hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アジア開発途上国の教員養成制度とカリキュラム開発における協力支援に関する研究

カリキュラム並びに教材・教具の開発過程や授業年間指導計画等の現状とその水準向上のための改善方策へ向けた取り組みを明かにすること。各国における調査対象機関は、インドでは、ムンバイにある大学および教員養成カレッジ、ネパールでは、文部省、国立トリブバン大学の本部、同大学教育学部、同大学国際関係センター、フィリピンでは、フィリピン大学理数科教育開発センター、同大学教育学部、フィリピン師範大学、タイでは、教育省、大学省、チュラロンコン大学、を訪問し、聞き取り調査ならびに関連資料の収集を行った。さらに、フィリピンの小学校・中学校・大学における算数・数学の授業参観も行った。今回の資料収集調査で特に注目すべき点は、いづれの国においても、教員の資質向上が緊急の政策課題となっており、教員免許状制度の導入に関して議論が高まり、そのための制度の制定とその導入のプロセスに関する取り組みが、急ピッチで進んでいることであった。
イオン対の活用にもとづく超分子キラル反応場の創出

1,2,3-トリアゾールを主骨格とするアニオン捕捉型キラル分子を創製し、アキラルな酸との会合体の触媒機能評価に取り組んだ。さらに、組み合わせる酸を変更することで触媒の酸性度を調節できるという特徴を活かした反応開発を行った。アニオン捕捉分子として、C2対称構造をもつビス(アミド-1,2,3-トリアゾール)を合成し、反応制御に適切な酸性度の調節が必要なNスルホニルイミンへのインドールの付加反応をモデルとして触媒の機能評価を行った。ビストリアゾールとTfOHの1:1混合物を触媒として反応を実施したところ、目的の付加体が中程度の収率とエナンチオ選択性で得られ、同時にインドールが2分子付加した副生成物が生じた。副生成物は酸による目的生成物からのスルホンアミドの脱離を起点として生じるため、この経路を抑制するためには、触媒の酸性度を弱めることが効果的であると考えた。実際、組み合わせるアキラルな酸を比較的酸性度の低いものに変更することで、期待通り副生成物の生成を抑えることに成功した。キラルビストリアゾールとアキラルな酸との会合挙動について調べるため、1H NMRを用いた滴定実験やJob Plotの作成を行ったところ、ビストリアゾールと酸は1:2の会合体を形成し得ることや、ビストリアゾールのアミドプロトンはアニオンとの水素結合に関与しないことが示唆された。さらに各種比較実験の結果から、1:1会合体がより高い選択性を与えることや、アミド基は反応の促進と立体制御に重要であることが明らかになった。以上の知見をもとに反応条件の最適化とアミド基上の置換基修飾を重点的に検討した結果、標的とする付加反応を高収率かつ高エナンチオ選択的に進行させることに成功し、新たに開発した超分子型キラル酸触媒の力量を明示した。29年度が最終年度であるため、記入しない。代表者らはこれまでに、光学活性1,2,3-トリアゾリウムイオンの分子触媒としての機能を引き出すことに成功している。独自に設計したカチオン分子は、柔軟な鎖状構造を有しているものの、静電相互作用と2つの水素結合を介して、イオン対全体で環状構造を自発的に組み上げ、比較的堅牢な不斉反応場を形成する点で特徴的である。今年度の研究では、トリアゾリウムイオンの優れた触媒機能を活かして、高難度な不斉触媒反応の開発に取り組んだ。ヒドロキシルアミンとトリクロロアセトニトリルを混合することで発生するO-イミノヒドロキシルアミンを活用することで、無保護のアミノ基をカルボニル化合物のα-位に直接的かつ立体選択的に導入する不斉触媒反応を初めて実現した。具体的には、オキシインドールを求核剤とし、光学活性1,2,3-トリアゾリウム塩を触媒として、塩基性条件下でヒドロキシルアミンとトリクロロアセトニトリルを作用させることで、アミノ化反応を高効率かつ高立体選択的に進行させることに成功した。このアミノ化反応では、相間移動触媒反応として汎用されている第4級アンモニウム塩を触媒として用いた場合には目的の生成物が全く得られず、トリアゾリウム塩存在下でのみ対応するアミノオキシインドールが得られる。各種比較実験から、独自開発したトリアゾリウムイオンが有する高い水素結合供与能が必須であることが示唆されており、高難度分子変換反応の実現を目指す研究における触媒開発の重要性を明示する結果であると言える。代表者がこれまでに独自開発した触媒の機能を活かして、高難度な不斉触媒反応を開発することに成功した。また、並行して推し進めている新規超分子型キラル配位子の開発研究も順調に進展している。標的としている二連続不斉四級炭素構築反応において、新たに開発した配位子を用いることで、高いジアステレオ選択性と中程度のエナンチオ選択性で反応が進行することを確認している。エナンチオ選択性を改善するためには、超分子型配位子の構成分子のうち、カチオン部位を有するホスフィンまたはその等価体の構造を修飾する、あるいは設計し直す必要がある。そのため、今年度途中から、新しいカチオン性配位子の合成に資する反応開発にも着手し、入手容易な化合物から短段階で目的の骨格を構築し、かつ幅広い構造類縁体の合成に適用できるカップリング反応を見出した。領域内共同研究も開始しており、新たにトリアゾリデンカルベンーホスフィン二座配位子を開発し、この配位子を用いた多核金錯体の合成と構造決定に成功している。現時点では、この新規錯体の触媒的利用には至っていないが、今後、他の金属の錯体の合成と反応開発への適用を推し進めていく。また、アンモニウムイオン部位を有するホスフィン配位子がペプチドを対イオンとする超分子型キラル配位子を形成することを確認し、これまでにない金属ー生体分子ハイブリッド超分子触媒の創製につながる端緒を見出した。

