hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鼻アレルギーにおけるマスト細胞・好酸球の増殖と活性化の研究

粘膜で分化したあるいは分化しつつあるマスト細胞に増殖能があることを証明しているが、マスト細胞が分化前の状態で骨髄から鼻粘膜に遊走し、分化することを証明すべく検討中である。骨髄細胞と異なり、マスト細胞は分化後もc-Kitレセプターを持つ。鼻アレルギー鼻粘膜でもマスト細胞はc-Kitレセプターを持っていること確認。骨髄のCD34陽性単核細胞の培養でマスト細胞が増殖してくるが、鼻粘膜でもCD34陽性細胞の存在を確認。現在肥満細胞の前駆細胞の可能性がある両陽性細胞の存在を検索中である。鼻アレルギーの症状発現にマスト細胞は重要で、マスト細胞の増多に分裂増殖の関与を報告した。マスト細胞はその前駆細胞が組織で増殖・分化するとされており、鼻アレルギー鼻粘膜でその前駆細胞の存在を検討した。1.鼻アレルギー鼻粘膜でマスト細胞に成りえる前駆細胞(前駆細胞と省略)の存在(1)免疫三重染色の技術の確立と前駆細胞(c-kitレセプター〔c-KITと省略〕^+,トリプターゼ^-,IgE^-)の検討鼻粘膜をc-KITのうさぎ抗体,マスト細胞(顆粒)トリプターゼのマウス抗体で二重免疫染色と核染色を施行。c-KIT^+,トリプターゼ^-細胞を確認した。脱顆粒のマスト細胞除外のため写真撮影後,脱抗体・脱色の操作後IgEを免疫染色した。マスト細胞はIgE陽性を示し,三重染色の意義を確認し,鼻アレルギー鼻粘膜ではc-KIT^+,トリプターゼ^-,IgE^-細胞の存在を確認した。この結果は前駆細胞が存在し,マスト細胞の増多への関与を示唆。(2)鼻粘膜上皮層でのCD34^+細胞の存在CD34^+細胞も上記の細胞と同じ性質を示すが,組織では血管内皮細胞も陽性なので鼻粘膜上皮層で検討した。その結果CD34^+細胞が存在し,(1)の技術および結果を支持できた。鼻粘膜にはSCFの細胞外のドメイン(分泌型)および細胞内ドメイン(膜結合型を示唆)の抗体でSCFの存在を免疫染色で検討した。マスト細胞との二重染色で分泌型SCFはc-KITのリガンドであることを認めた。一方,細胞内ドメインSCFは紡錘型あるいは大型の細胞に陽性であった。鼻アレルギーでは分泌型SCF陽性細胞は上皮層で多く存在し,鼻アレルギーではこのタイプのSCFがマスト細胞への増殖・分化の関係が示唆された。
名誉毀損法制の再構成

本研究では、従来からてがけていたロス疑惑報道による名誉段損・プライバシー侵害に関する多数の判例の分類・整理作業にもとづき、研究協力者との会合を通じて各論点についての分析を行ってきた。しかし、その成果は近日中に研究協力者との共同執筆により著書としてまとめ公表する予定であるため、研究成果報告書にはその成果は直接には反映されていない。本報告書では、それ以外にこれまで進めてきた研究の成果を、「公人の名誉保護と表現の自由」、「モデル小説と名誉・プライバシー」、「有名人のプライバシーと写真報道の自由」、「救済手段-反論・訂正」の4つのテーマを中心にまとめることとした。このうち「公人の名誉保護と表現の自由」は、本研究の総論に相当するものである(報告書第1章に所収)。この研究によって、アメリカやドイツとくらべて、日本の判例が公人の活動を批判する表現の自由を十分に尊重していないということが明らかとなった。また、近年、日本で問題になっている小説による名誉段損・プライバシー侵害について、ノンフィクションノベル『女高生・OL連続誘拐殺人事件』と小説『石に泳ぐ魚』をめぐる訴訟を素材に検討した(報告書第2章に所収)。さらに、「有名人のプライバシーと写真報道の自由」について、ドイツの憲法判例を手がかりに検討した(報告書第3章に所収)。このほか、マス・メディアによって名誉が毀損され、プライバシーが侵害された場合の救済手段について、日本の放送法の訂正・取消放送制度とドイツの反論権制度を手がかりに考察した(報告書第4章に所収)。本研究は、平成10年10月末に採択が内定した。このため、11月より、日本の名誉毀損判例、とりわけいわゆるロス疑惑事件被告人の名誉毀損判例の収集・整理を開始するとともに、平成10年12月と平成11年2月に研究協力者との共同研究会を開催して専門知識の提供を受け、日本の名誉毀損法制が抱える問題点を整理した。第1回の共同研究会では、奥平康弘名誉教授および弘中惇一郎弁護士から、「日本の名誉毀損法制の成立経緯と現状」について専門知識の提供を受けたうえ、その他の研究協力者との討論を通じて本研究の進め方を検討した。第2回の共同研究会では、喜田村洋一弁護士、飯田正剛弁護士、坂井眞弁護士、秋吉健次氏、山田健太氏から「日本の名誉毀損法制の現状と問題点」について専門知識の提供を受け、問題点について検討を加えるとともに、来年度に開始する比較法的分析の論点をリストアップした。この他、研究代表者は、ドイツにおける名誉毀損法制について文献資料を手がかりに最新動向の把握につとめた。平成10年度は、ロス疑惑事件被告人の名誉毀損判例を論点ごとに整理したものの、実質的な研究期間が5ヶ月間であったため、研究課題に直接関係するテーマについて公表できるような研究成果をあげることはできなかった。来年度の研究においては、日本の判例実務において「事実主張」による名誉毀損と「意見表明」による名誉毀損がどのように区別されているかについて、表現の自由の観点から検討を加えるとともに、同様の区別はドイツやアメリカでも行われているため、比較法的視点からの本格的な研究を開始する予定である。今年度は、日本の名誉毀損法制が抱える問題点についての研究を発展させるとともに、ドイツの名誉毀損法制の研究にも着手した。日本の名誉毀損法制については、今年度も、奥平康弘名誉教授、弘中惇一郎弁護士、喜田村洋一弁護士、飯田正剛弁護士、坂井眞弁護士、秋吉健次氏、山田健太氏を研究協力者とし、共同研究会を3回開催した。各研究会では、(1)「名誉毀損判例の動向」、(2)「ロス疑惑報道におけるプライバシー侵害」、(3)「ロス疑惑報道による人格権侵害とメディア媒体による責任の相違」をテーマに取り上げた。研究代表者は、研究成果の一部として、『石に泳ぐ魚』事件判決の評釈を『新聞研究』に公表した。また、研究代表者は、「メディア判例研究会」にて、佐木隆三著『女高生・OL連続誘拐殺人事件』による人格権侵害に関する名古屋地裁判決についても研究報告を行った。その成果は、来年度中に『法律時報』にて公表する予定である。

