hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
杖歩行における運動イメージの特性と運動機能との関連

本研究では正確で安全な杖歩行を習得するための要因を明らかにする目的で,杖歩行における運動イメージの特性および運動イメージと運動機能との関連を検討してきた.歩行時の杖の使用は姿勢や動作の安定性に貢献する一方で,杖の操作や歩幅制御の困難さといった負の影響も報告されている.そこで本研究では,歩行イメージに着目し,杖を使用することで自身の歩行速度のイメージがどのように変化するのか,また運動機能にどのように影響するのかを検討している.(1)健常若年成人および健常高齢者を対象とした検討110mの通常歩行のイメージ時間と実測時間を開眼および閉眼にて計測した.歩行イメージの正確性は,イメージ時間と実測時間の差分を実測時間で除した値で求めた.その結果,高齢者は若年者と比較して,開眼においても閉眼においても自身の歩行速度を過小評価していることが明らかとなり,視覚および筋感覚的なイメージは加齢による影響を受け低下することが分かった.210mの通常歩行および松葉杖での免荷歩行を課題として,歩行イメージの正確性を比較した.その結果,高齢者は通常歩行では自身の歩行速度を過小評価すること,また若年者も高齢者も松葉杖歩行では,過大評価することが明らかとなった.松葉杖での歩行における過大評価は,日常生活では危険な判断となりうるため,臨床での指導において重要となる知見である.(2)要介護高齢者(歩行は自立監視レベル)を対象とした検討要介護高齢者の歩行イメージは,健常高齢者よりも正確性が低く過大評価していることが分かった.また歩行速度が遅い対象者ほど歩行イメージの正確性が低いという特性も明らかとなった.今後,歩行イメージの正確性の低さがどのような運動機能と関連しているか,また杖などの歩行補助具の使用との関連について解析する予定である.平成30年度内に歩行イメージの正確性と運動機能との関連を明らかにする予定で健常若年者と健常高齢者の特性を比較したが,運動機能との関連を十分に解析できなかった.追加実験として要介護高齢者を対象とした歩行イメージの正確性のデータを得ることはできたが,健常高齢者との比較や,運動機能との関連の分析などが十分とは言えないため.追加実験で得られた要介護高齢者のデータの解析を行う.具体的には,対象者の運動機能や歩行補助具の使用状況,歩行機能と歩行イメージの正確性や歩行の実測時間,イメージ時間との関連の分析および,健常高齢者との比較をおこなう予定である.これらの解析をもとに,杖の使用による歩行イメージの正確性への影響を明らかにしていく.本研究では正確で安全な杖歩行の習得に向けて,松葉杖歩行における運動イメージの特性および運動イメージと運動機能との関連について明らかにすることを目的としている.歩行時の杖の使用は姿勢や動作の安定性に貢献する一方で,運動制御(下肢の荷重制御や歩幅の制御)や操作の困難さなどの負の影響についても報告されている.そのため本研究では松葉杖を使用することにより,歩行速度のイメージがどのような影響を受けるのか,また加齢による運動機能の低下がそのイメージにどのような影響をもたらすのかについて検討している.平成29年度は10m歩行課題において,松葉杖の使用の有無により歩行速度のイメージ能力に差が生じるかについて若年健常成人10名と健常高齢者19名を対象として実験をおこなった.その結果,高齢者は杖を用いない通常の歩行では自身の歩行速度を過小評価(実際の歩行速度よりも遅い速度を見積もる)するが,松葉杖歩行では過大評価(実際の歩行速度よりも速い速度を見積もる)することが分かった.また松葉杖使用における過大評価は,若年者も同様に認められた.若年者も高齢者も同様に認められた松葉杖の歩行における過大評価は,実際の日常生活場面では,例えば道路を時間内に横断する際に誤った危険度の高い判断を導く可能性がある.そのため現在は,10m歩行だけではなく,その他の応用歩行課題において,松葉杖を使用することによる運動イメージの正確性を調査している.「10m歩行」課題という単一の課題のみではあるが,松葉杖の使用による運動イメージの特性について加齢による影響も含めて明らかにすることができた.今後はその他の,歩行や運動機能に関連する課題において,松葉杖の使用が運動イメージに与える影響を検証していく予定である.本研究では正確で安全な杖歩行を習得するための要因を明らかにする目的で,杖歩行における運動イメージの特性および運動イメージと運動機能との関連を検討してきた.歩行時の杖の使用は姿勢や動作の安定性に貢献する一方で,杖の操作や歩幅制御の困難さといった負の影響も報告されている.そこで本研究では,歩行イメージに着目し,杖を使用することで自身の歩行速度のイメージがどのように変化するのか,また運動機能にどのように影響するのかを検討している.(1)健常若年成人および健常高齢者を対象とした検討110mの通常歩行のイメージ時間と実測時間を開眼および閉眼にて計測した.歩行イメージの正確性は,イメージ時間と実測時間の差分を実測時間で除した値で求めた.その結果,高齢者は若年者と比較して,開眼においても閉眼においても自身の歩行速度を過小評価していることが明らかとなり,視覚および筋感覚的なイメージは加齢による影響を受け低下することが分かった.210mの通常歩行および松葉杖での免荷歩行を課題として,歩行イメージの正確性を比較した.

その結果,高齢者は通常歩行では自身の歩行速度を過小評価すること,また若年者も高齢者も松葉杖歩行では,過大評価することが明らかとなった.松葉杖での歩行における過大評価は,日常生活では危険な判断となりうるため,臨床での指導において重要となる知見である.(2)要介護高齢者(歩行は自立監視レベル)を対象とした検討要介護高齢者の歩行イメージは,健常高齢者よりも正確性が低く過大評価していることが分かった.また歩行速度が遅い対象者ほど歩行イメージの正確性が低いという特性も明らかとなった.今後,歩行イメージの正確性の低さがどのような運動機能と関連しているか,また杖などの歩行補助具の使用との関連について解析する予定である.平成30年度内に歩行イメージの正確性と運動機能との関連を明らかにする予定で健常若年者と健常高齢者の特性を比較したが,運動機能との関連を十分に解析できなかった.追加実験として要介護高齢者を対象とした歩行イメージの正確性のデータを得ることはできたが,健常高齢者との比較や,運動機能との関連の分析などが十分とは言えないため.当初の研究計画では,まず「荷重イメージの特性」を明らかにすることとなっていたが,平成29年度に実施した10m歩行を課題とした「歩行速度のイメージ特性」の検討結果から,より日常生活に関連する歩行・運動機能動作にも着目し,松葉杖の使用による影響を明らかにする必要性があると考えられた.そのため平成30年度はまず,その検討を優先して行うこととする.また,イメージの計測のみならず,松葉杖を用いることによる歩行特性(歩数,歩幅など)についても解析することでより詳細なイメージ特性が明らかになると考えている.追加実験で得られた要介護高齢者のデータの解析を行う.具体的には,対象者の運動機能や歩行補助具の使用状況,歩行機能と歩行イメージの正確性や歩行の実測時間,イメージ時間との関連の分析および,健常高齢者との比較をおこなう予定である.これらの解析をもとに,杖の使用による歩行イメージの正確性への影響を明らかにしていく.当初平成30年度に計画していた研究計画を優先して遂行したため,予算の使用予定を変更した.平成30年度は,参加者への謝金や歩行分析に関する機器にかかる費用,学会発表にかかる費用として予算を使用する予定である.追加実験により健常高齢者と要介護高齢者のデータ数を増やし,運動機能との関連を解析する必要がある.そのため次年度はこれらの実験に必要な謝礼および歩行分析に用いる機器の購入,さらに成果の公表にかかる費用として予算を使用する予定である.
棚氷-海洋相互作用を含む気候モデルの開発

