hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不安とホルモンについての文化神経心理学的検証ー日米女性比較データによる検証―

不安は、気質、性格,注意や認知といった個人内特性と対人関係や社会・文化の制約の中での自己形成のプロセスである。したがって、個人の生理的レベル、質問紙などによる態度レベル、認知課題遂行時における脳神経レベルでの複層的分析が必要となる。本研究では、不安とホルモンの関連に着目し、これまで行ってきた自己関連情報のバイアスの文化心理学的視点の知見を加えて、不安のメカニズムを女性の日米比較研究によって検証することを目的とする。具体的には以下の手続きをで進めていく。1)ネガティブな情報処理時の認知活動の脳波を分析し、2)月経周期におけるホルモンとの関連を分析し、日本、アメリカでの同一手続きによる実験から文化差の有無を検証し、3)不安のメカニズムの文化的モデルを検討する。昨年度、研究協力者のいるミシガン州立大学での研究手続きから、比較可能な日本での手続きを確認した。ペンシルバニア不安尺度(PSWQ; Meyer et al, 1990),MASQ-AA and MAS-ADの日本語版、および自尊心尺度、文化的自己観尺度の質問紙によって、文化への適応度を検討できることをパイロットによって確認し、PC上での実験課題を作成したことに続き、ホルモン測定について検討した。実験課題前に実験室に来訪し、実験についての説明を受けた後で月経周期における4つの時期を同定する。全月経周期をカバーすると考える35日間で個々の月経周期を同定する質問項目を作成し、個々の月経周期を確認する。4つの月経周期(黄体期、卵胞期、卵胞期後期、排卵期)を特定する予定であったが、大学生を対象とした場合、その時期を同定することが大変困難であった。そのため、スクリーニング課題を再考し、人を対象とした研究倫理審査への申請準備までとなった。実験課題の日本語版を作成後、ホルモン変化のある月経周期ごとに、日本人女性(18歳から25歳)を対象に生理レベル(ホルモン)を唾液から測定しながら、認知レベル(ERN)、態度レベル(不安傾向)のデータを収集する予定であったが、生理周期が不安定であり、それを同定できるスクリーニングを工夫していたため、研究実施のための倫理申請が遅れ、実施が遅れてしまった事前に生理周期の確認を行う質問紙を作成し、安定があることを確認した上で、35日間にわたる、毎日の質問紙と唾液摂取を設定し、また唾液摂取とともに毎日リマインダーをe-mailで送付し、忘れることのないように留意する。この手続きによって、研究倫理委員会への審査準備は整っており、2019年度に速やかに研究を開始する予定である。本研究では、「不安とワーキングメモリー不全におけるエストラゲンホルモンの役割」を見極め、「不安と認知課題の関連におけるエストラゲンの役割」、および「認知課題とワーキングメモリーの交互作用」を同定し、日本の女性のホルモンバランスと不安の関連を検討する。具体的には、40名の女子大学生を対象に、日常生活不安の程度の質問紙を実施し、ホルモンバランスの変化のある4つの月経周期を個人毎に特定し、それぞれの周期に実験室での認知課題を実施し、不安と認知傾向の関連が月経周期ごとに異なるかどうかを検証する。平成29年度は、質問紙および実験課題の日本版を作成し、その妥当性を検討し、また個人毎のホルモンバランスの測定と実験時期の確定方法を検討した。ミシガン州立大学Jason教授と共に質問紙と実験課題のアメリカ版を確認し、日本語版への翻訳を行った。また、認知実験課題として、エリクセンのフランカー課題の日本語版、ワーキングメモリー課題として日本語自動化リーディングスパン・テスト,日本語自動化オペレーションスパン・テスト、日常生活不安の程度質問紙の日本版を作成した。不安と認知傾向についてのパイロットを実施し、予備的分析を行った。また本課題の文化比較の妥当性について、資料収集を行った。またパイロットデータを収集し、その妥当性を検討した。ホルモンバランスの測定について実験時期の確定のために、女子大学生の生理周期について情報を収集し、検討したところ、女子大学生では生理周期がまだ不安定であることが明らかになった。どのように学生をサンプルするのか、また基礎体温法との併用の可能性について、方法の詳細についてアメリカ側と綿密確認し、議論した。最終的に実験実施時期同定のために、基礎体温法を併用して、丁寧なサンプリングを行うこととした。ホルモンバランスの4期を同定するためには、個々の生理周期が安定している必要があるが、対象となった女子大学生では多くが不安定な傾向にある。パイロット調査を行うための研究協力者を同定することが難しく、今年度中に実験課題、方法を確定することができなかった。

ペンシルバニア不安尺度(PSWQ; Meyer et al, 1990),MASQ-AA and MAS-ADの日本語版、および自尊心尺度、文化的自己観尺度の質問紙によって、文化への適応度を検討できることをパイロットによって確認し、PC上での実験課題を作成したことに続き、ホルモン測定について検討した。実験課題前に実験室に来訪し、実験についての説明を受けた後で月経周期における4つの時期を同定する。全月経周期をカバーすると考える35日間で個々の月経周期を同定する質問項目を作成し、個々の月経周期を確認する。4つの月経周期(黄体期、卵胞期、卵胞期後期、排卵期)を特定する予定であったが、大学生を対象とした場合、その時期を同定することが大変困難であった。そのため、スクリーニング課題を再考し、人を対象とした研究倫理審査への申請準備までとなった。実験課題の日本語版を作成後、ホルモン変化のある月経周期ごとに、日本人女性(18歳から25歳)を対象に生理レベル(ホルモン)を唾液から測定しながら、認知レベル(ERN)、態度レベル(不安傾向)のデータを収集する予定であったが、生理周期が不安定であり、それを同定できるスクリーニングを工夫していたため、研究実施のための倫理申請が遅れ、実施が遅れてしまったこの問題について、文化神経科学研究の蓄積の多いミシガン大学での事例を検討し、基礎体温法をまず行い、個々の生理周期安定性を確認した上で、本実験を行うこととした。そのため、実験データ収集の時期が遅れるが、収集したデータの精度を高めることができる方法となったと考え、来年度は早急にパイロット調査、予備調査を行うこととする。事前に生理周期の確認を行う質問紙を作成し、安定があることを確認した上で、35日間にわたる、毎日の質問紙と唾液摂取を設定し、また唾液摂取とともに毎日リマインダーをe-mailで送付し、忘れることのないように留意する。この手続きによって、研究倫理委員会への審査準備は整っており、2019年度に速やかに研究を開始する予定である。実験実施時期の同定が困難であったため、本実験のパイロット調査が実施できなかったため。ホルモン測定および実験課題の同定に時間がかかり、研究倫理審査への申請が遅れたため、本実験を行うことができなかったため。来年度は、5月に倫理申請、承認を得た上で、速やかに実験を実施する。
並列計算による乱流伝熱直接数値シミュレーション:高レイノルズ数流れを目指して

