hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
加齢黄斑変性に対するQOL向上をめざした個別化治療の研究

この遺伝子は炎症と関連しており、慢性的な炎症が治療効果に影響を与えていることが示唆された。アジア人に多くみられるAMDの一型であるPCVに対して前向きに行ったアフリベルセプト治療では、治療1年で有意な視力および解剖学的改善が得られ、有効な治療法であることが認められた。またAMD治療前後において治療前の視力にかかわらず、QOLが有意に向上しており現在の治療法は有効であることが示された。サンプルの収集や対象者の登録は順調に行われている。治療効果については今後データを収集し解析を行うよていである。Quality of visionを判定するVFQ25に関しては現在対象者を登録中で順次、ベースラインのデータを収集中である。遺伝子多型の解析は現在行っており、治療効果との関連を解析中である。アフリベルセプトを用いた治療効果判定は、予定していた治療期間でのデータ収集は終了し、現在データ解析中、論文執筆準備中である。Quality of Visionの検討に関しては、対象患者登録は既に終了し、現在データ収集中である。今後最終登録者のデータ収集が終了次第、解析に移る予定である。医歯薬学遺伝子多型の解析と治療効果の検討を今後行う予定である。また、アフリベルセプトを用いた治療効果判定に関しては現在データ収集中であり、今後データ解析に移る予定である。Quality of visionの検討に関しては、現在ベースラインでのデータ抽出および対象者登録中であり、これに関しても順次進めていく予定である。予定していたより試薬使用量が少なかったため、次年度に繰り越すこととした。物品の支出額が超過したため引き続き解析、データ集計を続ける上で使用する予定である。次年度は超過額を差し引いた額を支出する予定である。
炭素π電子系配位子の動的構造制御に基づく触媒活性種の設計と応用

我々は、π炭素系配位子、特にブタジエン配位子が動的に配位形態を変化する特性に着目し、これを効果的に利用した新規遷移金属触媒反応の開発を目指し研究を行っている。この配位子は電子を供与するのみのヘテロ元素配位子と異なり、π結合の電子を金属に供与するとともに、逆供与により金属から電子を容易に受け入れることが可能であり、より幅広い触媒の反応性および選択性のチューニングが期待できる。今回、塩化ニッケルと2当量のビニルグリニャール試薬との反応により、ブタジエン:ニッケルの1:1錯体が生成することを利用し、これを鍵活性種とする触媒反応の開発を目指し検討を行った。その結果、塩化ニッケル触媒存在下、フッ化アルキルとビニルグリニャール試薬との反応により、形式的にブタジエン骨格にプロトンとアルキル基が導入された生成物が選択的に得られることを見出した。フッ化アルキルの代わりに他のハロゲン化アルキルを用いた場合、この生成物の収率は低下した。この生成物のブタジエン骨格は2分子のビニルグリニャール試薬のビニル基に由来し、アルキル基はフッ化アルキル由来のものと考えられる。そこで、プロトン源を明らかにするため、先程と同様の条件下、フッ化オクチルフルとビニルグリニャール試薬との反応後、重水および二酸化炭素を加えたところ、末端メチル基の1つの水素が重水素化された3-メチル-1-ウンデセン、及びカルボン酸が得られた。このことから、反応系中では、2-オクチル-3-ブテニルグリニャール試薬が生成していると考えられ、これが後処理の段階でプロトン化され、生成物が得られたと考えられる。また、2級アルキルフルオリドとしてシクロヘキシルフルオリドを用いたところ、反応時間を延長することにより良好な収率で目的生成物が得られた。本触媒反応は2級アルキルフルオリドを用いた炭素-炭素結合生成反応の最初の例である。ゼロ価NiやPdは、1,3-ブタジエンと穏和な条件下で容易に反応し、ビスアリル錯体を与える。この錯体は、ブタジエンの2量化や3量化反応の中間活性種として古くから知られている。我々は、これを新しい型の触媒活性種としてとらえ、有機ハロゲン化物や種々の有機典型金属化合物との反応を検討したところ、ハロゲン化アルキルをアルキル化剤とするカップリング反応が効率よく進行することを最近見出した。また、ハロゲン化アルキルの代わりにクロロシランを用いることにより、ブタジエンの2量化を伴うアリルシランの新しい合成反応を開発することに成功している。これらの反応系では、この錯体が有機典型金属試剤と反応し、アリル配位子のη^3からη^1への変換を経て対応するビスアリル型アート錯体を生成すること、およびこれがアルキルハライドやクロロシランに対して高い反応性を有していることが特徴である。現在、これらの反応機構を解明し、ビスアリル型配位子を有する新しい触媒活性種の創成と合成化学的応用に向けた研究に取り組んでいる。例えば、アルキルハライドとして反応性の低いアルキルクロリド類を用いても効率よく反応が進行し、興味深いことに、フッ化アルキルを用いることにはじめて成功した。しかし、この反応系では、ブタジエンを大過剰に添加しないと効率が悪い。そこで、分子内にジエン部位を2カ所持つテトラエンを用いて反応を行ったところ、基質に対し10%の添加量で収率が大きく向上した。本触媒反応系はグリニャール試薬の代わりに有機亜鉛試薬を用いることができるが、この場合も、過剰量のブタジエンを添加する必要がある。そこで類似のテトラエン骨格を有する添加剤を用いて、フッ化アルキルとグリニャール試薬とのクロスカップリング反応を検討したところ、大幅な反応時間と収率の改善に成功した。これらの結果は、テトラエンが0価のニッケル錯体と反応し、ビス-π-アリル錯体を効率よく形成するためと考えられる。

このことから、反応系中では、2-オクチル-3-ブテニルグリニャール試薬が生成していると考えられ、これが後処理の段階でプロトン化され、生成物が得られたと考えられる。また、2級アルキルフルオリドとしてシクロヘキシルフルオリドを用いたところ、反応時間を延長することにより良好な収率で目的生成物が得られた。本触媒反応は2級アルキルフルオリドを用いた炭素-炭素結合生成反応の最初の例である。
HP1-SU(Z)12相互作用によるエピジェネティック転写制御