ビストリアゾールとTfOHの1:1混合物を触媒として反応を実施したところ、目的の付加体が中程度の収率とエナンチオ選択性で得られ、同時にインドールが2分子付加した副生成物が生じた。副生成物は酸による目的生成物からのスルホンアミドの脱離を起点として生じるため、この経路を抑制するためには、触媒の酸性度を弱めることが効果的であると考えた。実際、組み合わせるアキラルな酸を比較的酸性度の低いものに変更することで、期待通り副生成物の生成を抑えることに成功した。キラルビストリアゾールとアキラルな酸との会合挙動について調べるため、1H NMRを用いた滴定実験やJob Plotの作成を行ったところ、ビストリアゾールと酸は1:2の会合体を形成し得ることや、ビストリアゾールのアミドプロトンはアニオンとの水素結合に関与しないことが示唆された。さらに各種比較実験の結果から、1:1会合体がより高い選択性を与えることや、アミド基は反応の促進と立体制御に重要であることが明らかになった。以上の知見をもとに反応条件の最適化とアミド基上の置換基修飾を重点的に検討した結果、標的とする付加反応を高収率かつ高エナンチオ選択的に進行させることに成功し、新たに開発した超分子型キラル酸触媒の力量を明示した。銅錯体を触媒とする不斉反応を標的とし、引き続き、イオン対型キラル二座配位子の開発に取り組む。具体的な標的反応としては、研究開始当初から設定していたカルボニル化合物のプロパルギル化反応に加えて、前年度の研究で開発に成功したカルボニル化合物の直截的アミノ化反応を新たに取り上げる。前年度に開発したカチオン性分子触媒を用いるアミノ化の条件では、適用可能なカルボニル化合物と、導入可能なアミノ基に明確な制限があったが、銅錯体を触媒として用いることで、適用性を飛躍的に拡大できる可能性を見出している。前年度に開発したカップリング反応を駆使して配位子の合成を加速し、標的反応の制御に資する触媒を開発する。また、連携研究者からペプチドの提供を受け、生体分子を対イオンとする超分子型キラル配位子の創製を推し進める。代表者らのこれまでの研究では、超分子形成のために主として非極性溶媒を利用してきたが、生体分子の利用に際しては、溶解性の観点からアルコールをはじめとする極性溶媒の利用が好ましい。極性溶媒中でも超分子相互作用による会合形成を有利にするために、カチオン性分子に水素結合をはじめとする結合供与性官能基を導入した新しい配位子を設計・合成する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
固定化培養細胞を用いた生理活性物質の生産に関する研究

キャラボク,イチョウの組織培によるタキソール,ギンゴリドの生産について検討した。また、キャラボク内樹皮から単離したペスタロッチア菌によるタキサン類の生産について調べた。1キャラボクの茎から誘導した培養細胞によりタキソールが生産されることを見出した。その生産量は母植物の約半分であった。しかし、エリシターや生合成前駆体を添加することにより、その生産量は約10増加することを見出した。2キャラボクから培養細胞をアルギン酸で固定化した固定化細胞は、培地中にタキソールを放出することを見出した。その放出量は、細胞内で生産されるタキソールの約6080%であった。固定化細胞は、4週間連続的して培地中にタキソールを放出した。その量は0.30.6mg/Lであった。また、固定化細胞はエリシター等を添加するとタキソール放出量が増加することも見出した。バイオリアクターでのタキソールの生産の可能性が認められた。3キャラボク内樹皮から数種のペスタロッチア菌を単離した。それらの菌がタキソールを生産することが見られたが、その生産量については調査中である。4イチョウの胚から誘導した培養細胞により、ギンゴリドが生産できることを見出した。培養細胞により生産されるギンゴリドの量は、母植物のそれとほほ同等であった。また、その細胞培養液にエリシターや生合成前駆体を添加すると、その生産量が約5倍増加することを見出した。5イチョウからの誘導した培養細胞を固定化した固定化細胞は、培地中にギンゴリドを放出することを見出した。その放出量は細胞で生産されるそれの約20%であった。バイオリアクターによるギンゴリドの生産の可能性が示唆された。キャラボク,イチョウの固定化細胞培養によるタキソール,ギンゴリドの生産、及びキャラボク内樹皮から単離したPestalotia菌によるタキサン類の生産について検討した。1キャラボクから誘導したカルスからの培養細胞をアルギン酸で固定化した。固定化細胞を培養すると培養液中に連続的(3週間の間)にタキソールを放出した。その量は0.30.5mg/Lであり、細胞中の約5080%が培地中へ放出された。エリシター,生合成前駆体等の添加によるタキソールの放出量の増加法については検討中である。しかし、タキソールの生合成前駆体10-デアセチルバカチンIIIは細胞内では生産(2mg/g乾細胞重)されたが、細胞外へは放出されなかった。2キャラボクからの固定化細胞を自製のバイオリアクターにつめ、タキソールの生産を試みた。タキソールは培地中に放出されたが、その量は少なかった。タキソールの培地中への放出量を増加させるため、種々の方法を検討中である。3キャラボク内樹皮から単離した一種のPestalotia菌がタキサン類の一種,10-デアセチルバカチンIII(タキソール生合成の前駆体)を生産(3555μg/L)することを初めて見出した。この化合物はタキソールの半合成法の出発原料としても重要な化合物である。この菌の培養によるこの化合物の生産量を増加させる方法を種々検討している。4イチョウのカルスからの誘導したカルスからの培養細胞をアルギン酸で固定化した固定化細胞培養により、培地中にギンゴリドが放出されることを見出した。その量は約1025μg/Lであり、細胞中の約20%が細胞外に放出された。キャラボク・イチョウの組織培によるタキソール,ギンゴリドの生産、およびキャラボク内樹皮から単離したPestalotia菌によるタキサン類の生産について検討した。

