hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞分化及び移動運動における核小体の構造変化と機能

(1)今年度購入した二次元ゲル電気泳動装置を用いた分離核小体蛋白質の分析.(2)核小体-微小管複合体形成に関与している分子の検索.(3)免疫電顕法を用いたAキナーゼの分布の解析.細胞性粘菌Dictyosteliumの集合期には、核の先端部には核小体の突起とその先が伸びたノズル状構造が出現する。ノズル形態は微小管に、また突起は別の機構によることを昨年度に明らかにした。今年度は微小管と核の関係を明確にし、さらにアクチンの関与を示唆する結果を得た。1.核一微小管形成中心(TOC)-微小管の複合体の単離。様々な条件を検討した結果10%DMSO溶液を用いて、MTOCから伸びた微小管が核膜に沿っている状態の単離核を得ることができた。増殖期細胞から分離した場合、MTOCは付いていたが微小管は見られなかった。したがって、核膜と結合した微小管はかなり安定であり、その結合に関与する分子が集合期に特異的に出現すると推定された。2.核小体の単離散と蛋白質の分析。Ca^<++>に依存した蛋白質分解が起きるらしく、すでに他の株で開発していたCa^<++>を用いる方法は応用できなかったが、Mg^<++>溶液を用い、超音波破砕と超遠心を組合わせた方法により、増殖期および集合期の両方の細胞から単離することに成功した。これらの蛋白質成分を二次元ゲル電気泳動法で分析したところ、幾つかのスポットに差が見られた。またアクチンが主要成分の一つであるらしいという結果も得られた。3.核小体突起およびノズル形成に対するサイトカラシンの影響。急速凍結置換固定した細胞を超薄切片法で分析したところ、突起の形成は明確ではなかったが、ノズル構造は出現していた。この時、集合は12時間遅れたが、子実態は正常に形成された。4.まとめ:集合期になるとアクチン線維に依存して突起構造が出現するらしい。さらに核膜と微小管が結合することによりノズルが形成されることが判明した。突起とノズルは正常な分化の進行に必須ではないが、効率的な細胞集合に関与しているらしいと推定された。
第３世代クォークを用いたヒッグス機構の全貌解明と新物理探索

本研究は,第3世代のクォークをプローブとして,素粒子の質量の起源と考えられているヒッグス機構の全貌解明を目指すものである。同時に,ヒッグス機構の検証を高い精度で実施することにより,標準模型を超える新物理現象がないかを探索した。その結果,ヒッグス粒子とボトムクォークの結合,ヒッグス粒子とトップクォークの結合を観測し,第3世代クォークの質量もヒッグス機構により生成されていることを解明した。また,ヒッグス場の構造を決定するために不可欠であるヒッグスの自己結合測定を目指して,将来計画で使用するためのシリコンピクセル検出器の開発を行い,実機の大量生産直前の段階にまで研究を進めた。物理解析関連では,今年度はLHCが運転を停止していたため,来年度の運転再開直後にATLAS実験にてH→bb事象探索を速やかに行えるよう,ソフトウェアの整備を進めた。この運転停止期間にユーザーレベルのデータフォーマットの変更を行ったのでそれに対する対応を進めた。並行して,加速器の衝突エネルギーが8TeVから13TeVに上がるので,この変更に伴う信号探索感度の評価をモンテカルロシミュレーションを用いて行い,事象選別の最適化をやり直した。これにより,およそ100/fb程度のデータがあれば,H→bb単独で3σ程度の発見感度を達成できると見込んだ。さらに,発見感度をさらに向上させるべく,ミューオンを含んだボトムクォーク起源のジェットのエネルギー較正方法の改善に取り組んだ。検出器開発関連では,まず第一に,目標としていたテレスコープ(ビームテスト時に使用する,荷電粒子の飛跡検出器)およびデータ収集システムの開発をほぼ終えた。CERNで120GeVのπビームを用いてビームテストを行い,調整不足ながら位置分解能10μm以下を達成していることを確認した。また,ビームテスト時にテレスコープと同時に使用する,ビームの位置と形状測定用のファイバートラッカーの開発も終了し,同じくCERNでビームテストを行い,その動作確認をした。さらにもう一つのテーマである放射線耐性の高いシリコンセンサー開発の一環として,ATLASアップグレード用シリコンピクセル検出器の電荷収集効率測定法の確立に取り組んだ。ベータ線源を用いて,センサーからの信号のTime Over Thresholdの測定から収集電荷量を推定するための較正方法を確立し,さらに,その結果を用いて,放射線損傷による電荷収集効率の劣化を定量的に評価することに成功した。物理データ解析においては,ATLAS実験におけるH→bb探索を主導した。Wを伴って生成されるヒッグスがbbに崩壊する事象を発見すべく,1)トップクォーク対生成,およびQCD事象による背景事象の効果的な抑圧方法と,それらの事象数の評価方法の確立に向けた研究と,2)ボトムクォーク対を起源とするジェット(bジェット)のエネルギー較正手法の研究,これらの2点を重点的に行った。2015年度からLHCは重心系エネルギーを13TeVに増強して運転を開始し,ATLAS実験では3/fb強のデータを収集した。これらのデータを用いて1)および2)を行い,2016年度には13TeVでの結果を出せる目処が立った。さらに,2012年および2013年に収集した重心系エネルギー8TeVのデータを用いたダークマター探索も行った。ヒッグスを伴いダークマターが生成され,ヒッグスはbbに崩壊する事象を探索した。優位な信号を発見できなかったので生成断面積に対する上限値を求め,その結果を論文として専門誌に投稿した。検出器開発においては,前年度に行っていたテレスコープと呼ばれるシリコン検出器の整備をさらに進め,より高速度でかつ安定した読み出しを実現できるようになった。テレスコープは,ATLASアップグレード用シリコン検出器プロトタイプのビームテスト等に用いることを想定したもので,評価すべき検出器のどこに粒子が入射したのかを測定するものである。完成したテレスコープを用いたビームテストをFermiabにて実施し,昨年度よりもより詳細にその性能評価を行った。読み出し速度10kHz以上,位置分解能は粒子の入射位置にもよるが2-3μm程度を達成しうることを確認した。2015年のLHCは,13TeVにエネルギーを増強したことに加えて,バンチ感覚を50nsから25nsに縮めて運転を行った。そのため,2015年の加速器の第一目標は,より多くのデータ収集というよりも,13TeV・25nsバンチ感覚での安定した運転スキームの確立であった。そのため,当初予定していたよりもデータ収集量は少なくなった。しかしながら,H→bb発見に向けたデータ解析の準備は順調に進み,また,8TeVデータを使ったダークマター探索は当初の予定よりもわずかに早く結果を出すことができた。ATLASグループ内の審査を経て論文投稿まで進めたのは当初の予定以上の進捗である。アップグレード用シリコン検出器開発の一環として行っているテレスコープ開発は,当初の予定通りにほぼ進んだ。昨年度までに抱えていた最大の問題がデータ読み出しの不安定性であったが,研究協力者の大学院生の活躍により,信号読み出しのためのファームウェアを大幅に書き直しその不安定性をなくすことに成功した。非常にコントロールの難しいASICを完全に制御することに成功したのは大きな収穫であった。また,Fermilabで行ったビームテストは極めて円滑に行えて,様々なデータを十分取得することができた。そのデータを用いた解析により,テレスコープの性能を様々な角度から検証することができ,他のシリコン検出器と組み合わせて運転可能であり,また,その位置分解能からテレスコープとして用いることが可能だと実証できた。

