hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中枢神経系における無髄学創成へのチャレンジ

中枢神経系における無髄神経の存在部位の確認に関しては、現在のところ既報のようにNav1.2が瀰漫性に軸索上に存在することが無髄神経のマーカーとなることに基づき、中枢神経系の無髄神経を網羅的に同定している。線条体投射線維、小脳平行線維、海馬苔状線維などの既知の線維に加え、脳梁、分界条にNav1.2の分布が瀰漫性に存在する繊維の存在を認めている。電子顕微鏡による検討においても脳梁、分界条に無髄繊維の存在を認め、現在免疫電顕による確認を行っている。線条体投射線維、小脳平行線維、海馬苔状線維、等の既知の線維に加え、蝸牛神経核、脳梁に陽性の無髄線維と思われる、線維を同定した。現在免疫電顕による確認を行っているところである。線条体中型有棘細胞から取り出した特異的遺伝子について無髄繊維との関連を検討している。無髄線維であるにもかかわらず、ミエリン塩基性タンパク質の遺伝子発現が認められたことが意外であったが、これはミエリン塩基性タンパク質の上流にあるGolliの発現によるためであろうと考えられ、その意義を検討中である。なお線条体投射線維が無髄線維であることを認識するきっかけとなった、Sodium channel beta4 subunitについては結晶を作製し、その構造解析を行った。結晶はbeta 4 subunitのantiparallelな並び方を示し、マルチマーを形成することが示唆された。結合部位に相当するところに、クロスリンクを行い、分子間相互作用点を決定した。この結果beta4はtranshomophilic interactionを形成することが示唆された。またbeta4とともにbeta subunitの一つであるbeta1に関して、そのてんかんと関連する変位部位がこの分子間相互作用部位に関連することを示した。このようなbeta subunitの分子間相互作用が無髄線維の軸索表面で軸索間の相互作用に係わっている可能性がある。概ね順調に進展し、中枢における無髄神経の同定には成功しているが、投稿するレベルには至っていない。とりわけ脳梁における無髄線維は大脳皮質のどの層由来のものであるかも明らかにする必要があり、詳細な検討が必要となってきた。1)中枢神経系における無髄神経の存在部位の確認に関しては、現在のところ既報のようにNav1.2が瀰漫性に軸索上に存在することが無髄神経のマーカーとなることに基づき、中枢神経系の無髄神経を網羅的に同定している。2)線条体中型有棘細胞から取り出した特異的遺伝子について無髄繊維との関連を検討し、無髄線維であるにもかかわらず、ミエリン塩基性タンパク質の遺伝子発現を見たことからこれを検討し、ミエリン塩基性タンパク質の上流にある、Golliの発現であることを確認した。3)線条体投射線維が無髄線維であることを認識するきっかけとなったsodium channel beta4 subunitについては結晶を作製し、その構造解析を行った。結晶はbeta4 subunitのantiparallelな並び方を示し、マルチマーを形成することが示唆された。結合部位に相当する部位でクロスリンクを行い、分子間相互作用点を決定した。この結果beta4はtrans-homophilic interactionを形成することが示唆された。またbeta4とともにbeta subunitの一つである、beta1 subunitに関して、そのてんかん発症と関連する遺伝子変異部位がこの分子間相互作用部位に関連することを示した。このようなbeta subunitの分子間相互作用が無髄神経線維の軸索間の相互作用に関わっている可能性がある。1)脳梁に存在する無髄繊維が由来する大脳皮質の細胞を同定するため、皮質細胞に層ごとにGFPを発現し、GFP発現線維とNav1.2の共局在を検討する。2)無髄線維に関してその構成タンパク質を質量分析によって同定する。病態脳科学2015年4月に順天堂大学から同志社大学への移動が決まり、実験室のセットアップなどで3ヶ月程度の遅れが生じた。この実質的に実験ができなかった時期があるため、次年度使用額が生じた。次年度に持ち越した実験(大脳皮質神経細胞における無髄神経の同定、Nav1.2結合タンパク質の同定)に使用し、実験に関係する消耗品に使用する。
古代アテナイ陶器画における「他者」表現(異民族図像のデータベース構築)

平成15年度は、データベース構築の作業、国内外での調査旅行、海外における発表を行った。8月に東京国立博物館において、9月に東京都美術館において、古代アテナイ異民族図像に関連する古代ギリシア陶器、彫刻などを実見し調査を行った。両博物館における調査は、古代ギリシアの外縁に位置するアジア各国の異民族の美術作品を調べることができた。こうした学術的成果によって、当初の研究目標を達成できた。
カーボンナノチューブの自在ナノ加工と機能創出

