hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放射線応答に関与するヒト正常p53蛋白質リ,ン酸化と結合蛋白質の同定

1.放射線照射正常ヒト細胞におけるp53蛋白質の増加正常ヒト細胞におけるX線によるp53蛋白質の増加動態を調べたところ、照射後1時間で増加しはじめ、約10%の細胞が生存する線量である4Gyまでの線量では2相性の、それ以上の線量では1相性の増加動態を示すことがわかった。Streptlysin-Oを用いて細胞膜に穿孔を形成させ制限酵素であるPvuIIを誘導したところp53蛋白質の増加が見られたことより、放射線によるp53の増加にはDNA切断がトリガーになっていることが推察された。2.ATM蛋白質によるp53蛋白質の部位特異的リン酸化AT患者由来の線維芽細胞においてX線によるp53蛋白質の顕著な増加が見られなかったことから、ATM蛋白質がp53蛋白質の増加に関与することが示唆された。Ser15がリン酸化されたp53蛋白質を特異的に認識する抗体を用いた実験から、AT細胞では放射線照射後のSer15のリン酸化が起こらないことを見いだし、ATM蛋白質が部位特異的にp53蛋白質をリン酸化していることを明らかにした。さらに、放射線照射したDNA-セルロースを用いた実験から、ATM蛋白質がDNAの切断部位に特異的にリクルートされて活性化されることも明らかにした。3.部位特異的リン酸化とMDM2蛋白質結合によるp53蛋白質の機能制御プロテアソーム阻害剤であるALLNを用いた実験から、平常時のp53蛋白質は絶えずユビキチン化されて分解されていることが明らかに'なった。放射線照射後p53蛋白質のSer15がリン酸化されるが、従来いわれているようなMDM2蛋白質との相互作用が弱まりユビキチン化が低下する結果は得られなかった。したがって、Ser15のリン酸化はユビキチン化されたp53蛋白質がプロテアソームで分解されるプロセスを制御していることが示唆された。1.正常ヒト細胞におけるATM蛋白質活性化機構の解析抗ATM蛋白質モノクローナル抗体を用いた実験により、ATM蛋白質は恒常的に核に存在する核蛋白質であり、放射線照射後もそのレベルは不変であることを明らかにした。2本鎖DNA-セルロースを用いたプルダウンアッセイにより、ATM蛋白質が2本鎖DNAに親和性を持つこと、X線照射DNAに対してその親和性が増加することを見いだした。以上のことから、放射線により誘発されたDNA損傷部位にATM蛋白質がリクルートされ、p53蛋白質をリン酸化すると考えられた(投稿中)。2.正常ヒト細胞における放射線照射によるp53蛋白質蓄積動態の解析X線照射後のp53蛋白質の蓄積を検討したところ、線量に応じて動態が異なることを見いだした。4Gy以下では照射後2時間と8時間に2つのピークが見られる2相性の蓄積であるのに対し、6Gy以上の線量では最初のピークのみを確認した。p53蛋白質下流のMDM2蛋白質の解析から、線量依存的なp53蛋白質の蓄積動態がMDM2蛋白質の発現に依存することを発見した(投稿中)。また、照射後のp53蛋白質の蓄積に、ウォルトマンニン感受性のリン酸化経路が関与していることを阻害剤を用いた実験から明らかにした。以上の結果から、X線照射後のリン酸化によりp53蛋白質は蓄積するが、その後のレベルは線量に依存したMDM2蛋白質の発現動態によって制御されていることを示した。3. S-Tag付きp53蛋白質発現ベクターの作成野生型p53遺伝子を含むDNA断片をphp53B

プラスミドより回収し、S-Tag蛋白質遺伝子を持つ大腸菌発現ベクターpET29プラスミドに組み込んだ。p53遺伝子はS-Tag遺伝子の下流に互いのコドンが合致するように挿入した。その後、S-Tag/p53遺伝子領域を含むDNA断片を再度切り出し、哺乳類細胞用の遺伝子発現誘導ベクターであるpINDに導入している。1.放射線照射正常ヒト細胞におけるp53蛋白質の増加正常ヒト細胞におけるX線によるp53蛋白質の増加動態を調べたところ、照射後1時間で増加しはじめ、約10%の細胞が生存する線量である4Gyまでの線量では2相性の、それ以上の線量では1相性の増加動態を示すことがわかった。Streptlysin-Oを用いて細胞膜に穿孔を形成させ制限酵素であるPvuIIを誘導したところp53蛋白質の増加が見られたことより、放射線によるp53の増加にはDNA切断がトリガーになっていることが推察された。2.ATM蛋白質によるp53蛋白質の部位特異的リン酸化AT患者由来の線維芽細胞においてX線によるp53蛋白質の顕著な増加が見られなかったことから、ATM蛋白質がp53蛋白質の増加に関与することが示唆された。Ser15がリン酸化されたp53蛋白質を特異的に認識する抗体を用いた実験から、AT細胞では放射線照射後のSer15のリン酸化が起こらないことを見いだし、ATM蛋白質が部位特異的にp53蛋白質をリン酸化していることを明らかにした。さらに、放射線照射したDNA-セルロースを用いた実験から、ATM蛋白質がDNAの切断部位に特異的にリクルートされて活性化されることも明らかにした。3.部位特異的リン酸化とMDM2蛋白質結合によるp53蛋白質の機能制御プロテアソーム阻害剤であるALLNを用いた実験から、平常時のp53蛋白質は絶えずユビキチン化されて分解されていることが明らかになった。放射線照射後p53蛋白質のSer15がリン酸化されるが、従来いわれているようなMDM2蛋白質との相互作用が弱まりユビキチン化が低下する結果は得られなかった。したがって、Ser15のリン酸化はユビキチン化されたp53蛋白質がプロテアソームで分解されるプロセスを制御していることが示唆された。
タイおよびベトナムにおける現地採用人材のワークモチベーションに関する研究

日本の産業界にとってアセアン地域は生産拠点および消費市場としてその重要性が高まっている.本研究では,アセアンにおける経済活動の中心的役割を担っているタイおよびベトナムを対象とし,現地採用人材のワークモチベーションや組織コミットメントの特徴について調査する.また,当該地域における人材育成の問題点を探り,プロジェクトを成功に導くことができる人材調達および育成に関する提案を行う.日本の産業界にとってアセアン地域は生産拠点および消費市場としてその重要性が高まっている.本研究では,アセアンにおける経済活動の中心的役割を担っているタイおよびベトナムを対象とし,現地採用人材のワークモチベーションや組織コミットメントの特徴について調査する.また,当該地域における人材育成の問題点を探り,プロジェクトを成功に導くことができる人材調達および育成に関する提案を行う.
心筋細分化・再生と肥大の情報伝達機構解明とトランスレーショナルリサーチ

