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シリレン／シレンの新規発生法の開発と遷移金属触媒を用いた多成分環化反応への応用

反応性ケイ素化学種「シリレン」を活用した含ケイ素有機化合物の新規合成法開発を目的として、シリレンの新規発生法、および有効な触媒系や基質構造等の探索に取り組んでいる。平成30年度は、交付申請書研究実施計画に記載した、研究項目2「シリレンの新規導入反応に基づく精密合成手法の開発」に取り組んだ。前年度に見出した、ロジウムシリレノイド錯体の形成と1,6-エンインとの反応で得た知見を基に、分子内に2種類の不飽和官能基を配した基質とシリルボランのロジウム触媒反応を検討した。その結果、分子内に1,3-ジエン部位とアルキン部位を有するノナ-1,3-ジエン-8-イン誘導体を基質として用いることで、1,3-ジエン、アルキン、シリレンの[4+2+1]環化付加反応が進行し、含ケイ素7員環化合物が効率よく生成することを見出した。シリレンと不飽和分子の環化付加反応により、含ケイ素7員環カルボサイクルを合成した例はなく、本研究成果はシリレンの化学における新展開といえる。また、前年度に見出した1,6-エンインとシリルボランの[2+2+1]環化付加反応についてさらに研究を進め、本手法が医薬品開発において注目を集めつつある含ケイ素アミノ酸の効率的合成へ応用できることを明らかとした。以上の成果は、従来法では合成が困難な含ケイ素環状化合物の効率的創出を実現するものであり、含ケイ素機能性材料や含ケイ素医薬品の開発に資すると考えられる。1,3-ジエン、アルキン、シリレンの[4+2+1]環化反応による含ケイ素7員環の構築を達成し、ロジウムシリレノイドの形成を基軸とした触媒反応が、多様な不飽和分子との環形成反応へ応用可能な汎用性の高い手法になり得ることを明らかとすることができた。エナンチオ選択性の制御や分子間三成分環化反応の開発には至らなかったものの、次年度の研究展開に資する基盤的知見を得たことから、研究は当初の計画通り進展していると判断する。ロジウムシリレノイドの形成に基づく触媒的環形成反応の開発をさらに推進する。触媒系の改良とともに適用可能な基質構造の拡張をはかり、本手法を含ケイ素環状化合物合成の新概念として確立したい。また、同様の触媒素過程に基づいて、炭素-ケイ素二重結合を有する化学種である「シレン」の導入反応へ研究を展開する。反応性ケイ素化学種「シリレン」を用いた含ケイ素環状化合物の新規合成法開発を目的として、シリレンの新規発生法および有効な触媒系、基質構造等の探索に取り組んでいる。平成29年度は、交付申請書研究実施計画に記載した、研究項目1「シリレンの新規発生法に基づくアルキン、アルケン、シリレンの[2+2+1]環化付加反応の開発」を実施した。シリルボランと1,6-エンインとの反応に焦点を絞り、触媒金属、配位子、反応溶媒等について精査した結果、二座リン配位子を有するロジウム触媒の存在下、1,2-ジクロロエタン中反応を行うことで、含ケイ素環状化合物が高収率で得られることを見出した。反応機構に関する実験から、本反応はロジウムシリレノイド錯体の形成を経て進行していることを明らかとした。これは、シリレン錯体の形成を伴って進行する従来のパラジウム触媒反応とは対照的であり、興味深い反応形式であるといえる。これらの成果は、医薬品開発や機能性材料開発において重要である含ケイ素環状化合物の効率的かつ精密な生産に資するのみならず、ロジウムシリレノイドの素反応を基軸とした新規反応群の創出を推進する波及効果の高い基盤的知見であると考えられる。1,6-エンインとシリルボランの[2+2+1]環化反応の開発において、有効なロジウム触媒と反応条件を見出した。これに加えて、当初の想定とは異なる機構で反応が進行することを明らかとした。ロジウムシリレノイドの形成を伴うこの新たな機構の発見は、高い発展性が見込まれる特筆すべき成果であり、今後の研究推進に大きく寄与すると考えられる。以上の点から、本研究は当初の計画以上に進展していると判断する。また、前年度に見出した1,6-エンインとシリルボランの[2+2+1]環化付加反応についてさらに研究を進め、本手法が医薬品開発において注目を集めつつある含ケイ素

アミノ酸の効率的合成へ応用できることを明らかとした。以上の成果は、従来法では合成が困難な含ケイ素環状化合物の効率的創出を実現するものであり、含ケイ素機能性材料や含ケイ素医薬品の開発に資すると考えられる。1,3-ジエン、アルキン、シリレンの[4+2+1]環化反応による含ケイ素7員環の構築を達成し、ロジウムシリレノイドの形成を基軸とした触媒反応が、多様な不飽和分子との環形成反応へ応用可能な汎用性の高い手法になり得ることを明らかとすることができた。エナンチオ選択性の制御や分子間三成分環化反応の開発には至らなかったものの、次年度の研究展開に資する基盤的知見を得たことから、研究は当初の計画通り進展していると判断する。ロジウムシリレノイドの形成を基軸とする触媒反応の設計について検討を進め、適用できる基質構造の拡張をはかる。また、キラル配位子を用いたエナンチオ選択的環化反応に取り組むとともに、二種類の不飽和基質とシリルボランの分子間三成分環化反応へ展開する。ロジウムシリレノイドの形成に基づく触媒的環形成反応の開発をさらに推進する。触媒系の改良とともに適用可能な基質構造の拡張をはかり、本手法を含ケイ素環状化合物合成の新概念として確立したい。また、同様の触媒素過程に基づいて、炭素-ケイ素二重結合を有する化学種である「シレン」の導入反応へ研究を展開する。
レーザー誘起表面反応による機能性半導体超薄膜の製作と応用

