hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エピジェネティック活性をもつ化学物質の影響把握と新たな環境リスクの予防策

初期胚における低メチル化アリル状態の検出方法を確立し、胚盤胞後期からの器官形成期に再メチル化によるDNAメチル化パターンの再構築が少数の細胞で始まることを明らかにした。以上の研究成果は、初期胚におけるDNAメチル化およびヒストンメチル化修飾の変動や低メチル化アリルをもつ細胞種の検出により、環境要因の影響を検出できる可能性がある事を示した。メカニズムベースの細胞アッセイ法の開発においては、遺伝毒性物質、非遺伝毒性物質、化学物質以外の環境要因とエピゲノム毒性物質の影響比較と予測を行うために、既存の健康影響及び生態影響を示す化学物質からの選定作業を進めた。マウスES細胞の神経分化の過程に農薬及び環境有害物質を曝露し、多様なヒストン修飾酵素の組み合わせ変動を指標に、分化時間軸及び量反応関係によるエピジェネティック制御の変動と影響の関係性の解明に関して研究を進めた。化学物質が複数のエピゲノム修飾に対して影響を与えることが考えられるため、DNAメチル化およびヒストンメチル化修飾の変動を異なる蛍光レポーターで可視化する細胞を作製し、影響の違いを把握できる複合評価システムを構築した。エピミュータジェンの環境リスクへの予防策の開発では、化学物質、放射線、発光ダイオード及び紫外線による網膜神経節細胞への影響を調べる方法を確立し、その方法を用いて早期影響マーカーの検出を行った。1細胞における高効率メチル化解析の手法開発では、これまでに解析対象外となっていたCpGサイトを増加させることに成功し、リファレンスとなるヒト及びマウスのDNAメチロームデータの収集を行った。また、ベイジアンネットワークの改良や機械学習による判別解析を検討した。初期胚における多能性には、低メチル化アリル状態が必要条件であるという「低メチル化アリルの概念」を応用して、ハプロ不全優性遺伝病の原因遺伝子であるFBN1について、ブタ初期胚でのDNAメチル化解析を行った。その結果、胚盤胞初期までにすべてのアリルが脱メチル化により多能性細胞が増加し、胚盤胞後期からの器官形成期に再メチル化によるDNAメチル化パターンの再構築が少数の細胞で始まることを明らかにした。これらの結果は、初期胚における低メチル化アリルをもつ細胞種の検出により、環境要因の影響を検出できる可能性がある事を示した。昨年度に引き続き、「エピミュータジェン」の存在を把握するために、エピジェネティック制御機構のうち、DNA(CpG)メチル化及びヒストンの化学修飾変動を指標とする検出法の開発を進めている。DNAのメチル化CpG結合ドメインタンパク質(MBD)に蛍光レポータータンパク質GFPを結合させたMBD-GFPを導入したマウスES細胞(mES-MBD-GFP)を用いて医薬品、品成分、環境化学物質等の約130化学物質のエピジェネティック活性を調べた。さらにDNAメチル化およびヒストンメチル化修飾の変動を異なる蛍光レポーターで可視化するヒトiPS細胞(mcherry-MBD/GFP-HP1a hiPS)を作製し、同様に化学物質のスクリーニングを実施した。
マルチモーダルＧＡＢＡの視点で挑む発達障害性疾患病因のタウリン仮説

中枢神経系の最も主要な抑制性神経伝達物質であるGABA(γ-アミノ酪酸)の発達期の脳における作用はCl-ホメオダイナミクスによって、実にマルチモーダルである。発達障害性疾患の病因に、この発達期特有のマルチモーダルなGABA作用への影響がある可能性を、母体から胎児に移行するタウリンの欠乏によるマルチモーダルGABAの変調という病因仮説に則り、病態モデル動物等を用いて研究を行った。母体由来タウリン減少による胎児脳のマルチモーダルGABAの変調という病因仮説に則り、前年から継続して胎仔での実験を行い、さらに生後でも検討した。タウリントランスポーターKOマウスにおける細胞配置異常の抽出:胎仔脳タウリン含量が野生型の1/8のホモミュータントの細胞移動状態を調べるため、胎生14.5日目にBrdUを母体腹腔内投与し、3日後にGAD65/67とBrdUの免疫染色を行い、大脳皮質錐体細胞とGABA細胞の移動障害による細胞配置の異常の検出を試みた。GAD抗体が働かず細胞種の区別ができなかったため、mRFPの電気穿孔法による皮質板細胞の標識に切り替えた。移動への影響の結論を得るためには例数を増やす必要があった。母体タウリン合成阻害モデルを用いた胎仔脳タウリンの解析:パッチクランプで解析したところ、タウリンはGABA受容体に競合的に結合するが親和性は低く、脱感作も示さなかった。また、大脳皮質の細胞外タウリンは濃度勾配を形成し、サブプレート>皮質板>脳室帯の順で、多いところでは1 mM程度と推定された。モデル動物脳の生後におけるシナプス伝達・神経回路機能異常の抽出:細胞外タウリンと競合する細胞外GABA量が胎仔期に半減し、生後3週齢で、海馬、前頭前野、体性感覚野でパルブアルブミン陽性GABA細胞数が減少するモデルを用いた。パッチクランプ法を用いてトニックGABAA受容体電流と自発性抑制性シナプス後電流を体性感覚野で記録した。脳波の周波数解析も含めた総合的な解析が必要と考えられた。モデル動物胎仔脳のDNAメチル化解析:生後3週齢の海馬、体性感覚野について、タウリンの胎仔移行に影響する可能性のある母体ストレスの有無、GABA含有量の差でグループ分けした。PBAT法を用い、次世代シーケンサーで網羅的DNAメチル化解析を行った結果、多数の遺伝子DNAにメチル化状態の変化がみられた。【モデル動物の作製】母体タウリン合成阻害モデル:タウリンは大部分母体血由来である。そこで、母体由来の胎仔タウリンを欠乏させるため、D-システインスルフィン酸を、母体マウス腹腔内に投与して母体のタウリン合成を阻害したモデルを完成した。タウリントランスポータ(TauT)KOマウス:胎仔脳タウリン含量を測定したところ野生型の1/8に減少していた。【モデル動物胎仔脳の神経細胞の発生・移動・GABA/タウリン傍分泌の解析】野生型で皮質板/サブプレート/中間帯/脳室下帯のCa2+振動頻度に違いが見られ、免疫組織化学でタウリンの分布を解析したところサブプレートに特に多かった。タウリン欠乏で胎仔大脳皮質の皮質板細胞発生への影響が見られ、皮質板細胞の移動も加速していた。特に、パッチクランプで解析したところ、タウリン欠乏では胎仔脳のサブプレートでGABAA受容体を会したトニック電流が消失していた。これが、放射状移動を加速した可能性がある。また、タウリンによるNKCC1活性上昇とKCC2活性低下を見出し、これがWNK-SPAK/OSR1のリン酸化を会して起こることを証明した。【モデル動物胎仔脳のDNAメチル化解析】生後21日齢のモデル動物の前頭葉を回収し、PBAT法を用い、次世代シーケンサーを用いて網羅的DNAメチル化解析に着手した。当初の計画を実行でき、実験数も増えて結果が信頼できるものとなってきた。モデル動物も確立したので、これを用いたさらに詳細な解析が可能となった。母体から胎仔に移行するタウリンが脳の発達に影響を与える可能性が強く示唆された。モデル動物脳の生後における細胞配置とシナプス微細形態異常の抽出:生後3週齢で、GABA細胞の分類マーカーで免疫染色し、大脳皮質錐体細胞および各種GABA細胞の分布と細胞発生時期(BrdU陽性)との関連を求める。また、GABA合成酵素(GAD65/67)、GABAトランスポーター、BDNF、KCC2、NKCC1などへの影響を調べる。シナプス微細形態は2光子顕微鏡で解析する。