本研究では,最新の並列計算機を用いることにより,高いレイノルズ数乱流のDNSを行い,それによって,従来得られていた乱流諸量や乱れの準秩序構造やエネルギー収支の分布か,より高いレイノルズ数において変化するか否かを明らかにすることを目的とした.研究の対象とした乱流は,温度勾配を有する平行平板間乱流である.一般に,乱流のレイノルズ数が高くなればなるほど大きなメモリ容量を必要とするため,本研究のDNSは並列計算機を用いて行った.並列計算機では,メモリの管理はそれぞれの演算装置が受け持つため,大容量化がより容易であることによる.使用した並列計算機は航空宇宙研究所の数値風洞(NWT)である.解析は,まずレイノルズ数が約5600の平行平板間乱流について,プラントル数が0.0255までの広い範囲の流体についての乱流熱伝達のDNSを行った.その結果,乱流熱流束の輸送方程式の収支及び温度変動バリアンス等の乱流統計諸量を得た.とくにプラントル数5についてのDNSは,世界的にも最初の成果で,これにより得られた乱流プラントル数の流路分布は,これまでの多くの議論に一つの結論を与えたものである.その後さらにレイノルズ数を増加させ,レイノルズ数約11,000のDNSを行った.これは我が国ではこれまでに行われた最も高いレイノルズ数である.その結果,固体壁近傍において,従来実験的には見出されていたが低レイノルズ数のDNSでは見出されていなかったいわゆるヘアピン状の渦構造が現れることを見出す等の成果を得た.本研究では,最新の並列計算機を用いることにより,高いレイノルズ数乱流のDNSを行い,それによって,従来得られていた乱流諸量や乱れの準秩序構造やエネルギー収支の分布か,より高いレイノルズ数において変化するか否かを明らかにすることを目的とした.研究の対象とした乱流は,温度勾配を有する平行平板間乱流である.一般に,乱流のレイノルズ数が高くなればなるほど大きなメモリ容量を必要とするため,本研究のDNSは並列計算機を用いて行った.並列計算機では,メモリの管理はそれぞれの演算装置が受け持つため,大容量化がより容易であることによる.使用した並列計算機は航空宇宙研究所の数値風洞(NWT)である.解析は,まずレイノルズ数が約5600の平行平板間乱流について,プラントル数が0.0255までの広い範囲の流体についての乱流熱伝達のDNSを行った.その結果,乱流熱流束の輸送方程式の収支及び温度変動バリアンス等の乱流統計諸量を得た.とくにプラントル数5についてのDNSは,世界的にも最初の成果で,これにより得られた乱流プラントル数の流路分布は,これまでの多くの議論に一つの結論を与えたものである.その後さらにレイノルズ数を増加させ,レイノルズ数約11,000のDNSを行った.これは我が国ではこれまでに行われた最も高いレイノルズ数である.その結果,固体壁近傍において,従来実験的には見出されていたが低レイノルズ数のDNSでは見出されていなかったいわゆるヘアピン状の渦構造が現れることを見出す等の成果を得た.
糖代謝・転写因子KLF4/FOXM1を標的とした膵癌の新規治療法の基盤的研究

研究経過としては、ヒト膵癌cell lineおよび正常ヒト膵管上皮細胞を用いて、以下のテーマを研究している。1膵癌細胞株におけるグルコース代謝とタイト結合変化、EMTとの関連の解析、2膵癌細胞株におけるFOXM1のタイト結合とEMT制御に関する機能解析、3正常ヒト膵管上皮細胞モデルを用いたFOXM1の機能解析、4ヒト膵癌組織におけるFOXM1関連因子の発現解析。研究の成果については、正常膵組織ではほぼ発現のないFOXM1はヒト膵癌細胞株(HPAC, PANC-1)において高発現しており、直接または代謝因子Snail等を介して、タイト結合タンパクであるclaudin-1のdownregulationを行うことでEMTを促進し、膵癌の悪性化に関与していると考えられた。一方、低グルコース培地で培養されたヒト膵癌細胞株では、正常グルコース培地と比較して、FOXM1の発現は抑制され、claudin-1の発現は増強した。加えて、上皮バリア機能は強化され、細胞浸潤や細胞遊走は抑制された。また、siRNAを用いてFOXM1を抑制すると、同様の結果が得られた。膵癌のEMTにおける糖代謝を調べるため、細胞外フラックスアナライザーを用いてミトコンドリア代謝量を測定すると、低グルコース培養のPANC-1およびHPACでは、正常グルコース培養に比べ、代謝量は高かった。これは他の癌種では認めない膵癌特有のエネルギー代謝機構と考えられ、これが膵癌の治療抵抗性に寄与している可能性が示唆された。各種実験から、正常ヒト膵管上皮細胞および膵癌細胞株において、FOXM1によるタイト結合タンパク発現の変化や、糖代謝における膵癌の特異性を示唆する結果が順調に得られている。当初予測されていたKLF4がFOXM1を抑制し、膵癌の悪性化を妨げる効果を示す明らかな結果は得られておらず、作用機序は不明である。今後は引き続き正常ヒト膵管上皮細胞と膵癌細胞株を用いた各種実験を行いつつ、抗癌剤や糖尿病薬における膵癌細胞の糖およびミトコンドリア代謝の変化を検討し、代謝の面から膵癌の新規治療法の開発につなげていきたい。昨年度に引き続き、正常膵管上皮細胞培養系および膵癌細胞株を用いた各種実験を予定しており、その実験物品費、国内学会での発表を予定しているので学会旅費、実験データの論文化に関わる諸経費、および雑費が必要であり、今年度使用額が生じた。
建築許可制導入を中心とした法制度改正を見据えた建築審査会のあり方に関する研究

