hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非コードＲＮＡ作用マシナリーの医薬応用

研究代表者の和田は、リン原子の立体が厳密に制御された光学活性ホスホロチオエートRNAの実用的合成法の開発に成功した。さらに、光学活性ホスホロチオエートRNAと相補的な塩基配列を有するRNAとの二本鎖形成能を調べ、リン原子の絶対立体配置がRNA二本鎖の熱力学的安定性に及ぼす効果を明らかにした。一方、研究分担者の竹下は、PS-siRNAのRNA分解酵素に対する安定性を検討し、PS結合はが1箇所ならばsiRNA配列の中央から3'末端側、光学活性体では、Rp体よりSp体、PS結合5箇所導入siRNAは、5'よりも3'末端側で安定性が向上し、生体へ投与した際もRNAi効果が高いことが示唆された。本年度は、光学活性ホスホロチオエートRNA合成法の基礎を確立することを目標に研究を行った。そのために、まず、RNA合成のための新しい2'-水酸基の保護基の開発を行った。RNAの化学合成に用いられる鎖長延長反応条件下安定であり、かつ立体障害が小さく、高い縮合反応効率が期待できる新規保護基を開発した。ウリジン誘導体に対して新規保護基を導入する反応条件を種々検討し、高収率で2'-水酸基に新規保護基を導入することができた。この新規保護基は5'-水酸基の保護基であるジメトキシトリチル基の除去条件(3%ジクロロ酢酸/ジクロロメタン)で安定であり、塩基部およびリン酸基の保護基の除去条件(濃アンモニア水)でも安定であった。一方、フッ化テトラブチルアンモニウムで処理することにより迅速に除去可能であることがわかった。この新規保護基を有するRNAモノマーを合成し、自動合成機を用いてRNAオリゴマーの固相合成を行ったところ、極めて高効率で縮合反応が進行し、目的とするオリゴマーを得ることができた。一方、本研究の合成標的である、光学活性ホスホロチオエート結合を有するsiRNAの光学純度を検定するための予備実験を行った。光学活性ホスホロチオエート結合をsiRNAに導入するにあたり、その立体異性体がどの程度まで分離、分析可能であるかについて、HPLCを用いて調べた。具体的には、siRNAの20か所のリン酸ジエステル結合の内、一か所のみにホスホロチオエート結合が導入されたジアステレオ混合オリゴマーの2種類のジアステレオマーが完全に分離する条件を見出すことができた。このことにより、本研究で合成を計画している光学活性ホスホロチオエート結合を有するsiRNAの光学純度を正確に評価することが可能となった。平成22年度の研究において、和田は、長鎖光学活性ホスホロチオエートRNAの固相合成を検討した。特に、2'-水酸基保護基と、縮合反応における活性化剤の検討を行い、4種類の核酸塩基を有するリン原子の立体が厳密に制御されたホスホロチオエートRNAを高収率かつ高立体選択的に合成することに成功した。一方、RNA型核酸医薬の生体内における安定性の向上と相補的な塩基配列を有するRNAとの二本鎖形成能の向上を目指し、新規な2'-水酸基の修飾方法を検討した。電子求引基を有するエトキシメチル基により修飾された新規RNA類縁体は、天然型のRNAと比較して、顕著に二本鎖の熱力学的安定性が向上することが明らかとなった。これらの研究成果は、非コードRNA医薬の開発に大きく貢献することが期待される。研究分担者の竹下は、光学非活性のホスホロチオエート化siRNAにおいて、配列上のPS結合位置の違いによる遺伝子抑制効果に対する影響を、in vitroの実験で検討し、PS結合の位置が配列の中央付近に存在する場合、PS結合を持たないsiRNAと比較しより低濃度でRNAi効果が発揮され、効率が高まることを明らかにした。次に実験動物にホスホロチオエート化siRNAを投与し、生体内におけるsiRNAの動態、安定性を検討するため、microRNAの定量PCR法を改変することにより、動物組織に残存する微量siRNAの定量を行う系確立した。この系を用いてsiRNAを定量することにより、正常あるいはがん組織において、非コードRNA医薬品によるRNAi効果の発現に必要なsiRNAの分子量を推測することを可能にした。平成23年度の研究において、和田は、立体が制御されたホスホロチオエート結合を含むPO/PSキメラ型RNAの固相合成を検討した。

特に、硫化反応と酸化反応条件の検討を詳細に行い、脱硫を伴わずに4種類の核酸塩基を有するリン原子の立体が厳密に制御されたホスホロチオエート結合を含むPO/PSキメラ型RNAを高収率かつ高立体選択的に合成することに成功した。一方、RNA型核酸医薬の効率合成を可能にする、新規2'水酸基保護基の開発も行った。穏和な中性条件下、DDQ(2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-p-ベンゾキノン)により脱保護される2'水酸基の新規保護基として、4-メトキシベンジル骨格を有するMBOM(4-メトキシベンジルオキシメチル)基を検討し、MBOMで2'水酸基を保護したウリジン3'-ホスホロアミダイトモノマー合成し、これを用いてウリジル酸10量体高収率で合成することに成功した。これらの研究成果は、非コードRNA医薬の合成研究に大きく貢献することが期待される。竹下は、光学非活性のホスホロチオエート化siRNAにおいて、配列上のPS結合位置の違いによって、RNA分解酵素に対する抵抗性が変化することを確認し、安定性が高くRNAi効果がより低濃度で発現可能なPS結合位置を同定した。また、ヒト乳がんや肺がん細胞株を移植し作成したがんモデルマウスにおいて、がん細胞由来の発光遺伝子を、乳がんモデルでは腫瘍内投与、肺がんモデルでは全身投与することにより、ホスホロチオエート化siRNAはPS結合を持たないsiRNAよりも低濃度で抑制することを示した。siRNAの非特異的な作用であるoff-target効果や副作用は、siRNAの大量投与によって惹起される可能性もあり、より低濃度で効果を発揮するホスホロチオエート化siRNAは、医薬応用に向け有用であることが示唆された。平成25年度の研究において、和田は、昨年度に引き続き、立体が制御されたホスホロチオエート結合を含むPO/PSキメラ型RNAの固相合成を行った。立体が制御されたホスホロチオエート結合を5カ所導入したガイド鎖のPO/PSキメラsiRNAを高立体選択的に合成することに成功した。合成過程において、脱硫、分解等、複数の副反応が観測されたため、反応条件のさらなる最適化を行ったところ、目的物を高収率で得ることに成功した。一方、ホスホロチオエート誘導体に代わる次世代のRNA型核酸医薬として有望なボラノホスフェートRNA誘導体の新規合成反応を検討した。2'水酸基の保護基として、2-シアノエトキシメチル基を有するH-ボラノホスホネート誘導体をモノマーとして用い、固相法によりボラノホスフェートRNA 12量体の合成に成功した。今後、非コードRNAの作用機序の解明や医薬応用にボラノホスフェートRNAが活用されることが期待される。竹下は、ホスホロチオエート(PS)結合を1カ所のみ導入したsmall interfering RNA(siRNA)(1PS-RNA)と、PS結合を5カ所導入したsiRNA(5PS-RNA)について比較検討したところ、RNA分解酵素により1PS-RNAが分解される時間を2倍以上延長しても、5PS-RNAは残存することが示された。また、5ヶ所のPS結合を導入する位置は、5'末端側よりも3'末端側でsiRNAの安定性が高く、ヒト乳がん細胞を移植したマウスに対して全身性に投与した実験において、3'末端5PS-RNAを投与した場合でのみ、原発巣で標的遺伝子の抑制効果が確認された。しかし、他の臓器への移行性も3'末端5PS-RNAが高く、5PS導入による組織特異性への影響は低いことが示唆された。平成24年度の研究において、和田は、前年度までに確立した手法を用い、立体が制御されたホスホロチオエート(PS)結合を含むPO/PSキメラsiRNAの固相合成を行った。
フィリピン中部海域におけるオウムガイの地理的変異と生息環境

