hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エピタキシャル薄膜で切り拓く錯体水素化物固体電解質を用いた全固体Li電池の世界

薄膜合成における問題は、錯体水素化物の結晶構造中に含まれる錯イオンと呼ばれる分子構造を形成する際のエネルギー障壁が高いことである。そのため、例えばLiBH4の場合には、錯イオンBH4のB-H共有結合の形成が律速になり、未反応ホウ素の残留などが避けられなかった。上記の問題を克服してエピタキシャル薄膜を得るために、本研究では、低エネルギーな赤外線レーザーを用いて、LiBH4などの基本構造を保持したガスを供給して薄膜成長を行う、“分子ユニット蒸着"に取り組んだ。得られた薄膜は、電極ー電解質界面探索に適した高品質と高イオン伝導特性を有していた。つまり、エピタキシャル薄膜特有の高い結晶性、一軸配向性、ナノスケール平坦性を有しており、高品質な界面を準備することが可能となった。また、LiIを約8%添加したLi(BH4)0.82I0.08薄膜は、150°Cにおいて1.0×10-2 Scm-1という、酸化物を含めたすべてのエピタキシャル薄膜中で最高の伝導率を示しており、この薄膜を電解質とする高速充放電特性に優れた全固体Li電池の開発が期待される。現在までの研究進捗はおおよそ順調である。以下に今年度の成果を列挙する。・高Liイオン伝導性を有する錯体水素化物LiBH4およびLi(BH4)1-xIxのエピタキシャル薄膜の合成。詳細かつ正確な電池界面現象の観察への道が開かれた。・超ドライ環境下における電気化学評価システムの構築。従来の電池研究で使用されるグローブボックスに比べて、残留水分濃度を3桁以上も低減できる高真空プローバー室に、電気化学評価装置を接続し、さらに最大300°Cまで試料を加熱可能な通電機構および、櫛歯電極堆積機構を追加した。以上の改良によって、界面現象の電気化学的調査に必要な電池充放電測定や交流インピーダンス測定が可能となった。ただし、予定していた組成傾斜薄膜合成を実施するための装置開発は、マルチターゲット機構の導入に手間取ったために遅れている。本年度内には完了予定である。今後は、エピタキシャル薄膜を利用して、緻密に設計を施した電極ー電解質界面を持つ全固体電池を作製し、さらにそれらを動作させて、電池特性に関連する界面現象の解明を目指す。はじめに、高品質な電極ー電解質界面作製に注力する。具体的には、LiBH4およびLi(BH4)1-xIxのエピタキシャル薄膜を、LiCoO2やLiMn2O4などの正極薄膜上に堆積して正極ー電解質界面を形成する。さらに、エピタキシャル薄膜上に金属Li負極薄膜を堆積して、負極ー電解質界面を形成する。そして、X線回折や透過電子顕微鏡観察を用いてそれぞれの界面の結晶方位や平坦性などを評価する。また評価結果に基づいて界面形成プロセスに改良を加える。後半では、正極ー電解質ーLi金属負極構造を有する薄膜電池を研究対象とし、その電池特性における界面の影響を調査する。特に注力するのは、正極と負極の間で電解質を介してLiが移動する際の界面抵抗である。主に充放電特性測定およびインピーダンス測定に基づいて電池動作前後での界面抵抗の大きさを評価し、安定な電池動作や高速充放電性能の向上に適した低抵抗な界面の実現にふさわしい、電極および電解質材料の組み合わせや、界面の結晶方位や平坦性等を明らかにする。界面研究の精度向上を目指してLiBH4およびLi(BH4)1-xIxエピタキシャル薄膜の品質向上にも取り組む。
気道過敏性(喘息)の制御因子としての気道上皮細胞の機能的形態学的研究

1.気道線毛運動の測定法:ローズチャンバー内に培養された線毛上皮細胞をおき,ナイロンメッシュにて固定することにより,程々の薬液による線毛運動を同一領域において観察しえ,評価することが可能となった.2.温度と気道線毛及び気道粘膜上皮の機能的形態学的研究:環境温度の変化に伴ない線毛運動周波数はシグモイドカーヴを描きながら,温度依存性に変化をすることが示された.高温環境下(38°C, 40°C, 41.5°C, 42°C)では中枢部気道上皮細胞には特に有意な形態学的変化は認められなかったが,クララ細胞はやや膨隆する傾向が認められた.低温環境下(-30°C, 40°C)においては,冷気曝露後30分までに,基底膜近位の細胞間隙の離開が認められ,線毛細胞の融合像や,線毛の腔の破壊像が散在性に認められた.しかし,これらの諸変化は, 1時間後にはほぼ本来の形態に復していた.炎症細胞浸潤は,冷気曝露後に一過性に顕在化し,殊に気道粘膜内の血管周囲に特異的にみられる傾向であった.3.気道過敏性関連物質と線毛運動:気道過敏性の関連因子としてのアセチルコリン,アドレナリン,イソプロテレノール,ニューロキニンA,サブスタンスP,インドメサシンについて線毛運動周波数に与える影響について調べた.線毛運動の増加はアセチルコリン<アドレナリン<イソプロテレノール,ニューロキニンAの順に認められた.サブスタンスPは線毛運動に影響を及ぼさなかったが,エンケファリナーゼの阻害剤であるサイオーファンにて前処理した線毛については,ニューロキニンAと同程度の線毛運動増加効果のあることが示された.1.気道線毛運動の測定法:ローズチャンバー内に培養された線毛上皮細胞をおき,ナイロンメッシュにて固定することにより,程々の薬液による線毛運動を同一領域において観察しえ,評価することが可能となった.2.温度と気道線毛及び気道粘膜上皮の機能的形態学的研究:環境温度の変化に伴ない線毛運動周波数はシグモイドカーヴを描きながら,温度依存性に変化をすることが示された.高温環境下(38°C, 40°C, 41.5°C, 42°C)では中枢部気道上皮細胞には特に有意な形態学的変化は認められなかったが,クララ細胞はやや膨隆する傾向が認められた.低温環境下(-30°C, 40°C)においては,冷気曝露後30分までに,基底膜近位の細胞間隙の離開が認められ,線毛細胞の融合像や,線毛の腔の破壊像が散在性に認められた.しかし,これらの諸変化は, 1時間後にはほぼ本来の形態に復していた.炎症細胞浸潤は,冷気曝露後に一過性に顕在化し,殊に気道粘膜内の血管周囲に特異的にみられる傾向であった.3.気道過敏性関連物質と線毛運動:気道過敏性の関連因子としてのアセチルコリン,アドレナリン,イソプロテレノール,ニューロキニンA,サブスタンスP,インドメサシンについて線毛運動周波数に与える影響について調べた.線毛運動の増加はアセチルコリン<アドレナリン<イソプロテレノール,ニューロキニンAの順に認められた.サブスタンスPは線毛運動に影響を及ぼさなかったが,エンケファリナーゼの阻害剤であるサイオーファンにて前処理した線毛については,ニューロキニンAと同程度の線毛運動増加効果のあることが示された.1.気道線毛周波数の測定法:ローズチャンバー内に培養された線毛細胞をフォトエレクトリック法を用いて線毛の周波数測定を行い、さらに高感度ビデオカメラを使用し線毛運動を落射光で捕えることが可能となった。2.上記測定装置を用いて、温度環境の変化(40°C10°C)における線毛周波数を測定し、線毛周波数はsigmoid curveを描きながら、温度依存性に増加することが明らかとなった。3.常温(37°C)では、Disodium cromoglycate(以下DSCG)は線毛運動に影響をもたらさないことが指摘されている。今回の私共の研究では、上記の透過光による線毛運動測定装置を用いて、低温で周波数の低下する線毛運動を、1020%濃度のDSCGは正常の線毛運動周波数に保つことが知られた。以上の結果は、Waner(1976年)の喘息患者の粘液線毛輪送をDSCGが改善すると云うTn vivoの成績を指示するものである。4.培養線毛には線毛発生時の運動周波数特性の有無を検討する必要がある。〓胎児の気管線毛細胞の発生とその運動発生を観察し、培養細胞での新生細胞の線毛運動を比較した。線毛運動は、その協調運動発生に線毛の集合性が必要条件であることが示された。5.低濃度(0.5ppm)【NO_2】をモルモットに3ケ月曝露し、気道の形態観察と過敏性テストを施行した。ヒスタミンに対しては特に閾値の低下傾向はみられなかったが、曝露動物の約半数に中枢部気道の線毛の完全な消失がみられた。5.現在、ローズチャンバー内温度の制御装置の開発に成功しえたので、今後、各種気道収縮薬及びその抑制薬を使用し、それらが程々の温度下において線毛運動にどの様な影響を与えるかにつき検討を行う予定である。
成熟脳における新しい細胞死抑制機構の解析

