hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Notchシグナルがメラノーマで果たす役割の解明と治療への応用

背景と目的:Notchシグナルは,様々な組織における発達と分化に重要である.Notchカスケードは,4つのNotch受容体と,そのリガンドとしてDLL1, 3, 4,Jagged1, 2から成る.Notch1はメラノーマの発癌に関与することが示されている.研究代表者らは,Notchリガンドの中でもDLL3に着目し,メラノーマの進展における重要性を調べた.結果:DLL3は色素細胞母斑に比べてメラノーマの腫瘍組織において発現が有意に高かった.DLL3をノックダウンすると,培養メラノーマ細胞の細胞増殖と遊走、コロニー形成が抑制された。DLL3がMAPK経路に作用すると考えられた。【メラノーマにおけるNotchリガンドの発現】培養メラノーマ細胞におけるNotchリガンド(DLL1, DLL3, DLL4)のmRNA発現を調べたところ、それぞれの発現は細胞株によりばらつきを示したが、DLL3とDLL4は培養ケラチノサイトより大部分が高かった。また、培養メラノサイトにもメラノーマと同程度に認められた。【メラノーマと色素細胞母斑におけるNotchリガンド発現の比較検討】本研究への参加の同意が得られたメラノーマ患者の腫瘍組織におけるNotchリガンドの発現を調べた。同時に色素細胞母斑の組織におけるNotchリガンドのmRNA発現も調べ、両者を比較したところ、色素細胞母斑に比べてメラノーマ組織ではDLL3の有意に発現が高かった(p=0.022)。DLL1発現は両者に差が認められなかった。DLL4については、中央値には3倍以上の差を認めたが、有意差が得られなかった。【Notchリガンド過剰発現メラノーマ細胞の解析】アデノウイルスベクターを用いて遺伝子導入し1形態2増殖3遊走能の3点について検討した。DLL1はコントロールと同様の形態で増殖にも差を認めなかった。DLL3とDLL4は50M.O.I.では細胞が突起を失って球形を示し、細胞死の所見と考えられた。この結果より、アデノウイルスによる過剰発現はメラノーマ細胞に対して毒性があることが示唆された。いっぽう、プラスミドベクターを用いてDLL3を導入したところ、上述の所見は認められず、細胞増殖に約30%の亢進が認められた。DLL3の遊走能への影響を検証するためscracth assayを行い、20%から70%の亢進を認めた。以上より、Notchリガンドのうち、DLL3はメラノーマでの発現が有意に高く、in vitroでの増殖や遊走能の亢進からメラノーマの進展に関わっていることを示唆する結果が得られた。DLL3がメラノーマの増殖能や浸潤能にどのような関わりを持つか調べるために,培養メラノーマ細胞を用いて以下の実験を施行した。1DLL3をノックダウンしたメラノーマ細胞の解析【方法】501melと624melの2つのメラノーマ細胞株を用いて、DLL3のshRNAを2種類の導入した。【結果】細胞増殖能(WST-8発色法)、コロニー形成能(コロニー形成アッセイ法)、浸潤能(スクラッチアッセイ法)のいずれにおいても、ノックダウンしたメラノーマ細胞では対照群に比べて有意な低下が見られた。2DLL3をノックダウンしたメラノーマ細胞の腫瘍形成能の評価【方法】624melに対してDLL3のshRNAを導入し、DLL3をノックダウンした細胞を免疫低下マウスNOGマウスに移植した。【結果】腫瘍形成能はやや低下が見られたが、対照群との有意差は認めなかった。3DLL3を過剰発現させたメラノーマ細胞の解析【方法】501melと624melの2つのメラノーマ細胞株を用いて、DLL3のプラスミドを導入した。【結果】細胞増殖能(WST-8発色法)、コロニー形成能(コロニー形成アッセイ法)、浸潤能(スクラッチアッセイ法)のいずれにおいても、過剰発現したメラノーマ細胞では対照群に比べて増強が見られた。以上、123の結果、および前年の結果を総合すると、DLL3は母斑に比べてメラノーマにおいて発現が高く、DLL3の発現を抑えると増殖や浸潤が抑制され、逆に発現を高めると増殖や浸潤が増強する傾向が認められたことから、DLL3の発現がメラノーマの進展に関わっている可能性が示唆された。Notchシグナリングとメラノーマの進展の関わりを解明するため,平成26年度までに,NotchリガンドのうちDelta-like protein 3(DLL3)の発現が母斑よりメラノーマにおいて有意に高いことを確認した上で,培養メラノーマ細胞においてDLL3のノックダウンと過剰発現状態での細胞増殖能,コロニー形成能,浸潤能を検討した.その結果,DLL3は,培養メラノーマ細胞の増殖,コロニー形成,浸潤のいずれも促進することを確認した.DLL3がどのようにメラノーマの増殖に関わっているかを明らかにするために,平成27年度は,DLL3がメラノーマの増殖に重要なMAPK経路に与える影響を調べることを試みた.その結果,DLL3をノックダウンした培養メラノーマ細胞においては,ERKのリン酸化が抑制されること,すなわちMAPK経路の活性化が低下することを確認した.また,DLL3をノックダウンしたメラノーマ細胞の細胞周期を調べると,ノックダウンしていない細胞に比べて,G0/G1の比率が高い,すなわち,G0/G1で細胞周期が停滞することを確認した.

これは,G1チェックポイントを制御するcyclinD1/CDK4の発現低下を間接的に示唆するものであり,MAPK経路の活性化が低下するためと思われた.さらに,DLL3をノックダウンすることにより,MAPK経路下流のMITF発現が低下することも確認した.以上より,DLL3はMAPK経路の活性化に影響を与え,メラノーマの進展に関わることが明らかとなった.これらの結果は,メラノーマの治療の標的としてDLL3が有用である可能性を示唆し,今後のメラノーマ治療の開発に有用と思われた.背景と目的:Notchシグナルは,様々な組織における発達と分化に重要である.Notchカスケードは,4つのNotch受容体と,そのリガンドとしてDLL1, 3, 4,Jagged1, 2から成る.Notch1はメラノーマの発癌に関与することが示されている.研究代表者らは,Notchリガンドの中でもDLL3に着目し,メラノーマの進展における重要性を調べた.結果:DLL3は色素細胞母斑に比べてメラノーマの腫瘍組織において発現が有意に高かった.DLL3をノックダウンすると,培養メラノーマ細胞の細胞増殖と遊走、コロニー形成が抑制された。DLL3がMAPK経路に作用すると考えられた。培養メラノーマ細胞を用いてDLL3をノックダウンしてメラノーマ細胞の生物態度(増殖能、コロニー形成能、浸潤能)を調べることができた。培養メラノーマ細胞にDLL3を過剰発現してメラノーマ細胞の生物態度(増殖能、コロニー形成能、浸潤能)を調べることができた。マウスへの移植実験も行った。よって今年度はほぼ予定の研究を遂行できた。皮膚腫瘍学これまでの研究で、メラノーマの進展におけるNotchシグナリングの役割、とりわけリガンドであるDLL3がメラノーマの増殖や浸潤能に関わることが明らかになった。今後は、その詳細な機序を調べるために、メラノーマの進展に重要なMAPK経路との関わりを明らかにしたい。そのために、MAPK経路のいくつかの分子のmRNA発現や、ERKリン酸化などを解析する。Notchシグナルの下流にある分子についても解析を行う。本年度における、問題点としては、タンパク発現の検討ために、DLL1とDLL4の抗体を用いて免疫染色を試みたが、特異的な染色性は得られなかった点と、アデノウイルスを用いた過剰発現の細胞毒性が挙げられる。しかしながら、mRNA発現の検討および、プラスミドを用いた一過性遺伝子導入によりin vitroでのNotchリガンド過剰発現による影響は検討することができた。以上より、本研究はおおむね順調に進行している。試薬と消耗品が予定より少なく実験が行えた。初年度に旅費使用が予定より少なかったものが持ち越された。【DLL3をノックダウンしたメラノーマ細胞の解析】RNA干渉によりDLL3をノックダウンした培養メラノーマ細胞を用いて、1増殖2遊走能3コロニー形成能の3点について検討する。【DLL3発現調節によるMAPKシグナルへの影響】メラノーマの増殖に重要なMAPKシグナルにおけるNotchリガンドの役割を調べるために、DLL3を過剰発現もしくはノックダウンしたメラノーマ細胞におけるERKのリン酸化を調べる。【in vivo腫瘍移植モデル】
自己組織化膜の二次元秩序構造発現機構の研究