このほか、研究代表者は、ドイツの名誉毀損法制についての研究成果の一部を「ドイツのメディア法」石村善治・堀部政男編『情報法入門』第11講所収にて公表した。また、平成12年4月1日には、ドイツ憲法判例研究会にて表現の自由と名誉保護に関する判例についての研究報告を行う。その成果は、来年度中に『自治研究』に公表する予定である。来年度は、ロス疑惑報道による名誉毀損・プライバシー侵害に関する多数の判例を手がかりとする日本の名誉毀損法制についての研究をさらに発展させるとともに、重要な論点についての比較法的研究を行うだけでなく、その成果のとりまとめについても検討する予定である。今年度も、日本の名誉毀損法制が抱える問題点についての研究を発展させるとともに、それと並行してドイツの名誉毀損法制についての研究を進めた。日本の名誉毀損法制については、弘中惇一郎弁護士、喜田村洋一弁護士、飯田正剛弁護士、坂井眞弁護士、秋吉健次氏、山田健太氏を研究協力者とし、共同研究会を1回開催した。研究会では、「ロス疑惑報道における名誉毀損・プライバシー侵害」について、あらためて問題点を整理するとともに、それらの問題点についての研究成果を公表するための打ち合わせを行った。その成果は、単行書として来年度以降に出版を予定している。その出版に備えて、秋吉健次氏の協力のもと、ロス疑惑報道関連判例の論点ごとの分類・整理を進めている。研究代表者は、この他、佐木隆三著『女高生・OL連続誘拐殺人事件』による人格権侵害に関する名古屋地裁・名古屋高裁判決についての判例評釈を『法律時報』に公表した。これは、昨年度「メディア判例研究会」にて第1審判決について研究報告を行った成果に、平成12年10月に下された控訴審判決についての検討を加筆したものである。また、研究代表者は、平成12年4月に、反論文・訂正文掲載請求権に関連するドイツ連邦憲法裁判所判決についてドイツ憲法判例研究会にて報告を行った。この判決は、報道被害者救済に関わる最新判例である。報告の成果は、『自治研究』において公表した。来年度は、ロス疑惑報道による名誉毀損・プライバシー侵害に関連する多数の判例を手がかりとする日本の名誉毀損法制についての研究成果をまとめる予定である。今年度も、研究協力者とともに日本の名誉毀損法制が抱える問題点についての研究を発展させるとともに、それと並行してドイツの名誉毀損法制についての研究を進めた。日本の名誉毀損法制については、本年度中に研究成果をまとめ、公表する予定であったが、作業が遅れでいることもあり、2002年末までの刊行を目指して現在もなお準備を進めているところである。本年度は研究成果の刊行準備のために研究協力者全員との打ち合わせを行ったほか、とくに秋吉健次氏と山田健太氏の協力を得て、日本の判例の分類・整理のうえ、分析を加えた。ロス疑惑報道をはじめ、日本の名誉毀損・プライバシー侵害に関連する判例をさまざまな観点から分析した研究成果は、研究協力者の分担執筆により、図書として出版の予定である。
重層的アプローチによる統合失調症の分子機構の解明

統合失調症の分子基盤を明らかにするために、候補遺伝子、PCP応答遺伝子、ゲノムワイド、およびモデルマウス各アプローチをとった。その結果、GRM7、SLC1A6、SLC6A5、PDE4A、PLAT、およびC2orf24に関連を見出すとともに、既に関連を報告していたGRIA4およびGRM3ノックアウトマウスの行動解析から、前者には統合失調症のエンドフェノタイプとして知られるプレパルス抑制の障害や、MK-801に対する感受性亢進、後者には運動量の亢進およびワーキングメモリーの障害が見られ、病態への関与が示唆された。多数存在すると考えられる統合失調症感受性遺伝子を、ゲノムワイド探索とともに候補遺伝子探索の両面から統計遺伝学的な手法を用いてできるだけ同定し、可能なものについては細胞レベルや個体レベルでの解析を行うことにより、機能面での裏付けを得る。さらに再現性の高い遺伝子についてはそれら遺伝子の関わるネットワークを解析することにより、疾患の分子機構を遺伝子ネットワークの面から明らかにする。1)ゲノムワイド関連解析:約3万個のマイクロサテライトマーカーを用いたゲノムワイド関連解析を行い、プーリングサンプルによる1次、2次、3次スクリーニングを終了した。その結果1次スクリーニングで2,966個につき有意差が見られたが、3次スクリーングではその数が352個であった。今後SNPでの関連解析を行うことにより、疾患感受性遺伝子の同定を試みる。2)グルタミン酸伝達系遺伝子群のローカスワイド関連解析:グルタミン酸トランスポーターEAA73,EAAT1,EAA74遺伝子(SLCIA1、SLCIA3、SLCIA6)について連鎖不平衡を考慮し選択したSNPを用いた関連解析を行った。その結果SLCIA6についてハプロタイプで関連を認めた。3)罹患同胞対解析結果に基づくローカスワイド関連解析:罹患同胞対解析の結果連鎖傾向が認められた5q33.1領域の43個の遺伝子につき、ローカスワイド関連解析を行い2個の遺伝子に関連を認めていた。しかし、タイ人集団で再検を試みたところ、有意差は認められなかった。日本人特異的な疾患感受性遺伝子の可能性が考えられた。4)疾患モデルラットによる解析:PCP投与ラットの大脳の5部位から、マイクロアレイおよび定量的RT-PCR法により2.5倍以上の発現変化を来たす12種類の遺伝子を確認した。これらの遺伝子について、5種類の遺伝子について関連解析を終了し、うち1つに関連を認めた。5)個体を用いた機能解析:先に関連を報告した(GRIA4)についてノックアウトマウスを作出し、海馬スライスを用いてLTPを解析した。Adultでは野生型と有意な差は認められなかった。行動解析のために戻し交配を6世代まで完了し、現在行動解析のために繁殖中である。1)ゲノムワイド関連解析:ゲノムワイドに分布した約2万8千個のマイクロサテライトマーカーにつき、プールした1次、2次、3次サンプルを用いた関連解析の結果352個につき有意差を認めた。アレルの再現性の検討などによりさらにマーカー59個を選択し、マーカーの周辺約200kbの領域内の1,564個のTagSNPをHapMap日本人集団のデータをもとに選択し、1次、2次、3次サンプルを集積した症例、健常群のタイピングを行った。その結果167個について有意差を認めた。この中から各種検定で有意差が見られた31個のSNPについて1次、2次、3次サンプルとは異なる約2,400ペアの検体を用いて確認のためのタイピング中である。2)PCP応答遺伝子:PCP投与(5mg/kg)1時間および4時間後のラットの脳の5部位(内側前頭皮質、側坐核、線条体、海馬、後帯状皮質)から、マイクロアレイを用いて生食投与群に比べ変化を来す90種類の遺伝子を見出し、その中で2倍以上の変化を来す10種類の遺伝子を定量的RT-PCR法により確認した。これらの遺伝子について、関連解析を行い6種類の遺伝子について解析を終了し2種類の遺伝子について関連を見出した。3)遺伝子改変マウスの解析:先に関連が認められたGRIA4についてノックアウトマウスを作出し、戻し交配も進み行動解析中であり、統合失調症のエンドフェノタイプとして指摘されているPrepulse inhibitionの障害が、本変異マウスでも見られている。また同様に関連を認めているGRM3ノックアウトマウスについてコンディショナルターゲティング用ベクターによるES細胞のターゲティングが終了した。今後ノックアウトマウス作出を行う1)統計遺伝学的解析:約3万個のマイクロサテライトマーカーにつき1次、2次、3次スクリーニング後アレルの再現性を検討し、マーカー59個を選出した。さらにその周辺約200kbの領域の1,564個のtag SNPについて全スクリーニングサンプル約450ペアにより関連解析を行った。その結果、167個のSNPに有意差を認めた。この中から31個のSNPを選択し、独立の2,450ペアのサンプルにつき解析を行ったところ、1個のSNPで有意差が見られた。

