hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
継続的な運動がストレス性高血圧に及ぼす影響とその脳内機構

また、実験期間の前半と後半でも、それらの値には差は見られず、S群やS+Ex群で、C群と比較して、血圧が高くなるという傾向は認められなかった。一方、拘束ストレス負荷時の血圧や心拍数の上昇の程度は、S群に比べて、S+Ex群の方が少ない傾向を示した(平均血圧:S+Ex群18±3mmHg、S群26±6mmHg、心拍数:S+Ex群53±14bpm、S群86±18bpm)。したがって、本研究では、継続的な運動により、拘束ストレス負荷時の循環反応は抑制される傾向がみられたが、ストレス性高血圧に対する継続的な運動の影響は明らかにできなかった。本研究では、慢性ストレスにより誘発されると考えられるストレス性高血圧に対する継続的な自発走運動の影響とその脳内機序について検討を試みた。実験には、ストレス性高血圧のモデル動物と考えられる10週齢の雄の境界型高血圧ラットを用いた。無線式テレメトリーシステムにより無麻酔、無拘束の状態で血圧を測定するために、まず血圧測定用の送信機を埋め込む手術を行い、その手術からの回復後(12週間)、慢性ストレス群(S群、n=5)、慢性ストレス+回転車輪を用いた自発走運動群(S+Ex群、n=3)、対照群(ストレス、自発走運動なし:C群、n=1)の3群に分けた。S群とS+Ex群には、1日2.5時間、週5日の頻度で、拘束+水浸ストレスを8週間負荷した。C群、S群、S+Ex群ともに、血圧は、実験期間を通じて明期に低く、暗期に高いという日内変動を示した。また、S群の平均血圧は、実験開始時(0週目)に比べて、4、5週目で高くなる傾向を示したが、8週目では0週目と差が見られなくなった(0週目:明期106±7、暗期114±9、4、5週目:明期112±7、暗期119±6、8週目:明期108±3、暗期115±3mmHg)。一方、S+Ex群では、実験期間を通じてそのような変化は認められなかった(0週目:明期113±4、暗期123±6、4、5週目:明期112±4、暗期123±2、8週目:明期109±1、暗期120±3mmHg)。この結果は、継続的な運動によりストレス性高血圧が抑制される可能性を示唆するかもしれない。しかし、S群の平均血圧の変化は、必ずしも大きくなく、かつ一時的なものであり、この点に関しては、今後さらに検討する必要があると考えられる。また、このようなことから、本研究では、S群やS+Ex群の視床下部への薬物投与により、ストレス性高血圧に影響を及ぼす脳内機序の検討を行う実験は行うことができなかった。実験には、ストレス性高血圧のモデル動物と考えられる10週齢の雄の境界型高血圧ラットを用い、慢性ストレス群(S群、n=3)、慢性ストレス+回転車輪を用いた自発走運動群(S+Ex群、n=3)、対照群(ストレス、自発走運動なし:C群、n=2)の3群に分けた。S群とS+Ex群には、1日4時間、週5日の頻度で、拘束+水浸ストレスを10週間負荷した。C群、S群、S+Ex群ともに、無線式テレメトリーシステムにより測定した平均血圧は、実験期間を通じて明期に低く、暗期に高いという日内変動を示したが、それらの値は、各群とも、実験開始時(0週目)と10週目との間で差は見られなかった(0週目:S群;明期109±1、暗期117±1、S+Ex群1明期108±1、暗期117±2、C群;明期108±1、暗期115±1、10週目:S群;明期109±1、暗期119±3、S+Ex群1明期108±1、暗期123±3、C群;明期109±1、暗期123±1mmHg)。また、慢性ストレス負荷終了後に還流固定した脳を摘出し、神経由来の一酸化窒素合成酵素(nNOS)の抗体を用いた免疫組織化学的染色に供し、視床下部室傍核のnNOS陽性細胞数を各群について測定した。
TNFファミリー遺伝子発現による抗原提示能の強化を利用した肺癌に対する遺伝子治療

細胞性免疫の主体を担うキラーT細胞を誘導するにはまず、抗原提示細胞の活性化が必要である。そこで、抗原提示の主たる役割を担う樹状細胞の活性化を遺伝子導入によって行ない、遺伝子治療による肺がんに対する治療の可能性を検討した。本研究では、TNFファミリーであるCD40リガンド、Fasリガンド、TNF-αの遺伝子を肺がん細胞に導入発現させ、樹状細胞の表面に発現されているCD40、Fas分子を介する活性化が可能であるか、あるいは樹状細胞の成熟化に関与するTNF-αによる抗腫瘍効の惹起が可能であるかどうかを検討した。そこで、肺高転移株であるマウス・ルイス肺がん細胞にこれらの遺伝子を導入し、各遺伝子導入腫瘍の増殖能を検討した。その結果、(1)CD40リガンド遺伝子導入腫瘍を同系マウスの皮下に接種した場合、腫瘍の増大が著明に抑制され、また肺転移数が減少した。一部のマウスでは、CD40リガンド遺伝子導入腫瘍を拒絶したが、これらのマウスには腫瘍特異的免疫応答が成立していた。(2)Fasリガント遺伝子導入細胞は、腫瘍を形成せず、完全に拒絶された。また、自然肺転移も著しく減少していた。Fasリガント遺伝子導入細胞を拒絶したマウスには腫瘍特異的な獲得免疫が生じていた。(3)TNF-α遺伝子導入細胞の腫瘍増殖能は親株のそれと変わらなかったが、肺転移巣数は激減していた。実際に、樹状細胞の活性化等が見られるかどうかを、マウス骨髄細胞をIL-4とGM-CSFとで培養後して得られた樹状細胞と、遺伝子導入細胞を共培養して検討した。その結果、Fasリガント遺伝子導入細胞と樹状細胞はクラスターを形成し、CD40リガンド遺伝子導入細胞と共培養した樹状細胞のCD86の発現上昇した。したがって、CD40リガンドとFasリガントは樹状細胞の活性化と抗原獲得のそれぞれのプロセスに作用したと考えられた。細胞性免疫の主体を担うキラーT細胞を誘導するにはまず、抗原提示細胞の活性化が必要であり、抗原提示細胞上のCD40分子が、そのリガンドであるCD40 ligandによって刺激されることが不可欠である。そこで本研究では、まずCD40 ligand遺伝子をマウス肺がん細胞A11とP29に導入して、抗腫瘍効果が惹起されるかどうかを検討した。その結果(1)CD40ligand遺伝子導入腫瘍を同系マウスの皮下に接種した場合、2種類の細胞とも腫瘍の増大が著明に抑制され、また肺転移数が減少した。(2)A11細胞はCD40陽性で、P29細胞はCD40陰性であるが、可溶性のCD40 ligandによる刺激にこの2種の細胞とも反応せず、また遺伝子導入細胞の増殖、運動能、浸潤能等は親株のそれと同一であった。(3)一部のマウスでは、CD40 ligand遺伝子導入腫瘍を拒絶したが、これらのマウスには腫瘍特異的免疫応答が成立していた。(4)腫瘍組織を病理学的に検討しても、遺伝子導入腫瘍と親株腫瘍の間に大きな差はなく、両者の腫瘍由来のmRNAを用いたRT-PCRの結果でも、IP-10,MCP-3遺伝子等のケモカイン遺伝子の発現に差はなかった。現在のところ、CD40 ligand遺伝子発現による抗腫瘍の機序は明確ではない。しかし、CD40陽性細胞の分布がB細胞と樹状細胞に限定されることから、抗原提示機能の増強が重要な役割を果たしていると考えられる。

