hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
界面の作製とその精密制御

第2班の研究目的は、(1)金属ー半導体界面を原子層単位で精密に作製するための基本的技術を確立すること、(2)低接触抵抗および界面の安定性の見地から、金属ー半導体系を基礎的に研究・開発すること、および(3)高不純物濃度添加技術とその原子層尺度の精密制御技術を開発すること、である。本年度の主な成果を以下に示す。(1)Siコンタクトに対して、界面反応およびシリサイド形成に関する見地から一連の金属元素を選択し、特にZr/Si系で、接触抵抗10^<-8>Ω-cm^2台の値を得た。また、断面TEMから界面における現象を原子尺度で観察し、固相反応等に新しい現象を見出した。(2)Siに対する超高濃度ドーピングを研究・開発し、リン・ドープn型Siに対して2×10^<21>cm^<-3>という高いキャリア濃度を実現した。(3)単原子層ドービングした不純物の熱拡散過程を調べ、その安定性、拡散機構解明のための基礎データを得た。(4)Al/Si系の限界を検討するため、電子銃によるAl蒸着ガスの縦磁場/多極ECRでAlプラズマを生成し、Alイオン衝撃のアシストで成膜の実験に着手した。また、SiO_2/Siの低損傷加工をめざし、CF_4/H_2を用い、基板冷却効果を研究中である。(5)n^+型GaAs層上にノンアロイ・オーミックコンタクト層として組成傾斜In_xGa_<1-x>As層を分子線エピタキシー法で成長・試作し、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造キャリア注入型光変調器/スイッチ作製への適用を検討した。(6)GaAsへの超高濃度ドーピングを検討し、カーボンドープp型GaAsに対して、1.6×10^<21>cm^<-3>の高いキャリア濃度を実現し、10^<-8>Ωcm^2の接触抵抗率を得た。(7)本年度購入した設備MOCVD反応系によりZnSe薄膜単結晶をGaAs基板上に成長させ、成長条件の適正化を検討している。(8)金属および半導体薄膜における表面及び界面の乱れを取り扱うカノニカル変換理論を構築した。
固体表面構造制御を用いた生体分子識別の素過程解明

生体分子が基板表面に吸着されるまでの素過程を解明し、生体分子の検出を固体表面の性質からアプローチする新技術の確立を図った。生体分子の識別を行う新しい基板として強誘電体基板を導入し、その有用性を示した。グラフェンを貼り合わせた下地の基板表面を自己組織化単分子膜で修飾することにより、生体分子に対するグラフェン表面の化学的性質の制御が可能なことを示した。エクソソームの基板表面への吸着様態を原子間力顕微鏡により観察し、エクソソームの特徴抽出に適用した。溶液中での生体分子の特徴抽出を行う手段としてナノポアデバイスの基盤技術を開発した。本研究の目的は、再生医療やバイオセンサ、インプラントにおいて重要性を増している固体表面と生体分子の界面における相互作用を解明することである。界面での相互作用は、長距離力である静電相互作用、短距離力であるファンデアワールスカ、疎水相互作用、水和斥力などが関わり、また溶液中でのタンパク質問相互作用も固体表面での吸着パターンとして観察されるため複雑である。また、溶液中での長距離相互作用とタンパク質問相互作用を分離する目的で分子ゲート効果を付与したデバイスを作製し、生体分子の基板表面へのアプローチを制御し、生体と固体の界面の相互作用を明らかにする。本年度は、申請者が発見した相分離単結晶酸化物表面を用いて、タンパク質分子吸着の素過程を解明する研究を行った。酸化チタンは光化学反応などで広い応用が期待されているが、チタン認識ペプチドの発見により、タンパク質吸着機構の解明においても有力な材料と考えられている。本年度、相分離の現れている単結晶チタン酸化物表面にさらに非晶質チタン酸化物層を形成し、この複合表面において、フェリチンと結合させたチタン認識ペプチドの吸着特性の基板原子構造依存性を明らかにした。単結晶表面ではタンパク質凝集のない規則的な吸着が起こりやすいことを発見した。また、単結晶表面上でも親水性と疎水性のドメインによって吸着、すなわちチタン認識能の違いが現れることも見出した。本計画の一つの柱は、グラフェンにより高度なタンパク質選別機能を付与することである。固体基板に貼り合わせたグラフェン表面の性質は、基板界面に閉じ込められた水層の影響を受ける。タンパク質吸着は水溶液中で行われるため、溶液環境での界面水の影響を明らかにすることは重要である。サファイア基板に貼り合わせたグラフェンへの吸着を溶液中で観察し、溶液環境においても界面水がグラフェン表面の化学的性質に大きく影響することを明らかにした。デバイスにおいては、デバイスの基本構造作製、測定系の準備に加え、グラフェンナノボア作製の基本技術を立ち上げ、任意の径の細孔を化学的手段で形成できることを明らかにした.固体表面と生体分子の相互作用解明は、細胞培養、再生医療、バイオセンサーなどにおいて重要である。本研究では、酸化物単結晶とグラフェンの表面におけるタンパク質分子の吸着動態を解明することを目的とした。また、その応用として、溶液中で生体分子を選別して検出する生体分子ゲートデバイスの実現へ向けた基礎技術の構築を目指した。酸化物単結晶においては、生体親和性の高い酸化チタン表面の応用へ向けて、すでに実績のあるサファイアと同様のドメイン構造形成を試み、形成条件を明らかにした。また、タンパク質の構成要素であるペプチドの吸着選択性を明らかにした。グラフェンは貼り合わせる支持基板の性質によって表面の特性を制御することができる。支持基板表面への自己組織化単分子膜形成により、正負の電荷をもつ親水性表面と疎水性表面を作製し、貼り合わせたグラフェン表面の化学的性質を制御し、タンパク質吸着を調べた。その結果、タンパク質の凝集・脱離に顕著な差異が発見され、基板表面によるグラフェン表面の物性制御が有効であることが示された。これらの研究では、グラフェンを貼り合わせるときの基板表面の吸着水制御(T. Ogino et al., J. Phys. Chem. 116, 2012, 10084)と表面電位評価(T. Ogino, et al., J. Col. Interface Sci., 361, 2011, 64)の重要性が認識されていたので、前者の精密制御のための真空型グローブボックスと、後者の評価のためのポテンシオガルバノスタットを購入した。分子ゲートデバイスにおいては、分子ゲートをビーズが通過するときの溶液中のイオン電流計測を進め、圧力差による通過に対しては明瞭な電流ドロップが認められるが、溶液中の電位差だけでは十分な数のビーズ通過を得るのは困難であることを明らかにした。本研究の目的は、固体表面と生体分子との相互作用を解明し、固体を用いた信頼性の高いバイオセンサや固体基板を用いて生体機能を再生する医療などに応用する技術を構築することである。前年度までに、単結晶表面で相分離現象を示すサファイアや酸化チタンを用いて、固体基板上へのタンパク質・ペプチドの選択的吸着を調べ、固体基板の性質によってタンパク質の分離・検出が可能なことを明らかにしてきた。

