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新規合成戦略の開発を基軸とした機能性π拡張ポルフィリンの創出

π拡張ポルフィリンは、複数のポルフィリンを共役鎖で架橋したり、ポルフィリンの周辺に芳香環を直接縮環させたりすることで得られる。これらの化合物は分子全体に広がる共役や近赤外領域へ渡る吸収といった特異な性質を示すことから、有機半導体材料や機能性色素としての応用が期待されている。その中でもポルフィリンテープは代表的なπ拡張ポルフィリンの1つで、複数のポルフィリン環がメゾ位とその隣り合う2つのβ位でそれぞれ直接結合した構造を有する。この化合物は分子全体に広がる有効な共役を示すことから、電気伝導性分子ワイヤーを始めとする種々の応用が期待され、高い注目を集めている。申請者はポルフィリンテープの新規機能発現を期待し、β位間の一部にカルボニル、メチレン、スルホンもしくはフェニレンによる架橋を導入することで、ポルフィリン骨格の間に形成される6員環を7員環もしくは8員環へと変えた化合物を設計・合成した。その結果、得られた化合物はポルフィリンテープに見られたような平面に広がった分子構造をとることができず、最大で半円型にまで及ぶアーチ型の湾曲を示すことを見出した。また、吸収スペクトル測定ならびに電気化学測定から、このポルフィリンアーチテープはポルフィリンテープと同程度もしくはそれ以上に狭いHOMO-LUMOギャップを有することを確認した。加えて本化合物は、ポルフィリンテープには見られない特性として、溶解性の向上、アーチ型構造の反転という柔軟な構造変化、さらにはフラーレン(C60)との会合体の形成といった特異な物性を示すことも明らかとなった。29年度が最終年度であるため、記入しない。ポルフィリンは4つのピロール環からなる18π芳香族化合物である。この分子はクロロフィルやヘムの基本骨格であることから、古くより多くの化学者の興味を惹きつけ、その詳細な物性解明が行われてきた。また、近年ではポルフィリンの持つ特徴的な光化学・電気化学特性が、色素増感太陽電池や人工光合成といった応用研究に展開できることが見出され、高い注目を集めている。このような背景のもと、私は新規機能性有機材料開発の足がかりとなる基礎研究として、アミン型窒素原子を埋め込んだπ拡張ポルフィリンの合成および物性評価に取り組んだ。研究計画において、私はジフェニルアミン縮環ポルフィリンの高収率合成法の開発を提案していた。これは過去に報告された酸化的縮環反応を鍵とした合成法は反応効率が悪く、さらなる応用に不向きであったためである。一方、私はこの一年の間に合成ルートを抜本的に見直すことで効率的な合成法を開発することに成功した。具体的には、新たに合成したメゾ位とβ位の両方がハロゲン化されたポルフィリンに対して、ターシャリーブトキシナトリウム存在化、ジフェニルアミンを作用させたところ、目的のジフェニルアミン縮環ポルフィリンを81%という高収率で合成することに成功した。この成果は既に国際学術誌であるAngew. Chem. Int. Ed.に掲載されている。今後は本反応をポルフィリン多量体に適用することで新規p型有機材料の開発を行いたいと考えている。まず、当初の研究計画において私はこの一年で遷移金属触媒を用いたジフェニルアミン縮環ポルフィリンの高効率合成法の開発を予定していた。これはオルト位にハロゲンを有するジフェニルアミンをポルフィリンのメゾ位に導入し、その後分子内C-H活性化を伴う縮環を施すという2段階の合成戦略である。一方で実際には、各種条件検討の結果、新たに合成したメゾ位とβ位の両方がハロゲン化されたポルフィリンに対して、ターシャリーブトキシナトリウム存在化、ジフェニルアミンを作用させたところ、目的のジフェニルアミン縮環ポルフィリンを1段階で81%という高収率で合成することに成功した。また、この反応は高価な遷移金属触媒を必要とせず、安価で入手容易な試薬のみで行うことができる。すなわち、当初の想定よりも効率的な合成戦略を構築することに成功した。また、これ以外にも研究の過程においてメゾ位に電子求引性の置換基を有するポルフィリンに酸化的縮環反応を施したところ、他のメゾ位上のアリール基が位置選択的にポルフィリン母核と結合を形成することを見出した。これは現在までに多数報告されている酸化的な縮環ポルフィリン合成ではなかなか見られないような興味深い事象である。私は軌道計算によりさらにその詳細を検討することで、メゾ位の電子求引性置換基が反応活性種であるポルフィリンのラジカルカチオンのスピン密度分布を変化させたことがこの選択性の鍵であることを見出した。加えて、これらの知見を応用することで大きな二光子吸収断面積を有するフェニレン縮環メゾ-メゾ、β-β、β-β三重縮環ポルフィリン二量体を合成することにも成功した。この成果は国際学術誌であるChem. Sci.誌に掲載されている。以上のように私の研究は当初の計画以上に進展している。ポルフィリンの外周部に芳香環が縮環した構造を有する「π拡張ポルフィリン」は、外部縮環部位からの強い電子的摂動を受け、従来のポルフィリンとは電子的・光学的に大きく異なる物性を示す。

一般的にこれらの化合物群は、“近赤外領域へ渡る光吸収"や“高い非線形光学特性"といった性質を有するため、主に材料化学の分野で高い注目を集め、精力的に研究がなされてきた。しかしながら、π拡張ポルフィリンを設計する指針としては、ポルフィリンに多環芳香族炭化水素やポルフィリンそのものといった芳香環を縮環させる手段がほとんどを占めていた。加えて、得られる化合物は平面に広がったπ共役系を有するものが大多数であった。以上を背景として報告者は、「新規π拡張ポルフィリンの創出」を主題として当該年度は以下に述べる研究に取り組んできた。まずは昨年度に開発した外周部に窒素原子を縮環させたポルフィリン(窒素埋め込み型三重縮環ポルフィリン)の効率的合成手法をメゾ-メゾ結合ポルフィリン二量体に適用した。その結果、さらに電子供与性が向上した化合物を合成することに成功した。加えて、昨年度に見出したπ拡張ポルフィリンに曲面を導入する手法を、ポルフィリン二量体および三量体に適用し、半円型に湾曲したπ拡張ポルフィリンを合成することにも成功した。また、上記以外にも報告者はメゾ位どうしがプラチナイオンにより架橋されたポルフィリン二量体を合成し、プラチナ架橋部位上の立体配置が分子物性に及ぼす影響を明らかにした。報告者は本研究の申請段階において「窒素埋め込み型三重縮環ポルフィリンの多量化」を最終的な研究目的として計画していた。これに対して当該年度は、多量化への足がかりとして窒素埋め込み型三重縮環ポルフィリンの二量体の合成を達成した。まず、この点から当初の計画は順調に進行していると述べることができる。さらにこれに加えて報告者は、当該年度において「湾曲構造を有するπ拡張ポルフィリンの合成と物性評価」という申請段階では全く想定していなかった研究についても深く検討を行うことができた。またこれ以外にも、報告者は当該年度の間に「プラチナ架橋ポルフィリン二量体の合成および物性評価」や「窒素埋め込み型三重縮環ポルフィリンの安定ラジカルカチオン種の単離」といった内容についても精力的に研究を行った。なお、これら2つの研究については報告者が主として論文執筆を行い、既に国際学術誌に掲載されている。これらに加え、報告者は共同研究にも力を入れ、上記以外に2報の論文を国際学術誌に報告している。以上のことから当該研究は当初の計画以上に進展していると考えられる。π拡張ポルフィリンは、複数のポルフィリンを共役鎖で架橋したり、ポルフィリンの周辺に芳香環を直接縮環させたりすることで得られる。これらの化合物は分子全体に広がる共役や近赤外領域へ渡る吸収といった特異な性質を示すことから、有機半導体材料や機能性色素としての応用が期待されている。その中でもポルフィリンテープは代表的なπ拡張ポルフィリンの1つで、複数のポルフィリン環がメゾ位とその隣り合う2つのβ位でそれぞれ直接結合した構造を有する。この化合物は分子全体に広がる有効な共役を示すことから、電気伝導性分子ワイヤーを始めとする種々の応用が期待され、高い注目を集めている。申請者はポルフィリンテープの新規機能発現を期待し、β位間の一部にカルボニル、メチレン、スルホンもしくはフェニレンによる架橋を導入することで、ポルフィリン骨格の間に形成される6員環を7員環もしくは8員環へと変えた化合物を設計・合成した。
アモルファス半導体発光/受光素子を組み合わせた新しいOEICの基礎研究

