hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視床後腹側核におけるCblnを介したGluD1のシナプス回路制御機構の解明

視床後腹側核においてGluD1mRNAは視床皮質ニューロンに発現していた。タンパクレベルでは、GluD1はVGluT2陽性終末と視床皮質ニューロンとの間に形成される非対称性シナプスのシナプス後膜に限局した局在を示した。GluD1遺伝子欠損マウスの三叉神経核由来の神経終末において単位長さ当たりの終末ボタン数の増加が認められた。以上の結果は小脳のGluD1とGluD2に対して、視床後腹側核におけるGluD1はシナプス形成に対して抑制的に働く可能性を示唆する。GluD1はデルタ型グルタミン酸受容体に属する。GluD1は高次脳機能領域に豊富に存在し、小脳ではシナプス回路の形成制御に関与する。GluD1遺伝子欠損マウスは、情動異常や聴覚異常、痛覚閾値の低下など様々な表現系を示す。そのような表現系は高次脳機能領域におけるGluD1の機能を示唆していると考えられるが、小脳外における分子局在や神経回路基盤構築への関与は不明である。さらにGluD1はタンパク質であるCbln1を介してシナプス形成の維持に関わることがin vitroの研究により報告されているが、in vivoにおける局在や機能は不明な点が多い。本研究は、知覚伝導路の中継核の一つである視床後腹側核(VP核)に着目し、GluD1/Cbln1の関与する神経回路基盤およびその機能解明を目的とした。平成28年度の研究計画は、1VP核においてGluD1/Cbln1のシナプス局在および関与する神経回路を明らかにする、2シナプス形成機構に対するGluD1/Cbln1の関与を明らかにする、である。1に関しては、神経解剖学的手法を用いて検討したところ、GluD1/Cbln1は三叉神経核由来の上行性興奮性神経終末とVP核リレーニューロン間の非対称性シナプスに選択的に局在することを明らかにした。また2に関しては、GluD1遺伝子欠損マウスおよびCbln1遺伝子欠損マウスを用いてVP核リレーニューロンの形態解析を行ったところ、それぞれの遺伝子欠損マウスにおいてスパインの伸長および非対称性シナプス数の増加が認められた。以上の結果からVP核のGluD1/Cbln1はこれまで報告されていた機能とは異なりシナプス形成に対して抑制的に働いていることが示唆される。交付申請書に記載した平成28年度の研究実施計画は全て順調に遂行できた。視床後腹側(VP)核は体性感覚路の中継核であり、頭頸部、体幹・四肢の温痛覚や触圧核を伝達する。グルタミン酸受容体GluD1は小脳において入力選択的なシナプス発現とシナプス形成促進作用を有する分子として知られ、VP核において豊富に発現する。しかしながらVP核におけるGluD1の局在や機能は不明であった。まず初めに蛍光抗体法および包埋後免疫電顕法を用いてVP核におけるGluD1の局在を検討した。その結果、GluD1はVGluT2陽性終末と視床皮質ニューロンとの間に形成される非対称性シナプスのシナプス後膜に限局した局在を示した。逆行性神経トレーサーを用いてGluD1に入力するVGluT2陽性神経終末の由来を検討した結果、三叉神経主知覚核・脊髄路核・中脳路核において逆行性に標識された神経細胞が認められ、その標識細胞はVGluT2 mRNAおよびGluD1のリガンドであるCbln1 mRNAを発現することが明らかとなった。次にGluD1遺伝子欠損(GluD1KO)マウスを用いて、視床皮質ニューロンの形態解析および三叉神経脊髄路核由来の上行性神経軸索と終末の形態解析を行った結果、GluD1KOマウスにおいて視床皮質ニューロンのスパイン様突起の伸長と非対称性シナプス数の増加が認められた。また、三叉神経核脊髄路核由来の神経線維における単位長さ当たりの終末ボタンの増加が認められた。さらにCbln1遺伝子欠損マウスにおいても同様の表現型が認められた。以上の結果は小脳のGluD1とGluD2に対して、VP核におけるGluD1はシナプス形成に対して抑制的に働く可能性を示唆する。GluD1KOおよびCbln1KOマウスにおけるスパイン様突起の伸長と非対称性シナプス数の増加が終末ボタンの増加の表現型とどのような関係を有するのか、今後の検討課題である。平成29年度は知覚刺激に対するVP核GluD1/Cbln1の生理学的意義を明らかにする。GluD1部位特異的遺伝子欠損マウスおよびCbln1部位特異的遺伝子欠損マウスを用いて知覚刺激に対する表現系をhot platetestを用いて検討する。また、GluD1遺伝子欠損マウスのVP核にGluD1を発現することで、痛覚閾値の低下の回復が認められるかどうかを検証する。神経解剖学
血管内皮由来収縮因子(エンドセリン)が脳血管攣縮の発生に果たす役割に関する検討

<平成元年度>(1)ETー1は,イヌ,家兎,サルの脳底動脈輪状標本において10^<ー12>3×10^<ー8>Mの範囲で容量依存性の収縮を惹起することを確認した。最大収縮は,40mMKC1による収縮よりも強いものであった。(2)SAH後の脳動脈では、低濃度のETー1に対する感受性が亢進することが確認された。(3)61.2×10^<ー12>mol/kgのETー1を髄液中に注入すると,約24時間持続する脳血管攣縮が発生することが確認されたが,ETー1注入後1015分をピ-クに血圧の上昇,徐脈,一過性または持続性の呼吸抑制が観察された。このことから,持続性の呼吸抑制をきたさないで脳血管攣縮を発生させるETー1の濃度範囲はかなり狭いと考えられた。<平成2年度>(4)ネコの髄腔内にETー1(10^<ー11>mol,10^<ー9>mol,vehicle)を注入し中大脳動脈領域の局所脳血流量(rCBF)を測定すると,ETー1注入後測定しえた180分後までrCBFが持続的に低下することが判明した。同時に行った脳血管撮影で内頚動脈や中大脳動脈には軽度の攣縮しか発生していないことが確認されたので,この顕著なrCBFに低下は,脳表の微小血管の収縮によるものと推察された。(5)SAH患者の血漿中のETー1濃度を測定したところ,脳血管攣縮の発生した患者では,脳血管攣縮の発生しなかった患者よりも軽度ETー1が上昇していることが確認された。<平成3年度>(6)ETー1に特異的な受容体拮抗剤(BQー485)溶液をosmoticpumpに入れて皮下に埋め込み,脳血管攣縮の発生が抑制されるか否かについて検討したところ,Day7に行った脳血管撮影で脳血管攣縮がSAHコントロ-ル犬に比較して約15%軽減された。これらの結果を総合すると,ETー1は脳血管攣縮の主因とは言えないものの,脳血管攣縮発生の一部には関与しているものと考えられた。1.エンドセリンの血管収縮能に関する検討エンドセリンの血管収縮能を、動脈摘出標本における等尺性張力変化を測定することにより検討し以下の結果を得た。(1)イヌの脳底動脈摘出標本では、エンドセリンは10^<-12>Mという低濃度から収縮を惹起し、EC_<50>値は2.1±0.5×10^<-9>M、最大収縮は40mMKClの収縮を100%とした場合130±30%と、非常に強いものであった。(2)イヌの脳底動脈と大腿動脈でエンドセリンの収縮能を比較すると、エンドセリンは脳底動脈でより強い収縮を惹起することが判明した。(3)サル、イヌ、ウサギの脳底動脈でエンドセリンの収縮能を比較すると、サル>イヌ>ウサギの順であった。2.エンドセリンの髄腔内投与により慢性の脳血管攣縮が発生するか否かに関する検討

