hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨髄中成熟脂肪細胞を利用した骨粗鬆症・再生不良性貧血に対する細胞治療

人工関節置換術を行なう患者の骨髄液より調製したBM-DFATでは、骨関連遺伝子はBM-MSCと同程度発現し、骨誘導前よりALP活性が高く、誘導2週間後でカルシウム沈着を認めた。マウス骨折モデルにBM-DFATを移植した結果、control群の骨密度と比較して有意に高い値を示した。再生不良性貧血患者の骨髄液より調製したBM-DFATは、BM-MSCと比較してSDF-1のmRNA量ならびに蛋白濃度は有意に高かった。ヒト臍帯血生着不全モデルマウスにBM-DFATとヒト臍帯血CD34+細胞を同時移植した結果、移植後の骨髄中にヒト血液細胞分画を検出し、BM-DFATのヒト臍帯血生着作用を明らかにした。本研究では、骨粗鬆症や再生不良性貧血患者から調製したBM-DFATにおける骨芽細胞や造血ニッチ細胞としての機能を解析する。骨粗鬆症に伴う大腿骨頚部骨折に対する人工関節置換術を行なう患者の骨髄液の一部よりBM-DFATとBM-MSCを調製した。骨分化誘導培地で3週間培養し、骨関連遺伝子のmRNA発現を定量化した結果、BM-MSCとBM-DFATにおいて骨関連遺伝子が同程度発現しており、骨分化誘導とともに発現量が増加した。骨細胞分化の指標であるALP活性は、BM-MSCとBM-DFATでは骨分化誘導前から高く、骨分化誘導とともに活性が高まり、誘導2週間後においてアリザリンレッドS染色陽性のカルシウム沈着を認めた。マウス骨折モデルにBM-DFATならびにBM-MSCをペプチドハイドロゲルと混合し骨折部に移植し、MicroCTによる骨構造解析を行った結果、ペプチドハイドロゲルのみを移植したcontrol群の骨密度と比較して、BM-DFAT群ならびにBM-MSC群で有意に高い値を示した。再生不良性貧血患者の骨髄検査時に採取される骨髄液の一部よりBM-DFATとBM-MSCを調製した。造血幹細胞維持因子やホーミング関連因子のmRNA量ならびに培養上清中のSDF-1蛋白濃度を定量化した結果、BM-MSCと比較してBM-DFATにおいてSDF-1のmRNA量ならびに蛋白濃度が有意に高かった。ヒト臍帯血生着不全モデルマウスにBM-DFATとヒト臍帯血CD34+細胞を同時移植し、移植後の末梢血中のヒト血液細胞(hCD45+)ならびに骨髄細胞中のヒト血液細胞の各分画をFACSにて解析した結果、移植12週後の末梢血ならびに骨髄において、ヒトCD45+細胞を検出するとともに、骨髄中に造血幹細胞分画を含むヒト血液細胞分画を検出し、ヒト臍帯血とDFATの同時移植によるヒト臍帯血の生着作用を明らかにした。骨粗鬆症に伴う大腿骨頚部骨折に対する人工関節置換術を行なう患者から廃棄予定の骨組織の提供を受け、骨髄液から成熟脂肪細胞とストローマ細胞を分離し、それぞれBM-DFATとBM-MSCを調製した。調製されたBM-DFATとBM-MSCを骨分化誘導培地で3週間培養し、1週間毎に骨分化能を評価した。骨関連遺伝子発現の解析遺伝子は、RUNX2、アルカリフォスファターゼ(ALP)、オステリックス(Osx)そしてオステオカルシン(OC)のmRNA発現をリアルタイムRT-PCR法にて評価したところ、BM-MSCと同程度の骨関連遺伝子がBM-DFATにも発現しており、骨分化誘導とともに発現量が増加した。また、骨細胞分化の指標である酵素活性であるALP活性は、BM-DFATでは骨分化誘導前から高く、骨分化誘導とともに活性が高まった。さらに、カルシウムの沈着を検出するためにアリザリンレッドS染色を行なったところ、誘導2週間後のBM-DFATにおいてカルシウム沈着が認められた。また、再生不良性貧血患者の骨髄検査時に採取される骨髄液の一部より、成熟脂肪細胞とストローマ細胞を分離し、それぞれBM-DFATとBM-MSCを調製した。BM-DFATならびにBM-MSCにおける、Jagged-1、Ang-1、N-カドヘリンならびにSDF-1のmRNA発現をリアルタイムRT-PCR法を用いて測定した結果、BM-MSCと比較してBM-DFATにおいて有意にSDF-1の発現が高かった。同様に、SDF-1の蛋白濃度をELISA法で測定を行なった結果、遺伝子発現の結果と同様に、BM-MSCと比較してBM-DFATにおいて発現が有意に高かった。当初、平成24年度に実施する予定であったBM-DFATのヒト臍帯血CD34+細胞との共

培養システムを用いた造血幹細胞増殖・維持能の解析に用いる再生不良性貧血患者より調製したBM-DFATならびにBM-MSCの必要検体数を年度内に揃えることができず、次年度に検討することになってしまったため、やや遅れていると判断した。平成25年度は、平成24年度に引き続き、BM-DFATのヒト臍帯血CD34+細胞との共培養システムを用いた造血幹細胞増殖・維持能の解析を行なう。また、大腿骨骨折モデルマウスに対するBM-DFAT移植の効果を検討するために、NOD/SCIDマウスの右後肢大腿骨に横骨折を作製し、骨粗鬆症患者より調製したBM-DFATならびにBM-MSC(1×105個)をPura Matrixペプチドハイドロゲル(50 μl)と混合し骨折部に移植したものをBM-DFAT群ならびにBM-MSC群とし、左後肢は、大腿骨横骨折を作製し、Pura Matrixペプチドハイドロゲル(50 μl)のみを骨折部に注入し、対照群とし、細胞移植2、4ならびに6週間後において、骨折部を中心に4×4×4mmの領域における骨量、骨密度を動物用マイクロCTにて計測し、反対側の対照群と比較し、骨形成能の比較解析を行なう。また、ヒト臍帯血造血幹細胞移植モデルマウスに対するBM-DFAT同時移植の効果を検討するため、NOD/SCIDマウスに放射線照射(3 Gy)を行ないヒト臍帯血造血幹細胞移植モデルマウスを作製し、724時間後にヒト臍帯血CD34+細胞単独、もしくはヒト臍帯血CD34+細胞とBM-DFATを尾静脈より投与する。移植4、12週後に尾静脈より末梢血を採取し、ヒトCD45+細胞の割合をフローサイトメーターを用いて計測する。また、12週後にマウスを屠殺後、大腿骨および脛骨を摘出し、骨髄細胞を採取し、マウス骨髄中のヒトCD45+細胞の割合、および造血幹細胞分画、B細胞分画、単球・マクロファージ分画、ミエロイド細胞分画、巨核球分画の割合をフローサイトメトリーで測定し、両群間の比較を行なう。引き続き、細胞培養関連試薬、細胞培養器具、生化学実験関連試薬、造血幹細胞分離抗体、造血幹細胞分離関連試薬そしてFACS解析用抗体が必要となってくる。また、大腿骨骨折モデルマウスやヒト臍帯血造血幹細胞移植モデルマウスを用いた解析を実施するため、NOD/SCIDマウスを購入する予定である。
流砂の衝実音ならびに超音波映像による山地河川の流砂量計測システムの開発

