hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ノックアウト酵母コレクションを利用した新規生理活性物質の創製

がんなどの化学療法において,多剤排出トランスポーターの過剰発現による多剤耐性化は解決すべき重要な問題である。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeの多剤耐性化遺伝子(PDR)のネットワークはABCトランスポーターの転写因子およびABCトランスポーター自体をコードしている。本研究では154種のフラボノイド類を合成し, PDR1, PDR3, PDR8, PDR10, PDR11およびPDR16遺伝子を破壊した出芽酵母を用いて薬剤感受性に基づくスクリーニングを行った。その結果,フッ素原子を導入したフラボノイド類がpdr1D株に対する特異的増殖抑制活性を有することが明らかとなった。この結果は多剤耐性化メカニズムに対する知見を深めるばかりでなく,がんの化学療法における新しい展開が期待される。本申請では,出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeを用いた多剤耐性ABCトランスポーター阻害物質の探索を行うためにスクリーニング法の構築を計画した。これには簡便な出芽酵母増殖率測定法が必要となったが,従来からの増殖率測定法であるペーパーディスク法,コロニーカウント法,比濁法等は,いずれも多検体の測定には適しておらず,さらに増殖率を定量的に把握することも困難であった。本研究では,動物細胞の増殖率測定に用いられるMTT法の出芽酵母への適用を試みた。MTT法はマイクロプレート中で細胞を培養し,生じたホルマザン色素をマイクロプレートリーダーにより測定する方法であり,多検体の増殖率を定量的に測定することが可能である。しかし,動物細胞に比べはるかに速い増殖速度を示す出芽酵母にMTT法をそのまま適用することは困難であり,MTT濃度,培養時間,培養菌体濃度等の条件を種々検討した結果,定量性および再現性の高い増殖率測定法を確立することができた。次に,出芽酵母の多剤耐性遺伝子破壊株であるpdrΔ株に対して,当研究室で構築しているフラボノイド類およびクマリン類を基本とした化合物ライブラリーに対する薬剤感受性試験を行ったところ,C環エーテル酸素を窒素原子に置換したアザフラボン類が特定のpdrD遺伝子破壊株の増殖を抑制することを見いだした。特定の遺伝子破壊株に対して選択的な増殖抑制効果を持つ化合物はpdrD関連遺伝子産物の機能や役割について研究する上で有効なツールとなることが期待されている。本申請では,多剤耐性ABCトランスポーター阻害物質の活性評価を行うためのスクリーニング法の構築を計画した。モデル生物として一連の多剤耐性化遺伝子を破壊した出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeの多剤耐性化関連遺伝子破壊株コレクションを用い,特定遺伝子破壊株の増殖を抑制する化合物の探索的合成を試みている。このために,まず簡便な出芽酵母増殖率測定法の確立が必要となった。従来からの増殖率測定法であるペーパーディスク法,コロニーカウント法,比濁法等は,いずれも多検体の測定には適しておらず,さらに増殖率を定量的に把握することも困難であった。特定の遺伝子破壊株に対して選択的な増殖抑制効果を持つ化合物はpdrD関連遺伝子産物の機能や役割について研究する上で有効なツールとなることが期待される。がん細胞の多剤耐性化には,過剰発現した薬剤排出トランスポーターによる抗がん剤の細胞外排出が関与していることが明らかにされており,薬剤排出トランスポーターの機能解明はがん化学療法における多剤耐性克服のための重要な課題と位置づけられている。本申請では,出芽酵母であるSaccharomyces cerevisiaeを用いた多剤耐性ABCトランスポーター阻害物質の簡便スクリーニング法の構築とABCトランスポーター阻害物質の探索的合成を主要な目的として,研究を実施した。1)多剤耐性ABCトランスポーター阻害物質の簡便スクリーニング法の構築代表的生物活性物質の多剤耐性化関連遺伝子破壊株に対する増殖抑制効果を調べることで,遺伝子変異株による評価パネルの構築を試みた。結果,ABCトランスポーター転写因子遺伝子破壊株の増殖を抑制する物質とABCトランスポーター自体の遺伝子破壊株の増殖に作用する物質に分類することができた。転写因子遺伝子破壊株の中ではPDR1遺伝子破壊株が,またABCトランスポーター遺伝子破壊株の中ではPDR10遺伝子破壊株が代表的であることが明らかとなった。

これにより,すべての遺伝子破壊株によるスクリーニングをしなくても,多剤耐性化阻害物質のスクリーニングが可能であることが示唆された。2)ABCトランスポーター阻害物質の探索的合成本研究では,作用機序が明らかにされているフラボン,フラバノン,スチルベン,クマリン,フロクマリンなどの代表的化合物骨格にさまざまな置換基を導入することで,多様な化合物を含む多様性指向ライブラリーの構築を行った。このような化合物ライブラリーを遺遺伝子変異株による評価パネルに供したところ,特定遺伝子破壊株の増殖を特異的に阻害する化合物の創製に成功した。このような化合物を用いることで,多剤耐性化遺伝子の機能解明が進展することが期待される。
高密度垂直磁気記録媒体用Sm-Co薄膜の開発と応用

