFP-KOマウス3種(T1R3-KO、TRPM5-KO、gustducin-KO)、およびコントロールとなるT1R3-GFPマウスを用い、GFP発現細胞より5基本味刺激に対する応答を記録した。その結果、T1R3-GFP味細胞は甘味刺激(シュクロース、サッカリンなど)に最も強く応答を示し、一部うま味刺激に最大応答を示す細胞も存在した。また、甘味に最大応答を示した細胞の一部はうま味刺激に対しても応答を示した。この結果は、T1R3発現細胞が甘味、うま味の受容を担う細胞であることを示唆する。一方、3種のT1R3-GFP-KOマウスにおいて、5基本味刺激に明らかな応答を示すGFP発現細胞は存在しなかった。これは、T1R3発現細胞において、T1R3、gustducin、およびTRPM5が味刺激の受容・情報伝達に必須である可能性を示唆する。ただし、高濃度の甘味、うま味刺激に対する応答は残存する可能性も残されている。さらに、T1R3-GFP細胞においてシングルセルRT-PCRによりGαサブユニットの検索を行ったところ、Gα11、Gα14、Gαi2、Gαq、Gαsの発現頻度が高かった。これらのGαサブユニットはT1R3発現細胞において味覚応答の発現や修飾に寄与する可能性が考えられる。
放射性廃棄物地下処分に関わるバリア材の力学特性に及ぼす粘土鉱物の種類の影響

放射性廃棄物地下処分に関する研究は重要度が高いが,天然および人工バリア材や埋戻し材(ベントナイト系材料)に含まれる粘土鉱物の種類や含有量,さらに,超長期供用による粘土鉱物の変質については十分な検討がなされていない.特に,複雑な地質環境を有する我が国にとって,「粘土鉱物」に着目することは非常に重要である.本研究は,粘土鉱物を含む岩質材料(天然バリアを想定)と,1種の粘土鉱物および変質鉱物を様々な割合で含むベントナイト系材料(人工バリアを想定)の力学特性に及ぼす粘土鉱物の種類の影響について実験的に検討した.特に粘土鉱物を含む岩質材料では一軸圧縮強度について,粘土鉱物およびベントナイト系材料では膨潤圧・透水特性について検討した.平成30年度は,1種の粘土鉱物のみから構成される供試体と,ベントナイト系材料に対して,超長期供用による変質を想定して,KOH溶液またはCa(OH)2溶液に浸漬させ変質反応促進を施したベントナイトを様々な割合で混合した供試体を用いて,一次元膨潤圧試験および透水試験を実施し,ベントナイト系材料の膨潤特性および透水性に与える変質鉱物置換率(変質)の影響について検討した.得られた知見を以下に示す.膨潤圧と透水係数は粘土鉱物の種類や浸漬させた溶液の種類によって異なり,特に,ベントナイトの変質によって生成されると考えられるカオリナイト,雲母粘土鉱物および緑泥石,さらに,KOH溶液浸漬ベントナイトの透水係数は,ベントナイトの透水係数よりも約35桁大きい.これは,変質や,それに伴う変質鉱物(特に粘土鉱物)の増加は,ベントナイト系材料の透水性に影響を与える恐れがあることを示唆するものである.また,ベントナイト系材料を用いる場合,カルシウムイオンの他に,カリウムイオンの存在にも十分注意する必要があることが実験から明らかとなった.放射性廃棄物地下処分に関する研究は重要度が高いが,天然および人工バリア材や埋戻し材に含まれる粘土鉱物の種類や含有量,さらに,長期供用による粘土鉱物の変質については十分な検討がなされていない.特に,複雑な地質環境を有する我が国にとって,「粘土鉱物」に着目することは非常に重要である.本研究は,粘土鉱物を含む岩質材料(天然バリアを想定)と,ベントナイトおよび粘土鉱物と珪砂混合材料(人工バリアを想定)の力学特性に及ぼす粘土鉱物の種類の影響について実験的に検討した.