hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
癌細胞の浸潤突起形成におけるアクチン細胞骨格制御機構の解析

本研究では、癌悪性化に関わるアクチン束化タンパク質アクチニン-4の機能を解析した。アクチニン-4は浸潤突起に局在し、アクチン構造の形成と細胞外基質分解に必要であることが分かった。またアクチニン-4の過剰発現により浸潤突起形成が促進されたが、この作用にはアクチン束化活性を担うアクチン結合ドメインが必要であった。従って、アクチニン-4は浸潤突起においてアクチン繊維を束化するタンパク質であり、癌浸潤・転移において重要な役割を果たすことが示唆された。今年度はアクチニン-1とアクチニン-4の機能や局在の相違を明らかにすることを目標としていたが、ほぼ達成されたため。腫瘍生物学、細胞生物学今後は引き続きアクチニン-1とアクチニン-4の機能の違いについて、より詳細な解析を行う。特にアクチニン-4特異的に結合するタンパク質などの探索、アクチニン-4の家族性腎疾患変異体が浸潤突起形成に与える影響などを解析し、アクチン細胞骨格の制御機構と癌や腎疾患との関連を明らかにして行く予定である。本年度はアクチニン-4の局在と機能解析のみを行う計画であったが、さらにアクチニン-1との機能比較まで達することができたため。いくつかの物品の購入と納品に遅延が生じたため。次年度以降もさらに浸潤突起形成におけるアクチニンの機能解析を計画通り行い、癌浸潤転移の新たな治療法の開発に向け創薬標的としてのアクチニンの有用性を明らかにしていく。請求した助成金は計画通りに使用し、繰り越し分については購入予定だった物品に使用する。
微細構造を有する生体組織内のふく射輸送現象の解明に基づいた光学特性値の高精度計測

本研究課題では,ふく射輸送方程式に基づいて,微細構造を有する生体組織内の光伝搬を明らかにした上で,in-vivoにおける生体組織の光学特性値を高精度に算出する逆解析アルゴリズムを開発することを目指した.主な成果としては,生体のような強い異方性散乱媒体に対して,高速かつ高精度のふく射輸送方程式の数値計算手法を開発し,弾道光から拡散光へと遷移する長さと時間を光学特性値の関数として提示したこと,逆解析アルゴリズムを構築し,農産物や食品の光学特性値をin-vivo及びex-vivoで算出,構造特性との関係性を明らかにしたことである.本研究課題では,ふく射輸送方程式に基づいて,微細構造を有する生体組織内の光伝搬を明らかにした上で,in-vivoにおける生体組織の光学特性値を高精度に算出する逆解析アルゴリズムを開発することを目指している.生体内における弾道光から拡散光への遷移過程を明らかにした上で,ふく射輸送方程式と近似式を連結した,高速かつ高精度の光伝搬モデルを構築する.また,光学特性と組織構造特性の関係性を明らかにし,適切な生体組織モデルを構築する.構築したモデルに基づいて,逆解析アルゴリズムの高度化を図る.平成27年度では,光源ー検出点間距離が約1mmの実測条件においても安定かつ高精度さらに計算効率に優れた光伝搬モデルの構築に向けて,3次精度の風上差分法,TVD-Runge-Kutta法,台形公式に基づいたふく射輸送方程式の数値計算アルゴリズムを構築した.また,強い前方散乱を示す生体組織モデル構築のため,ふく射輸送方程式における散乱位相関数の再規格化手法を開発した.ふく射輸送方程式の解析解と比較し,数値計算手法の妥当性を確認したとともに,従来の数値計算手法に比べて大幅に計算負荷を低減することが出来た.また,弾道光から拡散光への遷移長さと時間スケールをふく射輸送方程式および光拡散方程式の解析解より評価し,ふく射輸送方程式の数値計算によって,妥当性を確認した.評価した遷移長さと時間スケールに基づいて,ふく射輸送方程式と光拡散方程式の連結モデルの高度を実現した.平成27年度計画に挙げた,ふく射輸送方程式における空間に対する差分法の高度化は半ばではあるが,位相散乱関数の再規格化が急務であることが数値解析の結果明らかになったため,再規格化手法を代わりに開発した.結果として,計算負荷を大幅に削減することができた.本研究課題では,ふく射輸送方程式に基づいて,微細構造を有する生体組織内の光伝搬を明らかにした上で,in-vivoにおける生体組織の光学特性値を高精度に算出する逆解析アルゴリズムを開発することを目指している.平成28年度では,昨年度開発した3次元媒体における,ふく射輸送方程式の数値解法を更に発展させた.空間離散における手法を,3次精度の風上差分法から3次精度のWENO法にすることによって,数値誤差を更に削減することができた.また,昨年度開発した,方向離散における手法を,種々の方向セットに適用し,その相性を調べた結果,これまで使用していた台形公式よりもlevel-symmetric evenセットが精度及び効率ともに優れていることが明らかとなった.昨年度も計算負荷の削減を実現していたが,その昨年度に比べて更に計算負荷を10分の1に減少することができた.これまで,直方体など,シンプルな形状の媒体で光伝搬を調べていたが,曲面形状に拡張した.曲面形状における光の反射と屈折をレベルセット法に基づいて計算することが出来た.また,これまでに有限差分法を用いていたが,有限要素法に基づいたふく射輸送方程式の数値計算コードも構築した.逆解析アルゴリズムにも取り組み,Levenberg-Marquardt法に基づいた,光学特性値算出アルゴリズムを構築した.構築したアルゴリズムを,生体よりも入手が容易な,メロンや食パンに適用し,その光学特性値を調べ,部位によって光学特性値が異なっていることを確認した.この結果は予想通りではあるが,構造と光学特性値が相関していることを示しており,微細構造と光学特性値の関連性を調査するための基本的な知見である.ふく射輸送方程式の数値解法を昨年度よりも更に向上させることが出来た.順解析アルゴリズムと並行して逆解析アルゴリズムの構築も進めることが出来た.最終年度(平成29年度)では,まず,生体表面を模擬した,反射と屈折が伴う平面に対して,ふく射輸送方程式の数値計算を行い,ふく射輸送方程式の解析解を境界条件について拡散近似した解と比較することで,境界条件による光伝播への影響を調査した.光源ー検出点間隔が5 mm以上であれば,数値解と近似解は一致した.この結果より,境界条件の影響は上記の条件であれば,非常に小さいことが示唆され,生体のふく射輸送モデリングにおいて重要な知見である.次に,δ-Eddington近似(dE近似)について,2次元媒体に対して,Chebyshev多項式を用いて定式化した.そして,2・3次元におけるdE近似を用いた場合の位相関数の規格化条件について数値解析を行い,位相関数をそのまま離散方位法で計算した場合に比べて,誤差が小さくなっていることを確認した.また,0次精度のdE近似は拡散近似とほぼ等価であることも輻射輸送方程式と近似式との数値計算の比較により確認した.最後に,生体の微細構造について,当初は現象論によるモデル式を用いて考慮する計画であったが,より微視的な時空スケールであるMaxell方程式から出発したモデル構築の必要性を認識したため,球状誘電体分散モデルにおける光学特性値の数値計算プログラムを構築し,その誘電体の体積分率依存性を解析した.研究期間全体の成果としては次の3項目である:

