hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト細胞の活性状態を規定する工学パラメータの策定と細胞寿命評価

初代造血幹細胞(CD34陽性細胞)に酸化ストレスとして過酸化水素を,また一方で抗酸化剤としてN-acetylcysteine (NAC)を種々の濃度で添加し,巨核球分化の評価指標である倍数性を確認したところ,特に未成熟な巨核球細胞においてNACによる濃度依存的な分化の抑制が見られた.さらにこの時の細胞の遺伝子発現量を解析したところ,抗酸化酵素であるカタラーゼの発現が巨核球分化の誘引により抑制されることを発見し,内在的の活性酸素種を増加させる要因であると推測された.以上の結果から,モデル細胞株であるK562と同様にヒト初代造血幹細胞の巨核球分化では,特に誘導初期において酸化ストレスが重要であることが明らかになった.得られた結果は新規性の高い内容として国内学会および雑誌論文において発表したこれまでの検討により,2011年度中にヒト角化細胞の寿命進行に伴う外的パラメータと内的パラメータの関係性をまとめた学術論文が「ヒト角化細胞の細胞寿命の進行に伴う細胞状態の評価指標」という題名で,印刷されている.また,生理活性物質をヒドロゲル平板に提示する新しい手法を開発し,国内学会発表を行った.さらに,細胞寿命の短縮と分化を同時に行うヒト細胞の巨核球分化に関しても予備的な検討を進めており,平成24年度中により詳細な解析を進める予定にしている.25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の今後の推進方策として,より詳細な細胞外的評価を行うことを考えている.具体的には,これまで工学パラメータを算出するための細胞外的指標の評価には明視野の観察を中心に行ってきたが,今後は生細胞の蛍光タイムラプス観察を行うことで,細胞寿命の進行中に引き起こされる細胞内・外の両パラメータの変化を同時に解析し,分化との関連性を含め統一的な解釈を行う.最終的には,これまでの検討により得られた結果を総合的にまとめ,ヒト細胞の活性状態を規定する新たな工学パラメータの提案へと展開していく予定にしている.25年度が最終年度であるため、記入しない。
ＮＩＲＳによる乳児の顔認知に関する縦断的研究

本申請では,顔認知の発達傾向をより詳細に検討するために,生後3ー8ヶ月の間,毎月乳児の脳血流量の計測を近赤外分光法(NIRS)によって行い,縦断的研究を遂行した.その結果,正面顔を提示中には,生後4ヶ月頃から右側頭部での活動が増加し,その反応は発達とともに,緩やかな活動の増加が見られた.一方で,横顔に対しては,生後7-8ヶ月頃から,右側頭部での活動が急速に反応し始めた.したがたって,それぞれの顔に対する脳活動の発達曲線が異なる可能性が考えられ,Nakato et al(2009)の結果と同じく,横顔の脳内処理過程の発達は正面顔よりも遅いことが確認された.今年度は本実験を実施した.生後3-8ヶ月の間の乳児の脳血流量の変化をNIRSにより計測を行った.NIRS本体(日立メディコ社製ETG-4000)と乳児用プローブ(日立メディコ社製3×3モード,24チャンネル)を用いた.提示した刺激はNakato et al(2009)と同じもので,5種類の野菜のカラー写真と,5名の未知の女性の正面顔と横顔の写真計10枚であった.刺激提示は,ベース刺激を10秒以上提示した後,乳児が画面を見ている際に,テスト刺激(正面顔)を5秒間提示した.その後,再びベース刺激を10秒以上提示し,次にもう一つのテスト刺激(横顔)を5秒間提示した.この流れを,乳児が見飽きたり,泣くまで反復して提示した.乳児のデータに関して,分析を行ったところ正面顔と横顔に対する右側頭部での活動の相違から,個々人の顔認知における発達的な違いが明らかになった.すなわち,正面顔に対しては,生後3ヶ月ですでに右側頭部での脳血流量が増加した.しかしながら,その後は発達に伴い緩やかな脳活動が示された.一方で,横顔に対しては生後6ヶ月以降で右側頭部において脳血流量が増加した.さらに,その後発達に伴い線形的に脳活動が増加した.これらの結果から正面顔と横顔に対する脳活動の発達曲線が異なる可能性が示唆された.今回の研究によって,生後3-8ヶ月の発達に伴い,横顔に対する右側頭部の活動領域が各個人で異なったことから,生後1年の間で顔認知に特化した反応領域が発達することが考えられた.本申請では,顔認知の発達傾向をより詳細に検討するために,生後3ー8ヶ月の間,毎月乳児の脳血流量の計測を近赤外分光法(NIRS)によって行い,縦断的研究を遂行した.その結果,正面顔を提示中には,生後4ヶ月頃から右側頭部での活動が増加し,その反応は発達とともに,緩やかな活動の増加が見られた.一方で,横顔に対しては,生後7-8ヶ月頃から,右側頭部での活動が急速に反応し始めた.したがたって,それぞれの顔に対する脳活動の発達曲線が異なる可能性が考えられ,Nakato et al(2009)の結果と同じく,横顔の脳内処理過程の発達は正面顔よりも遅いことが確認された.今年度は,予備実験として,生後3ヶ月児でもNIRS計測が可能かどうか,低月齢児の実験参加者を数名募集し,乳児プローブの装着方法や実験遂行時間の検討を行った.顔認知におけるNIRS研究では,生後4ヶ月児を対象としたものが,最も低月齢児を対象とした研究であり(Csibra et al, 2004),より低月齢の乳児にNIRS実験実施が可能かどうか,数名の実験参加者で検討する必要があった.また,生後7-8ヶ月の高月齢児と比べ,生後3ヶ月児では,首の据わり具合が安定していないことから,プローブを装着する際に,乳児の頭部に負荷がかかることが予想された.そのため,乳児の首の据わり具合を考慮した装着方法を検討する試みを実施した.それに伴い,乳児の帽子の改良も検討したが,帽子の改良は必要なく,現状の帽子を使用することになった.予備実験にて,低月齢児でもNIRS実験実施が可能な環境になったことを確認し,平成25年度に向け,実験参加者の募集を行い,本実験の準備を完了した.本申請では,母子間の最初の社会的なコミュニケーションで重要な役割を果たす`顔'認知の発達傾向をより詳細に検討するために,生後3ー8ヶ月の間,毎月乳児の脳血流量の計測を近赤外分光法(NIRS)によって行い,縦断的研究を遂行することを目的とした.その結果,Nakato et al(2009)の研究と同じく,正面顔と横顔を観察中の顔の認識能力の発達に違いが認められた.すなわち,正面顔を提示中には,生後早い段階(4ヶ月頃)から右側頭部での活動が増加し,その反応は発達とともに,緩やかな活動の増加が見られた.一方で,横顔に対しては,生後遅い段階(7-8ヶ月頃)から,右側頭部での活動が急速に反応し始め,それぞれの顔に対する脳活動の発達曲線が異なる可能性が考えられた.これまでの結果から,乳児の顔に対する認知能力を,NIRSを用い脳活動計測から縦断的にアプローチすることによって,横断的な研究では探ることのできない顔認知のダイナミックな発達メカニズムを解明することが可能であった.個々のチャンネルの分析や,個人差の分析は現在実施しているが,各個人の半年間に渡る継続的なデータを収集することにより,顔認知能力の個人差や,認知機能の発達要因の追求が可能であると考える.発達認知科学実験・分析は順調に進んでおり,25年度の目的に沿って研究が遂行できたと考えられる.実験はほぼ順調に進んでおり,25年度の目的に沿って研究が遂行できたと考えられる.