0.6および1.2×10^<-12>mol/kgのエンドセリンの髄腔内注入(体重10kgのイヌの髄液量を約20mlと仮定すると髄液中濃度は約36×10^<-10>M)にて、投与後15分をピ-クとする血圧の上昇、除脈を認め、この時点において脳底動脈の攣縮が確認された。脳底動脈の攣縮は、1時間後にやや寛解傾向を示したが24時間後には再び攣縮の増悪が認められた。このように、微量のエンドセリンを髄腔内に注入することによって長時間持続する脳血管攣縮が発生することが判明した。平成2年度は、エンドセリンの髄腔内注入による脳血流量の変化について検討した。全身麻酔下のネコの髄腔内にエンドセリン(10^<-11>mol,10^<-9>mol,vehicle)を注入し,中大脳動脈領域のrCBFを測定した。同時に脳血管撮影を行った。エンドセリンの注入により,脳底動脈には強い脳血管攣縮の発生が認められたが脳血管撮影上は中大脳動脈領域にも内頚動脈にも軽度の攣縮しか認められなかった。しかし,中大脳動脈領域でのrCBFは測定しえた180分後まで持続的に低下していた。このrCBFの低下は内頚動脈や中大脳動脈の収縮のみでは説明できないものであり,エンドセリンが脳表の微小血管を収縮させrCBFを低下させた可能性がある。また,脳血管に対するエンドセリンの直接作用だけでなく,中枢神経系への作用を介したものである可能性もあるものと考えられた。本年度は,雑種成犬にくも膜下出血(SAH)を作製し,脳血管撮影にて脳血管攣縮の発生を確認するとともに,経時的に血漿中のエンドセリンー1(ETー1)を測定しその推移を検討した。また,ETー1に特異的な受容体拮抗剤(BQー485)にて脳血管攣縮の発生が抑制されるか否かについても検討した。BQー485は,400mg/mlの溶液をosmotic pumpに入れてこのosmotic pumpを皮下に埋め込んだ。結果:(1)血漿中のETー1濃度は,SAH作製前には10ー25pg/mlであったがSAH後Day5に15ー60pg/mlと上昇していた。SAH作製後Day7に行った脳血管撮影では,約40%の攣縮が確認された。(2)摘出血管標本にて,BQー485がETー1による収縮を濃度依存性に抑制することを確認した。次に,BQー485で処置したSAH犬で,BQー485の血漿中濃度を測定すると,Day0からDay7まで0.4ー0.8μMの濃度が維持されており,有効濃度に達していることが確認された。Day7に行った脳血管撮影では,脳血管攣縮がSAHコントロ-ル犬に比較して約15%軽減されていた。これらの結果から,ETー1は脳血管攣縮の主因とは言えないものの,脳血管攣縮発生の一部には関与していることが示唆された。
Development of a humanoid robot motion teaching system based on the interpretation of tactile instructions

ロボットは,日常生活の根幹として活躍することが期待されている.中でも人間型ロボットは,人間に類似した形態を持ち,人間の使う道具やインフラをそのまま使うことができるほか,人間にとってロボットの状態や特徴,限界が推測しやすいという利点がある.そのため,ロボットに関する知識のない人も,ロボットに新たな動作を教えることが容易になると考えれる.人が人に動作を教える場合に注目すると,スポーツコーチやダンスの先生は直接触れて教えることで,生徒に直感的に多くの情報を伝える.本研究は,このようは教え方を人間型ロボットにも可能にするため,接触による教示に対して意図通りのロボットの反応を生成する手法を提案した.ロボットは,日常生活の根幹として活躍することが期待されている.中でも人間型ロボットは,人間に類似した形態を持ち,人間の使う道具やインフラをそのまま使うことができるほか,人間にとってロボットの状態や特徴,限界が推測しやすいという利点がある.そのため,ロボットに関する知識のない人も,ロボットに新たな動作を教えることが容易になると考えれる.人が人に動作を教える場合に注目すると,スポーツコーチやダンスの先生は直接触れて教えることで,生徒に直感的に多くの情報を伝える.本研究は,このようは教え方を人間型ロボットにも可能にするため,接触による教示に対して意図通りのロボットの反応を生成する手法を提案した.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。
深さ方向ナノ構造・電子状態変化解析に基づく表面処理機能性チタン開発の新戦略

1.チタン系メタルボンドポーセレンにおいて陶材焼成前に、あらかじめ金をスパッタコーティングすると陶材の密着性が向上することが最近見出されたので、そのメカニズムについて検討した。金蒸着によってチタン側欠乏層が消失することが分かった。金蒸着なしではチタンは焼付界面の反応層によって陶材側に拡散していくため欠乏層が生じたと考えられる。一方、金はチタンと強い親和力を持つため、酸素のチタン中への拡散、チタンの陶材中への拡散を妨げる効果を持つと考えられた。2.チタンを用いたメタルボンドポーセレンにおける焼付界面の電子エネルギー損失分光(EELS)法による局所状態分析で得られた結果は、焼付界面組織を非常によく説明できることが分かった。3.チタン表面処理法の一つとしてイオンプレーティング法を行った。チタンイオン化のソースとして電子ビーム溶解装置を用い、RFプラズマを介してプレーティングを行った。結晶粒径が10nmを切るような非常に微細な組織が形成された。断面TEM観察の結果、チタン薄膜は成長方向に(002)面が配向する傾向が認められた。4.チタンイオンプレーティング法を直径1mmのレジン細棒に応用し、動物実験用インプラントを試作した。本手法によって、インプラント骨埋入実験後に組織と一緒に薄膜チタンインプラントをミクロトームで切断できることが可能となった。ラット大腿骨埋入後14日後の組織を組織学的、免疫組織学的に観察した。Fibronectinと新生骨との時間空間相関が認められた。血清由来のfibronectinが骨誘導に関わっている可能性が考えられた。チタンを用いたメタルボンドポーセレンにおいて十分な焼付強度が得られないという問題がある。我々の透過型電子顕微鏡(TEM)観察より、焼付界面のチタン側にチタン欠乏層が発生することが問題となっていると示唆されている。陶材焼成前に、あらかじめ金をスパッタコーティングすると陶材の密着性が向上することが最近見出されたので、そのメカニズムについて検討した。金蒸着後デギャッシング処理を行うと、金蒸着層は厚さ1ミクロン弱の金チタン金属間化合物から成るレイヤーとなった。それよりチタン側にはTi_3Au相のレイヤーが生じ、さらにチタン側にはTi_3A1相のレイヤーが生じていた。純チタンに金をスパッタコートした試料でアルミが現れた理由として、埋没材中アルミナの還元が考えられる。また金蒸着層より表面側には酸化物層が生じていた。純チタンをデギャッシングした時の表面酸化物層は柱状晶に結晶成長したルチルだったが、金をスパッタコートした試料では、酸化物結晶のサイズは細かく、チタン酸化物や金チタン化合物が混在し、複雑な組織となっていた。陶材焼成後、金蒸着層よりチタン側にはTi_3Au相およびTi_3A1相のレイヤーがそのまま残っていた。陶材と金蒸着層間の酸化物層にはTi_2OやTiO等の低カチオン価数酸化物の生成が認められた。低カチオン価数チタン酸化物の生成は、金蒸着なしの通常の焼付条件の場合も見られた現象である。金蒸着による最も大きな界面構造変化は、チタン側欠乏層の消失だった。金蒸着なしの場合、チタンは焼付界面の反応相を通り抜け陶材中に拡散していくため欠乏層が生じたと考えられる。一方、金はチタンと強い親和力を持つため、酸素のチタン中への拡散、チタンの陶材中への拡散を妨げる効果を持つと考えられる。1.チタンを用いたメタルボンドポーセレンにおける焼付界面の電子エネルギー損失分光(EELS)法による局所状態分析の結果、焼付界面のチタン側チタン欠乏中間層と陶材側チタン酸化物層間で異なるスペクトリルが得られていた。この原因を検討するために配位子場理論を理解する必要があった。配位子場理論の観点からスペクトルを改めて検討した。

