hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウイルスの宿主細胞選択における攻防

ウイルスの細胞侵入機構をより良く理解するために、ムンプスおよび麻疹ウイルスについて研究を行い、ムンプスウイルスの受容体の構造を解明した。麻疹ウイルスの神経系での伝播には、ウイルス変異による膜融合能亢進が重要であることを明らかにした。また、麻疹ウイルの細胞内増殖に必要な2つの宿主蛋白質を同定した。ヘルペスウイルスについても解析を行い、水痘帯状疱疹ウイルスによる膜融合に重要なウイルス糖蛋白質構造を明らかにした。さらに、ヘルペスウイルスの膜融合やゲノム改変の効率良い実験系を開発した。麻疹ウイルスをモデルとして、ウイルスの宿主細胞選択における攻防を研究し、ウイルスのトロピズムや宿主域決定のメカニズムを明らかにすることを本研究の第一の目的としている。麻疹ウイルスの細胞侵入には、エンベロープ上のH蛋白質(受容体結合能をもつ)、F蛋白質(膜融合能をもつ)と宿主細胞表面の受容体の相互作用に基づく膜融合が関わっている。既知の受容体(SLAM, nectin 4)を発現していない神経細胞への麻疹ウイルス感染には、細胞外領域の変異によりF蛋白質が不安定化して、既知の受容体以外の分子(未同定)によって活性化されることが重要であることを明らかにした。このような変異は、既知の受容体を発現している細胞では融合能が亢進し強い細胞変性効果を示すため、神経細胞以外ではかえってウイルス増殖にとって不利になることを明らかにした。さらに、麻疹ウイルスRNA合成に重要な役割をしている宿主蛋白質SHCBP1を同定した。ウイルス非構造C蛋白質はSHCBP1と結合することにより、インターフェロン産生を制御していることを明らかにした。免疫システムとウイルスとは密接な関係を保ちながら共に進化し適応してきたと考えられる。本研究では、種々のウイルス、特に持続感染ウイルスによる宿主免疫機能制御機構、また宿主細胞の感染抵抗性獲得機構の解明を第二の目的としている。ヘルペスウイルスの細胞内侵入機序やウイルス感染細胞に対する免疫応答を解析するために、種々の免疫制御分子と会合するウイルス分子の同定、特に抑制化レセプターのIg融合蛋白質を用いて新たな免疫逃避に関わるウイルス分子の同定を行った。特にヒトヘルペスウイルス6 (HHV-6)の膜融合機構の解析を実施し、HHV-6のエンベロープ分子による膜融合アッセイを初めて樹立した。さらに、そのアッセイを用いてHHV-6の膜融合に関わるエンベロープ分子を同定した。研究代表者は、ウイルスの宿主細胞選択における攻防を研究し、ウイルスのトロピズムや宿主域決定のメカニズムを明らかにすることを主な目的としている。麻疹ウイルスおよびその類縁ウイルスは、ウイルスのH蛋白質、F蛋白質と宿主細胞受容体との間の相互作用により細胞表面で膜融合を起こし、細胞に侵入する。これまで、H蛋白質head領域と受容体の複合体の構造を明らかにした。F蛋白質と結合してその構造変化を誘導するstalk領域を含むH蛋白質を精製し、受容体の存在、非存在下で結晶化を進めている。さらに、麻疹ウイルスと同じパラミクソウイルス科に属するムンプスウイルスの受容体結合蛋白質HNの結晶構造および受容体シアル酸との結合に重要な領域を決定した。麻疹ウイルスの神経細胞受容体を同定するために、GFP発現組換えウイルスを用いたスクリーニングによる発現クローニングを進めている。研究分担者は、種々のウイルス、特に持続感染ウイルスによる宿主免疫機能制御機構、また宿主細胞の感染抵抗性獲得機構の解明を目的としている。本年度は、ウイルスレセプターPILRalphaと単純ヘルペスウイルスの相互作用の構造学的結合機構を解明した。また、感染に関与するウイルス分子を解明するために、CRISPR-Cas9システムを用いて新たなウイルス改変法を樹立した。研究代表者は、ウイルスの宿主細胞選択における攻防を研究し、ウイルスのトロピズムや宿主域決定のメカニズムを明らかにすることを目的としている。麻疹ウイルスの細胞侵入に関わるエンベロープ上のH蛋白質、F蛋白質の構造を明らかにするために、stalk領域を含むH蛋白質の細胞外領域、F蛋白質の細胞外領域を精製し、結晶化を進めた。麻疹ウイルスの神経細胞感染に、F蛋白質の変異による膜融合能の亢進が重要であることを明らかにした。それに関わる神経細胞上の新規受容体の同定を進めた。麻疹ウイルスの複製に宿主のアクチン制御タンパク質cofilinが関わっていることを明らかにした。ムンプスウイルスのHN蛋白質head領域の結晶構造とHN蛋白質の変異体の機能解析から、シアル酸に加えそれに続く糖鎖領域もムンプスウイルスに対する受容体機能に重要であることを明らかにした。分担研究者は、ヘルペスウイルスの細胞内侵入機構やウイルス感染細胞に対する免疫応答の解析を行っている。ウイルス感染におけるエンベロープ上のシアル酸の機能解析を行い、水痘・帯状疱疹ウイルスの感染にはgB上の特定のシアル酸が必須であることを明らかにした。実際、gB受容体であるMAG上のシアル酸結合部位に変異を加えることによって膜融合がおこらなくなった。したがって、ウイルスエンベロープ上のシアル酸は本ウイルスの感染性を決定する上で重要な機能を担っていると考えられた。麻疹ウイルス、ムンプスウイルスの細胞侵入機構に関する研究が進展し、理解を深めている。

