hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨格筋損傷の治癒過程における一酸化窒素の役割

我々は先行研究においてNOを含むフリーラジカル生成は急性運動による疲労,筋肉損傷,筋原線維分裂等と,持久的運動による免疫性機能低下などと関連が深いことを見いだしている.さらに昨年度,骨格筋に機械的な損傷を加えたときのNO生成応答を経時的に観察したところ,二相性の反応を示し損傷直後および48時間後に著しい生成増加が起こることを見いだした.本年度は電気刺激とモーター駆動による損傷モデルと,実際の走運動による筋損傷の違いや,過重力環境下における筋損傷発生機序を明らかにすることを目的とした.走運動ラットにはトレッドミルランニングを用い,高強度・短時間の走運動を負荷した.機械的損傷モデルと同様に,走行直後に屠殺・解剖しサンプル筋を摘出する.ランニングは通常の上り坂走行を行い,腓腹筋・ヒラメ筋・前脛骨筋を摘出し測定に供した.短時間の急性高強度ランニングを負荷したラットの下肢骨格筋では,NO合成酵素(Nitric Oxide Synthase:NOS)のmRNAが,筋腱接合部,筋腹の順に発現し,近位部には観察されないという知見も得た.また3G負荷の過重力により下肢筋群に組織学的損傷を伴わないNOやサイトカイン発生反応が観察された,これは電気刺激とモーター駆動による損傷モデルには見られない知見であり,運動時や過重力環境特有の損傷時および筋再生・治癒時にNOが何らかの形で重要な役割を果たしていることを示唆し非常に興味深い.我々は先行研究においてNOを含むフリーラジカル生成は急性運動による疲労,筋肉損傷,筋原線維分裂等と,持久的運動による免疫性機能低下などと関連が深いことを見いだしている.さらに昨年度,骨格筋に機械的な損傷を加えたときのNO生成応答を経時的に観察したところ,二相性の反応を示し損傷直後および48時間後に著しい生成増加が起こることを見いだした.本年度は電気刺激とモーター駆動による損傷モデルと,実際の走運動による筋損傷の違いや,過重力環境下における筋損傷発生機序を明らかにすることを目的とした.走運動ラットにはトレッドミルランニングを用い,高強度・短時間の走運動を負荷した.機械的損傷モデルと同様に,走行直後に屠殺・解剖しサンプル筋を摘出する.ランニングは通常の上り坂走行を行い,腓腹筋・ヒラメ筋・前脛骨筋を摘出し測定に供した.短時間の急性高強度ランニングを負荷したラットの下肢骨格筋では,NO合成酵素(Nitric Oxide Synthase:NOS)のmRNAが,筋腱接合部,筋腹の順に発現し,近位部には観察されないという知見も得た.また3G負荷の過重力により下肢筋群に組織学的損傷を伴わないNOやサイトカイン発生反応が観察された,これは電気刺激とモーター駆動による損傷モデルには見られない知見であり,運動時や過重力環境特有の損傷時および筋再生・治癒時にNOが何らかの形で重要な役割を果たしていることを示唆し非常に興味深い.麻酔下ラットにおいて電気刺激による筋収縮とモーター駆動により下肢前脛骨筋に機械的伸張性筋損傷を引き起こした下肢骨格筋損傷モデルを作成した.処置直後・1・3・7日後に屠殺する4グループを各々6匹作成し検体とした.各損傷筋筋腹付近の組織画像を作成し,細胞形態を基準に損傷画像の作成をし各々のグループの損傷度を調べた.NO生成量の定量化は,分光測光法(Griess法)で行った.損傷筋におけるNOSタンパクの発現はSDSポリアクリルアミド・ゲル電気泳動(SDS-PAGE)およびケミルミネセンス法を用い,損傷筋において3種類のNOSタンパク(eNOS,nNOS,iNOS)内容を観察した.また,NO合成阻害剤であるL-NAMEを投与し損傷を引き起こした群および全く処置をしないコントロール群を作成し,モデル群との比較に使用した。実験の結果,損傷筋に生成されるNO合成量は,損傷直後に上昇し損傷1日後に低下した後,3日後,7日後と再び上昇することを観察した.損傷画像の解析では,3日後に白血球の浸潤を伴う細胞の膨化がピークとなるが,7日後には治癒にいたる.これらはL-NAME投与を行い損傷を引き起こした群とは異なる動態であることから、損傷37日後の過程において,上昇したNOが何らかの役割を果たしていることが考えられた.また,通常は骨格筋中に存在しない誘導性一酸化窒素合成酵素(iNOS)が損傷筋中には多く存在し,NO生成に拍車をかけていることがわかった.iNOS生成に関与する細胞内カスケードにおいては,NFκB,IκB,AP-1,c.-Jun等があるが,これらの因子が細胞のアポトーシスとも関連が深いことに注目し,損傷の治癒にアポトーシスが関係しているのではないかと仮説を立て現在研究を続けている段階である.麻酔下ラットにおいて電気刺激による筋収縮とモーター駆動により下肢前脛骨筋に機械的伸張性筋損傷を引き起こした下肢骨格筋損傷モデルを作成した.処置直後・1・3・7日後に屠殺する4グループを各々6匹作成し検体とした.各損傷筋筋腹付近の組織画像を作成し,細胞形態を基準に損傷画像の作成をし各々のグループの損傷度を調べた.NO生成量の定量化は,分光測光法(Griess法)で行った.損傷筋におけるNOSタンパクの発現はSDSポリアクリルアミド・ゲル電気泳動(SDS-PAGE)およびケミルミネセンス法を用い,損傷筋において3種類のNOSタンパク(eNOS, nNOS, iNOS)内容を観察した.