本研究の目的は、建築許可制導入を想定した際の今後の建築審査会のあり方に関する研究を行うことである。全国の建築審査会を対象として、特例許可、審査請求、運営等に関する実態の分析を行った。また比較対象としてアメリカの特例許可の運用実態との国際比較を実施した。今後の日本の建築審査会では、「民主的観点:民意の反映」の仕組みと、「科学的客観性:専門的知見に照らした裁量的判断」のバランスが求められる。本研究では、建築基準法に基づく建築審査会について、建築審査会を設置している全国の自治体(特定行政庁)を調査対象とし、建築審査会が所掌する業務全般にわたる運用実態と執行体制について網羅的な調査を実施することにより、我が国における建築基準法集団規定を中心とした土地利用規制において、現行の建築確認制度に替わる建築許可制度の新たな導入を中心とした法制度の改正が将来行われた場合を見据えて、建築審査会が新たに果たすべきあり方の検討に資する知見を得ることを目的とする。平成22年度については、全国の特定行政庁における建築審査会事務局担当を対象とした建築審査会の実態に係るアンケート調査のデータベースを作成・整理した。内容として、建築基準法における特例許可に関する同意案件の件数と審査の運用実態、(用途関連を中心とした)審査請求への裁決事例に関するデータ(審査請求の性格(建築確認の取り消し請求、許可の取り消し、違反是正命令の取り消し、等の内容)、請求者の属性(建築主、周辺住民等)、処分の主体(特定行政庁、建築主事、民間確認機関)、裁決結果(却下、棄却、認容等))、執行体制についてのデータ(委員構成、審査会開催回数等)についてのデータを整理した。また米国を中心に欧米における土地利用規制の許可制度とその運用実態の概要について情報を入手整理した。特に米国については、ニューヨーク市の計画委員会とゾーニングボードについての役割分担に留意しつつ、ゾーニングボードにおける審査実態についての情報を入手整理した。1)全国の建築審査会実態アンケート調査のデータ分析全国の特定行政庁における建築審査会事務局担当を対象として、建築審査会の運用実態に係るアンケート調査を実施した結果について、データの詳細な分析を実施する。特に、特例許可に関する同意案件の件数と審査の運用実態について、用途特例許可(48条各項)の事例を中心に、件数の実績や事前明示的な審査基準の有無、審査の実態、許可した主な理由、許可にあたっての条件づけ(法92条の2に基づくもの)の運用状況等について分析を行った。更に、現行では運用事例がないものの、今後の市街地変化の動向を踏まえた特例許可の弾力的運用方法への潜在的ニーズについて、特定行政庁の運用意向の調査を行い、既存不適格建築の救済や、用途純化系の用途地域において異種用途を共存させたい等のケースについて可能性があることなどの分析を行った。2)外国の土地利用規制システムとの比較検討米国の土地利用規制システムにおける許可判断や審査請求に関する規制システムについて、日本との比較検討を実施する。特に、条件付特定用途許可制度における審査の基準と手続の実態について注目し、ゾーニングボード(ZoningBoardofAppeals)の役割と審査手続きについてニューヨーク市などの事例を分析し、「民主的観点:民意の反映」の仕組みと、「科学的客観性:専門的知見に照らした裁量的判断」のバランスが制度上・運用実態上図られている状況について分析を行った。
特異的キメラ抗原受容体導入T細胞によるATLへの免疫遺伝子治療法開発

極めて難治性である成人T細胞白血病リンパ腫への新規治療法の開発は喫緊の課題である。腫瘍抗原特異的キメラ抗原受容体発現T細胞療法の効果と安全性には適切な標的抗原の決定が重要である。今回我々はATL細胞のT細胞受容体のプロファイルを評価し、T細胞受容体Vβ2鎖の頻度が高いことを見出した。TCRVb2への抗体樹立のためにTCRVb2のクローニングとレンチウイルスベクターを用いた強発現細胞を樹立した。その抗原に対する抗体配列をファージディスプレイ法を用いて同定しようと試みたが、同定に至らなかった。本研究の目的は成人T細胞白血病リンパ腫(ATL)に対して、1フローサイトメトリーアレイ法を用いてATL関連抗原を同定する。2ATL関連抗原認識抗体をファージディスプレイヒト抗体ライブラリー法により作成する。3ATL関連抗原への抗体を発現するキメラ抗体受容体(CAR)発現T細胞を作成し、免疫遺伝子治療の開発を目指すものである。成人T細胞白血病リンパ腫への腫瘍特異的細胞表面抗原の同定を目的とし、その細胞抗原に対するキメラ受容体遺伝子導入T細胞を樹立することが本研究の目的である。腫瘍特異的抗原としてT細胞受容体があり、成人T細胞白血病リンパ腫細胞上T細胞受容体のレパトアの検討を行った。通常のT細胞受容体レパトアの頻度と同程度のT細胞受容体Vβ2発現を認め(10%)、全体の10%のATL患者において、T細胞受容体Vβ2は腫瘍特異的細胞表面抗原となりうると考えられた。またTCRVβ2に対する抗体を作成するためにT細胞受容体Vβ2遺伝子配列を5'RACE法により同定し、レンチウイルスベクターの作成、成人T細胞白血病リンパ腫細胞株であるS1T細胞株での発現確認を行った。同時にT細胞受容体Vαのクローニング、発現ベクターの作出も行った。T細胞受容体Vβ2発現S1T細胞株を用いて、ファージディスプレイライブラリー法を用いた抗体を現在検索中である。同定された場合にはその抗体配列のレンチウイルスベクターを作成し、T細胞への遺伝子導入、in vitroでの殺成人T細胞白血病リンパ腫効果の検証を行う。T細胞受容体Vβの発現に際し、細胞表面CD3の共発現が必要であった。S1T細胞株はCD3発現が低下していたため、白血病細胞株であるJurkat細胞へ変更して、今後の解析を行う予定である。今後もT細胞受容体以外の抗腫瘍抗原の検索にフローサイトメトリーアレイ法をもちいて行う。本研究の目的は成人T細胞白血病リンパ腫(ATL)に対して、ATL関連抗原を同定し、ATL関連抗原特異的抗体をファージディスプレイヒト抗体ライブラリー法により作成し、ATL関連抗原への抗体を発現するキメラ抗体受容体(chimeric antigen receptor)抗体発現T細胞を樹立し、免疫遺伝治療の開発を目指すものである。これまでに38例のATL患者細胞においてT細胞受容体レパトア解析を行ったところ、TCRVb2 11例(28.2%)を占めた。本抗原は他の臓器での発現はなく、TCRの一部にのみ発現するため良好な標的抗原と考えられた。TCRVb2に対する抗体作成のためにRACE法によりTCRVb2の配列をクローニングし、組み換えレンチウイルスベクターを作成した。本ベクターによりJurkat細胞においてTCRVb2強発現細胞を樹立した。また本細胞を用いてTCRVb2抗原特異的抗体をファージディスプレイヒト抗体ライブラリーを用いて同定中である。また他のATL特異的抗原同定のためNOD/SCID/JAk3ノックアウトマウスを用いてATL細胞異種移植の系を樹立した。本モデルを用いることによりATL特異的抗原同定後に本抗原の癌幹細胞能の評価がin vivoにおいて可能である。また本モデルを用いることによりpatient-derived xenotransplantionマウスとして個別治療効果判定のモデルとなりうる。ファージディスプレイ法での抗TCRVβ抗体の識別が不十分である。強発現細胞株でのスクリーニングを予定している。血液内科腫瘍特異的抗原の探索方法として、免疫不全マウスのATL細胞連続移植モデルを確立した。連続移植された細胞と患者由来細胞の網羅的遺伝子発現解析をすることで、より臨床的意義のある特異抗原を探索予定である。当初の計画通り、成人T細胞白血病リンパ腫患者10例より同意を得て、細胞を採取、T細胞レセプターのレパトア解析でのTCRレパトア同定を行えた。免疫不全マウスを用いた異種移植モデルを用いて、生着能まで確認できた。細胞表面抗原アレイを行うために、Ontario Institute of Cancer Research、Laurie Ailles教授研究室に検体を送付する予定であったが、現在冷凍保存中である。分取したATL細胞をハイスループット表面抗原アレイで評価する。特異抗原を抽出し、その抗原の発現レンチウイルスベクターを作製し、高発現細胞株を作製する。
水蒸気爆発とマグマ爆発：噴煙中の水蒸気の同位体組成を利用した遠隔推定法開発