特に粘土鉱物を含む岩質材料では一軸圧縮強度について,粘土鉱物およびベントナイト系材料では膨潤圧・透水特性について検討した.本年度は,粘土鉱物を多く含む軟岩のバリア材を想定して,粘土鉱物と石膏を様々な割合で混合した石膏ー粘土混合供試体(人工軟岩)を作製した.作製した供試体を用いて,粘土鉱物の種類・含有量の違いに着目し,これらの違いによって,岩質材料の力学特性がどのように変化するのかについて,実験的検討を行い,以下の結果を得た.(1)粘土鉱物含有量の増加に伴う物理特性の変化の様相や一軸圧縮強度等の力学特性の低下の様相は,粘土鉱物の種類,含水量の違いによって大きく異なる.(2)含水の影響による強度変化率から,粘土鉱物を含む供試体の一軸圧縮強度は,非粘土鉱物を含む供試体に比べて,含水の影響をより受けやすい.(3)粘土鉱物を含む供試体の一軸圧縮強度は,含まれる粘土鉱物の層間にはたらく結合力の大小関係を反映しており,これは,粘土鉱物を含む岩質材料の一軸圧縮強度の違いが,粘土鉱物の構造の違い(シート電荷の組み合わせ)と関係があることを示唆するものであると考えられる.以上の成果は,今後,粘土鉱物を含む地盤材料の力学特性評価をする際の基礎的資料として大いに貢献できる成果であると考える.粘土鉱物を含む岩質材料の力学特性評価において,実地盤材料との比較や適用性等についての課題はあるものの,粘土鉱物の種類と含有量による強度低下の様相が含まれる粘土鉱物の構造の違いで説明できるという,当初の計画通りの成果を得ることができた.また,本年度後半からは,計画通り,粘土試料,ベントナイトおよび粘土鉱物と珪砂混合材料の膨潤圧・透水試験装置の作製を行った.さらに,1種の粘土鉱物のみから構成される供試体の膨潤特性および透水性と,ベントナイト系材料に対して,超長期供用による変質を想定して,粘土鉱物を様々な割合で混合した供試体を用いて,一次元膨潤圧試験および透水試験を実施し,ベントナイト系材料の膨潤特性および透水性に与える粘土鉱物混合率(変質)の影響について検討した.以上より,本研究は概ね順調に進展しているものと考える.放射性廃棄物地下処分に関する研究は重要度が高いが,天然および人工バリア材や埋戻し材(ベントナイト系材料)に含まれる粘土鉱物の種類や含有量,さらに,超長期供用による粘土鉱物の変質については十分な検討がなされていない.特に,複雑な地質環境を有する我が国にとって,「粘土鉱物」に着目することは非常に重要である.本研究は,粘土鉱物を含む岩質材料(天然バリアを想定)と,1種の粘土鉱物および変質鉱物を様々な割合で含むベントナイト系材料(人工バリアを想定)の力学特性に及ぼす粘土鉱物の種類の影響について実験的に検討した.特に粘土鉱物を含む岩質材料では一軸圧縮強度について,粘土鉱物およびベントナイト系材料では膨潤圧・透水特性について検討した.

平成29年度は,粘土試料とベントナイト系材料の膨潤圧・透水試験装置の作製・改良を行い.1種の粘土鉱物のみから構成される供試体の膨潤特性および透水性と,ベントナイト系材料に対して,超長期供用による変質を想定して,粘土鉱物を様々な割合で混合した供試体を用いて,一次元膨潤圧試験および透水試験を実施し,ベントナイト系材料の膨潤特性および透水性に与える粘土鉱物置換率(変質)の影響について検討した.得られた知見を以下に示す.(1)膨潤圧と透水係数は粘土鉱物の種類によって異なり,特に,ベントナイトの変質によって生成されると考えられるカオリナイト,雲母粘土鉱物および緑泥石の透水係数は,ベントナイトの透水係数よりも約35桁大きい.(2)粘土鉱物置換率の増加に伴い,ベントナイト系材料の膨潤圧は低下するとともに,透水係数は上昇した.