また,NO合成阻害剤であるL-NAMEを投与し損傷を引き起こした群および全く処置をしないコントロール群を作成し,モデル群との比較に使用した.実験の結果,損傷筋に生成されるNO合成量は,損傷直後に上昇し損傷1日後に低下した後,3日後,7日後と再び上昇することを観察した.損傷画像の解析では,3日後に白血球の浸潤を伴う細胞の膨化がピークとなるが,7日後には治癒にいたる.これらはL-NAME投与を行い損傷を引き起こした群とは異なる動態であることから、損傷37日後の過程において,上昇したNOが何らかの役割を果たしていることが考えられた.また,通常は骨格筋中に存在しない誘導性一酸化窒素合成酵素(iNOS)が損傷筋中には多く存在し,NO生成に拍車をかけていることがわかった.iNOS生成に関与する細胞内カスケードにおいては,NFκB, IκB, AP-1,c-Jun等があるが,これらの因子が骨格筋の損傷治癒段階でNOと関連して増減することをつきとめた.これにより骨格筋の治癒は筋細胞のアポトーシスが一つの要因であることがわかった.現在はNOがアポートーシス過程のどの段階で関与しているのかを検討している.我々は先行研究においてNOを含むフリーラジカル生成は急性運動による疲労,筋肉損傷筋原線維分裂等と,持久的運動による免疫性機能低下などと関連が深いことを見いだしている.さらに昨年度,骨格筋に機械的な損傷を加えたときのNO生成応答を経時的に観察したところ,二相性の反応を示し損傷直後および48時間後に著しい生成増加が起こることを見いだした.本年度は電気刺激とモーター駆動による損傷モデルと,実際の走運動による筋損傷の違いや,過重力環境下における筋損傷発生機序を明らかにすることを目的とした.走運動ラットにはトレッドミルランニングを用い,高強度・短時間の走運動を負荷した.機械的損傷モデルと同様に,走行直後に屠殺・解剖しサンプル筋を摘出する.ランニングは通常の上り坂走行を行い,腓腹筋・ヒラメ筋・前脛骨筋を摘出し測定に供した.短時間の急性高強度ランニングを負荷したラットの下肢骨格筋では,NO合成酵素(Nitric Oxide Synthase : NOS)のmRNAが,筋腱接合部,筋腹の順に発現し,近位部には観察されないという知見も得た.また3G負荷の過重力により下肢筋群に組織学的損傷を伴わないNOやサイトカイン発生反応が観察された.これは電気刺激とモーター駆動による損傷モデルには見られない知見であり,運動時や過重力環境特有の損傷時および筋再生・治癒時にNOが何らかの形で重要な役割を果たしていることを示唆し非常に興味深い.
光応用工学を素材としたPBLプラットホームに関する研究

本研究の目的は,Project-based learning(PBL)の実習内容を年々向上させるために必要なハードウェア・指導法・運用のためのプラットホームを開発することである.新入生を対象としたセミナーならびに合宿研修においてPBLプラットホームを用いたグループ製作の形式で光学機器の工作と発表会を実施した.光応用工学セミナー1では,ピンホールカメラの製作,望遠鏡の製作,レンズの焦点距離の測定実験,偏光の観察,偏光に基づくステンドグラスの作製,偏光器の製作,アクリルプリズムの研磨と全反射の実験,回折格子を用いたスペクトルの観察,分光器の製作,ならびに,正立像投影器や望遠鏡に関するグループ製作が行われた.合宿研修では1班6名程度の各グループにより,光応用工学を用いた実験器具の工作と発表会を行ない,創意あふれる作品が発表された.光応用工学セミナー2では,光ディスクの製作をテーマにしたプロジェクト立案型のグループ製作が行われた.限られた期間で行われる製作内容を高めるためには,講義時間における説明だけでは不足するため,自発的な学習の補助が必要である.そこで,個々の学生が必要なときに発想のヒントを探す補助を行うために,コミュニティサイト構築用ソフトによるwebサーバーを構築した.写真の投稿やコメントの書き込み,過去の合宿研修の写真の閲覧,随時掲載される学習の補助資料の閲覧だけでなく,プライベートメッセージ機能や掲示板を用いた質疑が可能である.Webサーバーに掲載される作品の蓄積と,投稿された作品に対するコメントにより,平成18年度からは作品を投稿後にコメントに基づいた改良が投稿されるスパイラルアップが実現された.PBLプラットホームとなるwebサーバーならびに各テーマのPBL教育の実践について,報告する.本研究の目的は,Project-based learning(PBL)の実習内容を年々向上させるために必要なハードウェア・指導法・運用のためのプラットホームを開発することである.新入生を対象としたセミナーならびに合宿研修においてPBLプラットホームを用いたグループ製作の形式で光学機器の工作と発表会を実施した.光応用工学セミナー1では,ピンホールカメラの製作,望遠鏡の製作,レンズの焦点距離の測定実験,偏光の観察,偏光に基づくステンドグラスの作製,偏光器の製作,アクリルプリズムの研磨と全反射の実験,回折格子を用いたスペクトルの観察,分光器の製作,ならびに,正立像投影器や望遠鏡に関するグループ製作が行われた.合宿研修では1班6名程度の各グループにより,光応用工学を用いた実験器具の工作と発表会を行ない,創意あふれる作品が発表された.光応用工学セミナー2では,光ディスクの製作をテーマにしたプロジェクト立案型のグループ製作が行われた.限られた期間で行われる製作内容を高めるためには,講義時間における説明だけでは不足するため,自発的な学習の補助が必要である.そこで,個々の学生が必要なときに発想のヒントを探す補助を行うために,コミュニティサイト構築用ソフトによるwebサーバーを構築した.写真の投稿やコメントの書き込み,過去の合宿研修の写真の閲覧,随時掲載される学習の補助資料の閲覧だけでなく,プライベートメッセージ機能や掲示板を用いた質疑が可能である.Webサーバーに掲載される作品の蓄積と,投稿された作品に対するコメントにより,平成18年度からは作品を投稿後にコメントに基づいた改良が投稿されるスパイラルアップが実現された.PBLプラットホームとなるwebサーバーならびに各テーマのPBL教育の実践について,報告する.本研究の目的は,Project-based learning(PBL)の実習内容を年々向上させるために必要なハードウェア・指導法・運用のためのプラットホームを開発することである.新入生を対象としたセミナーならびに合宿研修においてPBLプラットホームを用いたグループ製作の形式で光学機器の工作と発表会を実施する.得られた成果,失敗事例,今後の改良案などのすべての知見を記録してデータベース化し,PBLのスパイラルアップを行う.平成16年度には,グループウェアの基礎となるwebサーバーの構築を進めるとともに,光電子技術を活用する教材用モジュールの開発した.1年生前期の光応用工学セミナー1の後半で望遠鏡の作成をテーマにしたグループ製作と発表会を行った.発表はポスター形式で行い,作品の完成度と性能の評価とともに発表資料と説明に関して,学生と教員で採点された結果を公表し,合宿研修での動機付けとした.2004年8月4日から5日にかけて,徳島県立山川少年自然の家にて,光応用工作をテーマとした新入生の合宿研修を行った.合宿先では1班6名程度の各グループにより,作品に新機能を付加する工作と発表会を行った.その結果,カード型のモジュールで構成され,折りたたんでポケットに収納可能な望遠鏡や異なる方向を同時に観察可能な双眼鏡などの創意あふれる作品が発表された.作品の写真をデジタルカメラで撮影して,コメントつきの掲示板にアップロードを行うことで,来年度のグループ製作のヒントとなる素材化を行った.個別教材としては,円筒状部品の組み合わせによる光学系構築モジュール,発光ダイオードを用いた画像表示のためのユニット取り付けモジュールを製作した.1年生後期の光応用工学セミナー2にて,フォトクロミック材料を用いた光記録を実現するテーマでPBL形式の実習を進め,webサーバーにデータ蓄積を行った.本研究の目的は,Project-based learning(PBL)の実習内容を年々向上させるために必要なハードウェア・指導法・運用のためのプラットホームを開発することである.新入生を対象としたセミナーならびに合宿研修においてPBLプラットホームを用いたグループ製作の形式で光学機器の工作と発表会を実施した.1年生前期の光応用工学セミナー1の後半で望遠鏡の作成をテーマにしたグループ製作と発表会を行った.発表はポスター形式で行い,作品の完成度と性能の評価とともに発表資料と説明に関して,学生と教員で採点された結果を公表した.2005年8月8日から9日にかけて,鷲敷野外活動センターにて,光応用工作をテーマとした新入生の合宿研修を行った.