ポリコーム遺伝子群(以下PcG)と)HP1分子をはじめとするヘテロクロマチン構成因子は、ともにショウジョウバエの変異体から同定されたクロマチン関連分子であり、タンパク複合体を形成して遺伝子発現を抑制的に制御する。この遺伝子発現抑制は細胞分裂後も維持され、クロマチンメモリーとして機能し、細胞の正常な分化・増殖に必須である。近年、申請者は、PcGの一つであるSU(Z)12が、PcGとヘテロクロマチン構成因子による2つのエピジェネティック遺伝子発現制御を機能的にリンクさせる重要な分子であることを報告した。SU(Z)12を中心とした転写制御機構をさらに詳細に解析する目的で、SU(Z)12と機能的に相互作用する分子を探索した。HP1分子との結合ドメイン(VEFSドメイン)を欠いたSU(Z)12をbaitとして、酵母2ハイブリッドスクリーニングを、HeLa細胞cDNAライブラリーを対象として実施し、プロテインメチロソーム複合体の構成因子であるMep50を同定した。騒ep50は6個のWDリピートを有する分子であり、SU(Z)12が、Mep50のC末側3個のWDリピートドメインと結合することを明らかにした。さらにMep50がヒストンH2Aと特異的に結合すること、プロテインアルギニンメチル化酵素の一つであるPRMT5と結合し、PRMT5による転写抑制を仲介する分子であることなどを明らかにした。これらのことから、SU(Z)12が、Mep50とPPRMT5による転写抑制に関連していることが示唆され、PcG複合体の一因子としての機能のみならず、他の転写抑制複合体の要素として機能している可能性が示された。さらに、SUZ12-EZH2複合体とE2F6の機能的相互作用を明らかにし、EZH2やSUZ12が種々の癌細胞で発現が増加していることから、発癌や癌転移の分子機序の一部にSUZ12-EZH2-E2F6が関わっている可能性が示唆され、新たな癌治療の標的となる分子経路の解明に繋がった。ポリコーム遺伝子群(以下PcG)とHP1分子をはじめとするヘテロクロマチン構成因子は、ともにショウジョウバエの変異体から同定されたクロマチン関連分子であり、タンパク複合体を形成して遺伝子発現を抑制的に制御する。本年度は、SU(Z)12を中心とした転写制御機構をさらに詳細に解析する目的で、SU(Z)12と機能的に相互作用する分子を探索した。Mep50は6個のWDリピートを有する分子であり、SU(Z)12が、Mep50のC末側3個のWDリピートドメインと結合することを明らかにした。さらにMep50がピストンH2Aと特異的に結合すること、プロテインアルギニンメチル化酵素の一つであるPRMT5と結合し、PRMT5による転写抑制を仲介する分子であることなどを明らかにした。

これらのことから、SU(Z)12が、Mep50とPRMT5による転写抑制に関連していることが示唆され、PcG複合体の一因子としての機能のみならず、他の転写抑制複合体の要素として機能している可能性が示された。細胞周期のG1からS期(DNAの複製の開始)への進行はRb-E2Fにより高度に制御されており、Rb-E2F経路の異常は多くの癌において認められる。E2F6はS期においてE2F標的遺伝子に結合し転写抑制因子として働くことやE2F6を過剰発現させると細胞がS期に集積しS期からG2期への移行を阻害している可能性が示されている。本研究では、癌細胞で発現が増加しているSUZ12やEZH2とE2F6との機能的相互作用を明らかにし、SUZ12-EZH2複合体によるE2F6を介した転写制御や細胞周期調節への影響を解析することによって、発癌や癌転移の分子機序の一端を明らかにする。E2F6はYY1などのPolycomb repressive complex(PRC)1サブユニットとの相互作用が示されてきたが、本研究においてもう一つのPRC2サブユニットのSUZ12と相互作用を認めた。クロマチン免疫沈降法によりプロモーター領域にE2F6、SUZ12、EZH2が同時にリクルートしている遺伝子群を同定した。しかし、それらの遺伝子群ではEZH2によるH3-K27トリメチル化は認められなかった。また、EZH2をRNAiにより減ずるとそれらE2F6-SUZ12-EZH2標的遺伝子では予想に反して発現がむしろ減少する傾向にあった。以上よりSUZ12-EZH2複合体の中にはE2F6に結合するものがあり、これらの標的遺伝子ではE2F6の転写抑制をむしろ阻害し、何らかのメカニズムで転写を活性化している可能性が得られた。EZH2やSUZ12は種々の癌細胞で発現が増加しており、発癌や癌転移の分子機序の一部に本メカニズムが関わっている可能性が示唆され、新たな癌治療の標的となる分子経路の解明に繋がった。
細菌外膜LPSトランスロコン生合成におけるBepAの作動機構の解析

大腸菌のペリプラズムに存在するプロテアーゼのBepAは、LptDなどの外膜タンパク質のアセンブリを促進するシャペロンとして働く一方、アセンブリに失敗した外膜タンパク質を分解除去するプロテアーゼとしても働く。本研究はBepAが外膜タンパク質のアセンブリ状態を識別し、シャペロン活性とプロテアーゼ活性を使い分ける機構を明らかにすることを目的としている。平成30年度には本研究課題と関連する共同研究の結果から、BepAの立体構造がX線結晶構造解析により決定され、BepAを構成するドメインの相対的配置や、プロテアーゼ活性部位の位置に関して重要な知見が得られた(J. Mol. Biol. 431: 625-635)。そこで平成30年度は、結晶構造解析により明らかとなった立体構造をBepAが実際に細胞内においてとっているかどうかを検証した。BepAはN末端側のプロテアーゼドメインとC末端側のTPRドメインから構成されるが、結晶構造ではプロテアーゼドメインの複数のαヘリックスが、TPRドメインのN末端側と強く相互作用していた。また、プロテアーゼドメインのN末端側はTPRドメインのC末端側に存在するアミノ酸との間で水素結合を形成していた。これらの相互作用に関わる残基をシステインに置換したところ、S-S結合が形成されたことから、細胞内においてもBepAが結晶構造と同様のコンフォメーションを取ることが明らかとなった。これらのS-S結合を形成したBepA変異体は、in vivoにおいて野生型BepAの機能を代替したことから、BepAの機能発現にはドメイン間の大きなコンフォメーション変化は必要ないことが示唆された。結晶構造ではBepAのプロテアーゼの活性中心は、プロテアーゼドメインのヘリックスやループに覆われており、プロテアーゼ活性を発揮するためには構造変化が必要であることが示唆された。本研究の主要な目的は、BepA-LptD間の時間分解相互作用解析とBepAのシャペロン/プロテアーゼ活性の解析である。平成30年度は後者の解析を進める上で重要な知見がX線結晶構造解析の結果からもたらされたことから、当初の実験計画を修正し、変異体の作製と機能解析に注力して研究を進めた。その結果、BepA-LptD間の時間分解相互作用解析に関しては、当初の実験計画に比べて進捗が遅れている。一方、X線結晶構造解析の結果からBepAのドメイン間相互作用の様子や、プロテアーゼ活性中心の環境について新たな知見が得られたことから、BepAのシャペロン/プロテアーゼ活性の解析に関しては大きな前進が得られた。以上のような進捗状況を総合すると、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断される。X線結晶構造解析の結果から、定常状態ではBepAのプロテアーゼ活性中心に基質が接近できない可能性が示唆された。したがって、BepAがプロテアーゼ活性を発揮するためには構造変化が必要であると考えられる。この可能性を検証するため、これらの領域に変異を導入した変異体を作製し、in vivoおよびin vitroでプロテアーゼ活性を測定する。これまでに、BepAがin vitroにおいてα-カゼインを分解することがわかっている。しかし、BepAのプロテアーゼ活性を定量的に測定する実験系は構築されていない。今後の研究においてBepA変異体を用いることにより、プロテアーゼの反応速度論的解析を可能とする実験系を構築する。また、in vitro実験系を用いてBepAのプロテアーゼ活性の基質特異性についても検討することにより、生理的基質であるLptDの分解機構を推定する。BepA-LptD間の時間分解相互作用についても、構築したBepA変異体を活用して解析を行う。