特に,透水係数については,混合した粘土鉱物の種類の違いによる差が見られ,これは,変質による粘土鉱物の増加は,ベントナイト系材料の透水性に影響を与える恐れがあることを示唆するものである.本年度は,粘土試料,ベントナイト系材料(ベントナイト・粘土鉱物・珪砂混合材料)の一次元膨潤圧,低圧透水試験装置の作製・改良および試験を行った.試験に用いた供試体は,計画通り,1種の粘土鉱物(カオリナイト,ハロイサイト,雲母粘土鉱物,タルク,緑泥石)のみから構成される供試体の膨潤特性および透水性と,さらに,ベントナイト系材料に対して,超長期供用による変質を想定して,粘土鉱物(ここでは,カオリナイト,雲母粘土鉱物,緑泥石)を様々な割合で混合した供試体を用いて,一次元膨潤圧試験および透水試験を実施し,ベントナイト系材料の膨潤特性および透水性に与える粘土鉱物混合率(変質)の影響について検討した.膨潤特性と透水性評価において,粘土鉱物の種類の違いによる構造や層間結合力と膨潤特性・透水性との関係に対する考察についての課題はあるものの,変質鉱物の違いと含有量の違いによる膨潤特性・透水性の違いを実験的に示すことができ,当初の計画通りの成果を得ることができた.以上より,本研究は概ね順調に進展しているものと考える.放射性廃棄物地下処分に関する研究は重要度が高いが,天然および人工バリア材や埋戻し材(ベントナイト系材料)に含まれる粘土鉱物の種類や含有量,さらに,超長期供用による粘土鉱物の変質については十分な検討がなされていない.特に,複雑な地質環境を有する我が国にとって,「粘土鉱物」に着目することは非常に重要である.本研究は,粘土鉱物を含む岩質材料(天然バリアを想定)と,1種の粘土鉱物および変質鉱物を様々な割合で含むベントナイト系材料(人工バリアを想定)の力学特性に及ぼす粘土鉱物の種類の影響について実験的に検討した.特に粘土鉱物を含む岩質材料では一軸圧縮強度について,粘土鉱物およびベントナイト系材料では膨潤圧・透水特性について検討した.平成30年度は,1種の粘土鉱物のみから構成される供試体と,ベントナイト系材料に対して,超長期供用による変質を想定して,KOH溶液またはCa(OH)2溶液に浸漬させ変質反応促進を施したベントナイトを様々な割合で混合した供試体を用いて,一次元膨潤圧試験および透水試験を実施し,ベントナイト系材料の膨潤特性および透水性に与える変質鉱物置換率(変質)の影響について検討した.得られた知見を以下に示す.膨潤圧と透水係数は粘土鉱物の種類や浸漬させた溶液の種類によって異なり,特に,ベントナイトの変質によって生成されると考えられるカオリナイト,雲母粘土鉱物および緑泥石,さらに,KOH溶液浸漬ベントナイトの透水係数は,ベントナイトの透水係数よりも約35桁大きい.これは,変質や,それに伴う変質鉱物(特に粘土鉱物)の増加は,ベントナイト系材料の透水性に影響を与える恐れがあることを示唆するものである.
軌道自由度に由来する新規な輸送現象の研究

軌道自由度を有する金属における多体電子状態を研究した。主に、(i)軌道自由度とスピン軌道相互作用に由来するベリー位相(軌道ベリー位相)によるスピンホール効果や異常ホール効果の研究、また(ii)多体効果によって発現する軌道揺らぎを媒介とする超伝導発現機構や、異常輸送現象に関する研究を遂行した。申請者は昨年、多軌道ハバード模型に鉄原子の光学フォノン(Eg,Euモード等)を考慮したハバード・ホルシュタイン模型を提唱し、超伝導発現機構や異常輸送現象などを研究した。現実的な電子・格子相互作用により顕著な軌道揺らぎが発生することを見出し、軌道揺らぎを媒介とする「符号反転の無いS波超伝導状態(S++波状態)」の可能性を提唱した。この超伝導状態は、鉄系超伝導体の超伝導転状態が不純物や乱れに対して丈夫であるという実験結果と整合する。