スパッタリング法でSm-Co薄膜を作製し、次世代の超高密度磁気記録媒体の開発を目指した研究をおこなった。平成14年度はCu下地層を用いることにより垂直方向に磁化容易軸を有するSm-Co薄膜が形成できることを明らかになったので、平成15年度はCu下地層の結晶構造がSm-Co/Cu薄膜の磁気特性に及ぼす影響について検討した。具体的にはCu下地層作製時の基板温度、スパッタリングガス圧、下地層厚を変化させたときのSm-Co層の結晶構造ならびに磁気特性について検討した。Cu下地層作製時の作製条件を変化させ(111)面への配向度を向上させるとSmCo_5(002)面の回折線強度が増加し、Cu(111)面とSmCo_5(002)面のロッキングカーブの半値幅を比較することにより、Cu(111)面上にSmCo_5(002)面がエピタキシャル成長していることを明らかにできた。またCu(111)面の回折線強度の増加とともにSm-Co/Cu薄膜の垂直方向の保磁力が増加し、垂直磁気異方性を増加することができた。さらにSm-Co層厚について検討した。Sm-Co層厚を10nmから40nmに増加すると、SQUIDで測定した異方性磁界は約60kOeから170kOeに増加し保磁力は約8kOeから12kOeに増加した。最大異方性磁界値はバルク値(250kOe)の約70%に相当するので、垂直磁気記録媒体のみならずマイクロ・ナノ電子デバイスとして有望であると推察される。今後の課題として面内方向にヒステリシス曲線が残留していることが挙げられる。これはCu下地層の(111)面への不完全配向やSm-Co層作製時の基板加熱によるCu粒子の凝集によってSm-Co層内部のc面が基板面に対して傾くと推測している。この課題を解決するためCu下地層と同様なfcc構造をもち高融点材料を下地層として試みる必要がある。スパッタ法で作製したSmCo合金薄膜を用いて次世代の超高密度磁気記録媒体の開発を目指した。本年度は、まず、長手方向の磁気記録媒体として基板加熱しながら作製したSm-Co/Cr薄膜のCr下地層の作製条件およびSm組成依存性について検討を行った。250°Cで作製したとき、Cr下地層が(001)面に配向するとともにSmCo_5(110)面からの回折線が観察され、Cr下地層上にSm-Co層がヘテロエピタキシャル成長していることがわかった。Sm組成依存性について検討した結果、SmCo5(110)面からの回折線は約11at.%から20at.%の範囲で観察され、同時に10kOe程度の保磁力が得られた。TEM観察によってCr層およびSm-Co層中の粒子サイズは約40nmであり、磁性層中の粒子サイズをさらに微細化するためにはCr下地層の粒子を微細化する必要があると考えられる。Sm-Co層厚依存性について検討した結果では5nmと極薄層厚において3kOe以上の保磁力を示し、現在、磁気記録媒体として用いられている薄膜よりも優れた特性を持つことを明らかにできた。また垂直磁気記録媒体用としてSm-Co/Cu薄膜の試作研究をおこなった。Cu下地層の作製条件を変化させたときの結晶構造と磁気特性について検討した結果、Cu下地層を基板加熱なしで作製しSm-Co層を300°Cで作製した場合、結晶構造および磁気特性が良好であることがわかった。Cu(111)面に配向するとSmCo_5(001)面からの回折線が観察され、このとき垂直磁気特性を示した。Cu下地層がSm-Co層作製時の加熱によって粒子サイズが増大するため、粒子サイズの抑制という課題が残ったが、10nmのSm-Co層厚であっても垂直方向の保磁力が7KOe以上あることがわかった。以上から、高保磁力を有するSm-Co薄膜を比較的低温(250300°C)で作製し、さらに配向性を制御することができた。また磁気特性から次世代の記録媒体やマイクロ電子デバイスとしてSm-Co薄膜が大変有望であることを明らかにできた。

Sm-Co層厚を10nmから40nmに増加すると、SQUIDで測定した異方性磁界は約60kOeから170kOeに増加し保磁力は約8kOeから12kOeに増加した。最大異方性磁界値はバルク値(250kOe)の約70%に相当するので、垂直磁気記録媒体のみならずマイクロ・ナノ電子デバイスとして有望であると推察される。今後の課題として面内方向にヒステリシス曲線が残留していることが挙げられる。これはCu下地層の(111)面への不完全配向やSm-Co層作製時の基板加熱によるCu粒子の凝集によってSm-Co層内部のc面が基板面に対して傾くと推測している。この課題を解決するためCu下地層と同様なfcc構造をもち高融点材料を下地層として試みる必要がある。
膜貫通型プロテアーゼの細胞骨格への連結の構造的基礎

得られたFERM-MT1-MMP複合体結晶中では,ペプチドの両親媒性領域は、FERMドメインのサブドメインAのβ2A-鎖と反平行β-β相互作用をしており,疎水性残基がサブドメインAのくぼみにはまり込んでいた.この相互作用は,サブドメインCに結合する従来のICAM-2やCD44などの膜タンパク質と全く異なるものであった.この新事実は, ERMタンパク質が, FERMドメインを介して, MT1-MMPに結合するとともに,その基質である接着分子CD44とも結合できることを示唆している.上記の研究結果を踏まえ,現在,論文を作成中であり,学術雑誌に投稿予定である.精製した組み替え型radixinのFERMドメイン(残基1-310)とII型膜タンパク質であるNEPの細胞質テールの合成ペプチド(22残基)との複合体を、結晶化ロボット(HYDRA-II)を用いて結晶化(a=108.79, b=116.84, c=141.88Å, P2_l2_l2_l、非対称単位に3複合体)して、SPring-8により3.2ÅX線強度データを収集した。通常のMR法により位相決定して、最終的にR_work=0.233/R_free=0.267までREFMACを用いて構造の精密化を行った。構造に基づいて、変異ペプチドを合成して、表面プラズモン共鳴(BIAcore3000)を用いた定量的な結合実験を行った。得られたFERM-NEP複合体結晶中では、ペプチドの両親媒性領域は、FERMドメインのサブドメインCの浅い溝に結合して、β-鎖とそれに続くヘヤピン構造を形成していた。このb-b相互作用は、ICAM-2などのI型膜タンパク質の接着分子とのものと極性が同一であり、「II型膜タンパク質であるNEPではβ-β相互作用の極性が逆を向く」ということは起こっていないことが判明した。NEPの認識には、配列MxITxIN(これをMotif-lb配列と命名した)が重要であることが結論された。ここで、xINx配列がヘヤピン構造を形成し、TxI配列が、ICAM-2のYxV配列に相当する部位に結合する。NEPとMotif-1をもつCD44などの接着分子とのサブドメインC上での結合部位の重複は、NEPとERMタンパク質との相互作用による細胞接着の抑制の構造的基礎を与えている。得られたFERM-MT1-MMP複合体結晶中では,ペプチドの両親媒性領域は、FERMドメインのサブドメインAのβ2A-鎖と反平行β-β相互作用をしており,疎水性残基がサブドメインAのくぼみにはまり込んでいた.この相互作用は,サブドメインCに結合する従来のICAM-2やCD44などの膜タンパク質と全く異なるものであった.この新事実は, ERMタンパク質が, FERMドメインを介して, MT1-MMPに結合するとともに,その基質である接着分子CD44とも結合できることを示唆している.上記の研究結果を踏まえ,現在,論文を作成中であり,学術雑誌に投稿予定である.
カルモジュリン制御のプロトタイプ:放線菌における二次代謝、形態分化の制御