レーザー光を利用した固体表面反応の制御は半導体生成、超格子作製など人工的に新しい物質を作る手段として有効なことがわかってきた。本研究ではレーザー誘起固体表面反応を利用して、一層ずつ反応を制御しながら(原子層エピタキシ-法、ALE)、微細構造を持つ酸化物、酸化物のII-VI半導体の超格子模を作製する技術を確立した。さらに、成模中に第2のレーザー光を導入することにより、膜物性のin-situコントロールを行い、マスクを用いない形での膜の平行方向への微細構造の作製を行った。物性の異なったある程度微細構造を有する膜が製作された。反応の分子論的機構をin-situな表面解析法と高速分光法により解析を行った。現有する熱CVDの装置に光源を2つ導入できる形に改良を行い、光CVDチャンバーを作製した。固体表面反応制御用の第一の光源としてエキシマーレーザー(ArF193nm)を使用した。さらに、これらの研究成果を基に、安価で簡便なALE用パルスビーム装置を開発した。短波長発光素子の開発を行った。また、表面解析装置(リ-ドオージェ)を作製した。成膜装置の改良による高真空化表面の電子分光法による解析を可能とすることも行った。高速分光法と表面解析法による成膜機構の解明と成膜条件の最適化も行った。マスクと通して光照射を行うと光照射部のみに反応が進行することが認められ、膜の平行方面への微細構造の作製を可能にした。さらに、in-situで測定するための装置の一部である分光装置を新たに開発し、その性能の評価検討も行われた。本研究では、レーザー光を用いた固体表面反応を制御することで酸化物半導体および硫化物半導体の薄膜および超格子膜の作製を試みるために対応する装置の開発および第二の光を用いることで膜の層方向,平面方向に微細構造を有する超薄膜を作製するための装置の改良を行った。具体的には、現有する熱CVD装置に光源を2つ導入できる形に改良を行い光CVDチャンバーを作製した。固体表面反応制御用の第一の光源としてエキシマーレーザー(ArF193nm)を使用し、さらにin-situに導入する第二の光として各種光源を導入できるような装置を作製した。この装置を用いることで、成膜中である程度の反応制御が可能となり現在のところ微細構造を有する酸化チタン,酸化亜鉛,硫化カドミウムといったII-VI族半導体薄膜の作製が可能となっている。また、マスクを通して光照射を行うと光照射部にのみ反応が進行することが認められ、膜の平面方向への微細構造の作製も可能となった。さらに、第二の光源をin-situで導入すると異なった構造を有する膜が成膜することがX線回折測定,X線光電子分光測定,ラマン分光測定および紫外可視分光測定により認められた。そこで、現在in-situコントロールによりマスクを用いない形での膜の平面方向への微細構造の作製を行っており、物性の異なったある程度微細構造を有する膜が作製されている。この表面での光化学反応をさらにin-situで測定するための装置の1部として現在リードオージェをこの装置に導入している。さらに、in-situで測定するための装置の1部である分光装置を新たに開発し、現在その性能の評価検討を行っている。今後は、超格子膜作製装置として完全に膜の構造制御ができる形にするためにパルス分子線装置を開発を完全に行い酸化物超格子,硫化物超格子膜を作製し、短波長発光素子の開発に結び付けていく予定である。

本研究ではレーザー誘起固体表面反応を利用して、1.一層ずつ反応を制御しながら(原子層エピタキシー法、ALE)、微細構造を持つ酸化物、酸化物のII-VI半導体の超格子膜を作製する技術を確立した。2.さらに、成膜中に第2のレーザー光を導入することにより、膜物性のinsituコントロールを行い、3.その反応の分子論的機構をinsituな表面解析法と高速分光法により解析を行った。4.現有する熱CVDの装置に光源を2つ導入できる形に改良を行い、光CVDチャンバーを作製した。さらに、これらの研究成果を基に、1)安価で簡便なALE用パルスビーム装置を開発した。2)短波長発光素子の開発を行った。3)表面解析装置(リードオージェ)を作製した。4)成膜装置の改良による高真空化(表面の電子分光法による解析を可能とする)を行った。5)高速分光法と表面解析法による成膜機構の解明と成膜条件の最適化を行った。6)マスクと通した光照射により、微細構造を持つ超格子膜の作製を行った。
東アジアにおける古典偽書の比較文化的研究

サンスクリット仏典での「偽書」のあり方、中国漢文文献における「偽書」の取り扱い方について報告を受け、討議・調査した。それらが東アジアの漢字文化圏(朝鮮・韓国、ヴェトナム、日本)においてそれぞれどのように受け継がれて、「偽書」を生み出していったかについて、調査し、個々の事例に則してその実態を考究した。この三国にあっては、ことに中国との関係をめぐって、また近代植民地支配の中での「偽書」の性格に大きな違いが見られた。9月に研究代表者の千本と分担者の小川豊生摂南大学教授、研究協力者の山口真琴兵庫教育大学教授、谷口洋奈良女子大学准教授の4名がベトナム共和国を訪問し、ハノイ漢喃研究院ほかで漢文文献・字喃文献について調査を行ない、必要文献を複写した。この成果については、千本の単著論文「神仙課」(小峯和明編『中世文学と隣接諸学1漢文文化圏の説話世界』2010年4月10日刊行)などに活かされている。12月に千本、小川、山口と、研究協力者の増尾伸一郎東京成徳大学教授との4名が大韓民国を訪問し、東国大学附属図書館、韓国中央図書館ほかで調査を行ない、必要文献を複写した。3月にソウル調査訪問と同じメンバーで、北京日本文化研究センターにおいて開催された、同センター等主催の国際シンポジウム「東アジアの今昔物語集と予言文学」に参加し、千本は第二セクション(「異文化交流の視座」)の司会をつとめ、他の3人はそれぞれ研究発表を行った(小川豊生「東アジアにおける文殊信仰と行基説話」、山口真琴「<からくにの虎>をめぐる朝鮮・中国観について」、増尾伸一郎「『今昔物語集』の物気と物怪・物忌」)。大韓民国で出版された、韓国における偽書についての唯一の概説書と見なされる、金三雄氏の単行本『偽書』のうち、第一部および第二部の日本語仮訳を行った。第三部については近現代の資料を扱っているので、当面翻訳の対象から外している。ベトナムの漢文文献5000点を収載する漢喃研究院蔵書目録(仏文)の日本語訳に着手した。10月30日11月3日に研究代表者の千本と、研究協力者の増尾伸一郎東京成徳大学教授の2名がヴェトナム共和国を訪問し、本年度分についての予備的調査を行った。12月18日24日にその成果を踏まえ、前記2名に加えて、研究分担者の小川豊生摂南大学教授、研究協力者の山口真琴兵庫教育大学教授、谷口洋奈良女子大学准教授の総勢5名で、ヴェトナム共和国を訪問し、漢喃研究院において資料調査・収集を行い、社会科学院宗教研究院を訪問、ヴェトナムにおける宗教的環境について副館長から教示を得るとともに、さらに複数のヴェトナム寺院を訪問して、ヴェトナム文化圏における寺院についての知見を深めた。漢喃研究院蔵書目録(仏文)の日本語訳を引き続き進めた。現時点で総計約5000点のうち1000点程度の翻訳ができた段階である。ハングル文献のいくつかについて資料翻訳を行った。鄭良樹教授の『古籍弁疑学』の日本語訳に着手した。2010年度にあっては3名の大学院生をアルバイト雇用したが、速度を高めるために2011年度では4名に増員を計画している。10月15日(土)16日(日)に、中間報告研究会として、公開研究会「東アジアの神仏と文学正典と『偽』なるものをめぐって」を開催した。第一日は「中間報告・ヴェトナムと韓国における『偽書の問題』」と題して、ヴェトナムに関しての中間報告を研究協力者の増尾伸一郎氏(東京成徳大学教授)が、韓国に関しての中間報告を代表者の千本が行った。第二日は研究の広がりを目指して、仏教文学会支部例会と合同開催の形をとって、五島清隆氏(仏教大学非常勤)の「インド大乗仏教における偽書・擬託の問題-とくにナーガールジュナ(龍樹)の著作を中心にして-」、楊暁捷氏(カルガリー大学教授)の「神々との対峙-伝李公麟筆「九歌図」は何を訴えたか-」など計6本の報告を受けた。10月30日11月5日まで、大韓民国において、共同研究者の小川豊生氏(摂南大学教授)、研究協力者の山口眞琴氏(兵庫教育大学教授)とともに資料収集を行った(慶州国立博物館、東国大学校ほか)。韓国の偽書について論じた金三雄氏の『偽書』について、その古典に関する部分の日本語試訳を完成したので、訳文を推敲した。中国の偽書について論じた鄭良樹氏(マレーシア南方学院)の『古籍弁偽学』についての日本語試訳を完成した。2011年度にpart.1を開いた「国際公開研究会東アジアの神仏と文学正典と『偽』なるものをめぐって」のpart.2を、6月30日に奈良女子大学で開催した。

