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日本半導体企業の再生戦略：特許に関する日・米・韓・台の比較研究

最終年度の研究テーマは「日韓台韓の半導体企業における特許の使い方」の定式化であった。主としてUSPTO(米国特許庁)やNBER(全米経済研究所)より収集したデータを使って、米国と日本における半導体特許の引用と被引用との関係性をテストした。その結果、米国企業は他から引用される特許数が日本企業に比べて多く、製品開発や今後の研究のための発明で特許の重要性が高いことが判った。このことについて『半導体企業の組織構造,知財戦略および競争力』同文館出版で一部成果として公表したが、さらなる学術的な内容公表はこれからである。フィールドワークとして、台湾とシンガポールのJETROやベンチャー企業経営者との面談を行った。まず、台湾でTSMC社の新竹Fab見学や資料収集を行った。なかでも日本台湾交流協会から資料はこれからの研究で活用してゆく。次に、シンガポール経営大学での研究者交流やJETROでのブリーフィングでは,国の制度やベンチャー企業の支援体制、シンガポール国税制などについて多くの知見を得ることができた。JETROからの提供資料や数社ベンチャー企業の決算書、内部資料を収集した。また、シンガポール政府Webから知的財産に関する資料やデータを入手したことは,日本の半導体研究開発や応用技術に活用できる。さらに、日本での調査研究として,日本半導体装置協会を約5カ月おきに訪問,最新の半導体,半導体装置に関するデータと情報,さらに専務理事との懇談,インタビューを行った。アジアの半導体企業の分析を理論的な側面から実施したが、仮説-検証の基づく理論化は実証データと実証プロセスが道半ばということもあり、もう暫く研究を進めなくてはならない。理論的な裏づけに基づき日本の半導体企業の再生事業に結び付けたい。本研究は、日・米・韓・台の半導体企業の特許とイノベーションが企業経営へどのような影響を与えているのかを考察することである。具体的な研究アプローチとして、1各国企業の聞き取り、資料収集、USPTOを中心とした特許データーベースの入手と解析を実施した。3年計画の1年目においては、2016年8月に韓国を訪問、ソウルと水原に拠点を持つサムソン電子(株)の電子博物館視察と懇談、半導体設計・研究開発者との面談、資料集を行った。また、韓国の大学教員との連携で政府の経済担当者との面談を行い、政策と支援の問題、日韓の技術協力の課題について問題点を議論した。JETROソウル事務所においては、半導体関連の製品の輸出入統計資料、韓国特許の現状、韓国財閥と経済の問題についてブリーフィングを実施していただき、韓国エレクトロニクス企業の課題について意見交換を行った。2企業再生については、企業再生に実績があるローランドブラザー(株)の考え方、実施プロセスなどのヒヤリングを行う。企業の成長スピードと営業利益率の相関、タイムラグの発生について、統計的観点よりヒヤリングを行った。3日本半導体の技術革新、イノベーションについては日本半導体製造装置協会のブリーフィングを行う。その後、大手半導体製造装置メーカーの東京エレクトロン(株)のイノベーション関係者、研究センター長、執行役員との協議や意見交換などを実施した。それらの成果を学会発表、著書著書などで発表する段階である。初年度の計画は、主として企業訪問とデータ収集分析を中心に進めた。各企業特許の自己引用率、被引用数を詳細に分析し、特許の特性を明らかにしている状況である。再生ビジネスを専門に扱うコンサルタントからのヒヤリングの実績は今後の理論研究のバックボーンとなることから、これらの実績から仮説-検証プロセスのモデル化を進める。米国企業の特許と研究者レベルの発明状況を調査することについては次年度に繰り越し、日本・韓国企業をベースとした調査・資料研究は進め、その計画は順調に進んでいる。また、実施中の企業の財務データの入手とデータ処理を進めて今後のデータ分析に繋げる。本年度研究テーマは,「日韓台韓の半導体企業の特許がイノベーションの創出についてどのような関係があるのか」であった。昨年と同様な方法で,資料収集とデータ分析(米国ボストンのハーバード大学での研究者との交流会,研究会や個人的なコンタクト)を通して多くの知識を得ることができた。具体的な活動として1米国への研究会,研究セッション,TC2800CustomerPartnershipなどにに参加した。2017年8月にボストンとニューヨークでセッションに参加。USPTO主催の国際シンポジウム,ハーバード大学研究者との個別のやり取り,NBER(米国経済研究所)からの経済,特許データの収集を行った。数社ベンチャー企業の経営者との面談や大学研究会では,特許がスタートアップ資金として活用されている仕組みやその実績などについて多くの知見を積むことができた。Boston Univ.,Harvard Univ.,Northwestern Univ.などの知的財産に関する講義資料やデータを入手したことは,日本の半導体研究開発や応用技術に活用できる可能性がある。2日本での調査研究は,日本半導体装置協会を約5カ月おきに訪問,最新の半導体,半導体装置に関するデータと情報,さらにトップとの懇談,インタビューを行った。特に会員様企業役員,開発者とのインタビューは貴重な資料作成となった。イノベーションに関するデータの裏図けについて,現場と分析結果から理論化を進めるうえで大変に役に立った。3企業再生に関する活動として,JETROや日本台湾協会から論文,資料などから関連データを収集することができた。また,これまでの資料やデータをもとに,2017年11月に『半導体企業の組織構造,知財戦略および競争力』同文館出版,という単著に纏めて発刊することができた。今後は資料,データをもとに理論的な考察と仮説-検証のモデル化を進める。今後の計画として,半導体企業へのインタビューとデータ収集・分析を引き続き実施する。

本来,必要とするデータの収集が遅れている。日経データベースによる個別企業の財務データの収集については,アルバイトのアシストが必要であったが,いまの1名では効率的ではなかった。データの抽出,処理に時間を使ってしまい,個別企業の研究の遅れが生じてしまった。最終年度の研究テーマは「日韓台韓の半導体企業における特許の使い方」の定式化であった。主としてUSPTO(米国特許庁)やNBER(全米経済研究所)より収集したデータを使って、米国と日本における半導体特許の引用と被引用との関係性をテストした。その結果、米国企業は他から引用される特許数が日本企業に比べて多く、製品開発や今後の研究のための発明で特許の重要性が高いことが判った。このことについて『半導体企業の組織構造,知財戦略および競争力』同文館出版で一部成果として公表したが、さらなる学術的な内容公表はこれからである。フィールドワークとして、台湾とシンガポールのJETROやベンチャー企業経営者との面談を行った。まず、台湾でTSMC社の新竹Fab見学や資料収集を行った。なかでも日本台湾交流協会から資料はこれからの研究で活用してゆく。次に、シンガポール経営大学での研究者交流やJETROでのブリーフィングでは,国の制度やベンチャー企業の支援体制、シンガポール国税制などについて多くの知見を得ることができた。JETROからの提供資料や数社ベンチャー企業の決算書、内部資料を収集した。また、シンガポール政府Webから知的財産に関する資料やデータを入手したことは,日本の半導体研究開発や応用技術に活用できる。さらに、日本での調査研究として,日本半導体装置協会を約5カ月おきに訪問,最新の半導体,半導体装置に関するデータと情報,さらに専務理事との懇談,インタビューを行った。アジアの半導体企業の分析を理論的な側面から実施したが、仮説-検証の基づく理論化は実証データと実証プロセスが道半ばということもあり、もう暫く研究を進めなくてはならない。理論的な裏づけに基づき日本の半導体企業の再生事業に結び付けたい。半導体企業の個別研究者とのインタビューは、企業の秘守義務等の制限があり、最先端のイノベーションについての知識・情報の入手は困難を極めている。その問題を克服するために、いくつかの方法を検討し、人的ネットワークを広げつつ実施中である。また、米国と台湾の半導体関連企業の訪問が残されており、2017年には、いくつかの米国研究者とのインタビューを実施し、さらにUSPTOへの訪問インタビューを計画中である。各国企業の財務データの入手と分析、引き続きUSPTOのデータ分析を進めていく。企業再生の理論的考察もケーススタディを積み上げ、理論的考察の段階へとを進めていく。
代数系の幾何学的研究