棚氷とは、海洋にせり出した氷床の部分で、氷床-海洋相互作用(淡水と熱の交換)する場所である。特に、南極沿岸域の棚氷及びその周辺部の氷床は近年薄化傾向にあり、海洋への質量の加速度的流出が危惧されている。氷床の質量損失というのは、海面水位を押し上げることを意味している。棚氷の融解は氷床・海氷・海洋をはじめとする様々な気候システム影響を与えると考えられているが、未だ不明な点が多い。本研究は、全球海洋モデル/気候モデルに棚氷要素を新たに導入し、その数値モデルを用いて、気候システムにおける氷床/棚氷-海洋-海氷-大気相互作用の役割を明らかにするものである。
新規電子線トモグラフィー法による結晶材料の3次元組織解析の新たな展開

近年、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたナノメートルサイズの組織を有する物質の研究において、観察試料を傾斜して様々な方向からのTEM像を撮影して、得られた連続傾斜像から3次元の立体構造を再構成する電子線トモグラフィー法が広く活用されるようになってきている。本研究では、従来の電子線トモグラフィー法では観察が困難である規則合金試料を観察対象として、結晶方位、結晶回転軸を考慮した新規電子線トモグラフィー法による3次元組織解析を行った。昨年度は、本観察手法の確立を目的として、実験手法や画像再構築手法について理論計算やモデル組織を用いた検討を行い、さらに、Ni基合金の組織観察への応用によって、本手法の有用性を実証した。理論計算による実験条件の検討では、多重散乱を考慮した動力学的回折理論に基づく回折強度計算を行い、連続傾斜暗視野像の撮影の際に起こりうる回折条件の変化とその影響を明らかにし、トモグラフィー観察とって有効なTEM像が得られる実験条件を明らかにした。また、球状の析出物を有するAl-Mg-Sc合金を観察対象として、試料傾斜範囲、試料傾斜ステップ、再構築演算方法をそれぞれ変えて再構成処理を行うことによって、虚像の影響を定量的に議論し、正確な3次元再構成像を得るために必要な条件と最適条件を明示した。上記のような検討結果を基に、Ni-Mo、Ni-Al-Ti合金に本手法を適用し、いずれの試料についても規則ドメインの3次元形態観察に成功し、その規則化挙動について詳細な解析を行った。例えば、Ni-Mo合金中のD1_a型規則ドメイン組織について、熱処理条件の異なるNi_4Mo規則ドメイン組織についてTEM暗視野トモグラフィー解析を実行し、規則ドメインの発達の過程において、6種類ある結晶方位バリアントのうちc軸を同一とする2種類のバリアント同士が対になって局所化していくことを明らかにした。近年、結晶性材料の三次元組織評価が強く求められており、透過型電子顕微鏡にトモグラフィー法を適用した電子線トモグラフィー法が注目されている。本研究では、従来の電子線トモグラフィー法では観察が困難である規則合金試料を観察対象として、結晶方位、結晶回転軸を考慮した新規電子線トモグラフィー法による3次元組織解析を行っている。昨年度は、これまでの研究で概ね確立した連続傾斜暗視野法を用いて、Ni-Mo合金およびNi-Al-Ti合金のトモグラフィー観察を実施した。容態化処理を施したNi-19.5at%Mo合金に所定の熱処理を行い、Ni_4Mo規則ドメインの単相組織を得た。異なる結晶方位バリアントからの連続傾斜暗視野像を同一視野から得ることによって、異種バリアントの3次元分布状態の可視化に成功した。本観察技法により、通常のTEM観察では判断しづらい逆位相境界やバリアント境界の3次元形態についての議論が可能となり、Ni_4Mo規則ドメインの逆位相境界は平面状であり、バリアント境界は湾曲していることがわかった。二段時効処理を施したNi-Al-Ti合金には、γ(不規則fcc)母相中のγ'(規則L1_2)析出粒子内部にγ粒子が析出し、それらにより耐熱材料としての力学特性低下をもたらすγ'粒子の粗大化が抑制される。昨年度は、時効初期段階および後期段階におけるγ、γ'粒子の3次元形態解析を行った。時効初期段階のγ粒子の形態は、球状、棒状、板状の3種類の形態が観察された。また時効後期段階のγ粒子は板状のみ観察された。本観察結果より、γ粒子の形態は、球状から粗大化により板状に直接変化するのではなく、球状から棒状を経て板状へと変化していくことが示唆される結果となった。近年、結晶性材料の三次元組織評価が強く求められており、透過型電子顕微鏡(TEM)にトモグラフィー法を適用した電子線トモグラフィー法が注目されている。今年度は、これまでの研究で概ね確立した連続傾斜暗視野法を用いて、Ni基の2元系および3元系合金のトモグラフィー観察を実施した。また、ストックホルム大学への短期留学の際には、カーボン多孔質材料を対象としたトモグラフィー観察を実施した。Ni-19.5 at%Mo合金に所定の熱処理を行い、熱処理時間の異なる2種類の試料(2 hour,24 hour)を作成した。通常のTEM観察より、どちらの試料もNi_4Mo規則ドメインの単相組織であり、規則ドメインのサイズはそれぞれ50nmおよび200nmであった。さらに、各結晶方位バリアントについて同一視野から連続傾斜暗視野像を得ることによって、異種バリアントの3次元分布状態の可視化に成功し、規則化過程についての知見を得た。類似の現象がNi-Si-Fe合金、Fe-Al-Ni合金でも起こることが確認されており、今年度はNi-Si-Fe合金中のγ、γ'粒子の3次元形態解析を行った。その結果、本合金中のγ粒子の形態は、時効初期段階から後期段階まで球状を保ったまま粗大化することがわかった。

