hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔扁平上皮癌細胞におけるnm23遺伝子の分化誘導抑制効果とその制御

我々の教室で分離・樹立したヒト口腔扁平上皮癌細胞BHYは、ヌードマウスに移植すると、高度分化型扁平上皮癌を形成する。一方、ヒト口腔扁平上皮癌細胞HNは未分化型扁平上皮癌細胞を形成する。1.HN細胞では、nm23-H1及びnm23-H2遺伝子とも、mRNAが高度に発現していることを、一方BHY細胞ではそれぞれの遺伝子の発現量の低いことを、Northern blotting及び半定量RT-RCR法により明らかにした。更に、タンパクレベルでも同様の所見をimmunoblotting及び免疫染色法(ABC)により検出した。2.BHY,HN細胞にnm23-H1あるいはnm23-H2遺伝子に対するアンチセンス・オリゴヌクレオチドを導入したBHY,HN細胞において、TPAに応答してインボルクリン、フラゲリンあるいはサイトケラチンK1遺伝子が高度に発現してくることをABC法、蛍光抗体法あるいはNorthern blottingにより検出した。すなわち、nm23-H2遺伝子は分化抑制機能を保有していることを示唆する実験結果を得た。3.nm23-H2cDNAをSRαプロモーターにアンチセンス・オリエントに連結した発現ベクターをBHY,HN細胞にリポフェクチン法により導入した。このtransfectantsをTPAにてin vitroで処理した後、ヌードマウスに移植して、腫瘍増殖と腫瘍分化度につき検索した。その結果、有意な腫瘍の増殖抑制とkeratinocyte differentiationの出現を検出した。
ユーザーにフレンドリーな高精度３次元ファッション・デザインシステムの開発

情報通信技術を利用したファッションオーダーシステムの開発において,着装シミュレータが“3次元"で一般消費者に使いやすく,かつ精度の高いシミュレーションを実現できるための要件を検討した.その結果,既存のソフトウェアについて開発メーカーとのカスタマイズの検討と改善を行い,3次元の基準点測定表示可能なシミュレーションソフトウェアを開発した.また,タイトスカートとフレアスカートの3次元測定値から,幾何学的なパラメータとして,点集中のガウス曲率,点集中の測地的曲率,点集中の平均曲率を計算して,加齢による体型変化や,使用するテキスタイルの力学物性との間に関係を見出すことができた.(1)タイトスカートの仮想自動作成システムの構築とその特徴について検討した.3次元人体計測した成人女子のうち18歳83歳を対象に,3次元腰部体表面の2.5mm間隔の水平断面(WL股高)3次元座標(1水平面180点)と,これに対応する3次元座標値を縦方向につなぐ断面を設定して,各凸点を結ぶテープメジャーライン面を自動形成し,仮想人台を造型し,個別対応の膝丈までの密着タイトスカートを立体裁断した.製作したタイトスカートの三角形メッシュの曲率を用いて,タイトスカートの左右の側部・後中央部・前中央部の4領域に分けて,曲面形状の高年齢層の特徴を検討した.4領域の曲率の主成分分析の結果,5つの主成分得点を用いてクラスタ分析を行い,6つのタイトスカート曲率形状のタイプに分類できた.人体形状から直接3次元衣服形状の特徴を抽出し,若年層と比較したやや高年齢層のクラスタのタイトスカート着装形状として,前中央部の楕円曲面のが大でウェストラインの凹曲形状が大であるが,後中央部の楕円曲面は小で,前後中央部での差のあること,また左右側部の楕円曲面のとウェストラインの凹曲がりが大きいことなどが明らかになった.(2)着装シミュレータを用いたフレアスカートの再現計算すでに製作し三次元計測で実測データを収集してある,3世代,3種のフレアー量,6種類の布生地のフレアスカートについて,着装シミュレータi-Designerを用いて,実物と同様の型紙,実物の人台を三次元スキャンして得た仮想人台,ならびにKES測定に得られた布の引っ張り,曲げとうの物理物性を用いて,計算機上で再現計算を行った.この結果,人台,型紙をデジタル化する際に,フレアスカート特有の特異点が生じることが分かった.着想シミュレータの開発元と協議しながら,原因究明に当たっている.フレアスカートの再現計算での特異点発生の原因究明に,予想以上に時間を要しており,再現計算の当初終了時期に比べて,やや遅れが生じている.しかしながら,特異点発生の原因究明が完了すれば,シミュレーションは早期に完了することが期待されている.(1)昨年度の成果をもとに,3次元自動人体計測した個人の体型からコンピュータ内でスカート設計用の基準点を自動設定して,仮想的にタイトスカートの立体裁断を可能にするオーダーメイドシステムを開発した.(ウエストラインから膝までの凸点を包む9本の水平断面を設定して,任意の垂直方向面との交点300点を用いて3次元タイトスカート座標を形成した.)成人女子1,044名の個人対応のタイトスカートの曲面形状分類を角度による曲率を用いて行い,4つの体形を反映した衣服曲面形状が抽出できた.衣服を実際に製作する前に仮想で視覚的に確認でき,且つ曲面体形の特徴も判断可能となった.(2)昨年度からの課題であった,フレアスカートの3次元シミュレーションにおける特異点の発生については,平成28年5月までに,ソフトウェアメーカー製の初期シミュレーション最適化機能を導入した.その結果,特異点の発生を低減させることができるようになった.また,当該最適化機能の導入により,シミュレーションの時間全体が短くなり,研究のスピード化が実現された.さらに今年度は,シミュレーションソフトウェア上でフレアスカートの3次元座標を,現実空間上のフレアスカートの基準点と対比させるため,シミュレーションソフトに基準点プロット追加機能について,ソフトウェアメーカーと詳細な仕様を検討し,当該追加機能を発注し年度内に納品された.これらの拡張機能を用いて,現実空間で実測したフレアスカートのシルエットと,計算で求めたシルエットを迅速に比較検討できるようになった.昨年度の問題点であった,シミュレーション上の特異点発生について,ほぼ解決策が見出せた.また,シミュレーション上のシルエットの3次元座標と,現実空間でのスカートのシルエットとの対応が,精密に行えるようになった.さらに,タイトスカートの曲面体形の特徴判断のために,幾何学的曲率特徴量の詳細な解析を行った.以上の理由から,当初予定に対して概ね順調に進捗していると考えられる.【研究の目的】本研究は,ICTを利用したファッションオーダーシステムの開発において,着装シミュレータが“3次元"で一般消費者に使いやすく,かつ精度の高いシミュレーションを実現できるための要件を検討する.これにより“ユーザーにフレンドリーな高精度3次元ファッション・デザインシステムの開発"のための基盤を構築する.そして今後のインターネットのサイトを利用した,日本のアパレルファッションの世界的発展と,消費者にやさしい衣生活を支援することを目的とする.【研究概要】3次元シミュレーションに最適な,開発メーカーとのカスタマイズの検討と改善を行い,本研究用着装シミュレーションソフトウェアを開発した.このソフトウェアを用いて72種類のフレアスカートについて,シミュレーションを行った.また,タイトスカートとフレアスカートの3次元測定値から,幾何学的なパラメータとして,点集中ガウス曲率,点集中測地曲率,点集中平均曲率を計算して,加齢による体型変化や,使用するテキスタイルの力学物性との間に関係を見出すことができた.