さらに周辺の6個のSNPのタイピングを全サンプル約2,900ペアで行ったところ、さらに3個のSNPについて有意差を認めた。2)薬物モデルを用いた解析:PCP投与ラット(5mg/kg)の脳の5部位(内側前頭皮質、側坐核、線条体、海馬、後帯状皮質)から、マイクロアレイによるスクリーニング後、定量的RT-PCR法により、2倍以上の変化を来すことを確認した10個の遺伝子について関連解析を行った。6個につき終了し、そのうちの4個に関連を見出した。これらにつき大規模サンプル(約2,450ペア)による確認のための関連解析を行い、2つの遺伝子について関連を見出した。3)遺伝子改変マウスの解析:先に関連を見出したGRIA4遺伝子のノックアウトマウスを作出し系統的な行動解析を行った。統合失調症のエンドフェノタイプであるPrepulse inhibition(PPI)の障害が見られた。また変異型マウスは野生型マウスより早いタイムコースでNMDA型受容体の選択的人工アンタゴニストMK-801による影響があらわれ、MK-801に対する感受性が増大していることがわかった。以上からGRIA4が統合失調症の病態の一端を担っている可能性が考えられた。また同様に関連を認めているGRM3のノックアウトマウス作出に成功し、行動解析に向け戻し交配を実施中である。1)統計遺伝学的解析:統合失調症のグルタミン酸伝達異常モデルに基づき、III型メタボトロピックグルタミン酸受容体遺伝子GRM4とGRM7について解析を行った。まずGRM4については8個、GRM7については43個のSNPを選択した。100ペアのケース・コントロールサンプルを用いて単点およびハプロタイプ関連解析を行った。GRM4については関連が認められなかったが、GRM7の2つのSNPについてハプロタイプで関連が認められた。またこの有意差はFalse Discovery Rateによる多重検定の補正後も消失しなかった。そこでこの2つのSNPにつきサンプルを追加して(合計404のケースと420のコントロールサンプル)解析を行ったところ、有意差が認められた。以上の結果から、GRM4については日本人の統合失調症発症への主要な関与はないが、GRM7は疾患感受性遺伝子と考えられた。2)個体レベルでの機能解析:先に関連を報告しているメタボトロピックグルタミン酸受容体3型遺伝子GRM3の統合失調症への関与を機能的に検討するために、mGluR3の膜貫通ドメインを欠損させたmGluR3ノックアウトマウスを作出した。C57BL/6系マウスへの戻し交配を7世代まで終了し、発現解析とともに行動解析を実施した。統合失調症患者で機能異常が示唆される前頭前野のRNAを用いたマイクロアレイによる発現解析の結果、本疾患への関与が報告されている14遺伝子、39個の神経分化への関与が知られる遺伝子、20個の行動に関わる遺伝子の発現に変化が見られた。また行動解析の結果、統合失調症のエンドフェノタイプとして知られる運動量の亢進、ワーキングメモリーの障害が見られ、病態への関与が示唆された。
学級の状況・個人の学級満足度と学習意欲の関係～学力の低い児童に視点をあてて～

1研究の目的1学級の状況・個人の学級満足度が向上すれば、学習意欲が向上し学力向上に向かうことについてデータをもとにして明らかにする。2学力の低い児童や満足度の低い児童に対して、効果的な支援方法を明らかにする。2調査について1学期に実施するHyper-QU (学級満足度調査)、及び、国語・算数評価テスト・漢字小テストと、2学期に実施するそれらの結果の変化から、研究目的1について分析する。1学期に実施するHyper-QU、標準学力検査(CRT)から、学力の低い児童、学級満足度の低い児童を抽出すると共に、2学期末にそれらの児童にどのような支援をしたかを担任にアンケート調査する。担任のアンケート調査と、2回のHyper-QU結果・各テストの結果の変化から、研究目的2について分析する。3分析結果学習意欲と国語評価テスト結果には弱い相関があることが分かったものの、学級の状況・個人の学級満足度等と国語や算数の評価テスト結果との関係について、明らかにすることはできなかった。学力の低い児童や満足度の低い児童への支援方法について次のことが明らかになった。学習にかかわる支援については、○放課後や休み時間などでの個別の学習指導や教育相談は、学習意欲が上がる。/○算数の個別支援は、放課後や休み時間ではなく、授業中に行う方が効果が表れやすい。/○国語の個別支援は、授業中でない方が良い。友だちにかかわる支援については、○対象となる児童とクラスメートとのかかわりが、より広くより強くなることで、クラスメートからの侵害が減る傾向になる。/○対象となる児童に親切にしてくれるクラスメートをあてたり、対象となる児童にかかわっているクラスメートに対して、対象となる児童との人間関係が強くなるように取り組んだりすると、学習意欲が下がってしまう。/○親切にしてくれるクラスメートをあてがわれたことで、クラスメートに対する配慮がかけるが、クラスメートに関わろうとする傾向がでる。
マイクロ波加熱を用いた相変化をともなう伝熱制御