本研究では、噴気中の水の安定同位体比(δ2H and δ18O)を指標に用いて、活火山の噴火様式(水蒸気爆発かマグマ爆発か)を判別する新手法を開発するため、1L捕集瓶に採取した大気試料をキャビティリングダウン分光分析装置(cavity ring-down spectroscopy、CRDS)に導入し、水蒸気濃度と安定同位体比を測定する新手法を開発した。開発した手法を箱根山の火山噴煙試料に応用し、測定結果に基づいて噴気中の水の安定同位体比を推定した。その結果、推定された値は、噴気孔から採取した凝縮水の値と誤差の範囲で一致した。本研究の目的は、火山から放出された噴煙中の水蒸気の水素・酸素安定同位体比を指標に用いることで、対象となる活火山の噴火様式(水蒸気爆発かマグマ爆発か)を判別する新手法の開発である。具体的には、従来、大気中の水蒸気の同位体比分析に用いられてきた『低温凝縮法』に代わり、フィールドで真空捕集瓶を用いて採取した大気水蒸気の濃度・安定同位体比をキャビリティリングダウン分光分析装置(CRDS)によって高感度分析する『真空捕集法』を開発し、火山の噴煙に応用する。今年度は、主に以下の研究を進めた。(1)低温凝縮法と真空捕集法の比較実験実験室内において、低温凝縮法・真空捕集法で得られた水蒸気濃度・同位体比の結果を比較し、真空捕集法における確度の検証を進めた。水蒸気濃度は、2つの実験間において非常に良好な相関が確認された。水素・酸素同位体比は、若干実験間の違いがあるものの系統的な傾向を示すことから、補正法を検討することでより適切な測定値が得られるものと考えられる。(2) CRDSによる水蒸気測定へのSO2・H2Sの影響評価水蒸気の濃度・同位体比が既知の試料に対して、SO2・H2S標準ガスを混合し、CRDSによる水蒸気の濃度・同位体比測定におけるSO2・H2Sの影響を評価した。その結果、SO2・H2SはCRDSによる水蒸気の濃度・同位体比測定にほとんど影響を及ぼさない事がわかった。(3)箱根山上湯場噴気地帯における検証実験真空捕集法を用いて上湯場噴煙地帯の噴煙試料を採取・分析した。水蒸気濃度・同位体比のデータセットは、明瞭な混合曲線を示した。混合曲線から推定された火山噴気中の水蒸気の同位体比は、上湯場噴気地帯の噴気孔から直接採取した水蒸気(凝縮水)の同位体比と概ね一致し、真空捕集法によって実際に火山噴気孔から放出される水蒸気の同位体比を遠隔推定出来る可能性が示唆された。真空捕集法と低温凝縮法の比較実験が概ね順調に進んだ他、火山ガスに含まれるSO2・H2SがCRDSによる水蒸気測定に大きな影響を及ぼさないことがわかった。また、箱根山上湯場地帯での検証実験も進み、噴気孔から直接採取した水蒸気(凝縮水)の同位体比と、真空捕集法によって推定された同位体比が概ね一致した。上湯場地域で採取した噴煙中のCO2やH2の分析も進み、箱根山に関する有用な基礎データを得ることが出来たことから、順調に進展しているものと考えられる。具体的には、従来、大気中の水蒸気(以下、大気水蒸気)の同位体分析に用いられてきた『低温凝縮法』に代わり、観測現場で真空捕集瓶を用いて簡便に大気水蒸気で採取し、実験室で高感度分析する『真空捕集法』による大気水蒸気分析法を開発し、火山の噴煙に応用する。本年度は、以下の項目について検討した。(1) 1L容器内圧力がCRDSによる大気水蒸気濃度の測定結果に及ぼす影響の評価(2)箱根山上湯場噴気孔における各種気体成分間の同位体平衡温度推定(1)に関しては、試料導入時における1L捕集瓶の容器内圧と水蒸気濃度測定値の関係性を検証した結果、CRDSによって測定される水蒸気濃度と1L容器内圧の間に一定の関係を見出すことが出来、この結果に基づく補正法を確立することが出来た。また、少なくとも1L容器内の圧力が0.2atm以上であれば、水素・酸素安定同位体比の測定精度にほとんど影響を及ぼさないことも明らかになった。(2)に関しては、平成27年度に箱根山上湯場で採取した噴煙試料中の水蒸気、水素、二酸化炭素の分析結果を解析し、噴気由来の各種気体成分の安定同位体比を遠隔測定した。遠隔測定した同位体比は、過去に箱根山噴気孔で観測された値の範囲内にあった。噴気孔における水素-水蒸気の水素同位体平衡温度、二酸化炭素-水蒸気の酸素同位体平衡温度は、誤差の範囲で噴気孔の実測温度と一致した。以上の結果は、真空捕集法を用いた噴気中の水蒸気の遠隔同位体比測定が、気体成分間の同位体平衡温度を利用した噴気温度の遠隔測定にも応用可能であることを示している。これらの成果については、学会等に参加し、成果発表を行った。

本研究では、噴気中の水の安定同位体比(δ2H and δ18O)を指標に用いて、活火山の噴火様式(水蒸気爆発かマグマ爆発か)を判別する新手法を開発するため、1L捕集瓶に採取した大気試料をキャビティリングダウン分光分析装置(cavity ring-down spectroscopy、CRDS)に導入し、水蒸気濃度と安定同位体比を測定する新手法を開発した。開発した手法を箱根山の火山噴煙試料に応用し、測定結果に基づいて噴気中の水の安定同位体比を推定した。その結果、推定された値は、噴気孔から採取した凝縮水の値と誤差の範囲で一致した。これまでに得られたデータを合わせて統合的に解析し、必要に応じて追加実験を進める。また、水蒸気濃度の測定に試料の圧力が若干影響を及ぼす可能性が示唆されたため、試料の圧力が水蒸気の濃度測定に与える影響を評価し、適切な補正方法を検討する。これまでの結果をまとめ、国内の学会で報告する他、原著論文の形にまとめて国際学術雑誌に投稿する。28年度が最終年度であるため、記入しない。同位体地球化学28年度が最終年度であるため、記入しない。
BNP前駆体に結合する糖鎖の①構造解析②増加の分子機序③心不全病態との関連の研究