今後は,分析をさらに進め,英文論文の執筆に取り掛かる.今後は本実験を開始し,データ収集およびデータ分析に努める.国外研究者との研究打ち合わせが,相手先のスケジュールが合わず実施されなかったため.国外研究者との研究打ち合わせ代に使用予定.データ分析用に新たにソフトを購入する予定である.
自閉症スペクトラム障害における「目のあいにくさ」の発達機序の検討

平成30年度は,日常場面での「目のあいにくさ」をスクリーニングできる課題として選別した「共同注意応答課題」と「共同注意始発課題」を用いて,以下の5点を実施した。1. ASD児群の言語発達年齢および生活年齢統制群として,生活年齢3-5歳の定型発達児14名のライブ・アイトラッキング計測を行った。2. ASDリスク児としてASD児のきょうだい児を対象に評価を行った。ASD児のきょうだい児26名をリクルートし,生後9ヶ月,12ヶ月時点での縦断評価を行った。生後12ヶ月の時点では,26名中18名のデータ取得が可能であった。また,ASD児のきょうだいを持たない乳児を統制群として,生後9ヶ月から25名の縦断評価を行った。その結果,生後9ヶ月時点で21名,生後12ヶ月の時点で17名においてデータが取得できた。生後12ヶ月のデータは引き続き取得中である。3.知的障害のないASD幼児を新たに6名計測した。これまで計測してきたデータと合わせて,知的障害が共同注意の発達に及ぼす影響を検討した。結果,知的障害の影響は有意ではなく,ASD児群は言語発達・生活年齢統制群と比較して,大人の顔への視線停留時間が有意に短いという結果となった。4. ASD幼児を対象とした共同注意応答への発達支援の効果を検討した。包括的な発達支援プログラムに参加しているが共同注意の集中的支援を受けていないASD児を統制群として,介入前後の共同注意応答反応を比較した。その結果,統制群と比較して介入群で有意に応答が促進された。また,共同注意始発場面における顔への注視反応も増加した。5. ASD児群において,ライブ場面とモニタに提示された共同注意場面動画への応答を比較した。その結果,モニタ画面の方が有意に応答性が高い傾向にあった。また,4の介入後,モニタ条件での応答性の上昇は見られず,ライブ場面での評価の必要性が示唆された。平成30年度の計画では,ASDきょうだい児の統制群として,ASDの診断を持つきょうだい児がいない乳児20-30名のデータ収集を目標としており,目標となる人数のデータを取得できた。しかし,3ヶ月後の生後12ヶ月時点での評価で数名が再評価できなかったため,さらに継続的にデータ収集を行っている。データ収集については継続的に行っているが,目標とするデータ数にほぼ達している。今後,データの解析と統計的分析を終わらせて,成果について論文投稿と学会発表を行い,研究の知見の公表を行う予定である。本研究は,実際に大人と子どもがインタラクションするライブ場面での注視反応を計測する,ライブ・アイトラッキング計測法を用いて,ASD児の社会的相互場面における「目のあいにくさ」,つまりアイコンタクトの困難の発達機序を検討することを目的としている。平成28年度は,以下の3点を実施した。1. ASD児およびASD児のきょうだい児と,統制群となる定型発達児のリクルートを行った。最終的に,ASD幼児18名,生後6-15ヶ月のASD児きょうだい児10名,統制群として定型発達児(生後9-15ヶ月児)21名の参加児を対象に計測を行った。2. ASD児の日常場面での「目のあいにくさ」をスクリーニングできる課題の選別を行った。先行研究において,後にASDと診断された子どもの発達初期に,共同注意への応答・表出に障害が見られることが多く報告されている(e.g., Robins et al., 2001)。そのため,1共同注意への応答を評価する課題として,大人が,指さし,頭,視線のみ,のいずれかを2つの玩具のどちらかに向ける課題(共同注意応答課題),2共同注意の自発的表出を評価する課題として,子どもの手の届かない場所でネジ巻きの玩具を動かす課題(玩具課題)と,衝立の後ろから人形が提示される課題(衝立課題)の2課題を実施した。3.自閉症幼児の注視反応の分析を行った。1共同注意応答課題について,大人の頭・視線の追視は,ASD児において定型発達児と比較して遂行が低いが,指さしへの応答は有意差がないという結果が得られた。2共同注意の表出について,玩具課題においては,ASD幼児と定型発達児で,大人の目領域への注視時間に統計的有意差は見られなかった。一方,衝立課題においては,大人の目領域への注視時間が有意に短いという結果となり,共同注意場面におけるアイコンタクトの困難が定量的に示された。今年度の計画では,1.研究参加児のリクルート,2.課題の選別に加え,3. ASD幼児における注視反応と他指標との関連を検討する予定であった。現在まで,行動指標としては,1個別式発達検査は,「新版K式発達検査2001」,2養育者への面接・質問調査として,Vineland適応行動尺度日本語版,言語発達評価として日本語マッカーサー乳幼児言語発達質問紙評価を実施しているが,相関を検討できるほどの人数が計測できていない。その理由として,研究先の異動のため,乳幼児を計測できる環境を新たに整備する必要があったが,出産のため,異動先での計測環境の設置が遅れ,前所属にて引き続きデータを取得することとなったことが挙げられる。そのため,ASD幼児と定型発達幼児については,各群40名程度の計測を実施する予定であったが,現在までの計測人数については20名程度となっている。