本申請研究においては、水/空気あるいは油/水界面における吸着膜相転移と吸着膜での分子の2次元秩序化構造を巨視的・微視的両観点から調べることを目的とし研究を遂行した。これにより本年度は主として以下に示す内容の成果を得た。1水/空気表面での炭化フッ素系アルコール(FC10OH、FC12OH)単分子膜の気体膜(あるいは膨張膜)-凝縮膜相転移をブリュースター角顕微鏡(BAM)により直接観察を行い、更に凝縮膜状態における分子の配向・配列状態を決定するために表面のX線回折(GIXD)測定を行った。BAM観察においては相転移に伴い炭化フッ素系アルコールの非円形の凝縮膜ドメインが観察され、さらにGIXD測定からは凝縮膜の形成と共に炭化フッ素系アルコール分子は表面に対してほぼ垂直に配向し、ヘキサゴナル状の極めて密なパッキング状態にあることが分った。これは表面圧の上昇と共に分子が立ち上る炭化水素系アルコールの結果とは大きく異なっている。2炭化フッ素系アルコール混合物(FC10OH-FC12OH)のヘキサン/水界面吸着膜相転移と混和性を界面張力測定と結果の解析により調べた。中間の組成において気体膜、膨張膜、凝縮膜が共存する吸着膜三重点の存在が明らかとなり、気体膜および膨張膜においては両アルコールは理想的に混和するものの、分子が密に配列している凝縮膜状態では理想混合から正のずれを示し、同種分子間に働く相互作用の違いが混和性に大きな影響を与えることが示唆された。今後は、混合膜のBAMおよびGIXD観察を進め、吸着膜における理想混合と非理想混合(正・負のずれ)の場合における秩序化構造の違いを微視的および巨視的な観点から解明することを目指す予定である。本研究では自己組織化膜(吸着膜)の状態に関して界面張力測定と結果の熱力学的解析から求まるマクロな情報とブリュースター角顕微鏡を用いた膜構造のその場観察から得られるミクロな情報を融合し、油/水界面における自己組織化膜の二次元秩序構造形成機構を多角的に解明することを目的としている。今年度においては、以下に示す内容の研究成果を得ることが出来た。1吸着膜相転移の熱力学的研究(1)炭化水素系アルコール(イコサノール)と炭化フッ素系アルコール(フルオロデカノール)の油/水界面における混合吸着膜が、気体膜-膨張膜-凝縮膜間の相転移に加えイコサノール凝縮膜-フルオロデカノール凝縮膜間の相転移を引き起こすことや凝縮膜は単独のアルコール成分のみから成ることを見出した。またこの凝縮膜間の相転移は大きな体積の減少を伴うことも明かとなった。(2)フッ素置換数の異なる長鎖アルコールの油/水界面吸着膜の研究から、フッ素置換数の増大に伴うアルコール水酸基の分極の増大が凝縮膜状態でのより密なパッキングを促進すること等を見出した。2ブリュースター角顕微鏡の作製油/水界面吸着膜の相転移に伴う二次元秩序構造の形成過程をモニターするために、ブリュースター角顕微鏡の製作を行った。現在、油/水界面への適用に向けた専用のセルを作製中である。今後は、本年度に得られたマクロな情報を基に、顕微鏡による膜構造のその場観察を行い、秩序構造形成に及ぼす分子構造や分子間相互作用の影響を明らかにする予定である。
幾何結晶上のトロピカルＲ写像の構成と結晶基底への応用

幾何結晶上のトロピカルR写像と関係が深い飾り付き幾何結晶について考察を行いA,B,C,D,G型の場合に、幾何結晶の単項式表示との関係について結果を得た。特に、飾り付き幾何結晶の飾り関数が、一般化された小行列式の表示を経由して結晶基底の単項式表示の正係数の和の形で表示されたことは、飾り関数を仲立ちとして結晶基底の単項式表示と多面体表示の間にも興味深い関係が存在し、その結果は新しいものとなっている。イプシロン系の特徴付けと具体的な構成、また幾何結晶に対応するトロピカルR写像に深い関係が、あると思われる飾り付き幾何結晶、2重ブリューワーセルと一般化された行列式などについて考察を行い少なくともA型の場合には、結晶基底の単項式表示と興味深い関係があることを見出した。ここで、飾り付き幾何結晶は双冪単結晶から誘導される幾何結晶の一種で超離散化により結晶基底の多面体表示と類似の表示を持つことが知られている。この研究においては現在、古典群の場合について数多くの具体的な例を用いて計算を実行し、そこから一定の結果と更なる予想を得ている。計算自体は古典的な行列の計算が中心となるが、そこに結晶基底の単項式表示が現れ、このことはこうした研究に新しいアプローチの方向を与えるものではないかと考えている。また、この方面は2重ブリューワーセルと一般化された行列式とクラスター代数の関係などが注目を集めており、この結果や予想がそうしたものと関連を持つことが期待される。上の計算などは古典型についてのみであるが、結晶基底の多面体表示や単項式表示、クラスター代数などは一般のカッツムーディー代数の設定まで想定されているので、そこまでの拡張も期待したい。また、pictureと呼ばれる組合せ論的対象と結晶基底の理論で重要なLittlewood-Richardson結晶との具体的な1対1対応について具体的に構成することに成功した。これにより、pictureという対象を一般の古典群、さらには一般のカッツムーディー代数の設定にまで拡張できる可能性を提示した。幾何結晶に対応するトロピカルR写像に深い関係が、あると思われる飾り付き幾何結晶について考察を行い、A,B,C,D,G型の場合には、結晶基底の単項式表示と興味深い関係があることを見出した。ここで、飾り付き幾何結晶は双幕単結晶から誘導される幾何結晶の一種で超離散化により結晶基底の多面体表示と類似の表示を持つことが知られている。特に、報告者とアンドレイ・ゼレビンスキーにより発見された結晶基底の多面体表示への応用は興味深く、アンプルと呼ばれる条件なしに多面体表示を構成できることが期待される。また、pictureと呼ばれる組合せ論的対象と結晶基底の理論で重要なLittiewood-Richardson系吉晶との具体的な1対1対応について具体的に構成することに成功した。これについても、幾何結晶からのアプローチの可能性について研究を進めてみたい。幾何結晶に対応するトロピカルR写像に深い関係が、あると思われる飾り付き幾何結晶について考察を行い、A,B,C,D,G型の場合には、結晶基底の単項式表示と興味深い関係があることを見出しすでに論文として掲載済である。飾り付き幾何結晶は双冪単結晶から誘導される幾何結晶の一種で超離散化により結晶基底の多面体表示と類似の表示を持つことが知られている。また、この方面は2重ブリューワーセルと一般化された行列式とクラスター代数の関係などが注目を集めており、現在もA型の場合に計算を実行中であり、いくつかの新しい結果も得られている。とくに、ーワーセル上の一般化された行列式はDemazure結晶と呼ばれるもののの単項表示の形式和の形で実現されることがわかってきた。