平成5年度は、昨年度と同様夏期(7-9月)にサンカルロス大学と共同で、タニヨン海峡とボホール海峡、特にセブ島の西側および東側海域において、オウムガイの地理的変異およびその生息環境について調査した。音響測深器および簡易ドレッヂを用いた海洋地質学的環境調査により、タニヨン海峡とボホール海峡の違いが明らかにされた。すなわち、昨年の調査海域(ボホール海峡の東側および南側の海域)が非常に傾斜の急な海底地形を示し、かつ、幾つかの谷が陸上から続いており、底質も比較的砂質であるのに対し、本年度調査した2つの海域は傾斜が緩やかで、1ないし2個の谷が陸上から続いているにすぎず、底質も比較的泥質の粒子が谷の部分に堆積していることが明らかにされた。また、ナンセン採水器を用いた水質調査では、昨年の調査海域と同様に、水深100-150mの範囲に水温躍層が存在し、この躍層よりも深いオウムガイの生息域と考えられる水深では、燐・窒素・珪素などが多く存在することも明らかにされた。さらに、タニヨン海峡の水深200m以深では、水温がボホール海峡よりも常に3-6°C高いことも明らかにされた。オウムガイ採集のために、総数18回のトラップ採集を試みた結果、その捕獲数は45個体と昨年(22回のトラップ採集で総数19個体)に比べ多くのオウムガイが採集できた。その性比は雄:雌=2:1と、比較的雄の割合が高かったが、フィジ-やパラオで得られた性比と比べると、はるかに雌の割合が高いことが明らかになった。また、昨年のボホール島南西海域における調査では、未熟で若い個体のみが同一地点で多数採集され、オウムガイの産卵孵化場を推定するのに有力な情報が得られたが、本年度のタニヨン海峡における採集では、同一地点で小型の個体(最小個体の殻高、45mm)から大型の個体(最大個体の殻高、127mm)まで様々な成長段階のオウムガイが得られ、産卵孵化場と成体生息場との位置関係や子どもの加入時期などを推定するのに重要な情報が得られた。また、組織学的・遺伝学的研究に必要な成熟雄雌個体も多数採集され、現在この分野に関する研究が進められている。オウムガイとともに採集された共存生物は、フィジ-やパラオと比較すると必ずしも豊富とはいえなかった。魚類では、ソコダラ類、アナゴ類、フグ類、およびサメ類が採集され、このうちサメ類はボホール海峡でのみ採集された。甲殻類では、イセエビ類、ヤドカリ類、クモガニ類、ワタリガニ類、およびエンコウガニ類が採集され、ワタリガニ類はタニヨン海峡でのみ採集され、エンコウガニ類はボホール海峡でのみ採集された。また、フィジ-やパラオで豊富に採集されたタラバエビ類はほとんど採集されなかった。棘皮動物では、ウニ類、モミジガイ類、およびクモヒトデ類が採集され、ウニ類はタニヨン海峡で多数採集された。また、タニヨン海峡では巻き貝のバイの仲間が多数採集された。現在これらの共存生物について種の同定および生息数の推定をしており、今後、海域による生物相の違いや生息密度の違いを検討し、オウムガイの生息環境としての共存生物群の特徴を明らかにする予定である。セブ島周辺における上述の調査採集に加えて、本年度は平成5年8月と11月に、フィリピン国立博物館の協力の下にルソン島南部のバラヤン湾において、オウムガイの地理的変異比較のための標本、および生体飼育のための個体を得る目的で調査を行い、それぞれ56個体と64個体のオウムガイを採集した。このうち15個体を日本に移送し、昨年度(平成5年1月ボホール海峡で行う)に採集移送した5個体と併せて、飼育観察を継続中であり、かつ新鮮な部位を用いてDNA分析を実施する予定である。

また、昨年のボホール島南西海域における調査では、未熟で若い個体のみが同一地点で多数採集され、オウムガイの産卵孵化場を推定するのに有力な情報が得られたが、本年度のタニヨン海峡における採集では、同一地点で小型の個体(最小個体の殻高、45mm)から大型の個体(最大個体の殻高、127mm)まで様々な成長段階のオウムガイが得られ、産卵孵化場と成体生息場との位置関係や子どもの加入時期などを推定するのに重要な情報が得られた。また、組織学的・遺伝学的研究に必要な成熟雄雌個体も多数採集され、現在この分野に関する研究が進められている。オウムガイとともに採集された共存生物は、フィジ-やパラオと比較すると必ずしも豊富とはいえなかった。魚類では、ソコダラ類、アナゴ類、フグ類、およびサメ類が採集され、このうちサメ類はボホール海峡でのみ採集された。甲殻類では、イセエビ類、ヤドカリ類、クモガニ類、ワタリガニ類、およびエンコウガニ類が採集され、ワタリガニ類はタニヨン海峡でのみ採集され、エンコウガニ類はボホール海峡でのみ採集された。また、フィジ-やパラオで豊富に採集されたタラバエビ類はほとんど採集されなかった。棘皮動物では、ウニ類、モミジガイ類、およびクモヒトデ類が採集され、ウニ類はタニヨン海峡で多数採集された。また、タニヨン海峡では巻き貝のバイの仲間が多数採集された。現在これらの共存生物について種の同定および生息数の推定をしており、今後、海域による生物相の違いや生息密度の違いを検討し、オウムガイの生息環境としての共存生物群の特徴を明らかにする予定である。セブ島周辺における上述の調査採集に加えて、本年度は平成5年8月と11月に、フィリピン国立博物館の協力の下にルソン島南部のバラヤン湾において、オウムガイの地理的変異比較のための標本、および生体飼育のための個体を得る目的で調査を行い、それぞれ56個体と64個体のオウムガイを採集した。このうち15個体を日本に移送し、昨年度(平成5年1月ボホール海峡で行う)に採集移送した5個体と併せて、飼育観察を継続中であり、かつ新鮮な部位を用いてDNA分析を実施する予定である。平成4年度は,7-8月にサンカルロス大学と共同で,セブ島東側のボホール海峡,特にシキホール島の北側海域とボホール島の南西海域において,オウムガイの地理的変異及びその生息環境について調査した。音響測深器及び簡易ドレッヂを用いた海洋地質学的環境調査により,両海域とも非常に傾斜の急な海底地形を示し,かつ,幾つかの谷が陸上から続いており,底質も比較的砂質であることが明らかにされた。また,ナンセン採水器を用いた水質調査では,水深100-150mの所に水温躍層が存在し,この躍層よりも深いオウムガイの生息域と考えられる水深では,燐,窒素,珪素などが多く存在することも明らかにされた。オウムガイ採集のために,総数22回のトラップ採集を試みたが,その捕獲数は19個体と大変少なかった。特に,シキホール島北側の海域では1個体も採集できなかった。これが局地的乱獲による生息密度の低下によるものか,もともと,低密度で生息しているのか,あるいはトラップの形状による捕獲エラーによるのかは,現在検討中である。しかしながら,フィリピン海域では今まで採集することのできなかった未熟で若い個体を,ボホール島南西海域で多数採集することができ,オウムガイの産卵孵化場を推定するのに有力な情報が得られた。また,組織学的・遺伝学的研究に必要な成熟雄雌個体も採集され,現在研究が進められている。さらに,平成5年1月にはオウムガイ5個体を採集移送し,飼育観察およびDNA分析を実施中である。
個体遺伝学を用いた軸索輸送モーター分子のスイッチング機構の解明