それらの成果をもとにさらに新たな原稿を加えて、2013年3月に勉誠出版からアジア遊学シリーズの内の一冊として、『「偽」なるものの「射程」ー漢字文化圏の神仏とその周辺』(2013年3月)を公刊した。さらに、公刊された『アジア遊学』では紙数の関係上収めきれなかった資料性の高い五氏の論文を収めた「論考編」(A4版154頁)と、日本、中国、韓国、ヴェトナムの偽書について考える際に必要な資料を収めた「資料編」(同660頁)の二部から成る「研究成果報告書」を作成した。同報告書はCD-ROM版を作成し、広く研究者に配布した。「資料編」では、一五年戦争時に植民地であった台湾の、台湾愛書会機関誌「愛文」に掲載された市島春城「日本の偽書大概」(この論文は今も日本の「偽書」の全体像を示している点では他の追随を許していないと考える)、マレーシア南方学院華人族与文化研究所所長の鄭良樹氏が、かつて香港中文大学での集中講義をまとめた『古籍弁疑学』の全訳、韓国の文筆家である金(キム)三雄(サムウン)氏が2004年に出版された『偽書』の古典偽書に関連する一九章の日本語訳、さらにヴェトナムの『漢喃書要目』の約四分の一のフランス語からの直訳での日本語訳、最新刊の『少数民族漢喃本書目目録』第一巻、第二巻の「書目名」と整理番号との対照表が収められており、今後の研究の土台となるものと信じている。中間報告研究会の第一回が行われ、種々の新たな研究が提示されたこと、現時点で韓国の偽書について論じた金三雄氏の『偽書』や中国の偽書について論じた鄭良樹氏の『古籍弁偽学』などの東アジアに関する基本資料の日本語試訳がいちおう完成していること。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度前半に第二回の中間報告研究会を、人数を絞った形で行い、その成果を踏まえて、今年中に論集を刊行できるよう進める。さらにこれら研究で得られた知見を研究者間で共有できるように、今年度中に報告書を刊行する。刊行形態については、従来の冊子本形式にとらわれず、研究者が利用しやすい形態(たとえばCD-ROMなど)を追求する。
適合性原則の私法理論的検討

本年度は、適合性原則の私法理論的検討というテーマについて3つのアプローチをおこなった。当初から計画していた(1)ドイツ取引所法上の先物取引能力制度の史的研究の完成にむけた作業に加えて、わが国の消費者法の領域において、民事ルールとしての適合性原則を導入する可能性を探ることとなった。(2)消費者契約法の改正論議における適合性原則の導入可能性の検討、(3)適合性原則と適正与信義務との関係に関する検討(特定商取引法・割賦販売法改正論議との関係)がそれである。(2)については、暫定的ながら、民事ルール化の道筋としては、金融商品取引における適合性原則をそのままのかたちよりもむしろ、そのコアルールとして弱みへのつけ込み禁止規範として構成すべきではないかとの結論を得た。その結果は、川井健傘寿記念論文集に寄稿した「消費者団体の差止請求権と民事ルール」で示し、また、国民生活審議会消費者契約法評価検討委員会に参加する機会を得たことで、適合性原則は威迫・困惑類型の拡張という形で導入する可能性を探るべきとした報告書(「消費者契約法の評価及び論点の検討等について)」平成19年8月)に反映されているとおもわれる。(1)(3)については、2007年9月よりドイツ在外研究の機会を得たことで、ハイデルベルグ金融法コロキウム主催の銀行法セミアー、ライプチヒ大学金融サービス法研究所主催のセミナーへの参加を通して、ドイツ法検討を中心に昨年度までの研究のアップデート作業を進めている。(1)ドイツ取引所法の先物取引能力制度は、EU金融商品市場指令(MiFID)のドイツ法への国内化法(FRUG、2007年11月1日施行)では、完全に消滅したため、同制度の史的研究の完成にむけて作業を進めている。(3)については、ジャンク不動産投資被害における銀行の責任をめぐるドイツ法判例の到達点を明らかにした連邦通常裁判所銀行法部のノッベ判事の講演を訳出し(雑誌論文)、現在、そこで明らかにされた課題について分析・検討をおこなっている(早稲田大学COE叢書掲載予定)。本年度は、2002年以降中断していた、ドイツ資本市場法における適合性原則ルールの進展をフォローアップすることに重心を置いて研究を進めた。まず、(1)取引所先物取引能力制度を廃止し、証券取引法上の特別情報提供義務へと変容させた2002年の第3次資本市場振興法、(2)わが国の高齢消費者に多く見られるハイリスクの投機取引被害に類似する問題として、投資型年金商品を謳い文句に販売された、不動産投資信託やその他の融資一体型投資モデルが引き起こしたスキャンダル(Schrottimmobilien-Skandal)と、その救済をめぐって錯綜している裁判所の判断を追った。また、(1)ドイツ資本市場法の展開を知る上で不可欠なEU法の動向を、金融庁金融研究研修センターが組織した「EU投資サービス指令後の欧州各国等金融制度比較研究会」に参加し、投資サービスのみならず保険や消費者信用、EUやフランスも含めて、研究分野を超えた知見を得る機会を得た。2006年2月3日には同研究会において、(2)の問題がEC裁判所に飛び火して下された2005年10月25日のEC裁判所判決を含めて、EC消費者法という視覚から整理、紹介した(報告題名「EU消費者法の動向」)。わが国における消費者契約法の改正においても、適合性原則の法文化の是非、その前提として、同ルールの射程は重要な検討課題となっている。従来から行ってきた消費者信用法とリンクしたテーマとして、消費者信用法の領域(貸金業法)にみられる過剰与信の禁止との関係と適合性原則との関係について、検討を進めている。法律時報へのドイツ消費者金融法に関する原稿の寄稿、(財)政策科学研究所で組織された販売信用取引研究会に参加する機会を得たことを活かし、考察を進めたい。本年度の研究の主眼は、当初の計画に基づき、(1)平成17年度におこなったフォローアップ調査の成果の公表、(2)わが国における裁判例・学説の検討に置き、これと共に、消費者法の政策論議に協力・参加する機会を通して、適合性原則の検討を深めることができた。即ち、(3)前年度来の研究テーマである投資サービス領域における適合性原則と消費者信用法の領域における適正与信義務論との関係に関する研究、(4)消費者契約法の評価・見直しで検討課題とされている、消費者契約法への適合性原則の導入可能性の探求がそれである。(1)としては、ドイツ取引所法の取引所先物取引能力制度に隣接する法制度である、『未経験者の投機取引への誘惑』に対する刑罰法規(現行23条)の判例リストの分析を基に、適合性原則のコア規範に相当する禁正規範の可能性を検討した(研究発表第2)。(2)については、「競争秩序と不法行為」というテーマで、法律時報の21世紀における不法行為法に関する特集に寄稿する機会を得た。適合性原則には投資家保護と並んで、資本市場秩序維持という機能もあるとの指摘もあるところであり、不法行為法と秩序維持という観点からの検討を進めている。