上の計算などは古典型についてのみであるが、結晶基底の多面体表示や単項式表示、クラスター代数などは一般のカッツムーディー代数の設定まで想定されているので、そこまでの拡張も期待したい。また、最近飾り付き幾何結晶からの結晶基底の記述に動機付けられ、純粋に結晶基底の理論の立場から多面体表示を定義しなおし、有限型のワイル群の最長元のすべての最短表示に対して多面体表示を計算する方法を構成した。幾何結晶に対応するトロピカルR写像に深い関係が、あると思われる飾り付き幾何結晶について考察を行い、A,B,C,D,G型の場合には、結晶基底の単項式表示と興味深い関係があることを見出しすでに論文として投稿済である。ここで、飾り付き幾何結晶は双冪単結晶から誘導される幾何結晶の一種で超離散化により結晶基底の多面体表示と類似の表示を持つことが知られている。この研究においては現在、古典群の場合について数多くの具体的な例を用いて計算を実行し、そこから一定の結果と更なる予想を得ている。計算自体は古典的な行列の計算が中心となるが、そこに結晶基底の単項式表示が現れ、このことはこうした研究に新しいアプローチの方向を与えるものではないかと考えている。特に、報告者とアンドレイ・ゼレビンスキーにより発見された結晶基底の多面体表示への応用は興味深く、アンプルと呼ばれる条件なしに多面体表示を構成できることが期待される。また、この方面は2重ブリューワーセルと一般化された行列式とクラスター代数の関係などが注目を集めており、この結果や予想がそうしたものと関連を持つことが期待される。古典型A,B,C,D型の場合にWeyl群の元によってきまるある幾何結晶上のdecoration functionを単項表示という結晶基底の実現の方法を用いて具体的に記述した。そこでは、具体的な一般化された小行列式の精密な計算を大量に実行した。また、decoration functionの記述と多面体表示の記述の類似性から両者を結びつけることにA型とD型の場合に成功した。特に、一般化された小行列式の精密な計算によりクラスター代数との関係にも道を開いた。26年度が最終年度であるため、記入しない。量子群、結晶基底、幾何結晶26年度が最終年度であるため、記入しない。研究論文もいくつか出版し、国際研究会で成果を発表することもできているので。共同研究も進んでおり、研究論文もいくつか出版し、国際研究会で成果を発表することもできていることから。比較的順調に研究は進んでいる。進展中の関連分野との連携を強化したい。2重ブリューワーセルなどの幾何学的な考察を深めるため、その方向の分野との連携を強化したい。幾何学的な考察を深めるため、その方向の分野との連携を強化したい。
感覚間相互作用に着目した硬軟感の知覚原理および提示技術に関する研究

本研究は,柔軟物に触れた際に感じる触感である硬軟感を,装置使用者に対して再現提示するシステムを構築することを主題とした.このようなシステムを実現するにあたり,次に示す2点を研究対象とし,従来研究で想定および対応できていない点に対応させることを目的とした.(1)硬軟感を提示する触感提示装置の開発.(2)硬軟感情報を取得する触覚センサの開発.(1)に関しては,再現される柔軟物体が弾性物質で構成される均一柔軟物体(単調な硬軟感)に限定されていたという点が従来研究の課題であった.本研究ではこの課題を克服すべく,より多様な硬軟感の再現に取り組んだ.柔軟物体例として,「厚みが有限な柔軟物体」「しこりを含む柔軟物体」を想定し,それぞれの提示手法を実現することで硬軟感提示の多様化を検討した.前年度で開発した,張力制御された柔軟シートで指先を包み込む機構によって上記柔軟物の提示を行った.厚みが有限な柔軟物に指先を押し込んだ際に得られる触感を「底着き感」と命名し,その提示法を提案した.底に着いたと感じられる点からシートの張力制御によって指先の圧分布を変え,底着き感を再現した.提案手法によって表現される柔軟物の厚みが可変であることを確認できた.しこりを含む柔軟物に関しては,前年度から検討してきた提示手法をさらに発展させ,対象物をなぞっている際に感じられる触感が生成できることを確認した.(2)に関しては,前年度で開発した光弾性触覚センサの計測値に対する情報処理手法の検討を行った.情報処理によって対象物の特徴を抽出する手法を提案した.また,提示装置と統合して遠隔提示を実現するため,抽出された情報を提示装置駆動に必要な情報へ変換する手法を考案し,遠隔提示システムの試作を行った.以上によって,硬軟感提示の応用先の一つである遠隔触診システム等の開発に必要になると考えられる知見を得ることができた.(抄録なし)本研究は柔軟物体に触れた際に感じる触感である「硬軟感」を再現提示するシステムの開発を目的として定めている.従来の硬軟感提示装置では提示できる柔軟物が単純なもの(均一な物質で構成される半無限体)に限定されていたため,本研究では不均一で複雑な構造を有する柔軟物体(内部にしこりを有するヒト肌など)の再現を目指す.また,硬軟感(に起因する物理量)を計測可能な触覚センサを開発し,提示装置と統合することにより遠隔提示システムを開発することも研究目的としている.H24年度は主に提示手法・提示装置について研究を進めた.使用者の指先の接触圧分布を変化させることができる装置の提案・試作を行った.これまでに開発してきた硬軟感提示装置は柔軟なシートを指先に巻きつけることで柔軟面を再現していたが,制御対象が巻きつけ量のみであったため均一な柔軟物体しか再現できなかった.複雑な構造を有する柔軟物を再現するため,シートの張力を制御できる機構を提案した.提案装置を用いた実験の際,特定の条件で使用者が「しこり」を知覚する(しこり錯覚)現象を発見した.この錯覚現象を利用することで,提示装置上に意図的にしこり感を生成する手法を提案した.この手法によって,しこりを含む柔軟物体の再現が可能となった.また,張力の制御方法によって,装置使用者が知覚するしこりのサイズが変化できることを確認した.また,提示する際に装置のコントローラで用いる計算モデルについても新しいアプローチを試みた.これまでに用いられてきた計算モデルは,静的な接触状況のみに着目していた.しかし,実在する柔軟物は粘性を含むものが多くみられ,それらに対する指との接触は静的なモデルでは十分に表現できないと考えられる.そこで本研究では動的な接触モデルを提案した.提案モデルを実際に提示装置に実装し,粘性を含む柔軟物が表現できることを示した.本研究は,柔軟物に触れた際に感じる触感である硬軟感を,装置使用者に対して再現提示するシステムを構築することを主題とした.このようなシステムを実現するにあたり,次に示す2点を研究対象とし,従来研究で想定および対応できていない点に対応させることを目的とした.(1)硬軟感を提示する触感提示装置の開発.(2)硬軟感情報を取得する触覚センサの開発.(1)に関しては,再現される柔軟物体が弾性物質で構成される均一柔軟物体(単調な硬軟感)に限定されていたという点が従来研究の課題であった.本研究ではこの課題を克服すべく,より多様な硬軟感の再現に取り組んだ.柔軟物体例として,「厚みが有限な柔軟物体」「しこりを含む柔軟物体」を想定し,それぞれの提示手法を実現することで硬軟感提示の多様化を検討した.前年度で開発した,張力制御された柔軟シートで指先を包み込む機構によって上記柔軟物の提示を行った.厚みが有限な柔軟物に指先を押し込んだ際に得られる触感を「底着き感」と命名し,その提示法を提案した.底に着いたと感じられる点からシートの張力制御によって指先の圧分布を変え,底着き感を再現した.提案手法によって表現される柔軟物の厚みが可変であることを確認できた.しこりを含む柔軟物に関しては,前年度から検討してきた提示手法をさらに発展させ,対象物をなぞっている際に感じられる触感が生成できることを確認した.(2)に関しては,前年度で開発した光弾性触覚センサの計測値に対する情報処理手法の検討を行った.

