hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規ヒトカルジオウイルスの病原性に関する検討と動物モデル系の確立

サフォードウイルスは2007年に新規同定されたカルジオウイルスで、殆どのヒトが小児期に感染し、下痢症や上気道炎を引き起こす。しかしながら、弛緩性麻痺患者や神経疾患患者から検出されることがあり、神経毒力の可能性が示唆されている。そこで、SAFVのヒトにおける感染機構と病原性発現機構を明らかにすることを最終目的として、本研究では最初に、病理学的診断に必要なウイルス抗原検出あるいはウイルスゲノム検出法を確立した。次に、SAFVに対する実験動物の感受性について検討し、同時に2つの分離株の病原性を明らかにした。そして、新生仔マウスを用いたSAFV感染後小脳形成不全動物モデルの確立を試みた。本研究は、2007年に新規同定されたSaffold virus (SAFV, 1981年の発熱患児の便由来)の病原性の解明を目的としている。SAFVは主に小児の下痢症や咽頭炎に関連すると考えられているが、急性弛緩性麻痺、髄膜炎、小児突然死例、小脳炎患児からの検出の報告もあり、神経病原性を有する可能性が示唆されている。昨年度は、日本で分離された髄膜炎患者由来のSAFV(JPN08-404株)を用いてマウスにおけるSAFVの感受性を検討し、脳内接種後の新生仔マウスにおいて接種7日目に一過性の小脳性の運動失調を発症することを見出した。そこで本年度は、SFAVの神経病原性に着眼し、新生仔マウス脳内における感染細胞と小脳性運動失調発症の機序について検討した。接種3日、5日目の新生仔マウスの小脳組織においてウイルスゲノム陽性細胞および、抗原陽性細胞を検出した。これらのウイルス感染細胞は、抗GLAST、GFAPおよびMusashi抗体陽性のバーグマングリア細胞であることが判明した。また、接種21日目の小脳組織では、小脳プルキンエ細胞の脱落と、プルキンエ細胞が発現するDelta/Notch-like EGF-related Receptor(DNER)のmRNA量の減少が観察された。以上の結果から、SAFV脳内接種後の新生仔マウスの小脳性運動失調は、ウイルスがバーグマングリア細胞に感染し、プルキンエ細胞の機能が低下することに起因すると推察した。一過性の小脳性運動障害を示した小脳炎患児の髄液からSAFVが検出されたとの報告があり、本研究で得られた知見はSAFVの神経病原性を解明する上で重要な知見である。さらに、本年度は新生仔マウス脳継代による馴化株の作製を行い、その病原性を評価し馴化を確認した。我々は、日本で分離された髄膜炎患者由来株のSAFV (JPN08-404株)を新生仔マウスの脳内に接種したところ、一過性の小脳性の運動失調を示すことを見出した。組織学的解析の結果、このウイルスの感染細胞は、小脳のバーグマングリア細胞であることが判明した。そこで、この分離株を新生仔マウス小脳で継代し、継代後のウイルスの性状を親株のそれと比較解析した。継代株のin vitroにおける増殖性は、親株に比べて100倍上昇し、in vivoでは病原性が増悪した。病理学的解析の結果、感染早期に親株接種群では脳室周囲と小脳皮質に限局的な感染が認められたが、継代株接種群では、脳内に広範な感染が見られた。今後、本系を用いて、ウイルス遺伝子のどの部位が神経病原性に関与するかを究明する。2007年に報告されたヒト由来の新規のCardiovirus(1981年、発熱した新生児の便から分離)はSaffold virus (SAFV)と命名された。その後、各国で下痢症、咽頭炎、あるいは髄膜炎患者からウイルスが分離されたが、未だに病原性ははっきりしていない。本年度は、SAFV臨床分離株の細胞、動物における感受性の検討と検出・評価系の構築を行うために、日本で分離された髄膜炎患者由来株を用いて検討を行った。具体的には、ウイルス感染価・中和抗体価測定法、ウイルスゲノム検出・定量法および免疫組織化学染色法を確立した。さらに、ウイルス感染乳飲みマウスと成マウスを用いてパラフィン切片参照標本を作製すると同時に病原性を評価した。

その結果、乳飲みマウスに脳内接種すると小脳性の運動失調を特徴とした臨床所見が一過性にみられ、その後、回復することを確認した。また、脳(特に小脳)のウイルス抗原陽性細胞を同定した。一方、成マウスでは腹腔内、静脈内、および脳内接種後に中和抗体価の上昇が確認され、感染の成立が示唆された。腹腔内接種群では膵にウイルス抗原陽性細胞が検出された。しかしながら、経口接種では中和抗体価の上昇がみられず、感染不成立と推察した。最近、小児突然死例と小脳炎による運動失調発症患児の髄液等からのSAFV分離が報告された(Emerg Infect Dis 2012)ことから、本ウイルスの神経病原性の解明は重要である。現在、乳飲みマウスを用いた小脳運動失調モデルの作製準備を行っているところである。また、成マウスにおける膵に対する病原性についても解析を進める予定で、この系についてはin vivoイメージングを用いた新しい病原性評価方法が有用と考え、基礎検討を行っている。本研究では、新規ピコルナウイルスのヒトにおける感染機構と病原性発現機構を明らかにするために、動物モデルを用いた評価系を確立することを目標としている。昨年度はウイルス検出の評価系を確立し、本年度は新生仔マウスにおける神経病原性を検討し、一方で新生仔マウス脳継代によるマウス馴化株の作出を試みた。実験の進捗に若干の遅れはあるものの、全体的には概ね順調に進展していると判断した。本年度は、SAFV臨床分離株の細胞、動物における感受性の検討と検出・評価系の構築を行うために、日本で分離された髄膜炎患者由来株を用いて検討を行った。本年度、目標としていた研究計画については7割程度達成できた。感染実験では、最初に使用したウイルス液にマイコプラズマの混入があったことが判明し、ウイルスの病原性検索結果に疑問が生じたためマイコプラズマの除去を行い、再実験を必要とし、時間を費やしたが、その間にウイルス感染価・中和抗体価測定法、ウイルスゲノム検出・定量法および免疫組織化学染色法を確立することができたので評価系については基本的なものが準備できた。さらに、ウイルス感染乳飲みマウスと成マウスを用いてパラフィン切片参照標本を作製すると同時に病原性を評価することができた。病態モデル系の作出のためのマウス馴化株の作出には及ばなかったが、今後は順次計画通りに進めることができると考えている。概ね計画通りに順調に研究を推進することが出来ているので、引き続き、実施計画通りに研究をすすめる予定である。当初は神経系、心、膵臓における病原性について検討を進める予定であったが、現在のところ、特に感受性が高いと判断された神経系における病原性の解析が中心となっている。マウスの結果に基づき、最終年度はサルにおける病原性について特に神経系を中心に検討する予定である。おおむね、計画通りに順調に研究を推進することが出来ているので実施計画通りに研究を進める予定である。具体的には、引き続きSAFVの細胞および動物における感受性の検討と検出、評価系の確立を行う。同時にSAFV感染動物による疾患モデル系の作出を行う。これまでの結果に基づき、乳飲みマウスを用いた小脳性運動失調モデル、成マウスを用いた劇症型糖尿病モデルが候補として考えられる。これまでに、心筋に対する病原性を示唆する所見は得られていない。
先進的3次元工学技術を基盤とした実体験型脳神経手術シミュレーションシステムの開発