成牛の全脳とアダルトマウスの全脳より各々の粗抽出液を作成し、精製因子を用いたProcaspase-3の再構成アッセイ系を用いてこれらを比較検討した。この結果、成牛成熟脳抽出液中にもマウス成熟脳抽出液と同様にApaf-1の活性を特異的に阻害する因子があり、これらの分離精製を試みた。この中の1つには本来Apaf級を活性かさせるシトクロムC自体が存在していた(イムノブロット法ならびに吸光度分析法により確認)。この阻害活性はマウス胎児脳粗抽出液中に見られる観察されるProcaspase-3の活性化も阻害し、より生理的条件下でもこの機構が働きうることが示唆された。また、熱耐性も高く、50度で加温処理した成熟脳抽出液でもマウス脳粗抽出液中のProcaspase-3の活性化抑制能を95%以上保持し、90度処理でも40%程度を保持することがわかった。これらのことからこの阻害機構が種を超えて普遍性が有る可能性ならびにシトクロムCの一部の熱に耐性をもつ配列がこの機構に関与しているのではないかと推測された。今後、シトクロムCのどの部分が、この機構に関与しているかを詳細に検討していきたい。一方、実験者は成熟脳を海馬、大脳皮質、小脳の3つの領域に分離、各々の領域から抽出液を作成し、これらに含まれるApaf-1活性を特異的に阻害する因子の阻害活性能について比較検討を行っている。一定の条件下、小脳でもっともこの阻害因子の活性が強いことを確認した。しかしながら各抽出液の抽出条件をより詳細に検討したところ抽出条件により前者の結果と異なる結果も確認されたことから、各領域でシトクロムCをめぐる環境が大きくことなることも予想された。この為、現在領域別の比較検討を行うにあたり抽出条件を含めて、より精度の高い比較検討を行う為の方法を検討している。アダルトマウスの全脳と成牛の全脳より抽出液を作成し、これらを比較検討したところ、成牛成熟脳抽出液中にもマウス成熟脳抽出液と同様にApaf-1の活性を特異的に阻害する因子が存在することがわかった。そこで成牛成熟脳抽出液をクロマトにより分離したところApaf-1の活性を特異的に阻害する因子はいくつかの画分に分離されることがわかった。次に画分のうちの1つについてさらに精製を進め、イムノブロット法、吸光度分析法などにより解析したところ、この画分には本来Apaf-1を活性かさせるシトクロムC自体が存在し、この存在自体が何らかの理由によりApaf-1の活性を特異的に阻害する因子としても働きうることが、精製因子を用いたProcaspase-3の再構成アッセィ系を用いて確認した。このシトクロムCによるApaf-1活性への特異的阻害機構と他の画分についてはさらに詳細に検討中である。また実験者はアダルトマウス脳では脳の領域によりアポトーシス感受性が異なることにも着目し、成熟脳を海馬、大脳皮質、小脳の3つの領域に分離、これらの各々の領域から抽出液を作成し、これらに含まれるApaf-1活性を特異的に阻害する因子の阻害活性能について比較検討を行った。その結果、これらの3つの領域のうち小脳でもっともこの阻害因子の活性が強いことを確認した。このことは成熟脳では領域によりApaf-1活性を抑制する機構に差異があり、その結果として各領域におけるアポトーシス感受性が異なる機構が存在していることを示している。そこで領域による阻害活性能の違いが具体的にどのような因子によるものか、またこの機構が虚血時におこるアポトーシスに関与するのかどうかを含めさらに検討を進めている。アダルトマウス、成牛、成熟ラットならびに成熟ブタの全脳より抽出液を作成し、これらを比較検討したところ、マウス以外の成熟脳抽出液中にもアダルトマウスと同様にApaf-1の活性を特異的に阻害する因子が存在することが確認できた。このうちの1つについてさらに精製を進め、イムノブロット法、吸光度分析法などにより解析したところ、この画分には本来Apaf-1を活性かさせるシトクロムC自体が存在することが確認された。シトクロムCがApaf-1の活性を特異的に阻害する因子としても働きうることを、精製因子を用いたProcaspase-3の再構成アッセイ系を用いて詳細に検討した。その結果、Apaf-1が活性化される際、これと相互作用するいくつかのタンパク質には結合すべき順序があることがわかった。現在のところ精製Apaf-1へのシトクロムC単独の結合は不可逆的にApaf-1の活性を阻害することを確認した。現在この機構についても詳細に検討を進めている。また実験者はアダルトマウス脳では脳の領域によりアポトーシス感受性が異なることにも着目し、成熟脳を海馬、大脳皮質、小脳の3つの領域に分離、これらの各々の領域から抽出液を作成し、これらに含まれるApaf-1活性を特異的に阻害する因子の阻害活性能について比較検討を行っている。そこで領域による阻害