この進捗に関してもほぼ当初の計画通りである。本研究の目的は,第3世代クォークをプローブとして,ヒッグス機構の全貌を解明することと素粒子の標準模型の枠街の物理現象を探索・発見することである。ヒッグスボソンが発見され,ゲージボソンとの結合は直接検証されているが,物質粒子であるフェルミオンとの結合は,τとの結合が確認されているのみである。ゲージ原理という指導原理なしに導入された湯川結合の詳細研究は,新物理発見への近道となる可能性がある。そこで,本研究ではLHC実験の一つであるATLAS実験に参画し,ヒッグスボソンがボトムクォーク対に崩壊する事象の発見を目指す。そのゴールに向けて,Wボソンを伴い生成されるヒッグス粒子がボトムクォーク対に崩壊する現象を探索した。発見には至っていないものの,多変数解析を取り入れた解析手法を確立し,データ量を増やすことにより発見が可能,というところまで研究が進んだ。ヒッグス機構の全貌を解明するためには,ヒッグスポテンシャルの形そのものを理解しなければならない。そのためには,ヒッグス場の自己結合定数の測定が不可欠になる。そこで,自己結合定数測定を目指して,HL-LHC用のシリコン検出器を開発する。現行の検出器よりも,微細化,放射線耐性の向上,データ通信速度の向上が必要である。本年度は,シリコンピクセルセンサーと信号読み出し用ICを接続するバンプボンディングの技術開発が進んだ。フラックスなしでも,SnAgパンプで,150μm厚という極薄センサーの接合が高い歩留まりで可能になった。並行して,試作品からの信号を読みだすためのデータ収集系の整備を行った。信号読み出し用ICとのI/Oとなる電子基板を作成し,FPGAを使った読み出しシステムの構築を進めた。さらに,半導体デバイスの放射線耐性の研究として,現行のATLAS実験で使用されている信号読み出し用ICに放射線照射を行い,その挙動の変化を調査した。物理解析については,Wを伴って生成されるヒッグス粒子がボトムクォーク対に崩壊する事象の探索と,トップクォーク対を伴い生成されるヒッグス粒子が光子対に崩壊する事象の探索が順調に進んでいる。前者は,系統誤差が支配的であること,S/N比が悪いことを考慮し,多変数解析による事象選別の最適化とともに,背景事象の評価に起因する系統誤差を抑えるための手法の研究を実施した。これらの努力により,本報告を書いている2018年5月現在では(予算繰越があったため,報告書提出が1年遅れている),H→bb事象の証拠を掴んでいる。後者に関しては,解析をスタートさせたばかりであることと,統計誤差が支配的であることから,質の良いデータを大量に収集するための試みに取り組んだ。ピクセル検出器の運用,較正を主導し,さらには,増加するルミノシティに対応すべく,ピクセル検出器のデータ読み出しシステムのアップグレードに取り組んだ。その成果として,設計値を大きく超えるルミノシティにもかかわらず,ピクセル検出器のデータ収集効率は99%を達成することができた。
強誘電体ゲートトランジスタの高信頼性化に関する研究

強誘電体ゲート・トランジスタでは、ゲート強誘電体膜とSi基板との反応を防止するために、両者の間に高誘電率絶縁膜(バッファ層)を挿入する。本研究では、バッファ層材料として、HfTaO,HfSiONなどのHf系非晶質材料と、単結晶SrTiO_3(STO)薄膜とを用いて、MFISダイオードを作製した。また、ゲート電極に印加する電圧を有効に強誘電体膜に配分するためには、強誘電体膜の比誘電率が低いことが望ましい。そのため、強誘電体材料としては、ゾルゲル法で形成したSrBi_2Ta_2O_9(SBT)にZrSiO_4を添加することを試みた。結果として、2nmの厚さのHfSiONをバッファ層に、300nmの厚さのSBTを強誘電体膜に用いたMFISダイオードにおいて、±6Vの書き込み電圧により0.86Vのメモリウインドウ幅を実現することができた。また、容量-電圧ヒステリシスの中央の電圧にバイアスした場合の、高容量、低容量は24時間経過後にも明瞭に分離されており、データ保持特性は良好であった。一方、SBTにZrSiO_4を添加する実験では、仮焼成温度が750°C(1分間)と高い場合にはSBT膜の比誘電率が200程度あるのに対し、仮焼成温度が400°C(10分間)の場合には比誘電率が130程度にまで低下すること、この膜にZrSiO_4を10%程度添加すると、比誘電率を100程度にまで低下できることを明らかにした。本研究は、強誘電体ゲートトランジスタの強誘電体膜とSi基板との間に挿入する絶縁性バッファ層材料、ならびに強誘電体材料を最適化することにより、情報書き込み時の電荷注入の問題を解決することを目的としている。本年度は、バッファ層としてHfSiONを用いて動作電圧の低減を図った。先ず、化学洗浄したSi基板上に真空蒸着法を用いてHfSiONを成膜し、800900°Cの高温短時間アニールにより膜の緻密化を図った。蒸着源には、HfO_2とSi_3N_4とを粉砕混合した焼結ペレットを用いた。その後、室温でAl電極を形成してMIS(金属-絶縁体-半導体)キャパシタとし、I-V特性ならびにC-V特性を測定した。その結果、MISキャパシタの蓄積容量から得られるSiO_2換算膜厚が、従来用いていたHfO_2膜の45nmから、23nmへと減少することが明らかとなった。これにより、その上に強誘電体であるSBT(SrBi_2Ta_2O_9)膜を堆積した場合に、4V程度の低い書き込み電圧でも有効なメモリウインドウ幅が得られることが明らかとなった。これらの成果は、5月に開催される国際会議で発表する予定である。次に、強誘電体膜の最適化を検討した。先ず、膜の比誘電率を下げるために、SBTにZrSiOを10%程度添加した溶液を用いてゾルゲル・スピンコート法により成膜を行った。この結果、比誘電率を無添加SBT膜の200程度から100程度にまで低下させることができた。しかし、膜の抗電界も同時に低下したため、メモリウインドウ幅の増加は得られなかった。現在、添加物をBiSiOに変えて、さらに検討を続けている。本研究では、バッファ層材料として、強誘電体膜の結晶化温度である800°Cでアニールしても結晶化しないHfTaO,HfSiONなどのHf系材料と、Si基板上にエピタキシャル成長させた単結晶SrTiO_3(STO)薄膜を用いてMFIS(金属-強誘電体-絶縁体-半導体)ダイオードを作製した。Hf系材料の形成には電子ビーム蒸着法を用い、STO膜の形成には分子線エピタキシー法を用いた。また、強誘電体膜にはゾルゲル法で形成したSrBi_2Ta_2O_9(SBT)を用い、電極には真空蒸着法で形成したPtを用いた。結果として、HfTaO,HfSiONなどをバッファ層に用いることにより、±4Vの書き込み電圧により0.65Vのメモリウインドウ幅を実現することができた。しかし、断面TEM観察の結果、HfTaOなどのTaを含むバッファ層では強誘電体膜との反応が観測され、界面安定性という観点からは問題があることが明らかになった。これに対し、単結晶STOをバッファ層として用いた場合には、5Vの書き込み電圧で0.7V、7Vの書き込み電圧で1.1Vの大きなメモリウインドウが得られ、界面特性やデータ保持特性も良好であった。これらの検討より、単結晶STOのバッファ層としての有用性を初めて明らかにすることができた。