本研究は,実際に大人と子どもがインタラクションするライブ場面での注視反応を計測する,ライブ・アイトラッキング計測法を用いて,自閉症スペクトラム障害(Autism Spectrum Disorder,以下ASDとする)と関連した社会的相互場面における「目のあいにくさ」,つまりアイコンタクトの困難の発達機序を検討することを目的としている。平成29年度は,以下の2点を実施した。1.平成28年度において,ASD児の日常場面での「目のあいにくさ」をスクリーニングできる課題として選別した「共同注意応答課題」,「共同注意始発課題」を用いて,新たに2-5歳のASD児11名を計測した。「共同注意応答課題」の結果,ASD児群は,定型発達群として,頭,視線方向への追視が有意に少ないという結果が得られた。また,「共同注意始発課題」においては,ASD児群において,提示される刺激および顔領域への注視時間が有意に短かった。2. ASDと関連するアイコンタクト困難の発達機序を明らかにするために,ASDリスク児を対象とした評価を行った。ASDリスク児として,ASD児のきょうだい児26名をリクルートし,生後9-10ヶ月から3ヶ月ごとの縦断評価を行った。生後12-13ヶ月の時点では,26名中18名の計測が可能であった。また,ASD児のきょうだいを持たない乳児を統制群として,生後9-10ヶ月から縦断評価を行った。生後9-10ヶ月時点で11名,生後12-13ヶ月の時点で8名の計測が終わっているが,引き続き計測を行っている。現在までの結果,生後9-10ヶ月の時点で,ASDきょうだい児群において統制群と比較して玩具および顔領域の注視時間が少ない傾向が示されており,引き続き解析中である。今年度の計画では,ASDきょうだい児30名以上のデータ収集を目標としており,ほぼ目標となる人数のデータを取得できた。しかし,3ヶ月ごとの縦断的評価においては様々な理由により追跡評価ができない参加児もいることから,さらに継続的にリクルートを行う予定である。また,統制群として,ASDの診断を持つきょうだい児がいない乳児の計測も行っているが,計測環境の整備の遅れから,統制群のリクルートが全般的に遅れているため,計測環境の整備を今年度中に完成させ,さらに20-30名程度のリクルートおよび計測を行う予定である。平成30年度は,日常場面での「目のあいにくさ」をスクリーニングできる課題として選別した「共同注意応答課題」と「共同注意始発課題」を用いて,以下の5点を実施した。1. ASD児群の言語発達年齢および生活年齢統制群として,生活年齢3-5歳の定型発達児14名のライブ・アイトラッキング計測を行った。2. ASDリスク児としてASD児のきょうだい児を対象に評価を行った。ASD児のきょうだい児26名をリクルートし,生後9ヶ月,12ヶ月時点での縦断評価を行った。生後12ヶ月の時点では,26名中18名のデータ取得が可能であった。また,ASD児のきょうだいを持たない乳児を統制群として,生後9ヶ月から25名の縦断評価を行った。その結果,生後9ヶ月時点で21名,生後12ヶ月の時点で17名においてデータが取得できた。生後12ヶ月のデータは引き続き取得中である。3.知的障害のないASD幼児を新たに6名計測した。これまで計測してきたデータと合わせて,知的障害が共同注意の発達に及ぼす影響を検討した。
高脂血症治療薬の応用による顎顔面領域の骨誘導に関する基礎的研究

本研究を通して、高脂血症治療薬であるシンバスタチンの全身的投与が骨欠損部やインプラント周囲の骨治癒に促進的役割を果たすことが確認された。まず、in vitro実験として骨芽細胞様細胞にスタチンを投与したところ、ある濃度までは濃度依存的に細胞数を増加させた。また、スタチンは培養骨芽細胞様細胞のbone nodule形成能を向上させることが明らかになった。さらに硬組織形成に係わるシグナル伝達物質のスタチン投与による影響について調べた結果、スタチンが骨芽細胞のシグナルタンパクであるsmad-2,4を増加させることが明らかになった。次に、ラット骨の人工骨欠損にスタチンを応用したときの効果について検討した。組織形態計測学的研究では、6週齢ラット脛骨骨欠損部にスタチンを注射によって直接投与した結果、いずれの群においても欠損部の骨性治癒が図られていたが、スタチン投与群では特に破骨細胞の形成が有意に抑制されており、骨新生部における骨吸収の抑制が示唆された。また、スタチン局所投与群においては、欠損部位における新生骨率がコントロール群と比較して有意な増加が認められ、局所投与が骨量の増加に寄与していることが裏付けられた。新生骨を採取して行ったPCR実験の結果、骨芽細胞マーカーのシグナルは増加したが、破骨細胞マーカーは抑制された。さらに、スタチンのインプラント周囲骨の治癒に対する効果を検討した。12週齢ラット脛骨(ラットの一部は卵巣摘出して骨粗鬆症状態を作製した)に直径1mmのチタンインプラントを埋入、スタチンを腹腔内投与し、埋入部を28日目に観察して新生骨の骨接触率を測定した。その結果、スタチン投与はチタンインプラント周囲の新生骨形成を促進することが明らかになり、さらに骨粗鬆症状態においてもその効果は維持された。平成14年度は、高脂血症治療薬であるスタチンの骨形成能について検討するため、培養骨芽細胞を用いて実験を遂行した。具体的には、培養骨芽細胞様細胞(Saos-2)に対し、種々の濃度のシンバスタチン、ここでは特に骨形成に効果があるとされているシンバスタチン(メルク/萬有製薬より供与)を投与し、単位時間あたりの骨芽細胞増殖数を計測した。その結果、ある一定濃度までは、シンバスタチンの濃度依存的に骨芽細胞様細胞を増加させた。また、シンバスタチンの、骨芽細胞様細胞の硬組織形成能への影響を検討するために、培養骨芽細胞様細胞中にシンバスタチンを投与し、形成された硬組織の量を検定した。その結果、シンバスタチン投与によって、骨芽細胞様細胞の硬組織形成能が向上することが明らかになった。さらに、スタチンが骨芽細胞の分化の程度にどのような影響を与えているかを検討するため、骨芽細胞の硬組織形成に必須の細胞内シグナル伝達物質であるsmad-2, 4のシンバスタチン投与による影響について調べた。その結果、シンバスタチンを投与することによって、培養骨芽細胞様細胞中のsmad-2, 4が増加することが明らかになった。上記の結果は、口腔インプラントとの併用を考え、チタンプレート上でも同様に実験を行ったが、類似した結果が得られた。以上のことより、シンバスタチンは、骨芽細胞の増殖、分化いずれにもプラスに影響することが明らかとなり、シンバスタチンの硬組織形成促進のメカニズムの一端が解明された。(以上の結果は、第24回バイオマテリアル学会大会(H14.11.29-30、東京)において発表された(井手ら、高脂血症治療薬シンバスタチンのチタンプレート上における骨形成誘導効果の検索)。)