1.流砂の衝突音の採録と信号処理法の開発個々の砂礫粒子の運動の統計的性質を流砂運動のシミュレーション結果から求め、その統計的性質を利用して信号から流砂量を推定する方法を考えた。その考えに基づき、パイプの径と粒径、水理量を種々に変えて粒子とパイプの衝突時の相対運動量の大きさの統計分布を求めるシミュレーションを行った。一方、水路実験において、個々の衝突音の識別が可能となる粒径および流砂量の範囲を明らかにするとともに、種々の大きさの粒子が単独にあるいは集団で流下する場合に発生する音響信号にどのような処理を施せば、流砂量の推定が可能になるかについて種々の検討を行った。2.流砂の超音波映像の採録と信号処理法の開発設置条件や環境による超音波の多重反射の影響、水路にある異物に代表されるいろいろな静的な雑音の影響が非対称差分法で軽減できることを示した。次に、1次元のデータにフーリエ変換を施した空間周波数上のデータから礫の大きさが推定できることを示した。また、2箇所で同時計測した周波数スペクトルの時系列に対して相互相関を計算することで、礫の流れる速度を推定できることを示した。この2箇所での同時計測を用いれば、どちらか一方の観測点で観測漏れが起こった場合でも、大きさの推定は可能となることを示した。同時に複数の解像度で流砂径を推定し、かつ位置の推定も行えるWavelet法による粒径推定の方法を新たに開発した。しかし、Wavelet法にはフーリエ法におけるFFTに相当する高速計算アルゴリズムは存在せず、現在の解析方法では高速な計算機が不可欠である。したがって、このWavelet法をさらに進め、実時間処理に適する解析方法を開発することが今後の課題である。1.流砂の超音波映像の採録と信号処理法の開発幅20cmの急勾配水路床の2断面に超音波診断装置を埋め込み,水路内を通過する流砂映像をビデオテ-プに録画した。その際,超音波の多重反射を除去するため,フィルタ-の選択とその設置法を工夫した。また,ビデオ録画に際しては,2断面の超音波映像ならびに水路の平面および立面画像を同一のテ-プに同時に分割録画するために,マルチビュ-ワを用いた。現段階では,超音波探触子のスキャン速度が遅いため,高速で流下する粒子は検出できない。そこで,低速の流れの下で粒子を移動させるため,粒子材料として,砂礫のかわりに軽量骨材を用いた。その結果,大粒径かつ比較的低速の条件下では,運動粒子の超音波映像を鮮明に把えることが可能になった。現在,そのビデオ画像をパソコンに取り込み,ワ-クステ-ションによって相関解析するソフトウェアを開発中である。2.流砂の衝突音の採録と信号処理法の開発上記の実験水路にマイクロホンを封入したパイプを埋め込み,種々の条件の下で流砂の衝突音を採録するとともに,その信号処理法について検討した。特に今年度は,粒径分布による衝突音の相違に着目し,振幅分布から粒径分布を推定するとともに,音響出力の時間積分値から流砂量を推定することを試みた。さらに,衝突音のスペクトルから流砂の構成を推定することも検討中である。さらに,今年度は,現地河川への適用試験として,神通川水素足洗谷および常願寺川水系人津谷において河床にマイクロホンを設置し,出水時の流砂音を採録した。現在のところ,流砂量を定量的に推定できるまでには至っていないが,流砂の有無は明確に判別できるようになっている。次年度には,定量的な推定ができるよう,改良を加えていく予定である。1.流砂の衝突音の採録と信号処理法の開発

信号成分と信号値の組み合せより、周回方向の信号からピーク値を求めるPPCS,すべての周波数帯からピーク値を求めるPPAS,周回方向の信号から音響エネルギーの積分値を求めるIPCSおよび、すべての周波数帯から音響エネルギーの積分値を求めるIPASの4つの処理方式を比較した結果、PPASが優れていることがわかった。さらに、単位時間あたりのピーク数と他のいくつかのデータを入力とするファジー推論モデルを提案した。ファジー推論モデルでは、入出力データのモデリングによるシステムの同定が決め手となるため、今後の作業を支援するデータベースを提示した。ファジー推論が実証されれば、知識ベースとの連携により、高精度な推論が可能になるであろう。2.流砂の超音波映像の採録と信号処理法の開発本年度は実験水路を用いた流砂量測定実験で得られた動画像データを用いて、流砂の粒径の測定では処理の高速化のため、画像データを深さ方向および横断方向に写像し、1次元データとして処理した。この場合、写像により物体の重なりが生じるが、互いに直角方向に写像した2つのデータを用いることで対処した。現在までに、1次元データにフーリエ変換を施し、周波数領域で流砂の大きさの推定を行った。これを各時刻、各場所毎に行い、空間周波数(大きさ)別、場所別の時系列データを作成し、小さな粒程の流砂については、通過時刻、粒径が良好に推定できることを示した。さらに、2ケ所の動画像データの同じ空間周波数に対して相互相関を取ることで、流砂の移動速度の推定を行った。また、フーリエ変換法よりも推定精度が高いWavelet法をデータの一部に適用し、フーリエ法では測定が困難であった流砂の大きな場合でも、Wavelet法が流砂の大きさの推定に有効であることを確認した。1.流砂の衝突音の採録と信号処理法の開発個々の砂礫粒子の運動の統計的性質を流砂運動のシミュレーション結果から求め、その統計的性質を利用して信号から流砂量を推定する方法を考えた。その考えに基づき、パイプの径と粒径、水理量を種々に変えて粒子とパイプの衝突時の相対運動量の大きさの統計分布を求めるシミュレーションを行った。一方、水路実験において、個々の衝突音の識別が可能となる粒径および流砂量の範囲を明らかにするとともに、種々の大きさの粒子が単独にあるいは集団で流下する場合に発生する音響信号にどのような処理を施せば、流砂量の推定が可能になるかについて種々の検討を行った。2.流砂の超音波映像の採録と信号処理法の開発設置条件や環境による超音波の多重反射の影響、水路にある異物に代表されるいろいろな静的な雑音の影響が非対称差分法で軽減できることを示した。次に、1次元のデータにフーリエ変換を施した空間周波数上のデータから礫の大きさが推定できることを示した。また、2箇所で同時計測した周波数スペクトルの時系列に対して相互相関を計算することで、礫の流れる速度を推定できることを示した。この2箇所での同時計測を用いれば、どちらか一方の観測点で観測漏れが起こった場合でも、大きさの推定は可能となることを示した。同時に複数の解像度で流砂径を推定し、かつ位置の推定も行えるWavelet法による粒径推定の方法を新たに開発した。しかし、Wavelet法にはフーリエ法におけるFFTに相当する高速計算アルゴリズムは存在せず、現在の解析方法では高速な計算機が不可欠である。したがって、このWavelet法をさらに進め、実時間処理に適する解析方法を開発することが今後の課題である。
多様なネットワーク環境で利用できる分散型e-Learningシステムの開発