最先端3次元工学を導入した視覚的,直感的,感覚的な実体験型の脳神経外科手術シミュレーションシステムを完成させ,脳腫瘍などの術前評価に活用し,さらに蓄積データにて研修医や医学生を対象とした教育用ライブラリーを構築した. CTやMRIなどの臨床画像の解析によりリアルなCGデータを作成し,感触伝導ツールを用いてCGデータで仮想手術が可能となった.このCGデータを基に,実際の手術器具で模擬手術が可能となるカラー石膏モデルの作成法も確立した.最先端3次元工学を導入した視覚的,直感的,感覚的な実体験型の脳神経外科手術シミュレーションシステムを完成させ,脳腫瘍などの術前評価に活用し,さらに蓄積データにて研修医や医学生を対象とした教育用ライブラリーを構築した. CTやMRIなどの臨床画像の解析によりリアルなCGデータを作成し,感触伝導ツールを用いてCGデータで仮想手術が可能となった.このCGデータを基に,実際の手術器具で模擬手術が可能となるカラー石膏モデルの作成法も確立した.先進的神経診断画像にhigh-quality 3D CG (HQ-3DCG)技術を基盤とした最先端3次元工学を導入することで,最終的には今までにない視覚的,直感的,感覚的な実体験型の手術シミュレーションシステムを完成させ,作成・蓄積したデータから若手脳外科医から医学生を対象とした教育用ライブラリーを構築することを目的に本研究に取り組んできた.まずH22年度に新潟大学医歯学総合病院脳神経外科にて経験した年間300例以上の脳神経外科手術症例の中で高難度の脳腫瘍,頭蓋底部腫瘍,機能性疾患などの手術症例を通して,3D-CG作成に先進的画像診断機器(3.OT-MRI,MEG,64ch-CT装置,3D-DSA装置)を最大限活用できるよう,各部局の協力のもとデータ収集法を確立した.3D画像解析ソフト(Zed-view,LEXI Inc.)と3D超感覚モデリングツールおよび3Dプリンター(DICO Inc.)の融合によるHQ-3DCG画像を用いた手術シミュレーション法と立体モデルでの模擬手術法(手術顕微鏡や器具は既に完備)はほぼ完成の領域に達し,すでに実際の手術症例において活用している.現在は術中所見や術後成績を合わせ,脳血管病変,脳腫瘍,頭蓋底部腫瘍,脊髄病変,機能性疾患といった疾患群ごとの至適シミュレーションプログラムを確立すべく解析を進めている.2年目は主として蓄積データの解析と整理,および本格的な教育用シミュレーションライブラリーの作成を行ってゆく.high-quality 3D CG (HQ-3DCG)技術を基盤とした最先端3次元工学を導入し,今までにない視覚的,直感的,感覚的な実体験型の脳神経外科手術シミュレーションシステムを完成させ臨床応用し,かつ蓄積したデータから若手脳外科医や医学生を対象とした教育用ライブラリーを構築することを目的に本研究に取り組んできた.新潟大学医歯学総合病院脳神経外科にて経験した年間平均300例以上の脳神経外科手術症例の中で高難度の脳腫瘍,頭蓋底部腫瘍,機能性疾患などの手術症例(年間100例程度)を対象とし,術前に収集した先進的画像診断機器(3.0T-MRI,MEG,64ch-CT装置,3D-DSA装置)による臨床画像を対象に,3D画像解析ソフト(Zed-view, LEXI Inc.)・3D超感覚モデリングソフトおよび感触伝導ツール(Freeform, Sensable Inc.)・3Dカラー石膏プリンター(Z Printer, Z Corporation)を組み合わせ,画像解析により細部に至る脳局所解剖を再現したHQ-3DCG画像を用いた実体験型シミュレーションと,3D石膏モデルに対する手術顕微鏡や手術器具を用いた模擬手術を含めた,先進的かつ独創的な脳神経外科手術シミュレーション法を完成させることができた.このシステムをInteractivevirtual simulation (IVS)法と名付け,実際の臨床の場でのルーチンな活用が可能な状態とした.今までの症例で200例近くを蓄積し,実際シミュレーションと手術を行った術者の総合評価も2年間に渡り収集して来たが,熟練した術者でさえ50%以上の症例で本IVS法があることで,以前の術前評価だけで手術した場合よりも安全で確実な手術の遂行に有利な状況となったと判断していたことが証明された.蓄積したデータは,脳腫瘍,頭蓋底部腫瘍,脊髄病変,機能性疾患といった疾患群ごとに整理し,解剖・手術教育用シミュレーションライブラリーとして作成を行い,現在活用中である.
ナノイオン液体を基盤とする超高感度分析システムの開発