1)高速かつ高精度のふく射輸送方程式の数値計算手法を開発したこと,2)光学特性値の逆解析アルゴリズムを構築し,メロンなどの農産物や食品の光学特性値を算出し,その構造特性による依存性を明らかにしたこと,3)0次精度のdE近似が成立する時空スケールを光学特性値の関数として提示したこと.微細構造に関しては,数値解析は行ったものの,実験と比較するまでには至らなかったので,今後の課題としたい.本研究課題では,ふく射輸送方程式に基づいて,微細構造を有する生体組織内の光伝搬を明らかにした上で,in-vivoにおける生体組織の光学特性値を高精度に算出する逆解析アルゴリズムを開発することを目指した.主な成果としては,生体のような強い異方性散乱媒体に対して,高速かつ高精度のふく射輸送方程式の数値計算手法を開発し,弾道光から拡散光へと遷移する長さと時間を光学特性値の関数として提示したこと,逆解析アルゴリズムを構築し,農産物や食品の光学特性値をin-vivo及びex-vivoで算出,構造特性との関係性を明らかにしたことである.平成28年度では,光拡散近似よりも高次の近似であるδ-エディントン近似(dE近似)について解析し,dE近似が成立する長さと時間スケールを評価する.その時空スケールに基づいて,ふく射輸送方程式とdE近似を連結した光伝搬モデルを構築する.また,随時,逆解析プログラムを構築していく予定である.微細な空洞を含んだ散乱媒体である食パンなど食品や農産物に対して光計測を行い,微細構造と光学特性値の関連性を明らかにしたい.また,途中となっている,光拡散方程式よりも高次の近似であるδ-Eddigton近似について解析し,この近似が成立する長さと時間スケールを評価したい.さらにこの結果を元にして,ふく射輸送方程式と近似式との連結モデルを構築したい.熱工学平成27年8月,ふく射輸送方程式の数値計算結果を解析したところ,正確な結果を得るには,当初の予定よりも多くのメモリが必要であることが判明し,必要なメモリの再評価を行う必要性があった.当初想定したスペックを有する計算機を2台購入する予定だったが,1台のみ購入しており,もう一台の購入を延期している.そのため,使用額が計画書と異なっている.初年度に計算機を2台購入予定であったが,計算アルゴリズムの構築状況によって,必要なメモリが異なってくるため,初年度に1台購入し,もう1台は購入していなかった.そのために,使用額の変更が生じた.計算機の代わりに,光測定のための実験器具(定盤,マグネットスタンドなど)や実験試料(生体模擬試料,農産物など)の購入を計画している.今年度で計算アルゴリズムの構築が進んできたので,計算機を購入する予定である.
条件的遺伝子発現機構を応用した抗腫瘍IL-12遺伝子療法の研究

前年度の研究において、マウス生体内で活性型IL-12p70を効率的に発現するプラスミドベクターpcDEF12Fを構築し、このプラスミドの皮下注射によって、in vivoでNK細胞の肝臓および脾臓への遊走・集積が著しく増強されることが示された。本年度は、マウスの免疫機能に及ぼすpcDEF12Fの影響をさらに詳細に検討するとともに、マウス実験的悪性腫瘍の遺伝子治療モデルにおけるこのプラスミドの効果を解析した。pcDEF12Fを投与されたBALB/cマウスの脾臓を摘出し、RT-PCR解析したところ、インターフェロンgおよびその誘導因子であるMig遺伝子の発現の著明な増強が認められた。また、YAC-1細胞を標的とした骨髄細胞の51Cr release assayより、pcDEF12Fが骨髄前駆細胞からのNK細胞の分化を有意に促進することが示された。マウス悪性黒色腫細胞株B16F1および肺癌細胞株3LLをBALB/cマウス背部皮膚に移植した実験的悪性腫瘍モデルにおいて、pcDEF12Fの尾部皮下投与は、有意な腫瘍増殖抑制効果および生存期間延長効果を示した。この抗腫瘍効果は、プラスミドの投与量および投与スケジュールによって調節可能であることを示唆するデータが得られた。また、細胞性免疫機能不全マウス(NK細胞活性の低下が認められるlymphotoxin-a遺伝子欠失マウス)の悪性腫瘍増殖モデルにおいても、一定の抗腫瘍効果があることが観察された。このいずれにおいても、pcDEF12F投与による個体死などの副作用は認められなかった。現在、マウス化学誘発口腔癌モデルにおける、pcDEF12Fの発癌・腫瘍増殖抑制効果について検討するとともに、promotorをsteroid hormone-drivenとしたプラスミドの構築を行っている。
有機典型元素化合物の異常原子価

1.総括班として,本研究の主旨・目的を班員に周知するとともに計画を推進し,各研究班間の交流・情報交換を円滑に行うために,年度当初に2種の册子を作製し配布した:(1)研究ガイドラインー本研究の必要性・研究の基本方針・4つの班の研究計画・研究組織を解説(2)広報No.1ー計画及び公募班員の研究歴と本研究における課題と抱負を集録。2.第1回公開シンポジウム平成2年7月4日・5日の2日間にわたり,広島国際会議場にて開催した。領域代表者による本研究のオ-バ-ビュ-の後,4人の班長が自班の研究計画のオ-バ-ビュ-を行い,続いて計画・公募の全班員が各自の研究計画を説明した。本シンポジウムの講演要旨集を作製し,関係者に配布した。関心ある企業からの参加者も受けいれた。総括班会議において,今後も企業への情報連絡を行うこととした。3.第2回公開シンポジウム平成2年12月17日・18日の2日間にわたり,学士会館(東京・神田錦町)にて開催した。各班から3人の班員が研究成果の発表を行った。講演時間を50分としたので,各発表者の研究のフィロゾフィ-も含めてまとまった講演が行われ,討論も活発で興味深かった。講演要旨集と同時に広報No.2を作製し,配布した。4.各班会議A01班は平成2年12月16日に学士会館で,A02班は平成2年10月5日・6日に尾道国際ホテルで,A03班は平成2年10月4日に広島大学化学科で,A04班は平成2年10月4日広島大学総合科学部で行った。各班員の発表要旨を進捗状況報告書としてまとめ関係者に配布した。5.平成2年度研究成果報告書計画・公募全班員の本年度の成果をとりまとめ,平成3年3月に作製し,関係者に配布した。高分解能核磁気共鳴吸収装置を購入したので,関連した研究の発展が期待されている。
好塩基球のサイトカイン応答における正および負のシグナル伝達調節機構