カルモジュリンは真核生物全般に存在するタンパク質で、セカンドメッセンジャーであるカルシウムと結合することにより活性型となり、複数のタンパク質と結合することで様々な細胞過程を制御することが知られている。カルモジュリンは真核生物特有のタンパク質で、現在まで原核生物にカルモジュリンが存在するという報告はない。我々はコンピュータ検索により放線菌にカルモジュリンホモログが存在することを見出し、そのタンパク質をコードする遺伝子をcabBと命名し、放線菌では遺伝解析が最も進んでいるS.coelicolor A3(2)を用いて機能解析を行ってきた。CabBがカルモジュリン同様、カルシウム結合能を有し、カルシウムとの結合によりタンパク質の大きな構造変化が起こることを明らかにした。また、CabBアフィニティーカラムを用いてCabB結合タンパク質として、ペプチド鎖伸長因子として知られるEF-Tuを同定した。ペプチド鎖伸長因子は全生物の間で最も高く保存されているタンパク質であり、真核生物においてEF-TuにあたるものはEF-1αである。EF-1αは伸長因子としての機能以外にチューブリンの重合を安定化するシャペロン様因子としても知られる。EF-1αはカルモジュリン結合タンパク質であることが知られており、この結合によりEF-1αの細胞骨格安定化機能は阻害される。我々は原核生物である放線菌にもこのような機能が保存されていると予想し、原核生物のチューブリンホモログFtsZの重合へのEF-Tu、CabBの影響を調べている。現在までのところ、申請者らはEF-TuがFtsZに結合し、FtsZポリマーを束ねる機能を持つことを明らかにした。EF-Tuにより束ねられたFtsZポリマーがCabBによりどのような影響を受けるかを調べると共に新たなCabB結合タンパク質の同定を行うことが、今後の計画である。カルモジュリンは、真核生物では種々のタンパク質の構造変化を起こさせることでその活性を調節し、細胞骨格、環状ヌクレオチド代謝酵素などの細胞機能を制御する。本研究は、我々がグラム陽性細菌である放線菌に見出したカルモジュリン様タンパク質(CabB)に端を発している。今年度の成果は以下のようにまとめられる。(1)CabBは、Caイオンを結合するとその二次構造が大きく変化することをCDスペクトルにより確認。(2)CabBを固定したアフィニティーカラムに放線菌の抽出液を通したところ、明らかに2種のタンパク質がCabBと相互作用することが示された。(3)CabBと相互作用すると考えられたタンパク質の1種を精製し、そのN末端アミノ酸を決定したところ、翻訳伸長因子EF-Tuであった。改めてEF-Tu遺伝子を大腸菌にクローニングし、発現したタンパクを用いた結合実験でもCabBとの結合が確認された。なお、高等動物でもカルモジュリンはEFと結合し、EFが有する翻訳機能以外のアクチン繊維、チューブリン繊維の重合度を調節する。以上のように、CabBは原核生物界で初めてのカルモジュリンであると確認された。これまでの成果を論文にまとめるための準備中であるが、本成果は生物界に大きなインパクトを与えるものと考えている。来年度は、CabBとEF-Tuの複合体が影響を及ぼすであろうと考えているFtsZ(チュープリン様タンパク質で細胞分裂装置の重要な構成成分の1つ)との関連を追及し、「CabBは真にカルモジュリン」であることを確定する予定である。
東南アジアの熱帯林における亜酸化窒素発生にリン資源はどう関わっているのか？

マレーシア・キナバル山のリン可給性の異なる9種の森林においてN2O放出量を1年間観測し、リン資源の豊富な森林でN2O放出量が高いという明瞭なパターンを得た。さらに追加実験より、(1)窒素施肥によるN2O放出量の増加は、リン資源の豊富な土壌においてより大きいことを明らかにし、(2)リン資源の乏しい土壌での根の窒素吸収速度が大きいとの結果から、リン資源の乏しい生態系では窒素も同様に欠乏状態にあり、生態系内での窒素要求量が高まり系外への流出が抑制されていることがその原因であることを提案した。本結果については現在国際誌へ投稿中である。当初の予測とは全く逆の本結果は、マメ科樹木の少ない熱帯アジアの天然林におけるリン資源の役割は、窒素が豊富に存在している熱帯マメ科植林地におけるものと必ずしも同様ではないことを明らかにした。このように本研究は、生態系が窒素飽和状態にあるか否かによってリン資源が生態系外への窒素流出に与える影響は全く逆のものになる可能性を示した初めての研究となった。昨年度までにタイ・サケラート環境ステーションにおいて得た成果(これまでN2Oの放出源と言われていた熱帯マメ科植林地であっても、砂質土壌の上に成立している場合においては、N2O放出量は非常に少ない)およびインドネシアの植林地において得た成果(植林地のリター分解に対するリン施用の影響について考察したもの)については、国際誌に投稿し受理の通知を受けることができた。また、マレーシア・キナバル山にて得られた成果(リン資源は微生物の呼吸効率を変化させることによってN2O放出量を変化させる可能性)、インドネシアの植林地において得た成果(好気的環境においてもリン添加によってN2O放出量は増加する)、およびタイ・タイ・サケラート環境ステーションにおいて得た成果(リン添加培養実験)については現在査読が終わり、修正稿を提出中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。1.マレーシア・キナバル山のリン可給性の異なる9種の森林において亜酸化窒素放出量を観測したところ、リン資源の豊富な森林で亜酸化窒素放出量が高いという明瞭なパターンが見られた。このことから当初予測していた「リン資源の豊富な土壌では樹木による窒素の吸収がリン不足によって制限されることがないため土壌窒素資源量は減少し、亜酸化窒素発生量が低くなる」との仮説は必ずしも成り立たないことを示した。逆に、リン資源の豊富な森林では旺盛な樹木成長による豊富な資源供給(リター由来)や活発な微生物活動によって窒素循環が促進され、亜酸化窒素放出量は増加する可能性が示された。この観測結果は、これまでマメ科植林地で報告してきた結果と全く逆のものであり、マメ科樹種の優先する森林と非マメ科樹木の優先する森林でリン資源量が窒素循環速度に与える影響が異る可能性がある。この違いは、今後明らかにするべき課題である。2.一方植物の影響を排除した室内培養実験系においては、リン添加によって亜酸化窒素放出量が減少するという結果が得られた。これは、「植物の存在する現場ではリン施用によって亜酸化窒素放出量が減少するが根の存在しない培養系では逆に減少する」というこれまでの結果と真逆のものであった。微生物呼吸と微生物バイオマスの解析から、リン施用によって呼吸の際の同化効率が高くなり微生物の成長に必要な炭素源が減少しそれに伴い脱窒呼吸産物である亜酸化窒素の放出量も減少した可能性が示された。本研究結果はおそらく世界で初めての報告となる。3.上記2つの実験に加え、マレーシア・キナバル山において根排除区および非排除区でのリン施用実験を、タイ・サケラート環境ステーションにおいて5種の植林地でのリン施用実験を実施中である。来年中旬には結果が得られる予定である。本課題は、熱帯マメ科植林地においてリン施用が根の窒素吸収を促進させN2O発生量を減少させるというこれまでの研究結果を受け、以下3つの研究目的を設置したものである。1リン施用がN2O発生量を減少させる現象が熱帯林で普遍的に起こるかを検証する。2リン施用がN2O発生量を減少させた詳細なメカニズムを解明する。3異なる複数の熱帯林における観測結果から、熱帯では比較的リン資源の豊富な土壌からのN2O発生量が少なくなるとの仮説を検証する。1.リン資源の豊富な土壌からのN2O発生量は必ずしも少ないわけではないことを明らかにしたマレーシア・キナバル山のリン可給性の異なる9種の森林においてN2O放出量を1年間観測し、リン資源の豊富な森林でN2O放出量が高いという明瞭なパターンを明らかにし仮説3は成り立たないことを明らかにした。申請者のこれまでの結果は熱帯マメ科植林地で得られたものであり、マメ科樹木と非マメ科樹木では、リン獲得戦略が異なるためにリン資源に対する応答が異なるとの可能性について今後検討する予定である。2.タイのサケラート環境ステーションにて、N2O発生量を観測したタイ・サケラート環境ステーションの5種の植林地においてリン施用実験を行い、N2O放出量を1年間観測した。本研究地が非常に砂質な土壌の上に成り立っている森林であり、雨季においても湿潤になりにくい環境であったため、雨季においてもN2O放出量が少なく、リン施用の影響について検出することはできなかった。