情報処理によって対象物の特徴を抽出する手法を提案した.また,提示装置と統合して遠隔提示を実現するため,抽出された情報を提示装置駆動に必要な情報へ変換する手法を考案し,遠隔提示システムの試作を行った.以上によって,硬軟感提示の応用先の一つである遠隔触診システム等の開発に必要になると考えられる知見を得ることができた.従来の硬軟感提示装置では制御不可能であった,指先の接触圧分布を変化させることが可能な装置を開発した.本装置を用いた実験から新しい触錯覚現象を発見し,それを提示する際の計算モデルに利用する方法を提案・確認した.本研究の目的となる「接触圧分布の制御」とそれによる「より複雑な硬軟感(不均一な構造を有する柔軟物体など)」の再現提示の可能性を示すことができた.今後は,開発してきた提示装置を定量的に評価できるシステムの検討を行う.具体的には提示装置上に生成される圧分布を測定できるセンサを開発し,提示装置が予想通りの圧分布を生成しているかを評価する.また,提示できる触感をより多様なものにするために装置自体の改良や新しい計算モデルの考案を行い,評価を行う.提示装置の開発と並行して触覚センサの検討も行う.提示装置と触覚センサを統合することで硬軟感の遠隔提示システムの開発を目指す.また,開発した触覚センサを用いて提示装置をキャリブレーションするという方法も想定している.(抄録なし)
細胞内リン酸化シグナルによるNMJ形成・維持の制御機構

我々の呼吸や運動に不可欠の構造である神経筋接合部(Neuromuscular junction: NMJ)の形成・維持には骨格筋特異的な受容体型チロシンリン酸化酵素MuSKが必須である。このMuSKの活性化には運動神経由来のMuSK活性化因子AgrinによるMuSKの共受容体Lrp4を介する活性化と骨格筋蛋白質Dok-7による細胞内からの活性化が必要であるが、本研究において、Dok-7によるMuSK活性化にはLrp4が重要であることを見出した。また、出生後のNMJの維持において、dok-7遺伝子の正常な発現レベルが必要であることも見出した。神経筋接合部(Neuromuscular junction: NMJ)は運動神経の軸索末端と筋管(筋繊維)上の後シナプス構造を連結するシナプスであり、運動神経による骨格筋収縮の支配に必須の役割を担っている。ほ乳類のNMJの形成や維持には、骨格筋に強く発現する受容体型チロシンキナーゼMuSKと、同じく骨格筋に強く発現し、MuSKの必須の細胞内活性化分子として働くDok-7により惹起される細胞内シグナル伝達系(MuSKシグナル)が重要であるが、その分子機構は殆ど解明されていない。そこで、本研究では、MuSKシグナルを正に制御する、または抑制する分子群を同定する。また、Dok-7によるMuSKの活性化機構を解明する。これらの成果をもって、NMJの形成や維持を担うシグナル伝達機構を解明し、また、当該シグナル伝達機構の異常を要因とする筋無力症や関連する神経筋疾患に対する治療法の開発に貢献することを目指している。本年度は、MuSKシグナルのリン酸化プロテオミクス解析を進めた結果、当該シグナルの構成分子の候補として、セリン・スレオニンキナーゼの一員が得られ、その機能解析を行った。また、上述のプロテオミクス解析の情報をin silicoのパスウェイ解析により検討した。その結果、複数の既知のパスウェイがMuSKシグナルを制御している可能性が得られたため、これらのパスウェイの寄与についても検討を進めた。神経筋接合部(Neuromuscular junction: NMJ)は神経筋シナプスとも呼ばれ、運動神経の軸索末端と骨格筋の基本単位である多核の筋管細胞(筋繊維)を結ぶ唯一のシナプスであり、運動神経による骨格筋収縮の制御に必須の役割を果たしている。哺乳類のNMJの形成や維持には骨格筋に強く発現する受容体型チロシンキナーゼMuSK(Muscle-specific tyrosine kinase)によって筋管で惹起される細胞内リン酸化シグナル(MuSKシグナル)が重要である。本研究では、MuSKの活性化機構、および、MuSKシグナルを担う分子群を明らかにし、これらの成果をもって、NMJの形成・維持機構の解明と、当該機構の破綻を要因とする筋無力症などの神経筋疾患の理解および診断・治療法の開発に貢献することを目的としている。本年度は、MuSKの必須の細胞内活性化分子Dok-7によるMuSK活性化機構を個体レベルで解析した。その結果、マウス胚のNMJ形成過程において、Dok-7によるMuSKの活性化には、MuSKと複合体を形成する1回膜貫通蛋白質Lrp4(low-density lipoprotein receptor-related protein 4)が重要であることを見出した。他方、MuSKシグナルのリン酸化プロテオミクス解析およびin silicoのパスウェイ解析を進展させ、MuSKシグナルへの関与が示唆された複数の既知のパスウェイに関して、検討を進めている。神経筋接合部(Neuromuscular junction:NMJ)は骨格筋の基本単位である筋管(筋繊維)と運動神経をつなぐシナプスであり、呼吸を含む運動機能の発現に不可欠である。哺乳類のNMJ形成・維持には骨格筋に高発現する受容体型チロシンキナーゼMuSKにより惹起される細胞内シグナル(MuSKシグナル)が必要であると考えられているが、その全容は未解明である。そこで、本研究では、MuSKの活性化を制御する分子機構、また、MuSKシグナルを制御するシグナル伝達分子やMuSKシグナルによって遺伝子発現制御を受けるNMJ形成制御因子を明らかにすることで、MuSKシグナルによるNMJ形成・維持機構を解明し、その知見を基に、NMJに異常を示す種々の神経筋疾患に対する診断・治療技術の開発に貢献することを目的とした。本年度は、胎生期のNMJ形成に必須であり、その遺伝子異常が先天性筋無力症を引き起こすことが知られているMuSKの細胞内活性化因子Dok-7について、出生後のマウスに対する遺伝子発現抑制実験を行った。その結果、Dok-7が出生後のNMJ維持や運動機能においてもMuSKの活性化因子として重要であることが示唆され、昨年度までの結果と合わせ、MuSKの活性制御においてDok-7やMuSKの共受容体Lrp4が果たす新たな役割が見出された。他方、MuSKシグナルの構成因子(MuSKシグナルの制御分子やMuSKシグナルにより発現制御を受ける遺伝子)については、一部の候補因子についてAAVベクターによる強制発現または発現抑制系を構築し、ベクター投与マウスの運動機能やNMJ形成の解析を実施した。引き続き、ベクター投与マウスの詳細な解析などにより、MuSKシグナルの構成因子を同定する研究を進めている。

