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地方債の動態的実証分析‐信用力の基盤とその強化策‐

地方債の信用力は発行団体ごとの財政状況によって規定される部分と地方財政制度全体として地方債の償還確実性を担保する仕組みによって規定される部分とに分けて考えることができる。前者と後者は完全に分離されているとより、前者が後者にも影響を及ぼしている。近年の地方債市場は個別条件決定方式、夕張市の財政破綻などのイベントを経験したが、コンテイジョン(伝染・伝播)リスクと思われる金利スプレッドの拡大が観察された。低廉で安定的な資金調達の確保と、発行体の財政状況に即した地方債スプレッドの形成を通じた市場による規律づけの確保のいずれを重視するかの政策判断が重要になる。第1に、市場公募債及び銀行等引受債に関する地方公共団体及び金融機関向けの「地方債アンケート」調査を実施した。回答を回収し、調査結果にもとづいてGT表レベルでの第1次集計の概要を作成して、回答を寄せた地方公共団体及び金融機関に成果を還元した。金融機関向けのアンケート調査項目の事前調査で、農協(688団体)・信組(421団体)の基礎データを根本的に再構築する必要が生じたため、平成28年度に一部繰越を行った。地方債に関する既存のアンケート調査では、内閣府や地方債協会によるものがある。しかし、本研究のサンプル数はこれらの先行研究よりもはるかに大規模であり、調査項目も多い。すなわち地方公共団体は1456団体で回収率80.6%、金融機関では481機関(回収率37.2%)であった。この調査により地方債計画上の資金構成では民間等資金が6割を占めており市場公募化が進展しているが、アンケート調査では民間等資金を選択するものは8.2%にとどまっており、市場公募資金を優先的に利用する団体は限定されていることがわかった。また指定金融機関制度について、発行体と金融機関サイドの間でどのような共通認識があるのか、またスタンスの違いは何かが浮き彫りにされた点は大きな収穫であった。第2に、地方債の経済分析に必要となる最新の理論モデルを再検討した。具体的には、経済協力開発機構(OECD)に設けられた専門家グループ(OECD Network on Fiscal Relations across Levels of Government)が刊行を開始したFiscal Federalismシリーズに掲載されている学術論文を検討した。文献サーベイを通じて、政府債務持続可能性の分析手法、地方債の格付けやスプレッド分析のあり方、健全な財政運営に資する財政ルールのあり方が理論的に明確になった。第1に、これまで地方債市場をめぐる研究はマクロの制度変遷を対象したものが多く、本研究のように個別の地方公共団体や金融機関・投資家についての情報はかぎられていた。また地方債に関する既存のアンケート調査では、内閣府や地方債協会によるものがあるが、本研究のサンプル数はこれらの先行研究よりもはるかに大規模であり、回収率もよかった。これらの成果は2年目以降の研究の土台になるものであり、本研究はおおむね順調に進んでいると考えられる。第2に、平成27年度には、長年、交流をつづけているHansjorg Blochliger (OECD), Junghun Kim (KIPF: Korea Institute of Public Finance)と密接な連絡をとりつつ、最新の情報を入手し、世界的動向の把握につとめた。こうした海外からのインプットが有効に活かされたことも、おおむね順調に進展していることの理由として挙げられる。第1に、地方債の経済分析に必要となるデータセットの整備をすすめた。具体的には、謝金を用いて研究補助者を雇い、都道府県および市町村を単位として1960年から直近までの地方財政データを整備した。本年度は債務残高、基礎的財政収支、債務償還年限、経常収支、対国債スプレッド、売買回転率などの基本的なデータを収集した。具体的には経済協力開発機構(OECD)に設けられた専門家グループが刊行を始めたFiscal Federalismシリーズやその他の専門書を購入して、それらに掲載されている学術論文を中心に検討して、わが国の地方債分析に役立つものを選択した。また国際財政学会(IIPF)に参加して、諸外国の研究者と地方債研究のあり方について議論を深めた。その結果、地方債の格付けやスプレッド分析の手法についての最新の知見を得ることができた。第3に、昨(平成27)年度に実施したアンケート調査で得られた集計データを用いて、よりミクロレベルでの分析を試みた。とくに地方自治体と指定金融機関の関係性に近年、どのような変化が表れているのかが明らかになった。指定金融機関に指定されることのメリットがあると考えている機関がほとんどであるが、指定金融機関業務自体の収益性については、否定的に捉えている金融機関も多い。第1に、本年度の重点は概要にも述べたように地方債の経済分析に必要となるデータセットの整備であったが、情報端末からBloombergのデータを利用できたことが大きな成果であった。これにより、個別の地方債について発行条件や流通市場、対国債スプレッドなどのデータを長期にわたり大量に入手することができた。第2に、地方債の信用力は、発行団体ごとの財政状況によって規定される部分(単体としての信用力)と地方財政制度全体として地方債の償還確実性を担保する仕組み(システムサポート)によって規定される部分とに分けて考えることができることが、先行研究の整理によって判明した。

後者による信用補完をどの程度強固なものとすべきかは、低廉で安定的な資金調達の確保と、発行体の財政状況に即した地方債スプレッドの形成を通じた市場による規律付けの確保のいずれをどの程度重視するかという政策判断に依存する形で決定されるが、最終年度にはこれらの点について精査する必要がある。第1に、地方債の経済分析に必要となるデータセットの整備をすすめた。具体的には、謝金を用いて研究補助者を雇い、政令指定都市を単位として1990年から直近までの地方財政データを整備した。具体的には債務残高、基礎的財政収支、債務償還年限、経常収支、対国債スプレッド、地域GDP、地域内の預貸率、指定金融機関の基本的なデータを収集した。これによって債務の持続可能性の分析が可能になった。第2に、地方債の経済分析をめぐる内外の研究動向をまとめた。具体的には1)公債の経済理論から見た国債と地方債の相違をリカード等価性、課税平準化、政治経済モデルを、2)地方債務の経済理論として、コモンプール、サマリア人のジレンマ、財政競争、地方債規制を、そして3)日本における実証研究として元利償還補助、市場化、共同発行、持続可能性について内外の研究蓄積を整理して、今後の課題を明らかにした。第3に、地方債の信用力について、発行団体ごとの財政状況によって規定される部分と地方財政制度全体として地方債の償還確実性を担保する仕組み(システムサポート)によって規定される部分とに分けて検討を加えた。後者による信用補完をどの程度強固なものとすべきかは、低廉で安定的な資金調達の確保と、発行体の財政状況に即した地方債スプレッドの形成を通じた市場による規律付けの確保のいずれをどの程度重視するかという政策判断に依存する形で決定されていることが明らかになった。ただし、前者と後者は完全に切り離されているというよりも、サブプライム危機やギリシャ財政危機で見られたように、単体としての信用力が他者の信用力やシステム全体にも影響を及ぼしていると考えられ、今後の課題として残された。第4に、研究成果を「地方債の経済分析:理論と現場の架橋をめざして」として有斐閣から出版する計画を立て、契約した。地方債の信用力は発行団体ごとの財政状況によって規定される部分と地方財政制度全体として地方債の償還確実性を担保する仕組みによって規定される部分とに分けて考えることができる。前者と後者は完全に分離されているとより、前者が後者にも影響を及ぼしている。近年の地方債市場は個別条件決定方式、夕張市の財政破綻などのイベントを経験したが、コンテイジョン(伝染・伝播)リスクと思われる金利スプレッドの拡大が観察された。低廉で安定的な資金調達の確保と、発行体の財政状況に即した地方債スプレッドの形成を通じた市場による規律づけの確保のいずれを重視するかの政策判断が重要になる。第1に、地方債の経済分析に必要となるデータセットの整備をすすめる。具体的には都道府県および市町村を単位として1960年から直近までの地方財政データを整備する。本年度は債務残高、基礎的財政収支、債務償還年限、経常収支、対国債スプレッド、売買回転率などの基本的なデータを収集する。第2に、収集されたデータを実装して、地方債の経済分析を行う。
ＥＧＣＧ　のプローブ化によるがん医療への応用