本研究の主要な目的は、BepA-LptD間の時間分解相互作用解析とBepAのシャペロン/プロテアーゼ活性の解析である。平成30年度は後者の解析を進める上で重要な知見がX線結晶構造解析の結果からもたらされたことから、当初の実験計画を修正し、変異体の作製と機能解析に注力して研究を進めた。その結果、BepA-LptD間の時間分解相互作用解析に関しては、当初の実験計画に比べて進捗が遅れている。一方、X線結晶構造解析の結果からBepAのドメイン間相互作用の様子や、プロテアーゼ活性中心の環境について新たな知見が得られたことから、BepAのシャペロン/プロテアーゼ活性の解析に関しては大きな前進が得られた。以上のような進捗状況を総合すると、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断される。X線結晶構造解析の結果から、定常状態ではBepAのプロテアーゼ活性中心に基質が接近できない可能性が示唆された。したがって、BepAがプロテアーゼ活性を発揮するためには構造変化が必要であると考えられる。この可能性を検証するため、これらの領域に変異を導入した変異体を作製し、in vivoおよびin vitroでプロテアーゼ活性を測定する。これまでに、BepAがin vitroにおいてα-カゼインを分解することがわかっている。しかし、BepAのプロテアーゼ活性を定量的に測定する実験系は構築されていない。今後の研究においてBepA変異体を用いることにより、プロテアーゼの反応速度論的解析を可能とする実験系を構築する。また、in vitro実験系を用いてBepAのプロテアーゼ活性の基質特異性についても検討することにより、生理的基質であるLptDの分解機構を推定する。BepA-LptD間の時間分解相互作用についても、構築したBepA変異体を活用して解析を行う。(理由)当初の計画では、BepA-LptD間の時間分解相互作用解析とBepAのシャペロン/プロテアーゼ活性の解析を並行して実施することを計画していた。前述したように、本研究課題の開始直前に本研究課題と関連する共同研究の結果から、BepAの全長にわたる立体構造がX線結晶構造解析により決定され、BepA分子内ドメインの相対的配置やプロテアーゼ活性中心の環境に関して重要な知見が得られた。そこで平成30年度は当初の実験計画を若干修正し、変異体の作製と機能解析を中心に研究を遂行したため、エピトープタグを用いない野生型BepAの精製など、当初予定していた実験に必要な試薬等の購入を見合わせた。(使用計画)BepA変異体の作製・精製、及びそれらを用いたin vitroプロテアーゼ活性測定実験に必要な試薬・消耗品の購入に次年度使用額を充てる。
紐状ピリジンカルボキシアミドオリゴマーの自己組織化による新しい分子カプセルの設計と構築

複数の小分子が自己組織化し、巨大な構造体を構築する仕組みは、自然界においてしばしば観測される。本研究では、この仕組みを有機分子に応用し、有機分子の自己組織化を遷移金属イオンによりコントロールすることで、新規な構造を高効率・高選択的に構築することを目的とした。ここでは、有機分子の自由なコンフォメーシヨンを厳密に規制することが重要な鍵となる。そこで本研究では、その有機分子として、(1)複数の金属配位部位(ピリジル基)をアミド結合で連結した紐状の配位子(ピリジンカルボキシアミドオリゴマー)を設計した。また、(2)2つの金属配位部位(ピリジル基)をアミド結合で連結した「く」の字型の配位子(ビピリジンカルボキシアミド)を設計した。これらの分子の特徴は、分子内に、多点水素結合可能な部位(アミド結合)が存在し、それにより配位子のコンフォメーションが厳密に規制される。すなわち、配位結合と水素結合を共同的に利用した、新規な構造が構築できる。実際、ピリジンカルボキシアミドオリゴマー配位子の合成に成功した。市販のジケトン誘導体を出発原料として、キー中間体である3-アミノ-4-ヒドロキシ-5-ピリジンカルボン酸を5ステップで合成した。この中間体の保護基をはずした後、カップリング反応を繰り返すことで、目的とする4量体のピリジンカルボキシアミド配位子を合成することに成功した。また、1ステップでビピリジンカルボキシアミド配位子の合成にも成功した。この新規配位子と遷移金属イオン(パラジウムイオン)との自己組織化により、球状の構造体が組み上がることを、NMRおよび質量分析により明らかにした。本研究では、遷移金属イオンと有機多座配位子との配位結合を駆動力とした自己組織化により、新規なチューブ状構造を安定にかつ高効率・高選択的に構築することを目的としている。その分子設計として、まず、紐状のピリジンカルボキシアミドオリゴマーからなる有機多座配位子を用い、分子内で水素結合により配位子のコンフォメーションを規制する。次に、それらを遷移金属イオンにより自己組織化することで、巨大な構造体を一義的に組み上げる。このようにして組み上がった構造体は、水素結合と配位結合からなる特異な構造体であることから、新奇な物性や反応性が期待できる。今回、上記の目的の第一段階である、紐状のピリジンカルボキシアミドオリゴマー配位子の合成に成功したので報告する。この配位子は4つのピリジル基と3つのアミド結合を有するため、分子内での効率的な水素結合が期待できる。今後、これらの新規配位子と遷移金属イオンとの自己集合を検討する。また、同じ戦略でさらに長い配位子の合成を検討する。
多地域間産業連関アプローチによる中国の主要貿易相手国が誘発する環境負荷の推計