誘電物質が高周波電場中に置かれると、電気的平衡状態にあった誘電体分子は分極化し、電場方向に一様に揃えられる。この分極状態が交互に繰り返される事によって分子は衝突・摩擦し合い、その際に発生した熱が物質を加熱する。この原理を用いて周波数300MHz300GHz周波数帯域において物質を加熱するものがマイクロ波加熱である。マイクロ波加熱では、気・液・固相による誘電物性の違いが重要な意味をもち、それらが共存する系では液相でマイクロ波のほとんどは吸収される。本研究では、マイクロ波加熱における電磁場と熱の相互作用を伝熱学的に解明することを目的とし、固相・液相からなる融解および固相・液相・気相からなる乾燥に対するマイクロ波加熱を取り扱い、以下の結果を得た。1)被加熱物が固相と液相からなる系にマイクロ波を照射すると、その吸収はほとんど液相で生じる。この特徴を踏まえて、水層と氷層からなる一次元氷の融解過程を取り扱い、水層が氷層の上にある場合とその逆の場合では融解面の進行方向が反対方向となり、結果として融解速度が異なることを理論的および実験的に明らかにした。2)マイクロ波加熱による成層凍結粒子層の融解実験を行い、融解の発生位置およびその進行が初期温度条件、層の誘電特性、入射電界などにより影響されることを実験的に明らかにした。3)被加熱物が固相、液相、気相からなる粒子層の乾燥にマイクロ波加熱を適用し、毛管力による粒子層内水分浸透理論と電磁場・熱解析を組み合わせた粒子層内水分乾燥理論を提示するとともに、水分粒子層の乾燥実験結果との比較によりその妥当性を示した。マイクロ波の吸収が液相に集中するため毛管力による水分移動の効果がより重要となることを明らかにした。マイクロ波加熱は誘電物質の分極の繰り返しにより生じる分子の衝突・摩擦により発熱するもので、一般の熱伝導を主体とした加熱とは原理的にも大きく異なる。その加熱方法は電波の分散によるオ-ブン方式と電磁界を集中させる導波管方式の2つに大きく分けられる。今年度は、電磁場と熱の複合的な取り扱いの基礎として、主に前者のオ-ブン方式における凍結層の一次元融解過程について取り扱い、以下に事項を明らかにした。1.誘電物性が安定している水のマイクロ波加熱実験を行い、電磁場・熱の複合解析結果と比較検討することにより、電波分散によるオ-ブン方式の一次元性および非定常性の取り扱いの妥当性を示した。2.マイクロ波を用いた凍結層の融解実験を行い、マイクロ波の照射方向と融解面の進行方向が同じ場合と反対の場合では融解過程における層内の温度分布が大きく異なることを実験的に明らかにした。3.数種のガラス粒子を用いたマイクロ波加熱による水分粒子層の加熱実験を行い、層内水分分布および温度分布の時間変化をマイクロ波出力と関係づけて明らかにした。4.毛管力による粒子層内水分浸透理論と電磁場・熱解析を組み合わせたマイクロ波加熱による粒子層内水分乾燥理論を提示し、ガラス粒子を用いた実験結果と比較検討した。5.準定常電磁場解析と相変化をともなう非定常熱伝導解析により、マイクロ波加熱による粒子層の融解過程を解析し、実験結果との比較により解析の妥当性を示した。固体・液体・気体では誘電損が大きく異なり、これらが同時に存在する系にマイクロ波を適用すると、マイクロ波の吸収は選択的となり、加熱も選択的となる。今年度の研究では、これら3つの相が存在する粒子層の乾燥過程におけるマイクロ波加熱の特性を実験的および理論的に取り扱った。得られた成果は以下の事項である。

(1)電波の分散によるオ-ブン方式を用い、マイクロ波加熱による水を含む粒子層内の一次元加熱実験を行うとともに、二相系および三相系に対する誘電特性を含めた熱伝導解析モデルを提示し、両者の比較によりモデルの妥当性を検討した。(2)マイクロ波加熱による水分粒子層の乾燥実験を行い、層内水分分布および温度分布の時間変化を示すとともに、乾燥速度の時間変化を粒子径と関係づけて明らかにした。これより、マイクロ波加熱による乾燥の特性として、乾燥にともなう表面層の水分減少によりマイクロ波は内部層へ浸透するため、比較的に一様な乾燥速度が維持できること、また、乾燥域では水分が含まれないため蒸発域よりも温度が低下するという通常乾燥と異なる現象を明らかにした。(3)毛管力による粒子層内の水分浸透理論と電磁場・熱解析を組み合わせたマイクロ波加熱による粒子層内水分乾燥理論を提示し、ガラス粒子を用いた乾燥実験結果と比較検討を行った。同一加熱条件でも、小さな粒子径のほうが乾燥速度が速く、これらを毛管力による水分浸透と関連づけて理論的および実験的に明らかにした。
極低温および高ひずみ速度下での材料の微視的変形・破壊機構に関する基礎研究

極低温および高ひずみ速度下での材料の変形・破壊機構に関して微視理論的な基礎研究を行うことが本研究の目的である.材料の変形応力に関しては,これまでに巨視的・微視的観点から研究が進められ,転位の熱活性化理に基づいて,降伏応力の温度・ひずみ速度依存性を説明できることが明らかになっている.一方,破壊じん性の温度・負荷速度依存性に関しては,いまだ実験的にも理論的にも明らかになっていない.そこで,本研究では,極低温および高ひずみ速度下での材料挙動を研究するために,液体ヘリウム・クライオスタットを組み込んだ動的試験システムを開発し, 4Kから298Kの広範囲の温度の下で準静的から衝撃までひずみ速度を変えて低炭素鋼の降伏応力および破壊じん性を測定した.その結果,破壊じん性は,低温あるいは高負荷速度になるにつれて低下し,脆性-延性遷移温度が負荷速度の増加に伴ってより高温側へ移ることが明らかになった.また,破壊じん性は降伏応力の増大につれて減少しており,このことから破壊じん性とき裂先端近傍における塑性変形が密接な関係にあると推察できる.き裂先端近傍の転位の挙動に関しては,これまでにき裂先端からの転位の生成,および,転位の堆積によるき裂先端近傍応力場の緩和などが報告されてきた.本研究では,き裂先端からの転位の生成が熱活性化過程によって起きると仮定したモデルを考え,き裂先端近傍の転位の挙動を数値シュミレーションしてき裂先端近傍の真の応力場の強度と破壊の関係について検討した.この結果は,破壊じん性の温度・負荷速度依存性の実験結果および脆性-延性遷移挙動と定性的に良く一致しており,転位の生成の活性化エネルギと等価な速度パラメータにより破壊じん性の温度・負荷速度依存性を統一して説明できることが分かった.極低温および高ひずみ速度下での材料の変形・破壊機構に関して微視理論的な基礎研究を行うことが本研究の目的である.材料の変形応力に関しては,これまでに巨視的・微視的観点から研究が進められ,転位の熱活性化理に基づいて,降伏応力の温度・ひずみ速度依存性を説明できることが明らかになっている.一方,破壊じん性の温度・負荷速度依存性に関しては,いまだ実験的にも理論的にも明らかになっていない.そこで,本研究では,極低温および高ひずみ速度下での材料挙動を研究するために,液体ヘリウム・クライオスタットを組み込んだ動的試験システムを開発し, 4Kから298Kの広範囲の温度の下で準静的から衝撃までひずみ速度を変えて低炭素鋼の降伏応力および破壊じん性を測定した.その結果,破壊じん性は,低温あるいは高負荷速度になるにつれて低下し,脆性-延性遷移温度が負荷速度の増加に伴ってより高温側へ移ることが明らかになった.また,破壊じん性は降伏応力の増大につれて減少しており,このことから破壊じん性とき裂先端近傍における塑性変形が密接な関係にあると推察できる.き裂先端近傍の転位の挙動に関しては,これまでにき裂先端からの転位の生成,および,転位の堆積によるき裂先端近傍応力場の緩和などが報告されてきた.本研究では,き裂先端からの転位の生成が熱活性化過程によって起きると仮定したモデルを考え,き裂先端近傍の転位の挙動を数値シュミレーションしてき裂先端近傍の真の応力場の強度と破壊の関係について検討した.この結果は,破壊じん性の温度・負荷速度依存性の実験結果および脆性-延性遷移挙動と定性的に良く一致しており,転位の生成の活性化エネルギと等価な速度パラメータにより破壊じん性の温度・負荷速度依存性を統一して説明できることが分かった.本研究は、材料の微視的変形・破壊機構を明らかにしようとするものであり、そのために基礎的な材料の応力-ひずみ関係と破壊じん性を、温度とひずみ速度の両方のパラメータを変えて正確に測定するとともに、変形組織と破面の顕微鏡観察を実施している。温度を室温から極低温まで変化させて引張・破壊試験を行うために、横置きの極低温ヘリウムガス連続フロー型クライオスタットを用いる試験機の開発を今年度実施した。この新しく開発した油圧式高速引張試験機は、これまでのインストロン試験機とホプキンリン棒式衝撃試験機を用いた実験の中間領域のひずみ速度で引張・破壊試験を行うことが可能であるため、材料の変形・破壊強度特性の負荷速度依存性も詳細に検討できるようになった。微視的変形・破壊機構に基づくモデルを検討する上で、高純度の鉄は、温度・負荷速度依存性が大きく、組織も単純であるので、好都合な材料と考えられる。本研究では、この純鉄について重点的に基礎実験を行い、変形組職と破面の顕微鏡観察を実施している。これまでに準静的負荷に対する引張・破壊試験をインストロン試験機を用いて行った結果、純鉄では、引張試験における破断伸びや断面収縮率の測定結果と同様に破壊じん性のぜい性-延性遷移は、60K付近で起き、この温度は負荷速度が増すと高温側へ移ることが明らかになった。また、極低温で破壊した試験片の断面をエッチングして観察したところ、き裂先端近くで双晶変形が起きていたことが分かった。純鉄のようにぜい性-延性遷移の起こる微視的変形・破壊機構のモデルを考えて、そのモデルに基づくシミュレーション・プログラムを作成し、き裂先端での転位の発生と運動が破壊強度に及ぼす影響の検討を始めた。このモデルから導出される温度と負荷速度の関係を用いると破壊じん性の実験結果を良く整理できる。

