hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セカンドステージを迎えた農村女性起業の役割と課題-経営継承問題を中心に

農村地域活性化の主体として注目されている農村女性起業であるが、その中心的担い手は、生活改善実行グループや農協女性部活動を共通基盤とする高齢女性が多くを占めており、参加者の世代交代期を迎えつつある中で、経営継承の問題が様々な事例において指摘されている。現状では、経営体ごとに独自の継承方法が模索されている途上にあり、農村女性起業の第一世代ともいうべき高齢女性がリタイアした後の経営継承の問題と方向性については、いまだ体系的に整理されていない。そこで、本研究では、経営体として持続的経営を展開している農村女性起業事例を対象に詳細な実態調査を行い、各事例の相互比較を行うことで、今後の経営継承と持続的発展に向けた客観的条件について考察した。農村女性起業の担い手は、生活改善実行グループや農協女性部活動経験を共通基盤とする高齢者が多くを占めていることから、世代交代期を迎えつつある中で経営継承の問題が多くの事例において指摘されている。組織運営の多様性を反映して、それぞれに独自の継承方法が模索されている途上にあり、農村女性起業の第一世代ともいうべき高齢女性がリタイアした後の経営継承の問題と方向性については、いまだ体系的に整理されていない段階にある。以上の問題意識をふまえ、本研究では、経営体として持続的経営を展開している農村女性起業に焦点を当てて詳細な事例調査を行い、各事例の相互比較を行うことで、今後の経営継承と地域的発展に向けた客観的条件を考察することを目的とした。まず、今年度は、全国の農村女性起業の事例を、国立国会図書館、他大学図書館、新聞記事、インターネット等を利用して収集し、詳細な聞き取り調査対象とする経営体を選択するための準備作業を行った。具体的には、都市地域・平地農業地域・中山間地域等の地域別観点や、直売所経営、農家レストラン、福祉・教育関連事業等の業種別観点をふまえて類型化を行うとともに、既存文献・情報において指摘されている経営継承上の問題点を整理した。また、実地調査の予備的調査として、県内2地域において自治体、JA等の公的機関に対する聞き取り調査を行い、農村女性起業への支援方策について検討し、さらに、農村女性起業の代表者に対してインタビューを行って、当該経営体の経営概況と課題、経営継承の見通し等を把握した。以上の検討をふまえて調査項目の洗い出しを行い、次年度に実施する事例調査の準備を行った。農村女性起業の担い手は、生活改善実行グループや農協女性部活動経営を共通基盤とする6070歳代の女性が多くを占めており、世代交代期を迎えつつある中で経営継承の問題が様々な事例において指摘されている。現段階では、それぞれ独自の継承方法が模索されている途上にあり、農村女性起業の第一世代ともいうべき高齢女性がリタイアした後の経営継承の問題と方向性については、いまだ体系的に整理されていない。そこで、本研究では、経営体として持続的経営を展開している農村女性起業事例を対象に詳細な実態調査を行い、各事例の相互比較を行うことで、今後の経営継承と持続的発展に向けた客観的条件を考察することを目的とした。今年度は農村女性起業事例の詳細調査を中心的課題とし、経営概況と課題、今後の経営継承の見通しについて精力的にヒヤリング調査を行った。その結果、とくに中山間地域においては、若年層住民の不足により新メンバーの加入がきわめて困難な状況にあるが、Iターン者も含め起業活動への関与・参加を呼びかけている事例や、集落営農を母体とする女性起業活動においては、非農家女性・男性も含めた経営継承を模索している事例、また、自治体等の補助金を活用した施設の場合は、住民への公募を数回行うことで、新たな担い手を確保している事例も明らかになった。以上の調査結果をふまえ、持続的経営のための条件と円滑な経営継承に向けた課題について検討し、次年度のまとめに向けた基礎的データの整理を行った。農村地域再生の主体として注目されている農村女性起業であるが、その中心的担い手は、生活改善実行グループや農協女性部活動経営を共通基盤とする6070歳代の女性が多くを占めており、参加者の世代交代期を迎えつつある中で、経営継承の問題が様々な事例において指摘されている。現段階では、各経営体ごとに独自の継承方法が模索されている途上にあり、農村女性起業の第一世代ともいうべき高齢女性がリタイアした後の経営継承の問題と方向性については、いまだ体系的に整理されていないのが実状である。研究の最終年度となる今年度は、過去2年間に実施した事例調査のまとめを中心的課題とした。

本研究では、およそ10件の経営体に対しインタビュー調査を行ったが、まず調査事例の置かれた地域特性や経営の母体となった組織、経営体のメンバーシップ、経営内容等の特徴を整理した後、売上規模と参加人数の指標を使って事例の類型化を行い、それぞれの類型ごとに経営継承に向けての課題と現場での取り組み内容について整理した。その結果をふまえて、農村女性起業の持続的経営と円滑な経営継承に向けて必要となるキーポイントと行政等の関係団体による支援方策について提言を行った。
原始地球大気中における天体衝突によるHCN生成量の実験的推定