チタン側チタン欠乏中間層は非常に脆化している様な組織を示しているが、高分解能TEM観察では、hep構造のチタンとして観察される。一方、陶材側チタン酸化物層中にはコランダム構造のTi_2O_3相やルチン構造のTiO_2相がTEM観察で確認されていた。陶材側チタン酸化物層においてチタンは電子を失い正イオン的な状態となる。その結果原子核の正電荷に対して電子数が不足し電子の遮蔽効果が弱まるため、電子エネルギーが深いほうへ引き込まれる。そのためEELSピークは高エネルギー側にshiftすると考えられる。またhep構造ではチタンは正八面体に近い構造であるが、コランダム構造あるいはルチル構造になると正八面体の構造が壊れ、歪んだ八面体構造となる。その結果結晶場分裂が生じてEELSピークの半値幅が広がると考えられる。以上のようにEELS分析の結果は焼付界面組織を非常によく説明できることが分かった。2.チタン表面処理法の一つとしてイオンプレーティング法を試みた。チタンイオン化とソースとして電子ビーム溶解装置を用い、RFプラズマを介してプレーティングを試みた。最適条件を得ることに時間を要してしまったが、次年度にイオンプレーティングを行った表面のTEM観察、EELS分析によるキャラクタリゼーションを行う予定である。本年度はイオンプレーティング法を用いてチタン薄膜を作製し、そのキャラクタリゼーションを行った。1.2x10^<-2>PaのAr雰囲気下、100Wのパワーを与えプラズマを生成した。この中で5kV,60mAのフィラメントから電子ビームを発生させ、約6gのチタンを溶解させた。さらに坩塙から基板側へ-500Vのバイアス電圧を与え、イオンプレーティングを行った。10分間のプレーティングで約40nmのチタン薄膜がガラス基板上に生成したことを断面TEM観察で確認した。結晶粒径が10nmを切る非常に微細な組織が形成された。チタン薄膜は成長方向に(002)面が配向する傾向が認められた。続いて本手法を応用して直径1mmのレジン細棒にチタンをコーティングし、動物実験用インプラントを試作した。本インプラントの特徴は骨埋入実験後、組織と一緒に薄膜チタンをミクロトームで切ることが可能となる点である。ラット大腿骨に埋入し、1-4日後の組織を組織学的、免疫組織学的に観察した。Fibronectinと新生骨との時間空間相関が認められた。血清由来のfibronectinが骨誘導に関わっている可能性を示しており、この結果は本年9月に札幌で開催される第16回国際顕微鏡学会で発表予定である。本手法から超薄切片作製への展開を検討しており、透過電子顕微鏡観察を行うことで、非常に優れた生体親和性を持つチタンと生体との反応をナノレベルで解明できるように、新たな研究展開を目指している。
慢性シャーガス病の合併症早期予測因子の探索　－ボリビアコホート研究

平成28年度に始まった本研究は、3年目に入り、2年時に大学の新入学者の血清検査を行い、ほぼ予想通りの陽性者を得たため、本年度のうちに、候補者の選定と倫理審査の承認を得る予定であった。しかし、倫理審査及び臨床審査の施設及び保険などの準備が予想よりも遅れたため、3月に入って初めて最初の候補者のリクルートが開始された。現地及び日本での倫理審査委員会での審査で問題になったのは治療計画との連携の必要性であるが、治療については別のプロジェクトとして今後検討することで了承を得ることができた。確定した研究計画に基づき以下のような結果を得た。平成29年度入学の学生のうち陽性者約300名の中から200名と100名の陰性対象の候補者をリストアップしたが、準備が遅れたため、年度末ぎりぎりに臨床検査から始めることとなった。さらに採血や臨床検査のプロトコールに従って、必要な機材と施設、人材、について現地と協議し、冷凍庫、X線検査施設の見積もりと購入計画について決定した。最大の懸案であった現地の倫理審査委員が大学の協力で短期間のうちに設立され、本研究課題の審査が終了し承認を得ることができた。(熱研2018年3月18日(No. 171207187)and UAGRM, November 23,2018 (No.C.E.I.F.001/2018)また、大学側の負担で研究施設の整備と人材の確保が順調に進み、次年度の慢性シャーガス病の合併症早期予測因子の探求の研究が支障なく進むことが確認された。倫理審査承認後速やかにインフォームドコンセントの取得を行い、慢性シャーガスに特有な合併症の早期の発現を発見するための研究を開始できたので、合併症の頻度を決定するために必要な患者数に達するまでさらに研究を進める予定である。また、早期合併症のバイオメーカーを探索するための血液サンプルを保存し、最終年に向けて解析を行う準備が出来つつある。初年度は5年計画の一年目として、全体の計画を実地に即して具体的にまとめる作業を行った。現地の共同研究者と協議を重ね、以下のような計画をまとめ、具体的な役割分担を行った。また倫理審査委員会への申請準備をほぼ完了し、日本ボリビア両施設間の覚書の内容確認を終了した。まず全体の研究目的として以下の2項目を確認した。1.慢性シャーガス病の実態を把握するため、原虫感染率5%の高度流行地出身の若年成人を対象に大学ベースコホートを設定し、心電図および胸腹部X線検査、注腸造影、腸管機能検査により、早期に観察される心臓および消化管の特徴的な病態を観察し、若年成人の慢性患者における早期合併症の有無を明らかにする。2.心臓型、消化管型シャーガス病群、無症候シャーガス病群、および非感染対照群の血症および血液由来のタンパク、DNA/RNAを解析し、合併症を早期に診断できるバイオマーカーあるいは遺伝子多型の探索を行い患者の早期発見と合併症の予防治療につながる予測因子を発見する。上記の目的のため、次年度の本格的な調査研究のためのプロトコールを以下のように作成した。大学コホート研究サンタクルース市のGabriel Rene Moreno自由大学(UAGRM)に2017年入学のバイエグアンデおよびカミリ分校の大学生2500名について、シャーガス病の血清診断を行い、陽性の学生約125名および陰性対照となる約100名について、同意書取得後、心電図および胸腹部X線検査、注腸造影、腸管機能検査を施行する。特殊検査である腸管機能検査以外については、大学の用意する公的な保険を適用する。データ解析にあたっては長崎大学病院の専門家の協力を得る(江口、前村)。次年度早期に上記の研究計画についての倫理委員会の承認を得、さらに研究所と薬学生化学部との共同研究に関する覚書を締結する。若年者の慢性シャーガス病患者を流行地からランダムに検出する方法を模索する必要があり、種々の方法を想定していたが、地域コミュニティーに直接入る方法よりも、地域の大学と協力してスクリーニングするほうが、大学生というバイアスが入ったとしても、より効率的な方法であることが分かり、プロトコールをほぼ問題なく作成することができた。また、現地の保健衛生問題としても重要であることから、地域の保健省および大学からのバックアップを得ることができ、検査や診療費を一部保険によりカバーされることにより、研究費の不足を補うことができる目安が立った。