(3)については、平成17年度の販売信用研究会の検討成果を公表すると共に、産業構造審議会割賦販売分科会基本問題小委員会報告書「クレジット取引に係る課題と論点整理について」(平成18年6月7日)を受けて、経済産業省商務情報政策局取引信用課の委託に基づいて実施された欧米諸国の実態調査に委託先である三菱東京UFJリサーチアンドコンサルティングと共に実態調査にあたり(ドイツ消費者信用取引の実態調査、適正与信に関するEU指令案の動向、ドイツにおける判例の動向調査を担当)、(4)については、平成19年1月以降は、国民生活審議会の消費者契約法評価検討委員会に委員として参加しており、政策論も視野に入れながら、「適合性原則」の射程、および私法理論として正当化する可能性を検討している。(4)には、消費者契約法の平成18年改正によって消費者団体による差止請求権が導入されたことで、適合性原則の導入という改正論議が、差止の対象たり得るかという新たな課題をもたらしている。この点について、京都大学大学院法学研究科附属法政実務交流センター主催のシンポジウム「消費者団体の差止請求権」において報告の機会を得た(平成19年3月24日、於:京都大学知蘭会館、報告題目「消費者団体の差止請求権の将来像」)。同報告に大幅に加筆したものを、川井健先生傘寿記念論文集に寄稿した(脱稿済み、図書1、未刊)。本年度は、適合性原則の私法理論的検討というテーマについて3つのアプローチをおこなった。当初から計画していた(1)ドイツ取引所法上の先物取引能力制度の史的研究の完成にむけた作業に加えて、わが国の消費者法の領域において、民事ルールとしての適合性原則を導入する可能性を探ることとなった。(2)消費者契約法の改正論議における適合性原則の導入可能性の検討、(3)適合性原則と適正与信義務との関係に関する検討(特定商取引法・割賦販売法改正論議との関係)がそれである。(2)については、暫定的ながら、民事ルール化の道筋としては、金融商品取引における適合性原則をそのままのかたちよりもむしろ、そのコアルールとして弱みへのつけ込み禁止規範として構成すべきではないかとの結論を得た。その結果は、川井健傘寿記念論文集に寄稿した「消費者団体の差止請求権と民事ルール」で示し、また、国民生活審議会消費者契約法評価検討委員会に参加する機会を得たことで、適合性原則は威迫・困惑類型の拡張という形で導入する可能性を探るべきとした報告書(「消費者契約法の評価及び論点の検討等について)」平成19年8月)に反映されているとおもわれる。(1)(3)については、2007年9月よりドイツ在外研究の機会を得たことで、ハイデルベルグ金融法コロキウム主催の銀行法セミアー、ライプチヒ大学金融サービス法研究所主催のセミナーへの参加を通して、ドイツ法検討を中心に昨年度までの研究のアップデート作業を進めている。(1)ドイツ取引所法の先物取引能力制度は、EU金融商品市場指令(MiFID)のドイツ法への国内化法(FRUG、2007年11月1日施行)では、完全に消滅したため、同制度の史的研究の完成にむけて作業を進めている。(3)については、ジャンク不動産投資被害における銀行の責任をめぐるドイツ法判例の到達点を明らかにした連邦通常裁判所銀行法部のノッベ判事の講演を訳出し(雑誌論文)、現在、そこで明らかにされた課題について分析・検討をおこなっている(早稲田大学COE叢書掲載予定)。
在宅療養する認知症の人の生活リズム障害と行動心理症状を軽減する看護支援プログラム