合宿先では1班6名程度の各グループにより,光応用工学を用いた実験器具の工作と発表会を行った.その結果,セロハンテープの重ね合わせ枚数と向きによる複屈折性を利用した絵,ガラス玉による光の屈折と旋光性によるパターンを利用した偏光万華鏡などの創意あふれる作品が発表された.PBL教育の実践には,常に実施上の問題点を洗い出し,内容のスパイラルアップが重要である.限られた期間で行われる製作内容を高めるためには,講義時間における説明だけでは不足するため,自発的な学習の補助が必要である.そこで,個々の学生が必要なときに発想のヒントを探す補助を行うために,XOOPSと呼ばれるコミュニティサイト構築用ソフトによるwebサーバーを構築した.写真の投稿やコメントの書き込み,過去の合宿研修の写真の閲覧,随時掲載される学習の補助資料の閲覧だけでなく,プライベートメッセージ機能や掲示板を用いた質疑が可能である.ユーザー認証を設けて学外からのアクセスを許した.約半年の期間中に学生によるログイン回数は1000回(1人あたり平均20回程度)を越える利用状況であった.
ベンゼンの気相接触酸化によるフェノール合成触媒の開発

ZSM-5ゼオライト中に導入したCu^<2+>イオンの状態を,電子スピン共鳴分光法を用いて測定した。Cu^<2+>のスペクトルの平行成分から,Cu^<2+>の配位状態にsquare pyramidalとsquare planarの2種類が存在することがわかった。このCu^<2+>イオン種は,Cu/HZSM-5触媒の焼成温度を変えることで,その割合が変化することがわかった。ESR強度およびベンゼンの酸素酸化反応によるフェノール収率の焼成温度の依存性を検討した。その結果,Cu^<2+>square pyramidal種の焼成温度依存性とフェノール収率のそれが良く対応しており,Cu^<2+>square pyramidal種がフェノール生成の活性点であること強く示唆する。Cu^<2+>square pyramidal種が最も多く生成する触媒を用いて,高温排気による還元挙動をCO吸着によるCu^+の生成量から評価した。Cu^<2+>square pyramidal種が最も多く生成する触媒中のCu^<2+>種は,容易にCu^+に還元され,還元されたCu^+の量も最も多くなった。これは,Cu^<2+>square pyramidal種が高い酸化・還元能力を有することを示している。Cu^<2+>が還元され,Cu^+が酸素分子を活性化しベンゼンを酸化して効率的にフェノールを生成するのであろう。XANESおよびXAFS測定から,Cu^<2+>は孤立したCu^<2+>種であることが確かめられた。Cu^<2+>の酸化還元能を高めることでフェノール生成活性が増加することがわかったので,Cu/HZSM-5触媒に,添加物を加え,酸化還元能を制御することを試みた。検討した結果,アルカリ金属やTiを添加することで,Cu^<2+>の酸化還元能が増大し,フェノール生成活性がさらに増大することがわかった。HZSM-5上に分散したCu^<2+>の近傍にアルカリ金属イオンあるいはTiOxが存在することで,Cu^<2+>の酸化還元能が高まるものと思われる。当研究グループにおいて銅イオン(Cu)を担持したZSM-5ゼオライト触媒(Cu/ZSM-5)が酸素を酸化剤とするベンゼンの気相接触酸化反応によるフェノール生成に対して活性をしめすことを見出した.このCu/ZSM-5触媒にアルカリ金属であるカリウム(K)を添加したK添加Cu/ZSM-5触媒によるベンゼンの気相接触酸化反応を酸素を酸化剤としてもちいておこない,添加Kの効果及び役割について検討した.含浸法によりCuとKを逐次的に担持したK/Cu/ZSM-5触媒を調製した.担持Cu量を一定にして,添加K量変化がフェノール収率・選択率に及ぼす効果を調べた.K/Cu比が0.2-0.3の付近でフェノール収率が2%から5%以上に増加し,少量の添加Kはフェノール生成に有効であることがわかった.CO_2およびCOの収率もKの添加量と共に増加する傾向を示したのでフェノール選択率は収率ほど顕著ではなかったがやはり増加することが認められた.K/Cu/ZSM-

5触媒の焼成温度がフェノール収率・選択率に及ぼす影響について調べた.焼成温度の増加と共にフェノール収率は増加し約1220K付近で最大値をもち,さらに焼成温度を増加させるとフェノール収率は逆に減少した.フェノール選択率も触媒の焼成温度に対し収率と類似の挙動をとることがわかった.Kを添加しないCu/ZSM-5触媒においても焼成温度は同様の影響を与えるということはすでに当研究グループで報告している.以上のように添加Kの有無に関係なく焼成温度が触媒に対して大きな効果をもつことがわかった.K/Cu/ZSM-5触媒活性の反応温度依存性を調べたところ,673K付近でフェノール収率が最大となりそれ以上反応温度を増加させると,CO_2およびCOの完全酸化物の収率が大きく増加した.酸素分圧がフェノール収率・選択率に及ぼす影響を調べた.フェノール収率は酸素分圧が15KPa付近で最大値をとった.しかしその選択率は酸素分圧の増加と共に単調に減少する傾向を示した.定常状態後,酸素の供給を止めて生成物のプロセス時間依存性を調べた(過渡応答実験).CO_2およびCOの完全酸化生成物は酸素供給停止後ほとんど検出されなくなったが,フェノールはプロセス時間と共に減少するものの検出された.また還元されたK/Cu/ZSM-5触媒の酸素収着量の添加K/Cu比依存性はフェノール収率のそれと類似の相関をもつことがわかった.これらの結果から触媒上に吸着し活性化された酸素種がフェノール生成に関与していることが示唆された.ZSM-5ゼオライト中に導入したCu^<2+>イオンの状態を,電子スピン共鳴分光法を用いて測定した。Cu^<2+>のスペクトルの平行成分から,Cu^<2+>の配位状態にsquare pyramidalとsquare planarの2種類が存在することがわかった。このCu^<2+>イオン種は,Cu/HZSM-5触媒の焼成温度を変えることで,その割合が変化することがわかった。ESR強度およびベンゼンの酸素酸化反応によるフェノール収率の焼成温度の依存性を検討した。その結果,Cu^<2+>square pyramidal種の焼成温度依存性とフェノール収率のそれが良く対応しており,Cu^<2+>square pyramidal種がフェノール生成の活性点であること強く示唆する。Cu^<2+>square pyramidal種が最も多く生成する触媒を用いて,高温排気による還元挙動をCO吸着によるCu^+の生成量から評価した。Cu^<2+>square pyramidal種が最も多く生成する触媒中のCu^<2+>種は,容易にCu^+に還元され,還元されたCu^+の量も最も多くなった。これは,Cu^<2+>square pyramidal種が高い酸化・還元能力を有することを示している。Cu^<2+>が還元され,Cu^+が酸素分子を活性化しベンゼンを酸化して効率的にフェノールを生成するのであろう。
ヒト胎盤絨毛細胞表面の糖蛋白