本研究では、炭素に富む小天体が窒素に富む大気中で高速衝突した際に生じる化学反応過程を調べた。衝突実験のフィルター分光計測からは、高温の衝突破片から有機ガスが昇華して周辺大気と反応してCNラジカルが生成される過程の定量観測ができた。また、最終生成ガスの分析からは、ごく微量ながらHCNの生成を確認でき、天体衝突現象によって高温で安定なCNラジカルのみでなく室温常圧でも安定なシアン化合物が形成されうることを明らかにした。本年度の研究では、レーザーの直接照射によるグラファイト、炭素鋼、炭素質阻石(マーチソン阻石)の3種類の蒸発実験と、巨大レーザーを用いたレーザー銃による超高速衝突実験を実施した。前者の実験がらは、鉄が標的物質中に含まれる揚合には生成ガスにシアン化水素(HCN)が大量に発生することはないものの、凝縮物中にCN基が多く含まれることがFTIR計測および燃焼ガス計測によって確認された。また、CN基の量は、雰囲気ガス中のN2濃度の関数として単調減少することも確認された。これらの固体凝縮物は、熱分解や加水分解の反応により水溶液中にHCNの形で溶出する可能性が高く、原始地球の海にシアン化物質が阻石衝突によって大量に供給される可能性を強く示唆する。一方、後者のレーザー銃実験では、Diopside(CaMgSi2O6)を用いた衝突蒸発現象のその場分光観測に成功した。Ta飛翔体を9km/sに加速し(衝撃インピーダンスとしては、diopside同士の衝突では13km/sに相当)、Diopsideに衝突させて分光観測したところ、凝縮相から発せられる黒体放射と原子気体から発せられる原子輝線が観測された。これは、世界で初めて、ケイ酸塩鉱物が衝突蒸発を起こす現場を観察することに成功したものである。この衝突蒸発実験の実施技術と分光観測技術は、第2年度以降の研究においてに炭素質阻石の衝突蒸発実験を行う上で非常に有用な実験手法となる。本年度は、実際の天体衝突の条件をより忠実に再現するために、前年度のレーザー照射実験の結果に基づいてJAXA/ISASの2段式高速衝突銃施設を用いた実験を実施した。衝突実験においては、高速分光計測、フィルター分光計測、固体物質の回収分析を同時に実施した。まず、高速分光計測では、従来のNASA/Ames研究センターでは計測がなされていなかったCNおよびC_2分子の高波長分解能計測と時間分解計測(ストリークカメラを用いて気体分子発光を時間の関数として計測)に成功した。高波長分解計測の結果は、7km/sの炭素質弾丸の高速衝突において発生する分子の熱状態がレーザー照射で発生する高温プラズマの熱状態でよく再現できることを示していた。また、時間分解計測の結果は、CNの濃度が時間と共に上昇することを示しており、衝突蒸気雲中で高い生成量を持っていることを明らかにした。さらに、フィルター分光計測では、CNおよびC_2の分子発光バンドに対応した波長の光を画像として計測することによって、CNの場所による生成効率の違いを調査した。実験結果は、理論的予測どおり衝突蒸気雲の先端部分においてCNの相対濃度が最も高くなることを示唆するものであった。これらの実験結果は、レーザー照射実験と衝突実験の定量比較を可能にするものであり、レーザー照射実験の結果を高速衝突で生成される物質量の推定に使えることを示唆しており、今後の研究の展開において非常に重要な意義を持つ。この一方で、固体回収分析については、プラスチック弾丸を使用した今年度の実験では、固体物質の収率が非常に悪く、シアン化合物の合成は検出できなかった。だが、実験プロトコル自体は確立できたので、次年度の実験の基礎固めをしたという意義は大きい。本年度は、これまで2ヶ年の研究結果に基づいて、JAXA/ISASの2段式高速衝突銃施設を用いた実験を実施した。昨年度までに確立させた高速分光計測とフィルター分光計測を引き続き行ってデータ蓄積に努めるのに並行して、新たに衝突生成ガスの捕獲装置を製作して質量分析装置による衝突生成HCNの定性分析を行った。まず、高速分光計測では、新たに行った紫外波長領域でのフィルター分光計測からは、CNラジカルは衝突蒸気雲の先端部分でのみ生成するのではなく衝突蒸気雲のほぼ全域において生成されることを示唆する結果が得られた。これは、C_2やダストの熱放射の空間分布とは大きな違いであり、斜め衝突におけるCNラジカルの生成効率が非常に高いことを示唆するものである。もう一方のガス分析からは、ごく微量ながらHCNの形成を確認でき、天体衝突現象によって高温で安定なCNラジカルのみでなく室温常圧でも安定なシアン化合物が形成されうることを初めて明らかにした。この実験は、メタン、水素、アンモニアなど還元性のガスを大気中に入れずに行われており、酸化還元度において中性なN_2大気中で行われている点が重要である。HCNは、生命の起源におけるいわゆる化学進化段階において非常に重要な役割を果たすことが指摘されている分子である。

本研究の結果は、天体衝突によって還元物質が宇宙空間からもたらされれば、地球原始大気は必ずしも還元的でなくとも窒素に富んでいれば大量の生命の材料物質をその場生産できる可能性を示しているという意味で非常に大きな意義がある。
障害等への偏見変容に向けたインクルーシブ保育と保育者養成教育のあり方に関する研究

研究の最終目的は、インクルージョン理念の浸透に向けて、人格形成に重要な時期である幼少期に、保育現場におけるインクルーシブ保育の実現と、それを担う保育者の専門性を構築することにある。本研究では、保育現場における1保育者のインクルーシブ保育への意識、2幼少期からインクルージョン理念を意識づける上で必要な取り組み、3インクルーシブ保育を実践する上での課題等を把握・検討し、4それを担う保育者の養成教育のあり方に焦点を当てる。子どものインクルージョンへの理解を促し、インクルーシブ保育が実践できる保育者をどのように養成するか、その教育カリキュラムと教育方法の検討・提案を行う。
逆相給電一層構造導波管平面アンテナの高利得・高能率化の研究

平成17年度においては、準ミリ波帯およびミリ波帯で高利得・高能率が期待され、かつ、大量生産可能な簡素な構造である逆相給電一層構造導波管スロットアレーアンテナの高利得・高能率化を目的として、以下の検討を行った。(1)本研究により提案されたスロットを直線状に配列した逆相給電導波管平面アレーを設計するため、スロット単素子の解析モデルを構築した。本解析モデルは、方形導波管の広壁中央に置かれたスロットおよびスロット励振するための壁構造の摂動素子により構成される。2次元的に配列されたスロットアレーの外部領域における素子間相互結合を考慮するため、導波管の外部に周期境界条件を導入した。(2)本研究費により導入された3次元有限要素法電磁界シミュレータ(Ansoft HFSS)を用いて上述の単素子モデルを解析し、摂動素子長に対する反射・透過特性の変化を求めた。なお、設計・解析周波数は25.33GHzとし、スロット長は共振長と設定した。解析の結果、摂動素子自身が有するリアクタンス成分の影響により、透過位相が30°50°前後の比較的大きな値を示した。そこで、このリアクタンス成分を打ち消すため、スロット長を共振長よりやや短く設定すると透過位相の値は最大で15°以内に抑制されることが明らかにされた。(3)単素子モデルの解析結果を基にして、一様開口分布となる16素子アレーの設計を行った。スロットの放射量は摂動素子長により制御し、スロットを一定の間隔で配置するためスロット長は透過位相の値が最小となるように設定した。なお、アレーの反射量を抑制するため、ビームチルト設計を採用した。その結果、一様な励振分布が実現され、放射パターンの第1サイドローブレベルは-13dBとなることを確認した。以上のことから、本研究により提案された新しいスロットアレーの設計手法を確立した。平成16年度においては、準ミリ波帯およびミリ波帯で高利得・高能率が期待され、かつ、大量生産可能な簡素な構造である逆相給電一層構造導波管スロットアレーアンテナの高利得・高能率化を目的として、以下の検討を行った。(1)本アンテナのスロット配置に起因するグレーティングローブを抑圧するため、スロットを導波管広壁中央に直線状に配列させ、導波管狭壁より突出させた壁構造の摂動素子によりスロットを励振するスロットアレーの構成法を提案した。(2)提案された構成のスロットアレーを設計する上で必要となるスロット単素子の散乱行列を求めるため、導波管、スロットおよび壁構造の摂動素子により構成される解析モデルを構築し、電磁界シミュレータを用いて摂動素子長に対するの散乱行列および放射量の変化を明らかにした。なお、散乱行列を求める際、本研究費により導入された3次元有限要素法電磁界シミュレータ(Ansoft HFSS)が威力を発揮した。(3)得られたスロット単素子の散乱行列を基にして、一様励振分布となる8素子アレーの設計を行った。ここでは、スロット長は一定とし、各素子での放射量の制御は摂動素子長により行った。また、アレーの給電点での反射量を抑制するため、メインビームをアンテナ正面よりわずかに傾けるビームチルトの手法を採用した。(4)設計された8素子アレーを10GHz帯において試作し実験を行ったところ、リターンロス特性は設計周波数において-20dB以下に抑制され、放射パターンは所望のビームチルト角が得られることを確認した。また、近傍界測定によりアレーの励振分布を測定したところ、ややリプルはあるもののほぼ一様な励振分布が観測された。以上のことにより、本研究により提案されたスロットアレーの基本動作を確認した。今後の課題として、アレーの励振分布の改善および2次元アレーの試作等を予定している。