心不全のより根本的治療を確立するためには、心筋細胞情報伝達の最終到達点である核内の共通経路を標的とした治療法を確立する必要がある。我々は内因性ヒストンアセチル化酵素(HAT)活性を有するp300とGATA帳写因子群の窃力(p3O0/GATA経路)が心不全発症における遺伝子発現調節に極めて重要であることを示した(Mol Cell Biol 2003; 23: 3593-606、Circulation 2006: 113: 679-90)。本研究においては、p300によるGATA4のアセチル化部位を同定し(J Biol Chem. 2008;283:9828-35)し、またp300の特異的アセチル化阻害作用を持つクルクミンが心不全の進行を抑制することを高血圧性心疾患ならびに心筋梗塞後の2つの慢性心不全ラットモデルにおいて証明した(J Clin Invest 2008;118:868-878)。一方、心筋細胞の脱落が激しい末期心不全の根本的な治療には心筋再生療法が必須である。我々は、多分化能と無限増殖能を持つ胚性幹(ES)細胞において、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるトリコスタチンA(TSA)による刺激が、ヒストンや転写因子GATA4をアセチル化し、心筋分化効率を著名に上昇させることを見出した(J Biol Chcm 2005; 280: 19682-8)。本研究においては、マウス胚性幹(ES)細胞においてCyclin dependent kinase (CDK) 9が転写調節因子GATA4と結合し、その分化に関与していること(2007年11月,American Heart Associationにて発表)、ES細胞の分化過程で発現が上昇するmiRNA-1がCDK9の翻訳抑制を通じて心筋分化を負に制御しているという新たな知見を得た(Circ J in press)。ES細胞と同様の多分化能と無限増殖能を持つ人工多能性幹(iPS)細胞において心筋分化システムを確立し、iPS細胞の株間には大きな分化効率の差異が存在すること、心筋分化効率が極めて低いiPS細胞株でもTSAにより、著明に心筋分化が亢進することを見川した(2008年Rcgenerative Medicine & Stom Collで発表)心不全のより根本的治療を確立するためには、心筋細胞情報伝達の最終到達点である核内の共通経路を標的とした治療法を確立する必要がある。ES細胞と同様の多分化能と無限増殖能を持つ人工多能性幹(iPS)細胞において心筋分化システムを確立し、iPS細胞の株間には大きな分化効率の差異が存在すること、心筋分化効率が極めて低いiPS細胞株でもTSAにより、著明に心筋分化が亢進することを見川した(2008年Rcgenerative Medicine & Stom Collで発表)心不全は増加しつつある虚血性心疾患、高血圧精神疾患の最終像であり、この問題を解決することは社会的、臨床的に極めて重要である。これまでの心不全薬物治療は心不全において活性化される細胞外の神経・体液性因子を標的としたものであった。心不全のより根本的治療を確立するためには、心筋細胞情報伝達の最終到達点である体内の共通経路を標的とした治療法を確立する必要がある。我々は内因性ヒストンアセチル化酵素(HAT)活性を有するp300とGATA転写因子群の協力(p300/GATA経路)が心不全発症における遺伝子発現調節に極めて重要であることを示した。これにより心筋細胞核のアセチル化、脱アセチル化のコントロールが心不全の進行に中心的役割を果たすことが国際的に認識されつつあり、p300HAT活性が心不全治療の重要なターゲットであると考えられる。

最近、健康食品やカレーに用いる香辛料として使用されている天然物ウコンの主成分であるクルクミンがp300の特異的アセチル化阻害作用を持つということが明らかになったが、我々はこのクルクミンが心不全の進行を抑制することを高血圧性心疾患ならびに心筋梗塞後の2つの慢性心不全ラットモデルにおいて証明した(J Clin Invest 2008 ; 118 : 868-878)。末期心不全に対する治療法としての再生療法確立に関しては、マウス胚性幹(ES)細胞においてCyclin dependent kinase (CDK) 9が転写調節因子GATA4と結合し、その分化に関与していること、ES細胞の分化過程で発現が上昇するmiRNA-1がCDK9の翻訳抑制を通して心筋分化を負に制御しているという新たな知見を得た(2007年11月, American Heart Associationにて発表)。心不全のより根本的治療確立のためには心筋細胞情報伝達の最終到達点である核内の共通経路を標的とした治療法を確立する必要がある。我々は内因性ヒストンアセチル化酵素(HAT)活性を有するp300とGATA転写因子群の協力(p300/GATA経路)が心不全発症における遺伝子発現調節に極めて重要であることを示した(Mol Ceel Biol 2003;23:3593-606、Circulation 2006;113:679-90)。これにより心筋細胞核のアセチル化、脱アセチル化のコントロールが心不全の進行に中心的役割を果たすことが国際的に認識されつつあり、p300HAT活性が心不全治療の重要なターゲットであると考えられる。最近、健康食品やカレーに用いる香辛料として使用されている天然物ウコンの主成分であるクルクミンがp300の特異的アセチル化阻害作用を持つということが明らかになったが、我々はこのクルクミンが心不全の進行を抑制することを高血圧性心疾患ならびに心筋梗塞後の2つの慢性心不全ラットモデルにおいて証明した(J Clin Invest 2008;118:868-78)。本年度は、p300によるGATA4のアセチル化部位を同定し(J Biol Chem.2008:283:9828-35)、また梗塞後心不全においてクルクミンと心不全の標準治療薬であるACE阻害薬(エナラプリル)が相加的に心機能を改善することを見出した。これらの事実は心筋細胞核内情報伝達を標的とした薬物療法が臨床現場において有用であることを示唆する。一方、心筋細胞の脱落が激しい末期心不全の根本的な治療には心筋再生療法が必須である。体性幹細胞の細胞の増殖能・心筋分化能には限界があり、臨床現場で充分な量の心筋細胞を得るのは極めて困難である。我々は、多分化能と無限増殖能を持つ胚性幹(ES)細胞において、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるトリコスタチンA(TSA)による刺激が、ヒストンや転写因子GATA4をアセチル化し、心筋分化効率を著明に上昇させることを見出した(J Biol Chem 2005;280:19682-8)。最近、ES細胞と同様の多分化能と無限増殖能を持つ人工多能性幹(iPS)細胞が体細胞への遺伝子導入により作出された。
四級アンモニウムイオンを反応媒体とした高効率バイオマス変換技術の開発

