hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
銅ー有機ニトロキシド型ハイブリッド触媒によるアルコール空気酸化反応の開発

ニトロキシルラジカルー銅触媒に潜在するレドックス機能を開発して、無保護アミノアルコールからアミノカルボニル化合物への高化学選択的変換を可能とする世界初の空気酸化反応を確立した。さらに、触媒の構造機能相関を精査して、基質構造に応じて高効率なアルコール酸化を実現する触媒システムと、その選択の指針を樹立した。次いで、本触媒系の不斉酸化反応への展開を目指し検討を行い、エナンチオ選択性の発現に関わる触媒部位を特定した。本研究は、先に申請者らが独自に開発した高活性有機ニトロキシルラジカル型アルコール酸化触媒AZADO(azaadamantane N-oxyl)の特性開発研究の途上において見出した新奇知見、すなわち、AZADO/Cu(OTf)2/bipyridylをモチーフとするハイブリッド型触媒が、アミノアルコール基質のアルコール部を高化学選択的に酸化してアミノカルボニル化合物を与える反応の有用性を開発して、精密有機合成化学の立場から創薬研究への貢献を目指すものである。三年計画の初年度にあたる本年度は、まず、多様な有機ニトロキシルラジカルを合成し、Cu(IorII)/bipyridyl/N-methyl-imidazoleとの連携によって発現するアルコール空気酸化活性の特性と適用性を検証した。その結果、2級アルコールの酸化ではAZADO/Cu(OTf)2/bipyridylが良好な結果を与えるが、1級アルコール部を有するアミノアルコールの酸化においては、1-Me(AZADOが最適触媒となることが判明した。TEMPOでは、アミノアルコールの酸化自体が殆ど進行しないことは興味深い。驚くべき事に、AZADO/Cu(OTf)2/bipyridyl/02システムは第1級アミンをもつアミノアルコールの酸化も高収率で実現することも確認した。このようなユニークな選択性を発現する酸化システムには前例がなく、含窒素化合物の分子設計・効率合成に資する新たな手法となることが期待される。まず、常温・常圧の空気雰囲気下でアルコールの空気酸化を実現する銅ー有機ニトロキシド型ハイブリッド型協奏触媒システムにおいて、そのニトロキシド部近傍の立体因子がアルコール酸化触媒活性に及ぼす影響を精査した。当研究室で開発した一連の有機ニトロキシドを用いて構造活性相関を検討した結果、(1)有機ニトロキシド部位近傍の立体障害が小さくなるほど第2級アルコールの酸化が効率的に進行する一方、第1級アルコールの酸化では急激に反応効率が低下する、(2)有機ニトロキシド部位近傍の立体障害が大きくなるほど、第1級アルコールの酸化効率が向上する一方、第2級アルコールの酸化効率が低下することが判明した。立体的にコンパクトな有機ニトロキシドを用いた場合に第1級アルコールの酸化が停止する原因を探るべく、反応副生物を詳細に調べたところ、O-アシル化ヒドロキシアミンが含まれていたことから、触媒サイクルで生成する第2級ヒドロキシアミンがアルデヒドとアセタールを生成後、このものが酸化されてO-アシル体となって不活性化されるためであることが判明した。一方、本ハイブリッド触媒システムをアルコール不斉酸化反応に展開するべく、α-アミノ酸由来のキラル構造単位を1位側鎖に有するアザアダマンタン型ニトロキシドを種々合成して、ラセミ第2級アルコールの速度論的分割を検討した。その結果、最大で60%eeの光学純度をもったキラルアルコールを与えるキラル有機ニトロキシドを獲得することに成功した。常温・常圧の空気雰囲気下でアルコールのカルボニル化合物への高化学選択的酸化を実現する銅ー有機ニトロキシルラジカル協奏触媒の基質適用性の拡張と精密合成化学への応用を目指して検討を行った。基質アルコールの構造的特徴と触媒システムとの適合性を精査した結果、基質中の配位性官能基の有無に応じて、共触媒として用いる銅塩の種類を使い分けることで一定以上の触媒効率を保障できることを明らかにした。すなわち、配位性官能基を持たないアルコールを効率的に酸化するためには、ルイス酸性の強い銅トリフラートと有機ニトロキシルラジカルの組み合わせが重要となることが明らかとなった。一方、配位性官能基(アミン、アセタール、エステル等)を有するアルコールでは、ルイス酸性の弱い塩化銅と有機ニトロキシルラジカルの組み合わせが良好な結果を与えることを見出した。水酸基以外に硬ルイス塩基性官能基を持たない基質を活性中心に近づけるため、電子求引性の大きなトリフラートイオンを対イオンとする銅塩が良好な結果を与えた一方、銅イオンに必要以上に基質が強く配位してしまうと反応効率が低下することが上記現象の理由と考察している。また、1級アルコールの酸化では立体的にこみ入った有機ニトロキシルラジカルの適用が重要となることも判明し、これより最適反応条件を選択する指標が定められた。上記検討と平行して、光学活性アザアダマンタン型ニトロキシルラジカルを種々合成して、不斉酸化への展開を目指した検討を行った。これまで70%eeの不斉収率を与える触媒を獲得するとともに、実験結果を合理的に説明する反応機構モデルを構築した。26年度が最終年度であるため、記入しない。化学系薬学26年度が最終年度であるため、記入しない。

多様なアミノアルコール(1級3級アミノ基、1級2級アルコールの全ての組み合わせ)での本反応の適用性を検証を済ませ、天然物合成への応用を行い、有用性を実証できた(投稿準備中)。アルコール基質に存在する官能基と立体構造に基づいて、これを効率的に酸化するための銅塩およびリガンド選択に関する基本ガイドラインを策定できた。また、不斉酸化についても触媒デザインのための有用な手掛かりを得ることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度までに見出した高性能アルコール空気酸化触媒システムの有用性拡張を目指し、有機ニトロキシルラジカルとリガンドを連結した「機能集積リガンド」を種々合成して、その触媒性能を検討する。その構造_活性相関から、反応機構モデルのさらなる精密化を図る。基質適応性を網羅する触媒の獲得を目指してキラルアザアダマンタン類の新規合成法の検討を開始する。銅ー有機ニトロキシド型ハイブリッド触媒の反応機構モデルを構築し、これよりさらなる触媒効率向上と不斉反応の選択性向上のための論理的アプローチを図る。本研究申請時に購入を計画していた備品が別予算で購入できたため、助成金として繰り越した。この繰り越し分を、試薬および金属触媒用リガンドの購入に充てて検討範囲を広げて、所期に掲げた目的への到達を急ぎたい。申請時に購入を計画していた備品を別予算で購入できたため、助成金として繰り越した。前年度の検討で明確になった問題を解決するため、この繰り越し分を試薬・リガンド購入に充てて検討範囲を拡張して、本研究の完成を目指したい。
心理的本質主義に基づくカテゴリー認知が文化と制度に与える影響

