hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
iPS細胞を用いた分化誘導癌幹細胞モデル作成と新たな治療標的の探索

現時点で子宮頸癌癌幹細胞モデルの作成にもう一歩まで来ていると考えている。今後はE6,E7だけでよいのか、whole genomeを入れるほうがより生体の子宮頸癌に近くなるのかを試行錯誤する必要があると考えている。リザーブ細胞が、子宮頸部の組織幹細胞であることの証明に複数の実験を行ったことで、時間は経過したがより良いモデルに近づいていると考えている。大幅な遅れはなく次年度以降は計画どおりに進行することが期待される。【目的】婦人科癌幹細胞自体の機能解明と子宮頸癌癌幹細胞モデルの樹立【結果】[1]EGF、サイトケラチン用培養液、コラーゲンIVを基質として組み合わせることでiPS細胞からiRCモデルを作成した。iRC(組織幹細胞)であることの証明として、継代を続けたところ10継代を超えて培養できることが証明された。また、培養条件を変えてマトリゲル中で培養した場合には腺上皮様細胞に分化し、air-liquid interface cultureを行うと扁平上皮様細胞に分化した。このことから誘導されたiRCが組織幹細胞であることが証明された。[2]HPV16,E6,E7とHPV 18E6,E7を遺伝子導入したiRCは形態が変化し、継代を継続することができることから不死化に成功していると考えている。今年度は特に子宮頸部腺癌では異形成を経ずにde novo発がんが多いことを見出したことから、扁平上皮癌と腺癌の違いに着目しiRCからの癌化に必要な因子を探索した。【結語】昨年までに子宮頸癌癌幹細胞モデルの樹立に近づいたが、今年度は特に発がんにおけるE1、E2タンパクの役割について検討し今後はiRCから子宮頸がんを誘導する際にE1、E2を導入することで子宮頚癌癌幹細胞モデルを完成させたい。最終的にはリザーブ細胞に前述の癌タンパクを導入することができたことから大幅な遅れはなく次年度以降は計画どおりに進行することが期待される。また、同時並行で癌細胞株からの癌幹細胞モデルの樹立とマウスへの皮下腫瘍形成能などをみる研究を行っていく方針である。今後は、子宮頸癌癌幹細胞であることをより強く説得力のある証拠を積み上げる方向に研究が進む。証拠をより増強させるために、タンパク発現、マイクロアレイ、継代を続けることができるのか、継代を続けた場合に形質変化が起こるのか、起こる場合には形質を維持するにはどのような工夫が必要か、因子が必要かを探索する。予算のほぼ全額を使用したが、細かい部分については適正価格を検討していただいているため調整が難しい。基本的には予定通りの使用方法と考えている。(理由)ほぼ予定通りに使用した。しかし、物品などの価格などから少額の差額が発生した。基本的には問題ない使用だと考えている。(使用計画)本年度と同様に物品やその他(遺伝子の解析費用など)に使用する予定である。本年度と同様に物品やその他(遺伝子の解析費用など)に使用する予定である。
骨格筋の糖取り込みシグナル伝達系における低分子量GTP結合蛋白質Rac1の機能解析

骨格筋における糖代謝を解析することはヒト全体のエネルギー代謝を理解する上で重要であると考えられる。本研究では、骨格筋での糖取り込みが誘導されるシグナル伝達系におけるRhoファミリー低分子量GTP結合蛋白質Rac1の機能と調節機構を解明することを目的とした。前年に引き続き、Rac1下流のシグナル伝達系とAkt-AS160を介する既知経路のシグナル伝達系とのクロストークについて、L6ラット筋芽細胞系を用いて解析を進めた。まず、Rac1を活性化するMyr-p110依存性のGLUT4移行を共焦点顕微鏡で観察、定量化した。特異的なsiRNAを用いてRac1の発現を抑制すると、この移行が抑制されることを明らかにした。次に、siRNAによりAktをノックダウンした細胞でのGLUT4細胞膜移行を共焦点顕微鏡で観察、定量化した。Aktの3つのアイソフォームのうち、Akt3は骨格筋での発現が見られなかったため、対象外とした。骨格筋の糖取り込みに最も関連性があると報告のあるAkt2をノックダウンした細胞において、Myr-p110依存性GLUT4細胞膜移行は抑制されたが、恒常的活性型Rac1(以下、Rac1(G12V))依存性のGLUT4細胞膜移行は抑制されなかった。一方、Akt1をノックダウンした細胞においてはMyr-p110、Rac1(G12V)依存性GLUT4移行は両方とも抑制されなかった。さらにL6細胞において、AS160下流でGLUT4小胞輸送を制御するRab13をノックダウンした細胞も同様に観察し、Rac1(G12V)依存性のGLUT4細胞膜移行が抑制されることも確認した。これらの結果から、L6筋芽細胞株でのGLUT4移行のシグナル伝達において、Akt2の下流にはRac1の経路とAS160の経路の両方が存在すると考えられる。本研究は、骨格筋にインスリンが作用し、糖輸送担体GLUT4の細胞膜への移行を介して、糖取り込みが誘導されるシグナル伝達系における低分子量GTP結合蛋白質Rac1の機能と調節機構の解明を目的としている。当研究室ではこれまで、インスリン依存的なGLUT4の移行と細胞膜での発現にRac1が重要な役割を果たしていることを示した。今回は、Rac1の下流のシグナル伝達系およびRac1の経路とPI3K-PDK1-Aktを介する経路など既知の重要とされるシグナル伝達系との関係の解明を目指している。まず、Rac1とAktの機能的関連性を明らかにするため、L6筋芽培養細胞における活性型Rac1依存性のGLUT4細胞膜移行へのAkt阻害剤の影響を検討した。その結果、Akt阻害剤存在下においても、GLUT4細胞膜移行は全く阻害されなかった。また、プルダウンアッセイにより検出されるインスリン応答性のRac1の活性化は、Akt阻害剤により完全に抑制された。以上の結果から、Aktの下流にRac1が存在することが示唆された。一方、マウス脂肪細胞において、GLUT4小胞の細胞膜への輸送にRasファミリーGTP結合蛋白質であるRalAが関与することが報告されていることから、L6筋芽細胞株において、Rac1の下流でRalAが機能している可能性を検討した。L6細胞に活性型RalAをアデノウイルスにより導入した結果、GLUT4の細胞膜移行が誘導されることを確認し、さらに、RalAをsiRNAでノックダウンした細胞では活性型Rac1によるGLUT4の細胞膜移行が部分的に抑制されることを確認した。以上の結果から、筋芽培養細胞系においてRac1の下流でRalAが機能していることが示唆された。