活性能の違いが具体的にどのような因子によるものか、またこの機構が虚血時におこるアポトーシスに関与するのかどうかを含めさらに検討を進めている。成牛の全脳とアダルトマウスの全脳より各々の粗抽出液を作成し、精製因子を用いたProcaspase-3の再構成アッセイ系を用いてこれらを比較検討した。この結果、成牛成熟脳抽出液中にもマウス成熟脳抽出液と同様にApaf-1の活性を特異的に阻害する因子があり、これらの分離精製を試みた。この中の1つには本来Apaf級を活性かさせるシトクロムC自体が存在していた(イムノブロット法ならびに吸光度分析法により確認)。この阻害活性はマウス胎児脳粗抽出液中に見られる観察されるProcaspase-3の活性化も阻害し、より生理的条件下でもこの機構が働きうることが示唆された。また、熱耐性も高く、50度で加温処理した成熟脳抽出液でもマウス脳粗抽出液中のProcaspase-3の活性化抑制能を95%以上保持し、90度処理でも40%程度を保持することがわかった。これらのことからこの阻害機構が種を超えて普遍性が有る可能性ならびにシトクロムCの一部の熱に耐性をもつ配列がこの機構に関与しているのではないかと推測された。今後、シトクロムCのどの部分が、この機構に関与しているかを詳細に検討していきたい。一方、実験者は成熟脳を海馬、大脳皮質、小脳の3つの領域に分離、各々の領域から抽出液を作成し、これらに含まれるApaf-1活性を特異的に阻害する因子の阻害活性能について比較検討を行っている。一定の条件下、小脳でもっともこの阻害因子の活性が強いことを確認した。しかしながら各抽出液の抽出条件をより詳細に検討したところ抽出条件により前者の結果と異なる結果も確認されたことから、各領域でシトクロムCをめぐる環境が大きくことなることも予想された。この為、現在領域別の比較検討を行うにあたり抽出条件を含めて、より精度の高い比較検討を行う為の方法を検討している。
大動脈瘤発症メカニズムにおける分子法医病理学的研究

突然死例の死因の約半数は,心臓・大血管系疾患であり,大動脈瘤破裂はその代表である.しかしながら,大動脈瘤の発生・破裂のメカニズムは未だ十分に解明されていない.そこで,大動脈瘤形成早期において大動脈周囲組織でCCケモカインリガンド3(CCL3)の役割について検討した.方法マウス:野生型マウスとして8週齢C57BL/6マウス及びCCL3遺伝子欠損マウスを用いた.大動脈瘤誘発:マウスを麻酔下で開腹し,腹部大動脈周囲にCaCl2を塗布して大動脈瘤を誘発した.塗布6週間後に大動脈を採取して,大動脈径を計測し,さらに大動脈組織に病理組織学的検索した結果: CaCl2塗布前の大動脈では野生型マウスとCCL3遺伝子欠損マウスの間で明らかな差は認められなかった.しかしながら, CaCl2塗布6週間後では,野生型マウスに比べてCCL3遺伝子欠損マウスの大動脈径が有意に大きくなっており,特に8匹中5匹のマウスで50%以上の大動脈径の増加を認めた.病理組織学的検索において,野生型マウスに比べて, CCL3遺伝子欠損マウスでは血管内皮の傷害および中膜弾性線維の断片化が顕著であった.さらに,免疫組織化学的手法によって,大動脈周囲の炎症細胞浸潤の程度を検索したところ, CCL3遺伝子欠損マウスでは大動脈周囲のマウロファージ浸潤の程度が野生型マウスに比べて,有意に著明であった.さらに,大動脈周囲組織における炎症性サイトカインの遺伝子発現を検討したところ, CCL3遺伝子欠損マウスではIL-1およびTNFαの遺伝子発現が増強していた.以上のことから, CCL3遺伝子欠損マウスでは,大動脈周囲の炎症反応が増強した結果動脈瘤の発症が顕著となった考えられた.したがって, CCL3に抗炎症作用があることが判明し,動脈瘤発生にたいして抑制作用があることが明らかとなった.突然死例の死因の約半数は,心臓・大血管系疾患であり,大動脈瘤破裂はその代表である.しかしながら,大動脈瘤の発生・破裂のメカニズムは未だ十分に解明されていない.そこで,大動脈瘤形成早期において大動脈周囲組織でCCケモカインリガンド3(CCL3)の役割について検討した.方法マウス:野生型マウスとして8週齢C57BL/6マウス及びCCL3遺伝子欠損マウスを用いた.大動脈瘤誘発:マウスを麻酔下で開腹し,腹部大動脈周囲にCaCl2を塗布して大動脈瘤を誘発した.塗布6週間後に大動脈を採取して,大動脈径を計測し,さらに大動脈組織に病理組織学的検索した結果: CaCl2塗布前の大動脈では野生型マウスとCCL3遺伝子欠損マウスの間で明らかな差は認められなかった.しかしながら, CaCl2塗布6週間後では,野生型マウスに比べてCCL3遺伝子欠損マウスの大動脈径が有意に大きくなっており,特に8匹中5匹のマウスで50%以上の大動脈径の増加を認めた.病理組織学的検索において,野生型マウスに比べて, CCL3遺伝子欠損マウスでは血管内皮の傷害および中膜弾性線維の断片化が顕著であった.さらに,免疫組織化学的手法によって,大動脈周囲の炎症細胞浸潤の程度を検索したところ, CCL3遺伝子欠損マウスでは大動脈周囲のマウロファージ浸潤の程度が野生型マウスに比べて,有意に著明であった.さらに,大動脈周囲組織における炎症性サイトカインの遺伝子発現を検討したところ, CCL3遺伝子欠損マウスではIL-1およびTNFαの遺伝子発現が増強していた.以上のことから, CCL3遺伝子欠損マウスでは,大動脈周囲の炎症反応が増強した結果動脈瘤の発症が顕著となった考えられた.したがって, CCL3に抗炎症作用があることが判明し,動脈瘤発生にたいして抑制作用があることが明らかとなった.
高次機能触媒の開発を基盤とした触媒的不斉タンデム反応による連続不斉点構築法の確立