近年、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたナノメートルサイズの組織を有する物質の研究において、観察試料を傾斜して様々な方向からのTEM像を撮影して、得られた連続傾斜像から3次元の立体構造を再構成する電子線トモグラフィー法が広く活用されるようになってきている。本研究では、従来の電子線トモグラフィー法では観察が困難である規則合金試料を観察対象として、結晶方位、結晶回転軸を考慮した新規電子線トモグラフィー法による3次元組織解析を行った。昨年度は、本観察手法の確立を目的として、実験手法や画像再構築手法について理論計算やモデル組織を用いた検討を行い、さらに、Ni基合金の組織観察への応用によって、本手法の有用性を実証した。理論計算による実験条件の検討では、多重散乱を考慮した動力学的回折理論に基づく回折強度計算を行い、連続傾斜暗視野像の撮影の際に起こりうる回折条件の変化とその影響を明らかにし、トモグラフィー観察とって有効なTEM像が得られる実験条件を明らかにした。また、球状の析出物を有するAl-Mg-Sc合金を観察対象として、試料傾斜範囲、試料傾斜ステップ、再構築演算方法をそれぞれ変えて再構成処理を行うことによって、虚像の影響を定量的に議論し、正確な3次元再構成像を得るために必要な条件と最適条件を明示した。上記のような検討結果を基に、Ni-Mo、Ni-Al-Ti合金に本手法を適用し、いずれの試料についても規則ドメインの3次元形態観察に成功し、その規則化挙動について詳細な解析を行った。例えば、Ni-Mo合金中のD1_a型規則ドメイン組織について、熱処理条件の異なるNi_4Mo規則ドメイン組織についてTEM暗視野トモグラフィー解析を実行し、規則ドメインの発達の過程において、6種類ある結晶方位バリアントのうちc軸を同一とする2種類のバリアント同士が対になって局所化していくことを明らかにした。
ナルディライジンおよびADAMによる胃癌細胞の増殖シグナル制御機構の解析

ナルディライジン(NRDc)はADAM17をはじめとするADAMプロテアーゼと協同して種々の増殖因子前駆体のエクトドメインシェディングを促進する。胃癌組織においてNRDcは癌上皮細胞において高発現していた。NRDcの発現をノックダウンすると胃癌細胞株の増殖が抑制された。その機序として、NRDcは胃癌細胞から分泌されるTNF-αのエクトドメインシェディングを促進しており、その結果活性化されたNF-κBによりIL-6をはじめとするサイトカインの転写及び分泌が亢進し、STAT3の活性化を介して増殖関連遺伝子の発現が維持されていることが解明された。ナルディライジン(nardilysin,NRDc)はM16ファミリーに属するメタロエンドペプチダーゼであり、TACEを始めとするADAM (a disintegrin and metalloproteinase)プロテアーゼ群を活性化することにより種々の増殖因子やサイトカインを前駆体から切断(シェディング)し、各々のシグナル経路を活性化することが知られている。本研究は胃癌の生物学的特性へのMRDcの寄与を解明することを目的としている。臨床検体より採取された胃癌組織に対し免疫組織染色解析を行い、NRDcが胃癌の実質においてしばしば高発現していることを見出した。RNAiの手法を用い、胃癌細胞株においてNRDcの発現をノックダウンしたところ、in vitro, in xenograftいずれの実験系においても細胞増殖が抑制された。次に、NRDcをノックダウンした胃癌細胞の遺伝子発現の変化を、マイクロアレイを用いて網羅的に解析した。NRDcをノックダウンした細胞では、IL-1α、IL-6等のサイトカインの発現が低下しており、この変化はRT-PCRやELISAにてmRNA及び蛋白質レベルにおいて定量的に確認された。また、NRDcをノックダウンした胃癌細胞から採取した培養上清は、STAT3の活性化能がコントロールの上清と比較して低下しており、NRDcによるIL-6の発現維持がSTAT3を介した胃癌細胞の自律的な細胞増殖制御に関与していることが示唆された。NRDcによるIL-6の発現制御機構を含め、更に解析を行っている。ナルディライジン(nardilysin, MRDc)はM16ファミリーに属するメタロエンドペプチダーゼであり、TACEを始めとするADAM(a disintegrin and metalloproteinase)プロテアーゼ群を活性化することによりTNF-αやHB-EGFなどの種々の増殖因子やサイトカインの前駆体の細胞外ドメインを切断(エクトドメインシェディング)し、各々のシグナル経路を活性化することが知られている。本研究は胃癌の生物学的特性へのNRDcの寄与を解明することを目的としており、前年度までの解析により以下のことを見出している。(1)臨床検体を用いた免疫組織学的検討において、MRDcがヒト胃癌の実質で高発現している。(2)胃癌細胞株でMRDcの発現をノックダウンすると細胞増殖が抑制される。(3)NRDcをノックダウンした細胞では、IL-1αやIL-6等のサイトカインの発現が低下している。上記の機序につき更に解析を行い、以下の研究成果が得られた。(1)MRDcは胃癌細胞においてADAMプロテーゼを活性化し、自己分泌されるTNF-αのシェディングを促進する結果、NF-κBの活性が亢進する。(2)活性化したNF-κBによりIL-6をはじめとする種々のサイトカインの転写が促進され、その結果STAT3の活性化を介してCyclin D1などの細胞増殖や抗アポトーシスに働く遺伝子の転写が亢進する。これらの結果は、NRDc及びADAMプロテアーゼによる内因性のTNF-α/NF-κB及びSTAT3/IL-6シグナルの活性化が胃癌の細胞増殖の維持に重要であり、胃癌の新たな治療標的となり得ることを示唆する。
非接着培養で形成される凝集塊の未分化性獲得機構の解明