ヒト胎盤絨毛細胞膜表面には多量の糖蛋白が存在し,生物学的に重要な役割を果たしていることが知られている。本研究ではその中で特にEGF-R(Epidermal Growth Factor-Receptor)に着目し,各妊娠週期の正常胎盤表面に存在するEGF-Rを免疫組織化学的手法を用いて観察し,その生物学的役割を検討した。従来の報告では,妊娠週数の経過に伴ってEGF-Rの発現量は少なくなり,またラングハンス細胞膜表面にはEGF-Rは局在せず,むしろST(syncytiotrophoblast)の細胞質内に存在する,ということであったが,我々の得られた結果はこれと全く異なるものであった。すなわちEGF-Rは全妊娠週数を通じてほぼ均等に,絨毛細胞(ST,CTともに)表面にのみ存在する結果が得られ,特に免疫電顕法ではCT表面にも多量のEGF-Rの局在することが明瞭に観察された。EGFの考えられる生物学的役割には(1)胎盤の増殖を促す(2)胎盤を構成する細胞(CT,ST)の細胞分化を促す(3)各種のホルモン分布等の機能を促すことの3つのものがあるが,EGF-RがSTのみならずCTの細胞膜表面に存在する事実は,胎盤においてEGFは前述の(1)(3)の機能を全て果たしている可能性が示唆された。絨毛細胞の各種異常状態(流産,過期妊娠,胞状奇胎等)におけるEGF-Rの局在形態,及びEGF-Rの量的変化については現在検討中であり,今後新知見が得られるものと思われる。本年度の研究実施計画は(1)胎盤の検体採取,(2)標本作製,観察,(3)学術論文作製であったが,おおむね目標は達成できた。まず検体採取に関しては妊娠各週の正常胎盤,流産検体を集めることができ,更に胞状奇胎の検体も入手できた。今年度の研究では特に胎盤表面に存在するEGF-R(epidermal growth factor-Receptor)の免疫組織学的検出を試み,EGFとの関係(胎盤に及ぼすEGFの生理的作用)で興味ある所見を得た。すなわち正絨毛細胞の表面及びCytotrophoblast表面には非常に多量のリセプターが表現されており,妊娠週数に関係なく存在することが確認された。免疫電顕でも膜表面に存在するEGF-Rが非常にキレイな形で確認することができ,次年度は異常絨毛細胞の存在形態,EGFの由来(つまり母体血又は胎児血のいずれに由来するか?)を確証したいと考えている。
磁気単極子等の超重新粒子の探索

60年から62年に亘って宇都宮市大谷採石場に設置され約3年のExposureを経たCRー39プラスチック飛跡検出器のスタックの残りを回収し解析を行なった。4層に組まれたスタックの内、第1層と第2層をまず苛性ソーダによってエッチング処理し、粒子の飛跡が作る貫通孔をCCDカメラとADC、計算機を連動させた自動スキャン装置で探した。もし第1層と第2層に対応した貫通孔らしきものがある場合には、第3・4層をエッチング、スキャンして貫通した超重粒子の飛跡と見なせるか判定した。その結果、これまでに4層すべてに位置・方向のそろった貫通孔は発見されなかった。同時に種々の重イオンを照射したCRー39のサンプルを長期間大谷採石場に放置したものを実際のスタックと同時にエッチングし、経年変化を含めたCRー39の感度を求めた。この感度を使って種々の超重粒子候補について、その流束の上限を速度の関数として求めた。得られた流束の上限は最高で3×10^<-16>/cm^2・sec・srに達し、従来の世界の実験に比べ1/10という遙かに厳しい上限を10^<10>10^<22>GeVまでの磁気単極子、荷電粒子、クォークマター等の超重粒子候補について与えるものである。特に光速の1/10000程度の速度を持ち太陽系に拘束されているような低速粒子については、これまでの実験に比べ1/100以下という飛躍的に微少な流束まで探索された。これらの成果は国際会議等で報告し、これまでに2編の論文を国際的学術雑誌に発表、2編を投稿中であり、更に1編の論文を準備中である。カリフォルニア大学の重イオン加速器からのO,Ne,Ar等のビームを用いて照射したCR39を現像し、現像液の規定度、温度等の最適条件を求めた。この結果、これまでに比べ特にすぐれた感度が得られる条件を発見した。また微量の反酸化剤をCR39に混入し、更にCR39を密閉する袋に脱酸素剤を封入する事によって、感度の経年変化をほぼ無くする事に成功し、数年以上にわたって設置する事が可能になった。またCR39の厚み精度を向上するための量産方法をいくつか試み、±50μというこれまでにない精度を得る事ができた。更に生産過程に於ける水分の混入を極力少なくする事によってバックランド孔の数を半分以下にへらした。CR39の生産は順調に進んでおり、61年3月中に約24000枚が完了する予定である。いくつかの試みの後で設置方法が決定され大谷石採石場跡への設置が開始された。また大型現像装置の設計が行なわれ製作が開始された。自動スキャンの基本テストを行い、最適な光源、フィルターを決定し、10μの孔まで検出できる事を確認した。更にCCDカメラを用いた画像処理装置が製作され、パソコンによるデータ処理が完成した。4月までに約100【m^2】のCR39を回収し、現像、解析を行う事によって全過程をテストすると共に最初の結果を出すつもりである。プラスティックCR39に関し、種々の添加剤、エッチング条件を試した結果、これまでにない高感度を得られる条件を発見した。更に感度を向上する試みとして、エッチング前にCR39を薬剤に一定時間浸すいわゆるプレソーキングにより、更に感度を向上させた。CR39の生産を続行し、57cm×57cm×1.6mm厚のCR394層から成るスタックを総計12000ケ、すなわち総面積約4000【m^2】分を大谷石採石場地下に設置し、磁気単極子、超重荷電粒子の探索を開始した。更に300【m^2】を乗鞍山頂に設置し、超重粒子の1つの候補であるQuark matterの探索も開始した。小量のCR39を回収し、エッチングを試みた。この結果、エッチング装置が予定の性能を持つ事を確認した。また、CCDカメラを計算機と連動させた自動スキャン装置を開始し、その性能を確認した。CR39の感度の向上、自動スキャン装置に関し、3編の論文を発表した。超重粒子探索の最初の結果を発表した。自動スキャンの性能を更に向上させるために新しいスキャン装置を製作した.このために最適光源の選択を行ない,かつ最新の高感度CCDカメラを採用した.これによって, 57cm×57cmのCR39のスキャンを1度に行なう事が可能になった.61年度に乗鞍山頂に設置したCR39, 300m^2を回収し,エッチング及びスキャンを行ない,現在解析中である.これによって超重粒子の1つの候補であるStrange matter,及び比較的質量の種々の重粒子を探索する.また,大谷採石場地下に60年度に設置されたCR39のうち約400m^2を回収し,現在エッチング中である.これらによって特に低速(B10^<-4>)の超重粒子について10^<-15>cm^<-2>sec^<-1>Sr^<-1>の微量fluxまでの探索が初めて可能になった.これらに関し, 2編の論文を準備中である.またCR39の感度向上に関し, 2編の論文を専門誌に投稿,受理された.エッチング技置に関する論文を準備中である.