本年度は連続的1,3-ポリオール合成に関する研究を行った。マクロライド系抗生物質に代表されるように、1,3-ポリオール構造は多くの生物活性化合物に見られる構造である。しかし、その一般的合成法は、補助基の使用やアルコールの保護、酸化・還元の工程を要するなど問題点が多く、類縁体の化学的合成は困難を伴う。そこで、これらの問題点を解決すべく、Amphotericin Bの効率的合成を目的とした、連続的1,3-ポリオール合成法の開発を行っている。現在、ヒドリドの転移によってアルデヒドの酸化・還元を促進する触媒を用いた反応系を検討している。本反応は、酸素を始めとする適切な水素受容剤を用いることで、環境調和型の連続的ポリオール合成反応へと展開可能であると考えており、触媒的不斉タンデム反応による連続する不斉中心の一挙構築の実現に向けて研究を進めた。その結果、ルテニウム触媒を用いることで、原料となるアルコールの酸化、および、アルデヒド同士のアルドール反応の生成物であるアルドールの系中でのジオールへの還元が進行することが分かった。しかし、酸化・還元を推進させるルテニウム触媒と共存可能かつ効果的なアルドール反応推進のための触媒を発見若しくは創製するには至らなかった。今後、アルドール反応推進のための触媒の更なる探求により本研究は大きく進展するものと考えられる。さらに、電極反応を用いた酸化反応についても初期的な検討を行った。電極を用いて原料の化合物から電子を奪い酸化反応を進行させることは、廃棄物を生成しない理想的な酸化反応の一つである。そこで、電極反応とホモジーニアス触媒を用いた酸化的C-H結合活性化反応や様々な酸化反応に対して検討を行った。現段階で特筆すべき結果は得られていないものの、今後の検討により大きく進展する可能性を秘めているものと考えられる。研究の目的に記載したタンデム型反応の実現には至っていないものの、一般的に構築が極めて困難な不斉四級炭素構築型触媒の創製に成功し、さらに、他の反応形式の探索を行っており、当初の計画と同一ではないが、同程度の研究成果をあげているため。本研究の目的は小分子中に高密度に集中する不斉中心をいかに構築するかという問題に対して、一般性の高い答えを出すこと、であった。交付申請書にあるように、当初、触媒的不斉タンデム反応による連続する不斉中心の一挙構築を目指した。しかし、一方で単一の不斉中心を構築する反応においても、未だに解決されていない問題が多く存在する。その中でも、不斉4級炭素中心の構築法の確立は重要かつ困難な課題である。そこで、まず、現在までにわれわれが開発した、β-一置換エノンに対する触媒的不斉シアノ共役付加反応を発展させ、4級不斉炭素構築型のβ-二置換カルボニル化合物に対する触媒的不斉シアノ共役付加反応の開発を目指し、新規配位子の開発を中心に検討を行った。その結果、ストロンチウムイソプロポキシドと新規配位子からなる触媒によつて、β-二置換エノンに対して、目的とする反応が円滑に進行うることを見出した。さらに、本反応条件は非常に一般性広く、β-二置換α,β-不飽和カルボン酸誘導体を含む、様々な基質に対して適応可能であることがわかった。また、用いる触媒量を低減化させることにも成功しており、今後工業的に応用することを考えた場合、望ましい特徴を備えているといえる。本研究は、未だに報告例の少ない4級不斉炭素構築型触媒的不斉反応の一般性の高い例であり、今後、高密度に集中する不斉中心を構築する上で、重要な足がかりとなる研究いえる。しかし、一方で単一の不斉中心を構築する反応においても、未だに解決されていない問題が多く存在る。その中でも、不斉4級炭素中心の構築法の確立は重かつ困難な課題である。そこで、まず、現在までにわれわれが開発した、β-一置換エノンに対する触媒的不斉シアノ共役付加反応を発展させ、4級不斉炭素構築型のβ-二置換カルホニル化合物に対する触媒的不斉シアノ共役付加反応の開発を行い、未だに報告例の少い一般性の高い4級不斉炭素構築型触媒的不斉反応を報告した。本研究は、今後高密度に集中する不斉中心を構築する上で、重要な足がかりとなる研究いえる。現在は連続的1,3-ポリオール合成に関する研究を行っている。そこで、これらの問題点を解決すべく、AmPhotericin Bの効率的合成を目的とした、連続的1,3-ホリオール合成法の開発を行っている。本反応は、酸素を始めとする適切な水素受容剤を用いることで、環境調和型の連続的ポリオール合成反応へと展開可能であると考えており、触媒的不斉タンデム反応による連続する不斉中心の一挙構築の実現に向けて研究を進めている。

マクロライド系抗生物質に代表されるように、1,3-ポリオール構造は多くの生物活性化合物に見られる構造である。しかし、その一般的合成法は、補助基の使用やアルコールの保護、酸化・還元の工程を要するなど問題点が多く、類縁体の化学的合成は困難を伴う。そこで、これらの問題点を解決すべく、Amphotericin Bの効率的合成を目的とした、連続的1,3-ポリオール合成法の開発を行っている。現在、ヒドリドの転移によってアルデヒドの酸化・還元を促進する触媒を用いた反応系を検討している。本反応は、酸素を始めとする適切な水素受容剤を用いることで、環境調和型の連続的ポリオール合成反応へと展開可能であると考えており、触媒的不斉タンデム反応による連続する不斉中心の一挙構築の実現に向けて研究を進めた。その結果、ルテニウム触媒を用いることで、原料となるアルコールの酸化、および、アルデヒド同士のアルドール反応の生成物であるアルドールの系中でのジオールへの還元が進行することが分かった。しかし、酸化・還元を推進させるルテニウム触媒と共存可能かつ効果的なアルドール反応推進のための触媒を発見若しくは創製するには至らなかった。今後、アルドール反応推進のための触媒の更なる探求により本研究は大きく進展するものと考えられる。さらに、電極反応を用いた酸化反応についても初期的な検討を行った。電極を用いて原料の化合物から電子を奪い酸化反応を進行させることは、廃棄物を生成しない理想的な酸化反応の一つである。そこで、電極反応とホモジーニアス触媒を用いた酸化的C-H結合活性化反応や様々な酸化反応に対して検討を行った。現段階で特筆すべき結果は得られていないものの、今後の検討により大きく進展する可能性を秘めているものと考えられる。研究の目的に記載したタンデム型反応の実現には至っていないものの、一般的に構築が極めて困難な不斉四級炭素構築型触媒の創製に成功し、さらに、他の反応形式の探索を行っており、当初の計画と同一ではないが、同程度の研究成果をあげているため。
コメ蛋白顆粒の突然変異に関する遺伝・育種学的研究