近年、緑茶ポリフェノールを主成分とするPolyphenon E^<TM>がヒト第二相臨床試験において慢性リンパ性白血病患者(CLL)に対し顕著な抗がん作用を発揮することが報告された。実際に、本臨床試験においてPolyphenon E^<TM>の投与はステージングの基準となるリンパ節腫脹を29名中9名において完全に消失せしめ、また29名中21名においてその抗がん作用は有効であると判定された。このことから、Polyphenon E^<TM>は慢性リンパ性白血病における新規治療薬として非常に有望であると考えられる。一方で、慢性リンパ性白血病における一般的に用いられている分類であるZAP-70、CD38の有無とPolyphenon E^<TM>の効奏率に有意な相関はなくPolyphenon E^<TM>の感受性を決定づける因子は不明であった。今回我々はPolyphenon E^<TM>の主要成分であ(-)-epigallocatechin-3-O-gallate (EGCG)の感受性を規定する因子を発見し、さらに、その発現を簡便に検出できる手法を明らかとした。このことから、フローサイトメーターのような比較的容易かつ定量性の高い方法により、Polyphenon E^<TM>の感受性を予想できると考えられる。(抄録なし)茶のカテキンの一種であるEpigallocatechin gallate(EGCG)は比較的安全性が高い物質として知られており、強い抗がん作用を有することから現在慢性リンパ性白血病(CLL)臨床試験がなされている。当研究室においてEGCGのレセプターとして細胞膜表面タンパクである67 kDa Laminin Receptor(67LR)を同定している。近年、EGCGに対する感受性が白血病細胞中の67LR発現量と相関があることが示されており、将来的にEGCGやその誘導体を抗がん剤として用いる際、腫瘍における67LRの発現量は重要な感受性マーカーとなりえる。しかし、細胞表面上のタンパクである67LRは極めて複雑に翻訳後修飾を受けるため、一般的な抗体を用いた免疫蛍光染色によって67LRを定量することは困難である。そこで本研究では、EGCGそのものを67LRに結合するという性質を維持したままプローブ化(蛍光標識化)することによって細胞表面上の67LRを迅速に測定することを目的とした。EGCGの活性上どの水酸基が重要かを検討するために、EGCG誘導体を用いて、多発性骨髄腫に対する増殖抑制活性や、EGCGが67LRと結合したときに生じるシグナル経路を指標にするスクリーニング系の構築を行い、構築した系に基づいて構造活性相関の検討を実施した。これらの結果からもっとも活性を維持したリンカー構造を選抜して、それらに蛍光標識を付加したEGCG誘導体の作成を依頼し細胞結合性や増殖抑制活性について検討を実施したところ、多発性骨髄腫細胞表面上に強力に結合し、かつ活性を維持していることが明らかとなった。緑茶のカテキンの一種であるEpigallocatechin gallate(EGCG)は植物抽出物として薬剤として初めてFDAに承認された安全性に優れた物質である。このEGCGは強い抗がん作用を有することから現在慢性リンパ性白血病(CLL)において臨床試験がなされており、投与により実際に白血病細胞数を減少させることが明らかとなった。当研究室においてこれまでにこのEGCGが細胞表面上に存在するタンパクである67 kDa Laminin Receptor(67LR)に結合することで抗がん作用を発揮することを明らかとしている。一方で近年、67LRはがんに異常発現し、がん細胞の転移や浸潤、薬物耐性に寄与することが報告されている。実際にこの67LRの発現が高い患者では予後不良である。そこで本研究はEGCGそのものを67LRに結合するという性質を維持したままプローブ化(蛍光標識化)することによって細胞表面上の67LRを迅速に測定することを目的とした。まず,EGCGと67LRとの結合様式の解析を行った。これらの知見を基にさらにEGCGの生理活性において、重要な構造を予想した後、その構造を意図的に改変したEGCG誘導体の生理活性について、増殖抑制や結合初期におこるシグナルを評価した。これらの結果、EGCGとしての活性に重要ではない構造を確定し、リンカー構造を付加した誘導体を作成した。これらの構造のうち一つはEGCGとしての活性を完全に失った一方、その他の構造はEGCGとしての活性を維持した。興味深いことに、EGCGにある構造変化を起こさせると、EGCGとしての活性が大幅に上昇することを明らかとした。この結果は本来の目的とは異なるがEGCGを将来薬剤として改変する際に非常に重要な知見となりうる。これらの結果を受けてEGCGに蛍光標識を付加した誘導体の細胞染色能をフローサイトメーターにて検討したところ、三つの誘導体のうち一つは全く結合しなかった一方、2つの誘導体は強力な細胞染色能を示した。さらに、非標識のEGCGと競合させた結果、1つの蛍光標識体に関して蛍光強度は非常に強力に減弱した。これらの結果を受け、この蛍光標識体について多発性骨髄腫と正常末梢血リンパ球に対する細胞染色能について検討を実施したところ、実際に多発性骨髄腫に対して強力に結合することが明らかとなった。