軸索輸送方向の決定機構を明らかにするために、順行性モーター候補であるKIF5Aのノックアウトマウスの初代培養神経細胞を用い、ニューロフィラメントの輸送を観察したところ、順行性、逆行性、両方向へのニューロフィラメントの輸送頻度と速度が低下することを見出した。またそのノックアウトマウスにKIF5Aを強制発現すると、輸送頻度、速度ともに回復すること、また野生型マウスにKIF5Aのdominantnegativeを発現させると、KIF5Aノックマウスと同様に輸送頻度が減少することから、順行性輸送モーター分子の阻害が、逆行性輸送も阻害することが判明した。一方逆行性モーター蛋白であるダイニン/ダイナクチン分子の阻害がニューロフィラメントの軸索輸送にどのような影響を与えるかを調べるために、Dynein heavy chain(DHC)のsiRNA、またはDynein lnter mediate chain(DlC)の抗体を用いて、逆行性輸送モーターの活性を阻害することを試み、逆行性輸送モーターの動きを阻害したときにも、順行性輸送が阻害されることが明らかにした。これらの結果から、順行性、逆行性モーターは直接的、もしくは間接的に互い調節し合いながら輸送方向を決定していることが示唆された。これらの研究成果はMolecular Bioiogy of the Cellに投稿し、近々発表される予定である。また固体レベルでの輸送調節機構を明らかにするために、ショウジョウバエAPPLの細胞内トラフィッキングに関わる新規遺伝子yataを手がかりに、輸送制御機構を明らかにすることを目指し、yata遺伝子の欠損変異体では、APPおよび、APP関連分子HIGの神経終末への輸送が遅延することを見出し、この成果についてはPlos One (2009)に掲載された。神経細胞は、一定方向に情報処理を行うことに極めて特化した細胞であり、軸索輸送は、長い突起をもつ神経細胞独自の特殊な構造を維持するために必要不可欠な輸送システムである。その輸送制御機構を明らかにする手がかりとして、ラット上頚神経節の初代培養神経細胞にGFPで標識したニューロフィラメントを発現させ、ニューロフィラメントの輸送をリアルタイムイメージングで観察したところ、ニューロフィラメントは神経終末まで運ばれ、ほとんどのニューロフィラメントが神経終末で輸送方向を変え、再び細胞体方向へと逆行輸送されることがわかった。この実験で観察されるような迅速な輸送方向転換がスムーズに行われるためには、順行性モーターであるキネシンと、逆行性モーターであるダイニンが瞬時に置き換わる、もしくは両者の働きを調節するなんらかのメカニズムが存在しなくてはいけない。そこでそのモーター分子の調節機構を明らかにするために、モーター部位を欠損させたKIF5Aをマウス初代神経培養細胞に強制発現させ、順行性の輸送を阻害したところ、順行性の輸送に加えて逆行性の輸送も阻害されることがわかった。またKIF5Aノックアウトマウスでも同様に両方向への輸送が阻害されていることがわかった。さらにそのマウスから得られた神経培養細胞に、KIF5Aをトランスフェクションすると両方向への輸送が回復した。これらの結果から両方向性のモーターが同時に輸送担体に結合し、それぞれのモーターが直接的、もしくは間接的に互いを調節し合いながら輸送方向を決定することが考えられる。
リカード・モデルの動学的展開：多数国化，貿易費用の内生化，定量化