なお、アレーの反射量を抑制するため、ビームチルト設計を採用した。その結果、一様な励振分布が実現され、放射パターンの第1サイドローブレベルは-13dBとなることを確認した。以上のことから、本研究により提案された新しいスロットアレーの設計手法を確立した。
保型形式と「算術的」ゼータ関数の理論の研究

研究代表者は研究期間中の3年間にドイツ、Oberwolfachでの研究集会1回、オータムワークショップ3回、ミニ研究集会2回、計6回の研究集会を開催し、多くの外国人研究者、国内の研究協力者とともに有効な研究を行った。特に3回にわたる合宿形式のオータムワークショップでは、Koecher-Maass級数、Eisenstein級数、保型形式の次元公式のそれぞれのテーマで当初予定したとおりの進行で算術的ゼータ関数の基礎と発展を研究し、かなり満足できる成果をあげるとともに、成果を総ページ数640頁の3冊からなる報告集としてまとめた。これは今後の研究の基礎文献といって良いと思う。具体的には、研究代表者は、任意のtube domain上の保型形式に対するKoecher Maass級数の定義と解析接続及び関数等式の確定、Eisensetein級数等のリフティングに近い保型形式のKoecher-Maass級数の具体的な公式(桂田英典と共同)等で「算術的」ゼータ関常としての意義を確立するとともに、保型形式の次元公式へのべき単元の寄与が概均質ベクトル空間のゼータ関数の特殊値で記述されると言う一般論などを得た。また、半整数ウェイトのジーゲル保型形式とリフティング予想(林田秀一と共同)、分数ウェイトの保型形式とモジュラー多様体の構造、微分作用素の応用とベクトル値ジーゲル保型形式の構造定理なども得た。分担者もまた論文リストからわかるように、この間きわめて活発に研究をなし、概均質ベクトル空間の球関数やゼータ関数の具体型の公式や収束定理、ヤコービ形式、リフティング、明示的密度公式、アデール幾何学、保型形式における実解析、素数を法とするジーゲル保型形式、fundamental lemma,tube domainでない有界対称領域のフーリエ展開の研究、その他多様な研究をなしており、これらはみな総合的に今回の研究課題の発展につながっている点で、研究課題について十分な成果をあげたと考える。今後は基礎から個々の具体的な応用への発展を期待する段階に来ていると考え、保型形式環等、次の段階の研究を企画中である。本年度は、主として任意の有界対称領域でのKoecher Maass級数の種々の基本的な性質を研究した,そのために、1998年9月に外国人参加者2名を含む、のべ42人の専門家等による4泊5日の合宿ワークショップを主催し、20時間ほどの講演をおこなった。ここで研究成果を持ち寄って既知の内容をまとめると同時に、新しい結果の発表を行い、有意義な意見交換を行った。たとえば、任意のTube domain上でKoecher Maass級数を定義し、関数等式などを確定させた。またWeissauerによる逆定理の本質についてまとめ、概均質ベクトル空間の枠内で考えたゼータ関数としてのKoecher Maass級数の解釈、保型形式の次元公式との関係、実解析的な保型形式に現れるKoecherMaass級数、半整数ウェイトの保型形式およびヤコービ形式のKoecherMaass級数、またL関数の特殊値との関係などの発表が行われた。これらをとりまとめた報告集を作成し、出版した。研究代表者は1999年12月にドイツ国オーベルボルファッハ研究所において、Winfried Kohnen,Siegfried Boechererとともに国際研究集会の共同議長を務め、研究分担者6名が研究成果の発表をおこなうとともに外国人研究者よりレビューを受けた。この他、京都大学数理解析研究所の保型形式研究集会にて、分担者の多くが講演を行うなどの活動をした。

本年3月にはBernhard Heimを招待し、Eisenstein級数のpullbackなどについて多くの有用な意見交換を行った。現在までの活動成果を受けて、次年度のワークショップの組織を行うため準備的な研究集会を開催した。本年度は、Eisenstein級数についての既存の研究の集大成をはかるとともに、任意のtube domainでの保型形式の次元公式の一般論を記述し、また、分数ウェイトの保型形式を構成するとともに、modular多様体の構造に応用した。1999年9月に外国人参加者2名を含む、のべ45人の専門家等による4泊5日の合宿ワークショップを主催し、20時間ほどの講演をおこなった。たとえば、Shimuraによる、Eisenstein級数の最新理論を学ぶとともに、Eisenstein級数のフーリエ級数の明示公式、局所密度の明示公式、Koecher-Maass級数の特殊値と周期、実解析的ジーゲルアイゼンシュタイン級数のフーリエ・ヤコービ展開等についての新しい研究発表が行われた。とりわけ、池田保によるDuke-Imamoglu予想の解決が初めて発表されたのは大変興味深かった。これらをとりまとめた報告集を作成し出版した。11月には分担者佐藤文広の主催により概均質ベクトル空間についての日仏研究集会が東京で行われ、当科研費によっても2名の数学者をフランスより招待した。研究代表者を含む分担者数名が、保型形式の次元公式その他の新結果を公表した。研究代表者は1999年12月にドイツ国マックスプランク研究所で所長のDon Zagier教授と不定符号2次形式のゼータ関数を巡る討論をし、Heidelberg大学にて、分数ウェイトの保型形式についての発表を行うとともに、保型形式環の構造について証明の簡易化を行った。2月には分担者渡部とともに保型形式ミニ研究集会を主催し、その集会での、W.Hoffmannとの討論により、次元公式のための群論的条件が簡易化されることがわかった。その他、研究代表者は、整数論サマースクール、九州大学研究集会、京都大学数理解析研究所研究集会、室蘭工業大学数理談話会等で講演をおこなった。次元公式についての次年度ワークショップについても、全体構想を練って準備にとりかかっている。本年度はtube domain上の保型形式の明示的次元公式に関する知見の集大成をはかるため、2000年9月に外国人研究者を含む、のべ43人の専門家による4泊5日の合宿ワークショップを主催し、研究分担者などが20時間ほどの講演をおこなった。プログラムは特に代数幾何学的な公式と跡公式的な手法をつなぐことを意識し、セルバーグゼータと小さいウェイトの理論の関連もとりあげた。講演の相互交流の中で実解析的保型形式の次元においても概均質ベクトル空間のゼータ関数との関連もあきらかになり、さらにはエルミート保型形式についてヤコービ形式を利用した次元公式の新結果なども発表された。これらをとりまとめた報告集を作成して出版した。研究代表者は2000年9月にCIRM(フランス国際数学集会センター)における「格子と2次形式」の研究集会に出席し「微分作用素とベクトル値ジーゲル保型形式の構造」についての新結果を発表した。
リアルタイムモーションシミュレーションを用いた両腕協調動作生成システムの評価