このことから、Polyphenon E^<TM>は慢性リンパ性白血病における新規治療薬として非常に有望であると考えられる。一方で、慢性リンパ性白血病における一般的に用いられている分類であるZAP-70、CD38の有無とPolyphenon E^<TM>の効奏率に有意な相関はなくPolyphenon E^<TM>の感受性を決定づける因子は不明であった。今回我々はPolyphenon E^<TM>の主要成分であ(-)-epigallocatechin-3-O-gallate (EGCG)の感受性を規定する因子を発見し、さらに、その発現を簡便に検出できる手法を明らかとした。このことから、フローサイトメーターのような比較的容易かつ定量性の高い方法により、Polyphenon E^<TM>の感受性を予想できると考えられる。今回の結果より、生理活性を維持したままのプローブ作成に世界に先駆けて成功し、論文の執筆につながり、特許を出願することになったから。蛍光プローブ化に成功した上に天然物より活性の強い誘導体にも成功したから。正常組織と比べて腫瘍において67LRの発現が高いという報告があるため、実際にin vivoにおいて腫瘍を検出するためのプローブ作成を目指す。生体内におけるイメージングに最適化した蛍光色素の付加体の活性評価を実施する。(抄録なし)
酸化物スピンオービトロニクスの開拓

本課題申請書に記載の内容に基づき、今年度は電気伝導性酸化物、特にレニウム酸化物に着目をし研究を行った。磁気デバイスの根幹を成す磁化反転現象は、物質中のスピン軌道相互作用によって生じる「スピン軌道トルク」を用いる事で、効率的に行える事が知られている。より高効率で機能的な新奇材料を見出すことを目的に本課題を遂行している。レニウム酸化物は電気伝導性を有する事で有名であり、重金属レニウムを含むため、スピン軌道相互作用が大きい事を期待し研究対象とした。実験ではまず始めに、レニウム酸化物薄膜を酸素導入した反応性スパッタリングにより作製した。続いて電子線描画やイオンミリング法などを用いて素子を準備し、スピントルク強磁性共鳴と呼ばれる高周波測定によりスピン軌道トルクの測定を行った。比較対象としてレニウム金属の測定も行ったが、こちらはほとんどトルクを生成しない事が分かった。一方で興味深いことに、レニウム酸化物では最大で約7 %にもなるスピン軌道トルク生成効率を有する事が分かった。これはスピン軌道材料として有名な白金に匹敵する値である。本結果はレニウムが酸化された事で、スピン軌道材料としての機能を獲得した事を意味し、新奇材料を見出し事になる。トルク生成のより詳細な議論を行うため、レニウム酸化物の結晶性の測定も行った。X線回折からはレニウムがアモルファス化している事が分かり、結晶性から期待されるバンド構造由来の現象や、イオン結合性からくる光学フォノン散乱起因の現象では無いと考えられる。そのため、アモルファス性が誘起するアンダーソン局在が起因した外因性のスピンホール効果によって、本レニウム酸化物中でスピン軌道トルクを生成していると考えられる。本研究はアモルファスレニウム酸化物中でのスピン軌道トルク生成に成功し、その機構を明らかにした。「研究実績の概要」にも述べた通り、本課題では初年度に新奇スピン軌道材料であるレニウム酸化物を発見した。これはこれまで探索されてきた従来の重金属群や、トポロジカル絶縁体などといったカテゴリーとは全く異なるものであり、スピントロニクス素子にとって有用な新奇スピン軌道材料群がまだまだ存在する事を示唆するものである。またバンド構造により導かれる従来のスピンホール効果の描像に反し、アモルファスであっても電気伝導性を有していれば有限なスピン軌道トルクを発現する事も見出した。これに基づき、本レニウム酸化物に対するスピン軌道トルク生成機構も明らかにしており、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると判断する。次年度の研究では酸化物、特にイオン結合性を上手く利用し、これまでに報告が無い光学フォノンが誘起するスピン軌道トルク生成(スピンホール効果)を目指す。そのためには前述のアモルファス酸化物では議論できないため、より高品位の結晶性を有した酸化物作製を行う。具体的には、ルテニウム酸化物の研究を行う。本酸化物は適切な基板を選ぶことで、反応性スパッタリング成膜法によりエピタキシャル成長が可能である。本材料を用いて、抵抗率の温度依存性や、テラヘルツ分光測定などから光学フォノンの存在を確認し、それがスピン軌道トルク生成にどのような影響を及ぼすのかを調べていく予定である。光学フォノンはこれまで調べられてきた重金属中には存在しないので、もし有限な寄与があれば新しいスピン物性の知見を得られる可能性がある。

またバンド構造により導かれる従来のスピンホール効果の描像に反し、アモルファスであっても電気伝導性を有していれば有限なスピン軌道トルクを発現する事も見出した。これに基づき、本レニウム酸化物に対するスピン軌道トルク生成機構も明らかにしており、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると判断する。次年度の研究では酸化物、特にイオン結合性を上手く利用し、これまでに報告が無い光学フォノンが誘起するスピン軌道トルク生成(スピンホール効果)を目指す。そのためには前述のアモルファス酸化物では議論できないため、より高品位の結晶性を有した酸化物作製を行う。具体的には、ルテニウム酸化物の研究を行う。本酸化物は適切な基板を選ぶことで、反応性スパッタリング成膜法によりエピタキシャル成長が可能である。本材料を用いて、抵抗率の温度依存性や、テラヘルツ分光測定などから光学フォノンの存在を確認し、それがスピン軌道トルク生成にどのような影響を及ぼすのかを調べていく予定である。光学フォノンはこれまで調べられてきた重金属中には存在しないので、もし有限な寄与があれば新しいスピン物性の知見を得られる可能性がある。
ネオSeed & Soil：臓器特異的がん間質でがんの臓器親和性は変えられるか？

