hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
染色体複製開始因子の制御機構から捉えた細胞増殖とがん化の研究

染色体複製を開始し、複製を細胞周期に一度のみに限定する制御機構は、細胞増殖と遺伝情報の維持のために必須の制御機構である。我々はこれらの機構をあきらかにするため、複製のライセンス化因子Cdt1を中心に研究を行ってきた。(1)Cdt1の分解制御Cdt1のS期における分解は、ユビキチン-プロテアソーム系により行われることを示してきた。Cdt1のN末およびC末を安定に発現する細胞を作製し、N末が分解に関与しており、さらに藤田博士(国立ガンセンター)との共同研究により、N末に存在するCyclinA結合部位を通して、Cdt1がリン酸化されてユビキチン化に関わるSkp2が結合することを明らかにした。また、DNA傷害を起こすUVを細胞に照射すると、Cdt1が素早く分解されることを見いだした。同じくライセンス化因子であるCdc6もかなり分解されたが、Orc1,MCM3は安定だった。この分解にも、Cdt1のN末が関与しており、ユビキチン-プロテアソーム系により分解されることを明らかにした。(2)過剰複製の誘導分解に関わるN末を除いたCdt1は、S期で安定に存在し、293T細胞に高発現させると、4C以上のDNA量を持つ細胞が高頻度で出現し、再複製が誘導されたと予想された。(3)Cdt1結合因子の検索Flag-Cdt1を発現する細胞を作製し、Flag抗体免疫沈降によりCdt1と共沈するものの検索を行い、30kdaのGemininの他、35,45,47kDaのタンパク質を見つけた。(4)がん組織でのCdt1の発現複製開始に必須なCdt1は、がん組織での発現が上昇していると考えられる。三菱生命研・宋博士との共同研究により、がん化の進行と共に、Cdt1の発現量が上昇していることを明らかにした。
リフティングウェーブレット変換に基づくコンテンツの真正性を保証する電子透かし法

リフティングウェーブレット変換に基づく画像認証のための電子透かし法を開発した。リフティング手法では、原画像の特徴をフィルタに学習させるためのパラメータを自由に設定できる。これらのパラメータを使用して、透かし入り画像から埋め込まれた透かし情報を除去し、原画像を復元するための新しいフィルタを生成できる。これらの新しいフィルタは、原画像を復元するための回復鍵の役割を果たす。この方法により、原画像を使用できるのは、回復鍵をもつライセンシー(被許諾者)だけであり、著作権侵害を妨げることもできる。今回、得られた知見に基づき、内視鏡画像から早期食道癌を検出するためのコンピュータ支援診断の方法を開発した。本研究の目的は、『デジタルコンテンツに対する悪意のない改ざんに対しては、透かしの頑健性をもって、コンテンツの真正性を主張でき』、『悪意のある改ざんに対しては、透かしの脆さをもって、コンテンツの改ざんの有無と位置を特定できる』電子透かし技術を開発することである。近年、画像編集ツールの普及により、誰でも画像の構造を簡単に編集できるようになった。そのため、ドライブレコーダや防犯カメラ等で記録されたコンテンツの証拠能力(真正性)が疑問視されている。電子透かし法とは、コンテンツの不正利用を防ぎ、万一、不正利用された場合でも著作権を主張できるようにすることを目的としている。この目的を達成するため、本年度の計画としては、(1)悪意のある改ざんと悪意のない改ざんを定義して、(2)コンテンツ編集の種類に応じて、頑健さと脆さを備える電子透かし法を開発する。(3)改ざんの位置の局所性を向上させ、(4)透かし情報の構造的な変更の有無を判定できる電子透かし法へ改良するという、4点を挙げた。結果として、ダイアディック・ウェーブレット・パケット変換と区間演算に基づいた電子透かし法を開発した。これにより、当初計画の(1)(4)をすべて達成した。さらに、上記で得た知見を基に、ウェーブレット変換とフラクタル次元を組み合わせて、コンピュータ支援診断向け内視鏡画像からの早期食道癌の検出法も開発した。今後は、これらの結果を活用して、医用画像などの著作権保護、不正利用を抑止するための改ざん検知付き電子透かし法へ拡張する。本年度の目的は、(1)悪意のある改ざんと悪意のない改ざんを定義して、(2)コンテンツ編集の種類に応じて、頑健さと脆さを備える電子透かし法を開発する。(3)改ざんの位置の局所性を向上させ、(4)透かし情報の構造的な変更の有無を判定できる電子透かし法へ改良する、であった。これに対して、ダイアディック・ウェーブレット・パケット変換と区間演算に基づいた電子透かし法を開発した。さらに、コンピュータ支援診断向け内視鏡画像からの早期食道癌の検出法を開発した。以上の2点を達成した。これらの結果を融合させれば、医用画像向けの真正性を保証する電子透かし法を開発するという、道筋を作れたため、おおむね順調に進展していると自己評価した。本研究の目的は、『デジタルコンテンツに対する悪意のない改ざんに対して、透かしの頑健性をもって、コンテンツの真正性を主張でき』、『悪意のある改ざんに対しては、透かしの脆さをもって、コンテンツの改ざんの有無と位置を特定できる』電子透かし技術を開発することである。この目的を達成するため、本年度の計画としては、(1)透かし情報を推定し、改ざん位置を特定して、(2)区間演算が電子透かし法へもたらす効果を解析して、(3)リアルタイムで実現可能な高速アルゴリズムの開発を行うという、3点を挙げた。結果として、透かし入りコンテンツから改ざんを検知する過程で、『透かし入りコンテンツ以外の情報を必要としない電子透かし法を開発した。また、区間演算の高速化技法により、これまでと同等の性能を有する電子透かしの埋め込みを実現した。これにより、当初計画の(1)(3)をすべて達成した。今後は、これらの結果を活用して、医用画像のなどの個人情報の保護、デジタルコンテンツに関わる著作権侵害の抑止ができる完全復元可能な改ざん検知付き電子透かし法へ拡張する。開発した電子透かし法を、ドライブレコーダや防犯カメラ、内視鏡画像システムなどに搭載する上で、リアルタイムで実現可能な高速アルゴリズムが求められる。したがって、ウェーブレットにおける学習理論であるリフティングスキームにより、計算コストを削減して、リアルタイム処理可能な電子透かし法を構築する。

また、研究成果を取りまとめ、査読付き国際会議で発表するとともに、査読付き学術論文誌に投稿するなどして、成果を公表するように努める。29年度が最終年度であるため、記入しない。応用数学29年度が最終年度であるため、記入しない。
イミノ糖C-グリコシドミミックの創製を基盤とする創薬科学研究