本研究において我々は、まずa-SiC可視光LEDの開発に成功した。これは、発光層の製膜条件を変えることによって赤緑色まで発光色を制御することが可能である。また、真性EL素子の発光層をa-C/a-SiCの多層構造とすることで35cd/m^2という高輝度の青色発光を得た。これについてはa-C:H発光層の製膜条件と薄膜EL素子動作パラメータと基礎データの測定を行った。一方、ZnS系薄膜EL素子とn-i-n a-SiC光導電素子を積層したメモリー機能を持つPCEL素子を作製し、その素子において外部光による光書き込みとメモリーマージンと構造パラメータとの関連を解明した。以上の結果をもとにアモルファス半導体薄膜の発光素子と受光素子を集積化した光電集積回路(OEIC)の実現を目指し、以下に示す2種類のオールアモルファスOEICを試作し、その特性を調べた。その一つは、透明電極ITOをコートしたガラス基板の上にアモルファスシリコン窒化膜(a-SiNx)で二重絶縁したa-C活性層を堆積し、その上に光導電膜としてn-i-n形のa-SiCを順次堆積した素子でその動作特性に関する技術データを揃えた。この素子において特筆すべきは、波長633nmのHe-Neレーザーを入力光として照射することにより、入力光よりも波長の短い出力光が入力光を当てた部分のみ観測されることである。これの応用として赤外光から可視光への画像変換デバイス等が考えられる。もう1種類は上記の構造において発光層としてp-i-n形のa-SiCを用いたLEDモード機能素子であり、直流駆動のもとで同様な光-光変換が得られた。上記の複合デバイスの研究に加えて結晶シリコンpn接合を用いた素子においてキャリア注入による駆動電圧の低しきい値化、ZnF_2:Gd紫外発光EL素子の高発光強度化を実現した。アモルファス半導体薄膜の発光素子と受光素子を集積化した光電集積回路(OEIC)の実現を目指し、その第1段階として、これら2種類の素子を直接積層した光→光変換機能素子の開発を開始した。本年度は発光素子にaーSiCを用いたLED、受光素子にaーSiあるいはaーSiCを用いた光導電セルまたは新構成・高感度フォトダイオ-ドを用い、各層の材料および接合の検討、さらに簡単なデバイス特性の評価を行った。この光複合素子に順バイアス電圧(約1030V)を印加した状態で受光素子側から光を照射し、発光素子側から発光現象を観測した結果、光照射時に非照射時と比べて発光強度が数桁も上昇することから、入射光のon、offや強度によって目指していた出力光制御ができることを確認した.一方、素子の一部分に光を照射した場合、その部分面のみ発光が起こることから、入射光パタ-ンを出力光に転送する機能も兼備していることが判明した.また、発光素子として、アモルファスではないが既に高輝度発光の得られているZnS:TbOF緑色薄膜EL素子にaーSiC光導電セルを積層したPCEL素子の試作も行った。この素子はEL素子の光が光導電膜にフィ-ドバックされることによりメモリ機能を有し、輝度ー電圧特性にヒステリシスが観測されるもので、これまでに光導電素子各層の膜厚や成膜条件の最適化によって10V以上のヒステリシス幅を得ている。これにより、aーSiC光導電膜と発光素子との光学的、電気的結合に関する一連の基礎的な知見が得られたので、次年度以降にオ-ルアモルファス材料を用いたOEICの製作の見通しがついたと考えている。

本研究所の目的は、これらの新規開発された多層化薄膜技術を駆使して、異種基板上に基板温度の高いものから順次堆積して機能素子を組み上げる、三次元化光電集積回路(OEIC)の開発に関する基礎研究を行なおうとするものである。具体的なOEICデバイスの構成としては、ガラス基板上に二次元に配列したa-Si薄膜センサ(TFPDA)と当研究室で開発したa-SiC薄膜発光ダイオードアレイ(TFLED)、または薄膜EL素子(TFEL)をそれぞれアドレスを合わせて集積化し、その中間にa-Si薄膜トランジスタ(TFT)を介在させたものであり、それぞれの素子間の光フィードバックならびにTFTを介した電気的フィードバック機構を巧みに組み合わせて論理回路を形成し、新しいソフトによる画像処理を行おうとするもので、パターン認識、文字翻訳、画像蓄積などをめざした研究を行なっている。10年前より本研究室ではアモルファス材料を用いた発光素子/受光素子に関する基礎研究を行なってきた。こうした一連の研究の途上、常に留意した重要事項はa-Si/a-SiCなどのヘテロ接合界画をいかに機能素子の目的に合った物性の違いを利用してうまく整合してデザインするかが鍵技術であったと言うことができる。こうした観点から、平成4年度では、OEICデバイスを構成するときの発光素子と受光素子を組み合わせた光複合素子の作製プロセス、膜物性、動作特性などの検討をし、その高性能化を目指した研究を行なった。今年度の成果をまとめて以下の示す。1)発光/受光素子を組み合わせた2種類の複合素子(a-SiC可視光LED/n-i-n a-SiC光導電膜、およびpa-SiC/a-SiN/i a-SiC/n a-SiCハイゲインフォトダイオード)について光-光波長変換に成功。3)メモリー機能を持つPCEL素子(光導電素子+薄膜EL素子)を作製し、その素子においと外部光による光書き込みに成功し、メモリーマージンΔVと構造パラメータとの関連を解明。本年度はアモルファス半導体薄膜の発光素子と受光素子を集積化した光電集積回路(OEIC)の実現を目指し、昨年度までの成果に基づいて、PC層とEL層を直接堆積した2種類の画像変換デバイスの開発を行った。まず、第一の素子構成として透明電極ITOをコートしたガラス基板の上にアモルファスシリコン窒化膜(a-SiNx)で二重絶縁されたa-CのEL活性層を堆積し、その上に光電導膜としてn-i-n形のa-SiCを順次堆積した。そして、このデバイスの動作特性について技術データを揃えた。このOEICに波長633nmのHe-Neレーザを入力光として照射することにより、入力光のon-offに対応して波長480nmの青色の出力光を得た。これは入力光よりも波長の短い出力光が得られる光アップコンバータであり、この応用としてPC層にa-Si n-i-n層を用いれば目に見えない赤外光から可視光への画像変換デバイスの実現が可能である。第二にデバイスとして発光層にp-i-n形のa-SiCを用いたLEDモード機能素子を作製し、直流駆動におけるオールアモルファス画像変換デバイスの作製にも成功した。上記した複合デバイスの研究に加えて発光素子の低しきい電圧化ならびに高輝度化に関する要素研究も行った。すなわち、前者については結晶シリコンpn接合のキャリア注入によって発光しきい電圧が3050V程度の低しきい電圧化に成功した。また、ZnF_2:Gd紫外発光EL素子において発光中心形態をGdF_3からGdCl_3にすることによって高輝度化に成功した。
ナノプローブによるスピン流イメージング