がん間質の構成要素の一つ、CAF(Cancer Associated Fibroblasts)は腫瘍組織から単離され株化されている。日本では胃がん患者が多く、胃切によって大きく組織を切り取るのでがん間質が回収しやすい。同様に欧米では前立腺がん患者が多いのでがん間質も前立腺がん由来のものが使われている。古くからSeed&Soil説と言われるがんと転移先の関係を予測した学説がある。転移で運ばれるがん細胞(Seed)はある決まった臓器にある土壌(Soil)でのみ育つというものである。我々はがん間質に注目し、がんの臓器親和性が臓器ごとに存在する間質細胞が作る環境によって決められているのではないかと考えた。これまでの研究において特定の臓器に転移しやすくなった高転移株を作成してきた。これらの高転移株を作成する際には腫瘍組織を切り出し、がん細胞株に入れた抗生物質抵抗遺伝子を用いてがん間質や血球細胞など余分な細胞を殺していた。細胞の密度を下げて培養するとがん細胞であればクローニングができるが、正常細胞に近いがん間質細胞は分裂しなくなってがんと分離することは困難になる。そこで抗生物質耐性遺伝子を発現するマウスが居れば腫瘍組織からまるごと間質細胞を回収できると考えた。これにより臓器特異的ながん間質細胞のセットを得る。それぞれのセットの遺伝子発現を比較して臓器特異性に寄与する因子を探索する。それぞれの間質セットと元の株とは異なるがん細胞株とをスワップしてがん間質が臓器親和性に寄与しているかどうかについて明らかにしていく。当初CAFにターゲットを絞って比較をすることを考えていた。当研究室においてCAFに発現していることを報告したAsporin分子のプロモーターを薬剤耐性遺伝子とつなげて解析しようとしていた。しかしながら我々のラボで使用していた市販品の抗Asporin抗体がなぜかDiscontinuedになってしまった。プロモーター解析を行うために内在性のAsporinを発現する細胞株が必要である。しかしながら現在発売されている他のAsporin抗体はすべて他のタンパク質を認識した。その結果は当研究室で保持しているAsporinのノックアウトマウスで確認した。mRNAが確認された細胞株においてもタンパク質が確認されなかった細胞株などがあり、加えて抗体も確固たるものが得られていないのでAsporinを一旦保留し、TGFBI遺伝子を解析することにした。TGFBI遺伝子はTGF-βに反応して発現し間質細胞に発現していることを確認している。このTGFBI遺伝子の上流3kbを解析し、上流数100bpまでプロモーター領域を絞り込んだ。さらに利用しようと考えていたトランスジェニック作成サービスが使えなくなったため本学の動物施設で作成することになった。しかしまだ実績がなくトランスジェニックを効率よく作成することが難しいようなので全身に薬剤耐性遺伝子を発現するマウスを作成するように計画を一部変更した。TGFBIプロモーターと蛍光タンパク・自家切断ドメイン・薬剤耐性遺伝子をつないだコンストラクトを作成した。しかしながら確実にトランスジェニックを作るためにTGFBIプロモーターの前にloxp-CMV-loxpのユニットを挟み、全身に蛍光タンパクと薬剤耐性遺伝子を発現するマウスを作ることにした。後で全身にCre recombinaseを発現するマウスと交配するとTGFBI制御下に発現するマウスに改変することができる。このマウスを用いてがん間質のセットを回収し、遺伝子発現量を間質全体で捉え比較する。個々の分子について免疫組織学的に解析し、どの間質細胞がどの遺伝子を発現しているかを解析する。また間質セットとがん細胞株をスワップ(入れ替えて)移植し、特定臓器由来のがんが別の臓器由来の間質によってその行き先を変更できるかについて明らかにしていく。

プロモーター解析を行うために内在性のAsporinを発現する細胞株が必要である。しかしながら現在発売されている他のAsporin抗体はすべて他のタンパク質を認識した。その結果は当研究室で保持しているAsporinのノックアウトマウスで確認した。mRNAが確認された細胞株においてもタンパク質が確認されなかった細胞株などがあり、加えて抗体も確固たるものが得られていないのでAsporinを一旦保留し、TGFBI遺伝子を解析することにした。TGFBI遺伝子はTGF-βに反応して発現し間質細胞に発現していることを確認している。このTGFBI遺伝子の上流3kbを解析し、上流数100bpまでプロモーター領域を絞り込んだ。さらに利用しようと考えていたトランスジェニック作成サービスが使えなくなったため本学の動物施設で作成することになった。しかしまだ実績がなくトランスジェニックを効率よく作成することが難しいようなので全身に薬剤耐性遺伝子を発現するマウスを作成するように計画を一部変更した。TGFBIプロモーターと蛍光タンパク・自家切断ドメイン・薬剤耐性遺伝子をつないだコンストラクトを作成した。しかしながら確実にトランスジェニックを作るためにTGFBIプロモーターの前にloxp-CMV-loxpのユニットを挟み、全身に蛍光タンパクと薬剤耐性遺伝子を発現するマウスを作ることにした。後で全身にCre recombinaseを発現するマウスと交配するとTGFBI制御下に発現するマウスに改変することができる。このマウスを用いてがん間質のセットを回収し、遺伝子発現量を間質全体で捉え比較する。個々の分子について免疫組織学的に解析し、どの間質細胞がどの遺伝子を発現しているかを解析する。また間質セットとがん細胞株をスワップ(入れ替えて)移植し、特定臓器由来のがんが別の臓器由来の間質によってその行き先を変更できるかについて明らかにしていく。予備実験で使っていた抗体が販売中止になってしまったため代替の抗体を探したがどの抗体も本当の標的を認識しないという予想外の結果になった。その結果プロモーター解析に適したシステムを失う事になってしまった。プロモーターの解析は進んでいたがウェスタンブロットの解析結果と齟齬があり、それを埋めるツールがなくなったのでAsporinのプロモーター(CAF特異的)は断念した。そこでTGFBIという他のターゲットの解析を始めたので当初予定していたトランスジェニックマウス作成のサービスを使えなくなってしまった。その後新たにCAFプロモーターを単離してコンストラクトを作成はしたが、TGFBIのembryonicな発現がわからないのでUniformなプロモーターをTGFBIプロモーターの前に挟む事にした。これによりトランスジェニックラインの選別が捗る事が期待できる。
ポール・ヴァレリー「錯綜体」とリーマン幾何学の関連性の研究

ヴァレリー空間論の展開について、平成14(2002)年度は主として数学・科学思想的側面に軸足を置いて研究したが、平成15(2003)年度は、その成果をより巨視的に、哲学、文学的文脈にまで拡張して考究した。すでに平成14年9月に韓国ソウルで行われた国際ポール・ヴァレリー学会における口頭発表「ポール・ヴァレリーと空間直感の限界」のなかで、ヴァレリーにおけるリーマン幾何学の影響と、その宇宙論への展開を、作品『固定観念』を題材に分析したが、平成15年度は雑誌掲載用(Bulletin des Etudes valeryennesただし編集者である学会主催者の事情により出版媒体変更の可能性あり)の論文にまとめるにあたって、調査した当該作品草稿などをもとに、大きく加筆を行った。さらに平成15年度は、ヴァレリーの未完の対話篇で、宇宙認識を大きな主題とする『神的なる事柄について』の草稿調査をパリにおいて行い、また当該作品に関連したヴァレリー研究書や周辺文献を日本やフランスで購入した。そうした資料収集をもとに、当該作品を翻訳し、解題を加えた以外に、当該作品をヴァレリーの思想体系のなかに位置づけ、また彼の他作品とりわけ『『ユリイカ』をめぐって』と比較しながらポーやマラルメ、プラトンなどの影響を指摘した論文『想像界としての劇空間』を著した。上述の翻訳と論文は、平凡社刊『未完のヴァレリー』(京都大学人文科学研究所助手森本淳生氏との共著)に収録し、平成16(2004)年10月に出版予定である。フランス近代の詩人・思想家ポール・ヴァレリー(18711945)が『カイエ』や『固定観念』のなかで編み出した「錯綜体」の概念と、数学者リーマンや物理学者アインシュタインを中心とする同時代の科学思想との影響関係を研究している。夏季休暇を利用して主にフランス国立図書館で資料収集を行い、ヴァレリーの幾何学関連草稿や、空間論・宇宙論に関連した手稿などを筆写した。またリーマンやアインシュタインの著作や論文を閲覧、購入した。日本においても同様に、入手しうる日本語、フランス語の関連資料を購入した。以上のような調査の成果をまとめ、2002年9月22日より25日まで韓国ソウルのシュンギュンクワン大学で開催された国際ヴァレリー学会"Image, Imagination, Imaginaire autour de Paul Valery"(ポール・ヴァレリーを巡るイメージ、想像力、想像界)において、Valery et la limite del'intuition spatiale(ヴァレリーと空間的直感の限界)の題目で口頭発表した。これは、ヴァレリーの空間論の変遷と、「錯綜体」の起源について、電磁気論における「場」の理論、リーマンの「N次元多様体」モデル、アインシュタインの特殊相対性理論との影響関係を明らかにしたものである。この学会発表については学会時に要旨を纏めた冊子が作成配布されたが、2003年中に改めてフランスの出版杜(未定)から公刊される予定である。なお、2002年9月末に来日したパリ・ソルボンヌ大学ミッシェル・ジャルティ教授から、ヴァレリーの思想に関し、貴重な情報を頂いた。2002年度にはその他にも、ヴァレリーに関係した数篇の論文を、主に慶應義塾大学の『日吉紀要フランス語フランス文学』を中心に発表した。
簡便な金属性ナノチューブと半導体性ナノチューブの分離法の開発