高価なサーバ機や大容量ネットワーク設備への投資を行うことなく,多数の学生が同時に使用できる分散型e-Learningシステムの開発を行なっている.本システムでは学生のコンピュータは問題を解くための端末として使われるだけでなく,問題提供機能も分担する.本研究では,学生が自宅から利用することを想定し,多様なネットワーク,すなわち,低速,低信頼性,プライベートアドレスを利用するネットワークへの対応手法を開発した.高価なサーバ機や大容量ネットワーク設備への投資を行うことなく,多数の学生が同時に使用できる分散型e-Learningシステムの開発を行なっている.本システムでは学生のコンピュータは問題を解くための端末として使われるだけでなく,問題提供機能も分担する.本研究では,学生が自宅から利用することを想定し,多様なネットワーク,すなわち,低速,低信頼性,プライベートアドレスを利用するネットワークへの対応手法を開発した.我々は,高価なサーバ機や大容量ネットワーク設備への投資を行うことなく,多数の学生が同時に使用できる分散型e-Learningシステムの開発を目指している.本研究では,そのために,多様なネットワークへの対応と,データのバックアップ手法の開発を目標としている.従来,分散型e-Learningシステムの各ノードはサーバとクライアントの機能を兼ねるもののみであったが,今年度,ネットワーク実験用システムを構築し,その上で,従来のタイプに加えて,サーバ機能を持たないクライアントノードを実現した.クライアントノードは,採点も自ノードでは行わないものと,自分が学習している問題の採点は行うが,他の学習者向けの問題エージェントを引き受けて,他のノードに対してサービスする機能は提供しないものに分類できる.これによって,ネットワークの回線速度やノードの性能に応じて適切なノードタイプを選ぶことができるようになった.今後は,少しなら他ノード向けの問題も引き受けるなど,ノードのタイプをよりきめ細かくすることが考えられる.また,LANではなくインターネットに広がった本格的な分散環境にシステムを展開する必要がある.データのバックアップ手法については,問題エージェントをビット列に変換し(シリアライズ),ファイルに格納する手法と,ファイルから読み込んだビット列をエージェントに再構成し(デシリアライズ),シリアライズした直前から動作を再開させる手法を開発した.これにより,システムに故障が発生した際など,ファイルからエージェントを再生することができるようになった。今後,単なるファイルではなく,データベースサーバに格納するようにすること,そのデータベースサーバを分散e-Learningシステムのどこに何台ぐらい設置するのがよいかを検討する必要がある.我々は,高価なサーバ機や大容量ネットワーク設備への投資を行うことなく,多数の学生が同時に使用できる分散型e-Learningシステムの開発を目指している.本研究では,そのために,回線速度に応じたサーバ機能の分担と,回線断による学習コンテンツ消失へ対処するためのバックアップ手法の開発を目標としている.従来,分散型e-Learningシステムの各ノードはサーバとクライアントの機能を兼ねるもののみであったが,昨年度において,従来のタイプに加えて,サーバ機能を持たないクライアントノードを実現した。クライアントノードは,採点も自ノードでは行わないものと,自分が学習している問題の採点は行うが,他の学習者向けの問題エージェントを引き受けて,他のノードに対してサービスする機能は提供しないものに分類できる.今年度は,ネットワークの回線速度に応じて適切なノードタイプを自動的に選ぶ機能を開発した.これによって,回線速度に応じたサーバ機能の分担が可能になった.データのバックアップ手法については,昨年度開発した,問題エージェントをビット列に変換し(シリアライズ),ファイルに格納する手法と,ファイルから読み込んだビット列をエージェントに再構成し(デシリアライズ),シリアライズした直前から動作を再開させる手法を発展させ,データベースサーバに格納する手法を開発した.これにより,回線断による学習コンテンツ消失が起こった際,データベースサーバからエージェントを再生することができるようになった.データベースサーバをシステム上に複数台設置し,負荷分散を図ることも検討したが,整合性を保つためのオーバーヘッドが大きくなりすぎることがわかった.我々は,高価なサーバ機や大容量ネットワーク設備への投資を行うことなく,多数の学生が同時に使用できる分散型e-Learningシステムの開発を目指している.本研究では,そのために,回線速度に応じたサーバ機能の分担と,回線断による学習コンテンツ消失へ対処するためのバックアップ手法の開発を目標とした.従来,分散型e-Learningシステムの各ノードはサーバとクライアントの機能を兼ねるもののみであったが,本研究において,従来のタイプに加えて,サーバ機能を持たないクライアントノードを実現した.クライアントノードは,採点も自ノードでは行わないものと,自分が学習している問題の採点は行うが,他の学習者向けの問題エージェントを引き受けて,他のノードに対してサービスする機能は提供しないものに分類できる.すなわち,ノードには3種類のタイプが存在することになる.ノードに種類を設けたのは,低速なノードにシステム全体の律速となるような仕事を与えないようにしてシステムの応答速度を高めるのが目的であったが,それだけでは十分な応答速度が得られない場合があることがわかった.特に問題となる,動画などのマルティメディアコンテンツに関しては,適切なサイズに問題エージェントを分割し,それらをシステム全体に分散配置することで性能向上をはかった.また,エージェントのキャッシュ手法を開発することにより,同じ問題を復習する場合など,一度学習者のクライアントノードに移動したことのある問題エージェントを再度移動させないようにすることで,全体的な応答速度を向上させた.データのバックアップ手法については,エージェントが変化した際に、差分のみをデータベースサーバに格納する手法を開発した.これにより,回線断などによる学習コンテンツの消失が起こった際,データベースサーバからエージェントを再生することができるようになった.