平成15年度は、高脂血症治療薬であるスタチンの骨形成能について検討するため、1.スタチンの人工的骨欠損部の治癒に対する効果、および2.スタチンのインプラント周囲骨の治癒に対する効果について検討した。1.スタチンの人工的骨欠損部の治癒に対する効果ここでは、ラットの骨に人工的に作製した骨欠損にスタチンを応用したときの効果について検討した。具体的には、6週齢ラット脛骨に直径2mmの骨欠損部を作製し、骨欠損部にスタチンを注射によって直接投与した。スタチンは2種類の濃度を規定し、3日連続注射後、骨欠損部を5,10日目に観察した。また、破骨細胞の分布を観察するために、破骨細胞特異的なTRAP染色をおこなった。その結果、いずれの群においても欠損部の骨性治癒が図られていたが、スタチン投与群では特に破骨細胞の形成が有意に抑制されており、欠損部骨形成の促進が示唆された。この結果は、来年度国際学会にて発表予定であり、演題提出中である。2.スタチンのインプラント周囲骨の治癒に対する効果ここでは、スタチンのインプラントの骨接触率の向上の可能性について検討した。具体的には、12週齢ラット脛骨に直径1mmのチタンインプラントを埋入し、スタチンを腹腔内投与した。埋入部を28日目に観察し、新生骨の骨接触率を測定した。その結果、スタチン投与は、チタンインプラント周囲の新生骨形成を著しく促進することが明らかになった。以上のことは、国際学会にて発表し、国際誌に投稿、受理された。これまでの我々の研究によって、高脂血症治療薬であるシンバスタチンの全身的投与が骨欠損部やインプラント周囲の骨治癒に促進的役割を果たすことが確認された。16年度は、シンバスタチンの局所応用での効果の確認を更にすすめつつ、より適切な投与方法を模索しながら歯槽提形成術やGBR法を行う際のシンバスタチンの促進的効果について検討を加えた。1.歯槽提形成術やGBR法を行う際のスタチンの促進的効果本研究では、シンバスタチンの局所投与による骨形成を調べるため、ラット脛骨(歯槽堤を模した実験モデル)に人工的骨欠損を作成し、同部にシンバスタチンを局所投与することによる骨組織の反応について観察を行った。その結果、BMP-2、オステオカルシンや、骨芽細胞のマーカーであるアルカリフォスファターゼのシグナルが増加し、一方破骨細胞のマーカーであるカテプシンKや酒石酸耐性酸フォスファターゼの発現は抑制された。また、組織形態計測学的研究では、シンバスタチン局所投与群においては、欠損部位における新生骨の充填率はコントロール群と比較して統計学的に有意に増加が認められ、シンバスタチンの局所投与は骨量の増加に寄与していることが裏付けられた。また、GBR法に用いられるe-PTFE膜を用いた骨再生との比較研究では、e-PTFE膜を用いた場合に比較して、標本によってばらつきが大きいものの、より多くの骨が産生された。以上の結果により、シンバスタチンの局所投与は骨の新生、再生に有力な手法であることが示唆された。
温度の異なる高温QCD物質とボトムクォークとの結合の強さの測定

2014年にPHENIX実験で取られた膨大な量のデータについて、プレリミナリーな解析が終わり、当初の目的だったボトム(b)からくる電子のv2とチャーム(c)からくる電子のv2を測定することに成功した。このプレリミナリーな結果は、PHENIX実験の正式な結果として2018年5月に行われた国際学会Quark Matter 2018で発表され注目を浴びた。結果は、bクォークからくる電子も有限なフローを示唆しており、その大きさは、u,dなどのクォークに比べると低い。また、cクォークに比べても系統的に低めに見えている。プレリミナリーな結果は、誤差が大き目に見積もられているため、今年度は、論文執筆に向けて、より厳密なバックグラウンドの見積もりを中心に解析を行なった。特に、π0やη等のハドロン起源のダリッツ崩壊から出てくる電子のv2をシミュレーションによってこれまでより詳細に見積もり差し引くことに成功した。軽いクォークからなるハドロンの高い運動量領域までの精密なv2測定については、昨年度までにプレリミナリーな結果が出せており、そこからさらにQGP中を通過する距離にどのように収量の抑制が依存するかを測定し、修士の指導学生がその内容について物理学会及び、国際学会HOT QUARKS 2018で発表を行なった。ALICE実験では、LHC最高エネルギーの核子対あたり重心系エネルギー15TeVでの陽子陽子衝突におけるcとbを区別しない収量分布を測定し、修士の指導学生がその内容について物理学会で発表を行なった。またそれらを含めたALICE実験での活動を大学グループの代表として、ALICEワークショップに参加し、報告を行なった。2018年5月に妊娠がわかり、2019年1月に出産したため、これに伴う制限のため、なかなか研究に時間が使えず、また国内・海外の出張を全てキャンセルせざるを得なかった。これにより実験シフトの遂行、や、国際学会・国内学会への参加・発表がほとんど行えなかった。また、海外との研究打ち合わせも大幅に減らさざるをえなかった。さらに、昨年度と同様ALICE実験から情報を得るプロセスに時間がかかっている。今年度は、現地への出張が出来なかったため、余計に情報を手に入れるのが困難であった。ボトム(b)とチャーム(c)からくる電子のv2測定の結果を論文として出版するために、2018年度に行っていた厳密なバックグラウンドの測定をまとめる。さらに、平行して進めている、軽いクォークについて、高い運動量をもつパートンがQGP中でどのように飛行距離に依存してエネルギーを落とすかをv2測定から見積もった結果の誤差等を計算し、現在まだ定性的にしか議論できていない結果を定量的に評価し論文執筆に向けて前進する予定である。ALICE実験については、引き続き重いクォークの解析についての情報を集めるため、韓国やフランスや中国等の共同研究者達と協力しながら、まずは軽いv2の測定をこれまでとは違う新軸を導入して測定することを計画している。この研究については、PHENIXでも同時に行う予定にしていて、すでに始めている。研究計画通り、PHENIXにおいては、荷電ハドロンのv2を測定し今までのデータと矛盾がないか確認ができた。またb起源のv2測定に使うVTX検出器を使ったデータのクォリティチェックや、反応平面の校正等が済んでいる。この行程で、軽いクォークのv2が過去のデータよりはるかに高い運動量領域まで測定ができたため、これを使ってエネルギー損失機構を探る新しい研究を発展させることにした。この研究結果は、軽いクォーク同士でもクォークの種類が違えばエネルギー損失量が違う可能性を示唆している。これは予想とは違う結果で、結論を出すために、さらに精度の高い解析を現在進めている。精度をあげるための対策は十分に行われている。この研究結果が評価されて、研究計画の最終目標の一つであった、我々の分野でもっとも権威ある国際学会「クォークマター2017」で実験を代表してこの内容を発表することができた。また、研究代表者はその発表者に選ばれた。また、この内容で、共同実験をしている学生が1度、代表者自身が2度国際学会で発表している(前述のQMを含む)。また、研究初期に問題になった検出器のソフトウェア上の問題はほぼ解決しており、新しいコードでのデータ較正が進められている。ALICE実験においては、当初の計画通り、順調にアリス実験に参加する手続きが終わり解析をはじめることができている。またシミュレーションデータより先に実験データの解析を初めており現在ALICE内でbクォークの解析を進めている韓国の共同研究者とミーティングを複数回持って議論し、共同研究を進める準備を整えている。またそれに加えて、ALICE実験に貢献し慣れるために、p+pでの重いクォークの収量測定やデータのクォリティチェックも行っている。PHENIXにおけるv2を測る解析は、軽いクォークのv2を測ることでほぼ全ての準備ができている上、共同研究者と共に重いクォークのv2を出す準備も概ね順調にできているが最終結果が出るところまで至っていない。ただしその反面、当初期待していなかった軽いクォークのv2測定において高い運動量領域における精度の高い興味深い結果を得ることができ、その研究をさらに進めることで、当初予定していたエネルギー損失機構の解明に多面的に取り組むことができそうである。この結果は現時点では、これまでの予想を裏切る結果が出る可能性もあるように見えるため、慎重に詳細な解析を進めて行く予定である。