しかしながら、本観測結果によって、これまでN2Oの放出源と言われていた熱帯マメ科植林地であっても、砂質土壌の上に成立している場合においては、N2O放出量は非常に少ないことを報告することができた。マレーシア・キナバル山のリン可給性の異なる9種の森林においてN2O放出量を1年間観測し、リン資源の豊富な森林でN2O放出量が高いという明瞭なパターンを得た。さらに追加実験より、(1)窒素施肥によるN2O放出量の増加は、リン資源の豊富な土壌においてより大きいことを明らかにし、(2)リン資源の乏しい土壌での根の窒素吸収速度が大きいとの結果から、リン資源の乏しい生態系では窒素も同様に欠乏状態にあり、生態系内での窒素要求量が高まり系外への流出が抑制されていることがその原因であることを提案した。本結果については現在国際誌へ投稿中である。当初の予測とは全く逆の本結果は、マメ科樹木の少ない熱帯アジアの天然林におけるリン資源の役割は、窒素が豊富に存在している熱帯マメ科植林地におけるものと必ずしも同様ではないことを明らかにした。このように本研究は、生態系が窒素飽和状態にあるか否かによってリン資源が生態系外への窒素流出に与える影響は全く逆のものになる可能性を示した初めての研究となった。昨年度までにタイ・サケラート環境ステーションにおいて得た成果(これまでN2Oの放出源と言われていた熱帯マメ科植林地であっても、砂質土壌の上に成立している場合においては、N2O放出量は非常に少ない)およびインドネシアの植林地において得た成果(植林地のリター分解に対するリン施用の影響について考察したもの)については、国際誌に投稿し受理の通知を受けることができた。また、マレーシア・キナバル山にて得られた成果(リン資源は微生物の呼吸効率を変化させることによってN2O放出量を変化させる可能性)、インドネシアの植林地において得た成果(好気的環境においてもリン添加によってN2O放出量は増加する)、およびタイ・タイ・サケラート環境ステーションにおいて得た成果(リン添加培養実験)については現在査読が終わり、修正稿を提出中である。研究計画を柔軟に変更することによって、本課題で設定した仮説は成り立たないことを明らかにし、新たな仮説を展開させることに成功した。さらに、計画に加えて二酸化炭素やメタンについても観測を行い、貴重なデータを得ることに成功した。また、結果の公表についても順調に進んでおり、2013年度に得られた培養実験の結果は、既に執筆を終え、現在国際誌に投稿中である。また、植林地のリター分解に対するリン施用の影響について考察した論文は、現在2度目の改訂を終え、間もなく受理予定である。さらに植林地の培養実験結果およびタイの観測結果について報告した2本の論文は既に執筆を終え、間もなく投稿予定である。これらに加え、現在3本の論文を執筆中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までの研究では、マレーシア・キナバル山のリン可給性の異なる9種の森林においてN2O放出量を1年間観測し、リン資源の豊富な森林でN2O放出量が高いという明瞭なパターンを明らかにし、申請者がこれまで熱帯マメ科植林地で得た結果とは逆の結果を示した。これを受け、今年度は特に「マメ科樹木と非マメ科樹木では、リン獲得戦略が異なるためにリン資源に対する応答が異なるとの可能性」について検討する。その詳細は以下のとおりである。
日本医薬品企業の海外研究開発拠点による研究成果の決定要因

平成19年度は、平成18年度までに作成を進めてきた日本医薬品企業の海外拠点、米国特許、発明者に関するデータベース、およびヒアリング調査の結果に基づき、いくつかの実証的分析を行った。まず、日本医薬品企業の研究開発機能の国際化と投資受入国に内在する技術の獲得の関係性について、実証的分析を試みた。1975年から2005年までの日本製薬企業38社とその全米国特許8746件を用いた分析の結果、研究開発機能の対外直接投資が国境という技術スピルオーバーの地理的範囲の制限を乗り越える手段として機能し得ること、そして投資受入国の現地研究者の取込がその関係性を部分的に媒介することが明らかになった。さらに、本国よりも技術的に優れた投資受入国に内在する技術を活用する研究成果ほど、その価値が高まることが示された。この研究成果は『国際ビジネス研究学会年報2007年』に掲載され、国際ビジネス研究学会優秀論文賞を受賞している。また、上述の研究に残された課題の一つは、企業の海外研究開発拠点による技術的成果が、企業内の他研究開発拠点に移転・普及される前提条件を明らかにすることであると考えられた。そこで、研究者間の持続的な社会的ネットワークの概念に着眼し、企業の海外研究開発拠点の成果が、本国研究開発拠点において活用される前提条件について、分析を試みた。その結果、海外研究開発拠点の研究者による本国研究開発拠点との共同研究開発経験、および本国研究開発拠点からの移動経験が、同研究者の研究成果の本国研究開発拠点による活用を促進することが統計的に明らかにされた。ただし、共同研究開発経験や拠点間移動によって代理された研究者間の社会的ネットワークが技術の普及を促進する程度は、技術分野の科学論文との関係性という知識の形式化の程度によって異なることも示された。この内容に基づき、「国際ビジネス研究学会(2007年10月28日)」にて学会報告を行った。平成18年度は、日本医薬品企業の海外研究開発拠点によって米国特許庁に出願された米国特許、およびその引用特許に関するデータベースの作成を進めてきた。また、日本において関東圏に支社を持つ医薬品企業の国際事業本部の職員の方々に、日本医薬品企業にとっての海外研究開発拠点の位置づけについて、そして医薬品・バイオ医薬品分野の研究者の方々に、自らが所属する組織の内部と外部からの技術のスピルオーバーの決定要因に関するヒアリング調査を行ってきた。それらの調査から本国の研究開発活動から独立した基礎研究を主たる研究領域とする日本医薬品企業の海外研究開発拠点は決して多くはないこと、また技術のスピルオーバーの背後には研究者間の直接的、及び間接的なコミュニケーションが潜在することが示唆された。本研究の目的は、医薬品企業の海外研究開発拠点の研究成果の決定要因を明らかにすることであり、特に技術のスピルオーバーの範囲に関する議論に着眼しているが、そこでは研究開発活動によって生まれる新たな技術の組織間の普及が国境によって制限されるということが前提とされている。そこで平成18年度には、同年内に作成した医薬品企業の米国特許・引用特許データベースの一部と、ヒアリング調査に基づき、「国際ビジネス研究学会第13回全国大会」での報告(2006年11月3日)において、日本医薬品企業の研究開発機能の対外直接投資と投資受け入れ国に内在する技術の獲得の関係性に関する実証的分析を通じて、国境が技術のスピルオーバーを制限する大きな要因となることを明らかにし、本研究の一つの前提の妥当性を確認した。なお、同学会報告に基づく論文は、現在『国際ビジネス研究学会年報2007年』へ投稿中である。
画像解析プログラムおよび数理モデルを用いた、「細胞極性の方向」の制御機構の解明