1.研究代表者の宮西正宜は、まずAbhyankar-Mohの定理とLin-Zaidenbergの定理を開代数曲面の分類論の立場から再証明を与えた。さらに、無限遠点に1座点をもつアフィン平面上の代数曲線の最小次数の埋め込みを曲線の種数によって分類した。また、Hilbertの第14問題について考察し、P. Robertsの反例の証明を簡略化した。2.藤木明は、ある種の超ケーラー商空間として得られる超ケーラー多様体を四元数多様体として自然に部分的にコンパクト化する方法を見いだし、そのコンパクト化の性質を調べた。また、同変コホモロジー群を用いてモーメント写像によるケーラー商空間のVariationを調べた。3.臼井三平は、Log幾何学を使って消滅サイクルの回復ができることを証明した。応用として、退化したHodge構造の変形のZ構造およびモノドロミ-の記述を明確にした。4.村上順は、有限型不変量と量子不変量に対して普遍的な結び目のKhontsevich不変量を用いて、3次元多様体の不変量を構成し、その性質を研究した。また、この不変量に対し、位相的場の量子論を構成するとともに、その応用として、曲面の写像類群の族を構成した。5.今野一宏は、代数曲面の非楕円的なペンシルにフォードインデックスを定義し、傾きの下限を調べる一般的な方法を定義した。併せて退化ファイバーの堀川インデックスも定義した。6.山根宏之は、Ramの論文で与えてあるBMW代数の指標を計算する技術を獲得した。1.Abhyankar-Mohの問題「アフィン直線CのC^nへの埋め込みは、C^nの自己同型によって座標軸にできるか」の研究については、これを一般化して、1座点をもつアフィン代数曲線をアフィン平面C^2に埋め込んだ場合、その最小次数の定義式を決定するアルゴリスムを与えた。また、種数の小さい場合に定義式を分類した。2.Abhyankar-Mohの定理「アフィン直線のC^2への埋め込みは、C^2の自己同型によって座標軸にできる」とLin-Zaidenbergの定理「C^2の可縮な特異代数曲線はC^2の自己同型により曲線x^2=y^3に移される」に、開代数曲面の分類を用いた別証明を与えた。3.Hodge構造の分類空間の数論的群による商に、モノドロミ-錐が1次元の境界因子を付け加えて部分コンパクト化をし、それに複素構造を導入した。またその結果を一般型代数曲面の退化に応用した。4.コンパクト連結解析空間XへのCの作用の固定点集合Fについて、その連結性およびFとXの基本群の写像の間の同型性を示した。5.連結1次元代数群G(=CまたはC^*)の複素解析空間Xへの作用に関し、各orbitの閉包Aの幾何学的性質を調べた。例えば、G=Cのとき、XがKaehlerならばAは非特異かつCの固定点集合とtransversalに交わる。6.一般ファイバーがトリゴナル曲線または5次曲線であるような射影代数曲面へのファイブレーションの傾きの下限をファイバーの種数の関数として表示した。7.第2スティーフェル・ホイットニ-類が零であるような一般型射影曲面でその不変量がReid直線上にあるもののうち、標準像の定義イデアルが2次式で生成される標準曲面をすべて分類し構造を明らかにした。また、Hilbertの第14問題について考察し、P.Robertsの反例の証明を簡略化した。

2.藤木明は、ある種の超ケーラー商空間として得られる超ケーラー多様体を四元数多様体として自然に部分的にコンパクト化する方法を見いだし、そのコンパクト化の性質を調べた。また、同変コホモロジー群を用いてモーメント写像によるケーラー商空間のVariationを調べた。3.臼井三平は、Log幾何学を使って消滅サイクルの回復ができることを証明した。応用として、退化したHodge構造の変形のZ構造およびモノドロミ-の記述を明確にした。4.村上順は、有限型不変量と量子不変量に対して普遍的な結び目のKhontsevich不変量を用いて、3次元多様体の不変量を構成し、その性質を研究した。また、この不変量に対し、位相的場の量子論を構成するとともに、その応用として、曲面の写像類群の族を構成した。5.今野一宏は、代数曲面の非楕円的なペンシルにフォードインデックスを定義し、傾きの下限を調べる一般的な方法を定義した。併せて退化ファイバーの堀川インデックスも定義した。6.山根宏之は、Ramの論文で与えてあるBMW代数の指標を計算する技術を獲得した。
骨代謝における活性酸素シグナルの解明