これらの結果から、L6筋芽細胞株でのGLUT4移行のシグナル伝達において、Akt2の下流にはRac1の経路とAS160の経路の両方が存在すると考えられる。
視床下部における転写調節因子ALF4の成長ホルモン分泌調節に対する役割の検討

絶食時の視床下部においてALF4の発現増加が認められ、大部分のALF4陽性細胞はグレリン受容体(growth hormone secretagogue-receptor ; GHS-R)を発現していた。また、ALF4は、視床下部においてグレリンにより誘導されることが明らかとなった。さらには、ALF4は、AMP-activated protein kinase (AMPK)の発現を誘導し、ALF4へテロ欠損マウスでは、絶食時におけるAMPK活性化の減少、摂食促進ニューロペプチド(ニューロペプチドYやアグーチ関連ペプチド)の発現低下、再摂食量の低下が認められた。これらのことより、ALF4は視床下部の機能と密接に関わっていることが明らかとなった。[1]ALF4遺伝子欠損マウス(ヘテロ欠損マウス)における血中成長ホルモン、IGF-1の検討ALF4遺伝子欠損マウスは過成長を示すことよりこの原因を探索した。ALF4遺伝子欠損マウスのホモ欠損マウスはほとんどが胎生致死であることからヘテロ欠損マウスを用いた。過成長には様々な原因が考えられるが、成長ホルモンやIGF-1の増加が原因となることが多いため、血中の成長ホルモン、IGF-1濃度をELISA法を用いて測定した。その結果、血中の成長ホルモン、IGF-1濃度共に、ALF4ヘテロ欠損マウスで有意な増加が認められた。この結果より、ALF4遺伝子欠損マウスの過成長は、成長ホルモン、IGF-1依存的であることが示唆された。[2]ALF4遺伝子欠損マウス(ヘテロ欠損マウス)の視床下部における既知の成長ホルモン分泌調節因子の発現パターンの検討ALF4は視床下部弓状核に発現しているため、ALF4遺伝子欠損マウス(ヘテロ欠損マウス)の視床下部における成長ホルモン分泌調節因子(グレリン受容体、GH-RH、ソマトスタチンなど)の発現量と発現パターンについて免疫組織学的手法やウエスタンブロット法により検討した。その結果、ALF4ヘテロ欠損マウスの視床下部においてグレリン受容体の有意な増加が認められた。また、GH-RH、ソマトスタチンの蛋白質レベルでの発現量に変化はなかった。これらの実験結果より、ALF4ヘテロ欠損マウスにおける血中の成長ホルモン、IGF-1濃度の増加は、視床下部のグレリン受容体を介しておこる可能性が示唆された。野生型マウスの絶食時の視床下部においてALF4のmRNA発現が増加していたことより、同条件におけるALF4の蛋白発現について検討した。ウエスタンブロット法を用いてALF4の蛋白発現を検討したところ、摂食群と比較し、絶食群の視床下部においてその発現増加が認められた。免疫染色法によりALF4蛋白の視床下部内での局在を検討したところ、絶食時の弓状核と腹内側核においてその強い発現を認めた。また、ALF4の蛋白発現は主に神経細胞の核内に局在していた。次に、絶食時の視床下部におけるALF4とGHS-Rの共存を二重免疫染色法を用いて検討したところ、大部分のALF4陽性細胞はGHS-Rを発現していた。このことより、絶食時に視床下部において増加するALF4は、グレリンのシグナルと何らかの関わりを持っている可能性が示唆された。そこで、視床下部神経細胞の細胞株であるGT1-7細胞にグレリンを処置し、ALF4の発現誘導を検討した。ALF4の発現は、グレリン処置後30分目より増加し始め、4時間を過ぎても高値を保っていた。また、ALF4の発現は、刺激したグレリンの容量に依存的して増加した。さらに、野生型マウスの腹腔内にグレリンを投与し、視床下部におけるALF4の発現誘導を検討したところ、ALF4の発現は、グレリン投与後2時間で増加し始め、4時間で最高値に達した。また、グレリンによって視床下部で増加したALF4は、弓状核と腹内側核のGHS-Rを発現している細胞に局在していた。これらことより、ALF4は、視床下部においてグレリンにより直接的に誘導されることが明らかとなった。
過敏性腸症候群のストレス感受性と遺伝子多型の日米比較

過敏性腸症候群は、患者のQuality of Lifeの著しい低下を招き、21世紀に重視されることが確実視される重要な消化器病である。過敏性腸症候群の罹患数は多く、欧米では全人口の8-15%を占め、国の医療費に対する負担も巨額となる。過敏性腸症候群の病態においてはストレス感受性と抑うつ、不安を代表とする心理的異常が深く関与する。しかし、わが国における実態は不明である。ここから、過敏性腸症候群の病態形成における遺伝と環境の相互作用をクロスカルチャー分析することにより、本疾患の発症機序に迫ることができると仮説づけた。本年度の目的は欧米の調査法と調和させたわが国における過敏性腸症候群の実態を調査することである。対象は一般ボランティア304例である。消化器症状をRome II Modular Questionnaire (RIIMQ)で、ストレス感受性をPerceived Stress Scale Scale (PSS)、Self-rating Depression Scale (SDS)、State-Trait Anxiety Inventory (STAI)、Tronto Alexithymia Scale 20-items (TAS-20)で分析した。上肢より静脈採血し、末梢血からDNAを抽出し、PCRで増幅し、電気泳動によりセロトニントランスポーター遺伝子多型(5-HTTLPR)分析を実行した。5-HTTLPRの頻度はs/s型61.4%、s/l型30.2%、l/l型5.9%であり、明らかに白人の5-HTTLPRよりもsアリルを持つ者の割合が高かった。非定型なs/extra-l型0.9%、l/extra-l型1.5%も認めた。非定型を除外した296例では、RIIMQの34.5%が過敏性腸症候と判定された。5-HTTLPRと過敏性腸症候群には関連性はなかった。しかし、l/l型において腹部膨満感が有意に強く(p<0.05)、TAS-20の総得点が有意に高かった(p=0.004)。これらがsアリルを持つ者の割合が高いわが国における過敏性腸症候群の遺伝的背景の特徴である可能性がある。過敏性腸症候群の病態形成における遺伝と環境の相互作用をクロスカルチャー分析する研究はきわめて将来性が高く、今後の検討が期待できる。過敏性腸症侯群は、患者のQuality of Lifeの著しい低下を招き、21世紀に重視されることが確実視される重要な消化器病である。本研究の目的は欧米の調査法と調和させたわが国における過敏性腸症候群の実態を調査することである。アメリカ・ノースカロライナ大学(研究分担者:Douglas A.Drossman教授、William E.Whitehead教授、金澤素助手)を拠点とし、欧米で行われている過敏性腸症候群の疫学調査、共通症状評価項目ならびに治療の実態に関する情報を収集し、その日本語版を作成した。すなわち、MAPS質問紙、Rome II Modular Questionnaireを作成した。MAPS質問紙は翻訳と逆翻訳を行い、病院受診過敏性腸症候群患者におけるvalidation調査を行った。さらに、仙台市の高齢化地区の消化器症状をRome II Modular Questionnaireで、抑うつ症状をGeriatric Depression Scale (GDS)で行い、GDSのスコア上昇により、Rome II Modular Questionnaireで判定される過敏性腸症候群の罹患riskが有意に上昇する所見を見い出した。さらに、日本とアメリカで採血して末梢血からDNAを抽出し、セロトニントランスポーター遺伝子多型分析を開始した。以上、本年度研究費により、着実な成果が得られている。

