hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
界面工学に基づく積層型有機発光トランジスタのキャリア輸送と面発光に関する基礎研究

有機半導体/絶縁膜、有機/有機、ゲスト/ホスト、有機/金属界面の界面工学の観点から、有機発光トランジスタ素子の移動度、外部量子効率及び発光パターンの改善に関して研究を行った。トランジスタ構造で面発光を実現する上で薄膜転写法による両極性フルオレン系結晶性高分子を用いたヘテロ構造化による新しい手法を開発した。改良した薄膜転写法にて種々の配向した積層薄膜の形成とそれを用いたデバイス作製を実現した。積層素子の各層のエネルギー準位、閾値と移動度が主に各層のキャリア輸送に大きな影響を与え、各層に正孔と電子のチャネルを分離することで面発光を実現した。本年度は主に下記の2項目に関して有機発光トランジスタ素子の作製及び解析を行なった。○結晶性薄膜の界面物性と発光特性との相関有機材料では、加熱プロセスによる自己組織化能を利用することで、材料の物性値のみならず、デバイス構造も考慮し界面構造を制御することが、本来有する材料の特性を引き出すデバイス作製の上でのキーポイントとなる。適切な絶縁膜を選択し、代表的なドナーアクセプタ高分子であるフルオレン系高分子poly(9,9-dioctylfluorene-alt-benzothiadiazole)[F8BT]を用いた有機発光トランジスタ素子を作製し、電子移動度がある特定の熱処理温度領域においてその他の熱処理温度の約10倍となることを見出した。この要因を調べるために原子間力顕微鏡観察を行ったところ、グレインサイズが増大し、熱処理温度の異なるF8BT薄膜のX線回折測定から、三次元的に適切な分子鎖の重なりが電子移動度向上に寄与していることが判明した。また、電子の移動度が高い中間相では、結晶粒界における電子トラップ密度の減少により、高い最大外部量子効率が得られることが示唆された。○積層薄膜作製手法の検討と界面物性評価従来の手法として分子構造の異なりによる可溶性溶媒の異なりを利用して積層構造を作製するだけでなく、種々の界面形成を行うことを目的に、分子間の弱い結合性である特徴を利用して熱転写法による有機層の貼り合わせにより種々の積層薄膜の作製を試みた。それによりエネルギー準位の異なる共役高分子を用いて積層構造の形成を行った。結晶性高分子薄膜を用いて電気励起された励起子から生じるデバイス特性評価と光励起された励起子によるPL測定等の光学特性評価を通して、結晶性有機薄膜中での面発光に必要な界面形成技術を検討し、実際にソース・ドレイン間で面状発光する有機トランジスタの作製に成功した。本年度は主に下記の3項目に関して有機発光トランジスタ素子の作製及び解析を行なった。○薄膜配向制御した積層有機薄膜による素子の移動度と発光特性の相関:上層としてアルキルフルオレン系高分子配向薄膜を、下層としてドナーアクセプタ型フルオレン系高分子配向薄膜をそれぞれ使用したヘテロ構造積層型高分子面状発光トランジスタ素子の作製に成功した。ソース・ドレイン電極に対して垂直と水平方向に配向した薄膜を組み合わせたヘテロ構造積層型高分子発光トランジスタ素子の特性比較から低ゲート電圧領域ではHOMO準位に差がないため上層に正孔が蓄積され、それに引きつけられた電子が下層にのみ注入されることで、活性層界面で再結合して面状発光が得られる機構であることが示唆された。発光層に配向薄膜を用いると積層素子からの面状発光に偏光発光特性が付加でき、移動度の向上とキャリアバランスの最適化によって単層素子と同程度の外部量子効率1.5 %を達成した。また、有機受光素子への応用も可能であることも見出した。○積層構造素子における有機/絶縁膜界面と発光特性の相関:積層構造素子の場合、有機/絶縁膜界面の変化にともない、上層と下層とのキャリアバランスが変化し、電気特性だけでなく、発光パターンにも影響を与えることが見出された。○電極-有機薄膜界面における電荷注入・励起子失活と発光特性の相関:ITOや銀ナノワイヤ材料をソース・ドレイン電極に、カーボンナノチューブ材料をゲート電極に用いた高分子発光トランジスタを作製し、電気光学特性比較を行い、電極/有機層薄膜近傍での励起子失活の影響により、ITO電極と銀ナノワイヤ電極との素子間で、電極近傍での発光時の特性が大きく異なることが明らかとなった。また、透明なナノワイヤ電極を組み合わせて素子を作製することで、透明な発光トランジスタの作製に成功した。積層有機発光トランジスタにおいて面状発光を得るには正孔と電子のチャネルを分離する必要があり、適切なエネルギー準位と移動度が異なるフルオレン系高分子材料を用いて実現できた。ボトムコンタクト・トップゲート型ヘテロ構造有機発光トランジスタ素子を作製し、上層に配向薄膜を用いて正孔移動度を向上させると、下層を流れる電子との再結合率が高くなり外部量子効率が向上した。積層素子において配向薄膜を用いて上層と下層の移動度のバランスをはかることで、面発光領域の発光特性改善が可能であることが明らかになった。発光由来の下層に配向膜を用いることで積層有機面発光トランジスタに偏光発光特性を付加可能であり、ソース・ドレイン電極を微細化することで微小光源を容易に作製できることから、光部品用の微小光源への応用展開が可能であることを実証した。本年度は主に下記の3項目に関して有機発光素子の作製及び解析を行なった。○フルオレン系高分子半導体材料を用いたヘテロ構造型素子の発光機能の向上とキャリア挙動の検討:アモルファス高分子薄膜のヘテロ構造化による有機EL素子と高分子結晶相薄膜のヘテロ構造化による有機発光トランジスタからの発光スペクトルや発光パターン等の発光特性の違いを検証した。