申請者らは骨代謝における活性酸素の意義を分子生物学的に解析することを目的として、破骨細胞特異的PHGPX欠損マウス(PHGPxoc-/-マウス)を用いて検討した。すると、PHGPxoc-/-マウスは耳介の低形成、破骨細胞数の著明な増加、破骨細胞マーカーの発現レベルの上昇が認められた。世界一の高齢化社会を抱える我が国では、骨粗鬆症患者数は激増しており、骨代謝の全容把握と骨粗鬆症の治療法開発は急務である。活性酸素は生体に非特異的な損傷をもたらす単なる毒性因子ではなく、巧妙に制御されたシグナル伝達機構の担い手であるというコンセプトが広く認識されつつある。生体内の活性酸素シグナル解明は未だ不明な点が多く、とくに骨代謝に対する酸化ストレスの影響は解明されていない。そこで本研究では、骨代謝における活性酸素シグナルの全容を明らかにし、酸化ストレスの骨代謝への影響を分子生物学的に解明することで、骨粗鬆症治療に繋げることを目的としている。PHGPx(Phospholipid Hydroperoxide Glutathione Peroxidase)は、リン脂質ヒドロペルオキシドを唯一直接還元する抗酸化酵素である。本研究では、この酵素の破骨細胞における機能を明らかにする目的で、破骨細胞特異的PHGPxノックアウトマウス(PHGPx oc-/-マウス)を作成し、その解析を行った。その結果、PHGPx oc-/-マウスは耳介の低形成を示し、それらの個体ではPHGPxの発現レベルが有意に低下していた。また、PHGPxの発現レベルが極端に低いマウスでは、耳介の低形成に加えて破骨細胞数が著明に増加し、破骨細胞マーカーのDC-STAMPの発現レベルが上昇していた。また、頭蓋骨において主に膜性骨の辺縁部に歪曲や形成異常が認められた。これらの結果は、過酸化脂質が、破骨細胞分化の下流に位置するDC-STAMPを制御して、骨組織の膜性骨化や耳介の形成に影響を与えたことを示唆するものである。本年度は、活性酸素の代謝に関わる重要な遺伝子を、骨組織特異的に欠損させたマウス(コンディショナルノックアウトマウス)を作成した。コンディショナルノックアウトマウスは野生型マウスと比較して耳介の低形成が認められた。また、出生直後では野生型マウスとの差は認められないが、出生後10日目から体重の低下が確認された。さらにin vitroにおいて、骨芽細胞様細胞株(MC3T3-E1)でsiRNAを用いて本遺伝子をノックダウンすると、骨芽細胞の分化マーカーであるALP活性およびmRNA発現の低下が認められたことから、骨芽細胞分化に対して促進的に働く可能性が考えられた。一方、in vitroでM-CSF、RANKLにより誘導される破骨細胞分化の過程において、本遺伝子は分化後期で発現が減少する事が明らかとなった。現在、組織学的骨形態計測法によりコンディショナルノックアウトマウスの骨の表現型を解析中であるとともに、in vitroにおいて骨芽細胞および破骨細胞分化に関わるシグナル伝達への影響を検討中である。コンディショナルノックアウトマウスの作製、解析および、in vitroの実験に関して、当初の計画通り概ね順調に進行していると考えられる。1.破骨細胞の分化における活性酸素シグナルの意義の解明2.骨代謝における抗酸化酵素の意義の解明異常の認められたマウスにおいて大腿骨よりRNAを採取し、マイクロアレイによる網羅的解析を行う。すでに申請者らは、さまざまな細胞、組織において網羅的解析を行い、十分な経験を有している。これら一連の検討により標的として同定された候補遺伝子を過剰発現あるいはノックダウンするアデノウィルス、レンチウィルスを作成し培養骨芽細胞、破骨細胞に感染させ、分化、増殖に与える影響を定量する。これらの検討で抗酸化酵素の標的候補遺伝子の骨代謝における生理的意義を明らかにする。3.神経系による骨代謝調節における活性酸素シグナルの意義の解明レプチン、ニューロメジンU欠損マウスに加えて、交感神経β2受容体欠損マウス、ドーパミンβ水酸化酵素欠損マウスを用いて、神経系、活性酸素シグナルについても検討を進める。この検討により、神経系による骨代謝調節の分子機構、活性酸素シグナルとの関連について理解を深める。次年度は、コンディショナルノックアウトマウスの維持、in vitroにおける機能解析を実施する上での細胞培養培地、試薬および酵素、そして実験用プラスチック製品等に予算を使用する予定である。
サンゴ礁復活の鍵をにぎるブダイ科魚類の摂餌・繁殖生態の解明

1.沖縄県西表島・渡嘉敷島・瀬底島において、サンゴの回復・復活を促進するといわれているブダイ科魚類の生息状況調査を実施し、もっとも個体数が多かった西表島北部でのみ産卵場所が確認できた。また、摂餌行動の観察により、ほとんどの種が微小藻類の生えた死んだサンゴの骨格(石灰岩)をかじっており、サンゴの生きている部分をかじる行動は目撃できなかった。2.西表島北部の礁縁が沖に突き出した場所において、ブダイ科13種が産卵していることを確認した。産卵時刻は種によって異なり、遠くの摂餌場所まで移動する種は早朝に産卵し、近くで摂餌している種は満潮時刻に合わせて産卵していることを明らかにした。一方、同じ場所で同じく藻食性のニザダイ類は主に夕方産卵しており、その理由についても分析中である。3.西表島において、小サンゴの成長・生存に対する藻類の影響及び藻類を食べる魚類の影響を、ケージ囲い実験で調べた。この調査地では、ブダイ類のみならずニザダイ類も藻類食者として小サンゴの成長・生存に重要な役割を果たしていることが明らかになった。4.西表島と瀬底島において、サンゴに対する魚類によると思われる食害の影響を調査した。枝状ミドリイシ類では、枝先を捕食された小群体は成長が低下することが明らかとなった。一方、塊状ハマサンゴ類では、ブダイ類がつけたと思われる歯形の数の多少は、サンゴの成長にほとんど影響を及ぼさないことが明らかになってきた。沖縄県の中で健全なサンゴ礁が残っている西表島において、野外観察および操作実験を実施した。サンゴの被度は高いがオニヒトデの食害が広がりつつある渡嘉敷島と、1998年の白化以後サンゴがあまり回復していない瀬底島においても、一部の項目について調査を実施し、3地点の比較を行った。1)ブダイ類の生息状況と摂餌行動西表島では前年に比べ生息状況に大きな変化はなかったが、渡嘉敷島ではオニヒトデの食害がさらに広がり、前年と比べてブダイ類の個体数が著しく減少していた。瀬底島ではサンゴの回復があまり進まず、ブダイ個体数も少なかった。3地点いずれにおいても、大型塊状ハマサンゴにブダイ類の食痕と思われる歯形が多数観察されたが、摂餌行動の観察ではかじっている現場は確認できず、次年度の課題となった。2)ブダイ類の繁殖行動生態と摂餌場所西表島上原では岸から約500m沖のリーフエッジ(礁縁)で産卵する種が多かったが、産卵時刻と摂餌場所に違いがみられた。早朝に産卵する種は、産卵後に岸近くまで移動して摂餌する広い行動圏をもっていた。一方、満潮時に合わせてさまざまな時間帯に産卵する種は、おもにリーフエッジとその近くのリーフフラットで摂餌していた。渡嘉敷島と瀬底島においても産卵場所探しを行ったが、個体数が少ないせいか、産卵行動を観察することができなかった。3)サンゴ定着板のケージ囲い実験西表島の2地点においてサンゴ定着用の石灰板のケージ囲い実験を実施したところ、藻類食魚類が多い場所ではケージ外よりもケージ内で藻類の成長がよく、藻類食魚類が少ない場所では両者に有意差が見られなかった。固定ビデオ撮影の解析から、この2地点ではブダイ類だけでなく、ニザダイ類も藻類食者として重要な働きを果たしていることがわかってきた。サンゴに対する魚類による食害と、サンゴの復活に影響を及ぼすといわれている藻食性ブダイ類・ニザダイ類の摂餌・繁殖行動生態について、沖縄県西表島及び瀬底島において野外調査を実施した。