【最終年度の実施状況】2016年度の成果に基づき,3次元着装シミュレーションソフトウェアに実装した3次元座標比較用の基準点プロット追加機能を用いて計算を行った.計算のパラメータとして,三世代の女性体形,3種類のフレアー量,6種類の布の力学的性質を用いた.(團野)3次元仮想空間内で生成したタイトスカートの表面パラメータとして,点集中ガウス曲率と点集中測地曲率を計算し,曲面の形状を分類した.またフレアスカートについてSD法により得られた感度イメージと布の力学的性質やスカート形状についての関係を調べた.(増田)情報通信技術を利用したファッションオーダーシステムの開発において,着装シミュレータが“3次元"で一般消費者に使いやすく,かつ精度の高いシミュレーションを実現できるための要件を検討した.その結果,既存のソフトウェアについて開発メーカーとのカスタマイズの検討と改善を行い,3次元の基準点測定表示可能なシミュレーションソフトウェアを開発した.また,タイトスカートとフレアスカートの3次元測定値から,幾何学的なパラメータとして,点集中のガウス曲率,点集中の測地的曲率,点集中の平均曲率を計算して,加齢による体型変化や,使用するテキスタイルの力学物性との間に関係を見出すことができた.フレアスカートのシミュレーションを早期に完了した後,実測のフレアスカートの三次元位置情報との比較を行い,シミュレーションの精度と,問題点を抽出する.フレアスカートの三次元実測形状より幾何学的な特徴量を算出し,タイトスカートと同様,フレア量,人台の年齢などの間で相関を検討し,フレアスカートの自動生成システムを構築する.最終年度であるため,シミュレーション上のシルエットの基準点と,現実空間上のスカートのシルエットの基準点の比較を完了させる.これまで得られた幾何学的曲率特徴量の結果を,デザインシステムに導入する.必要な論文や,報告書類をまとめる.被服学次年度使用額のうち,35万円については,年度内に発注した三次元シミュレーション結果を実測の測定結果と比較検討するための,位置情報特定サブシステム開発購入費に充てた.しかしながら,年度内での納品検収に至らなかったため,未使用額として残っている.当該金額は,H28年度前期中には,サブシステムの納品,検収により執行を予定している.次年度使用分の30万円については,フレアスカートの三次元シミュレーションにおける特異点の発生の原因究明と,対策について,ソフトウェアの開発元と協議が若干送れたため,未使用となった.次年度使用金額については,平成28年度中に計算専用のパーソナルコンピュータを購入する予定であったが,シミュレーションソフトウェアへの基準点プロット追加機能の納品が,年度末までずれ込んだため,購入を控えていたものである.
アラスカ極地湖沼の藻類相の研究

1988年と1989年の2年間に5月から10月の、藻類活動開始期から最盛期、そして衰退期まで、湖沼環境では融氷始めから夏、そして結氷までの期間、アラスカのツンドラ地帯からタイガ地帯にある下記の5地域の湖沼の採集調査を実施した。(1)北緯71度30分のバロ-地区:海岸沿いにある淡水湖と潟湖と、ツンドラに散在する湖沼、計20湖沼、1988年6月、7月、1989年8月、9月の4回;(2)北緯68度30分のト-リク湖沼群:アラスカ北部のツンドラ地帯の11湖沼、1988年6月、7月、1989年8月、9月の4回;(3)北緯64度30分、アラスカ中心部、フェアバンクス市内にあるタイガ地帯の代表湖スミス湖:ほぼ週1回、計27回;バレ-ン湖7回;(4)北緯63度のパクソン湖沼群:タイガ山岳地帯の15湖沼、各年4回、計8回:(5)北緯60度のアラスカ南端のキナイ半島にある24湖沼:1988年6月と1989年9月の2回採集;2年間での合計1447点の試料を採集した。現在北極圏の試料から電子顕微鏡研究を行っている。湖沼環境:藻類相は湖沼環境によっても変化するので、1989年度には陸水化学の分担者を加えた。上記5湖沼群での8月から10月の気温、水温、pHの最低と最高を示す。湖沼群気温°C水温°CpHバロ-湖沼群1.315.40.715.6 6.88.4(海岸の湖);6.27.0(ツンドラの湖沼)ト-リク湖沼群1523 520.3 6.58.2スミス湖-1.123.1 1.221.5 6.58.4パクソン湖沼群2.119.8 1.719.6 78.4キナイ湖沼群6.316.54.819.16.58.14藻類:アラスカ新産の黄金藻3属:Spiniferomonas,Polylepidomonas,Paraphysomonasとそれらに所属する新産種24が見出され、アラスカに分布する種は88となった。バロ-湖沼群には5属17種、ト-リク湖沼群には6属35種、スミス湖には4属18種の黄金藻が分布し、Mallomonas caudataがト-リク湖で7月に、バ-レン湖で9月に優占し、水の華を形成し、スミス湖では9月にSynura peterseniiとMallomonas2種の水の華が形成された。バロ-湖沼群の培養品からはOchromonasの新種と認められる1種が観察され、またツンドラの小湖沼ではEuglenaの水の華が観察された。珪藻はバロ-湖沼群で23属85種が同定された。これらの種は世界に広く分布するものであり、北極圏の藻類でも表現型での著しい変異は観察されなかった。極地湖沼では活動期間が短縮されているためか、種類組成の変化が激しいようであった。黄金藻は一般に好酸性であると考えられているが、アラスカの比較的大きい湖沼の水は中性かややアルカリ性を示すのに、黄金藻が多数生息しており、検討を要する問題である。一方8月から9月における湖水の化学的諸性質については、次のようであった。バロ-湖沼群0.0120.054 0.0070.0330.69.7 1.739.6スミス湖0.0240.160 0.0030.022 0.65.1 42.044.0パクソン湖沼群0.0090.089 0.0060.0232.63.7 1.919.5キナイ湖沼群0.0090.068 0.0100.100 3.440.6 1.112.1特にDOC量はスミス湖に多く、日本の腐植栄養湖の蔵王の池の3倍以上もあり、アラスカ湖沼の特徴の1つを示している。生息する生物との関連について、さらに検討を加えたい。(1)北緯71度30分のバロ-地区:海岸沿いにある淡水湖と潟湖と、ツンドラに散在する湖沼、計20湖沼、1988年6月、7月、1989年8月、9月の4回;(2)北緯68度30分のト-リク湖沼群:アラスカ北部のツンドラ地帯の11湖沼、1988年6月、7月、1989年8月、9月の4回;(3)北緯64度30分、アラスカ中心部、フェアバンクス市内にあるタイガ地帯の代表湖スミス湖:ほぼ週1回、計27回;バレ-ン湖7回;