26年度は、特別な作製技術の必要なサファイア相分離基板を代替する安価な基板として強誘電体および強磁性体結晶を取り挙げ、選択的吸着が実現できないかを調査した。強誘電体では内部の分極による表面電荷による選択性、強磁性体では酸化鉄を内包するタンパク質の選択的吸着を試みた。その結果、強誘電体薄膜におけるタンパク質の選択的吸着と強誘電体薄膜の鉄内包タンパク質の磁気的相互作用による吸着の可能性を見い出した。同時に、サファイアのような原子的に平坦な表面を得る必要性も明らかにした。固体表面における生体物質の検出について、26年度はエクソソームの検出を重点的に取り上げた。エクソソームは細胞から体液中に放出される直径が30-150nmほどのベシクルで、ガン細胞特有の物質を含むエクソソームの検出は、ガンの早期発見に有望視されている。ガン由来のエクソソームを固体表面に吸着させ、その吸着形態を原子間力顕微鏡により観察することにより、人工ベシクルとは異なる振る舞いを見出した。これは、吸着タイプの統計的データからガン由来かどうかを判別できる可能性を示す。ナノポアデバイスを用いたエクソソームの検出へ向けて、ビーズの通過を用いた原理検証を行い、イオン電流のドロップピークの観察が可能なことを示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。総合理工26年度が最終年度であるため、記入しない。タンパク質吸着素過程解明においては、単結晶表面と非晶質表面の明瞭な違いの発見等、当初計画以上に進展している。また、固体基板表面に貼り合わせたグラフェン表面は、背面の水層の影響を大きく受けることも明瞭に示すことができた。一方で、分子ゲートデバイスにおいては、デバイス作製と測定の基本システムを組み上げた段階であり、動作実証まで進んでいない。これらを総合すると、平均して計画通りの進展と認められる。本研究計画は、固体表面と生体分子間に働く相互作用を明らかにすること、その応用として固体ゲート(微細孔)を通過する生体分子を制御し、固体表面への吸着現象を用いて通過分子を検出するデバイスの開発を行うことである。固体表面と生体分子の相互作用解明においては、本報告者のグループで発見した金属酸化物表面の相分離技術をさらに発展させ、生体親和性の高いチタン酸化物でも同様な相分離構造が得られることを発見した。グラフェン表面においても、支持基板のパターン化により吸着動態の異なる「相分離グラフェン表面」の形成に成功した。これらの表面は固体と生体の相互作用解明に有力な基盤技術を提供し、分子ゲートデバイスにおける各種の検出装置を取りそろえられる見通しが得られた。これらは、当初の計画以上の達成度であったと判断できる。一方、分子ゲートデバイスにおいては、標的となる分子やビーズのゲート通過を効率的に計測する条件が確立されていない。圧力差によりビーズ通過は制御できているが、汎用デバイスとしては、ゲート前後の電位差で制御するデバイスが好ましい。したがって、デバイスの特性計測技術においては計画にやや遅れがみられる。
風化金石文復元のための画像解析手法の開発

石碑表面の凹凸を斜光撮影を用いて撮影した後、開発した画像処理ソフト連動型の解析型デジタルアーカイブを使用し、撮影画像の照度を利用し、位相角の異なる画像同士の照度の差分を取得したり、石碑表面の形状によりモデル化した照度パターンとの比較を利用し、碑文のみ抽出することが可能となった。本研究は、文字の自動判読を目指し画像を二値化し文字以外のノイズの除去を試みているが、風化が酷くなるにつれて、字形の喪失や、字形以外の風化による凹凸など、除去しきれないノイズが多くなり、予測される字が多くなりすぎた為、実用化にはいたらなかった。【金石文の風化パターンの解析・定格化】という課題に対し、御影石・砂岩などで作られた石碑の風化状況を調査するため、当初の目的地である兵庫県神戸市(御影石の産地)/大阪府阪南市・兵庫県南あわじ市(和泉砂岩の産地)のフィールドワークを行い、デジタルカメラでの斜光撮影による金石文のデータ収集を行った。データの収集の際、材質や設置環境(建立年代・屋外・屋内・日照・水辺など)も含めて収集し、金石文の風化をパターン化した。結果、当初の想定通り、金石文の風化は、1)字形の“島"になった凸部分が崩れる.2)石碑表面が磨耗するように風化する.3)字形に関係なく表面全体の粒が崩れ落ちる.の3つの風化パターンが顕著にみられた。さらに、その収集データを用い、材質や地域的な特色、経年変化と風化パターンとの相関関係を調べる過程で、苔や虫の卵、貝殻などの付着物が乗った新たな風化のパターンを示すサンプルが多いことが判明し、この付着物が、解析の際、特に深度のレベルを計測する手法の場合、想定以上に解析精度を下げるノイズとなるという問題が浮上した。これらのサンプルは「日照」「水辺」という外的要因との相関関係がみられた。当初の計画にあった福井県敦賀市のサンプルの多くがこの外的要因の影響が強いと思われるため、調査の前にノイズ除去のための新たな撮影手法の開発が必要と判断し、福井県の調査のみ次年度にまわすこととした。前年度より開発・実験を行っていた画像処理システムに、石碑表面の文字の自動認識を想定した二値化後のノイズ除去の処理を組み込んだ。結果、文字認識精度は上がったが、自動認識が可能となるまでにはノイズの除去ができていないため、こちらは次年度以降の課題とする。【深度レベルによる文字の抽出】という課題に対して、風化による凹みと文字の凹みを比較して文字の凹みがより深い試料に対して、石碑表面の凹凸の最も深い凹部分を表示する解析プログラムの開発・実験を行った。結果、従来の斜光撮影では、環境光など撮影環境の影響により、試料によっては無視できない誤差が生じることが判明したため、今後は3Dカメラを使用し、その視差によって得られる情報を利用すること深度情報の取得精度の向上を目指す。これまで収集したデータから風化パターンによって試料を分類し、そのうち、凹みと文字の凹みを比較して文字の凹みがより深く、風化がそれほど酷くない試料に対して、石碑表面の凹凸をヒストグラム解析による閾値を用いて、最も深い凹部分を表示する2値化画像を求める解析プログラムの開発・実験を行った。また、解析結果を下げる原因となる苔や虫の卵といったノイズを除去するため、撮影時にノイズに非接触でマークをつけ、そのノイズを除去するルーチンを組み込んだ。これまで将来の文字の自動認識を可能とするために、残された字形から風化した文字を復元する解析手法・システムを開発してきた。しかし、風化の酷い金石文から、残された字形を利用して文字を復元するには、石碑それ自体の情報だけでは予測される文字数が多過ぎるため実用化できるほどの認識精度は得られたなかった。以上の点から遅れていると判断するが、予測を補助する新たなシステムを開発することで、本研究で開発したシステムも最終的には成果があげられるものと考える。主に、伊勢・敦賀・尼崎を中心に、これまで収集してきたデータから金石文の風化を分類した。先ず、風化による凹みと文字の凹みを比較して文字の凹みがより深い試料に対しては、石碑表面の凹凸をヒストグラム解析による閾値を用いて、最も深い凹部分を抽出した。次に、表面にほぼ均一に風化が作用し凹凸が失われている資料に関しては、遮光撮影による照度差の差分を用いることで字形の輪郭を抽出した。上記の結果を用いて、抽出した字形の二値化・線形化し、字形以外の凹凸によるノイズの除去することで、文字の認識精度の向上が図れた。しかし、将来の文字の自動認識を可能とするための文字予測システムに関しては、金石文の風化が酷くなるにつれて、字形が部分的に欠損する試料が増え、結果、現在のシステムでは予測される文字数が多くなり過ぎ、実用には耐えなかった。また、現地調査で人力での文字認識を超えるまでの精度は得られず「後世に文字認識の為のデータ(画像)を残すという」本システムの目標の為には、さらなる精度の向上を図る為の新たな工夫が必要となった。