ZnOやSiナノワイヤーアレイ構造を大面積で均一に作製する手法を確立した.これらの表面ナノ空間にイオン液体を保持し,ローダミンBの水溶液と接触させた.その結果,ローダミンBは水相からイオン液体相へ千倍以上濃縮抽出され,高感度に蛍光検出できることを見出した.一方,光機能性の分子集積体による分子情報の増幅についても検討した.カチオン性脂質のキャスト膜とアニオン性色素の水溶液を接触させると,適切な組み合わせの場合,膜表面が高次構造化することを見出した.このとき色素はJ会合体を形成し,蛍光標識した生命分子等へのエネルギー移動によりこれらを高感度に蛍光検出できることを明らかにした.本研究は,様々な基板上に酸化亜鉛やシリコンのナノワイヤーアレイ構造を構築し,その表面ナノ空間にイオン液体を保持するための新しい技術を開発する.この基板を用いて水溶液中の微量検体をイオン液体中に濃縮し,超高感度で検出できる新しい分析システムの開発を目的とする.前年度までに,シリコンナノワイヤーアレイ構造を作製し,疎水性イオン液体(bmimTFSA)が基板表面のナノ空間に保持されることを明らかにした.本年度は,ナノリットルのイオン液体が保持された基板とサンプル水溶液を接触させ,水中の標的分子がイオン液体中に濃縮抽出される様子を蛍光顕微鏡により観察した.はじめに,bmimTFSAのメタノール溶液を親水性シリコンナノワイヤーアレイ基板上にスピンコートした.つぎに,スライドガラス上に牛血清アルブミン(BSA)水溶液を20 μl滴下し,イオン液体を保持した基板と接触させた.その結果,基板表面においてイオン液体のマイクロ液滴アレイが観察された.これは基板表面のナノ空間から疎水性イオン液体が追い出されると同時に,BSAがイオン液体/水界面に吸着し,安定なイオン液体のマイクロ液滴が形成されたためと考えられる.つぎに,モデル分子としてローダミンBを用い,イオン液体への濃縮抽出について検討した.スライドガラス上にBSAを含むローダミンBの水溶液(100 nM, 20 μl)を滴下し,イオン液体を保持した基板と接触させた.その結果,ローダミンBの蛍光がイオン液体相から確認された.興味深いことに,ローダミンBの水溶液(100 nM)は目視にて蛍光を確認することはできないが,基板表面のイオン液体へ抽出された後では目視でも容易に蛍光を確認することができた.すなわち,水中の微量検体であってもイオン液体を保持した基板と接触させるだけで超高感度に検出できる新しい分析手法を開発することに成功した.本研究は,様々な基板上に酸化亜鉛やシリコンのナノワイヤーアレイ構造を構築し,その表面ナノ空間にイオン液体を保持するための新しい技術を開発する.また,この基板を用いて水溶液中の微量検体をイオン液体中に濃縮し,超高感度で検出できる新しい分析システムを開発することを目的とする.前年度までに,酸化亜鉛やシリコンナノワイヤーアレイ構造を作製し,疎水性イオン液体が基板表面のナノ空間に保持されることを明らかにした.また,モデル分子としてローダミンBを用いたところ,水中から基板上のイオン液体へ効果的に濃縮抽出され,超高感度に検出することに成功した.本年度は,機能性有機分子の動的な自己組織化によって,固体表面上に高比表面積を有する構造体を構築し,その光捕集機能について検討した.具体的には,二本鎖型アンモニウム脂質のスピンキャスト膜を作製し,アニオン性シアニン色素の水溶液を滴下した.その結果,固ー液界面の動的な構造変化が誘起され,サンゴ礁を彷彿とさせるような膜表面の高次構造化が進行することを見出した.また,得られた構造体の顕微分光分析により,シアニン色素は膜表面においてJ会合体を形成していることが明らかとなった.一般に,J会合体はエネルギーマイグレーションが効率良く起こることから,得られた超構造体の光捕集特性について検討した.蛍光アクセプターとなる色素を予め脂質膜内に導入した後,先と同様に膜表面の高次構造化を行った.シアニン色素のJ会合体を光励起したところ,超構造体全体からアクセプター色素の発光が観測された.このことは,膜表面においてJ会合体からアクセプター色素への蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)が起こっていることを示している.今後,アクセプター色素として,蛍光標識した生命分子などを用いることによって,これらを超高感度に検出する新しい分析システムを開発できるものと期待される.ZnOやSiナノワイヤーアレイ構造を大面積で均一に作製する手法を確立した.これらの表面ナノ空間にイオン液体を保持し,ローダミンBの水溶液と接触させた.その結果,ローダミンBは水相からイオン液体相へ千倍以上濃縮抽出され,高感度に蛍光検出できることを見出した.一方,光機能性の分子集積体による分子情報の増幅についても検討した.カチオン性脂質のキャスト膜とアニオン性色素の水溶液を接触させると,適切な組み合わせの場合,膜表面が高次構造化することを見出した.このとき色素はJ会合体を形成し,蛍光標識した生命分子等へのエネルギー移動によりこれらを高感度に蛍光検出できることを明らかにした.本研究は,様々な基板上に酸化亜鉛やシリコンナノワイヤーアレイ構造を構築し,その表面ナノ空間にナノリットルのイオン液体を保持するための新しい技術を開発する.

このイオン液体を保持した微細加工基板を用いて,水溶液中の微量検体をイオン液体中に濃縮し,超高感度で検出できる新しい分析システムを開発することを目的とする.本年度は,当初の研究計画に基づいて,(1)酸化亜鉛またはシリコンナノワイヤーアレイ構造の構築と(2)ナノワイヤー表面の親/疎水性の制御,ならびに(3)イオン液体の保持特性について検討した.酸化亜鉛ナノワイヤーアレイ構造は,基板上への種結晶の固定化と水熱反応による成長プロセスにより構築した.様々な方法によって種結晶の固定化を試み,また成長液に1,3-ジアミノプロパンを加えることによって,アスペクト比の異なるナノワイヤーアレイ構造を,大面積(2×2 cm程度)かつ均一に作製することに成功した.また,既報に従って金属誘起エッチング法によりシリコンナノワイヤーアレイ構造を作製した.この表面は,シランカップリング剤によって疎水化できることがわかった.つぎに,親水的および疎水的な表面を有するシリコンナノワイヤーアレイ構造の表面ナノ空間へのイオン液体の閉じ込めについて検討した.代表的な疎水性イオン液体として,1-ブチル3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド(bmimTFSA)を用いた.親水的および疎水的な表面を有する基板上にbmimTFSAをスピンコートしたところ,いずれの場合も非常に薄い液膜が基板上に保持されることが分かった.一方,フラットな基板を用いて同様の実験を行ったところ,基板上にイオン液体は全く保持されなかった.このことから,基板表面のナノ空間がイオン液体の保持に重要であることが分かった.当初の研究計画では,本年度からナノリットルのイオン液体を保持した微細加工基板を用いて,超微量・超高感度分析システムの開発に着手する予定であった.実際には,モデル実験としてイオン液体を保持したシリコンナノワイヤーアレイ基板とローダミンBの水溶液を接触させると,ローダミンBが水相からイオン液体相へ抽出されることを確認した.またこのとき,ローダミンBがイオン液体相へ濃縮されることから,検出感度が大幅に向上することが確認された.このように,当初の計画に沿っておおむね順調に研究が進んでいるといえる.当初の研究計画では,本年度内に様々な基板上における高比表面積ナノワイヤーアレイ構造を構築し,表面ナノ空間へのイオン液体の閉じ込め技術を開発する予定であった.実際には,シリコンやガラス基板上に酸化亜鉛ナノワイヤーアレイ構造を均一かつ大面積に構築する手法を確立した.また,既報に従ってシリコンナノワイヤーアレイ構造を構築し,その表面の親/疎水性を制御できることを明らかにした.さらに,基板表面のナノ空間がイオン液体の保持に重要であることを明らかにした.基板上に保持できるイオン液体の量を制御し,またその保持量を定量的に評価する必要があるが,おおむね順調に研究が進んでいるといえる.これまでに得られた成果を基にして次の研究課題を遂行する.1酸化亜鉛のナノワイヤーアレイ構造を作製した基板を用いて,イオン液体が表面ナノ空間に保持されるのか検討する.また,酸化亜鉛ナノワイヤーの密度やアスペクト比とイオン液体の保持量との相関について定量的に評価する.また,これらの基板を用いて,水中のローダミン色素が濃縮抽出されることを確認する.つぎに,2ナノワイヤー表面の親水性・疎水性をシランカップリング剤との反応によりコントロールし,サンプル水溶液と接触させたときに基板表面においてイオン液体がどのような相分離挙動を示すのか,光学・蛍光顕微鏡により明らかにする.
旧ソ連邦における工業地帯形成過程と工業技術発展過程との関連に関する歴史的研究