ALICE実験においては、実験に参加して解析をはじめるには至ったが、大きな実験グループ特有の壁や役割分担もあり、現在重いクォークのv2測定を手がけている韓国の研究者と議論したり、実験グループの解析リーダー等と交渉したりして、貢献できる箇所から実験グループに入っていくように努力している。また、予想以上に複雑化していた解析環境にも慣れはじめ、解析結果が出せつつある。ただし、解析を進めるための情報収集やグループとの交渉を日本にいながら行うのはかなり困難で、もう少し時間がかかりそうである。PHENIX実験で2014年に取られた膨大な量のデータ解析が終わり、当初の目標だったボトム(b)からくる電子のv2とチャーム(c)からくる電子のv2を測定することに成功した。このプレリミナリーな結果をPHENIX実験の正式な結果として2018年5月に行われる国際学会QM 2018で発表する予定である。結果は、bクォークからからくる電子も有限なフローを示唆しており、その大きさは、u,dなどのクォークに比べると低い。また、cクォークに比べても系統的に低めに見えている。bクォークのv2測定自体がRHICで初めての結果で、クォークの重さによってQGP物質との相互作用の強さが小さくなるということを裏づける非常に重要な結果になる。現在は大きめの誤差をつけているが、今後論文を出版するに当たり、バックグラウンドの見積もりについてシミュレーション等を利用して詳細に行うことで誤差を減らせる部分があると考えている。また、昨年度から引き続き行なっている軽いクォークを含むハドロンv2の精密測定についても、新しくインストールしたシリコン検出器を利用することで、反応平面測定を今までより高い分解能で行うことに成功し、さらに精密に測定することができた。この結果を申請者が国際学会(Multi Parton Interaction 2017)でPHENIX実験の代表として発表した。また、さらにこの結果とこれまでの運動量スペクトラ解析とを組み合わせて、「ハドロンのQGP中でのエネルギー損失量が通過する距離にどのように依存するか」と言うQGPの性質が直接測れる解析を進めている。ALICE実験では、LHC最高エネルギーの核子対あたり重心系エネルギー15TeVでの陽子陽子衝突におけるcとbを区別しない収量分布を測定した。申請者の担当ではないトラッキングのアルゴリズムの最適化に予定以上に時間がかったことと、PHENIX実験グループが大きいため、全てのデータが解析に使える状態にするために他の検出器の基本的な校正が終わるのを待たなくてはならず、それに予定以上の時間を要した。また、新しく導入した反応平面の分解能が良いシリコン検出器に安定性の問題があり、それを問題ないレベルにまで校正するのに、時間と労力がかかった。3月中旬にほぼ全てのデータが解析に使える状態になったため、それまでに校正・計算をして準備しておいた分解能のよい反応平面の情報を使って、プレリミナリーな結果を短期間で出すことができた。
自己分散型クラスター・ナノ粒子による高耐久低温燃焼触媒の設計

本研究の目的は金属ナノ粒子・ナノクラスターの自己組織化を制御し、長寿命・低温活性触媒設計のための戦略を提案することである。成果として、(1) CeO2担体上のPd, Ag, Ruが加熱条件でナノサイズの粒子に再分散する挙動とその機構を明らかにし、(2)動作温度域を下げるためには金属の還元促進と酸素吸蔵放出能が鍵であり、(3)この知見から既存のPd/Al2O3触媒に比べてCO酸化反応温度域が約100°C低温化したPd/TiO2/CeO2を開発した。本研究では担持金属触媒において酸化物担体と反応雰囲気の適切な制御により発現する自己分散現象を解明することにより、金属ナノ粒子・ナノクラスターの自己組織化を制御し、触媒の安定化を図り、長寿命・低温活性触媒設計のための戦略を提案する。具体的には、(1)自己分散現象の機構を解明するため、酸化物担体と金属の物性に対して相関性を明らかにして制御の方法を提案し、(2)自己分散性を利用してクラスター・ナノ粒子触媒の低温燃焼触媒への応用を目指したものである。本年度年度は自己分散現象を制御するための構造因子の解明として、(1)Ag/CeO_2におけるAgのナノ粒子への自己分散、(2)Ag/SnO_2におけるAgの酸化状態での再分散関して、in-situ IR, in-situ UV-Vis, XDR, XAFS, TEMを用いて明らかにした。自己分散現象を制御するための構造因子を検討したところ、Ag/CeO_2においてはCeO_2の格子欠陥で活性化された酸素によるAgの酸化が、Ag/SnO_2では表面でのAg_3Sn合金の形成がそれぞれ鍵であることを明らかにした。また、これらの触媒は、カーボンを300°C以下の低温で燃焼することが可能でありディーゼル粒子状物質の酸化除去触媒として有効である。特に、Ag/SnO_2は高温でAgおよび担体の耐シンタリング性が高く耐久性が高い触媒であることを見いだした。また、アルミナに担持したAgは1000°Cでの耐久試験後も適切な酸化還元処理によりAgナノ粒子が自己分散し、CO燃焼反応に対して典型的なPt触媒を凌駕する熱耐久性を示すことを見いだした。既に成果として、(1) CeO2担体上のPd, Ag, Ruが加熱条件でナノサイズの粒子に再分散する挙動とその機構を明らかにし、(2)担持Pd触媒の動作温度域を下げるためにはPdの還元を促進し酸素吸蔵放出能を有するCeO2やTiO2が有効であることを報告した。本年度は(2)で見いだした知見をベースとして低温動作型担持Pd触媒の設計を実践した。担体にTiO2を用いたところ100°C以下の温度域ではPd/CeO2を上回る活性を示したが、100°Cを超えるとPd/TiO2の活性はPd/CeO2より低下した。高温領域ではTiO2からの酸素吸放出が不十分であることが示唆された。実際, 300°CにおけるPd/TiO2の酸素吸蔵放出量はPd/CeO2の1/3程度であった。低温域における表面での酸素吸蔵放出挙動をin-situ Ramanにより見積もった。TiO2は155 cm-1にアナターゼのEgモード, CeO2は469 cm-1にF2gモードに帰属される散乱バンドをそれぞれ示した。還元雰囲気では酸素欠陥の生成によりこれらのバンド強度が減少した。100°CにおけるTiO2の酸化速度はCeO2のそれよりも速く,表面に限ればTiO2の酸素吸放出はCeO2より優れていた。TiO2表面とCeO2バルクの特性を両立させるため、CeO2表面にTiO2を5.4wt%担持した。Pd/TiO2/CeO2のCO酸化活性は測定温度域でPd/TiO2とPd/CeO2を上回り, Pd/Al2O3に比べ反応温度域を約100°C低温化できた。この触媒は、条件によっては常温でもCOの燃焼活性を示し、低温動作型触媒として有望である。本研究では担持金属触媒において自己分散現象を解明することにより、金属ナノ粒子・ナノクラスターの自己組織化を制御し、長寿命・低温活性触媒設計のための戦略を提案する。具体的には、(1)自己分散現象の機構を解明するため、酸化物担体と金属の物性に対して相関性を明らかにして制御の方法を提案し、(2)クラスター・ナノ粒子触媒の低温燃焼触媒への応用を目指したものである。本年度は(1)Ru/CeO2をモデル触媒とした自己分散現象の機構解明、と、