本研究は、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)中でのリグニンからの高選択的バニリン生産に関するものである。前年度までに、スギ木粉からのバニリン生産における最適条件として、スギ木粉14mg、1.25 mol/L TBAH(2.0mL)、酸素雰囲気下、NaOH存在下(200mg)の条件を提案しており、バニリン収率として、23 wt%(スギ木粉中のリグニン量ベース)を実現した。本年度は、リグニンモデル化合物を用いた、TBAH中におけるバニリン生成機構の解明を行った。beta-エーテル型非フェノール性モデルおよび非フェノール性モデルのTBAH中での分解を行い、TBAH中ではNaOH中と比較して、生成物のカニッツァ路反応による不均化が抑制されることで、バニリン生成が促進されるメカニズムを提案した。本機構は非フェノール性モデル化合物で有効であったため、TBAHはリグニンの中間ユニットに主に作用することで、バニリン生成を促進していると考えられる。なお、フェノール性末端についてはTBAHの存在によりバニリン生成が逆に抑制されることを、モデル実験から見出しており、実際のリグニンの分解では、数で勝る中間ユニットの反応特性が顕著に現れることで、TBAH中でバニリンが高収率で生成していると示唆されている。今後は本知見をもとに不均化反応を効率的に抑えるアンモニウムイオンやその他の試薬を模索することで、より効率的なバニリン生産が可能になると期待される。本研究は課題2年目であるが、申請当初における2年目の目標はTBAH中におけるバニリン生成機構の解明であった。「研究実績の概要」で述べたように、本年度の研究で反応機構の提案に成功しており、期待した通りの結果が得られたといえる。これまでに得られた反応機構に関する知見を用い、アンモニウムイオンの窒素上の最適な置換基について検討する。具体的には、現在ブチル基である置換基を、メチル、エチル、ヘキシルなどへと変更し、バニリン生成能力を調べるともに、生成能力に差があった場合はその機構を解明し反応条件にフィードバックすることで、最適なバニリン生産プロセスを提案する。本研究は、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(NBu4OH)中でのリグニンからの高選択的バニリン生産に関するものである。本年度は、NBu4OH中におけるスギ木粉中のリグニン分解挙動を詳細に検討し、バニリンを最大収率で与える反応条件の模索を行った。スギ木粉をリグニン試料とし、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(NBu4OH)水溶液中で分解したところ、反応温度120°C、反応時間72時間でバニリンの最大収率14%(クラソンリグニンベース)が得られることがわかった。また同様の反応条件で、ソーダリグニン、磨砕リグニン、リグニンンスルホン酸などの他のリグニン試料からも、NaOHなどの単純なアルカリと比較して、高選択的にバニリンが得られることが判明した。以上の結果は、学術論文として、ACS Sus. Chem. Eng.誌に掲載された。反応条件に関する更なる検討結果より、バニリン生成には酸素によるリグニン側鎖の酸化が必要であることが判明した。本知見を基に、上記のNBu4OH中でのスギ木粉からのバニリン生産を酸素雰囲気下で行ったところ、72時間必要であった反応時間が4時間まで短縮された。さらに、反応系にNaOHを添加することで、短い反応時間を維持した状態での収率の向上に成功し、反応時間4時間において、バニリン収率23%を達成した。以上の本年度の検討より、スギリグニンからのNBu4OHを用いたバニリン生産において、反応温度120°C、酸素雰囲気下、NaOH添加剤の添加を最適条件として提案した。申請当初での1年目の目標は、反応条件の最適化であった。「研究実績の概要」で述べたように、NBu4OHを用いたスギ木粉からのバニリン生産における最適条件の提案に成功しており。期待した通りの結果が得られたと言える。

本研究は課題2年目であるが、申請当初における2年目の目標はTBAH中におけるバニリン生成機構の解明であった。「研究実績の概要」で述べたように、本年度の研究で反応機構の提案に成功しており、期待した通りの結果が得られたといえる。本反応では、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド水溶液が同濃度のNaOH溶液より、バニリン生成において高い選択性を示す。本事実は、バニリン生成反応を何らかのメカニズムでテトラブチルアンモニウムイオンが促進していることを示唆する。そこで、次年度は反応の更なる効率化を行うための基礎的知見を得ることを目的として、リグニンモデル化合物を用いたバニリン生成機構の解明と、そこでのテトラブチルアンモニウムイオンの役割を解明する。これまでに得られた反応機構に関する知見を用い、アンモニウムイオンの窒素上の最適な置換基について検討する。具体的には、現在ブチル基である置換基を、メチル、エチル、ヘキシルなどへと変更し、バニリン生成能力を調べるともに、生成能力に差があった場合はその機構を解明し反応条件にフィードバックすることで、最適なバニリン生産プロセスを提案する。
河口干潟のヘドロ化機構の解明とヘドロ化抑制手法への応用