最大の懸案であった現地の倫理審査委員が大学の協力で短期間のうちに設立され、本研究課題の審査が終了し承認を得ることができた。(熱研2018年3月18日(No. 171207187)and UAGRM, November 23,2018 (No.C.E.I.F.001/2018)また、大学側の負担で研究施設の整備と人材の確保が順調に進み、次年度の慢性シャーガス病の合併症早期予測因子の探求の研究が支障なく進むことが確認された。平成28年度に始まった本研究は、2年目に入り、一年時にボリビアでの研究計画を策定したのを受けて、現地及び日本での倫理審査委員会への承認申請を行った。実際には、ボリビアのガブリエルレネモレノ自治大学には倫理審査委員会がなかったため、今回の研究計画を受けて学内で委員会設立の準備がなされ、平成29年度中にほぼ規定の制定と委員の選出、運用方法などが確定し、それを受けて本研究計画の申請が終了した。確定した研究計画に基づき以下のような結果を得た。平成29年度入学の学生全員n=4214のシャーガス病血清検査を行い、約5%の陽性者約300名を確定した。このうち、サンタクルース市在住者を中心に研究対象者を選定し、200名の候補者をリストアップした。また陰性者からも陽性者の対象としてふさわしいものをピックアップした。さらに採血や臨床検査のプロトコールに従って、必要な機材と施設、人材、について現地と協議し、冷凍庫や遠心分離機、X線検査施設の見積もりと購入計画について決定した。最大の懸案であった現地の倫理審査委員会が大学の協力で短期間のうちに設立され、本研究課題の審査が可能になった。また、大学側の負担で研究施設の整備と人材の確保が順調に進んだ。当初の研究計画では地域コミュニティーでの健康診断活動を起点とすることになっていたが、幸い大学の全面的な協力得ることができ、大学コホートとして大きく研究計画を変更した。次年度から血清診断が始まり、合併症の初期診断を現地の専門医療機関と協力して行う予定である。倫理審査承認後速やかにインフォームドコンセントの取得を行い、慢性シャーガスに特有な合併症の早期の発現を発見するための研究を開始できたので、合併症の頻度を決定するために必要な患者数に達するまでさらに研究を進める予定である。また、早期合併症のバイオメーカーを探索するための血液サンプルを保存し、最終年に向けて解析を行う準備が出来つつある。倫理審査承認後速やかにインフォームドコンセントの取得を行い、研究を開始する予定である。
ヒト後側頭葉における機能的磁気共鳴画像(fMRI)研究を行うための最適手法の開発

視覚系の機能的磁気共鳴画像(fMRI)実験では一般にグラジエントエコー・エコープラナーイメージング(GE-EPI)が用いられ、後頭側頭葉皮質では大きな信号が得られるものの側頭葉下側面や側頭極では大きな信号欠損に苛まれる。本研究課題の目的は十分な信号検出力と撮像スピードを維持しつつ信号欠損や空間歪み問題を最小化し、ヒトの後頭側頭葉皮質fMRI法を最適化することである。開発したマルチショットスピンエコー・エコープラナーイメージングにより後頭側頭葉皮質を含む歪みのない機能画像を取得できた。皮質視覚処理機能の研究にSE-EPI法を用いたところGE-EPIではほぼ完全な信号欠損により応答が見られなかった耳道近傍で物体カテゴリに特化した領域を検出することができた。さらに、空間歪みがなくなり機能と構造の正確な一致を実現した。顔と物体が後頭側頭葉皮質においていかに表現されているかという理解を完全なものにするために役立つと考えられる。我々は、様々な視覚カテゴリに対する後頭側頭葉の応答の空間分布地図作成のための二つの視覚刺激手法を開発した。第一の手法は、複数カテゴリブロックローカライザーであり、ブロック毎に単一のカテゴリ内の刺激が連続して繰り返し提示される。この手法は、標準解像度のfMRI撮像と組み合わせられ、次の高解像度実験用の適切なターゲット領域を定めるために用いられる。そして、高解像度fMRI実験のために我々は、2つの視覚カテゴリ間を連続的に往復変化し続ける視覚刺激手法を開発した(第二の手法)。低次視覚領野の従来の研究に基づき、我々は、高解像度で皮質ユニットの選択性を捉えるためには、この種の刺激が従来のブロック手法より効果的であろうと期待している。これらの開発は、次年度の主要な実験を行う際の強力な技術的基盤となる。上述の開発は、一般的なグラジエント・エコーfMRI法を用いて行われた。グラジエント・エコーfMRI法は、後方の後頭側頭葉領域では良く作動するが、もっと耳道に近い前方領域では、信号欠損に悩まされる。後頭側頭葉視覚領域のより完全な分布地図を獲得するため、我々は、これらの領域のイメージングに最適と考えられるスピン・エコーfMRI法を導入した。スピン・エコーfMRI法は、グラジエント・エコーfMRI法では見つからなかった領域の視覚応答を見いだす事に成功した。次年度の目標は、これらの領域における応答特性の細かい差異を検出できるようにするための、スピン・エコーfMRI法における信号雑音比率の更なる改善である。視覚領域におけるfMRI実験は、一般的にはグラジエンドエコー・エコープラナーイメージング(GE-EPI)法を用いて行われる。この手法は、後部後頭側頭葉領域においては強い応答を生み出すが、側頭葉下側面から前方の側頭極に至る領域では磁場の不均一性の影響を大きく受け顕著な信号欠損に悩まされている。本課題の目的は、ひとつの選択肢としてスピンーエコー・エコープラナーイメージング(SE-EPI)法が、ヒトの視覚領域の機能地図を作成する研究に用いられた場合、成功をおさめることが可能かどうかを評価することであった。1日だけのSE-EPI実験は、機能情報を検出するには不十分だった。しかし、数日間にわたる実験データを統合することによってSE-EPI法は後部側頭葉領域においてGE-EPI法と似通った機能パターンを生み出した。重要なのは、耳道周辺の側頭葉領域では、GE-EPI法の信号がほとんど欠損し、機能信号を検出することが出来なかったのに反し、SE-EPI法は物体や顔選択応答の機能領域を検出したことである。また、それより前方の側頭極付近では、それぞれの手法が異なる機能領域を検出した。その詳細なパターンは被験者ごとに異なっていたが、おそらくは被験者毎の解剖学的構造の違いにより磁場の不均一性が異なり、信号欠損のパターンが被験者間で同じではないためであろう。SE-EPI法とGE-EPI法という2つの手法は、このように脳機能領域についての相補的情報をもたらした。そして、これらを一緒に用いることは、下側頭領域では顔や物体がどのように表現されているのか、より完全な視覚機能地図をあきらかにする助けとなるに違いない。」
大気汚染物質の急性死亡影響の検討で問題となる、曝露・死亡間の時間的関係の検討