60年から62年に亘って宇都宮市大谷採石場に設置され約3年のExposureを経たCRー39プラスチック飛跡検出器のスタックの残りを回収し解析を行なった。4層に組まれたスタックの内、第1層と第2層をまず苛性ソーダによってエッチング処理し、粒子の飛跡が作る貫通孔をCCDカメラとADC、計算機を連動させた自動スキャン装置で探した。もし第1層と第2層に対応した貫通孔らしきものがある場合には、第3・4層をエッチング、スキャンして貫通した超重粒子の飛跡と見なせるか判定した。その結果、これまでに4層すべてに位置・方向のそろった貫通孔は発見されなかった。同時に種々の重イオンを照射したCRー39のサンプルを長期間大谷採石場に放置したものを実際のスタックと同時にエッチングし、経年変化を含めたCRー39の感度を求めた。この感度を使って種々の超重粒子候補について、その流束の上限を速度の関数として求めた。得られた流束の上限は最高で3×10^<-16>/cm^2・sec・srに達し、従来の世界の実験に比べ1/10という遙かに厳しい上限を10^<10>10^<22>GeVまでの磁気単極子、荷電粒子、クォークマター等の超重粒子候補について与えるものである。特に光速の1/10000程度の速度を持ち太陽系に拘束されているような低速粒子については、これまでの実験に比べ1/100以下という飛躍的に微少な流束まで探索された。これらの成果は国際会議等で報告し、これまでに2編の論文を国際的学術雑誌に発表、2編を投稿中であり、更に1編の論文を準備中である。
新しい分泌性シグナル分子,fringe,の発現と作用機構の解明

最近L-fngがNotchの細胞外ドメインにあるO-結合型FucoseにGlcNAcを転移する糖転移活性を持つことが示されたが、糖転移酵素は主にゴルジ体や小胞体に局在するのに対し、R-fngは細胞膜表面に存在し、L-fngは大部分が細胞外に分泌されることが確認されている。そこで、これらFringeタンパクの糖転移活性について検討するため、O-結合型Fucoseで修飾されることが予想されるNotch1のAbruptex領域とO-結合型Fucose siteをもたないリガンド結合領域に相当する組換えタンパクを作製した。その結果、糖転移活性が報告されていなかったR-fngに関しては、O-結合型Fucoseの疑似単糖であるpNp-Fucoseに対しては活性を示さなかったが、Notch1 Abruptex領域に対しては弱い活性を示すことがわかった。一方で、BIACOREにより解析を行った結果、R-fng、L-fngともに、Notch1リガンド結合領域、Abruptex領域の両方に高い結合親和性を示すことがわかった。これらの結果から、R-fng、L-fngの糖転移活性は非常に弱く、むしろNotchの細胞外領域に特異的に結合して、Notch ligandとNotchとの相互作用をコントロールしている可能性が示唆された。さらに,R-fngが高発現している大脳皮質の初代培養系を用い、R-fng組換えタンパクを添加した。その結果、Notchシグナル系の下流の転写因子であるHES1の発現量が有意に減少することがわかった。大脳皮質ニューロンにおいてR-fngはNotchシグナル系に対して抑制的に作用していると考えられる。一方で、L-fngは歯芽で高発現しており、マウス歯芽の上皮組織にL-fngをしみ込ませたビーズを作用させるとHES1の発現が誘導されることがわかった。
非ウイルス性慢性炎症に伴う発癌メカニズムの解明と早期血清診断法の確立