コメ蛋白質はデンプン性胚乳に内在する2種類の顆粒(PB-【I】とPB-【II】)に局在し、両者は形態、蛋白質組成および人体への吸収性等において異なっている。したがって、コメ蛋白質の改良を目的として、この2種の蛋白質顆粒に関する遺伝変異の探索とその生化学的特性および遺伝・育種学的特性の解明を行い、以下の成果を得た。1)変異体の選抜:九州大学農学部育種学教室に保有する国内外の品種およびMNUの受精卵処理により誘発した突然変異系統について、SDS-PAGEによって貯蔵蛋白質に関する変異体の選抜を行い、これまでに4種類63系統の変異体を得た。加えて、IEF,二次元電気泳動を用いることにより突然変異を詳細に分類できた。さらに酵素抗体法(ELISA)により、それぞれのポリペプチド種の量的差異に関する変異体を得た。2)変異体の特性解明と選抜法の確立:PB-【I】とPB-【II】の完全単離に成功し、PB-【I】は10,13および16kDaのプロラミン、PB-【II】は22-23kDaと37-39kDaのグルテリンおよび26kDaのグロブリンから構成される。日本の代表品種ではPB-【I】とPB-【II】はほぼ1:3の比で含まれるが、PB-【II】含量の高い変異体を得た。電顕観察でPB-【II】量の増加した変異体とともに、PB-【I】やPB-【II】とは異なる蛋白顆粒を持った変異体や、形態の異なるPB-【I】を持つ変異体の存在を確認した。PB-【I】とPB-【II】の完全単離により、酵素抗体法による変異体選抜が可能となった。3)遺伝子分析:遺伝様式および対立性検定の結果、CM21,CM1787(57-H)およびCM1675の変異ポリペプチドは、各々独立の単劣性遺伝子によって支配されていた。これらの遺伝子はそれぞれrsp-1(rice storage protein),rsp-2およびrsp-3と命名した。トリソミックス分析の結果、rsp-1は染色体10,rsp-2は染色体9に座乗していた。4)農業特性:原品種との戻し交雑【F_2】,【F_3】集団内に、変異遺伝子を持ち原品種に近い草型を有する個体がみられた。
ハイブリッド複合サンドイッチ円筒殼の強度解析と最適化設計に関する研究

軸圧縮を受けるハイブリッド複合サンドイッチ円筒殻の座屈強度をガレルキン法を用いて解析した結果と曲げ負荷を受けるフィラメント・ワインディング(FW)製の積層およびサンドイッチ円筒殻の曲げ強度を有限要素法を用いて明らかにし、それぞれの実験によってこれらの結果を検証した上でハイブリッド複合サンドイッチ円筒殻の最適設計法を確立するための研究を行なった。以下、本研究で得られた主要な研究成果を示す。1.内外層がそれぞれ異なる層厚さと異方性を有し、正材も異方性を有する一般的なハイブリッド複合サンドイッチ円筒殻の軸圧縮座屈を求める行列式を示し、その具体例として軟質な正材の場合に予想される軸対称座屈荷重の陽な解析式を示した2.軸対称座屈荷重は、古典的なオイラー座屈と正材のせん断座屈とに分けられ、座屈強度上サンドイッチ効果のない正材のせん断座屈に移る内外層と正材の剛性比を明らかにし、ハイブリット複合サンドイッチ円筒殻設計上有益な式を提示した。3.軸圧縮座屈の解析結果を検証するために軟質な正材としてポリウレタンフォーム,内外層にAl合金とGFRPのFW材を用いたハイプリッド複合サンドイッチ円筒殻の実験を行ない、実験値は解析値とほぼ一致した。4.四点曲げ荷重を受けるFW製FRP円筒殻は大たわみによる荷重とたわみ、荷重とひずみ間の非線形関係を線形増分法に基づく有限要素法の数値解析によって明らかにし、この場合も実験値と良い一致をみた。5.円筒殻の肉厚、ワインデイング角度の大きさに応じて、四点曲げ荷重を受けるFW製FRP円筒殻は材料破損あるいは座屈破壊となり、FW製FRP円筒殻あるいはそれらを構成体とするハイブリッド複合サンドイッチ円筒殻の最適設計法の必要性を示した。
シリコンMOS技術と整合性をもつスピン量子ビットとその大規模集積化