今年度は、昨年度に引き続き対象者の選定を依頼したが、該当者・協力者が得られなかった。従って関係機関から紹介された要支援・要介護者を対象とした質問紙調査を実施した(聞き取り調査含む)。あわせて要介護者で認知症と診断され内服中の3名の睡眠実態と生活習慣を明らかにした。また、介入計画を再検討すべく文献検討の内容を論文にまとめた。質問紙調査の対象者は、要支援11名(平均年齢81.5歳(SD6.5)、要介護者11名(平均年齢85.3歳(SD4.5)、3名の認知症治療薬内服者含む)の22名であり、手段的ADL(t値=-3.265,p=0.004)及び内服薬数(t値=-2.180,p=0.041)に有意差を認めたが、知的能動性や社会的役割およびGDS、生活満足度に有意差はなかった。夜間の睡眠時間は要介護者8.9時間(SD1.3)、要支援者7.5時間(SD1.6)と有意な差があったが(t値=2.216,p=0.038)、睡眠効率や入眠潜時、起床に要する時間、中途覚醒回数、睡眠随伴症状に差はなかった。認知症の3名は、高齢(8688歳)で家族と同居し、1名を除き手段的ADLは高得点で、記憶障害や複数の疾患を有しつつも比較的自立した生活を送っていた。3名の夜間の睡眠時間は89時間、生活習慣は「朝食をよくかみながら食べる」、「午前中は太陽の日に当たる」、「夕食以降、コーヒーやお茶等を飲まない」、「寝室は静かで室温は適温にする」と体内時計や睡眠環境を考慮したスタイルが共通していた。認知症のある高齢者においても、生活リズムを整える生活習慣により夜間の睡眠状態が良好であることを確認できた。今年度は、本務が優先となり時間をとることができなかったため。研究計画を再検討し、計画的にすすめるようにする。今年度は初年度で、在宅で療養する認知症の人の生活リズム障害と行動心理症状の軽減に向けた看護支援プログラムについて最新の研究成果を考慮して再考するため、文献検討を中心に行った。認知症の人の睡眠障害への看護について、dementia, elderly, insomnia, home-care, nursingをkey-wordsにPubMedで2000年以降の文献を検索した。49文献は、大半が施設入所者を対象とし、在宅療養者の場合には介護者の負担感軽減を主たる介入目的としていた。介入方法は、高照度療法、非薬物療法、マッサージや音楽等の代替療法であった。米国の先行研究によると、睡眠障害の出現頻度は、アルツハイマー型に比べてパーキンソン病認知症とレビー小体型が有意に高く障害が重度、後者は発症に先行して睡眠障害が生じ、レム睡眠行動障害、レストレスレッグス症候群、日中傾眠、睡眠関連こむら返り等の随伴症状の頻度が有意に高い一方、前者は、進行に伴い睡眠障害が出現することがわかっている。また、睡眠の特徴として、レビー小体型の2割にレム睡眠期の消失や睡眠潜時の短縮を生じやすいが、アルツハイマー型では、レム睡眠期が存在し睡眠潜時の短縮は認知機能障害の進行と関連する。これらは、家族からの情報収集や睡眠測定結果を分析する際に考慮すべき知見である。また、アルツハイマー型では、夜間の問題行動と高度の認知機能障害や閉塞性睡眠時無呼吸症候群との関連が指摘されている。本研究の実施に際しては、対象者をアルツハイマー型に限定し、家族の観察事項に日中の過眠や夜間の無呼吸症候群の有無を加えることとした。年度内に研究計画が所属機関の倫理審査委員会にて承認されたため、29年度は、関係機関あて対象選定を依頼し、パイロットスタディに着手する計画である。倫理審査委員会の申請時期が遅れたためである。今年度は、看護支援プログラムの実施について関係機関あて対象選定を依頼したが、該当者、協力者が得られずパイロットスタディのみ実施した。87歳(要介護3)、アルツハイマー型認知症で治療中の高齢者(子供家族と同居)を対象に8日間の日常生活状況と睡眠実態を調査した。対象者は記憶障害が主で行動心理症状は認めないが複数の既往歴があり、アリセプト以外に5種類の薬剤を内服していた。老研式活動能力は5点と低いが自転車や徒歩で通院可能、日常生活行動は自立、日中の大半を室内で過ごしていた。体格はBMI:17.4、握力は右10.5kg,左12kgと低値であった。食生活はバランス、規則性ともに良好であった。夜間睡眠は6.510時間と不規則で、平均睡眠効率65%、日中の眠気(エプワース日本版尺度)13.0点、毎日約1時間の昼寝が習慣であった。夜間の熟眠感、寝つきの満足度は低く、寝つき、寝起きに要する時間は30分であった。就寝時は「眠気を感じてから床につく」が「皮膚掻痒症」や「体の痛み、肩こり」が寝つきに影響し、時折レストレスレッグ症状を認めた。家族による寝室の室温や照度への配慮はあまり効果的ではなかった。対象者の睡眠は、同年代に比べて良い状態ではなかった。調査期間中に夜間の行動心理症状は出現しなかったが眠りは浅く、排泄やその他の理由で2回の中途覚醒があり、睡眠維持に問題があった。

低栄養で体力が低下した上に睡眠不足が継続すれば、体調不良やさらなる認知機能の低下が懸念された。本対象者は、日中の活動量が一定確保できていたが、就寝時の体調不良や睡眠位相のずれ、睡眠維持や光暴露量の少なさに問題があると推測された。以上より、体調を整え、光を積極的に浴びて生活リズムを整え、入眠時の深部体温下降に促し体温振幅を上手く活用する等の睡眠の質を上げる看護支援プログラムが有効である可能性が示唆された。対象者を募ったが該当者がなく、協力を得ることができなかった。今年度は、昨年度に引き続き対象者の選定を依頼したが、該当者・協力者が得られなかった。従って関係機関から紹介された要支援・要介護者を対象とした質問紙調査を実施した(聞き取り調査含む)。あわせて要介護者で認知症と診断され内服中の3名の睡眠実態と生活習慣を明らかにした。また、介入計画を再検討すべく文献検討の内容を論文にまとめた。質問紙調査の対象者は、要支援11名(平均年齢81.5歳(SD6.5)、要介護者11名(平均年齢85.3歳(SD4.5)、3名の認知症治療薬内服者含む)の22名であり、手段的ADL(t値=-3.265,p=0.004)及び内服薬数(t値=-2.180,p=0.041)に有意差を認めたが、知的能動性や社会的役割およびGDS、生活満足度に有意差はなかった。夜間の睡眠時間は要介護者8.9時間(SD1.3)、要支援者7.5時間(SD1.6)と有意な差があったが(t値=2.216,p=0.038)、睡眠効率や入眠潜時、起床に要する時間、中途覚醒回数、睡眠随伴症状に差はなかった。認知症の3名は、高齢(8688歳)で家族と同居し、1名を除き手段的ADLは高得点で、記憶障害や複数の疾患を有しつつも比較的自立した生活を送っていた。3名の夜間の睡眠時間は89時間、生活習慣は「朝食をよくかみながら食べる」、「午前中は太陽の日に当たる」、「夕食以降、コーヒーやお茶等を飲まない」、「寝室は静かで室温は適温にする」と体内時計や睡眠環境を考慮したスタイルが共通していた。認知症のある高齢者においても、生活リズムを整える生活習慣により夜間の睡眠状態が良好であることを確認できた。今年度は、本務が優先となり時間をとることができなかったため。当初の研究計画よりも遅れているが、看護支援プログラムの検討は進行しているため、早急にパイロットスタディを実施できるよう対象者を募る手続きを進める。当初の計画よりも、かなり遅れている。看護支援プログラムの検討は進行しているため、今後は、協力者を募る対象機関を広げていく。研究計画を再検討し、計画的にすすめるようにする。研究計画が当初より遅れているため研究の実施に遅れが生じているが、今年度は進める予定である。今年度は、本務が優先となり計画的に研究を進めることができなかったため。29年度は、計画通りに進行するように努める。
サンゴ蛍光による餌となる微生物の誘引とその生理的重要性の解明