先を鋭く尖らせた金属の針(ナノプローブ)を用いて,スピン流をナノメートルスケールで可視化することを目標とした.研究期間内には,ピエゾ素子を用いたナノプローブ計測システムの開発,プローブによる表面電位の測定手法の確立,測定試料として半導体上への金属細線の形成,高品質な金属細線クロスの作製,金属/酸化物グラニュラー薄膜における電流パスの可視化,永久磁石を用いた高安定・低発熱磁場発生装置の開発を行った.スピン流は電流のようにジュール熱を発生しないため,超低消費電力のデバイスに応用できる可能性があるが,現在のところ,ごく限られた条件でしか観測されていない.本研究では,スピン流の理解を深めるために,ナノプローブを用いてナノスケールのスピン流イメージングを試みる.平成26年度には,以下の検討を行った.【プローバー装置のセットアップ】ステッピングモーターによりミリメートル単位で3次元的にプローブを移動可能で,なおかつ圧電素子によりナノメートル単位での移動も可能なプローバー装置を自作した.【強磁性金属/常磁性半導体接合部の形状イメージング】スピン流はスピン流源から数マイクロメートル以内で消失してしまうので,スピン流源(強磁性体)とスピン流が流れる媒体(常磁性体)の境界をナノメートル精度で検出する必要がある.また,プローブを常磁性体表面に接触させて,スピン流に起因した電圧を測定するが,この動作もナノメートル精度で制御しなければプローブの先端がつぶれてしまい,位置の分解能を落としてしまう.ナノメートルの領域であるので,光学顕微鏡では観察することが難しく,電気的に検出する必要がある.そこでまず,強磁性金属と常磁性半導体上でプローブを近づけていったときに電圧がどのように変化するかを調べた.その結果,強磁性金属上では10ナノメートル以内で急激に電圧が変化するが,常磁性半導体上では約1マイクロメートルにわたって緩慢な電圧変化が観測された.このことは強磁性金属/常磁性半導体の境界を見つける上では有利であるが,常磁性半導体の表面を決定する上では問題であり,今後さらに検討する予定である.このようにして電圧を測定しながらプローブを走査することにより,強磁性金属/常磁性半導体の境界をナノメートルスケールで検出することに成功した.スピン流は電流のようにジュール熱を発生しないため,超低消費電力のデバイスに応用できる可能性があるが,現在のところ,ごく限られた条件でしか観測されていない.本研究では,スピン流の理解を深めるために,ナノプローブを用いてナノスケールのスピン流イメージングを試みる.これまで使用してきた計測システムでは粗動機構として,ステッピングモーターで駆動するネジ式の3次元ステージ,微動機構として圧電素子を用いていた.このような粗動機構はギアやネジの遊びをゼロにすることが原理的に不可能であり,マイクロメートルオーダーでプローブの位置制御を行うことが難しい(1マイクロメートル以下の制御は微動機構が担う).スピン流は発生源から1マイクロメートル程度で消失してしまうことから,マイクロメートルオーダーの位置制御が必須である.そこで本年度は少し回り道ではあるが,粗動機構を圧電素子を用いたシステムに置き換えた.圧電素子の伸びは1マイクロメートル程度であるが,圧電素子を急激に縮めると,ステージは慣性力でその位置に留まる.摩擦力による移動と慣性力による保持をうまく制御することによりミリメートルオーダーの移動が可能になる.圧電素子を用いているので,ナノメートルオーダーの微動も可能である.このシステムを導入することにより,装置構造がシンプルかつ小さくなり,磁場方向など測定の自由度も上がった.しかしながら,粗動モードと微動モードをシームレスに連動するにはプログラム開発が必要であった.モードを変更する場合には,電圧を初期値に戻す必要があるし,また急激に移動すると滑ってしまうからである.さらに,圧電素子に加える電圧に対する移動量も荷重等の条件によって変化するため,測定する必要があった.現在,プローブ移動のプログラムはほぼ完成しており,今後速やかにスピン流の測定に移行し,巻き返しを図る.平成27年度には,スピン流の測定まで予定していた.しかしながら,本年度には測定システムの心臓部である3次元粗動/微動機構を全面的に更新した.少々回り道になるが,測定の効率と精度が向上し,最終的に研究の進みが速くなると判断したからである.この結果,当初予定のスピン流の測定までは至らなかったが,平成28年度には早急に取り組む予定である.スピン流は電流のようにジュール熱を発生しないため,超低消費電力のデバイスに応用できる可能性があるが,現在のところ,ごく限られた条件でしか観測されていない.本研究では,スピン流の理解を深めるために,ナノプローブを用いてナノスケールのスピン流イメージングを行うことを目的とした.初年度には,強磁性金属から常磁性半導体へ注入されるスピン流の観測を目指した.ねじ式の3次元ステージにステッピングモーターを接続し自動化した測定システムを用いて,強磁性金属と常磁性半導体の接合部をナノスケールで検出することに成功した.また,プローブをナノスケールで試料表面に接触させる技術を開発した.2年目には,3次元ステージを圧電素子を用いたものに置き換えることにより,測定位置の再現性や操作性を大幅に向上させた.このステージの制御プログラムを自作し,プローブ位置をナノメートルからミリメートルスケールでシームレスに制御可能なシステムを構築した.最終年度には,これまで蓄積した技術を用いてスピン流の測定に取り組んだ.以前は強磁性金属から常磁性半導体へ注入されるスピン流を測定対象としていたが,半導体は抵抗率が大きくスピン流の測定に不利であるため,常磁性半導体を常磁性金属へ変更した.