また、ゲート電極に印加する電圧を有効に強誘電体膜に配分するためには、強誘電体膜の比誘電率が低いことが望ましい。そのため、強誘電体材料としては、ゾルゲル法で形成したSrBi_2Ta_2O_9(SBT)にZrSiO_4を添加することを試みた。結果として、2nmの厚さのHfSiONをバッファ層に、300nmの厚さのSBTを強誘電体膜に用いたMFISダイオードにおいて、±6Vの書き込み電圧により0.86Vのメモリウインドウ幅を実現することができた。また、容量-電圧ヒステリシスの中央の電圧にバイアスした場合の、高容量、低容量は24時間経過後にも明瞭に分離されており、データ保持特性は良好であった。一方、SBTにZrSiO_4を添加する実験では、仮焼成温度が750°C(1分間)と高い場合にはSBT膜の比誘電率が200程度あるのに対し、仮焼成温度が400°C(10分間)の場合には比誘電率が130程度にまで低下すること、この膜にZrSiO_4を10%程度添加すると、比誘電率を100程度にまで低下できることを明らかにした。
カルシウムイオン輸送と共役ネットワーク

本研究の目的は、複数のイオンに共役して輸送するための輸送系タンパク質の同定とその機能を明らかにすることである.具体的には,酵母の性フェロモンによって誘導されるCa^<2+>の流入,または流入したCa^<2+>の受容または伝導に欠損をもつと考えられる突然変異株群(midlmid5)を解析することにより,Ca^<2+>の流入からその細胞内輸送に関与する遺伝子産物を明らかにすることであった.本年度は特にCa^<2+>の流入に欠損せもつmidl株と,細胞内に流入したCa^<2+>の輸送に欠損をもつと考えられるmid2株をそれぞれ相補する遺伝子(MID1とMID2)を単離し,構造解析と両遺伝子の破壊株の細胞増殖能に関する解析を行った.その結果,MID1遺伝子は548アミノ酸残基から成り,疎水性領域を4ヶ所もつタンパク質をコードしていることを明らかにした.その領域の1つのアミノ酸配列は動物細胞の種々のイオンチャネルの膜貫通領域のアミノ酸配列と相同性があった.MID1遺伝子破壊株の解析から,MID1遺伝子は生育に必須の遺伝子であり,細胞周期のG_1期における出芽とM期における核分裂に必要であることが分った.一方,MID2遺伝子産物は376アミノ酸残基から成り,膜移行のためのシグナル配列,動物細胞のイオンチャネルと相同な膜恵通領域を1つおよびCa^<2+>結合領域と考えられる領域を1つもっていることを明らかにした.MID2遺伝子破壊株は正常に増殖できた.両遺伝子間の相互作用を調べた結果,MID2遺伝子はmid1変異お抑圧できるが,MID1遺伝子はmid2を抑圧できなかった.このことは,一連のCa^<2+>輸送のカスケードのなかで,MID2遺伝子産物はMID1遺伝子産物の下流で働くことを示している.この遺伝学的結論は,midl変異株はCa^<2+>流入に欠損をもち,MID2遺伝子産物はCa^<2+>結合領域をもつという上述の知見をうまく説明できる.本研究の目的は、複数のイオンに共役して輸送するための輸送系タンパク質の同定とその機能を明らかにすることである.具体的には,酵母の性フェロモンによって誘導されるCa^<2+>の流入,または流入したCa^<2+>の受容または伝導に欠損をもつと考えられる突然変異株群(midlmid5)を解析することにより,Ca^<2+>の流入からその細胞内輸送に関与する遺伝子産物を明らかにすることであった.本年度は特にCa^<2+>の流入に欠損せもつmidl株と,細胞内に流入したCa^<2+>の輸送に欠損をもつと考えられるmid2株をそれぞれ相補する遺伝子(MID1とMID2)を単離し,構造解析と両遺伝子の破壊株の細胞増殖能に関する解析を行った.その結果,MID1遺伝子は548アミノ酸残基から成り,疎水性領域を4ヶ所もつタンパク質をコードしていることを明らかにした.その領域の1つのアミノ酸配列は動物細胞の種々のイオンチャネルの膜貫通領域のアミノ酸配列と相同性があった.MID1遺伝子破壊株の解析から,MID1遺伝子は生育に必須の遺伝子であり,細胞周期のG_1期における出芽とM期における核分裂に必要であることが分った.一方,MID2遺伝子産物は376アミノ酸残基から成り,膜移行のためのシグナル配列,動物細胞のイオンチャネルと相同な膜恵通領域を1つおよびCa^<2+>結合領域と考えられる領域を1つもっていることを明らかにした.MID2遺伝子破壊株は正常に増殖できた.両遺伝子間の相互作用を調べた結果,MID2遺伝子はmid1変異お抑圧できるが,MID1遺伝子はmid2を抑圧できなかった.このことは,一連のCa^<2+>輸送のカスケードのなかで,MID2遺伝子産物はMID1遺伝子産物の下流で働くことを示している.この遺伝学的結論は,midl変異株はCa^<2+>流入に欠損をもち,MID2遺伝子産物はCa^<2+>結合領域をもつという上述の知見をうまく説明できる.
キンドリング形成に関わる興奮性シナプス機構の解析