単層カーボンナノチューブ(SWNT)は、金属性ナノチューブと半導体性ナノチューブを決定する多くのカイラリティをもつ混合物であり、これらの分離はナノチューブ科学の大きな課題である。ここでは、金属イオンとSWNTとのカイラリティ選択的反応を利用しSWNT上に「重し」となる金属ナノ粒子を選択的に生成させ、重さの差を利用してSWNTを分離するという新しいコンセプトによるカイラリティに成功した。また、種々のポリフルオレンコポリマーをデザイン、合成し、コポリマーの組成比の制御による半導体性SWNTカイラリティ認識、分離が可能であることを実証した。カーボンナノチューブ(CNT)は様々な極限機能をもつ結晶性のナノカーボンであり、ナノサイエンス・テクノロジーの基盤材料の一つとして注目を集めてきた。CNTは、金属性単層CNT(SWNT)と半導体性SWNTの混合物として合成され、これらのカイラリティー(ナノチューブの螺旋の巻き方をいう。これにより、金属性ナノチューブか半導体性ナノチューブかが決定される)分離が、大きな未解決課題の一つになっている。本研究では、「半導性CNTと金属性CNT分離への戦略をデザインを確立して、それらのバルク(大量分離)への道を拓く」ことを目的とする。まず、安価、安全である飲料茶類(ポリフェノール類)を用いたカイラリティ認識能に関する研究を行なった。実験条件を種々変化させ、超遠心により集めた可溶化溶液に対して、可視近赤外吸収スペクトル、近赤外吸収フォトルミネソセンス、ラマンスペクトル測定(励起波長:514nm,633nm,78nm)、AFMおよび電子顕微鏡での画像測定/解析を行なったところ、ウーロン茶がもっとも高いカイラリティ認識能を示すことがわかった。適切な条件では、半導体SWNTである(11,3)SWNTを濃縮出来ることを見いだした。一方、ポリフルオレン基をもつ共重合体を合成して、SWNT可溶化実験を行ったところ、これらが、極性が低いトルエン中では、半導体ナノチューブを高選択適に可溶化し、共重合の組成比により可溶化ナノチューブのカイラリティー選択性を制御出来る可能性を見いだした。しかしながら、極性が高い溶媒では、このような選択性は発現しないことがわかった単層カーボンナノチューブ(SWNT)を物理吸着によってシリカゲルに固定化したHPLCカラムを作製し、芳香族分子との相互作用を解析した。ここでは、この研究は、将来的には、既に報告されている金属性SWNTと半導体性SWNTの分離技術にも応用可能と考えられ、金属性SWNTおよび半導体性SWNTののHPLCカラム作製により、金属性SWNTおよび半導体性SWNTを認識するような特異な分子の発見につながると期待できる。ここでは、未分離の金属性SWNTおよび半導体性SWNTを含むカラムを用いて、HPLC実験をおこなったところ、SWNTとの相互作用は、benzene<naphthalene<biphenyl<fluorene<phenanthrene<anthracene≒pyrene<triphenylene<P-terphenyl<tetraphene<tetraceneであることがわかった。すなわち、ベンゼン環の数が多いほどSWNTとの相互作用が強くなることがわかる。しかし、ベンゼン環の数だけが相互作用の強弱を決める要因ではなく、分子が有する楢造も重要なファクターとなる。SWNTが細長いπ共役を有するため、ベンゼン環が広がった構造よりは細長い構造がSWNTとの相互作用に有利であることがわかる。また、分子のフレキシブルさも重要なファクターとなることが明らかとなった。すなわち、SWNTと強く相互作用するためにはフレキシブルでSWNTとコンタクトしやすい分子が有利であることが示された。また、種々の飲料茶を用いた金属性SWNTおよび半導体性SWNT分離実験を行い、選択分離効率について条件探査を行なった。単層カーボンナノチューブ(SWNT)の中でも半導体性のカイラリティのみを選択的に抽出できる可溶化剤として、ポリフルオレン(PFO)が知られている。本研究ではフルオレンポリマー骨格の精密設計により、これらが(n,m)SWNTカイラリティを認識・制御することができることを明らかにした。すなわち、PFOの側鎖が選択性に与える影響を検討するため、可溶化剤の骨格分子であるフルオレンの側鎖を、長鎖アルキル基ないしは嵩高い枝分かれ構造のアルキル基(2-メチルブチル基)に置換し、様々な混合比のコポリマーを新規に作製した。その結果、長鎖アルキル基は(7,6)のような高いカイラル角度を、嵩高いアルキル基は(10,3)などの中程度のカイラル角度のSWNTを選択的に認識し、混合比を変えることによって、SWNTのカイラリティに対する認識能に選択性を付与できることを見出した。また、可溶化剤のポリマー主鎖骨格を新規に設計・合成することにより、異なるカイラリティ認識能を導入した可溶化剤の創製にも成功した。

中でも、可溶化剤の主鎖骨格に、フルオレンに加えて2,2'-ビピリジンを導入することによって得られたコポリマーPFO-BPyを用いると、PFOと同様に半導体性のSWNTだけを可溶化し、その中でも、(6,5)のカイラリティを持つものを97%という非常に高い選択性で抽出できるということを見出した。
皮膚角層の構造と溶液吸収特性の関係解明に関する研究-電場及び超音波の影響の解明-