モデル動物脳の生後におけるシナプス伝達・神経回路機能異常の抽出:生後3週齢で、パッチクランプ法でシナプス外GABAA受容体を介するトニック電流、白質の電気刺激で誘発される興奮性/抑制性シナプス後電流を大脳皮質で記録する。また、白質電気刺激による興奮の空間伝播を、特に側方拡散に注目して膜電位光学測定法で観察し、カラム構造への影響を解析する。モデル動物胎仔脳のDNAメチル化解析:解析の結果をにらみつつ、残りは遺伝子プロモーター領域に重点を置いた網羅的解析(RRBS法)で進めていく。特にタウリンとKCC2, NKCC1やGABA合成酵素、GABAA受容体、容積感受性陰イオンチャネルなどの遺伝子の制御領域は詳細な解析を行う。備品は請求しない。消耗費として、マウス飼育費、実験器具、試薬、混合ガス、抗体、メチル化解析用キットのほか、各種受託合成、論文投稿料に使用する。人件費としては外国語論文の校閲や実験補助である。旅費は成果発表・研究打ち合わせに使用する。
日本発の安全で有効な免疫抑制法―発癌や重篤感染を誘因しない制御性T細胞療法の研究

制御性T細胞は、免疫学的自己寛容の維持に重要なCD4+T細胞の亜集団である。自己免疫反応のみでなく、腫瘍免疫、移植免疫、アレルギー、感染に対する免疫、慢性炎症など、様々な免疫反応を抑制することができる。制御性T細胞はアナジーで増えないが、樹状細胞による抗原提示で抗原特異的に増殖誘導が可能であること、を私たちは世界に先駆けて発見した。さらに、樹状細胞で増えた制御性T細胞が「自己免疫や移植片拒絶のみを特異的に抑制できる」事も見出した。本研究では、これらの成果に基づき、自己免疫などの好ましくない免疫反応のみを抑える制御性T細胞療法の開発につながる基礎的データを出し、将来の臨床応用へ貢献することを目指して実験を遂行した。マウスモデル、および、ヒトのサンプルも用いて、制御性T細胞の抗原特異性のコントールを行う研究を推進した。その結果、制御性T細胞を特異的に増殖誘導する樹状細胞のサブセットを見出し、遺伝子発現解析にも成功するなどの成果をあげることができた。これらの成果は、15th International Workshop on Langerhans Cells、International Investigative Dermatology2018、Japan Singapore Skin Research Conference 2019で口演に選出された。本研究の成果で将来、日本発の安全で有効な制御性T細胞療法の開発に貢献することが期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。制御性T細胞は、ヒトやマウスの末梢に存在する様々な免疫反応を抑制する重要な細胞で、IL-2 receptor-a chain (CD25)とFoxp3転写因子を発現し、末梢CD4+リンパ球の約5ー10%を占めている。定常状態ではアナジーで増えないと考えられていた制御性T細胞が「樹状細胞により増える」事を私たちは世界に先駆けて発見した。樹状細胞はプロフェッショナルな抗原提示細胞であり、ナイーブなT細胞に抗原提示ができる唯一の細胞である。さらに、樹状細胞で増えた制御性T細胞が「自己免疫や移植片拒絶のみを特異的に抑制できる事もマウスのモデルを使用して見出した。本研究では、これらの成果に基づき、自己免疫などの好ましくない免疫反応のみを抑える制御性T細胞療法の開発を目指して、ヒトの細胞を使用する。初年度である本年度は、ヒトの末梢血液から制御性T細胞、樹状細胞の採取方法を検討した。さらに、採取したヒトの末梢血液から制御性T細胞、樹状細胞をともに培養し、増殖の検討を行った。重篤感染症や発癌を誘因しない安全な免疫抑制療法の開発が、増加する自己免疫疾患、移植、アレルギーの治療に世界的に求められている。本研究で日本発の安全で有効な制御性T細胞療法の開発に貢献する。初年度は、ヒトの末梢血液から単核球を分離し、制御性T細胞、樹状細胞を採取する条件を検討した。制御性T細胞の誘導は、CD4, Live dead, CD45RA, CD127, CD25と制御性T細胞特異的な転写因子であるFoxp3を同時に多色で染色し、flowcytometerで解析を行った。これらのマーカーを使用することで、抑制機能のある真のFoxp3陽性制御性T細胞と、抑制機能のないFoxp3陽性T細胞を区別することができると報告されている。樹状細胞も、当初はflowcytometerでsortingし末梢血液から直接採取する方法を使用したが、細胞の数や生存率に問題があったため、CD14+monocyteからGM-CSF+IL-4で培養で誘導する方法に切り替えた。さらに採取した制御性T細胞、樹状細胞ををともに培養し、条件検討を行い、制御性T細胞の増速に至適な条件を検討することができた。以上より、本年度は新しい教室のセットアップも行いつつ、ヒトの細胞の培養に適した設備備品を整えることができ、条件も設定することができた。順調に進んでいるといえる。制御性T細胞は、ヒトやマウスの末梢に存在する様々な免疫反応を抑制する重要な細胞で、IL-2 receptor-a chain(CD25)とFoxp3転写因子を発現し、末梢CD4+リンパ球の約5ー10%を占めている。2年目である本年度も引き続き、ヒトの末梢血液から制御性T細胞、樹状細胞の採取方法を検討した。さらに、J.Immunolに論文も発表できた。引き続き、本研究を遂行し、日本発の安全で有効な制御性T細胞療法の開発に貢献する。昨年に引き続き、ヒトの末梢血液から単核球を分離し、制御性T細胞、樹状細胞を採取する条件を検討することができた。