(4)北緯63度のパクソン湖沼群:タイガ山岳地帯の15湖沼、各年4回、計8回:(5)北緯60度のアラスカ南端のキナイ半島にある24湖沼:1988年6月と1989年9月の2回採集;2年間での合計1447点の試料を採集した。現在北極圏の試料から電子顕微鏡研究を行っている。湖沼環境:藻類相は湖沼環境によっても変化するので、1989年度には陸水化学の分担者を加えた。上記5湖沼群での8月から10月の気温、水温、pHの最低と最高を示す。湖沼群気温°C水温°CpHバロ-湖沼群1.315.40.715.6 6.88.4(海岸の湖);6.27.0(ツンドラの湖沼)ト-リク湖沼群1523 520.3 6.58.2スミス湖-1.123.1 1.221.5 6.58.4パクソン湖沼群2.119.8 1.719.6 78.4キナイ湖沼群6.316.54.819.16.58.14藻類:アラスカ新産の黄金藻3属:Spiniferomonas,Polylepidomonas,Paraphysomonasとそれらに所属する新産種24が見出され、アラスカに分布する種は88となった。バロ-湖沼群には5属17種、ト-リク湖沼群には6属35種、スミス湖には4属18種の黄金藻が分布し、Mallomonas caudataがト-リク湖で7月に、バ-レン湖で9月に優占し、水の華を形成し、スミス湖では9月にSynura peterseniiとMallomonas2種の水の華が形成された。バロ-湖沼群の培養品からはOchromonasの新種と認められる1種が観察され、またツンドラの小湖沼ではEuglenaの水の華が観察された。珪藻はバロ-湖沼群で23属85種が同定された。これらの種は世界に広く分布するものであり、北極圏の藻類でも表現型での著しい変異は観察されなかった。極地湖沼では活動期間が短縮されているためか、種類組成の変化が激しいようであった。黄金藻は一般に好酸性であると考えられているが、アラスカの比較的大きい湖沼の水は中性かややアルカリ性を示すのに、黄金藻が多数生息しており、検討を要する問題である。一方8月から9月における湖水の化学的諸性質については、次のようであった。バロ-湖沼群0.0120.054 0.0070.0330.69.7 1.739.6スミス湖0.0240.160 0.0030.022 0.65.1 42.044.0パクソン湖沼群0.0090.089 0.0060.0232.63.7 1.919.5キナイ湖沼群0.0090.068 0.0100.100 3.440.6 1.112.1特にDOC量はスミス湖に多く、日本の腐植栄養湖の蔵王の池の3倍以上もあり、アラスカ湖沼の特徴の1つを示している。生息する生物との関連について、さらに検討を加えたい。
現代日本語教育史研究のための情報リソースの構築―グローバルな視座の育成に向けて

本科研では、前科研を引き継ぎ、日本語教育史研究の教材の充実に向けて、1945年以降現代に至るまでの国内および海外の日本語教育の主要なトピックをまとめ、当領域の教材リソースとしてウエブ上に公開した。具体的には、本テーマに取り組む者が1)先行研究を読み解き、自ら歴史資料を確認しながら自律的にすすめられるよう、具体的な「課題」と参考文献や一次資料などの「文献」とデータベース等のアーカイブのリストを示すこと、2)当分野に関し通時的、共時的に主なトピックが概観できることを目的とし、ウエブサイト『ようこそ!日本語教育・学習史のホームページへ』(http://ynu-isc-kokusai.jimdo.com/)の充実を図った。その内容は、1945年以降の日本語教育の現代史に関し、I国内II東アジアIII東南・南アジアIV欧州・ロシア・中央アジアV南北アメリカ大洋州VI中東アフリカの六つの地域に分け、それぞれの地域における512点の「課題」と、28点の先行研究や資料情報を「文献」として各「課題」に示した。「文献」以外の内容は、中国語版と英語版を作成した。研究代表者は、毎年三つの講義・演習で日本語教育史のテーマを扱っている。2018年度には、本ウエブサイトを通して日本語教育史を学んだ複数の受講生が、授業での発表をもとに国内外で研究発表を行い、当分野への取り組みを促すことに一定の成果を得たと感じている。日本語教師養成課程において「日本語教育史」という科目の位置づけは希薄であり、日本語教育に携わる者が、先人の足跡に触れ、歴史を知り学ぶという機会が極めて限られている。一つの学問分野の内容は、その学史をたどることによって一望できるという考え方もある。日本語教育学という学問領域において本科研がその一助となれば幸いである。本年度は、当授業の教育実践についての論文を1本、関連の内容で3本を執筆、海外講演、発表を2件行った。日本語教育学は、日本語を教え学び合うことを通じて、国際文化交流の実践者としてのグローバル人材の養成を担う分野である。そのためには、長い歴史を有する日本語教育の沿革を学び、多様な事例の中で複眼的に時代を把握する力を養うことが必要である。本研究は、戦前を中心とした科研費による前プロジェクト(『日本語教育史のコンテンツの再構成と資料の公開に関する基礎的研究』(課題番号21520572))を引き継ぎ、1945年以降の展開に焦点をあて、初学者が取り組みやすいよう、ウエブサイトを通じて研究情報を発信するものである。なお、海外で多くの非母語話者が教壇に立ち、日本語教育研究を志す人々がいる今日、次世代を担う海外人材にも届けるべく、これまでのすべての「課題」を日本語・中国語・英語の三言語で発信する。なお、前プロジェクトで作成したウエブサイト『ようこそ!日本語教育・学習史のホームページへ』(http://ynu-isc-kokusai.jimdo.com/)は、本テーマに取り組む者が先行研究を読み解き、自ら歴史資料を確認しながら自律的にすすめられるよう、具体的な研究テーマと参考文献を示し、当分野を概観できるよう構成を考えた。歴史資料に関する情報を提供したことは、史実への関心を深めるきっかけとなると同時に、現在を歴史の一コマとして位置づけ、歴史から学ぶ意義を確認することができた。日本語教育学の基礎科目「日本語教育の歴史と現状」(文化庁2000)が日本語教育養成機関において確立しているとは言い難い今日、日本語教育の現代史を中心に研究情報のリソースを構築し、多言語でウエブ上に公開する意義は大きいと思われる。本科研プロジェクトは、日本語教育の戦後を中心とした現代史を扱い、前科研プロジェクトで作成した「課題」を含め、すべての「課題」を日本語、中国語、英語の3言語により、ウエブ上で発信するものである。