医薬品や化粧品の経皮吸収性を議論する際は、製剤そのものと皮膚バリアの主要構成物である角層との相互作用を明らかにすることが重要な課題となる。本研究では、この角層の細胞間脂質構造とバリア機能の関係性を広く調査し、特に温度や電場などの外部刺激が、細胞間脂質の構造やその内部を移動する物質の透過挙動にどのように影響するかを明らかにすることを目指した。実験には、美容外科手術後に廃棄された皮膚から単離したヒト角層や、角層の細胞間脂質構造を模倣した人工脂質膜を用いた。これらの試料を、大型放射光施設SPring-8(BL03XU、BL40B2)や高エネルギー加速器研究機構PF(BL-6A)に持ち込み、それらの微細構造をX線回折法にて解析した。X線の波長を0.080.15 nm、カメラ長を50150 cmに設定し、小広角同時X線回折実験を実施した。これらの試料を独自に開発した試料保持装置に設置し、そこに熱や電場などの外部刺激を加えつつ、同時に放射光X線を照射して構造変化の様子を詳細に解析した。角層の温度を変化させ、同時にそれらの構造と膜間を移動する水の移動速度をモニターしたところ、細胞間脂質の相転移温度付近で、水の透過性に擾乱が生じる様子が観察された。また細胞間脂質の構造に影響を与える物質を角層に塗布し、その構造変化の様子をX線でモニターしながら角層間に様々な種類の電場を印加したところ、電場の印加時にその構造変化の速度が変化することが分かった。これらの結果は角層のバリアと細胞間脂質の構造が密接に関係していること、電場の印加により経皮吸収性が上がる可能性があることを示唆している。今後、様々な個体の角層でこれらの結果の再現性を確認し、さらに印加する電場の種類が経皮吸収性に及ぼす影響などを詳細に解析していく予定である。皮膚角層の最も重要な役割は、異物の体内への侵入や体内から過剰な水分が蒸発することを防ぐ、いわゆる皮膚バリアとしての機能を適切に発揮することである。この角層のバリア機能は生体の恒常性の維持には必須の機能であるが、経皮吸収性の医薬品や化粧品を積極的に体内へ浸透させたい場合には、逆に大きな障壁となる。医薬品や化粧品の開発分野において、経皮吸収の機構を明らかにすることは非常に重要な課題であるが、複雑系でありかつ個体差等の問題もあって、その作用機序を詳細に解析することは難しい。この問題を解決すべく、研究代表者らは最近シート状の皮膚角層を入射X線に対して斜めに固定し、試料の表裏の環境を自在に制御できる外部環境2分型セル(以下、試料セル)を開発、それを用いて角層の物性と構造の同時計測を実施し、個体差が大きい角層試料に対する同時計測の有効性を示してきた。本研究課題では、この試料セルに様々な改良を加え、電場や力学的刺激などの種々の外部刺激が物質の経皮吸収性に与える影響を明らかにすることを目指す。X線回折実験は、SPring-8(BL03XU、BL40B2)で実施した。H27年度はまず、組み込む外部刺激装置の設計や試作、またそれを用いた予備測定などに重点を置いて実験を展開した。これにより、おおよその付加装置の構造規格が決定され、また外部刺激そのものが角層の構造に及ぼす影響の程度がわかった。今後は外部刺激の種類や強度などが角層の構造に与える影響についてまず詳細に解析し、さらにそれらの外部刺激が様々な溶液の浸透性に与える影響について解析する予定である。これらの測定結果により、様々な物質と皮膚角層の相互作用、およびそれらに対する外部刺激の影響が明確化され、より経皮浸透性の高い製剤やその促進作用のメカニズムが明らかとなり、経皮吸収剤などの開発分野に貴重なデータを提供できると考えている。H27年度は、外部刺激を加える装置の検討を実施し、実際に試料セルに装置を組み込んで、予備的にX線同時測定を実施した。なお、H27年度に関しては、当試料セルの有効性を示す実証実験であった角層構造と水の移動性の同時温度変化解析の再現性を確認し、さらにその成果を自身の学位論文としてまとめるのに時間を要したため、さらに様々な温度においてエステル油剤が角層内に浸透する挙動の解析実験の付加データの取得を優先させたため、当初の計画に対して外部刺激実験の設計や実施が若干遅れることになった。なお水の移動性の検証実験やエステル油剤の浸透実験については、本実験の基礎データにもなるため、それらの精度の高いデータの取得は当実験を遂行するうえで必要不可欠である。さらに、角層構造を模倣した人工脂質膜での検討を同時並行で展開する必要性が生じたことも、外部刺激実験が遅れる一因となった。今後はこれらの成果をまとめつつ、外部刺激実験を積極的に推進していく予定である。皮膚は人体の最外層を覆い、そこで生体の恒常性の維持には必須の皮膚バリア機能を発揮する。このバリア機能は、皮膚の最表層にある角層によって主に成し遂げられており、従って皮膚のバリア機能を理解するためには角層の物性を十分に知ることが重要な課題となる。近年、薬剤の開発分野等において、薬剤の経皮吸収現象と角層との相互作用を明らかにする試みが多数なされているが、生体試料である角層は複雑系であり、また個体差も多分に存在するため系統だった解析が難しいのが現状である。