分散型e-Learningシステムを,多様な回線速度に対応させること,学習コンテンツ消失に備えたバックアップ手法を開発することという2つの目標は,ほぼ計画通り実現しつつあるので,(2)と判断した.24年度が最終年度であるため、記入しない。回線速度に応じたサーバ機能の分担について,現在は回線速度を絶対速度で判別しているが,他のノードと比べた相対速度で判別するよう改良する.また,LANではなくインターネットに広がった本格的な分散環境にシステムを展開する.バックアップ手法については,バックアップデータの粒度を小さくして差分をとりやすくする,変化がある程度蓄積したときにバックアップを行うといった手法を開発して通信量を小さくすることを試みる.24年度が最終年度であるため、記入しない。
細菌ストレス応答の動的過程解明:エレクトロニクスに創発された新細菌同定法への展開

本研究は、光、化学物質などの環境条件の変化に対する細菌の適応行動(ストレス応答)の動的過程を、光センサとMEMSデバイスを組合せた集積化MEMSセンサによって観測し、細菌動態を生物学的、医学的に解明することと、その知見を基に新しい最近同定法を構築することを目的とする。具体的には、集積化MEMS技術の特徴である多次元化の利用と、細菌のストレス応答に伴う産生物質からの蛍光を観測することにより、細菌の同定を可能とする。これによって、いまだ不明な点が多い感染症発生メカニズムの解明に寄与し感染症予防など医学の進展に貢献する。
各国にみる非正規労働者の賃金と能力開発の有効化の可能性に関する文献・実態調査

昨今、非正規労働者、とくに派遣労働者に対するいわゆる「派遣切り」が問題化している。「雇用か賃金か」といった二者択一の論議はこれまでもなされてきたが、非正規労働者の賃金ならびに能力開発問題以前に雇用の確保が危機的状況に陥っている。とはいえ、本研究では、現在話題となっている非正規労働者の雇用問題に直接言及するのではなく、非正規労働者の賃金ならびに能力開発の有効化に関連して、第二次世界大戦後から現在に至る日本の賃金・人事処遇制度の史的展開を中心に文献研究を行った。また、日本では、パート・アルバイトのおよそ4割以上が小売業や外食産業に従事している。とくに大学生の8割がアルバイトをし、その6割が補助的な軽労働に就いている。実際、総務省「労働力調査」によれば、卸売・小売業、飲食店でのパートタイム労働者の比率は、平成2(1990)年の20.5%から平成13(2001)年には32.4%へと増加している。いまや同業界では3人に1人がパートタイム労働者であり、外食産業に至っては、パート比率は全体で81.2%と群を抜いて高いため、研究対象として取り上げる意義があると考え、日本を代表するファスト・フード(fastfood)A社(匿名希望)の店舗(東京・札幌)の非正規従業員(とくにパート・アルバイト)に対するヒヤリング調査を通して実態調査を実施した。本研究では、東日本旅客鉄道株式会社へのヒヤリング調査結果を参考に、同社の成長に貢献する技術経営(MOT)人材の採用ならびに育成の過程を考察した。JR東日本ならびにグループでは、ある程度長期的なスパンで人材を育成するという前提に立ち、年々社員数を減らす一方で、毎年1,400人程度を継続的に新規採用している。部門別にポテンシャル採用(転職者を含む)と称する枠で、鉄道事業配属者とは別に採用しており、かれらこそがMOT人材の候補者と位置づけられよう。各部門・分野は縦割り組織のため、非効率的であるかのようにみえるが、技術部門と企業経営部門・分野が混在しているため、意図せず、技術と企業経営の両方に精通する革新的・創造的・戦略的な企業・技術戦略を立てられるMOT人材が、日々の業務やOJTにより育っていく環境にあるといえる。また、同社が、技術経営戦略に関するMOT教育実践企業として取り上げられているケースが見受けられる。それは同社が技術を核とするわが国を代表する鉄道企業であることからきているが、注目したいのはここにきて営業収益・利益を伸ばしている生活サービス事業でのMOT人材の育成の現状である。とくに駅スペース活用事業ならびにショッピング・オフィス事業の成長が目覚しい。その牽引役となっているのが、事業創造本部である。同本部の主たる業務は、事業の開発推進、資産管理、経営戦略であり、この部門こそがとくにマーケティング・マインドを有するMOT人材の活躍の場であり、その成果が顕在化しつつあるといえる。かれらは、常に顧客の限りないニーズや選択肢にさらされるとともに、新技術というシーズを用いた事業化に取り組まなければない状況におかれている。社内ベンチャー制度や人事交流・出向制度は、まさにマーケティング・マインドをもった人材の育成に役立っている。ただ、いわゆるエリート集団ともいえるポテンシャル採用者に対する企業内研修制度としてのMOT教育を社内外でどこまで整備し、体系化できるかが今後の課題である。技術の長期的な趨勢を理解し、その中から事業化・産業化できる趨勢を選び出し、それを全体に経営戦略を立てられるような分析能力を向上させるMOT教育の機会を、社内にとどまらず社外に求めるべきである。以上、本年度は、新卒に加え転職人材をもポテンシャル採用として受け入れているJR東日本の人事・処遇制度を取り上げ、日本的雇用慣行を色濃く残しながらも、組織風土として能力開発の有効化の実態を探った。ただ、同社の非正規労働者の存在と有効化については調査できなかった。次年度以降、わが国ならびに諸外国の非正規労働者とくに派遣労働者の人事・処遇の現状を探るとともに、非正規労働者との比較を中心にその課題と展望を探ることにしたい。

また本年度、並行して流通業の非正規労働者の労働実態についても調査したが、その成果は次年度以降に整理したい。日本では、第二次世界大戦後、急激な高度経済成長により、個人の所得は向上した。また、民主主義や個人主義の思想が普及したことにより、個人は自分の生き方を自分自身で探さねばならなくなった。それは、自由という重要なキーワードを得たことによるが、その1つの憧れともいえる具体的なモデルとしてアメリカが登場した。それは教育から娯楽に至るまで、日本国民の生活に対して大きな影響を及ぼし、1つの目標となった。今日のように物質的に満たされた生活水準が得られるようになると、個人としての幸福な生き方を1人ひとりが考える余裕が生じてきた。また、これまでの男女間の役割分業のスタイルに、個人1人ひとりの行き方を重視する動きが適合しなくなってきた。豊かな社会になると、生き方において、かつてのように欧米諸国に追いつこうというキャッチアップ型の目標に向かって邁進するという状況ではなくなった。そして自らの進むべき方向を自己責任の下にデザインするものとなったのである。それは、働く人々個人の行き方にもあてはまることである。そこで、自分のライフプランは、自分で設計し、自己責任の下で実行することが求められている。企業の論理で非正規労働者を求める傾向が高まる一方で、自らのライフプランで非正規労働に従事する者もいるが、総じて低い賃金・処遇を余儀なくされているのが現状である。日本においては、終身雇用制への回帰が見られるようになってきた昨今、諸外国との日本の非正規労働者の賃金・能力開発の現状を再度比較し総括してみる必要がある。新しい人材マネジメントの特徴をまとめると、(1)人材の管理施策と経営戦略・組織文化の関連性と整合性の強調、(2)人材の能力開発・育成・活用のための管理システムの設計・運営、(3)人材の人間的側面の尊重と処遇の公平性と公正性の確保・維持の3点になる。こうした新しい人材マネジメントは、MOT人材をはじめとするマネジメント人材やプロエッション人材といった新しい価値を創出する人材を育成しなければならない責務を負っている。個人の能力は顕在(発揮)能力と潜在(保有)能力があり、その潜在能力を向上させ組織能力を増強するためには、基本的に3つの方法しかない。1つは、職場の上司などによる職場内教育訓練を通じて行われる人間系のコミュニケーションを通じての支援である。いま1つは、組織による能力開発システムの支援であり、最後は何にもまして各人の個人学習ならびに集団学習を通じての自己啓発がより重要となる。新しい人事部門における人材の育成に関しては、個人的かつ組織的能力の向上を図るため、上記の3つの方法をより企業のビジョンや戦略と連携させるとともに、インフラ整備が必要である。したがってそのトップには、経営陣の戦略パートナーとして、財務部門と肩を並べる地位と権限を有する最高人事責任者の配置が不可欠である。また、同部門の運営のために、人材マネジメントの専門家であるとともに、サーバント・リーダーであり、従業員の擁護者の役割を果たすスタッフの育成が望まれる。このように人事部門ならびに人事スタッフが上記の役割を果たすことで人材マネジメントが革新され、企業の競争力が創成されることになろう。
野生メダカ由来性関連突然変異体の発生遺伝学的解析-XXオス原因遺伝子の同定-