熱帯や亜熱帯の沿岸に広がるサンゴ礁には生物多様性に富んだ生態系が築かれている。しかし、サンゴ礁の面積は減少の一途をたどっており、その主な原因の一つが海水温の上昇によるサンゴの白化である。白化した直後のサンゴは生きていて、褐虫藻を再共生させて回復するか、そうでない場合は餓死する。この回復の可否に大きな影響を与えるのが、サンゴの捕食力で、それはサンゴ種によって異なる。しかし、捕食力の違いが何に起因するかは分かっていない。研究代表者は、サンゴの蛍光タンパク質由来の蛍光が餌となる微生物の誘引に働くと考え、その誘引力の違いが捕食力の違いに繋がっているという仮説をたてた。本研究では、サンゴの蛍光が被食者を誘引する効果を調べ、その生理学的重要性を明らかにすることを目的としている。これまでの研究で、サンゴの緑色蛍光タンパク質(GFP)由来の緑色蛍光が褐虫藻(渦鞭毛藻類)の誘引に働くことを明らかにして論文発表した。同様の誘引が、サンゴの餌となる海洋微生物でも見られるかを明らかにするために、動物性プランクトンのコペポーダを用いて実験を行った。研究用のコペポーダは海外の研究者より提供いただき、実験室の培養装置内で飼育した。実験には大量のコペポーダが必要で、そのための培養条件を検討からはじめ、安定的にかつ大量にコペポーダを飼育する条件を見つけた。次に、白、青、緑、赤のLEDを用い、簡易的にコペポーダの光走性を調べた結果、赤と緑の光に正の走光性を、強い青い色に負の走光性を示すことが分かった。この特徴は、褐虫藻の走行性の特徴に似ており、コペポーダも褐虫藻と同様に蛍光に誘引される可能性を強く示唆する。ただ、蛍光ペイントを用いた誘引実験では、これを示す結果はまだ得られていない。サンゴの蛍光タンパク質由来の蛍光が被食者の誘引に働くことを明らかにするため、実験を行った。サンゴの被食者と考えられている遊泳型の海洋微生物のコペポーダを海外の研究者から提供いただき、これを実験室で大量培養するための条件検討を行った。その結果、環境条件や餌などを工夫し、大量培養できる条件を見つけたが、これには予想以上に時間がかかった。その後、異なる色のLEDを用いた走光性の実験や蛍光ペイントを用いた誘引実験を行った。走光性実験は期待通りの結果が得られたが、誘引実験は期待通りの結果は得られなかった。ただ、褐虫藻を用いた誘引実験の際も、同様の問題が発生し、その問題は走光性の性質(走光性の活性の高い時間帯、走光性を示す波長と強度)を理解することで、克服された。そこで、コペポーダをさらに大量培養し、所属先の大型スペクトログラフを利用し、走光性の性質を明らかにする準備を進めている。実験材料のコペポーダの走光性の特徴を所属先の大型スペクトログラフを用いて明らかにする。この実験により、どの波長のどの強度の光に対して正もしくは負の走光性を示すかを明らかにする。実験の方法は、褐虫藻での実験と同じで、問題はない。ただ、この実験には大量のコペポーダが必要となるため、これまでの培養方法をさらに改良する必要がある。これまでの蛍光ペイントを用いた誘引実験では、コペポーダが蛍光に誘引されることを示す結果は見られていない。その原因の一つは、コペポーダの走行性の特徴がまだ明らかになっておらず、誘引実験に最適な条件(時間帯や光環境)が不明であることが挙げられる。そこで、コペポーダの走光性の実験を優先して行い、そこで得られた知見をもとに、蛍光を用いた誘引実験を行う。また、サンゴ礁の海水中に異なる蛍光ペイントを塗ったトラップをしかけ、それぞれの蛍光色に誘引される遊泳型の海洋微生物の特定も平行して行う。これらの実験から、サンゴの蛍光が被食者の誘引に働くことを明らかにし、またそれぞれの蛍光色に誘引される海洋微生物を特定する。

実験には大量のコペポーダが必要で、そのための培養条件を検討からはじめ、安定的にかつ大量にコペポーダを飼育する条件を見つけた。次に、白、青、緑、赤のLEDを用い、簡易的にコペポーダの光走性を調べた結果、赤と緑の光に正の走光性を、強い青い色に負の走光性を示すことが分かった。この特徴は、褐虫藻の走行性の特徴に似ており、コペポーダも褐虫藻と同様に蛍光に誘引される可能性を強く示唆する。ただ、蛍光ペイントを用いた誘引実験では、これを示す結果はまだ得られていない。サンゴの蛍光タンパク質由来の蛍光が被食者の誘引に働くことを明らかにするため、実験を行った。サンゴの被食者と考えられている遊泳型の海洋微生物のコペポーダを海外の研究者から提供いただき、これを実験室で大量培養するための条件検討を行った。その結果、環境条件や餌などを工夫し、大量培養できる条件を見つけたが、これには予想以上に時間がかかった。その後、異なる色のLEDを用いた走光性の実験や蛍光ペイントを用いた誘引実験を行った。走光性実験は期待通りの結果が得られたが、誘引実験は期待通りの結果は得られなかった。ただ、褐虫藻を用いた誘引実験の際も、同様の問題が発生し、その問題は走光性の性質(走光性の活性の高い時間帯、走光性を示す波長と強度)を理解することで、克服された。そこで、コペポーダをさらに大量培養し、所属先の大型スペクトログラフを利用し、走光性の性質を明らかにする準備を進めている。実験材料のコペポーダの走光性の特徴を所属先の大型スペクトログラフを用いて明らかにする。この実験により、どの波長のどの強度の光に対して正もしくは負の走光性を示すかを明らかにする。実験の方法は、褐虫藻での実験と同じで、問題はない。ただ、この実験には大量のコペポーダが必要となるため、これまでの培養方法をさらに改良する必要がある。これまでの蛍光ペイントを用いた誘引実験では、コペポーダが蛍光に誘引されることを示す結果は見られていない。その原因の一つは、コペポーダの走行性の特徴がまだ明らかになっておらず、誘引実験に最適な条件(時間帯や光環境)が不明であることが挙げられる。そこで、コペポーダの走光性の実験を優先して行い、そこで得られた知見をもとに、蛍光を用いた誘引実験を行う。また、サンゴ礁の海水中に異なる蛍光ペイントを塗ったトラップをしかけ、それぞれの蛍光色に誘引される遊泳型の海洋微生物の特定も平行して行う。これらの実験から、サンゴの蛍光が被食者の誘引に働くことを明らかにし、またそれぞれの蛍光色に誘引される海洋微生物を特定する。使用額に端数が出たことで、9,000円の次年度使用額が生じた。次年度の消耗品の購入にあてる。
感染防御、炎症誘導に関わるマクロファージの活性制御機構

これまでに、サイトカインのシグナルに関わるSTATファミリーの機能を、遺伝子欠損マウスを作製することにより解析してきた。その中で、通常の遺伝子欠損マウスが胎生致死となるSTAT3の機能を、マクロファージで特異的に欠失させると、IL-10の作用が消失しマクロファージは異常活性化を示すことを明らかにした。さらに、このSTAT3変異マウスは、強いTh1反応を示し、IL-10欠損マウスと同様に慢性腸炎を発症した。このことから、マクロファージでのIL-10によるSTAT3活性化が、マクロファージの機能抑制、さらには慢性炎症の抑制に必須であることを明らかにした。今年度は、STAT3変異マウスで発症する慢性腸炎が、どのような因子により引き起こされるかを解析した。まず、マクロファージ活性化に必須のIFN-γのシグナル伝達分子STAT1とSTAT3の二重変異マウスを作製した。このマウスでは、IFN-γの作用が消失しているにも関わらず慢性腸炎を発症した。他に炎症を引き起こすサイトカインとしてTNF-αやIL-12が知られている。そこで、これらのサイトカインとSTAT3の二重変異マウスを作製した。TNF-α/STAT3二重変異マウスでは、STAT3単独変異マウスと全く同様に慢性腸炎を発症した。一方、IL-12/STAT3二重変異マウスでは、Th1反応が軽減され、慢性腸炎が発症しなくなった。さらに、B, T細胞の欠損するRAG2欠損マウスとSTAT3変異マウスを交配したところ、この二重変異マウスでも、慢性腸炎の発症が抑制された。以上の結果から、STAT3変異マウスにおける慢性腸炎の発症には、サイトカインでは、各種の炎症誘導に関与するTNF-αではなく、主にマクロファージから産生されるIL-12が重要であり、T細胞の存在も必要であることが明らかになった。この結果は、慢性腸炎の発症の最初のtriggerにマクロファージの活性化があり、その結果炎症性サイトカインが種々産生されるが、その中でIL-12が大変重要であり、IL-12によるTh1反応の強い誘導が慢性腸炎の悪化を導くことが示唆された。
HEMSアグリゲーションのための分散最適化手法