細胞凝集塊形成による未分化性獲得のメカニズムに迫ることを目的とした。マウス線維芽細胞凝集塊形成により、未分化マーカーの上昇を認めた。しかしこれらは、作成したクローンの中でバラツキがあり、単一の細胞から分裂した線維芽細胞であっても、細胞塊を形成する段階で、周囲環境の違いにより、さまざまな未分化マーカーの発現の差異を生じることが判明した。生後6週令のオスのC57bl/6Jマウスより、背部の真皮を採取し、真皮間葉系細胞を10%FBS含有のDMEM培地で接着培養を行い、10継代目の細胞をトリプシン処理により細胞を浮遊させ、培養を開始した。その中からクローンを形成する細胞10種類を無作為に選択し、2次元接着培養を継続し、細胞を増殖させた。その後、EGF, bFGF, B27を添加したDMEM/F12混合培地を用いて、寒天でコーティングしたディッシュの上に細胞を播種し、細胞凝集塊を形成させる。培養開始後3週で細胞を回収し、4%パラフォルムアルデヒドで細胞を固定し、一部はwhole mountで免疫染色を行い、一部はパラフィン包埋し、2 μmの切片を作成し、ともにこれまで未分化マーカーとして報告されているさまざまな因子につき免疫染色を行った。具体的には、胚性幹細胞で発現している、Oct-3,SOX2,Nanog,Klf4,c-Myc,神経幹細胞で発現しているNotch1,2,3,CD133,CXCR4,間葉系幹細胞で発現しているCXCR4,CD133などにつき、免疫多重染色を行う。その後、コンフォーカルマイクロスコープで、細胞凝集塊の中で各タンパクの発現部位の差異について検討した。これら因子につき、real time RTPCRを用いて、凝集塊総量の遺伝子発現の変化について定量的に観察した。われわれは、線維芽細胞を非接着培養皿を用いて培養し細胞凝集塊を形成すると、細胞がある程度未分化な状態に変化することを示した。本研究では、マウスの線維芽細胞からクローンを作成することで、この未分化性獲得の機序が、エリート仮説によるものか、脱分化仮説によるものか検討を行っている。平成26年度は、平成25年度に引き続き、クローンから作成した各細胞塊の未分化性の差異について検討を行った。その結果、同一のクローンから作成した細胞塊の間でもreal time PCRによる未分化マーカーの発現が同一ではなく、差異が生じることが判明した。また、形成された細胞塊の大きさによっても、未分化マーカーの発現に違いが生じることが判った。これらのことから、たとえ単一の細胞から分裂した線維芽細胞であっても、細胞塊を形成する段階で、周囲環境の違いにより、さまざまな未分化マーカーの発現の差異を生じ、未分化性の高い細胞が、継代を行い、細胞を増殖させてもその性質が維持されるわけではないことが示された。また、RIKENより非常に未分化な細胞で発現しているOct-4 GFPマウスを入手した。交配させ、新生仔、また胎生15日の胎仔皮膚を観察したが、この段階では、皮膚の中にOct-4陽性細胞は観察されなかった。このため、Oct-4陽性細胞を組織から分離することはできなかった。また、新生仔より培養を行った線維芽細胞に細胞凝集塊を形成させ、1ヶ月間培養を行ったが、Oct-4を発現することはなかった。細胞凝集塊形成により、初期胚に相当するものまでは、未分化にならないことが示唆された。形成外科マウス真皮間葉系細胞を接着培養を行い、培養することができ、その中からクローンを形成する細胞10種類を無作為に選択した。その後細胞凝集塊を形成させ、Oct-3,SOX2,Nanog,Klf4,c-Myc,Notch1,2,3,CD133,CXCR4,CXCR4,CD133につき、免疫多重染色を行い、細胞凝集塊の中で各タンパクの発現部位の差異について検討し、real time RTPCRを用いて、凝集塊総量の遺伝子発現の変化について定量的に観察することができている。特に変更なく、予定通り研究を進行してゆく。さらに、それぞれのクローンから作成した細胞凝集塊の毛包誘導能の有無について検討する。FACSによりSSEA-1陽性細胞と、陰性細胞を分離し、それぞれの細胞集団から同様にクローンを作成、増殖させ、その後に凝集塊を作成させ、この2者の凝集塊の未分化性の相違を観察する。使用する抗体が、以前に使用したもので賄えるものがあったため。平成26年度以降の動物実験に充当したい。
地球生命体のリスト作成に向けた国際共同研究(ガイアリスト21)の具体化

1997年度は、ガイアリスト21計画の具体化の第一歩として、プロジェクトの普及と関連プロジェクトとの連携強化に重点を置き、以下の活動を行った。1)和文・英文併記パンフレットを改変した上で増刷し、関連各方面に配布した。2)西太平洋アジア生物多様性ネットワーク(DIWPA)の川那部代表、和田事務局長と会談し、今後の連携に合意した。(星)3)日本植物学会第61回大会シンポジウムで「ガイアリスト21計画と生物多様性研究」のタイトルで講演。(片倉)4)日本動物学会第68回大会にあわせて班会蟻を開催し、本年の活動予定などについて議論を行った。5)クレタ島で開催されたSystematics Agenda2000/InternationalのSteering CommitteeMeeting等にガイアリスト21の代表として招聘され、プロジェクトの内容を紹介し、理解をえた。(白山)以上の活動により、ガイアリスト21計画の骨子は国内外に広く知られるようになり、広範な支持を受けつつある。10月には、当班員もメンバーに加わったガイアリスト21小委員会(岩槻邦男委員長)が学術会議動物科学研究連絡委員会附置として発足した。
高速鉄道車両への非接触電力給電方法の基礎研究

(1)実験装置の構造の検討:(1)高速鉄道に用いることを想定した各種条件を検討した。特に、実験機は5分の1モデルとした。ギャップ長は1cm程度が適切であると仮定したので、2mmの実験装置となる。(2)次に、U字型のコアをつき合わせて配置し、かつ、巻き線をなるべく近づけて巻く構造の磁気結合が最適であることが、理論解析、実験および、JMAGによる数値解析の結果、明らかになったので、この結果に従って、装置を設計した。(3)実験装置は、回転する円盤の上に、U字型コアを並べて、さらのその上に、固定した台から吊り下げたU字コアの位置を制御する方式とした。回転盤への電力の伝送はスリップリングによるものとした。(2)電力伝達の検討:(1)1次側と2次側のトランスの長さが等しい場合について、電源周波数および力率を変化させ、最適な周波数と力率を求めた。昨年度の結果を元に、さらに、2次側にも直列のキャパシタを挿入すると、約10kHzの周波数で、力率1の時に電力伝送効率が約5%向上して、約80%が得られた。(3)2次側の位置を制御するサーボの実験装置の構築:(1)ボールねじと直動機構を組み合わせてサーボモータで位置制御する2次側の機構部分を設計し、実験装置を構築し、基礎的な実験を行った。(2)外乱オブザーバを用いたロバスト制御系を組んで、ギャップ変動時の追従実験を行った結果、約1秒でギャップ変動を抑えることが確認できた。(3)ギャップ変動時の電力伝送実験を行った結果、ギャップ制御により、ギャップ長が2mmに戻る約1秒間は電力伝送が低下するが、その後は電力伝送が回復する特性が得られた。(4)コアが回転する実験装置を用いて、ギャップ変動時の電力伝達の実験は、回転装置の完成が遅れて間に合わなかった。(1)トランス構造の検討:(1)高速鉄道に用いるための各種条件を検討した。特に、ギャップ長さは1cm程度が適切であると仮定した。(2)次に、磁気結合がもっとも大きくなるような巻き線の配置を検討した結果、U字型のコアをつき合わせて配置し、かつ、巻き線をなるべく近づけて巻く構造が最適であることが、理論解析、実験および、JMAGによる数値解析の結果、明らかになった。(3)実験装置は、想定される実機の10分の1サイズのモデルを用いて実験を進めることにした。つまり、ギャップ長1mm場合の最適な巻き線配置を、結合係数を高め、かつ、巻数を少なくする方針で実験を行い、検討し、トランス構造と巻き方を決定した。ギャップ1mmでも結合係数0.7程度が確認された。その結果、約10kHz、力率1の時に電力伝送効率約75%が得られた。(2)2次側の長さを長くしたときの特性を検討した結果、漏れインダクタンスは単調に増加するが、励磁インダクタンスは一定であるが、実験およびJMAGシミュレーションより確認された。従って、1次側で力率を改善すれば、2次側が長くなっても一定の電力は伝送できると予想される。(3)ケーススタディとして、1000kwの伝送のトランスの大きさを検討した。ただし、1次側の回転部分は来年度設計する。(2)また、2慣性系をモデル化したシミュレーションを行い、ギャップの変動を外乱とみなるロバスト制御を提案し、良好な結果が得られた。

(3)ギャップ変動時の電力伝送実験を行った結果、ギャップ制御により、ギャップ長が2mmに戻る約1秒間は電力伝送が低下するが、その後は電力伝送が回復する特性が得られた。(4)コアが回転する実験装置を用いて、ギャップ変動時の電力伝達の実験は、回転装置の完成が遅れて間に合わなかった。
異種配位子のアンカリングによる相補性多座配位子の合成と重合触媒への応用