金属の表面プラズモン増強電場を光化学反応場として利用し、単層カーボンナノチューブ(SWNT)への光ナノ加工とその制御を試みた。プラズモン増強電場によりSWNTへ欠陥導入が可能であること、SWNTのカイラリティによる光化学反応活性の違いや電気化学電位を利用し欠陥導入量の制御が可能であることを示した。金属の表面プラズモン増強電場を光反応場と利用し、単層カーボンナノチューブ(SWNT)に所望の格子欠陥や異種元素置換構造、エッジ構造、ナノグラフェンを作り出すナノ加工技術を確立する。上記目的を達成するために、単一のSWNTと表面増強ラマン散乱活性な金属ナノダイマー構造を組み合わせ、局所光化学反応によるナノ加工に関する検証を行った。前年度は、電気化学電位によりSWNTへの局所的な光欠陥導入量の制御が可能であることを示した。今年度は、ナノ可能の制御性について基礎的知見を得るため、SWNTのカイラリティによる光欠陥導入量依存性について詳細な評価を行った。SWNTはそのカイラリティにより光応答特性が異なることが知られている。カイラル角が大きくなると、電子ーフォノン相互作用が弱くなることで励起電子が長寿命化し、その結果、光化学反応活性が増加することが予期される。実験系の試料は、金属ナノダイマーアレイ上にSWNT分散液を滴下・乾燥により作製した。レーザー光照射によりSWNTを担持したナノダイマー間に局所増強電場が誘起し、SWNTへの局所的光欠陥導入が可能となる。異なるカイラリティのSWNTに対して実験を行った結果、カイラリティにより光誘起欠陥の導入速度が異なり、上記で予期した通り、カイラル角が大きいほどその速度が速くなることが示された。この結果は、SWNTのカイラリティによる異なる光化学反応活性を利用し、SWNTの局所光加工速度だけでなく、自在加工の制御の可能性を強く示唆するものである。金属の表面プラズモン増強電場を光反応場と利用し、カーボンナノチューブに所望の格子欠陥や異種元素置換構造、エッジ構造、ナノグラフェンを作り出すナノ加工技術を確立する。上記目的を達成するために、表面増強ラマン散乱活性な金属ナノダイマー構造と単一単層カーボンナノチューブを組み合わせ、局所光化学反応を誘起する可能性について検討した。また、系の電気化学電位を変化させることにより反応性を積極的に制御すること試みた。ナノスフェアリソグラフィー法を用いて、SERS高活性なAu nano-dimer構造を作成し、ここに孤立分散させたSWNTを担持した。このSWNT担持基板を水溶液中に浸漬し、電気化学電位制御下において励起光波長785 nmにてSERSスペクトル測定を行った。得られたSERSスペクトルから、チューブの直径振動方位のモードであるradial breathing mode(RBM)が観測され、そのピークは一つであった。観察されるRBMは、ナノチューブの直径分布を反映することから、観測された単一のRBMピークは、Auギャップ間に単一SWNTが担持しているのを示す。次に、担持された単一SWNTのSERSスペクトルの電気化学電位依存性について評価を行った。構造の欠陥由来のD-band(1300 cm-1付近)、グラフェン構造由来のG-band(1600 cm-1付近)強度が電位に依存して変化した。特に0 Vより正電位側においては、全体的なスペクトル強度の減少に加え、D-bandの相対強度が増加する傾向が観測された。この変化には可逆性が無く、電位を負に掃引してもD-bandが再び減少することはなかった。このことから、電気化学電位によりSWNTへの局所的な光欠陥導入が制御可能であることが示された。金属ナノギャップ間にナノチューブを担持し、光照射後、実際に欠陥構造由来のD-bandピークの増加が観察され、また、電気化学により制御可能であることが明らかとなった。この結果は、電気化学電位により、SWNTへの局所的な光欠陥導入を示すものであり、本研究の目的であるナノ加工技術の基礎的技術と知見となった。上記のナノ加工技術をより最適化し、自在にナノチューブ内に所望の欠陥・ヘテロ構造を導入する実験を進める。このため、予算の一部を来年度に繰越をし、この繰越金を用いて上記実験を進める予定である。当初予定をしていた装置を購入せずに、ナノチューブ内に欠陥・ヘテロ構造を導入することに成功した。この結果をより発展させるため、次年度の研究費は、前年度の繰越金と合わせて、主にナノ加工装置開発に使用する予定である。
組み換えマレック病ウイルスを用いたアポトーシス誘導型抗腫瘍ワクチンの試作

マレック病ウイルス(MDV)は鶏に悪性リンパ腫を起こすが、腫瘍化機構は不明である。MDVは3種の血清型に分類され、MDV血清型1(MDV1)はワクチン株(CVI988等)を除いて自然宿主の鶏に腫瘍を起こす。そこで腫瘍化初期に腫瘍特異的にアポトーシスを誘導して生体から除去できるワクチンの開発を目的として組換えMDVの試作を行った。アポトーシス誘導遺伝子は鶏貧血ウイルスVP3遺伝子を用い、VP3遺伝子を腫瘍細胞特異的に発現できるようにmeqプロモーター制御下で発現するカセットを作成してアポトーシス誘導能を検討した。またその過程で腫瘍化に重要と考えられているmeq遺伝子について、強毒および弱毒MDV1株間での相違を見いだしたので詳細に解析した。VP3遺伝子とmeqプロモーターを連結した(meq-VP3)遺伝子カセットをMD腫瘍細胞株に導入しそのアポトーシス誘導能をDNAの断片化で検討したところ、経時的に細胞の生存率が減少し、その際DNA断片化が観察された。このことはVP3-meq遺伝子カセットがマレック病腫瘍のアポトーシスによる除去に応用可能であることを示している。そこでこのmeq-VP3遺伝子カセットを挿入した組み換えMDVの作製を行った。強毒MDV1株(RB1B、Md5、JM)やワクチン株CVI988のmeq遺伝子構造をPCR法やサザンブロット法で解析した。強毒MDV1株ではmeqのみが検出されたが、CVI988では、meqと共により大きいサイズのL-meqが検出された。またJM株を70代以上継代・弱毒化したものでもL-meqが検出された。L-meqはMeqタンパクコート領域に178個の塩基が挿入された新規遺伝子でありフレームシフトが起こっていた。MD腫瘍由来株化細胞のDNAを同様に解析したところ、全てのものでL-meqが検出された。このmeq遺伝子の変化がCVI988株の弱毒化と腫瘍原性の消失に関与していることが示唆され、MD腫瘍株化細胞でもL-meqが存在していたことから、meqが腫瘍化には重要であるが腫瘍形質の維持には必須ではないことも示された。マレック病ウイルス(MDV)は鶏に感染後CD4+T細胞にアポトーシスを誘導するが、その機構には不明な点が多く、また腫瘍化した細胞ではアポトーシスは起こらない。そこで腫瘍化の初期に腫瘍細胞特異的にアポトーシスを誘導するような組換えMDVの試作を主目的として研究を行った。アポトーシスを誘導するための遺伝子としては鶏貧血ウイルスのVP3遺伝子をクローニングして用い、そしてVP3遺伝子によるアポトーシス誘導能を培養細胞を用いて検討した。1.組換えマレック病ウイルスの作成組換えMDVは強毒株RB1Bを親株として2段階の組み換え操作で作成を試みた。そのためMDVゲノムの*遺伝子領域にβ-ガラクトシダーゼ遺伝子をマーカーとして挿入するためのトランスファーベクターとそのβ-ガラクトシダーゼ挿入部位を標的としてアポトーシスを誘導するVP3遺伝子とmeqタンパク結合プロモーターを連結した(meq-VP3)遺伝子カセットを挿入したトランスファーベクターを作成した。