これに伴い,強磁性金属/常磁性金属細線クロスの作製技術の確立を行った.さらに,強磁性金属/常磁性金属境界の検出技術も確立した.残念ながら未だスピン流の測定には至っていないが,金属/酸化物グラニュラー薄膜における電流パスの可視化には成功し,構築した測定システムの有用性を示すことができた.今後引き続きスピン流のナノスケールイメージングの実現を目指して研究を進めていく.先を鋭く尖らせた金属の針(ナノプローブ)を用いて,スピン流をナノメートルスケールで可視化することを目標とした.研究期間内には,ピエゾ素子を用いたナノプローブ計測システムの開発,プローブによる表面電位の測定手法の確立,測定試料として半導体上への金属細線の形成,高品質な金属細線クロスの作製,金属/酸化物グラニュラー薄膜における電流パスの可視化,永久磁石を用いた高安定・低発熱磁場発生装置の開発を行った.平成26年度には,プローバー装置のセットアップ,強磁性金属/常磁性半導体接合部の形状イメージング,ナノプローブによるスピン流検出手法の確立を予定していた.最初の二つについては「研究実績の概要」に記載したようにほぼ完了したが,3番目の項目についてはまだ達成していない.これはスピン流による電圧信号は非常に小さいという物理的な原因によるものであるが,今後測定方法の検討を行い,技術的に解決したいと考えている.平成28年度は最終年度であるので,スピン流の検出とイメージングに集中して取り組む予定である.前年度のプローブ移動機構の更新によって,測定の効率と精度,自由度が向上したので遅滞なく進むと考えられる.本年度はスピン流を検出できるかどうかが最大の課題であるが,現在までにいくつかのアイデアを挙げており,これらを順次試みることにより目的達成を目指す.続いて,スピン流のナノスケール・イメージングを予定しているが,前の検討項目が実現していれば順調に進むものと予想される.磁気工学まず,研究計画に対して遅れている,ナノプローブによるスピン流検出手法の確立を早急に達成したい.この検討事項はこれまで報告がない試みであり,本研究において一番の難関である.しかしながら,現在までにいくつか解決策の候補を挙げており,これらを順次試みることにより目的達成を目指す.続いて,スピン流のナノスケール・イメージングを予定しているが,前の検討項目が実現していれば順調に進むものと予想される.平成27年度は,スピン流の測定を中心に研究を進める予定であったが,当初の予定通り進まなかったため,主に測定用の電気・電子部品や材料,薬品等の使用が少なかった.平成26年度には,プローバー装置のセットアップのためにポジショナー一式を整備する予定であった.しかし,整備する機器が目的の機能を果たすかどうかテストするために,まずシステムの一部の部品を購入し,手持ちの機器と組み合わせて試用した.このため残額が生じた.平成28年度は最終年度であるので,測定機材や部品・材料の調達,成果発表等に幅広く使用する予定である.平成27年度には,前年度購入を見送った残りの部品を購入する予定である.
指数Nash多様体の大域的および局所的位相幾何の研究

指数Nash多様体、Nash多様体、ο-minimal構造上のC^ω多様体とその関連分野について、研究計画に従って研究し、別記の研究発表(雑誌論文)を行った。主なものは、以下である。群GがコンパクトアフィンNash群、XがC^∞G多様体、X_1,...,X_nが一般の位置にあるXのC^∞G部分多様体で、(X;X_1,...,X_n)が同時コンパクト化可能、または、Xと各X_iがすべてコンパクトのとき、(X;X_1,...,X_n)は同時アフィンNashG多様体構造をもつことを示した。群Gが有限群、(X;X_1),(Y;Y_1)がコンパクトアフィンNashG多様体とそのコンパクト部分Nash G多様体のペアのとき、(X;X_1)と(Y;Y_1)が同時C^∞G微分同相ならば、同時Nash G微分同相であることを示した。(X;X_1)がアフィンNash多様体とそのNash部分多様体のペアのとき、(X;X_1)は非可算無限個のノンアフィン同時Nash多様体構造をもつことを示した。Mを多項式有界なο-minimal構造、rを非負整数とするとき、任意のM上のC^rS多様体は、あるユークリッド空間R^nにC^rS埋め込み可能であることを示した。Mを指数的なο-minimal構造とし、GをコンパクトアフィンC^∞S群とするとき、任意のコンパクトC^∞S-G多様体は、あるG表現にC^∞S-G埋め込み可能であることを示した。群Gがコンパクトアフィン指数Nash群、Eがコンパクトアフィン指数NashG多様体X上のC^∞Gベクトル束とするとき、(1) Eはただ一つの全空間がアフィンとなる指数Nash Gベクトル束構造をもち、(2) Xの次元が1以上で、0次元の軌道をもち、Eのランクが1以上ならば、Eは全空間がノンアフィンとなる指数Nash Gベクトル束構造をもつことを示した。指数Nash多様体とNash多様体、その関連について、研究計画に従って研究し、別記の研究発表(雑誌論文)を行った。群Gが有限群、(X;X_1),(Y;Y_1)がコンパクトアフィンNashG多様体とそのコンパクト部分NashG多様体のペアのとき、(X;X_1)と(Y;Y_1)が同時C^∞G微分同相ならば、同時NashG微分同相であることを示した。rを自然数とするとき、任意のコンパクト指数C^rNash多様体は、あるユークリッド空間R^nに指数C^rNash埋め込み可能であることを示した。この結果の群作用を考えた場合の一般化については、投稿中の論文で研究している。群Gがコンパクトアフィン指数Nash群、ηがコンパクトアフィン指数NashG多様体X上のC^∞Gベクトル束とするとき、(1)ηはただ一つの全空間がアフィンとなる指数NashGべクトル束構造をもち、(2)Xの次元が1以上で、0次元の軌道をもち、ηのランクが1以上ならば、ηは全空間がノンアフィンとなる指数NashGべクトル束構造をもつことを示した。Mを指数的なο-minimal構造とし、GをコンパクトアフィンC^∞S群とするとき、任意のコンパクトC^∞S

-G多様体は、あるG表現にC^∞S-G埋め込み可能であることを示した。群Gがコンパクトアフィン指数Nash群、Eがコンパクトアフィン指数NashG多様体X上のC^∞Gベクトル束とするとき、(1) Eはただ一つの全空間がアフィンとなる指数Nash Gベクトル束構造をもち、(2) Xの次元が1以上で、0次元の軌道をもち、Eのランクが1以上ならば、Eは全空間がノンアフィンとなる指数Nash Gベクトル束構造をもつことを示した。
表現の自由と人格権との調整に関する基本的枠組み