5-HTTLPRの頻度はs/s型61.4%、s/l型30.2%、l/l型5.9%であり、明らかに白人の5-HTTLPRよりもsアリルを持つ者の割合が高かった。非定型なs/extra-l型0.9%、l/extra-l型1.5%も認めた。非定型を除外した296例では、RIIMQの34.5%が過敏性腸症候と判定された。5-HTTLPRと過敏性腸症候群には関連性はなかった。しかし、l/l型において腹部膨満感が有意に強く(p<0.05)、TAS-20の総得点が有意に高かった(p=0.004)。これらがsアリルを持つ者の割合が高いわが国における過敏性腸症候群の遺伝的背景の特徴である可能性がある。過敏性腸症候群の病態形成における遺伝と環境の相互作用をクロスカルチャー分析する研究はきわめて将来性が高く、今後の検討が期待できる。
炎症性サイトカインによる肝細胞のMn-SOD遺伝子発現の調節機構の解析

炎症性サイトカインによるMn-SODの転写調節機構を明らかにする目的でラット初代培養肝細胞とヒト肝癌細胞(Huh-6)を用いた。初代培養肝細胞、Huh-6ともにサイトカインの中でもインターロイキン1β(IL-1β)が添加6時間後よりMn-SODmRNA発現を増大させた。Mn-SOD蛋白レベルの成績も同様であった。転写阻害剤のアクチノマイシンDによりIL-1βによるMn-SODmRNA発現増加は認められなかった。従ってIL-1βによるMn-SOD遺伝子発現は、転写レベルで制御されていると考えられた。また蛋白合成阻害剤のシクロヘキシミドによりIL-1βによるMn-SODmRNA発現は制御されたことからこの発現増大に新たな蛋白の合成が必要と考えられた。IL-1βがレセプターを介しどの様な経路で情報伝達するか調べた。可能性としてPC-PLCが細胞内シグナル伝達に関与していると推測された。IL-1β添加後転写調節因子のC/EBPとNFkBの変化についてゲルシフトアッセイで調べた。C/EBPの変化はなかったが、NFkBは、その結合能が増加した。NFkBの阻害剤TPCKはIL-1βによるMn-SODmRNA発現増大の程度を減弱させた。またIL-1βはNFkBを構成するp50mRNAの発現を増大させた。IL-1βによるMn-SODmRNA発現増大にNFkBは不可欠であると考えられた。市原らの方法に従いラット初代培養肝細胞を作製した。24時間培養後、培地を交換し、各種濃度のIL-1(1、10、100U/ml、IL-6(10、50、100U/ml)、TNFα(1、10、100,ng/ml)、を含む培地で培養した。各種サイトカイン添加後以下の点について経時的に定量した。(2)ノーザンブロッティングによる肝細胞中Mn-SODmRNA発現サイトカイン添加24時間後、肝細胞のRNAを抽出後、アイソトープラベルしたMn-SODのcDNAをプローブとしノーザンブロッティングMn-SODmRNAの変化を調べた。Mn-SOD蛋白の結果と同様にいずれのサイトカインもMn-SODmRNAを増加させた。なかでもIL-6が最も著しかった(basal levelの3倍)。一方、Cu,Zn-SODはmRNAレベルで全く変化なかった。(3)アクチノマイシンDとシクロヘキシミドによる影響炎症性サイトカインによるMn-SODmRNAの増加は転写レベルかそれとも転写後の調整を受けているかアクチノマイシンDとシクロヘキシミドを用い調べた。いずれのサイトカインによる刺激でもアクチノマイシンDの影響を受けず、シクロヘキシミドによりMn-SODmRNAの発現はbasal levelに戻った。この結果から炎症性サイトカインによる初代培養肝細胞中Mn-SODの発現増加は転写レベルで調節されていると考えられた。サイトカインによるMn-SODの転写調節機構を明らかにする目的で平成6年度はヒト肝癌細胞(Huh-6)を用いた。Huh-6は分化した肝細胞の機能を有し、初代培養肝細胞に比べ、遺伝子導入など容易に行う事が出来る。(1)種々のサイトカインによるMn-SODmRNA発現について、初代培養肝細胞を用いた実験と同様にサイトカインの中でもインターロイキン1β(IL-1β)が添加6時間後よりMn-SODmRNA発現を増大させた。デンシトメータによる成績では、コントロールと比べ1u/ml 1.4倍、10u/ml 2.3倍、100u/ml 4.1倍、1000u/ml 4.3倍であった。(2)IL-1βによるMn-SOD発現について、Mn-SODに対するpolyclonal抗体を用いELISAにて細胞内蛋白レベルの変化を調べた。これもMn-SODmRNAの変化と平行した。

SOD活性もIL-1β添加後同様に増加した。(3)種々のリン酸化酵素阻害剤の影響について、IL-1βレセプターからどの様な経路で細胞内伝達をするか調べた。チロシンリン酸化酵素を主に阻害するHerbimycin A、主にプロテインキナーゼCを阻害するH7により細胞を前処理しIL-1βによるMn-SODmRNA発現にどのような影響を与えるか調べた。何れのリン酸化酵素阻害剤を用いてもMn-SODmRNA発現に対する影響はなかった。(4)Gel ShiftアッセイによるC/EBPとNFκBの変化についてIL-1β添加後、上記の転写調節因子の変化を調べた。C/EBPの変化はなかったが、NFκBは、その結合能が増加した。(5)NFκB阻害剤の影響についてNFκBの阻害剤tosyl-Phe-chloromethylketone(TPCK)を用い、その後IL-1βを添加した。IL-1βによるMn-SODmRNA発現増大は起こらなかった。結論IL-1βによるMn-SODmRNA発現増大は、Herbimycin A、プロテインキナーゼCを介さなった。IL-1βによるMn-SODmRNA発現に関与する転写調節因子としてC/EBPでなくNFκBと考えらえた。
非線形外乱オブザーバによる工作機械の高精度化