通常のスピンコート法と薄膜転写プロセスにて作製したある種の積層型フルオレン系高分子EL素子の発光特性比較から、励起子が生成される界面部分からsolid statesolvationeffectによる発光が得られ、界面での電荷キャリアの蓄積や再結合に関する知見を得られた。薄膜転写プロセスにて作製したヘテロ構造有機トランジスタ素子の上層の膜厚を変化させた素子からのELスペクトルは、シミュレーションから得られた結果と良い一致を示し、薄膜転写による積層結晶性薄膜形成の有利性を示すことができた。また、へテロ構造素子からは、積層界面近傍でホールと電子が再結合し、上層から下層へ効率的なエネルギー移動が生じていることが示唆された。○有機発光トランジスタの外部量子効率改善の検討:高機能化に向けて、外部量子効率向上が課題の1つである。有機半導体層の加熱に伴う凝集状態の変化に着目して高分子半導体に燐光材料をドープした有機発光トランジスタ構造を検討し、三重項励起子を利用することで外部量子効率が改善した。○ドナー・アクセプタ型フルオレン系高分子を用いた有機発光トランジスタの移動度と発光特性改善:自己組織化により高い電荷輸送特性を示すことが期待されるドナー・アクセプタ型高分子を用いて高分子発光トランジスタにおける活性層の分子凝集状態の異なりによる電荷輸送と発光特性への影響の検討を行い、高い伝導性と発光性の両立の可能性があることを見出した。積層有機発光トランジスタにおいて面状発光を得るには正孔と電子のチャネルを分離する必要があり、発光強度を改善するためには、活性層の移動度の改善が必要不可欠である。ボトムコンタクト・トップゲート型素子を作製し、ポリアルキルフルオレン系高分子を配向させた高分子結晶性薄膜を用いた有機発光トランジスタにて、電子と正孔移動度とも約0.01 cm2/Vsを示した。適切なドナー・アクセプタ型フルオレン系高分子を発光トランジスタの活性層に用いることで、約.0.1 cm2/Vsの正孔移動度が得られ、それに伴い発光強度の改善が可能であることが示された。高分子材料である利点を活かし、必ずしも結晶性の高い状態を利用せず、電気光学特性の改善が可能であることを明らかにした。フレキシブル・プリンテッド発光素子を有機発光トランジスタで実現するためには、150°C以下の低温でかつ印刷プロセスにて作製する必要がある。XRD測定から150°C以下で明確なピークが確認されたフルオレン系高分子薄膜を用いることで、150°C以下の低温でかつ印刷プロセスにて有機発光トランジスタが作製でき、発光効率も従来の素子とほぼ同一である。電気光学特性評価により電荷輸送・再結合・乖離、励起子失活・拡散過程を明らかにし、結晶性有機薄膜中での面発光に必要な界面形成技術とその評価法を確立し、特にトランジスタ構造におけるヘテロ界面層間のエネルギー移動過程の検討を行った。有機材料では、加熱プロセスによる自己組織化能を利用し、材料の物性値のみならず、デバイス構造も考慮し界面構造を制御することが、本来有する材料の特性を引き出すデバイス作製の上でのキーポイントとなる。
日本における電気事業再編成以前の電力周波数統一計画の変遷

本年度は、商工省の設置した「周波数統一準備調査委員会」の策定による周波数統一計画(1946年3月)に関して、全体像の把握と資料の収集を行った。敗戦直後、軍需関連の電力需要が一気に低下した一方、水力発電所を中心とする発電設備はそれほど戦災の影響を受けずに残された。このため、戦時中の酷使と整備不良、徴兵による人員不足などに悩まされつつも、当時の電気事業においては、電力余剰が生じていた。逓信省・軍需省を経て電力行政を受け継いだ商工省は、余剰電力の消化のために電気製塩を推奨するほどの状態であった。また、戦災による被害の大きかった都市部においては、復興工事の一環として周波数変更工事を行うことが可能であった。商工省は、戦前・戦時の国家管理を通じても解決しなかった周波数統一を、ここにおいて実現しようともくろみ、日本発送電・9配電会社の総裁・社長または副社長と、関連分野の専門家である官僚・事業者などからなる周波数統一準備調査委員会を設置したのである。結果的にみれば、周波数統一準備調査委員会の提出した計画は、実現を見なかった。すでに1945年末から、民生用を中心に急激に電力需要が伸び始めたこと、また、資金・資材・人員の調達の見込みが立たなかったことがその主な理由である。しかし、この計画は、全国規模での電力周波数統一計画としては最後のものであり、国策における技術の位置を考える上で、きわめて重要な意味をもつと考えられる。本年度は、主として、戦前期になされた電力周波数の統一の試みうち、五大電力時代に東邦電力に策定された計画と、国家管理期に大東亜電力懇談会によって策定された計画に関して、全体像の把握と資料の収集を行うことを中心に研究を進めた。東邦電力による周波数統一計画は、副社長・調査部長であった松永安左エ門を中心として策定されたものである。この計画は、当時米国において発表された「超電力連系」計画に刺激をうけ、日本全国における電力連系の実施に関する提言を東邦電力が発表した際、電力連系を円滑・可能にする条件の整備の一環として提案・公表された。ここでは、統一周波数として60サイクルが主張されているが、これは、1923年末現在の電力関連施設の分布状況を勘案し、60サイクルへの統一の方が50サイクルへの統一よりも費用が少なくてすむとの推算に基づいて採用された数字である。本計画は、超電力連系という提案が大胆すぎたこともあって、具体的な実施計画を生むにはいたらなかった。電力国家管理への以降後、初めて周波数問題が議論されたのは、大東亜電力懇談会においてであった。この会議は、日本発送電総裁を第一代の会長とし、9配電会社・朝鮮電業・鴨緑江水電・台湾電力・満州電業などを会員とする任意団体であったが、企画院・大東亜省・陸運軍省・両総督府・満州国政府の関係者も出席する、影響力の大きい組織であった。1942年より開始した周波数統一に関する議論では、「大東亜共栄圏」内および世界全体で周波数分布の体制なども勘案された上で、結論として50サイクルの採用が提言された。議論の動向は、戦時期の産業観・技術観をよく反映しているものであるといえる。
神経活動により駆動するプロテアーゼ-接着分子系が引き起こすシナプス形態変化

本研究は、神経活動の上昇によるニューロプシン依存的なプレシナプス接着分子L1の切断がシナプス形態変化を引き起こすかどうかを明らかにすることを目的とし、特に平成14年度は、海馬CA1領域のプレシナプスにおけるL1の局在とその刺激による変化、さらにニューロプシン遺伝子欠損マウスにおける局在の変化を免疫電顕法を用いて検討した。野生型マウスにおけるL1含有プレシナプスは海馬CA1領域のstratum radiatumの中間層に局在していた。この領域はCA3錐体細胞からのシェーファー側枝が投射する部位であり、ニューロプシン-L1系がシェーファー側枝の長期増強現象に関与するという今までのデータとよく一致していた。プレシナプス膜に局在していたL1陽性反応は、神経活動を誘発する薬物刺激により細胞質側へと移行することが観察され、ニューロプシンにより切断されたL1は細胞質内に取り込まれて除去される可能性が示唆された。興味深いことに、ニューロプシン遺伝子欠損マウスの海馬ではL1含有のプレシナプスは殆ど認められなかった。我々は以前にニューロプシン遺伝子欠損マウスの海馬CA1領域ではシナプスが減少していることを明らかにしており、今回、その減少しているシナプスがL1を含有しているシナプスであること、またそのL1含有シナプスの形成・ターンオーバーにニューロプシンが重要な役割を担うことが明らかになった。以上の結果を今までの知見と併せて考えると、今まで同じ性質を持つものと考えられていた海馬CA3→CA1シナプスが実は性質や役割の異なるサブファミリーから形成されていること、更にそのサブファミリーはプロテアーゼ-接着分子系を指標にして分類できるという興味深い可能性が示唆された。今後は海馬長期増強現象や学習行動などより生理的な可塑的変化時におけるL1含有シナプスの動態を検討する予定である。
学習障害児の病態解明のための認知神経心理学的検討