非ウイルス性の慢性炎症が癌化を誘導するメカニズムは未解明の点が多い。以前より、持続する慢性炎症が癌化の一因になることが示唆されている。本年はc-myc遺伝子転写抑制因子FIR、Far-upstream element-binding protein-interacting repressor(別名PUF60)がWntシグナル(c-myc遺伝子の発現増大をもたらす)の活性化からみた発癌機序や早期診断法の確立をめざす。消化器癌ではFIRの転写抑制部位のexon 2を欠損したスプライシング変異(FIRdelexon 2)が発現し、ドミナントネガティブ効果によりc-myc遺伝子の転写が活性化する。本研究ではFIRdelexon 2をはじめとするスプライシング異常のバイオマーカーとしての意義を検討する。本年は種々の癌患者の血清中に抗FIRs自己抗体が検出されることを報告した(Kobayashi et al., Can Sci 2019 in press)。最終年度は、抗PUF60/FIR自己抗体の多寡と予後との相関や臨床所見との比較を行う。MSI(microsatellite instability)陽性の癌では、局所免疫応用が活性化され免疫チェックポイント阻害剤が有効であることが示唆され、2018年末にMSI-highの全ての固形がん(肝がん、膵癌、胃癌、大腸がん、食道癌、前立腺がん、甲状腺がんなど)に対して免疫チェックポイント阻害剤(ペンブロリズマブ)が保険収載された。本研究では、癌細胞におけるスプライシング異常が増大する機序の一端を明らかとし、スプライシング異常に対する抗FIR/FIRΔexon2自己抗体の新規バイオマーカーとしての意義(予後との相関やMSI検査の結果との関連)、スプライシング異常を標的とした低分子化合物の開発などを目的とする。がん患者血清中の抗FIRs抗体をAlphaLisaにより調べたところ、多くの癌で抗FIRs抗体が検出されることを世界で初めて報告した(Kobayashi et al., Oncotarget 2016, Cancer Sci 2019)。本研究では、抗FIRs抗体の陽性者の癌患者の予後が、陰性者の予後と比べて良好かどうかを調べる。それにより、スプライシング異常を標的とした新規バイオマーカーを同定し、その臨床的意義を検討した。本研究ではWntシグナルの活性化による胃癌発症動物モデルとヒト胃癌臨床検体の解析を行い、FIRの機能異常の関連性に着目して癌化に関わる鍵分子を複数同定した(論文準備中)。本研究において胃癌を含む種々の癌患者の血清中に抗FIRΔexon2自己抗体の存在が確認できた。抗FIRΔexon2自己抗体の検出系の作製のために、研究分担者:星野忠治らが精製したFIRΔexon2全長タンパク質(513アミノ酸)を抗原として用いる予定である。現在までに検討では、ヒト胃癌組織とGanマウス胃腫瘍のタンパク質の比較するとp-ERK, FBW7, E-cadherinの発現に違いが認められた(未発表データ)。ヒト胃癌組織ではp-ERK, FBW7, E-cadherinの発現変化が炎症から癌化への形質転換(EMT: epithelial mesenchymal transition)に重要であることが強く示唆された。1.クロマチン免疫沈降(ChIP)によりFIRあるいはFIRΔexon2のそれぞれに結合するタンパク質を質量分析で同定する。それによりFIRあるいはFIRΔexon2のそれぞれに結合するタンパク質や核酸(DNAやRNA)が同定され、それぞれのタンパク質の機能変化や未知の機能、Wntシグナルへのフィードバック機構などの解明につながる。2.FIR/ FIRΔexon2/PUF60を特異的に阻害する低分子化合物を化合物スクリーニングとIn silicoスクリーニングを用いて同定する。これらの低分子化合物は抗がん剤候補である。すでにこれまでに複数のFIR/ FIRΔexon2/PUF60に特異的に結合する低分子化合物を同定し、物質特許査定されている低分子化合物もすでにある。これらの低分子化合物の生理活性を検討する。我々はc-myc遺伝子転写抑制因子FIR、Far-upstream element-binding protein-interacting repressor、(別名PUF60)がWntシグナル(c-myc遺伝子の発現増大をもたらす)の活性化からみた発癌機序や早期診断法の確立をめざしている。消化器癌ではFIRの転写抑制部位のexon 2を欠損したスプライシング変異(FIRdelexon 2)が発現し、ドミナントネガティブ効果によりc-myc遺伝子の転写が活性化している。一方悪性腫瘍が合併する自己免疫疾患患者(シェーグレン症候群や皮膚筋炎)血清中に抗PUF60/FIR自己抗体が見いだされた。本研究ではWntシグナルに注目して、非ウイルス性の慢性炎症刺激に基づく発癌メカニズムをマウスモデルと臨床検体を用いて明らかにし、抗FIRs自己抗体の検出系を確立して自己免疫疾患に合併する早期発癌の新規癌診断法の一助にすることを目的とした。本年度は、多くのがん患者の血清中にも抗PUF60/FIR自己抗体が検出されることを確認して論文報告した。現在、病態との関連をより正確にしらべるためのELISA系の作製に着手した。そのための抗PUF60/FIR抗体をファージディスプレイ法により同定している。本年度は、多くのがん患者の血清中にも抗PUF60/FIR自己抗体が検出されることを確認して論文報告をすることができた。

さらに現在、病態との関連をより正確にしらべるためのELISA系の作製に着手した。そのための抗PUF60/FIR抗体をファージディスプレイ法により同定している。現在、抗原との反応性を確認してる。新規の抗体が作製できたことが確認できれば、すでに作製したFIR/PUF60のC末端のマウスモノクローナル抗体を合わせてサンドイッチELISA系が可能である。非ウイルス性の慢性炎症が癌化を誘導するメカニズムは未解明の点が多い。以前より、持続する慢性炎症が癌化の一因になることが示唆されている。本年はc-myc遺伝子転写抑制因子FIR、Far-upstream element-binding protein-interacting repressor(別名PUF60)がWntシグナル(c-myc遺伝子の発現増大をもたらす)の活性化からみた発癌機序や早期診断法の確立をめざす。消化器癌ではFIRの転写抑制部位のexon 2を欠損したスプライシング変異(FIRdelexon 2)が発現し、ドミナントネガティブ効果によりc-myc遺伝子の転写が活性化する。本研究ではFIRdelexon 2をはじめとするスプライシング異常のバイオマーカーとしての意義を検討する。本年は種々の癌患者の血清中に抗FIRs自己抗体が検出されることを報告した(Kobayashi et al., Can Sci 2019 in press)。最終年度は、抗PUF60/FIR自己抗体の多寡と予後との相関や臨床所見との比較を行う。MSI(microsatellite instability)陽性の癌では、局所免疫応用が活性化され免疫チェックポイント阻害剤が有効であることが示唆され、2018年末にMSI-highの全ての固形がん(肝がん、膵癌、胃癌、大腸がん、食道癌、前立腺がん、甲状腺がんなど)に対して免疫チェックポイント阻害剤(ペンブロリズマブ)が保険収載された。本研究では、癌細胞におけるスプライシング異常が増大する機序の一端を明らかとし、スプライシング異常に対する抗FIR/FIRΔexon2自己抗体の新規バイオマーカーとしての意義(予後との相関やMSI検査の結果との関連)、スプライシング異常を標的とした低分子化合物の開発などを目的とする。がん患者血清中の抗FIRs抗体をAlphaLisaにより調べたところ、多くの癌で抗FIRs抗体が検出されることを世界で初めて報告した(Kobayashi et al., Oncotarget 2016, Cancer Sci 2019)。本研究では、抗FIRs抗体の陽性者の癌患者の予後が、陰性者の予後と比べて良好かどうかを調べる。それにより、スプライシング異常を標的とした新規バイオマーカーを同定し、その臨床的意義を検討した。本研究では慢性炎症刺激による発癌動物モデルと臨床検体の解析を行い、Wntシグナルの活性化とFIRの機能異常の関連性に着目して慢性炎症に癌化がみられるトリガー(鍵分子)を同定する。
ゴナドトロピン受容体(FSH-R、LH-R)変異とその臨床的意義に関する研究

最近のFSHレセプター(FSH-R)の研究より、FSHとFSH-Rの結合には、FSHαサブユニットとFSHβサブユニットの一部が結合することが判明した。さらに、FSHとFSH-Rが結合した後に2量体を形成し、細胞内シグナル伝達が生じることが解明された。一方、LH-Rのshortform LH-R(26)はFSH-Rと細胞内で2量体を形成することが判明し、LH-R(26)はFSH-Rの速やかな発現減少を引き起こすことが判った。この反応はTSH-Rには誘起されないので、ゴナドトロピンレセプターに特異的な反応であると考えられた。FSH添加によるcAMP産生能も低下させることから、機能的FSH-Rの抑制の機能と考えられた。LH-R(26)は、LH-Rの細胞外ドメインの一部に欠損が生じたものであるが、この発現量はLH-Rの50%に及ぶため、ヒトの卵胞の機能に重大な影響を与えると考えられる。FSH-RとLH-R(26)が結合することより、黄体細胞におけるFSH-Rの急速な減少にもこの結合が必要であることが予想される。FSH-Rの機能が細胞の増殖のシグナル伝達系であることも判明しているので、黄体退縮においては、FSHのこのシグナル系路を早期に終結させるために、LH-R(26)の機能が存在すると考えられる。今後は、LH-R(26)の発現量の多少を検討し、病態との関連を検討することも必要であると考える。FSH-Rに関しては、当科不妊外来を受診する方々の内に307と680番目のアミノ酸に多型の存在することが今回の実験結果で明らかとなった。少数例の結果であり、多型とFSH-R機能または卵巣機能との直接的関係は不明であり、今後の検討課題である。このことより、FSH-Rの変異体が原因であるOHSSについて、変異FSH-Rが結合とhCGの結合においても、2量体を形成するか否かを検討する必要が生じた。しかし、今までのところ、LH-R(26)PCOなどの疾患との関連は不明である。最近FSH受容体の変異体により、spontaneous OHSSを起こすことが明らかとなり、変異FSH受容体がhCG/LHとの反応性を獲得したことによりOHSSが発症するメカニズムが明らかとなってきている。