meqプロモーターは腫瘍細胞や潜状感染細胞でのみ発現する転写調節部位であるので作成した組換えMDVは腫瘍細胞でのみアポトーシス誘導遺伝子を発現すると考えられる。2.VP3発現ベクターを用いたアポートシス誘導能の検討作成したmeq-VP3遺伝子カセットをマレック病腫瘍細胞株(MSB1)に導入しそのアポトーシス誘導能をDNAの断片化で検討した。Meq-VP3遺伝子カセットを挿入したMSB1では経時的に細胞の生存率が減少し、その際抽出した細胞DNAでもDNA断片化が観察された。このことはmeq-VP3遺伝子カセットがマレック病腫瘍のアポートシスによる除去に応用可能であることを示している。以上の結果より、現在、この遺伝子カセットを組み込んだMDVの作製を行っている。マレック病ウイルス(MDV)はヘルペスウイルス科に属し、鶏に悪性リンパ腫を主徴とするマレック病(MD)を引き起こすが、その腫瘍化の分子機構については、未だ判明していない。MDVはその病原性により3種類の血清型に分類される。MDV血清型1(MDV1)は、弱毒ワクチン株(CVI988等)を除いて、自然宿主である鶏に腫瘍を引き起こす。そこで、強毒株の腫瘍化の機構や弱毒ワクチン株の防御機構の解明を目的としてMDV1特異的タンパクをコードし、腫瘍化に重要と考えられているmeq遺伝子について、強毒および弱毒MDV1株間での相違を検討した。強毒MDV1株であるRB1B、Md5やワクチン株であるCVI988を感染させた鶏繊維芽細胞や腎臓細胞より全細胞DNAを抽出し、PCR法、およびサザンブロット法にて解析した。またMD腫瘍由来株化細胞からもDNAを抽出し、同様に解析した。強毒MDV1株では既に報告されているmeq遺伝子のみが検出されたが、弱毒株であるCVI988では、このmeq遺伝子と共に、より大きいサイズのDNA断片(L-meq)も検出された。さらに強毒MDVであるJM株をinvitroで70代以上継代して弱毒化したものでも同様にL-meqが検出された。L-meq断片の塩基配列を決定したところ、Meqタンパクコード領域に178bpの塩基が挿入されている新しいmeq遺伝子が同定された。この新しいmeq遺伝子内では178bpの塩基挿入により、フレームシフトが起こっていることが示された。また検査した全てのMD腫瘍株化細胞でもL-meqが検出された。以上より、meq遺伝子の変化がCVI988株の弱毒化と腫瘍原性の消失に関与していることが示唆された。またMD腫瘍株化細胞でもL-meqが存在していたことから、meq遺伝子が腫瘍化には重要であるが、腫瘍形質の維持には必須ではないことも示唆された。
メッキ法による微細機械加工の研究

本研究では,微細機械加工においてメッキ法を用いることにより,手軽で安価に成膜する方法を確立する事,メッキの特徴を生かして成膜と同時に簡単なプロセスでマイクロマシンのための複雑で立体的な構造体の作成する事を目指して研究を行った.まず,無電解メッキ法について調査,研究を行った.ニッケル,銅,錫そしてハンダ等のメッキ液が多種市販されており,この中から必要に応じて選択すればつきまわりの良い均一な成膜が無電解メッキで手軽に行えることが分かった.色々な基板にメッキを行ってみたが,これまで主にマイクロマシンニングの対象とされてきたシリコンやガラスの鏡面への直接成膜は難しかった.しかし,アルミやレジスト等をあらかじめ成膜しておくことでこの問題は解決できた.また,これはアルミやレジスト等をパタ-ニングした後メッキすると基板上の特定の場所へ選択的に厚く成膜できるので利点とも考えられた.次に,市販のプリント基板やメッキを利用して静電容量型マイクロエンコーダを試作し,このエンコーダがマイクロマシンのために有用だと分かった.また,メッキ成膜により立体的な構造体を作るための型わくの製作技術のついて研究を行った.シリコンの結晶異方性のウェットエッチングではニッケル等が成膜してある場合反応が激しくアンダーエッチが生じるが,EDPやTMAHの最適条件を見いだし深さ200mumの加工ができた.また,シリコンの反応性イオンエッチング装置を製作し,基板を-120°C程度に冷却する事で結晶異方性のウェットエッチングと同程度のスピードで200mumのサイドエッチのほとんどない異方性エッチングを行う事ができた.また,感光性ガラスは熱処理の際の変形に注意すれば十分立体的な構造を作る事ができた.調査ではグレイ光リソグラフィや斜め光リソグラフィと厚いレジストとの組み合わせはLIGAプロセスよりもバラエティに富んだ型ができる事が分かった.以上の事から,この加工法で製作される型わくにメッキを行えば立体的な構造体ができる事が分かった.本研究では,微細機械加工においてメッキ法を用いることにより,手軽で安価に成膜する方法を確立する事,メッキの特徴を生かして成膜と同時に簡単なプロセスでマイクロマシンのための複雑で立体的な構造体の作成する事を目指して研究を行った.まず,無電解メッキ法について調査,研究を行った.ニッケル,銅,錫そしてハンダ等のメッキ液が多種市販されており,この中から必要に応じて選択すればつきまわりの良い均一な成膜が無電解メッキで手軽に行えることが分かった.色々な基板にメッキを行ってみたが,これまで主にマイクロマシンニングの対象とされてきたシリコンやガラスの鏡面への直接成膜は難しかった.しかし,アルミやレジスト等をあらかじめ成膜しておくことでこの問題は解決できた.また,これはアルミやレジスト等をパタ-ニングした後メッキすると基板上の特定の場所へ選択的に厚く成膜できるので利点とも考えられた.次に,市販のプリント基板やメッキを利用して静電容量型マイクロエンコーダを試作し,このエンコーダがマイクロマシンのために有用だと分かった.また,メッキ成膜により立体的な構造体を作るための型わくの製作技術のついて研究を行った.シリコンの結晶異方性のウェットエッチングではニッケル等が成膜してある場合反応が激しくアンダーエッチが生じるが,EDPやTMAHの最適条件を見いだし深さ200mumの加工ができた.また,シリコンの反応性イオンエッチング装置を製作し,基板を-120°C程度に冷却する事で結晶異方性のウェットエッチングと同程度のスピードで200mumのサイドエッチのほとんどない異方性エッチングを行う事ができた.また,感光性ガラスは熱処理の際の変形に注意すれば十分立体的な構造を作る事ができた.調査ではグレイ光リソグラフィや斜め光リソグラフィと厚いレジストとの組み合わせはLIGAプロセスよりもバラエティに富んだ型ができる事が分かった.以上の事から,この加工法で製作される型わくにメッキを行えば立体的な構造体ができる事が分かった.
昆虫行動の中枢性補償と微小脳システムの可塑性