当初の予定として、3年間で、各地域515点(日本、アジア、欧・ロシア、南北アメリカ、中東・アフリカ、オセアニア)、その他の地域を越えたトピック1015点をおおよその目安として作成し、平成28年度は、上記地域のうち、欧・ロシア・南北アメリカを中心に、1文献の収集と選定2研究課題のリスト作成3授業での試行を実施することを計画した。実際には、1・2については、不完全ながらも作成し、3の実践を通じて、さらなる課題が見えてきた。これと同時に、最終年度に実施する予定であった、3言語による発信に関しては、前プロジェクトで作成した「課題」を中国語、英語に翻訳し、ウエブ上での公開が実現した。また、本領域に関し執筆した論文が、海外の研究誌に、和文1件、英文1件の採択が決定した。また、海外で開催される国際学会での口頭発表が採択された。本研究は、日本語教育学の一領域である「日本語教育の歴史と現状」(文化庁2000)の確立を目的とし、日本語教育の現代史を中心に研究情報のリソース構築を試み、多言語でウエブ上に公開するものである。プロジェクトの2年目にあたる2017年度は、1)コンテンツ作成、2)コンテンツを使った3クラスにおける授業実践、3)2件の招待講演、2件の口頭発表(海外)、3点の論文刊行・公開など成果発表を行った。プロジェクトの最終年にあたる2018年度は、上記1)の修正、調整を行い、ウエブ上に公開すること、国内外での口頭発表等を通じ、プロジェクトの紹介を行うことの2点に力を注ぎ、当領域の意義の周知に努める。

本研究は、前科研プロジェクト(『日本語教育史のコンテンツの再構成と資料の公開に関する基礎的研究』(課題番号21520572))の趣旨、すなわち、本領域に関する具体的な研究テーマと参考文献をウエブ上に公開し、本テーマに取り組む初学者が各課題に関する先行研究を読み解き、自ら歴史資料を確認しながら自律的に取り組める研究テーマのリソースを構築するという目的を引き継ぐものである。なお、本プロジェクトは、戦後の日本語教育の展開に焦点をあて、同様にウエブサイト(『ようこそ!日本語教育・学習史のホームページへ』(http://ynu-isc-kokusai.jimdo.com/)で公開するものである。昨今、戦後の各地の日本語教育に関する研究が受賞の機会に浴するなど、当分野にも注目が集まりつつある。資料の一つとなる聞き取り調査が可能なうちに、まずは、本領域へのさらなる関心を高めることも重要であろう。日本語教育学は、国際文化交流の実践者としてのグローバル人材の養成を担う分野でもある。今日に至る長い歴史を有する日本語教育の沿革や多様な事例に触れることは、複眼的に時代を把握する力を養うことにもつながろう。プロジェクトの2年目にあたる当該年度は、次の3点を中心に取り組んだ。1)コンテンツ作成:コンテンツとは、当領域の主要テーマとともに、テーマに関連する先行文献や歴史資料(デジタルデータ)を紹介するものである。1946年以降の日本国内外の日本語教育に関わる主なトピックに関しコンテンツをほぼ作成しおえた。2)上記1)で作成したコンテンツは、本領域をテーマとする学部専門科目、学部全学教養科、大学院専門科目の3授業において受講生が上記1)の授業において使用した。3)本テーマに関わる研究成果について、国内外で発表した。2件の招待講演(国内、中国)、2件の口頭発表(ドイツ、ポルトガル)、3点の論文・報告が刊行・公開された。本科研では、前科研を引き継ぎ、日本語教育史研究の教材の充実に向けて、1945年以降現代に至るまでの国内および海外の日本語教育の主要なトピックをまとめ、当領域の教材リソースとしてウエブ上に公開した。具体的には、本テーマに取り組む者が1)先行研究を読み解き、自ら歴史資料を確認しながら自律的にすすめられるよう、具体的な「課題」と参考文献や一次資料などの「文献」とデータベース等のアーカイブのリストを示すこと、2)当分野に関し通時的、共時的に主なトピックが概観できることを目的とし、ウエブサイト『ようこそ!日本語教育・学習史のホームページへ』(http://ynu-isc-kokusai.jimdo.com/)の充実を図った。その内容は、1945年以降の日本語教育の現代史に関し、I国内II東アジアIII東南・南アジアIV欧州・ロシア・中央アジアV南北アメリカ大洋州VI中東アフリカの六つの地域に分け、それぞれの地域における512点の「課題」と、28点の先行研究や資料情報を「文献」として各「課題」に示した。「文献」以外の内容は、中国語版と英語版を作成した。研究代表者は、毎年三つの講義・演習で日本語教育史のテーマを扱っている。2018年度には、本ウエブサイトを通して日本語教育史を学んだ複数の受講生が、授業での発表をもとに国内外で研究発表を行い、当分野への取り組みを促すことに一定の成果を得たと感じている。
棘皮動物ウミュリ類の骨格の相同性に関する形態学的・結晶学的研究

今年度は(1)3種類の現生ウミシダの発達段階の骨格形成の走査型電子顕微鏡による観察.(2)古生代末中生代初期に起こったと推定される有関節亜綱の急速な進化の実態を化石記録に基づき明らかにする,の2点を中心に研究を行った.相模湾東部,小網代湾に生息するニッポンウミシダ(Oxycomanthus japonicus)を採集し,10月の産卵,受精後の個体発生を追跡した.また,石川県能登島周辺に生息するウミシダのうち,トゲバネウミシダ(Antedon serrata),トラフウミシダ(Decametra tigrina)のペンタクリノイド段階の個体の観察も行った.その結果,1.ニッポンウミシダにおいて初めて肛門板(anal plate)の存在が明らかになった.これは狭腔中亜目では初めて確認されたものである.肛門板は古生代のウミュリ3綱に限らず,中生代以降のウミュリにも,少なくとも発生段階では観察されると考えられ,関節亜綱を特徴づける独特の形質とは見なすのは困難である.2.ニッポンウミシダ,トゲバネウミシダ,トラフウミシダのいずれにおいても,ペンタクリノイド段階の茎の関節はsynarthryのタイプの関節である事が分かった.従来の他の有関節亜綱のペンタクリノイド段階のデータを考慮すると,有関節亜綱を特徴づける形質として,ペンタクリノイド段階でsynarthryを持つことが共有派生形質としてふさわしいと考えられる.3.茎板の数は,おそらくシストイド段階で増加するが,その後ペンタクリノイド段階ではほぼ一定で,おのおのの茎板が伸長する事によって茎が伸びることが分かった.さらに,二畳紀末から三畳紀初頭のウミュリのデータを文献,ならびに東北日本,アメリカネバダ州のサンプルなどから得て,検討した結果,以下のことが明らかになった.4.腕の関節に靭関節の数が急激に減少し,さらに残された靭関節が自切する能力を獲得するようになった.