論文"Aid for trade and global growth"では,2国内生成長モデルを定式化し,援助受入国の輸入・輸出輸送費を下げる公共サービスの増加に使うことを条件付けられた援助,つまり「貿易のための援助」の効果を調べた.本年度は,Eaton-Kortum型の多数国連続財リカード・モデルを動学化し,2国モデルでは扱えない特恵貿易協定等の効果を解析的に調べた.論文"An Eaton-Kortum model of trade and growth with endogenous trade status"では,Eaton and Kortum (2002)の多数国連続財リカード・モデルをAcemoglu and Ventura (2002)の多数国AKモデルと組み合わせ,貿易自由化が時間を通じて国々の成長率や貿易の外延に与える影響を調べた.3国の場合に注目し,3つの主要な結果を得た.第一に,任意の貿易費用の永続的な低下は均斉成長率を高める.第二に,貿易自由化は自由化国の全ての輸出先への長期的な輸出品目の割合を増やす.第三に,貿易自由化の長期的効果は短期的効果と異なり,これは静学的イートン・コータム・モデルの厚生的含意を覆し得る.更に,対称的な均斉成長経路を基準とすることによって,第1国と第2国の間の特恵的貿易自由化の効果について2つの追加的な結果を得た.第一に,短期的にも長期的にも,両国の第3国からの輸入品目の割合は減り(貿易転換効果),域内国からのそれは増える(貿易創出効果).第二に,短期的には第1国と第2国の成長率は高まるが,第3国の成長率は低まる.最後の結果は,静学的イートン・コータム・モデルでは第3国の資本収益率,従って厚生が低まることを示している.しかしながら,本動学モデルでは,均斉成長率の上昇を通じて第3国の厚生は高まり得る.この可能性は,データから逆算された貿易費用と技術のパラメーターに基づいた数値実験により確認されている.この論文は現在投稿中である.本年度は,従来外生的に扱われてきた貿易費用を,例えば公共インフラ等に依存すると考えることによって内生化し,政府行動が貿易費用を通じて各国に与える影響を分析した.論文"Aid for trade and global growth"では,援助受入国の輸入・輸出輸送費を下げる公共サービスの増加に使うことを条件付けられた援助,つまり「貿易のための援助」の効果を調べた.2国内生成長モデルを定式化し,2つの結果を得た.第一に,援助供与国の援助/GDP比率の永続的な増加は,それが輸送費の積を低めるとき,そしてそのときにのみ,定常成長率及び両国の長期的な輸入品目の割合と費用シェアを高める.第二に,ある尤もらしい条件の下で,成長率を最大化する援助/GDP比率が内点として一意に存在する.これらの結果は公共財がフローあるいはストックのどちらとしてモデル化されるかとは独立である.この論文はRIETI Discussion Paper Series 15-E-025としてDP化されている.論文"A larger country setsa lower optimal tariff"では,動学的な最適関税問題を考えた.内生的貿易費用の一形態として,厚生を最大化するように関税率を内生的に決める最適関税というトピックが知られている.従来,財の世界価格に影響を及ぼし得る大国にとっての最適関税は正であり,その率はその国の経済規模が大きくなればなるほど高くなるということが理論的に示されていた.それに対して,Naito (2012, JIE)の動学的連続財リカード・モデルに税収をもたらす輸入関税を導入したところ,ある国の絶対優位の程度を表すパラメーターが大きくなればなるほど,その国の最適関税率は低くなることが示された.この論文は現在投稿に向けて準備中である.本年度は,開発した理論モデルのパラメーターを現実の貿易データから推定し,それに基づいたシミュレーションを行うことにより,政策変更の効果を定量的に評価した.論文"An Eaton-Kortum model of trade and growth"では,Eaton and Kortum (2002)の多数国連続財リカード・モデルをAcemoglu and Ventura (2002)の多数国AKモデルと組み合わせ,貿易自由化が時間を通じて国々の成長率や貿易の外延に与える影響を調べた.また,東アジア,北米,EUを国とみなした3国モデルを想定し,現実の各地域間の相対資本レンタル率,輸入品目の割合,世界全体の成長率を再現するように地域間輸入貿易費用と技術のパラメーターを計算した上で,一方的にあるいは二国間で貿易費用を半減することの影響を定量的に調べた.この論文はCanadian Journal of Economicsに修正再投稿中であるが,定量分析の部分は冗長なので削除すべし,という査読者からのコメントに従い,結果的に削除されている.論文"Aid for trade and global growth"では,2国内生成長モデルを定式化し,援助受入国の輸入・輸出輸送費を下げる公共サービスの増加に使うことを条件付けられた援助,つまり「貿易のための援助」の効果を調べた.そして,高所得国と低中所得国を2国とみなし,現実の世界全体の成長率と2国間の相対GDPを再現するように計算された絶対優位と比較優位のパラメーターの下で,援助供与国の援助GDP比率を倍増することの定量的効果を調べた.この論文はReview of International Economicsに修正再投稿中である.論文"Aid for trade and global growth"では,2国内生成長モデルを定式化し,援助受入国の輸入・輸出輸送費を下げる公共サービスの増加に使うことを条件付けられた援助,つまり「貿易のための援助」の効果を調べた.

従来外生的に扱われてきた貿易費用を,例えば公共インフラ等に依存すると考えることによって内生化し,政府行動が貿易費用を通じて各国に与える影響を分析するという本年度の研究実施計画は達成されている.これは,「多数国化,貿易費用の内生化,定量化」という3つのキーワードで要約される本研究課題の第二段階が順調に完了したことを示している.社会科学平成27年度は,開発した理論モデルのパラメーターを現実の貿易データから推定し,それに基づいたシミュレーションを行うことにより,政策変更の効果を定量的に評価する.パラメーターの推定がうまくいかない場合は,関連する実証研究等を参考にして可能な限り尤もらしい値を与えることにより,シミュレーションの実行に結び付ける.Eaton-Kortum型の多数国連続財リカード・モデルを動学化し,2国モデルでは扱えない特恵貿易協定等の効果を解析的に調べるという本年度の研究実施計画は達成されている.これは,「多数国化,貿易費用の内生化,定量化」という3つのキーワードで要約される本研究課題の第一段階が順調に完了したことを示している.平成26年度は,従来外生的に扱われてきた貿易費用を,例えば公共インフラ等に依存すると考えることによって内生化し,政府行動が貿易費用を通じて各国に与える影響を分析する.平成27年度は,開発した理論モデルのパラメーターを現実の貿易データから推定し,それに基づいたシミュレーションを行うことにより,政策変更の効果を定量的に評価する.
神経障害性疼痛発症におけるcaspase-1を介したサイトカイン活性化機構の解明

末梢神経障害モデル動物において脊髄におけるcaspase-1の著明な発現増強が引き起こされ、疼痛発現機構に関与していることを明らかにした。その詳細な結果としては、脊髄マイクログリアにおいて神経障害後3日目をピークとしたCaspase-1の発現増強が確認され、Caspase-1に対する阻害薬を髄腔内に持続的に処置することによって疼痛発現が抑制された。一方、TLR4活性化作用を有するLPSの髄腔内投与により、caspase-1, IL-18が活性化することが確認され、さらに脊髄グリア細胞の活性化が確認された。これらのことから、神経障害時においては脊髄マイクログリアにおいてcaspase-1, IL-18の発現増強が引き起こされ、脊髄グリア細胞間における相互作用を引き起こすことで痛覚過敏を引き起こしていることを明らかにした。このことは、IL-18シグナルの阻害薬が神経障害性疼痛治療に重要である可能性を示唆したものであると考えられる。近年、脊髄グリア細胞が炎症性サイトカインを遊離することで、難治性疼痛の発症や維持に重要な役割を果たすことが示唆されている。この炎症性サイトカインであるInterleukin-1 (IL-1)ファミリーのなかでも、IL-1βが疼痛発現に重要であることが数多く報告されてきた。しかしながら、同様にIL-1ファミリーの新規サイトカインであるIL-18の疼痛との関連はほとんど報告されていない。我々は、このIL-18に着目し、末梢神経損傷後に脊髄マイクログリアにおいて増加し、神経障害性疼痛の発現に関与することを明らかにしてきた。一方、システインプロテアーゼであるcaspase-1は炎症性サイトカインであるIL-1βやIL-18を活性化することが知られているが、神経障害性疼痛の発現におけるcaspase-1の役割は未だ不明である。そこで、我々はcaspase-1などのIL-18活性化に関わる因子に着目し、神経障害性疼痛の発症への関与について解明することを目的として研究を行った。その結果、末梢神経障害モデル動物において脊髄におけるcaspase-1の著明な発現増強が引き起こされ、疼痛発現機構に関与していることを明らかにした。その詳細な結果としては、脊髄マイクログリアにおいて神経障害後早い段階よりcaspase-1の発現増強が確認され、この発現増強は、神経障害時に引き起こされるIL-18の発現増強同様、脊髄マイクログリアにおいて引き起こされていた。このことは、脊髄マイクログリアにおけるcaspase-1の発現増強がIL-18を活性化し、疼痛発現に重要な役割を果たしていると考えられ、caspase-1/IL-18経路阻害薬が神経障害性疼痛治療薬としての可能性を示唆したものであると考えられる。この炎症性サイトカインであるIL-1ファミリーのなかでも、IL-1bが疼痛発現に重要であることが数多く報告されてきた。我々は、このIL-18が脊髄マイクログリアから遊離されることで、神経因性疼痛発現に関与していることを明らかにした。一方、IL-18はCaspase-1によって活性化することが知られている。Caspase-1はIL-18同様神経因性疼痛下では脊髄マイクログリアにおいて活性化が認められた。さらに、このCaspase-1は、IL-1bの主要な活性化因子であることも知られている。このIL-1bは神経因性疼痛下において脊髄グリア細胞で活性化されることが明らかにされている。そこで、これらIL-1b/IL-18シグナルを抑制する目的で、Caspase-1阻害薬を髄腔内に持続処置したところ、神経因性疼痛発現が強く抑制された。これらのことから、caspase-1はIL-18およびIL-1bシグナルを抑制することで神経因性疼痛発現を抑制していることが明らかとなった。また、これらIL-18/IL-1bシグナルの上流因子としてfractalkineおよび5-HTが神経因性疼痛発現に重要であることも明らかとしている。この脊髄における5-HTの遊離を介したfractalkineの活性化がIL-18/IL-1bシグナルの活性化に非常に重要である。