1)サンゴに対する魚類の食害塊状ハマサンゴ類についた(ブダイ類がかじったと思われる)歯形の数と成長量の関係を瀬底島で調べたところ、歯形はハマサンゴの成長にほとんど影響を及ぼさないことがわかった。無人ビデオ撮影を試みたが、かじっている現場は確認できなかった。一方、西表島においてケージ囲い実験を実施する過程で、実験用の枝状ミドリイシ類の小片が魚類に捕食されることが分かった。そこで、自然のミドリイシ属の小群体(<10cm)を対象として、魚類の捕食によると思われる傷の調査を行った結果、捕食を受ける種と受けない種が存在し、捕食を受けた小群体は成長が低下することが明らかとなった。捕食する魚種はまだ特定できていないが、サンゴの移植に際しては、これらの食害を防ぐ工夫が必要であることが示唆された。2)ブダイ類とニザダイ類の繁殖行動と摂餌生態西表島では礁縁で同じ産卵場所を利用するブダイ類の産卵時刻が種間で異なり、産卵場所近くで摂餌する種は満潮後に産卵し、礁地内の岸近くまで(>500m)摂餌移動する種では潮位や月齢に関わらず早朝に産卵していた。後者は移動回数を節約して摂餌時間を確保するための適応であると考えられた。一方、ブダイ類と同じ産卵場所を利用するニザダイ類では、早朝よりも夕方に産卵する傾向があり、両者の摂餌方法の違い(つまみ食い/基質ごと)によると考えられた。MPAを設定する際には、サンゴ自体の生態的特性のみならず、これら藻食性魚類の産卵場所と摂餌場所の両方を含む範囲になるよう考慮する必要がある。
核内リボソーム生合成と細胞質翻訳の機能的連携による新規細胞増殖制御機構の解明

がん細胞を含めた増殖の亢進には、必要とされるタンパク質を産生するための遺伝子発現が重要と考えられる。遺伝子発現のいわば前段にあたる転写に比べて、後半の翻訳関連では、翻訳制御それ自体に加え、ペプチド新規合成を司り翻訳を支えるリボソームの生合成を含め不明な点が多い。細胞質におけるリボソームを含む翻訳、および主に核小体で行われるそのリボソームの生合成過程の連携を含めた解明を初年度に引き続いて進めた。翻訳過程が重要とされており本研究グループにおいて様々な因子を見出してきた精子形成にかかわる精巣において、前年度から研究対象としてきたmRNA結合タンパク質でありながらリボソーム生合成への関与が示唆された因子に関して分析を続けた結果、選択的スプライシングによる異なった翻訳産物が実在することが示された。これらの翻訳産物について、核内外での連携という観点から細胞内局在解析を行った。これらはいずれも核と細胞質の両方に局在し、産物の違いによる局在の違いは検出されなかったが、両区画を往復することが示唆された。また、リボソーム小サブユニットを含むストレス顆粒におけるこれら翻訳産物の存在が示された。さらに、リボソームプロファイリングを参考にしたポリソームのRNaseによる限定分解により、このタンパク質がmRNA非依存的に翻訳中のリボソームに結合していることが明らかにされた。加えて、上記因子を含めmRNA結合タンパク質がこれまでの探索において同定されてきたことからその標的mRNAを同定すべく、特異抗体を作製し免疫沈降法を含む内在性のmRNA-タンパク質複合体の単離およびその解析へと進めている。初年度に引き続いて細胞増殖に関わるタンパク質に関して、哺乳類リボソームの生合成と機能に着目した本研究の課題に沿いながらこれまで得られた独自の知見・手法に基づいて新たな解析を進めることができたことから上記の評価とした。本年度が本研究の最終年度となることから、研究計画ならびに初年度および次年度の知見を基に、核小体のリボソーム生合成および細胞質での翻訳の両方を見据えこれまで同定された因子を通して両者をさらに結び付けつつ解明を進め基盤研究としての成果をまとめる。細胞増殖においてはタンパク質合成の場であるリボソームを多数新規生合成すること、ならびにそのリボソームを利用した翻訳亢進(リボソームがmRNA上で多数連なったポリソームの形成)の両方が必要である。ヒトを含む真核細胞において前者は主に核内の小器官である核小体で、後者は核外の細胞質で行われる。両者のバランスおよびその制御は細胞増殖にとってきわめて重要と推察されるが、核膜を隔てた両者の連携については未だ不明な点が多い。こうした状況を踏まえ、解明の手掛かりとなる因子の探索を行った。細胞内の総リボソームを生物化学的手法により単離し、リボソームの構成タンパク質を独自の手法により分離し、分離されたタンパク質を質量分析法により解析・同定した。その結果、リボソーム生合成への影響が示唆された因子が見出された。蛍光抗体法による細胞観察および細胞分画法を含む細胞内局在解析によりこの因子は上記の核小体および細胞質のリボソームの両方に存在することが示された。ショ糖密度勾配超遠心法を利用した従来の方法ならびに今回新たに開発された方法の計2種類の細胞内ポリソームの解析結果は、いずれもこの因子が翻訳中のリボソームに含まれることを示唆した。加えて、同因子は各種ヒトがん細胞において高発現していることなどからがん化との関わりが推定され、さらにがん細胞においても同因子がポリソームに含まれることが初めて示された。また並行して関連因子についても解析を進めた。すでに提出した研究実施計画に従い、核内リボソーム生合成と細胞質翻訳に関わる因子の同定および解析に取り組んだことから上記の達成度とした。

初年度に引き続いて細胞増殖に関わるタンパク質に関して、哺乳類リボソームの生合成と機能に着目した本研究の課題に沿いながらこれまで得られた独自の知見・手法に基づいて新たな解析を進めることができたことから上記の評価とした。研究実績の項に記載した因子を含め候補因子について、細胞増殖において重要な連携機構の分子レベルでの解明に向けて当初の研究計画に従って解析を進める。本年度が本研究の最終年度となることから、研究計画ならびに初年度および次年度の知見を基に、核小体のリボソーム生合成および細胞質での翻訳の両方を見据えこれまで同定された因子を通して両者をさらに結び付けつつ解明を進め基盤研究としての成果をまとめる。(理由)1年目の研究計画が上に記載したとおりおおむね順調に進んだことから、当初可能性として想定された困難が生じた場合への対応を含めた当初の使用計画に比して使用額の変動が結果として生じた。また実験計画および実験手法の見直し・改良等により一層の経費節約に努めた。(使用計画)1年目は上記のとおりおおむね順調に推移したことから、生じた助成金分を含めて2年目の研究計画に従って研究目標の達成をめざず。
個体発生においてフェロモン受容系の分化を司る分子制御機構の解明