C1位にアルキル基が置換したフラノース型イミノ糖の触媒的不斉合成法を開発し、α-1-C-alkyl-arabinofuranoseの両エナンチオマーを合成したので、α一グリコシダーゼ阻害活性を行ったところ、意外にもより強い酵素阻害活性を示すのはD型ではなくL型誘導体であることを見出した。特に、η-ブチル基をもつL型アラビノイミノフラノース誘導体は,ラットの小腸由来のα-グリコシダーゼ阻害活性において、既存の臨床薬acarbose、voglibose、migilitolと同等以上、特にスクラーゼに対しては一桁以上の強力な阻害活性を示した。本化合物は、より低濃度で高血糖を抑えるとともに、副作用発生リスクの少ない次世代型食後過血糖改善薬となりうると考えられる。糖の酸素部を窒素で置換されたイミノ糖は糖のミミック体として低分子医薬品の候補として近年極めて注目されている化合物群である。今回、これまでに余り研究がなされていないイミノフラノース型及びイソファゴミン型を中心にN以外の位置にアルキル鎖(特にアノメッリック位)などを導入した多様性置換基を有するイミノ糖C-グリコシドミミック(安定糖)を設計して、申請者が独自に開発した不斉触媒法を基盤としてイミノ糖のライブラリー構築することで、各種糖鎖関連酵素の阻害に関する構造活性相関を中心に創薬科学研究を行うことを目的とする。先ず、触媒的不斉アリル位アミノ化反応で不斉源導入して、ピロリジン骨格(イミノフラノース源)は閉環メタセシス(RCM)で構築した。アノマー位側鎖の導入は主としてsp^3-sp^3カップリングを用いることで数種の直鎖型5-アルキルアラビノイミノフラノース(5AIFD)の両エナンチオマーの合成に成功した。各種グリコシダーゼおよびグリコシルセラミド合成酵素阻害活性を検討した所、興味のあることにこれまでとは逆にD型よりL型に極めて強いα-グリコシダーゼ阻害活性が観測された。そこで5位にC1-C9の直鎖アルキル基を導入してそれらのα-グリコシダーゼ阻害活性を検討したところ、C4,5体は上市されているα-グリコシダーゼ阻害剤であるアカルボース、ミグリトール、ボグリボースと同等の阻害活性があることが判明した。グリコシルセラミド合成酵素阻害活性に関しては、D型に弱い阻害活性が見られた。イソファゴミン誘導体に関しては、我々が見出したアリルヒドロキシ基加速効果を利用するエンイン閉環反応で基本骨格の合成に至っている。アノマー炭素上にアルキル鎖を有するイミノ糖はN-アルキルイミノ糖と同様にアルキル鎖部の設計によってグリコシダーゼおよびグリコシルトランスフェラーゼ活性能と選択性の制御の可能性があることから、ピラノース体に比して殆ど研究されていないフラノース体を設計し、直鎖型1-アルキルアラビノイミノフラノース(IAIFD)を構築したところ、L型に強力なα-グルコシダーゼ阻害活性(市販の医薬品のボグリボース、アカルボース、ミグリトールと同等あるいはそれ以上)が見出されたので、今年度は1-アルキル基を直鎖から、分岐鎖、芳香族基さらに各種官能基を有する1-置換アラビノイミノフラノースを合成した。α-グルコシダーゼ阻害を検討したところ、直鎖アルキル型1AIFDと同等のα-グルコシダーゼ(マルターゼ)阻害活性を有する化合物を見出したが、スクラーゼに対する阻害活性は及ばなかった。特に、ヒドロキシ基を有するアラビノフラノースは活性が低下することがわかった。次に、L型1AIFDの中で最も強力α-グルコシダーゼ阻害活性を有する1-ブチル体とマルターゼとのドッキングシュミレーションを行った所、極めて有効に活性ポケットにはまるのに対して、活性のないD型はブチル基がぶつかりポケットにうまくはまらないことが判明した。またドッキンシュミレーションの結果ミグリトールと作用機序が似ていることがわかった。D型のイソファゴミンは強力なβ-グリコシダーゼ阻害活性を有するが、その立体異性体は活性が低下することから今回それらのドッキングシュミレーションとIFD計算を行ったところ、活性とそれらの理論計算に良い相関関係があることが判明した。アノマー炭素上にアルキル鎖を有するイミノ糖はN-アルキルイミノ糖と同様にアルキル鎖部の設計によってグリコシダーゼおよびグリコシルトランスフェラーゼ活性能と選択性の制御の可能性があることから、ピラノース体に比して殆ど研究されていないフラノース体を設計し、直鎖型1-アルキルアラビノイミノフラノース(1AIFD)を構築したところ、L型に強力なα-グルコシダーゼ阻害活性(市販の医薬品のボグリボース、アカルボース、ミグリトールと同等あるいはそれ以上)が見出した。

その際、一部合成したD型の直鎖型1-アルキルアラビノイミノフラノース(1AIFD)の各種グリコダーゼ阻害活性を測定したところ、β-グルコシダーゼおよびβ-ガラクトシダーゼに対して強い阻害活性が観測された。リソソーム蓄積疾患における突然変異酵素活性を強化するための薬理学的ケミカルシャペロン療法は有効であると報告されている。ゴーシェ病やGM1ガンクロシドーシス病に対するケミカルシャペロン療法は、上記の酵素に対して阻害作用を示す低分子化合物が変異した酵素に結合し、シャペロンとして働くことで、酵素の機能を正常にもどう治療法である。今年度はD型の直鎖型1-アルキル{CH3(CH2)n, n = 2-11}アラビノイミノフラノース(1AIFD)を合成した.その結果、1-アルキル側鎖がドデカニル基の場合がβ-グルコシダーゼに対して最も強い阻害活性があり、トリデカニル基の1AIFDがβ-ガラクトシダーゼに最も強い阻害活性があった。ケミカルシャペロン療法が期待されているイミノ糖のD-イソファゴミンの上記の酵素に対する阻害活性よりも、我々の合成した1AIFDの方が極めて高い阻害活性を有していた。イミノ糖C-グリコシドミミック体である1-置換アラビノイミノフラノースの合成法を確立すると共に、そのエナンチオマー間におけるグリコシダーゼ阻害に対する大きな活性差があることを見いだした。さらに、それらの作用機序の差に対してもドッキングシュミレーションを行うことで理解できた。中に市販のα-グルコシダーゼ阻害剤を凌駕する化合物を見いだすことができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。共同研究からまだプレリミナリーな結果ではあるが市販のα-グルコシダーゼ阻害剤の副作用を克服する作用が報告されたので、さらに臨床的なデータを検討する。阻害活性に対する芳香族置換基の電子的要請はどうであるか検討を加えるために、電子過剰体と電子不足体を合成して阻害活性を測る。
環境空間に応じた歌声についての音響学的検討