本研究では、表現の自由と人格権との調整について、ドイツ連邦憲法裁判所の判例法理を中心に、両権利に配慮した調整の枠組みについて検討した。研究を進めるにあたっては、(1)具体的な事柄が両者の調整の際に、どのように作用するのか、(2)表現の自由の対抗法益である人格権がいかなる内容を包含するものか、(3)モデル小説とプライバシーとの調整の際の指標は何か、という観点から検討を加えた。1.本研究は、表現の自由と人格権の双方に配慮した調整のための憲法判断の枠組みについて、ドイツ連邦憲法裁判所判決およびドイツの憲法学説を中心に検討することを目的としている。2.まず、本年度は、前科公表の可否をめぐる議論について、わが国の判例とドイツの判例とを比較し、両者の衡量の際の諸要素が具体的衡量に際してどのように作用するのかについて検討を加えた(この研究成果は、「時の経過」(名城法学57巻)として発表した)。わが国では、これまで衡量に際し、どのような事柄を考慮すべきかという点に重点が置かれており、具体的な事柄が衡量の際にいかなる作用を及ぼすかについての検討を行ったものは見当たらない。衡量の際の作用は、衡量結果にも影響を及ぼすものであり、作用の基軸を確定しておくことはきわめて重要なことである。本研究の特徴は、衡量のためのルールや諸要素ではなく、衡量の作用の方向性について明らかにしたことにある。3.とはいえ、表現の自由と人格権とをどのような基準により衡量するかは、具体的な問題解決に際して重要となる。そのため、本研究では、上記の研究と平行して、衡量ルールのリーディング・ケースとされるドイツ連邦憲法裁判所の判例とその後の判例法理の展開についても若干の検討を加えた。モデル小説の公表の是非(出版差止め)や、名誉毀損の場合における真実性の証明の問題などは、わが国にも共通に当てはまる問題である。ドイツの調整法理について整理・検討を加えることは、わが国における同様の問題を検討する際に何らかの示唆を与えるものと思われる。1.本研究は、表現の自由と人格権との調整について、ドイツ連邦憲法裁判所の判例法理を中心に、両者の権利に配慮した調整の枠組みの抽出を目指すものである。2.本年度は、いわゆるモデル小説と人格権との調整が問題となったドイツ連邦憲法裁判所のエスラ事件決定を素材として、調整の枠組みについて整理・検討した。モデル小説の問題は、ドイツでは、芸術の自由の問題として論じられるため、芸術の自由の特殊性について若干の整理・検討を行ったうえで、調整のためのいくつかの視点がモデル小説という特徴から導かれることを明らかにした(この研究成果は、「エスラ事件判決」としてドイツ憲法判例研究会において発表した。近々、「自治研究」誌に掲載予定である)。裁判所は、(1)同定可能性の審査、(2)人格権侵害の強度、(3)人格権侵害の強度と要求される虚構性の程度の3点から審査を行っており、同定可能性や虚構性の抗弁についてはすでにわが国の裁判所も説示しているが、虚構性の程度と人格権侵害の強度との相関関係について詳細に語ったものは見当たらない(おそらく同趣旨と思われる内容を簡潔に語る判例が1件あるのみである)。この点について詳細に論じる本判決の内容を正確に理解することはわが国における同様の問題を考える上でも有益なものと思われる。3.併せて本年度は、表現の自由対抗法益である人格権について、そこに含まれる内容について簡単に概要を整理した。この問題は、表現の自由と人格権との調整を考えるの前提問題である(この研究成果は、「ドイツにおける人格権の基本構造」岩手大学文化論叢に掲載予定である)。
上皮成長因子ファミリーによる中脳ドパミン神経の活動制御メカニズム

本研究では上皮成長因子ファミリーが中脳ドパミン神経に対して栄養因子として発達促進作用を持つことに着目して、中脳ドパミン神経の興奮性、シナプス発達に及ぼす影響を解析した。これまでに胎生期由来の中脳培養系において、因子の慢性投与がドパミン神経の突起の伸長促進効果などの形態的発達に及ぼす促進的影響が明らかになっていた。この培養系でのドパミン神経からの電気生理学的解析から、因子投与による活動電位発火数の増加を認め、発達初期段階での因子がドパミン神経の興奮性を亢進させることが明らかになった。また因子幼若期慢性投与動物におけるスライス実験により、投与後にドパミン神経における興奮性シナプス応答の亢進を認めた。そこでドパミン核におけるグルダミン酸受容体の発現を生化学的に解析した。その結果、幼若期慢性投与は、ドパミン核における一部のAMPA型グルタミン酸受容体サブユニットの発現を増加させることが明らかになった。また、生理学的にドパミン神経へのGABA抑制伝達には因子投与の影響が認められなかったが、GABA合成酵素の発現においても違いは検出されなかった。また、恒常的に因子が過剰発現するトランスジェニックマウスにおける同様の解析を行ったが、この発達段階ではAMPA型グルタミン酸受容体サブユニットの発現に影響を認めることができなかった。こうして因子は発達期において、ドパミン神経の持つ興奮性あるいは興奮性シナプスの発達に促進的に作用することが明らかになった。本年度は上皮成長因子過剰発現マウスあるいは因子の線条体投与動物を用いて、ドパミン神経への入力シナプス伝達強度への影響を電気生理学的に評価する計画であった。現時点ではその予備段階ではあるが、上皮成長因子を末梢より過剰投与した野生型マウスを用いて、外来性因子投与の影響を中脳ドパミン神経シナプスに関して解析した。1因子のドパミン神経に対する作用ドパミン神経の発火特性に対する因子の影響は認められていないが、興奮性シナプス入力の強度が増加することが電気生理学的に認められた。このことは微小興奮性シナプス電流の増加としても観察され、シナプス後部のドパミン神経のグルタミン酸感受性亢進を示唆している。この結果はドパミン核におけるAMPA型グルタミン酸受容体発現の増加からも支持された。2因子の線条体GABA投射神経に対する作用ドパミン神経への抑制入力において微小抑制性シナプス後電流を解析したところ、頻度における違いは認められなかった。このことは線条体からのGABA放出に対しては影響がない可能性を示唆する。また因子過剰発現マウスの線条体におけるグルタミン酸受容体発現やGABA合成酵素の発現においても変化は認められていない。これらの実験により、因子が中脳ドパミン神経に作用し、興奮性シナプス伝達を亢進することが判明した。しかしながら現時点では、線条体GABA作働性出力に対する著明な影響を認めていない。今年度の実験においては、野生型マウスを用い生理学的特性によりドパミン神経の同定をおこなった。しかしながら生理学的指標のみでは判別が不十分であることも近年明らかになりつつある。今後、ドパミン神経がGFPにより標識されたトランスジェニックマウス用いて、これらを因子過剰発現マウスと交配することで、内在性因子の過剰発現が同定されたドパミン神経に対し同様の作用を持つかどうか解析を行う計画である。
国際連携・高大連携による双方向英語・中国語・日本語学習者コーパスの研究