特定の文化内で共有される価値観や規範には「正解」となる実体が存在しない。価値観や規範のこのような性質に着目し、価値観や規範の維持や共有のプロセスには、社会的なフィードバックの参照や、他者の学習過程の観察・評価などの主体的な行動が関わると考えた。人は、社会的報酬を最大化する確率が高い行動を選択し続けることで、神経伝達物質の一つであるドーパミンを介する神経メカニズムが影響を受けると考えられる。本研究では、強化学習理論を援用することで、文化学習のプロセスにおいても行動の選択が強化の法則を媒介して行われるという理論的仮説を導いた。また、個人内の文化学習プロセスだけではなく、「他人の振り見て我が振り直せ」のことわざのように、適応的な行動に関する情報が観察学習を通してアップデートされることで、文化が共有されると予測した。確率学習課題を用いて、ミシガン大学にてアメリカ人を対象とした実験を行った。実験の結果、アメリカ人は、社会的フィードバックを参考に、単語によって呈示された規範を学習することが明らかになった。さらに、規範的行動の具体例を学習させた実験においても同様に、社会的報酬によって学習が強化されることが示された。さらに、文化学習が相互観察の過程によって促進される可能性について、直接社会的報酬を受け取るわけではない観察者は、より俯瞰的かつ正確に行動の選択に基づく報酬確率の計算を行えると予測した。しかし実験の結果、観察者と、学習者の間に、学習効率の差はみられなかった。これまで、価値観や規範が文化的に共有される際の心理メカニズムについて、何らかの学習が関わっているということ以上に議論が深まっていないのが現状であった。本研究により、世代や時代を超えて受け継がれる通説や信念、価値観が、文化内で共有、維持されるに至るメカニズムに、社会的なフィードバックによる学習が関連していることが実証された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
コンピュータ人体解剖技術CATの研究

本研究は,筆者の提唱する『コンピュータ人体解剖技術CAT』を実現すべく,人体のような3次元ディジタル物体像(3D像)をコンピュータ上に再構成し,領域分割等の3次元処理を施し,人体解剖のように3D像を実時間で任意に切出して立体表示するという技術の開発研究を行うものである.1.3D像の再構成実験:高分解能のX線撮影装置を一時借用してX線射影データの収集を行なった.それを特殊なサンプリング方法でコンピュータに取込み,座標系統の変換処理を行ない, 3D像の再構成を試みた.種々実験の結果,対象物体が均質なボクセルから構成されている場合には,理論に近づくことがわかった.そこで対象物体の周囲を細かなボクセルで扱えるように理論の修正が必要である.2.3次元並列処理コンピュータPIPE-IIのハードウェア増設:3方向からの平面状の並列アクセス機能と,ブロック組立てによるメモリ容量増設機能をもった4次元画像メモリQMUの方式設計を行ない, 64メモリモジュールからなるQMUを製作し,所期の動作を確認した.更に,アドレスレジスタを3D像処理向きに自動カウントするように改造した.3.PIPE-IIの図式マイクロプログラム作成ツールの拡張と命令開発:PIPE-IIは, 3次元データの並列処理をする特有のハードウェア機構をもっており,対角型の語長が長いマイクロプログラムで制御される.今回, 64ビットのマイクロフィールドを追加増設したので,そのマイクロプログラム作成ツールFADETの機能を拡張した.これで10個の専用命令を作成した.4.3D像の表示:従来のZバッファアルゴリズムを3次元生データの探査用に拡張する方法により,プログラムを作成し立体画像の生成を試みた.一応の画像が得られたが,リアリティに乏しい.高速化の面からも,もう少し工夫が必要と思われる.本研究は,筆者の提唱する『コンピュータ人体解剖技術CAT』を実現すべく,人体のような3次元ディジタル物体像(3D像)をコンピュータ上に再構成し,領域分割等の3次元処理を施し,人体解剖のように3D像を実時間で任意に切出して立体表示するという技術の開発研究を行うものである.1.3D像の再構成実験:高分解能のX線撮影装置を一時借用してX線射影データの収集を行なった.それを特殊なサンプリング方法でコンピュータに取込み,座標系統の変換処理を行ない, 3D像の再構成を試みた.種々実験の結果,対象物体が均質なボクセルから構成されている場合には,理論に近づくことがわかった.そこで対象物体の周囲を細かなボクセルで扱えるように理論の修正が必要である.2.3次元並列処理コンピュータPIPE-IIのハードウェア増設:3方向からの平面状の並列アクセス機能と,ブロック組立てによるメモリ容量増設機能をもった4次元画像メモリQMUの方式設計を行ない, 64メモリモジュールからなるQMUを製作し,所期の動作を確認した.更に,アドレスレジスタを3D像処理向きに自動カウントするように改造した.3.PIPE-IIの図式マイクロプログラム作成ツールの拡張と命令開発:PIPE-IIは, 3次元データの並列処理をする特有のハードウェア機構をもっており,対角型の語長が長いマイクロプログラムで制御される.今回, 64ビットのマイクロフィールドを追加増設したので,そのマイクロプログラム作成ツールFADETの機能を拡張した.これで10個の専用命令を作成した.4.3D像の表示:従来のZバッファアルゴリズムを3次元生データの探査用に拡張する方法により,プログラムを作成し立体画像の生成を試みた.一応の画像が得られたが,リアリティに乏しい.高速化の面からも,もう少し工夫が必要と思われる.1.研究対象をしゅう雨だけでなく、地雨や豪雪にまで拡大し、これまで行なってきた空電波および気象に関連して地上と大気圏で発生する各種の雑音波の観測と記録を続け、更に有用な事例を多数採取した。昭和61年は受信機出力サウンドのスペクトル分析,各種空電インパルスの幅,発生頻度,背景雑音強度などに重点を置いて観測した。概ね20ms以上の幅を持つ複合インパルスが降雨・雪の先行情報資料として有用な性質を持つ。2.観測点を中心とする半径20Kmの圏内にしゅう雨の来ることを10時間以上前からほぼ確実に予知できた。これは冬期の豪雪の場合も同様で早期警報により除雪車手配が可能なことを示している。ただし、それらの気象は変化するもので、途中で衰滅するときの予報は空振りとなり、にわかに成長する場合は突発となる。しかし全く予兆がないとはいえず、今後その探索をする必要がある。最も早く予知できたのは15時間前である。3.受信機の出力サウンドのスペクトルで、数十ヘルツ程度の帯域の切片がしゅう雨や豪雪気象と高い相関がある。気象に固有なスペクトルの様相があることが認められ、晴天,地雨,しゅう雨,雪と4種に区分できる。4.雑音波の特徴を分析して自動的に気象予測を行なう、一種の人工知能装置の基本構想を導くことができた。かなりの程度、アナログな機構であることを必要とするものである。現在、研究者自身が雑音の特徴をみて総観的な予報をたてることを試みているが、いわゆる官能検査なので、感情によるゆらぎが生ずることを無視できず、機械による自動判断システムに委ねることを是とするを知ったからである。現在、設計製作を進めている。5.学会や北海道の寒地技術シンポジウムで研究成果を発表、同時に本研究に関する情報交換活動を行なった。いわゆる環境電磁工学と密接な関係を持つものとして関心を集めつつある。
時期特異的な全身性遺伝子発現誘導トランスジェニックマウスシステムの開発