このMuSKの活性化には運動神経由来のMuSK活性化因子AgrinによるMuSKの共受容体Lrp4を介する活性化と骨格筋蛋白質Dok-7による細胞内からの活性化が必要であるが、本研究において、Dok-7によるMuSK活性化にはLrp4が重要であることを見出した。また、出生後のNMJの維持において、dok-7遺伝子の正常な発現レベルが必要であることも見出した。MuSKの活性化におけるLrp4の新たな役割を個体レベルで示すことができた。また、MuSKシグナルのリン酸化プロテオミクス解析・パスウェイ解析も進展している。分子生物学MuSKシグナルを正または負に制御する候補分子について、その強制発現・発現抑制実験を培養筋管細胞(C2C12細胞)および個体(マウス)に対して行い、当該シグナルの構成分子を同定する。MuSKシグナルの正または負の制御分子として、細胞・個体レベルで実証された分子はまだないものの、MuSKシグナルのリン酸化プロテオミクス解析が予定通り進んでいる。MuSKシグナルの解析について、in silicoのパスウェイ解析を予定より詳細に進めたため、分子・細胞・個体レベルでの実験の費用が予定額を下回り、当該助成金が生じた。MuSKシグナル候補分子の発現抑制や強制発現を行い、当該シグナルの構成分子の同定を進める。Dok-7によるMuSK活性化に寄与する可能性のある分子については、すでに構築したin vitro MuSK活性化系を用いて、その可能性を検討する。MuSKシグナルの構成候補因子の強制発現・発現抑制実験を培養筋管細胞およびマウスに対して行い、MuSKシグナルを正または負に制御する因子を同定する。そのために、細胞培養やマウスの繁殖・維持、遺伝子導入のためのウィルスベクターの構築・精製、NMJ形成の組織・生化学的な解析に、当該助成金を使用する計画である。予定していた分子・細胞レベルの実験に先行して、in silicoのパスウェイ解析を行うことにしたため、分子・細胞レベルの実験に使用する試薬の購入が使用予定額を下回り、当該助成金が生じた。MuSKシグナルの構成分子を同定するために、以下の分子・細胞レベルの実験を行う。(1) MuSKシグナルが働くNMJの後シナプス形成のモデル細胞を用いて、MuSKシグナルの候補分子の強制発現・発現抑制を行う。(2)Dok-7によるMuSK活性化に寄与する可能性のある分子については、in vitro MuSK活性化系により、その可能性を検討する。上述の実験を進めるために、細胞培養のための培地・血清、強制発現・発現抑制系の構築のための分子生物学実験用試薬、in vitro MuSK活性化系などを行うための生化学実験用試薬、を購入する必要があり、助成金を使用する。
経済制度の実証分析と設計

当領域は,どうして戦後日本の経済制度が行き詰まりを見せているのか,また、21世紀の日本を再び繁栄に導くような制度をどう設計したらよいのか、という2つの問題に一応の回答を出すことを目的とする。平成15年度から,研究目的をより明確化した。次の二つが研究目的である。1.どうして日本の経済成長率が1990年代に低下したのか。2.経済成長を回復するためにはどのような諸制度を整備すればよいのか。この目的を達成するため,基本方針として次の三つを掲げる。A)1990年代に,TFP(「全要素生産性」とも呼ばれ,産出量のうち,要素投入で説明できない部分を指す),資本・労働などの要素投入にどのような変化が起きたのか(マクロレベル,産業別,ミクロレベル)B)起きたとすれば,日本経済を取り巻くどのような内外の環境の変化によるものなのかC)諸制度をどのように変えれば,新しい環境に適応できるのか(制度設計)この基本方針のもとで,七つの計画研究がそれぞれの研究課題の研究を行った。それらの研究成果の概要は,各計画研究の研究成果報告書を参照。総括班は,各計画研究の研究連携をはかるため,総括班会議の開催,複数の計画研究の研究分担者が参加するコンファレンス・研究会の開催,研究成果発信のための国際コンファレンス・日本学術会議での研究発表会の開催,などをおこなった。さらに,上記の研究目的により合致する実証研究だけを集めた本のシリーズを企画した。この班は総括班であり,上記研究分担者が研究代表者をつとめる各班の研究の連携を担当する。本領域研究では,各班の連携は,主に各班が主催する種々のコンファレンスの開催を通じて行なう。それらのコンファレンスを列挙すると,有賀・ホリオカ班の「実証ミクロ」に関するコンファレンス,ホリオカ・林班の「マクロコンファレンス」,ホリオカ・有賀班の「流動性需要と資産価格」の研究会,福田班の「アジア通貨危機コンファレンス」および「日・米・欧トリオコンファレンス」,そして総括班は,NBER(全米経済研究所),CEPR(欧州経済政策研究所),スウェーデンの日本経済研究所,そしてTCER(東京経済研究所)と共催で日本経済一般に関する国際コンファレンスを毎年開催する。ただし,研究費の支給が本年度の秋から始まったこともあり,本年度は,いずれのコンファレンスも開催されなかったが,来年度の開催に向けて各班の班長が連携して準備を始めた。特に総括班は,来年度に行う上記国際コンファレンスに向けて,種々の準備に入った。まず,来年度(2001年度)の9月にに発表される論文の募集の知らせを全世界の主要な日本研究者に送り,3月末に締め切った。来年度の5月までに発表される論文の選定を行う。ホリオカは,3月にイギリスのOxfordで行われたCEPR主宰の日本経済コンファレンスに出席した際,Oxford大学のCorbett教授と,9月の国際コンファレンスの打ち合わせをした。また,各班の研究状況を公開するため,東京大学日本経済国際共同研究センターのウェブサイトに,ホームページを開設した。本領域の研究目的・研究組織および各班の研究計画が記述されている。総括班の目的は二つに分けられる。1.各班の研究活動が連携して行われることを促進するため,班長会議を開催するとともに,複数の班の研究担当者が参加する研究会を主催する。2.各班の研究活動が国内・国内に発信され,内外の研究者との交流を通じて研究の発展を図るため,国際コンファレンスを開催する。上記1の目的を達成するため,11月に総括班会議を開き,来年度6月にすべての班からの研究分担者が参加するシンポジウムを開催する準備を始めた。上記2の目的を達成するため,次のような活動をおこなった。1.本年度9月に,内外の有力な日本経済の専門家を集めて,国際コンファレンスを開催した。