また、水痘・帯状疱疹ウイルスの感染時の膜融合の分子機構を解明した。(1)パラミクソウイルスの細胞侵入の構造基盤を解析した。麻疹ウイルスのH蛋白質とSLAMレセプターの複合体構造およびF蛋白質の構造が解明され、麻疹ウイルスの膜融合機構の理解が進んだ。ムンプスウイルスの受容体結合HN蛋白質は、アルファ2,3結合型シアル酸を末端にもつ3糖構造を受容体としていることが明らかになり、本ウイルスのトロピズム理解に有用な情報が得られた。(2)ウイルスの細胞内侵入機構やウイルス感染細胞に対する免疫応答を解析するために、種々の免疫制御分子と会合するウイルス分子の同定、特に抑制化レセプターの免疫グログリン融合蛋白質を用いて新たな免疫逃避に関わるウイルス分子の同定を行った。その結果、持続感染するウイルスばかりでなく、高病原性を示すフィロウイルスの中にも、抑制化レセプターと相互作用する分子が存在することが判明した。このような宿主分子との相互作用はウイルスの病原性にも関与していると考えられる。(3)膜融合能が亢進した麻疹ウイルスの神経細胞感染では、細胞同士の融合(合胞体形成)を起こさないようなミクロの膜融合により、RNAゲノムを含むヌクレオカプシドが細胞間(おそらくシナプス間)を移動することによりウイルス伝播が起こっていることが明らかになった。このウイルス伝播は、既知の麻疹ウイルスレセプターであるSLAMやnectin 4非依存性である。また、宿主蛋白質のアネキシンA2が麻疹ウイルスM蛋白質と結合し、その細胞表面への輸送を助けることにより、ウイルス増殖を促進していることが明らかになった。麻疹ウイルスの細胞侵入には、エンベロープ上のH蛋白質(受容体結合能をもつ)、F蛋白質(膜融合能をもつ)と標的細胞表面の受容体の相互作用が関わっているが、その詳細は不明である。研究代表者のこれまでの研究成果に基づき、麻疹ウイルスH蛋白質四量体構造(dimer of dimers)のdimer間の界面に変異を導入したH蛋白質変異体を作製し、それらの構造と機能を解析した。その結果、H蛋白質四量体の構造変化がF蛋白質を活性化して膜融合を起こすのに重要であることが明らかになった。また、既知の受容体を発現していない神経細胞への麻疹ウイルス感染には、細胞外領域の変異によるF蛋白質の融合能の上昇が重要な役割をしていることを、組み換えウイルスを用いた培養神経細胞の感染、動物モデルの感染によって明らかにした。免疫システムとウイルスとは密接な関係を保ちながら共に進化し適応してきた。研究分担者は、種々のウイルス、特に持続感染ウイルスによる宿主免疫機能制御機構、また宿主細胞の感染抵抗性獲得機構の解明を目的として研究を進めた。ヘルペスウイルスの細胞内侵入機序やウイルス感染細胞に対する免疫応答を解析するために、種々の免疫制御分子と会合するウイルス分子、特に抑制化レセプターの免疫グロブリン融合蛋白質を用いて新たな免疫逃避に関わるウイルス分子を探索した。
超音波を利用した超微細気泡発生装置の開発

オゾンなどを用いた水質浄化技術や気体のアルカリ溶液への吸収など液相化学反応は化学工学などの分野で重要となっている。液相反応においては反応ガスの溶解過程が反応律速となることが多く、その溶解促進のために微細気泡を用いることは、その体表面積が広いことや液体内での滞留時間の長いことから、気体の液体中への溶解促進の効率化に大きく寄与する。また、医療の分野においても肺や血液の造影剤として10μm程度の微細気泡を用いる例があることから、微細気泡の応用範囲は広い。したがって、10μm程度の超微細気泡を生成する技術の開発には大きな意義がある。我々は針先から放出される微量のガスに超音波を当てることで、効率よくかつ均一に10μm程度の超微細気泡を生成できることを見いだしており、本研究はその生成方法を応用し、より安定的にかつ大量に超微細気泡を生成するための技術を開発するものである。超微細気泡生成メカニズムの解明においては、超音波照射によって気液界面に生じる表面張力波が分裂することにより超微細気泡が生成している可能性が高いことから、表面張力波の形状や波長について詳細に測定した。実験では、アクリル試験槽内に超音波振動子および針形状を持つマイクロシリンジを導入する。アクリル槽内に導入した試験液体中で超音波を発生させ、定在波を作る。マイクロシリンジからマイクロシリンジポンプを用いて液体に導入された微量ガスに超音波を付与し、超微細気泡を生成する。表面波の波長測定を行い、表面振動波の波長が周波数によって変化することが確認できた。また、気泡径分布の測定も行い、波長の影響などを調べた。さらに、流量を増加させるための方法として、多くのマイクロシリンジを配置することを検討し、その効果を確認した。このとき、購入したカメラなどを用いて表面波の波長測定を行い、表面振動波の波長が周波数によって変化することが確認できた。

液相反応においては反応ガスの溶解過程が反応律速となることが多く、その溶解促進のために微細気泡を用いることは、その体表面積が広いことや液体内での滞留時間の長いことから、気体の液体中への溶解促進の効率化に大きく寄与する。また、医療の分野においても肺や血液の造影剤として10μm程度の微細気泡を用いる例があることから、微細気泡の応用範囲は広い。したがって、10μm程度の超微細気泡を生成する技術の開発には大きな意義がある。我々は針先から放出される微量のガスに超音波を当てることで、効率よくかつ均一に10μm程度の超微細気泡を生成できることを見いだしており、本研究はその生成方法を応用し、より安定的にかつ大量に超微細気泡を生成するための技術を開発するものである。超微細気泡生成メカニズムの解明においては、超音波照射によって気液界面に生じる表面張力波が分裂することにより超微細気泡が生成している可能性が高いことから、表面張力波の形状や波長について詳細に測定した。実験では、アクリル試験槽内に超音波振動子および針形状を持つマイクロシリンジを導入する。アクリル槽内に導入した試験液体中で超音波を発生させ、定在波を作る。マイクロシリンジからマイクロシリンジポンプを用いて液体に導入された微量ガスに超音波を付与し、超微細気泡を生成する。表面波の波長測定を行い、表面振動波の波長が周波数によって変化することが確認できた。また、気泡径分布の測定も行い、波長の影響などを調べた。さらに、流量を増加させるための方法として、多くのマイクロシリンジを配置することを検討し、その効果を確認した。
居住環境の色の識別の個人差に関する研究

居住環境に使われている色の見え方は、種々の要因に影響されるが、特に有彩色視対象の識別には、検討すべき要因が多いと考えられる。ここでは視対象の形・大きさの要因については無彩色視対象の見え方の結果をある程度準用できると考えて、有彩色視対象と背景との刺激量の差異に着目して研究をすすめている。順応輝度と色相と対比感の関係をより明らかにするため、個人の評定差の多い色相について定量化するため視認実験をすることにした。実験の対象とした被験者は、394名の短大生である。視認実験は、無彩色及び無彩色に近い低彩度で仕上げられた講義室で、平均照度約650lxの人工照明のもとで、無彩色(N7)を背景とした場合の基準視対象(N3.5)に対する有彩色視対象の評価を50の色票について行った。その結果、1.色の嗜好特性の設問に対しては、普通と答える評価が高く、嫌いと評価する意志表示の少ない傾向が見られた。2.評価の差異は、被験者全体でみると、中央値と80%レンジ下限値の評価はほぼ似た傾向を示すが、上限値では評価のばらつきが多く見られた。3.安全色彩の評価は、ほぼ目的を達成していると考えられるが、用心、安全に対する評価は低い結果を示した。4.高彩度の色は、安全色彩の中で高い評価を示す視対象と評価傾向はほぼ同じであった。5.基準視対象に対する評価傾向は、色の嗜好特性に明確な差異がみらる被験者でも、評価のばらつきはほぼ同じであった。今後、照度が変化した場合、被験者の世代、色差、視対象の抽出などについても検討すべきであると考えている。
京阪神大都市地域における明治以降の都市化過程のミクロ分析