2型免疫応答に重要な好塩基球のIL-3レセプターβcサブユニットの構造と細胞内シグナルの関係を検討した。βc鎖細胞内構造については、生存/増殖シグナルとの関連でのみ明らかになっていたが、今回新たな実験系を用いて、サイトカイン産生誘導シグナルには重要であるが、細胞の生存/増殖には無関係なβc鎖細胞内領域を見いだした。すなわち、Jak2キナーゼが結合するBox1領域を欠いた場合は両方のシグナルが失われたが、一方、Box2と呼ばれる領域やチロシン573を欠くβc鎖ではIL-4産生シグナルの伝達のみが低下した。これは、これまで不明であったβc鎖構造とエフェクター機能を結びつける重要な成果である。昨年度に引き続き、好塩基球の示す増殖、生存、IL-4産生などに関するIL-3シグナルについて、特にIL-3受容体の共通β(βc)鎖の構造機能連関を追求している。昨年度に完成した実験システムを用いてさらに多くの変異βc鎖の機能を検討する為に、追加の変異体発現ベクター(βc鎖細胞質内の各種欠失変異体)を構築した。これら変異体を発現させる為にレトロウイルスベクターを用いて、培養好塩基球に遺伝子導入しているが、感染効率はある程度のレベルを達成しているものの、遺伝子導入された好塩基球の絶対数が不足し、多数の解析を同時に進めることが難しいという本研究開始時からの懸案は解決されておらず、ソーティング技術を向上させる必要がある。一方で、好塩基球の増殖を負に制御することを明らかにしている転写因子IRF-2の機能についての検討は、当初の予想とは異なって、腸管の自然リンパ球の分化や機能への関与が明らかになりつつあり、次年度はそちらに研究の重点を移しつつ当初の課題についても追求を続ける。好塩基球の示すIL-3増殖、生存、IL-4産生などの応答におけるIL-3受容体β鎖の構造機能連関を追求している。新生児に予備的に構築済みであったβc欠損好塩基球にIL-5Rα鎖と野生型βc鎖を同時に導入した時のみIL-4産生や好塩基球の生存が見られる(好塩基球の維持自体は内在性βIL-3とIL-3Rαによって支持される)システムは完成した。この系を用いて、IL-5誘導生のIL-4産生も内在性IL-3シグナル伝達経路と同様にFcRγおよびSykに依存していること、一方ILー5による生存シグナルはSykに非依存的であることが明らかになった。さらにβc鎖の細胞内領域を欠失する変異体はIL-4産生、生存の両方を支持できないことから、βc鎖の機能は単にFcRγ鎖をその細胞膜内ドメインでリクルートする事のみにあるのではなく、βc自体のシグナル伝達機構がIL-4産生シグナル伝達に必須であることが明らかである。さらに細胞質内Jak2結合領域であるbox1のみを持つβc鎖もIL-4産生、生存を支持できなかったことから、Jak2の活性化だけではIL-4産生シグナル伝達には不十分であり、下流シグナルの活性化が必要であることが示唆された。一方で、活性化状態にある好塩基球は、休止期好塩基球の示すIL-3応答性を失うが、抑制性細胞表面分子PIR-Bを欠損する好塩基球ではこの喪失が見られない。PIR-Bとアダプター分子FcRγを同時に欠損する好塩基球ではIL-3応答が消失するため、PIR-Bが制御するシグナル伝達経路はIL-3受容体ーFcRγ経路そのものであること、にもかかわらずやはりFcRgをシグナル伝達に用いるIgEに対する応答はPIR-B欠損によって影響されないことから、IL-3受容体下流のFcRg経由シグナルに特異的な制御機構が存在することが示唆される。好塩基球におけるIL-3/GM-CSF/IL-5レセプター共通サブユニットβcを介した生存・増殖シグナルとIL-4産生シグナルの伝達に関わる構造的要求を峻別できる新規実験システムを開発し、検討を行った。その結果、βcサブユニット細胞質内領域のうちJak2が結合する領域であるBox1は既報どおり増殖および生存シグナルに必須であったが、一方、IL-4産生にも同様に必須な領域であった。これに対して、先行研究ではその意義が不明であったBox2と呼ばれる領域が、好塩基球の生存シグナルには重要ではないが、この領域を欠損するβc鎖のみを発現する好塩基球ではIL-4産生が低下しているという新知見を得た。

以上の様に、本研究では、これまでサイトカイン依存性細胞株を用いて行われてきた一連の研究では明らかに出来なかったエフェクター機能に関するシグナル伝達をになうβc鎖細胞質内領域を同定でき、このようなシグナルを伝達が生存・増殖シグナルに関わる領域とは異なることから、関与する下流分子が異なることが示唆された。今後は本研究をさらに発展させ今回樹立されたシステムを用いて好塩基球のエフェクター機能の発現にかかわるシグナルが明らかにされることが期待される。並行して、好塩基球の生体内でのホメオスタシスの解析に伴って偶然に発見された腸管の自然リンパ球の発生における転写因子IRF-2の役割についても検討を加えて、いわゆるILC2およびILC3の分化にIRF-2が重要であること、これに対してLTiと呼ばれる細胞集団に関してはIRF-2の関与は小さいこと、を新たに明らかにした。本研究は、該転写因子の腸管自然免疫機構における機能を検討する新規プロジェクトへとつながるものと期待される。免疫学研究実績の概要に記したように、遺伝子導入された培養好塩基球のソーティング時の回収効率を上昇させる必要があり、その為の技術的なimprovementに時間がかかっている。変異βcコンストラクトの構築が遅れ気味のため、平成24年度中に解析を予定していた追加のJak2非結合変異体の解析が遅れてたため。上記技術的課題の克服を中心に据えて進めるものの、転写因子IRF-2の機能について、IRF-2欠損マウスおよび該欠損マウスとさまざまなサイトイン、もしくはその受容体(例えばIL-7、IL-15、I型IFNなど)を欠損するマウスとを交配して得られる二重欠損マウスの腸管の自然リンパ球の分化や機能への関与をも追求を続ける。またROR-gt遺伝子座に緑色蛍光タンパクcDNAをノックインしたマウスを用いて、特に3型自然リンパ球の同定を確実なものにする。変異体構築のための技術に関して、新たな試薬を導入したため、その効率が向上しつつあり、より多くの変異体発現のためのプラスミド構築が期待され、研究の進行が促進できるものと考えられる。変異体の作成を進めつつ、PIR-B欠損好塩基球のIL-3受容体下流シグナルについても同時に解析を進める。当初の計画に比較して、実験システムの効率の改善に手間取り、研究費の使用が遅れている。次年度は、さまざまな変異マウスを活用する予定であり、その導入、維持費用に前年度未使用額と平成26年度経費を合わせて使用する予定である。変異体の構築に手間取っている理由で、新規の実験計画に遅れが出たため、研究費の使用が低調であった。平成25年度は、細胞培養システムによる検討を本格化するため、大量のウシ胎児血清、メディウム、サイトカインなどが必要となり、また遺伝子導入、変異体構築のために分子生物学実験用試薬を大量に消費する予定である。合わせて、本学の手当てする運営費で維持していた変異マウスの一部を本研究費で飼育維持する必要が出る。以上の目的のために次年度使用額および平成25年度の研究費を使用する。
準安定励起原子と分子の高い衝突エネルギー領域における反応動力学