本研究では、音響的諸条件を含む、歌唱者の存在する空間を環境空間と呼ぶ。また自らの身体を楽器とする声楽において、あらゆる環境空間に適応し、効率の良い発声を行うためには、歌唱者の主観的感覚が深く関わると考えられる。本研究では、このような、演奏の制御に関わる歌唱者の主観を自己知覚と呼び、環境空間、自己知覚と歌声の関わりを、音響学的側面から、客観的に記述するために、次の2つの研究を行った。1.自己知覚と歌声:歌唱者が自己知覚に基づいて異なる発声を行った場合、(1)聴取者に歌声の違いが認知されるか、聴取アンケートを行った。(2)歌唱者の喉頭をファイバースコープで撮影すると同時に、歌声を録音、音響分析を行い、歌声の変化を生理音響学的に検討した。その結果より、演奏経験の豊富な歌唱者は、自己知覚によって発声器官を変化させて音色に違いをもたらし、聴取者に対して自分の意図する歌声を認知させ得ることがわかった。2.環境空間と歌声:残響の異なる3つの環境空間を設定し、各環境空間における歌唱を録音、歌唱者がいかに環境に応じながら歌唱を行うかについて、聴取アンケート並びに歌唱者アンケート、および音響分析を行った。その結果、歌唱者アンケートから、歌唱者は環境からの影響を受け、環境の変化に応じて異なった対応をとると同時に常に一定の感覚を保持することによって、環境への適応を図っていることもわかった。聴取アンケートと音響分析からは環境によって音程の正確さが変化すること、特に残響が増すほど音程がより不正確になることが明らかになった。このように環境空間と歌声の関係を科学的・客観的に研究することは、よりよい声楽教育、声楽演奏につながると考えられる。声楽の場合は、自らの身体が楽器であるが故に、その演奏にあたって他の楽器よりも主観的感覚によるところが大きいと考えられる。こうした主観的感覚やその際に生じる身体的な自己知覚がどの程度発声に影響を及ぼしているのかを調査するため以下の2つの実験を行なった。第一に、喉が開いた・閉じた、また吸気を背中や頭部や腹部に入れる、息を進ませるというような主観的自己知覚に基づいて発声し、それぞれの発声時の軟口蓋及び咽頭の状態を観察した。、自己知覚において喉の開いたときは咽頭の位置が低く、喉が閉じたときには咽頭の位置が高くなったことが確認された。クラシックの歌声の発声時は咽頭が下がるということが従来より報告されているが、この実験により発声者の自己知覚と発声との関連がより明確になったといえる。しかしながら、吸気に関する自己知覚(吸気を背中に入れる、頭に入れる、等と表現される主観的感覚)をともなった発声に関しては、軟口蓋や咽頭の状態との関連性があまり見られず、発声された声に関しても微妙な差こそあれ、前者のような明白な違いは聞き取れなかった。第二に、自己知覚に基づいて発声した数種類の声を実際のホールで聞いてもらうという聴取実験を行なった。響き、通りのよさ、発音の明瞭さという3つの要素について相対的評価をするというアンケート方式を用いた。その結果、喉の開閉の自己知覚をともなう発声に関しては、響きや声量は喉が開いたという自己知覚をともなう声のほうがよいという意見の一致が見られたが、発音の明瞭さについては個人差が見られた。また単音での発声よりも、本番の演奏会に近い状態であるピアノ伴奏を付けての歌唱のほうが、発声された声の違いがわかりやすいということも明らかになった。声楽の場合は、自らの身体が楽器であるが故に、その演奏にあたって他の楽器よりも主観的感覚に頼るところが大きいと考えられるが、あらゆる環境において効率のよい発声をするためには、こうした感覚は不可欠なものであり、その声に変化をもたらしている一因であると考えられる。

大きさの異なる2つの環境において主観的感覚に基づいて発声し、発声された声の違いが聴衆側に伝わっているかどうか、アンケート形式による調査を行なった。発声者は通常の演奏と同様舞台上に位置し、主観的感覚に基づき数種類の声を発声した。声の聴取側はホールの前方や後方など数箇所に分かれて座り、発声された声の響き・通りの良さ・発音の明瞭さの3点についてその場で評価するという方法をとった。(1)喉が開いた・閉じた、(2)響きを顔面に感じる・前方に感じる、(3)息を止める・流す、以上の3つの自己知覚においては、座る場所にかかわらず、発声された声の響き、及び通りの良さについて、前者よりも後者のほうがよりよいという結果が出た。しかし、発音の明瞭さについては、ホールの大小にかかわらず、前方よりも後方や2階、3階の座席というように舞台から離れた席で聴く方が明確にその違いがわかるという傾向が見られた。このことにより今後の実験では舞台後方での聴取実験が有効かと思われる。(4)吸気を体のある部分に入れる(腹部、頭部、背中、腹部と頭部と背中全て)という自己知覚に基づく発声については、特に顕著な傾向は見られなかった。この場合、他の要素(例えば息のスピードや吸気の準備など)が発声のたびに無意識に変化し、それが要因となっているのではないかと考えられる。よって今後、吸気の計測や声のエネルギーの計測などを並行して行う必要性がある。声楽の場合は、自らの身体が楽器であるが故に、その演奏にあたって他の楽器よりも主観的感覚に頼るところが大きいと考えられるが、あらゆる環境において効率のよい発声をするためには、こうした感覚は不可欠なものであり、その声に変化をもたらしている一因であると考えられる。そこで、歌唱者が歌唱する際、その環境からうける影響について調べるために、音響の異なる環境において発声された声にどのような違いがみられるか、聴取実験による調査を行った。まず、声楽演奏経験の豊富な4人の歌唱者に、音響の異なる3つの環境において、2種類の歌唱を行ってもらうという歌唱実験を行った。3つの環境とは(1)残響が全く無い(2)適度に残響がある(3)残響が多すぎる、というように残響の量に差をつけ、他の条件は同一にした。2種の歌唱とは、第1曲はレガート、第2曲はスタッカートという、音楽的特徴の異なる楽曲を選定した。上記の歌唱実験の録音を用いて比較評価による聴取実験を行った。評価基準は、第1曲では「声の響きの豊かさ」第2曲では「音程の正確さ」とし、どちらがより強く感じられたかを7段階で評価してもらった。その結果、概して残響の少ない環境ほど、より良い歌唱ができるという評価が出た。特にスタッカートによる跳躍進行が主要素である第2曲では、残響が歌唱者の感覚に大きな影響を及ぼしていることがわかった。しかしながら、歌唱者によっては(2)の環境での歌唱が最も良い評価を得ているものもあり、個人差が認められる。今後は、歌唱実験に用いる曲の選択に工夫を加えること、歌唱者自身からも歌いやすさなどのアンケートをとる、聴取実験の際の評価基準をより客観的なものにするなど、実験方法に改善を加え、さらに詳しい謁査を行う必要があると考えられる。
固定パラメータ容易な前処理を用いた組み合わせ列挙