【目的】学習障害の一型である特異的読字障害児に認められる読字障害が、脳の機能障害であることを、機能的MRI検査法を用いて明らかにすることを目的とした。【対象と方法】対象は特異的読字障害学童4名で、年齢の一致した健常学童4名を対照とした。平仮名1415文字の単文を刺激課題、同じ数の無意味図形を非刺激課題として、各々10課題ずつ交互に被験者に提示した。図形は注視させ、単文は黙読とした。MRIはEPI法で水平断にて撮像した。刺激課題と非刺激課題との信号強度変化の差を水平断で撮影された画像に重ね合わせて可視化した。統計的有意水準は、Gaussian Smoothing処理の後に5%水準とした。画像の処理と統計処理は画像処理ソフトMEDxを使用した。【結果】健常対照児では、左第2側頭回に脳の活性化が認められた。一部に左中心前回下部にも活性化を認める児があった。特異的読字障害児では、一次視覚野に強い活性化を認める児が2名、左中心前回下部に強い活性化を認める児が2名であった。【考察】読字障害児では読字課題に際して、健常児と異なった脳部位が活性化されていることが示された。今回の結果からは、後頭葉がより強く関与している場合と左中心前回下部がより強く関与している場合があることが示唆され、同じ読字障害でも、読字という課題を脳で処理するにはいくつかの認知処理パターンが存在している可能性がある。本研究は認知課題下における脳の活性化状態を知るという認知神経心理学的検討のために、以下の3つの観点から同時進行の形で行われている。1つは、学習障害児の診断を簡便かつ確実に行うための心理学的検討である。本年度は特異的読字障害児5名の神経心理学的特徴についてまとめ、論文として報告した。とくにトークンテストが、「聞いたら分かるが、読むと分からない」という状態を端的に反映していることを述べた。現在、トークンテストの実用性を高めるために、健常児集団(187名)での得点分布を調査している。2つめは、脳の機能障害を調べるための神経生理学的検討である。上述した5症例の安静時脳波記録から、脳波の二次解析法である脳波コヒーレンスの検討を行い、健常児群よりも大脳半球内コヒーレンスが有意に高いという結果を得た。この解釈として、学習障害児では脳内の非機能単位相互の連絡性が高いのではないかという仮説を提唱した。現在、読字という認知課題下で脳波記録を行い、課題負荷時の脳波について検討中である。健常成人群では、読字課題によりβ周波数帯域における左右大脳半球のコヒーレンスが有意に上昇すること、および後頭部と後側頭部とのコヒーレンスが上昇することが判明した。次の段階として、健常児群および学習障害児群での検査を実施し、比較検討する予定である。3つめは、脳の機能解剖との対応を調べるための検討である。現在、読字課題下における脳の活性化状態を脳の局所との対応関係で調べるために、上記の特異的読字障害児5名の機能的MRI法による解析を行っている。対照として行った健常児の検査では、読字課題下において左大脳半球中側頭回が活性化されることが判明している。さらに症例数を増やして、疾患群としての特徴を明らかにする予定である。

平仮名1415文字の単文を刺激課題、同じ数の無意味図形を非刺激課題として、各々10課題ずつ交互に被験者に提示した。図形は注視させ、単文は黙読とした。MRIはEPI法で水平断にて撮像した。刺激課題と非刺激課題との信号強度変化の差を水平断で撮像された画像に重ね合わせて可視化した。統計的有意水準は、Gaussian Smoothing処理の後に5%水準とした。画像の処理と統計処理は画像処理ソフトMEDxを使用した。【結果】健常対照児では、左第2側頭回に脳の活性化が認められた。一部に左中心前回下部にも活性化を認める児があった。特異的読字障害児では、一次視覚野に強い活性化を認める児が2名、左中心前回下部に強い活性化を認める児が2名であった。【考察】読字障害児では読字課題に際して、健常児と異なった脳部位が活性化されていることが示された。今回の結果からは、後頭葉がより強く関与している場合と左中心前回下部がより強く関与している場合があることが示唆され、同じ読字障害でも、読字という課題を脳内で処理するにはいくつかの認知処理パターンが存在している可能性がある。
神経芽腫におけるMyc関連遺伝子の腫癌生物学的意義の究明に関する完成(平成11年度)

神経芽腫の予後に大きく関与するN-myc遺伝子の腫瘍生物学的意義をの究明を目的とした。レチノイン酸で神経細胞様細胞へ分化誘導される神経芽腫細胞株KP-N-RTの分化誘導過程において形態分化に先立ち、N-mycの発現が低下し、その拮抗因子Mxi1の発現が増加することを明らかにした。分化誘導に抵抗性の神経芽腫細胞株では上記の変化はおこらなかった。この結果より、N-myc遺伝子の発現低下は、神経芽腫細胞の神経細胞様細胞への分化初期の重要な遺伝子発現の変化であると考えられる。今年度は、in vitroで(神経芽種細胞株を用いて)、分化誘導時のmycN遺伝子(mycN)およびmxi1遺伝子(mxi1),max遺伝子(max)の発現変化を蛋白レベルとRNAレベルで検討した。mycNの増幅と過剰発現が認められる神経芽細胞種株(KP-N-RTBM)をレチノイン酸誘導体(E5166)を用いて分化誘導し,形態的変化に先立つ細胞周期の変化と、mycN,maxおよびmxi1の発現変化を明らかにした。神経芽腫細胞の形態変化は、E5166処理後7日目頃から明らかとなったが、処理後48時間の時点で細胞周期解析でG0/G1期細胞の増加、S期細胞の減少がみられた。さらに24時間の時点ですでにmycN蛋白(MycN)の発現は低下するとともに、mxi1蛋白(Mxi1)の発現は増加し、max蛋白(Max)の発現は不変であったことがWestern blot法で示された。また、RNAレベルでも24時間の時点で、mycN mRNA発現の低下とmxi1 mRNAの発現の増加がNorthern blot法で認められた(日本小児科学会誌103巻5号掲載予定)。さらに、E5166によって分化誘導されない(E5166分化抵抗性)の神経芽腫細胞株(KP-N-SILA)を用いて、同様にE5166処理後のMycN,Mxi1およびMaxの発現変化を検討しており、KP-N-SILAにおいてはMycN,Mxi1およびMaxの発現は変化がなかったという結果を得ている(未発表)。これらの結果から、mycNの発現低下とmxi1の発現増加が、神経芽種細胞の分化初期の重要な遺伝子発現の変化であるということが明らかとなった。レチノイン酸で神経細胞様細胞へ分化誘導される神経芽腫細胞株KP-N-RTの分化誘導過程において形態的分化に先立ち、N-mycの発現が低下し、その拮抗因子Mxi1の発現が増加することを明らかにした。また、KP-N-RTにおいては、腫瘍増殖因子であるinsulin-like growth factor(IGF)-IによりN-mycの発現が誘導されること、さらにこのIGF-IによるN-myc発現誘導がIGF-I receptor(IGF-IR)/mitogen-activated protein kinase(MAPK)pathwayを介していることを見いだした。神経芽腫細胞においてN-mycによりIGF-IRの発現が翻訳レベルで誘導されるという報告と考えあわせると、神経芽腫ではN-mycとIGF systemがお互いに刺激しあい、positive feedbackをなし、その腫瘍増殖に関与していると考えられる。神経芽腫における、このN-myc/IGF system機構および、その細胞内情報伝達路のさらなる解明は、新たな治療の標的の発見につながるものと考えられる。
バベシアのマダニ体内発育ステージ抗原の網羅的解析：伝搬阻止ワクチン開発の基盤整備