前年度の予備的検討に続き、本年度は浮遊粒子状物質(以下SPM)への急性心筋梗塞(以下AMI)死亡に対する影響について、SPM高濃度直後の一定期間をリスク期間とし、高濃度をレベル別に分類し各レベルでのリスクを比較した。対象期間は1990-1994年の5年間、対象地域、対象者は東京都の前記5年間の急性心筋梗塞死亡(ICD9:410)のうち大気測定局SPM1時間値および気温1時間値の存在する34地域の14,430人とした。SPM1時間値が高濃度である基準値レベルを5段階(100-149,150-199,200-249,250-299,300μg/m^3以上)に設定し、各レベルを越えた直後からの一定期間をその基準値レベルのリスク期間とした。各リスク期間の延べ時間数で発生した死亡数を除した時間あたり死亡数を各リスク期間で算出、100μg/m^3未満の期間との比を算出、比較した。交絡因子は死亡時刻、区内/都下、気温とし、その調整はポワソン回帰モデルにより実施した。SPM1時間値の基準値のレベル別にみたAMI死亡の死亡率比は、100-149μg/m^3の場合1.11(1.06-1.15)で、その後増加傾向を示し300μg/m^3以上の場合に1.16(1.03-1.32)であった。リスク期間を3から72時間と変化させた場合も24時間での傾向とほぼ同様であった。気温の平均値算出の際の期間を変化させたが、死亡率比への影響は微小であった。本研究で設定した高濃度を示す基準値はいずれも発生頻度の低い事象であり、本結果はその中でのAMIへの急性影響と解釈できる。基準値レベルの上昇とAMI死亡リスクの増加傾向は、SPMの急性影響に関する研究の一助になると思われる。総務省から目的外使用申請により入手した1990-1994年厚生労働省人口動態調査死亡票のデータと独立行政法人国立環境研究所に存在する1990-1994年大気汚染常時監視局の大気汚染物質測定データおよび気象庁の気象データを1時間単位で結合(リンク)する作業を行った。死亡者の性、年齢、市町村番号、死亡場所から直近の大気汚染物質(SPM,O_3,NO_2,SO_2)測定データおよび気象測定データ(気温、湿度)、死亡疾患コードからなるデータを作成し、その中から死亡時の居住地が東京、死亡疾患コード(ICD9:410)の急性心筋梗塞を抽出、「SPM1時間値が高濃度であった直後の急性心筋梗塞死亡が増加するか」という仮説に対し、予備的検討を実施した。検討法としてSPM高濃度を定義、高濃度後の影響期間を規定したもとで、高濃度後の期間における急性心筋梗塞の死亡リスクと、それ以外の期間の死亡リスクを算出、比の形(リスク比)で比較することで検討を行った。結果、SPM高濃度300μg/m^3、高リスク期間48時間とした場合の罹患率比は1.28(1.03-1.59)、高リスク期間を24時間にした場合1.20(0.90-1.60)、72時間では1.38(1.15-1.65)などのリスク比が得られた。気温の影響については死亡発生/非発生からさかのぼった一定期間の1時間値の平均を使用した。前記方法で気温の影響を調整した心筋梗塞の死亡リスク比は、気温の平均算出期間によらず一定であった。
癌転移および老化防御におけるストレス蛋白質の役割