本研究の目標は、片方の前腕及び上腕を失った身体障害者(高位切断者)に対して、筋電義手と健常腕の両手を使って物を扱う動作を円滑に実現するため、両腕協調動作生成システムを備えた義手を構築することである。具体的には、健常腕の動作に協調して目的とする作業を実現する義手の動作パターンを自動的に生成し、そのパターンに沿った義手を制御するシステムである。本課題では、両腕協調動作生成システムの能力を評価するためにリアルタイムモーションシミュレータを構築し、そのシミュレータ上で筋電義手と健常腕の両手を用いてトレイを持ち上げる作業について評価した。前年度は、健常腕と義手の両腕協調動作を力学的に模擬するリアルタイムモーションシミュレータの基礎部分を構築した。シミュレータを構成する各プログラムの処理のタイミングを計測し、設計通りに動作しているか検証した。その結果、平均1/60秒ごとに計算が行われていることを確認した。本年度は、構築したリアルタイムモーションシミュレータに対し、両手でトレイを持ち上げる作業のシミュレーションを行うための機能を追加し、構築したシミュレータ上で被験者による作業実験を行った。手とトレイの間に作用する力を計算するために、オープンソースのライブラリであるBullet Physics Libraryを用いた。リアルタイム処理を保つために、指先、トレイ、テーブル間の接触のみを考慮し、計算のモデルを簡素化した。構築したリアルタイムモーションシミュレータを用いて、トレイ持ち上げ作業の評価実験を行った。被験者はモニタを見ながら腕を動かし、トレイの持ち上げを試みる。そのとき、モニタ上に両腕とトレイの三次元グラフィクスモデルが表示されており、被験者の腕の動きに合わせて、モニタ上のモデルが動く。実験の結果、トレイの質量、指先とトレイの間の摩擦係数を変えることにより、作業の成功率が大きく変化することが確認された。特に、摩擦係数を小さくして、指先が滑りやすい状況下では、トレイが落下しやすくなる。その際に、トレイを落とさないように被験者が指先を動かす動作を観測することができた。本研究で構築したリアルタイムモーションシミュレータを利用することにより、実際に義手を製作する前に、様々な条件下において被験者が作業しているときの動作生成システムや制御システムなどを含む義手の性能を評価することが可能になった。本年度は、健常腕と義手の両腕協調動作を力学的に模擬するリアルタイムモーションシミュレータの構築に取り組んだ。具体的には、以下の三つのサブシステムを構築した。(a)磁気式三次元位置計測装置を用いて、被験者の片側の肩と手首の相対位置、姿勢からその腕の関節角度を計算するシステムを構築した。(b)シミュレーション結果、すなわち被験者の健常腕と合わせて動作する健常腕の3DCGと、健常腕の動きに合わせて動作する義手の3DCGを表示するシステムを構築した。(c)運動方程式を解いてロボットアームの運動をシミュレーションするプログラムを構築した。このプログラムはサブシステム(a), (b)と連携し、リアルタイムモーションシミュレーションを行う。すなわち、被験者の健常腕を動かすことにより、シミュレータ上の両腕がリアルタイムに動くシステムを構築した。健常腕の動作から義手の動作を生成する両腕協調動作生成システムを本シミュレータに接続することにより、被験者による両腕協調動作生成システムの評価が可能となる。さらに、構築したシミュレータを検証するため、被験者の健常腕の動作と、シミュレーション結果を表示する画面を同時にビデオカメラで撮影し、シミュレータの時間遅れを計測した。その結果、時間遅れは、画面表示更新の間隔である、1/60秒であることを確認した。また、異なる被験者でも正常にシミュレーションできることを検証するため、8名の被験者による実験を行った。その結果、全ての被験者に対して、体格に合わせてシミュレータのモデルを調整することによって、被験者の健常腕の動きと、画面内の健常腕の3DCGの動きをほぼ一致させることができることを確認した。平成24年度の計画は健常腕と義手の両腕協調動作を力学的に模擬するリアルタイムモーションシミュレータを構築することである。計画通りに構築したリアルタイムモーションシミュレータの動作は検証済みで、被験者による両腕協調動作生成システムの評価が可能な状態である。当初の計画通り、健常腕の動作から義手の動作を生成する両腕協調動作生成システムをリアルタイムモーションシミュレータに接続し、被験者による両腕協調動作生成システムの評価を行う。具体的には、トレイで食器を運ぶ配膳作業のような両手作業をシミュレータ上で行って、作業のしやすさ、成功率、所要時間などの尺度を用いて評価する。また、前述の実験時における、両腕協調動作を自動生成する義手が使用者に及ぼす影響の解析について取り組む。平成25年度の研究費は、当初の計画通り、被験者、実験補助者に支払う謝金、研究成果発表のための学会参加費、論文投稿料、旅費に使用する予定である。次年度使用額(B-A)は0のため該当なし。
結び目の諸構造とカンドルコサイクル不変量

結び目とは絡まった紐のことである.一見して乱雑に絡まっている結び目でも,ある構造に着目すれば,特徴を見出せることがある.その特徴を研究することは,例えば高分子といった複雑に絡み合った物質の特性を研究する上でも,有益である.そこで,カンドルと呼ばれる代数を活用して,結び目が備える種々の構造を研究する.結び目とは絡まった紐のことである.一見して乱雑に絡まっている結び目でも,ある構造に着目すれば,特徴を見出せることがある.その特徴を研究することは,例えば高分子といった複雑に絡み合った物質の特性を研究する上でも,有益である.そこで,カンドルと呼ばれる代数を活用して,結び目が備える種々の構造を研究する.
組合せで働く転写因子発見を可能にする多重検定補正法の開発