このコンファレンスにも,各班から多数の研究分担者が参加し,研究発表を行うとともに海外の研究者との交流を深めた。このコンファレンスでは,ゼロ金利下での金融政策,公的年金改革,家計貯蓄,少子化と経済成長など,本領域研究に深い関連のあるトピックが扱われ,本領域研究の研究分担者が議論をリードした。2.本領域研究日本経済の構造改革についての英文の本が来年度出版されるが,研究代表者の林が編者をつとめるとともに,複数の研究分担者が,本の一章を担当するか,あるいはこの本に所収される研究の討論者をつとめた。総括班の目的は二つに分けられる。1.各班の研究活動が連携して行われることを促進するため,総括班会議を開催するとともに,複数の班の研究担当者が参加する研究会を主催する。2.各班の研究活動が国内・国内に発信され,内外の研究者との交流を通じて研究の発展を図るため,国際コンファレンスを開催する。上記1の目的を達成するため,2002年6月に「拡大総括班会議」と呼ぶべき会議を開き,この特定領域に属するほとんどすべての研究分担者が参加してこれまでの研究を要約し,連携の方法を話し合った。すなわち,各班の研究代表者がその班の研究状況を要約し,それに続いて班の各メンバーが自分の研究成果を要約した。この会議で,来年度からの領域全体としての研究目標をTFP(全要素生産性)成長率の上昇にすることが決定され,その研究目標を達成するために各版が具体的にどのような連携をすべきかについての議論がなされた。上記2の目的を達成するため,2002年9月に,内外の有力な日本経済の専門家を集めて,国際コンファレンスを開催した。各班から多数の研究分担者が参加し,研究発表を行うとともに海外の研究者との交流を深めた。すなわち,コンファレンスでは,阪大班の小川一夫が,法人のミクロデータを用いた,貸し渋りと雇用の関係についての研究を発表した。コンファレンスの重要なテーマは,金融仲介機能の低下とTFPの関係についてであったが,当領域の参加者によるこの問題の理解が深まった。なお,このような会議開催の事務は,東大経済学部の日本経済共同研究センター(CIRJE)が担当したが,そのための経費は,総括班の予算から支出された。上記1の目的を達成するため,2003年6月15日に第2回「拡大総括班会議」を開き,この特定領域に属するほとんどすべての研究分担者が参加してこれまでの研究を要約し,連携の方法を話し合った(この会議の詳細については,総括班のホームページhttp://www2.e.u-tokyo.ac.jp/ ̄saidoを参照)。また,2003年10月13日に総括班会議を開き,研究の連携について議論した。上記2の目的を達成するため,2003年9月に,内外の有力な日本経済の専門家を集めて,国際コンファレンスを開催した。全要素生産性(TFP)は,本領域のキーワードのひとつであるが,TFPの計測の世界的権威であるミシガン大学のBasu教授を招いて,東大で講演会を開催した。
三大一神教における中世法思想の比較哲学的考察：「自然法」と「啓示法」の再定位

本研究の目的は、別々の研究者によって研究されることの多い西洋中世哲学、イスラーム哲学、ユダヤ哲学を同じ土俵に乗せ、次のような三つの成果を得ることである。第一は、思想史研究の空白部分を埋め、古代哲学からイスラーム哲学・ユダヤ哲学を経てラテン・キリスト教世界に至る哲学史の多角的な再検討を行なうという基礎的研究の遂行である。第二に「自然法」と「啓示法」の相互関係に関して比較哲学的観点から考察する。第三に、現代の焦眉の課題である一神教の文明間対話に関して、共通の地平の中で文明を形成していた中世哲学の時代に着目することによって、三文明間の連続性と非連続性の詳細を明らかにし、新たな対話の可能性を見出す。即ち本研究は、哲学史的・文献学的研究、法哲学探求、文明論的対話という相互に連関した重層的な目的を有するものである。こうした比較哲学的研究の軸となる西洋中世哲学の代表者であるトマス・アクィナスについての単著(『トマス・アクィナス理性と神秘』岩波新書、2017年)が、2018年のサントリー学芸賞(思想・歴史部門)を受賞した。また、『キリスト教講義』(若松英輔との共著、文藝春秋、2018年)を刊行し、三大一神教の比較思想的研究の軸となるキリスト教の本質を多面的に浮き彫りにした。更に、「トマス・アクィナスの聖書註解:著作群におけるその位置づけ」(『理想』第701号)を発表し、「啓示法」の核となる「聖書」についてのトマス・アクィナスの註解の特徴を明らかにした。上記のように、これまでの二年間において、三大一神教の比較哲学的研究に関わる複数の書籍および専門論文を発表することができており、概ね順調に進展していると評価することができる。上記のように、これまでの二年間において、本研究はおおむね順調に進展していると評価することができるため、当初の予定通りに引き続き研究を進めていく予定である。本年度は、こうした比較哲学的研究の軸となる西洋中世哲学の代表者であるトマス・アクィナスについての単著(『トマス・アクィナス理性と神秘』)を発表することができたのが、最大の成果である。また、「三大一神教と中世哲学:超越と理性」(『Nyx(ニュクス)』第四号所収)という、三大一神教の比較哲学的研究の中軸に関わる論考や、イスラーム研究の世界的権威として知られる井筒俊彦とキリスト教思想との関わりに関する論考「井筒俊彦とキリスト教:存在論的原理としての愛」(安藤礼二・若松英輔編『井筒俊彦(言語の根源と哲学の発生増補新版)』河出書房新社、2017年所収)をはじめ、六本の論文を発表することができた。更に、思想誌『Nyx(ニュクス)』の特集「開かれたスコラ哲学」の主幹として、中世スコラ哲学の存在意義を新たな観点から分析する企画を実現することができた。上記のように、三大一神教の比較哲学的研究に関わる1冊の単著と6本の専門論文を発表することができており、概ね順調に進展していると評価することができる。