研究成果の概要(和文):鋤鼻器は脊椎動物に見られる嗅覚受容器の一つであり、フェロモン受容系を構成するが、本研究では個体発生過程で鋤鼻器の分化発達を制御する分子機構について解析した。遺伝子発現の変化をDNAマイクロアレイによって、遺伝子発現細胞の局在をin situハイブリダイゼーションや免疫組織化学によって明らかにし、一般嗅覚系を構成する嗅上皮とフェロモン受容系を構成する鋤鼻器の機能的分担に関する有意義な知見が得られた。平成22年度はDNAマイクロアレイ法によって、鋤鼻器が原始嗅上皮から分化する際に変動するmRNAを網羅的に検索した。ラットの胎子から鋤鼻器が発生する部位を切り出してmRNAを調製したが、採取時期については鋤鼻器が鼻腔から分離する直前(胎生12日)と、鋤鼻感覚上皮と非感覚上皮が明瞭に区別される胎生15日とした。マイクロアレイは市販のものを使用することによって十分な結果が得られたため、発生において重要な分子、すなわち転写因子、誘導因子、細胞接着分子、および細胞外基質構成要素の遺伝子を多く含んだアレイの特注は行わなかった。DNAマイクロアレイで明らかになった、鋤鼻器の分化に重要と考えられる遺伝子群について、データベースに登録された塩基配列情報をもとにプライマーを設計した。鋤鼻器が分化する前後で胎子組織における発現量が顕著に変化するものを、鋤鼻器の分化に関わる候補遺伝子とするため、リアルタイムRTPCRは平成23年度以降、引続き行うことにした。並行して、任意の遺伝子をノックダウンした細胞を用いる予備実験を行った。培養細胞はラット胎子の鋤鼻器予定域から上皮細胞を分離して用いた。遺伝子ノックダウンのため、siRNAやアンチセンスDNAの導入を試みた。細胞種の確認は、神経細胞マーカーの免疫染色や、レクチン組織化学によって行った。培養細胞における遺伝子発現の変化は、RTPCRやウェスタシプロットによって解析中である。引き続き検討を行い、培養鋤鼻モデルを生化学的・形態学的に評価する基準を明確化する必要がある。哺乳類の嗅覚受容器は個体発生の途中で嗅上皮、鋤鼻器、マセラ器の3つに分化して発達する。このうち嗅上皮は一般嗅覚系、鋤鼻器とマセラ器はフェロモン受容系を構成するが、これら嗅覚受容器の分化発達を制御する分子機構については今のところ全く不明である。そこで本研究では特に鋤鼻器へ焦点を絞り、フェロモン受容系の分化を司る分子制御機構を解明するのが目的である。鋤鼻器が原始嗅上皮から分化する際に変動する遺伝子発現のDNAマイクロアレイ解析については、前年度に引続いてデータを詳細に分析し、その中から鋤鼻器の分化に関与することが示唆される遺伝子を選んでリアルタイムRT-PCRを行った。胎子組織における発現量の変化から鋤鼻器の発生運命を決定する候補遺伝子を絞り込み、胎子組織の鋤鼻予定域における発現細胞をin situハイブリダイゼーションと免疫組織化学によって確認した。これによって、ノックダウン細胞作製と培養鋤鼻モデルを用いた解析を行う最終候補遺伝子を決定した。培養鋤鼻モデルを用いた遺伝子機能解析のため、前年度に引続いて任意の遺伝子ノックダウン細胞を用いた予備実験を行い、生化学的・形態学的評価基準の明確化を試みた。遺伝子ノックダウンにはリン酸カルシウム法を用いた。培養細胞の微細形態は走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡を用いて観察し、培養細胞における遺伝子発現の変化は、RT-PCRやウェスタンブロットによって解析した。このうち嗅上皮は一般嗅覚系、鋤鼻器とマセラ器はフェロモン受容系を構成するが、これら嗅覚受容器の分化発達を制御する分子機構については、これまで全く不明であった。そこで本研究では特に鋤鼻器へ焦点を絞り、フェロモン受容系の分化を司る分子制御機構を種々の方法で解析した。本研究によって得られた知見は、一般嗅覚系とフェロモン受容系における機能的分担の意義と嗅覚の本態を解明する上で大きな意義をもつと言って良い。1鋤鼻器の分化に伴う候補遺伝子の発現解析。初年度の実験で絞り込んだ鋤鼻器の分化に関わる候補遺伝子は、in situハイブリダイゼーションと免疫組織化学によって胎子頭部組織における発現細胞の組織内局在を確認した。これによって、ノックダウン細胞を作製する遺伝子の候補を最終的に絞り込んだ。2ノックダウン細胞を用いた培養鋤鼻モデルによる候補遺伝子の機能解析。

絞り込まれた特定遺伝子のノックダウン細胞を作製し、これを用いた培養鋤鼻モデルの表現型をインタクトな細胞での結果と比較した。これによって、最終候補の中から鋤鼻器分化において発生運命を決定する遺伝子と、その作用機序の同定を試みた。3研究の総括。全ての実験結果を総合して、鋤鼻器の分化過程における発生運命決定因子の実体とその作用機序に関する知見をまとめ、研究の目的が達成されたか、課題は何であるかを具体的に総括し、今後の研究の方向性について展望した。遺伝子発現の解析は順調に進んでいるが、培養細胞の解析については遅れているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在のところ遅れている培養細胞モデルの解析を期間内に完了させるため、今後はノックダウン細胞の作製を重点的に進める。
発展途上国での海外医療援助による口唇口蓋裂術後患者の社会適応