1.研究代表者および各研究分担者の研究内容とその成果(1)山田は大縮尺地形図を用いて,昭和戦前期現代における大阪・京都・神戸の都市化の進展状況をそれぞれ1枚の地図に表現することを目指し,ほぼ所期の成果をあげた。(2)青木は異なるスケールの下での地域変化研究の方法について理論的検討を行った。(3)藤井は堺とその周辺における市街地化に関して,ポリゴン型データベースの作成を行うとともに、最近の都市をとらえていくための視点についても、郊外業務地区研究の成果をふまえて、新たな見方を提示した。(4)小長谷は大阪市の建造環境をとりあげ、「建造物コーホート法」という新たな手法を考案して,昭和44年,同52年,同60年のステージにおける建設時期別建造物延べ床面積の立体地図を作成した。(5)須原・香川・古賀は,京阪奈地域の住宅地化の進展状況を論文にまとめるとともに、国土数値情報の中の起伏量データを用いて,地形条件と住宅地化の進展との関係を解明することを,宇治地区を事例地域として試みた。2.まとめ以下のように,われわれの研究は,その時点における各人の個人的関心に忠実であったことから、当初の役割分担との間に,わずかながらずれが生じており,また研究課題全体としての成果のまとまりという面でも若干の問題点を残したことは否定できない。しかし,それぞれの分野では多大の成果を収めたと確信している。なお,われわれの成果は、別項に示す個別論文のほかに,『近代化による環境変化の地理情報システム,平成4年度総合報告書I』およびアトラス『日本の近代化と土地利用変化』にも掲載されている。
化学発癌過程における細胞形質発現の推移とその安定化

伊東は腺胃前癌病変としてのpepsinogen1低下幽門腺(PDPG)を免疫組織学的マーカーとして胃発癌物質や胃発癌プロモーターの短期検索の可能性を明らかにした.さらに天然に存在し変異原性のない酸化防止剤, Catecholのラット腺胃に対する発癌性と極めて強い胃発癌に対するプロモーター作用の存在を見出し,ヒト胃癌の原因解明への糸口を示した.中村は幼若ラット肝細胞の初代培養を用いてIGFーIおよびIIやTGFーβなどの既知増殖因子に加え幼若ラット肝細胞のオートクリン因子の本体と思われる分子量3万の酸,熱耐性因子の存在を明らかにした.藤田は化学発癌物質による癌の発生とras癌遺伝子活性化について検索し, 3ーMCで処理されたヒト培養細胞において点突然変異によるras癌遺伝子活性化に伴い悪性形質転換が行われる事を明らかにした.またラットBBN膀胱発癌過程において病理形態学的変化の進展する以前よりras蛋白p21の発現亢進が認められる事を明らかにした.野瀬は発癌プロモーターTPAを用いTPAによる活性酸素がcーfos発現のシグナルになり得る事を示し,さらにcーfos蛋白の中間部分にある24個の合成ペプチドを抗原としcーfos蛋白に対する抗体作成に成功した.益子は1ーメチルアデノシン(m'Ado)に対するモノクローナル抗体を作成し免疫組織化学的に食道,前胃,皮膚および膀胱上皮の基底部にその存在を証明し,さらにラットBBN膀胱発癌による検索で単純性過形成から癌に至るすべての病変においてその染色領域の拡大を認め, m'Adoが細胞増殖の新しいマーカーとなる可能性を示唆した.高橋は独自に作成したハムスターの低スピン型チトクロームPー448に対するモノクローナル抗体を用いハムスター膵癌発生過程を検索し,前癌病変の異型増殖巣のみならず膵癌発生母地である胆膵共通管および膵管においても陽性部位を認め膵発癌過程の解析における新しい指標としての有用性を示した.伊東は腺胃前癌病変としてのpepsinogen1低下幽門腺(PDPG)を免疫組織学的マーカーとして胃発癌物質や胃発癌プロモーターの短期検索の可能性を明らかにした.さらに天然に存在し変異原性のない酸化防止剤, Catecholのラット腺胃に対する発癌性と極めて強い胃発癌に対するプロモーター作用の存在を見出し,ヒト胃癌の原因解明への糸口を示した.中村は幼若ラット肝細胞の初代培養を用いてIGFーIおよびIIやTGFーβなどの既知増殖因子に加え幼若ラット肝細胞のオートクリン因子の本体と思われる分子量3万の酸,熱耐性因子の存在を明らかにした.藤田は化学発癌物質による癌の発生とras癌遺伝子活性化について検索し, 3ーMCで処理されたヒト培養細胞において点突然変異によるras癌遺伝子活性化に伴い悪性形質転換が行われる事を明らかにした.またラットBBN膀胱発癌過程において病理形態学的変化の進展する以前よりras蛋白p21の発現亢進が認められる事を明らかにした.野瀬は発癌プロモーターTPAを用いTPAによる活性酸素がcーfos発現のシグナルになり得る事を示し,さらにcーfos蛋白の中間部分にある24個の合成ペプチドを抗原としcーfos蛋白に対する抗体作成に成功した.益子は1ーメチルアデノシン(m'Ado)に対するモノクローナル抗体を作成し免疫組織化学的に食道,前胃,皮膚および膀胱上皮の基底部にその存在を証明し,さらにラットBBN膀胱発癌による検索で単純性過形成から癌に至るすべての病変においてその染色領域の拡大を認め, m'Adoが細胞増殖の新しいマーカーとなる可能性を示唆した.高橋は独自に作成したハムスターの低スピン型チトクロームPー448に対するモノクローナル抗体を用いハムスター膵癌発生過程を検索し,前癌病変の異型増殖巣のみならず膵癌発生母地である胆膵共通管および膵管においても陽性部位を認め膵発癌過程の解析における新しい指標としての有用性を示した.
エラストマーとしての性質を示す液晶性高分子半導体の開発

本研究課題では、ペリレンテトラカルボン酸ビスイミド(PTCBI)をベースとした液晶性半導体の合成を検討した。4本のアルケニル基を導入したPTCBI誘導体を合成し、その側鎖末端に、Karsted触媒を用いたヒドロシリル化により、オリゴシロキサン鎖を導入した化合物を合成した。これらの化合物は、室温でカラムナー相を示し、-100°Cまで冷却しても、結晶化しなかった。また、液晶相で良好な電子輸送性を示し、特に、ジシロキサン鎖を導入した化合物においては、室温での電子移動度は、最大で0.1 cm2/Vsに達した。電子移動度は0°Cから50°Cの間では、温度に依存しなかった。この化合物のシクロヘキサン溶液を、テフロン繊維を摩擦転写したガラス基板上にスピンコートすることにより、カラムが一軸配向した液晶性薄膜を作成することができた。さらに、側鎖末端に重合性の官能基である環状のヘプタメチルシクロテトラシロキサンを導入したPTCBI誘導体を合成した。環状シロキサン部位は非常に嵩高いにもかかわらず、一部の化合物は室温でカラムナー相を示した。PTCBI部位と環状シロキサン部位をブチレン鎖でつないだ化合物は、室温では結晶であり、等方相から急冷するとガラス化した。しかし、へキシレン鎖でつないだ化合物は83°C以下でヘキサゴナルカラムナー相を示し、室温以下まで冷却しても、液晶相を保持した。室温では、電子輸送性を示し、電子移動度は1.2x10-4cm2/Vsであった。この化合物は有機溶媒に対して高い溶解性を示し、スピンコート法による薄膜作製が可能である。また、トリフルオロメタンスルフォン酸を添加して加熱することにより、重合することができた。柔軟で収縮可能な電子輸送性の液晶性高分子薄膜を作成するため、現在、重合条件を検討している。ペンダントグループに半導体としての性質を示すターチオフェンを導入した側鎖型液晶性ポリシロキサンを合成をした。Time-of-Flight法によるキャリア移動度測定の結果より、この高分子が室温で良好なホール輸送性を示し、ホール移動度が1×10^<-2>cm^2/Vsに達することが明らかとなった。次いで、ポリシロキサン鎖のアルキレン鎖による架橋を検討した。1atm%のSiH結合が残留した液晶性ポリシロキサン薄膜を、デカジエン、および、カルステッド触媒を溶解したトルエン中に浸し、加熱したところ、薄膜の硬化が認められた。架橋反応が進行したものと考えられる。しかし、得られた薄膜は柔軟性に乏しく、延伸することはできなかった。より柔軟な液晶材料を得るため、半導体として機能するπ電子共役系に、複数のオリゴシロキサン鎖を導入した液晶材料の合成を検討した。ペリレンテトラカルボン酸ジイミドに複数のオリゴシロキサン側鎖を導入したところ、室温でカラムナー相を示すn-型の液晶性半導体が得られた。この液晶材料はヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、THFなどの有機溶媒に対して良好な溶解性を示し、スピンコートによる薄膜作製が可能であった。また、Time-of-Flight法によって電子移動度を測定したところ、室温で、10^<-3>cm^2/Vsを超える値を示した。この液晶材料は室温で柔軟な液晶状態を示すことから、架橋することにより伸縮可能な薄膜を作製することが可能であると期待される。液晶性半導体の柔軟性を検討するため、高分子基板の上に薄膜トランジスターを作成し、変形の際の特性の変化を調べた。