理論的に得られた相図では、クーロン相互作用が強くてスピン揺らぎが優勢な領域では「符号反転を伴うS波超伝導状態(S±波状態)」が実現し、一方電子・格子相互作用が強くて軌道揺らぎが優勢な領域ではS++波状態が実現する。この相図は、鉄系超伝導体という物質群が示す驚くべきバラエティの広さを理解する上で、重要な役割を果たすと期待される。なお本模型の電子・格子相互作用は、As-Feのボンド長を一定とすると、As4の四面体が正四面体であるとき最も大きく、四面体が歪むと小さくなる。つまりAs4が正四面体に近いほど、軌道揺らぎが大きいことが期待される。故に軌道揺らぎを媒介とするS±波状態は、Lee-plotと呼ばれるTcとAsの四面体の歪みとの実験的相関-四面体の歪が小さい物質ほど高いTcが実現する-を自然に再現することが可能である。さらに東大辛研のレーザーARPESにより、超伝導ギャップのd軌道依存性が小さいという、S±波状態と矛盾する結果が報告された(Shimojima et al.Nature(2011).)この実験結果についても、我々の提唱する軌道揺らぎによるS±波状態と合致する。我々は昨年、鉄系超伝導体の有効模型である多軌道ハバード模型に基づき、多軌道クーロン相互作用(軌道内斥力U,軌道間斥力U',交換項J)と鉄原子の光学フォノン(Eg,Euモード等)を考慮したハバード・ホルシュタイン模型を解析し、現実的なパラメーターにおいて顕著な軌道揺らぎが発生することを見出した。この結果は、軌道揺らぎを媒介とする「符号反転の無いS波超伝導状態(S++波状態)」の可能性を強く示唆する。理論的に得られた相図では、交換相互作用」が比較的大きい場合は「符号反転を伴うS波超伝導状態(S±波状態)」が実現し、一方Jが比較的小さい場合はS++波状態が実現する。この結果は、鉄系超伝導体という物質群が示す驚くべきバラエティの広さを理解する上で、重要な役割を果たすと期待される。なお最近、東大辛研のレーザーARPESにより、ホール面の超伝導ギャップのd軌道依存性が大変小さいという、S±波状態と矛盾する結果が報告された(Shimojima et al,Nature(2011).)この実験結果には我々の提唱する軌道揺らぎによるS++波状態と合致する。さらに京大松田研による角度分解磁場中熱伝導度測定において同定された、BaFe2(As,P)2における電子面の超伝導ギャップのループ状ノード(電子面柱の側面に生じた円状のノード構造)が、軌道揺らぎとスピン揺らぎの競合の結果として再現されることを見出した。本研究成果により、鉄系超伝導体が示すバラエティに富む超伝導ギャップ構造を統一的に説明できる可能性がある。申請者は昨年、鉄系超伝導体の有効模型である多軌道ハバード模型に基づき、多軌道クーロン相互作用(軌道内斥力U,軌道間斥力U',交換項J)を平均場近似を超えた解析を行った。特に、Aslamazov-larkin項と呼ばれるバーテックス補正がもたらすスピン・軌道結合に着目し、現実的なパラメーターにおいて顕著な軌道揺らぎが発生することを見出した。理論的に得られた相図では、交換相互作用Jが比較的大きい場合は「符号反転を伴うS波超伝導状態(S±波状態)」が実現し、一方Jが比較的小さい場合は「符号反転を伴わないS波超伝導状態(S++波状態)」が実現する。この結果は、鉄系超伝導体という物質群が示す驚くべきバラエティの広さを理解する上で重要な役割を演じることが期待される。さらに最近、東大物性研究所・辛研の高精度レーザーARPESにより、ホール面の超伝導ギャップのd軌道依存性が大変小さいという、スピン揺らぎ理論と矛盾する結果が報告された(Shimojima et al, Nature (2011).)