調査期間中に、アンケートに回答が得られた214例中、不適切と思われる24例(口唇口蓋裂以外の口唇部の疾患)を除いた190名の口唇口蓋裂患者について分析を行った。裂の型は、口唇裂単独:53例、口唇口蓋裂:97例、口蓋裂単独:40例であった。1.年齢的に何歳までに手術をすれば社会適応しやすいか?:言葉に関しては、一般的に2歳以下での口蓋の手術であれば、約半数では言語治療なく良好な言語が得られると言われている。今回の調査では、口唇口蓋裂患者で言葉の判定が可能な68名中、第三者が聴いて言葉が完全に理解できる者は13名で、このうち、2歳以下で口蓋形成術を行った者が10名であった。この結果から、口蓋の手術は3歳未満で行うのが良いと考えられた。2.患者は術後どの程度社会に適応できているのか?:社会適応には、口唇の傷よりも言葉の問題が大きかった。特に口蓋裂のある患者では、殆どが言葉の問題で適応が困難であった。何回も聞き返されるのが厭で質問をしなくなった、言葉が通じにくいので希望の職種を変更せざるを得ない、等やこれに類する回答が多かった。3.社会適応を阻む要因は何か?:口蓋の手術をした後も言葉が分かりにくいということが最大の問題で、これは、手術年齢が遅い、栄養状態不良のため術後に口蓋瘻孔が残りやすい、言語聴覚士がいない等が大きな理由と考えられる。これにより、2-3歳の患児では,口唇よりも口蓋の手術を先に行う、国民の栄養状態の改善や言語聴覚士の育成等が望まれる。4.人種によるケロイドの発生率はどうか?:ケロイドの発生は、一般に、黒人に多く白人には少ない。黄色人種ではその中間である。ネパールでは、肌の色が黒から白い人種まで様々である。今回の調査では、ケロイドの発生率は日本人と同程度と考えられ、我々の予測を下回っていた。データの分析等に時間を要したため、論文発表、雑誌投稿は今後予定している。口唇口蓋裂に対する形成術は、先進国による海外医療援助の中でも最も多く行われている手術の1つであると思われる。しかし、発展途上国で行われるボランティア手術では、年長児や成人が対象となることが多く、この年齢では口唇や鼻の形態は劇的に改善されても、言葉に関しての改善はわずかである。それ故、患者は手術により完全に社会適応ができるわけではなく、単に術者の自己満足に終わっている可能性もある。このような患者が、術後、どの程度社会に適応できているのか?年齢的に何歳くらいまでに手術すれば、社会適応しやすいのか?社会適応を阻む要因は何か?また、人種によるケロイドの発生率はどうか?等々を知ることは、今後の医療援助を考える上で重要と思われる。平成27年11月ー12月のネパールでの口唇口蓋裂プロジェクトに合わせて現地に赴き、10日間滞在してアンケート調査を行った。ネパールで平成27年4月に発生した地震の影響で、遠隔地からの患者は集まりにくいため、今回は病院周辺の患者を中心に26名に行った。今後も遠隔地からの患者を集めるのは困難が予想されるため、特に遠隔地の患者に対しては、年間を通して現地の協力者に調査を行って貰うことにした。そのため、今回は彼らとの打合せを行い、アンケート内容を確認し、患者撮影用のカメラ等を貸与した。平成27年度と同様、28年度および29年度も日本の協力者と共にネパールに赴き、現地の協力者と共にアンケート調査を実施する予定である。口唇口蓋裂に対する医療援助の報告は散見されるが、長期にわたる経過を報告したものは見当たらない。われわれの活動も後数回で終わる予定である。20回目の区切りとして、これらの患者にアンケート調査を行い、今後の医療援助を考える上での参考としたい。ネパールで平成27年4月に発生した地震の影響で、遠隔地からの患者は集まりにくくなっているため。平成28年度は、認定NPO法人ADRA Japanを通してネパールのシーア記念アドベンチスト病院とネパールのNGO ADRA Nepalの元スタッフであるRam Timilsina氏と提携して調査を行なった。調査は主にネパールの乾季にあたる平成28年12月から平成29年3月にかけて行なった。平成27年度には、26人の元口唇口蓋裂患者に対して調査を行なったが、今年度は93人を調査し、年齢は幅広く5歳未満から50歳以上であった。なお、そのうちの57名がネパールの南東部、25名がネパール最西部、そして残りの11名がネパール東部で暮らしており、ネパール全土を対象として調査を行なうことが出来た。調査手法としては、予め用意した質問票に沿って元患者に対してインタビューする方法を採った。また、昨年度は、カブレ郡バネパにあるシーア記念アドベンチスト病院に元患者に集まってもらい調査を行なったが、今年度は調査員が元患者の暮らす地域に赴いてインタビューを行なった。それにより、元患者は調査に参加するために移動する必要がなくなり、患者の負担は大きく軽減され、遠隔地で暮らす元患者も調査対象とすることが出来た。

昨年度は、日本人医療チームがネパールに滞在した約2週間のみしか調査を行なえなかったが、今年度は現地のパートナーとしてシーア記念アドベンチスト病院とRam Timilsina氏を迎えたため、本調査の調査目標数である150200人の約半数にあたる93人に対して調査を行なうことが出来た。平成29年度は、前年に引き続き、認定NPO法人ADRA Japanを通してネパールのシーア記念アドベンチスト病院とネパールのNGO ADRA Nepalの元スタッフであるRam Timilsina氏と提携して調査を行なった。調査は前年度と同じアンケート内容で、主にネパールの乾季にあたる平成29年10月から平成30年3月にかけて、ネパールの広範囲で行なった。その結果、全調査期間を通じて、合計214名分のアンケート調査を行うことができた。本調査の調査目標数である150200人に対して、平成30年3月までに、目標を上回る214名に対して調査を行なうことが出来た。調査期間中に、アンケートに回答が得られた214例中、不適切と思われる24例(口唇口蓋裂以外の口唇部の疾患)を除いた190名の口唇口蓋裂患者について分析を行った。裂の型は、口唇裂単独:53例、口唇口蓋裂:97例、口蓋裂単独:40例であった。1.年齢的に何歳までに手術をすれば社会適応しやすいか?:言葉に関しては、一般的に2歳以下での口蓋の手術であれば、約半数では言語治療なく良好な言語が得られると言われている。今回の調査では、口唇口蓋裂患者で言葉の判定が可能な68名中、第三者が聴いて言葉が完全に理解できる者は13名で、このうち、2歳以下で口蓋形成術を行った者が10名であった。この結果から、口蓋の手術は3歳未満で行うのが良いと考えられた。2.患者は術後どの程度社会に適応できているのか?:社会適応には、口唇の傷よりも言葉の問題が大きかった。特に口蓋裂のある患者では、殆どが言葉の問題で適応が困難であった。何回も聞き返されるのが厭で質問をしなくなった、言葉が通じにくいので希望の職種を変更せざるを得ない、等やこれに類する回答が多かった。3.社会適応を阻む要因は何か?:口蓋の手術をした後も言葉が分かりにくいということが最大の問題で、これは、手術年齢が遅い、栄養状態不良のため術後に口蓋瘻孔が残りやすい、言語聴覚士がいない等が大きな理由と考えられる。これにより、2-3歳の患児では,口唇よりも口蓋の手術を先に行う、国民の栄養状態の改善や言語聴覚士の育成等が望まれる。4.人種によるケロイドの発生率はどうか?:ケロイドの発生は、一般に、黒人に多く白人には少ない。黄色人種ではその中間である。ネパールでは、肌の色が黒から白い人種まで様々である。今回の調査では、ケロイドの発生率は日本人と同程度と考えられ、我々の予測を下回っていた。データの分析等に時間を要したため、論文発表、雑誌投稿は今後予定している。現地の協力者は、患者のカルテを管理している者である。我々が赴く病院の近くにも多くの患者がおり、先ずその患者を中心にアンケート調査を行うとともに、随時、ネパール各地へも出かけてアンケートを実施して貰う。我々がネパールに赴いたときは、現地の協力者と共にアンケート調査を行うとともに、彼らが1年かけて行ったアンケートに対して検討を行う。全体を通しての目標は、150ー200名である。引き続き、シーア記念アドベンチスト病院とRam Timilsina氏と協力して、残りの100名に対して調査を行なう。ネパールは雨季が610月の初旬なので、5月の終わりまで調査を行ない、雨季の期間は一旦休止し、乾季の始まる10月の中旬に再開する予定である。
多極子の秩序と揺らぎがもたらす金属絶縁体転移と超伝導の理論的探求