本年度は鉱業部門の推計を中心に取り組んだ。中国の鉱業部門の活動と排出される廃棄物の性状は、日中では大きく異なる。しかし、中国環境統計年鑑を始めとする中国の環境関連の主要統計には廃棄物分類別の排出量が明記されていない。このため、何らかの方法での鉱業部門の活動と排出される廃棄物の推計が必要である。本年度はこの課題に対し、次の二つのアプローチで取り組んだ。第1は、日本以外の鉱業が盛んかつ廃棄物統計資料が整った国のデータから、中国の鉱業部門の廃棄物分類別排出量を推計する方法である。本課題では、オーストラリアを対象としたReynolds et al. (2016)の廃棄物産業連関分析の推計結果をもとに、拡大推計を試み、EcoBalance 2018で研究成果を発表した。しかし、この拡大推計では芳しい結果が得られなかった。ベースとなる国際産業連関表の整備状況から2014年ベースで検討を行ったが、中国の統計資料では、鉱業部門からの廃棄物の総量が145百万トンと記載されていたにも関わらず、Reynolds et al. (2016)で得られた廃棄物排出源単位から推計した値は2百万トンと大きく乖離していた。また、鉱業部門の廃棄物は、鉱さいの扱いを始め、どの部分を統計上廃棄物として捉えるかが国によって異なるため検討が必要であることが明らかになった。第2は、中国の鉱業部門の中でも、アスベストに着目した取り組みである。アスベストは様々な工業製品・建築資材に広く用いられていたが、中皮腫を始めとする深刻な健康被害をもたらす鉱物である。しかし、USGS Mineral Statistics (2014)によれば、中国ではなおもアスベストが生産されており、興味深いことに、輸出のみならず輸入も行っている。ICES2020では中国を含む、アスベストの国際フローを明らかにした。鉱業部門の推計が「研究実績の概要」で説明した状況により、難航しており、どのようにすべきか検討中である。また、この鉱物部門の推計の途上で、健康被害や環境問題としてはるかに深刻なアスベストの採掘・製品製造・製品使用・インフラへの利用といった問題に気づいたため、こちらの課題についても検討を進めていたため、申請時の研究計画からは遅れが生じてしまっている。鉱物部門の推計方法に関する課題に取り組むと共に、他の部門については、前年度に計画したように、中国の統計資料や既存の研究成果(特に中国環境産業連関表(CEEIOT, Liang et al.2015)を)活用し、多地域間産業連関表WIOTの拡張を行い、多地域間廃棄物産業連関表の推計作業を勧めたい。また、近年注目されている国際貿易における付加価値貿易の考え方を導入し、中国とその貿易相手国との環境負荷の責任分担を明らかにしている。また、アスベストのフローを考慮した拡張も行っていく予定である。平成28年度は2つの方向から研究のアプローチを進めた。第1には、中国の産業部門別廃棄物排出量の推計である。以前より推計を進めてきた2007年版日中地域間廃棄物産業連関表をベースに、最終処分量の推計方法を検討した。まず、その第1歩として、中国におけるリサイクル率についてのシナリオ分析を行った。日本の1996年から2012年までの産業廃棄物の分類別リサイクル率の変遷を元に、3つのシナリオを設定し、中国における最終処分対象量の推計を行い、平成28年度10月の27th PAPAIOS 2016Conferenceにおいて発表した。この取り組みを通じて、大まかな最終処分量の概算の推計が可能となった。次に、多地域間廃棄物産業連関分析に発展させるにあたって、観光の影響について分析した。観光の対象と成る国からみると外国人観光客の国内需要は輸出に該当する。観光需要が誘発する産業廃棄物量について、まず中国を含めた東アジアの国々が京都を訪問した場合の影響を推計した。この研究は平成28年度10月のEcoBalance 2016において発表したが、京都で確立したノウハウを各都道府県に広げることにより、輸出部門として無視できない大きさを持つ観光客の消費活動の影響を分析するための基盤を作り上げることができた。また、日中地域間廃棄物産業連関表を中国を中心とした多地域間廃棄物産業連関表に発展させるために、複数の国際産業連関表の長所と短所を把握した上で、比較検討を進め、ベースとなる多地域産業連関表の選定を進めている。観光の影響について分析を先行して進めたため、こちらの方面では成果が得られたが、当初計画されていたベースとなる多地域産業連関表の選定がいまだ進行中であり、ベース表の決定には至っていない。また、中国の廃棄物関連の統計資料の検討も進行中であるが、予想以上に予算と時間がかかることが判明したため、さらに効率の良い方法をどのように進めるか検討中である。中国の環境・廃棄物統計資料を精査した結果、中国環境統計年鑑を始めとする資料から、産業別の廃棄物排出量とリサイクル率が得られることがわかった。また、中国投入産出学会や河北省投入産出学会の主要メンバーへのヒアリングから、二酸化炭素排出量に関する情報はIPCCへの報告書とエネルギー消費量の統計資料から二次的に推計している点など、文書化・公表化されていない環境統計に関連する情報を得ることができた。

多地域間廃棄物産業連関表のベースとなる多地域間産業連関表については、アジア国際産業連関表(JETRO, 2013)、ICIO(OECD-WTO, 2013)、GTAP(Narayanan et al., 2012)、EXIOPOL(Tukker, 2009)、WIOD(Dietzenbacher et al., 2013)、Eora(Lenzen et al., 2013)といった各プロジェクトを比較した結果、推計作業における計算機負荷や普及の度合いを考慮の上、WIODを採用することとした。その上で、どのような課題が考えうるか検討を行った。また、研究成果としては、多国間が関わる貿易活動の一部である観光の影響に注目し、台湾・韓国・中国からの訪問客が日本の京都での観光に伴う経済及び環境への影響で推計し、学術論文として成果発表を行った。その結果、日本政府のVISIT JAPAN政策の推進により2000年から2014年にかけて観光需要が大幅に伸びると共に環境負荷も増大した。負荷軽減のためには食品リサイクルによる廃棄物の軽減や、電力、輸送の脱炭素化による温暖化ガス排出量の削減が有効であることが示された。勤務校で2018年度から新しく担当した講義準備のため、予定していたエフォートを確保できなかった。そのため、有識者へのヒアリングや、基本となる統計資料の精査といった基盤となる取り組みは順調に行われていたものの、それらの進捗を総合して成果に結びつけるには至っていない。本年度は鉱業部門の推計を中心に取り組んだ。中国の鉱業部門の活動と排出される廃棄物の性状は、日中では大きく異なる。しかし、中国環境統計年鑑を始めとする中国の環境関連の主要統計には廃棄物分類別の排出量が明記されていない。このため、何らかの方法での鉱業部門の活動と排出される廃棄物の推計が必要である。本年度はこの課題に対し、次の二つのアプローチで取り組んだ。第1は、日本以外の鉱業が盛んかつ廃棄物統計資料が整った国のデータから、中国の鉱業部門の廃棄物分類別排出量を推計する方法である。本課題では、オーストラリアを対象としたReynolds et al. (2016)の廃棄物産業連関分析の推計結果をもとに、拡大推計を試み、EcoBalance 2018で研究成果を発表した。しかし、この拡大推計では芳しい結果が得られなかった。ベースとなる国際産業連関表の整備状況から2014年ベースで検討を行ったが、中国の統計資料では、鉱業部門からの廃棄物の総量が145百万トンと記載されていたにも関わらず、Reynolds et al. (2016)で得られた廃棄物排出源単位から推計した値は2百万トンと大きく乖離していた。また、鉱業部門の廃棄物は、鉱さいの扱いを始め、どの部分を統計上廃棄物として捉えるかが国によって異なるため検討が必要であることが明らかになった。第2は、中国の鉱業部門の中でも、アスベストに着目した取り組みである。アスベストは様々な工業製品・建築資材に広く用いられていたが、中皮腫を始めとする深刻な健康被害をもたらす鉱物である。しかし、USGS Mineral Statistics (2014)によれば、中国ではなおもアスベストが生産されており、興味深いことに、輸出のみならず輸入も行っている。ICES2020では中国を含む、アスベストの国際フローを明らかにした。鉱業部門の推計が「研究実績の概要」で説明した状況により、難航しており、どのようにすべきか検討中である。
演繹的・帰納的セル・オートマトン構成法が織りなすデータと数理モデルの相互横断研究