本研究はバベシアのマダニ体内発育ステージに特異的な細胞表在性蛋白質を網羅的に検出し、その機能を解析するとともに伝搬阻止ワクチン(TBV)抗原としての性能を評価することを目的とする。バベシア病による経済損失は依然として深刻な問題で、現行の家畜体内(赤血球内)発育ステージを標的とするワクチンや創薬には限界がある。他方、バベシアのマダニ体内での発育ステージの研究は殆ど手つかずの状況にある。本研究では、網羅的手法を用いて同定したバベシアのマダニ体内発育ステージ表在性抗原について(1)原虫発育における機能を解析し(2)TBV抗原としての性能を評価する。
新たに発見された秦漢期の算術書を基にした中国古代数学像の再構築

岳麓書院蔵秦簡『数』の訳注を『岳麓書院蔵秦簡『数』訳注ー秦漢出土古算書訳注叢書(2)ー』として出版した。同書では『算数書』や『九章算術』の研究を通して得られた中国古代数学に対する知識の蓄積を生かし、岳麓書院の写真版公開時には解読できていなかった算題が幾つも解読できた。『数』算題の配列については、張家山漢簡『算数書』の算題の配列を元にして行った。『九章算術』の訳注作成は、ほぼ最後の句股章まで終えることが出来た。秦漢期の算術書(『算数書』『数』)と『九章算術』の算題の比較も合わせて行った。1.中国古算書研究会をおおむね月2回行った結果、まず岳麓書院蔵秦簡『数』の訳注稿を『九章算術』の章立てに従って作成する作業が完了した。『数』の訳注稿の論文は「岳麓書院蔵秦簡訳注稿(1)(6)」の六編にまとめられている。この訳注は『数』の写真版から文字を起こして釈文案を作り、その訓読・数理・日本語訳について研究会での検討を加えて出来たものであり、現在において日本における最高の水準を保持するものである。2.『数』の訳注がほぼ出来上がったので、『数』の配列を再現する作業を開始した。この作業はまだ始めたばかりであるが、平成26年5月までには終了させ、『数』についての研究結果を盛り込んだ訳注を本としてまとめる作業に入る予定である。また、出版の際に必要な『数』の写真版については、すでに中国側から購入済みである。3.中国古算書研究会における『数』についての共同研究で得られた研究結果を基にして、平成25年7月と11月の別々の学会において研究発表を行った。4.平成25年10月11月に北京大学を訪問し、北京大学蔵秦簡の算術簡の整理責任者である韓巍氏と整理状況について討論を行った。韓巍氏は数学史の専門家ではないので、より専門的な情報を得るために、中国科学院自然科学史研究所を訪問し、鄒大海氏と北京大学蔵秦簡について研究討論を行った。この二つの訪問と討論により、北京大学蔵秦簡の算術簡の概要・整理状況、写真版公開時期の確認など有用な情報を得た。1.中国古算書研究会は月23回行っている。岳麓書院蔵秦簡『数』については、張家山漢簡『算数書』の配列に従って決定した仮の配列案を作成し、すでに発表した「岳麓書院蔵秦簡『数』訳注稿(1)(6)」を元にして現在読み合わせ会(「本にする『数』研究会」)を行っている。平成27年度夏には読み合わせを終え、『嶽麓書院蔵秦簡『数』』(仮称)として平成27年度中に出版する準備に取り掛かる。2.『数』の訳注を作成する作業を行ったため中断していた『九章算術』の訳注を作成する作業を再開し、平成26年度には均輸章まで進んでいる。これは、『算数書』や『数』の訳注を作成する過程で得られた知見を基にして新たな『九章算術』の訳注を作成するとともに、『算数書』『数』から『九章算術』へとつながる新たな中国古代数学像の構築をめざすものであり、上記の「本にする『数』研究会」と平行して行っている。3.『数』の訳注を作成する作業で得られた研究結果や『算数書』『九章算術』の研究での蓄積を基にして、平成26年11月に同志社で行われた学会で研究発表を行った。ここでは、『数』や『算数書』『九章算術』における立体図形について、種類や数値などを比較検討したものである。4.平成26年9月に北京大学で行われた「北京大学蔵秦簡の国際研読会」に招待され、『算書』の里田術と径田術について『算数書』と比較しつつ論じている。北京大学蔵秦簡については、韓巍氏の「北大蔵秦簡「魯久次問数於陳起」初読」が発表され、研究も活発化しつつある。1.岳麓書院蔵秦簡『数』については、張家山漢簡『算数書』の配列に準じて配列を行い、平成27年10月に研究会のメンバーで編集会議を行った後、原稿をまとめ『数』の写真版を添えて朋友書店に提出した。本のタイトルを『岳麓書院蔵秦簡『数』訳注ー秦漢古算書訳注叢書(2)』とすることも決定した。現在その校正を行っている段階である。当初の予定より少し遅れたが、平成28年夏頃出版予定となった。2.『九章算術』の訳注については、平成27年度に盈不足章についてはその訳注をまとめて論文として発表した。平成28年4月以降は方程章に取り掛かっている。研究会では『算数書』や『数』の研究で得られた知見を元にした訳注を作成しているので、最後まで完成すれば日本語による画期的な『九章算術』の訳注となることが期待されている。『九章算術』の訳注についても本にまとめて出版する予定である。3.『数』や『算数書』の算題と『九章算術』の算題の比較検討を行っている。