この実験結果には我々の提唱する軌道揺らぎによるS++波状態と合致する。さらに京大松田研による角度分解磁場中熱伝導度測定において同定された、BaFe2(As,P)2における電子面の超伝導ギャップのループ状ノード(電子面柱の側面に生じた円状のノード構造)が、軌道揺らぎとスピン揺らぎの競合の結果として再現されることを見出し、その成果を論文にまとめることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ジアゾ化合物の潜在的求電子性を利用した触媒的不斉環化反応の開発

近年、ジアゾカルポニル化合物を用いた酸触媒反応は当研究室を中心に盛んに研究されている。ただその反応開発は酸で活性化された求電子剤に対してジアゾカルボニル化合物が求核的に付加することによるジアゾニウム中間体の発生と続く脱窒素を伴った分子骨格形成という反応機構についてのものに限られている。このような中私はジアゾカルボニル化合物と酸触媒という同一の組み合わせでありながら、上記のものとは異なる反応機構の存在に着目するに至った。すなわち、酸触媒が直接ジアゾカルボニル化合物を活性化することで生じる求電子性を帯びた酸配位ジアゾニウム炭素に対して脱窒素を駆動力とした求核剤の付加により生成物を与えるというものである。私はこの反応形式を利用した以下のような反応開発を行ってきた。[1]フリーデルクラフツアルキル化反応を利用したジアゾケトンの分子内環化反応の開発まずは酸触媒存在下における環化反応のための基質としてジアゾカルポニル化合物を設計し、反応系をデザインした。この反応は4位に置換基を有するα-テトラロンを一挙に形成できる興味深い反応である。同反応は1当量のルイス酸存在下では円滑に進行したが、ルイス酸の量を減らすと反応速度が大きく低下したため触媒回転していないと考えられた。[2]分子間不斉フリーデルクラフツアルキル化反応の開発[1]の反応開発において酸触媒の触媒回転が困難であるという問題が生じたことから、より反応系を単純化することを考え、ジアゾエステルのフリーデルクラフツアルキル化反応を検討することとした。酸触媒や反応条件を検討した結果、この反応形式においてはブレンステッド酸の触媒回転が可能であることが分かった。そこで次の展開として触媒的不斉化を試みる研究初年度の計画通りにフリーデルクラフツアルキル化反応を利用したジアゾケトンの分子内環化反応において触媒回転可能な酸触媒を見出すために多くの酸触媒を検討したが、適切な酸触媒は見つからなかった。そこで反応の単純化を考えた結果、分子間不斉フリーデルクラフツアルキル化反応というジアゾカルボニル化合物の潜在的求電子性を利用した新たな反応系を見つけ出すことに成功した。前年度の流れを引き継ぎ、分子間不斉フリーデルクラフツアルキル化反応の開発を行う。現段階で触媒回転可能な酸触媒は見出しており、今後は不斉反応へと展開していく。具体的にはアキラルなブレンステッド酸触媒のスクリーニングにおいて良好な触媒能を示した酸を活性部位として有する既存の光学活性酸触媒をまずはスクリーニングし、その適用限界を見極める。その後、さらなる触媒デザインの精緻化を行い、高収率、高立体選択的に反応を促進できる触媒を見出す。近年、ジアゾカルボニル化合物を用いた酸触媒反応は当研究室を中心に盛んに研究されている。[1]フリーデルクラフツアルキル化反応を利用したジアゾケトンの分子内環化反応の開発まずは酸触媒存在下における環化反応のための基質としてジアゾカルボニル化合物を設計し、反応系をデザインした。そこで次の展開として触媒的不斉化を試みる。

この反応は4位に置換基を有するα-テトラロンを一挙に形成できる興味深い反応である。同反応は1当量のルイス酸存在下では円滑に進行したが、ルイス酸の量を減らすと反応速度が大きく低下したため触媒回転していないと考えられた。[2]分子間不斉フリーデルクラフツアルキル化反応の開発[1]の反応開発において酸触媒の触媒回転が困難であるという問題が生じたことから、より反応系を単純化することを考え、ジアゾエステルのフリーデルクラフツアルキル化反応を検討することとした。酸触媒や反応条件を検討した結果、この反応形式においてはブレンステッド酸の触媒回転が可能であることが分かった。そこで次の展開として触媒的不斉化を試みる研究初年度の計画通りにフリーデルクラフツアルキル化反応を利用したジアゾケトンの分子内環化反応において触媒回転可能な酸触媒を見出すために多くの酸触媒を検討したが、適切な酸触媒は見つからなかった。そこで反応の単純化を考えた結果、分子間不斉フリーデルクラフツアルキル化反応というジアゾカルボニル化合物の潜在的求電子性を利用した新たな反応系を見つけ出すことに成功した。研究初年度の計画通りにフリーデルクラフツアルキル化反応を利用したジアゾケトンの分子内環化反応において触媒回転可能な酸触媒を見出すために多くの酸触媒を検討したが、適切な酸触媒は見つからなかった。前年度の流れを引き継ぎ、分子間不斉フリーデルクラフツアルキル化反応の開発を行う。現段階で触媒回転可能な酸触媒は見出しており、今後は不斉反応へと展開していく。具体的にはアキラルなブレンステッド酸触媒のスクリーニングにおいて良好な触媒能を示した酸を活性部位として有する既存の光学活性酸触媒をまずはスクリーニングし、その適用限界を見極める。その後、さらなる触媒デザインの精緻化を行い、高収率、高立体選択的に反応を促進できる触媒を見出す。