3%の歪がかかっても、薄膜トランジスターは動作し、液晶性半導体が結晶性材料に比べて柔軟性に富んでいることが立証された。より柔軟な液晶材料を得るため、半導体として機能するπ電子共役系に、複数のオリゴシロキサン鎖を導入した液晶材料の合成を検討した。ペリレンテトラカルボン酸ジイミドに複数のオリゴシロキサン側鎖を導入したところ、室温でカラムナー相を示すn-型の液晶性半導体が得られた。この液晶材料はヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、THFなどの有機溶媒に対して良好な溶解性を示し、スピンコートによる薄膜作製が可能であった。Time-of-Flight法によって電子移動度を測定したところ、室温で、10^<-3>cm^2/Vsを超える値を示した。オリゴシロキサン鎖をジシロキサンにすると、室温で高次のカラムナー相が出現し、電子移動度は10^<-1>cm^2/Vsに向上した。この液晶材料は室温で柔軟な液晶状態を示すことから、架橋することにより伸縮可能な薄膜を作製することが可能であると期待される。スピンコート法により、薄膜作製も可能であり、摩擦転写法により、カラムが一軸配こうした薄膜を作製することに成功した。液晶性薄膜の作製後、液晶相でのカラム構造を保持した液晶性薄膜の作製を目的として、重合性のシクロテトラシロキサン部位を有するペリレンテトラカルボン酸ジイミドを合成した。現在、液晶性の評価と薄膜化を検討している。また、ペリレンテトラカルボン酸ビスイミドをテトラシロキサン鎖でつないだ直鎖型高分子の合成を検討した。スピンコートによる薄膜作製は可能であったが、液晶性は発現しなかった。本研究課題では、ペリレンテトラカルボン酸ビスイミド(PTCBI)をベースとした液晶性半導体の合成を検討した。4本のアルケニル基を導入したPTCBI誘導体を合成し、その側鎖末端に、Karsted触媒を用いたヒドロシリル化により、オリゴシロキサン鎖を導入した化合物を合成した。これらの化合物は、室温でカラムナー相を示し、ー100°Cまで冷却しても、結晶化しなかった。また、液晶相で良好な電子輸送性を示し、特に、ジシロキサン鎖を導入した化合物においては、室温での電子移動度は、最大で0.1 cm2/Vsに達した。電子移動度は0°Cから50°Cの間では、温度に依存しなかった。この化合物のシクロヘキサン溶液を、テフロン繊維を摩擦転写したガラス基板上にスピンコートすることにより、カラムが一軸配向した液晶性薄膜を作成することができた。さらに、側鎖末端に重合性の官能基である環状のヘプタメチルシクロテトラシロキサンを導入したPTCBI誘導体を合成した。環状シロキサン部位は非常に嵩高いにもかかわらず、一部の化合物は室温でカラムナー相を示した。PTCBI部位と環状シロキサン部位をブチレン鎖でつないだ化合物は、室温では結晶であり、等方相から急冷するとガラス化した。しかし、へキシレン鎖でつないだ化合物は83°C以下でヘキサゴナルカラムナー相を示し、室温以下まで冷却しても、液晶相を保持した。室温では、電子輸送性を示し、電子移動度は1.2x10-4 cm2/Vsであった。この化合物は有機溶媒に対して高い溶解性を示し、スピンコート法による薄膜作製が可能である。また、トリフルオロメタンスルフォン酸を添加して過熱することにより、重合することができた。柔軟で収縮可能な電子輸送性の液晶性高分子薄膜を作成するため、現在、重合条件を検討している。
高解像複合光学計測と大規模グリッドDNSによる成層・混相乱流燃焼の構造解明と制御