本研究では,ヘドロ化機構の解明に向けて有機泥に吸着する陽イオンの種類や濃度,有機物の付着量を変化させた場合の有機泥の液性限界値(=流動性)の変化を明らかにした.研究結果より,吸着イオン量が液性限界値に与える影響が少ないこと,間隙水のイオン強度が高いほど液性限界値が低くなることを明らかにした.また,過酸化水素を添加し,有機物の付着量を低下させた結果,有機物量1.5%の低下に対し,液性限界値が42%低下したことから,有機物量が液性限界値に与える影響が大きいことを明らかにした.都市河川では有機泥が過剰に堆積し,底質が還元化することによってヘドロ化が進行し問題となっている.本研究の目的はヘドロの流動性を変化させ,底質の還元状態を改善する新たなヘドロ化抑制手法を開発することである.具体的には,土粒子に吸着する陽イオンの種類や濃度,有機物の付着量を変化させた場合の有機泥の流動性や還元状態の改善効果を明らかにする.1年目は土粒子や有機泥に吸着する陽イオンの効果に着目し室内実験を実施した.これまで有機泥を対象として泥に吸着する陽イオンを測定した例はほとんど無かったため,土壌の陽イオン交換容量試験に基づいて泥に吸着する陽イオンを測定する手法を確立した.測定結果より,有機泥に吸着する陽イオンは主に海水中の主要な陽イオンであるCa,Na,K,Mgであり,場所ごとに付着量の違いがあることが明らかとなった.続いて陽イオンの吸着による有機泥の流動性の変化を検討するため,有機泥に吸着するイオンを強制的に9割以上Caに置換させ,液性限界試験を実施した.実験結果より,吸着するイオンがCaに変化することで液性限界値が20%以上増加することが明らかとなった.本研究結果はこれまで物理的な要因のみが考えられていた泥の巻き上がりのパラメータである限界せん断応力が電気化学的な要因によっても変化することを示す重要な結果である.今後この考え方を用いることによりこれまで解明できなかった現象についても再現することが可能になると予想される.1年目で予定していた項目は,1.実験に使用する有機泥の採取と流動性,還元状態の測定,2.陽イオン交換した粘土鉱物,有機泥の流動性と還元状態の測定の2つであった.有機泥の採取と性状の測定は問題無く完了したが,泥に吸着する陽イオンを測定する手法は確立されていなかったため,試行錯誤を繰り返しながら実験方法を確立した.強制的に陽イオン交換させた粘土鉱物や有機泥の流動性を液性限界試験によって検討したが,液性限界試験の前処理に風乾試料が必要であり,高含水比の試料を風乾状態にするために1週間以上時間を必要とすることから,液性限界試験は予定よりも実施回数が少なくなっている.しかしながら,吸着するイオンが変化することによる有機泥の流動性の変化は確認されており,研究はおおむね順調に進んでいるといえる.都市河川では有機泥が過剰に堆積し,底質が還元化することによってヘドロ化が進行している.土粒子表面は負に帯電しており,有機物や間隙水中の陽イオンが吸着することで電気的平衡が保たれるとともに,有機泥の性質が大きく変化する.有機泥の凝集・反発をDLVO理論に基づいて考えると,間隙水のイオン強度は電気二重層厚,吸着イオンは表面電位を決定する重要なパラメータである.イオン強度が高くなると電気二重層が薄くなり,有機泥が凝集しやすくなり,吸着イオン量が低下すると表面電位が低下し,有機泥が凝集しやすくなることが予想される.本研究では,ヘドロ化機構の解明に向けて有機泥に吸着する陽イオンの種類や濃度,有機物の付着量を変化させた場合の有機泥の液性限界値(=流動性)の変化を明らかにした.研究結果より,有機泥に吸着するカルシウムイオンの量が18cmol(+)/kgの差がある場合においても液性限界値はほぼ同程度であったことから,吸着イオン量が液性限界値に与える影響は少ないことを明らかにした.また,間隙水のイオン強度を変化させた実験から,イオン強度が高いほど液性限界値が低くなるという強い相関関係が存在することを明らかにした.また,有機物の付着量を低下させるために,有機泥の乾燥重量1gに対して濃度30%の過酸化水素水を1mL添加した.過酸化水素の添加により,有機物量が1.5%低下し,液性限界値が42%低下したことから,有機物量が液性限界値に与える影響が大きいことを明らかにした.本研究では,ヘドロ化機構の解明に向けて有機泥に吸着する陽イオンの種類や濃度,有機物の付着量を変化させた場合の有機泥の液性限界値(=流動性)の変化を明らかにした.研究結果より,吸着イオン量が液性限界値に与える影響が少ないこと,間隙水のイオン強度が高いほど液性限界値が低くなることを明らかにした.また,過酸化水素を添加し,有機物の付着量を低下させた結果,有機物量1.5%の低下に対し,液性限界値が42%低下したことから,有機物量が液性限界値に与える影響が大きいことを明らかにした.2年目に実施予定の項目は,3.有機物の付着量に伴う陽イオン交換量と有機泥の流動性と還元状態の変化,4.CaOなどを溶出する造粒物を用いた陽イオン交換による有機泥の流動性と還元状態の改善効果の解明の2つである.有機物量の異なる試料は過酸化水素水の添加量を10,25,50 mL/g-dryと変化させて作成する予定である.

1年目に提案した有機泥に吸着する陽イオン量の測定手法を用いて有機物量が変化した場合の有機泥に吸着する陽イオン量の変化を明らかにするとともに,液性限界試験の結果についても比較を行う.今後本研究結果を現地に適用させるにあたり,CaOを溶出し,Caを供給できる石炭灰造粒物やスラグを混合させることで実環境においても同様の効果が得られるかを確認する.さらに,造粒物の混合だけでなく,造粒物から供給される高濃度の陽イオン溶液を混合させる方法なども検討し,効果的な改善手法を提案する.海岸工学
流体解析ソフトによる船体造波現象の可視化

1、研究の目的任意物体廻りの流体の流速、流向、圧力等の物理量を数値解析(CFD)し、舵やプロペラの揚力発生現象、プロペラ後流中の舵揚力発生現象等に関する流れの可視化教材を作成し、学生の船舶に係る流体現象の理解促進を試みている。しかし、船体の造波現象については再現できずにいた。本研究は、船体を長さの短い簡便な形に置き換え、CFDにより造波現象の再現を試み、造波現象を分かりやすく表現する教材を作成し、学生の造波現象の理解を促進させることを目指すものである。2、研究方法流体解析ソフトウエア(CFD)を活用して数値的に解析し、次記する項目・手順により教材作成を行う。(1)流体解析ソフトウエア(Phoenics)の造波現象(自由表面を含む)に関する流体解析テンプレートの開発船体を簡便な形状(球体)とし3Dプリンタで樹脂成型し、水槽実験との比較検証及び改善を行う。(2)造波現象を再現できる船体簡易モデルの解析流体解析ソフトウエア(Phoenics)により、船首と船尾を代表する二つの球体モデルの造波現象及び抵抗推定(自由表面モデル)を行う。(3)造波現象を再現した教材の開発球体間距離に対する造波抵抗、摩擦抵抗の関係、水位変化の可視化を試みる。3、研究成果CFD解析結果を水槽実験と比較し、同様の造波現象(横波と発散波)が確認できたことから、信頼できる結果が得られたと考える。球体間の距離による造波抵抗の増減や船尾モデル後方の波形の変化が見られ、目に見えない球体(船体)周りの複雑な流体現象を画像で解りやすく確認できる可視化教材を開発し得たと考える。また、教材として提供することで学生の造波現象の理解と流体力学現象への興味に繋がることが期待できる。今後、開発した船体造波現象可視化教材を活用した授業を展開し、学生の理解度調査を目的としたアンケートを計画している。
iPS細胞を用いたMDSCへの分化誘導および免疫細胞療法の開発に関する研究