コオロギの空気流感覚系とそれにより引き起こされる逃避行動を用い、感覚除去後の行動補償に必要な飼育条件について調査した。片側尾葉を切除したコオロギを体長よりわずかに大きい直径のガラス瓶内で飼育し、2週間後に空気流刺激に対する逃避行動を調査した。その結果、行動の発現率は大きなケージで飼育したコオロギと同様であったが、逃避の方向については大きなケージで飼育したコオロギと異なり、補償的回復が全く見られないことが明らかとなった。また、対照実験により拘束そのものが運動系に悪影響を与えてはいないこと、および外界からの風はこのような補償に関与しないことが明らかとなった。したがって、コオロギが空気流刺激に対する逃避方向を補償するためには、自由に動くことのできる環境が必要であることが判明した。このことから、コオロギの微小脳システムは自身の動きから期待される空気流感覚系への自己刺激と、実際の引き起こされる自己刺激との不整合性を手がかりに巨大介在神経(GI)群の機能補正を行っているという仮説をたて、それを検証する方向で研究を進めた。そのため、自己刺激量を予測するために必要な、自発歩行時の運動出力のコピーシグナル、すなわちEfference copy(あるいはColorally discharge)に相当する情報をGI群に伝えているであろう下行性の介在神経の同定を試みた。自発歩行中に腹部縦連合から下行性の神経活動を記録し、それらの発火パターンについての解析を行った結果、自発歩行中にリズミカルなバーストを示す下行性介在神経が存在することが判明した。それら下行性介在神経のバースト頻度は歩行速度すなわち自己刺激量をコーディングしていること、また左右の下行性介在神経の同時記録から、それらのバースティングパターンはコオロギの歩行の方向をもコーディングしていることが判明した。これらのことから、それらの下行性介在神経は自発歩行時の運動出力のEfference copyを腹部最終神経節へと伝え、神経系の補償的機能回復に関与している可能性が強く示唆された。1・幼虫期からの継続的尾葉切除により生じる巨大介在神経の空気流刺激に対する反応特性の変化残された尾葉と同側および反対側の腹部神経索内に軸索を走行させる4種の巨大介在神経(GIs8-1,9-1,9-2,9-3)の空気流刺激に対する反応特性を調査した。その結果、例えばGIs8-1においては、成虫脱皮後の反対側尾葉切除によって増加した空気流刺激に対する反応量は、その後正常のものに近づくような補償的変化(反応量の減少)を示す。しかしながら幼虫期から継続的に尾葉切除を受けた個体では、成虫において尾葉を切除された直後のものよりもさらに大きな反応量を示すことが明らかとなった。同様の傾向は他のGIにおいても確認された。つまり、幼虫期からの片側尾葉継続切除は成虫脱皮後の切除とは全く逆の反応量変化を巨大介在神経に引こす場合があることが判明した。もう脱皮の機会のない成虫においては感覚入力の除去に対して神経系の反応様式を元に戻すような補償的変化が起こるが、脱皮の機会の多い幼虫期からの感覚除去に対しては、神経系の反応様式全体を全く異なる形に作り替えるような変化が生じている可能性が考えられる。2・成虫コオロギの神経機能および発現行動の補償的変化の手がかりとなる入力情報の調査これまでの研究で、成虫コオロギにおける片側尾葉切除は逃避行動および巨大介在神経の反応性に変化を生じさせるが、それらは1数週間の時間経過で補償的変化を示すことが確かめられている。

このような補償的機能変化のためには何らかの方法で別経路から正確な空気流情報を得ることが不可欠である。補正のための手がかりとなる情報がどこからもたらされるのかを明らかにするために、片側尾葉切除後の成虫コオロギをほとんど動けない拘束状態で飼育した後、空気流刺激に対する逃避行動を調査したところ、逃避行動の発現率は変わらないが、行動の方向性に対する補償がほとんど生じていないことが明らかとなった。コオロギの微小脳システムは、自分の出した運動出力によって生じるであろう自己刺激入力と実際に経験する自己刺激入力との違いから感覚系の補正を行っているらしい。1)幼虫期から片側尾葉を継続除去されたコオロギのGlの空気流感受性軸索と反対側の尾葉を継続切除した場合、各Glは成虫時に同様の処理を施された時よりも大きな反応量を示す傾向があることが明らかとなった。Gl9-2と9-3では1令から処理されたものが最も大きな反応を示し、特にGl9-3においては、より処理期間の長いものがより大きな反応を示したが、Gl8-1と9-1では切除期間と反応量との間に明確な関係が認められなかった。一方、同側尾葉を継続切除されたコオロギにおいても、Gl8-1、9-2および9-3の反応量は増加しており、反対側尾葉除去個体と同様、失われた興奮性入力を補償するような変化が生じていることが確認された。2)行動および神経系の補償的変化の手がかりコオロギ自身の動きから期待される空気流感覚系への自己刺激と、実際の引き起こされる自己刺激との不整合性を手がかりにGl群の機能補正が行われているという仮定の下、いわゆるEfference copyに相当する情報をGl群に伝えているであろう下降性の介在神経の同定を試みた。第1ステップとして、空気流刺激に対する反射的反応が確認されている中肢転節の下引筋を支配する運動神経と腹部神経索の断端基部側で同時記録を行ったが、運動神経の反応と対応する下降性神経の反応は見られなかった。このことは自己の動きの情報は個々の運動神経の活動を忠実にコピーするような様式では送られていないことを示している。そのため、現在は後肢の腿節内の筋肉の活動との同時記録法に切り替え、目的とする神経の同定を急いでいる。前年度までの調査は、片側尾葉切除を受けたコオロギが空気流刺激に対する逃避方向を補償するためには、自由に動くことのできる環境が必要であることを明らかとした。このことから、コオロギの微小脳システムは自身の動きから期待される空気流感覚系への自己刺激と、実際の引き起こされる自己刺激との不整合性を手がかりに巨大介在神経(GI)群の機能補正を行っているという仮説をたて、それを検証する方向で研究を進めた。自己刺激量を予測するために必要な、自発歩行時の運動出力のコピーシグナル、すなわちEfference copyに相当する情報をGI群に伝えているであろう下行性の介在神経の同定を試みた。まず、腹部縦連合において下行性の神経群を電気刺激し、上行性の神経に反応を引き起こす割合を調査したところ、約30%の標本でGIの反応が確認された。下行性介在神経のインパルス伝導速度を推定したところ、平均1.4m/sとなったことから、それらは直径1-2μmの比較的細い軸索を持つ介在神経であることが判明した。
大宇宙物流時代に向けた高周波プラズマと誘導加速を組合せた無電極推進機の研究