これに対し我々は、X線回折用の特殊な試料保持装置を開発し、これを用いて角層内を浸透する物質のリアルタイム計測を実現してきた。本研究では、経皮浸透過程にある角層の構造をX線回折法により解析することで、角層内を浸透する物質が、電場などの外部刺激に対してどのように応答するのかに着目して実験を行った。X線回折実験はSPring-8(BL03XU、BL40B2)で実施した。前年度は主に試料保持装置の構造を検討し、さらに今年度に関してはその形状に基づいた電場刺激を加える電極の開発を行った。また、実際に当装置を用いて電場刺激下における経皮吸収過程にある角層の構造変化を解析し、物質の経皮浸透性と電場の波形(電圧、直流か交流か、交流であれば波形と周波数など)との関係性に関するデータを広く取得した。今後は、これらのデータを広く世の中に還元し、さらに経皮吸収に対する物質と電場波形の関係性を明らかにしていきたい。H28年度は主に独自に開発した試料保持装置に組み込む電極の形状設計に取り組んだ。放射光による皮膚角層のX線回折実験を行い、それによる構造解析の結果を元に電極極板の修正を繰り返し実施した。またこれらの装置を用いて、実際に角層に溶液を塗布した際に生じる構造変化、及びその電場による影響を広く解析した。この間、使用したX線ビームラインの装置が刷新され、高時間分解能のデータを取得することが可能になったが、データの取得形式やファイルのフォーマットが新しくなり、こちらの解析プログラムなどにも大幅な修正の必要性が生じた。これらの事象に対応するため、実験と解析の進行具合に遅れが生じている。また同じくデータ数が多くなったため、解析データの自動処理プログラムを開発することが不可欠になってきた。これらのプログラムは現在作成している途中である。今後はこれらを整備し、より高精細なデータをアウトプットしていく予定である。皮膚の最外層には角層が存在し、異物が体内に侵入することや過剰な水分が蒸散することを防ぐ、いわゆる皮膚バリア機能を発揮する。この角層のバリア機能は、生体の恒常性の維持には必須の機能であるが、体内に積極的に薬剤などを浸透させたいような場合には、逆に大きな障壁となる。本研究は、この角層の微細構造とバリア機能の関係性を広く調査し、特に温度や電場などの外部刺激を加えた際に生じる角層の構造や角層間を通過する物質の透過挙動の変化を明らかにすることを目指すものである。角層の微細構造の解析には、大型放射光施設SPring-8(BL03XU、BL40B2)や高エネルギー加速器研究機構PF(BL-6A)を使用した。生体皮膚から分離抽出した角層や、その疑似モデル脂質膜(以下、人工膜)などを、独自に開発した試料保持装置に設置し、そこに温度や電場などの外部刺激を加えつつ、同時にX線を照射して構造を解析した。角層やその人工膜の温度を変化させ、同時に角層及び人工膜の構造と水の透過性をモニターしたところ、構造の相転移温度付近で、水の透過性に擾乱が生じる様子が観察された。また電場を印加した状態で様々な薬剤を角層や人工膜に塗布し、その構造変化の様子を同時にモニターすることも実施した。その結果、角層や人工膜の構造変化の様子を観察することで、物質の透過性が解析可能であることが確認された。これらの実験により開発した試料保持装置の有効性が確保されたが、特に溶液塗布の実験では、X線照射位置に電場を形成しつつ、さらに溶液の塗布量やその持続性を厳密にコントロールする必要性があることが分かった。今後はこれらの点について、試料保持装置を改良し、さらにさまざまな条件下で実験を実施する予定である。
新規模型マトリックスメタロプロテアーゼの同定と構造、活性、機能の解析

1、本研究開始後に、膜型マトリックスメタロプロテアーゼとして4種類が報告されてた。我々は、報告されていた4番目の酵素(MT4-MMP)の遺伝子が酵素を発現できない不完全な転写産物に由来することを示し、完全な遺伝子をコードするヒト及びマウスのcDNAの全長を報告した。2、新たに同定された完全長のMT-4MMPを他の4種類のMT-MMPsと比較すると、アミノ酸の相同性が他のメンバーに比べて低いことから、独自の機能を持つことが予想された。特に、カルボキシ末端の相違に着目して、MT4-MMPがMMPとしては始めてのGlycosyl Phosphatidil Inositol(GPI)を介した膜結合蛋白であることを示した。3、5番目の膜型マトリックスメタロプロテアーゼとしてMT5-MMPを同定した。遺伝子はマウスの脳およびヒト膵臓からのcDNAライブラリーから、MT3-MMP遺伝子のホモローグとして単離した。他のMT-MMPと比較して小脳に特異的な発現を示すことから、中枢神経系の発生、構築及び維持に関与する可能性が示された。これまでに膜型マトリックスメタロプロテアーゼとして4種類が報告されている。その中で4番目の酵素の遺伝子は5'領域にシグナルペプチドをコードする領域を欠き、代わりに非翻訳領域を持っている。スペインの報告者のグループは複数のクローンを解析した結果、cDNAライブラリーに存在するのは、この遺伝子がほとんどで、これがMT4-MMPの遺伝子であると結論していた。我々は、マウスMT4-MMP遺伝子のCDNAクローニングにより、MT4-MMPが他のMMPと同様に、シグナルペプチドを含むプレプロ蛋白質として発現される可能性を遺伝子の解析によって示した。実際に、これまでのヒト遺伝子はトランスフェクションによって蛋白質を発現できないが、マウスMT4-MMP遺伝子からは相当する酵素が発現しうることを確認した。そこで、ヒト遺伝子のcDNAライブラリーには、マウス遺伝子に相当するものが含まれているかどうかを改めて検索した。しかし、単離できたものはスペインのグループによる遺伝子と同一の5'領域を持つものか、それよりも短いcDNA断片であった。そこで、ヒト遺伝子の51領域を5'RACE法にて更に解析した。その結果、マウス遺伝子の5'上流に相同性を持つ断片が単離できた。このフラグメントを用いて再構成したヒト遺伝子のcDNAは遺伝子産物を発現できることを確認した。昨年度、我々のグループによって新たに同定された完全長のMT4-MMPを他の4種類のMT-MMPsと比較すると、アミノ酸の相同性が他のメンバーに比べて低いことから、独自の機能を持つことが予想された。特に、カルボキシン末端を比較すると、他の4種類は膜貫通構造である疎水性アミノ酸配列とそれに続く約20アミノ酸からなる細胞内ドメインを持っているのに対して、MT4-MMPは細胞内ドメインに相当する部分を欠いていた。このように、カルボキシン末端が疎水性配列で終わる場合には、この部分で細胞内プロセシングをうけてGlycosyl phosphatidil Inositol(GPI)を結合し、GPIを介した膜結合蛋白となる可能性が考えられる。そこでMT4-MMPがGPI蛋白質である可能性を、アイソトープ標識したエタノールアミンのアンカー部分への取り込みと、phosphatidylinositol-specific phospholipase C(PI-PLC)によるGPI部分の切断によって蛋白質部分が培養上清へのリリースされるかどうかで調べた。コントロールとして用いたuPA受容体がエタノールアミンを取り込み、PI-PLCで可溶化されるのと同様に、MT4-MMPも取り込みと可溶化が観察された。カルボキシン末端領域をMT1-MMPのそれとスワップさせるとこの様な現象は見ることが出来なくなった。以上のことから、MT4-MMPはMMPのファミリーの中で始めてのGPI型MT-MMPであることが明らかとなった。また、MT4-MMPのカルビキシン末端の配列はGPIアンカーへのシグナル配列であることも明らかになった。
機能ドメイン発現系を用いたセリン/トレオニン蛋白質リン酸化酵素制御モデルの開発