抗原提示の主たる役割を担う樹状細胞の活性化を遺伝子導入によって行ない、細胞性免疫の増強による、肺がんに対する治療の確立を目的とした。そのために、Fasリガンド遺伝子を肺がん細胞に導入発現させ、樹状細胞の表面に発現されているFas分子を介する活性化が可能であるか、あるいは樹状細胞の成熟化に深く関与するTNF-αの遺伝子を腫瘍細胞に発現させて、抗腫瘍効果が惹起されるかどうかを検討した。そこで、肺高転移株であるマウス・ルイス肺がん細胞にFasリガンドあるいはTNF-α遺伝子を導入し、フローサイトメトリーを用いて、それぞれFasリガンドあるいはTNF-α分子発現細胞を作成した。次ぎにこれらの遺伝子導入細胞を同系マウスの皮下に接種し、腫瘍の増殖を検討した。その結果、(1)Fasリガンド遺伝子導入細胞は、腫瘍を形成せず、完全に拒絶された。また、自然肺転移も著しく減少していた。(2)Fasリガンド遺伝子導入細胞を拒絶したマウスには腫瘍特異的な獲得免疫が生じていた。(3)TNF-α遺伝子導入細胞の腫瘍増殖能は親株のそれと変わらなかったが、肺転移巣数は激減していた。(4)TNF-α遺伝子導入細胞を接種したマウスの脾細胞数が、親株接種マウスの脾細胞数と比較して著明に増加していた。このとき、マクロファージが他の細胞集団と比較して相対的に増加していた。実際に、樹状細胞の活性化が見られるかどうかを、マウス骨髄細胞をIL-4とGM-CSFで培養後して得られた樹状細胞と、Fasリガンド遺伝子導入細胞を共培養して検討した。その結果、(1)遺伝子導入細胞と共培養した樹状細胞はクラスターを形成した。(2)主要組織適合抗原クラスIIとCD86の発現上昇は見られなかった。したがって、Fasリガンドは樹状細胞の抗原獲得のプロセスに作用したと考えられた。
圧倒的原生林ライブ配信・アーカイブが持つ国際的エンターテイメント価値の実証

衛星ネットワークを使い東京大学北海道演習林前山保存林内の圧倒的原生自然をコンテンツに現場研究者が直接に柏・弥生キャンパスとの双方向遠隔解説講義を実施した。これに加え毎日定時の現地画像・音声を公開し講義参加を問わずインターネットで自然観察ができる環境を作りインターネットコンテンツを作成した。これをイギリス・フランスの芸術系大学で解説セミナーを開催し、リアルタイムの自然音とそのアーカイブに新規の価値があることが明らかになった。ライブ音に関する展示会でも同様の反応を明らかにしたが、その評価を定量的に示すには至っておらず、これは今後の課題とした。有人ライブ配信試験について、2016年10月17日に東大北海道演習林前山保存林内から衛星ネットワーク経由で東大柏キャンパスFSホールに配信実験講義を行った。2017年2月12日には北海道演習林山部林からLTE回線経由で前述ホールでのシンポジウムにライブ講義を行った。その際、ネットワークの最適化、映像機材の組み合わせと運用方法、生態情報の解説内容について、特に圧倒的原生自然のライブ配信に最適な有人ライブ配信方法と、原生自然を対象にエンターテイメント性の高い専門的な解説内容とその方法について検討し知見を得た。1.圧倒的原生自然地からの有人ライブ配信について、実験と本番を含めて2度実施し、検証評価と実証データの蓄積できたこと。2.国際連携研究として、リアルタイムの早朝生態音を素材にした芸術活動をしているSoundCamp(イギリス)と、世界中のオープンマイク(ライブ音配信マイク)のネットワーク構築を進め、その音源を芸術的に活用研究を進めるLocusuSonus研究室(フランス)を訪れ、本研究に関するセミナーを開催し、情報交換と評価を進めることができた。3.過去40年以上に渡り原生自然地での有人録音アーカイブを作成したバーニー・クラウスの半年にわたる企画展示「The great animal orchestra」を本人の紹介により、現地学芸員による詳細な説明を受けながら見学し、原生自然音のエンターテインメントと芸術としての価値について知見を得、情報交換進める事ができた。1.東京大学北海道演習林から東京大学農学部講義室へのライブ配信遠隔講義を2017年6月と10月の2回実施した。遠隔講義の双方向性、特に講義室の受講生の表情を遠隔演習林講師に見えるようにすることで、遠隔講師にとって双方向性の臨場感を得ることができた。2.森林に関する国際学会IUFRO2017(ドイツ・フライブルグ9月18-22日)で、本研究に関わる2件の発表を行い、海外の研究者との意見交換を行った。会場でライブ音を再生すると、専門分野に関係なく楽しむ様子が観察できた。3.北海道演習林前山の倒木更新地点の全周写真(4m×1m)とライブ音再生装置サウンドコクーンによる遠隔森林展示を2018年1月7日から継続的に展示し、倒木更新に関する文学作品朗読を含む複数メディアによる圧倒的原生自然エンターテインメント性に関する見学参加者の様子を観察した。4.山梨県甲斐市立竜王小学校と岩手県大槌町大槌学園とを双方向2回線で遠隔接続した交流授業を2018年2月に行い、40人程度同士の双方向交流についての実験を行った。5.遠隔自然がインターネット接続によってリアルタイムにモニタリングできることは新たなコンテンツとしての価値をもつことが実証できた。以上より、商用電源や常時接続のネットワークインフラの無い圧倒的原生自然地のライブモニタリングのうち、特にライブ音についてのエンターテイメント性の存在があるだろうことは遠隔講義や企画展示などで定性的に把握できたが、その評価を定量的に示すには至っておらず、これは今後の課題となる。原生自然地のライブ配信とアーカイブについて、国内ではそのサイエンスや学術的な価値が求められるのに対して、ヨーロッパでは2016年に訪問したMr. GrantSmith(UK)と、Prof. Peter Sinclair (FR)の活動が示すようにライブ音が芸術の素材として用いられている。アーカイブについては、アメリカのバーニー・クラウスがサウンドスケープ生態学としてニッチ仮説を提唱しているようにサイエンスの側面がある。これらの価値評価の相違についての解明を進めるために、引き続きDigital Nature ConservationとCitizen Science研究を進めているDr. Rene van der Wal (University of Aberdeen, Aberdeen UK)を加えた国際的な連携の中での知見と情報を収集する。ライブ音配信について、鳥類調査への連携と、これを使った国際イベントへの音源提供し、その価値実証を進める。また、東京大学北海道演習林からのライブ配信講義についての実践を進め知見を得る。自然環境景観学圧倒的原生自然地ライブモニタリング2カ所ののうち北海道演習林システムメンテナンス作業が冬季は現地に到達できず、また無人島の船越大島は2016年8月末台風でのシステム喪失後秋以降上陸できないため次年度に繰り越さざるを得なくなった。また志賀自然教育園のグシステムも雪に埋もれた配線システムのメンテナンスが新年度5月以降に繰り越しとなった。新年度、準備ができ次第順次執行する。
教育投資の経済分析