本研究は、メダカ野生集団由来の性関連突然変異体(性転換個体)の解析から、原因遺伝子を同定し、性分化カスケードにおける役割を明らかにすることを目的とする。昨年度までの解析から、新潟市白根の野生集団由来のXXオスに関して、(1)メダカ常染色体である連鎖群8の770kbの領域に主要な原因遺伝子が存在すること、(2)原因遺伝子が初期精巣分化に関与すること、を明らかにした。また、近交系Hd-rRの遺伝背景に突然変異体由来の原因領域を導入したコンジェニック系統を作成した。本年度は原因遺伝子近傍の詳細マッピングを進め、候補遺伝子を同定した。1.組換え個体の交配実験:原因領域について変異型(白根由来:S)と野生型(Hd-rR由来:D)のヘテロDS雌と、ヘテロDS雄または野生型ホモDD雄の交配を行い、305の子孫について、原因領域770kb内の12のDNAマーカーについて多型解析を行った。その結果、4タイプの組換え体を得た。組換え体とその子孫において、兄妹間、またはHd-rRと交配し、計408の子孫の性と遺伝子型を調べた。その結果、4タイプのうちのうち3タイプで、組換え型と野生型のヘテロ型から雄が出現することを明らかにし、原因領域をこれらに共通する190kbに絞り込んだ。2.遺伝子予測と発現解析:遺伝子予測プログラムGENESCAN(http://genes.mit.edu/GENSCAN.html)によって、190kb領域内に9のタンパク質コード領域が予想された。これらの予想遺伝子の発現をRT-PCR法により解析した結果、性転換期において3つの予想遺伝子が、生殖巣を含む体幹部で発現していることが明らかとなった。これより、原因領域の候補遺伝子は3に絞られた。今後コンジェニック系統を用いて、これらの遺伝子の詳細な発現解析を進めることで、原因遺伝子を同定する。2002年にメダカの性決定遺伝子DMYが同定された。本研究では、DMY遺伝子の有無を遺伝的な性判定に利用して、メダカ野生集団に存在する性関連突然変異体(性転換個体)を探し出す。それらの突然変異体の解析から、原因遺伝子を同定し、性分化カスケードにおける役割を明らかにすることを目的とする。これまでに野生メダカ3004個体のスクリーニングから、26個体のXYメス、16個体のXXオスを得た(Shinomiya et al.,2004)。本年度は新潟県白根市の野生集団由来のXXオスに関する解析を進めた。1.白根XXオス原因遺伝子の連鎖分析:(1)戻し交配個体の雄55個体を用い、各メダカ連鎖群4以上、計110の発現配列タグ(EST)マーカーについて連鎖分析し、原因遺伝子と連鎖群8のマーカーとの連鎖を示した(X^2検定,p<0.01)。(2)戻し交配を進めた57世代の雄135個体について連鎖分析を行い、原因遺伝子を連鎖群8の1.5cMの領域に絞り込んだ。2.白根XXオス精巣分化過程の解析:(1)原因遺伝子領域が白根由来のホモ接合体であるSrnSS/XX系統を作出した。この系統では70%の高頻度でXXオス性転換が生じることから、突然変異個体の性分化過程の解析に有効である。(2)SrnSS/XX系統の生殖巣初期分化過程(孵化後015日)の組織学的解析から、この系統での卵巣分化の抑制は孵化後4日より前に起こることを明らかにした。これより、原因遺伝子は初期精巣分化に関与する遺伝子であることが示唆され、これまで全く不明であったDMY以降の精巣分化カスケードに迫る手がかりが本研究により示された。本研究は、メダカ野生集団由来の性関連突然変異体(性転換個体)の解析から、原因遺伝子を同定し、原因遺伝子の性分化カスケードにおける役割を明らかにすることを目的とする。新潟県白根市の野生集団由来のXXオスに関する昨年度の解析では、(1)主要な原因遺伝子がメダカ連鎖群8に存在すること、(2)原因遺伝子が初期精巣分化に関与する遺伝子であること、を明らかにした。本年度は原因遺伝子近傍の詳細マッピングを進めた。1.白根XXオス原因遺伝子の連鎖分析(1)雄の減数分裂を用いた連鎖分析:連鎖群8について白根由来(変異型;Sとする)と野生型(Dとする)のヘテロDS雄と、野生型ホモDD雌の交配から、XX雌264個体とXX雄145個体を得た。連鎖群8のマーカーと雄との連鎖分析から、原因遺伝子を1.4cMの領域に絞り込んだ。また、この領域が雌の遺伝距離では12.5cMに相当することを明らかにした。この過程で、白根由来連鎖群8の、近交系Hd-rRへのコンジェニック化を進めた。(2)雌の減数分裂を用いた連鎖分析:ヘテロDS雌と野生型ホモDD雄との交配から得たXX雄52個体の連鎖分析から、原因遺伝子を雌の遺伝距離3.1cMの領域に絞り込んだ。本年度の研究で原因遺伝子領域のDNA配列を得たことより、原因遺伝子の同定が極めて現実的となった。また、今後の性分化過程の詳細解析に必要な、変異領域のコンジェニック系統が作成された。

昨年度までの解析から、新潟市白根の野生集団由来のXXオスに関して、(1)メダカ常染色体である連鎖群8の770kbの領域に主要な原因遺伝子が存在すること、(2)原因遺伝子が初期精巣分化に関与すること、を明らかにした。また、近交系Hd-rRの遺伝背景に突然変異体由来の原因領域を導入したコンジェニック系統を作成した。本年度は原因遺伝子近傍の詳細マッピングを進め、候補遺伝子を同定した。1.組換え個体の交配実験:原因領域について変異型(白根由来:S)と野生型(Hd-rR由来:D)のヘテロDS雌と、ヘテロDS雄または野生型ホモDD雄の交配を行い、305の子孫について、原因領域770kb内の12のDNAマーカーについて多型解析を行った。その結果、4タイプの組換え体を得た。組換え体とその子孫において、兄妹間、またはHd-rRと交配し、計408の子孫の性と遺伝子型を調べた。その結果、4タイプのうちのうち3タイプで、組換え型と野生型のヘテロ型から雄が出現することを明らかにし、原因領域をこれらに共通する190kbに絞り込んだ。2.遺伝子予測と発現解析:遺伝子予測プログラムGENESCAN(http://genes.mit.edu/GENSCAN.html)によって、190kb領域内に9のタンパク質コード領域が予想された。これらの予想遺伝子の発現をRT-PCR法により解析した結果、性転換期において3つの予想遺伝子が、生殖巣を含む体幹部で発現していることが明らかとなった。これより、原因領域の候補遺伝子は3に絞られた。今後コンジェニック系統を用いて、これらの遺伝子の詳細な発現解析を進めることで、原因遺伝子を同定する。
モンスーン・アジア稲作灌漑システムの国際比較：制度と社会ネットワークの視点から