本課題では,現象を記述するモデルの導出方法として統計的にセル・オートマトン(CA)を構成する手法を提案し,それによるモデリングについて研究してきた.これはデータ駆動的モデリングにつなげることを主眼としているが,特に状態遷移の骨子となる要素をデータから抽出することを目的としている.統計的CA構成法を進めるにあたり,(A) CAの局所規則の選択性に対する数値解析的研究(演繹的アプローチ),(B)データに対して定量的に適合するモデル化手法の精緻化(帰納的アプローチ)という二軸を設定して進めてきている.平成30年度は,局所規則の演繹表現の理解を深化させ,局所規則の選択性に関する理論を精緻化させた.平成29年度では粘性Burgers方程式の統計的CAを非粘性の場合で評価したが,粘性Burgers方程式の場合は熱核によるDuhamelの原理を用いて方程式を積分形で表現することが可能であり,その時間発展を評価することで統計的CAの局所規則の演繹表現を計算した.統計的CA構成法は,データ駆動的モデリング手法の1つであるため,機械学習的手法との関連性を考察することは重要である.これに関連し,ニューラルネットワークを用いたCA構成法に着手した.その性能や適用可能性については今後も検討の余地があるが,興味深い示唆を得ることができたのは有意義であった.それに関連し,データからモデルを構成する手法である遅延座標系を用いた手法との関連も考察した.また,本統計的CA構成法は,少ない状態数でも複数の伝播速度を持つBurgers方程式の解挙動を模倣するCAを構成可能であったため,本質的に現象の表現力が豊富なモデリング手法である.この手法を2次元のパターン表現モデルに適用を検討し,統計的CAモデリングの応用可能性をさらに広げることができたと言える.本課題では,現象の新しいモデリング手法として統計的セル・オートマトン(CA)構成法を提案している.これは状態の遷移の本質的な成分をデータから抽出することを目的としており,(A) CAの局所規則の選択性に対する数値解析的研究(演繹的アプローチ),(B)データに対して定量的に適合するモデル化手法の精緻化(帰納的アプローチ)という両面から統計的CA構成法の確立を目指すものである.平成28年度は,研究計画の通り,(A)と(B)の双方において,空間一次元の場合に限定し,統計的CA構成法に関する数理科学的理解の深化を目指した.具体的には以下の通りである.(A):偏微分方程式(PDE)から統計的にCAを構築する手法の改良をおこなった.CAは時空間と状態が離散値を取るモデルだが,適切な値の変換により,元のPDEの解と比較が可能である.そのため,まずは拡散方程式に対して,定量的な近似モデルとしての適切なセルの取り方や状態離散化を数値解析的見地から検討した.また,この手法は区間演算と関係があり,統計的CA構成法で導出される局所規則について,その選択法則に対する数学的な解析が可能となった.ここで得られた知見は論文として発表した.また,それを参考にして,拡散現象だけでなく,移流や波動など他のPDEに対する本手法の適用可能性についても漸次検討を進めている.(B):研究代表者らによってこれまで得られた,データのみから統計的にCAを構成する帰納的手法を精緻化した.本モデリング手法によるセル配置や状態数の設定は適切な表現力をもつモデルの構築のためにも重要である.この場合,セルの数や状態数を増やすと同時に推定すべきモデルパラメータが増えるが,(A)における適切なセルの取り方などの知見を援用した対処法を施し,粘性Burgers方程式の解挙動を模倣するCAの構成に成功した.平成28年度は,(A),(B)両方のアプローチにおいて当初の予定通りに成果が得られているのが主な理由である.研究代表者のデータ解析の知見に加え,研究分担者の持つセル・オートマトンと数値解析学の専門知識を合わせ,かつ3者の緊密な連携の下で研究が推進できたことが肝要であった.そのため,おおむね順調に進展していると言える.本課題では,現象の新しいモデリング手法として統計的セル・オートマトン(CA)構成法を提案している.これは状態の遷移の本質的な成分をデータから抽出することを目的としており,(A) CAの局所規則の選択性に対する数値解析的研究(演繹的アプローチ),(B)データに対して定量的に適合するモデル化手法の精緻化(帰納的アプローチ)という両面から統計的CA構成法の確立を目指すものである.平成29年度は,研究計画の通り,(A)と(B)の両アプローチから横断的にCA構成法を精緻化することを目標とした.そのため,帰納的に導出した統計的CAの解析的な表現を試みた.非粘性Burgers方程式では特性曲線の方法で解を記述できるため,得られるべき統計的CAの局所規則を解析的に計算することができた.これは統計的CAの演繹表現と言える.ここで得られる局所規則は統計的CA計算時のパラメータに依存して定まるものであるが,そのパラメータ依存性も込めて明らかにすることができた.これは,実際の統計処理によって得られる統計的CAの正当性の評価につなげられるため,(A)と(B)の両アプローチによる横断研究としては重要な結果と言える.また,適切な条件下では,十分小さい粘性係数を持つBurgers方程式の解は非粘性Burgers方程式の解と定量的に近いため,解析的に得られた非粘性Burgers方程式の局所規則の演繹表現を応用して,粘性Burgers方程式に対する得られるべき統計的CAの評価が可能となった.