本研究の目的は,発光分光法により,熱エネルギーより高い衝突領域における準安定励起原子と分子衝突による反応動力学を,より詳細に解明することであった。本研究によって,(1)発光断面積の衝突エネルギー依存性の測定法,(2)液体窒素冷却CCD検出器による発光スペクトルの高分解能測定法の2つの新しい測定法が開発された。これから得られた発光断面積や生成物の振動回転分布の衝突エネルギー依存性についての知見から,解離過程やイオン化に関与する準安定励起原子と標的との分子間ポテンシャルおよび反応過程の動力学について次の成果を得ることができた。1.希ガス準安定励起原子と標的分子との衝突によるイオン化や解離過程の発光断面積の衝突エネルギー依存性の測定については,従来の研究ではN_2^+(B-X)バンドしか観測例がなかった。本方法では放電パワーを変化させることで励起原子の平均運動エネルギーを120-220meVの範囲で可変にできるようにした。この結果,衝突エネルギーの分布はやや大きいけれども,ビーム強度を減らすことなく標的分子に衝突させることができ,測定対象を格段に増やすことに成功し,CH_3X (X=H, Cl, Br, I), CCl_3X (X=H, F, CL, Br, I), SiCl_4, GeCl_4について成果を得た。2.高分解能の発光スペクトルを測定するために,液体窒素冷却型CCD検出器を導入し,分光器とCCD検出器の組み合わせを用いる方法を開発した結果,CCDのピクセル間の感度のバラツキを補正することにより,励起原子ビーム源の変動を補正することなく,必要な発光スペクトルの観測領域を同時測定し,測定時間を大幅に短縮することに成功し,CO^+ (A, B), N_2^+ (B)状態について成果を得た。今年度は測定装置の改良(1,2項)とそれを用いて測定実験と予備実験を行った(37項)。1.ノズル放電型準安定励起原子ビーム源の放電電力を広い範囲で変えること,また寿命を長くできるよう(30時間以上を実現)に,排気系にゲートバルブを導入し改良した。この結果,He^*原子の衝突エネルギーを115215meVで可変にできた。2.高分解能の測定ができるように分光器をSPEX 1702に代え,また光電子増倍管の代わりにCCD検出器を用い実効的に検出系の測定感度を上げることにより,発光スペクトルの測定において波長分解能の向上や測定時間の大幅な短縮を実現した。ただし,光電子増倍管をCCD検出器に全面的に置き換えたわけではなく,ミラー1枚をレバ-で動かすことにより目的によって両方を使い分けている。3.塩化スズ(IV)や四メチルスズとHe^*原子との衝突によって生成するSn励起原子の発光断面積とその衝突エネルギー依存性を調べ,生成過程とそのダイナミックスを考察した。塩化スズについてはハ-プーン機構が,四メチルスズについては電子交換機構が支配的であることが解った。4.窒素分子,二酸化炭素,二硫化炭素,硫化カルボニル,亜酸化窒素とHe^*原子との衝突によるペニングイオン化過程を研究した。発光断面積の測定とその衝突エネルギー依存性を初めて測定し相互作用ポテンシャルの知見を得て,電子スペクトルの結果と比較した。5.四塩化炭素やその関連化合物(CHCl_3,CBrCl_3,CCl_3F)とHe^*原子との衝突によって主として生成するCCl(A-X)とCl_2(D′-A′)発光の断面積を測定し,解離過程を調べた。6.メタンやハロゲン化メタン(CH_3X,X=Cl,Br,I)とHe(2^3S)原子との衝突によって主として生成するCH(A-X,B-X,C-X)

発光断面積の衝突エネルギー依存性を測定し,その生成過程を調べた。7.窒素分子や一酸化炭素のHe^+原子との衝突によるペニングイオン化過程における回転励起過程を調べるため,流出ビームの標的分子からの発光スペクトルを高分解能で測定し,回転分布を解析中である。これは,平成8年度に予定しているジェット中の冷却した標的からの発光観測のための予備実験である。本研究の目的は,発光分光法により,熱エネルギーより高い衝突領域における準安定励起原子と分子衝突による反応動力学を,より詳細に解明することであった。本研究によって,(1)発光断面積の衝突エネルギー依存性の測定法,(2)液体窒素冷却CCD検出器による発光スペクトルの高分解能測定法の2つの新しい測定法が開発された。これから得られた発光断面積や生成物の振動回転分布の衝突エネルギー依存性についての知見から,解離過程やイオン化に関与する準安定励起原子と標的との分子間ポテンシャルおよび反応過程の動力学について次の成果を得ることができた。1.希ガス準安定励起原子と標的分子との衝突によるイオン化や解離過程の発光断面積の衝突エネルギー依存性の測定については,従来の研究ではN_2^+(B-X)バンドしか観測例がなかった。本方法では放電パワーを変化させることで励起原子の平均運動エネルギーを120-220meVの範囲で可変にできるようにした。この結果,衝突エネルギーの分布はやや大きいけれども,ビーム強度を減らすことなく標的分子に衝突させることができ,測定対象を格段に増やすことに成功し,CH_3X(X=H,Cl,Br,I),CCl_3X(X=H,F,Cl,Br,I),SiCl_4,GeCl_4について成果を得た。2.高分解能の発光スペクトルを測定するために,液体窒素冷却型CCD検出器を導入し,分光器とCCD検出器の組み合わせを用いる方法を開発した結果,CCDのピクセル間の感度のバラツキを補正することにより,励起原子ビーム源の変動を補正することなく,必要な発光スペクトルの観測領域を同時測定し,測定時間を大幅に短縮することに成功し,CO^+(A,B),N_2^+(B)状態について成果を得た。
相互浸透性網目構造を有する前駆体からのカーボン-シリカ非平衡アロイの合成

水溶性フェノール樹脂とエチルシリケートとの混合溶液のゲル化過程を回転粘度計を用いて調べ、触媒添加直後における急激な発熱の透明性の向上、それに引き続く粘度の速やかな上昇など、ゲル化に至るプロセスが複数の段階によって構成されていることを明らかにした。なおトリエチルボレートの添加は、このゲル化プロセスに対して影響をおよぼさない一方、チタンテトライソプロポキシドの添加時には、均一な出発溶液を調製することが困難であった。キャストされた樹脂-シリケート均一混合溶液からのゲル薄板の成形に関しては、樹脂含有量の増大に伴い、クラックの生成確率が増大し、樹脂含有率が50%を越える場合には、サンプルの最大サイズは厚みにして、0.5mm、縦横はほぼ8×8mmであった。ただしどのサンプルも最初に成形された形状を保ったまま、1273Kまで焼成することが出来る。1273K焼成時のサンプルの真密度はチョウドグラッシーカーボンとアモルファスシリカの中間に位置し、シリカ量の増加に伴ってわずかに増大する。焼成サンプルのIRスペクトルの解析より、623Kまでは、樹脂の架橋に伴うフェノール系水酸基の減少、それ以上ではシラノール基の減少と、樹脂の炭化が進行している。さらに1873Kでの熱処理時には、前駆体の組成に依存して、形状の異なるSiC微粉末のの生成が進行する。過剰炭素の存在はSiC結晶子の一体化を妨げる働きがあること、わずかなボロン添加も結晶子およびその会合体の微細化を図るのに有効であることなどを明らかにした。このSiC微粉末は平均50-70nmの粒径を有し、それぞれ5-7nmの結晶子が10個程度会合したものより成る。ただしボロンの有功添加量には上限があり、それを超えると、粒成長の進行は不均一となる。
交代結び目に関する矯飾的手術予想