平成27年度は,タイ王国チャオプラヤデルタ東北部の農村を対象に,農業水利の社会ネットワークを構築し,日本との比較を行った。その結果,日本でもデルタ農村でも,灌漑管理の基礎的単位は集落であるという共通性がある一方,デルタ農村では日本に比べて出入作が多く,圃場条件等を考慮してもなお,隣接圃場の耕作者によって結ばれる関係性の指標(密度,推移性,相互性)の値が低く,緩い紐帯であることが視覚的・定量的に明らかになった。続いて同デルタ農村における灌漑管理について,コメ担保融資制度下の高米価かつ乾季の水不足という条件のもとで見られた以下の3つの集合行為(1幹線から支線水路へ配水する仮設ポンプ燃料代の共同負担,2末端水路の浚渫作業費用の共同負担,3県・郡が労賃を負担する集落単位の水路の草刈作業)の参加率を出入作率の高さとの関係から整理し,入作者は集合行為への参加率が低くフリーライドしている可能性が示唆された。一方,灌漑水の利用可能性・作付意思決定に関する情報源の観点では,出入作率が高い農家は,近隣農家からの情報等のローカルな情報へのアクセスが相対的に少ないなど制限があることが示唆された。上記の出入作率の高さと農業水利のネットワークが粗であるという性質は,チャオプラヤデルタ農村における参加型灌漑管理において日本の経験を教訓とする際の留意点であると考えられる。加えて,RPD復帰前から継続して研究してきた日本における用水ブロック単位の灌漑水の従量料金制と節水行動について,モンスーン・アジアへの適用可能性を考慮して検討た結果,大規模耕作者の水管理労働費用の高さが本制度の活用のボトルネックである可能性が示唆された。本研究は平成25年7月から開始された。現在は,最後の課題である中国における農業水利のネットワーク構造の解析を行っており,3年が経過する6月をめどに成果を発表する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、水資源の部門間調整の比較制度分析(以下研究A)と灌漑管理の比較制度分析(以下研究B)を実施するためタイ国での在外研究を行った。研究Aでは主に乾季の水資源配分における制度、政策、組織に関する機関調査と2000年2014年の乾季におけるセクター間および地域間の計画配水量および実配水量、チャオプラヤデルタ内の全大規模灌漑区の灌漑面積等のデータ収集を行った。その成果として、部門間の水資源配分の優先順位は水系ごとに設定され、チャオプラヤ川流域では優先度が高い順に、水道水、環境用水、灌漑水、工業用水の順であること、灌漑水の配分について、デルタ内の地域間でも大きな違いがあることが明らかとなった。これらの配分は、関係部局が出席する国家レベルの委員会が基本的に意思決定を行うことになっているが、詳細な事項を含む配分の決定は乾季、雨季ごとに組織される委員会が行っており、水利権が設定されていないタイにおいては、委員会が決定する協定という形で組織的に水資源の配分が行われている。研究Bについては、チャオプラヤデルタ内で、灌漑用水の配分や管理について集合行為がみられる地域かつ、GISが整備されている地区として、チャイナート県カオケオ地区を調査地区として選定し、GISデータの整備および約500戸の農家調査を実施した。その成果として、多くの先行研究がチャオプラヤデルタの農村を"緩い社会関係"と特徴づけてきたのと対照的に、村によっては、灌漑水路の浚渫費用や用水を確保するために使われる村共用のポンプの費用を全員で負担するといった集合行為が見られる興味深い結果を得た。この集合行為は村のまとまりといった社会的関係だけではなく、灌漑を利用した乾季作の定着と定住性の増大といった歴史的変化とともに、灌漑水に対する集団的なアクセスがある程度良好であるといった立地の影響を受けることが示唆された。平成26年度は、チャオプラヤ川流域の乾季におけるセクター間および地域間の水資源配分に関する中期的なデータをもとに分析を行い,セクター間の配分においては農業セクターが最も劣位の優先順位であり,かつ稲作地帯であるデルタの灌漑水の配分では,水不足で乾季の作付ができない地域がある一方,3期作を行う地域があるといった地域的な差が固定化しつつあることを明らかにした。渇水時に自発的に互譲の精神で水を分け合う渇水対策連絡協議会という流域組織をもつ日本を念頭に置くと,特に地域間の灌漑水の配分については,流域組織等,広域の水資源配分組織の機能を高める必要性を示唆するものであると考えられる。また、チャオプラヤ側流域農村における農家の灌漑管理については、GISデータと農家調査データをマッチングし,村レベルでの協調行動が成り立ちにくいと言われてきたチャイプラヤデルタの農村において,特に上流にあたる北東部のデルタでは乾季の水不足の深刻化を背景に,以下のことが明らかとなった。1)支線水路ごとに組織されるWater Users Groupは,おもに村間の水配分調整を行う。2)圃場レベルの水配分は村が調整を行う。3)地下水の利用可能性が高いところでは地下水が選好される。これは水利調整における村の役割を日本と比較する際に重要な知見である。