フランスのRodienらにより第3膜貫通部位のThr449Ileの変異FSH受容体(N.Engl.J.Med.349:753-9,2003)が原因部位である症例を報告している。またVassartらは第3細胞内ループのAsp567AsnがOHSSの原因である症例を報告している(N.Engl.J.Med.349:760-6,2003)。これらの2つの報告によると、FSH受容体の変異部位は一定でないことが明らかとなった。すなわち、FSH受容体のどの部分がOHSS発症に関与しているか明らかでない。現在、不妊外来受診中の患者さんの血球よりDNAを抽出し、FSH受容体の10番目のシークエンス解析を行っているが、以前に報告されているような変異は発見されていない。今後もFSH刺激に対して、反応性の特に良かった症例のFSH受容体の解析を続ける予定である。さらに、FSH作用のみで、排卵が生じるかについても意見が異なっているので、LH作用の特異性を知るためにもFSH受容体とLH受容体の構造上の共通性と特異性を明らかとする必要がある。特に、FSH、LH共にセカンドメッセンジャーがcAMPと報告されているので、FSH、LH作用の特異性、特にLH作用の排卵、卵成熟における細胞内伝達系を明らかとするため、FSH受容体とLH受容体のキメラを作製し、FSH作用の特異的部位を明らかとする予定である。
蛍光共鳴エネルギー移動を利用した時間分解蛍光測定法の開発とその法医学検査への応用

希土類蛍光錯体(Eu,Tbなどの錯体,エネルギードナー)と有機色素(Cy5,Cy3,エネルギーアクセプター)間の蛍光共鳴エネルギー移動(Fluoresence resonanc eenergy transfer,FRET)を利用すると、ドナーの蛍光波長がアクセプターの励起光波長に近いと、互いに近接して結合した時のみにエネルギー移動が起こる。これを抗原抗体反応に利用すると、例えば抗原抗体反応が起きたときに発光するCy5やCy3の蛍光を測定することによって、反応物を分離することなく物質の濃度を知ることができるようになる。この原理を用いたホモジニアスイムノアッセイを開発した。またEu蛍光錯体を用いたヘテロジニアスイムノアッセイと免疫染色を試みた。1.薬剤などのスクリーニングテストに利用可能なホモジニアスアッセイ:覚せい剤のホモジニアスイムノアッセイは検出感度(0.1ng/mL)にも優れ、尿や血清なとの検体に十分応用可能であった。2.インベーダー法によるIL-22の測定:通常のサンドイッチイムノアッセイにおいてビオチン化抗体にストレプトアビジンを反応させた後にさらにビオチン化オリゴDNAを反応させ、これをInvader assayのFRETで増殖させる試みを行った。IL-22は0.2-0.9pg/mLの検出感度で側定できた。さらに各種肝臓疾患患者血清のIL-22を測定し、病態解析への応用を検討中である。3.4-ヒドロキシノネナール(HNE)の時間分解蛍光イムノアッセイおよび時間分解蛍光顕微鏡による検出:過酸化脂質の一つであるHNEの高感度時間分解蛍光イムノアッセイを開発し、LPS投与ラットの炎症時におけるHNEの増加を血液、腸管粘膜、肝臓などで検出、測定し、その発生の器官を特定できた。また、時間分解蛍光顕微鏡によって免疫染色したHNEの存在を特定できた。1)覚せい剤イムノアッセイスクリーニングの開発N-アミノブチルメダンフェタミン(MA)とウシ血清アルブミンの結合体に蛍光ラベル剤(BHHCT-Eu^<3+>)を標識し,抗MA抗体に対してMAと競合反応をさせた.抗MAウサギIgGにはCy5を標識した.エネルギードナーであるBHHCT-Eu^<3+>の蛍光波長615nmはエネルギーアクセプターであるCy5の吸収極大波長643nmに近いため,これらは互いに近接して結合した時のみに,紫外光で励起されたエネルギードナーであるEu錯体からのエネルギー移動が起こり,アクセプターであるCy5の増感発光が観察される.蛍光測定用マイクロタイタープレートに標識抗原25μl, MA標準液または検体希釈液50μl,さらにCy5標識抗体溶液25μlを同時に加えて混合し,37°Cで30分反応させた.340nmでEu^<3+>を励起し,680nmにおけるCy5の蛍光強度を時間分解蛍光測定で求めた.緩衝液中の標準MAの最小検出濃度は約0.1ng/mLで,1ng/mL1μg/mLの濃度範囲で測定できた.測定誤差は8濃度の平均CVが1.98%であった.次に検体である尿や血清が測定に及ぼす影響を調べるために,覚せい剤を含まないことが明らかなヒトの尿および血清に,MAを10^2-10^<-2>ng/mLの濃度になるように加えた.EuとCy5の蛍光強度を測定し,緩衝液で希釈したMA溶液を測定した値との比較を行ったところ,検体によるCy5の消光,あるいはエネルギー遷移の効率がほとんど影響を受けていないことが推測された.2)4-ヒドロキシノネナール(HNE)のイムノアッセイによる酸化ストレスの測定