本研究課題において申請者は、まず、(1)貫通枝キンドリングを形成したラットの海馬スライスにおいてパッチクランプ法によるホールセル記録を行い、細胞膜に発現するグルタミン酸受容体の性質を電気生理学的に解析する。(2)しかる後に細胞質をパッチ電極内に吸引し、電極内液に含まれる逆転写酵素を用いて細胞質中のmRNAから一本鎖のcDNAを合成し、そのcDNAをグルタミン酸受容体mRNAに特異的なプライマーを用いてPCR法によって増幅し、その産物を制限酵素解析やsouthern blot法で解析することによりその細胞に発現するグルタミン酸受容体分子のサブユニット構成を明らかにする(RT-PCR法)。(3)そしてその結果を対照群と比較することにより、キンドリング形成に関わる興奮性シナプス伝達機構の変化を分子レベルで明らかにすることを目的とした。本年度はその第一歩として、正常ラットの海馬スライス標本を用いて海馬の様々なニューロンのAMPA受容体の電流-電圧特性をパッチクランプ法によって調べ、その細胞に発現するAMPA受容体のサブユニット構成を調べた。その結果、生後10-15日のラットの海馬CA1,CA3の方線層の円形小型の介在ニューロンで著明な内向き整流特性を示す(II型AMPA応答)を示す細胞においてはGluR2サブユニットが全例(9/9)で検出された。それに対して、AMPA受容体が外向き整流特性のI型の応答を示すことが知られているCA1の錐体細胞や歯状回の顆粒細胞では、3分の2の細胞でGluR2が検出された。残りの3分の1の例で検出できなかった理由については収穫されたmRNAの量が十分でなかった可能性が強く今後改善する必要のある技術的問題である。いずれにしても、ここまでの結果はII型のAMPA応答を示す細胞ではI型の応答を示す細胞よりもGluR2サブユニットの発現が少ないことを示唆しており、クローンの発現実験の結果とあわせて考えると、II型の応答を示す細胞のAMPA受容体の内向き整流特性と高いCa透過性はGluR2サブユニットの発現量が少ないことに起因すると結論された。これとは別に貫通枝キンドリングラットを安定して作成できるようになったので、今後はキンドリングラットでの実験に移行する予定である。
炭素－フッ素結合の自在変換を基軸とした有機フッ素化合物の効率的合成

昨年度では、フッ化アシルの効率的な変換反応の開発を目指して研究に取り組み、種々の反応条件を検討した。その結果、ニッケル触媒存在下、二座配位子であるジフェニルホスフィノエタン(DPPE)、基質としてルイス酸性を有するトリアルキルボランをトルエン溶媒中120 °C以上で加熱することによって、選択的に脱カルボニル化を経由したアルキル化が進行することを見出した。本反応は幅広い官能基を有するフッ化アシルについても同様に適用可能であり、様々な誘導体の合成もおこなった。さらに、カップリングパートナーである有機ホウ素化合物についても、ルイス酸性を有するトリアルキルボロキシンを用いることによって様々なアルキル基の導入にも成功した。今年度においては、応用課題を重点的に検討し、天然に豊富に存在し、安価に入手可能な安息香酸やサリチル酸を出発原料とする、オルト-ダブル官能化に従事した。その結果、安息香酸やサリチル酸に対してアリール基とアルキル基を逐次的に導入する反応の開発に成功しただけでなく、新たにニッケルの1,4-移動を経由した変換反応が進行することも見出した。このことは、別途合成した化合物の分光学的データと比較することによって確認している。さらに、理論計算による反応機構の解明をおこない、ニッケル錯体と有機ホウ素化合物が系中で錯形成することが、本反応を効率的かつ選択的に進行させるために重要であることがわかった。以上の点から、本研究は炭素ーフッ素結合の変換を基軸とした、脱カルボニル化を経由したアルキル化の開発、および1,4-ニッケル移動に関する初めての報告であり、重要な研究成果であるといえる。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、遷移金属錯体による有機フッ素化合物の炭素ーフッ素結合の変換反応を基軸とした新規触媒反応の開発について研究をおこなった。従来のフッ化アシルの変換反応としては、ニッケル触媒によるカルボニル基を保持した非対称ケトンの合成反応が知られているが、より安価な酸塩化物やエステルなどでも同様の反応が進行することが知られており、実用的な反応であるとは言えない。そこで本研究では、B-アルキル型の鈴木ー宮浦カップリングと組み合わせることによって、フッ化アシルに選択的に反応する脱カルボニル化を経由したアルキル化反応を見出すことに成功した。まず本研究では、フッ化アシルの炭素ーフッ素結合の酸化的付加により生じるアシル(フルオロ)ニッケル錯体からの不均化反応が速やかに進行することが課題であることを見出し、ルイス酸性を有する有機ホウ素化合物と組み合わせることによって、不均化反応を抑制することに成功した。さらに、従来の鈴木ー宮浦カップリングによるアルキル化反応では、アルキル基のトランスメタル化速度が遅いため、反応が進行しないことが多かったが、ルイス酸性を有するトリアルキルボランを用いることによって、反応が効率的に進行することが分かった。また、反応は二座のリン配位子を用いることによって脱カルボニル化が選択的に進行する一方で、電子供与性の高いN-ヘテロサイクリックカルベン型配位子を用いた場合にはカルボニル基を保持したアルキル化反応が選択的に進行することが分かった。このような配位子の電子的効果によるカルボニル基の保持/脱離を制御する反応はこれまでに報告例が無く、非常に重要な研究成果であると考えている。さらに、天然物合成や薬理活性物質合成などにおいて幅広く応用が期待できる脱カルボニル化を伴ったメチル化反応についても、トリメチルボロシキンを用いることによって進行することを見出した。当初の年次計画一年目では、ニッケル錯体によるフッ化アシルの炭素ーフッ素結合の開裂反応、有機不飽和分子による移動挿入反応、還元的脱離反応を量論反応によって検討することを目標としていた。結果として今年度は、より新規性の高い炭素ーフッ素結合の開裂反応、アルキル基のトランスメタル化、脱カルボニル化、還元的脱離といった一連の反応を触媒的におこなうことに既に成功している。加えて、本研究ではフッ化アシルの変換反応に関して反応条件の最適化から、基質適用範囲の検討まで既に完了しており、国内外の学会発表および学術論文の投稿準備段階である。研究開始一年目の時点では、フッ化アシルの変換反応に関する反応条件の最適化までを目標に設定していたことを考えると、本研究は当初の研究計画以上に進展している。更に、これまでの研究において、有機フッ素化合物の触媒的変換反応の開発は容易では無いことを考えると、本研究一年間で触媒反応の開発が達成できたことは、注目すべき研究の進展であると考えている。今後の研究計画としては、炭素ーフッ素結合の生成を達成することによって、当初の計画通り、触媒的カルボフルオロ化が達成できるだけでなく、本研究において既に見出している反応を応用することによって、有機フッ素化合物の触媒的アルキル化反応の開発、およびカルボニル化合物の選択的変換反応の開発をおこなう。