各種燃焼器の高効率化と低環境負荷化は,近年問題となっている地球・都市環境問題の解決に必要不可欠である.本研究では,世界最大級の高精度数値シミュレーションと種々のレーザ計測技術を組み合わせた世界最先端の高解像複合光学計測を用いて,実用燃焼器の高効率化と低環境負荷化に重要となる成層・混相乱流燃焼機構を明らかにし,それに基づく燃焼制御法を提案した.各種燃焼器の高効率化と低環境負荷化は,近年問題となっている地球・都市環境問題の解決に必要不可欠である.本研究では,世界最大級の高精度数値シミュレーションと種々のレーザ計測技術を組み合わせた世界最先端の高解像複合光学計測を用いて,実用燃焼器の高効率化と低環境負荷化に重要となる成層・混相乱流燃焼機構を明らかにし,それらに基づく高度乱流燃焼制御技術を確立することを目的としている.各種燃焼器の高効率化と低環境負荷化は,近年問題となっている地球・都市環境問題の解決に必要不可欠である.本研究では,世界最大級の高精度数値シミュレーションと種々のレーザ計測技術を組み合わせた世界最先端の高解像複合光学計測を用いて,実用燃焼器の高効率化と低環境負荷化に重要となる成層・混相乱流燃焼機構を明らかにし,それに基づく燃焼制御法を提案した.本研究では,詳細化学反応機構を考慮に入れたグリッド・コンピュータによる超大規模直接数値計算(DNS),高解像度時系列粒子画像速度計(PIV)とOHラジカル及びCHラジカルの高時間分解能平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)等を組み合わせた高解像複合光学計測を用いて燃料液滴の蒸発・混合及び燃焼過程,不均一燃料濃度及び不均一温度分布を有する予混合気の自着火及び火炎伝播機構等の実用的な燃焼器の高効率化と低環境負荷化に重要となる成層・混相乱流燃焼機構を明らかにし,それらに基づく高度乱流燃焼制御技術を確立することを目的としている.平成18年度は,不均一燃料濃度を有する予混合気の自着火・火炎伝播機構と乱流中での液滴分散・蒸発及び混合過程の解明に重点を置いて研究を行った.数値的研究では,乱流中での不均一予混合気の自着火・火炎伝播と乱流中での燃料液滴分散・蒸発及び混合過程の大規模グリッドDNSを行った.乱流中での自着火・火炎伝播のDNSから,水素を燃料とした場合,大きな分子拡散係数のため,空間的な当量比変動が予混合火炎の自着火と火炎伝播機構に与える影響は極めて小さいことを明らかにした.また,着火遅れ時間は,乱流運動による歪み速度の大きさと強い相関があることを明らかにした.乱流中での液滴分散・蒸発及び混合過程のDNSから,乱流のコヒーレント微細渦が液滴分散及び微細スケールにおける蒸発化学種分布を支配していることを明らかにした.実験的研究では,局所的な火炎要素の伝播速度と乱流構造を明らかにするために,従来の研究で開発したダブルパルスCHPLIF計測法と高解像度ステレオPIV法を組み合わせて火炎伝播速度と速度三成分の同時計測法を確立した.本研究では,詳細化学反応機構を考慮に入れたグリッド・コンピュータによる超大規模直接数値計算(DNS),高解像度時系列粒子画像速度計(PIV)とOHラジカル及びCHラジカルの高時間分解能平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)等を組み合わせた高解像複合光学計測を用いて燃料液滴の蒸発・混合及び燃焼過程,不均一燃料濃度及び不均一温度分布を有する予混合気の自着火及び火炎伝播機構等の実用的な燃焼器の高効率化と低環境負荷化に重要となる成層・混相乱流燃焼機構を明らかにし,それらに基づく高度乱流燃焼制御技術を確立することを目的としている.平成19年度は,前年度までの研究に引き続いて,数値的研究では,詳細化学反応機構と物性値・輸送係数の温度依存性を考慮に入れたDNSを炭化水素燃料に拡張することに重点をおいて研究を行った.不均一燃料濃度及び不均一温度分布を有する予混合気の自着火・火炎伝播機構を明らかにするため,DNSをヘプタン等の炭化水素燃料に拡張するとともに,異なる圧力条件に対して行った.その結果,着火・火炎伝播機構は,同様な乱流場においても燃料と圧力に比較的大きく依存することを明らかにした.特に,局所火炎構造は燃料種に大きく依存し,炭化水素燃料の場合,火炎全体が高い熱発生率を示すとともに,強乱流場では局所消炎が生じることを明らかにした.また,大規模な三次元DNSを可能とするために反応項の取り扱いに陰解法を導入することで,DNSに要する計算時間の大幅な短縮を行った.

実験的研究では,昨年度までに開発したダブルパルスCH PLIF計測とステレオPIVの同時計測にさらにOH PLIF計測を加え,局所火炎構造と火炎近傍の乱流特性の関係を明らかにした.また,二平面CH PLIF計測法を開発し,これと一平面OH PLIFを組み合わせることで,乱流予混合火炎の三次元構造を実験的に検討可能な同時計測法を確立した.本研究では,詳細化学反応機構を考慮に入れたグリッド・コンピュータによる超大規模直接数値計算(DNS),高解像度時系列粒子画像速度計(PIV)とOHラジカル及びCHラジカルの高時間分解能平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)等を組み合わせた高解像複合光学計測を用いて燃料液滴の蒸発・混合及び燃焼過程,不均一燃料濃度及び不均一温度分布を有する予混合気の自着火及び火炎伝播機構等の実用的な燃焼器の高効率化と低環境負荷化に重要となる成層・混相乱流燃焼機構を明らかにし,それらに基づく高度乱流燃焼制御技術を確立することを目的としている.平成20年度は,前年度までの研究に引き続いて,数値的研究では,詳細化学反応機構と物性値・輸送係数の温度依存性を考慮に入れたDNSを拡張し,メタン・空気予混合気の乱流中での自着火・火炎伝播機構を解明することに重点をおいて研究を行った.HCCIエンジン内の燃焼機構を明らかにするために,当量比変動及び温度変動を有する予混合気の自着火・火炎伝播機構を検討し,その結果,自着火及び火炎伝播機構は,予混合の温度変動に大きく依存することを明らかにし,反応動力学的に自着火領域と火炎伝播領域を識別する方法を提案した.また,ICエンジン内燃焼のDNSを実現するために, DNSを閉容器内乱流燃焼に拡張し,壁面と火炎の干渉機構を明らかにした.実験的研究では,昨年度までに開発した複合光学計測技術を用いて不均一予混合気の局所火炎構造と壁面近傍の乱流火炎構造などを明らかにするために光学計測が可能な閉容器燃焼器を新たに開発し,壁面近傍の火炎伝播特性などの基本特性を明らかにした.さらに,燃焼室内の酸素濃度と温度の不均一性が非定常燃料噴霧燃焼に与える影響を急速圧縮装置を用いて検討し,有害排出物の生成が着火までに噴霧内へ導入される酸素とエンタルピの量により支配されることを明らかにした.本研究では,詳細化学反応機構を考慮に入れたグリッド・コンピュータによる超大規模直接数値計算(DNS),高解像度時系列粒子画像速度計(PIV)とOHラジカル及びCHラジカルの高時間分解能平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)等を組み合わせた高解像複合光学計測を用いて燃料液滴の蒸発・混合及び燃焼過程,不均一燃料濃度及び不均一温度分布を有する予混合気の自着火及び火炎伝播機構等の実用的な燃焼器の高効率化と低環境負荷化に重要となる成層・混相乱流燃焼機構を明らかにし,それらに基づく高度乱流燃焼制御技術を確立することを目的としている.平成21年度は,前年度までの研究に引き続いて,数値的研究では,詳細化学反応機構と物性値・輸送係数の温度依存性を考慮に入れたDNSを拡張し,メタン・空気予混合気の乱流中での自着火・火炎伝播機構を解明することに重点をおいて研究を行った.HCCIエンジン内の燃焼機構を明らかにするために,不均一予混合気の自着火・火炎伝播機構に対する壁面熱損失などの影響を明らかにした.また,ICエンジン内燃焼の完全シミュレーションを実現するために,DNSを三次元定容容器内乱流燃焼に拡張し,局所火炎構造と壁面熱損失の関係,壁面での消炎機構,容器内圧力上昇と乱流火炎構造との関係などを明らかにした.実験的研究では,昨年度開発した光学計測が可能な閉容器燃焼器に乱流発生装置を追加し,燃焼器内に生成される乱流場の特性を明らかにした.また,これまでに構築された複合光学計測装置を二平面CH PLIF,一平面OH PLIF及び二波長二平面ステレオPIVに拡張し,乱流予混合火炎の局所火炎構造と火炎近傍の乱流構造等との関係を明らかにした.
胚性幹細胞の新しいリプログラミング技術による高品質化と再生医学応用への基礎的研究