proBNPに結合する糖鎖、はN端部分のThr、Ser殘基の7カ所にO型糖鎖が結合し、その先も幾つかの糖鎖が結合することが予想されているが、その実態は未だ明らかでない。なぜなら糖鎖の付着したproBNPをある一定量精製しないと次のステップである質量分析装置で解析ができないからである。しかしながら血中に存在するproBNPの量は重症の心不全でもせいぜい35ng/mLであり、10mlの血液がとれてもわずか3050ngしか取れず、質量分析をかけるに十分な量と言えない。さらに精製の過程でロスが必ず起こり、回収率も通常低い(50%もあればいい方である)。最近申請者はBNP濃度が35000pg/mL以上を有する症例を経験し、BNP高値の機序を解析するとproBNPのN端部分に自己抗体のIgGが結合し、分子量17万を超える大分子を形成し、そのため代謝を受けずに血液中に蓄積し、世界で最初のmacro-proBNP血症として報告した(Clin Chem2018)。この患者の血漿からプロテインGカラムを用いてIgG-proBNP成分を抽出し、凍結乾燥後、pH3の酸性緩衝液に溶解、IgGを外してゲル濾過HPLC解析法を行い、proBNPの溶出するfractionをさらにミニ透析、ミニゲル濾過で数回精製し、最終的に高感度のイオントラップ型LC/MS質量分析装置で糖鎖の同定を試みた。急性心不全の患者を対象にproBNP、total BNPの意義について検討を行い、急性心不全の非代償期にはproBNP/total BNP比率が低下し、入院し治療を行うと徐々にこの比率が増えていく事象を見いだした。軽症例と重症例を比較すると軽症例で有意に入院時の比率が低かった。またcGMP/total BNP比率は軽症例で高く、この事象は急性心不全を代償する1つの機序であると考えられた。我々が報告したmacro-proBNPの患者さんから血液を提供頂き、IgG trapカラム、ゲル濾過、透析を経て、LC/MS質量分析装置で糖鎖の同定を試みたが、この精製過程で思わぬ事が起こったため、精製出来たproBNP量が少なく、LC/MS質量分析装置での解析が不十分な結果になった。1つはIgGを外すためにプロテインGカラムにpH3にしたバッファーで溶出し、ゲル濾過にかけたが、applyする液量が多かったので、数回に分ける必要があった。1回の時間が洗いを含めて2時間弱かかるためovernightしたがゲル濾過後各分画のBNPの測定では、それまで見られていたシャープなピークは見られず、ピークは遅れて鈍くなり、BNPの免疫活性もブロードになっていた。pH3でおいておくとシアル酸が化学変化を起こす事があることが文献で調べて判明した。もう一つの理由は、最後に透析を行い精製するが、この回収率が今回は少なかったことによる。急性心不全の患者を対象にproBNP、total BNPの意義について行った研究では、急性心不全の非代償期には軽症例でのみproBNP/total BNP比率が低下し、cGMP/total BNP比率を上昇させ、心不全を代償する可能性を初めて示すことができた。臨床研究については比較的順調な進捗状況といえる。macro-proBNPの患者さんに協力をお願いし、もう一度採血を行い(少し多めに20ml採血)、各精製過程を注意深く行い、再度proBNPを精製し、質量分析での解析を行う予定である。特に全ての過程で回収率を落ちないように吸着予防のチューブを使用すること、並びにpH3で処理する時間を出来るだけ手短かに行うことで、シアル酸の分解を含めた化学変化を予防できると考えている。十分な精製量が得られた後には、再度質量分析装置で糖鎖構造の解析を行う予定である。臨床研究では今回英文論文化した心不全患者の成績を解析しているときに、心不全の治療中、腎機能低下する症例でNT-proBNPとmature BNPの挙動が異なる事に気づいた。これを詳細に解析し、NT-proBNP/matureBNP比率が、心不全の治療中早期に変化する症例では将来の腎機能低下を予知するかどうかを検討する予定である。ナトリウム利尿ペプチドファミリーの関連分子であるANPの分子型の測定も共同研究者の南野らが開発し、論文化している。この測定系を用いてANPの分子型の臨床的意義に付いても急性心不全症例で行う予定である。

この患者の血漿からプロテインGカラムを用いてIgG-proBNP成分を抽出し、凍結乾燥後、pH3の酸性緩衝液に溶解、IgGを外してゲル濾過HPLC解析法を行い、proBNPの溶出するfractionをさらにミニ透析、ミニゲル濾過で数回精製し、最終的に高感度のイオントラップ型LC/MS質量分析装置で糖鎖の同定を試みた。急性心不全の患者を対象にproBNP、total BNPの意義について検討を行い、急性心不全の非代償期にはproBNP/total BNP比率が低下し、入院し治療を行うと徐々にこの比率が増えていく事象を見いだした。軽症例と重症例を比較すると軽症例で有意に入院時の比率が低かった。またcGMP/total BNP比率は軽症例で高く、この事象は急性心不全を代償する1つの機序であると考えられた。我々が報告したmacro-proBNPの患者さんから血液を提供頂き、IgG trapカラム、ゲル濾過、透析を経て、LC/MS質量分析装置で糖鎖の同定を試みたが、この精製過程で思わぬ事が起こったため、精製出来たproBNP量が少なく、LC/MS質量分析装置での解析が不十分な結果になった。1つはIgGを外すためにプロテインGカラムにpH3にしたバッファーで溶出し、ゲル濾過にかけたが、applyする液量が多かったので、数回に分ける必要があった。1回の時間が洗いを含めて2時間弱かかるためovernightしたがゲル濾過後各分画のBNPの測定では、それまで見られていたシャープなピークは見られず、ピークは遅れて鈍くなり、BNPの免疫活性もブロードになっていた。pH3でおいておくとシアル酸が化学変化を起こす事があることが文献で調べて判明した。もう一つの理由は、最後に透析を行い精製するが、この回収率が今回は少なかったことによる。急性心不全の患者を対象にproBNP、total BNPの意義について行った研究では、急性心不全の非代償期には軽症例でのみproBNP/total BNP比率が低下し、cGMP/total BNP比率を上昇させ、心不全を代償する可能性を初めて示すことができた。臨床研究については比較的順調な進捗状況といえる。macro-proBNPの患者さんに協力をお願いし、もう一度採血を行い(少し多めに20ml採血)、各精製過程を注意深く行い、再度proBNPを精製し、質量分析での解析を行う予定である。特に全ての過程で回収率を落ちないように吸着予防のチューブを使用すること、並びにpH3で処理する時間を出来るだけ手短かに行うことで、シアル酸の分解を含めた化学変化を予防できると考えている。十分な精製量が得られた後には、再度質量分析装置で糖鎖構造の解析を行う予定である。臨床研究では今回英文論文化した心不全患者の成績を解析しているときに、心不全の治療中、腎機能低下する症例でNT-proBNPとmature BNPの挙動が異なる事に気づいた。これを詳細に解析し、NT-proBNP/matureBNP比率が、心不全の治療中早期に変化する症例では将来の腎機能低下を予知するかどうかを検討する予定である。ナトリウム利尿ペプチドファミリーの関連分子であるANPの分子型の測定も共同研究者の南野らが開発し、論文化している。この測定系を用いてANPの分子型の臨床的意義に付いても急性心不全症例で行う予定である。物品費、その他が予想より多くかかり、そのため旅費、人件費を抑えた結果、5349円が今年度余る事になった。
動的キラリティーを持つエノラート中間体を利用した生物活性天然物の不斉全合成