需要家が持つ蓄エネルギーおよび発電装置などの地理的に分散されたエネルギー資源を協調制御することで,メガワット規模のネガワットを集約することが期待されている.家庭用エネルギー管理システム(HEMS)を集約する機能を担う地域エネルギー管理システム(CEMS)あるいはアグリゲーターは,デマンドレスポンス信号を受けて個々のHEMSへ節電を要請する.このとき,要請する節電量は個々のHEMSの経済合理性を考慮しなければならないものの,運用方策を決定する監視制御問題は,on/off状態を表す離散値を持ち,離散変数の増加は解の探索範囲の指数関数的増加という問題を生じさせるためスケーラビリティーの課題がある.また,需要家のエネルギー需要を全て把握する集中型CEMSは,エネルギー需要に関するプライバシーの課題も残されている.そこで本研究では,個々のHEMSへ,on/offを含む運用方策の決定および機器を制御する権限を移譲し,分散プロセスにより需要家側資源を集約する手法の開発を行う.本年度は,厳密な凸関数を必要としない近接分離最適化技法の一つである交互方向乗数法(ADMM)に基づく分散型HEMSアグリゲーション手法を開発した.これにより,従来の集中型EMSでは解くことが出来なかった,1000世帯規模のアグリゲーションを数値的に実証した.また,分散プロセスにおいては,最も遅いHEMSの速度に,アルゴリズム全体が律速される.数値実験を通して,運用の自由度が高いヒートポンプ給湯機(HPWH)を持つ需要家が,比較的計算速度が遅いことが確認された.これを解決するため,比較的計算速度の遅いHEMSに律速されない非同期型の分散型HEMSアグリゲーション手法へと拡張した.本年度の目標の進捗は次のとおりである.(1)複数の仮想マシン上に個々のHEMSモデルを構築し,HEMSアグリゲーション評価基盤を開発する.(2) HEMS対応機器を導入し,実機実証の準備を行う.(3)非同期HEMSアグリゲーション問題への拡張を行う.これらの目標に対して,まず,従来の1家庭を対象とするHEMSスケジューリング問題をHEMSエージェントとして仮想マシン上に実装した.次に,複数の仮想マシン上にこのHEMSエージェントを配置し,アグリゲーターとの通信により制約条件が変化するHEMSアグリゲーション評価基盤を開発した.さらに,前述の通りADMMに基づくアグリゲーターとHEMS間の情報通信による分散型手法を開発し,本基盤を用いて数値的に提案手法のスケーラビリティーを数値的に評価した.加えて,分散プロセス全体の計算速度を律速する,比較的計算速度の遅いHEMSのスケジュールを待つ必要のない非同期型プロセスへとこれを拡張子した.この結果は国際学会にて発表した.2018年度までに開発した手法はスケーラビリティーの課題は解決した一方で,アグリゲーションプロセスを実行する場合,HEMSスケジューリング問題の計算速度に関する課題が残されている.したがって2019年度はオンラインでの応答を目標として,最適スケジューリング問題から求められた機器のon/off設定値を近似する関数の作成を目指す.また,提案手法の評価のために,実際に使用されている通信標準を用いた実験環境を整え,実機実証することを目指す.需要家が持つ蓄エネルギーおよび発電装置などの地理的に分散されたエネルギー資源を協調制御することで,メガワット規模のネガワットを集約することが期待されている.家庭用エネルギー管理システム(HEMS)を集約する機能を担う地域エネルギー管理システム(CEMS)あるいはアグリゲーターは,デマンドレスポンス信号を受けて個々のHEMSへ節電を要請する.このとき,要請する節電量は個々のHEMSの経済合理性を考慮しなければならないものの,運用方策を決定する監視制御問題は,on/off状態を表す離散値を持ち,離散変数の増加は解の探索範囲の指数関数的増加という問題を生じさせるためスケーラビリティーの課題がある.また,需要家のエネルギー需要を全て把握する集中型CEMSは,エネルギー需要に関するプライバシーの課題も残されている.そこで本研究では,個々のHEMSへ,on/offを含む運用方策の決定および機器を制御する権限を移譲し,分散プロセスにより需要家側資源を集約する手法の開発を行う.本年度は,厳密な凸関数を必要としない近接分離最適化技法の一つである交互方向乗数法(ADMM)に基づく分散型HEMSアグリゲーション手法を開発した.これにより,従来の集中型EMSでは解くことが出来なかった,1000世帯規模のアグリゲーションを数値的に実証した.また,分散プロセスにおいては,最も遅いHEMSの速度に,アルゴリズム全体が律速される.数値実験を通して,運用の自由度が高いヒートポンプ給湯機(HPWH)を持つ需要家が,比較的計算速度が遅いことが確認された.これを解決するため,比較的計算速度の遅いHEMSに律速されない非同期型の分散型HEMSアグリゲーション手法へと拡張した.本年度の目標の進捗は次のとおりである.(1)複数の仮想マシン上に個々のHEMSモデルを構築し,HEMSアグリゲーション評価基盤を開発する.(2) HEMS対応機器を導入し,実機実証の準備を行う.(3)非同期HEMSアグリゲーション問題への拡張を行う.これらの目標に対して,まず,従来の1家庭を対象とするHEMSスケジューリング問題をHEMSエージェントとして仮想マシン上に実装した.次に,複数の仮想マシン上にこのHEMSエージェントを配置し,アグリゲーターとの通信により制約条件が変化するHEMSアグリゲーション評価基盤を開発した.さらに,前述の通りADMMに基づくアグリゲーターとHEMS間の情報通信による分散型手法を開発し,本基盤を用いて数値的に提案手法のスケーラビリティーを数値的に評価した.