この問題を解決するための手法の一つとして、実際の石碑調査では調査者が熟達してくると文字が不鮮明な場合でも、年号・人名・願文といった文字列の性格や、宮座の有無といった地域の社会構造、石灯籠か一石五輪塔かといった石碑の種類など、文字情報以外の石碑の副次的な情報を補助として文字を判読していることに着目し、現在、副次的情報の利用をデータベースに組み込むことで、文字情報が大幅に失われた金石文の予測精度を向上させる仕組みの開発に着手している。石碑表面の凹凸を斜光撮影を用いて撮影した後、開発した画像処理ソフト連動型の解析型デジタルアーカイブを使用し、撮影画像の照度を利用し、位相角の異なる画像同士の照度の差分を取得したり、石碑表面の形状によりモデル化した照度パターンとの比較を利用し、碑文のみ抽出することが可能となった。本研究は、文字の自動判読を目指し画像を二値化し文字以外のノイズの除去を試みているが、風化が酷くなるにつれて、字形の喪失や、字形以外の風化による凹凸など、除去しきれないノイズが多くなり、予測される字が多くなりすぎた為、実用化にはいたらなかった。深度情報の利用・ノイズの除去により、文字の認識精度の向上には成功した。深度情報解析プログラムのデータベースへの組み込みは早い段階を予定していたが、年度中の組み込みは完遂できなかった。これは想定以上のノイズが環境光などによってもたらされた所為である。しかし、撮影手法を再考することで、精度の向上が期待できるため、データベースシステムへの処理方法の登録は今年度前半には完遂できそうである。いずれにしても、期間内のプロジェクトの目標達成は十分に可能である。また既に一件の国際会議の発表が決定しており、他にも数本の投稿を検討しており、成果発表も予定通り行うことが出来ている。文字の予測精度を向上するための補助システムの構築は別の研究で行うことし、本研究ではサンプル数の向上と、開発システムの検証・実験を繰り返し、精度の向上を目指す。人文情報学撮影手法の再考と、それに伴う処理手法のデータベースの組み込みを行っていく。また、本年度は成果発表に重点を置く。発表内容は、精度向上の為の新たな撮影手法やインターフェースの改良が主になるが、システムを用いた解析の成果も同時に公表する。調査の過程で、本年度以降の課題である画像処理の精度を下げかねない問題点が浮上した。この問題点を解決するため、撮影方法の改訂を近郊の調査地の実験を通して行うこととし、当初の計画にあったフィールドワークの調査地のうち、遠隔地にあたる福井県のみ、新たな撮影方法が完成した後の調査として次年度にまわした。以上の点からやや遅れていると判断するが、新たな撮影方法は、次年度以降の成果をより高い精度で実現することに役立つことが期待されるため、最終的には当初の目的以上の成果があげられるものと考える。本来25年度が最終年度でしたが、家族の体調不良が重なり遠隔地へのフィールドワークが難しくなりました。そのため、フィールドワークで使用する予定だった旅費が使用できず、次年度使用額が発生しました。当初26年度内に計画していた国際会議での発表が27年度にずれ込んだため、そのための旅費が未使用となり繰り越し金額となりました。現在、問題は解決しておりフィールドワークに出られるため、計画していたフィールドワークを本年度実施することで予算を執行します。本年度(26年度)は当初の計画通り、25年度に収集したサンプルを用いて解析用ルーチンの策定と解析プログラム開発と実験を行う。収集したデータから風化パターンによって試料を分類し、そのうち、凹みと文字の凹みを比較して文字の凹みがより深く、風化がそれほど酷くない試料に対して、石碑表面の凹凸をヒストグラム解析による閾値を用いて、最も深い凹部分を表示する2値化画像を求める解析プログラムの開発・実験を行う。
リチウムイオンポリマー電池素子を用いた遷移金属酸化物の物性制御