ヒトiPS細胞やヒトES細胞はナイーブ状態と呼ばれるマウスES細胞様の性質を獲得することがこれまでに報告されているが、このようなナイーブ状態のヒト多能性幹細胞はマウスES細胞と比較して極めて不安定な状態にあるため、本研究では、従来のヒトiPS細胞の樹立方法に基づいたリプログラミング技術を利用し、ナイーブ状態のヒト多能性幹細胞が樹立できるかを検討した。その結果、LIF存在下でリプログラミング因子依存性の非ナイーブ様幹細胞の樹立に成功し、この非ナイーブ様幹細胞は発生初期の神経幹細胞様の性質を持つことを明らかにした。近年の国内外の報告により、ヒトとマウスのiPS細胞は、その性質が大きく異なることが解ってきた。具体的には、マウスiPS細胞の方がヒトiPS細胞より初期(ナイーブな)状態に近く、ヒトiPS細胞はマウスiPS細胞と比較して不完全なリプログラミング状態にある。本研究課題では、ヒトiPS細胞をより初期状態にもちこむことで、ヒトiPS細胞の高品質化を図ることを目的として研究を進める予定である。本目的達成のために、平成25年度は、プライム型ヒトiPS細胞をナイーブ状態へと初期化させる誘導法について検討を行った。既報の論文より、プライム型ヒトiPS細胞をナイーブ状態へ誘導するには、PD/CH/LIFの存在が必要である。しかしながら、その誘導効率は極めて低いため、PD/CH/LIF以外のリプログラミング促進化合物(フォルスコリン、p53阻害剤など)を相加的にプライム型ヒトiPS細胞へ作用させ、ナイーブ化を試みた。その結果、マウスES細胞様の形態を示すコロニーの出現は認められたが、単離後維持できないことが判明した。次に、ドキシサイクリン(Dox)誘導型のプロモーターで制御されたリプログラミング因子を体細胞へ導入し、体細胞のナイーブ化を試みた結果、Doxを添加した場合において、PD/CH/LIFを含む培養環境下でマウスES細胞様のコロニーが出現し、長期間培養可能であることが明らかとなった。以上の結果は、PD/CH/LIFを含む培養環境下でナイーブ化を実現するには、少なくともリプログラミング因子の強制的な発現が要求されることを示唆している。本研究で樹立されたリプログラミング因子依存性ナイーブ型ヒトiPS細胞は、多能性幹細胞としての特性を一部失っており、ナイーブ状態よりも下位に位置する幹細胞であることが示唆された。今年度はこのナイーブ状態よりも下位に位置する幹細胞(非ナイーブ様幹細胞)の初期化機構を解明する目的で、非ナイーブ様幹細胞におけるトランスクリプトーム解析およびメチル化解析を以下の通り実施した。(1)遺伝子発現パターンの評価:非ナイーブ様幹細胞、プライム型ヒトiPS細胞および神経幹細胞における遺伝子発現パターンを、DNAマイクロアレイやTaqMan Human Stem Cell Pluripotency Arrayにより網羅的に解析し、遺伝子発現レベルから見たこれら細胞株間の類似性または相違性を評価した。クラスタリング解析の結果、非ナイーブ様幹細胞と神経幹細胞の遺伝子発現パターンは著しく類似していることが明らかとなった。(2)エピジェネティクス解析:非ナイーブ様幹細胞におけるリプログラミング状態を評価するために、非ナイーブ様幹細胞とプライム型ヒトiPS細胞における未分化マーカーのプロモーター領域のDNAメチル化状態をバイサルファイトシーケンス法により解析し、両細胞株の類似性・相違性を評価した。さらに、(1)で得られたトランスクリプトーム解析の結果との関連性についても検証した。その結果、NanogおよびRex1遺伝子のプロモーター領域のメチル化パターンは、遺伝子発現パターンと一致して両細胞株において著しく異なっていた。興味深いことに、Oct4の発現は非ナイーブ様幹細胞では発現が認められないにも関わらず、Oct4遺伝子プロモーター領域のメチル化パターンは、非ナイーブ様幹細胞とプライム型ヒトiPS細胞はともに低メチル化状態にあり、非ナイーブ様幹細胞は部分的にリプログラミングされていることが示唆された。本年度は、「ナイーブ状態よりも下位に位置する幹細胞(非ナイーブ様幹細胞)における初期化状態の機構解明」を主な研究計画として掲げ、本計画を遅延なくすべて遂行することができた。我々が樹立したリプログラミング因子依存性非ナイーブ様幹細胞は、多能性幹細胞としての特性は一部失われていたが、網羅的遺伝子発現解析およびメチル化解析により、非ナイーブ様幹細胞は部分的にリプログラミングされていることが判明した。昨年度までに実施された遺伝子発現及びDNAメチル化解析の結果から、非ナイーブ様幹細胞は発生初期の神経幹細胞様の性質を持つことを明らかにした。そこで今年度は、非ナイーブ様幹細胞の神経幹細胞としての機能を解明するために、種々の神経細胞への分化能について以下の通り評価を行った。神経幹細胞は、その未分化性のレベルから順に、LIF-dependent primitive NSC(LIF依存性未分化神経幹細胞)、FGF2-dependent definitive NSC(FGF2依存性神経幹細胞)、EGF-dependent definitiveNSC(EGF依存性神経幹細胞)と段階的に発生していくことが知られている。本研究で樹立された非ナイーブ様幹細胞は、LIF存在下で高い可塑性と増殖能を維持しており、LIF依存性未分化神経幹細胞に極めて近い性質を保持していると推察された。また、非ナイーブ様幹細胞はドーパミン産生神経細胞および運動神経細胞などのニューロンへ高効率で分化することが確認でき、ES細胞から分化誘導させたFGF2依存性神経幹細胞よりも高い分化能を持つことが示された。

加えて、非ナイーブ様幹細胞はグリア細胞(アストロサイト、オリゴデンドロサイト)への分化能を持つことも観察された。また、非ナイーブ様幹細胞は単細胞からも高い増殖能を維持して増やすことが確認できたことから、効率的な遺伝子編集が可能であることが判明した。これらの成果は、非ナイーブ様幹細胞を用いることにより神経疾患モデル細胞を人工的に作製できることにも繋がり、神経疾患における病態解明や創薬研究にも多大に貢献できると考えられた。ヒトiPS細胞やヒトES細胞はナイーブ状態と呼ばれるマウスES細胞様の性質を獲得することがこれまでに報告されているが、このようなナイーブ状態のヒト多能性幹細胞はマウスES細胞と比較して極めて不安定な状態にあるため、本研究では、従来のヒトiPS細胞の樹立方法に基づいたリプログラミング技術を利用し、ナイーブ状態のヒト多能性幹細胞が樹立できるかを検討した。その結果、LIF存在下でリプログラミング因子依存性の非ナイーブ様幹細胞の樹立に成功し、この非ナイーブ様幹細胞は発生初期の神経幹細胞様の性質を持つことを明らかにした。平成28年度も引き続き、非ナイーブ様幹細胞のリプログラミング機構の解明に関する研究を行う。最終的には、前年度に実施された遺伝子発現およびDNAメチル化解析のデータをさらに精査し、非ナイーブ様幹細胞のリプログラミングに関わるタンパク質相互ネットワークを予測することで、初期化に必要な遺伝子やリプログラミング促進化合物の同定などを新たに行う。再生医療本年度は、「プライム型ヒトiPS細胞をナイーブ状態へと初期化させる誘導法の確立」を主な研究計画として掲げ、本計画をすべて遂行することができ、ナイーブ型ヒトiPS細胞を樹立するためには、培養環境だけでなく細胞内のリプログラミング因子の量的バランスも検討する必要があることを明らかにした。研究資材の調達方法の工夫などにより、当初の計画より経費の節約ができたため。本年度は当初の予定よりも研究が進み、我々が樹立したナイーブ状態よりも下位に位置する幹細胞(非ナイーブ様幹細胞)は部分的にリプログラミングされた細胞であることを明らかにすることができた。以上の研究成果をさらに発展させるために、次年度は当初の予定を適宜修正し、網羅的遺伝子発現解析や分化誘導実験などを追加で実施することで、本細胞の特性をより詳細に解明する予定である。そのため、当該助成金は、上述に関わる物品費分に割り当てられる予定である。これまでに、ナイーブ型ヒトiPS細胞を樹立するためには、培養環境だけでなく細胞内のリプログラミング因子の量的バランスも関与していることを明らかにしてきた。以上の研究成果をさらに発展させる目的で、今後は細胞内におけるリプログラミング因子の誘導に寄与するシグナル伝達経路について検討を行い、並行してそれに関わる細胞外因子の同定も行う予定である。調達方法の工夫などにより、当初計画より経費の節約ができたため。本年度は当初の予定通りに研究が進み、ナイーブ型ヒトiPS細胞を樹立するためには、培養環境だけでなく細胞内のリプログラミング因子の量的バランスも関与していることを明らかにすることができた。
テロメラーゼ活性測定による胸部食道癌切除後の微小癌細胞遺残の検出