さらに日本,タイ,中国の3か国を対象とした社会ネットワーク分析の課題では、分析の出発点として、まず日本を対象に、ネットワークのノードにあたる末端の用排水施設の維持管理作業の義務者として耕作者、所有者のどちらが選択されるかを離散選択モデルによるパネルデータ分析によって明らかにした。そして,農家率で示される農業資源管理のステークホルダーの異質性や集落の寄合において情報が共有される構成員の範囲が義務者の選択に影響を与えることが示された。平成27年度は,タイ王国チャオプラヤデルタ東北部の農村を対象に,農業水利の社会ネットワークを構築し,日本との比較を行った。その結果,日本でもデルタ農村でも,灌漑管理の基礎的単位は集落であるという共通性がある一方,デルタ農村では日本に比べて出入作が多く,圃場条件等を考慮してもなお,隣接圃場の耕作者によって結ばれる関係性の指標(密度,推移性,相互性)の値が低く,緩い紐帯であることが視覚的・定量的に明らかになった。続いて同デルタ農村における灌漑管理について,コメ担保融資制度下の高米価かつ乾季の水不足という条件のもとで見られた以下の3つの集合行為(1幹線から支線水路へ配水する仮設ポンプ燃料代の共同負担,2末端水路の浚渫作業費用の共同負担,3県・郡が労賃を負担する集落単位の水路の草刈作業)の参加率を出入作率の高さとの関係から整理し,入作者は集合行為への参加率が低くフリーライドしている可能性が示唆された。一方,灌漑水の利用可能性・作付意思決定に関する情報源の観点では,出入作率が高い農家は,近隣農家からの情報等のローカルな情報へのアクセスが相対的に少ないなど制限があることが示唆された。上記の出入作率の高さと農業水利のネットワークが粗であるという性質は,チャオプラヤデルタ農村における参加型灌漑管理において日本の経験を教訓とする際の留意点であると考えられる。加えて,RPD復帰前から継続して研究してきた日本における用水ブロック単位の灌漑水の従量料金制と節水行動について,モンスーン・アジアへの適用可能性を考慮して検討た結果,大規模耕作者の水管理労働費用の高さが本制度の活用のボトルネックである可能性が示唆された。本研究は平成25年7月から開始された。現在は,最後の課題である中国における農業水利のネットワーク構造の解析を行っており,3年が経過する6月をめどに成果を発表する予定である。平成26年度は、チャオプラヤ川流域のセクター間および地域間の水資源配分について国際会議で発表し、国際雑誌への投稿を行い、マイナー修正のうえ掲載が可能であるとの評価を受けた。また、チャオプラヤ側流域農村における農家の灌漑管理については、GISデータと農家調査データをマッチングし、空間解析用のデータセットの構築と補足調査を行うなど、着実に進捗しており、来年度中に発表できる見通しが立っている。日本、タイ、中国の3か国を対象とした社会ネットワーク分析の課題では、分析の出発点として、まず日本を対象に、末端の用排水施設の維持管理作業の義務者として耕作者、所有者のどちらが選択されるかを離散選択モデルによるパネルデータ分析を行い、年度末に学会で報告し、報告論文の投稿を終えている。中国・タイを対象としたネットワーク分析の本格的な作業は今年度から開始するが、その他、採用期間前から執筆してきたオークション型環境保全の社会実験に関する論文が海外雑誌に受理されるなど、一定の成果を上げていると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。チャオプラヤ川流域の農村調査によって明らかにした農家間の水配分調整と施設管理の協調行動に関する分析を深め,今年度中に発表を行う。
膜脂質ＰＩ４Ｐの代謝・輸送を介した出芽酵母前胞子膜の形態形成メカニズムの解明

膜脂質PI4Pの代謝・輸送を介した出芽酵母前胞子膜の形態形成メカニズム明らかにするために、以下の研究を行った。1.昨年度までの研究で、前胞子膜伸長に異常をきたすspo73遺伝子破壊株(spo73Δ)において、栄養増殖時に細胞膜と小胞体の接触部位の形成を担う繋留タンパク質の局在異常が観察されていた。そこで、東京大学理学部物理学科の岡田先生との共同研究で超解像顕微鏡を用いて観察したところ、野生株では繋留タンパク質が前胞子膜に沿って観察される一方で、spo73Δでは前胞子膜近傍には観察されなかった。また、Spo73とともにSSV複合体を形成すると推測されているSpo71およびVps13の遺伝子破壊株でも繋留タンパク質の局在異常が観察されたが、別経路で前胞子膜伸長に寄与するGip1の遺伝子破壊株では繋留タンパク質の局在異常が見られなかった。これらの結果は、SSV複合体が前胞子膜-小胞体接触部位の形成に関与することを示唆している。2.2018年にVps13が脂質輸送タンパク質であることを示唆する報告があったことを受け、spo73Δの胞子形成不全回復(サプレッション)とVps13との関係について解析した。その結果、spo73Δおよびspo71Δでは前胞子膜上のPI4P量の減少によりサプレッションが見られる一方で、vps13Δでは見られなかった。さらに、PI4P量を減少させるホスファターゼのキメラタンパク質とVps13をともに過剰発現させることで、サプレッションの効率が相乗的に増加した。したがって、spo73ΔのサプレッションにはVps13が中心的役割を担うことが示唆された。これらの研究結果については、現在投稿論文の作成を進めている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.これまでの研究で、前胞子膜伸長に異常をきたすspo73遺伝子破壊株(spo73Δ)とPI4Pを生成するPI 4-キナーゼのStt4の関係について解析を進めていた。実験系の改善を試みた結果、胞子形成時特異的に発現が抑制されるCLB2のプロモーターを用いてStt4の発現を抑制することで、spo73Δの胞子形成能と前胞子膜伸長が部分的に回復することが明らかになった。2.これまでの研究で、前胞子膜上のPI4P量を減少させるために、PI4PホスファターゼSac1と前胞子膜マーカーのキメラタンパク質を用いていたが、このSac1-Pキメラタンパク質により実際にPI4P量が減少しているかは確認できていなかった。そこで、既存のPI4Pマーカーを基に新規マーカーを作製して解析を進めた結果、Sac1-Pキメラタンパク質によるPI4P量の減少を実証することに成功した。さらに、spo73Δでは野生株と比較して前胞子膜上のPI4P量が増加している可能性も示された。3.前胞子膜伸長においてPI4Pと関連する因子を同定するために、spo73Δの表現型を解析した結果、栄養増殖時に細胞膜と小胞体の接触部位の形成を担う繋留タンパク質の局在に異常が見られた。さらに、その1つであるIst2について詳細に解析した結果、野生株では前胞子膜近傍に局在する一方で、spo73Δでは前胞子膜近傍に局在しない、あるいは子嚢細胞質側から前胞子膜近傍に局在することが明らかになった。4.また、PI4Pと前胞子膜形成の関連についての研究と並行して、1型プロテインホスファターゼのGip1-Glc7複合体の胞子形成時における役割についても解析し、Gip1の局在化や脱リン酸化の基質認識に関わる領域について成果をまとめた。おおむね順調に進展している。オルガネラ接触部位に関連するタンパク質に加えて、小胞輸送に関連するタンパク質やPI4Pとの相互作用が知られているタンパク質の局在についても解析を進めている。

その結果、spo73Δおよびspo71Δでは前胞子膜上のPI4P量の減少によりサプレッションが見られる一方で、vps13Δでは見られなかった。さらに、PI4P量を減少させるホスファターゼのキメラタンパク質とVps13をともに過剰発現させることで、サプレッションの効率が相乗的に増加した。したがって、spo73ΔのサプレッションにはVps13が中心的役割を担うことが示唆された。これらの研究結果については、現在投稿論文の作成を進めている。今後は、spo73ΔのPI4P関連の表現型について詳細に解析を進める。特に、オルガネラ接触部位との関連については、前胞子膜上に他のオルガネラとの接触部位が形成されているのかを検証するために、二分子蛍光相補法(BiFC)や電子顕微鏡を用いて解析を行う。また、オルガネラ接触部位の形成を担う繋留タンパク質の破壊株を作製し、表現型の解析やPI4P量の変化と前胞子膜形成との関連についても解析を進める。さらに、小胞輸送に関連するタンパク質やPI4Pと相互作用するタンパク質についても詳細に解析を進めていく。これらを通して、膜脂質であるPI4Pが生体膜の形態形成にどのように関わるのかを明らかにしたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ボウル型ポルフィリン誘導体の開拓-サブポルフィリン・バッキーポルフィリン合成-