遷移金属酸化物にイオンを脱離挿入することで実現する革新的なエネルギー材料の開発を目的に研究を行いました。その結果、(1)従来高速充放電が不可能だと考えられていたナトリウムイオン電池が高速充放電できることを薄膜電極の拡散係数測定により明らかにしました。(2)高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+dにLiイオンを挿入することで超伝導転移温度を75 Kから90 Kまで増大させることに成功しました。(3)イオンの酸化還元反応を利用する新しい熱電変換方式の発明を行いました。本研究の目的は,リチウムイオンポリマー電池素子構造を用いて電気化学的にリチウムイオンを強相関電子材料に挿入-税離し,電圧でドーピングレベルを制御することにあります。この構造を用いることで、(1)ケミカルドーピングでは到達できないドーピングレベルへの拡張、(2)バルクドーピングによる高温超伝導,強磁性等の物性制御が可能となるため、新しい原理による電圧駆動強相関デバイスの創製が期待されます。平成23年度は銅酸化物高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_8(Bi2212)を作製し、電気化学的にリチウムイオンを挿入し、超伝導相転移温度を制御することに成功しました。ITO、基板上に塗布したBi2212を正極とし、リチウム金属を負極として用い両極間に電流を通電することで異なるリチウムイオン濃度を持つ試料を作製しました。放射光X線回折、X線吸収微細構造実験により、これらの試料の格子定数と銅イオンの価数が系統的に変化することがわかりました。このことはBi2212の層間へのリチウムイオンのインターカレーションを示しています。またリチウムイオン挿入量の増加と共に超伝導相転移温度が76Kから90Kまで上昇し、その後高ドープ域で超伝導が消失することを見出しました。これらの結果は、電圧によってバルクドーピングによる高温超伝導制御が可能であることを明確に示しており、電界効果トランジスターを用いた物性制御とは異なる新しい原理による電圧駆動強相関デバイスの創製の可能性を示しています。本研究の目的は、リチウムイオンポリマー電池素子構造を用いて電気化学的にリチウムイオンを強相関電子材料に脱離-挿入し、電圧でドーピングレベルを制御することにあります。また環境・エネルギー問題に物性物理の視点から切り込むために、(3)二次電池に有用なインターカレーション化合物の構造物性を放射光を用いて調査し、ホスト-ゲスト系の相互作用に関する知見を得ること、さらにデバイス化を目指して酸化物薄膜を作成することを目的としています。昨年度の成果の概要を以下に示します。(1)層状酸化物であるNaxMO2(M=Co, Mn)薄膜をPLD法によって作成し、インピーダンス計測をすることで、ナトリウムイオンの拡散係数と電荷移動抵抗を精密に決定しました。その結果、これらの結果がリチウムイオン電池材料と同程度であり、Li+よりも大きなイオン半径をもつNa+が高速充放電に対して不利でないことを明らかにしました。また、(2)NaxMO2 (M=Co, Mn), NaM'O2 (M'=Cr, Fe)の結晶構造の温度依存性を放射光X線回折(XRD)を用いて精密に決定しました。特にNaxMO2 (M=Co, Mn)のナトリウム占有率の温度依存性からナトリウムのサイトエネルギー差(Δ)を見積もり、Mn系においてCo系よりも顕著にΔが小さいことがわかりました。(3)充放電を行いながらその場でXRDやX線吸収(XAS)を測定できる計測手法の開発に成功しました。本研究の目的は,リチウムイオンポリマー電池素子構造を用いて電気化学的にリチウムイオンを強相関電子材料に挿入-脱離し,電圧でドーピングレベルを制御することにあります。また環境エネルギー問題に物性物理の視点から切り込むために、(3)二次電池に有用なインターカレーション化合物の構造物性を放射光を用いて調査し、ホスト-ゲスト系の相互作用に関する知見を得ることを目的とします。昨年度の成果を以下に示します。(1)層状化合物である、高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8 (Bi2212)に電気化学的にリチウムを挿入することで、超伝導特性の制御を行いました。リチウムドープ量x=0の試料では超伝導相転移温度は75 Kでしたが、リチウムを0.8程度ドーピングすることで転移温度を90 Kまで増大させることに成功しました。

また放射光XRD,x線吸収XAFSによりリチウムの挿入にともないc軸長が顕著に増大し、銅の価数が変化したことがわかりました。さらに(2)層状岩塩型酸化物NaxCoO2薄膜をPLD法により作成し、充放電特性、インピーダンス計測を行いました。粒径100nm程度のNaxCoO2がおよそ200nmの厚さで堆積した膜を得ることに成功しました。作成した膜は200C(18秒で高速充放電が可能)での充放電が可能で、かつ1000サイクル後の容量が84.4%保持される高性能電池材料となることがわかりました。平成26年度の研究目的は,(1)NaMO2 (M=Co, Cr)薄膜をPLD法によって作成し、レート特性、拡散係数および電荷移動抵抗を決定すること、特にP2型とO3型の違いによる諸特性の変化を構造物性の観点から議論すること、(2)新規な固溶体材料を作成し、その場XRDおよびその場XAS計測を行って結晶構造と電子状態のx依存性を調べることでした。本年度の成果は以下の3つです。(1)P2型NaxCoO2およびP2型NaxMnO2の拡散係数のx依存性をインピーダンス法により測定し、NaxMnO2の拡散係数がNaxCoO2のそれよりも約5倍大きいことを発見しました。これはNa+イオンを内包するc軸方向のMnO2層間がCoO2層間よりも広く、拡散の活性化エネルギーが下がるためとわかりました。(2)層状岩塩型酸化物NaMO2(M=Ti,V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)の電池起電圧をイオンモデルによって説明することに成功しました。特にM=Mn-Niでは充電時に酸素イオンから電子を引き抜かれるため、電圧が遷移金属(M)に依存しないことがわかりました。本モデルは、第一原理計算や大規模シミュレーションを必要としない簡単な計算で電位を予測できます。(3)P2型NaxCoO2,およびO3型NaxCoO2薄膜の作り分けを行い、拡散係数(D)およびその活性化エネルギー(Ea)を求めました。O3構造ではNa+イオンの拡散経路が狭いにもかかわらずD及びEaはP2型より大きなことがわかりました。これはO3構造においてNa+が拡散する際に欠損した2つのナトリウムサイトが存在すると拡散経路が広がるだめであることがわかりました。26年度が最終年度であるため、記入しない。物性物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。23年度の研究計画をほぼ達成したため。本研究の目的は,リチウムイオンポリマー電池素子構造を用いて電気化学的にリチウムイオンを強相関電子材料に挿入-脱離し,電圧でドーピングレベルを制御することにあります。平成23年度には層状構造を有する強相関電子材料であるLixCoO2の正極を作成し、LiClO4/EC+DEC電解液中で充放電し、精密にリチウム量xを制御する技術を開発しました。また薄膜を作成するためにPLDチャンバーを、さらにイオンダイナミクスを調査するためにインピーダンスアナライザを立ち上げました。平成24年度はこれを応用し、高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8にLiイオンを電気化学的に脱離挿入することに成功しました。放射光X線、X線吸収を用いて格子定数の増大と銅イオンの価数の変化からリチウムイオンの挿入が確認されました。
類縁体合成を志向したトリプロスタチン類の合成研究