1)英語学習者コーパス班においては、高大連携・産学連携により、ICTを用いた一対一のオンライン英語スピーキング教育を開始し、「やりとり」談話データを映像・音声とともに記録し、2年間の教育効果を観察する縦断的研究を開始した。また、高大連携を深めるために、協働する長野県上田高等学校及び徳島県城東高等学校を訪問し、現場の高校教員が抱える課題、生徒たちの声に基づき、ICTを用いた英語スピーキング教育モデル及び独自のスピーキング教材を創作した。さらに、産学連携先の協力をえて、毎月50名のモニター高校生とともに、個人指導のオンライン英会話及び双方向プラットフォームを利用した英語教育プロジェクトを開始した。2)中国語学習者コーパス班においては、米国における中国語教育研究者とのネットワークを形成し、米国における6th International Workshop on Advanced Learning Sciencesでの発表を行った。3)日本語学習者コーパス班においては、超級日本語学習者のやりとり談話コーパスの文字化・タグ付けを行い、多言語を母語とする超級日本語学習者による共通語としての日本語の談話の特徴を、日本語母語話者同士の談話と比較した研究成果を、香港における国際学会The 12th International Symposium on Japanese Language Education and Japanese Studiesにて発表した。4)英語・中国語・日本語の学習者コーパスの双方向の比較研究においては、日本語母語話者が、英語・中国語のアスペクト・名詞の個別化の習得において、他言語を母語とする学習者と比較して、著しく習得が困難であること、第二言語習得における母語日本語の影響が観察され、Asia Pacific Corpus Linguistics 2018で発表した。第一に、英語学習者スピーキングコーパスプロジェクトでは、高大連携において、当初予定していた長野県上田高等学校の他に、徳島県立城東高等学校が、ICTを用いた英語スピーキング教育縦断的研究に参加を希望され、二つの高等学校から、3名の高校教員の協力を得て、50名の高校生1年生の英語やりとり学習者コーパスを縦断的に収集・分析することができた。第二に、産学連携先として、産経ヒューマンラーニングの支援を得ることができた。この産学連携先の提供により、毎月1回、計24回分のオンライン英会話個人レッスンを50名分提供することができた。本科研研究チームとしては、24回分の英会話レッスンのための英語教材を独自に作成し、高校1年生50名の英語「やりとり」学習者コーパスの縦断的研究を開始することができた。このオンライン英会話のために、独自に制作した高校生向け英会話教材では、多くの「やりとり」英会話を引き出すこと、日本を英語で発信できること、多様な異文化を英語で学び、国際社会における課題について、ディスカッションができることをめざした。第三に、CEFR-Jによる英語スピーキング能力評価法の研究を進める。「やりとり」英語スピーキングデータの文字化・タグ付けを行い、2年間のスピーキングデータの縦断的研究を行う。第四に、本科研で得られた英語学習者コーパス研究を、いかに高校の教育現場へ貢献させるかを研究する。高校教員と協働し、1) ICTを用いた高大連携交流型英語学習プラットフォームの充実、2)学習者コーパス研究からの教育支援を進める予定である。1.研究チームの確立を目的に、「外国語教育の変革:国際連携・高大連携・ICT」を開催し、英語・中国語・日本語教育分野の研究者、東京外国語大学の高大連携校長野県上田高等学校、東京外国語大学の協定大学北京大学及び台湾師範大学より研究協力者、高校教員、高校英語教科書出版社、英語教育分野の産学連携企業と協働で、各界における現状の共有と研究課題について考察した。本ワークショップの発表資料は、承諾が得られた発表者のみ、以下のサイトで公開している。http://www.tufs.ac.jp/ts/personal/mkeiko/project/2.「2017年日本語の誤用及び第二言語習得研究国際シンポジウム」(於中国湖南大学)で、日本語と中国語の双方向コーパスにおける「複合動詞」の誤用・非用について招聘講演を行い、日本語・中国語の複合動詞対照研究をすすめた。3.「外国語習得と脳科学の融合」セミナーを東北大学国際文化研究科附属言語脳認知総合科学研究センター及び加齢医学研究所との共催で行い、脳科学と言語習得研究における、今後の協働の出発点を得た。4.「アメリカの大学における日本語教育・中国語教育・言語習得と脳科学」について、ハーバード大学、コロンビア大学、スタンフォード大学、サンフランシスコ州立大学、南カリフォルニア大学、UCLA、ペンシルバニア州立大学を訪問調査し、学習者の困難点、教授法について、研究者との交流を行った。5.高校生の英語スピーキング対話データを、長野県立上田高等学校及び台湾国立苗栗高級中学との遠隔対話交流を通して収集した。6.高校生英語ライティング・スピーキング縦断的データ収集のための、eポートフォリオの研究開発を行った。7.超上級日本語学習者の日本語スピーキング・ライティングデータを、東京外国語大学日本専攻2年生の口頭文章表現の授業時において収集した。1.国際ワークショップ「外国語教育の変革:国際連携・高大連携・ICT」を開催した効果が大きく、英語・中国語・日本語教育・ICT教育工学各分野の分担研究者、東京外国語大学の高大連携校長野県上田高等学校の高校教員・英語高校教科書出版社関係者、北京大学、台湾師範大学の研究協力者、英語教育産学連携企業との国際ワークショップにより、異分野間の連携が深まり、新たな研究上の視点を得ることができた。2.東北大学国際文化研究科附属言語脳認知総合科学研究センター・加齢医学研究所との共同セミナー、ハーバード大学、スタンフォード大学、ペンシルバニア州立大学への訪問、研究上の交流を通して、脳科学的視点からの効果的な外国語学習への知見、今後の協働の出発点を得た。

3.「2017年日本語の誤用及び第二言語習得研究国際シンポジウム」(於中国湖南大学)で、中国語母語話者による日本語誤用を研究する研究者との交流を行い、日本語と中国語の複合動詞の比較と誤用・非用について研究した論文を、Journal of Error in Use of Japanese and Japanese Language Teaching vol.3に投稿し、2018年7月中国で出版予定となっている。4.「日本と台湾の高校生による英語スピーキング対話データ」を、長野県立上田高等学校及び台湾国立苗栗高級中学との遠隔対話交流を通して収集し、日本と台湾の高校生の英語による対話能力の分析を行った。さらに、高校教員・ALTの助言を得て、高校生用ICT英語教育のための、eポートフォリオの研究開発を開始した。1)英語学習者コーパス班においては、高大連携・産学連携により、ICTを用いた一対一のオンライン英語スピーキング教育を開始し、「やりとり」談話データを映像・音声とともに記録し、2年間の教育効果を観察する縦断的研究を開始した。また、高大連携を深めるために、協働する長野県上田高等学校及び徳島県城東高等学校を訪問し、現場の高校教員が抱える課題、生徒たちの声に基づき、ICTを用いた英語スピーキング教育モデル及び独自のスピーキング教材を創作した。さらに、産学連携先の協力をえて、毎月50名のモニター高校生とともに、個人指導のオンライン英会話及び双方向プラットフォームを利用した英語教育プロジェクトを開始した。2)中国語学習者コーパス班においては、米国における中国語教育研究者とのネットワークを形成し、米国における6th International Workshop on Advanced Learning Sciencesでの発表を行った。3)日本語学習者コーパス班においては、超級日本語学習者のやりとり談話コーパスの文字化・タグ付けを行い、多言語を母語とする超級日本語学習者による共通語としての日本語の談話の特徴を、日本語母語話者同士の談話と比較した研究成果を、香港における国際学会The 12th International Symposium on Japanese Language Education and Japanese Studiesにて発表した。
化学蒸着法（CVD）による義歯床用材料の表面改質