本計画では、希土類化合物における局在多極子の秩序と揺らぎとそれに起因する新規な伝導電子状態に関する理論的研究を実施した。特にP_rR_u_4P_<12>について、pf混成モデルにより、異常な電荷(多極子)秩序および伝導特性が、統一的かつ定量的に説明できることを示した。また、超伝導体P_rO_s_4S_b_<12>の四極子効果やP_rF_e_4A_s_<12>の複雑な磁性などのスクッテルダイトの多様な秩序化現象が、pf混成とdf混成の相関によりもたらされていることを明らかにした。本計画以前に、PrRu_4P_<12>において、結晶場準位を一重項と三重項のみに限った場合、その現実的なモデルが、遍歴多体系の基礎モデルの一つであるFalicov-Kimballモデルの拡張版にマップできることが分かっていた。この種のモデルでは、f自由度を古典変数に置き換えることができるため、多体効果のより厳密な評価が可能になることが知られている。本年度は、この系に関して、動的平均場理論による解析を進め、電荷秩序相における電気抵抗、光学伝道度、ホール伝導度などの輸送特性の計算を行った。一重項-三重項の結晶場分裂の大きさに応じて、特徴的な温度変化が導かれることを示した。特に、電荷秩序に伴う粒子正孔対称の破れを反映して、ホール伝導度が転移温度以下で急激な増大を示すことや温度軸上での符号変化が起こりうることなどを明らかにし、それらが最近の実験結果をよく説明することを示した。また、上記の現象論的解析の基礎となる有効ハミルトニアンに関して、jj結合近似によるミクロな導出を行った。電荷秩序によって、ごく自然に、一重項、三重項が2副格子の結晶場基底となること、そのとき磁気転移温度が電荷転移温度に比べて3桁も小さくなることなどを示した。本年度は、まずPrRu_4P_<12>の1K以下で見られる比熱や磁化の異常について、電荷秩序状態の一副格子における結晶場3重項基底を考慮した解析を行った。Pr核スピンと3重項との超微細相互作用により、核スピン-3重項による新たな多重項が形成され、それが比熱のピーク構造をもたらすことが分かった。磁場効果に関して詳細な計算を行い、これまで謎とされてきた実験結果が定量的に説明されることを示した。以上の結果を踏まえて、数K程度の低温領域で観測される巨大磁気抵抗効果の機構解明にも取り組んだ。伝導電子に関する輸送方程式を、3重項との交換相互作用による非弾性散乱および交換場によるエネルギーシフトを考慮して定式化した。現実的な交換相互作用の値J20Kを用いて、実験結果が非常によく再現できることを示した。また、ホール効果の解析も行い、非弾性散乱と交換場の寄与の割合について詳しく議論した。現在、同種の電荷秩序を示すPrFe_4P_<12>についても解析を進めている。本年度は、この物質の伝導バンドに関して、PrRu_4P_<12>において主要であるP籠の分子軌道バンドに加えて、Feのd軌道を主成分とするバンドを考慮した強結合モデルを導いた。第一原理計算との比較を行い、良い一致を示すことを確認した。PrRu4P12の電荷秩序状態では、副格子の一つで結晶場3重項基底が安定化する。これまでに、この3重項における磁気モーメントとPrイオンの核スピンによる束縛状態の形成が、1K以下の低温領域の熱力学量に見られる様々な異常の原因であることを示して来た。当年度は、昨年度からの継続課題として、3重項と伝導電子の交換相互作用および核スピンとの超微細相互作用に基づいて、この系の低温領域での輸送特性の定量解析を進めた。特に、核スピンの寄与が交換相互作用を通じて、輸送特性にも明瞭に現れうることを示し、昨年度の成果と合わせて論文に纏めた。これら一連の研究は、PrRu4P12の物性が、100K程度の高温領域から0.1K程度の極低温領域まで、3桁もの極めて広いエネルギー領域にわたってpf混成モデルと良く整合することを示している。このようにPrRu4P12が教科書的なpf混成系であることが分かったが、一方で、他のPrスクッテルダイトの低温物性は非常に多様であり、pf混成のみで説明することは困難である。そこで、このスクッテルダイトの多様性に関して、当年度は、PrRu4P12以外の物質のバンド構造の特徴に着目した研究に取り組んだ。すなわち、良く知られているp

バンドとともに、遷移金属イオンによるdバンドを考慮し、現実的な電子軌道に基づいてdf混成モデルを導出した。さらに、f2配位における1重項-3重項基底をf電子の局在状態として、混成に関する摂動計算を行い、df間の有効多極子相互作用を導いた。それによれば、f状態が1重項基底の場合は四極子相互作用が、3重項基底の場合は磁気相互作用が主要となることが分かった。こうした解析は、長年問題になってきた1重項基底系のPr0s4Sb12における四極子効果や、3重項基底系のPrFe4As12などで最近見出された複雑な磁性が、df混成により統一的に説明できることを示している。こうして、本研究により、スクッテルダイト化合物の示す多彩な相転移現象が、pfおよびdf混成の案配によってもたらされているという全体像が明らかになった。
受精機構の解析と不妊治療への応用に関する研究

1.性ステロイドホルモンの精子受精能獲得過程への関与ならびにその作用機構の解析プロゲステロンは、精子細胞内へのCa++の流入を引き起こし、acrosome reactionを誘起する。この作用は精子細胞膜上のプロゲステロン受容体(PR)を介したnon-genomic作用と推定されている。またエストロゲンも精子細胞内へのCa++の流入を引き起こし、精子の受精能発現に関与する。このエストロゲン作用も細胞膜上のエストロゲン受容体(ER)を介したものと推定されている。しかしながら、これらの本態は全く解明されていない。ヒト精子について遺伝子レベルでの解析を試みた。2.卵細胞質内精子注入法(ICSI)における精子原形質膜の性状と卵活性化精子が卵を活性化させる機序として、精子因子(sperm factor:SF)説が有力である。SFの卵細胞質内への放出は、精子原形質膜の状態によって相違の出ることが推察される。ICSIを行い、注入した精子の原形質膜の状態が卵活性化に与える影響をヒトとマウスの精子で検討した。用いた精子は、処理を施さない運動精子(A群)、細胞膜に受傷処理を行い不動化させた精子(B群)、Triton Xによる処理で原形質膜を取り去った精子(C群)の3群である。成績:ヒト精子の活性化率は、C≒B≫Aで、A群が有意(p=0.002)に低下していた。精子頭部膨化率は、C>B>Aの順で有意差を認めた(p=0.002)。一方マウスでは、卵活性化率、精子頭部膨化率とも3群間で差を認めなかった。ヒト精子ではICSI時のSFの放出過程に細胞膜の受傷状態が大きく影響するが、マウス精子は卵へ注入された後intactな細胞膜も速やかに除去されるためか、注入前の膜の受傷状態に影響を受けないと考えられた。ヒト精子の受精能発現にプロゲステロンが重要な役割を担うことが報告されているが、その作用機序は不明である。プロゲステロンは精子の細胞膜受容体を介して作用すると考えられるので、精子におけるプロゲステロン受容体(PR) mRNAの存在について分子細胞学的に検討し、そのタイプを解析した。その結果、精子には従来から知られていた細胞内型のAあるいはB型とは異なるC型類似の新たなPR mRNAが存在することが明らかにされ、PR mRNA S型と命名した。ヒト精巣cDNA libraryよりクローニングされたPR cDNA isoform Sは、細胞内型PR cDNAのプロゲステロン結合領域をコードするexon4から8の上流にこれまで未報告の配列を有していた。ヒトgenomic libraryを用いた解析の結果、この配列は単一exon(exon S)に由来するものであることが明らかになった。次いでヒト精子の受精能発現に対するプロゲステロンの効果を検討したが、運動能亢進効果はプロゲステロン100nM以上で認められ、先体反応は15μM以上で有意に上昇した。しかもこれらの効果は細胞外Caの存在下でのみ惹起された。プロゲステロンは精子の細胞膜にあるS型PRを介して、Caの取り込みを促し、細胞内Ca上昇が精子の受精能発現を惹起することが示唆された。1.エストロゲンの精子受精能獲得過程への関与ならびにその作用機構の解析プロゲステロン同様エストロゲンも精子細胞内へのCa++の流入を引き起こし、精子の受精能発現に関与する。