がんの治療においては新しい薬物療法が常に重要な位置を占めている。本研究では新たな抗がん剤として有望なトリプロスタチンAとBの合成について検討を行った。その結果、オルトアルケニルイソシアニドのラジカル環化反応と続くパラジウムカップリング反応によって2,3-二置換インドール骨格を構築することに成功し、トリプロスタチンA及びBの全合成を達成した。また大量合成法への展開及び類縁体合成についても検討を行った。平成21年度は当研究室で開発したインドール合成法および引き続くStilleカップリングによりトリプロスタチン類に見られる2,3位置換インドール骨格を構築し、トリプロスタチンA及びBを合成する検討を行った。我々の開発した第一世代インドール合成法[J.Am.Chem.Soc.1994,116,3127]を適用するとオルトアルケニルイソシアニドに対して以下のような変換が期待できる。すなわちトリブチルスズラジカルがイソシアニドと反応することによりイミドイルラジカルが生成し、5-exo環化反応を行った後に水素化と引き続く異性化を経ることによって2-スタニルインドールを生成するというものである。また予備実験からも分かっていたことだがラジカル環化反応においては望みの5-exo環化だけでなく6-endo環化も進行し、熱力学的に安定なベンジルラジカルの水素化によって生成するジヒドロキノリン体を与えることが分かっている。このような副反応はラジカル環化中間体において速度論的に生成するラジカルが安定化されない場合に逆反応が進行することで引き起こされると考えられるため、今回の基質においてもそのような反応が予想された。実際検討を行ったところほぼ1:1という不満の残る結果が得られた。そのため速度論的に優先して生成する5-exoラジカル中間体を低温下速やかに水素化するべく種々のラジカル環化条件を試みたところ、我々は通常用いられるAIBNではなく、より低温でラジカルを発生することが可能だと示されているV-70[Org.Proc.Res.Dev., 1998, 2, 250]を用いることによりほぼ完壁な選択性で望みのインドール体を得ることに成功し、その後のStilleカップリングにより2,3二置換インドールを構築することに成功した。ここから天然物への変換は現在検討を行っている。平成21年度に引き続きトリプロスタチン類の合成研究を行った。平成21年度にはラジカル環化反応によるインドール環構築と引き続くStilleカップリングによる2,3二置換インドール骨格の構築に成功したことを報告した。その後、インドール環上窒素原子の保護に続き、アセトニドの除去とTEMPOを用いたアルコールからカルボン酸への酸化を経てトリプトファン骨格を構築した。プロリンメチルエステルとの縮合にはHATUを用いた方法が有効であり、これにより炭素骨格をすべて持ち合わせる中間体を合成することに成功した。この後、Boc基の除去と環化によるジケトピペラジン骨格の構築に際して種々の脱保護法を検討した結果、NMP中で230°Cに加熱するのみで二つのBoc基の脱保護が進行し、引き続く環化反応が進行することでトリプロスタチンBの全合成が行えることを見出した。同様にして原料にメトキシ基を持つ基質から合成を行い、トリプロスタチンAの合成にも成功し、これらの結果を論文として報告した。これに加え、トリプロスタチン類の類縁体合成についても種々の検討を行った。具体的にはジケトピペラジン骨格を構築した後に不飽和結合を導入することについて検討を行い、原料にcis-3-ヒドロキシプロリンを用いた場合には脱水反応を経て不飽和プロリン骨格を合成できることを見出し、アミドの酸化法として松尾らによって報告されている方法を用いることによって不飽和トリプトファン構造を有する類縁体の合成にも成功した。
議論学を応用したソフトウェアインテグリティレベルの提案

反論も記述可能なアシュアランスケースの枠組みとして,双極木議論フレームワークを提案した.その意味を与えるため,抽象対話議論の部分クラスとして,証拠に基づく双極抽象対話議論を定義し,双極木議論フレームワーク上においても,数理議論学で基礎となる無衝突性や選好拡張を定義できることを示した.さらに双極木議論フレームワークに基づき,アシュアランスケースの合成手続きを提案した.具体的には,アシュアランスケースの合成が満たすべき性質を提案し,それらを満たす撤回可能ゴール構造条件の十分条件を一つ示した.この結果は,ソフトウェアインテグリティレベルの分配手法を与える上で基礎となるものである.議論学を応用したインテグリティレベルを提案するにあたり、以下を実施した。1.反論などを記述可能なアシュアランスケースの表記法として提案している撤回可能ゴール構造表現の意味を記述可能な枠組みとして、双極木議論フレームワークを提案した。これは、Dungの議論フレームワークに対して、反証と支持の両関係をもち、複数の意見が存在してはじめて成立する反証と支持、それらの関係に対する異議申し立てなどを同時に表現できる枠組みである。ただし、本フレームワークの上での無衝突性や各種拡張の定義は今後の課題として残った。2.上述双極木議論フレームワークに基づき、撤回可能ゴール構造表現で記述されたアシュアランスケースの合成手続きを提案した。まず、アシュアランスケースの合成が満たすべき性質を提案し、それらを満たす撤回可能ゴール構造条件の十分条件を一つ示した。以上1及び2の結果は、議論学に基づいたソフトウェアインテグリティを提案するにあたり、インテグリティレベルの分配手法を与える上で基礎となるべき結果である。3.消費者向け製品のための効果的なリスク共有手法にむけた取り組みについて発表した。従来産業界でリスク共有のために使用されているアシュアランスケースに対して、(a)構造化された表現が消費者に馴染みがないこと、及び(b)記述が巨大になりうること、といった問題点を解決することにより、消費者に対してもリスク共有が可能となるような手法の提案を目指す研究である。本研究においても、議論学を応用して記述された議論の記述を含むアシュアランスケースから、議論の情報を用いて消費者に提示する情報を抽出するものである。本研究3は、リスクレベルの共有という役割を持つインテグリティレベルの応用範囲を広げる研究として位置づけられる。平成27年度の計画は、ゴール構造表現の拡張とツール化、その評価、及び、議論の合成に関する代数的モデルの構築であった。本年度の進捗は以下の通りである。1.ゴール構造化表現のツール化はおおむね完了している。ただし、公開するまでには至っておらず、現在企業にも協力を仰ぎながら事例を作成しているところである。2.ツールの評価については、定量的な実験等は実施していないが、企業の協力を仰ぎ、事例を作成することにより、定性的な評価が得られることを期待している。*議論学を応用したインテグリティレベルを提案するにあたり、以下を実施した。1.インテグリティレベルを適用する分野のケーススタディを進めた。具体的には、自動車の自動運転における運転操作システム、ドローンを用いることを想定した宅配システム、介護施設における介護ロボットについて、インテグリティレベルを定義するための基礎となるシステム定義やリスク分析、安全性論証などの成果物を作成した。本成果については、主に産業界におけるアシュアランスケースに関する事例を共有することを目的とする研究会であるD-Case研究会で発表した。2.議論学を応用したソフトウェアの受け入れテストの効率化手法を提案した。本提案は、議論学に基づくアシュアランスケースの、既存のソフトウェア開発プロセスの効率化に関する応用研究である。本成果については、安全性に係わるソフトウェアの開発手法などを発表する場であるクリティカルソフトウェアワークショップにおいて発表し、一般講演の部の最優秀賞を頂いた。3.現在までに知られているソフトウェア開発手法について、議論学の視点から調査したサーベイを実施した。本調査は、本研究で目指すインテグリティレベルの提案と、既存のソフトウェア開発手法との関係について明らかにするための活動の一つである。アシュアランスケースにおける論証の合成に関する意味論の提案については、昨年度までの成果や上記ケーススタディなどに基づき検討を続けている。本年度以降の計画は、議論の合成の代数的性質を用いて、アシュアランスケースのための、論証の合成の議論学に基づく意味論を定義する、及びアシュアランスケースにおける論証集合の意味論に基づくインテグリティレベルを定義し、評価可能な枠組みを与え、その有効性を評価することであった。本年度は、これらの提案をするための裏付けとなる、産業界での使用を想定したケーススタディの実施や、これまでに提案されているソフトウェア開発手法の調査、及びそれらと連携する手法の提案に注力したため、予定よりやや遅れている。議論学を応用したインテグリティレベルを提案するにあたり、最終年度は以下を実施した。(A)産業界におけるシステムアシュアランスのための議論記述に使われているゴール構造化表記法に着目した。特に、数理議論学の知見を用いて拡張した撤回可能ゴール構造化表記法の合成計算に関する意味論を与えた。(a)合成計算の意味を与える枠組みとして、抽象対話議論の部分クラスとして、証拠に基づく双極抽象対話議論を定義し、いくつかの証明基準に基づく論破関係と擁護関係を与えた。(b)それらに基づいて、無衝突な論証集合や選好拡張が定義できることを示した。(c)議論の合成計算は、議論による冗長化によってインテグリティレベルを定義するための基礎となるものである。(d)本成果は国際ワークショップで発表した。(B)ゴール構造化表記法のストラテジノードに対して、数理議論学の知見を用いた分類を試みた。