『九章算術』の算題に見られる『数』や『算数書』の算題の痕跡を見極める研究の一環である。平成28年3月に『九章算術』『数』『算数書』の算題に登場する幾つかの立体図形について比較検討を行い、筑波大学で行われた日本数学会で発表した。4.我々が組織している「中国古算書研究会」についての紹介記事を大阪大学中国哲学研究室から求められたので『中国研究集刊』で発表した。岳麓書院蔵秦簡『数』を本にまとめる作業は若干遅れたが、平成28年夏に『岳麓書院蔵秦簡『数』訳注ー秦漢出土古算書訳注叢書(2)』として出版する目処が立った。『九章算術』の訳注を作成する作業も順調に進んでおり、現在方程章に入っている。1.岳麓書院蔵秦簡『数』についての訳注および配列等の考察をまとめ、『数』の写真版をその付録として、平成28年11月に『岳麓書院蔵秦簡『数』訳注ー中国古算書訳注叢書(2)ー』(朋友書店)を出版した。特に『数』算題の配列については、研究会で集中的に討議を行い、張家山漢簡『算数書』の配列に基づいた研究会の配列案を作成し、その配列案について張替と田村が日本数学会や日本数学史学会等で研究発表を行った。2.『九章算術』の訳注については、平成28年度に方程章をほとんど終える所まで進んでいる。方程章の担当は前半が張替、後半が田村が行った。この訳注作成に当たっては『算数書』や『数』の研究で得られた知見を元にしている。『九章算術』の最後の句股章の訳注作成は平成29年度すぐに取り掛かる予定である。我々研究会による『九章算術』の訳注が最後まで完成すれば、中国古代数学の研究を踏まえた、これまでにない日本語による画期的な訳注となるので、最終的に本としてまとめて出版するべく現在研究会を継続して行っている。3.『数』や『算数書』の算題と『九章算術』の算題の比較検討を行っている。『九章算術』の算題の源流を『数』や『算数書』など秦漢期の算術書に求める研究を行っている。それぞれの立体図形に関する算題については平成27年度に発表しているが、平成28年度については特に『数』の配列問題とからんで、『数』と『算数書』の算題の比較検討に力を入れている。岳麓書院蔵秦簡『数』を本にまとめて出版することができた。また『九章算術』の訳注を作成する作業もやや遅れてはいるが、方程章を終える所まで来ている。1.岳麓書院蔵秦簡『数』中に数題ある「斗食算題」について、すでに解読されている一つの算題をもとにして張替が未解読の斗食算題の解読案を作成し、これについての研究発表を行った。2.『九章算術』の訳注を作成する作業については、平成29年度に最後の句股章までの作業を終えた。これに関連して田村が方程章の算題の新たな解釈を打ち立てて、研究発表を行った。今後『九章算術』の訳注を本にまとめる作業を平成30年度に取り掛かる予定であるが、もし出版されれば『算数書』や『数』などの中国古代数学の研究を踏まえた、これまでにない日本語による画期的な『九章算術』の訳注となり、中国数学を中心とした数学史の研究に貢献することとなろう。3.平成30年1月より『海島算経』の訳注作成に取り掛かっている。『海島算経』は『九章算術』の句股章との関係が深く、その内容に連続性が認められる。『海島算経』の前半の5題を張替が、後半の4題を田村が担当している。特に『海島算経』で用いられる比例式が三角形の相似関係からではなく、長方形の面積計算から得られていることを主張している所が我々の研究の成果である。4.『算数書』や『数』、『九章算術』などの中国古算書に共通する算術用語の語彙事典を作成するための準備を行っている。中国古算書に現れる語彙の多くはそのまま江戸期以降の和算書に登場するため、和算の研究にも寄与するところが大きい。語彙事典についても、まとめる作業を平成30年度に取り掛かる予定である。岳麓書院蔵秦簡
母体喫煙の新生児赤血球酸素運搬能に及ぼす影響

母体喫煙により母体血中Carboxyhemoguloboin(COHb)が増加し、胎児血中COHbも増加すること、又、それによって胎児の発育も障害される可能性のあることを妊娠ラットに対する一酸化炭素(CO)ガス負荷実験により明らかにしてきた。今回は、同じ実験系を用いて、胎仔のCOHbの上昇が中枢神経系の発達に及ぼす影響について検討を加えた。1.妊娠14日目から25ppmのCOを20日目まで負荷すると、母体血中COHbは0.514.16Sat.%と個体差を認めた対照群0.44Sat.%に比して高値を示した。なお、4.16Sat.%を示した母体は死亡した。母体の体重増加はCO負荷群ではほとんどみられず、血中COHbの高値をとった母体では体重減少するものがあった。2.胎仔の血中COHb値は、対照群で0.95、CO負荷群で1.96Sat.%を示し、胎仔の体重は対照群で43g、負荷群26g、脳重量はそれぞれ108mg、94mgとCO負荷群で有意に低体重、低脳重量であった。3.脳DNA量及び脳蛋白量は同様にCO負荷群で低値をとった。この時期のラットの脳では盛んにNDA合成がなされており、今回の実験結果から、母体に対するCO負荷は胎仔脳のDNA合成を著しく障害することを示し、母体喫煙が胎児の中枢神経発達を障害する可能性を示唆している。今回の実験はCO濃度が25ppmと比較的低いレベルで行ったが、今後負荷CO濃度や負荷する日数を変化させ、COの影響をより詳細に検討し、CO濃度のcriticalレベルを明らかにしたい。1.血中Carboxyhemoglobin(CoHb)の定量法の検討:サポニン処理にて溶血した全血を試料としてフェリシアン化カリウム【K_3】Fe【(CN)_6】を0°Cにて30分間作用させ遊離した一酸化炭素(CO)をガスクロマトグラフィー法にて測定し、ヘモグロビン値より%Saturationを算出した。この測定には米国Stanford大学Stevenson教授らにより開発された専用のDetectorを用いた。標準COガスにより標準曲線を作成し、測定感度検体量の検討を行った結果、CO【10^(-10)】Lまで測定可能で、検体量は2μLの溶血液で十分測定し得ることを確認、採血量の制約される新生児においても十分に応用できる方法であることが判明した。2.正常新生児の血中COHb値:正常新生児34例を対象として血中COHb値を検討したが、臍滞血0.87±0.28、生後1日目0.72±0.16、3日目0.71±0.15、5日目0.66±0.16(%Sat)と母体血0.50±0.18よりも高値を示していた。3.喫煙者と非喫煙者の血中COHb値:喫煙者は平均3.98(Sat%)で、非喫煙者の平均0.56(Sat%)に比し明らかに高値をとった。4.母体喫煙と新生児血中COHb値及び受動喫煙:今回検討できた3症例のうち、1例は分娩直前まで喫煙しており、母体血4.92(Sat%)、児血2.67(Sat%)と異常高値を示していた。他の2例は妊娠末期に禁煙していたため母体血0.781.36と低値で、児血においても0.63、0.77(Sat%)と正常児と差は認めなかった。従って母体血中のCOHb値は児血中COHb値に強く反映されることが確認された。5.受動喫煙の影響を検討するため、たばこの煙で充満した部屋に入り、経時的に血中COHb値を測定したところ、前値0.30(Sat%)が20分後には0.65(Sat%)とピークに達し、明らかに血中COHb値の上昇をみた。今後、母体喫煙によるCOHb値の上昇が、児の成長発達にどのような影響をもつかを、動物実験を通して検討したい。母体喫煙が胎児に及ぼす影響を知る目的で妊娠ラットに一酸化炭素(CO)負荷を行ない,胎仔の体重増加及び新生仔の血中Carboxyhemoglobin(COHb), Hb値を測定した. 1.対照群:2匹の妊娠ラットの母体血中COHb値は0.75, 0.82(Soot.%), Hb値は12.9, 12.5g/dlで帝王切開にて妊娠20日目に娩出した6匹及び8匹の仔の平均体重は3.70g, 3.75gで, COHb値は0.79, 0.95(Soot.%)であった.2.高濃度CO長期負荷群:2匹の妊娠ラットに妊娠2週から3週にかけて27.3ppmのCOを負荷すると, 1匹は流産し,他の1匹は平均3.1gの仔7匹を娩出した.前者の母親のCOHb値は3.04%後者は4.06%でHb値は19.9, 16.6g/dlと著明な高値を示した.新生仔の平均COHb値は3.26%とやはり異常高値をとった.3.高濃度CO短期負荷群:妊娠第2週のみ又は第3週にのみ27.3ppmのCOをそれぞれ2匹ずつの妊娠ラットに負荷するとどちらの時期に負荷しても1匹流産し他の1匹は仔を得た.