我々の体を構成する細胞は極性を持っている。この細胞極性は、細胞内の極性タンパク質の動的平衡状態で維持されている。本研究では、共焦点画像の定量計測プログラムの作成、全反射顕微鏡および蛍光相関分光法(FCS)を行い、極性タンパク質分子の動きを定量的に計測することに成功した。これにより、動物の発生過程において細胞内でおこるタンパク質の非対称局在を物理、化学の枠組みで解析を行うための土台を作ることに成功した。この細胞極性は、たとえば体の内側-外側といった体軸の方向にあわせて適切に方向付けされている。極性の方向が乱れると機能的な体の構造を維持することが出来ず、様々な疾患の原因になると考えられる。本研究の目的は多細胞生物において、細胞極性の形成機構およびその極性が方向付けされる分子機構を明らかにすることである。これまでに、C. elegansと言われる線虫の初期胚から細胞を取り出し、試験管内で培養する技術を用い、P2細胞と呼ばれる細胞の特徴を調べてきた。P2細胞は、単独で培養しても極性を形成するが、P2細胞の様々な位置にシグナル細胞を結合させても、細胞極性は常にシグナル細胞との接着部位に方向付けされることを見つけた。このP2細胞の極性形成では、PARと呼ばれる一連の極性タンパク質グループが機能していることを明らかにした。本研究では、PAR-2タンパク質に注目し、画像解析プログラムを用いて細胞内移動速度を正確に計測した。するとこP2細胞の細胞極性が方向付けされる過程で、タンパクの移動速度がシグナル細胞との結合部位に向かって早くなることを突き止めた。この結果から、細胞外のシグナル分子は、細胞内のタンパク移動速度を変化させ、細胞の極性を適切な方向に"引き込む"ことにより、極性の方向付けを行っていることが予想される。今後は、拡散方程式を用いた数理モデルにより、タンパクの移動が物理的な拡散によって起こっているのか、それとも積極的なタンパク輸送メカニズムが存在するかを明らかにする。この細胞極性は、たとえば体の内側ー外側といった体軸の方向にあわせて適切に方向付けされている。極性の方向が乱れると機能的な体の構造を維持することが出来ず、がんなどの様々な疾患の原因になると考えられる。本研究の目的は、多細胞生物における、細胞極性の形成機構およびその極性の方向制御の分子機構を明らかにすることである。P2細胞は、単独で培養しても極性を形成するが、P2細胞の様々な位置にシグナル細胞を結合せると、細胞極性は常にシグナル細胞との接着部位に方向付けされることを見つけた。本年度は、極性形成の分子メカニズムを明らかにした。まず、シグナル細胞とP2細胞のそれぞれをmes-1変異体またはsrc-1変異体から単離した細胞と入れ替えたキメラ胚を作成することにより、mes-1変異体はシグナル細胞とP2細胞の両方で機能し、src-1変異体はP2細胞でのみ機能していることを明らかにした。また、P2細胞に二つのシグナル細胞を結合させ、P2細胞の極性の方向付けが、自律的極性形成機構の改変によって成り立っているのか、それとも、全く別の機構であるのか、を調べた。P2細胞はシグナル細胞を二つ結合させても極性を形成し、その極性はどちらか一方のシグナル細胞の方向に向いていた。このことから、P2細胞における極性の方向制御は、自律的極性形成機構を改変することによって成立していることが示唆された。今後は、PAR-2タンパク質に注目し、画像解析プログラムを用いて細胞内移動速度を正確に計測し、極性の形成と方向制御がどのような化学反応により成立しているかを明らかにする。本年度は、全反射顕微鏡および蛍光相関分光法(FCS)を用いPAR-2タンパク質分子粒子一つ一つの動きを直接観察することに成功し、極性分子の細胞内動態を計測した。これまでに、線虫受精卵において非対称に局在するPAR-2タンパク質は、将来の前側と後側で細胞膜上への結合速度および乖離速度が異なっていることを明らかにした。

また、細胞質に存在するPAR-2分子は共焦点顕微鏡を用いた観察では細胞内で対称に局在しているように見えるが、蛍光相関分光法(FCS)を用いた観察の結果、細胞質PAR-2タンパク質は将来の前側では2量体として、後ろ側では単量体として存在すること、および単量体で存在する後ろ側細胞質のPAR-2は拡散が前側より2倍程度遅いことを見つけた。これらのことは、PAR-2タンパク質は細胞質においても非対称に局在していることを示している。本研究課題により、これまでの遺伝学的な研究の枠組みを越え、新たに発生過程における細胞単離実験および細胞内のタンパク質動態の計測にまで踏み込んだ研究を進めることに成功した。これにより、細胞内でおこるタンパク質の非対称局在を物理、化学の枠組みで解析を行うための土台を作ることに成功した。
歯の形態からみた朝鮮半島と日本列島の人々の成り立ち