本研究は教育の投資としての役割に注目し、労働者による自己啓発活動の効果と、自己啓発活動の支援政策である教育訓練給付制度が自己啓発活動に与える影響を分析した。教育訓練給付制度が個人の自己啓発活動に与える影響はいくつか考えられる。給付制度によって自己啓発活動が割安になり、人々は以前より自己啓発を行うようになる可能性が考えられる。また、給付資格を持たない者は給付資格を得られるまで自己啓発を行うことを控えるかもしれない。さらに、給付制度で自己啓発の費用が賄われるために、給付資格を持つ者はより価格の高い自己啓発活動を行う可能性も考えられる。よって、本稿は給付制度が個人の自己啓発にかける費用に与える影響も分析している。人々が質の高いレジャーとして自己啓発を実施している可能性を検証するため、生活満足度を被説明変数とした分析を行い、自己啓発の実施が人々の生活満足度に影響を及ぼしているか否かを明らかにする。分析手法は、教育訓練給付制度が人々の自己啓発活動に対して与えた影響を分析するためにプロビットモデルによる推定を行った。個人が自己啓発にかける費用を被説明変数とした分析をする場合、サンプルセレクションの問題が考えられるため、ヘックマン推定を行った。また、生活満足度の分析にはパネルデータを考慮した分析を行っている。得られた結論は以下のとおりである。1)教育訓練給付制度が実施されたあとに、給付制度の受給資格がある者は自己啓発をする傾向が強まった。2)給付制度の実施後にカルチャースクール等の自己啓発費用が高まった。3)生活満足度が自己啓発から受ける影響は観察されない。
電磁気トモグラフィー法による3次元全地球マントル構造モニタリング

地球マントル遷移層の電気伝導度構造について、地域ごとの比較をおこなった。以前太平洋下の電気伝導度構造を、陸上での地磁気観測および海底ケーブル電位差データを用いて、解析をおこなった。その結果として、マリアナ下に沈みこんだスラブと考えられる低伝導層の上方に、そこから脱水した影響と思われる高伝導体が見つかった。これを含水率に換算すると、0.3wt.%程度と見積もられた(Koyama et al.,2006)。一方、同様にヨーロッパの地磁気観測データを用いて、電気伝導度構造を求めたところ、同様に沈み込んだスラブと思われる低伝導体が見つかったものの、その上側に高伝導体は見つからなかった。なお、他の研究から上部マントルには水が含まれていることが示唆されており、総合して考えると、マリアナの場合と同様、沈み込んだスラブから脱水はされたが、それが、マリアナのそれよりも浅部で行われたことになる。このマリアナとヨーロッパ下での脱水様式の違いは、沈み込むプレートの温度に起因すると考察した。マリアナ下のスラブは、プレート年代の古い太平洋プレートは低温のため、水を保持しやすく、遷移層まで水を運んだが、一方のアフリカプレートは高温のため、水を深部まで保持できず、上部マントルで脱水をおこした。そのために、電気伝導度構造として違いがみえたと思われる。このようにマントル遷移層の構造やマントルダイナミクスへの考察において、電気伝導度探査が非常に有効であることを示すことができた。1)太平洋地域における電磁場観測データを用いて、電磁探査法によりマントル遷移層の電気伝導度構造を推定した。その結果、太平洋域での解析では、マリアナ下に低電気伝導の沈み込むスラブ(太平洋プレート)の上側の遷移層に、バックグラウンドに比べて約6倍という非常に高伝導の異常が検出された。この異常は、スラブから脱水した水の存在に起因し、水素イオンの拡散によって高電気伝導を示していると考えられる。遷移層鉱物(ウォズリヤイト)内での水素イオンの拡散係数および拡散係数と電気伝導度とを結びつけるネルンスト-アインシュタイン則を用いると、マリアナ下の含水量はおよそ0.3wt.%H_2Oと見積もられる。この成果については、アメリカ地球物理学会総会で報告を行った。2)「地球シミュレータ」を用いて、等方媒質電気伝導度モデルを効率的に探索するインバージョンコードを作成した。モデル探索には準ニュートン法(BFGS公式)を用い、これによりヤコビアン行列を陽に計算せず高速にモデル更新をおこなうことができる。フォワード計算部は、電磁誘導方程式の行列条件数を大幅に減少させるmodlfied IDMを導入し高速化を行った。なお、このコードは異方性媒質についても応用可能であり、現在作成中である。3)グローバル地磁気観測点(およそ90点分)の1分値データを、過去12年分取得した。またこれらをまとめて、データベース化した。今後もさらに地磁気データ取得を継続していく。「地球シミュレータ」を用いて、異方性媒質電気伝導度モデルを効率的に探索するインバージョンコードを作成した。このコードはホール効果とよばれるローレンツ力の影響が無視できないような場合、つまりモデルパラメータである3階の電気伝導度テンソルが非対称テンソルの場合であっても、構造を推定することが可能である。非対称テンソルの構造を求める場合の計算では、探索勾配方向を求める際の効率的な計算のために利用している方程式系の相反性において、テンソルの転置をとる必要があることがわかった(対称であれば、転置しても元と不変であるので、その操作は不要である)。モデル探索には準ニュートン法を利用した。これは、反復勾配法の一種であるが、ニュートン法のように目的関数の2階微分の逆行列は必要とせず、代わりに近似行列を利用することが大きな特徴である。一般に目的関数の2階微分の逆行列計算は、仮に先述の相反定理を利用した場合であっても大量のフォワード計算を必要とする一方で、準ニュートン法を採用すれば計算量の大幅な削減となり、計算効率が非常に高まる。さらに、これまでは球形地球にのみ適用することを念頭におき球座標系で記述していたが、一般の物理探査でも応用できるように半無限媒質の平面地球に対するコード開発も並行しておこなった。また、昨年度から引き続き、地磁気データの収集・データベース化を進め、さらに2年分の世界中の地磁気観測点およそ100点のデータを追加した。今後これらのコード・データを用いて、地球内部の電気伝導度構造を推定する予定である。