これらのマーカーを使用することで、抑制機能のある真のFoxp3陽性制御性T細胞と、抑制機能のないFoxp3陽性T細胞を区別することができた。樹状細胞も、当初はflowcytometerでsortingし末梢血液から直接採取する方法を使用したが、細胞の数や生存率に問題があったため、CD14+monocyteからGM-CSF+IL-4で培養で誘導する方法に切り替え、制御性T細胞の誘導条件の検討を続けている。マウスの系でも制御性T細胞を特異的に増やす樹状細胞のサブセットを報告することができた。(J.Immunol 2018)制御性T細胞は、免疫学的自己寛容の維持に重要なCD4+T細胞の亜集団である。自己免疫反応のみでなく、腫瘍免疫、移植免疫、アレルギー、感染に対する免疫、慢性炎症など、様々な免疫反応を抑制することができる。制御性T細胞はアナジーで増えないが、樹状細胞による抗原提示で抗原特異的に増殖誘導が可能であること、を私たちは世界に先駆けて発見した。さらに、樹状細胞で増えた制御性T細胞が「自己免疫や移植片拒絶のみを特異的に抑制できる」事も見出した。本研究では、これらの成果に基づき、自己免疫などの好ましくない免疫反応のみを抑える制御性T細胞療法の開発につながる基礎的データを出し、将来の臨床応用へ貢献することを目指して実験を遂行した。マウスモデル、および、ヒトのサンプルも用いて、制御性T細胞の抗原特異性のコントールを行う研究を推進した。その結果、制御性T細胞を特異的に増殖誘導する樹状細胞のサブセットを見出し、遺伝子発現解析にも成功するなどの成果をあげることができた。これらの成果は、15th International Workshop on Langerhans Cells、International Investigative Dermatology2018、Japan Singapore Skin Research Conference 2019で口演に選出された。本研究の成果で将来、日本発の安全で有効な制御性T細胞療法の開発に貢献することが期待できる。重篤感染症や発癌を誘因しない安全な免疫抑制療法の開発をめざし、本研究で日本発の安全で有効な制御性T細胞療法の開発に貢献することを目的としている。そのために初年度に決定することができた条件を使用し、次年度は増殖したヒト制御性T細胞の抗原特異性を試験管内のsuppression assayにおいて確認する。ヒトの制御性T細胞による試験管内のsuppression assayの条件をアロのmixled leukocyte reactionにおいて現在検討中である。さらには、増殖した制御性T細胞の様々な表現型の解析、TCRレパトア解析、制御性T細胞特異的なエピゲノム解析、ヒト化マウスを利用した生体内における抑制機能の解析を行う計画である。これまでマウスの制御性T細胞で確立してきたことをヒトの細胞に応用し、将来の制御性T細胞療法に貢献を目指す。
物理層の影響を考慮した動的な光ネットワーク制御技術

本研究は,物理層の影響を考慮した動的な光ネットワーク制御技術の確立を目的とする.光ネットワークでは,専用の波長が割り当てられた経路である光パスを設定してデータを送信する.光ネットワークを設計する際,この光パス設定の棄却率を下げることが非常に重要である.加えて,物理層に起因する減衰や雑音等の信号劣化による影響も併せて考慮する必要がある.そこで本研究では,光パス設定の棄却率及び物理層の影響を考慮した動的な光ネットワーク制御を行うための複数の課題を提起し,それらの解決策を提案することで,高品質光ネットワークの構築を行った.近年のインターネットの様々なコンテンツの普及に起因する爆発的なトラヒック量の増加に対応するためのネットワーク技術として,光ネットワークが提唱されている.光ネットワークは,ネットワーク内部のスイッチング等の全ての処理を光信号のまま行うことで,中間ノードにおける電気処理のボトルネックを無くし,大容量伝送を実現する.光ネットワークは将来のインフラとして必要不可欠な技術であるが,物理層に起因する減衰や雑音等の信号劣化の問題が顕在化する.従来の電気的なネットワークにおいても信号劣化は問題となるが,光ネットワークにおいては,エンドツーエンドで光信号のままデータ伝送を行うため,ネットワーク内部における雑音除去等による信号劣化の防止は非常に困難である.このような信号劣化は,光ネットワークの伝送性能を大きく低下させてしまう.この問題を解決する根本的な方法として,伝送装置やファイバ等の改良により上記の信号劣化の要因を取り除くことが考えられるが,技術的な限界が存在する.そこで,上位レイヤから,つまりネットワーク側からの解決を図る必要性が非常に高まっている.本研究では,このような背景のもと,物理層の影響を考慮した動的な光ネットワーク制御を行うための複数の課題を提起し,それらの解決策を提案することで,高品質光ネットワークの構築を行っている.平成24年度では,信号劣化要因として,非線形光学効果を考えた.中でも四光波混合に着目し,四光波混合の影響を抑制するような光ネットワーク制御手法を提案した.また,複数ファイバを用いた光ネットワークの伝送性能改善方法や,消費電力を考慮した制御手法についても提案を行った.本研究では計算機シミュレーション実験により,提案した手法の有効性を示した.近年のインターネットの様々なコンテンツの普及に起因する爆発的なトラヒック量の増加に対応するためのネットワーク技術として,光ネットワークが提唱されている.光ネットワークは,ネットワーク内部のスイッチング等の全ての処理を光信号のまま行うことで,大容量伝送を実現する.光ネットワークは将来のインフラとして必要不可欠な技術であるが,物理層に起因する減衰や雑音等の信号劣化の問題が顕著になる.このような信号劣化は,光ネットワークの伝送性能を大きく低下させてしまう.この問題を解決する根本的な方法として,伝送装置やファイバ等の改良により上記の信号劣化の要因を取り除くことが考えられるが,技術的な限界が存在する.そこで,上位レイヤから,つまりネットワーク側からの解決を図る必要性が非常に高まっている.本研究では,このような背景のもと,物理層の影響を考慮した動的な光ネットワーク制御を行うための複数の課題を提起し,それらの解決策を提案することで,高品質光ネットワークの構築を行った.平成23年度では,信号劣化を考えない理想的な状況における複数の光ネットワークの伝送特性を探り,計算機シミュレーション実験によりその性能を評価した.平成24年度は,信号劣化要因として非線形光学効果を考え,その影響を調べた.その中でも四光波混合に着目し,四光波混合の発生を抑制するような光ネットワーク制御手法を提案した.また,計算機シミュレーション実験により,提案した手法の有効性を示した.最終年度である平成25年度には,四光波混合及び光ネットワークで消費される電力の双方に着目し,四光波混合の影響及び消費電力を同時に低減する手法の提案を行い,計算機シミュレーション実験により評価を行った.また,研究成果は複数の論文誌に掲載された.これらの研究成果は今後の光ネットワークの発展に大きく貢献できると考えている.本研究は,物理層の影響を考慮した動的な光ネットワーク制御技術の確立を目的とする.光ネットワークでは,専用の波長が割り当てられた経路である光パスを設定してデータを送信する.光ネットワークを設計する際,この光パス設定の棄却率を下げることが非常に重要である.加えて,物理層に起因する減衰や雑音等の信号劣化による影響も併せて考慮する必要がある.そこで本研究では,光パス設定の棄却率及び物理層の影響を考慮した動的な光ネットワーク制御を行うための複数の課題を提起し,それらの解決策を提案することで,高品質光ネットワークの構築を行った.近年のインターネットの様々なコンテンツの普及に起因する爆発的なトラヒック量の増加に対応するためのネットワーク技術として,光ネットワークが提唱されている.光ネットワークは,ネットワーク内部のスイッチング等の全ての処理を光信号のまま行うことで,中間ノードにおける電気処理のボトルネックを無くし,大容量伝送を実現する.光ネットワークは将来のインフラとして必要不可欠な技術であるが,物理層に起因する減衰や雑音等の信号劣化の問題が顕著化する.従来の電気的なネットワークにおいても信号劣化は問題となるが,光ネットワークにおいては,エンドツーエンドで光信号のままデータ伝送を行うため,ネットワーク内部における雑音除去等による信号劣化の防止は非常に困難である.このような信号劣化は,光ネットワークの伝送性能を大きく低下させてしまう.この問題を解決する根本的な方法として,伝送装置やファイバ等の改良により上記の信号劣化の要因を取り除くことが考えられるが,技術的な限界が存在する.