さらに、カップリングパートナーである有機ホウ素化合物についても、ルイス酸性を有するトリアルキルボロキシンを用いることによって様々なアルキル基の導入にも成功した。今年度においては、応用課題を重点的に検討し、天然に豊富に存在し、安価に入手可能な安息香酸やサリチル酸を出発原料とする、オルト-ダブル官能化に従事した。その結果、安息香酸やサリチル酸に対してアリール基とアルキル基を逐次的に導入する反応の開発に成功しただけでなく、新たにニッケルの1,4-移動を経由した変換反応が進行することも見出した。このことは、別途合成した化合物の分光学的データと比較することによって確認している。さらに、理論計算による反応機構の解明をおこない、ニッケル錯体と有機ホウ素化合物が系中で錯形成することが、本反応を効率的かつ選択的に進行させるために重要であることがわかった。以上の点から、本研究は炭素ーフッ素結合の変換を基軸とした、脱カルボニル化を経由したアルキル化の開発、および1,4-ニッケル移動に関する初めての報告であり、重要な研究成果であるといえる。今後は、当初の研究計画通り炭素ーフッ素結合の生成反応について開発をおこなう。つまり、ニッケル錯体によって炭素ーフッ素結合を開裂し、変換反応が可能であることは既に見出しているため、今後は移動挿入、還元的脱離について検討することによって当初の研究計画を達成できるのではないかと考えている。更に、本研究によって見出したフッ化アシルの脱カルボニル化を経由したアルキル化反応についても、更に応用展開をおこなっていきたいと考えている。つまり、脱カルボニル化を経由したアルキル基の導入反応は、これまでに報告例が無く、非常に注目すべき研究成果であるため、基質の適用範囲の拡大、天然物や薬理活性物質合成への応用などにも展開していきたいと考えている。さらに、ごく最近ではフッ化アシルの炭素ーフッ素結合が開裂した後も、カルボニル基が脱離しない遷移金属錯体の開発についても研究をおこなっているので、これらのフッ化アシルの変換反応に関して詳細な基礎研究をおこなっていきたい。以上の研究計画を踏まえて考えると、2016年7月頃まで炭素ーフッ素結合の生成反応に関する量論反応をおこない、どのような基質において反応が適用出来るかを検討する。量論反応が達成できれば、2017年1月頃までに触媒反応への応用をおこない、2017年3月までに論文投稿が出来るまで準備をおこないたいと考えている。それと並行して、現時点で達成しているフッ化アシルの脱カルボニル化を経由したアルキル化反応については、2016年5月頃までに論文投稿を完了したいと考えている。その後、関連した応用反応についても順次検討をおこなっていきたいと考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。
高い光吸収性と二酸化炭素改質性能を有するハイブリッド光触媒の開発と反応機構解明

本研究ではCO2/H2O/H2が存在する系でCO2の改質・資源化とH2の貯蔵を同時に実現する新しい可視光応答型光触媒開発を行った。その際に、透明多孔質繊維を基材とし、その細孔内に担持遷移金属とPdをTiO2と共にコーティングした。高い光応答性とCO2改質・H2貯蔵性能の評価ならびに向上を研究目的とした。その結果、以下の知見を得た。1CO2/H2O系:金属担持によるCO2改質性能向上が認められた。重ねあわせの効果を検証したところ、効果は十分に得られなかった。2CO2/H2系、CO2/H2O/H2系:Fe担持によるCO2改質性能促進効果は得られたが、H2添加による性能向上効果は得られなかった。今年度は主に以下の2点の研究課題について取り組んだ。(1)網目状繊維基材に可視光応答光触媒を作製する手法を種々検討し、CO2改質性能を評価ゾルゲル・ディップコーティング法で、TiO2にFeやCuの微小金属を担持させた可視光応答光触媒を作製した。その際に、これまで検討してきた45ミクロンアンダー粒子よりサイズの小さい10ミクロンレベルの粒子を担持させた。その結果、粒子微小化の効果はあまり認められなかった。ただし、金属粒子をより多く、均一分散させる担持方法については、さらなる検討が必要である。次に、網目状繊維にコーティングしたTiO2上にFeやCuをパルスアークプラズマガンで担持させる方法を試みた。その結果、ゾルゲル・ディップコーティング法よりも、多く、かつ均一にFeやCuをTiO2表面に担持させることができた。しかし、CO2改質性能は、コーティング条件によってゾルゲル・ディップコーティング法より優れた場合とそうでない場合とに分かれたため、コーティング方法を再度検証する予定である。還元剤を変化させた反応系(H2O/CO2系、H2/CO2系、H2/H2O/CO2系)で被反応ガスの混合モル比がCO2改質性能に及ぼす影響を評価した。CO2から燃料を生成する際には、還元剤から生じるプロトンと光触媒反応で生じた電子が重要な役割を担うため、還元剤の種類や使用量が生成燃料の量や種類に大きく影響を及ぼすと考えられるためである。CO2とH2のモル比を変化させて実験を行った結果、CO生成における最適モル比は、H2/CO2系においてCO2:H2=1:2、H2/H2O/CO2系においてはCO2:H2=1:4となった。検討条件での最高の燃料生成濃度は、Fe担持TiO2、H2O/CO2系で得られた。近年,地球温暖化や化石燃料枯渇といった問題が深刻化している.本研究ではこの2つの課題を解決するために,光触媒(TiO2)を用いてCO2の燃料種(CO,CH4等)への改質を行う.しかしながら,TiO2のCO2改質性能は低く,実用化にはさらなる性能向上が必要である.そこで本研究では,TiO2に金属を担持させることで電荷分離促進と可視光応答化による性能向上を目指した.金属担持方法にはゾルゲル・ディップコーティング法とパルスアークプラズマガンによるコーティング方法を用いて,金属担持TiO2薄膜を作製した.ゾルゲル・ディップコーティング法では,TiO2ゾル溶液中に各金属(Fe,Cu,Pd)を投入して,金属担持TiO2薄膜を網目状繊維にコーティングした.またパルスアークプラズマガンでは,ゾルゲル・ディップコーティング法で網目状繊維にコーティングしたTiO2薄膜にFeを担持した.これらの方法でコーティングを行った網目状繊維基材1枚と網目状繊維を透過する光の利用を狙った重ね合わせによる2枚の配置条件でCO2改質性能を比較した.本研究で提案する方法で作製した金属担持TiO2薄膜のCO2改質性能評価,および基材を重ね合わせることによるCO2改質性能向上の効果の検証を研究目的として,SEM,EPMAによる表面性状分析およびCO2改質実験による評価を行った.本研究ではゾルゲル・ディップコーティング法で網目状繊維にコーティングしたTiO2薄膜にFeを担持した条件(重ね合わせなし)で最高性能が得られた.パルスアークプラズマガンによるコーティングや重ね合わせによる性能向上は十分に得られなかったが,両面コーティングによる性能向上や24hまでのCO生成速度の増加が認められたため,今後網目状繊維へのコーティング方法を工夫した上で配置を検討することで,短い実験時間での性能向上が期待される.本研究では、CO2/H2O/H2が共存する系でCO2の改質・資源化とH2の貯蔵を同時に実現する新しい可視光応答型光触媒開発を行った。1CO2/H2O系:紫外光を含む広波長域光(185nm2000nm)を照射してCO2改質実験を行ったところ、FeやCuを担持した場合に、金属未担持TiO2よりCO生成濃度が高くなり、金属担持によるCO2改質性能向上が認められた。Fe/TiO2とCu/TiO2を比較すると、Fe/TiO2が高性能になった。