食道癌切除後早期胸腔浸出液の細胞診とテロメラーゼ活性測定が癌切除後局所の微小癌細胞遺残の検出に有用で術後の局所再発危険因子となりうるかを検討するために以下のprospective studyをおこなった。検討1(食道癌切除後胸腔浸出液の細胞診と切除時臨床病理所見および術後転帰の関連):胸腔浸出液細胞診を開胸的食道癌切除例57症例におこないclass IV、Vの細胞診陽性は23例(40%)であった。細胞診陰性群と陽性群の間に原発巣壁深達度、脈管侵襲陽性率、およびリンパ節転移陽性率で有意差は認められなかった。癌再発は細胞診陰性群の14例(41%)に、陽性群の11例(48%)に発生した。再発例のうち局所縦隔再発の頻度は細胞診陰性群の36%に比較し陽性群では64%と高率であったが有意差はなかった。切除後4年生存率はともに60%で両群の生存曲線に有意差を認めなかった。以上の成績から以下の結論を得た。(1)食道癌切除時約40%の症例では切除郭清操作により癌細胞が術野に散布されている可能性がある。(2)しかしながら術後早期胸腔浸出液に癌細胞が検出されても予後不良の要因とはならない。(3)術後早期胸腔浸出液の細胞診陽性が局所縦隔再発の危険因子と特定することはできなかった。検討2(術後胸腔浸出液の細胞診とテロメラーゼ活性の関連):開胸的食道癌切除例14症例で胸腔浸出液のテロメラーゼ活性をTRAP法により測定し、同時に施行した細胞診の成績と比較した。その結果は測定した14例全例でテロメラーゼ活性は陰性であった。同時に施行した細胞診では全例がClass IあるいはClass IIで癌細胞陰性と判定された。検索した症例の検体では癌細胞陰性であったがTRAP法によるテロメラーゼ活性測定結果と細胞診の結果は全例で一致した。本年度においては次年度以降に予定している食道癌癌細胞のテロメラーゼ活性測定に必要な薬品、器具の購入をおこなうと同時に胸部食道癌切除症例の術後早期胸腔浸出液の採取をおこない遠心分離法で細胞成分を分離し凍結保存した。食道癌切除後胸腔浸出液は術後第3-7病日に術中胸腔に留置したドレーンより12時間持続吸引で採取(30-200ml程度)し細胞成分を分離した後に-70°Cで凍結保存している。また採取した検体の一部は2500r.p.mで2分間遠心分離し溶血処理をおこなった後に再び2500r.p.mで2分間遠心分離をおこない、沈さの塗抹標本を作製した後にPapanicolaou染色で胸腔浸出液中の癌細胞の有無を細胞診学的に評価した。この方法により現在までに57症例の胸部食道癌切除後患者より胸腔浸出液を採取検鏡した結果、癌細胞陽性と判断される細胞診ClassIV,Vは23症例(40%)に認められた。

次年度以降は凍結保存中である検体を用いてTRAP(Telomere Repeat Amplification Protocol)法により検体中のテロメラーゼ活性を測定し、本年度において施行した細胞診結果との関係を評価するとともに対象症例の術後再発形式、切除標本における病理組織学的癌進展との関係を検討し、胸腔浸出液のテロメラーゼ活性測定が食道癌切除後の微小癌細胞遺残の検出に有用であるか評価する。本年度においては食道癌切除後胸腔浸出液の細胞診が施行された57症例について細胞診の成績と臨床病理所見の関連を検討した(検討1)。さらに最近の12症例について術後胸腔浸出液のテロメラーゼ活性をTRAP(Telomere Repeat Amplication Protocol)法で測定し、細胞診の成績と比較した(検討2)。検討1:胸腔浸出液細胞診陽性(Class IVおよびClass V)は23例(40%)であった。細胞診陰性群と陽性群の間に原発巣壁深達度、脈管侵襲陽性率、およびリンパ節転移陽性率で有意差は認められなかった。癌再発は細胞診陰性群の14例(41%)に、陽性群の11例(48%)に発生した。再発例のうち局所縦隔再発の頻度は細胞診陰性群の36%に比較し陽性群では64%と高率であったが有意差はなかった。陽性群の1例は開胸創にimplantationを呈した。局所縦隔再発単独は細胞診陰性群の2例のみで陽性群は全例が多臓器再発であった。細胞診陰性群と陽性群の切除後4年生存率はともに60%で両群の生存曲線に有意差を認めなかった。検討2:凍結保存しておいた最近の12症例の検体を解凍しTRAP法で胸腔浸出液のテロメラーゼ活性を測定した。その結果は測定した12例全例がテロメラーゼ活性は陰性であった。同時に施行した細胞診では全例がClass IあるいはClass IIで癌細胞陰性と判定された。今回測定した検体では癌細胞陰性であったがTRAP法によるテロメラーゼ活性測定結果と細胞診の結果は全例で一致した。次年度は測定症例数を更に追加し最終的な解析と研究の総括を行う予定である。本年度においては研究対象症例の切除時および切除後経過について臨床病理学的な詳細な解析を行うとともに2例の検体を追加し術後早期胸腔浸出液のテロメラーゼ活性と細胞診の結果を比較した。検討1(食道癌切除後胸腔浸出液の細胞診と切除時臨床病理所見および術後転帰の関連):胸腔浸出液細胞診陽性群(n=23)において食道外膜浸潤陽性は48%、リンパ管侵襲陽性は83%、静脈侵襲陽性は53%、リンパ節転移は65%で、細胞診陰性群(n=34)では各々71%、71%、71%、65%で両群に有意差は認められなかった。また根治切除率も細胞診陽性群の100%に対し、陰性群では97%と両群に有意差はなかった。切除後癌再発率は細胞診陽性群で48%、細胞診陰性群では41%と両群で有意差は認められなかった。また再発例中局所縦隔再発の頻度も細胞診陰性群の36%に比較し陽性群で64%と高率であったが有意差はなかった。さらに切除後予後も細胞診陽性群で4年生存率60%、細胞診陰性群も60%と両群間に有意差はなかった。検討2(術後胸腔浸出液の細胞診とテロメラーゼ活性の関連):本年度新たに2症例の食道癌切除後早期胸腔浸出液のテロメラーゼ活性と細胞診の比較を行った。テロメラーゼ活性はTRAP法により測定した。その結果は2例ともテロメラーゼ活性を浸出液中に認めず浸出液中の細胞診もClass IIで癌細胞陰性と判定された。今回も胸腔浸出液中の癌細胞陰性症例での比較となったが2例とも細胞診の結果とTRAP法によるテロメラーゼ活性測定結果は一致した。
活性化剤不要の有機ケイ素反応剤の開発