朝鮮半島と日本列島の人々の成り立ちを明らかにするために,韓国出土の新石器時代人,原三国時代人,三国時代人、慶尚南道現代人の永久歯・乳歯の形態に関するデータを充実させ,分析した。釜山大学校博物館に出張し,凡方貝塚出土の新石器時代人、勒島出土の原三国時代人,礼安里をはじめとする三国時代人のデータを収集した。それを基に,統計学的分析(単変量・多変量分析)を行った結果,礼安里をはじめとする三国時代人は,慶尚南道の現代人・日本列島の渡来系集団と類似する形態を持つことが明らかになった。三国時代以降,現代に至るまで歯の形態は変化していない可能性が示唆される。これは,日本列島における歯の形態の時代的変化と同様である。弥生時代から古墳時代にかけて日本列島へ渡来した渡来人の原郷の一つと考えられる朝鮮半島でも,1500年の間,歯の形態に大きな変化がないことは渡来人の歯の形質を解明する上で意義深い。朝鮮半島の三国時代人,現代人,日本列島の渡来系弥生人,古墳時代以降の人々の持つ,大きな歯,シャベル(切歯)や屈曲隆線(下顎第一大臼歯)等の特徴は,渡来人が元々持っていた歯の特徴であり,それが朝鮮半島と日本で約2000年保持されてきた可能性が高い。韓国出土の新石器時代人,原三国時代人,三国時代人,慶尚南道現代人の永久歯・乳歯の形態を分析し,朝鮮半島の人々の歯冠・歯根形態の時代的な変化と東アジアにおける地域特性を明らかにするために,以下のデータの収集と分析を行った。・既採取の朝鮮半島古人骨の歯のデータ整理と韓国現代人の歯のデータの充実現在までに集めた朝鮮半島古人骨および現代人骨の歯冠・歯根データの基礎統計処理を行った。また,韓国現代人の歯列石膏模型から永久歯および乳歯の歯冠形態のデータを収集した。・縄文から現代に至る各時代の日本列島含む諸国諸集団の歯冠・歯根形質のデータ採取日本列島の各時代集団,中国人,モンゴル人をはじめとする東アジア人々の永久歯および乳歯の歯冠・歯根について計測と観察を行った。・朝鮮半島古人骨の永久歯・乳歯における歯冠・歯根形態の時代変化に関する分析朝鮮半島出土の新石器時代人,原三国時代人,礼安里をはじめとする三国時代人,慶尚南道現代人の永久歯・乳歯のデータについて基礎統計処理(単変量解析)を行った。来年度は,南西諸島集団のデータ採取を行いたい。そして,朝鮮半島古人骨と日本列島を含む周辺諸国諸集団の永久歯・乳歯のデータを統計処理(単変量・多変量解析)し,朝鮮半島の人々の歯冠・歯根形態の時代的な変化と東アジアにおける地域特性を明らかにしたい。それに基づいて,朝鮮半島および日本列島の人々の形成過程に関して考察を行いたい。
脳虚血による微小循環障害の解析とそれに基づく治療法の開発

以下の実験により、脳虚血においては強力な血管拡張作用ならびにフリーラジカル活性を有する一酸化窒素(NO)の産生が増加すること、フリーラジカル消去剤であるsuperoxide dismutase(SOD)が微小循環障害を改善すること、また末梢血白血球がフリーラジカルの産生原となりうることが示された。1)脳虚血におけるNO代謝の検討2)SOD投与による微小循環障害の改善ラット一側中大脳動脈閉塞モデルにおいて閉塞3時間後にrecombinant human Cu,Zn-SODを投与し、蛍光標識血漿法により中大脳動脈領域の脳内微小血管を観察したところ、Cu,Zn-SODの投与は虚血による血漿灌流血管総長の減少を有意に抑制した。3)虚血脳切片の活性酸素産生に対する白血球の関与Cyclophosphamideにより白血球減少ラットを作成し、一側中大脳動脈の閉塞後大脳半球を摘出し極微弱化学発光を測定した。その結果白血球減少ラット(末梢血白血球数1,180/mm^3)では正常ラット同(5.180/mm^3)に比べ極微弱化学発光が2分の1以下に減少した。1.局所脳虚血によるラジカル産生系の変化臓器虚血にともなう微小循環障害の憎悪とフリーラジカルによる血管内皮細胞傷害の関連については不明の点が多い。そのため、ラット中大脳動脈の閉塞後摘出した新鮮脳切片について極微弱発光を測定した結果、虚血12時間後より発光量が有意に増加することが示された。さらにこれらの切片をSODにより処理すると微弱発光が約45%減少することより虚血脳組織では活性酸素の産生が亢進し、なかでもO_2^-が相当の重要性を有することが示唆された。2.スーパーオキサイド(O_2^-)産生と微小循環障害との関連同じラット中大脳動脈閉塞モデルにおいてSODを持続投与し、血漿標識血漿潅流微小血管率の変化を検討した。その結果、SOD投与群では対照群に比べ微小血管潅流率は有意に増加し、虚血脳においてO_2^-産生が微小循環障害憎悪因子として働くことが示唆された。3.平成5年度のまとめと次年度への展望本年度に計画した研究は予想を上回る成果をもたらした。すなわち、虚血脳組織においてO_2^-を含む活性酸素の産生が亢進し、SODの投与が実際に微小循環障害を改善しうることが明らかになった。次年度はSODにより修飾されうるラジカルであり、また血管拡張調節因子でもある一酸化窒素(NO)系についてさらに詳細な検討を加える。以下の実験により,脳虚血においては強力な血管拡張作用ならびにフリーラジカル活性を有する一酸化窒素(NO)の産生が増加すること,フリーラジカル消去剤であるsuperoxide dismutase(SDO)が微小循環障害を改善すること,また抹消血白血球がフリーラジカルの産生原となりうることが示された.1)脳虚血におけるNO代謝の検討2)SOD投与による微小循環障害の改善ラット一側中大脳動脈閉塞モデルにおいて閉塞3時間後にrecombinant human Cu,Zn-SODを投与し,蛍光標識血漿法により中大脳動脈領域の脳内微小血管を観察したところ,Cu,Zn-SODの投与は虚血による血漿潅流血管総長の減少を有意に抑制した.3)虚血脳切片の活性酸素産生に対する白血球の関与Cyclophosphamideにより白血球減少ラットを作成し,一側中大脳動脈の閉塞後大脳半球を摘出し極微弱化学発光を測定した.その結果白血球減少ラット(抹消血白血球数1,180/mm^3)では正常ラット同(5,180/mm^3)に比べ極微弱化学発光が2分の1以下に減少した.
機械的応力感受性チャネル組換え細胞を用いた材料表面評価系の開発