(2)担持Pd触媒をモデルとした低温燃焼触媒設計のための方策について検討した。成果は以下の通りである。(1)Ru粉末とCeO2粉末を物理混合し、700°C、空気中で焼成するだけで30 nmのRu粒子が約2nmのRuナノ粒子となってCeO2表面に担持されることを見いだした。この現象は酸素が共存しないと起こらず、またCeO2担体だけに見られた。Ru金属が担体CeO2を触媒として酸化されることが必須である。またin-situ RamanスペクトルにはRu-O-Ceに帰属される散乱バンドが観察された。金属粒子の酸化と、担体との化学結合の形成が自己分散過程における必須要素であることが示された。(2)担持Pd触媒上でのCO酸化反応において低温での燃焼活性を支配する因子を系統的に検討した。PdはCeO2, TiO2を担体としたしたとき、Al2O3やZrO2と比べて著しく高いCO酸化活性を示す。この理由は(a)担持したPd粒子が比較的低温で還元されて金属状態のPd粒子がこれら担体上で安定であることと、(b)低温で金属表面が吸着COで被毒される状況でも酸化還元能を持つCeO2, TiO2からの酸素供給により低温でも酸化反応が進行することを明らかにした。今後は(2)の知見を生かして、更に低温での燃焼活性が高い触媒を開発する予定である。年度当初、本年度の目標を、(1)自己分散現象を制御するための構造因子の解明と、(2)自己分散型クラスター・ナノ粒子触媒の高耐久・低温燃焼触媒への応用とした。「9.研究実績の概要」で述べたように、いずれにおいてもAg/CeO_2、Ag/SnO_2、Ag/AlO_3触媒をモデルとして、構造因子を明らかにし、高耐久・低温燃焼触媒の応用の可能性を示した。25年度が最終年度であるため、記入しない。年度当初、本年度の目標を「Ru/CeO2, Rh/CeO2における担持金属の再分散現象とその機構、さらに低温燃焼活性の制御因子を検討する。Ag以外の金属成分も含めて研究対象とすることで、自己分散現象と低温活性の制御においてより一般的な法則を見いだす。」とした。Rh/CeO2については活性種が金属RhだけでなくCeO2に固溶したRhイオンも作用する特殊な例であったが、その他は計画通りRu/CeO2の再分散現象機構の解明と、Pd触媒における低温燃焼活性の制御因子を明らかにし、当初の目標を達成した。自己分散現象を制御するための構造因子に担持金属の酸化があることが明らかとなったが、金属が酸化されてから担体上に分散するまでのdriving forceについてはまだ疑問が残っている。これを解決するため、Ru/CeO_2をモデル触媒としてRuの自己分散挙動について解析し、金属-担体間に働く相互作用を明らかにする。また、触媒活性をより低温で発現させるためには、金属成分の分散だけでは充分な制御ができないと予想される。このため、担体の金属酸化物も積極的に燃焼反応に酸化するような触媒設計指針を明らかにする。本年度は低温燃焼触媒活性を向上させるための触媒設計を重点項目とする。近年普及が著しい低燃費車では排気ガス温度が低下する傾向があり、低温燃焼活性の要求レベルが上がっている。これに応えるため、CeO2の低温での酸素吸蔵放出能を向上させることにより、100°C以下での燃焼触媒活性の向上を実現する。具体的には酸素吸蔵放出において、速度に優れるTiO2と量に優れるCeO2の長所をハイブリッドさせた、新しい担体を提案する。
フラボノイド系化合物による膀胱時計調律機構の解明と夜間頻尿患者の時間治療への応用

(臨床研究)2018年度中に研究実施施設である京都医療センターでの倫理審査委員会、特定臨床研究にあたるためさらに京都大学での認定倫理審査委員会を経て、jRCTにも登録し、試験を開始した。現在患者登録数は9人(男性5人、女性4人)であり、試験継続中である。(基礎研究)我々はまず、所有している不死化尿路上皮細胞(TRT-HU1)にBmal1::dLucを遺伝子導入させた。さらに、この細胞にSerum shock法(50%の血清刺激)を加え、培養液中にルシフェリンを混和させた状態で長時間生物発光測定装置(クロノスDio)で計測すると、安定した発光の概日リズムを示すことを確認した。このレポーター細胞を用いた実験系にて、フラボノイド系化合物を加えると、濃度依存的に発光強度は増強し、発光リズムの周期が延長することを確認した。次にTRT-HU1にフラボノイド系化合物が与える影響を、mRNA、蛋白レベルで確認すると、主要時計遺伝子Rev-rebαのmRNAの発現リズムが有意に変化し、蛋白発現も増強することを確認した。また、時計制御遺伝子であるギャップジャンクション構成蛋白コネキシン43(Cx43)の発現もフラボノイド系化合物投与により、タンパク発現が低下することが確認された。以上より、フラボノイド系化合物が尿路上皮細胞においても、時計遺伝子の発現に影響を与え、かつ排尿に影響を与えうるCx43の変化を伴うという結果であった。今後は、フラボノイド系化合物のin vivoでの投与実験を予定している。臨床試験は当初の予定通り開始し、試験継続中である。invitroの基礎実験においても、当初の仮説に合致して、フラボノイド系化合物の尿路上皮細胞の時計遺伝子発現を大きく変化させるという結果であった。vivoでの投与実験を予定している。臨床試験は引き続き患者リクルートを行い、目標登録数を目指す。基礎実験はさらにノビレチンのvivoでの投与を行い、ノビレチンの時計遺伝子と膀胱排尿機能に与える影響に関して、分子細胞学的に解明する。また、ノビレチン以外の薬剤に関しても、臨床的に候補となる物質を中心に、時計遺伝子発現に影響があるかどうかを確認する予定である。当初遺伝子検査費用として使用する事を想定していたが、一定数症例が蓄積した状態で検査することしたため。患者リクルートを引き続き行い一定の症例数となれば解析する方針である。
皮膚アレルギー疾患における神経免疫サイクルの病態関与