マリアナ下のスラブは、プレート年代の古い太平洋プレートは低温のため、水を保持しやすく、遷移層まで水を運んだが、一方のアフリカプレートは高温のため、水を深部まで保持できず、上部マントルで脱水をおこした。そのために、電気伝導度構造として違いがみえたと思われる。このようにマントル遷移層の構造やマントルダイナミクスへの考察において、電気伝導度探査が非常に有効であることを示すことができた。
原発性萌出不全特異的iPS細胞を用いた疾患機序の解明

本研究は原発性萌出不全(PFE)の発症メカニズムの解明を目的としている。そのために、PFE特異的人工多能性幹細胞(iPS細胞)を作製した。さらに対照ヒトiPS細胞およびPFE特異的iPS細胞を骨芽細胞分化誘導培地中で培養し、骨芽細胞分化マーカーの発現および石灰化能を比較した。両iPS細胞から得られた骨芽細胞様細胞において、同等の石灰化能および分化マーカー遺伝子の発現が観察された。したがって、PFE特異的iPS細胞は対照iPS細胞と同等の骨芽細胞分化能を有すると考えられた。本研究は、原発性萌出不全(PFE)特異的な人工多能性幹細胞(iPS細胞)を作製し、本疾患の発症メカニズムを解明することを目的としている。まずは、PFE特異的iPS細胞を患者細胞から誘導、樹立し、OCT4およびSSEA4等のマーカーの発現で確認した。また、疾患特異的iPS細胞の培養条件はそれぞれ最適化する必要がしばしばある。そこで、395C>T(p132L)の変異を有するPFE特異的iPS細胞のフィーダー細胞を用いない培養条件を詳細に検討し、良好な増殖がみられる培養条件を見出すことに成功した。当該年度では、この対照ヒトおよびPFE特異的iPS細胞を用いて同iPS細胞から骨芽細胞分化を誘導し、骨芽細胞の機能を比較解析を行った。i)骨芽細胞分化マーカーの発現および石灰化を指標に骨芽細胞分化を比較骨芽細胞分化の変化がPFE発症に関係するか否かを樹立したPFE特異的iPS細胞および対照ヒトiPS細胞から骨芽細胞への分化を比較することで明らかにした。各iPS細胞をアスコルビン酸、βグリセロリン酸およびデキサメタゾンを含有する骨芽細胞分化誘導培地を用いて培養し、骨芽細胞分化を誘導し、それぞれのiPS細胞から骨芽細胞への分化過程を経時的に比較した。解析項目としては、アルカリフォスファターゼ活性測定および活性染色を実施するとともに、石灰化をアリザリンレッド染色およびvon Kossa染色にて評価し、さらに、RUNX2、OSX、BGLAPなどの骨芽細胞分化マーカー遺伝子の発現を定量的PCRにて評価した。原発性萌出不全特異的iPS細胞および正常iPS細胞の培養条件の統一化を図るのに少し時間がかかってしまった。本研究は原発性萌出不全(PFE)特異的な人工多能性幹細胞(iPS細胞)を作製し、本疾患の発症メカニズムを解明することを目的としている。まずはPFE特異的iPS細胞を患者細胞から誘導、樹立し、OCT4およびSSEA4等のマーカーの発現で確認した。そこで395C>T(P132L)の変異を有するPFE特異的iPS細胞のフィーダー細胞を用いない培養条件を詳細に検討し、良好な増殖がみられる培養条件を見出すことに成功した。前年度には、この対照ヒトおよびPFE特異的iPS細胞を用いて同iPS細胞から骨芽細胞分化を誘導し、骨芽細胞の機能を比較解析を行った。骨芽細胞分化の変化がPFE発症に関係するか否かを樹立したPFE特異的iPS細胞および対照ヒトiPS細胞から骨芽細胞への分化を比較することで明らかにした。解析項目アルカリフォスファターゼ活性測定および活性染色を実施するとともに、石灰化をアリザリンレッド染色およびvon Kossa染色にて評価、さらにRUNX2,OSX,BGLAPなどの骨芽細胞分化マーカー遺伝子の発現を定量的PCRにて評価した。また当該年度においては、誘導された骨芽細胞をPTHで刺激し、分化マーカーであるRANKLの発現を対照ヒトiPS細胞と比較した。申請者らが樹立したPFE特異的iPS細胞を骨芽細胞に分化誘導させる上で、通常の方法で分化誘導能率が低い場合には、必要に応じて培地の種類、培養期間や分化誘導因子の種類や添加量を変えて行う。PFE特異的iPS細胞由来骨芽細胞と骨髄細胞の共存培養における破骨細胞形成が対照iPS細胞由来骨芽細胞を用いた場合と違いが認められない可能性も考えられる。その際は、PFE特異的iPS細胞と対照iPS細胞からマクロファージを誘導し、RANKL刺激による破骨細胞分化の誘導を試みる。29年度が最終年度であるため、記入しない。歯科矯正学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ファンデルワールス分子を用いて衝突の配向を制御した化学反応-ベクトル相関分光による反応ダイナミックスの解明-

本研究は、ファンデルワールス分子(N_2O)_2を前駆体に用いることで反応入口の衝突の配向を規定して起こさせた反応O(^1D)+N_2O→NO+NOの生成物に加わるトルクの方向を測定することで、遷移状態の構造がどのように変化しながら解離していくのかを明らかにすることを目標としている。実験は、超音速ジェット中に生成する(N_2O)_2の一方のN_2Oを解離させるレーザー光に直線偏光を用いてO(^1D)原子の並進ベクトルkを実験室系で異方的に分布させて、反応生成物NOの回転角運動量ベクトルjの空間異方性(rotational alignment)を測定して、これら二つのベクトルの角度相関(k-j相関)の情報を得る。Rotational alignmentは、O(^1D)原子を生成する分解光の偏光ベクトル方向と生成物NOの検出光の偏光ベクトル方向が平行な場合と垂直な場合の、検出光によるレーザー誘起ケイ光の強度比から求められる。精確な実験のためには、検出レーザー光の偏光ベクトル方向を回転させる際にレーザー光の光路の変化などによる検出効率の変化が無視出来るほど小さい必要がある。本補助金で購入した光弾性変調器によってこの条件を達成した。また、やはり本補助金で購入したデジタルオシロスコープを用いたデータ収集システムによってS/N比の向上を得た。生成物NOは振動準位v=0への分布が最大で最も検出しやすいので、v=0に生成したNOについて最初にrotational alignmentの測定を行った。これまでのところ測定値のバラツキが大きく定量的に断定できる域には達していないが、kとjの角度相関が平行に近い可能性も示唆している。これは、これまでに我々のグループで行ってきた生成物の振動回転分布の測定結果からの直感的な予想に反するもので興味深い。現在、さらに定量的な議論が行えるようにデータ精度を向上させる改良を行うとともに、高い振動準位に分布したNOのrotational alignment測定に着手している。
変異型チューブリンがもたらす植物のねじれ表現型発現の分子メカニズムの解明