本研究では、転写因子の相乗効果の統計的な解析において直面する、多重検定補正法による低い検出力と膨大な計算時間を改善するため、無限次数多重検定法(Limitless Arity Multiple testing Procedure; LAMP)を平成25年度に開発した。ところが、LAMPを実験データの解析へ応用すると、高速化が不十分で解析が難しいことが多かった。このため、平成26年度は、深さ優先探索でLAMPと同じ結果を求めるアルゴリズムを開発することで、従来の幅優先探索を行うLAMPに比べて、100倍以上の高速化を達成した。高速化したソフトウェアは、http://www.seselab.org/lampにて公開している。高速化したことで、より大規模なデータが扱えるようになり、転写因子の組み合わせの効果の検出だけではなく、他の問題へLAMPを応用することが可能となった。その一例として、疾患関連遺伝子の同定などのためによく行われているゲノムワイド関連解析(GWAS)へLAMPを応用した。GWAS解析では、GWASデータに加えてタンパク質間相互作用ネットワークなどのグラフ構造も利用した解析が有効である。このため、グラフ構造を扱えるようLAMPを改良し、有意な部分グラフを列挙するアルゴリズムgLAMPを開発した。gLAMPを用いてシロイヌナズナのGWAS解析を行った結果、開花時期の違いに有意に関わる3個のSNPsの相乗効果を検出した。本年度は、LAMPの高速化とGWAS解析への応用例を作ることで、LAMPがより様々な研究で用いられる可能性を高めることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。細胞の増殖・分化・リプログラミングなど,細胞の状態制御のメカニズムを明らかにするため,複数種類の転写因子の組合せ効果による機能を発見することが重要である,しかし,転写因子の種類数に対して考え得る組合せの数は指数関数的に増加するため,ゲノムワイドに転写因子の組合せを調査することは,実験科学的に不可能なだけではなく,計算機を用いた解析でさえ膨大な計算時間を要するため難しい.仮に,網羅的な調査が可能だとしても, Bonferroni補正に代表される多重検定補正の低い検出力が,計算機的・統計的な解析結果と生物学的に得られている知見との間に乖離を生じている.これまでに,膨大な計算時間と多重検定補正法の低い検出力を同時に解決する方法が無いため,本研究では,新たな多重検定補正手法を開発することで,転写因子の組合せ効果による機能を明らかにする.本年度は,転写因子の組合せの効果を発見できる新たな多重検定補正法LAMP (Limitless Arity Multiple testing Procedure)を開発した. Bonfbrroni補正では全ての組合せが偽陽性を生じると見なして偽陽性の生起確率を見積もるのに対し, LAMPは出現頻度が低い転写因子の組合せが偽陽性には成り得ない性質を利用することで, Bonferroni補正よりも正確に偽陽性の生起確率を計算できるため,検出力が高い手法である.更に,この性質と頻出パターン解析で用いられている効果的な枝刈りアルゴリズムを組合せる事で,ゲノムワイドなデータであっても網羅的な転写因子の組合せの調査が可能となった.LAMPでヒトの乳がん細胞株の遺伝子発現データを解析した結果,最大8個の転写因子の組み合わせが乳がん細胞の増殖に関与していることを発見した.この組合せはBonferroni補正では検出できないものであった.本研究では、転写因子の相乗効果の統計的な解析において直面する、多重検定補正法による低い検出力と膨大な計算時間を改善するため、無限次数多重検定法(Limitless Arity Multiple testing Procedure; LAMP)を平成25年度に開発した。新たな多重検定補正手法LAMPの開発に成功し,疑似データやヒトの乳がん細胞株の発現データなどを解析することで, LAMPがBonferroni補正よりも高い検出力を有することを確認した,その一方で, LAMPでも偽陽性を過剰に見積もっていることも明らかとなった.本年度中にその解決策も検討しているため,来年度はLAMPの改良に着手できると考えている。従って,研究は概ね順調に進展している.LAMPが偽陽性を過剰に見積もる問題を解決するため, permutationテストを利用した多重検定補正手法の開発を検討する.

permutationテストは,検定数が少ない場合でさえ膨大な計算時間を要するため,検定数が転写因子の種類数に対して指数関数的に増加する組合せの網羅的な調査では,計算時間の面での問題が致命的になる.この問題に対し,まずはLAMPで利用した頻出パターン解析の効率的な枝刈りアルゴリズムの応用する手法の開発を検討する.この方針で十分な高速化が見込めない場合, permutationテストの並列化による高速化を検討する.
膜貫通ペプチドを用いた糖脂質との静電的相互作用解析

インスリン受容体は血糖値を調節する働きを持つ膜貫通タンパク質であり、肥満によって増加する糖脂質GM3によりその働きが抑制されると、2型糖尿病を引き起こす。GM3とインスリン受容体の相互作用は、受容体の正電荷とGM3の負電荷による静電的相互作用であることが示唆されているが、細胞膜の複雑性から詳細な解析は行われていなかった。そこで、インスリン受容体は膜貫通部位のみのペプチドに、細胞膜は人工脂質二重膜に置換したモデル系を構築し、静電的相互作用解析を行う。また、モデルペプチドを用いた解析も行うことで、静電的相互作用が膜タンパク質に一般的な相互作用であるか検証する。
水溶液中における相補的水素結合形成に基づく新規分子組織体の開発とその機能

本研究は、相補的水素結合の集積により精密に構造規制された分子組織を、水中で自己組織的に構築するための分子設計指針を確立し、その分子組織構造にもとづく独特の機能を開発することを目的とした。本年度に得られた成果は以下のとおりである。1.アゾベンゼン発色団を含むイソシアヌル酸誘導体と種々のアミノ酸部位を含むメラミン長鎖誘導体を合成した。これらを水中で混合すると、自発的に二分子膜組織が再構成されることを、電子顕微鏡観察ならびに分光学的評価により確認した。このことより、水溶液中において水素結合分子認識と疎水的相互作用を駆動力とする、新しい超分子組織システム、ならびにその構築手法が確立された。2.イソシアヌル酸誘導体を一種類、またメラミン誘導体を二種類もちいて水中再構成させると、混合直後には3成分の混合複合膜(速度論的に支配される複合形態)が形成されるものの、時間の経過とともに2種類の2成分複合膜(熱力学的に安定な状態)へと会合体分離することが、電子顕微鏡観察より明らかとなった。このような会合体分離現象は、従来の有機媒体中における低分子水素結合複合体では報告例がなく、高度に配列したメゾスコピック領域の分子膜複合組織においてはじめて観測される、きわめて厳密な分子認識を達成した。4.有機溶媒中におけるメゾスコピック分子組織として、メラミン長鎖分子とナフタルイミドとの複合体がチューブ状複合体を形成することを明らかにした。
第1番染色体腕1p35-36領域の大腸癌関連がん抑制遺伝子の単離・同定