(a)数理議論学における議論スキーマを用いて、ストラテジノードの特徴付けを試みた。また、関連する講義の演習で得られたゴール構造化表記法の記述例を用いてストラテジノードの分析することにより、分類の妥当性を検討した。(b)本成果であるストラテジノードの分類に基づき、より精密なインテグリティレベルの提案に繋がると期待される。(c)本成果は研究会で発表した。研究期間全体を通じては以下の成果が得られた。(1)インテグリティレベルを定義する基礎となる、アシュアランスケースに記述される議論の合成手続きを提案した。(2)議論の合成計算に対する意味論を与えた。(3)アシュアランスケースの記述に用いられる議論に対して、数理議論学の知見を応用した分類を試みた。(4)議論学の知見を応用したソフトウェアの受け入れテストの効率化手法を提案した。(5)消費者向け製品のための効果的なリスク共有手法について発表した。反論も記述可能なアシュアランスケースの枠組みとして,双極木議論フレームワークを提案した.その意味を与えるため,抽象対話議論の部分クラスとして,証拠に基づく双極抽象対話議論を定義し,双極木議論フレームワーク上においても,数理議論学で基礎となる無衝突性や選好拡張を定義できることを示した.さらに双極木議論フレームワークに基づき,アシュアランスケースの合成手続きを提案した.具体的には,アシュアランスケースの合成が満たすべき性質を提案し,それらを満たす撤回可能ゴール構造条件の十分条件を一つ示した.この結果は,ソフトウェアインテグリティレベルの分配手法を与える上で基礎となるものである.合成に基づくアシュアランスケース集合の意味論を解明する。具体的には,平成27年度に得られた撤回可能ゴール構造化表現のツール及び双極木議論フレームワークに基づき定義されたアシュアランスケースの合成に関する代数的性質を明らかにし、アシュアランスケースにおける議論の合成の議論学に基づく意味論を定義する。ここでは、H.Prakkenらが提示している累積的議論が満たすべき性質に検討を加え、議論の冗長化に基づくインテグリティレベルの分配手法の基礎となる要件を与える.*最終年度については、本年度以降の目標である目標である、議論の合成の代数的性質を用いて、アシュアランスケースのための、論証の合成の議論学に基づく意味論を定義する、及びアシュアランスケースにおける論証集合の意味論に基づくインテグリティレベルを定義し、評価可能な枠組みを与え、その有効性を評価することを実施予定である。そこでは、本年度のケーススタディや調査などを裏付けとする手法を提案する。情報科学予定していたPCについて、現状まだ秘密情報を扱っていないため、今年度の購入は見送った。
双曲群上のサブセットカレントの研究

サブセットカレントはThurstonの導入した測度付き測地線層(measured geodesic lamination)の概念の一般化である測地カレントのさらなる一般化である.幾何学的対象を測度という解析対象と関連付けることによって,曲面上の幾何学的対象の不変量を解析的視点から分析することが可能となる.サブセットカレントは測度付き測地線層に比べて扱う対象が格段に多くなっている.本研究者は今年度サブセットカレントの研究をコンパクト双曲得曲面から非コンパクトな双曲曲面にまで拡大することを目指した.目標であった,稠密性定理および線形連続拡張に関する明確な結果は得られなかったものの,コンパクト双曲曲面の場合の結果を一部拡張することには成功した.まず,非コンパクトな双曲曲面についてもコンパクトな場合と同様にサブセットカレント空間は定義でき,位相空間の観点から見てほぼ同様の性質を持つことがわかった.また,曲面の有限生成部分群からサブセットカレントを定義することが可能であるという点ではコンパクトな場合と全く同様であった,しかしながら,決定的に異なる点として,普遍被覆の無限遠に放物型極限点が存在することが挙げられる.放物型極限点を2個以上の有限個用意することによって,サブセットカレントが定義できることがわかった.簡単な例としては,曲面上のカスプを両端にもつ無限測地線がサブセットカレントを対応付ける(厳密には測地カレント).また,稠密性定理の観点からも考察が必要であると考えている.線形連続拡張については現状ではいくつかの点で否定的見解が得られている.連続拡張をする上での障害が見つかっており,不変量の捉え方を抜本的に見直すことが求められる.特に交点数については無限に発散することを解消する手段が必要であるとみている.以上のように,限定的ではあるが,着実な成果を挙げることができた.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度の研究では,当初の目標の多くを達成することができた.双曲群上のサブセットカレントの研究をする上で,もっとも顕著な性質を持つ自由群と曲面群に焦点を当てて研究を行った.これらは,幾何学的にはコンパクトな双曲曲面の基本群として現れるものであり,これらを結びつけた場合に双曲曲面上のサブセットカレントと呼ぶこととする.平成28年度の研究においては双曲曲面上のサブセットカレントに関する研究を行い,サブセットカレントの概念が,与えられた双曲曲面の被覆空間の理論をある意味で連続に拡張するものであることを示すとともに,被覆空間の凸核およびそれらの組に関する不変量をサブセットカレント空間の上に連続に拡張することができた.これらの結果は論文にまとめ,現在投稿中である.曲面上のサブセットカレント空間を実数を用いて例示によって説明すると,1に対応するのが与えられた曲面であり,整数に対応するのが被覆空間の凸核であり,有理数に対応するものが重み付きの凸核であり,実数に対応するものがサブセットカレントである.以下では,具体的に連続拡張が示された写像に対して述べる.凸核の面積およびそのオイラー数を対応させる写像はサブセットカレント空間上に連続拡張される.曲面上の二つの閉測地線の交点数の概念はファイバー積の可縮成分数という見方によって,凸核の交点数の概念に拡張され,さらにサブセットカレント空間上にも連続拡張される.二つの凸核のファイバー積の非可縮成分数のオイラー数に関しても同様に連続拡張される.凸核に対し,その境界に現れる閉測地線の長さの和の半分を対応させる写像もまた連続拡張される.これらの結果は,測地カレントを導入したBonahonの結果や,サブセットカレントを導入したKapovich-Nagnibedaの自由群の場合の結果の拡張になるものである.実績の概要で述べた結果は当初目標としていたものであり,それらを目標どおりに達成できたことは非常に大きな進展である.また,それらの結果をすでにまとめ,論文として投稿している段階であるため,当該年度の目標はほぼ完全に達成できたものであると考える.サブセットカレントはThurstonの導入した測度付き測地線層(measured geodesic lamination)の概念の一般化である測地カレントのさらなる一般化である.幾何学的対象を測度という解析対象と関連付けることによって,曲面上の幾何学的対象の不変量を解析的視点から分析することが可能となる.サブセットカレントは測度付き測地線層に比べて扱う対象が格段に多くなっている.本研究者は今年度サブセットカレントの研究をコンパクト双曲得曲面から非コンパクトな双曲曲面にまで拡大することを目指した.目標であった,稠密性定理および線形連続拡張に関する明確な結果は得られなかったものの,コンパクト双曲曲面の場合の結果を一部拡張することには成功した.まず,非コンパクトな双曲曲面についてもコンパクトな場合と同様にサブセットカレント空間は定義でき,位相空間の観点から見てほぼ同様の性質を持つことがわかった.また,曲面の有限生成部分群からサブセットカレントを定義することが可能であるという点ではコンパクトな場合と全く同様であった,しかしながら,決定的に異なる点として,普遍被覆の無限遠に放物型極限点が存在することが挙げられる.放物型極限点を2個以上の有限個用意することによって,サブセットカレントが定義できることがわかった.簡単な例としては,曲面上のカスプを両端にもつ無限測地線がサブセットカレントを対応付ける(厳密には測地カレント).