材料の微視的変形・破壊機構を明らかにするため,基礎的な材料の応力一ひずみ関係と破壊じん性を温度とひずみ速度の両パラメータを変えて正確に測定し,変形組織と破面の顕微鏡観察を行った.供試材には,組織が単純で温度・負荷速度依存性の大きい高純度の鉄を,微視的変形・破壊機構に基づくモデルを考察する上で好都合な材料として選んだ.高ひずみ速度下の低温引張・破壊試験は,新規に開発した高速負荷試験機に連続クロー型のクライオスタットを組み込んで実施した.また,準静的負荷下の低温引張・破壊試験には,インストロン万能試験機と浸漬型クライオスタットを用いた.純鉄の変形・破壊挙動に及ぼす温度とひずみ速度の影響を測定した結果,低温・高ひずみ速度になる程,降伏応力は増大し,破壊じん性は低下する特性が詳細に分かった.また,極低温で純鉄は降伏前に双晶が発生し,応力一ひずみ曲線上に折れ曲がりが現れた.双晶の発生はエッチングによる顕微鏡観察から確認され,この双晶発生応力の下限値が温度・ひずみ速度に依存せず約400MPuの一定値を示したことから,双晶発生の微視的機構が応力誘起過程であるといえる.降伏応力の温度・ひずみ速度依存性は,転位運動の熱活性化過程に基づく速度パラメータで統一して説明できる.破壊の微視的機構に関しても,転位が重要な役割を果すものと考え,き裂先端からの転位の生成と運動のモデルを構築して,シミュレーションを行った.その結果,破壊のプロセスゾーンにおける転位生成の熱活性化過程に基づき導出された速度パラメータにより純鉄の脆性一延性遷移に及ぼす温度と負荷速度の影響を統一して説明できることが分かった.この速度パラメータとは,転位生成の活性化エネルギと等価な量であり,破壊じん性と一義的な関係になることが明らかになった.
メタルフリーレストレーションの核となるジルコニア複合体の開発

ジルコニア(Y-TZP)においては、焼成温度が1350°Cではオートクレーブ処理の時間が増加しても単斜晶への変態は認められなかった。1450°C以上では処理時間の増加に伴い単斜晶含有量の増加が認められた。また、1450°C以上で焼成したY-TZPはオートクレーブ処理後のビッカース硬さが低下する傾向が認められた。本研究の結果よりY-TZPでは焼成温度の影響は極めて大きく、焼成温度が高くなるとオートクレーブ処理による低温劣化が生じやすくなることが判明した。今年度はジルコニア複合体を製作するための基礎データを収集する目的で、以下の2つの研究を主に行った。1)基板強度の測定として、ジルコニアの曲げ強さに与える試験方法と試料厚さの影響の検討を行った。イットリウム添加部分安定化型ジルコニア(Y-TZP)とセリア部分安定化型ジルコニア/アルミナ複合体多結晶(Ce-TZP/Al_2O_3)を用いて3点曲げ強さおよび4点曲げ強さを測定した。0.1-1.2mmの範囲では、共に試料の厚さに関わらずほぼ一定の値を示し、Ce-TZP/Al_2O_3が有意に高い値を示した。3点および4点曲げ試験の荷重-たわみ曲線では、Ce-TZP/Al_2O_3は擬塑性変形のパターンを示したが、Y-TZPは弾性変形のパターンを示した。本研究の結果より、Ce-TZP/Al_2O_3が応力誘起転移し易く、より高い曲げ強さとなることが示唆された。2) HA-ガラス層処理条件の検討として、ジルコニアの機械的特性に与える焼成温度の影響の検討を行った。3種類のY-TZPを用い、それぞれにおいて異なる温度および時間で焼成を行い、オートクレープ処理を施した。いずれのY-TZPにおいても、焼成温度が1350°Cではオートクレープ処理の時間が増加しても単斜相への変態は認められなかったが、1450°C以上では処理時間の増加に伴い単斜相含有量の増加が認められた。また、1450°C以上で焼成したY-TZPはオートクレープ処理後のビッカース硬さが低下する傾向が認められた。本研究の結果より、Y-TZPでは焼成温度の影響は極めて大きく、焼成温度が高くなるとオートクレープ処理による低温劣化が生じやすくなることが判明した。今年度はジルコニア複合体を制作するための基礎データの収集を継続し、1)基板強度の測定として、ジルコニアの曲げ強さに与える試験方法と試料厚さの影響の検討を行った。3点および4点曲げ試験の荷重致たわみ曲線では、Ce-TZP/Al_2O_3は擬塑性変形のパターンを示したが、Y-TZPは弾性変形のパターンを示した。2)HA-ガラス層処理条件の検討として、ジルコニアの機械的特性に与える焼成温度の影響の検討を行った。
ラジカル重合による立体制御に関する研究