遺伝子を全身性に発現させるトランスジェニックマウスでは、発生過程での影響により致死となる場合が多い。本研究では、ドキシサイクリン(DOX)の投与により発現が誘導されるTet-Onシステムを用いて、任意の時期に任意の組織で遺伝子発現を誘導できるトランスジェニックマウスの開発を目的とした。発現遺伝子として、プロスタグランジン(PG)合成酵素であるCOX-2およびmPGESを用いた。DOX存在下にrtTAにより転写活性化されるTREプロモーターに双方の遺伝子をつなぎ、TRE-COX-2単独あるいはTRE-mPGESとの組み合わせにより受精卵にインジェクションし、それぞれ610種類のファウンダーマウスを作製した。これら全ての系統のF1マウスに、rtTA遺伝子発現アデノウイルスを感染させた。同時に3日間DOXを投与した結果、それぞれ2系統の肝臓でCOX-2発現あるいはCOX-2とmPGESの同時発現の誘導に成功した。こアデノウイルスベクターとの組み合わせにより、これらの系統は任意の組織で、任意の期間、COX-2単独発現あるいはCOX-2とmPGESの同時発現による影響を解明することが可能となり、プロスタグランジン研究領域において極めて有用なモデルである。一方、全身組織で転写活性があるROSA26プロモーターにrtTAを発現させたトランスジェニックマウスを作製したところ、rtTA遺伝子は転写されたがTREに対する活性は認められなかった。これは、遺伝子コドン使用頻度が真核生物と大きく異なり、蛋白翻訳効率が低いためと考えられた。そこで、rtTAのコドンを哺乳類化した合成cDNA(opti-rtTA)を用いてROSA26-opti-rtTAを作製した。複数の系統がすでに得られているので、将来的に上記のマウスとの交配により、任意の期間、全身組織での現誘導できるモデルマウスが得られる。トランスジェニックマウスは、ある目的分子の生体内での役割を解析する手法として重要である。特に目的分子が機能する臓器が明らかでない場合、全身組織で目的遺伝子を発現させるトランスジェニックマウスが有用となる。しかし、そのようなプロモーターを用いた場合、胎仔期での発現が発生過程に影響をおよぼして胎生致死となる可能性が知られている。本研究では、ドキシサイクリン(DOX)の投与により発現が誘導されるTet-Onシステムを用いて全身組織での発現を可能としたトランスジェニックマウスの開発を目的とする。そのため、全身組織の細胞での発現が確認されている、ROSA26遺伝子プロモーターを用いて、DOX依存的に転写活性を示すrtTA(reverse tetracyclin transactivator)遺伝子発現トランスジェニックマウスを以下の2通りの手法にて作出した。(1)ROSA26遺伝子プロモーターにrtTA cDNAを接続したDNAを用いて、受精卵にマイクロインジェクション法を行なう方法。(2)ES細胞を用いた相同組み換えにより、rtTAへをROSA26遺伝子のエクソンに挿入し、得られたES細胞からキメラマウスを作出するノックインによる方法。双方の手法により作出した第一世代マウスは導入遺伝子を子孫に伝達した。これらのマウスの全身組織でのrtTA発現もRNAレベルで確認した。一方、DOX存在下でrtTAにより発現誘導されるTRE(tetracyclin response element)プロモーターに、COX-2遺伝子を接続して通常のマイクロインジェクション法を行ないトランスジェニックマウスを作出した。今後、これらの交配により目的の時期特異的全身性発現誘導トランスジェニックマウスを作製し、DOX投与によるCOX-2発現誘導について解析を施す。

本研究では、ドキシサイクリン(DOX)の投与により発現が誘導されるTet-Onシステムを用いて、任意の時期に全身組織で発現誘導されるトランスジェニックマウスの開発を目的とする。目的分子として、プロスタグランジン合成酵素であるCOX-2を用いた。全身性に転写活性のあるプロモーターとしてROSA26遺伝子のプロモーターを用いた。これらの材料を用いて、TRE-COX-2トランスジェニックマウスとROSA26-rtTAトランスジェニックマウスのそれぞれを作製した。TREはDOX存在下でrtTAにより転写活性化されるプロモーターである。それぞれの系統マウスでTRE-COX-2およびROSA26-rtTAが働くかを、2種類のアデノウイルス(Ad-CMV-rtTA、Ad-TRE-LacZ)を用いて検討した。Ad-CMV-rtTAを肝細胞に感染させたTRE-COX-2マウスでは、DOX投与によりCOX-2遺伝子の高い発現誘導が確認された。一方、Ad-TRE-LacZを感染させたROSA26-rtTAマウスでは、DOXを投与しても肝細胞でのLacZ発現は認められなかった。ROSA26-rtTAマウスの肝細胞ではrtTA遺伝子のmRNAが高発現していたので、蛋白翻訳に問題があったと考えられた。実際にrtTA遺伝子のコドン使用頻度は、哺乳類の遺伝子と比較すると大きく異なっていた。そこで、rtTAの全てのコドンを哺乳類化したopti-rtTAを入手し、新たにROSA26-opti-rtTAトランスジェニックマウスを作製した。現在、アデノウイルスを用いた発現実験を行なっており、発現誘導が確認されれば、TRE-COX-2との交配により目的の複合トランスジェニックマウスが作製される。
日本語の文理解における負荷の計量化