重ね合わせの効果を検証したところ、基材1枚の条件で金属担持した場合に高いCO2改質性能を示し、重ねあわせによる効果は得られなかった。次に、シャープカットフィルタを用いて、400nm以下の紫外光をカットし、可視光領域以上の波長光のみ(401nm2000nm)を照射してCO2改質実験を行ったところ、いずれの金属を担持した条件でも可視光応答性が発現し、本研究の手順で可視光応答型光触媒の作製は可能であることが分かった。重ね合わせの効果を検証したところ、重ねあわせによるCO2改質性能の向上は必ずしも全ての条件では認められなかった。2CO2/H2系、CO2/H2O/H2系:広波長域光照射条件、可視光域以上光照射条件共に最高濃度はCO2/H2O系でFe/TiO2を用いた場合に得られることが明らかとなった。Fe担持によるCO2改質性能促進効果は得られたが、H2添加による性能向上効果は得られなかった。Fe担持による反応系への電子供給量増加に対して、H+量が不十分な可能性が考えられ、今後還元剤とCO2の組成費、ならびに金属担持量の最適化についての検討が必要である。本研究ではCO2/H2O/H2が存在する系でCO2の改質・資源化とH2の貯蔵を同時に実現する新しい可視光応答型光触媒開発を行った。その際に、透明多孔質繊維を基材とし、その細孔内に担持遷移金属とPdをTiO2と共にコーティングした。高い光応答性とCO2改質・H2貯蔵性能の評価ならびに向上を研究目的とした。その結果、以下の知見を得た。1CO2/H2O系:金属担持によるCO2改質性能向上が認められた。重ねあわせの効果を検証したところ、効果は十分に得られなかった。2CO2/H2系、CO2/H2O/H2系:Fe担持によるCO2改質性能促進効果は得られたが、H2添加による性能向上効果は得られなかった。優れた光透過性を有する網目状繊維への金属担持光触媒作製方法としてゾルゲル・ディップコーティング法とパルスアークプラズマガン法の二通りを採用し,作製光触媒をSEM,EPMAの分析機器とCO2改質実験で評価を行った.また,作製した光触媒を2サンプル重ね合わせた場合のCO2改質実験を行いその性能評価を行った.これらの取り組みは当初予定した研究計画通りであり,さらにパルスアークプラズマガン法にも取り組んだのは当初計画を上回る成果である.ただし,マイナス面としては,CO2改質実験で得られた燃料濃度が最高で1000ppmV程度であり,既往研究と同程度もしくは若干高い程度にとどまっており,当初想定していた高性能は得られていない.また,作製した光触媒を2サンプル重ね合わせた場合のCO2改質性能が1サンプルの場合よりも上回る場合もあれば,そうでない場合もあり,当初期待した効果が得られるような普遍的な条件を見出すには至っていない.しかし,まだ研究機関としてはもう1年あるため,本課題を解決するには十分な期間を有する.以上のことを総合的に判断して,本研究の現在までの達成度は「おおむね順調に進展している」とした.エネルギー工学今後の主な研究課題としては,以下のものが挙げられる.1.金属担持条件の検討,2.重ね合わせの効果が得られる条件の抽出,3.還元剤の影響評価1.については,これまで金属種としてはFe,Cu,Pdについて,また担持方法としてはゾルゲル・ディップコーティング法とパルスアークプラズマガン法を検討してきたが,担持量や担持状態について最適条件があることが推察されており,また本研究ではまだ最適条件を見いだせていない.
免疫グロブリンによる多発性硬化症の樹状細胞と免疫記憶制御機構の解析

免疫グロブリン静注射療法(IVIG)は多発性硬化症(MS)の再発抑制に有効であるとする報告があるが、MSの免病態において再発に関与していると考えられる樹状細胞(DC)に対するIVIGの作用は詳細不明である。我々は、末梢血単球からモノカインを用いてDCを分化させる系で、IVIGで用いられるIgGの影響について検討した。1.MS患者及び健常人由来の単球を用いると、IgGは未熟DC (imDC)のマーカーであるCDla、T細胞活性化に関わるCD40及びCD80の発現を部分的に抑制したが、成熟DC (imDC)のマーカーであるCD83の発現を、逆に増強した。2.また健常人のIgGはmDCが血液脳関門(BBB)を通過するために必要なホーミング分子であるCD49d(VLA-4のα4-インテグリン)の発現を顕著に抑制した。CD49dの中和抗体にはMSの治療効果があることから、実際にMS患者の単球でIgGの効果を調べたところ、健常人と同じ結果が得られた。3.さらにIgGは健常人、MS患者ともにDC成熟化に伴うIL-12の産生を抑制したが、IL-10の産生は抑制しなかった。4.F(ab')_2を用いた実験では、IgGと同様にCD83の発現増強がみられた。したがってこのIgGの作用はFcγRを介してはいないことが示唆された。一方IgGによるCD86の抑制効果はF(ab')_2を用いると著明に減弱した。またIgGによるCD49dの顕著な発現抑制については、F(ab')2は抑制効果を示したが、その程度は個人差がみられた。以上から、IgGは既知の炎症制御作用以外に、DCの成熟過程の制御、T細胞活性化とDCの中枢組織内への移行の阻害、さらにTh1サイトカインの抑制などによって、MSの再発を抑制する可能性が示唆された。またIgGのDCに対する作用はFcγRを介する機序のみでは説明できないと考えられた。多発性硬化症(MS)は、再発と寛解を繰り返す中枢神経の炎症性脱髄疾患である。免疫グロブリン静注射療法(IVIG)はMSの再発抑制に有効であるとする報告があるが、MSの免疫病態において再発に関与していると考えられる樹状細胞(DC)に対する作用について検討した報告はきわめて少ない。我々は、末梢血単球からモノカインを用いて樹状細胞を分化させる系で、IVIGで用いられるIgGの影響について検討した。1.健常人由来単球を用いると、IgGは未熟DC(imDC)のマーカーであるCDla、T細胞活性化に関わるCD40及びCD80の発現を部分的に抑制したが、成熟DC(mDC)のマーカーであるCD83の発現を、逆に増強した。2.また、IgGはmDCが血液脳関門(BBB)を通過するために必要なホーミング分子であるCD49d(VLA-4のα4-インテグリン)の発現を顕著に抑制した。CD49dの中和抗体にはMSの治療効果があることから、実際に再発寛解型のMS患者末梢血に由来する単球でIgGの効果を調べたところ、健常人と同じ結果が得られた。3.さらに、IgGは健常人、MS患者ともに、DC成熟化に伴うIL-12の産生を抑制したか、IL-10の産生は抑制しなかった。