金属原子と親和性の異なる配位部位としてジエン部位とヘテロ原子含有部位を併せ持つ新規多座配位子を新たに合成し、その機能性について検討した。特にヘテロ原子を含む配位部位にキラル中心を導入することで片巻き優先のらせんポリマーの合成に成功した。多座配位子の基礎骨核となるジエン部位とヘテロ元素含有部位を架橋し,新たな配位子を複数合成した.例えば,ノルボルナジエン骨核にアルキル鎖を導入し,そのアルキル鎖の先端にリン原子含有部位を導入した新規配位子を得た.また,この配位子をロジウム錯体に導入し,その誘導体を含め数種の新規錯体触媒の合成に成功した.得られた錯体を用いてフェニルアセチレンを重合すると,単離収率67%で,数平均分子量M_n=69,000,分散比M_w/M_n=1.7のポリフェニルアセチレンが得られた.重合時のモノマー消費速度は,従来のRh触媒の場合と比較すると著しく低下していることがわかった.これは,配位子のホスフィン部位が金属中心の近傍に存在しており,モノマーと競争的に配位するためである.従来のRh触媒による置換アセチレン重合は重合速度が非常に速く,鍵となる中間体の観測や単離は困難であったが,同触媒を用いることで,今後,重合の開始反応等,詳細な解析が可能となる.上記の多座配位子のホスフィン部位に代わり,キラルなアミン部位を導入した配位子を合成し,更に対応するロジウム錯体を合成した.得られた錯体を触媒として,らせん形成能を有するアキラルな置換アセチレンモノマーを重合すると,片方巻き優先のらせんポリマーを得ることができた.この反応は,触媒量のキラル情報を,らせんポリマーの巻き方向に反映するキラル増幅反応の一種であり,従来のキラル触媒に比べ使用する不斉化合物の量が少ない.あるいは触媒が容易かつ安価に合成できるという点において,本系が優れていることが示された.本年度は,昨年度にプレリミナリーな結果を得ていたキラル多座配位子配位子の機能について詳細に検討した.ノルボルナジエンの2位にブチレン鎖を導入し,さらにその先端部にキラルなフェニルエチルアミン部位を導入することで光学活性配位子を得,これをロジウム錯体とすることで対応するキラルロジウム触媒を合成した.またその類縁体としてアミン部位に代えてキラルなフェニルエチルアルコールに由来するエーテル部位を導入した配位子ならびにそのロジウム錯体を合成した.この二つの配位子は特定の一置換アセチレンモノマーの重合に高活性を示し,対応する光学活性ポリマーを与えた.得られたポリマーのCDスペクトルから,同モノマーから得られる片巻きらせん優先ポリマーの形成が確認された.これは,触媒量のキラル情報をらせんポリマーの巻き方向に反映するキラル増幅反応の一種であり,従来のキラル触媒に比べ使用する不斉化合物の量が少ない点において本系は特異的である.また,先述のアミン部位とエーテル部位を有するロジウム触媒の機能を比較すると,キラル部位の立体化学はアミン部位とエーテル部位で同一であるにも関わらず,生成したポリマーのらせんの巻き方向は逆転することが明らかとなった.これに関連して,ロジウム触媒によるらせんポリマー形成における重合度とらせん形成能の関係について詳細に検討した.らせんポリマーの重合度が上がるほどCDスペクトル上のシグナル強度は単調に増大するが,一定の重合度に達するとシグナル強度はそれ以上増大しないこと,すなわち上限が存在することを見出した.研究の最終年度として,本年度は昨年度に得られた結果のさらなる詳細部分についての検討および研究の総まとめを行った.ノルボルナジエンのオレフィニック炭素の一か所にブチレン鎖を導入し,さらにその先端部にキラルなフェニルエチルアミンおよびフェニルエチルエーテル部位を導入した配位子ならびにそのロジウム錯体の重合触媒としての特性について詳細に検討した.この2種類の触媒はキラル中心の立体が互いに一致しているにもかかわらず,配位部位となる窒素が酸素原子に置き換わることで生成する置換ポリアセチレンのらせん巻き方向が反転していることが明らかとなっている.反応機構としては,既報の論文からモノマーのアセチレン末端水素がプロトンとして引き抜かれ,これにより生じたアセチリドがアニオン性配位子としてRh金属中心にσ結合している活性種を生成していると推測される.このRhー炭素単結合にモノマーの三重結合部位が連続的に挿入することで重合が進行する機構がもっともリーズナブルと考えられる.その立証は,ポリマー末端の解析により可能となるが,本重合系では分子量の制御が難しく最終的には末端官能基に関する情報は残念ながら得られなかった.一方,キラリティーを有しない配位子として,ノルボルナジエンのオレフィニック炭素の一か所に4-ジフェニルホスフィノ基あるいは4-ジフェニルアミノ基を導入したものを合成し,更にこれをRhに導入した数種の重合触媒を得,その重合挙動と反応機構に関する計算科学を行った.

その結果によれば,先述のキラル配位子の系とほぼ同等の機構で重合が進行し,反応の主たる活性種は配位不飽和な14電子錯体である可能性が示された.当初目的としていた有機金属触媒に用いる配位子機能付与に成功している.より高機能を発揮させるためには更なる研究が必要な段階にある.24年度が最終年度であるため、記入しない。今回の実績報告では,機能性の配位子の合成とその機能の詳細について明らかにすることが出来たが,得られたキラル配位子はその一部の部位のみ光学活性であり,全体としてはジアステレオマーのミクスチャーである.これを踏まえると,今後,配位子の機能をより向上させるためには次の2点が具体的な目的としてあげられる.先ず一つ目は,先述のジアステレオマーを分割する手法を開発することである.光学分割の手法で最も簡単なキラルカラムによる方法は既に試したが,良い結果は得られなかったため,配位子の一部構造を変換した上で同法により再度光学分割を試みる.もう一つは,架橋部位の接続部の位置を変え,立体化学的にジアステレオマーを消磁させないような分子設計を行う方法を開発することである.実際には橋頭位への架橋部位に接続を検討中である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
2種類の糖トランスポーターを指標とした光合成同化産物輸送の分子機構の解明

高等植物では光合成同化産物はスクロースのかたちで各器官間を移動する。本研究は、スクロースを中心とする光合成同化物質の代謝・輸送またその制御に関わるシグナルの認識・伝達機構の解明を目標とする。本年度は糖トランスポーターの研究を中心に行った。1. In situ hybridization法によるOsSUTlmRNAの分布を調べ、この遺伝子の発現が維管束篩部伴細胞に局在すること、また糖によって制御されていることを明らかにした。2. OsSUT1遺伝子のプロモーター領域を解析し、維管束特異的シス配列について考察した。今後トランスジェニック・イネを作成して、シス配列の検討を行う予定である。3.イネ葉鞘における横走維管束の形成と通気組織形成(細胞死)の空間的相互関係についての観察を行い、葉の発達段階における形成層の動向に関する実験的知見の蓄積をみた。4. OsMST1-3のクローニングを終了した。発現の組織分布に関する研究を行い、OsMST3は葉鞘の維管束メストーム鞘細胞や肥厚組織、種子登熟時の穎の下表皮細胞、根の外皮・後生導管細胞等で発現していることを明らかにした。これらの研究より、OsMST3は細胞の肥厚化(2次細胞壁の沈着)に必要なヘキソースの取込に関与するものと予想された。5. OsMST1-3の機能の解明を目的として、酵母変異体を用いた糖の取込実験を行った。その結果、OsMST2,3タンパク質でのグルコース輸送機能が確認された。
MLK2キナーゼ依存性のMAPキナーゼ活性化におけるカルシウム結合蛋白質の役割