1.PI3KはAkt/PKBのリン酸化(Ser473)を促進することにより細胞増殖の亢進/アポトーシスの抑制を起こし、45%を越える大腸癌症例においてAktの高リン酸化が生じていることが明らかとなった。また、これらでは大腸癌の進行や脈管浸潤、臨床病期分類との有意な相関も観察された(Cancer Vol.94,2002)。2.PI3K阻害剤LY294002の大腸癌増殖抑制効果についてマウスを用いた実験を行った。Aktリン酸化抑制効果はin vitroのみならず、in vivoにおいても細胞増殖を抑制することが明らかとなった。同時にアポトーシスを高率に誘導することにより、LY294002の治療への応用も示唆された。興味深いことに、LY294002は異種移植腫瘍において細胞の分化も抑制する効果が観察された(Clin Cancer Res Vol.8,2002)。3.PI3KサブユニットであるPIK3CG(p110-γ)の大腸癌における発現低下は85%もの症例で観察された。その抑制メカニズムとしてはプロモーター領域でのCpGメチル化が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。大腸癌細胞株を用いた実験においては、脱メチル化剤にて処理することによりPIK3CGの発現誘導が確認された(Clin Cancer Res Vol.8,2002)。現在いくつかの候補遺伝子を単離して、細胞導入を行う準備/条件設定を行っている。大腸癌の第1番染色体における特異的欠失領域に関するデータと、その領域に存在する遺伝子マッピングのデータベースより、いくつかのがん抑制候補遺伝子のクローニングを行った。1)細胞分裂G2/Mチェックポイントでの働きが重用視されているClaspin遺伝子2)胃癌および白血病のがん抑制効果を担うと考えられているRunx-3遺伝子3)および機能の不明ないくつかの未知の遺伝子をクローニングしている。今後は大腸癌細胞株内での発現実験を行い、検討を試みる予定である。さらに大腸癌細胞株での発現低下が見られたものに関しては、その発現抑制メカニズム、遺伝子変異、さらには抗体を作製して病理診断への応用も行う予定である。さらに、我々は発現実験に用いる大腸癌細胞株の性質についても研究を行っている。Phosphatidykinositol 3-OH kinase(PI3K)とAkt/PKBを介するシグナル伝達系についても解析を行い、この伝達系が大腸癌の増殖亢進、アポトーシスの抑制に不可欠であることをin vitroの実験でで証明した。さらに、大腸癌患者サンプルを用いての免疫組織化学的でもこのことは証明された(in press)。クローニングした遺伝子がこれらに及ぼす影響に関しても、マウスを用いた実験を行っており、PI3Kインヒビターのがん治療への可能性が期待される(投稿中)。来年度はこのシグナル伝達系への第1番染色体の遺伝子の影響も検討したいと考えている。
微小管凝集阻害とトポイソメラーゼ阻害活性発現の分子構造論的基礎

本年度から京大薬学部に研究拠点を移したのに伴って、トポイソメラーゼ阻害活性天然物の探索研究者を共同研究者に加えることが可能となったので、一層の今後の進展が期待できる。非天然型リグナン系化合物の構造をほんの一部修飾すると、微小管の凝集阻害に加えてDNAトポイソメラ-セ阻害活性をも示すこと、或いは、微小管凝集作用を全く失うがトポイソメラーゼ阻害活性は維持すること、など興味深い事実が明らかになってきた。本研究では、天然物を手本とした微小管凝集阻害とトポイソメラ-セ阻害活性発現の分子構造論的基礎の確立を合成化学的に展開すると共に、より有効な抗腫瘍活性の発現を可能とする分子構造の創製を目論んだ。合成非天然型リグナン系化合物、特にポドフィロトキシン及びステガナシン系化合物のトポイソメラーゼII阻害活性発現分子の構造の特徴を、既に合成したもの及び新規合成化合物をもとに明らかにした。1基本構造の各部分に特徴ある化学修飾を加えた化合物を合成した。2また、微小管の凝集阻害活性及び細胞成長阻害活性と分子構造との相関を明らかにした。3次いで、凝集阻害活性とトポイソメラーゼ阻害活性を併せ持つ有効な新規化合物を化学合成的に明らかにする検討を行った。そのために、配座の固定可能な6原子直鎖状分子の設計、合成、さらに配座の検討を行った。さらに、天然物を手本としたトポイソメラーゼ阻害活性を発現する分子構造についても例示的ではあるが、新たな展開を得た。
構造柔軟性を持つ多孔性金属錯体の粉末法による結晶構造解析

本研究では、構造柔軟性を持つ多孔性金属錯体がガス分子を認識し、その骨格構造を変形させながら吸着する様子を放射光粉末回折法により調べた。ある多孔性金属錯体は、CO_2吸着量が増えるにつれて、細孔の形が菱形から正方形へと変化することが分かった。また、それに同調して細孔内のレポーター分子もその立体構造を変化させることにより強い青色発光を示すためCO_2センサーとなることが分かった。多孔性金属錯体は、均一なナノスケールの細孔を持つ結晶物質であり、大変優れたガス吸着特性を持つ。この物質の研究においては、ナノ空間を有する骨格構造だけでなく、ナノ空間に取り込まれたゲスト分子の位置や向き、さらにはゲストーホストの相互作用の理解が不可欠である。本研究では、SPring-8の高輝度放射光粉末回折法とMEM/Rietveld法を始めとする構造解析法を駆使して、柔軟な、特に大きな骨格構造の変化を伴う多孔性金属錯体のガス吸着状態における、結合形態までも含めた精密な構造情報を得る方法を確立するとともに、この物質群の吸着機構を解明することを目的とする。本年度は、いくつかのピラード・レイヤー型の多孔性金属錯体に対して、その結晶構造を調べた。CPL-3およびCPL-4({[Cu_2(pzdc)_2L]・mH_2O}n (pzdc=pyrazine-2,3-dicarboxylate), CPL-3ではL=2,7-diazapyrene, CPL-4ではL=1,2-azopyridine)はピラジンジカルボン酸を大きさ・形の異なるピラー分子で架橋した類似の化合物で、それぞれ8Å×3Å、10Å×6Åの一次元細孔を持つことがわかった。窒素および二酸化炭素のガス吸着等温線から、CPL-4では、ほとんど同じ大きさと形のピラーを持つ類似の化合物CPL-5に比べて吸着量が非常に少ないことがわかった。これは、CPL-4のピラー分子に含まれるazoグループ(N-N)により生じる不対電子同士の相互作用によるものと説明された。具体的なガス吸着構造はまだ明らかにされていないが、今後、吸着ガス分子の構造情報とともに、吸着に伴う骨格構造の変化を明らかにし、ガス分子と細孔との相互作用の理解につなげたい。多孔性金属錯体は、規則的に配列したナノサイズの細孔を持つ結晶物質であり、優れたガス吸着能を持つ。配位結合の柔軟性や、配位子分子が持つ自由度により、ガス分子の大きさや形に応じて骨格構造を変化させながらガス分子を吸着する機構が、効率的なガスの吸着や分離には重要である。本研究では、SPring-8の高輝度放射光を用いた粉末回折法とMEM/Rietveld法を始めとする構造解析法を駆使して、構造柔軟性を持つ多孔性金属錯体のガス吸着状態における、結合形態までも含めた精密な構造情報を得る方法を確立するとともに、この物質群の吸着機構を解明することを目的とする。本年度は、Interdigitated型多孔性金属錯体[M(ip)(bpy)]n(M=Zn, Mn, Ni, ip=isophthalic acid, bpy=4,4'-bipyridine)のapohost状態の結晶構造解析を行った。始めに、単結晶X線回折により既に構造が解かれているZn化合物を、未知構造として解析した。プログラムDICVOLにより結晶系、格子定数の候補を求め、Le Bail解析を行った。得られた積分反射強度を用いてシミュレーテッド・アニーリング法により初期構造モデルを得た。Rietveld解析により得られた構造は単結晶X線回折の結果と良く一致し、ここで用いた未知構造解析の手法がこの系に対して有効であることがわかった。同様な手法により構造未知なMn化合物の解析を行った。回折データはZn化合物と同様な三斜晶の結晶格子で指数付けできた。初期構造モデルとして、配位子分子がMnイオンと結合し、細孔が形成されている妥当なものが得られ、現在、Rietveld解析を進めている。今後、3つの物質の結晶構造を比較するとともに、ガス吸着状態の構造も調べ、金属の違いによる骨格構造の柔軟性とガス吸着特性の関係を明らかにする予定である。多孔性金属錯体(PCP)はガス分子の種類に応じて細孔のサイズや形状の変化を伴いながら、ガス分子を吸着するため、高いガス吸着選択性を示し、ガス分子の高効率分離・濃縮機能を持つ材料として注目を集めている。本研究では、PCPの柔軟性ナノ細孔に、その構造変化を認識することができる"レポーター分子(ジスチリルベンゼン:DSB)"を導入した複合体を合成した。そして、この複合体の吸着メカニズムを明らかにするために、SPring-8の高輝度放射光X線を用いて粉末X線回折測定を行った。その結果、PCP-DSB複合体がCO_2を吸着する過程において、吸着量が増えるにつれて、細孔の形が菱形から正方形へと変化していくことが分かった。