皮膚末梢神経が免疫細胞の機能を調整していることが近年報告された。皮膚末梢神経を除去したマウスではイミキモド誘発型乾癬様皮膚炎モデルの炎症が減弱する。また、皮膚カンジダ感染では皮膚末梢神経が神経ペプチドCGRPを放出することで真皮樹状細胞の機能を亢進させ、感染防御に働く。しかし一方で、皮膚末梢神経の伸長が観察されるアトピー性皮膚炎を始めとする皮膚アレルギー疾患での末梢神経の病態関与は不明である。本研究では、皮膚免疫応答のプロトタイプである接触皮膚炎モデルマウスを用いて、末梢神経と免疫細胞の関係を明らかとする薬剤的除神経(確立済み)は、TRPV1のアゴニストであるレシニフェラトキシン(RTX)これら2種類の除神経モデルにて、アレルギー性接触皮膚炎における末梢神経の働きを検証する。我々は既にアレルギー性接触皮膚炎が除神経で低下することを見出した。また、アレルギー性接触皮膚炎モデルにて除神経処置を行った際、リンパ節に移入するCD11b陽性樹状細胞が減少していた。除神経モデルを用いてDRGの解析を行った。その結果、PACAPの発現がコントロールマウスに比べ除神経を行ったマウスで有意に減少していることを見出した。また、ハプテン塗布した感作後のDRGでは、PACAPの発現が亢進していた。一方、樹状細胞のmRNAを解析した結果、PACAP受容体を発現していることを確認した。最後に、除神経モデルで減弱した接触皮膚炎はPACAPの局所投与で改善されることが明らかとなった。樹状細胞に作用する神経ペプチドPACAPを同定した。これは当初の計画どおりである。同定した神経ペプチドPACAPとその阻害剤を用いて、in vivoにおける樹状細胞及び皮膚アレルギー疾患への影響を検討する。具体的には、PACAPを皮下注射した際の樹状細胞の活性化、リンパ節への移入をFITC migrationアッセイもしくはカエデマウスを用いた解析で確認する。更に、PACAPの阻害剤を用いて、皮膚アレルギー疾患動物モデルにおける神経ペプチドの働きを検証する。前述したアレルギー性接触皮膚炎、ハプテン反復塗布モデル、OVA抗原タンパク貼付モデルマウスに神経ペプチド阻害剤を投与することで、末梢神経から免疫細胞を介して起こす皮膚アレルギー疾患の経路を直接的に証明する。また、アトピー性皮膚炎の病態における神経ペプチドの関与をFlaky tailマウス用いて検証し新規治療ターゲットの可能性を探る皮膚末梢神経が免疫細胞の機能を調整していることが近年報告された。また、アトピー性皮膚炎の病態における神経ペプチドの関与をFlaky tailマウス用いて検証し新規治療ターゲットの可能性を探る前年度実験予定であった計画を一部変更したため。具体的には、in vivoの実験を先に行ったためin vitroの用いる試薬を次年度購入に変更した。
軟骨が自己修復するために必要な前初期遺伝子の同定と応用

軟骨部分損傷は出生後の動物では自然修復することはないとされてきた。しかし、幼若な3週齢のラットを用いることで軟骨部分損傷が自然修復する動物モデルを確立した。このモデルを用い、軟骨が修復することのない16週齢のラットと比較することで、3週齢ラットの損傷軟骨でのみ発現上昇する遺伝子を軟骨が自己修復に必要な遺伝子として同定した。その結果TGF-betaのシグナルを伝達するSmad3が重要な分子であることがわかった。軟骨組織は自己修復能が低い。骨髄に達する軟骨全層損傷では大きさにより修復の可能性はあるが、軟骨部分損傷(PTI)は修復されない。しかし、我々は3週齢の幼若ラットでは、PTIが硝子軟骨様組織で治癒することを明らかにした。これは成熟ラットではみられない。この違いは軟骨に損傷が加わった際のごく早期の軟骨細胞の反応として前初期遺伝子(Immediate early genes:IEGs)の発現パターンの差による可能性がある。そこで3週齢のラットと成熟ラットの間で、PTIを加えた直後のIEGsの発現パターンを比較し、軟骨を修復に至らしめるIEGsを同定し、治療に結びつけていくことが本研究の目的である。そこで、3週齢と9週齢のラットの膝関節にPTIを作成し、軟骨の損傷に対し、3週齢のラットでのみ特異的に発現してくるような遺伝子(修復に働く遺伝子と考えられる)を同定すること、あるいは9週齢のラットでのみ特異的に発現してくるような遺伝子(修復を阻害するような遺伝子と考えられる)を研究の第一の目的とした。本年度は3週齢と9週齢のラットの膝関節にPTIを角膜手術に用いるメスを用い作成し、マイクロアレー法を用いて、両週齢間での損傷が加わったことに対して発現してくるような遺伝子候補をピックアップした。本研究では3週齢でのPTIの有無についてのマイクロアレーと9週齢に対するPTIの損傷の有無に対するマイクロアレーを施行し、候補遺伝子をピックアップした後に(一次候補遺伝子)、各々をさらに比較して目的となる遺伝子(二次候補遺伝子)を求めることになるが、この段階までの実験を終え、二次候補遺伝子をいくつか同定し、その成果を学会発表した。特に軟骨部分損傷(PTI)は自己修復能が低い。全層損傷と比較した場合に骨髄からの細胞が動員されないためと考えられている。しかし、我々は3週齢の幼若ラットでは、PTIを関節運動の向きに作成した場合には硝子軟骨様組織で治癒することを明らかにした。この違いは軟骨に損傷が加わった際のごく早期の軟骨細胞の反応として遺伝子の発現パターンの差による可能性がある。そこで3週齢のラットと成熟ラットの間で、PTIを加えた直後の遺伝子の発現パターンを比較し、軟骨を修復に至らしめる遺伝子を同定し、治療に結びつけていくことが本研究の目的である。さらに得られた遺伝子間の関係をIngenuity Pathway Analysis(IPA)software(Ingenuity systems, Mountain view CA)を用いて解析した。その結果TGF-betaのシグナルを伝達するSmad3が重要であることを同定し、学会発表した。しかし、我々は3週齢の幼若ラットでは、PTIを関節運動の向きに作成した場合には硝子軟骨様組織で治癒することを明らかにし、PTIが自然治癒する過程を再現できるモデル動物を確立した。成熟ラットではこうした治癒はみられない。そこで3週齢のラットと成熟ラットの間で、PTIを加えた直後の遺伝子発現を比較し、軟骨を修復に至らしめる遺伝子を抽出し、治療に結びつけていくことが本研究の目的である。そのために、3週齢と16週齢のラットの膝関節にPTIを作成し、治癒の過程の違いを組織学的、遺伝子発現の差異を検討した。その結果明らかとなった事項は以下のようなことであった。13週齢のラットではPTI作成後24時間の時点で修復組織がすでに形成されていること。23週齢のラットでPTI作成後12、24時間時に特異的に発現してくるような遺伝子を抽出した。その結果131個の遺伝子が抽出された。