文中の二つの語の間で意味的な関係を作る際、隣接している語よりも、離れている語との方が難しいとされる。その距離を計るためには、語数や談話の複雑さなどを用いた数量化が有効であるとされているが、音声関係の情報量についての実験結果は管見の限りこれまで報告がない。本研究では、「ガ・ヲ・動詞」語順の文と「ヲ・ガ・動詞」語順の文の読み時間を比較して、語と語の間の距離は音声を考慮して測る必要があると確認した。日本語では、基本語順よりもかき混ぜの語順の文の読み時間のほうが遅いとわかっている。本研究では、「NP2ガ・NP1ヲ・動詞」のような文よりも「NP1ヲ・NP2ガ・動詞」のほうが読み時間が遅いということからはじめ、次の二点を調べる。(1)文中の二つの語の間で意味的な関係を作る際、隣接している語よりも、離れている語との方が難しいとされる。その距離に関しては、語数や談話における指示実体数を用いた数量化が有効であるとされているが、音声的な負荷についての実験結果は管見の限りこれまで報告がない。本研究では、距離の数量化にモーラ数が有効であるとのことを確認する。(2)先行研究では、語順の負荷は名詞の読み時間にしか見られていない。つまり、動詞が読まれるまえにかき混ぜの難しさが解決されている。本研究では、動詞の出現頻度と名詞の語順の間で交互作用が見られる可能性を調べる。文を理解しようとしている時に、文中のどのような要素が負荷となるかを調べた。先行研究では、文中の二つの語の間に意味的な関係を作るには、隣接している語よりも、離れている語とのほうが難しいとされる。音声関係の情報が作業記憶に大きく影響するとの実験報告があり、文理解においても音声が負荷になる可能性がある。本研究では、距離の数量化にモーラ数が有効であるとの結果を報告する。日本語母語話者に「NP1ヲ・NP2ガ・動詞」のような文を読ませた。NP2の名詞にはモーラ数の多いもの(例:新作を繊細な構造の本棚のデザイナーが発表した)と少ないもの(例:新作を粗野な作りの椅子のデザイナーが発表した)を使用した。文字数、親密度、頻度、意味の自然さに優位差はなかったが、実験結果として読み時間に関わるものが二点明らかになった。(1)モーラ数の多いNP2の方が、モーラ数の少ないNP2より読み時間が長かった。これは、黙読時にも語の音声的な情報が抽出されているためであると考えられる。(2)「ヲ・ガ」と「ガ・ヲ」語順の文を比較したところ、語順とモーラ数の間に交互作用が見られた。この結果から、かき混ぜ文である「ヲ・ガ」語順を処理する際に作業記憶に負荷がかかり、その負荷にはモーラ数に基づく距離が関わっていると言える。サンフランシスコで行われたアメリカの言語学会(83rd Annual Meeting of the Linguistic Society of America)で次のような内容について発表した。その距離に関しては、語数や談話における指示実体数を用いた数量化が有効であるとされているが、音声的な負荷についての実験結果は管見の限りこれまで報告がなかった。本発表では、距離の数量化にモーラ数が有効であるとの結果を報告した。実験では、日本語母語話者に「NP1ヲ・閥P2ガ・動詞」のような文を読ませた。この際、閥P2の名詞にはモーラ数の多いものと少ないものを使用した。結果として、文字数、親密度、頻度、意味の自然さに優位差はなかったが、読み時間に関わるものが二点明らかになった。以上の結果では、文脈なしで文理解を調べたが、現在、文脈の影響を確認するために、文理解と画像処理の実験を行っている。文中に現れる単語の語順が文脈によってどう処理されるのか、特に画像で与える文脈が読み時間、文の自然さの判断、判断にかかる反応時間にどう影響するかについて調べている。日本語では、基本語順よりもかけ混ぜの語順の文の読み時間のほうが遅いとわかっている。

本研究では、「NP2ガ・NP1ヲ・動詞」のような文よりも「NP1ヲ・NP2ガ・動詞」のほうが読み時間が遅いということからはじめ、次の二点を調べる。(1)文中の二つの語の間で意味的な関係を作る際、隣接している語よりも、離れている語との方が難しいとされる。その距離に関しては、語数や談話における指示実体数を用いた数量化が有効であるとされているが、音声的な負荷についての実験結果は管見の限りこれまで報告がない。本研究では、距離の数量化にモーラ数が有効であるとのことを確認する。実験では、日本語母語話者に「NP1ヲ・NP2ガ・動詞」のような文を読ませた。NP2の名詞にはモーラ数の多いものと少ないもので、文字数、親密度、頻度、意味の自然さに優位差はないように項目を作成した。Self-paced reading(コンピューター上で被験者ペースの読みの実験)の読み時間の実験を二回行った結果、二点が明らかになった。(a)モーラ数の多いNP2の方が、モーラ数の少ないNP2より読み時間が長かった。(b)「ヲ・ガ」と「ガ・ヲ」語順の文を比較したところ、語順とモーラ数の間に交互作用が見られた。この結果から、かき混ぜ文である「ヲ・ガ」語順を処理する際に作業記憶に負荷がかかり、その負荷にはモーラ数に基づく距離が関わっていると言える。但し、二つの実験で優位さが見られた位置が異なったため、別の方法を用いて実験をやり直す必要がある。現在、眼球運動装置で実験をやり直す準備を行っている。(2)先行研究では、語順の影響は名詞の読み時間にしか見られていない。つまり、動詞が読まれるまえにかけ混ぜの難しさが解決されている。本研究では、動詞の出現頻度と名詞の語順の間で交互作用が見られる可能性を調べている。本研究では、黙読中での音声影響について次の2点を調べた。(1)先行研究によると、文中の二つの語の間で意味的な関係を作る際、隣接している語よりも、離れている語との方が難しい。距離の数量化にモーラ数が有効であるとのことを確認した。実験では、日本語母語話者に「NP1ヲ-NP2ガ-動詞」のような文を読ませた。NP2の名詞にはモーラ数の多いものと少ないもので、文字数、親密度、頻度、意味の自然さに優位差はないように項目を用意した。その結果、モーラ数の多いNP2を含む項目の方が、モーラ数の少ないNP2の項目より読み時間が長かった。(2)主語と関係する動詞の間に埋め込み節がはさまれている場合、その主語は埋め込み節の動詞にかかって間違った解釈を与えられることがある。先行研究では、隣接している2つの名詞(N1とN2、例:「森下が新薬を」)のアクセントによる韻律フレージングが主節と埋め込み節の境界の決定に影響することが確認されている。本研究では、読点が節境界の決定に影響することを調べた。読点があることによって、N1が離れている主節動詞にかかりやすくなることは、読み時間の実験とアンケートで確認した。また、別の読み時間の実験結果では、N1とN2の間の読点はN2の解釈にも影響することがわかった。読点があるこのによって、N2は埋め込み節に含まれやすくなって、その解釈と一致する続きの主節がより早く読まれた。
新しい神経活性ペプチドの探索と構造解析