1.1nm分解能の位置決め装置の製作と位置決め実数1nm分解能のリニアスケールをフィードバック用変位センサとして用いて、DCサーボモータ、ボールねじ、リニアボールガイドより構成される一軸の位置決め装置を製作した。この装置でストローク100μmのステップ応答試験を行った。この装置のすべての転がり要素の総合した非線形ばね特性を考慮したPID制御を適用して、位置決め分解能1nm、位置決め誤差のかたより3.1nm、ばらつき2.2nmを達成した。2.非線形ばね特性の測定法とモデル化位置決め装置のすべての転がり要素の非線形ばね特性を、本研究で開発した手動印加力法、微動印加力法により測定した(特許出願、特開2000-11145)。アメリカのC.Canudas de Witらが、すべり要素の摩擦力特性をブラシモデルで非線形表示しているが、これを転がり要素にも適用したところ、うまくモデル化できることがわかった。3.1nm分解能の位置決め装置のシミュレーションブラシモデルを用いて1の位置決め装置の制御系のシミュレーションを行ったところ、周波数特性は実験値と合ったが、過渡特性はコンピュータの能力不足で実験値と比較できなかった。4.円弧補間の象限突起誤差への応用空気静圧案内のリニアモータ駆動XYステージの一軸にリニアボールガイドを付加して、円弧補間したところ象限突起誤差を得た。これを上記の3のモデルによりシミュレーションしてみたが、実験より得た突起誤差とはあまり合わなかった。5.非線形外乱オブザーバの効果上記の装置の象限突起誤差を、ブラシモデルより構成される非線形外乱オブザーバにより摩擦力を推定してフィードバックする方法は、理論上は効果的であるが、実験で確かめるには至らなかった。(1)1nm分解能のリニアスケールを変位フィードバック用センサとする一軸の位置決め装置を製作した。(2)アメリカのCanudasらがすべり案内をブラシモデルで表す方法を提案した。本研究者は転がり要素のうち、(i)リニアボールガイドの非線形ばね特性(3)理論の上では転がり摩擦力F_0を非線形オブザーバにより推定可能かつ補償可能にしたが、実験で確認するにまでに至らなかった。(4)製作した一軸の位置決め装置の3ヶ所(DCサーボモータのロータ軸、ボールねじ、リニアボールガイド)の非線形ばね特性をブラシモデルで表した制御系を構築した。これらの非線形ばね特性が制御系の与える影響もほぼ解明したが、パソコンの能力不足でシミュレーションまではできなかったので、今後一部分を線形化することによりシミュレーション可能にして、実際の一軸位置決め装置の位置決めに役立てる。(5)位置決めの実験について(i)製作した一軸の位置決め装置をテーブルの大変位領域(転がり領域)と小変位領域(非線形ばね領域)に分けてPI-Dフィードバック制御を行って位置決め分解能1nm、位置決め誤差(ばらつき誤差、かたより誤差)をサブnmにすることができた。(ii)(3)の手法を用いてXYテーブルにおける円弧補間時の象現切替え誤差を補償するには至らなかった。1.1nm分解能の位置決め装置の製作と位置決め実数1nm分解能のリニアスケールをフィードバック用変位センサとして用いて、DCサーボモータ、ボールねじ、リニアポールガイドより構成される一軸の位置決め装置を製作した。

アメリカのC.Canudas de Witらが、すべり要素の摩擦力特性をブラシモデルで非線形表示しているが、これを転がり要素にも適用したところ、うまくモデル化できることがわかった。3.1nm分解能の位置決め装置のシミュレーションブラシモデルを用いて1の位置決め装置の制御系のシミュレーションを行ったところ、周波数特性は実験値と合ったが、過渡特性はコンピュータの能力不足で実験値と比較できなかった。4.円弧補間の象限突起誤差への応用空気静圧案内のリニアモータ駆動XYステージの一軸にリニアボールガイドを付加して、円弧補間したところ象限突起誤差を得た。これを上記の3のモデルによりシミュレーションしてみたが、実験より得た突起誤差とはあまり合わなかった。5.非線形外乱オブザーバの効果上記の装置の象限突起誤差を、ブラシモデルより構成される非線形外乱オブザーバにより摩擦力を推定してフィードバックする方法は、理論上は効果的であるが、実験で確かめるには至らなかった。
RF放電電極シース内のイオン電導機構

イオンシースのシース電圧とプラズマパラメーターとの関係1.実験(分担者:菅原)気圧(使用ガス:Ar)、RF電力(5-100w)をパラメーターとして、シースの電圧降下を測定した。シースの電圧降下の測定には、グリッド型エネルギーアナライザーおよび127度型静電イオンエネルギーアナライザ(多重波高分析器を補助金で購入)を用いて、イオンのシース電圧により加速されたエネルギーを測定することにより推測した。(1)シース電圧と動作気圧の関係主な結果としては、p=0.010.1Torrの範囲では、シース電圧は気圧と共に緩く降下した。また、p>0.1Torrを越えると急に下降した。(2)シース電圧とRFパワーの関係RF電力入力と共に急上昇する結果を得た。(3)RF印加電圧と気圧の関係p=0.1-0.01Torrの範囲では気圧と共に緩く、p>0.1Torrでは急に下降し定性的には、シース電圧と気圧の関係に一致する結果を得て、シース電圧の気圧依存性をRF電圧振幅の気圧依存性により説明できた。2.理論的解析(分担者:菅原)周波数13.56MHzでは、イオンのシース内走行時間>>電圧の半周期となるので、イオンの運動は1次近似では直流電圧印加の場合に一致するとして取り扱った。イオンの運動は移動度により支配され、プラズマの発生は単位体積に加えられるRF電力に比例すると仮定し、イオンの空間電荷制限理論を用いてシース電圧と気圧およびRF電力との関係を理論的に導いた。その結果は、測定結果を十分説明でき、シース内におけるイオンの電導機構は移動度支配のイオン空間電荷制限電流により説明できた。3.計算機シミュレーション(分担者:松岡)Monte-Carlo法を用いて、衝突を考慮しまたDC電圧にRFが重畳された場合でのシースの電圧-電流の関係を導いた。
大宰府圏の職掌より検証する山上憶良の作品研究