このことが有関節亜綱のその後の成功に深い関係がある.今年度は(1)3種類の現生ウミシダの発達段階の骨格形成の走査型電子顕微鏡による観察.(2)古生代末中生代初期に起こったと推定される有関節亜綱の急速な進化の実態を化石記録に基づき明らかにする,の2点を中心に研究を行った.相模湾東部,小網代湾に生息するニッポンウミシダ(Oxycomanthus japonicus)を採集し,10月の産卵,受精後の個体発生を追跡した.また,石川県能登島周辺に生息するウミシダのうち,トゲバネウミシダ(Antedon serrata),トラフウミシダ(Decametra tigrina)のペンタクリノイド段階の個体の観察も行った.その結果,1.ニッポンウミシダにおいて初めて肛門板(anal plate)の存在が明らかになった.これは狭腔中亜目では初めて確認されたものである.肛門板は古生代のウミュリ3綱に限らず,中生代以降のウミュリにも,少なくとも発生段階では観察されると考えられ,関節亜綱を特徴づける独特の形質とは見なすのは困難である.2.ニッポンウミシダ,トゲバネウミシダ,トラフウミシダのいずれにおいても,ペンタクリノイド段階の茎の関節はsynarthryのタイプの関節である事が分かった.従来の他の有関節亜綱のペンタクリノイド段階のデータを考慮すると,有関節亜綱を特徴づける形質として,ペンタクリノイド段階でsynarthryを持つことが共有派生形質としてふさわしいと考えられる.3.茎板の数は,おそらくシストイド段階で増加するが,その後ペンタクリノイド段階ではほぼ一定で,おのおのの茎板が伸長する事によって茎が伸びることが分かった.さらに,二畳紀末から三畳紀初頭のウミュリのデータを文献,ならびに東北日本,アメリカネバダ州のサンプルなどから得て,検討した結果,以下のことが明らかになった.4.腕の関節に靭関節の数が急激に減少し,さらに残された靭関節が自切する能力を獲得するようになった.このことが有関節亜綱のその後の成功に深い関係がある.本年度は,相模湾東部の油壺付近から採集した現生ニッポンウミシダ(Oxycomanthus japonica)の発達段階での骨格形成の観察と,化石ウミュリ類の萼との比較研究を行い,以下の結果を得た.このニッポンウミシダは1997年度に産卵,受精し,その後,油壺の東京大学臨海実験所で後期ペンタクリノイドの段階までの飼育に成功したもので,様々な発達段階の標本を使用した.1)初期ペンタクリノイド段階(受精後11日目)では,Basals,oralsが各5枚づつの輪をつくり,萼を形成した.一部のペンタクリノイド段階から従来報告されていた,肛門板(Anal plate)は観察されなかった.この結果は,肛門板の有無が関節亜綱の中で一定した形質ではなく,種類によりこれを持つ種と持たない種に分けられることを示唆し,肛門板が果たして重要な分類形質になりうるかどうかの検討が必要なことを示している.2)ペンタクリノイド段階でも,茎板の増加が起こり,新たな茎板が萼の直下で行われること,また茎板同士の関節は,現生のチヒロウミユリ類と同様,synarthry(靭関節)であることが明らかになった.3)腕の分岐は,受精後39日目のペンタクリノイド段階で初めて観察された.腕の第一次分岐は末端成長と共に分岐腕板が作られることにより行われることが観察された.

また,この結果を9月にミラノで行われた国際会議で発表し,その成果を知らしめることができたと同時に,海外の研究者から新たなデータの提供をいただき,今後の本研究の展開の上で重要な指針を得ることができた.ウミユリ類の各種間の相同性と,系統を考慮するために,以下の作業,研究を行った.1.石川県能登半島の能登島周辺に分布するAntedon serrata,Decametra tigrinaの幼生標本の観察を,現地の能登島水族館の幸塚久典氏の協力の下に進めている.今までに観察を終えたニッポンウミシダ(Oxycomantus japonicus)とはウミシダの中でもかなり異なる分類群に属するこれらのウミシダの発生・骨格成長は,肛門板の有無など,相同性を考える上で重要な標本で,今後走査電顕を用いた観察を行う予定である.2.関節亜綱有柄ウミユリの最も古い産出である,宮城県本吉町に分布する下部三畳系平磯層産のHolocrinus sp.,およびドイツのゲッチンゲン産の中部三畳系のHolocrinus sp.を比較検討した.その結果,これらは関節亜綱の最大の科であるゴカクウミユリ科の基本的な体制(茎に節を持ち,節直下の関節で茎を自切する能力を有すること,従ってウミユリは底質に永久に固着するのではなく,茎を自切する事によって場所を変える能力を持っていたことなど)をすでに有していたことが明らかになった.また,古生代の最も近縁とされるAmpelocrinus類などの遊離類と比較しても,その形態は大きく異なっており,二畳紀末三畳紀初頭に有柄ウミユリ類には大きな形態変化が生じ,関節類が生まれたことが示唆される.神奈川県三浦市油壷でニッポンウミシダの発生,成長の実験を行い,骨格形成を走査型電子顕微鏡で観察した.また,石川県能登島に生息するトゲバネウミシダ,トラフウミシダの幼生も観察した.ウミシダ類は棘皮動物ウミユリ類に属し,幼少期にはウミユリと同様茎を有するが,成長に伴い茎を自切し,自由生活に入る.1.ニッポンウミシダのペンタクリノイド段階において,萼を形成する骨板の中に肛門板(anal plate)を初めて確認した.肛門板は,従来広中亜綱のウミシダからは報告されていたが,今回初めて狭中亜綱のウミシダ類からも発見された.多くの研究者が古生代のウミユリに特有な形質と考えているが,現生のウミシダ類の幼体にもおそらく広く見られる形質と思われるので,中生代以降の有関節亜綱を特徴づける形質として用いることはふさわしくないと考えられる.2.ニッポンウミシダ,トゲバネウミシダ,トラフウミシダのペンタクリノイドの茎はいずれもsynarthryの靭関節を有する.ゴカクウミユリ科の幼体の茎にもこのタイプの関節が見られることから,synarthryはおそらく有関節類を特徴づける形質の一つであると考えられる.3.有関節類に属すると考えられるウミユリが最近古生代から続々と報告されている.これらはその萼に肛門板を欠き,その形態は中生代以降の有関節類と似ている.しかし,古生代のものの腕の関節には多くの靭関節があり,筋関節は半数程度である.中生代以降の有関節類の多くは靭関節を特定の部分に少数持ち,腕の自切のために使う機能が備わっている.古生代の「有関節類」が持つ多くの靭関節はおそらく自切の機能を持たなかったと思われる.この点から考えると,古生代から中生代にかけて腕の関節と機能において大きな変化が存在したことが推測される.