そこで,上位レイヤから,つまりネットワーク側からの解決を図る必要性が非常に高まっている.本研究では,このような背景のもと,物理層の影響を考慮した動的な光ネットワーク制御を行うための複数の課題を提起し,それらの解決策を提案することで,高品質光ネットワークの構築を行っている.平成23年度では,まず,信号劣化を考えない理想的な状況における複数の光ネットワークの伝送特性を探った.一つが,ノード間を複数のファイバで接続し,疑似的な波長変換器としてみなせるマルチファイバ環境を用いた光ネットワークである.また,複数波長や並列伝送方式を用いた場合における光ネットワークの伝送性能についても評価を行った.これらの環境において,波長および経路選択手法を考案し,計算機シミュレーション実験によりその有効性を示した.当初の予定の通り,信号劣化を考慮した光ネットワーク制御手法の提案を行い,その研究成果を発表しており,おおむね順調に進展しているといえる.当初の予定では,平成23年度においては,理想的な状態の光ネットワークを扱うだけでなく,光ネットワーク内で発生している信号劣化状況を推定するような手法を提案し,その有効性を評価する予定であったが,まだ行えていない.平成24年度においては,光ネットワークの信号劣化要因として,非線形光学効果の一つである四光波混合に着目した.平成25年度は,自己位相変調や相互位相変調といった他の非線形光学効果の影響を考慮した光ネットワーク制御手法の提案を行う.具体的には,課題を(a)経路及び波長選択問題,(b)ネットワーク保護及び修復,の二つの小課題に分け,これらを段階的に解決する.まず,課題(a)において,非線形光学効果の影響を考慮した経路及び波長選択手法を考案する.光ネットワークの性能は伝送に使用する経路及び波長に強く依存する.よって,それらの戦略的な選択が必要であるが,上位レイヤのみの情報(例えば各リンクの負荷状況やトポロジー)による経路,波長選択を行うと,伝送損失が大きい経路や波長を選択してしまう可能性がある.本研究では,発生が予想される非線形光学効果の大きさに応じて動的に経路及び波長を選択する手法を提案する.また,計算機シミュレーション実験によりその有効性を示す.課題(b)では,ネットワーク保護及び修復問題について扱う.光ネットワークでは大量のデータが伝送されるため,故障等が発生した場合,多くのユーザに影響が出る.そこで,代替経路の利用等の光ネットワークの保護及び修復手法が提案されている.本研究では,非線形光学効果が光ネットワークの保護及び修復に与える影響を考察し,新たな保護手法を提案する.また,計算機シミュレーション実験を用いて,その有効性を評価する.今後の研究では,物理層による信号劣化の影響が現れてくるような光ネットワークについて扱う.その際,課題を(a)信号劣化の推定,(b)経路及び波長選択問題,(c)ネットワーク保護及び修復,の三つの小課題に分け,これらを段階的に解決することで,研究目的の達成を狙う.課題(a)では,光ネットワーク内部の信号劣化状況を効果的に計測,推定するための手法の考察を行う.課題
ゲノムストレス応答性転写抑制機構-ヒストンH3-T11リン酸化の制御-