昭和59年度文部省海外学術調査により採取したバフアニューギニア産のオオジョロウグモ毒が強力なグルタメイトレセプター遮断活性を有していることがわかり、その本態の解明に着手した。乾燥毒腺は60%アセトニトリルで抽出後ODSカラムを用いる高速液体クロマトで毒成分を分離した。クモ毒は数種の同様の活性をもつ物質からなる混合物であった。これはすべて210mmと280mmに2個の紫外吸収極大をもち、さらに280mmで励起したとき310mmのケイ光を発した。塩酸加水分解物についてアミノ酸、ポリアミン分析を行なうといずれのクモ毒もアスパラギン酸、カダベリンが検出された。以上の検討結果からクモ毒は活性のみならず化学物質としても類似した構造をもつ物質の混合物であった。約200mgのクモ毒を用い大量精製を行ない、3種の毒性を単離した。このうち最も大量に得られたNSTX-3についてNMRスペクトルを測定し解析を行なった。重水およびDMSO-d6中での'H-COSYNMRスペクトル、DOF-COSY、リレーCOSYスペクトルの解析の結果、NSTX-3はN-(2.4-ジヒドロキシフェニルアセチル-アスパラギニル)-N'(アルギニル-プトレアニル-カダベリンと推定された。他のクモ毒素も共通して2.4-ジヒドロキシフェニルアセチル-アスパラギニルカタベリン部分を構造の一部に有することも判明した。他のクモ毒はこの部分にポリアミン、塩基性アミノ酸等が結合した物質と推定された。
大深度を想定した人工的な地盤材料の力学挙動の把握とそのモデル化に関する研究

日本における大深度でのジオフロント開発では、多くの人工的に作られた地盤材料の利用が考えられている。このような開発で重要なことは、地下空間の長期の安定性を確保することであるが、このためには大深度での長期的な環境履歴を考慮した人工的な地盤材料の力学挙動の解明とそのモデル化が必要である。本研究は、このような観点から人工地盤材料としてベントナイトを種々の割合で混合した砂を対象にして、その力学特性の解明を実験的及び解析的立場から試みたものである。得られた成果をまとめると以下のようである。1)ベントナイトの混合割合が10%、20%、30%の混合砂に対して種々の拘束圧下で三軸試験を実施した。その結果、ベントナイト混合割合が多くなるほどせん断時の剛性は小さく、また発現されるせん断強度も小さくなることが示された。2)ベントナイト混合割合が多くなるほど、せん断時の剛性や強度は含水比変動の影響を大きく受けることが明らかになった。3)1)と2)の結果に基づいて、サクションの効果を組み入れた不飽和土の弾塑性構成式の提案を行った。シルト質粘性土とベントナイト混合砂を対象としたサクション制御の三軸試験結果との比較から本構成式が有効であることが確かめられた。
１８８０年代におけるエリート養成機能形成過程の研究－高等中学校成立史を中心に－

本研究の最大の成果は、高等中学校研究の新たな地平を切り開いた点にある。従来、高等中学校とは、帝国大学に接続する予備機関として捉えられていた。本研究では、高等中学校は帝国大学に接続する学校としてのみ捉えるのではなく、地域史的視点から捉え直すことができた。高等中学校は、医学校など府県単位で設置された専門教育機関が、やがて府県連合出の設置形態を経て高等中学校に収斂された性格をもつなど当該地域の社会的必要性に対応していたのである。科学研究費補助金を得た初年度(2010年度)に次のような調査を実施した。予備的調査および本調査で、今後一部め都府県ではさらに調査を継続する計画である。第一に、第五高等中学校関係の史料調査を福岡県・長崎県・佐賀県で実施した。その中で旧制豊津中学校所蔵文書・長崎県歴史資料館所蔵県庁文書などで手がかりを得ることができた。第二に、第四高等中学校の史料調査を石川県・富山県・福井県・新潟県の各県立図書館を中心に実施した。ここでは地域指導者たちの学校誘致エネルギーと積極的な啓蒙活動の実態を示す史料調査をおこなった。第三に、岐阜県・三重県・和歌山県・滋賀県の四県を高等中学校成立過程研究として調査した。その結果県庁文書及び議会議事録の精査により、高等中学校成立以前に府県聯合学校構想の存在が前提となっていることがわかった。第四に、東京および長野県・福島県・山形県で、一八七〇年代・学制期の小学校設立と試験制度の実施に関する地域指導者たちの啓蒙的役割に関する史料調査を実施した。第五に、東京で明治期使用教科書の調査を実施した(東書文庫)。また、研究活動として「1880年代教育史研究会ニューズレター」(29号・2010年4月15日号33号・2011年4月15日号)を5号発行し、研究紀要『一八八〇年代教育史研究年報』第二号、(2010年10月刊行)を刊行した。上記の調査報告は全てこれらの活字媒体に報告されている。1、平成23年度は本共同研究プロジェクトが科研費補助を受けて2年目であった。共同研究の最も重要な年度として6月の研究会において研究計画を細部まで調整した。2、その結果東京都の東京大学および外交史料館・国会図書館をはじめ山形・宮城・長野・新潟・富山・福井・石川・滋賀・岐阜・愛知.奈良・鳥取・島根・山口・愛媛・徳島・高知・佐賀・熊本の1都19県に及ぶ研究員による調査を実施した。3、その中で、研究の大きな目的である高等中学校(第一高等中学校から第五高等中学校までおよび山口高等中学校と鹿児島高等中学造士館の計7校)関係史料はほぼ収集できた。4、平成23年10月に開催された第56回教育史学会大会(於京都大学)において本研究プロジェクト研究員らは「コロキウム・近代日本におけるエリート教育の編成-明治期と大正期との対話」を企画した。そこでは、教育社会学・高等教育史の研究者を招き1880年代の高等中学校研究の到達点と、これまでの我々の成果今後の課題を提起した。本研究は、帝国大学に接続する学校として捉えるのではなく、地域史的視点から捉え直すことができた。高等中学校は、地域間協力により設立された専門教育機関であり、一定の地域の社会的必要性に対応していたという点である。この課題に対し本研究は、第一・第二・第三・第五の各高等中学校に関する第一次史料を全員で調査・分析し、第四高等中学校・山口高等中学校・鹿児島高等中学造士館に関しては担当会員による史料調査をほぼ終えることができた。その成果は、会員の著書や論文、科学研究費補助を受けて5号まで公刊した『一八八〇年代教育史研究紀要』において公表してきたとおりであり、その結果、これまでとは全く異なる高等中学校像を提示できた。より具体的に整理すると、高等中学校設置府県の同校に対するスタンス・高等中学校設置区域府県の尋常中学校・医学など専門教育機関との関係・各校の教育内容と方法および水準・入学者と卒業者の動向分析・学生生活の実態、という課題が解明されたことである。次に残された課題を整理する。第一に、高等中学校全七校を対象とする包括的な全体研究ができなかったという点である。その最大の理由は、史料の出方が学校により差があったことを克服できなかったという点である。高等中学校全七校の史料が同じようにどこでも出てくるものではないことは当然だが、その問題を克服できなかった。第二は、教育内容・方法分析の弱さである。教科書や教育課程表は一部発見できたが、それらの位置付けが不十分てあった。今後、横断的分析などでこの点で深化させたい。