ルイス酸性を有するケイ素ならびにホウ素と塩化物イオンの効果的な相互作用を利用することで、1)シリルシラトランを用いた塩化アリールのシリル化、2)ジボロンを用いた塩化アリールのボリル化反応、3)ピナコールボランを用いた塩化アリールの還元反応が、塩基の添加を必要とすることなく進行することを見いだした。一方、アリールシラトランを用いた塩化アリールの檜山カップリング反応には、塩基の添加が必須であった。これらの結果は、トランスメタル化過程に関して重要な知見を与えるものであり、理想的なクロスカップリングである塩基不要の檜山あるいは鈴木-宮浦カップリング反応の確立に繋がる有意義な研究である。本申請の研究では、活性化剤フリーで遷移金属触媒に有機基をトランスメタル化できる有機ケイ素反応剤を開発する。まず、ハロゲン化アリールのジシランによるシリル化反応について検討を行った。ここで、ケイ素のルイス酸性を活性化剤フリーのシリル化に利用することを考え、非対称ジシラン、シリルシラトランを設計・合成した。この反応剤を用いてパラジウム触媒によるハロゲン化アリールのシリル化反応を検討したところ、塩化アリールを用いた場合に添加剤を必要とせず円滑にシリル化反応が進行することがわかった。本反応はフッ化物イオンや塩基といった添加剤を用いないため、シロキシ基やエトキシカルボニル基、ピナコラートボリル基を有する塩化アリールにも応用可能であった。興味深いことにこのシリル化反応は塩化アリールを用いた場合のみ進行し、臭化アリールやヨウ化アリール、アリールトリフラートを用いた場合はシリル化は進行せず、原料が回収された。この結果は、このシリル化反応の鍵ステップが酸化的付加ではなく、トランスメタル化にあることを示唆している。そこで塩化物イオンを添加剤として加えると、酸化的付加により生じる中間体に対して配位子の交換が起こり、ここからトランスメタル化が進行し、臭化アリールやアリールトリフラートでもシリル化が進行することが明らかになった。DFT計算を行ったところ、ケイ素と塩素の親和性がケイ素と他のハロゲンとの親和性よりも大きいことが、今回のシリル化反応の鍵であることがわかった。前年度の知見に基づき,有機シラトラン化合物を有機金属反応剤とするクロスカップリング反応について研究を行った.特にアルキニルシラトランに関する研究を進め,所望の反応が進行することを予備的ながらも見つけた.また,アリールシラトランを用いた場合には,塩基が必要ながらも効率良くアリール化できることを見いだした.シラトランを研究している過程で,シラトラン骨格のみならず,ピナコラートボリルユニットが金属パートとして利用できることも見いだした.特に,有機ハロゲン化物や有機硫黄化合物のボリル化反応が効率良く進行することも見いだした.中でも,塩化アリールを基質とすると,ボリル化反応が塩基の非存在下進むことも発見した.さらに,電子豊富でかさ高いパラジウムホスフィン触媒を用いてピナコールボランと塩化アリールを塩基非存在下で反応させると,対応する脱クロロ化体が良好な収率で得られることを見いだした.本反応では,脱クロロ化のみが進行しボリル化体はほとんど見られず,塩基を用いる条件と対照的である.酸化的付加により生じる塩化アリールパラジウムとピナコールボランの反応が高いルイス酸性を有するホウ素とパラジウム上の塩化物イオンの強い相互作用によって進行し,水素がパラジウム上に選択的に移動するためと考えられる.シラトラン骨格を有するケイ素反応剤を利用する研究が極めて順調に進んでおり,現在論文を投稿中である.受理されれば,大きなインパクトをもたらすことになる.また,ピナコラートボラン骨格が,シラトラン骨格と同等あるいはそれ以上の性能を持つことを発見した.予想外の展開であり,今後の展開に期待が持てる.ジボロンの代わりにヒドロボランを用いた場合に、ホウ素と塩素の間の相互作用によって、パラジウム上に水素が選択的に移動し、続く還元的脱離によって塩化アリールの還元反応が達成できると考えた。検討の結果、パラジウム触媒を用いたピナコールボランによる塩化アリールの還元反応が、塩基非存在下において円滑に進行することを見いだした。一般に、ヒドロボランはハロゲン化アリールとの反応において還元剤でなくボリル化反応剤として広く用いられている。ホウ素原子と塩素原子の相互作用を用いることにより、ボリル化反応から還元反応への選択性の逆転に成功した。アリールシラン反応剤はクロスカップリング反応において非常に重要な役割を果たしており、様々なビアリールの合成に広く使用されている。シラトラン骨格のルイス酸性に鑑みると、塩基非存在下においてアリールシラトラン反応剤がパラジウム触媒を用いた塩化アリールの檜山カップリング反応に適用可能であると考えた。検討の結果、目的とする檜山カップリング反応の達成には、当初の想定とは異なり、フッ化物イオンなどの塩基の添加が必須であることがわかった。これらの成果は、シラトランよりもピナコラートボリル基の方がルイス酸性が高く、塩基フリーのクロスカップリングに有効であることを示している。今後さらにルイス酸性を有する有機金属反応剤を精査することで、理想的なクロスカップリング反応の開発を検討していきたい。

これらの結果は、トランスメタル化過程に関して重要な知見を与えるものであり、理想的なクロスカップリングである塩基不要の檜山あるいは鈴木-宮浦カップリング反応の確立に繋がる有意義な研究である。シリルシラトラン骨格の有用性を明らかにした。添加剤フリーの条件の構築に向けて着実に進んでいる。ピナコラートボラン骨格に焦点を絞った研究を進めていく予定である.特に塩基フリーの鈴木宮浦カップリングやアリールスルフィドを基質とする反応など,夢は広がっている.有機化学より難易度の高いアルキニルシラトランの利用について研究を進めたい。また、シラトランだけでなく、ルイス酸性のあるホウ素化合物でも同様の事象を予想外に発見しており、これについても研究を展開したい。シラトラン骨格を有するケイ素反応剤を利用する研究が極めて順調に進んでおり,研究費が節約できている.現在論文を投稿中で,受理されれば大きなインパクトをもたらす成果となる.また節約できた研究費で新たにホウ素反応剤の研究に取り組み始めており,こちらも新たな成果につながる予定である.最後に購入しようとした品目が3000円程度となってしまい、次年度との合算で支払うことにした。多くの研究者に広く公開するために,論文投稿料やオープンアクセス料が必要となる.またホウ素反応剤に関する新たな実験のために研究期間を延長したい.中途半端になった消耗品の支払いに充てる。