加えて,分散プロセス全体の計算速度を律速する,比較的計算速度の遅いHEMSのスケジュールを待つ必要のない非同期型プロセスへとこれを拡張子した.この結果は国際学会にて発表した.2018年度までに開発した手法はスケーラビリティーの課題は解決した一方で,アグリゲーションプロセスを実行する場合,HEMSスケジューリング問題の計算速度に関する課題が残されている.したがって2019年度はオンラインでの応答を目標として,最適スケジューリング問題から求められた機器のon/off設定値を近似する関数の作成を目指す.また,提案手法の評価のために,実際に使用されている通信標準を用いた実験環境を整え,実機実証することを目指す.2018年度において次期繰越差額が生じた理由は,数値評価基盤として導入したマルチコアサーバーの見積もりと実際の差による.この差額は2019年度のデータ整理のための人件費への計上を予定している.
固体表面反応を利用した酸化物超伝導薄膜原子層の段階的形成

本研究では、膜形成過程における固体表面上での金属原子の配列構造、電子状態を明らかにしつつ表面層を一層ずつの単位で制御、展開し、新しい表面相を創製することを目指している。本年度は、前年度に引続き分子線エビタキシ-法により低温低圧条件にて合成したBi系2201相に関し、格子整合性のよい酸化物結晶基板状に形成した歪格子の格子緩和、およびBi系2212相の電子状態に関し検討した。上述の低温MBE法は、清浄化した基板結晶上に、室温で、Bi系超伝導相の構成元素を金属状態で、格子内の順序に従って供給した上で、単位格子毎に酸化結晶化する行程を繰り返すことによって層形成する方法である。このMBE法の利得を明らかにする目的で、結晶化に要する見かけの活性化エネルギ-を求めた。その結果、本低温MBE法で、単位格子毎に結晶化をとることによる結晶化の活性化エネルギ-は50ー60kJ/molとなった。この活性化エネルギ-の値は、Bi系2201、2212相いずれの場合は同程度であった。この値は、バルク試料におけるアモルファス相からの結晶化の活性化エネルギ-400kJ/mol、と比較して1/100程度の著して小さいものとなっている。結晶化の活性化エネルギ-が小さい低温MBE法では、基板との相互作用が大きく格子歪をもつ薄膜が成長する。チタン酸ストロンチウム(SrTiO_3)上のBi系2201相は超薄膜の状態では、格子歪を有することがこの格子歪には、薄膜の膜厚が増加するに従い緩和される。Bi系2201相の膜厚に対する薄膜の平均格子定数を求めたところ、2201相のc軸長の1/2を単位として4ー5ユニットまでの間で急激な歪緩和が起こり、その後はBi系2201相に固有の格子定数をもつ薄膜が成長していくことが示された。また、この様にして作製した、Bi系2212相に関して、光吸収スペクトルを観測することにより、その電子状態を考察した。
精密定量プロテオミクスを用いたシグナル伝達の包括的解析

細胞運命決定・増殖などの本質的な生命現象は細胞外刺激が引き起こす細胞内シグナル伝達によって規定されている。これまでシグナル伝達に関与するタンパク質が多数同定され、それらの間で起きる相互作用やリン酸化反応を介してシグナル伝達経路が形成されていることが示されている。一方で、同一シグナル経路が刺激の種類や強さによって異なるアウトプットを生み出す機構などはほとんど不明である。近年、シグナル伝達を数理モデルに落とし込んで理解する試みがなされているが、シグナル伝達因子の濃度情報や網羅的な飜訳後修飾のダイナミクスデータの不足が大きな障害となっている。本研究では独自に開発してきたタンパク質精密定量法iMPAQT法を応用し、細胞内シグナル伝達ネットワークにおけるタンパク質発現絶対量計測やネットワーク動態(リン酸化や相互作用の変化)計測に応用し、シグナル伝達の特異性や多様性を生み出す動作原理の解明を試みた。現在のiMPAQT法はmTRAQ試薬を用いた質量タグの導入によって内部標準と試料ペプチドを区別しているが、より利便性や感度を高めるために、安定同位体標識アミノ酸の導入による内部標準の作製を実施した。確立された手法を用いて、数種類のがん細胞株を対象にシグナル伝達分子を対象とした絶対量計測を試みた。多くのシグナル伝達系の構成要素を検出することが可能であり、シグナル伝達経路の構造的特徴を定量化に成功した。さらに、30,000以上のリン酸化部位を同定しデータベース化し、iMPAQTのワークフローを適用し、様々な刺激に応答するリン酸化変動を計測するための計測メソッドを構築した、迅速に任意のタンパク質リン酸化を計測可能な技術を確立した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では独自に開発してきたタンパク質精密定量法iMPAQT法を応用し、細胞内シグナル伝達ネットワークにおけるタンパク質発現絶対量計測やネットワーク動態(リン酸化や相互作用の変化)計測に応用し、シグナル伝達の特異性や多様性を生み出す動作原理の解明を目指す。本年度は、実際にiMPAQTを用いて、いくつかの細胞株を用いてErb経路など主要なシグナル伝達経路の構成因子の絶対定量を実施した。その過程でiMPAQT法の拡張性や利便性を向上させる必要性が生じたことから、質量タグを付加するための安定同位体標識法の見直しや、内部標準調製を大量かつ安価に行うための技術開発を行った。これにより、任意のタンパク質セットに対するアッセイの構築と継続的な計測が可能なシステムを構築することができた。また、リン酸化ペプチドの計測メソッドもiMPAQTプラットフォームへ導入することができた。本年度は以下の3つの項目について研究を実施した。1)シグナル伝達経路の絶対量計測:数種類のがん細胞株を対象にシグナル伝達分子を対象とした絶対量計測を試みた。多くのシグナル伝達系の構成要素を検出することが可能であり、シグナル伝達経路の構造的特徴を定量化することが可能であった。2)iMPAQT法の改良:上述したように、細胞内シグナル伝達経路の構造を定量的に把握することができたが、より広範囲でのタンパク質の計測に拡張するためには,現行のiMPAQTではその拡張性や利便性が十分ではなく、iMPAQTを改良することを検討した。iMPAQT法はmTRAQ試薬を用いた質量タグを導入しているが、これを安定同位体標識アミノ酸の導入に変更することにした。そのため、新規に安定同位体標識アミノ酸存在下で組換えタンパク質を作製し、質量分析による情報取得を実施した。さらに、高効率かつ低コストで安定同位体標識ペプチド評品を得るための新規手法であるFlexible and Multiplexed Quantification Tag Code (FMQTAC)を開発した。また修飾部位を含むペプチドを定量することで修飾イベントを逆モニターする系を構築した。3)タンパク質のリン酸化定量解析:これまでに既に30,000以上のリン酸化部位を同定しデータベース化している。これらのリン酸化ペプチド情報をiMPAQTに適用し、様々な刺激に応答するリン酸化変動を計測するための計測メソッドを構築した。また、より微量のタンパク質量でリン酸化ペプチドの精製と解析が可能な手法の開発を行った。さらに、MS inclusion listや保持時間アライメントなどを利用することで、従来の手法よりハイスルーップットかつ安定にリン酸化の定量解析を可能とする新規解析法を開発中である。本研究では独自に開発してきたタンパク質精密定量法