植物細胞は微小管という微細繊維を細胞内に構築し、その並び方を巧み制御することで細胞の伸びる方向を決定している。微小管を構成する最小単位であるチューブリンタンパク質に変異をもつシロイヌナズナ植物では微小管の並びが斜めになり、結果として細胞の伸びる方向が変わり、葉や茎、根といった植物の器官の形態がねじれてしまう。本研究では、異常チューブリンが微小管となる際になぜ正しい方向に並ばないのかを明らかにするために、植物からチューブリンだけを取り出す方法を確立した。取り出されたチューブリンが微小管となる様子を顕微鏡で観察することにより、植物の微小管は動物のものより活発に伸び縮みすることが明らかになった。本研究は、ねじれ表現型を示すシロイヌナズナのチューブリン変異体について、チューブリン分子における変異がいかにして微小管構築の異常につながり、結果として細胞、器官レベルの形態異常につながるのかを分子レベルで解明することを目的とするものである。平成26年度はこの目的のため、以前確立した植物材料から全チューブリンを精製する方法の改良に努めるとともに、精製された全チューブリンの中から特に変異型チューブリンだけを取り出す方法の開発に取り組んだ。チューブリン分子内に6xHisタグを挿入したコンストラクトをシロイヌナズナT87培養細胞において発現させ、これを材料にTOGカラム(チューブリン精製カラム)を用いてまず全チューブリンを精製した。ここからNiカラムを用いてHisタグの導入されたチューブリンだけを選抜することに成功した。精製チューブリンを用いたin vitro実験には蛍光チューブリンが必要である。当初蛍光タンパク質mCherryを融合したチューブリンを培養細胞にて発現させ、これを精製し当該実験に供する計画であったが、蛍光型チューブリンの発現量が芳しくなく、この計画については実行を諦めるかわりに、精製植物チューブリンに蛍光標識を化学的に導入することでこの問題を解決した。また、微小管の原繊維数を識別する動物のDCXタンパク質を植物微小管の原繊維数判定のツールとして利用し、シロイヌナズナのねじれ変異体における微小管の原繊維数についての知見を得るための実験を進めた。チューブリン変異体植物の葉からプロトプラストを調製し、これをカバーガラス上に貼り付けた後破裂させ、細胞膜ゴーストを得た。ここに大腸菌にて発現し、精製されたGFP融合型DCXタンパク質を与え、細胞膜ゴースト上に残る微小管への結合性を共焦点顕微鏡により調べたところ、DCXタンパク質が一部のねじれ変異体の微小管には結合しない、すなわち原繊維数に異常がある可能性が示唆された。本研究は植物材料から変異型チューブリンを単離・精製し、これを用いて微小管重合の動態解析および重合した微小管の構造解析を行うことで、チューブリンに生じた一アミノ酸変異がどのようにしてより高次の構造へ伝播するかを明らかにすることを目標としている。研究開始時に確立していた植物材料からのチューブリンの精製を発展させ、昨年度はこの一段階目の精製に引き続きさらにその中から特定のチューブリン分子(特に本研究では変異を導入したチューブリン分子)をHisタグを用いて選択的に取り出す二段階精製法を確立した。本年度はこの方法で得られたHisタグチューブリンサンプルの純度を検証するため異なる2つの方法、すなわちESI-Q-TOF MS解析および二次元電気泳動法を用いて解析を行った。その結果、得られたHisタグチューブリンは内在性チューブリンのコンタミをほとんど含まないことがわかった。このことからこの二段階精製法を用いることで変異型チューブリンのみを精製することができる目処がついた。そこでこの実験に並行して、精製植物チューブリンを用いたin vitro微小管重合動態解析の実験系の確立を急いだ。その結果、全反射照明蛍光顕微鏡を用いて植物チューブリンの重合・脱重合の様子を経時的に観察することに成功し、従来便宜的に代用されてきた動物由来のチューブリンの重合動態とはかなり異なることが明らかとなった。このことから今後植物分野における微小管のin vitro解析については、植物由来のチューブリンを用いることが重要であるといえる。今後はこの系を変異型植物チューブリンに適用することで、チューブリンの変異の有無が微小管重合の動態にどのように影響を与えるか評価することができるはずである。これらの知見は植物の細胞骨格分野における新たな発見であることから、成果をまとめて論文発表を行った。当初の計画通りには進展しなかった実験がいくつかある一方、計画を見直し当初予定になかった実験を行ったことでむしろ計画より明快な結論を得るに至った実験もあることから、全体を通してみればおおむね順調に進展しているといえる。チューブリン精製の実験については試行錯誤の連続であった。まず変異チューブリンを発現させる培養細胞の選択に試行錯誤があった。

当初形質転換が容易であることからAlex培養細胞の利用を検討していたが、チューブリンが十分量精製できなかったことから、チューブリン収量に優れるMM2d培養細胞を用いた。しかしながら逆に形質転換に難があり、最終的に高チューブリン収量、高形質転換効率の両方を満たす細胞としてT87培養細胞を採用するに至った。チューブリンの精製タグについても試行錯誤を重ね、当初計画したc-mycタグでは非変性条件下でチューブリンを回収することが結局できず、断念せざるを得なかった。しかしながら、これらの試行錯誤の結果、T87培養細胞にてHisタグ挿入型のチューブリンを発現させることで、それほどの手間をかけずに特定のチューブリン分子の精製を行う手法が確立された。DCXの実験については、当初ねじれ植物内でDCXをGFP融合タンパク質として発現させ、in vivoにおけるDCX-GFPの微小管上への結合性を評価する計画であったが、これについてはまず微小管をmCherry-TUBで可視化し、さらにそこにDCX-GFPを導入する必要があり、年度末にようやく種子の回収をみた。一方で細胞膜ゴーストの実験は当初計画にはなかったが、ねじれ変異体にmCherry-TUB遺伝子を導入した時点で早々に実行可能であり、簡便な系であることから明快な結果が得られる可能性が高いと判断し挑戦した。これによりin vivo解析の遅れを補って余りある成果が得られた。植物科学平成27年度については当初の計画に基づき、変異型チューブリンの大量精製と、それを用いたin vitro微小管重合解析を行う。チューブリンの大量精製はまだ全ての変異体について完了していないので、引き続きこれを行う。その後、変異型チューブリンを一定量含むチューブリンをin vitroで重合させ、できた微小管の微細構造を電子顕微鏡観察する計画である。原繊維数への知見を得るためまず微小管の断面を観察する。急速凍結-凍結置換法により固定、樹脂包埋し、超薄切片を作製し透過型電子顕微鏡により観察する予定である。続いて微小管をそのままクライオ電子顕微鏡法で観察し、側面の微細構造を観察することで変異チューブリンを含む微小管が構造的に歪んでいないか詳細に調べる。一方、変異型チューブリンが重合し微小管となる過程を動的に観察するため、全反射顕微鏡上でその重合のダイナミクスを計測する。DCXの実験については平成26年度に完了しなかったin vivo観察を行う予定である。細胞膜ゴーストを用いた実験ですでに明らかになったように、一部の変異体ではDCX-GFPが微小管に結合しない、すなわち微小管の原繊維数に異常がある可能性が考えられるので、これらの変異体については特に重点的にin vivoでのDCX-GFPの局在性を精査する方針である。変異型チューブリン精製の手法を確立するまでの過程で多くの試行錯誤があったため、当初計画したように平成26年度内に全ての変異型チューブリンの大量精製を完了するに至らなかった。これに伴い、チューブリン精製カラム作製や、精製作業そのものに係る各種消耗品の購入が平成27年度にずれこんだこと、またこの遅れにともない当初予定した国際学会への参加を見合わせたことにより次年度使用額が発生した。
G蛋白質によるアラキドン酸カスケード制御機構の解明