反応の立体制御を目的として、(R,R)-N,N′-ビス(3,5-ジ-t-ブチルサリチリデン)-1,2-シクロヘキサンジアミナトコバルト(II)(1)を含む様々なコバルト錯体存在下でのビニルモノマーのラジカル重合を行った。メタクリル酸トリフェニルメチルの重合の立体化学は、コバルト錯体の存在に強く影響され、特に1は三連子イソタクチシチ-を約20%程度減少させ、同時に生成物の分子量分布を狭くする(Mw/Mn1.2-1.5程度)効果をもつことが明らかになった。また、種々のソルビン酸エステルの、コバルト錯体を用いない通常のラジカル重合では、比較的高分子量(Mn13万程度)の1,4-トランス重合体と併せて比較的低分子量(Mn3千程度)の未反応ビニル基を持つポリマーが副成することを見いだし、1を重合系に添加することにより低分子量ポリマーの生成を抑制することに成功した。さらに、通常のラジカル重合でほぼ完全にイソタクチックでらせん構造を持つポリマー(左右のらせんの等量混合物)を与えるメタクリル酸1-フェニルジベンゾスベリルを、光学活性な1の存在下で重合したところ生成ポリマーのらせんの向きが制御され、完全に一方向巻きのらせん構造をもつ光学活性ポリマーが得られた。また、錯体1はスチレン、酢酸ビニルの重合制御にも有効で、リビング的な成長を実現し、生成物の立体構造には錯体の影響が僅かだが見られた。これらの重合での錯体の影響は、錯体の配位子の構造により異なった。メタクリル酸メチル、ベンジル、2-プロピル、t-ブチル、およびl-フェニルジベンゾスベリル(MMA,BzMA,2-PrMA,t-BuMA,およびPDBSMA)の重合を、少量のピリジンを含むクロロホルム中60°Cでα,α′-アゾビスイソブチロニトリルあるいは(i-PrOCOO)_2を開始剤として、N,N′-ジサリチリデンエチレンジアミナトコバルト(II)(1)、(R,R)-N,N′-ビス(3,5-ジ-t-ブチルサリチリデン)-1,2-シクロヘキサンジアミナトコバルト(II)(2)、ビス((R)-l-フェニル-N-サリチリデンエチルアミナト)コバルト(II)、-ニッケル(II)、あるいは-銅(II)等の存在下に行った。1および2の存在下でのMMA,BzMA,2-PrMA,およびt-BuMAの重合では、反応の進行に伴い生成ポリマーの分子量が増加した。また、生成ポリマーは末端にビニリデン基を有するマクロモノマーであることが明らかになった。これらの結果から、金属錯体と成長ラジカルとの相互作用によりラジカルは安定化しリビング重合的な成長を行うが、α-メチル基からのβ-水素脱離による停止が併発し、重合系全体としてはリビング系でないことが示唆された。錯体の1および2の存在下で得られたポリマーには、錯体を用いずに合成したものに比べて、5連子のrrrr含量がより低く、mm-中心の5連子の含量がより高い傾向が見られ、遷移金属により立体規則性の制御が可能であることが明らかになった。さらに、光学活性な2を用いたPDBSMAのらせん重合では、一方向巻きのらせん構造を有する光学活性ポリマーが得られた。メタクリル酸トリフェニルメチルの重合の立体化学は、コバルト錯体の存在に強く影響され、特に1は三連子イソタクチシチ-を約20%程度現象させ、同時に生成物の分子量分布を狭くする(Mw/Mn1.2-1.5程度)効果をもつことが明らかになった。

また、種々のソルビン酸エステルの、コバルト錯体を用いない通常のラジカル重合では、比較的高分子量(Mn13万程度)の1,4-トランス重合体と併せて比較的低分子量(Mn3千程度)の未反応ビニル基を持つポリマーが副成することを見いだし、1を重合系に添加することにより低分子量ポリマーの生成を抑制することに成功した。さらに、通常のラジカル重合でほぼ完全にイソタクチックでらせん構造を持つポリマー(左右のらせんの等量混合物)を与えるメタクリル酸1-フェニルジベンゾスベリルを、光学活性な1の存在下で重合したところ生成ポリマーのらせんの向きが制御され、完全に一方向巻きのらせん構造をもつ光学活性ポリマーが得られた。また、錯体1はスチレン、酢酸ビニルの重合制御にも有効で、リビング的な成長しを実現し、生成物の立体構造には錯体の影響が僅かだが見られた。これらの重合での錯体の影響は、錯体の配位子の構造により異なった。
Notch関連遺伝子による膵癌化機構の解明と新しい分化誘導療法の開発

【背景】【目的】グリーンマウスを用いて膵発癌モデルを作成し、膵発癌の前癌病変の特定と、膵発癌におけるNotch signalingの役割を明らかにすること。【結果】1)ヒト膵癌組織の検討では、Notch1がPanIN-1A病変から浸潤癌まで、発現が亢進していることが明らかになった。2)DMBA処理2週後からtubular complexが観察され、1ヶ月でPanIN-2までの病変、2ヶ月後3ヶ月後にかけて腫瘍の形成が認められた。腫瘍はCK陽性、vimentin陰性でadenocarcinomaと考えられた。3)PanIN病変および未分化癌において、ヒト膵癌同様、悪性度の進行に伴って、Smad4発現の消失、cyclinD1発現の増強、p53発現増強が認められた。PanIN病変および未分化癌においてNotch signalingの活性化が認められた。未分化癌部に膵前駆細胞のマーカーであるPDx1およびNestinの発現が認められた。4)microdissectionによる検討で、Notch1は、正常膵管においては明らかな発現を認めなかったが、PanIN病変、未分化癌ともに同程度に発現していた。一方正常膵管においてPDx1の発現は明らかでなかったが、PanIN病変および未分化癌で発現亢進を認めた。むしろPanIN病変でPDx1の発現が強かった。【考察】新しいマウス発癌モデルを確立した。膵発癌過程においてNotch signalingは初期から活性化しており、膵管上皮の脱分化と未分化状態の維持に関与している可能性が示唆された。[背景]成体膵再生過程において、膵発生過程において活性化する種々の転写因子が同様に発現し、両者には共通の機構が働いていることが予想される。一方、Notch signalingの活性化がヒトT細胞白血病、前立腺癌、マウス乳癌など様々な臓器の癌化に関与していることが示されているが、膵癌化機構におけるNotchの役割についてはいまだ不明である。[目的][結果]1)DMBA処理2週後のマウス膵に、tubular complexの形成を認めた。2)DMBA処理1ヶ月後のマウス膵に、PanIN-2,3相当の異型腺管上皮の出現を認めた。3)DMBA処理3ヶ月後のマウス膵に、DMBA注入部に一致して腫瘍の出現を認めた。血性腹水を伴い、腫瘍細胞の腹腔内播種が示唆された。腫瘍は組織学的に、ヒト膵癌におけるanaplastic carcinomaに酷似した浸潤癌で、腫瘍は一部腸管、脾像に浸潤していた。肺、肝を含む多臓器に腫瘍の出現は認めていない。DMBAと同量のNaClを投与したマウス膵に組織学的変化は認められなかった。[考察]1)本モデルは、膵癌発生過程における遺伝子発現を経時的に検討する上で適したモデルと考えられる。3)microdisectionを用いた遺伝子発現の検討、膵癌前駆細胞/膵癌細胞の分離を予定している。[背景]Notch signalingの活性化がヒトT細胞白血病、前立腺癌、マウス乳癌など様々な臓器の癌化に関与していることが示されているが、膵癌化機構におけるNotchの役割についてはいまだ不明である。[目的][結果]Green mouse(C57BL/6Tg14(act-EGFP)OsbY01)膵にchemical carcinogenであるdimethylbenzanthracene(DMBA)を注入して作成したマウス膵癌モデルにおいて、各種膵癌マーカーおよび膵分化関連マーカーの発現を検討した。また、microdisection法にてNotch関連遺伝子および膵分化関連マーカーのmRNAの発現を検討した。1)DMBAによる膵組織の経時的変化2)免疫組織化学で、異型膵管上皮および浸潤癌部にNotch1、HES1、PDx1、Nestinの発現を認めた。肉腫様浸潤癌はpan

cytokeratin陽性、vimentin陰性で、上皮性腫瘍であることが示された。悪性度の進行に伴い、cyclinD1およびP53の発現が亢進し、smad4の発現抑制が認められた。3)Microdisection法にて、異型膵管上皮および浸潤癌部にNotch1およびPDx1 mRNAの発現亢進を認めた。[考察]2)Notchによる膵管上皮細胞の脱分化が、膵発癌の初期から関与している可能性が示唆された。
実験発がん系におけるトリチウム水のRBE