サブポルフィリンの化学修飾を行うことで大幅な分光学的物性の制御に成功し応用に向けた機能発現を達成した。サブポルフィリンの大きなメゾ置換基効果を活かし、メゾ位に1,4-phenyleneethynylene鎖を導入することで吸光係数の増大と蛍光量子収率の倍増に成功した。さらに、メゾ位でのπ共役系の拡張が2光子吸収断面積を大きく増大させることも見出し、非線形光学材料としての有用性も示した。サブポルフィリンの分光学特性を簡便かつ最も大きく変化させる方法として、4-aminophenyl基をメゾ位に導入し分子内電荷移動相互作用を引き起こすという手法を発見した。サブポルフィリンの蛍光はアミノ基が1つ導入されるだけで緑色の13%から赤色の60%にまで長波長シフトを伴って量子収率が増大した。また、吸収スペクトルも可視領域に多大な変化をもたらした。このような性質をさらに応用することで、アザクラウンを持つサブポルフィリンが可視領域でのイオンセンサーになることも見出した。一方、サブポルフィリンに特有なお椀型構造をもとにした化学修飾も行った。3-aminophenyl基をメゾ位に持つサブポルフィリンに様々な長さのリンカーを持つトリアルデヒドを反応させ、キャップトサブポルフィリンというカゴ型分子の高収率合成に成功した。このカゴ型のサブポルフィリンは空間的なπ-π相互作用や螺旋反転の速度変化など、キャップの構造とリンカーの長さに応じて様々な機能を発現することを見出した。これらの性質は、完全にサブポルフィリンオリジナルなものであり、本年度の研究はサブポルフィリンの化学をこれまで以上に深めることができたと言える。サブポルフィリンはピロールとメチン架橋炭素が交互に3つずつ縮合した真の環縮小ポルフィリンであり、その存在は数十年前から予言されていたが、その合成ルートは未開拓であった。サブポルフィリンはポルフィリノイド特有の性質を解明する上で重要な化合物であるとともに、この化合物自体が機能性色素として有用な性質を持つと期待されている。初年度の研究において、トリベンゾサブポルフィリン、メゾ-アリールサブポルフィリンの合成を報告することで、これまで長きに渡りベールに包まれてきたサブポルフィリンの合成ルートと基本的性質を明らかにした。サブポルフィリンはボウル型の14π芳香族性を示す共役面を有し、既存の芳香族化合物には無いユニーくなπ-スタッキング等の相互作用を示した。しかし、世界で初めて合成したトリベンゾサブポルフィリンは化学的に安定である反面、化学修飾が難しく、今後の応用にあたって困難が生じた。そこで、新たにメゾ-アリールサブポルフィリンの合成ルートを開拓し、合成の単離収率をトリベンゾサブポルフィリンの1%から、約6%にまで向上させることに成功した上、種々のメゾ-アリール置換基の導入にも成功した。サブポルフィリンのメゾ位に結合したアリール置換基は、結合軸まわりのベンゼン環の回転障壁が非常に小さく、-90°Cにおいても高速で回転が可能である。結晶状態でも、メゾ位のベンゼン環とサブポルフィリンの間の2面角は約40。まで小さくなっており、π共役系を通したメゾ-アリール置換基との強い相互作用が期待された。実際、4-nitrophenyl基を有するサブポルフイリンはニトロ基の強い電子吸引性のため、光励起の際に分子内CT相互作用を示し、溶媒の極性に依存して緑色蛍光発光の強度を変化させることが分かった。また、立体障害によりアリール基の回転を阻害することで、サブポルフィリンの蛍光や吸収波長を短波長シフトさせることができることも見出した。昨年度、基本的な合成法あ確立および物性の解明に成功したサブポルフィリンの化学を今年度は大きく発展させる事に成功した。サブポルフィリンの周辺置換基にカルボキシ基を導入し、中心ホウ素原子上に配位させる事で、初のサブポルフィリン超分子多量体の合成に成功した。この多量体はカルボキシ基の導入位置により、2量体や4量体を定量的、可逆的、かつ選択的に作り分けることができる。従来、サブポルフィリンのホウ素上に配位したカルボキシ基は溶液中でヒドロキシ基との平衡があり、単一のカルボキシ体を溶液状態で扱うことは困難であったが、この超分子多最体では溶液中、水の存在下でも安定で分解せず、加熱条件にも安定であるため、今後のサブポルフィリンを用いた光合成モデルの設計、機能性ポリマー等への応用に大いに期待が持てる。また、サブポルフィリンの合成において、副生成物を詳細に分析することによりサブクロリンという新しいボウル型環縮小ポルフィリンの発見に至った。このサブクロリンはクロロフィル骨格に代表されるクロリン環と同様にβ位が還元を受けた構造を有し、基本的な形はサブポルフィリンとほとんど変わらない。しかし、その分光学特性はサブポルフィリンのそれと大きく異なり吸収や蛍光スペクトルの長波長シフトが観測された。この変化は、自然界に見られるポルフィリンとクロリン骨格間のそれに酷似しており、環が縮小されながらもポルフィリノイドとしての性質を尚も保持しているサブポルフィリンの今後の研究対象としての重要性を改めて示す結果となった。

さらに、メゾ位でのπ共役系の拡張が2光子吸収断面積を大きく増大させることも見出し、非線形光学材料としての有用性も示した。サブポルフィリンの分光学特性を簡便かつ最も大きく変化させる方法として、4-aminophenyl基をメゾ位に導入し分子内電荷移動相互作用を引き起こすという手法を発見した。サブポルフィリンの蛍光はアミノ基が1つ導入されるだけで緑色の13%から赤色の60%にまで長波長シフトを伴って量子収率が増大した。また、吸収スペクトルも可視領域に多大な変化をもたらした。このような性質をさらに応用することで、アザクラウンを持つサブポルフィリンが可視領域でのイオンセンサーになることも見出した。一方、サブポルフィリンに特有なお椀型構造をもとにした化学修飾も行った。3-aminophenyl基をメゾ位に持つサブポルフィリンに様々な長さのリンカーを持つトリアルデヒドを反応させ、キャップトサブポルフィリンというカゴ型分子の高収率合成に成功した。このカゴ型のサブポルフィリンは空間的なπ-π相互作用や螺旋反転の速度変化など、キャップの構造とリンカーの長さに応じて様々な機能を発現することを見出した。これらの性質は、完全にサブポルフィリンオリジナルなものであり、本年度の研究はサブポルフィリンの化学をこれまで以上に深めることができたと言える。