Mixed lineage kinase(MLK)は、蛋白質燐酸化酵素の触媒領域を鋳型にしてPCR法で同定されたセリン・スレオニンーキナーゼである。構造上の特徴として、MLKsはSH3ドメイン、ロイシン-ジッパーを有するため、他の蛋白質と相互作用しながらその機能を発現していると考えられる。しかしながら、これらのキナーゼの細胞内情報伝達系における位置づけ、あるいは生理的機能は殆ど不明である。私共は、MLKがMAPKKKとして機能すること、MLK2/3は、CRIBモチーフと称される領域を介し低分子量GTPaseであるCdc42とRacに特異的に結合すること、海馬特異的Ca結合蛋白質ヒポカルシンとも結合することを明らかにしてきた。最近、神経細胞において、カルモジュリン依存性のCa情報伝達経路がJNK活性化を惹起する事が報告されている。そこで、カルモジュリン以外のCa結合蛋白質もMAPキナーゼ-カスケードの制御にかかわる可能性が考えられ、ヒポカルシン依存性Caシグナル経路とMAPキナーゼ活性化との連関を解明を試みた。最初に、MLK2におけるヒポカルシン結合領域を同定した。すなわち、ヒポカルシンはMLK2のc末端可変領域のうちのN末端部分(aa660-710)に結合することが酵母Two-hybrid法で明らかにされた。次いで、ヒポカルシンとMLK2をCOS細胞に強制発現させてMLK2依存性JNK活性化に与える影響を調べたが、有意な結果は得られなかった。また、研究遂行中に、新たなMLK2結合蛋白質としてプレクストリン相同領域(PHドメイン)を有するストラチフィンを同定した。
プラズモン共鳴を用いた多光子異性化反応のナノメータ制御と巨視的光応答性制御

分子・光結合は量子情報システムや微弱光スイッチングデバイスなどへの応用が期待されている一方で、複雑な設計が要求され、かつ室温での操作が困難である。反面、局在プラズモン共鳴は光エネルギーをnmスケールに閉じ込め、そのスケールで分子と光の相互作用を引き起こすことが可能である。近年、この特性を生かした室温での分子・光結合の実現を試みる研究が世界的に多くなされている。本研究では、さらに一歩進めて、プラズモン増強多光子励起過程を巧みに利用して、nmスケールで化学反応を制御することを目指した。具体的には、局在プラズモン共鳴増強を利用して、多光子励起異性化反応をnmスケールで制御し、かつそれにより巨視的光応答性制御を実現する新手法を開発する。本研究では,局所プラズモン共鳴増強を利用して、多光子励起による光異性化反応をnmスケールで制御し、それにより巨視的光応答性制御を実現する新手法の開発を目指した。具体的には、化学合成によって得られた銀ナノワイヤー(AgNW)上での蛍光性ジアリルエテン(fDAE)誘導体の非線形光学光異性化反応について調べた。使用したfDAE誘導体は、閉環構造で蛍光を発し、開環構造では蛍光を発さない。近赤外フェムト秒レーザーをプラズモン導波路であるAgNW上に伝搬させたときに、蛍光体と非蛍光体が繰り返し観測されれば、伝搬光により異性化反応が制御されている証拠となる。820nmの励起光を伝搬させると、その強度が高い場合、3光子吸収による閉環反応が誘起されて蛍光を発し、強度が弱い場合は2光子励起による開環反応が優先的に誘起されて蛍光が消光した。これにより、プラズモン導波路を伝搬する近赤外光により、光反応を多光子過程で誘起することが可能であることを初めて明らかにした。これにより、プラズモンを利用することで、多光子光反応のnmスケールでの制御を達成した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。分子・光強結合は量子情報システムや微弱光スイッチングデバイスなどへの応用が期待されている一方で、複雑な設計が要求され、かつ室温での操作が困難である。近年、この特性を生かした室温での分子・光強結合の実現を試みる研究が世界的に多くなされている。本研究では、さらに一歩進めて、プラズモン増強多光子励起過程を巧みに利用して、nmスケールで化学反応を制御することで、分子・光強結合をより柔軟に制御することを目指す。本研究では、局在プラズモン共鳴増強を利用して、非線形光学現象である多光子励起異性化反応をナノメートルスケールで制御し、かつそれにより巨視的光応答性制御を実現する新手法を開発することを目的としている。初年度は、多光子励起異性化反応のナノメートルスケールで制御する手法を検討した。局在化プラズモン共鳴を用いたナノメートル領域での非線形光学現象を利用した光異性化反応の報告はあるが、その機構は明らかではない。すなわち、局在化プラズモンによって発生した第2次高調波発生による異性化反応なのか、多光子励起による異性化反応なのかの区別は明らかになっていない。第2次高調波発生による異性化反応の場合、発生した第2次高調波が散乱してしまうためナノメートル領域のみの反応を誘起することは困難である。すなわちマイルドな条件で多光子励起を引き起こす必要がある。このことが可能かどうかを検証するため、第2次高調波発生が発生し得ない伝搬しているプラズモンを用いた非線形光学光異性化反応誘起の可能を検証した。その結果、光異性化反応は伝搬プラズモンを用いて誘起できたことから、プラズモン増強の多光子励起による光異性化反応は可能であることが示唆された。初年度は、第2次高調波発生が発生しない条件である伝搬プラズモンによって光異性化反応誘起の可能性を探った。具体的には、プラズモン導波路である化学合成で作成した直径100ナノメートル、長さ20マイクロメートル程度の銀ナノワイヤーを用い、フェムト秒パルスレーザーをもちいてパルス伝搬プラズモンを発生させた。その導波路付近に分散させた光異性化分子の異性化反応を蛍光顕微鏡を用いて観測したところ、異性化反応は誘起されていることが明らかとなった。すなわち、プラズモンを用いることで多光子励起光異性化反応を誘起することが可能であることを示唆した。伝搬プラズモンの周期に合致する周期で異性化反応が引き起こされていることから、ナノメートルレベルでの反応制御が可能であることも示した。