また、DSBの立体構造がPCPの構造変化と同調して"ひねり状"から"平面状"へと変化し、強い青色発光を示すようになることが分かった。すなわち、CO_2の吸着によってDSBのひねり度合いが変化することで、CO_2に対して明確に応答する蛍光センサーになることが分かった。また、CO_2と物理的性質が似ているアセチレンではDSBのひねり度合い・発光の違いが生じ、この二つのガスを厳密に識別することが可能になった。この複合体のガス分子認識は、多孔性物質へのガスの物理吸着現象を利用しているので、蛍光色の変化はガス吸着後、数秒以内に起こり、数分以内で完了する。また、使用後はガスを除くことで、容易に再利用が可能なシステムになる。本研究で用いた材料は空気中から容易にCO_2を検出できるという点において環境や産業的に重要であるばかりでなく、ホスト(PCP)とゲスト(DSB)との構造・機能の同期変化という全く新しいガス検出メカニズムを示したことで、学問的にも大きな成果であるといえる。
生体内Forward genetic screenによる肝癌進展制御機構の解明

肝細胞癌は世界でその死亡率が全癌種中第2位と予後不良な疾患である。早期肝癌の多くは組織学的に均一な高分化型肝癌であるが、その一部からより低分化な癌が出現し、悪性度の高い多血性の進行肝癌へと進展して、浸潤や転移を来たす。進行肝癌の治療選択肢は非常に乏しく、新たな治療薬の創出が喫緊の課題である。申請者は、In vivoにおける網羅的な癌遺伝子同定法であるトランスポゾン挿入変異スクリーニングを行い、肝癌進展のドライバー候補遺伝子を多数同定した。そこで本研究では、これら遺伝子群の肝癌進展への関与を生体内で検証し、進行肝癌における臨床的意義を明らかにする。本年度は、トランスポゾンスクリーニングにより同定された候補遺伝子を標的としたプール型CRISPR/Casライブラリーを作成した。そして、このライブラリーを、昨年度作成した肝発癌マウスモデルに対してHTVi法により導入したところ、ライブラリー導入群において有意に発癌形成の促進を認めた。また、標的遺伝子の1つを肝特異的に欠損したマウスを作成し、肝特異的Kras持続活性化マウスと交配したところ、このマウスはKras活性化単独マウスと比較して有意に腫瘍形成が促進した。また組織学的な解析から、これらのマウスでは分化度の低下した肝細胞癌が発症していることを同定した。さらに、標的遺伝子の1つを肝特異的に欠損したマウスを肝特異的Pten欠損マウスと交配したところ、このマウスはPten欠損単独マウスと比較して有意に腫瘍形成が促進した。本研究は、これまで行ってきたトランスポゾン挿入変異法により同定された遺伝子群に関して、マウスモデルを用いてIn vivoでハイスループットに検証を行う系と、個別に検証を行う系の二つを同時並行で進める研究計画となっている。In vivoでの検証系に関してはマウスモデルを用いたスクリーニング実験が順調に進んでいると考える。また個別に検証を行う系に関しても、すでに一つ新規がん遺伝子に関してKOマウスによる表現系も得られており、こちらに関しても順調に進んでいると考える。これまでの研究計画はほぼ順調に進んでいるため、当初の研究計画に大きな変更無く、今後の研究推進を進めていけると考える。具体的には、ハイスループットに検証を行う系においてはスクリーニングを行った腫瘍のエキソームシーケンスを行い、発癌促進に寄与した遺伝子を同定する。また個別に検証を行う系においては同定した新しいがん遺伝子に関してその機能検証をさらに進めていく予定である。本年度は、まずIn Vivoでの検証を行うためのマウスモデルの作成を行った。マウスにHTVi法により肝がんの既知の癌原遺伝子を強制発現させたところ、これらのマウスは2ヶ月令において肝癌を発症した。これらの腫瘍内での癌原遺伝子の発現が亢進していること、並びにGPC3等の発現上昇を認める肝細胞がんであることを確認した。また、In vitroにおいて標的遺伝子の1つについてsiRNAによる発現抑制を行ったところ、間葉系マーカーであるCDH2,VIMの発現上昇、上皮系マーカーであるCDH1の発現低下、EMT-TFであるZEB2、TWEAK1,2の発現上昇を認め、EMTのが生じていると考えられた。またSctrach assayにてこの遺伝子のKnockdownにより遊走能が亢進していることも明らかとなった。さらに、がん幹細胞性に関してFlow cytometryにて検証を行ったところ、Knockdownにより、CD133やCD90等のがん幹細胞マーカーの発現が上昇した。本研究は、これまで行ってきたトランスポゾン挿入変異法により同定された遺伝子群に関して、マウスモデルを用いてIn vivoでハイスループットに検証を行う系と、In Vitroにおいて個別に検証を行う系の二つを同時並行で進める研究計画となっている。In vivoでの検証系に関してはそれを行うためのマウスモデルの作成に成功しており、順調に進んでいると考える。また、In vitroの検証に関しても、すでにひとつ新規がん遺伝子に関してカンガン進展との関連を見出しており、こちらに関しても順調に進んでいると考える。