大宰府官人としての職掌を踏まえた山上憶良の作品の考察にあたって、本研究では特に題詞、左注や漢文序に記された国郡表記の問題を取り上げた。大宝令により国郡制が定められて以降、万葉集中の地名が一様に国郡名を以て記されているのではなく、その記載には偏りが見られる。集中の国郡表記の多くは地方に赴任した官人等によるもので、その殆どが憶良、大伴家持周辺の作である。大宰府関連の作に見える国郡表記は、おおむね順序だてて正確に記されており、公的な側面がつよく窺える。憶良の巻五「敬和為熊凝述其志歌」、また憶良作とされる巻十六「筑前国白水郎歌」に見える正確な国郡表記は、左注に令に見える用語が使用されていることと相俟って、大宰府管内での実務的記録文によることが示唆される。また風土記、日本書紀と題材を同じくする巻五「鎮懐石歌」では、風土記と同様国郡名がすべての地名に記されており、大宰府官人による九州風土記述作との関連が考えられる。憶良の作のみならず、大宰府関連の大伴坂上郎女の作、巻十の作者未詳歌の注記からも、大宰府の官人等が歌作に際し、題詞や注記に国郡名を記していた態度が推察される。巻五をはじめとする大宰府官人によるかかる作品は、万葉集の編纂時にそのままの形態で集中におさめられたことが考えられる。
松果体における光情報伝達系の分子メカニズムと転写調節機構

概日時計は地球上のほぼ全ての生物にみられる普遍的な生命現象であり、その分子基盤の解明は現代の生命科学分野における最重要課題のひとつである。本研究では、(1)概日時計の光リセット機構、および(2)中枢時計組織に特異的に機能遺伝子を発現させる転写メカニズムを明らかにするため、松果体を主な研究対象として以下の研究を行った。1.松果体の光情報伝達系の解析:ニワトリ松果体における概日時計の光リセットはG_<11>型の三量体G蛋白質を介すると考えられるが、このG蛋白質を活性化する光受容分子の実体は不明である。本年度は、候補分子メラノプシン(cOpn4-1)に加えて、その重複遺伝子cOpn4-2がニワトリ松果体に発現していることを見出した。そこで、cOpn4-2の組換え蛋白質を培養細胞系において調製し、発色団11-cis-retinalとの再構成実験を行ったところ、可視部に光感受性をもつ色素の生成が確認された。したがってcOpn4-2もcOpn4-1と同様に松果体の光受容分子として機能すると考えられる。また、ゼブラフィッシュの松果体近傍(手綱核)に新規オプシン遺伝子valopbが発現することを確認した。valopb遺伝子産物と発色団との再構成実験を行ったところ、約510nmに吸収極大をもつ光感受性色素の生成を確認した。2.松果体特異的な遺伝子発現に関わる転写因子群の同定:新規シス配列PIPEを介した松果体特異的な転写メカニズムを解明するため、PIPE依存性の松果体GFP発現を示す遺伝子導入ゼブラフィッシュを用いて、優性突然変異体スクリーニングを行っている。本年度は、これまでに単離した変異系統のより詳細な表現型解析を行い、うち2系統においてホモ接合体と考えられる表現型(松果体のGFP発現の消失)を見出した。これにより、変異体の原因遺伝子の同定に向けた重要な足がかりを得た。本年度はこの光受容分子の候補であるメラノプシンを培養細胞HEK293Sにおいて強制発現させ、発色団11-cis-retinalとの再構成実験を行った。その結果、可視部に光感受性をもつ色素の生成を確認した。現在、抗体カラムを用いたメラノプシン大量精製系の確立を試みている。また、バキュロウィルス/昆虫細胞系を用いたG_<11>型三量体蛋白質(G_<α11β1γ2>の強制発現系を立ち上げた。一方、ゼブラフィッシュにおいて同定した新規オプシン遺伝子(valopb)の発現パターンを詳細に調べたところ、松果体の近傍組織を含む非常に限定した脳組織に発現していることがわかった。2.遺伝学的アプローチによる、松果体特異的な遺伝子発現に関わる転写因子群の固定:新規シス因子PIPEを介した松果体特異的な転写メカニズムを解明するため、PIPE依存性の松果体GFP発現を示す遺伝子導入ゼブラフィッシュを作成し、GFPを指標にした突然変異体スクリーニングを行っている。本年度は、既にプレスクリーニングにより単離した変異体候補58系統(F1)に対して、次世代(F2)における再スクリーニングを行った。その結果、変異系統を5系統に絞り込むことができた。現在、ホモ接合体における表現型を探索中である。

2.松果体特異的な遺伝子発現に関わる転写因子群の同定:新規シス配列PIPEを介した松果体特異的な転写メカニズムを解明するため、PIPE依存性の松果体GFP発現を示す遺伝子導入ゼブラフィッシュを用いて、優性突然変異体スクリーニングを行っている。本年度は、これまでに単離した変異系統のより詳細な表現型解析を行い、うち2系統においてホモ接合体と考えられる表現型(松果体のGFP発現の消失)を見出した。これにより、変異体の原因遺伝子の同定に向けた重要な足がかりを得た。
インスリン抵抗性発症機序における遺伝因子と環境因子の分子生物学・発生工学的解析

1.正常IRS-1、変異IRS-1発現細胞におけるホルモン、サイトカインの影響の解析一方インスリン受容体、ブラジキニン受容体および正常IRS-1を発現させた細胞では、ブラジキニン前処理によってインスリンによるインスリン受容体およびIRS-1のチロシンリン酸化ならびにPI3-kinase活性化が増強された。このブラジキニンの作用機序はインスリン受容体に対するチロシンフォスファターゼを抑制することによることを明らかにした。2.IRS-1欠損マウスにおける肥満の影響の解析遺伝的素因は持つものの、明らかなインスリン抵抗性を示さないIRS-1ヘテロ欠損マウス(IRS-1(+/-))が、肥満によりいかに影響を受けるかを解析するため、コントロール(WT)およびIRS-1(+/-)にGTG(gold thioglucose)処理を施し、肥満を導入したマウスを作製し解析した。IRS-1(+/-)、WTともにGTGにより生食注射対照に比べ約30%の肥満を導入し得た。対照群に比べ肥満群では空腹時の血糖値、インスリン値の上昇を認め、更に肥満IRS-1(+/-)は肥満WTに比べて空腹時インスリン値が有意に上昇していた。ブドウ糖負荷試験では、肥満群では有意な血糖上昇を呈し、肥満IRS-1(+/-)では負荷後60分の血糖値が肥満WTに比べて有意に高値を示した。インスリン負荷試験では肥満群ではインスリンによる血糖低下作用の減弱を認め、更に肥満WT群に比し肥満IRS-1(+/-)においてその程度が大きかった。以上、肥満を導入することにより、遺伝的な素因を持つIRS-1(+/-)マウスでは、より強いインスリン抵抗性を生じることが明らかとなった。1.正常IRS-1、変異IRS-1発現細胞におけるホルモン、サイトカインの影響の解析。正常IRS-1発現細胞を高血糖、またはTNFαで処理すると、インスリンによるインスリン受容体およびIRS-1のチロシンリン酸化が低下した。一方、正常IRS-1にブラジキニン受容体を発現させた細胞では、ブラジキニン前処理によってインスリン刺激によるインスリン受容体およびIRS-1のチロシンリン酸化が増強した。以上のごとく、細胞レベルでインスリン作用を減弱、あるいは増強しうる状態を確認しえた。2. IRS-1欠損マウスにおける肥満の影響の解析。IRS-1欠損マウスに存在するインスリン抵抗性が、肥満によりいかに影響を受けるかを解析するため、コントロール、およびIRS-1欠損マウスのへテロにGTG(gold thioglucose)を注射し、肥満を導入、血糖値、インスリン値などを測定した。その結果、空腹時血糖値は肥満コントロール、および肥満IRS-1欠損マウスのへテロで差を認めなっがったが空腹時のインスリン値は肥満IRS-1欠損マウスのへテロで有意に高値であり、インスリン抵抗性の存在が示された3.変異IRS-1、IRS-2発現トランスジェニックマウスの作製。ドミナントネガティブに作用すると考えられる変異IRS-1、IRS-2のcDNAを構築した。更に、これらのcDNAをインスリン遺伝子プロモーター、サイトメガロウイルスのプロモーター支配下に発現する発現ベクターの構築に成功した。現在、培養細胞にこれらの発現ベクターを導入し、その機能解析を行っている。1.正常IRS-1、変異IRS-1発現細胞におけるホルモン、サイトカインの影響の解析一方インスリン受容体、ブラジキニン受容体および正常IRS-1を発現させた細胞では、ブラジキニン前処理によってインスリンによるインスリン受容体およびIRS-1のチロシンリン酸化ならびにPI3-Kinase活性化が増強された。2.IRS-