化学蒸着法(CVD)による義歯の表面改質について,義歯床用加熱重合レジン(PMMA)を用いて基礎的評価を行ったところ,義歯床表面はより滑沢になり疎水性が高くなることが示唆された.また,PMMAにおけるカンジダバイオフィルム抑制効果を評価した結果,CVD処理試験片におけるカンジダ菌生存率は50%に低下し,かつ,表面に形成されたカンジダバイオフィルムの付着性が弱くなり,剥離しやすい特徴に変化したことが観察された.このことから,CVDの応用はデンチャープラークの除去が容易な義歯作製を可能にし,義歯装着者の口腔内および全身の健康を保つ上で有効な方法となり得ることが示された.化学蒸着法(CVD)による義歯の表面改質について,義歯床用加熱重合レジン(PMMA)を用いて基礎的評価を行ったところ,義歯床表面はより滑沢になり疎水性が高くなることが示唆された.また,PMMAにおけるカンジダバイオフィルム抑制効果を評価した結果,CVD処理試験片におけるカンジダ菌生存率は50%に低下し,かつ,表面に形成されたカンジダバイオフィルムの付着性が弱くなり,剥離しやすい特徴に変化したことが観察された.このことから,CVDの応用はデンチャープラークの除去が容易な義歯作製を可能にし,義歯装着者の口腔内および全身の健康を保つ上で有効な方法となり得ることが示された.義歯装着者にとって,義歯の衛生管理は口腔の健康を保つ上で重要である.しかし,義歯材料として最もよく使われている義歯床用アクリルレジンには,特有の微生物の付着を始め汚染や劣化等改善すべき課題が未だ残されている.特に義歯の汚染は,義歯装着者の口腔内環境を悪化させるだけでなく,誤嚥性肺炎や日和見感染等全身状態にまで影響を及ぼす可能性があり,早急に解決すべき問題の一つである.そこで,すでに医療器具に使用されている化学蒸着法(CVD)によるコーティング技術を義歯にも応用し,「汚れない義歯」の作製を検討することとした.本研究の目的は,化学蒸着法(CVD)による義歯床用材料の表面改質について基礎的評価を行うことである.この技術によるコーティングは,医療器具,電子部品,自動車や航空・宇宙部品などで実用化されており,特に医療分野ではすでにステント・カテーテル・内視鏡などにも使用されており,人体への安全面に問題がない点も注目すべき点である.この方法によると,スプレー式や浸漬式のコーティングと比較し,均一な膜厚で基材の形状を正確に再現することが可能である.また,蒸着は室温で行われるため,義歯の変形を招く心配もない.まず,義歯床用加熱重合レジンにて作製した試験片に対し,前処理としてエタノール超音波洗浄を5分,乾燥後プラズマ処理を施しコーティングを行った.コーティング後の試料の接触角を測定した結果,コーティング後に接触角の増加が見られた.このことは,レジン表面の撥水効果の増加を示す.また,着色性溶液への浸漬試験を行い,浸漬前後の試料の色差を計測し,コーティング処理を行っていない試料との比較を行った.今後,前処理の再検討を行い,表面性質の評価および抗菌試験を継続して行う予定である.義歯装着者にとって,義歯の衛生管理は口腔の健康を保つ上で重要である.しかし,義歯材料として最もよく使われている義歯床用アクリルレジンには,特有の微生物の付着を始め汚染や劣化等改善すべき課題が未だ残されている.特に義歯の汚染は,義歯装着者の口腔内環境を悪化させるだけでなく,誤嚥性肺炎や日和見感染等全身状態にまで影響を及ぼす可能性があり,早急に解決すべき問題の一つである.そこで,すでに医療器具に使用されている化学蒸着法(CVD)によるコーティング技術を義歯にも応用し,「汚れない義歯」の作製を検討することとした.本研究の目的は,化学蒸着法(CVD)による義歯床用材料の表面改質について基礎的評価を行うことである.最初に,義歯床用材料として最も一般的な義歯床用加熱重合レジン(PMMA)にて作製した試験片に対し,適切な前処理方法や皮膜厚さについて検討を行った.その結果,本研究ではCVDによるdiX-Cの蒸着が可能であり,コーティング皮膜は約5μmであった.皮膜は無職透明であり,コーティング後の試験片は肉眼観察により滑沢な表面を呈し,PMMAの変色も見られなかった.コーティングされたPMMA試験片表面の接触角を測定したところ,コーティング前と比較して約30%の増加が見られ,表面の疎水性が高くなったことが示唆された.また,義歯への付着が問題となっている代表的な口腔内常在菌であるカンジダ菌を用い,CVD処理を施した試験片におけるカンジダバイオフィルム抑制効果を評価した.その結果,CVD処理試験片におけるカンジダ菌の生存率は,未処理の試験片と比較し約50%に低下した.さらにCVD試験片表面に形成されたカンジダバイオフィルムの付着性が弱くなり,剥離しやすい特徴に変化したことが観察された.以上より,CVDによる義歯床用アクリルレジンの表面改質は可能であることが示唆された.補綴・歯科理工系歯学前処理の方法について予備実験に時間がかかったため.コーティング用のレジン試料を再作製し,コーティング処理を施した試料についての抗菌効果を評価を行う予定である.その結果により,コーティングの膜種の再検討を行う.

予備実験の進行状況により,当該年度に購入予定であったパソコンおよび試験機の購入を次年度に持ち越すこととなったため.研究遂行に必要な試験機器やパソコン(ハードおよびソフト)の購入を含め,次年度は予定通り全額使用予定である.
スフィンゴシン1-リン酸とその受容体の情報伝達機構と生理機能の解析