マウスiPS細胞から造血幹細胞へ分化誘導した後、GM-CSFを添加し、肝星細胞存在下MDSC(iPS-MDSC)への分化を試みた。その結果、iPS-MDSCでは、骨髄由来のMDSC(BM-MDSC)とほぼ同様で、iPS、骨髄由来DCと比較して、Ia、CD11c、CD40分子の発現は顕著に減弱した。また、抗原提示能としてT細胞に対する増殖効果がなく、アロ刺激によるCD4、CD8陽性T細胞増殖の抑制機能が有した。また、B6マウスからBDF1マウスへのリンパ球移植による急性GvHDモデルも確立でき、免疫細胞療法の実施へと繋げていきたい。本研究の目的はiPS細胞からミエロイド由来抑制細胞(Myeloid-derived suppressor cells; MDSC)への分化誘導ならびに細胞免疫療法の確立である。本年度の研究内容は、1.昨年度のiPS-MDSCのアロ刺激によるT細胞増殖の抑制機能がiPS-MDSCが有する結果を踏まえて、今年度はiPS-MDSCの抗原提示能および抑制機能について、未熟iPS-DCを追加して、さらに詳細に比較検討した。その結果、BM-MDSC、未熟iPS-DCより、アロ刺激によるCD4、CD8T細胞増殖の抑制機能が顕著であり、iPS-MDSCの用量に比例していた。2.急性GvHDモデルの確立においては、B6マウス脾臓から分離したT細胞を調製し、B6D2F1マウス尾静脈に注射した。細胞移植後7日後(Day7)と14日後(Day14)に各臓器をサンプリングし、解析に用いた。ドナー由来細胞であるH2Kb陽性細胞がDay7からDay14にかけて増加し、ドナー由来T細胞、特にCD8T細胞が増殖していることが分かった。また、レシピエントマウスの各臓器に対して免疫染色を行った結果、Day7とDay14の両方においてCD4及びCD8とBrdU(細胞活性マーカー)が共発現している箇所が多く観察された。この結果からレシピエント臓器内での活性化CD4,CD8T細胞の存在が確認できた。さらに、Day14では、CTL細胞に関連するサイトカインであるPerforin、GranzymeB遺伝子の発現が上昇することが分かった。以上の結果から、B6マウス脾細胞移植によるレシピエントB6D2F1マウスへの急性GvHD誘導が確認された。今後、iPSから誘導出来た、しかもすでにin vitroで、その機能解析出来たiPS-MDSCを用いて、急性GvHD、心臓移植モデル等用いて引き続き行う予定である。本年度の研究内容は、1.iPS細胞からより簡易・大量にミエロイド由来細胞作製する方法の確立を行った:今まで確立したES、iPS細胞から樹状細胞を作成する分化誘導技術を基盤として、細胞免疫治療に用いる各種免疫細胞を簡易に大量に作製するための分化誘導方法を検討した。DCへの分化誘導と同様、Step-1で7日間培養し、iPS細胞のコロニーが十分に分化したことを確かめたのち、Step-1の1枚の培養皿をトリプシン処理し、iPS細胞、OP9細胞とも単細胞にし、ゼラチンコートしたStep-1と同サイズの培養皿3枚に等量に播種し、Step-2の培養過程に入り、十分量の分化誘導された浮遊細胞を得ることができることを見出した。2. iPS細胞からMDSCへの分化誘導およびその機能解析を行った:iPS-MDSCの誘導は共同研究者Luらが確立された肝星細胞(hepatic stellate cells、HSC)を用いた骨髄由来MDSC(BM-MDSC)への分化誘導技術を基盤として検討した。その結果、iPS-MDSCでは、BM-MDSCとほぼ同様で、iPS-DC、BM-DCと比較して、Ia、CD11c、CD40分子の発現は顕著に減弱した。ギムザ染色による細胞形態の観察においては、iPS-MDSCとBM-MDSCの差が見られなかった。また、抗原提示能としてT細胞に対する増殖効果がなく、アロ刺激によるCD4、CD8T細胞増殖の抑制機能がiPS-MDSCの用量に比例していた。これらの結果からiPS細胞からMDSCに分化誘導することができたといえる。今後、その機能解析を急性GvHD、心臓移植モデル等用いて引き続き行う予定である。初年度において、主に細胞免疫治療に用いるMDSC簡易・大量に作製するための方法およびMDSCの分化誘導方法の確立等に重点を置き、これらの方法を確立したことで、今後のIn vivoでの動物モデルを用いて制御性DCの機能の検証には大いに役に立つ。

初年度で確立したiPS細胞からMDSCの簡易・大量に作製するための方法およびMDSCの分化誘導方法を生かして、これら細胞の免疫抑制機序の解明、動物移植モデルの検証による細胞療法の構築等を通じて、次世代免疫抑制細胞の本質を理解し、安全で安定した免疫抑制状態を誘導するとともに、免疫寛容を成立させる手技を開発していく予定です。初年度の研究成果を踏まえて、下記の計画で研究を進めて行く予定である。1.In vitroにおけるMDSCの遺伝子、分子発現および機能解析:iPS細胞から分化誘導され調製されたMDSCの免疫制御機能およびその作用機序を制御性DCと比較して解析を行う。さらに、関係遺伝子、その他の表面分子の発現、サイトカイン分泌等の検討をDNAチップ、RT-PCR、ELISA等を用いて検討を行う。2.移植動物モデルにおける免疫細胞療法の検証:マウスを用いた心臓、膵島、皮膚移植または局所および全身GvHD(graft versus host disease)モデルにおけるMDSC、制御性DCの効果を検討するために、分化誘導されたMDSC或は制御性DCを宿主に養子移植する。臓器移植後の免疫寛容誘導、生着延長効果およびGvH反応の抑制効果、免疫組織学的所見を検討すると共に、移植免疫寛容誘導・維持機構の解明を細胞免疫学的解析にて行う。MDSCがもたらす免疫制御の分子作用機構をマイクロアレイ、定量RT-PCRを用いた網羅的な遺伝子発現解析により比較検討する。また、臨床応用を視野に入れ、微量の既存免疫抑制剤との併用による免疫抑制の相乗効果についても検討を行う。3.ヒトiPS細胞を用いて、MDSCへの分化誘導:マウスiPS-MDSCへの分化誘導方法を確立した上、ヒトiPS細胞をお用いて、MDSCへの分化誘導を試み、MDSC関連性細胞表面分子についてFACSを用いて検討を行う。また、in vitroにて混合リンパ球反応等を行い、MDSCの免疫制御機能およびその作用機序をマウスiPS-MDSCと比較して解析を行う。
災害時道路システムの信頼性向上のための重要区間評価法の開発