昨年度に投稿したシリコントンネルFET素子における高温量子ビット動作、および室温単一電子伝導をまとめた論文はScienticif Reports誌に掲載された。また掲載直前にプレスリリースを行い、日刊工業新聞、日経新聞電子版などに記事が掲載された。昨年度に引き続き、トンネルFET素子の高温量子ビットについて研究を行った。昨年度に観測された温度1.5ケルビンでのスピン量子ビット動作(単一電子スピン共鳴)について、その量子ビットエネルギー(ゼーマン分離エネルギー、あるいは電子スピン共鳴周波数)がゲート電圧に依存することを利用し、一定磁場のもとでゲート電圧を変調することで量子ビットエネルギーを変調する実験を行った。この結果、変調周波数が量子ビットのコヒーレンス時間の逆数(約4MHz)より十分に小さい場合には変調の重みをそのまま反映した量子ビット励起スペクトルが得られた一方で、変調周波数がコヒーレンス時間の逆数より十分に大きい場合には、量子ビットの励起スペクトルに特徴的な干渉効果が現れた。この干渉パターンは数値計算の結果とよい一致を示した。これらの結果をまとめた論文はPhys. Rev. Lett.誌に投稿、アクセプトされ、現在出版準備中である。複数の国際シンポジウムに招待されこれら2件の成果について講演を行った。また量子ビットの高温動作に関する解説記事を日本物理学会誌編集員会より依頼されへ現在執筆中である。昨年行った2スピン同時コヒーレント制御の実験結果をまとめ、日本物理学会で発表した。理論研究課題として目的に上げたスピンcouplerについて、理論だけでなく、実験研究を開始できた点では計画以上の進展があったといえる。しかしその一方で、もう一つの目的である核スピンの利用については一昨年度に続き昨年度も探索的な研究が続いており、順調な進展とはいえない。これらの点を鑑みて、おおむね順調な進展と判断した。スピンcouplerについては、実験と平行し引き続き連携研究者との共同研究を推進する。核スピン自由度の利用について引き続き探索的な研究を進めたい。短チャンネルMOSFET素子にさまざまな値のストレスゲート電圧を一定時間印加し、その前後のクーロンダイヤモンド(CD)特性を比較した。その結果あるストレス電圧値を境にCD特性は大きく変化し、新たなDB欠陥の生成を示唆する結果を得た。素子を一度100°Cまで昇温後、再度1.5Kにて測定すると、CD特性はストレス印加前のものにほぼ戻るため、これらの一連の結果はストレス電圧印加後のCD特性の変化が比較的小さなエネルギーで生成・消滅することを示唆しており、水素の剥離によるDB欠陥生成エネルギーと矛盾しないことがわかっている。新たに生じたCD特性の周辺において観測された2重ドット的伝導と、そこでの電気検出磁気共鳴スペクトルの形状について解析を行った。その結果、複数の磁気共鳴スペクトル間に反交差が見られ、これは素子の交換相互作用およびスピン・軌道相互作用に起因することがわかった。2重ドットの各ドットにそれぞれ1つ含まれるスピン間の交換相互作用の大きさは15GHz、スピン・軌道相互作用の大きさは3GHzであった。また共鳴線幅は57MHz (0.65mT)と小さく、長い量子コヒーレンス時間が期待できるものであった。任意波形発生装置およびマイクロ波スイッチを導入しパルス変調したマイクロ波を生成するための測定系の構築を行った。当初予定していた単一のBD欠陥スピンのコヒーレント操作にまではいたっていない。パルス変調したマイクロ波を生成するための測定系の構築に時間を要し、当初予定していた単一のBD欠陥スピンのコヒーレント操作にまではいたっていない。短チャネルのシリコンMOFET素子における欠陥準位を介した量子ドット的電気電導について、得られた単一電子磁気共鳴スペクトルの詳細な解析と、連携研究者による数値計算との比較を行った。単一電子磁気共鳴スペクトルに現れる反交差構造がスピン・軌道相互作用に起因すること、スピン・軌道相互作用の大きさが最大値をとる反交差点において磁気共鳴信号が消失することが実験・理論両者において確かめられた。この結果はシリコンMOSFET素子はもちろんのこと、量子ドット素子や化合物半導体ナノワイヤ素子をも含めた過去の実験では確認できていなかったことであり、ナノ構造素子における電子・スピン相互作用のあらたな知見が得られたものと考える。この成果を論文にまとめPhys. Rev. Lett.誌に投稿した。現在レフェリーによる査読が進んでいる。平行して、PIN型のMOSFET素子であるシリコントンネルFET素子における深い準位を介した量子ドット的電気電導を調べた。この素子において2重量子ドット的な単一電子電気伝導と、一部のソースドレイン電圧、ゲート電圧における非常に鋭い単一電子スピン磁気共鳴応答を観測した。磁気共鳴線幅は4MHzであり、おなじ天然シリコンを用いた先行するシリコン量子ドット素子で得られている線幅と同程度である。この磁気共鳴点において、昨年度構築したマイクロ波パルスを照射することで単一電子スピンのコヒーレント操作に成功した。コヒーレント時間はサブマイクロ秒であり、上記共鳴線幅とコンシステントである。目的に上げたMOS素子のスピンのコヒーレント操作に成功した。昨年度までの研究進捗の遅れは挽回できたと考える。連携研究者による理論研究との連携も順調に進んでいる。一昨年度に投稿したシリコンMOSFET素子における単一電子スピン共鳴とスピン軌道相互作用に関する論文は昨年度にPhys. Rev. Lett.誌に掲載された。昨年度に引き続き、PIN型のMOSFET素子であるトンネルFET素子について研究を行った。昨年度に観測された単一電子スピン磁気共鳴と、マイクロ波パルスによる単一電子スピンのコヒーレント操作について、動作条件の最適化を行った。その結果最大10ケルビンまでの高温動作に成功した。

通常シリコンMOSFETなど電子素子で動作する量子ビットの動作温度は希釈冷凍機を用いた0.1ケルビン以下の極低温に限られてきた。今回達成した動作温度10ケルビンは電子素子量子ビットとしての世界最高動作温度である。さらに複数のトンネルFET素子において、最大室温300ケルビンに達する高い温度での欠陥準位を介した単一電子トンネル効果を観測した。この結果は欠陥準位が実際室温でも量子ドットとして機能することを示している。これらの成果をまとめた論文はSience Advance誌に投稿予定である。またこれまでに物理学会、応用物理学会など複数のシンポジウムに招待されこれらの成果について講演を行った。さらにトンネルFET素子のチャネル中に存在する2つの電子スピンのg因子が互いに大きく異なることを見いだした。ここで互いに周波数の異なる2つのマイクロ波パルスを照射することで、2つの電子スピンを同時にコヒーレント制御することに成功した。これは目的にあげたスピンcouplerについて実験的研究を行うための第一歩となる重要な成果である。2つのスピンの同時コヒーレント操作に成功した。これは理論研究課題として目的に上げたスピンcouplerについて、理論だけでなく、実験研究をも開始できたことになる。他目的に上げたスピンcouplerの理論研究、および核スピンの利用についても順調に研究が進んでいる。昨年度に投稿したシリコントンネルFET素子における高温量子ビット動作、および室温単一電子伝導をまとめた論文はScienticif Reports誌に掲載された。また掲載直前にプレスリリースを行い、日刊工業新聞、日経新聞電子版などに記事が掲載された。昨年度に引き続き、トンネルFET素子の高温量子ビットについて研究を行った。昨年度に観測された温度1.5ケルビンでのスピン量子ビット動作(単一電子スピン共鳴)について、その量子ビットエネルギー(ゼーマン分離エネルギー、あるいは電子スピン共鳴周波数)がゲート電圧に依存することを利用し、一定磁場のもとでゲート電圧を変調することで量子ビットエネルギーを変調する実験を行った。この結果、変調周波数が量子ビットのコヒーレンス時間の逆数(約4MHz)より十分に小さい場合には変調の重みをそのまま反映した量子ビット励起スペクトルが得られた一方で、変調周波数がコヒーレンス時間の逆数より十分に大きい場合には、量子ビットの励起スペクトルに特徴的な干渉効果が現れた。この干渉パターンは数値計算の結果とよい一致を示した。これらの結果をまとめた論文はPhys. Rev. Lett.誌に投稿、アクセプトされ、現在出版準備中である。複数の国際シンポジウムに招待されこれら2件の成果について講演を行った。
SignWritingで表記された手話単語の識別手法の検討