(1)平成24年度は本共同研究プロジェクトが科研費補助を受けて3年目であり、本共同研究のまとめを意識して成果報告をどのようにおこなうか・共同研究の成果と課題を確認する年度となった。(2)研究会例会は、6月・12月・平成25年2月に東京にて開催した。会員による研究計画の遂行状況の報告を受けた。(3)研究分担者の一人である田中智子は、平成23年度中にこれまでの研究成果を学位論文としてまとめ、その成果を平成24年3月27日付で刊行。平成24年度に広く成果を世に問うことができた。他の分担者も別項のように多くの成果をあげた。(4)研究分担者等は、国立国会図書館、東京都公文書館をはじめ、千葉県・京都府・島根県・福岡県・群馬県・神奈川県・岡山県・宮城県・長野県・山形県・佐賀県の1都1府10県の調査を実施した。(5)研究の初期の目的である高等中学校関係史料および周辺史料はほぼ収集した。平成25年度は最終年度としてこれまでの補充調査と研究成果報告書のまとめに全力をあげる。研究プロジェクトを構成する研究員の課題意識の鮮明さと責任感にある。また、本課題は、従来の教育史研究を書き換える要素が強いためにその魅力もある。25年度が最終年度であるため、記入しない。共同研究者たちの責任感と意識の高さが調査を進展させた。高等中学校は、第一高等中学校(東京)・第二高等中学校(仙台)第三高等中学校(京都)第四高等中学校(金沢)第五高等中学校(熊本)と山口高等中学校(山口)・鹿児島高等中学造士館(鹿児島)の合計七校が存在する。第一次史料の調査・発掘はすべて終了したが史料の出方が学校により異なる。史料の豊富に発見できた学校とそうでない学校がある。その意味で「順調に進展した」と評価できるが、論文としてまとめるとなると十分対象になりうる学校とそうでない学校がある。最終年度にそれらをどうまとめるか検討して成果を出したい。本研究は、概ね順調に進展してきた。平成24年度は3年目にあたり補充調査と総括に向けた取り組みが必要となる。研究のまとめをどのようにすすめるか議論し、最終年度の報告を展望したい。また研究年度終了後にはなんらかの形で学界に成果報告する予定である。研究は順調に進展してきたが、平成25年度は最終年度にあたる。これまでの成果を確認し、高等中学校の全体像が明らかになるべく研究成果報告書の作成に向けて努力したい。
機械的刺激に対する細胞応答を利用した口腔組織の健康法に関する研究

・ラットに対して一定時間の歯肉マッサージを、ナイロン製歯ブラシおよび我々の新考案シリコン製マッサージ器具を用いておこなった。結果、歯肉頂から200um下の歯肉幅を歯軸に対して垂直に測定した歯肉幅は、シリコン製マッサージ器具を用いた場合で有意に短くなった。同様に歯肉頂の100um下から外縁上皮に沿って250umまでの距離の中で一番厚い部位で測定した角質層幅についてもシリコン製マッサージ器具を用いた場合で有意に短くなった。これらの結果から、シリコン製マッサージを用いることにより歯肉が引き締まり、従来のナイロン製歯ブラシより歯肉を健康に近い状態に誘導できることが示唆される。・歯肉組織の細胞増殖に対する影響について、チミジンのトレーサーであるBrdUおよび増殖細胞マーカー蛋白質であるPCNAに対する抗体を用いた検討をおこなった。結果、歯肉頂から250um根尖までの外縁上皮側の基底細胞内におけるBrdU陽性細胞数がシリコン製マッサージを用いることにより有意に増加していた。・ヒト歯肉微小循環への影響は、ナイロン製歯ブラシおよび我々の新考案シリコン製マッサージ器具両方で有意に血流量が増加した。同様にラット歯肉においても血流量の増加が認められた。しかしながら、血流量の増加持続時間は、ナイロン製歯ブラシに比べてシリコン製マッサージ器具を用いた場合で、有意に長かった。これらの結果から、従来のナイロン製歯ブラシに比べて我々の考案したシリコン製マッサージ器具を用いた方が、より良い影響を歯肉に与えることが推察される。したがって、歯肉マッサージによる歯肉健康増進には改良の余地が十分にあることが判明した。ヒト歯肉における機械的刺激による血流量の変化について解析をおこなった。機械的刺激については、最適な刺激の同定のために以下に示す5種の方法をおこなった。すなわち、検討部位である歯肉を口腔外から指で叩く、歯肉を直接指で叩く、指で擦る、100gの圧力で歯ブラシの往復で刺激する、および試作した電動歯肉マッサージ機で刺激する、の5種である。これらの刺激は、いずれも10秒間おこなった。また、検出部位は上顎右側1,2間の歯間乳頭部でおこなった。これらについて、レーザードップラー血流計(ALF21アドバンス社)を用いて血流量を定量化した。検出プローブは、非接触型(タイプNCDアドバンス社)を用いて、接触圧による血流変動への影響を除いた。いずれの機械的刺激法においても、一過性の血流量の増加は認められた。特に、電動マッサージ機による刺激は、血流量を約2倍にした。一方、血流量の増加が認められる持続時間および、その間の平均血流量の増加では口腔外からの刺激には、ほぼ増加作用が認められなかった。一方、歯肉を直接刺激するマッサージ法では、いずれの方法についても対照群に比べて、平均血流量の増加が認められた。また、指を使用したマッサージ法に比べ、歯ブラシおよび電動マッサージ機を用いた場合の方が、血流量の増加持続時間が1.5倍に延長された。平均血流量の増加は、歯肉を直接刺激した場合では、指を用いた場合と歯ブラシを用いた場合では著変は認められなかった。しかしながら、電動マッサージ機を用いた場合では、著明な平均血流量の増加が認められた。本年度は、非接触型レーザードップラー血流計を用いて、機械的刺激による歯肉微小循環への影響について検討をおこなった。また、機械的刺激に用いるのに最適な形状および刺激方法について解析をおこなった。1)広島大学歯学部附属歯科衛生士学校の学生を被験者とし、機械的刺激による歯肉微小循環の血流量の変動を検討した。与えた刺激は、ナイロン製歯ブラシ、シリコン製音波歯ブラシおよび試作したシリコン製マッサージ器具である。結果、いずれの場合でも血流量の増加が認められた。しかしながら、ナイロン製歯ブラシおよびシリコン製音波歯ブラシと比べ、試作シリコン製マッサージ器具での刺激が一番効果的であった。2)ラットについても同様の実験をおこなった。その結果、ナイロン製歯ブラシおよび試作シリコン製マッサージ器具で血流量が増加した。しかしながら、市販品であるシリコン製音波歯ブラシでは、血流量は低下した。3)ラットについて、機械的刺激をおこなった後、血流量増加の持続時間についても検討をおこなった。その結果、ナイロン製歯ブラシと比べ試作シリコン製マッサージ器具で血流量増加の持続時間が持続した。これらの結果を踏まえ来年度は、機械的刺激をおこなった動物について歯肉の組織学的解析をおこない、細胞レベルでの変動を解析する。また、LPSおよびproteaseを用いた歯周病モデルの作成をおこない、病的状態に対する機械的刺激の有用性の判定、および解析へと研究を進めたい。