阪神・淡路大震災でも再認識されたように,災害や事故等で道路網の一部が機能停止あるいは機能低下した場合でも,ネットワーク全体としては確実で安定した交通サービスをできる限り保証する,いわゆる信頼性の高い道路ネットワークの構築と運用を行うことが重要となっている.道路ネットワークの信頼性が低下する可能性がある場合,ネットワーク信頼性を維持あるいは向上するためのキーとなるリンク,あるいは代替経路を構成する中でも重要なリンクが存在する.このリンクを知ることができれば,効率的なネットワーク強化(耐震性強化)とその強化戦略に合理的な根拠を与えることができる.以上の目的のため,本研究では道路網の信頼性を評価した上で,ネットワーク構成リンクの重要度を評価できる方法の開発と実証分析を目的としている.このため本研究では,道路網信頼性解析法を,1)大規模道路網でも適用可能で,2)しかも交通フローの変化を内生的に取り扱えて迂回交通量の影響も考慮できる,評価モデル構造としたうえで,リンクの重要度を定量化できる方法を開発した.得られた成果のうちいくつかは論文として発表している.まず,災害時道路システムの信頼性向上のための重要区間評価法の開発を扱った研究である.阪神地域を対象とした既存道路網と将来道路網に対し,本研究で開発した信頼性解析法と重要区間評価法を適用し,ネットワークの信頼性評価と重要度評価を行った.さらに,これらの研究を発展させたもので,実際の交通量配分に基づいてネットワーク信頼度と確率重要度を求めた研究と,交通工学的観点と地震工学的観点を結合し,地震ハザード,構造物フラジリティ,道路ネットワークを結合してネットワークの総合的信頼度評価および重要度評価をしようとした研究である.後者は現在もなお研究が継続中である.以上の成果は,2カ年の成果報告書として報告している.阪神・淡路大震災でも再認識されたように,災害や事故等で道路網の一部が機能停止あるいは機能低下した場合でも,ネットワーク全体としては確実で安定した交通サービスをできる限り保証する,いわゆる信頼性の高い道路ネットワークの構築と運用を行うことが重要となっている.道路ネットワークの信頼性が低下する可能性がある場合,ネットワーク信頼性を維持あるいは向上するためのキーとなるリンク,あるいは代替経路を構成する中でも重要なリンクが存在する.このリンクを知ることができれば,効率的なネットワーク強化(耐震性強化)とその強化戦略に合理的な根拠を与えることができる.以上の目的のため,本研究では道路網の信頼性を評価した上で,ネットワーク構成リンクの重要度を評価できる方法の開発と実証分析を目的としている.このため本研究では,道路網信頼性解析法を,1)大規模道路網でも適用可能で,2)しかも交通フローの変化を内生的に取り扱えて迂回交通量の影響も考慮できる,評価モデル構造としたうえで,リンクの重要度を定量化できる方法を開発した.得られた成果のうちいくつかは論文として発表している.まず,災害時道路システムの信頼性向上のための重要区間評価法の開発を扱った研究である.阪神地域を対象とした既存道路網と将来道路網に対し,本研究で開発した信頼性解析法と重要区間評価法を適用し,ネットワークの信頼性評価と重要度評価を行った.さらに,これらの研究を発展させたもので,実際の交通量配分に基づいてネットワーク信頼度と確率重要度を求めた研究と,交通工学的観点と地震工学的観点を結合し,地震ハザード,構造物フラジリティ,道路ネットワークを結合してネットワークの総合的信頼度評価および重要度評価をしようとした研究である.後者は現在もなお研究が継続中である.以上の成果は,2カ年の成果報告書として報告している.阪神・淡路大震災でも再認識されたように,災害や事故等で道路網の一部が機能停止あるいは機能低下した場合でも,ネットワーク全体としては確実で安定した交通サービスをできる限り保証する,いわゆる信頼性の高い道路ネットワークの構築と運用を行うことが重要となっている.道路ネットワークの信頼性が低下する可能性がある場合,ネットワーク信頼性を維持あるいは向上するためのキーとなるリンク,あるいは代替経路を構成する中でも重要なリンクが存在する.このリンクを知ることができれば,効率的なネットワーク強化(耐震性強化)とその強化戦略に合理的な根拠を与えることができる.以上の目的のため,本研究では道路網の信頼性を評価した上で,ネットワーク構成リンクの重要度を評価できる方法の開発と実証分析を目的としている.平成10年度の成果は既開発の信頼度解析/重要度解析手法の大規模道路網への展開であった.現在の手法は,MS-DOSパソコンでのFORTRANを基に作成されているので640KBの制約があり,経路記憶のためのメモリの制約から64リンク程度のネットワーク規模にしか利用できなかった.今回申請したWindows95対応のFORTARNではこの問題は相当改善できた.もう1つの問題は,システム信頼性計算に固有の問題である計算時間とメモリ量(多項式の中間膨張の問題)とシステム規模との問題である.ネットワークが拡大するとこの計算可能性の問題(NP-hard問題)が発生してくるので,ブール演算法開発の過程で得られたいくつかのNP-hard回避法を効果的に組み合わせ,解精度を犠牲にしないようにする新たな方法を開発した.信頼性解析および重要度評価を,小規模なネットワークと現実の兵庫県道路網(現況及び将来計画)に対して計算済みであり,本手法の有効性を確認した.成果は,裏面のシンポジウムで発表済みである.阪神・淡路大震災でも再認識されたように,災害や事故等で道路網の一部が機能停止あるいは機能低下した場合でも,ネットワーク全体としては確実で安定した交通サービスをできる限り保証する,いわゆる信頼性の高い道路ネットワークの構築と運用を行うことが重要となっている.

道路ネットワークの信頼性が低下する可能性がある場合,ネットワーク信頼性を維持あるいは向上するためのキーとなるリンク,あるいは代替経路を構成する中でも重要なリンクが存在する.このリンクを知ることができれば,効率的なネットワーク強化(耐震性強化)とその強化戦略に合理的な根拠を与えることができる.以上の目的のため,本研究では道路網の信頼性を評価した上で,ネットワーク構成リンクの重要度を評価できる方法の開発と実証分析を目的としている.このため本研究では,道路網信頼性解析法を,1)大規模道路網でも適用可能で,2)しかも交通フローの変化を内生的に取り扱えて迂回交通量の影響も考慮できる,評価モデル構造としたうえで,リンクの重要度を定量化できる方法を開発した.得られた成果のうちいくつかは論文として発表している.まず,災害時道路システムの信頼性向上のための重要区間評価法の開発を扱った研究である.阪神地域を対象とした既存道路網と将来道路網に対し,本研究で開発した信頼性解析法と重要区間評価法を適用し,ネットワークの信頼性評価と重要度評価を行った.さらに,これらの研究を発展させたもので,実際の交通量配分に基づいてネットワーク信頼度と確率重要度を求めた研究と,交通工学的観点と地震工学的観点を結合し,地震ハザード,構造物フラジリティ,道路ネットワークを結合してネットワークの総合的信頼度評価および重要度評価をしようとした研究である.後者は現在もなお研究が継続中である.以上の成果は,2カ年の成果報告書として報告している.
糖鎖の化学合成と免疫系・神経系における機能研究