SignWriting(SW)では手の形,動き,頭部,顔の表情,腕,肩などを表す図像的な記号(ISWA)を用いて手話単語を表現する.ISWAはUnicodeの文字集合にも含まれており,文字コードが割り当てられている.SWでは手話の3次元的な動きを2次元平面に射影し,ISWAを用いて近似的に表す.SWによる手話表記法は自由度が高いため,同じ動作でも書き手によってSW表現は異なる.従来の研究で我々はISWA記号間の類似度を定義し,2つの単語を構成する記号の類似度と,対応する記号間の単語内での相対的な位置によって単語間の類似度を定義し,SW単語を識別する方法を提案した.しかし,手の動きの表記は書き手によって大きく異なり,従来の手法では十分対応しきれない場合があった.そこで2018年度は,手の動きを表す動作記号については各記号間の類似度や配置によって類似度を測るのではなく,単語に含まれる動作の特徴を37次元の動作特徴ベクトルで表現し,ベクトル間のコサイン類似度を単語間類似度に利用する方法を考案し,実装と評価実験を行った.評価実験には,30語の手話単語(イラスト20語,動画10語)を,累計33名の被験者がSWで表記した計406語の表記データを用いた.我々が構築したSW形式の日本手話単語辞書に登録された約2000語の単語と,被験者が記述した単語との類似度を算出し,辞書に登録された当該単語との類似度順位によって評価を行った.類似度第1位となったときを正解とした場合,正解率は改良前の54.8%から74.4%に19.6%向上した.また,類似度5位以内を正解と場合の正解率は,72.0%から92.1%へと20.1%向上した.上述のように従来の手法に比べて単語の識別率をおよそ20%向上させることができたため,研究は順調に進展しているといえる.だたし,動作特徴ベクトルの要素と重み,記号間類似度等は,上述の被験者たちによる表記データを参考にして検討したため,これらはクローズドテストの結果となる.オープンテストを行うために,SWのコミュニティWebサイトからアメリカ手話(ASL)で書かれた児童文学から抽出した単語を対象に,同様のテストを行った結果,テストデータの48.3%が類似度1位,69.9%が類似度5位以内となり,改善の余地はまだあると考えている.2019年度以降は主に機械学習による識別手法を検討する.まず,これまでに取得した手話単語表記データは機械学習のためのデータにしては小規模であるため,記号の配置のずれや類似記号との置き換えなどによるデータの拡張手法を検討する.それとともに,機械学習に適したSignWriting表記の手話単語の表現方法についても検討する.機械学習手法としては,当面ニューラルネットワークを用いることとし,モデルの検討と評価実験を繰り返す.SignWriting(SW)では手の形,動き,頭部,顔の表情,腕,肩などを表す図像的な記号(ISWA)を用いて手話単語を表現する.ISWAはUnicodeの文字集合にも含まれており,文字コードが割り当てられている.SWでは手話の3次元的な動きを2次元平面に射影し,ISWAを用いて近似的に表す.SWによる手話表記法は自由度が高いため,同じ動作でも書き手によってSW表現は異なる.従来の研究で我々はISWA記号間の類似度を定義し,2つの単語を構成する記号の類似度と,対応する記号間の単語内での相対的な位置によって単語間の類似度を定義し,SW単語を識別する方法を提案した.しかし,手の動きの表記は書き手によって大きく異なり,従来の手法では十分対応しきれない場合があった.そこで2018年度は,手の動きを表す動作記号については各記号間の類似度や配置によって類似度を測るのではなく,単語に含まれる動作の特徴を37次元の動作特徴ベクトルで表現し,ベクトル間のコサイン類似度を単語間類似度に利用する方法を考案し,実装と評価実験を行った.評価実験には,30語の手話単語(イラスト20語,動画10語)を,累計33名の被験者がSWで表記した計406語の表記データを用いた.我々が構築したSW形式の日本手話単語辞書に登録された約2000語の単語と,被験者が記述した単語との類似度を算出し,辞書に登録された当該単語との類似度順位によって評価を行った.類似度第1位となったときを正解とした場合,正解率は改良前の54.8%から74.4%に19.6%向上した.また,類似度5位以内を正解と場合の正解率は,72.0%から92.1%へと20.1%向上した.上述のように従来の手法に比べて単語の識別率をおよそ20%向上させることができたため,研究は順調に進展しているといえる.だたし,動作特徴ベクトルの要素と重み,記号間類似度等は,上述の被験者たちによる表記データを参考にして検討したため,これらはクローズドテストの結果となる.オープンテストを行うために,SWのコミュニティWebサイトからアメリカ手話(ASL)で書かれた児童文学から抽出した単語を対象に,同様のテストを行った結果,テストデータの48.3%が類似度1位,69.9%が類似度5位以内となり,改善の余地はまだあると考えている.2019年度以降は主に機械学習による識別手法を検討する.

まず,これまでに取得した手話単語表記データは機械学習のためのデータにしては小規模であるため,記号の配置のずれや類似記号との置き換えなどによるデータの拡張手法を検討する.それとともに,機械学習に適したSignWriting表記の手話単語の表現方法についても検討する.機械学習手法としては,当面ニューラルネットワークを用いることとし,モデルの検討と評価実験を繰り返す.SignWritingによる手話文書エディタJSPadの公開ページ.本研究で得られた単語識別手法により手話単語検索機能を実装した.
神経筋発生およびシナプス形成における膜結合型コラーゲンCLAC-Pの機能の解明