原始星アウトフローにより生成される超音速乱流とその星団形成への効果に関する研究

観測によると、星団は高密度ガス塊(星団形成クランプ)から誕生する。本研究では、原始星アウトフローによる運動量供給により星団形成クランプ内の超音速乱流が維持され、クランプ内では高密度コアが乱流圧縮により形成されることを数値シミュレーションにより明らかにした。また、コアの自己重力よりも外圧が力学進化に大きく影響することが分かった。さらに、近傍の星団形成領域の観測と比較し、我々の星団形成モデルは、観測されるコアの物理的性質を再現することを見出した。本研究の目的は、星からのフィードバック、とくに原始星アウトフローの効果を考慮して星団形成過程の数値流体力学シミュレーションを行い、星団形成の理論モデルを構築することである。星団形成の研究は以下の理由から天文学の分野では非常に重要な研究であり、早急に研究を推し進める必要があると考えられる。(1)これまでの星形成の研究は太陽のような孤立した小質量星の形成過程に集中して行われてきた。しかし、銀河系内の星のほとんどは星団の中で誕生する。銀河の進化に多大なる影響を及ぼす大質量星が誕生するのも星団内部である。したがって、宇宙の一般的な星形成過程を探る上で星団形成過程の解明は必要不可欠である。(2)星団形成の研究は、ALMAなどの次世代大型望遠鏡のターゲットの一つであるが、標準的な理論モデルがまだ存在しない。ALMAの稼働が数年後に迫った今、星団形成の理論モデルを構築することが急務である。(3)原始星アウトフローを考慮した星団形成の数値シミュレーションは、世界的にも応募者の最近の研究のみであり、本研究を推し進めることで世界の星団形成の理論研究をリードできる。本研究の目的は、原始星アウトフローの効果に着目して星団形成の数値シミュレーションを行い、星団形成の理論モデルを構築することである。観測によると、星団はpcスケールの高密度ガス塊から誕生する。そのような高密度ガス塊は超音速乱流状態にあり、また強い磁場も付随している。星団形成領域では星が密集して生まれるため、孤立した小質量星の形成過程とは異なり、若い星からの原始星アウトフローが次世代の星形成に多大なる影響を与える。そこで、本研究では、自己重力・超音速乱流・磁揚・原始星アウトフローを考慮した大規模3次元磁気流体力学シミュレーションを遂行し、pcスケールの高密度ガス塊から星団が誕生する過程を解明することを大きな目標としている。本年度の研究計画は、星団形成の数値シミュレーションのパラメータサーチを行い、星団形成領域の環境効果を解明することであった。これを踏まえ、雲の質量・サイズ・乱流強度・磁場強度などのパラメータを変え、256^3,512^3のシミュレーションを多数行った。特に、星形成の直接の母体となる分子雲コアの物理的性質がこれらのパラメータにどう依存するかを調べた。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)形成されるコアの形状は、磁場強度や初期乱流場を変えても大きく変化しない。つまり、局所的な磁場構造にも影響を受けるが、主に局所的な乱流場による圧縮によって決められる。(2)雲の質量が大きい場合、外部から中心部へ向かう質量降着により星形成が加速度的に進むフェーズを経て、大質量星が形成される環境ができる。(3)コアの質量関数は磁場がない場合、急になり、力学的に重要な影響を及ぼす程度の磁場が存在すると、大質量のコアが形成されやすくなり、ベキがやや緩やかになる。本年度の研究成果は、投稿論文として準備中である。これまでに行った星団形成の数値シミュレーションから、原始星アウトフローや超音速乱流が分子雲コアに衝突・圧縮して星形成が誘発されるケースがしばしば見られた。このように星団形成領域では、孤立した分子雲コアの場合と全く異なり、外的な影響下で星形成が進むようである。今年度は特に、この外圧の影響を定量化するため、分子雲コアにあたる外圧の影響を詳細に調べた。これらの研究から、外圧に加えて、星団形成クランプ全体の重力場や磁場もコアの形成・進化に多大な影響を及ぼしていることが分かった。野辺山45mアーカイブデータを用いて、近傍星団形成領域であるへびつかい座分子雲のコアの物理量を詳細に明らかにし、それを数値シミュレーションの結果と比較したところ、コアの物理的性質(transonic or subsonicな線幅、ビリアル比)を説明するには、強い外圧と磁場が必要であることが明らかとなった。つまり、分子雲コアの進化を定量的に調べるためには、コア周囲の環境効果を理解する必要がある。本研究成果の一部は投稿論文として出版、および出版準備中である。

そのような高密度ガス塊は、超音速乱流状態にあり、また強い磁場も付随している、星が密集して生まれるため、若い星からの原始星アウトフローが次世代の星形成に多大なる影響を与える。そこで、本研究では、自己重力・超音速乱流・磁場・原始星アウトフローを考慮した大規模3次元磁気流体力学数値シミュレーションを遂行し、pcスケールの高密度ガス塊から星団が誕生する過程を調べている。前年度までの研究により、星団形成領域の進化がその領域の物理量(質量・サイズ・乱流強度・磁場強度等)にどう依存するかをパラメータサーチして調べた。今年度は特に、pcスケールの高密度ガス塊内部で形成される星形成コアの物理的性質やその形成プロセスを調べた。その結果、孤立した分子雲コアの場合と全く異なり、外的な影響下で星形成が進むことがわかった。言い換えると、自己重力によってガスが集積されて形成されるのではなく、乱流場やアウトフロー等で外的に圧縮された高密度領域で星形成が起こることが分かった。さらに今年度の研究では、近傍の星団形成領域の観測を行い、観測データから原始星アウトフローの影響や星形成コアの物理状態を調べて、その結果をシミュレーションから同定された結果と比較し、観測データを矛盾なく説明するためには、アウトフローの影響が必要であることが実証された。本研究の目的は、星からのフィードバック、とくに原始星アウトフローの効果を考慮して星団形成過程の数値流体力学シミュレーションを行い、星団形成の理論モデルを構築することである。星団形成の研究は以下の理由から天文学の分野では非常に重要な研究であり、早急に研究を推し進める必要がある。これまでの星形成研究は太陽のような孤立した小質量星の形成過程に集中して行われてきた。しかし、銀河系内の星のほとんどは星団で誕生する。したがって、宇宙の一般的な星形成過程を探る上で星団形成過程の解明は必要不可欠である。乱流磁気流体シミュレーションの結果、星団形成過程では、星の母胎となる高密度コアは、原始星アウトフロー等の星からのフィードバックが生成・維持する超音速乱流による圧縮により生まれることがわかった。そのため、コアの力学状態は、小質量星形成領域のコアとは全く異なり、自己重力よりも外圧により決まっており、大半のコアは力学平衡から大きく、外れることが分かった。また、コアの性質を観測されるコアの性質と比較したところ、強い磁場が存在する場合のみ、コアの力学的性質が良く一致することも分かった。さらに、オリオン座分子雲の星団形成領域の観測データの解析から、星団からの原始星アウトフロー等によって生成される大局的な膨張風(原始星団風)によってできたと推測されるシェル構造を発見し、簡単な理論モデルと比較した。このようなシェル構造は、分子雲内の星形成に多大な影響を及ぼしている可能性があることを指摘した。