また,稠密性定理の観点からも考察が必要であると考えている.線形連続拡張については現状ではいくつかの点で否定的見解が得られている.連続拡張をする上での障害が見つかっており,不変量の捉え方を抜本的に見直すことが求められる.特に交点数については無限に発散することを解消する手段が必要であるとみている.以上のように,限定的ではあるが,着実な成果を挙げることができた.計画に大きな変更はない.引き続き曲面上のサブセットカレントに焦点を当てて研究を行っていく.特に交点数関数の応用面での成果を得ることを期待している.また,コンパクトな双曲曲面上のサブセットカレントのみならず,コンパクトでない双曲曲面に対してサブセットカレントの理論を展開していくことを目指す.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
近世近代における都市政策とその社会的経済的環境

二年間にわたり、隔月の研究念を開き、近世・近代都市の政策、就中行財政のあり方とその社会的・経済的環境との対応関係の史的研究を、各国の具体的事例にもとづきおこなった。日本の場合、近世都市の中で、もっとも史料的にめぐまれた大阪を代表例として、幕府の都市支配下において、今まで明らかにされていなかった町人の負担について、町奉行所など幕府に対する公役銀と、惣会所などの自治組織に対する負担があるが、後者の負担増加に対する町奉行所、惣会所、町人の三者の対応を近世を通じて考察した。この中で当時の都市施設や教会などのあり方についてもふれ、その殆んどが町人に負荷されていることにもふれている。ドイツに関しては、工業化の進展に伴って生じた都市の環境問題について、主としてベルリンの事例に即し、種々の角度から考察した。フランスに関しては、まず〓一に、18世紀のパリをはじめとする主要都市で実行された都市改造事業の背景を、当時における都市化と都市衛生の二つの視点から考察した。次いで、19世紀後半のオスマンの都市改造事業が有する限界について、とくに工業労働者の住宅問題の観点からの分析を行った。近代的都市の発展の中で、地方自治体の行財政政策と、準公共財としての社会サービスを提供する地方公営事業の役割の特殊性について、英国と日本との代表的研究の幾つかの論点を比較検討した。そして社会サービスの提供とその充実は、歴史的にも社会的にも変化するが、近代都市における総合的生活環境の向上にとって必須の政策課題であるとともに、地方自治の諸機能と確率のために必要な前提であることを明らかにした。隔月の研究会で,都市の概念・時代区分論など討議したが,各国によって時代区分にはずれがあるので,それぞれの国の事情に応じた時代区分とすることにした.また研究課題へのアプローチの方法論も討議したが,さしあたって今年度は,各自がこの研究課題のなかで,もっとも各自が問題としているテーマを選択することにした.日本の場合,近世都市の特質を比較史的に考え,近世身分制の具現した城下町,あるいは三都における都市政策を,都市の社会的経済的環境の変化と都市政策との対応関係で把握したほか,都市の施設,例えば水道敷設などやその維持管理の町民への負担と住民のシヴィル・ミニマム的発想や負担の公平化への意識,あるいは救貧,衛生政策なども比較史的に考察した.ドイツ,イギリスの場合,近世都市の環境行政の特定を行なった.イギリスの社会サーヴィスの提供は,政治的な要請および責務に基づくものもあってする行財政の効率化と地方公益事業の役割について,その理論と政策を19世紀を対象として考察した.ドイツは近世都市の環境問題,都市住民の環境意識の変化を考察した.フランスの場合,アンシアン,レジーム期におけるパリ最大のイノサン墓地の移転が都市衛生意識ならびに都市改造計画と密接に関係しつつ実行されたことは既に明らかにしたが,当該期のパリ改造計画をよい広い範囲にわたって考察し,他都市に関する事例も「公衆衛生思想」に焦点を合せて分析した.これらの比較において,各国の特質が次第に浮き彫りされ,当研究課題の論点が明らかとなり,来年度はその成果をまとめて,本学の学術雑誌に掲載することを予定している.昨年度と同じく、隔月の研究会を開き、都市行財政とその社会的経済的環境についての共同研究を行なった。本年度は、特に近代都市に焦点をあてた。各国別の研究成果は、以下の通りである。日本の近世都市の行財政の研究が、昨年度中に完成しなかったので。本年度は近世後期の行財政を中心に進め、幕末期まで終わった。さらに、明治期の研究を進めている。この転換期から近代都市の行財政や都市政策とその社会的経済的環境の研究は、いずれまとめる予定である。