このエストロゲン作用は細胞膜上のエストロゲン受容体(ER)を介したものと推定されているが、その本態は解明されていない。ヒト精子について遺伝子レベルでの解析を試みた。2.卵細胞質内精子注入法(ICSI)における精子原形質膜の性状と卵活性化精子が卵を活性化させる機序として、精子因子(sperm factor:SF)説が有力である。SFの卵細胞質内への放出は、精子原形質膜の状態によって相違の出ることが推察される。ICSIを行い、注入した精子の原形質膜の状態が卵活性化に与える影響をヒトとマウスの精子で検討した。用いた精子は、処理を施さない運動精子(A群)、細胞膜に受傷処理を行い不動化させた精子(B群)、Triton Xによる処理で原形質膜を取り去った精子(C群)の3群である。成績:ヒト精子の活性化率は、C≒B≫Aで、A群が有意(p=0.002)に低下していた。精子頭部膨化率は、C>B>Aの順で有意差を認めた(p=0.002)。一方マウスでは、卵活性化率、精子頭部膨化率とも3群間で差を認めなかった。ヒト精子ではICSI時のSFの放出過程に細胞膜の受傷状態が大きく影響するが、マウス精子は卵へ注入された後intactな細胞膜も速やかに除去されるためか、注入前の膜の受傷状態に影響を受けないと考えられた。
放射性^<35>S及び^3Hパルストレーサー法の開発-硫化物触媒上での硫黄及び水素の挙動の解析

この報告書は、平成8年度と9年度の二年間にわたり、文部省科学研究補助金基板研究(B)(2)(研究課題番号08455371)により、軽油の深度脱硫等石油精製プロセスの中心となる高性能硫化物触媒の開発のため^<35>S及び^3Hパルストレーサー法を用いた硫化物触媒の構造及び脱硫反応機構の解明における研究を行った結果をまとめたものである。硫化物触媒の構造や反応機構の解析は、これまでに各種機器分析及び反応速度の解析により行われてきたが、これらの方法では高温高圧反応下での硫黄の挙動を定量的にとらえることは困難であった。一方、放射性同位体元素^<35>Sトレーサー法の最大の特長は硫化物触媒の高圧下における反応に関与する硫黄の量とその移動性を定量的に測定でき、触媒構造及び反応機構を同時に明らかにできることにある。さらにパルストレーサー法では^<32>Sと^<35>Sトレーサーを容易に切り替えながら反応を行うので、触媒上の硫黄の化学的な挙動を全く変えることなく操作を行え、触媒反応に関与している(移動可能な)硫黄量とその移動速度を定量できる。また、^<35>Sパルストレーサー法で得たノウハウを生かし、このシステムに^3Hパルストレーサー法を導入し、作動状態での触媒上の水素の挙動を定量できる。本研究では、軽油の深度脱硫でも注目されるモリプデン系硫化物触媒に着目し、作動状態の脱硫触媒上における硫黄と水素の挙動を同時に定量し、水素化脱硫触媒の構造及び脱硫反応機構を解明したもので、従来の研究には見られない多くの新しい知見を見出し、深度脱硫に対応する触媒の開発の指針となる結果を提供しているものである。石油精製プロセスあるいは石炭液化プロセスの中心となる硫化物触媒について高性能化が強く求められている。このためには、硫化物触媒構造と水素化および脱硫反応機構の解明が不可欠である。そこで本研究では、^3H及び^<35>Sパルストレーサー法を用いて、硫化物触媒上での水素及び硫黄の挙動を同時に定量することにより、硫化物触媒の構造及び水素化・脱硫反応機構の解明を試みることを目的として検討を行った。初年度である本年は、^3Hパルストレーサー法を確立するための専用の固定床流通式高圧反応装置を製作し、^3Hパルストレーサー法の予備検討として、優れた水素供与性溶媒であり石炭モデル化合物の一つとも考えられるテトラリンと、トリチウムでラベルした気相水素との水素交換反応に及ぼす反応条件(温度、圧力および時間)の影響について検討した。反応は、反応温度400-450°C、圧力25-100kg/cm^2、H_2ガス流量20-80ml/min、テトラリン流量0.1-0.4ml/min、テトラリン/気相水素のmol比一定で行った。その結果、テトラリンと気相水素間の水素交換反応およびテトラリンからメチルインダンとナフタレンへの転化反応は圧力依存性が見られず、反応中間体と考えられるテトラリルラジカルの生成に気相水素は関与していないことが分かった。この報告書は、平成8年度と9年度の二年間にわたり、文部省科学研究補助金基盤研究(B)(2)(研究課題番号08455371)により、軽油の深度脱硫等石油精製プロセスの中心となる高性能硫化物触媒の開発のため^<35>S及び^3Hパルストレーサー法を用いた硫化物触媒の構造及び脱硫反応機構の解明における研究を行った結果をまとめたものである。

さらにパルストレーサー法では^<32>Sと^<35>Sトレーサーを容易に切り替えながら反応を行うので、触媒上の硫黄の化学的な挙動を全く変えることなく操作を行え、触媒反応に関与している(移動可能な)硫黄量とその移動速度を定量できる。また、^<35>Sパルストレーサー法で得たノウハウを生かし、このシステムに^3Hパルストレーサー法を導入し、作動状態での触媒上の水素の挙動を定量できる。本研究では、軽油の深度脱硫でも注目されるモリブデン系硫化物触媒に着目し、作動状態の脱硫触媒上における硫黄と水素の挙動を同時に定量し、水素化脱硫触媒の構造及び脱硫反応機構を解明したもので、従来の研究には見られない多くの新しい知見を見出し、深度脱硫に対応する触媒の開発の指針となる結果を提供しているものである。