粘性Burgers方程式に対しては超離散法によるCAの導出が知られているが,我々の手法は元の方程式の解挙動を適切に模倣するCAの導出方法であるため,統計的CAモデリングの有効性を支持する結果と言える.平成29年度は,演繹的・帰納的なCA構成アプローチを横断する成果が得られているのが主な理由である.研究代表者のデータ駆動モデリングの知見に加え,研究分担者の持つセル・オートマトンと偏微分方程式の専門知識を結集させることができ,かつ連携研究者からも力学系と超離散法の知見について情報蒐集できたこともあり,研究チーム全体で密な連携の下で研究が推進できたことが重要であった.そのため,おおむね順調に進展していると言える.本課題では,現象を記述するモデルの導出方法として統計的にセル・オートマトン(CA)を構成する手法を提案し,それによるモデリングについて研究してきた.これはデータ駆動的モデリングにつなげることを主眼としているが,特に状態遷移の骨子となる要素をデータから抽出することを目的としている.統計的CA構成法を進めるにあたり,(A) CAの局所規則の選択性に対する数値解析的研究(演繹的アプローチ),(B)データに対して定量的に適合するモデル化手法の精緻化(帰納的アプローチ)という二軸を設定して進めてきている.平成30年度は,局所規則の演繹表現の理解を深化させ,局所規則の選択性に関する理論を精緻化させた.平成29年度では粘性Burgers方程式の統計的CAを非粘性の場合で評価したが,粘性Burgers方程式の場合は熱核によるDuhamelの原理を用いて方程式を積分形で表現することが可能であり,その時間発展を評価することで統計的CAの局所規則の演繹表現を計算した.統計的CA構成法は,データ駆動的モデリング手法の1つであるため,機械学習的手法との関連性を考察することは重要である.これに関連し,ニューラルネットワークを用いたCA構成法に着手した.その性能や適用可能性については今後も検討の余地があるが,興味深い示唆を得ることができたのは有意義であった.それに関連し,データからモデルを構成する手法である遅延座標系を用いた手法との関連も考察した.また,本統計的CA構成法は,少ない状態数でも複数の伝播速度を持つBurgers方程式の解挙動を模倣するCAを構成可能であったため,本質的に現象の表現力が豊富なモデリング手法である.この手法を2次元のパターン表現モデルに適用を検討し,統計的CAモデリングの応用可能性をさらに広げることができたと言える.平成29年度以降は,前年度に得られる成果を統合し,演繹的(A)・帰納的(B)の両アプローチから横断的にCA構成法を精緻化することを目標とする.まず,平成28年度の(A)におけるCA構成手法のロバスト性を考察する.本手法によって得られる局所規則は用いる数値解法に依存しているため,本手法が解法によらずにかつ安定的にPDEの時間発展の情報を抽出するか否かを検証することは重要である.
Maf系bZip転写因子のバイオロジーと金(Au)製剤の抗リウマチ作用機構

昨年度までに、抗リウマチ作用を持つ金(Au)を含む化合物が、細胞の酸化ストレス感知システムの重要な一部をなすbZip型転写因子Nrf2/Small Mafを活性化することにより、ヘムオキシゲナーゼなどの一群の抗酸化ストレス遺伝子群を発現誘導することをあきらかにしてきた。また、昨年度は、細胞に酸化的なストレスを与えると言われているグルコースによって、やはりbZip転写因子に属するMaf関連タンパク質のメンバーであるMafAの活性が制御を受けていることをあらたに見い出し、本年度はこの活性制御メカニズムや意義を追究した。MafAは新規に発見したMafファミリー因子のひとつで、膵臓のβ細胞に非常に限局して発現しており、インスリン遺伝子の細胞特異的・血糖(グルコース濃度)依存的な転写制御において中心的な役割を果たす転写因子であることがわかった。また、別のMafファミリー因子c-Mafが膵臓のα細胞に限局して発現しており、グルカゴン遺伝子の細胞特異的な転写制御を行っていることを見いだした。すなわち、Mafファミリーに属する転写因子群が膵臓の内分泌細胞の細胞種特異的に発現していて、それぞれの細胞の特化した機能の維持を担っていることをあきらかにすることができた。また、MafAおよびc-Mafによるインスリンおよびグルカゴン遺伝子の転写制御機構を詳細に解析するなかで、これらの遺伝子の発現調節に関わる転写因子Islet-1の新しいsplicing variantを見いだし、その性質を調べた。このvariant(Islet-1β)は膵島β細胞に発現していて、これまでに知られていたIslet-1(Islet-1α)と異なりリン酸化を受けず、より強い転写活性化能を持つことがわかった。これまでに、抗リウマチ作用を持つ金(Au)を含む化合物が、細胞の酸化ストレス感知システムの重要な一部をなすbZip型転写因子Nrf2/Small Mafを活性化することにより、ヘムオキシゲナーゼなどの一群の抗酸化ストレス遺伝子群を発現誘導することをあきらかにしてきた。このことが、金(Au)製剤が抗リウマチ作用を発揮する上での重要な機構の一部を担っていることが示唆されている.これに加えて、本年度は、細胞に酸化的なストレスを与えると言われているグルコースによって、やはりbZip転写因子に属するMaf関連タンパク質のメンバーであるMafAの活性が制御を受けていることをあらたに見い出し、このメカニズムと意義を追究した。MafAは新規に発見したMafファミリー因子のひとつで、膵臓のベータ細胞に非常に限局して発現しており、インスリン遺伝子の細胞特異的・血糖(グルコース濃度)依存的な転写制御において中心的な役割を果たす転写因子であることがわかった.さらに、MafAの活性は、それ自体の転写レベルと、タンパク質の安定性やリン酸化などの複数の段階で、グルコースによって厳密に制御されていることを見いだした.これらの事実は、Maf系のbZip転写因子群が、さまざまな細胞外のストレスを感知する転写因子として機能的な分担をしており、それぞれ特異的な役割を果たしていることを強く示唆していると思われ、MafAおよびNrf2/Small Mafがそれぞれのストレスを感知する分子メカニズムをさらに追究中である。
胆道化学発がんとDNA修復

アルキル化剤によって生じるDNA損傷を特異的に修復し、遺伝情報の維持や発がんの抑制に重要な役割を果たしている酵素であるO^6-メチルグアニン-DNAメチルトランスフェラーゼ(MGMT)に着目しその発現と胆道化学発がんとの関係について研究を進めた。平成6年度はmRNAレベル、タンパク質レベルでのMGMTの発現をin situにおいて解析できる系の確立を目指して基礎研究を行なった。1.申請者がクローニングに成功し、塩基配列を決定した家兎MGMTcDNAをもとにして、ヒト、マウス、ラット、ハムスターにも使用できるin situハイブリダイゼーション用のプローブを設計した。オリゴヌクレオチドプローブをジゴキシゲニンでラベルしmRNAの検出を行なった。検出感度をさらに上げ、安定したものとするため、種特異的なさらに長いオリゴヌクレオチドプローブあるいはRNAプローブによる検出も考えている。2.タンパク質レベルでの発現を解析するために作成した抗ヒトMGMT抗体を用い0.05^0.1ngのMGMT proteinをウエスタンブロットにて検出できる系を確立した。免疫染色の感度(特異度)を上げる条件設定が難しく、検討中である。3.様々な病態におけるMGMT発現レベルを検討するために臨床検体(手術標本)を集積している。また将来、遺伝子レベルでの異常も解析できるようにゲノムDNAの調整もあわせ行なっている。平成7年度はこれらの検体を用いたMGMTの発現を検討、解析することに主眼をおいている。
育児困難感尺度開発に関する研究