将来的に計画されている有人の深宇宙探査ミッションや月-地球間の大規模宇宙輸送ミッションにおいては,100 kW級の大電力電気推進の実現が必要とされている.本研究では,100 kW級の大電力電気推進の実現に向けた「高周波プラズマをプラズマ源としながら,時間変動する磁場を外部から印加し誘導電流を誘起し,電磁加速によるプラズマ加速を行う電気推進」を提案し,その推進機の推力性能評価を2 kW級の装置を用いることによって実験的に行った.2kW級装置を用いた実験では,実施計画にあるように,推力スタンドを用いた推力測定と,プローブ法によるプラズマ診断を行った.これら実験に加えて,提案する推進機のプラズマ加速モデルを構築と加速モデルにおける推力と物理パラメータの関係を解析的に求め,実験で得られた推力性能特性との比較を行った.提案した推進機におけるプラズマ加速スキームにおいては,推力項はプラズマ中の周方向スワールと加速コイルが誘起する磁場によってなるが,この推力項は磁場の大きさに正の相関がある.一方で,先行研究で提案されるような反磁性電流と磁場の相互作用を利用した無電極推進機に比べて,大電力化した際に効率向上に有利であることを,電磁流体の方程式に基づきながら明らかにした.本研究によって,提案した推進機のプラズマ加速では,推力電力比を最大にする加速周波数があることを突き止め,さらに,大口径で短軸の低アスペクト比の推進機形状が推力電力比へ大きく寄与することを明らかできた.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。申請者はこれまで,100kW級大型電気推進実現の前段階として2kW級無電極推進機のコンセプトを提案し,原理実証実証を行ってきた.ここからさらに2kW級無電極電機推進機の高効率化(50%)を行い,大電力化への適応可能性を示すためには,(1)高周波プラズマ推進機のための直接推力評価が困難であること(2)推力発生過程の物理現象が複雑で解明されていないこと(3)推進機の高効率化が達成されていないこと,の3つの問題点がある.本研究ではまず,零変位法と非接触電力伝送法を組合せたスラストスタンドによって,直接推力評価を可能にする.次にて推力発生過程を時間的に4つのフェーズに切り分けプラズマ計測を行い,スラスタ内部のプラズマ密度変化現象に焦点を絞り,推力発生過程を議論する.さらに,多段加速コイルを不可した実験を行い,高効率作動への効果及び大電力作動への適応可能性を示す.昨年度は4つのフェーズに切り分けたプラズマ過渡応答計測と,定常的なプラズマ加速実験まで行った.本研究の研究項目は大きく3つある.(1)直接推力測定装置の実現,(2)プラズマ生成及び加速過程の解明,(3)高効率定常加速の実証.このうち(1)に関しては,本研究室の他研究班が現有している直接推力測定装置を使用するなど,本研究への応用に向けて動き出した.(2)については,昨年度パルス的なプラズマ加速とプローブ法を組合せた過渡応答測定を行い,プラズマ加速用磁場の浸透が予想以上に大きく,誘導加速的な現象よりも電熱加速(誘導磁場がプラズマへ熱的に消費されている)ことがわかった.この実験結果に伴い,プラズマ抵抗を1桁以上下げたプラズマ源を使用した実験を計画している.(3)については,定常的なプラズマ加速に昨年度初めて成功した.将来的に計画されている有人の深宇宙探査ミッションや月-地球間の大規模宇宙輸送ミッションにおいては,100 kW級の大電力電気推進の実現が必要とされている.本研究では,100 kW級の大電力電気推進の実現に向けた「高周波プラズマをプラズマ源としながら,時間変動する磁場を外部から印加し誘導電流を誘起し,電磁加速によるプラズマ加速を行う電気推進」を提案し,その推進機の推力性能評価を2 kW級の装置を用いることによって実験的に行った.2kW級装置を用いた実験では,実施計画にあるように,推力スタンドを用いた推力測定と,プローブ法によるプラズマ診断を行った.これら実験に加えて,提案する推進機のプラズマ加速モデルを構築と加速モデルにおける推力と物理パラメータの関係を解析的に求め,実験で得られた推力性能特性との比較を行った.提案した推進機におけるプラズマ加速スキームにおいては,推力項はプラズマ中の周方向スワールと加速コイルが誘起する磁場によってなるが,この推力項は磁場の大きさに正の相関がある.一方で,先行研究で提案されるような反磁性電流と磁場の相互作用を利用した無電極推進機に比べて,大電力化した際に効率向上に有利であることを,電磁流体の方程式に基づきながら明らかにした.本研究によって,提案した推進機のプラズマ加速では,推力電力比を最大にする加速周波数があることを突き止め,さらに,大口径で短軸の低アスペクト比の推進機形状が推力電力比へ大きく寄与することを明らかできた.昨年度特に注力した研究項目(2)のプラズマ生成及び加速過程の解明に関して,ラズマ加速用磁場の浸透が予想以上に大きく,誘導加速的な現象よりも電熱加速(誘導磁場がプラズマへ熱的に消費されている)ことがわかった.つまり,提案するプラズマ加速方法による推力発生は実験的に確認できていたが,効率的なプラズマ加速が行えていないということが明らかになった.この状況に対する方策として,プラズマ源パラメータを操作し,プラズマ抵抗を1桁以上下げた(すなわちプラズマの電気伝導度を上げた)プラズマ源を用いて追加実験を行っていく.

これは現在使用しているプラズマ源の口径を小さくすることで,容易に変更が可能なので,取り急ぎ取り掛かる.研究項目(3)の高効率定常加速の実証については,昨年度までに定常加速の実験操作方法が確立されたため,(2)の実験において適切なプラズマ源パラメータとプラズマ加速パラメータの摺合せが行えれば,逐一定常加速実験を行える状況である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
メガロ糖研究の新展開：優れた機能を発揮する新しいメガロ糖の構築とその応用