伸展刺激、あるいはシェアストレスといった機械的刺激に対する細胞の応答を材料の評価に応用することを目的として、機械的刺激応答チャネルのクローニング、及び、機械的刺激に対する細胞応答の基礎的検討を行なった。機械的刺激応答チャネルのクローニングに関しては、すでに配列が明らかとなっている、チャネル数種に関して行なった。機械的刺激に対する細胞応答の基礎的検討に関しては、評価に用いる細胞の機械的刺激に対する応答の有無を確認し、試験に適した細胞を選択することを目的として、各細胞内における機械的刺激によるシグナル伝達を検討することとした。機械的刺激に応答するとされるプロモーターである、eNOS、BNPをクローニングした。これらのプロモーター下にリポーターとして蛍光タンパク質を配したプラスミドを作製した。このプラスミドを細胞にトランスフェクションすることにより、機械的刺激を与えた場合に細胞内におけるシグナル伝達の有無を蛍光によって確認することができる。機械的刺激として、伸展刺激、およびシェアストレスを、それぞれ細胞伸展装置、及び平行平板型ユニットによって与えることとした。また、試験の簡便性を考慮し、評価には接着性の株化細胞であるHela S3、HepG2、及びNIH-3T3細胞を用いた。評価方法の簡便化を鑑み、マイクロ流路を用いたシェアストレスの負荷に関する検討を行なった。また、細胞内ストレス応答のコントロールとして、クローニングしたそれぞれのプロモータ、およびストレスタンパク質である熱ショックタンパク質のプロモータで誘導されるmRNAの発現量をリアルタイムPCRによって検討した。また、チャネル発現細胞を材料評価への評価に応用していくことを目的に、チャネル発現細胞を用いたナノ材料の評価として、フラーレンチューブ曝露時の細胞の応答を検討した。検討の結果、シェアストレスによる変化の傾向が見られ、細胞に機械的刺激に対する応答の可能性が示唆されたが、統計的な有意差が得られていないため、更なる検討が必要とされる。本年度は、評価方法の簡便化を鑑み、マイクロ流路を用いたシェアストレスの負荷に関する検討を行なった。また、細胞内ストレス応答のコントロールとして、それぞれのプロモータで誘導されるmRNAの発現量をリアルタイムPCRによって検討した。

評価方法の簡便化を鑑み、マイクロ流路を用いたシェアストレスの負荷に関する検討を行なった。また、細胞内ストレス応答のコントロールとして、クローニングしたそれぞれのプロモータ、およびストレスタンパク質である熱ショックタンパク質のプロモータで誘導されるmRNAの発現量をリアルタイムPCRによって検討した。また、チャネル発現細胞を材料評価への評価に応用していくことを目的に、チャネル発現細胞を用いたナノ材料の評価として、フラーレンチューブ曝露時の細胞の応答を検討した。
姿勢ドリフト運動を利用したスピン型ソーラーセイルの軌道・姿勢制御

スピン型ソーラーセイルとは,スピンによる遠心力を利用することで大面積の膜面の展開・展張を行い,太陽光圧を受けて推力を得る宇宙機である.スピン型ソーラーセイルは「姿勢ドリフト運動」と呼ばれる特徴的な姿勢運動をすることが知られており,探査機の軌道と姿勢はスピンレートを制御することによって,姿勢ドリフト運動を介し,間接的に制御することが可能である.これは申請者を含む研究グループによって提案されている,独創的な制御手法である.本研究では,スピン型ソーラーセイルの姿勢ドリフト運動を利用した軌道・姿勢制御のためのスピンレート制御則を提案し,その方法論を論じている.スピン型ソーラーセイルの姿勢運動と軌道運動の6自由度制御を,1自由度の制御入力で行っている点が重要である.それは究極のバックアップ手段を提供し,究極のシステム簡素化のソルーションである.まず,加減速最大化,そして軌道傾斜角や軌道離心率といった軌道要素最適化という問題に対し,変分法による解析と,数値計算による確認を行い,最大・最小スピンレートを切り換え関数によって切り替えるバンバン制御の最適解を導出した.また,ホロノミックシステムの1つである双線形システムとして記述される姿勢ドリフト運動の運動方程式を,厳密な線形化という手法を適用することで線形化し,劣駆動システムの制御問題へと変換した.双線形システムを等価な線形システムに置き換えることで,初期・終端時刻での境界条件を満たす最適制御問題が解析的に解けるようになる.この手法を軌道・姿勢制御マヌーバへ適用し,その有効性を示した.本研究の主要な成果は,ソーラーセイルの姿勢運動と軌道運動の6自由度制御を,スピンレートという1自由度の制御量で実現する方法を,解析と数値計算による確認により,構築した点にある.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。
重合反応の制御を目的とする潜在性触媒の概念の確立と応用展開

外界の物理的状況の変化、すなわち刺激によって重合開始活性を発現し制御できる「潜在性触媒」という広範に適用できる新しい概念を確立することを目的とし、種々の新しい潜在性触媒の合成とその活性評価を基にした潜在性触媒の設計指針の確立、及びその新規重合反応への応用について検討した。種々の構造を有するピリジニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩がエポキシド、スチレン、ビニルエーテル等のカチオン重合能を有するモノマーの良好な熱及び光潜在性カチオン重合触媒となることを見いだした。その構造と触媒活性、及び、活性発現温度あるいは波長の相関について詳しく検討し、任意の温度あるいは波長で重合開始活性を示すための分子設計に関する知見を得、その結果として、熱及び光潜在性を示すカチオン重合開始剤の概念と、分子設計指針を確立した。更に、塩構造を有しないフタルイミド、マロノニトリル、スルホン酸エステル、カルボン酸エステルなども熱潜在性カチオン重合開始剤として使用可能なことを示し、潜在性触媒の概念を通常の有機化合物にも拡大した。また、潜在性を積極的に利用することにより、自己触媒により収縮を伴わずに架橋する新規材料、新規アセタール化触媒、光架橋性汎用ポリマー等、さまざまな新しい概念と有用な材料を開発した。また、開始反応時に放出される塩基を利用することにより開始反応だけでなく成長反応も支配できることを示し、単離可能な重合末端を有するリビング重合系、架橋を伴わない二官能性モノマーの重合等、新しい概念を伴う従来にない重合反応系を構築した。潜在性触媒の概念を光、熱以外の刺激にも適用することにより、任意の刺激によって活性がコントロールできる有用な潜在性重合開始系の構築が期待できる。連鎖型重合反応は求核試薬、求電子試薬、あるいはラジカルのといった活性種により開始される。開始剤はこれらの重合において開始反応、場合によっては成長、停止反応を制御するきわめて重要な位置にあるものである。本研究は、必要に応じて外部刺激(光、熱等)を加えることによりこの開始反応をコントロ-ルできる、いわゆる潜在性触媒の概念を確立すベく、各種の触媒系を設計、合成し、その機能を評価することを目的としている。本年度は以下に示すように、新しいオニウム塩類を幅広く合成し、その重合開始能の検討を行なうとともに、オニウム塩開始剤系を用いたブロック共重合体の合成等について検討した。1.種々のピリジニウム塩、アリ-ルジメチルスルホニウム塩、ベンジルスルホニウム塩、ベンジルホスホニウム塩類を合成し、これらの熱、光を外部刺激として用いたエポキシモノマ-、およびビニルモノマ-等の汎用モノマ-類や、非収縮性モノマ-の代表例としてスピロオルトカ-ボナ-トのカチオン重合の開始活性を評価した。また、これらのオニウム塩の置換基、対アニオンの効果、ならびにモノマ-の構造の重合活性への影響等について詳細に検討し、重合開始反応の機構についても考察した。これらの結果から得られた知見は、今後熱、光潜在性触媒を用いてモノマ-ー開始剤一液系、樹脂の硬化などの工業的な応用を行なう際重要であると考えられる。2.ベンジルシアノピリジニウム塩類により、加熱条件下スチレンのカチオン重合を行ない、この重合末端がベンジルアノピリジニウム塩構造を有するものを含むことら着目し、ここに新たにエポキシモノマ-を加え加熱することで対応するスチレン-エポキシ系のブロック共重合体の生成を確認した。重合開始活性の異なる2つの開始部位を持った二官能性開始剤を用いたブロック共重合反応については現在検討中である。潜在性触媒の概念を確立するために、刺激応答性を示す新しいオニウム塩を幅広く探索し、光受容性官能基を有するフォスフォスフォニウム塩のカチオン重合における光潜在性について検討した。