3次元空間内の結び目の研究では,これまでその補空間がよく活用されてきた。実際,同値な結び目の補空間は同相になる。逆に,同相な補空間をもつ結び目は同値であるということが,GordonとLueckeにより証明された。そこで鍵となったのは,結び目に沿ったデーン手術と呼ばれる操作である。実際,彼らは3次元空間内の結び目に沿った自明な手術と非自明な手術によって同相な3次元多様体は生成されない,ということを証明した。この結果の一般化についての予想が「矯飾的手術予想」であり,現在,様々に研究が進められている。本研究では特に,3次元空間内の交代結び目に着目し研究を行い,いくつかの部分的解決を得た。本研究の目的は,3次元多様体内の結び目に関する矯飾的手術予想(Cosmetic Surgery Conjecture)の肯定的解決にむけて研究を行うことである。矯飾的手術予想とは「結び目に沿った異なるデーン手術によって(向きも込めて)同相な3次元多様体は生成されないだろう」というもので,結び目理論における有名な結目補空間予想の一般化として,非常に注目されている。より具体的な目標としては,3次元球面内の交代結び目に関して肯定的解決を得ることとする。当該年度の研究目標は,研究計画におけるステップ1に相当する,結び目不変量(アレキサンダー多項式など)の計算による予想の反例の候補の絞り込みであった。これに対して,関連する3次元多様体の不変量であるSL(2,C)-キャッソン不変量の計算に取り組み,ある種の二橋結び目の無限族について,各結び目に沿ったデーン手術で得られるホモロジー球面がすべて異なることを示すことができた。これについては現在,論文作成中である。この研究は,従来まで応用されて来なかった不変量に新たな光をあてるものであり,意義深いものと考えられる。また取り扱った結び目の族は,矯飾的手術予想に関する先行研究において利用された不変量を適用できないもので,その意味で重要な研究対象であると考えられる。一方で,研究計画のステップ2)とステップ3)に関連しても,二つの成果が得られた。ステップ2)に関しては,ある種のねじれトーラス結び目が非双曲的多様体を生成するデーン手術と関連がある左不変順序付不可能手術を許容しないことを証明した。またステップ3)に関しては,デーン手術で得られる多様体のヒーガード分解と関連する,結び目補空間の境界スロープについて,これまでに知られていない現象を発見した。これらの研究は当該研究に直接に関わるものではないが,関連する基礎研究として意義のあるものと考えている。矯飾的手術予想とは「結び目に沿った異なるデーン手術によって(向きも込めて)同相な3次元多様体は生成されないだろう」というもので,結び目理論における有名な結目補空間予想の一般化として非常に注目されている。より具体的な目標としては,3次元球面内の交代結び目に関して肯定的解決を得ることとしている。当該年度の研究目標は,研究計画におけるステップ2)及び3)に相当する,双曲幾何からのアプローチ及びヒーガード分解からのアプローチによる矯飾的手術の研究であった。ステップ2)に対しては,継続していたコンピュータ援用による3次元多様体の双曲性の判定の研究を完成させ,この結果で得られたプログラムを用いて,矯飾的手術に関するもう一つの予想「双曲結び目は双曲多様体を生じる矯飾的手術を持たないだろう」の具体的な反例を構成することができた.これは鄭仁大氏(近畿大学)との共著論文として現在,投稿中である。また昨年度から研究を続けていたSL(2,C)-キャッソン不変量を用いた研究についても,斎藤敏夫氏(上越教育大学)との共著論文として完成させ,現在,投稿中である。一方で,研究計画のステップ3)に関連しては,3次元多様体の円周上の曲面束構造について研究し,そのモノドロミー写像の曲線複体への作用の移動距離が1より大きい時のファイバー曲面の種数の上限を,その3次元多様体の四面体分割の四面体の個数を用いて具体的に与えた。この研究は当該研究に直接に関わるものではないが,関連する基礎研究として意義のあるものと考えている。研究計画におけるステップ2)「双曲幾何からのアプローチ」及びステップ3)「ヒーガード分解からのアプローチ」について,着実に研究を進めてきている。双曲幾何からのアプローチとして,まず与えられた3次元多様体の双曲性のコンピュータ援用による判定法を確立することができた。またこれを利用して,今回の主な研究対象である交代結び目について,例外的デーン手術と呼ばれる特殊な手術の分類を完成させることができた。またヒーガード分解からのアプローチについては,関連があると考えられる3次元多様体の円周上の曲面束構造について,その個数の上限を,多様体の組み合わせ構造を用いて評価することができた。この研究の手法は,3次元多様体のある種のヒーガード分解の個数の評価に応用が期待でき,ステップ3)につながると考えている。一方で,本来の交代結び目の矯飾的手術予想については,これまでの不変量の計算などによるアプローチによる限界もあり,新しい視点を導入するなど,今後の研究計画を修正することも必要だと考えている。