これらCaspase-1が活性化する因子であるIL-1b/IL-18シグナルが5HT/fractalkineを介した神経グリア相互作用に中心的な役割を果たす事を明らかにした研究成果は、J.Neurosci.に発表した。
江戸・明治期における地誌の図像化による創造的地域論

近世、近代の地誌、統計書をデータベース化し、それをGIS(地理情報システム)を用いて地図を作成し、創造的地域論の構築に努めた。2002年度と2003年度の2年間を通して、寛文村々覚書(寛文12年)、尾張徇行記(文政5年)、愛知県の地籍帳(明治17年)、岐阜県各郡町村略誌(明治14年)、隠岐の増補隠州記(貞享5年)および屋久島の検地名寄帳(享保11年)の整理と分析をおこなった。特に尾張徇行記と岐阜県各郡町村略誌に関しては、記載項目のほとんどすべてについてコード化して詳細なデータベースを作成し、今後の他地域の地誌分析のモデルとなるようこころがけた。その結果、都市を中心に人口、土地、産業等の様々な項目値が漸移的に変化していくといったこと(尾張)、濃尾の大水田地帯で畑作(島畑)の地価が水田のそれよりも高く評価されていたこと(美濃)、各村落が農業、漁業、林業の三位一体の生業からなりたっていたこと(隠岐)、および、妻のいない家族構成の存在、従属農民の独立過程、焼畑の広範な分布とその人口支持力の意義(屋久島)などの新たな知見が得られた。これらの成果については、社会科学歴史学会(米国・セントルイス、2002年10月)、「歴史的空間情報の解析・解釈法の研究」研究会(国際日本文化研究所、2003年2月)において発表し、その一部は拙書『近世・近代の畑作地域史研究』(名古屋大学出版会2002年12月)および「明治17年の地籍図・地籍帳からみた尾張の景観と開発」(愛知県史研究6、2003年3月)に上梓した。さらに、2003年度の国際学会:社会科学歴史学会(米国・ボルチモア、11月)、国際歴史地理学会(ニュージーランド・オークランド、12月)、ヨーロッパ社会科学歴史学会(ドイツ・ベルリン、2004年3月)で本研究に関する成果を発表した。近世、近代の地誌、統計書をデータベース化し、それをGIS.(地理情報システム)を用いて地図を作成し、創造的地域論の構築に努めた。2年計画の初年度は、尾張殉行記(文政5年)、愛知県の地籍帳(明治17年)、岐阜県各郡町村略史(明治14年)、隠岐の増補隠州記(貞享5年)の整理、屋久島の検地名寄帳(享保11年)、分析をおこなった。その結果、都市を中心に人口・土地・産業等の様々な項目値が漸移的に変化していくといったこと(尾張)、濃尾の大水由地帯で畑作(島畑)の地価が水田のそれよりも高く評価されていたこと(美濃)、各村落が農業、漁業、林業の三位一体の生業からなりたっていたこと(隠岐)、および、妻のいない家族構成の存在、従属農民の独立過程、焼畑の広範な分布とその人ロ支持力の意義(屋久島)などの新たな知見が得られた。これらの成果については歴史地理学会(於、和歌山市民会館、6月)、およびSccial Science History Association:社会科学歴史学会(於、米国・セントルイス、10月)「東アジアの都市システヘ研究会」(国際日本文化研究所、12月)、歴史的空間情報の解析・解釈法の研究」研究会(国際日本文化研究所、2月)において発表し、その一部は拙書『近世・近代の畑作地域史研究』(名古屋大学出版会)および「明治17年の地籍図・地籍帳からみた尾張の景観と開発」(愛知県史研究6)に上梓した。

さらなる資料調査のため、山梨(7月)、種子島・屋久島(8月)、函館(9月)、富山(12月)、津山(2月)に赴き、近世地誌、郷土史、日記帳、人別帳などの貴重な資料を入手することができた。近世、近代の地誌、統計書をデータベース化し、それをGIS(地理情報システム)を用いて地図を作製し、創造的地域論の構築に努めた。データ収集としては、初年度に続く形で、愛知県三河の地籍帳(明治17年)と岐阜県各郡町村略誌(明治14年)を補充した。前者に関しては、同年の地籍図を参照して、明治後半の5万分1地形図に藩政村の村境を入れる作業を行った。同様の作業を前年度にすませた尾張地区においては、『尾張徇行記』および明治地籍帳の内容を地図に落とし、初歩的な空間分析をおこなった。その結果、近世前期には1世帯当たり6人を越えていた家族員が後期には4人をきっており、空間的には名古屋という都市に近いところほど減少率が高いことがわかった。また、知多半島の多くの村が地酒を江戸に運んでいたことから、名古屋というローカルな大市場の上部にさらに大きな江戸全国圏が張り巡らされていたことが見てとれた。地籍帳の地価データからみた田、畑の地価の空間的遷移はスキナーのいう都市(名古屋)を中心として変化するというよりも、古くから田畑作を集約的に行っていた所(名古屋から西へ数キロ地点)を中心にした方がより精度が高い減少率で中心=周辺論が語れることが明らかになった。岐阜県各郡町村略誌については、大垣以南の美濃南部地域における各種分布図が作成できた。たとえば、馬が平野部、牛が山地に分布し、車が中山道など主要街道沿い、舟が輪中地帯に多いことなどが示された。奉公人について男女の給金差がはっきりと描出されたと同時に、都市部でやや高く山地辺境部で低くなっていた。これらの成果については、名古屋大学図書館主催の講演会(3月)、SSHA:社会科学歴史学会(於、米国・ボルチモア、11月)、ICHG:国際歴史地理学会(於、ニュージーランド・オークランド、12月)で発表した。
生物生産過程におけるエネルギーの代替技術