[方法](1)アフリカツメガエル卵母細胞に、各種の受容体、Gタンパク質、及び細胞質ホスホリパーゼA_2(cPLA2)のcRNAを注入し、発現させた。細胞を刺激して、遊離したプロスタグランジンE_2(PGE2)の濃度を測定した。また、細胞を破砕後、遠心し、上清及び沈殿のPLA2活性を測定した。(2)以下の改変cDNAを作製し、上と同様の実験を行った。[結果](1)cPLA2 cRNAを注入した卵母細胞の上清のPLA2活性は、0.1nmo1/min/mgだった。注入しない場合には、活性はほとんどなかった。改変cPLA2 cRNAを注入した場合の活性は、野生型の場合より低かった(2)M_2ムスカリン性アセチルコリン受容体(M_2mAChR)と、G_<i3>α又はG_oα又はG_zαと、cPLA2を発現させた場合、アセチルコリン刺激でPGE2の遊離が上昇した。Gタンパク質として、G_<il>α又はG_<i2>α又はG_sαを用いた場合は、上昇しなかった。これらの結果から、M_2mAChR-G_<i3>α,G_oα,G_zα-cPLA2という情報伝達系が存在することがわかった。また、ブラジキニン受容体又はδ-オピオイド受容体と、G_<i3>αと、cPLA2の組合せでも、ブラジキニン又はエンケファリン刺激でPGE2遊離が上昇した。(3)M_2mAChRと、G_<i3>αと、改変cPLA2を発現させた場合、細胞を刺激しても遊離PGE2の上昇はみられなかった。
T2-MITE転移因子の大量増幅・転移機構に関する研究

T2-MITE転移因子の転移に関係することが予想されるpiggyBac転移酵素遺伝子をアフリカツメガエル(Xenopus laevis)から2種類単離し、mRNAをin vitroで合成した。T2-MITEの1種であるXmixを挿入したプラスミドDNAを、この合成mRNAとともにアフリカツメガエル卵母細胞に顕微注入した。一晩培養したのち、DNAを抽出し、ベクターからのT2-MITEの切り出しが起きているかをPCR法により調べたが、切り出しは確認されなかった。そこで、(1)転移酵素が変異の蓄積によって不活性化している可能性があるので、近縁種から新たなpiggyBac転移酵素遺伝子を単離し、それらとの比較解析によってその可能性を検討する、(2)piggyBac転移酵素自身のTerminal Inverted Repeat (TIR)を単離し、これを用いて再度活性を調べる、(3)T2-MITEの転移に関連する他の転移酵素がゲノム中に存在する可能性をデータベース解析によって検討する、という3つの方向で研究を進めた。(1)については、X.tropicalisから新しいタィプの2種類のpiggyBac転移酵素遺伝子をPCRにより単離し、既知の転移酵素遺伝子との比較解析を行なった。(2)については、X.tropicalisゲノムデータベースの解析からTIRのコンセンサス配列を見いだし、これをプライマーに用いて、X.laevisとX.tropicalisからPCRによってTIRを単離した。(3)については、MITEのTIRの間に転移酵素が採まれた構造をもつ配列をデータベースから網羅的に探索するプログラムを作成し、X.tropicalisとゼブラフイッシュからT2-MITEのTIRの間にある転移酵素候補配列を見いだし、これらについてより詳しい解析を行なった。アフリカツメガエル(Xenopus laevis)、および同属の近縁種であるX. borealis、X. tropicalisより、T2-MITE転移因子の転移に関係することが期待されるpiggyBac転移酵素遺伝子のホモログをPCR法により5種類単離した。これらはすべて途中にフレームシフトやストップコドンを含まないORFを持っていた。これらの遺伝子のDNA配列および予想されるアミノ酸配列のアラインメントおよび分子系統解析を行った。その結果、Xenopus属は少なくとも2タイプのpiggyBac転移酵素を持っていることが明らかになった。X. laevisにおけるゲノムサザンブロット解析により、ゲノム中にこれらの遺伝子が複数コピー存在する事が示唆された。次に、これらの転移酵素遺伝子ホモログがT2ファミリーに属するTIRをもつかどうかを調べるために、これらの上流および下流の配列を解析した。X. tropicalisのゲノム配列データベースの解析より、この遺伝子の両側に存在するterminal inverted repeat (TIR)は既知のT2-MITEのものとは異なることが明らかになった。X. laevisにおいてもTIRが既知のT2-MITEのものとは異なるかどうかを調べるために、X. laevisゲノムDNAを用いてinverse PCR法により転移酵素遺伝子の上流および下流の配列解析を行った。現在までに得られたデータは、まだ全長に到達していないが、X. laevisのTIRもX. tropicalisのものとよく類似していることを示唆している。
Bragg Curve Counterによる微量アルファ放射性同位元素の分析

(1)火山噴出物中のアルファ放射性物質の検出微粉末状にした火山灰や岩石の試料から放出されるラドンガスを捕集しそこから放出されるアルファ線を検出するために、ラドンガスの補集容器、アルファ線検出のための真空槽及び試料交換のための可動装置の製作を行った。捕集容器はアルファ線が貫通できる薄膜の窓を設け、そこを通してアルファ線の検出を行う。さらに温度制御装置によって試料の温度を上げることでガス放出を増やすことができるようにした。この装置にBragg曲線検出器を取り付け、先ず鉛試料からのアルファ線の検出を行った結果、ラドンから放出されたアルファ線のピークを観測することができた。雲仙からの火山灰を試料にしてアルファ線の検出を行ったが、鉛試料に比べると10分の1以下の強度しかなく100時間程度の測定で定量的なデータを得るにはさらに検出効率を上げる必要がある。(2)地下水中のラドンモニターの製作地下水に含まれるラドンをモニターするためのステンレスの水槽(容積約40l)を製作。大学構内にある深さ100mの井戸から汲み上げた地下水約10lを水槽に入れ、上部空間に置いた半導体検出器でアルファ線の検出を行った。このとき水槽と検出器の間に電圧をかけ、水槽内の空間に放出されたラドンガスがアルファ崩壊してできる娘核の正イオンを半導体検出器の表面に直接捕集し、娘核からのアルファ崩壊の検出を行うことでラドンの量を評価する。地下水からのラドンガスの放出を促進するため撹拌装置で常時水を撹拌しながら測定を行った。3カ月ほどの測定期間内に大学から20km程離れた地点を震源とする地震が2度起きたが、いずれもマグニチュード3.5程度の小さな地震のためか地下水中のラドンの量の変化と地震との関連性は明白には現れなかった。
GABA-gated C1-influxにおける抗痙攣及び痙攣物質の効果