まず、戦後の旧ソ連邦における電力技術の展開過程をエネルギー問題との関連で明らかにした。一貫して良質の石炭が鉄鋼業や化学工業に優先配分されるなかで、戦前の電力産業は粗悪炭の活用を余儀なくされる場合が多かったが、戦後エネルギー源はまず重油と天然ガスに転換し、さらにふたたびシベリアや東部の安価な粗悪炭に切り替わっていった。この2度にわたる火力発電用燃料の転換の理由はいずれも燃料価格を基準にした経済性であったはずであるが、いずれも産地と消費地との間のきわめて長い距離にわたる輸送のむずかしさなどがネックとなって期待された経済効果は生まれなかった。火力発電技術はこの燃料転換の影響を直接に受け、新たな対応が求められた。1960年代における火力発電分野の技術進歩は積極面を示すことが多かったが、その後の再度の燃料政策の転換、燃料の質のますますの悪化とともに燃料の過剰燃焼の傾向が一般化し、設備の経済性の低下と硫黄酸化物、窒素酸化物、粉塵の大量排出という環境面への悪影響は押し止められなくなった(以上については、拙稿「戦後の旧ソ連邦における燃料問題と電力技術の展開-火力発電を中心に-」参照)。また、2度目の燃料転換に際して大きく期待されることになった原子力発電はその出力の急速な上昇=原子力発電所の巨大化を課題とするにいたり、もとより拙速気味であったこの分野における技術開発はさらに拙速の度を加えることになった(以上は拙稿「旧ソ連邦における原子力発電技術の形成と展開」参照)。以上のように、研究計画の重要な柱であった電力技術の展開、エネルギー問題、環境問題の解明などではほぼ所期の目標に達することができたが、それらが工業地帯形成とどのように関連しあっていたのかを明らかにする課題は今後に残されてしまったと言わざるをえない。
皮質応答の光学的測定と視床刺激の組み合わせによる迷走神経内臓感覚上行路の検討

本研究は、大脳皮質に2カ所存在する内臓感覚野について、それぞれの視床中継核を生理学的に同定しようとするものである。1.解剖学的に示唆されている視床部位で迷走神経刺激による応答を記録し、2.その部位の電気刺激が内臓感覚皮質に限局した応答を誘発することを確認する、という方策を採用する。皮質応答記録を手早くかつ確実なものにするため、3.広域多チャネル光学記録システムを導入する。光学的記録法による内臓感覚皮質の同定:当該皮質は側頭部に位置するため、通常の脳定位固定装置は使用できず、専用のラット頭部保定器具を設計・製作した。迷走神経刺激に対する応答を実際に始めてみると、事前には重視していなかった光学的記録特有の性質が問題となった。末梢刺激に対する皮質応答は電気生理学では特定の部位に限局して現れるが、電位感受性色素を用いての光学的記録では一点に発した応答が全皮質に拡延する。迷走神経刺激に対する応答でも同様のことが起こり、単純に応答の有無に基づいて内臓感覚皮質の部位を特定することは不可能であった。対応策として、応答の等時線を描き、その中心点として二つの内臓感覚皮質を浮かび上がらせる方法を開発したが、手間がかかるうえ常に良い結果が得られるわけではない。皮質興奮の水平方向の伝播を選択的に抑制できれば、初発部位に応答を限局できるはずで、最終年度はその検討が中心となった。視床の応答:解剖学的に示唆されている二箇所で迷走神経電気刺激に対する応答が得られた。様々な部位で様々な応答があるが、短潜時の応答がこの二箇所に集中しており、中継核としての応答と見なされる。現在、視床体性感覚中継核の対部位再現との位置関係を詳しく調べている。これは視床刺激の際、可及的少ない回数の電極刺入で速やかに当該部位をヒットする上で重要な手がかりを与えるものである。視床刺激による皮質応答の検索は始まったばかりである。1.皮質応答の光学的記録ー視床刺激の実験装置の開発本研究は、迷走神経刺激に対する大脳皮質の応答を広域多チャネル記録システムで記録するものである。これまで単一チャネル記録システムで研究してきたが、多チャネル記録に移行し、さらに視床刺激と組み合わせるに当たって、装置にさまざまな改変を加える必要があった。本年度は大部分この開発に充てた。第一に、われわれの光学的記録システムは固定式であるため、記録される脳の側を動かす必要がある。従来の使用では、水平に置いた脳を前後左右上下に移動させて所定の位置に保持したが、本研究の対象皮質領域が側頭部に位置するため、ラットを実験台全体ごと回転して保持することになる。この点で、従来の実験台はどれも使えないことがわかった。記録装置ー励起光照射装置が広く覆いかぶさっており、実験台を水平に置く限りは問題ないが、回転させるとぶつかるのである。第二に、本研究では視床刺激を併用するため、実験台(脳定位固定装置)は視床電極用のマニピュレータを搭載する。ラットとマニピュレータを載せた実験台全体を空中に保持して自在に移動させられる、そういうものが必要である。これらの要求を満たす新たな脳定位固定装置を設計、作成した。この実験台をもちいての光学的記録を試験的に始めたところである。2.視床の電気刺激本研究では皮質応答を記録しつつ視床に電極を刺入して電気刺激する。パイロットスタディとして電気生理学的記録を指標として視床刺激を試みた。刺激電極としてエナメル被覆の金属電極を用いているが、表面が必ずしも滑らかでないため、電極を上下する際脳組織をひきずる傾向があって、深さの読みに誤差が生ずる。また、この電極は通電凝固で先端が破壊されるため繰り返し使用に耐えない。この二つの点で改善の必要がある。記録装置の開発に時間を要したため、本来の実験そのものにやや遅れが出ている。開発には木、アクリルなどで模型を組んで検討し、金工所に作成してもらい、試してみる。この試行錯誤の繰り返しが必用であった。これはほぼ解決した。また、脳定位測定装置のイヤバー保持金具が、側頭部の記録には障害になる。この点を回避するため、イヤバーの保持の仕方を検討し、これも改造を重ね、業者の納入待ちという事態が何度も発生した。これは更なる改良を検討しているところであり、学生実習などで実験ができなくなる期間等の利用を考えている。本研究は、迷走神経刺激に対する大脳皮質の応答を広域多チャネル記録システムで記録するものである。これまで体性感覚皮質四肢再現領域の記録に用いてきた光学的記録装置を、内臓感覚領域に適用し、さらに視床刺激と組み合わせるに当たって、装置にさまざまな改変を加える必要があった。本年度は昨年度に引き続き更なる改良を加えた。まず、目的とする皮質部位が側頭部に存するため、光学装置の直視下に置いたとき、頭部を固定するイヤバーが多少邪魔になる。そこで、そのイヤバーを除き、他方の残りの一本のイヤバーと上顎とで頭部を固定することを工夫し、装置を作成した。また、当該皮質を覆うガラス製の蓋の作成をしている。これは皮質の乾燥を防ぐとともに、アーチファクトの主因となる拍動を押さえるもので、当教室で独自に開発したものである。当該皮質の周辺には頭骨を除いた後も筋が高く迫っているため、体性感覚野用に作成した蓋がそのままでは適用できず、専用の形態を持った蓋が必要で、作成中である。