近年、この特性を生かした室温での分子・光結合の実現を試みる研究が世界的に多くなされている。本研究では、さらに一歩進めて、プラズモン増強多光子励起過程を巧みに利用して、nmスケールで化学反応を制御することを目指した。具体的には、局在プラズモン共鳴増強を利用して、多光子励起異性化反応をnmスケールで制御し、かつそれにより巨視的光応答性制御を実現する新手法を開発する。本研究では,局所プラズモン共鳴増強を利用して、多光子励起による光異性化反応をnmスケールで制御し、それにより巨視的光応答性制御を実現する新手法の開発を目指した。具体的には、化学合成によって得られた銀ナノワイヤー(AgNW)上での蛍光性ジアリルエテン(fDAE)誘導体の非線形光学光異性化反応について調べた。使用したfDAE誘導体は、閉環構造で蛍光を発し、開環構造では蛍光を発さない。近赤外フェムト秒レーザーをプラズモン導波路であるAgNW上に伝搬させたときに、蛍光体と非蛍光体が繰り返し観測されれば、伝搬光により異性化反応が制御されている証拠となる。820nmの励起光を伝搬させると、その強度が高い場合、3光子吸収による閉環反応が誘起されて蛍光を発し、強度が弱い場合は2光子励起による開環反応が優先的に誘起されて蛍光が消光した。これにより、プラズモン導波路を伝搬する近赤外光により、光反応を多光子過程で誘起することが可能であることを初めて明らかにした。これにより、プラズモンを利用することで、多光子光反応のnmスケールでの制御を達成した。伝搬プラズモンを用いた条件で、多光子励起による光異性化反応誘起が可能であることが示唆されたため、今後はキャビティー条件で多光子励起光異性化反応をナノメートルレベルで誘起し、分子・光強結合をナノメートルスケールで制御できるかを検証する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Immune checkpoint 遮断を導入した新規神経芽腫集学的治療の開発

マウス神経芽腫モデルにおける抗PD-1 PD-L1抗体の抗腫瘍効果の有無と免疫反応の解析を行った。まずneuro-2a細胞の細胞表面に発現するco-stimulatory moleculeの発現をフローサイトメトリーで確認し、本細胞が免疫原性が低いことを確認した。その上でA/Jマウス(H2-Ka)皮下にマウス神経芽腫細胞neuro-2a(H2-Ka, CCL-131)を接種し腫瘤形成し担癌マウスを作製した。担癌マウスに抗PD-1 PD-L1抗体を経腹腔投与し、腫瘍サイズを経時的に測定した。その結果抗体投与により皮下に形成する神経芽腫の腫瘍結節は免疫チェックポイント遮断の効果により増殖抑制がかかることが確認された。また抗PD-1抗体、抗PD-L1抗体を同時に投与すると、それぞれの抗体を単独で投与した場合と比較して、より強い腫瘍増殖抑制効果が得られることを確認した。さらに、脾臓、リンパ節、腫瘍局所に浸潤する免疫細胞(リンパ球、自然免疫細胞)の細胞表面抗原の発現をフローサイトメトリーで評価した。脾臓、所属リンパ節における免疫細胞の分布は抗体投与群と対照群(抗体非投与群)と比較して大きな差異は確認できなかったが、腫瘍には抗体投与により腫瘍浸潤リンパ球(TIL: Tumor infiltrating lymphocytes)、およびCD11c陽性の活性化された樹上細胞の浸潤が促進され、腫瘍増殖を抑制する免疫反応に寄与していると考えられた。上記研究結果は国際学会で発表し、さらにその要旨を英語論文にまとめ、現在国際医学雑誌に投稿中である。マウス神経芽腫モデルにて、腫瘍結節を形成したマウスに対して、抗マウス抗体を投与することで免疫チェックポイントを遮断し腫瘍増殖を抑制することを確認した。これによりマウスを用いた抗腫瘍免疫、特に免疫チェックポイント遮断を用いた実験モデルの確立に成功した。このモデルを用いて免疫遮断治療を行うと、抗腫瘍免疫効果を来す樹状細胞が腫瘍組織に直接浸潤することを実験モデルを用いて証明し、2018年京都で行われた第50回International congress of society of pediatric oncologyで発表した。この結果は、新たに抗腫瘍効果を持つ樹状細胞の誘導をターゲットとした免疫治療の開発につながる可能性があり有益な研究結果であるとともに、今後の研究推進の基礎となる。樹状細胞がどのように腫瘍浸潤リンパ球に作用するか、そのメカニズムの解析を今後進めていく予定であり、当初の実験計画に対しおおむね順調に研究が進んでいる段階と判断している。免疫チェックポイント遮断による抗腫瘍反応は腫瘍細胞が免疫チェックポイントを介したシグナルを免疫細胞に伝達することで生じる浸潤リンパ球の疲弊(exhaustion)を回避するためと考えられている。我々は本マウスモデルを用いて、免疫チェックポイント遮断を行うことで誘導されることが確認できた腫瘍浸潤リンパ球の機能を解析していく。抗体投与により誘導されるリンパ球の表面抗原、特にCD8陽性リンパ球のExhaustionのマーカーの発現とリンパ球機能の関連を解析し、腫瘍増殖抑制に最も重要なリンパ球をより腫瘍に浸潤させる方法の確立を目指す。同時に抗腫瘍効果を示すCD11c陽性樹状細胞の腫瘍への誘導促進法の開発を目指す。そのためChemoimmunotherapyのコンセプトに立脚した抗がん化学療法と免疫チェックポイント遮断の併用による抗腫瘍免疫反応の相互効果の試みを目指し、成果がされた際にその免疫メカニズムを解析する。得られたデータを基に化学療法と免疫チェックポイント遮断を組み合わせた新しい集学的治療の開発を目指す。今までに得られた実験データは英語論文にまとめ現在投稿中である。今後さらに得られた研究成果を各種医学学会で発表しながら、国際医学論文として投稿する予定である。

これによりマウスを用いた抗腫瘍免疫、特に免疫チェックポイント遮断を用いた実験モデルの確立に成功した。このモデルを用いて免疫遮断治療を行うと、抗腫瘍免疫効果を来す樹状細胞が腫瘍組織に直接浸潤することを実験モデルを用いて証明し、2018年京都で行われた第50回International congress of society of pediatric oncologyで発表した。この結果は、新たに抗腫瘍効果を持つ樹状細胞の誘導をターゲットとした免疫治療の開発につながる可能性があり有益な研究結果であるとともに、今後の研究推進の基礎となる。樹状細胞がどのように腫瘍浸潤リンパ球に作用するか、そのメカニズムの解析を今後進めていく予定であり、当初の実験計画に対しおおむね順調に研究が進んでいる段階と判断している。免疫チェックポイント遮断による抗腫瘍反応は腫瘍細胞が免疫チェックポイントを介したシグナルを免疫細胞に伝達することで生じる浸潤リンパ球の疲弊(exhaustion)を回避するためと考えられている。我々は本マウスモデルを用いて、免疫チェックポイント遮断を行うことで誘導されることが確認できた腫瘍浸潤リンパ球の機能を解析していく。抗体投与により誘導されるリンパ球の表面抗原、特にCD8陽性リンパ球のExhaustionのマーカーの発現とリンパ球機能の関連を解析し、腫瘍増殖抑制に最も重要なリンパ球をより腫瘍に浸潤させる方法の確立を目指す。同時に抗腫瘍効果を示すCD11c陽性樹状細胞の腫瘍への誘導促進法の開発を目指す。そのためChemoimmunotherapyのコンセプトに立脚した抗がん化学療法と免疫チェックポイント遮断の併用による抗腫瘍免疫反応の相互効果の試みを目指し、成果がされた際にその免疫メカニズムを解析する。得られたデータを基に化学療法と免疫チェックポイント遮断を組み合わせた新しい集学的治療の開発を目指す。今までに得られた実験データは英語論文にまとめ現在投稿中である。今後さらに得られた研究成果を各種医学学会で発表しながら、国際医学論文として投稿する予定である。本年度使用予定であった金額のうち、次年度使用額5,084円が生じた。前年度に執行した研究費はおおむね予定通りとなっており、またこの金額は各種試薬、抗体等を購入するには少額である。また現時点で上記金額に相当する研究関連事務用品等で不足しているものがないことを鑑み、本年度の執行を控え、貴重な研究費として次年度研究用試薬・抗体購入の際に執行する予定である。
人工光合成型物質変換システムの構築:水を電子源,酸素源とする可視光エポキシ化反応