しかし,第2週にのみCO負荷した妊娠ラットより出生した仔の平均体重は4.6gで対照群よりやや重く, COHb値も0.91とさほど高値をとらなかった.一方,第3週にみCOを負荷した例では平均3.3gの仔を得, COHb値も11.3%と著明な高値であった.この母親のCOHb値は4.46%でHb値は21.6g/dlであった.4.低濃度長期負荷群:妊娠第2, 3週に連続して平均15.6ppmのCO負荷をすると4匹の妊娠ラットすべて流産した.今回の実験では母体の体重増加はCO負荷によって極めて不良になり,特に低酸度長期負荷群では全例負荷前より体重が減少していた.以上の結果より,妊娠ラットへのCO負荷により流産したのは,おそらく母体の低酸素によるものと考えられた.またCOを負荷すると妊娠中のいずれの時期においても流産する可能性が示唆された.ヒトにおいても,母体の喫煙によるCO負荷は児の血中COHb値を直接的に増加させ相対的な低酸素血症に陥らせる可能性を示唆するものと言える.母体喫煙により母体血中Carboxyhemoguloboin(COHb)が増加し、胎児血中COHbも増加すること、又、それによって胎児の発育も障害される可能性のあることを妊娠ラットに対する一酸化炭素(CO)ガス負荷実験により明らかにしてきた。今回は、同じ実験系を用いて、胎仔のCOHbの上昇が中枢神経系の発達に及ぼす影響について検討を加えた。1.妊娠14日目から25ppmのCOを20日目まで負荷すると、母体血中COHbは0.514.16Sat.%と個体差を認めた対照群0.44Sat.%に比して高値を示した。なお、4.16Sat.%を示した母体は死亡した。母体の体重増加はCO負荷群ではほとんどみられず、血中COHbの高値をとった母体では体重減少するものがあった。2.胎仔の血中COHb値は、対照群で0.95、CO負荷群で1.96Sat.%を示し、胎仔の体重は対照群で43g、負荷群26g、脳重量はそれぞれ108mg、94mgとCO負荷群で有意に低体重、低脳重量であった。3.脳DNA量及び脳蛋白量は同様にCO負荷群で低値をとった。この時期のラットの脳では盛んにNDA合成がなされており、今回の実験結果から、母体に対するCO負荷は胎仔脳のDNA合成を著しく障害することを示し、母体喫煙が胎児の中枢神経発達を障害する可能性を示唆している。今回の実験はCO濃度が25ppmと比較的低いレベルで行ったが、今後負荷CO濃度や負荷する日数を変化させ、COの影響をより詳細に検討し、CO濃度のcriticalレベルを明らかにしたい。
ポリマー・イオン液体複合体の電子ペーパーへの応用

本研究では、フェロセンがシリコン原子を介して結合してポリマー化したポリフェロセニルシラン(PFS)の電子・光デバイスへの応用について研究を行った。PFSとイオン液体との複合体について、可逆的な酸化還元特性によりクロミック特性が生じることを見出し、その電子・光物性について調べた。その結果、イオン液体において、ある特定の官能基を有する場合に、PFSの鉄原子の酸化反応を誘起する事が確認された。さらに、このPFS-イオン液体の複合体の系において、酸化還元が安定に繰り返されることで変色し、電子ペーパーなどへの応用できるクロミック材料としての可能性が見出された。本研究開発は国内で使用する電子ペーパーに用いる有機物を主成分とする軽量でかつリサイクル可能な電気化学的な変色可能な(エレクトロクロミック)材料の研究開発についてポリマー・イオン液体複合体(コンプレックス)を用いて行った。具体的には、ポリフェロセニルシラン(PFS)がイオン液体に溶解して形成された複合体をエレクトロクロミック材料として提案した。今年度は、クロミズム現象を良好に発現させるためにPFSの化学構造の修飾を試みた。特にPFSのシリコン原子に結合した側鎖の修飾を行うためにマイクロ波を用いて合成を行い、π共役系を側鎖にもつPFSを高収率で得ることに成功した。イオン液体を用いたPFSとの複合体の調製においては、様々な分子構造を持つイオン液体を検討することにより、ピラゾリウムを有するイオン液体が当該目的に有効に作用することを見出した。また、分光測定よりピラゾリウムに存在する2級アミンの水素原子がPFS内のフェロセンの酸化反応に深く関与しているという知見が得られた。さらに、紫外可視吸収分光スペクトル測定よりPFSは上記イオン液体内で完全にp型ドーピングされた状態であることが明らかになった。これらの結果を踏まえて国際学会発表を行った。さらに論文発表にも取り掛かり始めた。上記以外にPFSの分子設計およびイオン液体内でのp型ドーピング状態の電子状態や電気伝導の解析を行うために遂行した量子化学計算では、学術的に上記実験結果と整合性のとれた電子状態の結果が得られたので、これらの内容をまとめて国際学会で発表した。さらに、PFSと同様のクロミズム現象が発現するポリマー構造を探索するために、PFSと同様のケイ素系ポリマーやπおよびσ共役を有する導電性ポリマーについて、量子化学手法を用いたバンド構造の計算や量子輸送計算を行い、PFS以外のポリマーを用いた場合のシミュレーションを遂行した。本研究は電子ペーパーに用いることができる、有機物を主成分にする軽量でかつリサイクル可能なクロミック材料(電気化学的に変色する材料)の研究開発を行うために、ポリマー・イオン液体複合体の開発を行った。昨年度は、ピラゾリウム系イオン液体がPFS骨格のp型ドーピング効果を誘起してクロミック現象が起こることを見出した。本年度は、ピラゾリウムの2級アミンの水素原子の還元がPFSのフェロセンの酸化を誘起していることを確かめるために、様々な分光測定や熱分析を行った。また、ラマン分光分析や示差走査熱分析によりPFS骨格のp型ドーピング状態の観測も行った。これらの結果は、量子化学計算と合わせて国際学会で発表し、また、イオン液体の専門学会誌であるJournal of Molecular Liquidに論文投稿して掲載された。今年度はPFSの合成に加えて、目標を達成するためにイオン液体の選定と複合体の作製に重点を置くことにしていた。その結果、赤外分光分析において2級アミンの水素原子が還元されていることを直接観測することに成功した。この結果と合わせて、ラマン分光分析により振動解析を行い、PFSの骨格の変化よりp型ドーピング状態が再確認された。また、示差走査熱分析によりp型ドーピング状態のPFS骨格がより直線的になり、ガラス転移点が消失することが明らかになった。以上の結果より、上記複合体の基本物性が明らかになり、電気化学セル等のデバイスの構築の展望が開けるようになった。本研究は電子ペーパーに用いるための高分子ーイオン液体系クロミック材料を構築することである。この材料は有機物を主成分とするので軽量であり、しかも高耐久性であることが利点である。具体的にはフェロセンがシリコン原子で連結して形成されたポリフェロセニルシラン(PFS)とイオン液体からなる複合体をクロミック材料として提案した。前年度はPFSがピラゾリウム系イオン液体によりp型ドーピングされて変色していることを様々な分析手段を用いて確認した。今年度はイオン液体を形成する分子において、その化学構造の最適化および可逆的な酸化・還元過程について研究を行った。その結果、イオン液体のピラゾリウムイオンおよび対アニオンの化学構造において、クロミック材料として最適な構造を見出した。また、上記複合体について還元剤を用いて可逆的に酸化還元が生じてクロミック材料として使用可能であることを確認した。また、量子化学計算により分子構造の最適化や導電メカニズムの解明、さらには新しい複合体の提案を行った。これらの得られた結果は国際学会や学術論文として発表した。