1.温室における自然エネルギーによる代替技術〔並河清(京大・農)〕実用規模の200【m^2】のガラス室を対象に、ソーラコレクタ、貯湯槽とファンコイル及び潜熱蓄熱加温器による温室暖房と、サボニウス風車と油圧変換装置により温室操作の動力を得て、これらをマイクロコンピュータで制御し、温室内における自然エネルギーの効果的利用法を開発した。2.太陽熱による農産物の乾燥〔中川健治(三重大・農)〕ハウス内に生もみを堆積し地干しする方法について、乾燥条件と乾燥速度に関する実験を行い、合理的な攪拌方式を見出した。また、小麦のハウス乾燥については循環式乾燥機を用いた総合的な特性を解明した。3.バイオマスを利用した農用スターリング機関〔岡本嗣男(東大・農)〕太陽熱の外にバイオマス燃焼熱を利用しようとするもので、従来より高温域での作動について、ディジタルシミュレーションにより、各パラメータと機関性能との関係を明かにした。4.農家における自然エネルギーの複合利用〔梅田重夫(大府大・農)〕太陽および風エネルギーを、農家の民生用と農業生産のために複合利用するシステムについて、貯湯式太陽熱集熱器でもみの乾燥実験を、風車と太陽電池による揚水実験を行った。5.落下流水のエネルギー利用〔竹内龍三(岐大・農)〕水車によって流体摩擦による熱発生装置を駆動し、温水を得て温室に利用する基礎的研究を行った。6.地熱エネルギーの農業利用への技術的評価〔西山喜雄(岩大・農)〕地熱発電所廃熱の温室暖房・養魚への利用等につき、システムの熱消費、制御性および経済性について評価し実用性を検討した。
果樹バイローム解析に基づく病原未確認重要病害の病原ウイルス解析システムの確立

従来病原が未定であったオウトウ芽枯病、リンゴ輪状さび果病、リンゴ奇形果病、およびリンゴえそモザイク病の病原ウイルスの解析に、次世代シークエンサーによるバイローム解析を応用し、オウトウ芽枯病からはオウトウBウイルス(ChVB)、リンゴえそモザイク病からはリンゴえそモザイクウイルス(ApNMV)の2種の新ウイルスを発見するとともに、リンゴ輪状さび果病の病原は、リンゴクロロティックリーフスポットウイルスの一系統であることを明らかにした。平成24年度は、リンゴ奇形果病、リンゴ輪状さび果病、セイヨウナシ粗皮病、オウトウ芽枯病の罹病したリンゴおよびオウトウ樹の次世代シークエンスによるバイローム解析を実施した。その結果は次の通りである。1.リンゴ奇形果病罹病樹にはリンゴステムピッティングウイルス(ASPV), Apple greencrinkle-associated virus, Apricot latent virus(ApLV),リンゴステムグルービングウイルス(ASGV),リンゴクロロティックリーフスポットウイルス(ACLSV)が感染していることが明らかになった.2.リンゴ輪状さび果病にはリンゴステムピッティングウイルス(ASPV),Apricot latent virus(ApLV),リンゴステムグルービングウイルス(ASGV),リンゴクロロティックリーフスポットウイルス(ACLSV)が感染していることが明らかになった.3.セイヨウナシ粗皮病罹病樹にはリンゴステムピッティングウイルス(ASPV),Apricot latent virus(ApLV),リンゴステムグルービングウイルス(ASGV)が感染していることが明らかになった.4.4本の芽枯病罹病オウトウ樹(S1-S4)の解析結果から、S1にはリトルチェリーウイルス1(LChV-1),リトルチェリーウイルス2(LChV-2),チェリーえそさび斑ウイルス(CNRMV),チェリーAウイルス(CVA),プルーン萎縮ウイルス(PDV)の5種のウイルスが,S2,S3,S4にはこれら5種に加えてチェリー緑色輪紋ウイルス(CGRMV)が検出された。5.芽枯病罹病オウトウ樹S3から得られたコンティグ(7671bp)の配列は,Asian prunus virusに近縁な新規Foveavirus属ウイルスに由来すると結論された.1.平成24年度に実施したバイローム解析においてリンゴ奇形果病罹病樹およびリンゴ輪状さび果病罹病樹からは検出されたリンゴステムピッティングウイルス(ASPV)、リンゴステムグルービングウイルス(ASGV),およびリンゴクロロティックリーフスポットウイルス(ACLSV)の完全長cDNAをリンゴ花弁からlong-RT-PCRで増幅し、試験管内転写系で全長RNAを合成した。これを実験植物(Nicotiana occidentalis)に接種したところ、感染性が認められた。以上から、当初計画していたとおりに混合感染しているリンゴ樹から各ウイルスを別々に単離することに成功した。2.1990年代に山形県で発生したオウトウ芽枯病は,オウトウに発芽障害が現れる接木伝染性病害であるが,病原ウイルスは特定されていない.平成24年度に実施した芽枯病罹病オウトウ樹(S1S4)の次世代シークエンスによるバイローム解析により,これら罹病樹にはリトルチェリーウイルス1,リトルチェリーウイルス2,チェリー緑色輪紋ウイルス,チェリーえそさび斑ウイルス,チェリーAウイルス,プルーン萎縮ウイルスの6種のウイルスが重複感染していること,さらにS3には新規Foveavirus属ウイルス(Node 26)が感染していることを報告した.25年度は、,5'-と3'-Race法でゲノムの末端構造を解析し,Node 26の全ゲノム構造を決定した.Node 26ゲノムは3'末端ポリA配列を除いて8806塩基からなり,N末端からRdRp (228K),TGB (27K-12K-7K),CP (40K)の5つのタンパク質をコードしていた.RdRpとCPのアミノ酸配列に基づいた系統解析から,Node 26は海外のウメで報告されたAsian prunus virus 13に近縁な新規ウイルスであり,チェリーBウイルス(Cherry virus B, CVB)と命名した.(1)リンゴ輪状さび果病およびリンゴ奇形果病の罹病リンゴ試料から抽出したRNAを鋳型にして、ACLSVとASPVの完全長cDNAをRT-PCRで増幅後,T3ポリメラーゼで転写した転写RNAをリンゴ実生に直接接種した.その結果、輪状さび果病罹病リンゴ由来のACLSV-RNAは高率にリンゴ実生に感染した(感染率85.7%).一方、リンゴ奇形果病罹病樹由来のASPV-RNAのリンゴ実生への感染率は12.5%であった.以上から,感染リンゴ樹からウイルスを草本植物に単離する過程を経ることなく,RT-PCRにより全長cDNAを増幅後in vitro転写系で合成したウイルスRNAを直接リンゴ実生に戻し接種できることが明らかになった.(2)リンゴモザイク病の病原としてはリンゴモザイクウイルス(ApMV)が知られているが,ApMV抗体を用いたELISAで陰性の樹(P129:葉に顕著なえそを伴う)が存在する.P129葉試料(dsRNA)を次世代シークエンス解析したところ,リンゴの潜在感染ウイルス以外に,イラルウイルス属に近縁な未知ウイルスが検出された.ゲノムの全構造を解析したところ、P129ウイルスはイラルウイルス属の新規ウイルスで、リンゴえそモザイクウイルス(Apple necrotic mosaic virus, ANMV)と仮称した.