1欠損マウスにおける肥満の影響の解析遺伝的素因は持つものの、明らかなインスリン抵抗性を示さないIRS-1ヘテロ欠損マウス(IRS-1(+/-))が、肥満によりいかに影響を受けるかを解析するため、コントロール(WT)およびIRS-1(+/-)にGTG(gold thioglucose)処理を施し、肥満を導入したマウスを作製し解析した。IRS-1(+/-)、WTともにGTGにより生食注射対照に比べ約30%の肥満を導入し得た。対照群に比べ肥満群では空腹時の血糖値、インスリン値の上昇を認め、更に肥満IRS-1(+/-)は肥満WTに比べて空腹時インスリン値が有意に上昇していた。ブドウ糖負荷試験では、肥満群では有意な血糖上昇を呈し、肥満IRS-1(+/-)では負荷後60分の血糖値が肥満WTに比べて有意に高値を示した。インスリン負荷試験では肥満群ではインスリンによる血糖低下作用の減弱を認め、更に肥満WT群に比し肥満IRS-1(+/-)においてその程度が大きかった。以上、肥満を導入することにより、遺伝的な素因を持つIRS-1(+/-)マウスでは、より強いインスリン抵抗性を生じることが明らかとなった。
びまん性軸索損傷の高次脳機能障害に対する新しい画像的評価の試み

びまん性軸索損傷(DAI)は高次脳機能障害が存在するにもかかわらず、画像診断で異常を指摘することが困難なことが多い。しかし近年、T2^*画像やdiffusiontensor imaging tractography(DTI tractography)といった新しい画像診断技術により、様々な脳組織障害の評価が可能となってきている。T2^*画像は、軸索損傷に伴う陳急性微小出血の描出が可能である。DTI tractographyは脳白質線維の可視化イメージを作成することができ、神経軸索の連続性を評価することが可能である。本研究、ではこれらの画像診断技術を用いてDAIの病変部位描出を試み、高次脳機能障害との関連性を検討した。DAI患者9名に対し、高次脳機能障害評価としてWAIS-R、MMSE、TMT、PASAT、WMS-R、RBMT、WCST、BADSの測定、能力低下の評価としてFunctional Assessment Measure(FAM)の測定を行った。MRI評価としてT1強調、T2強調以外にT2^*画像およびDTI tractographyの作成を行った。結果の概略を以下に挙げる。1:高次脳機能障害として注意障害、記憶障害、遂行機能障害などが認められた。FAMの項目では運動機能は良好だが、認知機能が低下しているため、日常生活上監視や促しを要する状態が全例で認められた。2:MRIではT1強調、T2強調画像においては異常所見を認めなかったが、T2^*画像およびDTI tractographyにおいては明らかな異常所見を認め、DAIの軸索損傷所見を描出することができた。3:描出された軸索損傷所見と高次脳機能障害との関連性が認められた。以上の結果から、T2^*画像およびDTI tractographyを用いることで、DAIの障害部位を客観的に評価していくことが可能であると考えられた。しかし近年、T2^*画像やdiffusiontensor imaging tractography (DTI tractography)といった新しい画像診断技術により、様々な脳組織障害の評価が可能となってきている。本研究ではこれらの画像診断技術を用いてDAIの病変部位描出を試み、高次脳機能障害との関連性を検討した。1:高次脳機能障害として注意障害、記憶障害、前頭葉機能障害などが認められた。
東南アジアにおける文化遺産の継承と記憶の創出に関する研究

平成19年度は、2回の海外調査を実施し、現地調査および現地研究者との打合せ研究会等を開いた。また、収集資料の整理作業を日本でおこなった。海外調査:(1)平成19年11月(於カンボジア・シェムリアップ等)前年度に実施したカンボジアにおける調査収集資料をもとに、とくに近年の遺跡へのアクセス変化(観光地化)と伝承の分布と存続の問題に的を絞り、引き続き聞き取り調査および資料収集をおこなった。また、王立芸術大学考古学部長のペン・シタ教授は、かつて東北タイのクメール遺跡において伝承調査を実施したことがあり、その成果と見解などを聞き、カンボジアの現象と比較するための研究会を開いた。(2)平成20年2月から3月(於カンボジア・シェムリアップ等、於タイ・バンコク等)研究代表者丸井は、カンボジアのコー・ケー遺跡等で聞き取り調査等を実施した。研究協力者の田代亜紀子は、東北タイの事例を調査するため、バンコクにて関連分野の論文等収集にあたり、またブリラム県のクメール遺跡周辺地域にて聞き取り調査を実施した。収集資料等の整理:海外調査で収集した資料のまとめと、聞き取り調査のテープ起し作業を進めた。平成18年度は、2回の海外調査を実施し、収集資料等の整理とまとめを日本で進めた。海外調査(1)平成18年8月(於タイ・バンコク、カンボジア・シェムリアッブ)バンコクでは芸術局等関係者等と面会し最近のタイ国文化財保存・保護の状況について報告を受けた。バンコク国立博物館では、図書室の図書資料等収集状況について説明を受け、目録を閲覧した。本研究が対象とする地域(東北タイ)に関する地誌や文芸資料について調査した。引き続きシェムリアッブへ移動した。シェムリアップでは、世界遺産に指定されている遺跡公園を中心に、急激な都市化と森林の開発によって居住区の様相が大きく変化している。現地調査では、・-伝承の分布と存続、・-遺跡へのアクセス変化、・-遺跡にたいする意識と日常の関わりなどに的を絞って、主としてバンテアイ・クデイ遺跡北側のロ・ハール村住人への聞き取り調査をおこなった。(2)平成19年2月から3月(於カンボジア・シェムリアップ)前年8月の調査時に、文献や諸資料の補充や現地聞き取り調査の補足が必要であると認識したため、ふたたび2月から3月にかけて海外調査を実施した。シェムリアップでは、長老への聞き取り調査を実施し、村の歴史やフランス植民地期に遺跡へ働きに出かけ始めた頃の様子などを聞き取った。収集資料等の整理海外調査で収集した資料をまとめなおし、データとして入力している。購入図書の目録作成など。
窒化物量子ピラー選択成長による垂直型結合量子ドット作製に関する研究