本研究は、母親の育児支援に貢献するための基礎研究として、育児困難感尺度の実用化を図ることを目的とした。この尺度は、児の泣きに対する母親の困難な情動に着目したものである。正常新生児の1ヶ月時における泣きに対する母親の育児困難感を測定する尺度として概ね高い信頼性と妥当性を得た。また、これまで行ってきた困難感に関連する要因の検討調査および文献検討を行い、育児困難感の概念を明らかにした。さらに、NICUを退院したハイリスク児の母親を対象とした調査の分析を加え、正常児をもつ母親とハイリスク児をもつ母親の児の泣きに対する情動反応の差異についても明らかにした。1.研究の目的育児に困難感を示す母親を支援するため、現在開発中の育児困難感尺度を精選し、尺度の実用化を図ることを目的とした。2.今年度の研究遂行状況と成果1)"育児困難感"に関する文献検討を行い、育児困難感の記述および近接概念の検討医学中央雑誌WEB版ver.4、CINAHL、PubMed等から「育児困難感」に類似、または近接する用語をシソーラス用語、MeSHをもとに検索した。入手できた38件の文献の「育児困難感」、「育児困難」、「育児負担感」、「育児ストレス」の記述から検討し、「育児困難感」を以下のように定義した。「育児困難感」とは、母親の育児に対する困難な感情や態度として表れる反応や現象をいい、その要因には、(1)子どもの特性(子ども自身の問題、母親が感じる子どもの扱いにくさや子どもの成長・発育で気になること)、(2)母親の育児対処能力、(3)育児に対する考えや想像していた生活と現実とのギャップ、(4)夜間の授乳や泣きなど母の体調不良の原因となるものの存在、(5)家庭内の調整力低下などに整理された。また「育児困難感」が増強すると、母親の抑うつ的な気分や体調不良、育児に対する困惑・自信のなさなど、育児に向かう気持ちや活力が低下し、自身の対処能力を超える負担感とストレスフルな状態を引き起こす心理的状態・反応をもたらすと説明できた。(2007年3月の日本助産学会(大分)にて、成果発表)2)ハイリスク児を対象とした調査の実施全国の病院・診療所情報をもとに、研究同意の得られた61施設のNICUを退院する児((1)在胎週数36週未満、もしくは出生体重2000g未満の低出生体重児で、かつ2週間以上入院,(2)在胎週数、出生時体重に関係なく、疾病等により2週間以上入院)の母親のうち、署名による研究同意の得られた母親を対象として自記式質問紙調査を行ない、分析した。(2006年12月の日本看護科学学会(神戸)にて、成果発表)1.研究の目的育児に困難感を示す母親を支援するため,現在開発中の育児困難感尺度の精選,および尺度の実用化を図る。2.今年度の研究遂行状況と成果1)ハイリスク児の泣きに対する母親の情動反応の分析全国の61施設のNICUを退院する児((1)在胎週数36週未満,もしくは出生体重2000g未満の低出生体重児で,かつ2週間以上入院,(2)在胎週数,出生時体重に関係なく,疾病等により2週間以上入院)の母親のうち,署名による研究同意の得られた母親を対象に実施した調査の結果から,普段,児と接しているときと児が泣いたときの母親の情動反応について分析した。ハイリスク児の母親は,普段,児と接しているときは,受容的な情動反応を示したが,児が泣くと受容的な情動反応は低下する傾向がみられた(2008年3月,日本助産学会学術集会(神戸)にて,成果発表)。2)ハイリスク児の母親を対象とした継続調査の実施ハイリスク児の退院後1ケ月時の調査で,対象となった母親のうち,継続調査に承諾の得られた母親に対して,児が1歳頃に自己記入式質問紙調査を郵送し,児の泣きに対する母親の育児困難感,泣きに対する情動反応について調査した。1歳時点での母親の困難感は,退院後1ケ月時と比べて,有意な差はなかったが,児が泣いたときの理由や泣いたときの対処の自信,泣きに対する気がかりが1歳時では有意に低下したのに対し,児の泣きによる家族間の問題と児の泣き声からの開放に対する思いは有意に高くなっていた(2007年12月,日本看護科学学会学術集会(東京)にて,成果発表)。3)正常新生児の母親を対象とした泣きに対する困難感の成果発表(日本助産学会誌に掲載確定)本研究は、育児中の母親の育児支援に貢献するための基礎研究として、開発中の育児困難感尺度の実用化を図ることを目的としている。

この尺度は、特に児の泣きに対していだく母親の困難な情動に着目して開発したものであり、健常新生児の1ヶ月時における泣きに対する母親の育児困難感を測定する尺度として概ね高い信頼性と妥当性を得ている。本年度は、最終年度として、NICUを退院したハイリスク児の母親を対象とした調査の分析を加え、健常児をもつ母親とハイリスク児をもつ母親の児の泣きに対する情動反応の差異について明らかにした。全国の274NICUのうち、承諾を得た61施設に入院し、退院となった児の母親を対象に、NICU退院後1ヶ月と1年時の2回、質問紙調査を実施した。調査内容は基本的属性の他、児が泣いた時の気持ちについて“かわいい"、“抱きしめたい"、“イライラ"、“泣きたい"などの情動10項目について、4段階リカート尺度により得点化した。調査用紙は606部配布し、2時期ともに回答のあった98名のうち、入院期間が2週間以上の62名を分析対象とした。児が泣いた時の情動得点は、退院後1ヶ月時29.4点に比べ、1年時は27.8点と有意に低く(p<0.001)、受容的な情動が時間の経過とともに低下していることが明らかとなった。また、“イライラ"や“わずらわしい"情動が退院後1ヶ月時よりも1年時で高くなっており、これらの傾向は、健常新生児をもつ母親の情動傾向と同様であり、子どもをもつ母親に共通した情動傾向と考えられた(2009年3月21日、日本助産学会学術集会(東京)にて成果発表)。
らせん状超分子を用いる周期一致鋳型重合と相補的超分子場の構築