新合成法を開発して他に例のない複雑構造の糖鎖合成を達成するとともに、合成化合物群を用いて生物活性構造の同定と活性発現機構を解明した。なかでも自然免疫受容体に認識される細菌複合糖質の合成と機能研究を行い、受容体に認識される構造を明らかにした。さらに自然免疫受容体リガンドを用いた免疫制御にも道を拓いた。また生体イメージングを糖鎖機能研究に取り入れることで、糖鎖の動態と認識に関わる新現象を見出した。細菌細胞壁ペプチドグリカン(PGN)受容体Nod1, Nod2やPGN認識タンパク質群との相互作用の解析のために8糖以上のPGNフラグメントの効率的な合成を目指し、新規ルートを検討した。一方ペプチドで架橋された糖鎖構造の合成に成功し、Nod2活性化能が極めて低いことを見出した。一方、我々は以前にNod1のリガンドはジアミノピメリン酸(DAP)含有ペプチドであることを明らかにしていたが、百日咳毒素TCT(tracheal cytotoxin)を含む二糖含有DAP型PGN部分構造の合成に成功し、糖鎖部がNod1活性化能を促進すること、ペプチド部の伸長が活性を大きく低下させることを見出した。。ピロリ菌や歯周病菌ポルフィロモナス・ジンジバリスのような慢性炎症の起因菌の産生するリポ多糖は弱い免疫増強活性を示す。本研究ではピロリ菌、ジンジバリス菌などのリピドAの合成に成功し、微妙な構造の違いによって受容体TLR4の活性化ならびに細胞内シグナル伝達を制御できることを見出した。すでに高度好熱菌Thermus thermophilus HB8の酸性糖脂質の全合成に成功していたが、受容体探索のために十分量の合成と様々な類縁体の合成を行った。固相法による糖鎖合成法の確立N-結合型糖タンパク質糖鎖を主な対象として、固相法による効率的合成法を検討した。まず原料合成のための大スケールでのα-シアリル化ならびにβ-マンノシル化についてマイクロフロー合成による効率的なプロセスを確立した後、オキシブチレン架橋ポリスチレンとフルオラス溶媒法による固相への試薬濃縮効果を利用した合成法を確立した。高速電子環状反応を利用した新規プローブを用い、糖タンパク質や糖クラスターのPETイメージングについて検討した。昨年から引き続き、細菌細胞壁ペプチドグリカソ(PGN)受容体Nod1, Nod2やPGN認識タンパク質群との相互作用の解析のために8糖以上のPGNフラグメントの効率的な合成を目指し、新規ルートを検討した。その過程でTroc基の新規脱保護法を見出した。Nod1, Nod2の蛍光標識体の合成について検討し、ジアミノピメリン酸(DAP)を省むNod1リガンドについては生物活性を有する標織体の合成に成功した。本研究では昨年度に続き、ピロリ菌、ジンジバリス菌のリピドAならびリポ多糖の合成研究を行った。その結果リピドAに酸性糖Kdoの結合したリポ多糖部分構造の合成に成功し、これらの寄生菌由来のリピドAならびにKdoリピドAが特異なIL-18誘導活性を有することを明らかにした。マイクロフロー合成によるα-シアリル化、β-マンノシル化、グリコシルアスパラギン合成などの糖鎖フラグメント原料プロセスをさらに拡大した。またオキシブチレン架橋ポリスチレンとフルオラス溶媒法による固相への試薬濃縮効果を利用した合成法を確立し、世界で初めてシアル酸残基を含むN-結合型糖タンパク質糖鎖の合成に成功した。昨年度に引き続き高速電子環状反応を利用した新規プローブを用い、糖タンパク質や糖クラスターのPETイメージングについて検討した。細菌細胞壁ペプチドグリカン(PGN)受容体Nod1,Nod2やPGN認識タンパク質群との相互作用の解析のために8糖以上のPGNフラグメントの効率的な合成を目指し、新規ルートを検討した。その結果8糖ジペプチド構造ならびに8糖ヘプタペプチドの合成に成功した。大腸菌から放出されるNod1リガンドの単離構造研究を行い、特異なアンヒドロ糖とジアミノピメリン酸(DAP)を含む2糖トリペプチドから成る天然Nod1リガンドの構造を世界で初めて同定した。

その結果トリアシルピロリ菌リピドAと酸性糖Kdoの結合したリポ多糖部分構造に加え、それらのテトラアシル体やジンジバリス菌リピドAの合成に成功し、これらが急性炎症に関わるサイトカインは誘導しないが慢性炎症に関わるサイトカインを誘導することを明らかにした。グリコシルアスパラギン構造を有するN-結合型糖タンパク質糖鎖の合成研究を行い、マイクロフロー合成によるα-シアリル化、β-マンノシル化、グリコシルアスパラギン合成などの糖鎖フラグメント原料プロセスの条件について検討し、大量合成に耐えうる条件を見出した。高速電子環状反応を利用した新規プローブの開発を進めるとともに、新しいプローブを用いた糖タンパク質や糖クラスターならびに生細胞のPETイメージングならびに蛍光イメージングについて検討した。その結果、リンパ球の動態を可視化し、ある種の糖鎖をリンパ球に人工的に導入することで、リンパ球の動態を制御できることを見出した。
若者就労支援における「障害」の位置価に関する研究

本研究は,本来「障害」を支援対象としない若者就労支援施設における,障害のグレーゾーンにある当事者の支援が成立する諸条件について明らかにし,その支援過程において「障害」言説がどのように理解され,流通しているかについて検討をおこなうものである。また,この作業を通じ,成人発達障害者支援政策の制度設計の課題を抽出し,政策提言を行うこと,並びに若者支援現場における障害者支援に関する実践知を言語化し,実践にフィードバックしていくことも目指している。2年目となる平成30年度は,代表者の異動にともなう新規のフィールド(若者支援)の開拓・調査開始,成人発達障害当事者への聞き取りを通じて,当事者活動を通して得られる役割についての検討などを行った。こうしたフィールドにおける観察,聞き取り調査によって得られたデータから,当事者のアイデンティティと社会的困難の関係について理論化する作業を行ってきた。上記の作業の成果の中間報告として,日本の若者支援における医療のあり方を国際的な議論に位置づけることを目的とし,7月にカナダ・トロントで行われたXIX ISA World Congress of Sociologyにおいて,Medicalization and Youth Supportと題した報告を行った。本報告では日本の若者支援の現状,とりわけこの10年ほどの間に医療的概念との接近が急速に進んだことなどについて整理し,日本語における「発達障害」という用語の特異性,若者の就労においてその「障害」が重要な意味を持つに至った過程などについて報告した。研究代表者の異動に伴い,それまでフィールドワークを行っていた研究協力者へのアクセスが困難となったことが計画の遅れに影響している。代替となるフィールドの開拓や,旅費を計上してのデータ収集は一定程度行うことができたが,当初の計画ほど十分なデータを得られたとは言えない。よって「やや遅れている」の評価とした。次年度は研究プロジェクトの最終年度であるが,データ収集において不足があるため,一定の時間をデータ収集にまつわる作業に費やす予定である。特に成人発達障害者の当事者活動に焦点を当て,障害とは異なる課題を主要な課題としている若者支援における「障害」のあり方の比較対象となるデータの獲得を目指す。得られたデータをもとに本研究全体の成果報告となる学術論文の執筆・出版,口頭による研究報告を行っていく。平成29年度は,3年に渡る本研究の準備段階と位置づけている。第1に先行研究,具体的には若者支援,および障害者福祉に関する研究動向の検討を行った。主に社会福祉学と福祉社会学の文脈から整理を行い,加えて精神保健学や一般向け書籍・雑誌、行政によるサーベイなどの資料収集も行った。第2の課題として,首都圏の若者自立支援団体,障害者を主なターゲットとした就労支援施設に調査依頼を行った。前者の若者支援団体には,スタッフへの予備調査的なインタビューやフィールドワークを通じ,一定のデータを獲得するに至った。しかし,後述するように,研究代表者の異動によりこの2施設への継続的な調査は困難となるため,今後は新たな調査対象を開拓する必要はある。上記のような作業の成果として,本年度は若者支援機関において「障害」という概念がどのように理解され,運用されているかについての論文「若者支援における『障害』の位置価」(教育社会学研究)を執筆・刊行することができた。上記の通り、初年度からアウトプットを産出できるなど、当初先行研究の検討、予備調査までを予定していたプロジェクト初年度としては,十分な成果を産出できたように思われる。一方で平成29年度末で研究代表者が首都圏から中国地方の大学に異動することが決まり、2年目以降実際に調査を行うはずであったフィールドの選定は振り出しに戻ってしまった。こうした事情もふまえ,「(3)やや遅れている」と自己評価を行うこととする。