具体的には,研究計画には含めていなかった研究集会や国際学会に参加をし,また,研究集会「トポロジーとコンピュータ」などを企画し,新しい知見を得ることを計画している。本研究の目的は,3次元多様体内の結び目に関する矯飾的手術予想(Cosmetic Surgery Conjecture)の肯定的解決にむけて研究を行うことである.矯飾的手術予想とは「結び目に沿った異なるデーン手術によって(向きも込めて)同相な3次元多様体は生成されないだろう」というもので,結び目理論における有名な結び目補空間予想の一般化として非常に注目されている.本研究のより具体的な目標としては,3次元球面内の交代結び目に関して肯定的解決を得ることである.当該年度の研究目標は,研究計画におけるステップ2)及び3)に相当する,双曲幾何からのアプローチ及びヒーガード分解からのアプローチによる矯飾的手術の研究であった.ステップ2)に関しては,正井秀俊氏との共同研究により,双曲的交代結び目に沿った双曲的でない多様体を生成するデーン手術(いわゆる例外的デーン手術)の完全分類を与えることができ,共著論文として発表した.これは交代結び目補空間の双曲構造の解析の研究として重要な位置付けを持つと考えている.一方で,研究計画のステップ3)に関連しては,3次元多様体のヒーガード分解に対応する結び目/絡み目の橋分解について研究を行い,ランダムに複雑性を増すような橋分解を持つ絡み目について,その最頻成分数と双曲性に関する結果を得ることができた.これらの結果はそれぞれ,吉田健一氏(日本大学),Jiming Ma氏(復旦大学)との共著論文として,現在,投稿中である.またさらに関連する結果として,絡み目のフォックス彩色の最小彩色数の下限について,また,整数彩色の最小彩色数について,研究を行い,松土恵理氏(日本大学)との共著論文として発表した.研究計画におけるステップ2)「双曲幾何からのアプローチ」及びステップ3)「ヒーガード分解からのアプローチ」について,着実に研究を進めることができている.双曲幾何からのアプローチについては,双曲結び目補空間の双曲構造についての研究成果として,交代結び目に沿ったいわゆる例外的デーン手術の研究を完成させることができた.またヒーガード分解からのアプローチについては,関連する結び目/絡み目の橋分解に着目し,ランダムに複雑性を増す橋分解を持つ絡み目について,その性質(最頻成分数や双曲性)について研究を進めることができた.これらの研究は,本研究課題の主題である矯飾的手術予想に直接,結びつくものではないが,関連する研究として重要な意味を持つと考えている.また一方で,SL(2,C)キャッソン不変量や3次元多様体の有限型不変量など,新たな不変量を用いた研究も進めている.これらの不変量の研究については,本研究に新たな視点を与えるだけでなく,多くの他の問題に応用も考えられることから,様々な研究者に興味を持ってもらうことができ,関連する研究集会において発表を行うことができた.特に3次元多様体の有限型不変量については,Zhongtao Wu氏(香港中文大学)と共同研究を開始し,研究を進めている.なおこのような研究の進展に伴い,今後,研究計画には含めていなかった研究集会や国際研究集会(例えば,ウォーリック大学で開催予定の国際研究集会など)に参加し,新しい知見を得ることを計画している.本研究の目的は,3次元多様体内の結び目に関する矯飾的手術予想の解決にむけて研究を行うことであった。
カザフスタンにおける非公式な交換に関する研究

教育分野をとりあげた論文では、市場経済化後に非公式な交換の「金銭化」が進行し、試験の点数、成績、学位論文等が売買されていることに加え、コネ利用のあり方も変化したことを指摘した。具体的には、親族間の互酬的な交換に伴う精神的な「負債」を避けるため、それが可能な場合には必ずしも親族に頼らず、金銭で解決する方法が選好されている。同時に、教育機関における非公式な支払いは、教育行政内部に蔓延する垂直的な腐敗(賄賂の分配・上納および公職売買)の一部を構成していることを明らかにした。旧社会主義国の医療分野を対象とした先行研究では、非公式な支払いの定義、なかでも「謝礼」と「賄賂」をいかに区別するのかについての議論が盛んになされてきた。これに対して本研究は、医療分野で進行する民営化が人々の認識に与えた影響に着目した。有償サービスの導入により、質の高い治療に対する非公式な支払いもしばしば「サービスに対する正当な対価」と見なされ、公式・非公式の区別があいまいになっている一方で、そのような支払いと医療者による強請の違いが、患者及びその家族によって強く意識されているのである。英文の査読付き学術雑誌に論文2点を発表した。そのうち教育分野の不正に関する論文は、中央アジア地域を対象とする複数のインターネット・メディアで紹介された。また和文単著の出版社が決定し、刊行に向けた準備を行なっている。これと並行して、インタビュー・データの分析も進めている。過去に実施済みのインタビューのテープ起こしとその分析を行なったところ、ある程度十分な量の質的データが集まっていることが判明したため、論文等の執筆作業を優先し、2018年度に予定していた現地調査を延期した。2019年度は、出版スケジュールの関係上、主に和文単著の出版準備と英文単著の執筆作業に宛て、現地調査は2020年度に実施する。(1)フェルガナ・ニュース、2018年12月21日掲載。(2)ラジオ・アザットゥク、2019年1月23日掲載。
悪性グリオーマに対する樹状細胞/CD133陽性細胞フュージョンワクチン療法の開発

今回の研究テーマでは悪性グリオーマ組織から安定してCD133陽性細胞を抽出できることが必要であったが、マグネットビーズとCD133抗体を用いたシステムによってCD133陽性細胞を悪性グリオーマより抽出できるようになった。同細胞は無血清培地にて増殖が可能であった。さらに培養を続けると基質の無い培養ディッシュにおいてもadhesionすることが確認され、この細胞自身が基質を産生し足場を形成しているものと思われた。また、免疫染色で同細胞株はCD133抗原を保持していた。この細胞は悪性グリオーマにおけるCD133陽性細胞のcharacterを解明するための材料となるのではないかと考えられ、さらに発展した研究テーマを構築することができるようになった。今回のテーマは同細胞をターゲットとした治療法の開発としてCD133陽性細胞-樹状細胞フュージョンワクチンの作成であったが、現在、マグネットビーズと抗体を用いたシステムによってCD1陽性細胞をマウス脾臓より分離しIL-4、MG-CSF下に分化誘導を行った後に樹状細胞に分化した細胞とヒト悪性グリオーマから抽出したCD133陽性細胞、さらに、われわれが樹立したCD133細胞株をポリエチレングリコールを用いてそれぞれ融合細胞作成の実験を行っている。前述のとおり悪性グリオーマ中のCD133陽性細胞は自ら足場を形成していたが、このことは遊走にかかわっている可能性が示唆されたと考えている。つまり、悪性グリオーマの正常脳への浸潤にCD133陽性細胞が寄与している可能性がうかがわれる。そこで、このフュージョンワクチンが浸潤に寄与する腫瘍内CD133陽性細胞の機能を阻止することができれば抗浸潤効果が期待できる。われわれはまず、CD133陽性細胞自体が遊走能を獲得し悪性グリオーマの浸潤機構の一つになっているのではないかという仮説の元、基礎的実験を行った。具体的には腫瘍より抽出したCD133陽性細胞をいてボイデンチャンバーによるmigrationassayを行った。CD133陽性細胞はMCP1,HGF,SHH(sonichedgehog)によってその遊走能が上昇することを現在見出している。その刺激因子の中でわれわれはSHHに注目しておりさらに詳細な実験を行っている。本研究におけるこのフュージョンワクチンが抗腫瘍効果をもたらしたときの一つのメカニズムとしてCD133陽性細胞に起因する浸潤の阻止という考え方もできるのではないかと考えている。本研究は悪性グリオーマにおける腫瘍幹細胞に関する基礎的研究から発展させる方針にて、まず、手術摘出標本よりCD133陽性細胞、すなわち腫瘍幹細胞をマイクロマグネットビーズによる細胞抽出システムにて同細胞を抽出し、フローサイトメトリー、免疫染色、RT-PCRで抽出した細胞がCD133陽性細胞であるという確認を行った。このシステム自体を現在確立することができ、安定してCD133陽性細胞を悪性グリオーマより抽出できている。今回われわれは同細胞をターゲットとした治療法の開発としてCD133陽性細胞-樹状細胞フュージョンワクチンの効果を確認するためにどうしても必要とされる脳腫瘍モデル(CD133陽性細胞をマウスの脳に移植し作成)を現時点で準備中である。