スフィンゴ脂質のシグナル機構や受容体の研究で五十嵐班はこの1年間で,48報の原著論文を発表するなど大きな成果を上げた。特に主立った成果として(1)ヒトスフィンゴ脂質C-4水酸化酵素hDES2を始めてクローニングした(FEBS Lett,2004)(2)マスト細胞で抗原刺激での顆粒球放出にセラミドキナーゼが関与していることを明らかにした(JBC,2004)(3)酵母細胞膜の非対称性維持機構の存在,特にスフィンゴ脂質とグリセロリン脂質のクロストーク機構の存在を初めて示した(MBC,2004)(4)哺乳類スフィンゴ脂質代謝のうちで最後まで残されていた3-ケトヒドロキシスフィンゴシン還元酵素(FTV-1)のクローニングに成功した(JBC,2004)(5)酵母細胞スフィンゴシンキナーゼのリン酸化機構とその分解における役割を明らかにした(JBC,2004)(6)日米共同研究でEDG-6とS1Pの結合機構を分子モデルを使って示した(BJ、2005)(7)スフィンゴシンキナーゼ2の特異的阻害剤を合成開発した(BMC,2005)などの成果をあげている。当初目標に掲げた当該研究期間の主な研究成果は以下の通りである。1)スフィンゴシン1-リン酸受容体のEdg1,Edg6がN末端にアスパラギン結合糖鎖構造を有し、この糖鎖の受容体のinternarizationや受容体のミクロドメインへの集積における役割を始めて明らかにした(JBC in press)。またEdg受容体がその細胞膜発現過程で、N末端領域の切断などのプロセシングを受けることを初めて見い出した(未発表論文)。2)Yeast two hybrid法を用いてスフィンゴシンキナーゼに結合するタンパク質としてRanBPMとPECAM1を見い出し、この酵素の制御機構の研究に糸口を開いた(未発表論文)。3)血小板細胞からのLPA、スフィンゴシン1-リン酸の生成、放出機構の解明し血管生物学におけるリゾリン脂質の役割の重要性を指摘した(Blood,2000)。4)Edg6のリガンド結合アミノ酸部位をテネシー大学Tigyi教授との共同研究で明らかにした(未発表論文)。5)スフィンゴシン1-リン酸によるメラノーマ細胞の運動制御がこの細胞に特異的に発現するEdg5を介して起ることを見い出した。6)ガングリオシドやサルファチド発現による細胞膜リモデリングから、これらの糖脂質のミクロドメイン形成やインテグリン発現における役割を明らかにした(JBC in press)。これらの成果はまだ初歩的ではあるが、今後の本研究の発展の重要な礎となったと評価している。血中に高濃度で存在する生理活性脂質であるスフィンゴシン1-リン酸(S1P)は最近、Edgファミリーという7回膜貫通型GPCRに属するそれぞれの受容体が同定され、生体内での役割や各種疾患との関わりが注目を集めている。本研究では以下の点を明らかにした。1)アゴニスト刺激の血小板からS1Pとともにリゾホスファチジン産(LPA)が放出されることを、S1P、LPA相互分離の可能な2次元TLCシステムを新たに開発して初めて明らかにした。2)しかし血中LPAの95%は血小板から放出されるのではなく、放出されたPLA1、PLA2および血漿中のリゾホスホリパーゼDの作用で血管内でPC、PE、PSなどのリン脂質から生成される機構を明らかにした。3)血小板からのS1P放出は、スタウロスポリン感受性をもつとともにATP依存性があり、その放出にはABCトランスポーターの関与が示唆された。血小板に多く存在するMRP3および血小板特異的なABCAPの安定発現株を作成し、現在それらの可能性を追求している。4)ヒト血小板から、S1P合成酵素である新規スフィンゴシンキナーゼ(SK4)の精製、クローニングに成功した。この酵素にはヘパリン結合モチーフが含まれ、細胞膜外への酵素の放出が観察され、血管外でのS1P生成に関わっている可能性が示唆された。このほか、もう一つの新規スフィンゴシンキナーゼとして、細胞のペロキシゾームに局在するSK3をホモログ解析から同定した。5)S1P受容体のN末端に糖鎖が付加されているが、この糖鎖は受容体のマイクロドメインへの集積と細胞へのインターナリゼイションに重要な役割を果たしていることを初めて明らかにした。血中に高濃度で存在する生理活性脂質であるスフィンゴシン1-リン酸(S1P)はその受容体として近年Edgファミリーという7回膜貫通型GPCRが同定され、生体内での役割や各種疾患との関連が注目を集めている。本年度の主な研究成果に、次のものが挙げられる。(1)新しいヒトS1Pホスファターゼ(hSPP2)の同定とクローニングに成功し、その性質や生体内局在を明らかにした(JBC, 2002)。(2)酵母細胞内S1PホスファターゼのER膜内におけるトポロジーを明らかにし、この酵素がトランスポーターとしての性質を持つことを初めて示した(Genes to Cells, in press)。(3)動物細胞におけるS1Pリアーゼのノックアウト細胞を、マウスF9細胞を用いて初めて確立し、細胞内のS1PがF9の分化に果たす役割を明らかにした(JBC, in press)。(4)酵母細胞でスフィンゴ脂質の最初の排出トランスポーターを同定・クローニングした(JBC, 2002)。

(5)2型糖尿病のインスリン抵抗因子としてのガンダリオシドGM3の役割を明らかにした(JBC, 2002)。その他にも、未発表ではあるが、血小板から刺激放出される新しいホスホリパーゼの精製が進んでいること、Edg-6の細胞運動における役割と、cdc42を介したそのシグナル伝達機構を明かにしたこと(投稿中)などの成果をあげている。スフィンゴ脂質のシグナル機構や受容体の研究で以下にあげる大きな成果があった。(1)Edg-6の細胞運動における役割とcdc42を介したそのシグナル伝達機構を明らかにした(Gene Cells, 2003)。(4)マスト細胞で抗原刺激での顆粒球放出にセラミドキナーゼが関与していることを明らかにした(JBC, in press)。(3)酵母細胞の新規のIPCマンノース転移酵素をクローニングし、酵母マイクロドメイン研究の足がかりを得ることができた(JBC, 2003)。(4)スフィンゴシンキナーゼ1の核外移行シグナルを同定し、その細胞局在の機構を明らかにした(BBRC, 2003).スフィンゴシンキナーゼ1とPECAM-1との相互作用野存在を初めて明らかにした(BBA, 2004)。その他にも、まだ未発表ではあるが、EDG-6とS1Pの結合機構を分子モデルを使って示し(JBC、投稿中)、また、酵母スフィンゴシンキナーゼのパルミテーションによる膜結合機構を明らかにする(EMBO J.投稿中)などの成果をあげている。スフィンゴ脂質のシグナル機構や受容体の研究で五十嵐班はこの1年間で,48報の原著論文を発表するなど大きな成果を上げた。特に主立った成果として(1)ヒトスフィンゴ脂質C-4水酸化酵素hDES2を始めてクローニングした(FEBS Lett,2004)(2)マスト細胞で抗原刺激での顆粒球放出にセラミドキナーゼが関与していることを明らかにした(JBC,2004)(3)酵母細胞膜の非対称性維持機構の存在,特にスフィンゴ脂質とグリセロリン脂質のクロストーク機構の存在を初めて示した(MBC,2004)(4)哺乳類スフィンゴ脂質代謝のうちで最後まで残されていた3-ケトヒドロキシスフィンゴシン還元酵素(FTV-1)のクローニングに成功した(JBC,2004)(5)酵母細胞スフィンゴシンキナーゼのリン酸化機構とその分解における役割を明らかにした(JBC,2004)(6)日米共同研究でEDG-6とS1Pの結合機構を分子モデルを使って示した(BJ、2005)(7)スフィンゴシンキナーゼ2の特異的阻害剤を合成開発した(BMC,2005)などの成果をあげている。