生理活性天然物のエナンチオ選択的全合成研究を行った。標的化合物として1)メタクロミンJ,K,2)エピリオリドとその水和物,3)アルテミシジンを設定した。メタクロミンJ,Kは鍵となる不斉記憶型反応の前駆体合成を検討した。エピリオリド類の全合成はN-ヘテロサイクリックカルベンを用いる分子内環化と不斉アルドール反応により合成するため,その基質合成を完了した。アルテミシジンは不斉記憶型αーアリール化によって合成するため,ベンザインとC-N軸性不斉エノラートとのαーアリール化を検討した。その結果,四置換炭素含有ベンゾシクロブテノン誘導体を高い光学純度で得る条件を見いだした。Altemicidin全合成の鍵反応となる,不斉記憶型αーアリール化反応を検討した。エノラートのαーアリール化反応で用いられる求電子剤はそれ単独では反応が困難なため,パラジウムなどの遷移金属触媒を使用し高温(室温)を必要とする場合が多い。しかし,不斉記憶型反応ではラセミ化を促進する高温条件下の反応は不適である。そこで,反応性が高い求電子剤としてベンザインを用いる反応を検討することとした。Altemicidinの全合成では分子内反応への展開が必要であるが,本反応の一般性検証の目的で分子間反応への適応を初めに検討した。フェニルアラニン誘導体を出発原料に用い,ベンザイン発生のための前駆体,溶媒,反応温度などを検討したもののベンザインの高い反応性のため目的物は低収率でしか得られなかった。また,当初予想したαーアリールエステルでは無く,エノラートとベンザインが[2+2]型反応したベンゾシクロブタノン誘導体が得られた。この際副生成物として,ベンゾシクロブタノンのケトカルボニル部位にブチル基が導入されたアルコールも同時に得られた。これは,o-ジブロモベンゼンからのベンザイン発生に過剰量のブチルリチウムを用いたためと考えた。そこで、キラルエノラート生成後,o-ジブロモベンゼンとフェニルリチウムから系中でベンザインを即座に発生させることで所望のベンゾシクロブタノンが中程度の収率で得られるようになった。また,バリン誘導体を用いると,92% eeという高い光学純度で生成物が得られることが分かった。現在,全合成に向けて分子内反応への展開と基質合成中である。1)C-N軸性不斉エノラートを経由する不斉反応を活用する,抗腫瘍活性天然物アルテミシジンの全合成を計画した。初めに、鍵となるアミノ酸誘導体のC-N軸性不斉エノラートを経由するα-アリール化反応の開発を行った。アミノ酸としてバリンのベンジルエステルを基質として用い求電子剤としてベンザインを反応させた。条件検討初期では,複雑な混合物を与えるだけであったが、ベンザインの発生法などの条件を精査することで,所望のα-アリール体が52%収率,95% eeで得られることを見いだした。現在、全合成に向けて合成ルートの開発を展開している。またこのとき,アミノ酸誘導体にベンジルエステルを利用すると,C-N軸性不斉エノラートのラセミ化半減期が延長するという興味深い現象を発見することが出来た。そこで、この点に興味を持ち医薬品になる化合物に多く含まれるフッ素原子の高エナンチオ選択的導入が可能になると考えて研究を展開している。2)C-O軸性不斉エノラートを経由する不斉反応を用いたエピリオリド及びその水和物の合成に着手した。しかし,鍵反応の基質合成が困難であり、別ルートによる合成も検討している。別ルートにおける鍵反応は合成終盤における不斉カルベン触媒による分子内環化とエポキシドに対する位置選択的アセチレン導入反応で、現在、種々のルイス酸及び添加剤を用いて位置選択的アセチレン導入反応について条件検討を行っている。当初計画していた鍵反応の基質合成が順当に行えていない。その為、鍵反応の変更と基質合成の変更を行っている。このことにより、研究の進捗状況はやや遅れている。Altemicidin全合成の鍵反応となるアミノ酸由来エステルエノラートの不斉記憶型α-アリール化を検討した。当初、2-フルオロピリジンに対するエノラートの分子内付加環化を利用することを考え基質合成を遂行したが、その合成の困難さからアライン(ピリダイン)とエノラートの分子間反応によって目的を達成することとした。はじめに、反応条件の精査の為フェニルアラニンエチルエステル誘導体と系中で発生させたベンザインとの反応を行った。その結果、興味深いことに、ベンザインの付加と続く分子内環化でベンゾシクロブテノンが得られることが分かった。しかし、収率、光学純度ともに満足のいく結果は得られなかった。そこで、バリンエチルエステル誘導体を用いて反応を検討した。その結果、収率53%、光学純度95% eeで所望のαーアリール化体が得られた。また、アミノ酸誘導体をベンジルエステルにすれば光学純度が向上することも確認した。現在、ピリダインとの反応に向けて条件検討中である。Epiliolide全合成では不斉記憶型分子内アルキル化による不斉誘導が困難だったため、有機触媒を用いる不斉アルドール反応を鍵とした全合成にシフトした。プロパンジオールよりモノベンジル化、酸化でアルデヒドを得た。

これに対し、イソブチロニトリルの付加、二級水酸基の保護、ニトリルの還元で不斉アルドール反応の基質合成を達成した。この基質を用いてプロリン触媒下アセトンとの不斉アルドール反応を行った。所望のアルドール体は得られるものの、βー脱離に由来する副生成物が多量に得られることが明らかとなった。現在、添加剤や触媒、溶媒の検討を行っており副反応の抑制とアルドール体の収率及び光学純度の向上を目指し研究を遂行中である。生理活性天然物のエナンチオ選択的全合成研究を行った。標的化合物として1)メタクロミンJ,K,2)エピリオリドとその水和物,3)アルテミシジンを設定した。メタクロミンJ,Kは鍵となる不斉記憶型反応の前駆体合成を検討した。エピリオリド類の全合成はN-ヘテロサイクリックカルベンを用いる分子内環化と不斉アルドール反応により合成するため,その基質合成を完了した。アルテミシジンは不斉記憶型αーアリール化によって合成するため,ベンザインとC-N軸性不斉エノラートとのαーアリール化を検討した。その結果,四置換炭素含有ベンゾシクロブテノン誘導体を高い光学純度で得る条件を見いだした。ベンザインとエノラートとの反応が今までにほとんど報告例が無く全合成を行う前に,本反応の反応性と一般性を検証する必要があった。そのため,当初の予定よりやや遅れ気味になっている。また、altemicidinの鍵反応となるαーアリール化の基質合成も,思ったより困難で種々の反応条件検討,ルート変更を行っている。その他の天然物の前駆体合成も同時に行っているものの,予想外の副反応や興味深い反応の発見のため当初の予定より遅れ気味である。本研究の最大の目的は,研究計画に挙げた生理活性天然物の全合成完遂である。その為、鍵反応を不斉記憶型反応にとどまらず,種々の不斉反応を検討し効率的全合成ルート確立を目指す。有機合成科学申請書にあるmetachromin J, epilolide, altemicidin合成のための鍵反応前駆体合成に向けて,当初の計画以外の方法でも検討していく。得られた基質に関して,不斉記憶型反応を検討し反応条件の最適化を行っていく。その際,溶媒効果,塩基の効果が不斉収率に多大な影響を与えるためこれらの条件を網羅的に検討し,目標を達成する。
メトトレキサート誘発肺障害発症機序におけるOATP4C1の役割の解明