得られた遺伝子間の関係をIngenuity Pathway Analysis (IPA) software (Ingenuity systems, Mountain view CA)を用いて解析したところ、5つの遺伝子ネットワークが導き出された。各々のネットワークの中心的な分子を解析した結果、TGF-betaのシグナルを伝達するSmad3がなかでも重要な分子であることが明らかになった。3免疫組織学的検討から損傷軟骨周囲にはリン酸化したSmad3が高率に同定された。幼若動物での軟骨部分損傷に関わると考えられる遺伝子の同定と遺伝子間の関係の解析が終了しているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は(1)同定した遺伝子の発現上昇または下降したことを定量的PCRにて検討すること、(2)免疫組織学的な手法にて確定することを予定している。
Creating glass standards for SIMS analysis of H2O and CO2 in rhyolite glass

本申請研究課題では、流紋岩に含まれるH2OおよびCO2濃度を二次イオン質量分析装置(SIMS)により精度・確度良く分析する際に必須の標準試料を作成することを目的とした。SIMS分析のための標準試料として天然および合成ガラス試料を準備し、フーリエ変換赤外分光光度計(FTIR)を用いてH2OおよびCO2濃度を決定した。これらの標準試料作成により、流紋岩に含まれる揮発性元素濃度をより正確に定量することが可能になった。したがって、これらの標準試料を今後の研究に活用することで、流紋岩質マグマの脱水および水和プロセスの解明などに寄与することが期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。
フロー反応に最適な不斉認識グラフト型高分子の開発と不斉触媒反応

本研究では、キラル分子を認識する次世代グラフト型キラル高分子の開発と不斉触媒反応への応用を目的としている。従来の高分子不斉触媒の多くはポリスチレンなどのビニルポリマーの側鎖に触媒を共有結合で結合しており、ランダム構造である高分子鎖に触媒分子もランダムに配置されているため、立体選択性が低下する場合が多い。従って触媒の高分子化が研究されてきた。そこで、申請者は耐久性の高いポリエチレンに不斉構造を有するビニルモノマーをグラフト重合した場合、不斉環境を規則的に配置することができ、グラフト鎖自身が巨大な不斉環境を生み出すと考え、多くのキラル骨格の基本骨格となっているビナフチルモノマー(BINOL)誘導体を合成する。BINOL誘導体ポリマーはらせん構造を形成することが報告されており、これをグラフト重合することで、らせん高分子固定化グラフト型高分子の開発に期待できる。これまでに申請者は3種類のBINOL誘導体をグラフト重合しグラフト型キラル高分子を合成してきた。さらには、これらをもちいて、不斉アルキル化反応へと応用してきた。H30年度は、これまで合成してきた触媒を用いてFlow反応へ展開することとした。前年度作成した(R)ーBINOL誘導体を重合したグラフト型キラル高分子触媒g-BINOLをリアクターに充填しGrignard反応へ応用したところ、チューブ内で試薬が結晶化するなど、予期せぬ事態が起き、実験計画に遅れが生じてしまった。検討を重ねた結果、フローリアクターを用いた不斉Grignard反応において、Yeild:61%、ee93%で反応が進行することを確認した。今後、(R)ーBINOL誘導体を重合したグラフト型キラル高分子触媒g-BINOLを用いたGrignard反応の最適化条件検討を行う。同時にBINP誘導体の合成とこれを用いてポリエチレン不織布へ放射線グラフト重合を用いて固定化を行う。本研究では、キラル分子を認識するグラフト型キラル高分子の開発と不斉触媒反応への応用を目的としている。そこで、耐久性の高いポリエチレンに不斉構造を有するビニルモノマーをグラフト重合した場合、不斉環境を規則的に配置することができ、グラフト鎖自身が巨大な不斉環境を生み出すと考えた。以上の事から、多くのキラル触媒の基本骨格となっているビナフチルモノマー誘導体を設計し、そのうち3種類のキラルモノマーを合成した。これらのキラルモノマーをポリエチレン不織布へグラフト重合するため、連続電子線グラフト重合法による高分子化の検討を行い、最適条件を決定した。この条件では、それぞれのモノマーにおいてグラフト率は異なるが、ほぼ同等の官能基量でグラフト重合することに成功している。さらに、これらのグラフト型キラル高分子を用いて、不斉アルキル化反応を実施した。その結果、良好な収率、エナンチオ選択性を得た。グラフト型キラル高分子の開発において、BINOL誘導体の連続グラフト重合を目的として研究を進めている。本年度では、連続電子線グラフト重合の最適条件の探索を実施し、これまでにない最大サイズのキラルモノマーを安定してグラフト重合することに成功した。さらに、これらのグラフト型キラル高分子を不斉触媒反応へ展開するため、不斉アルキル化反応において良好な結果を得ている。しかし、未だフロー反応への展開には至っていない。グラフト型キラル高分子が不斉触媒として機能し得ることを証明した。今後は、これらの触媒機能の調査と、様々な触媒設計と多岐にわたる不斉触媒反応へ展開する予定である。それと同時にヘリカル構造を有するグラフト型高分子の設計を進める。

同時にBINP誘導体の合成とこれを用いてポリエチレン不織布へ放射線グラフト重合を用いて固定化を行う。グラフト型キラル高分子触媒反応において、フロー反応への展開には至っておらず、フロー反応周辺機器を今後購入予定であるため。前年度で行うFlow反応計画を実施することができなかったため。次年度への使用を考えている。
基底幕による細胞機能制御の分子的基盤の解明

成体基底膜の主要な接着分子であるα4鎖およびα5鎖を含むラミニンを精製し、その生理活性を細胞接着活性、レセプター結合特異性、およびストレスファイバー・接着斑の形成に着目して解析し、以下の成果を得た。(1)ラミニン-8の精製:38種類のヒト癌細胞株について各ラミニンα鎖の発現をRT-PCRによりスクリーニングし、グリオーマ細胞株T98Gがα4鎖を選択的に発現していることを見いだした。また、ラミニンα4鎖を特異的に認識する単クローン抗体を作成し、T98G細胞が培養上清中にα4鎖を含むラミニンを分泌していることを確認した。これらの知見に基づき、大量培養したT98G細胞の培養上清より、硫安沈澱、ゲルろ過、およびラミニンβ1鎖に対する単クローン抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィーにより、α4β1γ1の組成をもつラミニン-8を均一に精製することに成功した。(2)ラミニン-8の生理活性:ラミニン-8はラミニン-5やラミニン-10/11よりも弱く、ラミニン-1とほぼ同程度の細胞接着活性をもつこと、また、ラミニン-8への細胞接着はインテグリンα6β1とα3β1の両方を介しておこることを明らかにした。(3)ラミニン-10/11生理活性:ラミニン-10/11は非常に強い細胞接着活性を有するにもかかわらず、フィブロネクチンで見られるようなストレスファイバーや接着斑の形成をほとんど誘導しないことを見いだした。また、ラミニン-10/11に接着した細胞ではRacが速やかに活性化されることを明らかにした。(4)インテグリンα3β1に結合する30kDa蛋白質の同定:インテグリンα3β1をヒト胎盤から精製する際に、30kDaの蛋白質が一緒に精製されることを見つけ、この30kDa蛋白質が膜4回貫通型蛋白質ファミリーのCD151であることを同定した。