本年度は、トランスポゾンスクリーニングにより同定された候補遺伝子を標的としたプール型CRISPR/Casライブラリーを作成した。そして、このライブラリーを、昨年度作成した肝発癌マウスモデルに対してHTVi法により導入したところ、ライブラリー導入群において有意に発癌形成の促進を認めた。また、標的遺伝子の1つを肝特異的に欠損したマウスを作成し、肝特異的Kras持続活性化マウスと交配したところ、このマウスはKras活性化単独マウスと比較して有意に腫瘍形成が促進した。また組織学的な解析から、これらのマウスでは分化度の低下した肝細胞癌が発症していることを同定した。さらに、標的遺伝子の1つを肝特異的に欠損したマウスを肝特異的Pten欠損マウスと交配したところ、このマウスはPten欠損単独マウスと比較して有意に腫瘍形成が促進した。本研究は、これまで行ってきたトランスポゾン挿入変異法により同定された遺伝子群に関して、マウスモデルを用いてIn vivoでハイスループットに検証を行う系と、個別に検証を行う系の二つを同時並行で進める研究計画となっている。In vivoでの検証系に関してはマウスモデルを用いたスクリーニング実験が順調に進んでいると考える。また個別に検証を行う系に関しても、すでに一つ新規がん遺伝子に関してKOマウスによる表現系も得られており、こちらに関しても順調に進んでいると考える。これまでの研究計画はほぼ順調に進んでいるため、当初の研究計画に大きな変更無く、今後の研究推進を進めていけると考える。具体的には、In vivoにおいては、確立したマウスモデルを用いて実際のハイスループットな検証を実行し、またIn vitroにおいては同定した新しいがん遺伝子に関してその機能検証をさらに進めていく予定である。具体的には、ハイスループットに検証を行う系においてはスクリーニングを行った腫瘍のエキソームシーケンスを行い、発癌促進に寄与した遺伝子を同定する。また個別に検証を行う系においては同定した新しいがん遺伝子に関してその機能検証をさらに進めていく予定である。
高度に機能化された感温性ソフトインターフェースを持つ架橋ポリマーソームの創成

内部に空孔を有するポリマーソームは多くの機能を持つため、さまざまな分野への応用が期待されている。本研究ではポリマーソームの合成法として鋳型粒子に高分子ミセルを用いることを検討した。また、ポリマーソームのシェルを形成するポリマーとして、感温性のポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(pNPAM)を用いた。pNIPAMは室温付近で水分子と水素結合を形成して水和するため、水に溶解するが、温度を下限臨界溶液温度(LCST)より高くすると水素結合が壊れて沈殿する。ポリマーソームのシェルの架橋にはシンナモイル基の光二量化反応を用いた。具体的な感温性ポリマーソームの作製法は、まず鋳型を形成する両親媒性ポリマーとしてポリメタクリル酸メチルとポリアクリル酸からなるジブロック共重合体(pMMA-pAAc)を合成した。pMMA-pAAcは水中でコア-シェル型の高分子ミセルを形成する。このポリマーとは別に側鎖にスルホネートイオンを持つpAMPSおよび、感温性のpNIPAMと光架橋性のシンナモイル基を側鎖結合したモノマーによるンダム共重合体からなるジブロック共重合体(pAMPS-p(NIPAM/CEA))を合成した。まず水中でpMMA-pAAcの高分子ミセルを形成し、pAMPS-p(NIPAM/CEA)を添加するとpNIPAM側鎖のアミドと鋳型ミセルのシェルを形成するpAAcのカルボン酸間の水素結合でpAMPS-p(NIPAM/CEA)は鋳型の高分子ミセル表面に吸着してコア-シェル-コロナ型のミセルを形成した。この状態でUV光照射によりシンナモイル基を二量化することでシェルを架橋した。さらにこの溶液を有機溶媒で透析して、鋳型を取り除くことで感温性架橋ポリマーソームを合成した。合成した感温性ポリマーソームの空孔内部へのゲスト分子の取り込みと、温度に応答した制御放出についても可能であることを確認した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではこれまで続けてきた可逆的付加-開裂連鎖移動(RAFT)型の精密ラジカル重合法を基盤とした革新的な合成手法により、コアが中空の架橋ポリマーソームを創出する。さらに架橋ポリマーソームの空孔と外部の水相を隔てる架橋したシェル層に感温性ポリマーを用いる。室温付近で感温性のシェルは水和するので空孔内と水相間の物質交換が可能だが、ある温度以上で架橋シェルの脱水和により、シェル内の間隙が閉じるので、薬剤などのゲスト分子を空孔内に保持できると期待される。感温性のポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)は室温で側鎖のアミド基と水分子の水素結合で水和して水に溶解するが、下限臨界溶液温度(LCST)以上に温度を上昇すると、水素結合が壊れて脱水和するために沈殿を生じる。感温性のPNIPAM中に数モル%の光架橋性のシンナモイル基をランダムに導入したブロックと、親水性でアニオン性ポリマーのPAMPSからなるジブロック共重合体(P(NIPAM/CEA)-b-PAMPS)をRAFT重合で合成した。また水中でPNIPAMホモポリマーとポリアクリル酸(PAA)ホモポリマーを等量混合すると、PNIPAM側鎖のアミド基とPAA側鎖のカルボン酸の水素結合による相互作用で、コンプレックスを形成して沈殿を生じ、透析で溶媒をメタノールなどの有機溶媒に置換すると、コンプレックスは解離することを確認した。このPNIPAMとPAAの水素結合による相互作用を利用して感温性のシェル層を持つポリマーソームの合成を行っている。

合成した感温性ポリマーソームの空孔内部へのゲスト分子の取り込みと、温度に応答した制御放出についても可能であることを確認した。24年度が最終年度であるため、記入しない。親水性ポリマーの構造を最初の計画から変更しているが、その他は大きな問題なく実験は進んでいる。目的とする。温度応答性で光架橋性基を含むジブロック共重合体は合成ができている。また、ポリマーソームを形成させるための鋳型となるジブロック共重合体も合成できている。さらに、鋳型となる高分子と温度応答性のジブロック共重合体は水素結合による相互作用があることを確認した。したがってポリマーソームを作製する準備は整っている。今後は合成した鋳型高分子ミセルと光架橋性基を含む感温性ジブロック共重合体の水素結合による相互作用で、コア-シェル-コロナ型の3層ミセルを形成する。このミセルに光を照射することで、シェル中に含まれる光架橋性基の光架橋を行った後に、有機溶媒による透析で鋳型を形成していた高分子ミセルを取り除くことで、コアが中空の感温性ポリマーソームを合成する。