後期糖化反応生成物特異的受容体を介した血液脳関門病態の解明

血液脳関門(BBB)は脳血管内皮細胞を実体とし、その強固な密着結合および薬物輸送担体により、薬物脳移行性を制御する脳特異的機構である。このBBB機能は脳血管周囲に存在する脳ペリサイトおよびアストロサイトにより協調的に制御される。これはBBB機能が脳実質側の環境によっても調節されていることを示唆し、中枢神経疾患時における薬物の脳移行を考える際に重要な因子となる。病態時におけるBBB機能変化を明らかにすることは、病態依存的な薬物脳移行に基づく副作用発現の回避およびそれを指向した創薬研究において必要不可欠である。しかし、BBB病態を外挿しうる有用な実験系は確立されていない。そこで、病態特異的な機能変異分子によるBBB機能調節異常の実験系を樹立し、その分子機構を解明すべく本研究を計画した。昨年度は、脳ペリサイトがTGF-βを介してBBB機能維持に寄与していること、後期糖化反応生成物(AGE)がその特異的受容体(RAGE)を介してBBB機能を低下させることを明らかとした。本年度は、炎症病態のBBB機能に及ぼす影響について特に脳ペリサイトに焦点を当て調べた。研究成果は以下のとおりである。Lipopolysaccharide(LPS)誘発炎症モデルマウスにおける脳血管内皮細胞およびペリサイトの形態変化を免疫組織学的に観察した。炎症モデルマウスの脳では、血管内皮細胞・基底膜層からペリサイト構造の一部が離脱あるいは基底膜層内におけるペリサイト構造の配列異常が観察された。LPS投与後24時間ではさらに基底膜の破綻も観察された。以上、炎症病態下ではBBB構成細胞である脳ペリサイトの形態異常が惹起され、薬物の中枢移行性が上昇する可能性が示唆された。メタボリックシンドロームでは慢性炎症が誘発される。炎症病態におけるRAGE変動が明らかになれば、生活習慣病のBBB病態解明に迫ることができるだろう。血液脳関門(BBB)は脳血管内皮細胞を実体とし、その強固な密着結合および薬物輸送担体により、薬物脳移行性を制限する脳特異的機構である。これはBBB機能が脳実質側の環境によっても調節されていることを示唆し、中枢神経疾患時における薬物の脳内移行を考える際に重要な因子となる。病態時におけるBBB機能変化を明らかにすることは病態依存的な薬物脳移行に基づく副作用発現の回避およびそれを指向した創薬研究において必要不可欠である。そこで、病態特異的な機能変異分子によるBBB調節異常の実験系を樹立し、その分子機構を解明すべく本研究を企画した。2後期糖化反応生成物(AGEs)特異的受容体(Receptor for AGEs;RAGE)リガンドのBBB機能に対する影響:AGEを負荷すると、脳血管内皮細胞密着結合性及びP-gp排出能は低下した。Amyloid-β(1-40)は脳血管内皮細胞密着結合性を低下させた。また、脳血管内皮細胞でのRAGE発現も確認され、RAGE抗体処理により脳血管内皮細胞密着結合性は増強した。従って、AGEおよびAβはRAGE受容体を介してBBB機能を低下させることが示唆された。
脂肪を燃やす褐色脂肪細胞における熱産生過程の非染色分子イメージング

本研究では、ラマン分光法を基盤とした非染色・非標識・非破壊・非侵襲分子イメージング法を用いることで、褐色脂肪細胞の生きたまま、そのままの状態を可視化し、その特殊な脂質代謝過程の動態を明らかにすることを目標として、研究を行った。非線形ラマン(coherent anti-Stokes Raman scattering; CARS)分光イメージングを発展的に用いた脂質不飽和度イメージングを実現した。これに加え、細胞内脂質合成について積極的に介入する実験も行い、褐色脂肪細胞株は通常の状態で不飽和脂質を豊富に脂肪滴に蓄えていることを示唆する結果が得られた。近年、肥満は世界的に社会問題となっており、我が国でもその割合が年々増加している。肥満は糖尿病や循環器疾患などを引き起こし、医療費の高騰にもつながるため、治療法の開発が早急な課題となっている。最近の研究により、体脂肪を減らす「褐色脂肪細胞」という細胞が注目され、肥満の予防や治療の観点から盛んに研究が行われている。しかしながら、ヒト成人における褐色脂肪細胞の研究ははじまったばかりで、細胞内におけるその特殊な脂質代謝過程の全貌は未だ明らかにはなっていない。そこで本研究では、非線形ラマン分光法を基盤とした非染色・非標識・非破壊・非侵襲分子イメージング法を用いることで、褐色脂肪細胞の生きたまま、そのままの状態を3D可視化し、特殊な脂質代謝過程の動態を明らかにすることを目標として研究を行っている。今年度は、褐色脂肪細胞及び通常の白色脂肪細胞の非線形及び線形ラマン分光イメージングを行い、両者の比較を行うことで以下の知見を得た。(1)共鳴ラマン効果によって褐色脂肪細胞内のミトコンドリアがコントラスト良く可視化できることがわかった。(2)脂肪滴内の脂肪不飽和度を解析したところ、白色脂肪細胞に比べて褐色脂肪細胞の方が明瞭に多くの不飽和脂質を含有していることがわかった。(3)細胞質内の分子分布を解析したところ、白色脂肪細胞に比べて褐色脂肪細胞の方が多糖類の含有量が優位に多いことがわかった。(4)細胞内脂肪滴のイメージを詳細に解析したところ、褐色脂肪細胞においてコンホメーションの異なる2種類の脂質が存在し、それらが特有の空間分布を示す可能性があることを示唆する結果が得られた。これらのうち特に(2)の結果は、褐色脂肪細胞の特殊な脂質代謝過程と相関している可能性がある重要な知見である。脂質の分子構造を明らかに出来るラマン分光イメージング法により、褐色脂肪細胞が多くの不飽和脂質を含有していることを明らかに出来た。これは褐色脂肪細胞が示す熱産生の機構と密接な関わりがあると予想される重要な知見である。研究にあたり、測定装置の高度化を目指した。ピーク強度の高い高繰り返し白色レーザー光源の導入を行い、信号の高効率発生を狙った。また、近赤外域にて感度の高いCCD検出器の導入を行い、高感度測定を試みた。その結果、細胞内脂肪滴の非線形ラマン(coherent anti-Stokes Raman scattering; CARS)分光イメージングや第二高調波発生(second harmonic generation; SHG)イメージング、そしてCARS分光イメージングの結果を用いた脂質不飽和度イメージングに成功した。