本研究では、ヒストンH3分子のトレオニン11のリン酸化がDNA損傷に応答したE2F標的遺伝子群の発現制御に重要な役割を果たしていることを明らかにした。DNA損傷非存在下においてはE2F転写因子にChk1/GCN5複合体が結合し、トレオニン11のリン酸化とリジン9のアセチル化を誘導してE2F標的遺伝子の転写を活性化していることが分かった。DNA損傷がおこるとChk1/GCN5複合体が解離し、かわりにRb/PP1ガンマー/HDAC3複合体が結合し、トレオニン11の脱リン酸化とリジン9の脱アセチル化を協調して制御することでE2F標的遺伝子の転写を不活性化することを明らかにした。DNA損傷に反応した転写抑制を制御するヒストンH3-T11の脱リン酸化を触媒するプロテインホスファターゼの同定と、DNA損傷による活性制御機構を明らかにした。H3-T11の脱リン酸化はDNA損傷非依存的経路および依存的経路の異なる経路により制御されており、DNA損傷依存的H3-T11の脱リン酸化にはPP1ガンマーが関与していることが分かった。興味深いことに、PP1ガンマーはサイクリン-Cdk依存的にトレオニン320がリン酸化を受けて活性が不活性化することが分かった。このことはDNA損傷存在下において、ATR-Chk1経路が活性化され、Cdc25を介してCdk活性が抑制を受けることにより、PP1ガンマーのT320が脱リン酸化され、活性化されることによりH3-T11の脱リン酸化を促進している可能性が示唆された。以上の結果は、ヒストンH3-T11のリン酸化の程度はDNA損傷存在下において、ATR依存的Chk1リン酸化によるChk1分子のクロマチンからの遊離と、それに伴う、Cdc25分子の不活性化、サイクリンーCdk活性の抑制とPP1ガンマー活性化の2経路により制御されていると考えられた。DNA損傷に応答した転写抑制は、染色体遺伝子の安定維持のみならず、異常DNAを持つ細胞のアポトーシス、あるいは早期老化誘導に根本的な役割を果たしている。しかしながら、転写抑制機構の詳細についてはほとんど理解されていない。本研究により、DNA損傷に応答した細胞増殖関連遺伝子の発現抑制の分子機構が明らかになり、早期細胞老化誘導機構解明への手がかりが得られたものと思われる。現在、細胞がん化を防ぐ機構...として、1. DNA損傷や癌遺伝子活性化に反応した細胞周期チェックポイント機構の活性化と、短期的な細胞周期停止、2. DNA損傷あるいは過度の増殖刺激に反応したアポトーシス誘導、3.異常な染色体構造を持った細胞の早期細胞老化誘導、の少なくとも3つの異なる機構が存在すると考えられている。このうち、早期細胞老化は良性腫瘍から悪性化する過程において機能不全がおこると考えられており、現在最も重要な癌防御機構と考えられている。本研究は、Chk1-GCN5複合体とPP1ガンマーHDAC3複合体というヒストンH3分子のリジン9とトレオニン11のアセチル化-リン酸化修飾に相反する活性を持つ複合体のE2Fプロモーター上での置き換わりが、早期細胞老化誘導に重要な役割を果たしていることを世界で初めて示したものであり、非常に学術的意義は高いと思われる。今後、これらの複合体を標的として薬物を開発することで、癌細胞に早期細胞老化を誘導する新たな治療戦略確立を目指していきたい。真核細胞は自己の染色体DNAを安定に維持する目的で、DNA損傷等のゲノムストレスに応答して、細胞周期停止、アポトーシス、早期老化等を誘導する。これらの細胞応答に様々な遺伝子発現制御が大きく関わっている。しかしながら、DNA損傷の応答した遺伝子発現抑制機構についてはほとんど理解されていない。我々は本基盤研究によりDNA損傷に応答した転写抑制にChk1依存的なヒストンH3分子のトレオニン11のリン酸化制御が重要であることを見出した。当該年度は、ヒストンH3-T11を脱リン酸化する酵素として阻害剤を用いた研究からDNA損傷に反応したH3-T11の脱リン酸化を触媒する酵素がPP1ガンマーであることを、特異的なsiRNA法により明らかにした。さらに、DNA損傷に応答したPP1ガンマーの活性化機構について、ATR-Chk1経路が活性化された結果、Cdk活性が抑制されPP1ガンマー分子のT311が脱リン酸化されることで活性化されることを明らかにした。一方、Cdk依存的なリン酸化以外にPP1ガンマー活性を制御する因子がNIPP1であることを同定した。NIPP1とPP1ガンマーとの結合はDNA損傷に反応して解離することも明らかになった。これらの研究成果より、DNA損傷に応答した細胞増殖関連遺伝子の発現抑制の分子機構が明らかになり、早期細胞老化誘導機構解明への手がかりが得られたものと思われる。
浅海域の冷湧水性化学合成群集は氷河性海水準変動に同期して産出する

本研究で明らかになった最も重要な成果を以下にあげる.1.化学合成化石群集に層理面に垂直に掘削したコアの解析から冷湧水は周期的な活動を繰り返し,この活動は有孔虫の酸素安定同位体比曲線から復元される氷河性海水準変動と同期していることが横浜と宮崎のコアで確認された.2.湧水場で沈殿した自生炭酸塩は,過去の間隙水垂直プロファイルを極めて良く保存している.すなわち,炭素の安定同位体比は,間隙水DICと極めて類似した変化を示し,この事からSMI(硫酸イオンとメタンの濃度が等しくなる深度)とAOMゾーン(嫌気的メタン酸化帯)の識別が過去の地層中で可能となった.また,嫌気的メタン酸化菌のバイオマーカーは,想定されたSMIゾーンで最も濃度が高くなる事を示した.この結果は,湧水場の自生炭酸塩が湧水期間中の極めて短い時間に沈殿したことを強く示唆する.3.化学合成化石群集を含むスランプなどの異常堆積構造とメタン湧水,特にメタンハイドレート分解が密接に関係していることを強く示唆する化石の産状を堆積深度500m程度の地層から複数発見した.4.水深200m以浅の化学合成群集が現在と1000年前に生息していることを確認した.これは世界で最も浅い場所に生息する化学合成二枚貝からなる湧水群集である.5.これまで空白域であった東南アジアの新生界(フィリピン,レイテ島)から初めて冷湧水性の化学合成化石群集を多数発見した.これらの化石群集は極めて多様な産状を示す.本研究で明らかになった最も重要な成果を以下にあげる.1.化学合成化石群集に層理面に垂直に掘削したコアの解析から冷湧水は周期的な活動を繰り返し,この活動は有孔虫の酸素安定同位体比曲線から復元される氷河性海水準変動と同期していることが横浜と宮崎のコアで確認された.2.湧水場で沈殿した自生炭酸塩は,過去の間隙水垂直プロファイルを極めて良く保存している.すなわち,炭素の安定同位体比は,間隙水DICと極めて類似した変化を示し,この事からSMI(硫酸イオンとメタンの濃度が等しくなる深度)とAOMゾーン(嫌気的メタン酸化帯)の識別が過去の地層中で可能となった.また,嫌気的メタン酸化菌のバイオマーカーは,想定されたSMIゾーンで最も濃度が高くなる事を示した.この結果は,湧水場の自生炭酸塩が湧水期間中の極めて短い時間に沈殿したことを強く示唆する.3.化学合成化石群集を含むスランプなどの異常堆積構造とメタン湧水,特にメタンハイドレート分解が密接に関係していることを強く示唆する化石の産状を堆積深度500m程度の地層から複数発見した.4.水深200m以浅の化学合成群集が現在と1000年前に生息していることを確認した.これは世界で最も浅い場所に生息する化学合成二枚貝からなる湧水群集である.5.これまで空白域であった東南アジアの新生界(フィリピン,レイテ島)から初めて冷湧水性の化学合成化石群集を多数発見した.これらの化石群集は極めて多様な産状を示す.本年度の研究は以下の調査を行い,幾つかの重要な成果を上げることができた.・横浜市の上総層群1.化学合成貝化石の産出,および自生炭酸塩からなるコンクリーションの発達様式と炭素安定同位体比の解析から7回の湧水ステージを認めた.また,これらのステージに対応した炭酸塩鉱物の規則的な繰り返しが認められた.2.湧水層準から有孔虫化石を抽出し,酸素の安定同位体比の測定と温暖種の比率を算出した.また,同層準からナンノ化石ステージ10,11,12を認定した.この結果,湧水層準の中部が同位体ステージ57から59に相当することが判明した.3.1と2の結果から,少なくとも3回の湧水ステージは,温暖化に向う直前から温暖化期に活動的なことが判明した.この成果は陸棚のメタン放出が地球の環境変動に極めて重要な役割を果たしていることを示唆している.・宮崎県の宮崎層群1.化学合成化石群集の中心部および同層準の非湧水部から75mずつボーリングコア採取した.その結果,地表から72m地点で化学合成二枚貝を認めると共に,少なくとも3回の化学合成二枚貝と自生炭酸塩コンクリーションの繰り返しを認めた.2.1の成果は上総層群のみならず,宮崎層群の群集も氷河性海水準変動に同期して消長を繰り返していたことを強く示唆する.・千葉県の上総層群1.柿ノ木台層に3枚の凝灰岩層を認め,これらの層準を元に化学合成化石群集の産出ステージをPickering et al.(1999)の酸素同位体比曲線と対比した結果,湧水は温暖化期に活発であったことが確実となった.・本年度のまとめ3地点の調査は,湧水が氷河性海水準変動に同期して消長を繰り返し,かつ温暖化期に最も活動的になることを強く示唆している.この成果はメタン湧水の時期とグローバルな変動の同期性を世界で初めて明かにした点で極めて大きな成果と言える.本年度の研究は以下の調査を行い,幾つかの重要な成果を上げることができた.・横浜市の上総層群