固定パラメータ列挙の基礎となる木幅アルゴリズムの開発に努力を集中し、大きな成果を挙げた。グラフの木幅を求める厳密アルゴリズムで従来の実用最速アルゴリズムは、研究代表者によるPID法であったが、これを大きく上回る性能を持つ実用アルゴリズムを開発した。PID法も新アルゴリズムもどちらもBouchitteとTodincaの動的計画法(BT法)に基づいている。本来のBT法は、本処理の前に極小セパレータと潜在極大クリークの列挙を必要とする。PID法は、前もってこの列挙を行うことをせず、動的計画法の本処理のなかで必要になった極小セパレータと潜在極大クリークを構築して行く。新アルゴリズムは、極小セパレータのみ、その列挙を前もって行い、本処理のなかで必要な潜在極大クリークを(暗黙に)生成して行く。この方法で必要な極小セパレータの列挙(正確には要素数の上限を指定した時の極小セパレータの列挙)についても、実用的な性能のすぐれた新しいアルゴリズムを開発した。ランダムなグラフで比較した場合、解くことのできるグラフの規模がPID法では70頂点程度だったのに対し、新アルゴリズムでは90頂点程度まで扱えるようになった。これまで真の木幅が知られていなかった標準的なベンチマークインスタンスのいくつかについて、木幅を計算することにも成功している。計画された木幅をパラメータとする固定パラメータ時間の前処理による組み合わせ構造の列挙そのものについての研究は一時中断している。しかしながら、そのような列挙のアルゴリズムの実際の実行時間は、木幅の計算がいかに効率よく行うことができるかにかかっている。木幅計算のアルゴリズムとして従来法の性能を大きく上回る研究代表者自身の最近の結果をさらに大きく上回る新しいアルゴリズムを開発できたことは、望外の結果と言える。木幅アルゴリズムについての研究を継続する。次のふたつの理由から、上界を求めるアルゴリズムに努力を集中する。(1)厳密アルゴリズムのなかで、良い上界を求めるフェーズと、求めた上界が下界と一致することを示すフェーズを分けたほうが良いことがわかってきている。(2)応用上は、必ずしも厳密な木幅が必要ではなく、最適に近い上界で十分な場合も多い。現在、上界のための新しい発見的アプローチに想到し、その研究を進めている。本題の列挙アルゴリズムについては、結果をまとめた草稿はできており、この草稿を少しずつ厳密化して行く。当初予定した結果を得る上で特段の困難はみつかっていない。結果を国際会議に投稿するタイミングが合わずに、2018年度の会議参加で旅費を消化することができなかった。また、システム開発でアルバイト作業への切り分けができずに人件費の使用ができなかった。2019年度は前年度を上回る研究発表を行い、旅費を消化する。
シリコンの局所応力誘起恋態とその物性

シリコン結晶は常圧において融点までダイヤモンド構造であることが知られているが,高圧力下でダイヤモンド構造(SiI)からベータ錫構造(SiII)へ転移し,電気的特性が大きく変化する.これは,コンタクトツールによって特定の局所に高応力を発生させるこにより実現できる.しかし,詳しい相転移条件は明らかになっていない.本研究では,複雑な応力条件下におけるシリコンの相転移クライテリオンを原子レベルで明らかにすることを目的とする.第一年度は,原子シミュレーションによってシリコンの相転移クライテリオンを評価し,得られたクライテリオンを基に有限要素法解析を行い,球状チップをシリコン基板表面に押し付けた場合のコンタクト部周辺の応力分布を評価した.原子シミュレーションでは,Tersoffポテンシャルを用い3軸応力下におけるSiI-SiII相転移クライテリオンを評価した.解析では[100]と[010]方向の応力を一定にし,[001]方向に圧縮応力を変化させ相転移応力を求めた.その結果,引張りの[100]・[010]方向応力がSiI-SiII相転移を促進することが明らかになった.ここで,ポテンシャルの信頼性を確認するために第一原理計算を用いて同様の解析を行ったが定性的には同様の結果を示した.原子シミレーションの結果を用いた有限要素法解析では,実験で観察されている表面近傍の特徴的な相転移挙動を説明することができた.これらの成果については,研究雑誌に投稿しており,掲載の予定である.また第二年度は,第一原理解析によって経験的ポテンシャルを用いた解析の有効性や適用範囲について検討した.第一原理には密度汎関数法に基づくウルトラソフト擬ポテンシャル・平面波を用いたVASPコードを用いた.代表的な条件について解析を終了し,定期的に上記の解析結果について肯定的な結論を得るとともに,相転移に関するシミュレーションを実施した.シリコン結晶は常圧において融点までダイヤモンド構造であることが知られているが,高圧力下でダイヤモンド構造(SiI)からベータ錫構造(SiII)へ転移し,電気的特性が大きく変化する.これは,コンタクトツールによって特定の局所に高応力を発生させるこにより実現できる.しかし,詳しい相転移条件は明らかになっていない.本研究では,複雑な応力条件下におけるシリコンの相転移クライテリオンを原子レベルで明らかにすることを目的とする.第一年度は,原子シミュレーションによってシリコンの相転移クライテリオンを評価し,得られたクライテリオンを基に有限要素法解析を行い,球状チップをシリコン基板表面に押し付けた場合のコンタクト部周辺の応力分布を評価した.原子シミュレーションでは,Tersoffポテンシャルを用い3軸応力下におけるSiI-SiII相転移クライテリオンを評価した.解析では[100]と[010]方向の応力を一定にし,[001]方向に圧縮応力を変化させ相転移応力を求めた.その結果,引張りの[100]・[010]方向応力がSiI-SiII相転移を促進することが明らかになった.ここで,ポテンシャルの信頼性を確認するために第一原理計算を用いて同様の解析を行ったが定性的には同様の結果を示した.原子シミレーションの結果を用いた有限要素法解析では,実験で観察されている表面近傍の特徴的な相転移挙動を説明することができた.シリコン結晶は常圧において融点までダイヤモンド構造であることが知られているが,高圧力下でダイヤモンド構造(SiI)からベータ錫構造(SiII)へ転移し,電気的特性が大きく変化する.これは,コンタクトツールによって特定の局所に高応力を発生させるこにより実現できる.しかし,詳しい相転移条件は明らかになっていない.本研究では,複雑な応力条件下におけるシリコンの相転移クライテリオンを原子レベルで明らかにすることを目的とする.第一年度は,原子シミュレーションによってシリコンの相転移クライテリオンを評価し,得られたクライテリオンを基に有限要素法解析を行い,球状チップをシリコン基板表面に押し付けた場合のコンタクト部周辺の応力分布を評価した.原子シミュレーションでは,Tersoffポテンシャルを用い3軸応力下におけるSiI-SiII相転移クライテリオンを評価した.解析では[100]と[010]方向の応力を一定にし,[001]方向に圧縮応力を変化させ相転移応力を求めた.その結果,引張りの[100]・[010]方向応力がSiI-SiII相転移を促進することが明らかになった.ここで,ポテンシャルの信頼性を確認するために第一原理計算を用いて同様の解析を行ったが定性的には同様の結果を示した.原子シミレーションの結果を用いた有限要素法解析では,実験で観察されている表面近傍の特徴的な相転移挙動を説明することができた.これらの成果については,研究雑誌に投稿しており,掲載の予定である.また第二年度は,第一原理解析によって経験的ポテンシャルを用いた解析の有効性や適用範囲について検討した.第一原理には密度汎関数法に基づくウルトラソフト擬ポテンシャル・平面波を用いたVASPコードを用いた.代表的な条件について解析を終了し,定期的に上記の解析結果について肯定的な結論を得るとともに,相転移に関するシミュレーションを実施した.
マウス配偶子産生におけるGSCの制御機構の解明