当面、寒天を用いて蓋として記録している。これらの改良を加えながら行っている実験で、視床の後内側腹側核の吻内側の腹側端のシート状の薄い領域の刺激で当該皮質に応答が生ずることが次第に固まってきている。ここが求める領域である可能性が高い。一方、当該皮質には、迷走神経以外に身体表面の痛みの線維からの入力のあることが示唆されており、皮膚の電気刺激をもちいて、このことを検討している。記録装置の開発・改良を重ねているところが大きい。これは研究計画の性格上やむをえないところであり、次年度内には十分追いつけるものと考えている。本研究は、迷走神経刺激に対する大脳皮質の応答を広域多チャネル記録システムで記録するものである。当該皮質は側頭部に位置するため、もともと頭頂部用に開発された当教室の測定装置はそのままでは本研究に適用できず、ラット保定器具の改変が必要であった。その改変は昨年度までにほぼ終了し、本年度は、当該皮質での応答を検出することと、視床中継部位の検索とを行った。一方、当該皮質には迷走神経以外に身体表面の痛みの線維からの入力があることが示唆されており、迷走神経刺激と共に皮膚電気刺激を用いてこのことを検討した。電気生理学の知見から皮質の2箇所で応答が発生することがわかっている。これを光学的方法で確認することから始めた。皮質の細胞構築地図との対応を記録中に知る手がかりとして体性感覚野舌領域を取り上げ、舌刺激に対する応答のある部位と迷走神経刺激に対する応答のある部位とを検索した。その結果は、舌刺激、迷走神経刺激に対する応答はともに体性感覚野顎顔面領域の広範囲で出現し、電気刺激に対する筋収縮で微小な振動が発生し、その振動によるアーチファクトが真の応答に重畳していると考えられた。その対策として非動化(人工呼吸が必要)を導入し、筋収縮を除去した上での記録を始めた。現在、各応答が安定して分離よく記録できる条件を検討しているところである。視床においては皮質の二箇所にそれぞれ対応する二箇所で迷走神経・皮膚電気刺激に対する応答が得られた。様々な部位で様々な応答があるが、短潜時で広い受容野を持つ応答がこの二箇所に集中しており、中継核としての応答と見なされる。現在、その生理学的特性を検討すると同時に、視床体性感覚中継核の対部位再現との位置関係を詳しく調べている。これは、当該部位を視床の機能地図上に位置づけるとともに、可及的少ない回数の電極刺入で速やかに当該部位をヒットする上で重要な手がかりを与えるものである。前年度までの、記録装置周辺の改良に時間が掛かったことの遅れを完全に取り返せていない。また、人工呼吸の導入が予定外で、これに対応するのに時間を要した。現在、軌道に乗りつつあるので、実験を重ねてデータを増やしていくことで最終年度内には充分な成果が得られると考える。本研究は、大脳皮質に2カ所存在する内臓感覚野について、それぞれの視床中継核を生理学的に同定しようとするものである。1.解剖学的に示唆されている視床部位で迷走神経刺激による応答を記録し、2.その部位の電気刺激が内臓感覚皮質に限局した応答を誘発することを確認する、という方策を採用する。皮質応答記録を手早くかつ確実なものにするため、3.広域多チャネル光学記録システムを導入する。光学的記録法による内臓感覚
細菌が生産するペプスタチン非感受性カルボキシルプロテアーゼの構造と機能

本研究は著者等の発見したペプスタチン非感受性カルボキシルプロテアーゼ(CP)のうち,Pseudomonas sp.No.101 CPに的を絞って,本酵素の構造と機能の解析,特に触媒残基の同定を目的とする。本酵素は,(1)原核生物由来の最初のCPであり,(2)その全一次構造は既報のCPを含め,いずれのタンパク質とも相同性がなく,(3)更に,既報のCPに例外なく,保存されている活性中心アミノ酸配列もないなど極めて特徴の高いCPである。1.触媒残基の同定(チロスタチンを応用して)著者の分取したチロスタチン(N-Isovaleryl-Tyrosyl-Leucyl-Tyrosinal)をモデルとして,アフィニティラベル試薬を4種類合成し,そのうちの1つ,N-benzyloxycarbonyl-L-Phenylalanine-2,3-epoxypropyl esterが有効であることを認めた。現在,この試薬を使用して,触媒残基を同定中であり,数カ月後には決定の予定。2.高発現系の確立本酵素はアミノ酸587残基のプレプロ体として生合成され,プロセッシングを受けて,372アミノ酸残基の成熟型CPとして細胞外に分泌される。今回,この組替え体酵素の高発現系の構築について種々検討した。また,プロ領域(215アミノ酸残基)は,成熟型酵素の活性化に関与していると推察した。3.触媒残基の同定(部位特異的改変体を使用して)1.で触媒残基の候補として絞られたアミノ酸残基について,部位特異的改変体を作成し,野生型CPと改変体を反応速度論的に比較検討することにより,触媒残基の確定を行う予定であったが,触媒残基の同定に至っていないので本項目の実験は今後の課題である。本研究は著者等の発見したペプスタチン非感受性カルボキシルプロテアーゼ(CP)のうち,Pseudomonas sp.No.101CPに的を絞って,本酵素の構造と機能の解析,特に触媒残基の同定を目的とする。本酵素は原核生物由来の最初のCPでありその全一次構造は既報のいずれのCPとも,また,CP以外のタンパク質とも相同性がない。更に,既報のCPに例外なく,保存されている活性中心アミノ酸配列もない極めて特徴の高いCPである。1.触媒残基の同定(チロスタチンを応用して)2.高発現系の確立本酵素はアミノ酸587残基のプレプロ体として生成され,その後,プロセッシングを受けて,372アミノ酸残基の成熟型CPとして分泌されることが遺伝子解析により判明した。今回,この組替え体酵素の高発現系の構築を検討し,pKKシリーズのベクターを使用する高発現系を確立した。また,プレプロ体の役割についても検討し,プロ領域は成熟型酵素の活性化に関与していることを推察した。本酵素は,(1)原核