GaNに代表される窒化物半導体材料による量子ドット構造は、GaN/AlNにおいてはその伝導帯の不連続量が2eVと大きいため、電子を強く閉じこめることが可能であり、結合量子ドットを形成すれば、量子相関素子等の将来の量子演算素子の実現に有利である。本研究では、選択成長法を用いて直径数10nmのGaNナノ量子ピラー構造を作製できる結晶成長条件を明らかにした。ある条件では、結晶の直径はほとんど変化せず、高さのみ結晶成長により高くなる条件を見いだした。さらにSiO2によりマスクを施したAlGaN基板上に、MBE選択成長法を用いて、GaNとAlNを交互に選択成長させることでGaN/AlNヘテロナノ構造を形成させた。その構造中のGaN量子ドットの直径は100nm、高さは5nm、またAlNのバリア層厚は1nmであった。この量子構造の評価のために、ソースおよびドレイン電極を、基板の裏面および量子ドットの上にとり、ゲート電極としてはSiO2マスク中にあらかじめ埋め込んだものを用い、縦型の単一電子トランジスタを作製した。6Kにおいて共鳴トンネル現象に起因する、明瞭な負性微分抵抗を観測した。本トランジスタにおいて電荷安定図を作成したところソースドレイン電圧が0の近傍において周期的なクーロンダイヤモンドを確認できた。6meVの帯電エネルギーから求めたドットの自己容量は60aFであり本量子ドットのサイズから求められた値とよく一致する。この結果は、本選択成長法により良好な窒化物の縦型量子構造が形成できること、および将来の量子相関素子が窒化物を用いて実現可能であることを示すものである。本年度は量子閉じ込めの生じる直径20nm以下のGaNナノ構造の選択成長条件を見出し、共鳴トンネルダイオード(RTD)を作製してGaN系ヘテロ量子構造の特性を評価することを目的とした。EBリソグラフィによりSi02選択成長窓をAlGaN/SiC基板上に形成し、Gaとアンモニアを用いてGaNのMBE選択成長を行った。成長温度800°Cで良好な選択性が得られ、{1-100}と{1-102}で構成されるGaN柱状結晶が得られた。V/III比を変えることで得られる結晶の形状が大きく異なることが分かった。形状の変化は、上記の2面において縦の面の{1-100}の方が窒素の付着係数が小さいため、低いV/III比では横方向成長が抑制されていることに起因している。本条件で直径10nm、高さ600nmのGaNナノ構造の選択成長に成功した。さらに柱状構造の高さは成長窓の直径に依存しないこともわかり、集積化時にも個々の構造の成長条件を変化させることなく、成長窓の設計のみで量子準位を規定できるメリットがあることを示した。次に、この選択成長法を用いてAlN(1nm)/GaN(5nm)/AlN(1nm)/GaN(50nm)の構造を有するRTD素子を作製し、量子構造の特性を評価した。20Kにおける測定の結果、明瞭な負性微分抵抗を観測した。バリア構造から数値計算した値と比較した結果、2.5nmのGaN井戸の基底鼻子準位、さらには第二量子準位を介した共鳴トンネル現象が原因であることが分かった。計算により、両エネルギー差は1.5eVと非常に大きな値を取っていることが明らかになり、GaN系材料の閉じ込めの強さ、及び、その有為性が示された。今後、本手法により結合量子ドット構造を形成し、その輸送特性を評価する。GaNに代表される窒化物半導体材料による量子ドット構造は、GaN/AlNにおいてはその伝導帯の不連続量が2eVと大きいため、電子を強く閉じこめることが可能であるため、結合量子ドットを形成すれば、量子相関素子等の将来の量子演算素子の実現に有利である。前年度は、選択成長法を用いて直径10nmのGaNナノ量子ピラー構造の作製に成功した。

今年度は、本構造内にAlNとGaNのヘテロ構造を形成させることを目的として研究を行った。SiO2によりマスクを施したAlGaN基板上に、MBE選択成長法を用いて、GaNとAlNを交互に選択成長させることでGaN/AlNヘテロナノ構造を形成させた。その構造中のGaN量子ドットの直径は100nm、高さは5nm、またAlNのバリア層厚は1nmであった。この量子構造の評価のために、ソースおよびドレイン電極を、基板の裏面および量子ドットの上にとり、ゲート電極としてはSiO2マスク中にあらかじめ埋め込んだものを用い、縦型の単一電子トランジスタを作製した。6Kにおいて共鳴トンネル現象に起因する、明瞭な負性微分抵抗を観測した。本トランジスタにおいて電荷安定図を作成したところソースドレイン電圧が0の近傍において周期的なクーロンダイヤモンドを確認できた。6meVの帯電エネルギーから求めたドットの自己容量は60aFであり本量子ドットのサイズから求められた値とよく一致する。この結果は、本選択成長法により良好な窒化物の縦型量子構造が形成できること、および将来の量子相関素子が窒化物を用いて実現可能であることを示すものである。
イソシアニドと不飽和炭化水素による新規共重合反応系の創出