PFSとイオン液体との複合体について、可逆的な酸化還元特性によりクロミック特性が生じることを見出し、その電子・光物性について調べた。その結果、イオン液体において、ある特定の官能基を有する場合に、PFSの鉄原子の酸化反応を誘起する事が確認された。さらに、このPFS-イオン液体の複合体の系において、酸化還元が安定に繰り返されることで変色し、電子ペーパーなどへの応用できるクロミック材料としての可能性が見出された。今年度は、2色の可逆的な変化によるエレクトロクロミック材料を開発する予定であった。第一の目標は、PFS・イオン液体複合体のクロミズム現象におけるコントラスト比の向上および動作電力の低減である。そのためにPFSを酸化した際の可視域の吸収を増加することによりコントラスト比を上げる。このためには、PFSの側鎖をπ共役系が発達した官能基や電子供与基で修飾を目指した。特に、先に提案したマイクロ波を使用した側鎖の修飾で、シリコン原子に共役系が発達した官能基や電子供与性官能基を導入することを試みた。ところが、上記いずれのPFSに対する化学修飾においても可視域の吸収帯はあまり変化しなかった。量子化学計算においては、上記の化学修飾においてHOMO-LUMOギャップが減少して吸収スペクトルに変化が生じることが期待されたが、実際の系ではポリマーの立体的な不規則性が存在するために、上記ギャップの減少が有効に作用しなかったものと考えられた。これら結果から、PFSの化学的な修飾ではπ共役の拡がりが限定的になることが見出された。一方で、PFS・イオン液体複合体のクロミズムにおける変色の繰り返しおよびメモリー特性を調べた。まず、イオン液体の骨格を修飾がクロミズム特性に与える影響を調べた。カチオンについてはピラゾリウムおよびイミダゾリウム、アニオンについてはBF4-とビス(トリフルオロスルホニウム)イミンを用いて検討した。その結果、2級アミンを有するピラゾリウムカチオンからなるイオン液体を用いるとPFSとの複合体にクロミズムが生じることが明らかになった。さらに、分光分析により2級アミンの水素原子が還元によりPFSのフェロセンが酸化されることがクロミズムの原因であることが判明した。つまり、イオン液体によりPFSはp型ドーピングされていることが明らかになった。今後もPFSの合成、イオン液体との複合体の改良と基礎的な物性測定を行っていく。さらに、実用化を目指して、本複合体を用いて電気化学セルを構築し、電圧印加時における可視スペクトルの変化を観測する。また、この電気化学セルの電圧印加における繰り返し特性や経時変化を観測し、劣化の原因を究明して、これをPFSの合成やイオン液体の選定にフィードバックする。以上の研究ループを繰り返し、最初に設定した電気化学セルのスペックが達成されれば、本材料の実用化を目指して電気デバイスの専門家と共同研究を行う予定である。高分子化学今年度もポリマー合成及びイオン液体との複合体の諸物性の向上を目指して、合成化学的手法の探索および配合技術の開発を継続する。
Ｐｋｎ３が制御する破骨細胞骨吸収機構の解明