GABAは代表的抑制性神経伝達物質であり、中枢神経系のGABA-A受容体は、Benzodiazepine受容体、Picrotoxin結合部位、及びCl^-channelと複合体を形成し、Benzodiazepines、Barbiturates、及び、Bicuculline、PicrotoxinはこのGABA-A受容体複合体を介して、Cl^-の細胞内流入を調節することにより、抗痙攣作用、痙攣作用を発揮していると考えられている。一方、抗痙攣剤、痙攣物質にはその作用機序が不明のものが多く、その作用機序を明らかにすることは、新しい抗てんかん薬の開発の一助となると思われる。本研究においては、マウス脳において、GABA-gated Cl^-influxを測定する実験系を確立し、種々の抗痙攣、痙攣物質のGABA-gated Cl^-influxに対する効果を、検討した。GABAの濃度を10^<-6>から10^<-3>Mまで変化させCl^-influxを測定すると、濃度依存性に上昇し10^<-4>Mでピークを示した。GABA受容体のantagonistであるBicucullineはGABA-gated Cl^-influxを有意に抑制し、Pentobarbitalは増強した。痙攣誘発物質であるPenicillinとImipenemは、GABA-gated Cl^-influxを容量依存性に抑制し、これらの物質の痙攣誘発の作用機序に関係していることが明らかとなった。しかし、その抑制の様式は異なっており、PenicillinはChloide channelに直接作用し、ImipenemはBenzodiazepine receptorを介して働いていることが示唆された。
微量汚染物質の河川での流出挙動に関する研究

流域から河川を通じて湖沼に流入する微量汚染物質として、農薬と洗剤由来の直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(LAS)に注目して、栄養塩等の水質項目とともに調査と解析を行った。農薬については、霞ケ浦流入河川と涸沼流入河川とで毎週1回定時で1年間の調査と、涸沼流入河川については水稲移植期と農薬空中撒布期の各2週間に毎日調査を含む短期集中調査を実施した。水田に撒布された除草剤は5月中旬に恋瀬川でブタクロ-ルが16.1μg/lの濃度に、空中撒布された殺虫剤は8月上旬にMEPが8.7μg/lの濃度に達する流出が見られた。流域面積132km^2の恋瀬川下流部では、年間流出負荷量としてイソプロチオラン14.7kg、フサライド14.8kg、MEP38.5kg、CNP2.5kg、オキサジアゾン8.5kg、ブタクロ-ル23.4kgとなった。また、この下流地点の上流側の6つの支流から合流後の本川での流下過程での農薬の変化量を流達率で評価すると、CNPが0.82、オキサジアゾン0.87、ブタクロ-ル0.96、イソプロチオラン0.93、フサライド0.88、MFP1.06となった。ちなみに、塩素イオンの流達率は0.98であるので、MEPを除く農薬は河川の流下過程で底質への吸着や分解によって減少したことが明白となった。LASについては、市街地河川の山王川では0.130.53mg/lの高濃度であり、平均で0.27mg/lであった。手賀沼に流入する大堀川と大津川での毎月1回の定期調査や晴天時24時間調査の結果は、大堀川では12mg/l、大津川で13mg/lの範囲にあり、その90%前後が溶存態LASであった。また約40mmの降雨時流出においては、流量の増大に伴ってLAS濃度は溶存態、吸着態ともに濃度減少し、流量の減少とともに元の濃度レベルに回復した。降雨ピ-ク後に電気伝導度や溶存態リンの濃度増加の傾向とは反対に全LAS濃度は減少した。これは降雨前に河道内に貯留されていた吸着態LASが流量増加で流出したためである。流域から河川を通じて流出する微量汚染物質の流出挙動を明らかにするため,霞ヶ浦に流入する恋瀬川本川とその支流,山王川および涸沼に流入する涸沼川本川で定期的な流出負荷量調査を実施して,現在も継続中である.調査頻度は毎週1回定時であり,流域の土地利用形態と流出負荷量の関係をも把握するために数多くの地点で調査を行なっている.微量汚染物質として,農薬, LAS(直鎖型アルキルベンゼンスルホン酸塩),重金属および無機イオンを対象とした.農薬の流出には季節変化が見られ,水田の除草剤や殺虫剤は一時期に集中し,散布後の降雨時流出との詳細な検討が必要であることがわかった.

流域内にゴルフ場が存在する場合は,殺菌剤・殺虫剤・除草剤が恒常的に流出していることも明らかになった.水田に散布された除草剤はいずれも定期調査を開始した5月21日の測定値が最高で,ブタクロールは16.1,オキサジアゾンは1.7, CNPは0.6mg/lであり,移植後23週間目となっている.殺菌剤のイソプロチオランは7月29日に6.8mg/lの最大値を示した. 8月911日に水田への空中散布のあった殺菌剤フサライドは5.3mg/l,殺菌剤のMEPは8.7mg/lと散布直後の8月12日に最大濃度となった.いずれも水田が多くて近い支流や上流部で高濃度を示し,最下流部の霞ヶ浦河口では低濃度になる傾向が見られた.LASについては,市街地河川の山王川で最も高く, 0.130.53mg/lの範囲にあり,平均濃度は0.27mg/lであった.その季節変化特性は,分解性の良い高温期の夏季に濃度が高く,低温期の冬季に濃度が低くなる傾向が見られた.また,農耕地河川の恋瀬川の霞ヶ浦への流入端に近い恋瀬橋地点においては,数μg/lのオーダーでの存在は認められるものの, LASの検出精度から考えて測定値として定量化できない程度の濃度であることが明らかとなった.流域から河川を通じて流出する微量汚染物質の調査を河川とその受水域である湖沼において実施した。農薬については、霞ヶ浦高浜入に流入する恋瀬川の本支川と山王川の10地点、および涸沼に流入する涸沼川の6地点で毎週1回の採水によって河川水中濃度の季節変化と流下過程における変化の追跡を行った。1年間の調査を通して、ECD-GCで検出可能であった農薬は、水田用のもののため4月末から9月初めまでの流出がほとんどであり、濃度ピーク後の濃度逓減期間の長さに特徴が見られ、殺虫剤のMEPは8月の散布後の短期間で減少した。流下過程における濃度変化は、徐草剤のCNPで顕著であり、オキサジアゾンは上下流での濃度変化は小さかった。恋瀬川本川での各支川の流出負荷量の合計値の最下流地点での流出負荷量に対する比率(流達率)は、年間値としてCNPで0.82、オキサジアンゾンで0.87、ブタクロールで0.96、イソプロチオランで0.93、フサライドで0.88、MEPで1.06であった。微量汚染物質としての直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(LAS)の流出挙動を、手賀沼への流入河川の大堀川と大津川で毎月1回の定期調査と降雨時流出の調査で明らかにした。1年間を通して、全LAS中に占める溶存LASの割合は90%前後であり、一般に夏に低く冬に高い濃度を呈した。これは水温やChl-a濃度の変動と関係しており、微生物による生分解活性の差によると考えられる。また、約40mmの降雨前後での大堀川のLAS濃度の変化を調査した。LAS濃度は溶存態、吸着態ともに流量の増大に伴い減少し、流量の減少とともに元の濃度レベルに回復している。市街地河川の大堀川では、降雨ピーク後に流量とSS濃度が減少したのに対して、全LAS濃度は電気伝導度や溶存態リンの濃度増加傾向とは反対に減少した。これは降雨前に河道内に残留していた吸着態のLASが流量増大に伴って流出したためである。流域から河川を通じて流出する微量汚染物質の調査を、毎週1回定時で1年間の調査に加えて、水稲移植期の4月下旬から5月上旬までの半月間と、農薬空中撒布後の7月下旬から8月上旬までの半月間の毎日調査を行った。調査対象の流域は、茨城県の涸沼に流入する農耕地河川の涸沼川である。水稲移植期には、基肥としての窒素・リン・カリウムのほか、農薬として除草剤が水田に多量に投入され、落水等により河川へ排出されて河川水質濃度や負荷量が増大する。水田移植期とその前後の濃度差と流量との積を水稲移植期の水田からの流出負荷量とすると、4月29日から5月7日まで9日間で水田面積1ha当り窒素で0.8kg、リンで0.08kg、除草剤のオキサジアジン16g、CNP1.8gとなった。そのほか、TーCODやBOD、SSやカリウム等も高濃度で高負荷量となった。
高配位ヨウ素官能基側鎖を有する高機能性高分子の合成と物質変換試剤としての応用研究