生物由来の最初のCPであり,(2)その全一次構造は既報のCPを含め,いずれのタンパク質とも相同性がなく,(3)更に,既報のCPに例外なく,保存されている活性中心アミノ酸配列もないなど極めて特徴の高いCPである。1.触媒残基の同定(チロスタチンを応用して)著者の分取したチロスタチン(N-Isovaleryl-Tyrosyl-Leucyl-Tyrosinal)をモデルとして,アフィニティラベル試薬を4種類合成し,そのうちの1つ,N-benzyloxycarbonyl-L-Phenylalanine-2,3-epoxypropyl esterが有効であることを認めた。現在,この試薬を使用して,触媒残基を同定中であり,数カ月後には決定の予定。2.高発現系の確立本酵素はアミノ酸587残基のプレプロ体として生合成され,プロセッシングを受けて,372アミノ酸残基の成熟型CPとして細胞外に分泌される。今回,この組替え体酵素の高発現系の構築について種々検討した。また,プロ領域(215アミノ酸残基)は,成熟型酵素の活性化に関与していると推察した。3.触媒残基の同定(部位特異的改変体を使用して)1.で触媒残基の候補として絞られたアミノ酸残基について,部位特異的改変体を作成し,野生型CPと改変体を反応速度論的に比較検討することにより,触媒残基の確定を行う予定であったが,触媒残基の同定に至っていないので本項目の実験は今後の課題である。
運転支援システムを搭載する車両が「システム非利用者」のリスク補償行動に及ぼす影響

研究期間全体を通して、「交通環境内に運転支援システムを搭載した車両が存在するときに、『周囲の』道路利用者にどのような影響が及ぶか」という問いに関連した実験やWebアンケート調査を実施した。主な知見は次の2点である。第一に、接近車両が運転支援システムを搭載している場合に、その目前を通過しようとするドライバーはリスク回避行動が低下することが判明した。第二に、そのような行動の変化は、運転支援システムに対する信頼が高い場合に生じることが判明した。最終年度においては、上記の知見に基づいて、運転支援システムの導入が道路利用者の行動に及ぼす影響についてモデル化を行った。特に、関連する先行研究を含めた、包括的モデルの構築を目指した。また、関連する研究を行っている国内外の研究者との研究情報交換を通じて、構築したモデルについて議論を行った。実験や調査により得られたデータから、プロジェクトの目標について一定の知見を得ることができた。しかし、運転支援システムの導入が、当該システムの利用者やその周囲の道路利用者の情報処理メカニズムにどのように作用した結果、行動が変化したのかという、心的なメカニズムまで踏み込んだモデル化には至らなかった。この点については、今後新たに実験を行うことにより検証することを目指す。特に、視覚的に外界の情報を取捨選択する認知的機能である、「視覚的注意」の観点から実験を行い、さらなるモデルの深化を目指す。【背景】運転支援システムの導入により,交通事故の低減が期待されている。運転支援システム導入の効果に関する先行研究では,システムの導入により,当該車両のドライバーの認知や行動がどのように変化するかに注目してきた。本研究課題では,システムの導入により,当該車両"以外の"道路利用者の認知や行動に変化が認められるかを検証することを目標としている。これにより,システムの導入が交通環境全体に及ぼす影響を理解することが可能となると考えられる。【目的と方法】平成28年度においては,ドライビングシミュレータを用いた実験室実験により,運転支援システムを搭載した車両の存在が,その他の道路利用者の行動に影響するかを検証した。運転支援システムとして,自動ブレーキを採用した。仮想の交通環境を構築し,当該システムを実装する車両(以下,実験車両)と実装していない車両(以下,通常車両)を混在させて出現させた。実験参加者は当該システムを実装していない車両を運転した。実験車両または通常車両と遭遇する際に,実験参加者の運転パターンがどのように変化するかを検証した。【結果】予備実験を行ったところ,実験参加者の日常的な運転スタイルの個人差の影響がかなり大きいことが判明した。例えば,他車両が存在する状況では慎重に運転すると決めている実験参加者は,実験車両か通常車両かに関わらず,最も安全な行動を選択した。一方でそうでない実験参加者は,他車両が運転支援システムを搭載しているか否かにより,行動が変化する可能性が示唆された。【展開】予備実験の結果を踏まえて,今年度は実験環境の改良を行った。また,個人差を特定するためのアンケート調査を実施した。【研究実績の概要】欄に記載した通り,当初想定していた以上に,個人差の影響が大きいことが判明したため,実験環境を再度構築しなおしたり,個人差を生み出す要因を検証したりする必要があった。平成29年度においては、運転支援システム(特に、前方の障害物を検知して自動的にブレーキをかける機能に注目)を搭載した車両が接近する事態における、「システム非利用者」の行動を検証した。車両が接近する交差点を複数備えた仮想的な交通環境をドライビングシミュレータで作成し、当該環境を実験参加者に通行してもらった。実験は、練習フェイズ・学習フェイズ・テストフェイズにわかれており、練習フェイズではドライビングシミュレータの操作に慣れること、学習フェイズでは接近車両の行動の傾向を学習することが目的であった。テストフェイズでは、接近車両の運転支援システムの有無がブロック化により操作され、当該交差点を通過する際の参加者の減速開始時点を測定した。平成28年度においては、実験に適した交通環境の製作に時間がかかり実験に至らなかったが、本年度は実験を遂行することができ、接近車両の運転支援システムの有無を操作した場合に、実験参加者のリスク補償行動が生起するという、仮説を支持する結果が認められた。さらに、車両が接近する交差点を通行する際の行動に関係する要因を明らかにするために、オンラインアンケート調査も行った。無信号交差点を通過しようとしている写真を呈示し、場面想定法を用いて、当該交差点の横断意図などを測定した。その結果、接近車両側が道を譲ることに対する期待や、社会経済的地位等、様々な個人要因の影響が明らかになった。平成29年度はドライビングシミュレータを用いた実験を行い、運転支援システムを搭載した車両の出現が、当該システムを利用しない周囲の「非利用者」の行動に及ぼす影響を検証することを予定していた。平成28年度から取り組んでいたシミュレータ環境の設計が完了し、無事に実験を行うことができた。また実験の結果、仮説を支持する結果を得ることができた。これらの実験では、無信号交差点における横断行動に注目していたが、当該行動の個人差と関係する要因を特定するための質問紙調査も並行して行っており、いくつかの知見を得ることができた。これらの知見は、すでに学会で発表済みであり、現在は学術論文として投稿する準備を進めている。