精巣では長期間にわたって多数の精子を継続して産生し、次世代を確実に残す。これは、精子形成幹細胞が精子を作る「分化」と自分自身を残す「自己複製」とをバランスよく行う事が保証している。本研究はマウスを用いて、幹細胞の行動原理に関する新しいモデルの提唱、不可逆的に分化する時に起こるゲノムDNAの変化の解明、自己複製と分化を両立する新規分子メカニズムの発見、幹細胞が数を維持したり移植後に精子形成を再構築するメカニズムの解明を通して、精子形成幹細胞の実体解明に貢献した。本研究は、マウス配偶子幹細胞(GSC)である精子幹細胞の自己複製と分化を制御する細胞内外の遺伝子ネットワークを解明することを目的としている。その前提となる、GSCの細胞レベルでの同定と精巣組織内における挙動のダイナミクスを解析した。すなわち、GFRα1を発現する細胞全体が、単独で存在するAs細胞であるか複数の細胞が細胞間橋によって連結した合胞体であるかという形態的不均一性に関わらず、一つの幹細胞プールとして機能することを明らかにした。Asは不完全分裂によって合胞体を形成し、合胞体は断片化によってAsへと転換する、これを繰り返すことで、継続する精子形成を支えていることが判明した(Hara et al., Cell Stem Cell 2014)。これは、Asのみが幹細胞として働き、合胞体は幹細胞の機能を失っているという、現在定説となっている古典的なモデルを覆すものであった。分子レベルでの解析も進め、精巣組織内で未分化なGSCが全て分化してしまうことなく、その数(密度)を一定に保つ機構に関わる細胞外シグナル候補因子を複数同定した。また、未分化型精原細胞がレチノイン酸のシグナルを受容して分化型精原細胞に転換して、その幹細胞ポテンシャルの多くを失うステップにおいて、DNAメチルトランスフェラーゼの発現スイッチをともなってゲノムのグローバルなエピジェネティックな状態が大きく変化することを見出した(Shirakara et al., Development 2013)。この分化ステップ以前が可逆的である一方、このステップはほぼ不可逆的であるという、細胞レベルでの性質の変化をもたらす分子レベルでの発見であり、epigenetic checkpointと名付けた。本研究はマウス配偶子幹細胞(GSC)である精子幹細胞の自己複製と分化を制御する細胞内外の遺伝子ネットワークを解明することを目的としている。具体的目的として1GSCの細胞レベルでの同定2精巣組織内における挙動のダイナミクスの計測と数理モデルによる解析3幹細胞ダイナミクスを制御する細胞外因子及びそれを発現する精巣細胞の同定を行っている。25年度までにGFRα1を発現する細胞全体が単独で存在するAs細胞であるか複数の細胞が細胞間橋によって連結した合胞体であるかという形態的不均一性に関わらず一つの幹細胞プールとして機能することを明らかにした。Asは不完全分裂によって合胞体を形成し合胞体は断片化によってAsへと転換する、これを繰り返すことで継続する精子形成を支えていることが示唆された(Cell Stem Cell 2014)。26年度は以下の成果を得た。まずGFRα1陽性細胞がNgn3陽性細胞へと分化する過程を制御する細胞外因子を検索しその候補因子を複数同定した。またGFRα1陽性細胞が不均一な遺伝子発現を示すことからその集亜団を見出した。これら不均一な発現を示す遺伝子の幾つかは上記の細胞外因子によって発現制御を受けている可能性が示唆された。さらにこれら細胞外因子を発現する特徴ある体細胞を同定した。また未分化型精原細胞がレチノイン酸のシグナルを受容して分化型精原細胞に転換する過程を制御する分子メカニズムの解明を進め、レチノイン酸受容体の一つRargの発現の有無によって分化する細胞と未分化にとどまる細胞の仕分けがなされている可能性を示した。さらに未分化型から分化型精原細胞へ移行する過程において機能する細胞内因子、特にゲノム修飾因子に着目して解析を行った。その結果、ヒストンメチル化酵素の一つMll2欠損マウスの精巣がこの移行時に一致して分化が障害される表現系を示すことを見出した。上記のように本研究の目的に向かって成果が着実に得られている。具体的には、幹細胞の自己複製と分化を制御する複数の細胞外因子とその発現細胞を同定した。いずれも新規の知見であり、本研究期間においてインパクトのある公表が期待される段階にある。以上により、概ね順調に進展していると判断した。具体的目的として、1GSCの細胞レベルでの同定、2精巣組織内における挙動のダイナミクスの計測と数理モデルによる解析、3幹細胞ダイナミクスを制御する細胞外因子及びそれを発現する精巣細胞の同定を行っている。26年度までにGFRα1を発現する細胞が幹細胞として機能するダイナミクスを明らかにし(Cell Stem Cell 2014)、GFRα1陽性細胞がNgn3陽性細胞へと分化する過程を制御する細胞外因子の候補因子を複数見出し、それらを発現する特徴ある体細胞を同定した。27年度は解析を継続して以下の成果を得た。1未分化型精原細胞が分化誘導因子であるレチノイン酸シグナルを受ける際に分化する細胞と未分化にとどまる細胞の運命がレチノイン酸受容体Rargの発現の有無によって決まることを見出した(Development 2015)。2幹細胞の自己複製と分化を制御し、組織ではその数の制御に関わる細胞外因子を同定し、幹細胞数の制御機構の数理モデル化を行った。