更に、「トマス・アクィナスの聖書註解:著作群におけるその位置づけ」(『理想』第701号)を発表し、「啓示法」の核となる「聖書」についてのトマス・アクィナスの註解の特徴を明らかにした。上記のように、これまでの二年間において、三大一神教の比較哲学的研究に関わる複数の書籍および専門論文を発表することができており、概ね順調に進展していると評価することができる。上記のように、本研究は概ね順調に進展していると評価することができるため、当初の予定通りに引き続き研究を進めていく予定である。上記のように、これまでの二年間において、本研究はおおむね順調に進展していると評価することができるため、当初の予定通りに引き続き研究を進めていく予定である。
食物アレルギー対応に関する地域教育プログラムの構築 ～社会的ニーズの把握から～

平成30年度は、食物アレルギーに関する教育プログラム構築のための基礎資料を得ることを目的とし、地域での食物アレルギー対応の実態を把握するための市場調査および患者家族が地域に求めるニーズを把握するためのアンケート調査を実施した。市場調査では、調査対象地域を各都道府県から人口当たりの経口負荷試験実施病院数および患者会数が多い2県(A県、B県)から抽出した。対象地域において、スーパーマーケットやドラッグストアでの市場調査を実施し、アレルギーに配慮された食品(以下、食物アレルギー対応食品)の取扱い状況を把握した。調査した食物アレルギー対応食品は、カテゴリー、カテゴリー別の種類数、さらにその商品数の順に分類し、地域間での比較を行った。その結果、A県の方がB県と比べて、種類数、商品数ともに20%程度多い結果となった。また、食物アレルギー対応食品を専門コーナーで取扱っている店舗は、A県が40%であるのに対し、B県では0%であった。このように、食物アレルギー対応食品の取扱いには地域差が見られたが、特にA県は政令指定都市を有していること、また患者会の実数も多いことが要因として考えられた。さらに、患者会間においても組織化がされており、コメディカルや食品企業など幅広い分野への情報提供も行われていることから周囲の認識の高さが示唆された。アンケート調査では、患者家族を対象に、地域での飲食を伴うイベントでの食物アレルギー対応状況について把握した。その結果、調査対象者全員がイベントへの参加経験があったが、半数が保護者自身で食物アレルギーへの対応を行っており、イベントを運営する側の地域住民の理解と協力が十分には得られず困ったことがあったとの回答も見られた。また、イベントの運営側に対してあらかじめ周知してほしい内容としては、食品表示の実施、食物アレルギーの疾患や対応食への理解との回答が多く挙げられた。平成30年度の実績として、日本国内の対象地域2県で市場調査を行い、食物アレルギー対応食品の取扱い状況を客観的に評価した。食物アレルギー対応食品の取扱い状況は地域での差がみられ、その要因に人口規模だけでなく、患者会の在り方やコメディカルや食品企業等の認識も影響すると考えられた。患者家族を対象としたアンケート調査からは、地域での飲食を伴うイベントへの参加状況およびイベントでの食物アレルギー対応状況を例とし、地域に求めるニーズを把握した。しかし、当初の実施予定である地域側からのニーズの抽出まで実施ができていない状況である。その要因として、特に平成30年度西日本豪雨災害の影響があげられる。研究室のある建物および調査対象地域が土砂被害に遭い、予定していた研究の実施が1月程困難となった。現在、研究室は復旧しているため、研究は可能となっている。調査対象地域についても災害の影響を考慮しつつ、地域側のニーズの把握が実施できる状況にある。令和元年度は、教育プログラムの構築に向け、地域での食物アレルギー対応状況の実態および患者家族のニーズを踏まえて地域側への調査を実施する。特に、対象地域のリーダー(商店街の役員等)に調査結果を提示し、地域側のニーズや地域が目指す方向性を検討するほか、サマーキャンプを活用し、教育プログラムの実践に向けて評価を行う。また、欧米諸国での食物アレルギー対応の実態把握および今後の発展性を検討する。平成29年度は、食物アレルギー対応に関する教育プログラム構築のための基礎資料を得ることを目的とし、地域での食物アレルギー対応の実態を把握するための市場調査と、患者家族のニーズを把握するためのアンケート調査を行った。市場調査は広島県内のスーパーマーケット、アレルギー食品を取り扱う専門店、ドラッグストアを対象に実施し、アレルギーに配慮された食品(以下、食物アレルギー対応食品)の取扱い状況を確認した。その結果、食物アレルギー対応食品を専門コーナーで取り扱っている店舗は3割程度であった。また、食物アレルギー対応食品は加工食品や調味料に多くあり、麺類や粉類も代替食品として利用できる商品が多かった。食物アレルギー対応食品の種類数および商品数の平均値は、専門店、スーパーマーケット、ドラッグストアの順で高かった。しかし、広島市内と郊外のスーパーマーケットでの商品数を比較すると、広島市内に比べ郊外は1/3程度であり地域差が見られた。また、食物アレルギー対応食品の価格は、一般食品と比較するとほとんどが高額であった。アンケート調査では、患者家族を対象に食物アレルギー対応食品の購入状況を調査した。その結果、食物アレルギー対応食品のほか、グルテンフリー食やオーガニック食も活用していることが分かった。食物アレルギー対応食品に対する認識としては、価格が高い、品揃えがやや少ないという意見がある一方で、味については肯定的な意見が多かった。購入場所を選ぶ際に重視する点は、近隣であること、種類の豊富さが挙げられた。また、入手の困難度は、郊外に居住している者の方が高く、市場調査と同様の結果となった。平成29年度の実績として、広島県内で市場調査を行い、食物アレルギー対応食品の取り扱い状況を客観的に評価した。患者家族を対象としたアンケート調査からは食物アレルギー対応食品の購入状況や購入場所の条件などを調査し、患者家族のニーズを把握した。さらに居住地での比較から、食物アレルギー対応食品の取扱い状況については地域差がある可能性を示唆した。