第一に、接近車両が運転支援システムを搭載している場合に、その目前を通過しようとするドライバーはリスク回避行動が低下することが判明した。第二に、そのような行動の変化は、運転支援システムに対する信頼が高い場合に生じることが判明した。最終年度においては、上記の知見に基づいて、運転支援システムの導入が道路利用者の行動に及ぼす影響についてモデル化を行った。特に、関連する先行研究を含めた、包括的モデルの構築を目指した。また、関連する研究を行っている国内外の研究者との研究情報交換を通じて、構築したモデルについて議論を行った。実験や調査により得られたデータから、プロジェクトの目標について一定の知見を得ることができた。しかし、運転支援システムの導入が、当該システムの利用者やその周囲の道路利用者の情報処理メカニズムにどのように作用した結果、行動が変化したのかという、心的なメカニズムまで踏み込んだモデル化には至らなかった。この点については、今後新たに実験を行うことにより検証することを目指す。特に、視覚的に外界の情報を取捨選択する認知的機能である、「視覚的注意」の観点から実験を行い、さらなるモデルの深化を目指す。実験環境の改良が完了したため,改めて予備実験を行い,その結果次第では本実験に進む予定である。また,個人差を生み出す要因についても焦点が絞れてきたため,実験を行う際にその点も考慮する。当初平成29年度において実施予定であった研究計画は,上記の実験室実験を実施してから着手することを計画している。平成30年度においては、それまでに得られた知見に基づいてフィールド実験を行う予定であった。しかし、平成29年におけるドライビングシミュレータを用いた実験は、仮説を支持する結果が得られたものの、いくつかの課題も見つかったため、まずはその点を検証したいと考えている。具体的には、接近車両の運転支援システムの有無だけでなく、当該システムに対する実験参加者の期待や信頼などの個人要因を考慮し、リスク補償行動が生起する境界条件を見定めたい。また、無信号交差点における横断行動を予測する心的要因についても、質問紙調査などを継続して実施していく予定である。平成29年度においては、社会経済的地位などの個人要因が関係することが判明したが、そのメカニズムを精査し、その知見をドライビングシミュレータ実験にも適用することで、運転支援システムの導入が、システム「非利用者」のリスク補償行動に及ぼす影響を検証し、そのメカニズムについてモデルを考案する。当初想定していた以上に予備調査を重ねる必要があり,本年度中に実施予定であった実験を,翌年度にも継続して実施する必要があった。研究遂行のための経費(実験参加者に対する謝金など)のため計画的に執行したが、残額は次年度の研究のため繰り越した。実験を実施する際に,実験参加者への謝金として使用することを計画している。
グローバル教育の授業実践に関する国際比較研究-教材及びカリキュラムの開発と授業実践の検討-

研究2年目にあたる平成9年度では,各国におけるグローバル教育のカリキュラムの実践例を収集した。また,各研究分担者・研究協力者による研究成果をとりまとめ,報告書を作成した。韓国の研究分担者を招へいしての会議では,当該国で行われた研究について,これまでの地理・歴史科などとの歴史的関連性から,グローバル教育のあるべき方向について報告がなされた。また,両国の歴史的・文化的交流の特性を活かした教育がなされるべきことが提案された。アメリカにおける視察においては,当該国の教育の現状を見るとともに,マルチメディアを利用したグローバルな範囲での情報収集能力の育成や,芸術における多様な文化の反映が教員養成においてどのようになされているかを検討した。韓国における視察においては,当該国の教育の現状を見るとともに,現在進められている教育改革について,グローバル社会に対応するものとしてその関連性を追及した。また,日本と韓国の友好関係を基本においたグローバル教育をいかにして進めていくかについて当地の研究者・教育者等と協議した。アメリカ合衆国の研究分担者を招へいしての会議では,各学年ごとに行われているグローバル教育関連単元や,既存のカリキュラム内での教科内容のグローバル化,そして独立科目としての国際ビジネス(高等学校レベル)などの教育内容が詳しく報告され,日本における総合学習への関心の高まりと合わせて,グローバル教育の持つ総合的視野を既存のカリキュラムの中に採り入れていくことと,その意義について両国の立場からそれぞれ検討した。平成8年度と9年度にわたる本研究では,各国でのグローバル教育の現状を調査した上でそのカリキュラム開発をすることを目的としている。そのため8年度には,韓国・米国・日本のそれぞれの国における現状を視察するために派遣と招へいを行った。韓国では国際化を目指して小学校段階からの英語教育の施行,それに伴う各分野での教育実践の再編の試みがあることなどが見て取れた。今後の調査の対象としては,特に国際理解や環境教育などの分野においてどのような理念が持たれているのかを,国家レベルでの教育施策と教育現場レベルでの実践例についてソウル教育大學校と大邱教育大學校に資料の収集を依頼している。アメリカ合衆国においては,全米レベルで発行されているグローバル教育に関する著作を収集するとともに,地方教育委員会レベルでの教育方針ならびにカリキュラムの概要を調査した。米国では,日本や韓国に較べて教育委員会独自のカリキュラムが組みやすいために,さまざまな形でのグローバル教育への取り組みが見られた。例えば高等学校段階での国際ビジネスの科目や,小中学校での総合学習の形をとるグローバル教育の実践などが盛んに行なわれていた。また既存の科目においても,どのようにグローバルな視点を取り入れるかについて,教育委員会が率先してカリキュラム指針の中に含めているものもあった。今後の調査の対象としては,実際の指導案レベルでどのような実践が行なわれているかについて,教育委員会ならびに一般教員にまで協力を呼びかけて資料の収集・検討を依頼している。研究分担者ならびに協力者を招へいしての全体会議では,調査についての共通理解とそれぞれの国におけるグローバル教育の現状と課題について検討した。そこでは通信ネットワークを利用しての情報交換の可能性についても討議され,9年度に向けて通信環境を整備することなどが話し合われた。韓国における視察においては,当該国の教育の現状を見るとともに,現在進められている教育改革について,グローバル社会に対応するものとしてその関連性を追求した。また,日本と韓国の有効関係を基本においたグローバル教育をいかにして進めていくかについて当地の研究者・教育者等と協議した。

アメリカ合衆国の研究分担者を招へいしての会議では,各学年ごとに行われているグローバル教育関連単元や,既存のカリキュラム内での教科内容のグローバル化,そして独立科目としての国際ビジネス(高等学校レベル)などの教育内容が詳しく報告され,日本における総合学習への関心の高まりと合わせて,グローバル教育の持つ総合的視野を既存のカリキュラムの中に採り入れていくことと,その意義について両国の立場からそれぞれ検討した。
柔軟なキラル有機集合体の動的挙動と構造制御