我々は初めてメガロ糖(構成単糖数が10200の糖質)の生産に成功した。性質を調べると、BCS II化合物(難水溶性・高膜透過性を示す。薬剤や食素材の多くが属す)を可溶化する画期的な機能が発見された。一般に「BCS II化合物は水溶性を高めるべき」が推奨され、メガロ糖が持つ水溶性の向上は有用である。一方、メガロ糖研究は緒に就いたばかりで、解決すべき課題が多い。本研究では、次に示す特に重要な3課題の究明が目的である。すなわち、1)メガロ糖生産酵素(多糖合成酵素)の糖合成に関与する蛋白質構造(構造因子)を解明。2)高機能な新しいメガロ糖を構築。3)環境汚染を引起こす難溶性アゾ色素の酵素分解に構築した新奇メガロ糖を活用。以下に今年度の成果を示す。1.多糖合成酵素の分子機構:酵素結晶の調製結果から、酵素の精製度を上げる工夫を行った。なお複合体結晶に使用する糖質の調製は完了した。2.新メガロ糖の構築:(1)グルコース型メガロ糖:新奇なグルコース型メガロ糖を転移酵素を用いて調製した。すなわち、基質の末端にグルコシド結合を構築し、当該残基にグルコシド型糖鎖を転移させた。構造分析(分子量測定や結合解析)から、目的のメガロ糖であることを確認した。(2)可溶化能:前項の新奇グルコース型メガロ糖および昨年度に食品用多糖から得たメガロ糖を用いて、BCS II化合物の可溶化試験を行った。前者はBCS II薬剤を、また後者は水に極めて難溶なBCS II食品素材を可溶化した。その能力は、我々が以前に研究したα-1,6結合型メガロ糖よりも優れていた。3.アゾ色素汚染の解消:まず評価法として「土壌・アゾ色素-擬似システム」を確立させた。本方法を用いて2-(2)項で述べた2種のメガロ糖を対象にアゾ色素可溶化能を調べ、両者が土壌中のアゾ色素を水溶化した。以下が、自己点検評価の理由である。1.酵素結晶の調製に時間を要することは、当初から予想していたが、問題が少しずつ解決されている。また複合体結晶に用いる糖質の作製に成功した。2.新奇なグルコース型メガロ糖の調製に成功しただけでなく、本メガロ糖および食品用多糖由来のメガロ糖に「水に極めて難溶なBCS II化合物の可能化現象」を見出した。本能力が極めて高い点も明らかにされ、画期的な成果となった。3.メガロ糖による土壌アゾ色素可溶化に関する評価法を完成した。さらに当該色素の可溶化能を確認でき、これにより次年度に予定の酵素分解研究に大きく貢献する知見を得た。研究の全体は順調に進行され、かつ予想を上回る成果もあるため(「現在までの進捗状況」の項を参照)、今後の推進方針に変更はない。1.多糖合成酵素の分子機構:我々は「本酵素のC末端領域にメガロ糖生産を向上させる構造因子が存在」を解明した。本実験から得られた最小サイズの酵素を選び、C末端から徐々にアミノ酸を削除し、メガロ糖生産量を測定した。その結果、構造因子の候補となるアミノ酸の発見に至った。すなわち、当該残基のみを削除すると、メガロ糖生産が大きく低下した。他のアミノ酸に置換しても同様な低下現象が観察された。さらに酵素結晶調製に着手した。2.新メガロ糖の構築:食品用多糖から新奇なメガロ糖を化学的分解法で調製した。すなわち、酸・アルカリ濃度や温度を変化させ分解を行い、中和処理後の試料からメガロ糖画分を分離した。その結果、得られるメガロ糖のサイズを制御できる条件の確立に成功した。なお、化学的手法は酵素法より適用が一般的であった。3.アゾ色素汚染の解消:実際の色素汚泥には多様な色素が存在し、メガロ糖の可溶化に関する評価(溶解率の推定)が難しいことが判った。従って、非含有土壌に一定量の色素を加える擬似システムでの検証が必要との結論に至った。1.メガロ糖生産酵素(多糖合成酵素)において、「C末端領域に存在するメガロ糖生産を向上させる構造因子」の決定に成功した点である。

実験当初は1アミノ酸ずつを削除した場合に、明確なデータ(メガロ糖合成量の明確な差)が得られるか心配していたが、信頼に足る極めて明瞭な研究結果が取得できた。2.食品用多糖から新奇なメガロ糖を大量調製できる条件を設定したが、当該多糖には化学的分解が難しいものもある。条件検討を繰り返すことで、サイズが異なるメガロ糖を取得できた点は大きな収穫であり、今後の計画に大きく貢献する画期的な結果であった。3.メガロ糖の可溶化に関する評価に「擬似システム(非含有土壌に一定量の色素を追加)の導入が必要」が明らかになった点も重要である。これにより信頼性の高いデータが得られる。さらに同手法は「新奇メガロ糖・分解酵素システム」による色素分解率の把握にも寄与する。我々は初めてメガロ糖(構成単糖数が10200の糖質)の生産に成功した。性質を調べると、BCS II化合物(難水溶性・高膜透過性を示す。薬剤や食素材の多くが属す)を可溶化する画期的な機能が発見された。一般に「BCS II化合物は水溶性を高めるべき」が推奨され、メガロ糖が持つ水溶性の向上は有用である。一方、メガロ糖研究は緒に就いたばかりで、解決すべき課題が多い。本研究では、次に示す特に重要な3課題の究明が目的である。すなわち、1)メガロ糖生産酵素(多糖合成酵素)の糖合成に関与する蛋白質構造(構造因子)を解明。2)高機能な新しいメガロ糖を構築。3)環境汚染を引起こす難溶性アゾ色素の酵素分解に構築した新奇メガロ糖を活用。以下に今年度の成果を示す。1.多糖合成酵素の分子機構:酵素結晶の調製結果から、酵素の精製度を上げる工夫を行った。なお複合体結晶に使用する糖質の調製は完了した。2.新メガロ糖の構築:(1)グルコース型メガロ糖:新奇なグルコース型メガロ糖を転移酵素を用いて調製した。すなわち、基質の末端にグルコシド結合を構築し、当該残基にグルコシド型糖鎖を転移させた。構造分析(分子量測定や結合解析)から、目的のメガロ糖であることを確認した。(2)可溶化能:前項の新奇グルコース型メガロ糖および昨年度に食品用多糖から得たメガロ糖を用いて、BCS II化合物の可溶化試験を行った。前者はBCS II薬剤を、また後者は水に極めて難溶なBCS II食品素材を可溶化した。その能力は、我々が以前に研究したα-1,6結合型メガロ糖よりも優れていた。3.アゾ色素汚染の解消:まず評価法として「土壌・アゾ色素-擬似システム」を確立させた。本方法を用いて2-(2)項で述べた2種のメガロ糖を対象にアゾ色素可溶化能を調べ、両者が土壌中のアゾ色素を水溶化した。以下が、自己点検評価の理由である。1.酵素結晶の調製に時間を要することは、当初から予想していたが、問題が少しずつ解決されている。また複合体結晶に用いる糖質の作製に成功した。2.新奇なグルコース型メガロ糖の調製に成功しただけでなく、本メガロ糖および食品用多糖由来のメガロ糖に「水に極めて難溶なBCS II化合物の可能化現象」を見出した。本能力が極めて高い点も明らかにされ、画期的な成果となった。3.メガロ糖による土壌アゾ色素可溶化に関する評価法を完成した。さらに当該色素の可溶化能を確認でき、これにより次年度に予定の酵素分解研究に大きく貢献する知見を得た。初年度計画の難度は高く、次年度での継続実験も想定していた。しかし、順調に進行でき、かつ計画を上回る進捗であるため(「現在までの進捗状況」の項を参照)、今後の推進方針に変更はない。研究の全体は順調に進行され、かつ予想を上回る成果もあるため(「現在までの進捗状況」の項を参照)、今後の推進方針に変更はない。
細胞間接着分子ネクチン・アファディン系による細胞の極性形成機構