これに加え、細胞内脂質合成について積極的に介入する実験を行った。具体的には、不飽和脂肪酸合成酵素であるSCD1(Stearoyl-CoA desaturase-1)の働きを抑制する薬剤投与によるSCD1抑制や遺伝子操作によるSCD1過剰発現を行い、脂肪滴内の脂質不飽和度をCARS分光イメージングにより評価し、その変化を追跡した。SCD1を抑制した際は、エステル結合由来のC=O結合のバンドで規格化したcis C=C結合のバンドが有意に減少した。すなわち、脂肪滴内の不飽和脂質量が、脂質総量に対して有意に減少していた。これに対して、SCD1を過剰発現させた細胞株でも同様な解析を行ったところ、不飽和度の変化が少なかった。このことから、褐色脂肪細胞株は通常の状態で不飽和脂質を豊富に脂肪滴に蓄えていることが示唆された。またSCD1の発現量に関係なく、小さな脂肪滴ほどより高い不飽和度を持つことも明らかにできた。褐色脂肪細胞が多くの不飽和脂質を含有する機構として、不飽和化酵素の働きが相関していることが予想されるが、褐色脂肪細胞でのこの酵素の機能はまだよく分かっていない。今後、不飽和脂質に焦点を絞り、褐色脂肪細胞のエネルギー代謝との関連について研究する。分子分光学・分子分光イメージング本研究は2年間で研究完了の予定で進めている。
低環境負荷型物質・エネルギー変換触媒の開発

窒素、酸素、炭酸ガス活性化を低環境負荷下で遂行するための触媒システムの開発を行っている。窒素については、これまで知られていなかった、酸化による窒素の活性化を世界で初めて達成した。これまで窒素の活性化は窒素を金属イオンに配位させ、非常に強力な還元剤を用いて6電子還元して窒素を切断しアンモニアへと変換するのがこれまでの常套手段であったが、今回我々は、安定なモリブデン(I)-窒素錯体を合成し、これをマイルドな一電子酸化触媒を用いて窒素ー窒素三重結合を切ることに成功した。これを結晶学的、分光学的に確認し、DFT理論計算を用いてそのメカニズムを解明した。また、炭酸ガスの活性化についても、ゼロ価、一価、二価の銅電極を用い、炭酸ガスを電気化学的に還元したところ、ゼロ価の銅上にOH基が存在すると、高効率でエチレンやメタンへの変換されることに成功した。本研究では、そのメカニズムを表面増強赤外吸収スペクトル法を用いて追跡し、その反応機構についてはDFT理論計算を用いて行った。酸素の活性化についても、メタンモノオキシゲナーゼに見られる異種原子価二核銅錯体のモデル錯体を合成し、異種原子価銅錯体を選択的に合成し、それらのキャラクタリゼーションを行い、またその反応性を分光学的、電気化学的に検討追跡したところ、異種原子価の銅の環境に応じて反応性が異なることが分かった。これらの成果は現在、アメリカ化学会およびドイツ化学会のジャーナルに投稿中である。窒素の活性化において、これまでは強力な還元剤を用いて行っていたが、マイルドな酸化剤でも窒素の三重結合が切断されることを初めて見出した。また、炭酸ガスの電気化学的還元においても、表面増強赤外吸収スペクトルを用いて銅(0)にOH基の存在でエチレンやメタンの生成にまで進むことを初めて見出している。これは当初の想定を遥かに越える成果と考えている。窒素の活性化については、現在酸化によって窒素の三重結合が切断されることを見出したが、触媒的にアンモニアにまで変換されるまでには到っていない。今後はこれを触媒的に廻すシステムの構築に持って行きたい。また、炭酸ガスの有機化合物への変換に成功しているが、これをさらに高収率で得られるシステムへと展開する必要がある。さらに、酸素の活性化についても、メタンモノオキシゲナーゼのモデル錯体まではできたものの、まだメタンの水酸化には到っていない。今後はこれをメタンの水酸化へと持って行きたい。本研究では、生体系を模倣した反応場と生体模倣金属錯体を用い、酸素及び窒素の活性化に関する研究を遂行し、生体系の金属酵素における活性部位の構造と機能の関係を明らかとし、さらには、工業的応用へと展開しうる反応場の構築を目的としている。まず、酸素の活性化に関しては、生体反応場のモデルとしてイオン液体を用い、このイオン液体を電極上に修飾しSAM膜を形成させ、そこへ酸素を活性化する銅錯体や鉄錯体を担持することで、酸素の電気化学的活性化を進めた。その結果、通常では酸素が2電子還元され、過酸化水素を生成して終了するところを、イオン液体中で遂行することで、酸素は4電子還元反応が進行し、水を生成することが明らかとなった。次に、窒素の活性化については、やはり生体反応場モデルとして、イオン液体修飾電極を構築し、チタノセン錯体を触媒としてイオン液体中に担持し、水中で電気化学的に窒素の還元反応を遂行したところ、空中窒素と水中プロトンとからアンモニアを生成することが明らかとなった。これまでも有機溶媒中でのアンモニア生成は知られていたが、その電流効率で0.23%であったものが、イオン液体を修飾した系では12%まで向上することが明らかとなり、イオン液体が窒素のアンモニアへの変換を誘導していることが明らかとなった。いずれの場合も、イオン液体は酸素活性化錯体及び窒素活性化錯体という不安定な中間体をイオン液体で安定化させたことが、本研究を成功に導いたものと考えられる。イオン液体修飾電極法の開拓により、これまで難しかった酸素の4電子還元や窒素からアンモニアへの常温常圧下での合成が進行し、当初の想定以上の成果が得られた。水素、酸素、窒素、炭酸ガス等のエネルギー分子の活性化・変換について研究を遂行した。特に、窒素のアンモニアへの変換については、チタノセンを触媒として用い、イオン液体中での反応について検討しており、これまで有機溶媒中ではチタンによるアンモニアへの変換は知られていなかったが、イオン液体中では変換されることが分かった。また、金属への配位性および非配位性イオン液体を用いた場合では、非配位性イオン液体で遂行した場合、窒素分子のチタンへの配位がESRスペクトルを用いて、初めて見出すことに成功した。また、イミノフォスフォラン配位子のコバルト錯体を窒素雰囲気下で反応合成したところ、単核コバルト錯体への窒素の配位がX線結晶構造およびIRスペクトル等から確認された。この窒素錯体はシリルメチル化法により、アンモニアへの変換が確認された。この時の変換はTON270回程度以上と、極めて高い触媒反応であることが明らかとなった。このTONは現時点で世界のチャンピョンデータである。このコバルト錯体への窒素の結合は固体中でも見出されており、触媒反応としては極めて有利な反応系となることが期待される。さらに、この触媒反応において錯体分子の分解は見られず、更に追加反応も進行することがわかり、今後の配位子の改良により、高効率高活性な触媒への展開が期待される。