【目的】老化の一因として、酸化ストレスによる障害の蓄積が考えられている。寿命の短縮、脳機能低下の特徴を示す老化促進モデルマウス(SAMP10)を用い、ストレス蛋白質の抗老化機能を検討するとともに、抗酸化作用が報告されている緑茶カテキンを用い、脳機能ならびにがんの増殖・転移に対する酸化障害について検討する。【方法】SAMP10について、生後1月齢から12月齢まで緑茶カテキン(ポリフェノン70S)を含む水を自由摂取させた。マウス脳湿重量の測定、ストレス蛋白質の脳内での発現変化、DNAの酸化ストレスの指標である8-oxpodeoxyguanosine (8-oxodG量の測定を行った。学習判定にはマウスが暗い所を好む性質を利用した受動回避テスト、迷路を使った空間作業記憶の測定を行った。酸化修飾蛋白質の検出、がん増殖に対する延命効果、転移がんコロニー数の測定を行った。【結果】SAMP10の脳内ではストレス蛋白質(Hsc70)が増加し、酸化ストレスにより脳内で変性蛋白質が増加している可能性が示唆された。脳機能については、緑茶カテキン摂取により老齢SAMP10において、学習・記憶能の低下が有意に抑制され、脳の萎縮も抑制されることが見いだされた。また、嗅脳および肝臓でDNA酸化障害の有意な低下が見られたが、加齢に伴う酸化障害の増加は、脳に比べ肝臓で顕著であることが示された。【総括ならびに今後の展望】生体内の酸化ストレスを抑制することにより、加齢に伴う脳機能の低下を抑制できることが明らかとなった。ストレス蛋白質の機能ならびに酸化障害のターゲットを更に明らかにするため、脳内蛋白質における変化、移植・転移がんに対する緑茶カテキンの効果について現在実験を進めている。ストレス蛋白質(分子シャペロン)は変性蛋白質の修復あるいは分解を促し、細胞内における蛋白質レベルの品質管理を行う重要な役割を担っていることが明らかとなってきたことから、近年、病態との関連性が注目されてきている。本研究は、癌細胞転移および老化の防御におけるストレス蛋白質の役割を明らかにすることにより、生体の持つ巧妙な仕組みの解明、ならびに医療への応用を目的としており、今年度の研究において下記の結果が得られた。老化の一因として生体内における変性蛋白質の増加が考えられており、申請者らはこれまでに、加齢に伴い脳内でストレス蛋白質のHsc70が増加することを見いだしている。加齢に伴うHsc70の増加の一因として、変性蛋白質の増加が脳内で生じていることが考えられることから、老齢ラットの脳内において、実際に変性しやすい蛋白質が増加しているかどうかを、熱安定性を指標に検討を行った。その結果熱不安定な蛋白質として、チューブリン、アクチン等が見いだされた。この中でチューブリンは、若齢に比べ老齢ラットにおいて、変性しやすい傾向にあることが示された。またHsp70はこれらの変性防御に関与していることが考えられた。このことは、長期間アルコールを摂取させ、老化を促進させたラットにおいても観察された。これらのことから、加齢に伴い脳内では変性しやすい蛋白質が増加する傾向にあるものと考えられる。高齢化社会において、加齢に伴う学習記憶能の低下を防ぐことは、高齢者の生活の質的向上のみならず、社会的にも意義のある重要な課題である。加齢に伴う脳萎縮、学習記憶能の低下等の特徴を示す老化促進モデルマウス(SAMP10)を用い、抗酸化作用が報告されている緑茶カテキンについて、学習記憶能に対する効果を検討した。老化促進モデルマウス(SAMP10)および対照マウス(SAMR1)について、生後1月齢から6月齢あるいは12月齢まで、0.02%の濃度で緑茶カテキン(ポリフェノン70S)を含む水を自由摂取させた。

コントロールは通常の水を摂取させた。緑茶カテキンの抗酸化作用を確かめるため、DNAの酸化ストレスの指標として最もよく用いられている8-oxodeoxyguanosine(8-oxodG)の測定を行った。また学習判定には、マウスが暗い所を好む性質を利用し、明室から暗室に移動すると電気ショックが与えられることを学習させる、受動回避テストを行った。この学習に要する時間および回数を測定した。さらに、翌日および1ヶ月後に同じ受動回避テストを行い、記憶状態について判定を行った。その結果、通常の水を摂取した12月齢のSAMP10マウスの肝臓において、8-oxodGのレベルが有意に増加していた。しかし、緑茶カテキンを含む水を摂取した12月齢のSAMP10はその増加が抑制され、若齢のSAMP10および同じ月齢のSAMR1と同程度の値を示した。このことから、緑茶カテキンの摂取はSAMP10において、酸化ストレスを軽減させる効果があることが確認された。次に学習・記憶能に対する効果を検討した。通常の水を摂取した12月齢のSAMP10マウスは、若齢のSAMP10および同じ月齢のSAMR1に比べ、学習に要する時間の増加、ならびに記憶能の低下が観察された。一方、緑茶カテキンを含む水を摂取した12月齢のSAMP10は、通常の水を摂取したコントロール群に比べ学習記憶能の低下が改善する傾向が見られた。緑茶カテキンは、加齢に伴う学習記憶能の低下に対しても、抑制効果があることが示唆された。本実験で用いたカテキン量はヒトへの応用も十分可能な量であり、その効果が期待される。今後、加齢に伴う脳機能の変化に対する、緑茶カテキンの作用機構についてさらに検討する予定である。【目的】老化の一因として、酸化ストレスによる障害の蓄積が考えられている。加齢に伴う脳萎縮、学習記憶能の低下等の特徴を示す老化促進モデルマウス(SAMP10)を用い、抗酸化作用が報告されている緑茶カテキンについて、学習記憶能に対する効果および脳萎縮および酸化障害に対する作用について検討した。【方法】老化促進モデルマウス(SAMP10)および対照マウス(SAMR1)について、生後1月齢から6月齢および12月齢まで、緑茶カテキン(ポリフェノン70S)を含む水を自由摂取させた。各月齢のマウスについて脳湿重量の測定、肝臓および脳のDNAについて酸化ストレスの指標である8-oxodeoxyguanosine(8-oxodG)量の測定を行った。学習判定には、マウスが暗い所を好む性質を利用し、明室から暗室に移動すると電気ショックが与えられることを学習させる、受動回避テストを行い、この学習に要する時間および回数を測定した。また迷路を使った実験では、マウスの自発的な探索行動を観察し、空間作業記憶について測定を行った。【結果】緑茶カテキンを摂取した12月齢のSAMP10において、通常の水を摂取したマウスに比べ、学習に要する時間増加が有意に抑制され、記憶能の低下も有意に抑制された。
糖尿病性腎症モデルマウスにおける慢性低酸素関連性の新規進行因子の研究