3GFRα1陽性細胞がNgn3陽性細胞へと分化する過程を制御する細胞外因子の解析を進め遺伝子破壊マウスを作出してその機能を明らかとした。4生体ライブイメージングによって明らかとなった精巣組織内の未分化型精原細胞の動きの定量的解析を行った。5Mll2コンディショナルノックアウトマウスから樹立した培養精子幹細胞を用い、Mll2をin vitroで欠損させMll2が特異的に介在しているH3K4me3の修飾部位をゲノムワイドに同定した。上記のように本研究の目的に向かって成果が着実に得られている。具体的には、幹細胞の自己複製と分化を制御する複数の細胞外因子とその発現細胞を同定した。また、精原細胞の動きは我々が見出した新規の現象で今後の研究の展開が期待できる。これらはいずれも新規の知見であり、本研究期間においてインパクトのある公表が期待される段階にある。以上により、概ね順調に進展していると判断した。本研究はマウス配偶子幹細胞(GSC)である精子幹細胞の自己複製と分化を制御する細胞内外の遺伝子ネットワークを解明することを目指し、以下の具体的目的を掲げている。すなわち、1GSCの細胞レベルでの同定、2精巣組織内における挙動のダイナミクスの計測と数理モデルによる解析、3幹細胞ダイナミクスを制御する細胞外因子およびそれを発現する精巣細胞の同定、である。27年度までに、以下の成果を得ている。1GFRα1を発現する細胞が幹細胞として機能するダイナミクスを、ライブイメージング、運命追跡、および数理解析によって単一細胞レベルで明らかにした(Cell Stem Cell 2014)。2未分化型精原細胞のレチノイン酸受容体Rargの発現の有無が、分化する細胞と未分化にとどまる細胞を作り出すことを見出した(Development 2015)。28年度は、解析を継続して以下の成果を得た。1精子幹細胞を初期分化に向かわせる因子としてWntを同定した(この知見は先行研究と一致する)。さらに、幹細胞の一部がShisa6を発現すること、Shisa6が細胞自律的に機能するWnt阻害因子であることを見出した。Shisa6を欠損するマウスを作成したところ、Shisa6が、分化促進シグナルであるWntに対する幹細胞の抵抗性に寄与していることが明らかとなった。以上から、分化促進因子に対する細胞自律的な阻害因子の発現が不均一であることによって、分化する細胞と未分化に止まる細胞が生み出されるという新規のメカニズムを提唱した(Stem Cell Reports 2017)。2生体ライブイメージングによって明らかとなった精巣組織内の未分化型精原細胞の動きの定量的解析をおこなった。3ヒストンメチル化酵素Kmt2b (M112)コンディショナルノックアウトマウスの精子幹細胞の挙動を検討し、その動きに異常があることを見出すとともに、幹細胞分化が障害されることを詳細に解析した。上記のように本研究の目的に向かって成果が着実に得られ、論文発表に結びついている。
経営構想の組織横断的伝播の理論的・実証的研究

事業ビジョンや経営理念といった経営構想を掲げ、組織内外を巻き込みながらその実現を図っていくことが企業経営にとって重要な課題となっている。そこで、本研究は経営構想の組織横断的伝播やそれに関連する経営現象について、ミクロレベルからそのプロセスについて解明を試みた。特に人の移動に伴う伝播に注目し、離退職者の元所属先企業への支援的行動に焦点を当て、個人のアイデンティティが果たす役割に注目しながら、その先行要因を明らかにした。本研究は、新しい事業ビジョンや経営理念といった経営構想の組織横断的伝播の解明を図るべく、以下の3つのサブテーマに取り組んでいるが、初年度である平成25年度の各テーマごとの成果は以下の通りである。(a)「組織外伝播プロセスについてのミクロレベル分析」については、経営理念の組織間伝播について日本航空再生における事例について調査を行い、京都大学経営管理大学院主催のシンポジウムにおいて発表を行った。また、組織を一時的に離れた経験をもつ従業員が経営構想の伝播に影響をもたらしうる可能性に新たに着目し始め、そうした経験をもつ従業員に対して探索的な質問紙調査を実施し、その分析結果を社会・経済システム学会の年次大会において発表した。(b)「人の移動に伴う経営構想の組織外伝播についての探索的事例分析」については、当該組織を離職し別の組織に移った元従業員が経営構想や知識の伝播に与える影響について組織アイデンティフィケーション論を参照しつつ考察するとともに、離職経験者に対して質問紙調査を実施した。その分析結果について組織学会にて発表を行い、同内容が『組織学会大会論文集』に掲載された。また、人の移動に関連して、リーダーの交代がフォロワーにもたらすインパクトに関する調査結果をとりまとめ、所属大学の紀要(『経営と制度』)に公表した。さらに、リクルート社、Digital Equipment社の退職者にインタビュー調査を実施した。(c)「アイデンティティ・ダイナミクスからの理論枠組みの構想」については、これまでに実施してきた文献レビューの成果を組織学会(編)『組織論レビューI』にて公表するとともに、より広範な文献レビューを実施した。本研究は、新しい事業ビジョンや経営理念といった経営構想の組織横断的伝播の解明を図るべく、以下の3つのサブテーマに取り組んでいるが、3カ年計画の中間年度である平成26年度のそれぞれのテーマごとの成果は以下の通りである。(a)「組織外伝播プロセスについてのミクロレベル分析」については、昨年度より着目している、組織を一時的に離れた経験をもつ従業員が経営構想の伝播や再解釈に影響をもたらしうる可能性について検討を進め、査読誌(『社会・経済システム』)に論文が掲載された。また、新卒同期入社社員の社会的ネットワークが経営構想の伝播に影響する可能性を探索すべく、組織アイデンティフィケーション研究を応用して、同期意識についての質問紙調査を実施し、学会発表を行った。(b)「人の移動に伴う経営構想の組織外伝播についての探索的事例分析」については、当該組織を離職し別の組織に移った元従業員が経営構想や知識の伝播に与える影響について、昨年度収集したデータの分析をもとに引き続き研究を進め、国際学会にて発表した(2件)。さらに、査読誌(『組織科学』)に論文を投稿し、アクセプト(掲載が決定)された。(c)「アイデンティティ・ダイナミクスからの理論枠組みの構想」については、昨年度に実施した広範な文献レビューをもとに、新しい出版された文献レビューを継続しながら検討を続けている。その成果は、(a)(b)で言及した論文及び学会発表に反映されている。本研究は、新しい事業ビジョンや経営理念といった経営構想の組織横断的伝播の解明を図るべく、以下の3つのサブテーマに取り組んでいるが、3カ年計画の最終年度である平成27年度のそれぞれのテーマごとの成果は以下の通りである。(a)「組織外伝播プロセスについてのミクロレベル分析」については、同一の組織のメンバーでありつづけながらも他の社会組織に関わる休業経験を取り上げ、そうした経験によって生じる変革志向について分析を行い、学会発表を行った。(b)「人の移動に伴う経営構想の組織外伝播についての探索的事例分析」については、当該組織を離職し別の組織に移った元従業員が経営構想や知識の伝播に与える影響について、組織アイデンティフィケーション理論に基づいた分析を行った論文が査読誌に掲載された。また、英文査読誌への投稿に向けて、ディスカッションペーパーを執筆した。(c)「アイデンティティ・ダイナミクスからの理論枠組みの構想」については、ワークアイデンティティの変化が行動に反映されるプロセスに注目したジョブ・クラフティングに着目したレビュー論文を執筆中である。サブテーマごとに進捗の違いはあるものの、研究全体としては、3カ年計画の2年目としておおむね順調に進展している。順調に進展していると評価した理由をサブテーマ毎に述べる。(a)「経営構想の組織外伝播プロセスについてのミクロレベル分析」については、特許データ分析の進捗が必ずしも想定通りとはいえないが、伝播に関係する可能性がある新たなミクロ・プロセスに焦点を当て、その検討が順調に進んでいる。(b)「人の移動に伴う経営構想の組織外伝播についての探索的事例分析」については、インタビュー調査の展開は十分とはいえないが、質問紙調査の分析から興味深い知見が得られ、研究成果につながっている。