一方で、腫瘍細胞浸潤を食い止めることが悪性脳腫瘍の治療において重要であると考えているが、その浸潤する細胞のひとつにCD133陽性細胞が含まれているのではないかという仮説の元、基礎的実験を行っている。具体的には腫瘍より抽出したCD133陽性細胞を用いてボイデンチャンバーによるmigration assayを行っている。CD133陽性細胞はMCP1, HGF, SHH (sonic hedgehog)によってCD133の遊走能が上昇することを現在見出している。その刺激因子の中でわれわれはSHHに注目しておりさらに詳細な実験を行っている。本研究は悪性グリオーマにおける腫瘍幹細胞に関する基礎的研究から発展させる方針にて、まず、手術摘出標本よりCD133陽性細胞、すなわち腫瘍幹細胞をマイクロマグネットビーズによる細胞抽出システムにて同細胞を抽出し、フローサイトメトリー、免疫染色、RT-PCRで抽出した細胞がCD133陽性細胞であるという確認を行った。このシステム自体を現在確立することができ、安定してCD133陽性細胞を悪性グリオーマより抽出できている。同方法にて採取された細胞を細胞株化することに成功しそれらはCD133抗原を発現している事を確認した。これらの細胞(GBM1, 2細胞)を使用し実験を進めた。現在、マウス脾臓からCD11陽性細胞を採取しこれをIL-4, MG-CSF存在下でCD133陽性細胞のcell lysateにてPulsingが進行中である。さらにこれらの細胞を用い今回われわれは同細胞をターゲットとした治療法の開発としてCD133陽性細胞一樹状細胞フュージョンワクチンの効果を確認するためにどうしても必要とされる脳腫瘍モデル(CD133陽性細胞をマウスの脳に移植し作成)を現時点で準備中である。一方で、今回樹立したCD133陽性細胞株(GBM1, 2細胞)を用いてボイデンチャンバーによるmigration assayを行っている。CD133陽性細胞はMCP1, HGF, SHH(sonic hedgehog)によってその遊走能が上昇することを現在見出している。GBM1, 2細胞においてPtchの下流分子であるSMO, Gli1, Gli2をsiRNAにてknock downすると対照群に比較しmaigration能が低下することを見出している
胃におけるILCsの局在とその役割解明に関する研究

近年注目されている自然リンパ球(Innate Lymphoid Cells; ILCs)は、一般的な自然免疫細胞と獲得免疫細胞の中間的な役割を果たすことで様々な疾患や感染防御に重要であることが判明している。まず胃に存在するILCsの解析を行ったところ、2型のサイトカインを産生するILC (ILC2)がほとんどを占めていることが判明した。そして、無菌マウスでは胃のILC2が劇的に減少していることも判明し、胃に存在する細菌叢がILC2を誘導していることが明らかになった。摂取した食物を消化する為に常に強酸性状態に保たれている胃での共生細菌の存在は長年否定されてきたが、ヘリコバクター・ピロリの発見と胃潰瘍との関連性を皮切りに、共生細菌の存在と疾患への関連性が明らかとなってきた。これは、胃における免疫応答および免疫担当細胞の存在の可能性をも示唆している。しかしながら、現在までに胃における細胞の存在・詳細およびその役割についての報告は未だほとんど無く、特に共生細菌と免疫応答との関連性については全く明らかとなっていない。そこで当該研究では、胃に存在する免疫担当細胞、特に当該研究者らが同定した自然リンパ球(Innate lymphoid cells; ILCs)と共生細菌・感染性細菌との関連性に注目し、メタゲノム解析による網羅的な共生細菌の解析と胃疾患に関連する特異的細菌の同定を行う事を目的とし研究を遂行してきた。当該研究では、広く粘膜組織におけるILCsの役割を明らかにするために、特に未だ不明点の多い「胃」に注目して研究を行い、最終的に多臓器官におけるILCsの役割とその制御機構を明らかにすることで、それぞれの臓器特異的疾患の発症機構への関与を解明する事を目的とし研究を進めている。また、同時にILCsへのさらなる理解を基本とし、胃に存在する細菌(共生細菌または病原性細菌)の影響と感染による発症機構を明らかにし、「胃」におけるILCsの防御的役割を解明する。実際に、胃に関しての免疫学的な報告は非常に少ないので、これらが明らかになることで粘膜組織の多臓器間ネットワークを介するサイトカイン産生制御法や発症メカニズムを利用した抗感染症医薬の開発に繋がることが期待できると考えている。当初の計画通り、平成27年度は順調に研究を進めることができた。ー自然リンパ球サブセットの表現型・機能の同定C56BL/6またはRagー/ーマウスの胃から細胞を単離し、細胞内染色にて各種転写因子(Eomes,T-bet,GATA3,RORαなど)発現とIFN-γを始めとした各種サイトカイン産生を比較し、特異的なサイトカイン産生を同定することができた。ー胃に存在する共生細菌とILCsの関連性の確認無菌マウスの解析により、無菌条件下において胃に存在するILCsの影響・変化を細胞数及び機能(サイトカイン産生能)を含め比較し、共生細菌の影響を示すことができた。近年、粘膜組織、特に腸管におけるユニークな免疫応答が注目され、疾患と腸内細菌叢との関連に対する研究が世界中で競争的に研究が進められている。今までの研究では、主に小腸・大腸に注目し様々な報告がされてきたが、「胃と細菌叢」に関する報告はほとんどない。胃は摂取した食物を消化する為に強酸性に保たれており、よって今まではその役割から細菌叢の免疫学的な意義は低いという認識であった。しかしながら申請者の研究により、胃にも免疫学的に重要な役割が存在し、そしてこの応答は主に細菌によって誘導される2型自然リンパ球によるものである事も明らかになってきた。胃は食物を分解・殺菌する為だけの臓器では無く、食事摂取と同時に上昇する感染のリスクを化学的および免疫学的に制御することで、腸管に到達する前に細菌叢の“選別"を行う重要な臓器であることが示唆された。自然免疫とは生体防御に働く抗原非特異的な免疫応答であり、様々な感染リスクが存在する中で必須の免疫応答である。その中でも、近年注目されている自然リンパ球(Innate Lymphoid Cells; ILCs)は3つのグループに大別され、一般的な自然免疫細胞と獲得免疫細胞の中間的な役割を果たして様々な疾患や感染防御に重要であることが判明している。上述の理由により胃に存在するILCsの解析を行ったところ、2型のサイトカインを産生するILC (ILC2)がほとんどのILCsを占めていることが判明した。そして、このILC2sは特にIL-5やIL-13を産生しB細胞を活性化してIgAの産生を誘導していることも明らかとなり、胃に存在する特定の共生細菌特異的排除に働いていた。病原性細菌として知られているH.pyroli感染時にも同様に、分化・誘導されたILC2sがIgA産生を介して細菌の排除に働いていた。以上により、胃に存在するILC2sが細菌叢と相互作用を行い、体内の細菌叢コントロールを行っていることが明らかになった。(論文投稿準備中)近年注目されている自然リンパ球(Innate Lymphoid Cells; ILCs)は、一般的な自然免疫細胞と獲得免疫細胞の中間的な役割を果たすことで様々な疾患や感染防御に重要であることが判明している。