本研究はMTX誘発肺線維化の発症機序として、OATP4C1ダウンモデルを用いることで、OATP4C1を介したMTXの細胞内への蓄積により細胞障害されることが示された。また、肺胞上皮細胞の一部がEMTを介して筋線維芽細胞に分化することで、肺線維化が惹起されることが示された。以上のことから、MTX誘発肺線維症の過程においてEMTとOATP4C1の関与が示唆された。肺における薬物トランスポーターと薬剤性肺障害に関する知見は乏しい。これまでに我々は、肺末梢部位を構成する肺胞上皮細胞および肺線維芽細胞の役割に焦点を絞り、薬物トランスポーターを介したMTX誘発間質性肺炎の発症機序の解明を行っている。その結果、肺胞上皮細胞に特異的に発現が認められたorganic anion transporter family (OATP) 4C1および肺線維芽細胞に発現するABC transporterが肺障害発症の誘因因子である可能性を示した(Ohbayashi M et al., J. Toxicol. Sci., 38, 103-114, 2013)。そこで、本研究では特に肺胞上皮細胞に特異的に発現が認められたOATP4C1に着目し、薬剤性肺障害発症機序を明らかにすることを目的としている。本年度は、まずヒト由来肺胞上皮細胞(A549)とマウス初代肺胞上皮細胞を用い、メトトレキサート(MTX)による細胞障害およびEMTへの影響について検討を行った。1)96穴プレートに播種したA549細胞にMTX(0.01 micro Mー100 micro M)で72時間処置した結果、濃度依存的に細胞障害を生じた。2)マウス初代肺胞上皮細胞およびA549細胞にMTX 1 micro Mを添加したところ、EMT関連タンパク質であるE-cadherinの発現低下とα- SMAの増加、遊走能の亢進が認められた。このことから、MTXによってEMTが生じることが示唆された。これまでに我々は、肺末梢部位を構成する肺胞上皮細胞および肺線維芽細胞に焦点を絞り、薬物トランスポーターを介したMTX誘発肺障害発症機序の解明を行っている。その結果、肺胞上皮細胞にはMTXの輸送を担うorganic anion transporter family (OATP) 4C1が特異的に発現していることを明らかにした。さらに、昨年度はヒト由来肺胞上皮細胞(A549)にもOATP4C1の発現が認められ、かつMTX(0.01 micro M-100 micro M)を72時間処置した結果、濃度依存的な細胞障害や線維化過程に関連のある上皮間葉系転換(EMT)も生じていることを明らかにした。平成27年度は、A549細胞に発現するOATP4C1に着目して、その発現をコントロールしたダウンレギュレーションモデルおよび強制発現系モデルを作成し、MTXによる細胞障害にOATP4C1が直接的に関与しているか否かを検討することとした。その結果、siRNA法にてOATP4C1の発現量はqRT-PCRにて顕著に低下することが示された。このことからOATP4C1発現量を抑制したモデルを作成することができたと考えている。さらに、本モデルを用いてMTXを処置したところ、コントロール群と比べて、本モデルでは細胞障害が抑制されることが示唆された。また、強制発現系モデルはプラスミドの合成までは完了し、現在トランスフェクションの詳細な条件検討を実施している。今後は、両モデルを用いて肺胞上皮細胞に発現するOATP4C1とMTXとの関係について更なる検討をしていきたいと考えている。本年度検討を行ったOATP4C1のダウンレギュレーションモデルの作成は概ね順調に進んだが、強制発現系モデルの作成が計画通りに進まなかった。ただし、MTXによる肺胞上皮細胞の細胞障害発症機序にOATP4C1の関与が示唆されていることから、平成28年度は強制発現系モデルを作成し、ダウンレギュレーションモデルと比較して更なる詳細について検討をしていきたい。これまでに我々は、肺末梢部位を構成する肺胞上皮細胞および肺線維芽細胞の役割に焦点を絞り、薬物トランスポーターを介したMTX誘発肺障害の発症機序の解明を行ってきた。その結果、マウス初代肺胞上皮細胞に特異的に発現が認められたOrganic anion transporting polypeptide(OATP)4C1がMTXによる肺障害発症機序の誘因因子である可能性を示した。そこで本研究では、さらにOATP4C1を介したMTX誘発肺障害発症機序を明らかにするために、ヒト肺胞上皮細胞(A549)を用いて検討を行った。その結果、MTXの輸送を担うOATP4C1がA549細胞にRNAおよびタンパク質レベルにて発現が認められた。また、MTX(0.01-1 μM)を72時間処置した結果、濃度依存的に細胞障害を生じた。さらに、MTXをA549細胞に処置することで、肺線維化過程に関連のある上皮間葉系転換(EMT)の特徴的である細胞の形態変化、遊走能の亢進、E-cadherin発現低下やα-SMAの発現増加が認められたことから肺胞上皮細胞の一部が筋線維芽細胞に分化する可能性が示された。