以上の結果を総合すると、IgGは従来知られている炎症制御作用以外に、DCの成熟過程の制御、中枢への移行抑制、サイトカインプロファイルへの影響によって、MSの再発を抑制している可能性が示唆された。多発性硬化症(MS)は、代表的な中枢神経の炎症性脱髄疾患である。免疫グロブリン静注射療法(IVIG)はMSの再発抑制に有効との報告がある。我々は、MSの免疫病態において再発に関与していると考えられる樹状細胞(DC)に対する作用について検討するため、末梢血単球からモノカインを用いて樹状細胞を分化させる系で、IVIGで用いられるIgGの影響について検討した。1.昨年の健常人由来単球における検討に引き続きMS患者由来単球を用いて検討したところ、やはりIgGは未熟DC(imDC)のマーカーであるCDla、T細胞活性化に関わるCD40及びCD80の発現を部分的に抑制した。したがって、T細胞の活性化を部分的に抑制するものと考えられた。両群間には有意差はみられなかった。2.一方、成熟DC(mDC)のマーカーであるCD83の発現を、逆に増強した。これに関してF(ab')_2を用いて同様の実験を行ったが、CD83の発現増強がみられた。したがって、このIgGの作用はFcγRを介してはいないことが示唆された。3.IgGによるCD86の抑制効果はF(ab')_2を用いると著明に減弱した。4.健常人及びMS患者において、IgGはmDCが血液脳関門(BBB)を通過するために必要なホーミング分子であるCD49d(VLA-4のα4-インテグリン)の発現を顕著に抑制した。これをF(ab')_2を用いて解析したところ、やはり抑制効果がみられたが、その程度は個人により差がみられた。以上の結果から、IgGのDCに対する作用はFcγRを介する機序のみでは説明できないことが示唆された。
仮想的テリトリー手法を用いた街路の歩きやすさに関する研究

本研究は街路の沿道景観が歩行を促す効果に着目し複数の区間から構成される街路網の歩行環境を評価する手法を提案したものである。街路の接道空間に歩行者が様々なイメージ行動を想起する空間を仮想的テリトリーとして定義しその空間構成パターンと道路網の幾何構造を要因として評価分析を行った。また街路網のVR仮想空間により歩行をしながらイメージ行動の想起性を測る心理実験手法を構築した。評価成果として街路網の幾何的空間構造をもとに7タイプの路線特性を導くとともに、商店街、集合住宅沿道、住工混在街路など異なる沿道土地利用に応じた評価結果を導いた。本年度は交付申請書の実施計画記載事項に関して、1街路での歩きやすさに関するアンケート実験、2仮想的テリトリーに関わる影響要因のモデル化、3仮想的環境による実験手法の導入を行った。1については、主として平成24年度の実験において残された課題(被験者数等)を補強するために行った南浦和駅周辺での現地歩行実験(被験者25名)と、大宮駅周辺では仮想的テリトリーのモデル再検討の結果、3路線について追加実験を行った(被験者20名)ものがある。2仮想的テリトリーのモデル化の検討については、仮想的テリトリーを支える空間分類に(Pb:Public,SPb:Semi-Pubulic,SPr:Semi-Private,Pr:Private)の概念をテリトリーの属性として付与した分類を再考し、加えて仮想的テリトリーによる沿道空間と歩道空間の空間統合に関わる概念を整理した。1の大宮での実験はこの概念を適用したものであるが、SPbのみかSPbとPbの混合パターンにおいて仮想的テリトリーにおける仮想行動が想起され、歩行における人々の触れ合いを誘発する可能性も示唆された。3仮想的環境による実験手法の導入については、ウォークスルーシミュレーターを導入した時期が遅かったため、評価実験は3次元CGによる仮想環境での評価で代用した。実験は2通り実施し、一方は、完全仮想街路を対象に集合住宅前の接道空間を歩行者にとって快適な歩行環境とするために、仮想的テリトリーによる空間統合の考え方から特に植栽デザインの効果について評価を行ったもの、もう一方は八潮市を対象に特に大規模倉前の接道空間を同様に植栽デザインによって街路歩行環境を検討したものである。前者の実験では仮想環境を16画像作成し、そこを通過したり滞留できるとの仮想行動が観察できるような仮想的テリトリーの存在が歩行環境の向上に有効であることを確認できた。本年度は実施計画の通り、1歩行環境調査、2道路および沿道の景観特性の指標化と分析、3街路での歩きやすさに関するアンケート実験を実施した。1については、さいたま市内、大宮駅東口周辺地区および南浦和駅周辺地区それぞれ駅から500m圏内の主要歩行ルートを対象に現地調査を実施し、2において、個別街路の構造、街路の接続状況、街路網における可視領域に関わる指標を設定し分析を行った。さらに仮想的テリトリーの空間分類を再設定した上、調査街路におけるテリトリーの分布状況を把握した。3のアンケート実験は2通りの手法によってデータを得た。一方は2つのケーススタディ地区における現地歩行実験であり、被験者22名(南浦和)16名(大宮)に評価対象ルートを歩行しつつ、交差点ごとに歩行に関わる設問への回答を行ってもらった。もう一方は調査街路の景観映像を用いた室内実験であり、第1段階目に評価グリッド法の適用によって、10名の被験者から、「歩きたい(歩く意欲)」「歩行しやすい(物理的条件)」の評価項目に対する評価構造をパス図としてとりまとめた。この結果を踏まえ第2段階として、20枚の景観画像の評価実験を行い、15項目の下位評価項目について32名の被験者による評定尺度データを得た。ここで得られたデータをもとに統計ソフトAmossを用いた共分散構造分析を適用し、数通りの評価構造モデルを作成することができた。以上をまとめると、対象地域の歩行環境に関わる基礎データを得ることができ、方法論的には歩きやすさの評価手法を一通り実施して評価構造モデルを抽出できることを確認できた。本年度の研究成果は、1昨年度試行段階であったVRシミュレーターを活用した仮想歩行空間の評価実験、2仮想街路網における面的な歩行環境の評価、の2点である。評価実験に関して昨年度静止画で実施した街路空間をVR仮想環境に移行し、被験者が自由に散策行動をしながら能動的評価ができる環境を実現した。集合住宅の前面空間に滞留空間を設定し植栽等の異なる6通りの空間デザイン案を作成した。実験はマグニチュード推定法により、視覚的統合、行動心理的統合の2つの評価基準について分析を行う実験1、自由歩行における仮想行動をインタビューして、評価グリッド法により評価構造を明らかにする実験2の2つを実施した。ここから視覚的統合から行動心理的統合へと被験者の能動的な認知ー行動プロセスを把握した。