我々は昨年度までに、有機パラジウム錯体と反応させて、イソシアニドと不飽和炭化水素の交互挿入反応について錯体レベルでの研究を行ってきた。今年度は、これらの反応を詳細に調査することで、イソシアニドとアレンの連続挿入を伴う環化共重合反応を達成した。一方で、従来のイソシアニドを用いた重合系と比較して本系は、分子量および分子量分布の制御が難しく、完全な重合反応の制御には至っておらず、成長末端の構造も不明瞭であった。これらの原因として、単座ホスフィンを配位子として用いた場合、成長末端の反応性が非常に高く、成長反応を制御できないことが挙げられる。種々の検討の結果、パラジウム錯体の配位子として二座配位子であるビピリジンを用いた場合、分子量分布の狭い目的とする高分子(M n =10,000、M w /M n =1.06)が得られることを見いだした。さらにこの反応系では、開始剤であるパラジウム錯体とモノマーの仕込み比によって分子量を直線的に制御することができた。また、重合後の成長末端にキノリルメチルパラジウム錯体の存在が確認でき、重合後に再度モノマーを添加した場合も、狭い分子量分布を維持したまま分子量が増加した。以上の実験からこの反応がリビング重合性を有していることがわかった。反応解析の結果、本重合系では二座配位子の種類によって成長末端の反応性を制御することができ、リビング重合系の達成には配位子を適切に選択することが重要であることが明らかになった。イソシアニドは、遷移金属錯体の代表的な配位子であり、金属ー炭素結合間への挿入反応ポリイソシアニドの合成が古くから行われてきたが、そのほとんどがイソシアニドの単独重合反応に限られる。本年度は、フェニルイソシアニドのオルト位にトリメチルエチニル基を有するモノマーを設計し、錯体反応レベルからイソシアニドとアセチレンの挿入反応を検討し、イソシアニドとアセチレンの交互挿入反応に基づく重合系の開発を行った。設計したモノマーを用いて、イソシアニドとアセチレンのメチルパラジウム錯体への挿入速度に対するホスフィンの効果を調べた。モノマーを錯体に対して1当量反応させ1H、31P NMRにより追跡したところ、トリフェニルホスフィンを用いた場合に最も効率的に交互挿入反応が進行することを見出した。そこで、これらの結果を基に、Pd(PPh3)MeClに対して20当量のモノマーを反応させたところ、重合反応が進行した。SECにより精製することで、数平均分子量5500 (1.42)の高分子を収率58%で得た。高分子のIRスペクトル測定を行ったところ、アセチレンC≡Cの伸縮振動の吸収が大きく減少するとともに、イソシアニドとアセチレンの交互挿入結果形成されるインドール骨格に特徴的なC=N伸縮振動に帰属される吸収が強く観測されたことから交互挿入に基づく重合の進行が示唆された。また、吸収強度より見積もったアセチレンの挿入率は67%であった。本重合反応をイソシアニドと不飽和炭化水素の交互挿入に基づく、初めての重合例である。本年度は、当初の予定通り、イソシアニドとアセチレンの交互挿入反応を錯体レベルで丁寧に検討することで、効率的な反応系を見出すことができた。また、それらを重合に応用することで、不完全ではあるが、イソシアニドとアセチレンの交互挿入に基づく重合にも成功している。近年、イソシアニドと不飽和炭化水素の金属-炭素結合への交互挿入反応を利用した含窒素ヘテロ環の合成が報告されている。このような反応を重合反応に応用できれば、イソシアニドと不飽和炭化水素の交互挿入反応に基づく新規重合系の開発が期待される。我々は、昨年度にオルト位にアセチレン部位を有するアリールイソシアニドを合成し、有機パラジウム錯体と反応させることでイソシアニドとアセチレンの分子内交互挿入反応に基づく環化重合反応が進行することを報告している。しかし、反応性の高いイソシアニドの連続挿入が部分的に進行し、重合を完全に制御することはできていない。本年度は、アセチレンよりも反応性の高いアレンを用いることで、イソシアニドとアレンの完全な交互挿入反応に基づく新規環化重合系の開発に取り組んだ。モノマーとしてオルト位にアレニル基を有するアリールイソシアニドを合成した。有機パラジウム錯体に対し50当量のモノマーを塩化メチレン中、25度で反応させた。30分後に反応溶液のサイズ排除クロマトグラフィーを測定したところ、モノマーの定量的な消費とポリマーの生成[Mn = 6900 (n = 22), Mw/Mn = 1.4]を確認した。N水素化ホウ素ナトリウムによる末端のPdの除去及び溶媒洗浄の後、収率85%で高分子を得た。IRスペクトルでは、モノマーのイソシアノ基(2116 cmー1)及びアレニル基(1941 cmー1)に由来する吸収の完全な消失を確認した。1H NMRスペクトルでは、イソシアニドとアレンが交互挿入することで形成されるキノリン骨格に由来する新たなシグナルが観測された。これらの結果から、イソシアニドの連続挿入反応が抑制され、イソシアニドとアレンの交互挿入反応に基づく環化重合が進行することが明らかになった。

本年度は、昨年度の結果を基にモノマー設計を見直すことで、今までにないイソシアニドとアレンを組み合わせた新しい環化重合系を開発に成功した。これらの重合系は成長末端に金属錯体が活性を保ったまま残存しており、今後リビング重合への展開も期待できる。我々は昨年度までに、有機パラジウム錯体と反応させて、イソシアニドと不飽和炭化水素の交互挿入反応について錯体レベルでの研究を行ってきた。今年度は、これらの反応を詳細に調査することで、イソシアニドとアレンの連続挿入を伴う環化共重合反応を達成した。一方で、従来のイソシアニドを用いた重合系と比較して本系は、分子量および分子量分布の制御が難しく、完全な重合反応の制御には至っておらず、成長末端の構造も不明瞭であった。これらの原因として、単座ホスフィンを配位子として用いた場合、成長末端の反応性が非常に高く、成長反応を制御できないことが挙げられる。種々の検討の結果、パラジウム錯体の配位子として二座配位子であるビピリジンを用いた場合、分子量分布の狭い目的とする高分子(M n =10,000、M w /M n =1.06)が得られることを見いだした。さらにこの反応系では、開始剤であるパラジウム錯体とモノマーの仕込み比によって分子量を直線的に制御することができた。また、重合後の成長末端にキノリルメチルパラジウム錯体の存在が確認でき、重合後に再度モノマーを添加した場合も、狭い分子量分布を維持したまま分子量が増加した。以上の実験からこの反応がリビング重合性を有していることがわかった。反応解析の結果、本重合系では二座配位子の種類によって成長末端の反応性を制御することができ、リビング重合系の達成には配位子を適切に選択することが重要であることが明らかになった。次年度は、本年度の結果を基に、より効率的な重合系の開発、重合反応の制御を目指して行う。具体的には、アセチレンよりも反応性の高い置換基を用いることで、効率的な交互挿入反応の確率を目指す。次年度は、本年度の結果を基に、イソシアニドとアレンを組み合わせた新しい環化重合反応の汎用性を広げると共に、リビング重合反応への展開を目指す。また、それらを基に機能性高分子への展開を目指す。本年度は、本研究課題の受け入れ学生が少なかったことから、物品費を当初の予定よりもかなり抑える事ができた。今年度は、初年度からの繰越金もあり、次年度使用額が生じた。今年度、研究が順調に進展していることから、次年度は物品等の使用頻度も増えることが予想されるため、次年度への繰越に関しては、全く問題ない。