破骨細胞は、骨吸収を担う細胞である。加齢や炎症により骨吸収が亢進すると、骨粗鬆症や、炎症性骨破壊といった病態が生じる。我々は、破骨細胞による骨吸収を制御するメカニズムとしてWntと呼ばれるサイトカインに注目し研究を行ってきた。本申請研究を実施する前に、Wnt5aが破骨細胞前駆細胞に発現する共受容体Ror2を介して、破骨細胞分化を亢進することを見出していた。本申請研究において、我々は、Wnt5a-Ror2シグナルが破骨細胞の分化だけでなく、機能の調節についても重要ではないかと仮説を立て、実験計画を遂行した。研究期間内に明らかにしたことは、(1)Wnt5a-Ror2シグナルの下流で、Rhoが活性化されること、(2)Rhoの下流で活性化されるRhoエフェクターのうち、プロテインキナーゼN3(Pkn3)の発現が、破骨細胞分化に伴い増加すること、(3)Pkn3遺伝子欠損(KO)マウスは、骨吸収の低下により骨量が増加する、(4)Pkn3は、Wnt5a-Ror2シグナル依存的にチロシンキナーゼc-Src及びPyk2と結合する、(5)Ror2シグナル及びPkn3は、破骨細胞のc-Src活性に重要である、(6)Pkn3は、自身のプロリンリッチ領域を介してc-Srcと結合する、(7)Pkn3のキナーゼドメインは、c-Srcとの結合には必要ないが、破骨細胞の骨吸収活性には必要である、という7点である。これらの結果は、Wnt5a-Ror2シグナルにより活性化されるRho-Pkn3-c-Src経路が破骨細胞の骨吸収活性の促進に必須であることを示唆する。これらのシグナル分子の中で、Pkn3は、破骨細胞に比較的特異的に発現するため、骨粗鬆症治療薬の新たな標的になりうると考えている。我々は、Wnt5a-Ror2シグナルによる破骨細胞の機能制御機構を明らかにする過程で、セリン/スレオニンキナーゼであるprotein kinase N3 (Pkn3)が、破骨細胞の骨吸収に関与するという知見を得た。平成28年度は、Pkn3のin vivoにおける重要性を明らかにするため、Pkn3遺伝子欠損(Pkn3 KO)マウスの骨の解析を行った。また、Pkn3 KOマウスから調製した破骨細胞および骨芽細胞を用いてin vitroでの解析を行った。さらに、Pkn3がどのように破骨細胞の機能を制御するか明らかにするための準備として、蛍光標識したPkn3を発現するためのアデノウイルスを作成した。Pkn3 KOマウスおよび野生型マウス(WT)の骨量をマイクロCTを用いて解析したところ、Pkn3 KOマウスでWTよりも有意に増加していた。骨形態計測により、Pkn3 KOマウスとWTとの間で破骨細胞の数には差が認められなかったが、骨吸収面および吸収窩の深さはPkn3 KOマウスで有意に低いことが明らかになった。これらのデータから、Pkn3 KOマウスにおける破骨細胞の骨吸収活性の低下が示唆された。石灰化速度、骨芽細胞数のような骨形成に関する値には有意差がなかった。Pkn3 KOマウスから調製した破骨細胞の骨吸収活性はWTの破骨細胞よりも低かった。一方、骨芽細胞の石灰化能は、Pkn3 KOとWTで差を認めなかった。Pkn3が破骨細胞の骨吸収に関与すること、骨芽細胞の骨形成には影響しないことがin vitroでも確かめられた。これは、Pkn3の阻害剤を骨量減少の治療に用いる場合に重要な要素である。研究計画として掲げていた、Pkn3 KOマウスの解析および蛍光標識したPkn3を発現させるためのアデノウイルスの作成は遂行することができたため。我々は、Wnt5a-Ror2シグナルの破骨細胞骨吸収活性に対する役割を解析し、その下流で、セリン/スレオニンキナーゼであるprotein kinase N3 (Pkn3)が活性化されることを見出した。平成28年度に、Pkn3遺伝子欠損マウス(Pkn3 KOマウス)の骨を解析し、骨吸収の低下により骨量が増加していることを明らかにした。平成29年度は、Ror2シグナルの病態時における重要性を明らかにするため、破骨細胞特異的Ror2欠損マウス(Ror2 cKOマウス)を用いて以下の実験を実施した。関節炎のモデルとして抗2型コラーゲン抗体誘導関節炎(collagen antibody-induced arthritis; CAIA)モデルを、また、エストロゲン欠乏による骨量減少のモデルである卵巣切除(ovariectomy; OVX)を採用した。CAIAモデルの実験において、関節炎の指標となる四肢の腫れは、コントロールマウスとRor2 cKOマウスの間に有意な差は認められなかった。しかし、マイクロCTを用いて骨を解析すると、Ror2 cKOマウスで、骨破壊が有意に抑制されていた。骨吸収マーカーである血清CTXもRor2cKOマウスで有意に低下しており、骨吸収の抑制が骨破壊の抑制につながっていると考えられる。OVXの実施による体重の増加及び卵巣の委縮について、コントロールマウスとRor2 cKOマウスの間に有意な差は認められなかった。しかし、マイクロCTを用いて骨を解析すると、コントロールマウスでは、OVXにより顕著に骨量が低下していたが、Ror2 cKOマウスでは骨量の低下が軽度であった。

これらの病態時における骨吸収にもWnt5a-Ror2シグナルが関与することが示唆された。当初予定していた、病態時におけるRor2 cKOマウスの骨の解析について、ほぼ遂行することが出来たため。破骨細胞は、骨吸収を担う細胞である。加齢や炎症により骨吸収が亢進すると、骨粗鬆症や、炎症性骨破壊といった病態が生じる。我々は、破骨細胞による骨吸収を制御するメカニズムとしてWntと呼ばれるサイトカインに注目し研究を行ってきた。本申請研究を実施する前に、Wnt5aが破骨細胞前駆細胞に発現する共受容体Ror2を介して、破骨細胞分化を亢進することを見出していた。本申請研究において、我々は、Wnt5a-Ror2シグナルが破骨細胞の分化だけでなく、機能の調節についても重要ではないかと仮説を立て、実験計画を遂行した。研究期間内に明らかにしたことは、(1)Wnt5a-Ror2シグナルの下流で、Rhoが活性化されること、(2)Rhoの下流で活性化されるRhoエフェクターのうち、プロテインキナーゼN3(Pkn3)の発現が、破骨細胞分化に伴い増加すること、(3)Pkn3遺伝子欠損(KO)マウスは、骨吸収の低下により骨量が増加する、(4)Pkn3は、Wnt5a-Ror2シグナル依存的にチロシンキナーゼc-Src及びPyk2と結合する、(5)Ror2シグナル及びPkn3は、破骨細胞のc-Src活性に重要である、(6)Pkn3は、自身のプロリンリッチ領域を介してc-Srcと結合する、(7)Pkn3のキナーゼドメインは、c-Srcとの結合には必要ないが、破骨細胞の骨吸収活性には必要である、という7点である。これらの結果は、Wnt5a-Ror2シグナルにより活性化されるRho-Pkn3-c-Src経路が破骨細胞の骨吸収活性の促進に必須であることを示唆する。これらのシグナル分子の中で、Pkn3は、破骨細胞に比較的特異的に発現するため、骨粗鬆症治療薬の新たな標的になりうると考えている。蛍光標識したPkn3を用いて、Pkn3と複合体を形成しているタンパク質群の探索を進める。当初の研究計画では、Ror2シグナルとPkn3との関連性をより詳細に明らかにするため、Ror2; Pkn3ダブルヘテロ欠損マウスを作成し、解析するとしていたが、それよりも、病態時におけるRor2およびPkn3の役割を明らかにする方が重要ではないか、と考え、関節炎モデルおよび閉経後骨粗鬆症モデル(卵巣摘出モデル)を用いた解析を行う。Pkn3に対する阻害作用が報告されている化合物が複数存在するので、それらの化合物が実際に破骨細胞の骨吸収活性を抑制するかをin vitroの実験で調べる。実際に阻害効果が確認された化合物について、OVXによる骨量減少を抑制できるか、in vivo実験により明らかにする。培養細胞を用いた実験が、予定よりも順調に進行したため、培養に関わる消耗品(ディスポーザブルピペット)の使用量が少なくて済んだため。病態モデルでの骨量の変化について、当初予定していたよりも少ない頭数のマウスで有意差のあるデータが得られたため。次年度に使用するPkn3阻害活性が報告されている試薬の購入費用に充てる予定である。当初研究計画よりも、動物を用いた実験を増加させるため、麻酔や骨の標識に使用する注射器の消費量が増加するので、その購入に充てる予定である。