細胞間接着は細胞の運動や増殖、極性形成の制御に重要な役割を果たしている。上皮細胞は細胞間接着や細胞極性形成が発達した細胞のひとつであり、細胞間接着の分子機構について最もよく解析されている。主な細胞間接着機構として、タイトジャンクション(TJ)、アドヘレンスジャンクション(AJ)、デスモソームが知られており、これらの細胞間接着装置は頭頂側から基底側にかけて規則正しく並んでいる。私共はAJにおける新しい細胞間接着分子としてネクチンを見出した。上皮細胞においてネクチンがまず細胞聞接着を形成し、その部位にある接着分子カドヘリンをリクルートして、AJとTJ、および細胞極性の形成を制御することを明らかにしている。本研究では、ネクチンーアファディン系によるAJとTJ形成の分子機構を解析し、以下の結果を得た。(1)イヌ腎上皮由来MDCK細胞をRNA干渉法によりα-カテニンを発現抑制すると、ネクチンによる細胞間接着は形成されるが、カドヘリンによるAJの形成やTJの形成は阻害された。(2)α-カテニンと共にアネキシンHを発現抑制すると、カドヘリンによるAJの形成は回復しないが、TJの形成は回復した。以上の結果から、α-カテニンはAJとTJの両者の形成を促進するのに対して、アネキシンIIはAJの形成を促進するが、TJの形成には抑制的に働いており、α-カテニンによってこの抑制的作用が解除されると考えられた。また、このTJ形成にはネクチンによる細胞間接着形成に依存的であり、必ずしもカドヘリンによるAJの形成を必要としないと考えられた。
全天に開口したその場計測型超高速微粒子検出器の試作

全天方向性を有する超高速微粒子検出器を試作した。検出器は圧電性ジルコン酸チタン酸鉛(以下PZT)を構成要素とする12面体構造物で信号処理回路系と一体を成す。検出器特性を超高速微粒子及びXeイオン照射により調べた。感度特性、方向依存性、素子温度特性、素子集合による影響の有無、事象真偽判断、耐放射線及び校正方法を論じた。地上実験を基礎とする校正方法から衝突微粒子の速度と質量を決定した。水星探査機に搭載するダスト検出器への応用を論じた。全天観測のため球形に近い多面体として12面体をとる。この形態では要素形状は正五角形である。各面は正五角形の枠で、その中心部に校正素子に適合した窓を開けた。これらの枠はビス止で一体化した。この立体構造体は安定で検出器形状の原型とする。入手できるPZTのロッドの最大径は40mmである。これから作られる素子を検討した。形状は一辺23mmとした。素子材は低Q値でよい。素子をエポキシ樹脂材の枠で支えて立体構造物に嵌めこむ。素子の特性を微粒子を照射してテストした。厚さの適合性を13mmの範囲で調べた。宇宙使用を考慮して1mmを標準とした。素子機能と素子表面に作られる電極との関係を調べた。集塵部を覆う縦波検出電極が衝撃直後の信号から衝突時の物理量測定に適合した。素子端辺に設けられたにより衝突位置が決定できた。これらの機能を具備する五角形素子を検出素子とする。高い静電容量の素子に適合した高速増幅器を開発した。この増幅器により10nFの静電容量素子出力を検出できた。素子と増幅器の結合体で観測された波形解析から、低速衝突では矩形型の交番するパルスを得た。高速衝突では単パルス型の信号を得た。低速領域では信号の振幅は衝突粒子の運動量と一次的関係にあること、高速領域では立上り時間が衝突速度と一次的関係になることを確認した。なお25km/sを境として、出力信号の振幅と速度の関係が異なることが示された。通年の課題である経験則構築のため20mm x 20mmの素子を使用して以下の実験した:(1)入射角度依存性を調べた。素子感度はθの一次関数となる、(2)素子の温度依存性を調べた。150°Cでも有意な信号を検出した、(3)発光による衝突温度の計測の可能性を研究した。これらの課題は現在データを解析していて、逐次公表の予定である。熱特性について報告する。静的動作から素子感度に顕著な温度依存性あると予想された。素子を室温150°Cにおいて粒子照射して動特性を調べた。その結果、温度依存性を確認できなかった。この予想外の原因解明は今後の課題である。構造体の強度試験を予定していた。ISSへの搭載を申請したが、地上実験不足との理由で不採択であったので強度試験を実施しなかった。クロストークを調べた。加速器放出粒子の衝撃では有意の影響を認めることがなかった。なお雑音信号との識別の問題があり再度照射の機会を得てテストする。耐放射線特性について、PZT素子に直接Xeビームを照射し、信号を確認した。1平方mm当り10億個程度の照射量では感度の変動を認めることがなかった。事象の真偽判定アルゴリズムとして衝突位置が素子有感領域に一義的に存在する処方を採用した。このため、素子電極の配列と論理回路及び論理構成を考察した。ビーム照射してテストした。雑音レベルが低い環境ではこの方法はとりうる。しかし雑音レベルが信号と同程度の場合検討の余地がある。真偽判定はデータ転送の問題とも関連するので継続して研究する。検出器校正は広範囲な領域で実施されるので地上実験で実証した範囲を超えよう。校正に供される経験則は状態の概念を基礎にした広い適応能力を有する必要がある。状態を記述するため温度は重要な物理量なので、黒体輻射を仮定し温度を測定した。従来低速域での衝突データがあるので、速度20km/s以上の領域に着目した。照射実験の結果高速領域の温度は従来の実験則で推定される温度よりかなり高温であった。その主な理由として衝突で作られる微少ダストが輻射光を遮断すると推察する。温度はPZT検出器校正の課題を含む広範な分野で基本的な物理量なので継続して研究する。昨年度予定されていたマックスプランク原子核研究所(以下MPI)の照射実験が国内事情により実施できなかったので、東大重照射施設の加速装置(以下HIT)の実験で、校正に関わるデータを集積し解析することを今年度目標とした。

HITの実験では、銀粒子を1km/s程度に加速して、圧電性PZT素子に衝突させた。振幅と運動量の実験式を提案した。この解析過程で、特徴的なパルス信号が発生することを確認した。この信号を調べるために、速度12km/sの範囲で銀粒子と圧電性PZT素子の衝突実験をHITで実施した。パルス信号は数サイクル程度出来するが1μs程度で減衰する。信号は衝突発光と同時発生する。パルス信号の振幅と粒子の電荷量は線形の関係を示す。振幅は粒子の運動量に比例し、従来の低速域の実験を再現した。なお当該パルス信号は従来から認識されていた衝突直後の弾性特性で観測された信号と異なる。以前集積したMPI実験データで低速域データを再度精査した。その結果、対応する信号が確認できた。MPIの場合、粒子質量が小さいので、パルス信号が顕著ではないが、双方の実験結果を統一的に認識できた。従来の弾性的応答とパルス信号の特徴を一体とした校正方法を検討した。微粒子の電荷量が100fCを越える場合、素子には静電的に誘発される信号が観測されるので、この性質を考慮した速度と質量の分離測定を提案する。なお高速衝突の場合、PZT応答の多様性を考慮した実験式により、質量を推定できる事を報告した。PZT応答は高エネルギーXeイオン照射実験を用いて補完した。以上の結果、速度による分類の制限はあるが、その場計測検出器の応答信号を解析して、衝突粒子の速度と質量を分離計測可能なことを論じた。
鉄触媒を用いる有機金属化合物のアルキンに対する付加反応の開発