高配位(超原子価)ヨウ素化合物は有機合成における酸化剤、官能基変換、炭素ー炭素及び炭素ーへテロ原子結合形成試剤として優れた機能を有するばかりでなく、試剤の低毒性から工業的利用が大いに期待されている。本研究は、当初の計画に基づいて三配位ヨウ素化合物の反応試剤としての機動性とポリスチレン鎖の高分子としての機能性を連動させたリサイクル型物質変換試剤としての高分子型三配位ヨウ素化合物の創製を検討し、その物質変換試剤としての機能性を検討した。その結果、簡便な手法でポリスチレン鎖の芳香環パラ位に三配位ヨウ素官能基を導入できる手法を確立し、さらに、高分子型物質変換試剤として、当高分子型三配位ヨウ素化合物が、モノマー型の(ジアセトキシヨード)ベンゼンと同様に、種々の芳香環のヨウ素化反応、ケトン類の1,2-転移反応、ケトン類のα-ヒドロキシル化反応、ヒドロキノン類の酸化反応、スルフィド類の酸化反応に利用できることが判明し、物質変換試剤としての汎用性を確立した。しかも、条件によりモノマー型とは異なった生成物を与えることも判明した。いわゆるポリマー効果も確認された。さらに、これら高分子型三配位ヨウ素化合物を用いた反応において、簡便な操作と後処理、高分子型反応試剤の効率的回収、及び再生・再利用が確立された。これらの知見の一部は、すでに速報で論文に発表したが、これら一連の結果を総合論文として早々に投稿する予定である。現段階でも、当高分子型三配位ヨウ素化合物が工業的利用に十分対応できると考えられるが、今後は、ポリスチレン鎖の芳香環パラ位への三配位ヨウ素官能基の定量的導入とポリマー効果の関係を開拓することにより、当高分子型三配位ヨウ素化合物の汎用性の飛躍化を検討してゆく。高配位ヨウ素化合物は有機合成において酸化剤、炭素-炭素及び炭素-ヘテロ原子結合形成試剤として優れた機能を有するばかりでなく、試剤の低毒性から工業的利用が期待されている。本研究では、当初の計画に基づいて、三配位ヨウ素官能基を高分子側鎖へ導入することにより、三配位ヨウ素化合物の反応試剤としての機動性とポリスチレン鎖の高分子としての機能性を連動させた、物質変換試剤としての高分子型三配位ヨウ素化合物の創製を検討した。種々の合成手法を検討した結果、簡便な手法でポリスチレン鎖の芳香環パラ位に三配位型ヨウ素官能基を導入できることが分かった。さらに、そのキャラクタリゼーションと合成手法を確立するとともに、高分子型物質変換試剤として、種々の芳香族化合物のヨウ素化を検討したところ、高収率で対応する芳香族ヨウ素化合物を生成することが判明した。さらに、高分子反応試剤の回収、再利用が可能であることも見い出された。本年度は高分子型物質変換試剤としての合成法の確立及び安定性等について検討を重ねたが、今後は、高分子型物質変換試剤としての反応用途の拡大を検討して行く。以上の知見は、速報として学術論文を作成中である。高配位ヨウ素化合物は有機合成において酸化剤、炭素-炭素及び炭素-ヘテロ原子結合形成試剤として優れた機能を有するばかりでなく、試剤の低毒性から工業的利用が大いに期待されている。

種々の合成手法を検討した結果、簡便な手法でポリスチレン鎖の芳香環パラ位に三配位型ヨウ素官能基を導入できることが確立された。さらに、高分子型物質変換試剤として、種々の芳香族化合物のヨウ素化を検討したところ、高収率で対応する芳香族ヨウ素化合物を生成することが判明した。また、ケトン類の1、2-転位反応も高収率で進行することが分かった。しかも、高分子反応試剤の効率的回収及び再利用が可能であることも見い出された。今後は、さらに高分子型物質変換試剤としての反応用途の拡大を検討して行く。以上の知見は、速報として学術論文を発表し、現在印刷中である。高配位(超原子価)ヨウ素化合物は有機合成における酸化剤、官能基変換、炭素-炭素及び炭素-ヘテロ原子結合形成試剤として優れた機能を有するばかりでなく、試剤の低毒性から工業的利用が大いに期待されている。本研究では、当研究課題の最終年度として、三配位ヨウ素官能基を高分子側鎖に導入した物質変換試剤としての高分子型三配位ヨウ素化合物を用いた、種々の芳香環のヨウ素化反応及びケトン類の1,2-転移反応を前年度に続いて行い、その手法を確立するとともに、新たな反応としてケトン類のα-ヒドロキシル化反応、ヒドロキノン類の酸化反応、スルフィド類の酸化反応について試み、物質変換試剤としての汎用性を検討したところ、当高分子型三配位ヨウ素化合物が、モノマー型の(ジアセトキシヨード)ベンゼンと同様に、種々の化合物の物質変換試剤として利用できることが分かり、しかも、条件によりモノマー型とは異なった生成物を与えることも判明した。さらに、これら高分子型三配位ヨウ素化合物を用いた反応において、簡便な操作と後処理、高分子型反応試剤の効率的回収、及び再生・再利用が確立された。これらの知見の一部は、すでに速報で論文に発表したが、これら一連の結果を総合論文として早々に投稿する予定である。