研究代表者の異動に伴い,それまでフィールドワークを行っていた研究協力者へのアクセスが困難となったことが計画の遅れに影響している。代替となるフィールドの開拓や,旅費を計上してのデータ収集は一定程度行うことができたが,当初の計画ほど十分なデータを得られたとは言えない。よって「やや遅れている」の評価とした。平成30年度は関東地区での調査を継続すると同時に,中国地方におけるフィールドの開拓,調査実施を目指す。また,本プロジェクトの中間報告として国際社会学会での報告を予定している。次年度は研究プロジェクトの最終年度であるが,データ収集において不足があるため,一定の時間をデータ収集にまつわる作業に費やす予定である。特に成人発達障害者の当事者活動に焦点を当て,障害とは異なる課題を主要な課題としている若者支援における「障害」のあり方の比較対象となるデータの獲得を目指す。得られたデータをもとに本研究全体の成果報告となる学術論文の執筆・出版,口頭による研究報告を行っていく。代表者の異動に伴い,当初予定していた調査対象団体での調査が困難となったため,若干の次年度使用額が生じた。そのため引き続き翌年度も一定額を調査にまつわる金額(旅費・データ入力)に使用する予定である。
第一周期遷移金属の高度利用のための触媒設計と高難度分子変換反応の開発

地球上に豊富に存在する第一周期遷移金属の触媒利用は、環境調和型有機合成の観点から近年注目されている。しかし、第一周期遷移金属は反応中に凝集や不均化によって失活しやすい。本研究では、固体や分子の特性を活かした高活性第一周期遷移金属触媒の設計合成と高難度化学反応の開発に取り組んでいる。実施者はこれまでに、高分子鎖のトポロジー制御に基づき、金属配位点を空間的に孤立化させて高度配位不飽和種を与えるホスフィン架橋法が第一周期遷移金属を含む触媒の高活性化に有効なことを報告している。本年度は、ポリスチレン架橋ビスホスフィンPS-DPPBzが、アルキルリチウムと塩化アリールとのニッケル触媒村橋カップリングの有効な配位子として働くことを見出した。空気中安定な[NiCl2(PS-DPPBz)]を触媒前駆体に用いることができ、従来触媒よりも高い活性を示した。反応後に触媒の回収・再利用も可能である。また、ホスフィン架橋法の概念を立体的に嵩高いトリス(2-メチルフェニル)ホスフィンや、電子供与能の高いトリシクロヘキシルホスフィンに拡張した新規高分子型触媒の開発も行った。第一周期遷移金属ではないものの、いずれもパラジウム触媒による塩化アリールのクロスカップリングを促進し、顕著なポリマー効果が観測された。対応する均一系配位子からは反応はほとんど進行しない。さらに、本年度は剛直なキレート能と高い電子供与能を特徴とする1,2-ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)ベンゼン(DCYPBz)配位子が、フッ化アリールのニッケル触媒アミノ化カップリングに有効なことを見出した。従来触媒では利用の制限されていた第一級アミンに対する適用性が高く、対応する第二級アミンを選択的に与えた。ホスフィン架橋法を含む適切な配位子設計によって、従来触媒よりも高活性なニッケル触媒の開発に成功した。こうした知見は第一周期遷移金属触媒の有効な設計指針となり、新たな反応への適用が期待される。また、当初予定にはなかった鉄の高度利用に特化した関連触媒の研究を追加で実施したため、経費の一部を次年度に繰り越した。これまでに引き続き、ホスフィン架橋法を基盤とした第一周期遷移金属触媒の開発を行う。特に、鉄やマンガン、クロム触媒への適用と、これに有効な配位子の開発を目指す。
光―分子強結合場におけるプラズモン増強非線形光学応答・光化学反応の定量評価法開発

前年度に引き続き電磁場増強理論で表面増強ラマン散乱(SERS)と表面増強ハイパーラマン散乱(SEHRS)の発現機構をより詳細に検証した。この電磁場増強理論では、金属形状がプラズモン共鳴を規定し、プラズモン共鳴の光子状態密度向上効果によってSERSとSEHRSの増強因子が決まる。この理論の因果関係を実験で検証するにはSERSとSEHRSを引き起こしている構造、その構造による共鳴、その共鳴による増強との間の因果関係を実証する必要がある。SERSについては銀ナノ粒子2量体を走査型電子顕微鏡(SEM)測定し、その構造を境界条件としてFDTD計算手法を用いて光子状態密度向上効果を計算した。そして、その計算結果に基づいてSERSとSEHRSスペクトルを電磁場増強理論で再現した。再現の結果、電磁場増強理論を用いSERSが定量的に再現できることとSEHRSスペクトルのプラズモン共鳴による変調が説明できることを明らかにした。これらの結果を応用してSERSの生体分子(糖尿病指標分子、酵母菌表面分子等)の検出の応用研究を行った。表面増強ラマン散乱(SERS)と表面増強ハイパーラマン散乱(SEHRS)の発現機構として大高らによって提案された電磁場増強理論が有力である。この電磁場増強理論では、金属構造がプラズモン共鳴を規定し、プラズモン共鳴がSERSとSEHRSの増強度を規定する。従って、この理論はSERSとSEHRSを引き起こしている構造、共鳴、増強の因果関係を特定したうえで検証する必要がある。従って、銀ナノ粒子2量体を走査型電子顕微鏡(SEM)測定し、その構造を境界条件として2段階電磁場増強モデルを用いてSERSとSEHRSスペクトルをFDTD計算で再現することに取り組んだ。研究の結果、電磁場増強理論を用いSERSが定量的に再現できることとSEHRSスペクトルのプラズモン共鳴による変調が説明できることを明らかにした。単一銀ナノ粒子の作成制御は、硝酸銀・クエン酸希釈溶液に可視光レーザーを集光し光還元合成することで行った。作成された銀ナノ粒子のプラズモン共鳴の分析から、可視光レーザーによって生成された銀ナノ粒子は直ちにプラズモン共鳴による強い光散乱力でガラス基板へ固定化されることが示された。