糖尿病性腎症の主要な病理所見である進行性糸球体硬化症の成立機序を探るために、糖尿病自然発症性のdb/dbマウスに、弱齢期より慢性低酸素障害を加えることを試みた。最長4ヶ月の長期間常圧性低酸素飼育室で飼育することにより、ヒトの本症に酷似した進行期の糸球体硬化病変を作成することができた。糸球体内皮細胞障害からメサンギオリーシスが惹起され、さらに結節性糸球体硬化へと進行する機序が示唆された。低酸素性の内皮細胞障害の分子機序の解明に役立つ貴重な実験モデルが確立された。教室保有の真空ポンプ式低圧性(0.5気圧)低酸素飼育装置にて、マウスの飼育を開始した。予備実験として、正常コントロールマウスを3日から1週間の比較的短期間、低酸素下で飼育したところ、近位尿細管上皮細胞とボウマン氏嚢上皮細胞の腫大と腎皮質領域での血管透過性因子VEGFの高発現が見られ、また、尿細管間質領域でのマクロファージの浸潤傾向を認めた。次いで、糖尿病性腎症マウスの研究に着手する直前に、多数のマウスを飼育したところ飼育室の密閉性が高いためマウスによる酸素消費が亢進し、10-11%の低酸素環境を維持できず、さらに酸素濃度が下降し死亡する状況が生じた。また、完全密閉性のために高湿度になり、多数のマウスの長期飼育には不向きであることが判明した。そこで改善策として、在宅酸素療法で用いる酸素濃縮装置を借用し、空気圧縮後の残余の低酸素濃度の空気を回収して定常的にアクリルチェインバーに流量2-3L/minで送風する、新たな低酸素環境維持装置を試作して、常気圧で10-11%の低酸素環境を定常的に作り出すことに成功した。本装置では、低酸素空気を一定流量で供給するため、チェインバー内で空気の循環が起こり、湿度の上昇を最小限に抑えることが出来るようになった。この結果、純粋な低酸素環境でマウスを長期間飼育することが可能になり、低酸素刺激によるマウスのHt上昇効果(56%⇒70%)を確認している。現在、この新しいチェインバーで2型糖尿病自然発症系のdb/dbマウス20匹を約1ケ月間同時に飼育し、低酸素環境による腎障害促進モデルの研究を開始したところである。我々は昨年度の本研究で正常気圧性低酸素発生ケージを作成し、数ヶ月間低酸素(11%02濃度)でマウスの飼育が可能な環境を用意した。今年度は、糖尿病性腎症自然発症性db/db雄マウスを予備実験を含めて合計40匹を用いた。8週齢から正常酸素下で飼育し24週齢で堵殺した群(A群)、8週齢から11%02濃度下で飼育し、24週齢で堵殺した群(B群)および、8週齢から20週齢まで11%02濃度下で飼育し、以後正常酸素下で維持し24週齢で堵殺した群(C群)について腎組織所見を比較検討した。体重は20週齢で正常酸素下に比して低酸素環境下では最大値で約15%少ない傾向があったが、堵殺時には各群とも同様であった。堵殺時のヘマトクリット値は正常酸素下での55-60%に比して低酸素下では約70-80%と高値であった。随時血糖値は正常酸素下では400-500mg/dlであり、低酸素下では100から250mg/dlと有意に低下していた。腎の組織学的検討では、A群では糸球体メサンジウムを中心としたび慢性硬化が中等度に進行した像が見られた。一部では高度の硬化像も見られた。B群では糸球体はび慢性に腫大し、著明な毛細血管の微小血管瘤の形成が目立ち鬱血を伴っていた。メサンジウム硬化が種々の程度にみられ、一部では血管瘤の管腔内への硬化病変の進展が認められた。C群では、糸球体の微小血管瘤は目立たず、糸球体の不規則な腫大と進行したび慢性硬化所見が認められた。また、微小血管瘤から結節性硬化を来たしたと思える糸球体も散見された。尿細管間質にはいずれの群でもヒト本症で認めるような明らかな変性・硬化像は認めなかった。以上から、ヒト糖尿病性腎症で特徴的に認められる進行した糸球体硬化病変が慢性低酸素環境下で再現できたと考えられる。その機序には、低酸素惹起性の血管内皮からメサンジウムの障害により形成されたメサンギオリーシスに、高血糖刺激によるメサンジウム基質の蓄積が合併することにより多様な硬化性病変を招来したものと考えられる。現在、分子病理学的解析を進めているところである。
ワシントン体制はなぜ崩壊したか──国際秩序におけるコミットメント問題

第一次世界大戦(1914-1918年)後の東アジアでは、日米英を中心に(1)海軍軍縮を実施・維持するとともに、(2)中国の不平等状態の緩和に関係国が協調して取り組む協調体制が形成されたといわれる。いわゆるワシントン体制である。しかし1930年代にはワシントン体制は崩壊してしまう。従来、崩壊の原因は日米英の理念や利益の対立とのためだと考えられてきた。対して本研究は、日米英の利益や理念が実は相当に似通っていながら、その事実を確認する有効な手段や仕組みが存在しなかったため、ワシントン体制が崩壊した可能性を検証する。
細胞死シグナルによる細胞運命決定機構の遺伝学的解析

カスパーゼ活性化因子Dapaf-1変異体ではショウジョウバエ小楯板の剛毛増加が観察されることからこの領域でカスパーゼの活性化が起こっていて、剛毛の発生に関与することが考えられた。そこで、Scabrous-Gal4を用いて剛毛前駆細胞でSCAT3を発現させたところ、翅成虫原基でのScabrous陽性細胞クラスターで弱いながらカスパーゼの活性化が検出された。翅成虫原基における死細胞をTUNEL法で観察するとScabrous陽性細胞クラスターには殆どシグナルが観察されず、Scabrous陽性細胞クラスター内でのカスパーゼ活性化は細胞死以外の機能を持つことが予想された。Dapaf-1変異体では感覚器前駆細胞数の増加が観察され、カスパーゼが細胞運命決定に関与する分子を基質として切断し、感覚器前駆細胞運命に関与するシグナルを発することが予想される。この基質の同定のために、カスパーゼを阻害した際の神経系細胞系譜の変化(剛毛の増加)を促進または抑圧するような染色体領域の探索(ドミナントモディファイアースクリーニング)を行った。スクリーニングの結果カスパーゼの基質が遺伝学的に同定された。ほ乳類GSK3βホモログであるShaggyはWinglessシグナルを介して剛毛の発生を制御している。そのアイソフォームSgg46がカスパーゼによって切断・活性化することにより、外感覚器前駆細胞の数の調節に関与することが示された。カスパーゼは基質特異性の高いエンドペプチダーゼであり、活性化の度合いによって細胞死以外のシグナルを伝える分子の活性調節を行うことで、様々な生理機能に関わることが考えられる。カスパーゼは細胞死に必要なプロテアーゼであり、細胞死刺激により活性化され、様々な基質を切断することにより細胞死を実行する。細胞死実行のために特化されたと考えられるカスパーゼは、線虫ではCED-3ただ一種類が機能的に関与しているが、ショウジョウバエでは7種類、哺乳類に至っては14種類とそのファミリーが拡大している。それに伴い基質特異性も多様化し、数多くのカスパーゼ基質がこれまでに同定されている。ショウジョウバエ末梢神経系の感覚器は、1個の神経系前駆細胞(SOP)が2回分裂し、1本の剛毛とそれ`こ接続する神経組織を形成する。ところが、ショウジョウバエカスパーゼ活性化因子Dapaf-1突然変異ショウジョウバエでは、その剛毛(macrochaete)の増加が観察された。さちに興味深いことに、この現象は細胞死の阻害による細胞数の増加に依存しないことが明らかとなり、カスパーゼが細胞運命の決定に積極的に関与していることが示唆された。さらに、カスパーゼの阻害による剛毛の増加表現型を亢進または抑圧する因子の遺伝学的スクリーニングを行った結果、新規カスパーゼ基質となるキナーゼを同定した。この新規カスパーゼ基質は切断されることにより活性化し、SOPの形成を負に制御することが明らかとなった。
全共役型トポロジーの構築：剛直な星型・くし型高分子の合成とその機能解析