(c)「アイデンティティ・ダイナミクスからの理論枠組みの構想」については、堅実に検討を進めている。経営組織論個別テーマごと進捗は多少異なるものの、研究構想時の計画を変更するまでには至るような進展の遅れは生じていない。したがって、現状の進展を踏まえてメリハリをつけながら、3つのサブテーマについて、おおむね当初計画通りに推進を目指していく。研究全体としては、3カ年計画の1年目としておおむね順調に進展している。順調に進展していると評価した理由をサブテーマ毎に述べる。(a)「経営構想の組織外伝播プロセスについてのミクロレベル分析」については、特許データの分析は研究成果を公表できる段階には至っていないものの、組織を一時的に離れた経験をもつ従業員に焦点を当てるという新たな視点を構想し、調査結果を学会発表という形で公表するまでに至った。(b)「人の移動に伴う経営構想の組織外伝播についての探索的事例分析」については、離転職者の影響について質問紙調査を実施し、分析結果の一部を公表した。なお、同調査についてはさらなる分析を実施し、平成26年度に国際学会で発表する予定である(アクセプト済)。また、インタビュー調査も円滑に立ち上げることができた。(c)「アイデンティティ・ダイナミクスからの理論枠組みの構想」については、文献レビューが当初予定通り進展している。個別課題毎に進捗は多少異なるものの、研究構想時の計画を変更するまでには至るような進展の遅れは生じていない。したがって、現状の進展を踏まえた若干の修正を施しつつも、3つのサブテーマについておおむね当初計画通りに研究を推進していく。各サブテーマ毎については以下の通りである。(a)「経営構想の組織外伝播プロセスについてのミクロレベル分析」については、特許データを活用した事業ビジョン伝播の分析を進めるとともに、経営理念の組織間伝播の事例についてのインタビュー調査を行う。また、新たに注目した組織を一時的に離れる経験についても、引き続き質問紙調査などを進めていく。(b)「人の移動に伴う経営構想の組織外伝播についての探索的事例分析」については、スノーボールサンプリングによってインタビュー調査をさらに展開する。また、組織に在職し続けている従業員が離転職者とどのような関係を維持しているかについて、いわゆる「同期」に注目して調査を実施する。(c)「アイデンティティ・ダイナミクスからの理論枠組みの構想」については、組織アイデンティティ論、組織アイデンティフィケーション論についての文献レビューを継続し、社会システム理論なども参照しつつ経営構想の組織外伝播を把握する理論枠組みの構築を進める。直接経費の0.3%程度の残額は生じたのは、物品費等の単価変動等による。消費税増税に対応して物品費・旅費等で使用する。
生殖機能と摂食行動を制御する脳内のエネルギーセンシングメカニズムの解明

本研究は、摂食と生殖、エネルギー代謝を制御する「エネルギーセンサー」の存在を明らかにしようとした。その結果、後脳の上衣細胞は糖、脂質、ケトン体などの血中レベルを感知し、生体のエネルギーレベルとして統合して、特殊な神経経路により、摂食や生殖、エネルギー代謝などの生体機能を制御する中枢へと伝達されていることが示された。本研究の最終的な目標は、糖、脂質、ケトン体の生体レベルを総合的に感知し、摂食と生殖、エネルギー代謝を制御する「エネルギーセンサー」としての上衣細胞の役割を明らかにすることである。本年度は、エネルギーセンシングのうち、ケトン体のセンシングに焦点を当てて実験を実施した。ケトン体の脳内への直接投与により、摂食が誘起されることから、ケトン体は脳に対して負のエネルギーシグナルとして働くと考えている。本実験では、ケトーシスモデルの1つとして糖尿病に着目し、糖尿病による過食は、増加したケトン体が後脳のセンサー細胞に感知されることが原因ではないかという仮説をたてた。そこで、ケトン体の輸送体の一つであるmonocarboxylatetransporter 1(MCT1)の阻害剤の脳内投与による糖尿病ラットの過食に及ぼす影響について検討した。4VにMCT1阻害剤のp-Chloromercuri benzene sulphonic acid(pCMBS)を投与し摂食量を測定した結果、糖尿病群ではpCMBS投与により、投与量依存的に摂食量が抑制され、対照群のレベルにまで減少した。一方、対照群では、pCMBS投与により、摂食量に変化は見られなかった。また、糖尿病群において、vehicle投与と比べてpCMBS投与により、血糖値レベルの減少傾向が見られた。また、MCT1が4V周囲の上衣細胞に発現していることを免疫組織化学的に明らかとした。さらに、4V周囲の上衣細胞を取り出し、in vitroの培養実験を行った。その結果、ほとんどの上衣細胞において、その細胞内カルシウム濃度が3HBにより濃度依存的に上昇を示すことを発見した。これらのことから、4V周囲の上衣細胞が脳内ケトン体センサーである可能性が強く示唆された。さらに糖尿病や飢餓など、異常なエネルギー代謝時に誘起されるケトーシスにおいて、ケトン体自身が脳のセンサーに働き、摂食量を増加させている可能性が示された。1.上衣細胞におけるグルコースの感知機構に関する検討AMP-activated kinaseのグルコース感知メカニズムにおける役割を検討した。APPKの作動薬により、LH分泌が抑制されたこと、また第4脳室上衣細胞においてAMPKのmRNAやタンパクの発現が見られたことから、低血糖を感知する過程において、AMPKが重要な役割を果たすことが明らかになった。2.上衣細胞における指肪酸感知機構に関する検討脂肪酸感知機構に関しては、,β酸化阻害剤を用いた検討から上衣細胞における脂肪酸感知には代謝経路が関与すること、またGPR40の作動薬を用いた検討により、膜受容体を介した経路の存在も明らかになった。3.上衣細胞におけるケトン体感知機構に関する検討実験的糖尿病モデルにおける過食がケトン体担体の阻害によりもとに戻ったことをさらに進め、繁殖機能や血糖値の改善についても検討した。その結果、糖尿病における過食はケトン体によるほか乳酸の増加も関与していることが明らかになった。またケトン体の増加は、LH分泌の抑制にも関与していることも明らかにし、ケトーシスが摂食の増加と生殖機能の抑制という2つの現象を同時に引き起こしていることが解明された。(1)上衣細胞のエネルギーセンサーこれまでに上衣細胞に内在し、摂食、生殖、エネルギー代謝を制御する血糖、脂肪酸、ケトン体のセンシングメカニズムの存在を明らかにしている。血糖センサーについては、AMP依存性キナーゼを介したセンシングメカニズムについて、また脂肪酸及びケトン体のセンサーについてはそれぞれβ酸化阻害剤や輸送担体の阻害剤を用いて、センシングの存在を直接明らかにしている。このことは、上衣細胞が糖、脂肪酸及びケトン体というエネルギー基質のレベルを感知しつつ、エネルギーレベルの情報を統合していることを示すユニークな結果である。(2)センサーから摂食・生殖・エネルギー代謝へ至る神経内分泌系路またこれらセンサーから、摂食行動や生殖機能、エネルギー代謝を制御する神経内分泌系へと至る経路およびそれを仲介する神経伝達物質あるいは神経ペプチドについても一部を明らかにできた。すなわち、脂肪酸およびケトン体の感知についても、血糖同様、延髄から室傍核に至るノルアドレナリン作動性神経が主役となっていること、また、ケトン体の感知については、AGRPやNPYなどの摂食ペプチドが働いていることを明らかにした。すなわち、後脳上衣細胞にあるエネルギーセンサーにより感知された情報は、後脳より視床下部に入力するノルアドレナリン作動性神経など特異的な神経経路により視床下部に伝えられることにより、摂食や生殖を制御していると考えられる。(3)応用への可能性