人工光合成型物質変換システムを構成する電子供与体系、光増感剤系、電子受容体系のモデル反応系としてそれぞれ水分子およびオレフィン、高原子価金属ポルフィリン、メチルビオロゲンおよび塩化白金酸カリウムを選定し三系の共存系についてその基礎的光化学挙動を検討した。高原子価金属ポルフィリンとしてSb(V),P(V),Sn(IV),Ge(IV)テトラフェニルポルフィリンを用いシクロヘキセンの共存下、脱気条件で可視光を照射することによりエポキシ化合物であるシクロヘキセンオキシドをはじめ酸素化生成物が生成することを見出した。電子受容体に塩化白金酸カリウムを用いることによりメチルビオロゲンの場合に比較して量子収率約50倍の反応加速を得ることができた。酸素同位体を用いた実験から水分子中の酸素原子が酸素化生成物中に取り込まれる事を明らかにした。水分子が電子源であると同時に酸素源となる物質変換系を見出すことが出来た。本モデル反応についてレーザーフラッシュフォトリシスにより詳細に検討した。水酸基が2個軸配位したSb(V)テトラフェニルポルフィリンは励起三重項状態に於て水酸基のプロトン解離を起こすことを見出した。金属錯体で最初の例である。電子受容体がメチルビオロゲンの場合は励起ポルフィリン錯体からの電子移動は吸熱過程となるため進行せず、プロトン解離後、解離型からの電子移動によりオキソ錯体が生成しエポキシ化反応が進行する。一方、塩化白金酸カリウムを電子受容体とする場合は励起ポルフィリン錯体の未解離型から直接電子移動しポルフィリンカチオンラジカルを生成した後、更にプロトン解離を経てオキソ錯体を生成することを明らかにした。水分子は水酸化物イオンとしてポルフィリン錯体に軸配位後、中間体として生成されるポルフィリン金属オキソ型錯体上で活性化され酸素移動反応を誘起することを見出した。人工光合成型物質変換システムを構成する電子供与体系、光増感剤系、電子受容体系のモデル反応系としてそれぞれ水分子、高原子価金属ポルフィリン、メチルビオロゲンを選定し三系の共存系についてその基礎的光化学挙動を検討した。高原子価金属ポルフィリンとしてSb(V),P(IV),Sn(IV),Ge(IV)テトラフェニルポルフィリンを用いシクロヘキセンの共存下、脱気条件で可視光を照射することによりエポキシ化合物であるシクロヘキセンオキシドを生成すること見出した。酸素同位体を用いた実験から水分子中の酸素原子がエポキシ化合物中に取り込まれる事を明らかにした。電子受容体系ではメチルビオロゲンの一電子環元生成物、メチルビオロゲンカチオンラジカルが生成し白金電極を組み合わせた水素発生触媒系と共役させることにより可視光照射下水素を発生することを見出した。本モデル反応について詳細な添加物効果および速度論的検討により、反応が金属ポルフィリンの励起三重項状態からメチルビオロゲンへの酸化的電子移動により誘起されることを明らかにした。系中の水酸化物イオンが高濃度に存在する場合には、水酸化物イオンからポルフィリン励起三重項への環元的電子移動によりポルフィリンラジカルアニオンを生成し、さらにメチルビオロゲンカチオンラジカルが生成する環元消光機構が優先することも明らかにした。

電子供与体にトリフェニルフォスフィンを用いた場合には環元消光機構により非常に高効率でシクロヘキセンがシクロヘキセノンに転化することを見出した。次年度の課題である反応の高効率化への手がかりを得ることが出来た。前年度までに得られた人工光合成型物質変換システムの発見を基礎に本年度は1)物質変換の高効率化、2)反応機構の解明による反応系設計、に焦点を絞り以下の研究成果を得た。電子伝達反応系を構成する電子供与体系、光増感剤系、電子受容体系のモデル系としてそれぞれ水分子およびオレフィン、高原子価金属ポルフィリン、塩化白金酸カリウムを選定し三系の共存系についてその基礎的光化学挙動を検討した。高原子価金属ポルフィリンとしてSb(V)テトラフェニルポルフィリンを用いシクロヘキセンの共存下、脱気条件で可視光を照射することにより効率良くシクロヘキセンの光酸素化が進行することを見出した。電子受容体に塩化白金酸カリウムを用いることにより前年度までに得られた量子収率の約50倍の反応加速を得ることができた。光化学反応初期過程についてレーザーフラッシュフォトリシスにより詳細に検討した。水酸基が2個軸配位したSb(V)テトラフェニルポルフィリンは励起三重項状態に於て水酸基のプロトン解離を起こすことを見出した。金属錯体で最初の例である。電子受容体がメチルビオロゲンの場合は励起ポルフィリン錯体からの電子移動は吸熱過程となるため進行せず、プロトン解離後、解離型からの電子移動によりオキソ錯体が生成しエポキシ化反応が進行する。一方、塩化白金酸カリウムを電子受容体とする場合は励起ポルフィリン錯体の未解離型から直接電子移動しポルフィリンカチオンラジカルを生成した後、更にプロトン解離を経てオキソ錯体を生成することを明らかにした。
患者腫瘍移植モデルを用いたmTOR経路とてんかん性異常の関連の解明

患者腫瘍移植モデルを用いたmTOR経路活性化とてんかん性異常放電の関連の検討、mTOR阻害剤投与による異常放電の変化の観察によりmTOR経路が脳腫瘍関連てんかん(GAE)に関与するかを明らかにし、mTOR阻害剤のGAEに対する効果を明らかにする。また、mTOR活性化の違いによる興奮/抑制性受容体拮抗薬に対する感受性の検討、受容体・トランスポーターの発現量の観察により、mTOR経路の活性化がシナプス受容体の調節を介しててんかん性異常に関与する可能性を探索する。さらに、臨床例におけるてんかんとmTOR経路関連遺伝子の関係を調べ、mTOR経路の活性化とGAEに関連があるかを確かにする。