様々な構造(かたち)を有するπ共役系高分子の合成を目的として、直接的アリール化(重縮合、高分子反応)を駆使した構造制御法の開発を行った。均一系パラジウムを触媒とした直接的アリール化重縮合では分岐状またはネットワーク高分子が得られるが、Pd/Cを触媒とすると位置選択性が向上し直鎖状高分子が得られた。また、本手法により、直鎖のみならず、分岐構造を有する様々な共役系高分子の合成に成功した。分岐状高分子の未反応C-Hに注目し直接的アリール化高分子反応を行ったところ、そのポスト機能化に成功した。更に、3官能性モノマーの直接的アリール化により合成したネットワーク高分子がマイクロ孔を有している事がわかった。共役系高分子主鎖の合成法の開発として、高選択的な直接的アリール化重縮合の開発を行った。特に、側鎖導入が可能となる3(及び4)位無置換のチオフェンをモノマーとし、パラジウム炭素をパラジウム触媒として用いた直接的アリール化重縮合をピバル酸カリウム存在下で行うことで、きわめて低副反応な直接的アリール化重縮合が達成できた。これにより、HT率が98%のポリ(3-ヘキシルチオフェン)の合成が迅速に行えた。更にチオフェンまたはビチオフェンと2,7-ジブロモ-9,9-ジオクチルフルオレンの直接的アリール化においてもリーズナブルな交互共重合体が得られた。今後、より多くの主鎖構造構築に向けて様々なチオフェンモノマーを用いた直接的アリール化を検討する予定である。HT率98%のポリ(3-ヘキシルチオフェン)の側鎖をN-ブロモスクシンイミドで臭素化することにより、4位に選択的にブロミドを導入できた。これにNi(COD)2と2-3座のリン配位子を導入することで、ニッケル開始剤を側鎖に有するポリ(3-ヘキシルチオフェン)の合成を行った。得られたマクロ開始剤は有機溶媒に不溶であったが、これに対しグリニャールメタセシス用モノマーを添加したところ、マクロ開始剤が溶解せず、全共役グラフト共重合体を得ることはできなかった。そこで、臭素化したポリ(3-ヘキシルチオフェン)に対してStilleカップリングと臭素化を交互に行ったところ、3-4量体程度のオリゴチオフェンユニットの導入が行えたことによりオリゴチオフェン鎖を側鎖に持つ全共役系高分子の合成を達成した。臭素化ポリ(3-ヘキシルチオフェン)とアリールボロン酸の高分子反応において4-ピリジニルユニットを側鎖に導入した。これに金属を配位させることによって、吸収-発光特性の改質を行った。今後、配位情報や光学特性、電気化学物性の詳細を調べていく。高分子はその構成単位によって多種多様な性質を発現することから、様々なモノマーが開発されている。さらにはブロックやグラフトコポリマーのような様々な組成のを有する高分子の開拓によってボトムアップ式の研究が推し進められてきた。一方で、高分子の形に着目した研究においても近年精力的に行われている。このようなバックグラウンドから、共役系高分子の性質を形の観点から考えるため、新たに共役系星型やくし型高分子といった概念を提案した。初年度においては共役骨格を軸とした分岐型高分子の開発とその物性に関する軸実験を行った。その第一歩として、反応点(すなわち重合開始点)を側鎖に有する共役系高分子の合成を推し進めた。軸となる共役系高分子として規則性ポリ(3-ヘキシルチオフェン)を選び、側鎖としてハロゲンの導入、次いで芳香族ユニットの導入を検討したところ、定量的に反応が進行することがわかった。また、フェニレン-フルオレン交互共重合体の側鎖に重合開始点を導入し、グラフトフロム法によって共役系高分子を軸としたくし型高分子の合成に成功した。この高分子は再度末端からの重合をおこなうことで側鎖にジブロックコポリマーを有する共役系高分子の合成を達成した。この高分子は凝集工程において独自の集積化がおこなわれると期待される。さらに、有機被覆導線として特徴的な光学物性を示すと考えられる。今後この性質についても調べていく。以上のような共役系高分子側鎖への重合開始点導入やくし型高分子の合成は特異な性質発言を目指す第一歩である。これまではソフトセグメントを側鎖とした合成を中心的に行ってきたが、ロッド状セグメントの導入をにらみ実験を行っていく予定である。一方で、高分子の形(トポロジー)に着目した研究においても近年精力的に行われている。

このようなバックグラウンドから、共役系高分子の性質を形の観点から考えるため、新たに共役系星型やくし型高分子といった概念を提案した。そのために、軸となる共役系高分子の合成法を開発してきた。主鎖骨格として規則性ポリ(3-ヘキシルチオフェン)はモルフォロジーの構築による光学物性変化が著しく起こる事から、重点的に合成法を検討した。直接的アリール化法を用いた合成法では選択性に乏しく、直鎖状の高分子を得る事は極めて困難であったが、新たな触媒系としてパラジウム炭素を用いる事で、その合成に成功した。更に、意図的に三官能性のモノマーを適用する事で分岐状の共役系高分子を得た。また、モノマー比の調整によってネットワーク状の共役系高分子の合成にも成功し,この高分子の細孔分布測定を行ったところ、メソ孔をもつ共役系マイクロポーラスポリマーであった。この高分子は窒素と二酸化炭素の吸着脱着実験から、二酸化炭素の吸着を選択的に行える事がわかった。これにより、共役系高分子のトポロジー制御によって、その物性の効果的な制御を達成したと言える。有機・高分子化学共役系高分子主鎖の構築法、すなわち重合法において新しい知見が得られた。当初は従来法として知られるグリニャールメタセシスを用いた共役系高分子の合成を行う予定であり、実際に行ってきたが、ここに新しい重合方法による共役系高分子合成法を開発することでより容易なポリチオフェン合成を達成している。この方法として導入・開発したPd/C直接的アリール化重縮合は非常に高い反応性と重合効率を有していることから、新たなポリチオフェン合成手法として報告できるものと期待される。したがって、当初予定していた以上の成果が得られているものといえる。共役系高分子側鎖に芳香族ユニットの導入が行えたが、これをマクロ開始剤とした全共役グラフト共重合体の合成は行えなかった。しかしながら、多段階的なカップリング反応により共役オリゴマーの側鎖導入によるグラフト共重合体の合成に成功したことから、この新規チオフェンオリゴマーグラフトポリチオフェンの物性解析を進めることが可能になるといえる。また、側鎖臭素化ポリ(3-ヘキシルチオフェン)とアリールボロン酸の高分子反応において4-ピリジニルユニットを側鎖に導入することでルイス塩基性共役系高分子とすることでセンサーや光物性のチューニングが行えることも示唆された。他にも、この研究の流れから派生した共役系高分子合成と物性改質でいくつかの成果が得られている。高分子のかたちに着目した共役系高分子の合成設計という観点から、現時点で共役系高分子を主軸とした分岐状高分子の合成に成功しているため研究自体は進展しているといえる。しかし、計画調書と全く同じ内容で進んでいるとは言い切れないことから、「おおむね順調に進展している」と判断した。今後、これまで得られた共役系高分子の物性解析を行い、分岐構造に由来する構造について調査する。更に、直接的アリール化重縮合法を発展させ、より多くの高分子主鎖構造を構築する予定である。特にチオフェンのみならず、セレノフェンやテルロフェンを主鎖に導入する手法の開発にも着手する。得られた高分子に関しては側鎖の臭素化、クロスカップリングにより、機能化、そして分岐構造の構築を目指す。