2街路網の面的評価については、地理情報システムSISから抽出した南浦和駅を中心とする半径500mの圏内を対象地区とし、56ルートの中から3ルートを選定の上、仮想的テリトリーの分布を変化させた4つのシナリオによりモデル街路網を構築した。3ルート以外については現状の街路網構成を3D都市モデルにより再現している。これらのモデルに対しVR環境での仮想歩行実験を実施し、仮想的テリトリーの分布状況が歩行環境の評価に及ぼす影響を把握した。期間全体を総括すれば次の4点が成果である。1街路の歩きやすさを定量評価するための仮想的テリトリーを用いた評価手法を考案し、商店街や集合住宅接道空間など複数の都市街路を対象に有効性を確認した。2VRシミュレーターを導入して、仮想行動を考慮した能動的な景観評価を実施した。3、12の成果を基に南浦和駅周辺街路網において面的な歩行環境評価を実施した。4実験結果を踏まえ、評価グリッド法で得られた評価構造図から、今後の街路デザインのあり方について知見を得た。景観工学当初想定した仮想的テリトリーの考え方による歩行環境の評価については、2年間の研究活動によって5通りの評価実験・アンケートを実施し、有効なサンプルを蓄積することができた。研究対象についても、大宮駅周辺、南浦和駅周辺および仮想環境と多面的に評価を実施している。また仮想的テリトリーを実際の街路に適用する際の、空間構成とそれを支える街路景観構成要因のモデルについては、2年度目に至って評価対象地の特性を踏まえつつ、より街路景観の多様性をとらえた一般性の高いモデルと拡張することができた。一方、仮想環境における評価実験については、予定されたウォークスルーシミュレーターに対する機能的要請(十分な再現性をもったリアルタイム描画、照明環境再現、一般被験者のためのインターフェースなど)と費用の関係からソフトウェアの選定が遅くなり、導入したソフトウェアによる評価実験は実施できず、代用ソフトによる仮想環境評価となった。懸案のソフトはすでに導入をすませ、先行して実施した実験における街路モデルの移植を進めているところであるが、当初の計画よりもやや遅れていると判断した。研究の目的は、街路の空間において、景観特性が歩行者の歩行意欲を高めるとの着眼点により、評価手法を構築することである。景観特性の効果については、現地歩行のアンケート、評価グリッド法によるインタビュー、その結果に対する共分散構造分析の適用により、景観以外の街路空間の物理的空間特性に対し、景観的特徴(視覚的要素)および空間構造に由来して歩行者に認識されうる仮想的テリトリーの持つ効果のウェイトを十分評価できたと考えている。研究目的に記載した事項のうち、以上が24年度の実施計画に関わる事項であるので、順調に進行していると判断した。今後の推進方策としては、まず第1に先行して実施した実環境における評価実験と対応した仮想環境による評価実験を行うことで、実環境との整合性を検証しつつ、多様な空間構成をシミュレートした実験を実施していく。また第2に、当初計画における最終年度の主要成果として、歩行環境を街路網として面的に評価し、地理情報システムにおいて視覚的に表現する点が挙げられている。
肝細胞癌のClonalityの解析

近年、画像診断の進歩により肝内小腫瘤性病変が容易に見つけられるようになり超音波映像下穿刺組織診が診断確定のために行われているが、従来の病理組織学的基準では癌の判定に苦慮することがある。癌組織は、単一の癌細胞が分裂増殖してできるmonoclonalな細胞集団であると考えられている。肝癌では、細胞DNAに組み込まれたB型肝炎ウイルスDNAのパターン解析により検討されているが、この方法では日本の肝癌の75%を占めるC型肝炎ウイルスに関連した肝癌の解析ができない。そこで我々はX染色体上のphosphoglycerate kinase(PGK)遺伝子の多型性とメチル化を利用して、従来のSouthern blot hybridization法とともに、polymerase chain reaction(PCR)法を応用した方法でclonalityを解析した。対象は、画像診断を含め臨床的に肝細胞癌と診断された女性27例の凍結肝組織である。手術あるいは剖検によりえられた9例について、Southern法による解析ではPGK遺伝子に多型性のみられた3例すべてが癌部ではmonoclonal(“m")、非癌部ではpolyclonal(“p")なパターンであった。この3例についてPCR法で調べたところ同様な結果が得られた。そこで超音波下穿刺組織診を行った18例についてPCR法を用いて検討したところ11例に多型性がみられ、このうち腫瘤径25mm以上の7例はすべて"m"なパターンであった。計25mm以下の小肝細胞癌4例では2例が“m",2例が“p"なパターンを示した。病理組織学的には、“m"なパターンを示した2例は肝細胞癌と診断されたが、“p"なパターンを示した2例は1例がadenomatous hyperplasia、もう1例がリンパ球浸潤の多い肝細胞癌であった。以上の結果より、PGK遺伝子の多型性のメチル化を利用しPCR法を応用したこの方法は微量検体のclonalityの解析が可能であり、肝内小腫瘤性病変の病理組織学的診断の一助になるとともに、ヒト肝発癌過程の解明に有用であると考えられた。本邦における肝癌の多くは、B型肝炎ウイルス、C型肝炎ウイルス、アルコールなどによる慢性肝障害を発生母地としている。近年、画像診断の進歩により肝内小腫瘤性病変が容易に見つけられるようになり、超音波映像下穿刺組織診が診断確定の為におこなわれているが、従来の病理組織学的基準では癌の判定に苦慮することがある。癌組織はモノクローナルな細胞集団であると考えられており、X染色体上の遺伝子の多型性とメチル化の有無を利用して女性の白血病、大腸癌、乳癌などの癌組織のクローナリティが報告されている。肝癌では、染色体DNAに組み込まれたB型肝炎ウイルスDNAのパターン解析により検討されているが、この方法では日本の肝癌の75%を占めるC型肝炎ウイルスに関連した肝癌の解析ができない。そこで我々はX染色体上のphosphoglycerate kinase(PGK)遺伝子の多型性とメチル化を利用して、従来のSouthern blot hybridization法とともに、polymerase chain reaction(PCR)法を応用して、肝細胞癌のクローナリティの検討をおこなった。まず女性の肝癌8例(手術・剖検例)の凍結肝組織を用い、癌部、非癌部からgenomic DNAを抽出した。Hybridizationに用いるプローブ用のDNAを作る為、非癌部より抽出したDNAを用い、X染色体のPGK遺伝子、HPRT遺伝子の一部のDNA断片をPCR法により増幅しクローニング後insert DNAを精製した。