本研究は、適切に分子設計された有機コンポーネントを用いて、キラリティーを有する結晶などの分子集合体を作成し、その「柔軟なキラリティー」を発現・制御することを目的とした。水素結合性部位を有する芳香族スルホンアミドを合成し、ホモキラルな二次元または三次元の水素結合ネットワーク構造を形成できることを見出した。メタ環状第二級芳香族アミド三量体は、結晶中でねじれた配座を取り、分子間相互作用(水素結合とπ/π相互作用)によって結晶中にゲスト分子を取り込んだチャンネル構造を形成できることを見出した。末端にカルボキシ基を有する三量体では、分子のねじれが一方向に偏ったキラル結晶を形成する例を見出した。本研究は、適切に分子設計された有機コンポーネントを用いて、キラリティーを有する結晶や液晶などの分子集合体を作成し、外部刺激によってその「柔軟なキラリティー」を制御することを目的としている。全体の計画では、まずキラル集合体の構築に適した新規有機化合物の効率的な合成を行う。次に結晶等の集合体を形成し、分析機器を用いた構造解析及び動的挙動の観測を行う。最終段階では、それまでの知見を基に柔軟なキラリティーの制御と機能性材料への応用を目指す。平成26年度までに、複数の新規化合物の設計と合成を行い、その結晶構造を明らかにした。まず水素結合性部位を有する芳香族スルホンアミドにおいては、結晶中で分子骨格のねじれ構造に基づくらせん状の水素結合ネットワークを観測し、不斉結晶が生じる例を見出した。現在、これを用いた結晶中での不斉増幅に取り組んでいる。次に芳香族アミドを基本骨格としたキラルな球状化合物の合成を進めた。これは以前の研究で得られた球状化合物の設計を改良し、水素結合によるネットワーク形成やゲスト取り込みを可能とするものである。また中間体となる環状芳香族アミドについても、結晶構造を明らかにすると共に、ゲスト分子取り込みの試験等を行っている。さらに市販のβカルボリン化合物においては、これまでの研究によってキラルな結晶多形が得られることを明らかにしたが、本研究ではその多形転移現象を観察し、また転移のプロセスについても考察を進めている。平成26年度までに、芳香族スルホンアミド、芳香族アミドなど複数の新規化合物の設計と合成を行い、その結晶構造を明らかにした。またβカルボリン類における結晶多形転移の例を見出した。平成27年度には、上記を発展させる合成と結晶構造解析を行った。まず芳香族スルホンアミドにおいては、新たな水素結合性部位を有する化合物において、らせん状の(ホモキラルな)水素結合ネットワークを観測し、また結晶多形による構造の違いも観測した。また芳香族アミドを基本骨格とした環状および球状化合物の合成を進めた。環状化合物においては、不斉結晶が得られる例が見出された。また球状化合物においては、種々の官能基を有する分子や、内部空孔への開口部を有する分子を合成した。これらのラセミ体における結晶多形を観測し、またゲストとして溶媒分子が分子間空孔に取り込まれ、疑似結晶多形を発現することを示した。現在、キラル分割した試料における結晶構造解析に取り組んでいる。芳香族スルホンアミドの合成においては、当初予定していた種々の化合物が得られ、結晶構造解析にも成功した。ただし不斉結晶が得られた化合物はごく一部であるため、さらなる探索が必要である。球状芳香族アミドの合成においては、当初予定していた最終生成物が得られ、キラル分割に取り組んでいる。またさらに分子設計を発展させた構造の合成に取り組んでいる。またβカルボリン類については、新たに得られた結晶多形転移の観察と制御に重点を置いたため、当初予定していた誘導体の合成には至っていない。芳香族スルホンアミドにおいては、新たな水素結合性部位を有する化合物において、らせん状の(ホモキラルな)水素結合ネットワークを観測し、また結晶多形による構造の違いも観測した。

また球状化合物においては、種々の官能基を有する分子や、内部空孔への開口部を有する分子を合成した。これらのラセミ体における結晶多形を観測し、またゲストとして溶媒分子が分子間空孔に取り込まれ、疑似結晶多形を発現することを示した。平成28年度においては、前述の芳香族アミドの発展として、環状第二級芳香族アミドをコンポーネントとした結晶構造の構築を行った。アミド部位の水素結合および末端官能基の分子間相互作用により、結晶中にチャンネル構造が形成され、複数種類のゲスト分子を取り込めることが分かった。キラルなゲストの取り込みについても調査中である。本研究は、適切に分子設計された有機コンポーネントを用いて、キラリティーを有する結晶などの分子集合体を作成し、その「柔軟なキラリティー」を発現・制御することを目的とした。水素結合性部位を有する芳香族スルホンアミドを合成し、ホモキラルな二次元または三次元の水素結合ネットワーク構造を形成できることを見出した。メタ環状第二級芳香族アミド三量体は、結晶中でねじれた配座を取り、分子間相互作用(水素結合とπ/π相互作用)によって結晶中にゲスト分子を取り込んだチャンネル構造を形成できることを見出した。末端にカルボキシ基を有する三量体では、分子のねじれが一方向に偏ったキラル結晶を形成する例を見出した。球状芳香族アミドの合成においては、反応収率の向上を目指して当初の予定とは異なる反応ルートの検討を行ったため、最終生成物はまだ得られていない。ただしそのルート検討により、当初よりも幅広い置換基を導入することが可能となった。またβカルボリン類については、新たに得られた結晶多形転移の観察と制御に重点を置いたため、当初予定していた誘導体の合成には至っていない。これまでの知見を基に、新規化合物についてさらに合成を進める。特に芳香族アミドを用いた球状化合物については、官能基の変換によって新たな結晶構造が見出されており、機能化につながる官能基修飾を行う予定である。また球状化合物のキラル分割および結晶化を行い、ラセミ体の結晶構造との差異についても解析する。既に得られている化合物については、結晶化を進めると共に、引き続き広範な結晶化条件の制御により、多形および不斉結晶化の探索を行う。特に芳香族スルホンアミドやβカルボリン類で見られている結晶多形転移を重点的に観測し、多形制御に関する知見を得る。さらに、不斉結晶化が見られた幾つかの化合物については、他の化合物との混合結晶化によるに不斉増幅などの応用を試みる。有機化学新規化合物の合成は、これまでの知見を基に、効率的に合成を進める。特に芳香族アミドを用いた球状化合物については、新たな反応ルートを構築しており、従来よりも多様な誘導体の合成が可能だと考えられる。既に得られている化合物については、結晶化を進めると共に、より広範な結晶化条件の制御により、多形および不斉結晶化の探索を行う。またその際、計算化学的なアプローチによって結晶構造の安定性などを評価し、多形発現の要因を探ると共に、その制御の手がかりとする。