糖尿病などのケトーシスでは血中ケトン体上昇により、過食が起きるが、これら上衣細胞におけるセンシングメカニズムを逆用して、糖尿病などの代謝疾患時における摂食や生殖異常を治療できる可能性も示した。本研究の最終的な目標は、糖、脂質、ケトン体の生体レベルを総合的に感知し、摂食と生殖、エネルギー代謝を制御する「エネルギーセンサー」としての上衣細胞の役割を明らかにすることである。特に上衣細胞に内在し、摂食、生殖、エネルギー代謝を制御する脂肪酸やケトン体のセンシングメカニズムについて、明らかにすべく実験を行った。遊離脂肪酸については、β酸化の阻害剤を第4脳室に投与したところ、性腺刺激ホルモン分泌が顕著に抑制された。また、この反応は視床下部室傍核へのノルアドレナリン合成阻害剤の投与により消失した。これらの結果は、遊離脂肪酸が正のエネルギーシグナルとして後脳上衣細胞に感知され、性腺刺激ホルモンの分泌を制御していること、また後脳上衣細胞からの刺激は視床下部室傍核へ投射するノルアドレナリン作動性神経により仲介されていることが示された。また、ケトン体のシグナルとしての可能性を検証したところ、ケトン体も同じく後脳上衣細胞に感知され、負のエネルギーとして摂食と生殖をコントロールしていることが示された。ケトン体に関しても後脳上衣細胞で感知された情報は、視床下部室傍核へ投射するノルアドレナリン作動性神経により仲介されていることが明らかとなった。以上の結果は、後脳上衣細胞が「エネルギーセンサー」として、血中の各エネルギー基質のレベルを感知し、室傍核がセンターとなり、摂食あるいは生殖機能を制御している可能性を強く示唆している。
新規π共役系多核金属錯体を基盤とした超分子構造の構築

本研究では、様々なπ共役分子を中心核に有するサロフェン型の多核平面錯体を合成し、πスタッキングに基づくその超分子集積化挙動を研究した。これらの錯体が、高い平面性に基づき、一次元上に並んでいる様子を結晶構造解析および電子顕微鏡観察などの手法を用いて明らかにし、その際の分子間に働く磁気的相互作用などを見積もることに成功した。本研究では、拡張π電子系を組み込んだ新規シフ塩基錯体を合成し、π共役系配位子間のπ-スタックによって分子を一次元上に並べた、新しい集積化多核金属錯体の構築を目指している。サレンなどのシフ塩基配位子は、ほとんど全ての金属と安定な平面錯体を作ることが知られ、中心金属の種類によって、強磁性やスピン転移などの磁気的性質、発光などの光機能性、不斉反応などへの触媒活性を示すことが明らかにされており、本研究で計画しているナノ構造に対しても、これらの性質を効果的に組み込むことが可能である。本計画で目指す一次元構造中では、上下の分子間において金属同士が非常に近接していると考えられることから、金属間に強磁性などの磁気的相互作用が生じることが予想される。また、軸配位子を介した金属-金属間の連結を利用して、一次元構造の強さ、π平面間の距離を制御することにより、導電性などの一次元鎖の電子物性も制御しうると期待している。本年度は、様々なπ共役分子を中心核に有するサロフェン型の多核平面錯体を合成し、πスタッキングに基づくその超分子集積化挙動を研究した。特にトリフェニレンを中心核に有する三核亜鉛(II)錯体と銅(II)錯体は、デカリンなどの炭化水素溶媒中で、物理ゲルを与えることが示された。また両親媒性を有する2核錯体は、極性溶媒中で特徴的なナノ構造体を与え、そのナノ構造に基づき、興味深い磁気特性。電気伝導特性を示すことを見出した。直線上に三つの金属配位サイトを並べた系では、高い平面性に基づき、一次元上に分子が並んでいる様子を結晶構造解析により明らかにし、その際の分子間の磁気的相互作用を見積もることに成功した。本研究では、拡張π電子系を組み込んだ新規π共役系金属錯体を合成し、π共役系配位子問のπ-スタックによって分子を一次元上に並べた、新しい集積化多核金属錯体の構築を目指している。π共役系を有する平面錯体として今回用いたサレン類やポルフィリン類は、中心金属の種類によって、強磁性やスピン転移などの磁気的性質、発光などの光機能性、不斉反応などへの触媒活性を示すことが明らかにされており、本研究で計画しているナノ構造に対しても、これらの性質を効果的に組み込むことが可能である。この目的に対しては、分子構造を最適化することで、集積化の様式や分子間相互作用の強さを調整することにより臨む計画だった。本研究で用いるπ共役系の狙った位置に複数の金属原子を自在に導入する手法は、様々な機能性分子と金属錯体を共役させる際に広く適用可能な、これまでに前例のない戦略である。本年度は、両親媒性を有するサロフェンを基盤とした2核錯体および、同様に両親媒性のモチーフを有するポルフィリン錯体を合成し、極性溶媒中における自己集積化挙動、および自己集積構造によって誘起された特徴的な物性に関して検討した。例えば両親媒性サロフェン2核錯体を極性溶媒中から沈殿させると、π-π相互作用に基づき一次元鎖が連なった膜状構造やロッド状構造を形成することが、電子顕微鏡観察の結果などから示された。また、この一次元鎖構造体を微小電極にはさみ、AFMによる電導度測定を行い半導体的な挙動を観察した。両親媒性ポルフィリン錯体に関しても、同様に極性溶媒中から沈殿させることにより集積化挙動を検討した。その結果、銅(II)錯体では、H会合に基づく電子吸収の短波長シフトが観察され、電子顕微鏡観察でもリボン状などの特徴的なナノ構造が観察された。さらに得られたナノ構造中において、ポルフィリン中心の銅(II)間に弱いながらも相互作用があることが観察された。