酸化ストレスの関与する炎症病態評価のため、血液中の過酸化脂質などの定量法の確立が望まれているが,4-HNEのイムノアッセイを開発した.抗4-HNEポリクローナル抗体・モノクローナル抗体の2つの抗体を使ったサンドイッチイムノアッセイでHNEを測定した.HNEの測定範囲は0.08-800 nmol/mlであり、通常の競合法より検出感度・再現性ともに高かった.敗血症モデルとして,LPSを腹腔投与した雄SDラットから経時的に採血し,定量可能であった.時間分解蛍光イムノアッセイによる過酸化脂質(4-ハイドロキシノネナール化タンパク,HNE)の簡便迅速測定4-ハイドロキシノネナール(代表的な過酸化脂質の一つ)の抗体の提供を受け,LPSを投与したラットの酸化ストレスによって産生されるHNEを測定した。時間分解蛍光イムノアッセイの方法は特許を申請している。この方法によってLPSを投与した炎症モデルのラットを作成してHNEを測定すると、新たな、炎症や生活習慣病の指標になるような結果が得られた。LPS(0.5mg/Kg)を雄SDラットに腹腔内投与後24時間まで経時的に,幽門から約1cmより肛門側の小腸を採取し,homogenizeした後,核・膜・細胞質に分画した.各分画のHNE濃度をイムノアッセイで定量すると,LPS投与後,腸管粘膜のHNE量は増加し,30分と4-8時間後にピークを認め,膜分画に多かった.十二指腸組織切片に抗HNE・抗IgAを反応させ,DAB・Eu錯体で二重染色すると,十二指腸粘膜内血管中の液性部分と形質細胞が抗HNEと抗IgA抗体で同様の陽性像を示した.LPS投与後HNE化される腸管の主要蛋白55kDaは、抗IgA抗体で免疫沈降し,抗HNE抗体を用いたwestern blot(WB)法によりIgAと同定した.形質細胞は腸管粘膜の免疫担当細胞であり,IgA抗体を分泌し腸内細菌の侵入を防ぐ.本研究の結果より,LPS投与後早期に十二指腸血管内の液性成分と粘膜の形質細胞のHNE染色性が増加していることから,形質細胞は酸化ストレスの生成源であること,HNE化されたIgAを分泌することを初めて見出した.その病態生理学的意義の検討が課題である.Eu錯体を用いた免疫組織法は時間分解測定により,非特異反応が弱く感度が高い上,DABによる組織染色との組み合わせにより識別能の高い二重染色が可能になった.1)ハイドロキシノネナール(HNE)抗体を用い,酸化ストレスによる過酸化脂質を測定する方法を開発した.動物実験で新たな炎症や生活習慣病の指標になるような結果が得られ,実際のヒト検体の測定に応用した.閉経女性の血清HNE値は若年女性の約2倍であり、若年女性において,性周期はHNEに影響がなかった。またカラーワードテストという心理ストレスモデルによって、閉経女性ではストレス後の安静期にHNEが上昇することを見いだした.中高年のストレスと突然死との関連を示唆している.
光励起電子移動による電子リッチPdの創成と光触媒的炭素－炭素結合形成反応

本研究課題では、太陽エネルギーを利用し、鈴木-宮浦カップリング反応に代表される炭素ー炭素結合形成反応を可能とする、全く新しい機能をもった光触媒開発の斬新で画期的な方法論を提案することを目的とした。具体的には光応答性金属錯体、またはプラズモニックナノ粒子から成る光捕捉サイトを可視光で励起し、励起電子を隣接するPd種へ注入を試みた。この反応系中で創り出された活性な電子リッチPd(0)種を巧みに利用して、炭素ー炭素結合形成反応の律速段階である酸化的付加の飛躍的な加速を可能とし、反応速度の飛躍的な向上に成功した。本研究課題では、太陽エネルギーを利用し、鈴木-宮浦カップリング反応に代表される炭素ー炭素結合形成反応を可能とする、全く新しい機能をもった光触媒開発の斬新で画期的な方法論を提案することを目的としている。Pd触媒による、アリールハロゲン化物とホウ素化合物とのカップリング反応である鈴木ー宮浦反応は、高付加価値生成物であるビアリール誘導体の合成法として広く利用されている。本反応は、Pd(0)種へのアリールハロゲン化物の酸化的付加を経由して進行する。一般的な熱反応では、電子リッチなPd(0)種が律速段階である酸化的付加を促進させることが知られているため、その触媒設計指針のもと様々な電子供与性配位子が開発されている。本研究では、光応答性金属錯体、あるいはプラズモニックナノ粒子から成る光捕捉サイトを可視光で励起し、励起電子を隣接するPd種へ注入する。この反応系中で創り出された活性な電子リッチPd(0)種を巧みに利用して、炭素ー炭素結合形成反応の律速段階である酸化的付加の飛躍的な加速を狙った。今年度は、Ru錯体とPd錯体を分子間で結合させた二核錯体を合成し、Ru増感剤を可視光で励起させ、生成した励起電子を隣接したPdに注入することで活性な電子リッチPd(0)種を生成し、酸化的付加を促進させることに成功した。調製した触媒の性能を、室温・可視光照射下、ブロモベンゼンの鈴木ー宮浦カップリング反応にて評価した。溶媒、触媒量、基質濃度といった基本的なパラメーターを変えるだけでなく、得られた結果を触媒の設計・開発にフィードバックし、それぞれの触媒が各反応に最適な性能を発揮できる触媒と反応条件の組み合わせを検討した。さらにXANES/EXAFS等を用いて行い、触媒活性種近傍の微細構造と触媒機能の関連を明確にした。本申請課題では、可視光照射下、鈴木ー宮浦カップリング反応を可能とする次世代型光触媒を、申請者が考案した全く新しい方法論に基づき設計・開発する。昨年度は、Ru錯体などの増感剤を可視光で励起させ、生成した励起電子を隣接したPdに注入することで活性な電子リッチPd(0)種を生成し、酸化的付加を促進させることに成功した。本年度は、プラズモニックナノ粒子から成る光捕捉サイトを可視光で励起し、励起電子を隣接するPd種へ注入を試みた。表面プラズモン共鳴とは、AuやAgなどの金属ナノ粒子表面の自由電子の集団振動が入射光と共鳴することで、分極が起こる現象である。表面プラズモン共鳴の影響は、金属の種類(Au, Ag)、粒子径、形状(球状、ロッド状)により大きく異なるため、その影響を詳細に検討し、本反応に最適なナノ構造制御された光触媒を開発した。特にアスペクト比の高いロッド状のAgナノ粒子が効果的であり、触媒反応を飛躍的に向上させることができた。当初の予定のひとつである、Ru錯体とPd錯体を分子間で結合させた二核錯体を合成し、Ru増感剤を可視光で励起させ、生成した励起電子を隣接したPdに注入することで活性な電子リッチPd(0)種を生成し、酸化的付加を促進させることに成功した。触媒化学研究期間の後半では、AuやAgなどの金属ナノ粒子表面の自由電子の集団振動が入射光と共鳴することで、分極が起こる現象である表面プラズモン共鳴の利用を試みる。

分極により生じた励起電子を隣接したPdサイトに移動させ、活性な電子リッチPd(0)種の生成を試みる。表面プラズモン共鳴の影響は、金属の種類(Au, Ag)、粒子径、形状(球状、ロッド状)により大きく異なるため、その影響を詳細に検討し、本反応に最適なナノ構造制御された光触媒を開発する。ガラス反応器の納品が送れ、26年度の研究費に未使用額が生じた。27年度に納入されるため今年度行う予定の研究計画と併せて実施する。