対象地域において、スーパーマーケットやドラッグストアでの市場調査を実施し、アレルギーに配慮された食品(以下、食物アレルギー対応食品)の取扱い状況を把握した。調査した食物アレルギー対応食品は、カテゴリー、カテゴリー別の種類数、さらにその商品数の順に分類し、地域間での比較を行った。その結果、A県の方がB県と比べて、種類数、商品数ともに20%程度多い結果となった。また、食物アレルギー対応食品を専門コーナーで取扱っている店舗は、A県が40%であるのに対し、B県では0%であった。このように、食物アレルギー対応食品の取扱いには地域差が見られたが、特にA県は政令指定都市を有していること、また患者会の実数も多いことが要因として考えられた。さらに、患者会間においても組織化がされており、コメディカルや食品企業など幅広い分野への情報提供も行われていることから周囲の認識の高さが示唆された。アンケート調査では、患者家族を対象に、地域での飲食を伴うイベントでの食物アレルギー対応状況について把握した。その結果、調査対象者全員がイベントへの参加経験があったが、半数が保護者自身で食物アレルギーへの対応を行っており、イベントを運営する側の地域住民の理解と協力が十分には得られず困ったことがあったとの回答も見られた。また、イベントの運営側に対してあらかじめ周知してほしい内容としては、食品表示の実施、食物アレルギーの疾患や対応食への理解との回答が多く挙げられた。平成30年度の実績として、日本国内の対象地域2県で市場調査を行い、食物アレルギー対応食品の取扱い状況を客観的に評価した。食物アレルギー対応食品の取扱い状況は地域での差がみられ、その要因に人口規模だけでなく、患者会の在り方やコメディカルや食品企業等の認識も影響すると考えられた。患者家族を対象としたアンケート調査からは、地域での飲食を伴うイベントへの参加状況およびイベントでの食物アレルギー対応状況を例とし、地域に求めるニーズを把握した。しかし、当初の実施予定である地域側からのニーズの抽出まで実施ができていない状況である。その要因として、特に平成30年度西日本豪雨災害の影響があげられる。研究室のある建物および調査対象地域が土砂被害に遭い、予定していた研究の実施が1月程困難となった。現在、研究室は復旧しているため、研究は可能となっている。調査対象地域についても災害の影響を考慮しつつ、地域側のニーズの把握が実施できる状況にある。平成30年度は、平成29年度の研究に引き続き教育プログラム構築のための基礎資料を得ることを目的とし、地域での食物アレルギー対応の実態を把握するための市場調査とフィールドスタディを実施する。市場調査では対象地域を広島県外に設定し、地域間での食物アレルギー対応の差異を把握する。また、教育プログラム構築のため地域の関係者に聞き取り調査を行い、その地域が目指す方向性や適切な方法を、地域側のニーズ、実現可能な範囲などから検討を行う。
プラズマ重合法によるイオン交換性薄膜の作製法の開発

本研究では、プラズマ重合を用いるペルフルオロスルホン酸系のイオン交換性薄膜を作製する方法の開発を目指して、質量分析装置を用いて反応中の活性種をその場分析し、反応活性種と形成される膜の構造との関係を明らかにした。また、これによりスルホン酸基をプラズマ重合体に有効に導入する条件を見いだし、架橋構造を有するペルフルオロスルホン酸系カチオン交換性薄膜の開発を行うことを目的とし以下の結果を得た。1)ベンゼンスルホニルフルオライド(BSF)、ベンゼンスルホニルクロライド(BSC)をプラズマ重合し、プラズマ中の活性種を解析した。BSCを原料として用いた膜はイオン交換能を示さなかったが、BSFを原料とした場合にはカチオン交換性の薄膜が得られた。2)プラズマ重合装置に四重極質量分析計を直結した装置を用いてプラズマ中の活性種を調べた結果、BSCではスルホニルクロライド基が分解しやすく、一方、BSFではスルホニルフルオライド基がプラズマ中で安定であることが示された。作製した薄膜のESCA,FT-IRによる解析結果からもこの結果が裏付けられた。そのため、BSFを用いた場合にはイオン交換性薄膜が得られたものと考えられる。以上の結果は、プラズマ重合体にイオン交換機を導入するためには、プラズマ中における原料のイオン交換基の安定性が高いモノマーを用いる必要があることを示している。3)モノマー単独の重合反応について上記と同様の解析を行ったところ、炭化水素系のモノマーとフルオロカーボン系のモノマーでは構造が類似していても、反応性が全く異なることがわかった。また、生成したポリマーの化学構造をC_<13>-NMRを用いて調べた結果、ポリマーは架橋した構造を有していることがわかった。本研究では、プラズマ重合を用いて、センサー、電気化学表示素子、ゼロギャップ電解槽、自動車用燃料電池等の電解質としてその発展が期待されているペルフルオロスルホン酸系のイオン交換性薄膜を作製する方法の開発を目指して、質量分析装置を用いて反応中の活性種をその場分析し、反応活性種と形成される膜の構造との関係を明らかにする。これによりスルホン酸基をプラズマ重合体に有効に導入する条件を見いだし、架橋構造を有するペルフルオロスルホン酸系カチオン交換性薄膜の開発を行うことを目的としている。本年度は、プラズマ重合装置に四重極質量分析計を直結した装置を用いて、ベンゼンスルホニルフルオライド(BSF)、ベンゼンスルホニルクロライド(BSC)をプラズマ重合し、プラズマ中の活性種を解析した。質量分析計でプラズマ中の活性種を調べた結果、BSCではスルホニルクロライド基が分解しやすく、一方、BSFではスルホニルフルオライド基がプラズマ中で安定であることが示された。以上の結果は、フラズマ重合体にイオン交換機を導入するためには、プラズマ中における原料のイオン交換基の安定性が高にモノマーを用いる必要があることを示しており、本研究の方法が安定性の高いモノマーを探索する方法として優れた方法であることがわかった。イオン導電性有機膜は電気化学システムのための機能材料として注目を集めている。特に、イオン交換性の膜はイオン交換膜として電解薄膜として用いられているが、さらに、センサーや電気化学表示素子の電解質、ゼロギャップ電解層の電解質、自動車用燃料電池の電解質用などとして薄膜化が望まれている。本研究では、プラズマ重合を用いてイオン交換性薄膜を作製する方法の開発を目指した。

そのために、プラズマ中で反応中の活性種をその場分析してモニターし、反応活性種と生成する膜の構造との関係を明らかにする。これによってスルホン酸基をプラズマ重合物に導入するための条件-印加電力、圧力、温度、ガス流量、ガス導入法、基板位置などの条件-を導出した。また、炭化水素系のイオン交換性薄膜の作製法を開発・確立するだけでなく、この方法を拡張して、これまで作製されていない架橋構造を有するペルフルオロスルホン酸カチオン交換膜の開発を目指した。本年度は前年度の成果を基に、ペルフルオロ系のカチオン交換性薄膜の作製条件の最適化を狙って四重極質量分析計を用いたプラズマ中の活性種の検出を行い、またそれによって重合反応機構を明らかにした。プラズマ重合体に官能基を導入してイオン交換性の薄膜を形成するためには、プラズマ中で官能機が分解しにくいモノマーを用いる必要があることがわかった。また、炭化水素系のモノマーとフルオロカーボン系のモノマーでは構造が類似していても、反応性が全く異なることがわかった。また、生成したポリマーの化学構造をC_<13>-NMRを用いて調べた結果、ポリマーは架橋した構造を有していることがわかった。