本研究は、核酸のアデニンとチミン(A-T)やグアニンとシトシン(G-C)のように、相補対を正確に決められる鋳型重合を合成高分子系で実現し、長さ・形・キラリティなどの立体情報を複製転写することを究極の目的としている。この長年の未解決問題に対し、我々はこれまでに、ステロイドなどの天然物のキラル有機結晶を用いて分子レベルの空間や表面での分子配列制御に関する研究を長年続け、一次元筒状空間や二次元層状空間での分子配列について多くの新しい知見を得ている。その一つとして、らせん状超分子による分子配列周期の制御があげられる。この制御法では、炭素原子の共有結合と非共有結合の長さをもとに、高分子鎖と有機分子の集合体との周期の相関関係を見積もる。この関係をもとに考察すると、らせん状超分子を用いる鋳型重合を実現するには、高分子鎖とモノマー分子集合体の周期を一致させることが必要条件となる。これらの研究で得られた知見をもとに、本研究では、図3の周期一致鋳型重合の実現を目指す。この重合では、まずらせん状超分子が鋳型となって同周期のモノマーが重合し(図3a)、続いて生成高分子が次の鋳型となり、別のモノマーが吸着する(図3b)。この鋳型重合が実現すると(図3c)、立体情報の複製転写(図3d)が可能になると考えられる。これまで我々の研究グループにおいて、らせん状超分子によるモノマー周期の制御に関する研究を行ってきた。今回、高分子鎖とモノマー分子集合体の周期性に注目し、核酸のA-TやG-Cのように、相補対を正確に決められる鋳型重合を合成高分子系で実現し、長さ・形・キラリティなどの立体情報を複製転写させ、周期一致鋳型重合を行うこと目的とした。以下に得られた結果を列挙する。1.共役ジエンモノマー、およびトリエンモノマーとホストとしてナフチル基などをもつ芳香族誘導体、アルキル基をもつ脂肪族誘導体、らせん状超分子を形成するステロイドやアルカロイドの間で多数の有機複合体を合成した。2.有機複合物を各種溶媒から結晶化させて、らせん状超分子の合成を行うとともに、モノマーとの複合化を行った。得られた超分子の、結晶中での構造と溶液中での構造を、赤外吸収分光法、核磁気共鳴分光法、熱重量分析法、X線粉末回折法などにより調べた。この結果、効率よく複合結晶を形成し、非常に興味深い層構造およびカラム構造を形成していることを見出した。3.単結晶X線構造解析、粉末X線回折より飽和脂肪酸とナフチルメチルアミンの塩において周期構造を維持し、相補的なアルキル鎖が結晶構造中で保たれていることを明らかとした。またこの相補認識場は二次元平面状に構築され、極めて多量の情報を複写することができる系であるという結論に至った。4.また周期性を維持した層構造においては超分子キラリティーが創出し、新たな展開が期待できる。以下に昨年に引き続き得られた結果を列挙する。1.昨年度に引き続き、共役ジエンモノマー、およびトリエンモノマーとホストとしてナフチル基などをもつ芳香族誘導体、アルキル基をもつ脂肪族誘導体、らせん状超分子を形成するステロイドやアルカロイドの間で多数の有機複合体を合成した。2.種々のモノマーモデルと鋳型となる分子集合との複合物を各種溶媒から結晶化させて、らせん状超分子の合成を行った。得られた超分子の、結晶中での構造を、赤外吸収分光法、熱重量分析法、X線粉末回折法などにより調べた。

この結果、アルカロイドおよびステロイド誘導体を鋳型として用いた場合、効率よく複合結晶を形成し2_1らせん軸をもつ超分子構造体を作成することに成功した。3.また鋳型とする芳香族アミンを分子設計することで、アキラルな構成分子からキラルな結晶を作成する手法を見出した。単結晶X線構造解析、粉末X線回折より、飽和脂肪酸と種々のハロゲン化ベンジルアミンを用いることで層構造が得られ、モノレイヤー構造とバイレイヤー構造の作り分けが可能となった。4.またモノレイヤー構造においてはキラリティを創出できることを明らかとし、材料開発で有用なキラル結晶構築の指針を示すことができた。これまで我々の研究グループにおいて、らせん状超分子によるモノマー周期の制御に関する研究を行ってきた。今回、高分子鎖とモノマー分子集合体の周期性に注目し、核酸のA-TやG-Cのように、相補対を正確に決められる鋳型重合を合成高分子系で実現し、長さ・形・キラリティなどの立体情報を複製転写させ、周期一致鋳型重合を行うこと目的とした。以下に昨年に引き続き得られた結果を列挙する。1.昨年に引き続き、モノマーとして共役ジエン・トリエンを、ホストとしてナフチル基などをもつ芳香族誘導体、アルキル基をもつ脂肪族誘導体などを用いた。例えば、カルボン酸とアミンとの有機塩を作り、溶液からの濃縮や再沈殿により複合体を形成させた。2.0.5nm周期の鋳型重合を芳香族有機塩の系で、0.75nm周期の鋳型重合をステロイドなどの脂肪族の系で行った。有機塩からなるモノマー超分子結晶の鋳型重合を熱や光で行い、生成物を分離して、立体規則性をNMRで調べた。立体情報の複製転写が高分子鎖の立体構造に反映されるかを調べた。3.これまで得られた結果を元に、分子設計を行った。それにより、様々な目的に適ったらせん状鋳型を作成し、重合実験を行った。4.さらに、らせん状超分子を形成するステロイドやアルカロイド、さらにはそれらの金属錯体を用いることによって、水素結合様式を明らかにし、複合化過程における階層構造を決定した。さらに、分子の親水部と疎水部の領域の変化が、集合体に現れる影響を詳細に解析した。5.最後に本研究の総括を行なった。
電子顕微鏡による複合機能ナノ空間の構造解析・評価

最近、ゼオライト(ミクロ多孔体)やシリカメソ多孔体はそれ自身に関する興味に加え、其の多孔体空間に新奇な物質を作る鋳型として注目を集めている。著者は共同研究者の協力の下、電子線結晶学的手法を用いて、これらの原子スケールでの構造評価・決定を行っている。本年度は以下の結果を得た。[ミクロ多孔体](i)新型ゼオライトの構造を解く手法を開発し、其れを利用してBECの構造解析を行った。さらに、BECの表面構造の安定性について、電子顕微鏡観察結果と表面エネルギー計算結果を用いて議論した。(ii)AFI型シリカSSZ-24について、電子顕微鏡観察結果からその非整合構造を明らかにし、rigid-unit-modelによるエネルギー計算によりその起源に関する議論を展開した。[メソ多孔体](i)シリカメソ多孔体MCM-48と、その空間にカーボン・ネットワークを作ったMCM-1,MCM-4について構造解析を行った。(ii)各種シリカメソ多孔体の空隙に白金ナノネットワークを作りその構造を評価した。(iii)世界で始めて合成された、シリカー有機基が規則的に配列した壁を有するメソ多孔体について、その壁の規則性を証明した。[電子線回折による構造解析の新手法]現在、ミクロスケール、メソスケール、マクロスケールと異なる長さスケールの規則性を有する構造体に適用可能な構造解析手法はない。今回、それらを含めた新たな解析手法を提案し、計算機実験でこの手法が有効であることを示した。