その結果、光受容性基の還元電位が高くなるにつれ活性が向上し、光刺激に応答する開始剤を設計する上での電子移動の重要性という指針を得ることができた。また、得られたポリマー末端はフォスフォニウム塩構造となっており、潜在性開始剤による末端の規制が可能であることがわかった。刺激応答性カチオン触媒を側鎖に有する高分子の合成と応用の目的で、オニウム塩構造を側鎖に有するスチレン誘導体について検討した。これらの単独あるいは共重合体をカチオン重合性モノマー存在下加熱することにより、容易にグラフトポリマーが得られることを見い出した。また、重合時に非収縮性を示すカチオン重合性官能基をモノマーとの共重合体は熱刺激により架橋し、その際体積膨張することを見い出した。すなわち、刺激応答性を利用することにより、刺激に応じたポリマーの改質が可能であることがわかった。この結果、潜在性触媒の概念が、単に開始剤の設計というだけにとどまらず、機能性ポリマーの設計にまで拡張できることが示され、潜在性触媒の概念の重要性を示すことができた。さらに刺激により放出された塩基を利用したカチオン重合末端の安定化によるカチオン重合の規制を目的として、通常のカチオン重合では架橋する二官能性のカチオン重合性モノマーの重合に光潜在性触媒を適用したところ、架橋することなくポリマーが得られることを見い出した。このように、開始剤と塩基が一体となった潜在性触媒による重合の副反応の制御が容易にしかも、効果的に行なえるものであり、潜在性触媒の新しい応用例を示すことができた。従来の潜在性触媒は塩構造を有するため、架橋・成型時の金属塩等の混入が避けられず、吸水性、絶縁性などの種々の物性を低下させるが、種々の芳香族スルホン酸エステル、カルボン酸エステルがエポキシやビニルエーテルのカチオン重合における非イオン性の熱潜在性触媒として機能することを見いだした。いずれの場合も、対応する酸の酸性度が上昇するに従って活性は上昇するが、潜在性は低下することが明らかとなった。また、2級アルキル又はα-アルコキシアルキルエステルに良好な潜在性が見られることをみいだした。塩構造を有する潜在性触媒とは異なり、エステル系潜在性触媒はその対応する酸への熱分解により熱潜在性を発現することが明らかとなった。また、その過程で従来一段階で進行すると考えられてきたビニルエーテルの酸無水物によるアシル化反応が付加-脱離の2段階で進行することを明らかにした。更に、潜在性触媒による重合末端の規制の概念を、ブロックポリマー、グラフトポリマーの合成に適用した。ピリジニウム塩を熱潜在性触媒とするスチレンの重合によって得た末端ピリジニウムポリスチレンを開始剤とし、種々のカチオン重合性モノマーを重合することによってブロックポリマーが得られることを見いだした。また、ピレニルメチルホスホニウム塩構造を有するポリマーは紫外線照射により種々のカチオン重合性モノマーの重合を開始し、その際、脱離基となるホスフィンの高い求核性により重合末端が幹ポリマーに効果的に補足され、従来困難であるとされてきた重合末端の連結によるグラフトポリマーの合成が可能であることを見いだした。これまでの研究成果により、潜在性触媒の概念が確立されると共に、重合の各素過程である開始、停止、連鎖移動反応のいずれもが潜在性触媒の適切な分子設計によって制御可能であることを示し、重合反応の規制に潜在性触媒の概念が極めて重要であることを確立した。
二次元分子超構造を利用した生体活性物質の結晶化制御

生体硬組織の無機主成分として有名な水酸アパタイト(Ca_<10>(PO_4)_6(OH)_2)の核生成には表面OH基やCOOH基などが重要な役割を果たすと言われる。また、結晶面によって原子配列が異なることから、形態によって生体活性等の特性が大きく変化することが知られている。本研究では、アパタイト結晶の核生成点になると考えられる種々の官能基を有する両親媒性有機分子の二次元分子超構造を構築し、これを利用してアパタイトの結晶核生成・成長を制御することを目的としている。本年度は、アパタイトと共通の陰イオンであるリン酸基を両親媒性分子としてジヘキサデシルフォスフェート(DHP : (CH_3(CH_2)_<15>)_2PO_4H)を選び、このラングミュア単分子膜下に水酸アパタイトを成長させることを試みた。下層液として、ヒトの体液にほぼ等しい組成を持った擬似体液(pH7.25)を用い、結晶の成長は36.5°Cで行った。DHP単分子膜下には、炭酸イオンを若干含む水酸アパタイト(六方晶系)の糸状ないし隣片状の微結晶が成長した。X線的には(100)面が単分子膜面に平行に優先成長していることが判明した。一方、Si単結晶基板上や単分子膜のない自由水面下に成長するアパタイトは、無配向ないし配向したとしても(002)、(211)面配向を示すことから、単分子膜下に成長したアパタイトが特殊な配向を示すことが分かる。これは、DHP膜の分子配列と水酸アパタイト(100)面の原子配列との比較的良好なマッチングがもとになっており、イオンの分子認識に基づく結晶化制御が可能であることを示唆する。今後さらに、多様な官能基を用いて同様の実験を行い、結晶膜の微構造や配向性などの制御の可能性を追求することを課題としたい。