RACプロテインキナーゼ(RAC-PK)はそのPHドメインを介してプロテインキナーゼC(PKC)と結合することが明らかにされている。本研究はRAC-RKとPKCという蛋白質リン酸化酵素間の相互作用の検討により、セリン/トレオニン蛋白質リン酸化酵素を介する伝達機構の制御モデルを開発検討することを目的とした。両酵素の結合の検討に先立ち、RAC-PKのスクリーニングを実施し、従来報告されているクローンα,βに加えて新規クローンγを得た。これら3種類のRAC-PKは、試験管内ではいづれもPKC分子種と結合することが示された。また、PKC分子内のPHドメインとの結合部位について、各種の欠失ミュータントを用いて検討を行った結果、PKC分子内に限定された領域としてPHドメイン結合ドメインは同定されず、PKC分子の全体構造がこの結合に重要であることが示唆された。これらの結果に基づき、細胞内のRAC-PKの活性の解析を実施した結果、熱ショックや高浸透圧といった細胞ストレスにより細胞内のRAC-PKの活性が上昇することを見い出した。RAC-PKはホスファチジルイノシトール3-キナーゼの下流の標的として各種の細胞増殖因子により活性化されることが報告されているが、ストレス応答としてのRAC-PKの活性上昇はホスファチジルイノシトール3-キナーゼを介しておらず、細胞増殖因子による活性化とは異なる伝達経路を介していると考えられる。また、RAC-PKの活性化の際にPKCファミリーの特定の分子種との結合が促進されることから、両者の間のリン酸化カスケードあるいはクロストークの存在が想定される。以上のように、RAC-PKとPKCについてその機能ドメインに基づく活性制御機構の検討を行う実験系の開発とその実施を行い、RAC-PKの活性化とPKCとの相互作用について基本的な解析を終了した。RACプロテインキナーゼ(RAC-PK)はその構造のカルボキシル末端側にリン酸化酵素触媒ドメインを持ち、そのアミノ末端則に最近その存在が示された新しい機能ドメイン、PHドメインを持ち、RAC-PKのPHドメインにはプロテインキナーゼC(PKC)が結合することが明らかにされている。PHドメインはホスファチジルイノシトール4、5-二リン酸等のリン脂質と結合し、また、PKCは脂質性メディエーターに変換された生理活性物質の情報を認識することから、セリン/トレオニン蛋白質リン酸化酵素の制御モデルとしてRAC-PKのPHドメインとPKCとの相互作用を検討を実施した。まず、RAC-PKのサブタイプの検索を行ない、存在の知られていたαおよびβ以外に新規クローンγを得た。これら3種類のRAC-PKの間でそのPHドメインおよびリン酸化酵素触媒ドメインはホモロジーが高く、両ドメインの間に介在する領域は類似性が低いことが示された。これら3種類のRAC-PKを培養細胞に発現し単一蛋白質として精製し、その酵素活性を測定したところ、その比活性はPKCの百分の一程度と低く、RAC-PKには何らかの活性調節機構が存在することが示唆された。そこで、3種類のRAC-PKのそれぞれのPHドメインをGST融合蛋白質として発現し、試験管内でPKC分子種との結合を検討した結果、cPKC,nPKC、aPKCグループのPKC分子種がいずれもRAC-PKのPHドメインと結合することが示された。そこで、細胞内でのRAC-PKとPKCとの結合を共発現細胞からの免疫沈降法により解析したところ、RAC-PKとPKCとの結合には組合わせがあり、また、細胞刺激によりその結合が増強されることが明らかになった。次年度は上記の成果に基づきRAC-PKとPKCの相互作用の分子機構の解析を実施する。

RACプロテインキナーゼ(RAC-PK)はその構造のアミノ末端則、カルボキシル末端側にそれぞれPHドメインおよびリン酸化酵素触媒ドメインを持ち、RAC-PKのPHドメインにはプロテインキナーゼC(PKC)が結合することが明らかにされている。昨年度に続く検討により、各種の細胞ストレスにより細胞内のRAC-PKの活性が上昇するという、従来、知られていなかったRAC-PKの活性化機構を見い出した。即ち、タグを付加したRAC-PKを構築し、発現細胞を熱ショックや高浸透圧といったストレス処理を行い、細胞抽出液からRAC-PKを免疫沈降し、その活性をin vitroで測定することにより、細胞内RAC-PKが活性化されることが示された。RAC-PKはホスファチジルイノシトール3-キナーゼの下流の標的として各種の細胞増殖因子により活性化されることが報告されているが、ストレスによるRAC-PKの活性化誘導はホスファチジルイノシトール3-キナーゼ阻害剤であるwortmanninによって抑制されないことから、ストレス応答としてのRAC-PKの活性上昇はホスファチジルイノシトール3-キナーゼを介しておらず、従来報告されている細胞増殖因子による活性化とは異なる伝達経路を介していると考えられる。また、RAC-PKの活性化の際にPKCファミリーの特定の分子種との結合が促進されることから、両者の間のリン酸化カスケードあるいはクロストークの存在が想定される。以上のように、RACRAC-PKとPKCについてその発現系および試験管内活性測定を用いて、その機能ドメインに基づく活性制御機構の検討を行う実験系の開発とその実施を行い、RAC-PKについて新たな活性化機構を見い出し、RAC-PKの活性化とPKCとの相互作用について基本的な解析を終了した。
金属ナノ粒子触媒を用いた芳香環炭素-水素結合の直接変換法の開発

本研究の目的は、芳香環炭素-水素結合を活性化し変換する新触媒を、高い触媒活性が期待できる金属ナノ粒子で実現することである。恒久的に重要な触媒化学に普遍的な新原理をもたらす可能性をもつのみならず、炭素-水素結合以外の広範な結合の活性化・変換が可能な新触媒システムの創製に繋がる可能性を秘めている。H20年度は、ヘテロ芳香族化合物とハロゲン化アリールのビアリールカップリングを促進するNi触媒を見出した(Org.Lett.2009)。例えば、Ni(OAc)_2(10mol%)、2,2'-bipyridyI(bipy:10mol%)、LiOt-Bu(1.5equiv)のジオキサン溶液に対してベンゾチアゾールとヨードベンゼンを作用させ85°Cで撹拌すると、2-フェニルベンゾチアゾールが高収率で得られる。このNi(OAc)_2/bipy触媒は種々のヨウ化アリールや臭化アリールのカップリングに有効である。ハロゲン化ヘテロアリールのカップリングも可能である。さらに、チアゾール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾールなどのヘテロ芳香環のアリール化にも有効であることが明らかとなった。興味深いことに配位子をdppfにすると、塩化アリールやアリールトリフラートを用いたカップリングに有効な触媒となることも見出した。機能の宝庫であるヘテロビアリール骨格を極めて安価なNi(OAc)_2・4H_2O($126 for 1kg:Strem Chemicals,Inc.)を触媒前駆体に用いて構築した意義は明白である。H19年度は、当研究室で既に見出しているロジウム触媒を用いた芳香環炭素-水素結合の直接アリール化反応に関連して、まずは各種ロジウムナノ粒子の触媒活性調査を行った。モデル反応としてはチオフェンとヨウ化ベンゼンからフェニルチオフェンを得る反応を選び、ロジウムナノ粒子、溶媒、添加剤等のスクリーニングを行った。その結果、いくつか触媒活性のある系を見出すことができたが、中程度の活性しか示さないことが明らかとなった。そこで、基質となる芳香族化合物と中心金属のスクリーニングをさらに行った。その結果、銅ナノ粒子を用いた、芳香環炭素-水素結合の直接アリール化反応を見出すことに成功した。次年度も、引き続いて検討を行っていきたい。