すでに近代化した日、英都市の発展の中で、地方自治体の行財政政策と、準公共財としての社会サーヴィスを提供する地方の公営公益事業の特殊性を、日、英のあり方を比較しながら、両国の代表的研究の幾つかの論点を比較検討し、社会サービスの提供とその充実の史的、社会的変化を見つつ、社会サービスが都市の総合的生活環境の向上と地方自治の諸機能の確立のために重要な前提となることを明らかにした。フランスに関しては、19世紀後半の第二帝政期に行なわれたオスマンの都市改造計画のもつ限界を、特に工業労働者の住宅問題から考察した。パリをはじめフランス大都市では、中央政府や都市当局による都市改造でも労働者の住宅条件は改善されず、企業家もこの問題には関心を払わなかった。しかしクルーゾーやミュルーズでは企業家の積極的なイニシャチヴによって良質な住宅が有利な条件で労働者に提供され、これによって新しい工業都市が形成されたことを明らかにした。ドイツに関しては、産業革命期ベルリンの都市生活環境が、その規定原因たる工業化、都市化、人口増加との関連で考察された。以上の比較研究において得られた成果は、今後の研究に有意義であるが、各国の研究成果は、既に『神戸学院経済学論集』20巻12月号に掲載されるべく、現在印刷中である。
DNA複製異常とゲノム不安定性におけるY-familyポリメラーゼの作用

がん遺伝子の活性化が引き起こすDNA複製ストレス(RS)への耐性が腫瘍細胞の増殖に必要である。今回、私たちはがん遺伝子Myc活性化細胞において、RSへの耐性に損傷乗り越えポリメラーゼPolηが重要な役割を果たすことを見出した。また、Polηが作用しない時にはMUS81-EME2というDNA切断酵素がRSへの耐性に関与することを見出した。したがって、これら分子の機能を阻害することは新しい治療開発につながることが期待される。DNAの完全かつ円滑な複製はゲノム情報の維持に必須である。一方、DNAは常に環境因子や細胞代謝産物から損傷を受け、これが複製フォーク進行の遅延や停止を引き起こす。これらは「複製ストレス」と総称され、DNA二重鎖切断(DSB)やゲノム不安定性の原因となる。最近の研究において、進行阻害された複製フォークを安定化し進行を再開させる分子機構の解明が注目を集めている。複製ストレスの発生要因として特に興味深く重要であるのは、発がん遺伝子の活性化である。これはDNA複製動態の異常に伴って複製ストレスを生じ、ゲノム不安定性を介して腫瘍形成を促進する原因として注目を集めている。しかし、その発生や細胞応答に関する分子機構は十分明らかではない。今回、私たちは薬剤処理によって発がん遺伝子c-Mycを活性し複製ストレスを誘導できるモデル細胞系を用いて、Yファミリー損傷乗り越えDNAポリメラーゼ(Y-Pol)の役割を解明することを目的に解析を行った。その結果、Y-Polメンバーの中でもPol-etaが特異的にc-Mycによる複製ストレスの軽減に重要な役割を果たすことを見出した。RNA干渉法によってPol-etaの発現を抑制すると、c-Myc発現細胞は増殖が阻害され、G2/M期への蓄積が強まった。また、複製フォークの阻害、DSBの増加、ゲノム不安定性を示す小核形成の亢進が観察された。また、ポリメラーゼ活性を喪失したPol_変異体を過剰発現するとDSBを増加させ、変異体蛋白がDSBに局在することが示された。また、Pol_の集積する核内フォーカスはlate SからG2期の細胞で増加しており、複製タイミングが遅い染色体脆弱部位の複製に関与する可能性が考えられる。以上の知見は、Pol-etaが発がん性複製ストレスによるゲノム不安定性を軽減するという新たな機能を示唆する。c-Myc遺伝子が誘導するPol-etaの関与については、RNA干渉やドミナント・ネガティブ変異体を用いて、信頼性のあるデータが得られた。ゲノム情報の維持にはDNAの円滑な複製が必須である。しかし、環境因子や代謝産物によるDNA損傷など様々な要因が、複製フォーク進行の遅延や停止を引き起こす。これらは「複製ストレス」と総称され、細胞はこれらに応答する何重もの機構を備えている。一方、腫瘍細胞においては活性化がん遺伝子などが引き起こす複製ストレスが高まり、腫瘍細胞の増殖には有害な効果を及ぼす。そのため、複製ストレス応答機構は腫瘍細胞の増殖を促進し、治療標的となりうる。たとえば、複製ストレス応答において中心的分子のひとつであるATRの阻害剤は、腫瘍選択的に殺細胞効果を示し臨床治験が進行中である。Yファミリー損傷乗り越えDNAポリメラーゼ(Y-Pol)も複製ストレス応答において重要な役割を果たすが、発がん遺伝子誘導性複製ストレスにおける役割はほとんど研究されていない。我々はMyc発がん遺伝子を薬剤誘導性に活性化する細胞を作成し、Y-Polの役割を検討した。その結果、Polηの発現抑制がMyc活性化による複製フォークの停止、DNA二重鎖切断(DSB)の形成、細胞死や細胞周期停止を特異的に促進することを見出した。また、Polηドミナント・ネガティブ変異体の発現がDNA二重鎖切断の形成を引き起こした。さらに、Polη抑制時のDSB形成はエンドヌクレアーゼMUS81-EME2に依存していた。MUS81-EME2を同時に抑制すると複製ストレスの増加と細胞死の促進が見られた。これは、従来の報告と合致して、MUS81-EME2によるDSB形成が複製再開を促進し、Polηのバックアップとして作用することを示唆する。以上の知見は、Polηが腫瘍細胞の生存を支持する可能性や、先天的Polη欠損による色素性乾皮症ヴァリアント型に発生する皮膚ガン治療においてMUS81-EME2が治療標的になる可能性を示唆する。MUS81-EME2の作用機構というやや副次的な課題への取り組みに予想以上に労力と時間を消費せざるを得なかった。特に、複製フォーク再開への効果を検出することが困難であったため、実験を繰り返す必要があった。しかし、この副産物的所見からは新しいsynthetic lethalityを利用する治療法の可能性を提示するという収穫も得ることができた。ゲノム情報の安定性にとってDNAの完全かつ円滑な複製は必須であるが、様々な要因が複製フォーク進行の遅延や停止を引き起こす。最近、進行阻害された複製フォークを安定化し進行を再開させる分子機構の解明が注目を集めている。中でも発がん遺伝子活性化が引き起こす複製ストレスへの細胞応答機構は発がん過程を解明し、有効な治療法を開発する上に重要であるが、その仕組みは十分明らかではない。私たちは発がん遺伝子c-Mycを活性し複製ストレスを誘導できるモデル細胞系を用いて、Yファミリー損傷乗り越えDNAポリメラーゼ(Y-Pol)の役割を解明することを目的に解析を行った。その結果、Y-Polメンバーの中でもPolηが特異的にc-Mycによる複製ストレスの軽減に重要な役割を果たすことを見出した。