鉄触媒と有機リチウム化合物を用いることで,通常は進行させるのが困難なアルキンのアリールおよびアルケニルメタル化を実現した.オルト・トリメチルシリルフェニルリチウムを用いると,光電子材料の部分構造として注目されているベンゾシロールが簡便に得られる.また,鉄-銅協同触媒存在下,末端アルケンとシクロペンチルマグネシウムブロミドからアルケン由来の炭素骨格を持つ1-アルキルGrignard反応剤が得られることも明らかにした.鉄触媒と有機リチウム化合物を用いることで,通常は進行させるのが困難なアルキンのアリールおよびアルケニルメタル化を実現した.オルト・トリメチルシリルフェニルリチウムを用いると,光電子材料の部分構造として注目されているベンゾシロールが簡便に得られる.また,鉄-銅協同触媒存在下,末端アルケンとシクロペンチルマグネシウムブロミドからアルケン由来の炭素骨格を持つ1-アルキルGrignard反応剤が得られることも明らかにした.アルキンのアリールメタル化やアルケニルメタル化,特にヘテロ原子を持たないジアルキルアセチレンに対する反応では,生成物であるアルケニルメタルが,原料であるアリールメタルやアルケニルメタルと同様にsp^2-炭素-金属結合をもつので,これを収率よく進行させるのは困難である.我々は今回,アルキル基などの置換基をオルト位に持つフェニルリチウムがFe(acac)_3触媒存在下ジアルキルアセチレンを含む種々のアルキンに穏和な条件で付加することを見つけた.さらに,アリールメタルとしてo-(トリメチルシリル)フェニルリチウムを用いると,様々なベンゾシロール誘導体を簡便に合成することを明らかにした例えば,Fe(acac)_3(5mol%)存在下4-オクチン(1当量)を2-(トリメチルシリル)フェニルリチウム(1.6当量)と30°Cで1.5時間反応させたのちメタノールで処理したところ,1,1-ジメチル-2,3-ジプロピル-1H-ベンゾシロールが収率92%で得られた.反応は種々のアルキンに適用可能で,様々なベンゾシロール誘導体が概ね90%以上の高収率で得られたその他,様々なo-アルキルフェニルリチウムを用いる様々なアルキンのアリールリチウム化が進行したほか,トリアルキルビニルリチウムも穏和な条件でアルキンに付加したアルキンのカルボメタル化,すなわちアルキンに対する有機金属化合物の付加反応は,合成的に有用なアルケニルメタルを簡便に得る方法として有機合成上重要である.ヘテロ原子を持つアルキンでは,これが金属に配位することで,付加を促進したり選択性を高めたりするので,その反応例が比較的よく知られているのに対して,ジアルキルアセチレンに対する反応がうまくいった例は少ない.我々は,鉄触媒存在下,種々のアリールリチウムがジアルキルアセチレンを含む様々なアルキンに付加することを昨年度既に見つけていたが,今年度は,主にこの反応の合成的有用性を示すことに取り組んだ.すなわち,アリールリチウムとしてo-(トリメチルシリル)フェニルリチウムを用いると,カルボメタル化に続くケイ素上での分子内置換反応によって,光電子材料の部分構造として注目されているベンゾシロールの様々な誘導体を簡便かつ高収率で合成できることを明らかにした.また,銅触媒を鉄触媒と併用することで,末端アルケンとシクロペンチルマグネシウムブロミドからアルケン由来の1-アルキルGrignard反応剤が得られること,および,これが種々のアルキンに付加することも明らかにした.一段階目のアルケン-Grignard交換反応および二段階目のアルキンのアルキルマグネシウム化反応の何れにおいても,鉄-銅協同触媒が働き,一段階目の反応混合物にアルキンを加えるだけで,最終物であるアルケニルGrignard反応剤が得られる.鉄触媒あるいは鉄ー銅協同触媒を用いると,アルキンに対するアリールおよびアルキルGrignard反応剤やアリールリチウムの付加反応が進行することを,前年度までに明らかにしていた.今年度は,鉄ー銅協同触媒を用いるアルキルGrignard反応剤の異性化反応を基に,それを発展させる研究に取り組んだ.具体的には,まず銅触媒との組み合わせとして,鉄触媒よりもチタン触媒が優れていることを見つけ,さらに銅触媒を亜鉛触媒に替えると,異性化反応に用いることができるアルキルGrignard反応剤の適用範囲が大幅に拡大できることを明らかにした.このチタンー亜鉛協同触媒を用いると,5-デシルマグネシウムブロミドが1-デシル体に完全に異性化するなど,アルキル鎖の内部の炭素と結合していたマグネシウムが末端の炭素に移る.このように炭素原子二つ以上を跨いで典型金属がアルキル鎖を移動する反応には前例がない.得られた1-アルキルGrignard反応剤は,ハロゲン化アルキルとマグネシウムから調製する一般的なGrignard反応剤と同様に,クロロシランやアルデヒド,ヨウ素などと反応し,それぞれアルキルシラン,アルコール,ヨウ化アルキルなどを与える.この方法を利用すれば,n-オクタンを臭素化することで容易に得られる1-, 2-,3-, 4-臭化オクタンの異性体混合物を,そのままオクチルGrignard反応剤の位置異性体混合物へと変換したのち,1-オクチルGrignard反応剤へと収束させることができる.位置異性体混合物からの,困難で煩雑な1-アルキル体の単離生成を必要としないので,工業的にも応用可能な方法と言える.鉄や銅と同様に,チタンや亜鉛も入手容易な元素であることも特筆に値する.あまり例の知られていないアルキンのアリールメタル化を,鉄の特性を活かすことで実現し,これを光電子材料としての利用が期待されるベンゾシロール合成に結びつけることができた.

また,これも安価で入手容易な銅を共触媒として用いることで,アルキンのアルキルマグネシウム化が進行することを明らかにしただけでなく,関連する研究として,アルケンとシクロペンチルマグネシウムブロミドの交換反応によって,通常の方法での調製が困難なアルキルGrignard反応剤が得られることも示した.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,鉄触媒反応に限定するのではなく,チタンや亜鉛など同様に安価で入手容易な金属を用いる効率的な触媒系を開発していくと同時に,アルキンのカルボメタル化以外の有機金属化合物が関わる実用的な反応の開発に取り組んでいく計画である.24年度が最終年度であるため、記入しない。