近年、高速シークエンス技術の実用化により、罹病樹の組織から直接抽出したRNAの塩基配列を網羅的に調べることで、その罹病樹に感染している全てのウイルスゲノム(バイローム)を解析することが可能になった。本課題は、病原未確認果樹病害のバイローム解析による病原候補ウイルスのリストアップ,候補ウイルスゲノムの試験管内での増幅と転写、転写ウイルスRNAの種子へのパーティクルガン接種、そして原宿主での病原性検定からなるシステムを確立し、従来の技術では病原の解析・同定ができなかった、病原未確認病害の病原ウイルスを明らかにするために開始した。27年度は、リンゴ輪状さび果病罹病時樹から試験管内転写で合成したALSV分離株-RNAを、開花促進用ALSVベクターと共にリンゴ実生苗にパーティクルガン接種した。各ACLSV分離株を接種したリンゴ実生苗は接種後約2ヵ月から開花を開始し、受粉により果実が形成された。果実での病徴を観察した結果、接種した分離株の中の一系統が果実に輪状さび果病の病徴を引き起こした。以上から、本課題では、病原未確認果樹病害(リンゴ輪状さび果病)において、バイローム解析、候補ウイルスゲノムの試験管内での増幅と転写、転写ウイルスRNAのリンゴ実生へのパーティクルガン接種を行い、最終的にはリンゴ(原宿主)で病徴を再現した。従来病原が未定であったオウトウ芽枯病、リンゴ輪状さび果病、リンゴ奇形果病、およびリンゴえそモザイク病の病原ウイルスの解析に、次世代シークエンサーによるバイローム解析を応用し、オウトウ芽枯病からはオウトウBウイルス(ChVB)、リンゴえそモザイク病からはリンゴえそモザイクウイルス(ApNMV)の2種の新ウイルスを発見するとともに、リンゴ輪状さび果病の病原は、リンゴクロロティックリーフスポットウイルスの一系統であることを明らかにした。26年度は、リンゴの病原未知のウイルス性病害であるリンゴ輪状さび果病を対象に、バイローム解析で見出されたウイルスゲノムの全長cDNAの合成並びにの試験管内転写による感染性RNAの作製に成功した。さらにこれらがリンゴの実生に感染することを明らかにした。またバイローム解析によりモザイク病罹病リンゴ樹からは新規のウイルス(リンゴえそモザイクウイルス)を発見し、リンゴモザイク病の病原の一つであることを明らかにした。27年度が最終年度であるため、記入しない。果樹類に感染するウイルスの構造と機能に関する研究27年度は、26年度の結果を基に、リンゴ輪状さび果病から分離されたウイルスが輪状さび果病の病原であることを証明し、病原未知の果樹ウイルス性病害の病原同定システムの有効性を証明したい。H24年度に計画した4種の病原未確認病害のバイローム解析を終了し、それぞれの罹病樹に感染しているウイルスの種類を明らかにした。さらにオウトウ芽枯病罹病樹S3からは新規なウイルスが検出され、Asian prunus virusと近縁なFoveauirus属のウイルスであることを明らかにした。実験計画に記載したとおり、平成25年度はlong RT-PCRにより感染樹から各ウイルスの全長cDNA合成、さらに試験管内転写系で各ウイルスゲノムRNAを合成し、これらが感染性を示すことを明らかにした。
低配位リン化合物を活用する高効率的・高選択的な触媒反応の開発

炭素-リン二重結合を有するホスファアルケン配位子を支持配位子とする錯体を用いて、触媒反応の開発を行った。ホスファアルケン部位とホスフィン部位を有するキラル配位子を合成し、それを用いた錯体の特性と触媒反応への応用を検討した。その過程で、ホスファアルケン部位がホスフィン部位と同等のσ供与性を有していることが明らかとなった。また、これまで触媒反応にあまり用いられなかった単座ホスファアルケン配位子を用いてブロモチオフェン類の直接的重合反応が進行することを見出した。ホスファアルケン部位とホスフィン部位との両方を有している二座配位子を設計、合成した。この配位子の中心骨格であるフェロセン骨格は、共役によるホスファアルケン部位の安定化と、軸不斉の発現との二種類の役割を果たしている。これを用いて物性・反応性の両面から検討を行った。白金ジメチル錯体のX線結晶構造解析の結果から、ホスファアルケン部位とホスフィン部位のトランス影響がほぼ同等であることが明らかとなった。これまでホスファアルケンの高いπ-アクセプター性が注目されていたのに対し、σ-ドナー性については情報が乏しかった。この結果から高いσ-ドナー性も有していることが明らかになった。また、フェロセン骨格を有していることからサイクリックボルタンメトリーからも情報が得られた。すなわち、配位子そのものは酸化に対し不安定であるものの、錯体を形成すると準可逆的な酸化波が観測された。これは、結晶構造において錯体の白金、ホスファアルケン、フェロセンのシクロペンタジエニル基がほぼ平面に並ぶことと併せて、錯体形成時、π共役によるさらなる安定化が得られていることを示唆している。反応性の観点からはジエンに対するヒドロアミノ化反応を検討した。殊に不斉収率に関しては再現性に乏しく、満足する結果は得られなかった。一方で、MS5Aの添加により反応性が大きく向上することを見出した。NMR実験より、添加によりホスファアルケン部位の分解が防がれていることが示唆された。また別のホスファアルケン配位子を用いてヘテロアレーン類の直接的アリール化反応についても検討を行った。まだ十分な結果ではないが、望みの反応が進行することを見出している。さらに、開始剤存在下、"直接的重合反応"が進行することを見出し、現在、さらに改良すべく条件検討を行っている。昨年度に得られた知見を基に、ホスファアルケン部位とホスフィン部位との両方を有し、フェロセン骨格を母核とする2種類の光学活性二座配位子を用いて、錯体合成・触媒反応への応用を検討した。そのπ-アリルパラジウム錯体を合成したところ、π-アリル配位子の向きによるジアスレオマーがほぼ1:1の比率で混合物として得られることがわかった。その詳細な構造は二次元を含むNMR測定により明らかとした。特にエンド体とエキソ体の識別は、アリル基の中心炭素に結合した水素とホスファアルケン部位の保護基であるMes*基のt-Bu部分の水素とのNOESYスペクトルにおける相関の有無によって明らかとした。その触媒活性はアニリンを求核剤とするジエンのアミノ化反応を指標として検討した。以前に見出していたジホスフィニデンシクロブテン(DPCB)配位子を用いた系に比べ、反応性は低下していることが分かった。このことからDPCB配位子錯体の高活性はその広範に広がる共役系の為であることが明らかとなった。また反応性の低下は系中で、ホスファアルケン部位のリン原子に求核剤が付加し、パラジウムを含む三員環を形成するということが分かった。その分解はMS5Aの添加で抑制可能であることも見出し、反応性は大きく向上し、目的のアミノ化体が高収率で得られた。また実用的な触媒系の構築を目指し、単座のシンプルな構造を有するホスファアルケン配位子を合成し、その触媒反応への応用を検討した。チオフェン類の直接的アリール化反応を検討したところ、反応条件の精査により中程度の収率で反応が進行することが分かった。またブロモチオフェンを基質として、少量のターチオフェン存在下、直接的重合反応が進行することを見出し、効率的なポリチオフェン合成法として確立すべく検討を行っている。
リビング配位重合の高活性触媒の開発と機能性ポリオレフィンの合成