1.化学合成貝化石の産出,および自生炭酸塩からなるコンクリーションの発達様式と炭素安定同位体比の解析から確認された7回の湧水ステージの内,湧水縁辺部では3回の湧水ステージで全ての自生炭酸塩が沈殿した事を明かにした.2.1で確認された自生炭酸塩は,極めて短い時間で沈殿し過去の間隙水垂直プロファイルを極めて良く保存している、すなわち,炭素の安定同位体比は,間隙水DICと極めて類似した変化を示し,この事からSMIとAOMゾーンの識別が可能となった.また,嫌気的メタン酸化菌のバイオマーカーは,想定されたSMIゾーンで最も濃度が高くなる事を示した.・宮崎県の宮崎層群1.認定された湧水ステージの一つから自生炭酸塩の解析を行いDICの間隙水垂直プロファイルに極めて近い炭素安定同位体比を得た結果,AOMゾーンとSMIの位置の特定が可能となった.複数層準から得られたバイオマーカーを解析した結果,嫌気的メタン酸化菌のバイオマーカーの濃度変化が認識された.これらの濃度変化とAOMゾーンとの対比が今後の課題である。2.浮遊性有孔虫化石の酸素安定同位体比を測定した結果,顕著な同位体比変動を得たが,別の時代指標がなく,MISの認定には致っていない.現在ナンノ化石と古地磁気層序による時間面の特定作業を行っている.・千葉県の上総層群1.柿ノ木台層に2本のボーリング実施し,75mと80mのコアを得た.柿の木台層の湧水は他の2地域と異なり,地下深部に連続しない事が明かとなった.湧水は,北東-南西方向に線状に連なっており,今後これらの産状に基づく解析を行なう予定である.・本年度のまとめ今年度の最も大きな成果は,自生炭酸塩の炭素安定同位体比が間隙水DICの炭素安定同位体比垂直プロファイルと良く一致する事を示した事,SMIの位置を特定できた事である.本年度の研究は以下の調査を行い,幾つかの重要な成果を上げることができた.・横浜市の上総層群1.コア3本を新たに掘削すると同時に,既存のコアの全面的な見直しを行った.その結果,湧水中心部には自生炭酸塩角礫からなる顕著な礫層が複数層準で確認され,また,アラゴナイトの沈殿層準が明確になった.2.自生炭酸塩の炭素安定同位体比から,SMIとAOMゾーンを推定し,これらと嫌気的メタン酸化菌のバイオマーカー濃度及び炭素安定同位体比の間に極めて高い相関がある事を示した.・宮崎県の宮崎層群1.ボーリング掘削点北部の沢の柱状図を作成した.この沢にも自生炭酸塩とツキガイモドキガイ類の産出を確認した.2.コアの岩相を詳細に解析した結果,化学合成二枚貝と自生炭酸塩が顕著に産出する層準は,やや粒度が粗くなる層準にほぼ一致することが明らかとなった.この事実は,湧水と氷河牛海水準変動が同期していた事を強く示唆する.・千葉県の上総層群1.柿ノ木台層のボーリングコア及び露頭から有孔虫化石を抽出し,安定同位体比を測定した結果,MIS17と18が識別された.自生炭酸塩と化学合成二枚貝は,MIS17と18の間,すなわち温暖化期に産出している事が確認された.・鎌倉市の浦郷層1.鎌倉市天園のシロウリガイ類産出層にボーリングを2本実施した.その結果,自生炭酸塩の繰り返しが確認された.・フィリピンレイテ島1.フィリピンレイテ島で発見された化学合成化石群集の調査を行い,日本の化石群集との比較を行った.・本年度のまとめ今年度の最も大きな成果は,正確なコア及び露頭柱状図を作成し,コアと露頭の相互の対比が正確に行えるようになった事,および自生炭酸塩の炭素安定同位体比が間隙水DICの炭素安定同位体比垂直プロファイルと良く一致する事を示した事である.
微分方程式の解に現れる界面の数値解析について

多孔質媒体中を流れる流体の挙動を記述する微分方程式について、数値解析の立場から、次の研究を行なった。1. 2流体問題の1例である油田問題について。負圧をかけたとき、1次元問題の安定であると思われる定常解を使って2次元問題の定常的な平面波解が構成できる。この解の安定性と矩形領域のアスペクト比lの関係を数値実験の立場から検証した。l=0.01,1,10,100,1000のとき、我々の数値実験では、平面波解は安定であると思われる。従って、界面の不安定現象は見られない。ただ、lの値が大きくなるに従って計算量が増えるため、領域の刻み幅を小さく出来なかった。そのため、細かいモードでの不安定化の有無について、数値解法の再検討を含め、さらなる研究が必要と思われる。また、正の圧力をかけたときの2次元問題の平面波解の安定性とlの値の関係も、界面の不安定現象との関係で、興味深い問題として残された。2. 1流体の1次元問題について。ある型の消失項を伴う初期値問題について、その解に現れる界面が満足すべき方程式が理論的に正しいことを示し、この結果を日本数学会にて講演した。今後の課題として、界面が特異性をもつ(時間微分が発散する)ときまで界面方程式が成立することの証明や消失項が別の形のときの界面方程式の検討が残された。また、同じ形の方程式の解の台が有限時間後に分離する問題について、分離するための条件を導出した。数値実験によれば、この条件はかなり強いようで、条件の緩和の余地が多いと思われる。また、空間2次元のときの台の分離問題も1次元問題と同様の手法で扱える可能性があり、興味深い問題と思われる。
光化学反応によるエネルギー貯蔵物質合成の研究