CLAC-P/collagen XXVは発生期の運動ニューロンの骨格筋内での伸長に必須の役割を果たす、膜結合型コラーゲンである。本研究では、組織特異的Col25a1ノックアウトマウスを作製し、発生期の骨格筋に一過性に発現するcollagen XXVが軸索の伸長に必須であることを明らかにした。またcollagen XXVの発現は、神経支配により持続的に抑制される可能性を見出した。更に、collagen XXVの相互作用分子として、軸索伸長ならびにシナプス形成に働くことが知られるIIa型RPTPを同定した。CLAC-P/collagen XXVの神経筋発生における役割の解明を目的に、作製が進んでいた運動ニューロン特異的(Hb9-Cre)および骨格筋特異的(HSA-Cre)KOマウスの横隔神経の軸索伸長と神経筋接合部形成、運動ニューロン数について、発生期の日齢を追って解析した。運動ニューロン特異的欠損では正常な発生を示した一方、骨格筋特異的欠損では全身性のKOと同じく、筋内の軸索伸長障害と脊髄全レベルにおいて9割程度の運動ニューロン脱落が認められた。神経系特異的(Nestin-Cre)KOマウスについても正常に出生・発育し、運動機能異常を認めなかった。以上より、骨格筋由来のCLAC-Pが発生期の神経軸索伸長に必須であることが示された。運動ニューロン軸索発達に対する分子の影響をin vitroで評価するため、Hb9-GFPマウス胎児の脊髄前角explantとHEK293細胞の共培養系を確立した。このHEK293細胞に対しCLAC-Pを発現した結果、GFP陽性の運動ニューロン軸索がCLAC-P発現細胞周囲に誘因され、結合することが明らかとなった。CLAC-Pの発現制御メカニズム解明のため、スプライシングバリアントの解析を行った。その結果、成体脳および胎児脊髄では同じバリアントが見られたのに対し、胎生期の骨格筋では特異的なエクソンをもつアイソフォームの発現が多数認められ、骨格筋特異的な機能を裏付けた。更に、成体マウス前脛骨筋にcardiotoxinを注入して筋損傷を誘発し、筋再生過程におけるmRNA発現を検討した結果、通常CLAC-Pの発現がほぼ認められない成体の筋肉において、損傷後一過性にCLAC-Pの発現が上昇することを明らかにした。CLAC-P/collagen XXVとRPTPとの結合および機能的関連について、HEK293細胞とリコンビナントsCLACを用いた結合アッセイを行った。RPTPσ, δの各種バリアントを発現させた細胞にのみ、sCLACの結合が認められた。またRPTPのドメイン欠損変異体を用いた検討では、CLAC-PがIg-like domainを介してRPTPに結合する可能性を示唆するデータを得た。次に、昨年度確立したマウス胎児脊髄前角のexplantとHEK293との共培養実験を用い、CLAC-Pの細胞外領域切断が生じない変異体を発現する細胞では、運動ニューロンの軸索誘因効果が顕著に低下することを見出し、furinによる切断の機能的重要性を明らかにした。またexplant共培養実験へのRPTPσ細胞外領域の添加により、CLAC-P依存的な軸索誘因・集積が競合的に阻害され、CLAC-Pによる軸索集積効果にRPTPが関与している可能性を示した。CLAC-Pのシナプスにおける機能を探索する目的で、昨年度より作出を行ってきたNestin-Cre;Col25a1 floxマウスの解析を行ったが、成体の脳において顕著な変化は認められなかった。またsCLAC-Fcをコートしたビーズを初代培養神経細胞に撒きこみ、相互作用分子の探索を行った。クロスリンク後にsCLAC-Fcを濃縮し、酵素消化したペプチド断片をMS解析に供した。その結果、8つの結合候補分子が見出された。しかし、HEK293細胞へのCLAC-Pとの共発現による免疫共沈降実験では、いずれの候補分子でも有意な結合は認められなかった。組織特異的CLAC-P発現マウスの作製にあたり、タグ付加の条件を検討した。カルボキシ末端へのタグ付加に加え、新たにfurin切断部位直後へタグ付加したCLAC-Pを作製し、複数のタグで正常に分泌されることが確認した。平成27年度は1RPTPσ, δとの結合の解析、2CLAC-P結合分子のプロテオミック解析、3inducible Tgマウス作製、を進めた。このうち1については、複数の実験系を用いて相互作用を示し、かつCLAC-Pの切断の重要性やRPTPの結合部位の絞り込みなど、機能制御に関連する結果を得た。2に関しては、一連の解析ならびに特異性の確認を完遂した。3について、現在トランスジーンのタグ挿入に関するデザインの最適化を行っており、平成28年度初頭には動物の作製にとりかかる予定である。また、CLAC-Pの運動ニューロン発生における役割を解明する目的で薬剤誘導性Col25a1 KOマウスの作製も予定していた。このマウスについては、Col25a1 floxマウスとROSA-CreERTマウスの交配を進めており、tamoxifen誘導の条件検討を開始できる段階にある。以上の理由から、交付申請時の研究計画はおおむね順調に進展していると判断した。CLAC-P/collagen XXVとRPTPσ/

δとの相互作用を、HEK293細胞を用いたin vitro結合アッセイにより検討した。RPTPのシナプス誘導におけるリガンドは、Ig2-3領域内のミニエクソンA, Bのスプライスバリアント依存的に結合するが、collagen XXVはこれらエクソンのいずれのバリアントとも結合を示した。一方で、グリコサミノグリカンとの結合を担うRPTPのIg1領域内に存在する塩基性アミノ酸クラスターについて、4つのLysをAlaに置換した変異体では、collagen XXVとの結合が有意に低下した。更にcollagen XXV側の結合領域として、C末端側を欠損する変異体を用いた検討では、コラーゲンとしての物理化学的性質は保持するものの、RPPTとの結合が消失することを見出した。以上より、RPTPとcollagen XXVの相互作用に関わる領域の同定ならびにプロテオグリカンの関与を示唆する結果を得た。これまでに確立した脊髄前角explant培養を用いた軸索誘因のアッセイに応用する目的で、マウス骨格筋よりセルソーターを用いて筋衛星細胞を精製し、myotubeへの分化誘導を行った。Collagen XXV mRNAの発現はmyotubeへの分化依存的に顕著に増加した。引き続き、脊髄explantとの共培養実験を行う。Collagen XXVの発生期骨格筋における一過性発現の分子メカニズムについて、成体マウスの坐骨神経切断後の骨格筋におけるmRNA発現レベルを定量した結果、脱神経により発現上昇することが知られるアセチルコリン受容体やmyogenin同様、collagen XXVのmRNAも顕著に上昇することを明らかにした。神経支配による筋の興奮により、collagen XXVの発現が持続的に抑制されていることが示された。CLAC-P/collagen XXVは発生期の運動ニューロンの骨格筋内での伸長に必須の役割を果たす、膜結合型コラーゲンである。本研究では、組織特異的Col25a1ノックアウトマウスを作製し、発生期の骨格筋に一過性に発現するcollagen XXVが軸索の伸長に必須であることを明らかにした。またcollagen XXVの発現は、神経支配により持続的に抑制される可能性を見出した。更に、collagen XXVの相互作用分子として、軸索伸長ならびにシナプス形成に働くことが知られるIIa型RPTPを同定した。今年度の研究計画は大きく1Col25a1 cKOマウスの解析、2in vitroでの運動ニューロン軸索伸長の評価、3骨格筋における発現解析、4シナプスにおける機能の評価である。このうち、1については脊髄、中枢神経系、骨格筋特異的cKOの表現型解析を進めた。2については、CLAC-Pの軸索誘因機能を再現することに成功し、各種条件での実験を進める段階に至っている。3では、骨格筋特異的発現パターンおよび筋再生過程における一過性発現を見出した。4に関しては、RPTPとCLAC-Pとの結合を複数の実験系を用いて検討している段階であるが、細胞表面への結合実験では両者の結合を示したものの、初代培養神経細胞を用いたシナプス機能に関連する評価については、実験系の最適化を行っている段階にある。以上の理由から、交付申請時の研究計画はおおむね順調に進展していると判断した。