研究目的:核融合炉の稼働に伴って、トリチウムβ線に被曝する機会の増加することが予想される。本研究はトリチウムガスの酸化物であるトリチウム水由来β線のヒトにおけるリスク推定に資するために、各種の実験的発がん系を用いて、発がんにおけるトリチウムβ線のRBEを求めることを目的とした。研究計画と方法:細胞がん化系として、ゴールデンハムスター胎児由来初代培養細胞、C3H10T1/2マウス株化細胞2系、及びマウス個体発がん系を導入した。細胞がん化系の2系では、トリチウム水、中性子、コバルト-60γ線の照射線量率と照射時の温度を実験者間で統一した。マウス個体系では高線量率、急照射と、生涯にわたってトリチウム水を投与する実験を行った。一方、照射線源間の違いを無くするため、全ての実験に広島大学・原医研の照射装置を用いた。トリチウムβ線のRBEの測定精度を高めるため、正確に線量を測定したコバルト-60γ線の他に、カリフォルニウム-252中性子線照射を行った。結果と考察:トリチウム水β線のRBEを求めたところ、ハムスター胎児細胞系で1以下、マウス株化細胞系で1、62となった。両者の違いはトリチウム水処理法によるものではなく、2つの細胞系のたどるがん化の過程の相違に起因することが明らかになった。一方、マウス個体の急照射時の、トリチウムβ線の白血病発症に関するRBEは1となったが、照射条件が異なるので細胞がん化系のそれらとの単純比較は出来ない。低線量率のトリチウム水β線処理による、各種の臓器がん発生に関するRBEを求めるのは今後の大きな課題である。これらの実験系で得られたトリチウム水β線のRBEをヒト発がんのリスク推定に利用するためには、げっ歯類由来細胞、個体からヒトへの外挿理論を確立する必要がある。
生体適合複合材料を生体分子間結合の反応場とした電気化学的センサの開発

本研究では、生体高分子材料の高機能化をはかるために、生体高分子-カーボンならびに生体高分子-生体高分子複合材料を作製した。そして、複合材料中への細菌の封入により生じる生体分子の電気化学的モニタリングや機能性タンパク質によるその表面の改質を行った。また、これらの素材に生体分子を修飾し分子間結合の反応場として用いた。さらに、各素材の特性を解析するとともに、電気化学的に生体分子をセンシングするシステムを構築した。1.チョップドファイバーを電極とした生体分子のセンシング強化プラスチックから作られたチョップドカーボンファイバーを用い生体分子をボルタンメトリーにより検出する方法を開発した。一般にチョップドカーボンファイバーはサイジング剤で束ねられているため、電極として使用することは難しい。しかしながら、エタノールと塩酸でその表面を処理すると、導電性を有するようになることを見いだした。そのファイバーの機能を評価するためにヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムの測定を行い、生体分子としてFAD、アスコルビン酸やNADHの酸化還元応答を記録した。エポキシ、ポリアミド、ポリウレタン樹脂をサイジング剤としたファイバーの中で、各々のピーク電流値はエポキシ樹脂被覆ファイバーで最も大きな値が得られた。その電極応答は市販のグラッシーカーボン電極と比較して電極応答および可逆性とも十分な性能を示した。2.カーボン/コラーゲン膜被覆電極における感度の向上に関する研究本研究では、生体分子間結合の足場として適した素材であるコラーゲン膜に生体親和性の高い導電性カーボン粉末をコーティングし、さらにコラーゲン溶液で被覆したサンドウィッチ型生体適合材料を作製した。ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムの測定では、コラーゲン膜でグラッシーカーボン電極を被覆すると未被覆の電極応答の70%に減少した。カーボン粉末/コラーゲン膜被覆電極での応答は、それに比較して150%となりカーボン粉末を介して電子伝達がなされることが明らかとなった。また、アスコルビン酸、NADの酸化応答も同様に増加する傾向が見られた。一方、カーボン粉末/コラーゲン膜での各ピーク電位は、未被覆電極で得られた電位に近づいており可逆性が改善された。このような生体適合材料はin vivoセンサ構築のモチーフとなり、電気化学的分野での生体高分子材料の適用範囲を広げるものとなる。キチン-キトサン膜表面の機能化に対する電気化学的評価:タンパク質-リガンド間結合を評価するために、細胞外マトリックの一つであるキチン-キトサン複合膜で被覆した電極を作製した。複合膜の主構成成分はキチンであるが、副成分のキトサンに架橋剤をかいしてリガンドを修飾した。リガンドのモデルとして、ビオチン部位を導入し、ビオチンと特異的に結合するアビジンを固定化することで複合膜に新しい機能をもたせる試みを行った。アビジンの固定化の評価には、電極活性物質でラベル化したビオチン(LB)をプローブとして合成しボルタンメトリー的手法を用いた。アビジンが固定されたビオチン修飾膜被覆では、固定化に関与しなかったビオチンに対するアビジンの結合サイトにLBが取り込まれるためLBの電流値が減少した。従って、複合膜表面でアビシン-ビオチン間結合が起きていることが明確となった。本手法は種々のタンパク質-リガンド間結合をモニタリングする反応場となりうるものと考えられる。電子伝達媒体修飾キチン-キトサン膜被覆電極による生体分子のセンシング低融点性タイプのアガロースにキチン・キトサン・カーボン粉末を添加した複合材料を作製して、キチン表面に乳酸脱水素酵素を静電的相互作用に基づいて固定化した。乳酸菌の代謝物である乳酸を乳酸脱水素酵素によりピルビン酸に変換する際に、酵素反応に必要とされるニコチンアミドアデニンヌクレオチドを架橋剤によりキトサンに修飾し、その電極応答から乳酸菌培養過程をモニタリングする方法を開発した。さらに、カーボン粉末を加えることで感度の向上をはかり生体適合性の高い素材を組み合わせた複合材料をデザインし、バイオセンシングに応用するための基礎的条件の検討も行った。磁性ビーズを用いたタンパク質一糖タンパク質問結合の電気化学的アッセイ:磁性ビーズ上でのタンパク質-糖タンパク質問相互作用をモニタリングするために、コンカナバリンA(ConA)とオボアルブミン(OVA)間結合の電気化学的アッセイを開発した。電極活性なダウノマイシンでラベル化されたConAが架橋剤を介して6種類の磁性ビーズに固定された(直径:1.0-8.9μm)、6種類のOVA-ビーズも同様な手法で作製された。ConAはα-マンノース残基をもつOVAを認識するので、この結合はダウノマイシンが修飾されたConAの酸化ピークを使って評価された。結合がビーズ表面で起こると、そのピークはConAの電極活性部位の被覆によって減少する。直径が8.9μmのConA/ダウノマイシン修飾ビーズと2.5μmの直径のOVAビーズの組み合わせで、最も大きな電流値の変化が得られた。ConA-OVA間結合はビーズのサイズに依存するので、本手法によって細胞表面でのタンパク質-糖タンパク質問結合を測定できる。ガリウム(III)-