・ヒト歯肉微小循環への影響は、ナイロン製歯ブラシおよび我々の新考案シリコン製マッサージ器具両方で有意に血流量が増加した。同様にラット歯肉においても血流量の増加が認められた。しかしながら、血流量の増加持続時間は、ナイロン製歯ブラシに比べてシリコン製マッサージ器具を用いた場合で、有意に長かった。これらの結果から、従来のナイロン製歯ブラシに比べて我々の考案したシリコン製マッサージ器具を用いた方が、より良い影響を歯肉に与えることが推察される。したがって、歯肉マッサージによる歯肉健康増進には改良の余地が十分にあることが判明した。
ヒストンH2AX複合体のプロテオミクス解析による放射線ゲノム損傷の修復機構の解明

放射線によるゲノム障害に対する損傷応答や修復機構には,機能的蛋白質複合体が大きく関与している。その中でヒストンH2AXは,重要な役割をなすと推定されているが,それを解析するには,H2AXの機能的蛋白質複合体の網羅的解析が必要である。本研究では,ハーバード大学中谷が開発した機能的蛋白質複合体の精製法を応用し,tagを付与したH2AX蛋白質複合体を培養細胞,及びトランスジェニックマウスを用いて,生理的条件下でのH2AX機能的蛋白質複合体の精製法を開発し,その網羅的MS/MS解析を行った。今年度は,培養細胞からのH2AX複合体の精製とその機能解析について報告する。HeLa培養細胞にクローニングしたマウスH2AXをレトロウイルスを用いて導入し,安定形質株を樹立した。この細胞株より核分画を調整し,核抽出分画およびクロマチン分画においてH2AX複合体を精製した。H2AXを標識することにより2重鎖切断後のH2AX複合体の動態を解析した。その結果,H2AX複合体はゲノム損傷部位で高度に動的な状態にあることが判明した。このH2AXの動態は,損傷後のリン酸化とは関係なくモノユビキチン化に依存しており,このユビキチン化は,TIP60ヒストン・アセチラーゼによるアセチル化により制御されていた。一方,MS解析の結果,ヒストンH2AXは損傷依存的にTIP60ヒストンアセチル化酵素に結合し,損傷に伴いアセチル化されることが判明した。このアセチル化は,TIP60ノックダウン細胞では抑制されることからTIP60ヒストンアセチル化酵素が損傷依存的にヒストンH2AXのアセチル化を制御していることが示された。この様にH2AX複合体の動態は,ゲノム損傷後のH2AXのアセチル化とモノユビキチン化により制御されており,今まで不明であったゲノム損傷初期のクロマチン・ダイナミズムと細胞応答に重要な役割をなすものであることが推定された。放射線によるゲノム障害の修復機構には,機能的蛋白質複合体が大きく関与している。本研究では,ハーバード大学中谷が開発した培養細胞を用いた機能的蛋白質複合体の精製法を進化させ,tagを付与したH2AXのトランスジェニックマウスを作成し,in vivoの臓器での生理的条件下におけるH2AXの機能的蛋白質複合体の精製法の開発とその網羅的MS/MS解析を行う。1)マウスH2AXのクローニングRT-PCRによりクローニングしたマウスH2AXを発現vectorに導入し,その際,N末端およびC末端にFlagおよびHAのepitope tagを付与した。次にH2AXの発現vectorを293培養細胞に遺伝子導入し,western blotting法により実際にH2AXがタンパクとして発現していることを確認した。この細胞株より核分画を調整し,核抽出分画およびクロマチン分画においてH2AXの発現を検討した。その結果,クロマチン分画においてH2AXの発現が優位であることが明らかとなった。クロマチン分画からの精製に際し,マイクロコッカルヌクレアーゼによってクロマチン分画を処理する必要がり,その至適条件を検討後,精製を行った。その結果,マウスH2AXを複合体として精製することに成功した。またこれらの精製を行ったことにより,付与したタグを用いてのアフィニテイークロマトグラフィー精製の免疫沈降が可能であることも明らかとなった。これらの条件をtransgenic mouseの臓器からの複合体精製の指標とする。本研究では,ハーバード大学中谷が開発した機能的蛋白質複合体の精製法を応用し,tagを付与した,H2AX蛋白質複合体をトランスジェニックマウスと培養細胞を用いて,生理的条件下でのH2AX機能的蛋白質複合体の精製法を開発し,その網羅的MS/MS解析を行う。1)マウスH2AXのクローニングと発現RT-PCRによりクローニングしたマウスH2AXを発現vectorに導入し,その際,N末端およびC末端にFlagおよびHAのepitope tagを付与した。その結果,H2AX複合体はゲノム損傷剖立で高度に動的な状態にあることが判明した。このH2AX複合体の動態は,ゲノム損傷後の細胞応答での初期過程に重要であり,損傷部位での修復蛋白質等のリクルートやその安定化に重要な役割をなすと推定された。

放射線によるゲノム障害に対する損傷応答や修復機構には,機能的蛋白質複合体が大きく関与している。その中でヒストンH2AXは,重要な役割をなすと推定されているが,それを解析するには,H2AXの機能的蛋白質複合体の網羅的解析が必要である。本研究では,ハーバード大学中谷が開発した機能的蛋白質複合体の精製法を応用し,tagを付与したH2AX蛋白質複合体を培養細胞,及びトランスジェニックマウスを用いて,生理的条件下でのH2AX機能的蛋白質複合体の精製法を開発し,その網羅的MS/MS解析を行った。今年度は,培養細胞からのH2AX複合体の精製とその機能解析について報告する。HeLa培養細胞にクローニングしたマウスH2AXをレトロウイルスを用いて導入し,安定形質株を樹立した。この細胞株より核分画を調整し,核抽出分画およびクロマチン分画においてH2AX複合体を精製した。H2AXを標識することにより2重鎖切断後のH2AX複合体の動態を解析した。その結果,H2AX複合体はゲノム損傷部位で高度に動的な状態にあることが判明した。このH2AXの動態は,損傷後のリン酸化とは関係なくモノユビキチン化に依存しており,このユビキチン化は,TIP60ヒストン・アセチラーゼによるアセチル化により制御されていた。一方,MS解析の結果,ヒストンH2AXは損傷依存的にTIP60ヒストンアセチル化酵素に結合し,損傷に伴いアセチル化されることが判明した。このアセチル化は,TIP60ノックダウン細胞では抑制されることからTIP60ヒストンアセチル化酵素が損傷依存的にヒストンH2AXのアセチル化を制御していることが示された。この様にH2AX複合体の動態は,ゲノム損傷後のH2AXのアセチル化とモノユビキチン化により制御されており,今まで不明であったゲノム損傷初期のクロマチン・ダイナミズムと細胞応答に重要な役割をなすものであることが推定された。
負イオン注入パターン化表面と神経細胞による神経回路との双方向情報伝達に関する研究