そして、無菌マウスでは胃のILC2が劇的に減少していることも判明し、胃に存在する細菌叢がILC2を誘導していることが明らかになった。今後の研究推進として、下記の内容を進める予定である。ー次世代シークエンサーを用いた網羅的ゲノム解析(メタゲノム解析)による共生細菌の同定:今後はメタゲノム解析により胃組織に存在する共生細菌の組成並びにそれらが保有する遺伝子を同定し、共生細菌とILCの関連性を検討するー共生細菌を用いた感染実験:メタゲノム解析より絞り込んだ一種または特定の細菌を、経口で無菌マウスに投与することにより作成した単一細菌定着(モノアソシエート)マウスの解析を行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。粘膜免疫学28年度が最終年度であるため、記入しない。
普遍金属を活用する次世代精密有機合成反応の開拓

本研究は新たな均一系鉄触媒による一群の精密炭素-炭結合生成反応を開発することで,今後の社会が直面してゆく資源・環境問題の解決技術に資する次世代型の精密有機合成化学の開拓に挑むものである.昨年ノーベル化学賞の受賞対象となったクロスカップリング反応は,現在の化学工業において医薬品や農薬,有機電子材料や液晶材料の開発,工業生産に欠かせない化学反応である.この反応には,パラジウムやニッケルなどの希少金属が広く用いられているが,これを鉄触媒に置き換える試みと,さらには鉄触媒によるより効率的な合成化学の開拓を目指して研究をすすめている.これまで我々が開発した鉄触媒クロスカップリング反応は.マグネシウム反応剤を用いたクロスカップリング反応には過剰量のTMEDAの添加が必要であり,これからの工業化などを念頭においた実践的鉄触媒の開発に主に取り組んだ.ハロアルカンを基質に用いたクロスカップリング反応は開殻系の中間体経由で反応が進行していることから鉄中間体としてハイスピン状態を優先して与える配位子の設計と合成を行った.既存のDPPBz配位子に嵩高い置換基を導入した新規キレートボスフィン配位子SciOPPの創製に至った.同配位子と鉄の錯体を調製したところ,鉄触媒による熊田・玉尾・Corriu反応,根岸反応,鈴木・宮浦反応の有効な触媒となることが明らかとなった(国際特許公開).また同配位子を和光純薬工業から試薬として販売するに至り,実用化への第一歩を踏み出せたと考えている.この他にも鉄属元素であるニッケルを用いた新規アルケニル化クロスカップリング反応の開発にも成功し,米国化学会誌に報告した,本論文は9月に同誌に掲載された全論文中第6位のアクセス数を獲得するなど,広く注目を集めた.またクロスカップリング反応以外にも配位子による立体選択的カルボメタル化反応の開発に成功し,論文をAngew.Chem.Int.Ed誌に発表した.これらの成果をもって当初予定していた鉄触媒クロスカップリング反応の開発および立体選択的炭素-炭素結合生成反応の開発に成功し,本課題研究の目標を達成した.本研究は新たな均一系鉄触媒による一群の精密炭素-炭素結合生成反応を開発することで,今後の社会が直面してゆく資源・環境問題の解決技術に資する次世代型の精密有機合成化学の開拓に挑むものである.本年度は.マグネシウム反応剤を用いたクロスカップリング反応には過剰量のTMEDAの添加が必要であり,これが工業化などを念頭においた実践的鉄触媒の開発に主に取り組んだ.ハロアルカンを基質に用いたクロスカップリング反応は開殻系の中間体経由で反応が進行していることから鉄中間体としてハイスピン状態を優先して与える配位子のスクリーニングを行った.この結果,1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)ベンゼン(DPPBz)が得意な反応性を示すことが最近見出された.高スピン錯体として知られているFeC12(dppbz)2を触媒前駆体とすることで第一級臭化アルキルとフッ素置換芳香属マグネシウム反応剤とのクロスカップリング反応が定量的に進むことがわかり,現在上市されているネガティブ型のネマティック液晶分子の工業生産への応用を目指したが,現行のプロセスの置換には到らなかった.一方,触媒量の不飽和型のNHC配位子,IPrの存在下,従来のカップリング反応では活性に乏しく基質としての利用が困難だった塩化アルキル類と芳香族Grignard反応剤のクロスカップリング反応が進行することを確認した.これはスピン状態の制御によってラジカル性を示す中間体を経なくなったためと考えられるが,この詳細を並列計算機を導入して検討を進める.飽和型のNHC配位子(SIPr)とハロゲン化物イオンで最も大きな配位子場を与えるフッ化物イオンを反応系に添加すると,これまで鉄触媒では不可能であった高選択的非対称ビアリールカップリング反応が進行することを見出し,現在論文投稿準備中である.本研究は新たな均一系鉄触媒による一群の精密炭素-炭結合生成反応を開発することで,今後の社会が直面してゆく資源・環境問題の解決技術に資する次世代型の精密有機合成化学の開拓に挑むものである.昨年ノーベル化学賞の受賞対象となったクロスカップリング反応は,現在の化学工業において医薬品や農薬,有機電子材料や液晶材料の開発,工業生産に欠かせない化学反応である.この反応には,パラジウムやニッケルなどの希少金属が広く用いられているが,これを鉄触媒に置き換える試みと,さらには鉄触媒によるより効率的な合成化学の開拓を目指して研究をすすめている.これまで我々が開発した鉄触媒クロスカップリング反応は.マグネシウム反応剤を用いたクロスカップリング反応には過剰量のTMEDAの添加が必要であり,これからの工業化などを念頭においた実践的鉄触媒の開発に主に取り組んだ.ハロアルカンを基質に用いたクロスカップリング反応は開殻系の中間体経由で反応が進行していることから鉄中間体としてハイスピン状態を優先して与える配位子の設計と合成を行った.既存のDPPBz配位子に嵩高い置換基を導入した新規キレートボスフィン配位子SciOPPの創製に至った.同配位子と鉄の錯体を調製したところ,鉄触媒による熊田・玉尾・Corriu反応,根岸反応,鈴木・宮浦反応の有効な触媒となることが明らかとなった(国際特許公開).また同配位子を和光純薬工業から試薬として販売するに至り,実用化への第一歩を踏み出せたと考えている.この他にも鉄属元素であるニッケルを用いた新規アルケニル化クロスカップリング反応の開発にも成功し,米国化学会誌に報告した,本論文は9月に同誌に掲載された全論文中第6位のアクセス数を獲得するなど,広く注目を集めた.