アセチルアセトン錯体固定化カーボン電極を用いたリン酸化タンパク質の電気化学的センシング:グラッシーカーボン電極にガリウム(III)-アセチルアセトン錯体を固定化しオボアルブミンとの相互作用を測定した。オボアルブミンのリン酸基は、ガリウム(III)と選択的に結合するため電極表面に濃縮される。電気化学的マーカーのヘキサアンミンルテニウム(III)はオボアルブミンの濃度に依存する現象が観察された。本手法でα-、β-、γ-カゼインの測定を行ったところ、それぞれのリン酸基の個数によって影響を受け電極応答が変化することが見出された。さらには、卵白中のオボアルブミンを簡便にセンシングができるので、リン酸化タンパク質の検出手法として優れた特性をもっている。生体高分子複合膜に生体分子を導入する手法を提案し、複合膜に新たな機能をもたせる本研究は、タンパク質-リガンド間結合や微生物の足場となるものであり、それらの有用性を示すことができている。また、生体分子間相互作用をモニタリングするための素材として、多くの可能性を含むものと考える。平成24年度の研究計画においては、カーボンプレートやマイクロビーズ表面にタンパク質や金属錯体などを固定化し、それらに選択的に結合するタンパク質を導入した機能化素材の開発を目指す。特に、各素材の特性に基づいたタンパク質のセンシングシステムの構築をはかり、汎用性の高い電気化学的測定手法とする予定である。
精密多点制御を実現する触媒反応活性点の設計と有用物質変換への応用

昨年度までに見いだしていたビナフチルスルホン酸を母骨格とするキラルアニオンと高原子価ロジウム触媒とを組み合わせた触媒系を活用することで炭素ー水素結合活性化後の官能基化段階における不斉誘導に成功した。反応機構解析の結果、キラルスルホン酸がプロトンを供与する際に立体選択性が発現していることが示唆された。共同研究成果として論文公表を行った。スピロ骨格を母骨格とするキラルスルホン酸を活用することで、基質適用範囲の拡張にも成功し、抗ウイルス作用等が期待される6ーアリールプリンのC-H官能基化における不斉誘導にも成功した。スピロキラルスルホン酸は有機触媒としても有効であることもあわせて報告した。キラルカルボン酸とコバルト触媒を併用することで、従来報告例のなかったsp3炭素ー水素結合の活性化における、エナンチオトピックな二つのメチル基C-H結合の識別に成功した。チオアミド基のアミド化に成功した。コバルト触媒においては、比較的単純なアミノ酸由来のキラルカルボン酸が有効である事を見いだしたが、コバルト触媒の配位子であるシクロペンタジエニル基上に一つt-ブチル基を導入することで高い立体選択性の発現につなげられることが判明した。ロジウム触媒に対して有効なキラルカルボン酸については、引き続き検討の余地はあるものの、ビナフチル骨格を有するキラルカルボン酸を新たに設計することで、たsp3炭素ー水素結合の活性化における不斉誘導が中程度の立体選択性で進行する事を見いだした。最終年度にはさらなる改良を実施し、成果の取りまとめを実施する。キラル二核ルテニウム触媒については、機能探索、触媒構造解析を順番に実施した。触媒的不斉シクロプロパン化、C-Hアミノ化、ヘテロDiels-Alder反応において既存のロジウム触媒を凌駕する触媒活性を有することを明らかとした。新学術領域内の共同研究により、ロジウム触媒とキラルスルホン酸の組み合わせた新規触媒を創製することに成功した。本共同研究成果は、Nature Catalysis誌に掲載され、多くの研究者に対して新しいキラルC-H活性化触媒の設計指針を与えるものとなった。また、キラルルテニウム触媒については、触媒回転数が100万回転を超えるなど当初の想定を大きく上回る優れた触媒活性を達成することに成功した。ここまで想定以上の成果を得ており、最終年度では、さらに研究を押し進め高難度立体制御を実現する触媒反応の開発を押し進める。キラルルテニウム触媒について、二つのルテニウム金属の価数を確定させ、成果の取りまとめを実施する。複核シッフ塩基触媒については、分子内C-Hアミノ化に特化して最終検討を実施する。さらにロジウム色バウとキラルスルホン酸を組み合わせた触媒については、C-H活性化にとどまらず幅広い反応への適用範囲の拡張を行う。5年計画の初年度にあたる平成27年度は以下の取り組みを行った。(1)ソフトな遷移金属を外部配位場に組み込む新たな複核錯体調製用の配位子合成:当初、外部配位場にリン系の元素を導入した配位子について検証を進めたが、当初の予想に反し、配位子/錯体が不安定であり取り扱いに難点があることがわかった。そこで、年度後半は新たなにスルホキシド系のユニットを導入することとし検討を進めた。現在、配位子の合成途中であり、平成28年度に引き続き検討を進める。(2)不斉アルドール反応:予備的試験として、銅/ホスフィン系での不斉アルドール反応の検討を行い、良好な選択性を実現した。今後は、新たに合成を進める複核錯体の適用を検討する。(3)他の班員との共同研究としてキラルスルホン酸を母体とするキラルアニオン超分子と我々のもつ高原子価カチオン性錯体との組み合わせを検証し、中程度の立体選択性が発現できることを見いだした。初年度としては良好な進捗状況であると考えている。平成28年度は引き続き立体選択性の改善を指向した検討を進める。また、別な共同研究としてタンパク反応場への錯体導入を視野に入れた官能基を導入した新規配位子の合成を行った。平成28年度にも継続して配位子の合成、触媒の調製を検討する。(4)新たな形での複核反応場の構築を指向し、パラジウム/ニッケルあるいはパラジウム/コバルトのヘテロ複核カルボキシラート錯体の調製にも取り組み合成およびその構造解析を進めた。平成27年度に合成した新規複核錯体の機能評価を平成28年度以降に実施していく予定である。初年度には当初計画していた配位子の合成を進めおおむね順調に進行した。その中で、唯一、予定外の結果としてリン系のユニットを組み込んだ新規配位子が当初想定よりもはるかに取り扱いが困難で精製等ができないという課題が生じた。この課題に対しては、当初の計画を中途で変更し、スルホキシド系のユニット導入へと切り替えて計画を進めることとした。新たな金属の組み合わせを可能とする新規シッフ塩基配位子として、キラルスルホキシドを組み込んだ配位子の合成法を確立した。まず、キラルスルホキシドユニットを、合成途中でのラセミ化を最小限に抑えた形で合成する条件を精査し、反応条件を確立した。さらにシッフ塩基の合成、さらには各種錯体の調整法の確立を行った。今後は、各複核錯体の触媒性能を精査していく。また、キラル二核ロジウム触媒を駆使することで、スピロ骨格を有するカルボン酸を合成するルートを確立した。