筆者らは、V(acac)_3とAl(C_2H_5)_2Clからなる可溶性触媒がトルエン中、-65°C以下の低温度域で単一分散リビングポリプロピレンを生成することを見いだした。さらに、V(mmh)_3(mmh=2ーメチルー1,3ーブタンジオナルト)を用いると、プロピレンのリビング配位重合に高活性を示し、すべてのバナジウムイオンが活性種として作用することを明らかにした。すなわち、開始剤動率は100%となる理想的なリビング重合開始剤となることを見いだした。この高活性触媒を用いて、分子量がほぼ単一分散に近いリビングポリプロピレンとリビング共重合体(エチレンープロピレンラバー)を合成する手法を確立した。さらに、リビングPPと各種試薬との反応を行ない、末端に官能基を導入した機能性ポリプロピレンの合成法について検討した。リビングPPとI_2との反応は定量的に進行し、ヨウ素化PPを合成した。ヨウ素化PPとエチレンジアミンとの反応によって、末端に一級アミン基をもつ単分散PPを合成した。リビングPPと一酸化炭素との反応によって、末端にホルミル基をもつ単分散PPを得た。さらに、これをLiAlH_4と反応し、反応生成物を酸処理することによって水酸基を末端にもつPPを合成した。これらの末端官能基をもつPPは、ブロックおよびグラフト共重合のプレポリマーとして有用であることを示した。各種のブロックポリマーは、リビングPPを用いて、逐次重合法、活性種転換重合法、活性末端間のカップリング法によって合成した。とくに、PPーPMMAやPPーPTHFなどの極性モノマーの高分鎖を結合したブロックポリマーは、活性種転換重合法を用いて合成できることを示した。これらのブロックポリマーは、ポリマーブレンドの優れた相容材として機能することを見いだした。このように、高活性なリビング配位重合触媒の発見によって、ポリオレフィンを基盤とする機能材料の合成が可能となった。リビング重合は,学一分散ポリマーや均一組成のブロック共重合対の合成に有用である.我々は, 2-メチルー1,3-ブタンジオナート(mmh)を配位子にもつV^<3+>錯体(V(mmh)_3)がAl(C_2H_5_2clの共存下においてプロピレンのリビング配位重合に極めて高活性を示すことを見いだした.このリビング配位重合の速度論的解析を行ったところ, V(mmh)_3錯体の重合開始剤効率はほぼ100%であり,すべてのV^<3+>イオンが重合活性種となることがわかった.リビングポリプロピレンの成長末端構造はV^<3+>一炭素結合からなり,プロピレン分子の2,1付加で成長反応が起こることを明らかにした.さらに,リビング配位重合は-40°C以下の温度域で進行することもわかった. V(mmh)_3/AL(C_2H_5)_2cl可溶性触媒は,エチレンとプロピレンとのランダム共重合においても極めて高活性(10kg-EPR/g ofV・h at-60°C)を示し,分子量分布の狭いリビング共重合EPR(M^^-w/M^^-n=1.2)を生成した.さらに,同触媒は1,5-ヘキサジエンなどの非共役ジオレフィンのリビング重合をも開始することを見いだした.

リビングポリプロピレンのトルエン溶液にメタクリル酸メチル(MMA)を加え,反応温度を-60°Cから0°Cまで上昇させることによりV^<3+>一炭素結合を切断してポリマー末端にラジャル種を形成させ, MMAのリビングラジカル重合を開始する手法を用いて均一組成のポリプロピレンーポリ(MMA)ブロック共重合対を合成した.ブロック共重合対ミクロ相分離構造をもつことをDSCおよび電子顕微鏡写真によって確認した.ポリプロピレンとEPRとのブロック共重合対は,プロピレンのリビング重合の途中にエチレンモノマーを供給することにより合成した.エチレン供給操作を繰返すことにより, AB, ABA, (AB)_2の均一組成のブロック共重合対を合成することができた.ブロック共重合対のGPC曲線から,ブロック効率は100%であることを確めた.著者らは、V(acac)_3とAl(C_2H_5)_2Clからなる可溶性触媒がトルエン中、-65°C以下の低温度域で単一分散リビングポリプロピレンを生成することを見い出した。さらに、V(mmh)'(mmh=2-メチル-1.3-ブタンジオナート)を用いると、プロピレンのリビング配位重合に高活性を示し、すべてのバナジウムイオンが活性種として作用することを明らかにした。すなわち、開始剤効率は100%となることを見い出した。この高活性触媒を用いてリビングポリプロピレンとを合成し、リビングPPと各種試薬との反応を行ない、末端に官能基を導入した単分散PPの合成法について検討した。リビングPPSI_2(ヨウ素分子)との反応は定量的に進行し、ヨウ素化PPを得た。ヨウ素化PPをTHFに溶解したのち過剰量のエチレンジアミンを加え20°Cで120時間反応し、ついてアルカリ水溶液で処理することによって末端に一級アミン基をもつ単分散PPを合成した。リビングPPと一酸化炭素との反応も-78°Cで定量的に進行し、塩酸処理によって末端にホルミル基をもつ単分散PPを得た。さらに、これをLialH_4と反応し、反応生成物を酸処理することによって水酸基を末端にもつ単分散PPを合成した。これらの末端官能基をもつPPは、ブロックおよびグラフト共重合のプレポリマーとして有用である。各種のブロックポリマーを、逐次重合法、汚性種転換重合法、活性末端間のカップリング法によって合成した。とくに、PP-PMMAやPP-PTHFなどの極性モノマーの高分子鎖を結合したブロックポリマーは、汚性種転換重合法を用いて合成できることを示した。これらのブロックポリマーは、ポリマーブレンドの優れた相容材として機能することを実証した。このように、リビング配位重合触媒の発見によって、ポリオレフィンを基盤とする機能材料の合成が可能となった。