1.ガラス基板上のポリチレン薄膜や医療用シリコーンラバーシートに炭素負イオンをスリット列のマスクを介して注入処理を行い、ラット骨髄由来の間葉系幹細胞を播種して培養した結果、炭素負イオン注入のパターンに沿って、自発的な配列接着が得られた。最適注入処理条件は、注入エネルギーが520keVの範囲ではポリスチレンが3×10^<14>ions/cm^2で、シリコーンラバーでは13×10^<15>ions/cm^2と約一桁多い注入量となった。これはシロキサン結合が炭素-炭素結合エネルギーを有しているため、炭素負イオン注入処理では強い処理が必要となるためである。このように炭素負イオンパターン注入による高分子基材上での間葉系幹細胞の自発的パターン配列に成功した。2.間葉系幹細胞が自発的パターン並列接着を示した後に、βメルカプトエタノールを刺激剤とした2培地交換法による分化誘導を行った結果、パターン配列を維持したまま神経細胞に分化させることに成功した。そして、分化した細胞からは神経特異エノラーゼを検出でき、神経細胞であることが判明し、負イオンパターン注入処理で配列させた間葉系幹細胞から人為的な神経回路網形成を実現した。なお、容量性電極を組み込んだポリスチレン上での間葉系幹細胞から分化した神経細胞への電気刺激は、電極の溶出などの問題で実施出来なかった。3.脳神経細胞を用いた負イオンパターン注入処理による人為的神経回路網の形成では、ラット胎児大脳皮質神経細胞の接着にはポリDリジンが必要であるため、先行してポリDリジンを基材上にコートし、パターン負イオン注入パターン処理を行った。その結果、ポリDリジンへの炭素負イオン負イオンではそのデグラデーションにより未注入領域に神経細胞を選択接着させることに成功した。1.基板上のパターン化負イオン注入処理高分子薄膜による神経回路形成と注入処理条件の最適化ガラス基板(コーニング#7059)上に2電極(2行1列)と4電極(2行2列)のNi電極パッドを蒸着し、その上に、スピンコート法(5%PSトルエン)によりポリスチレン薄膜を形成した。これに炭素負イオンをパターン幅50μm、周期120μmのマスクを介してパターン化注入して、容量性電極付ポリスチレン基材を作成した。この基材上でPC-12h神経細胞(ラット由来副腎髄質褐色種細胞)やMSC細胞(ラット骨髄液由来神経細胞)を培養して、注入処理条件(注入エネルギー範囲:520keV、注入量範囲:1×10^<14>3×10^<16>ions/cm^2)の適合性を調べた。(1)神経細胞の選択接着に対する炭素負イオン注入処理の最適化PC-12h神経細胞においては、1020keVの注入エネルギー、13×10^<15>ions/cm^2の注入量の条件において注入パターン領域に明確な選択的な細胞接着と神経突起の伸展が得られ、PC-12h細胞に対する最適条件は10keV、3×10^<15>ions/cm^2であった。他方、MSC細胞では、10keVで1×10^<14>ions/cm^2の注入量時に明確な選択的細胞接着が得られた。MSC細胞では、PC-12h細胞に対する注入量の1/10程度が適しており、MSC細胞がより基材表面に対して敏感であることが判明した。今後、脳神経細胞に対するの注入処理条件の最適化が必要と考えられる。

(2)神経突起伸展長に対する炭素負イオン注入処理の最適化注入処理条件を種々に変えた場合のPC-12h細胞による神経突起の長さに関しては、520keVの範囲では、何れも注入量が23×10^<15>ions/cm^2の時に最長の神経突起が得られた。2.外部電気パルス印加による神経突起伸制御2電極および4電極の容量性結合電極付ポリスチレンに炭素負イオン注入(10keV,3×10^<15>ions/cm^2)によりパターン化を行い、1個の電極に電気パルス(5V,パルス幅20ms、周期40ms)を印加しながらのNGF存在下でPC-12h細胞培養では、神経突起は60%の確率でパルス印加電極方向に優先的な伸展が見られた。3.神経細胞状態検出用イオンセンサーの設計指針細胞の大きさは約10μm程度であるので、イオンセンサーとして用いるMOSFETの大きさも1020μmで、ゲート長を10μmとする。しかし、神経細胞が活動状態となる場合に周辺に及ぼすイオン濃度変化による電位変化は数10mV程度である。ゲート酸化膜の厚みを薄く、ソースやドレインの絶縁を厚くすることが必要と分かった。1.炭素負イオン注入処理による脳神経細胞のパターン接着と神経回路の形成PC12h細胞(ラット由来副腎髄質褐色種細胞)はクローン神経様細胞であるが、シナプス形成能が極めて悪いという困難さがある。本年度では実際のラット胎児の脳神経細胞(大脳皮質)を用いて、炭素負イオン注入処理による高分子材料表面へのパターン接着を試みた。脳神経細胞は表面接着に際して正帯電した窒素結合が必要であるため、ポリDリジンPDLをコートしたポリスチレンを基材として用いた。これに、炭素負イオンをパターン注入(注入エネルギー範囲:520keV、注入量範囲:1×10^143×10^16 ions/cm^2)し、注入部のPDLをデグラデートして、そのアミノ基を除去した。脳神経細胞の接着部位を制御でき、パターン化接着に成功した。最適条件はPDLコート濃度:5μg/ml,炭素負イオン注入エネルギー:10keV,注入量:1x10^14 ions/cm^2であった。2.体性幹細胞のパターン化と神経への分化誘導による神経回路形成脳神経細胞は特有の下地が不可欠で、また、増殖が望めないという困難がある。一方、幹細胞は増殖培養ができ、かつ、種々の細部種に分化する能力を有している。体性幹細胞はこの特性を有し、かつ、成熟個体中にあり、医療倫理や拒否反応などの問題がなく、極めて有効である。本年度では、体性幹細胞、特に、骨髄液間葉幹細胞MSCを用い、これの炭素負イオン注入によるポリスチレン表面へのパターン接着制御、およびパターン化接着したMSCの神経細胞へ分化誘導による神経回路網形成を試みた。ポリスチレン上での選択接着に対する最適炭素負イオン注入処理条件は、10keV,1×10^14 ions/cm^2であった。この条件で、パターン化炭素負イオン注入処理をポリスチレンに行い、MSC細胞が配列接着したパターンを形成した。次いで、βメルカプトエタノールBMEを含む2種類の分化誘導培地を試した。その結果、通常よりも低濃度BME13mMで接着パターンを保ったまま神経細胞への分化に成功した。神経への分化は神経特異エノラーゼの蛍光染色法により確認した。(1)炭素負イオンパターン注入による高分子基材上での間葉系幹細胞の自発的パターン