1.研究目的光を化学エネルギーに変換貯蔵する技術を開発するために、水素などの還元型高エネルギー物質を生成する人工光合成プロセスおよび分子内に歪エネルギーを貯えた高歪化合物合成のための光反応の開発を行った。2.研究成果の概要(1)人工光合成系の開発については光励起によって生成するラジカル対の電荷分離効率の向上、および得られたラジカル対を活用した物質生産の暗反応を検討し、次の成果を得た。均一溶液中で発生したラジカル対の場合は溶媒かごからの脱出が電荷分離の前提となるが、それには静電反発および溶媒和の調節が有効であることを実証した。葉緑体のように膜面で反応が進行する場合、励起種と電子受容体間が10オングストローム程度であれば容易に光誘起電子移動が起りマイクロ秒程度の寿命を持たせうることが示された。また、導電性二分子膜を利用した電荷の貯蔵が可能となった。均一系のラジカルについては炭酸ガスをカルボン酸として固定する新反応が開発された。(2)高歪化合物の合成についてはノルボルナジエンからクアドリシクランへの光異性化反応を用いてエネルギー貯蔵と放出のミニプラントを構成した。アルミナを担体とする固体触媒を固定層とし、クアドリシクランの1M濃度クロロベンゼン溶液を流通させることにより、約50度の温度上昇(理論値55度)を実際に観測した。また、高歪エネルギーの解放に伴う電子励起を目指し、嵩高い置換基を有するアントラキノン類を用いて、芳香環から対応するヂュワー体への可逆的光異性化反応を成功させた。
マイクロ物質流通システムを志向した液晶エマルションの物質拡散機構の解明

最近、化学合成に関して、実験室からプラントへのスケールアップを容易にする反応器としてマイクロリアクターが注目されている。一方、生体は、細胞や細胞内小器官を反応器や分離器の単位とすることで、分子レベルで反応・分離・精製を連続的かつ高効率に行う、マイクロリアクターより高度なマイクロ物質流通システムと言える。研究代表者は、物質の輸送と変換の過程を分子レベルで最適化する人工的なマイクロ物質流通システムを用いて、化学製品の究極的な精密合成や人工的な化学シグナル伝達システムの構築を目指している。そのための反応器に求められる機能は、物質の投入・反応・回収の制御である。人工的なマイクロ物質流通システムを実現するための反応器の単位として、液晶マイクロカプセル(液晶MC)は有望である。液晶MCは液晶をシェルとするコアシェル型二重エマルションである。液晶は、異方性を持った流体であり、刺激に応答して物性が劇的に変化する(e.g.液晶ディスプレイ)ため、反応器に転化できると考えられる。つまり、MCの内外を隔てる液晶シェルによって原料の投入と生成物の回収を制御し、反応中の物質を選択的に保持する機能が実現できるはずである。一般的な液体をシェルとするMC (液体MC)における物質の輸送の機構としては、単純な拡散に加えて、界面活性剤が促進する拡散が提案されてきたが、定量的で普遍的な議論はなされてこなかった。本研究では、化学発光および蛍光の強度の経時変化を測定することで、MCのシェルにおける物質拡散を定量的に議論し、反応器としての液晶MCの物質拡散機構の解明を目指す。本年度は、スメクチック液晶カプセルの作製と液晶カプセルの配列制御について検討を行った。液晶シェルにおける物質透過のモデルを構築するために、ルミノールをコア部に溶解した液晶MCの外水相に過酸化水素を添加した後、内水相で起こる化学発光の経時変化を追い、シェル部の拡散係数を求めた。また、拡散における界面活性剤や分子配向の影響を定量的に明らかにした。現在、投稿論文を準備中である。内水相と外水相の浸透圧差が、液晶シェルにおける水の透過に与える影響について検討した。外水相への塩の添加による液晶MCの圧縮と、内水相への塩の添加による液晶MCの膨張を観察した。これらの手法は内水相の大きさを変化させるために利用できるほか、シェル厚の調整にも有効であると考えられる。以上の研究の成果について、平成31年度中に論文投稿を行う。液晶にごく少量の親水性溶媒を添加し、MCを作製すると同時に、外水相への溶媒拡散により液晶状態を回復し、液晶MCを作製することによって、高粘度・高融点の種々のスメクチック液晶を用いた液晶MCの作製について検討を行ってきた。これまでの研究の成果については、平成30年度中に学会発表を行った。また平成31年度には論文投稿を行う。また、液晶MCの配列を形成し、複数のMCの機能を統合してマイクロ物質流通システムを構築するために利用する容器としての規則性多孔フィルムの作製法の改善と、その改質のために必要な機能性ナノシートの合成法の開発についても、検討を行った。これらは、当初、計画していたものではないが、今後、マイクロ物質流通システムを構築していくために、不可欠の要素となると考えている。液晶MCはマイクロ流体デバイスに液晶を流して作製するため、高粘度もしくは高融点の液晶のMCを作製することが難しい。通常、加熱可能なマイクロ流体デバイスを用いて、液晶を加熱して流動性を改善して液晶MCを作製するが、流動性が十分でない液晶も多い。我々は、これまでに、室温で高い流動性を有するネマチック(N)液晶にごく少量の溶媒を添加し、MCを作製すると同時に、溶媒拡散により液晶状態を回復し、液晶MCを作製することに成功している。本研究では、高粘度・高融点の液晶を用いた液晶MCの作製について検討する。反応器としての液晶MCを配列し、マイクロ物質流通システムを構築するには、液晶MCのライブラリーを作製することが重要である。これまでに開発してきた手法を用いて、種々の液晶を用いて液晶MCを作製し、物質拡散の異方性を調べる。特に、シェルを構成する液晶性化合物、液晶の配向状態、液晶相の違いが物質拡散に与える影響を明らかにする。マイクロ物質流通システムの構築に利用する容器としての規則性多孔フィルムの作製法の改善と、機能性ナノシートの合成法の開発についても、継続的に検討する。以上の研究の成果について、得られた結果を取りまとめ、学会発表を行う。