また、OATP4C1の発現をコントロールしたダウンレギュレーションモデルおよび強制発現系モデルの作成を試み、MTXによる細胞障害にOATP4C1が直接的に関与しているか否かを検討した。その結果、コントロール群に比べてダウンレギュレーションモデルはMTXによる細胞障害が抑制される傾向が示された。以上のことから、MTXによる肺障害発症機序において、肺胞上皮細胞に特異的に発現しているOATP4C1を介したMTXの細胞内への取込みが引き金の一因になっている可能性が示唆された。今後は、さらに詳細について検討を行っていきたい。本研究はMTX誘発肺線維化の発症機序として、OATP4C1ダウンモデルを用いることで、OATP4C1を介したMTXの細胞内への蓄積により細胞障害されることが示された。また、肺胞上皮細胞の一部がEMTを介して筋線維芽細胞に分化することで、肺線維化が惹起されることが示された。以上のことから、MTX誘発肺線維症の過程においてEMTとOATP4C1の関与が示唆された。マウス初代肺胞上皮細胞およびA549細胞を用いたMTXによる細胞障害は、濃度依存性が認められた。また、MTXによって、EMTの特徴であるE-cadherinの低下、α-SMAの増加、遊走能の亢進、細胞形態の変化を確認することができた。一方、MTX誘発肺線維化モデルマウスを用いた検討において、モデル動物の作成およびin vivoにおけるOATP4C1のダウンレギュレーションの条件検討が計画通りに進まなかった。以上の理由をふまえて、本年度はOATP4C1のダウンレギュレーションの条件検討を中心にMTXによる細胞障害発症機序におけるOATP4C1の役割を明らかにしていく予定である。平成28年度の研究推進制作は、A549細胞に発現するOATP4C1のダウンレギュレーションおよび強制発現系モデルを用いて、MTXによる細胞障害および線維化過程に関与するEMTにおけるOATP4C1の役割を明らかにする。さらに、ヒト肺線維化切片を用いたOATP4C1の局在についても検討進めていきたい。薬剤性肺線維症平成27年度の研究推進政策は、A549細胞に発現するOATP4C1をダウンレギュレーションおよび強制発現系モデルを作成し、MTXによる細胞障害およびEMTにおけるOATP4C1の役割を明らかにする。また、in vivoにおけるOATP4C1のダウンレギュレーションモデルを用いて、MTXによる肺線線維化発症への影響についても検討を進める。OATP4C1の強制発現モデルの作成などに遅延が生じたため、当初の研究計画の進みと異なったため平成26年度計画していたMTX誘発肺線維化モデルマウスを用いた検討において、モデル動物の作成およびin vivoにおけるOATP4C1のダウンレギュレーションの条件検討が計画通りに進まなかったため、予定した研究費に差が生じた。平成27年度も引き続き検討を継続するため、一部研究費を繰り越して検討を行う。平成28年度はOATP4C1のダウンレギュレーションおよび強制発現系モデルの作成を行い、両モデルを用いてMTXによる細胞障害発症機序とEMTとの関連について詳細を検討していきたい。平成27年度の研究推進方策に基づき、OATP4C1のダウンレギュレーションおよび強制発現モデルを用いた検討に加え、肺線維症患者の肺組織サンプルを用いた検討を含めた研究費に充てる。
前周期遷移金属低原子価の発生法と低原子価金属の特性を活かした触媒反応の開発

これまで申請者が取り組んでいた有機ケイ素還元剤を用いた前周期遷移金属低原子価種の発生法に関する研究はエチレン三量化反応や酸化還元活性な配位子を有する錯体の合成に非常に有効であります。しかしながらケイ素化合物で還元できる金属種は限られており、とくに電子供与性配位子を導入した錯体を還元することができないという問題点がありました。申請者はこの有機ケイ素化合物の大きな制限を克服するため研究を続けていたところ、これまでのシクロヘキサジエン骨格に窒素原子を導入した8π系のジアザシクロヘキサジエン骨格を有する有機ケイ素化合物が非常に高い還元力を有していることを見出しました。この含窒素有機ケイ素化合物はこれまでのシクロヘキサジエン誘導体では還元できなかったチタノセンジクロライドを還元することが可能であり、還元剤の骨格によって生成する錯体の構造が異なることが分かりました。得られた低酸化数状態のチタン錯体は結晶構造解析によってその構造を明らかにしました。また低酸化数状態のチタノセンを発生できることからその化学種を用いた触媒反応の開発を行いました。種々検討した結果、低酸化数状態のチタノセンによるα一ハロエステルとアルデヒドのカップリング反応であるReformatskyカップリング反応の還元剤として作用することを見出しました。(抄録なし)これまでの遷移金属錯体を用いた多電子移動反応ではその反応性が中心金属の酸化還元電位に依存してしまい、反応によって用いることのできる金属種には制限がありました。申請者は有機物の酸化還元挙動に注目し、その酸化還元挙動を配位子として用いることで柔軟な酸化還元挙動を示す金属錯体の合成並びに反応性の検討を行ってきました。当研究室で開発された有機ケイ素還元剤を用いて酸化還元電位の異なるα-ジイミン配位子を有するタンタル錯体の合成を行いました。得られた錯体はX線結晶構造解析などの各種分光法を用いて行いてその物性を詳細に同定しています。得られたタンタル錯体の電気化学測定を行ったところ配位子の酸化還元挙動に由来する可逆な酸化還元波を観測し、配位子の酸化還元電位を変化させることで錯体の酸化還元電位が大きく異なることを見出しました。この結果は中心金属周りの立体環境を変化させず、配位子の酸化還元を変化させるだけで反応性を大きく変化させることができる可能性を示唆しています。実際に、得られた錯体が反応中間体となる反応として炭素-塩素結合活性化反を試みたところ、配位子の酸化還元電位の違いによって反応機構が大きく異なることを見いだしました。今年度の研究結果はアメリカの化学雑誌であるJournal of the American Chemical Societyで報告し高い評価を得ています。また有機金属化学討論会、錯体化学討論会において申請者の研究の将来性が期待されポスター賞を受賞しました。このことは申請者の研究が学術的に高い評価を得ていることを示しています。昨年度まで、酸化還元活性なα-ジイミン配位子を有するタンタル錯体の合成に関する研究を中心に行いその研究成果はアメリカの化学雑誌であるJournal of the American Chemical Societyで報告しました。今年度は得られたタンタル錯体を触媒として応用するため、配位子の酸化還元挙動を用いた脱ハロゲン化反応の開発に着手しました。得られたタンタル錯体が配位子の酸化反応を伴い炭素ハロゲン結合を活性化できるという点に着目し、還元剤および水素源としても働く有機ケイ素還元剤存在下で炭素ハロゲン結合の活性化を行ったところ、触媒的脱ハロゲン化反応が進行することを明らかにしました。またアメリカ化学会が主催するACSミーティングに参加しその研究成果の一部を発表しました。さらに、学会のあとにアメリカのいくつかの研究室を訪問し、教授とディスカッションを行い、触媒反応への展開について議論を交わしました。高活性な低原子価タンタル種を用いた窒素一窒素多重結合の活性化反応の検討も行いました。当研究室で開発された有機ケイ素還元剤を用いて発生させた低原子価タンタル種に対してアジン化合物を反応させたところ窒素-窒素単結合が還元的に切断されイミニル錯体が生成することを明らかにしました。またアゾベンゼン存在下で五塩化タンタルを還元したところ窒素一窒素2重結合が切断されイミドタンタル錯体が生成することを見出しました。アゾ化合物やアジン化合物の窒素一窒素多重結合の活性化反応は窒素固定化反応の重要な素反応として考えられるため重要な研究テーマです。これらの結果は日本化学会が主催する春季年会において発表しました。またさらに強力な還元力を有する有機ケイ素還元剤の合成にも成功しており、それを用いた触媒反応、窒素固定化反応を検討しているところです。