つまり、MCの内外を隔てる液晶シェルによって原料の投入と生成物の回収を制御し、反応中の物質を選択的に保持する機能が実現できるはずである。一般的な液体をシェルとするMC (液体MC)における物質の輸送の機構としては、単純な拡散に加えて、界面活性剤が促進する拡散が提案されてきたが、定量的で普遍的な議論はなされてこなかった。本研究では、化学発光および蛍光の強度の経時変化を測定することで、MCのシェルにおける物質拡散を定量的に議論し、反応器としての液晶MCの物質拡散機構の解明を目指す。本年度は、スメクチック液晶カプセルの作製と液晶カプセルの配列制御について検討を行った。液晶シェルにおける物質透過のモデルを構築するために、ルミノールをコア部に溶解した液晶MCの外水相に過酸化水素を添加した後、内水相で起こる化学発光の経時変化を追い、シェル部の拡散係数を求めた。また、拡散における界面活性剤や分子配向の影響を定量的に明らかにした。現在、投稿論文を準備中である。内水相と外水相の浸透圧差が、液晶シェルにおける水の透過に与える影響について検討した。外水相への塩の添加による液晶MCの圧縮と、内水相への塩の添加による液晶MCの膨張を観察した。これらの手法は内水相の大きさを変化させるために利用できるほか、シェル厚の調整にも有効であると考えられる。以上の研究の成果について、平成31年度中に論文投稿を行う。液晶にごく少量の親水性溶媒を添加し、MCを作製すると同時に、外水相への溶媒拡散により液晶状態を回復し、液晶MCを作製することによって、高粘度・高融点の種々のスメクチック液晶を用いた液晶MCの作製について検討を行ってきた。これまでの研究の成果については、平成30年度中に学会発表を行った。また平成31年度には論文投稿を行う。また、液晶MCの配列を形成し、複数のMCの機能を統合してマイクロ物質流通システムを構築するために利用する容器としての規則性多孔フィルムの作製法の改善と、その改質のために必要な機能性ナノシートの合成法の開発についても、検討を行った。これらは、当初、計画していたものではないが、今後、マイクロ物質流通システムを構築していくために、不可欠の要素となると考えている。液晶MCはマイクロ流体デバイスに液晶を流して作製するため、高粘度もしくは高融点の液晶のMCを作製することが難しい。通常、加熱可能なマイクロ流体デバイスを用いて、液晶を加熱して流動性を改善して液晶MCを作製するが、流動性が十分でない液晶も多い。我々は、これまでに、室温で高い流動性を有するネマチック(N)液晶にごく少量の溶媒を添加し、MCを作製すると同時に、溶媒拡散により液晶状態を回復し、液晶MCを作製することに成功している。本研究では、高粘度・高融点の液晶を用いた液晶MCの作製について検討する。反応器としての液晶MCを配列し、マイクロ物質流通システムを構築するには、液晶MCのライブラリーを作製することが重要である。これまでに開発してきた手法を用いて、種々の液晶を用いて液晶MCを作製し、物質拡散の異方性を調べる。特に、シェルを構成する液晶性化合物、液晶の配向状態、液晶相の違いが物質拡散に与える影響を明らかにする。
遷移金属フッ化物の開発・評価と正極活物質への応用

リチウムイオン二次電池のフッ化物系新規正極材料の開発および評価を行った。フッ化リチウムと遷移金属酸化物とのメカニカルミリングにより,コンポジット体を得た。このコンポジット体は,固溶体を形成しており,Liイオンを脱離挿入可能であった。充放電測定の結果,ニッケル酸化物において,最大で250mAh/g程度の放電容量えており,さらに,原料にLi含有酸化物を用いることで,300mAh/gを超える放電容量を得た。これは既存正極の1.52倍以上の性能向上である。また,これら一連のコンポジットでは,充放電において,リチウムイオンの脱離挿入に伴い,遷移金属イオンの酸化還元が起きていることが明らかとなった。本研究では、リチウムイオン二次電池の正極活物質として高い性能を示すことが期待されるフッ化物系化合物について、高容量を実現しているFeF3系化合物は、化学式中にLiイオンを含まないことから、既存の電池システムに直接使用できない。そこで、本研究では、Liイオンを含む化合物の探索・評価、および、高起電力が期待できるMFx(M = Mn, Ni, Co;x = 2, 3)とLiFの複合フッ化物の合成・評価を行い、高いエネルギー密度が期待される化合物の探索・合成、理論容量を達成するための化合物修飾、電池の作製と評価を進めている。今年度は、LiF-MFx系化合物の合成として、LiFe2F6、Li3FeF6、Li2NiF4、LiMnF4、LiMn2F5、Li2CoF4等の合成と評価を行った。各試料について電池特性を評価したところ、50mAh/g程度の値が多かったが、Li2NiF4では120mAh/gの放電容量を得た。目標としている容量には届いていないが、Li含有フッ化物としては大きな放電容量といえる。この系の化合物は電子伝導性だけでなく、イオン伝導性も低いため、試料の微粒子化と導電剤複合化を行うことで電池特性が発現し、放電容量を得られることが分かった。しかし、充放電時に大きな電流を流せないことから、試料の導電性の更なる改善が必要であり、現在、FeF3の特性改善に効果があった表面修飾を進めている。一方、酸化物半導体の一つでもあるNiOを原料とすることで導電性の向上が期待できると考え、LiF-NiF2のNiF2をNiOに置き換えたLiF-NiO系化合物を合成したところ、放電電圧3.6V、200mAh/gを超える高い充放電特性を得た。市販電池に使用されている正極材料を凌ぐ電池特性であり、現在、この系の化合物開発を重点的に進めている。本研究では,リチウムイオン二次電池の正極活物質として高い性能を示すことが期待されるフッ化物系化合物について,高エネルギー密度化を目指している。その中で高容量を示すFeF3系化合物は,化学式中にLiイオンを含まないことから,既存の電池システムに直接使用できない。また,Liイオンを含むフッ化物系活物質であるMFx(M = Mn, Ni, Co;x = 2, 3)とLiFの複合フッ化物では,導電性の低さから,高いエネルギー密度を得られていない。そこで,導電性の改善を目指しLiF-NiO系化合物を合成したところ,放電電圧3.6V,200mAh/gを超える高い充放電特性が得られた。LiF-NiOにおいては,その充放電メカニズムの解明,および,さらなる高エネルギー密度化が求められることから,それらの課題解決に向けて,LiF-MMx'Oy(M,M'= Ni,Mn,Co,Fe)の合成・電池作製評価を行うとともに,含有元素と充放電特性の関連および充放電プロセスにおける化合物の変化について解析を進めている。今年度は,LiF-NiO系化合物を合成し,組成や合成条件の変化と充放電特性との関連および,充放電前後の変化をXRD,XPSにより評価した。粉砕の長時間化により,LiFとNiOが固溶体となり,充放電容量が大きくなること,充放電前後では,Liが脱離挿入され,それに伴いNiの酸化数が変化することが示され,正極の作製法を最適化することで230mAh/gを超える放電容量を得た。また,活物質の導電性向上を目指しLiドープNiOを用いたところ,充放電レートの改善が見られた。さらに,NiO以外の酸化物として,MOやMM2O4を原料として,LiFとの複合化を行い,電池を作製・評価したところ,LiF-MgMn2O4において,LiF-MM2O4系において最も高い250mAh/gの放電容量を得ており,さらなる高容量・高エネルギー密度化を目指して,新規化合物の開発を進めている。当初予定していたフッ化物の合成・評価を一通り行った。フッ化物に関しては,研究計画に沿って,微粒子化や表面修飾を行った結果,化合物を得ることができたが,導電性の飛躍的な改善には至らず,期待したほどの容量を得ることができていない。一方,上記に加え,昨年度後半に着想した新たな化合物系であるLiF-NiO系活物質の合成評価に取り組み,既存の材料を超える放電容量を得ている。この充放電前中後の化合物を取出し,評価することで,充放電プロセスを一部解明しており,当初の予定よりも早い進度で評価を進めている。