1キャラボクの茎から誘導した培養細胞をアルギン酸,カラギーナンで固定化した。カラギーナンで固定化したした場合は、培地中へのタキソールの放出量がアルギン酸のそれの約1/3であった。アルギン酸で固定化した細胞は、4週間連続的にタキソールを放出した。その量は0.30.5mg/Lであり、細胞中のタキソールの約6080%が培地中へ放出されることが分かった。2キャラボクからの固定化細胞をバイオリアクターに充填し、タキソールの生産を試みた。タキソールは培地中に放出されたが、その量は少なかった。しかし、エリシター添加によりタキソールの培地中への放出量が増加した。タキソールの培地中への放出量を増加させるため種々の検討を行っている。3キャラボク内樹皮から単離した数種のPestalotia菌が少量ではあるが、タキサン類を生産することを見出した。生産されるタキサン類の構造については検討中である。また、タキソールも生産されている可能性が見出されたので、この化合物が生産されているかどうか確認中である。4イチョウの胚のカルスからの誘導した培養細胞をアルギン酸で固定化した固定化細胞は、培地中にギンゴリドを放出することを見出した。その量は少なく、細胞内で生産される量の約20%が細胞外に放出されることが分かった。しかし、3週間の間連続的にギンゴリドが培地中に放出された。そのため、バイオリアクターでの生産が可能と考えられた。その放出量を増加させる方法を含めバイオリアクターでの生産について検討中である。キャラボク,イチョウの組織培によるタキソール,ギンゴリドの生産、およびキャラボク内樹皮から単離したペスタロッチア菌によるタキサン類の生産について調べた。1キャラボクの茎から誘導した培養細胞をアルギン酸で固定化した固定化細胞は、培地中ヘタキソールを放出した。その放出は培地を交換した場合は、4週間連続的して続いた。その量は0.30.6mg/Lであり、細胞中のタキソールの約6080%が培地中へ放出された。しかし、培地を交換しなかった場合は、培地中への放出は2週間でストップすることも分かった。また、固定化細胞はエリシター等を添加するとタキソール放出量が増加することも見出した。2キャラボク内樹皮から数種のペスタロッチア菌を単離した。それらの菌は極小量であるが、タキサン類を生産することを見出した。その中には強い抗ガン性を有するタキソールも生産されていることがイムノアッセイから判明したが、その生産量については調査中である。3イチョウの胚から誘導した培養細胞により、ギンゴリドが生産できることを見出した、また、その細胞培養液にエリシター(キトオリゴ糖)を添加すると、その生産量が約5倍増加することが分かった。培養細胞により生産されるギンゴリドの量は、カルスのそれの約2倍であり、母植物のそれとほほ同等であった。4イチョウの胚のカルスからの誘導した培養細胞をアルギン酸で固定化した固定化細胞は、3週間連続して培地中にギンゴリドを放出することを見出した。また、固定化細胞に光を当てるとギンゴリド放出量が増加することも分かった。さらに、固定化細胞は生合成前駆体等を添加するとキンゴリド放出量が増加することも見出した。しかし、その量は少なかった。バイオリアクターに充填した固定化細胞による連続的なギンゴリド生産については検討中である。
生体組織アレイを再構築する3次元光造形シングルセルスポッタの開発

本研究の目的は,生体組織アレイを再構築する3次元光造形シングルセルスポッタを開発することであった.高い効率で細胞のプリンティングを実現することを目指した.セルスポッタにおける主要な構造を形成することに成功した.すなわちSU-8の縦穴とPDMSの空圧膜からなる可変開口が構築された.また単一細胞のみが流れでトラップされるように流路を設計した.2段のSU-8とPDMS流路を組み立てることで構造を構築した.今回の基礎作成技術は,基板上に単一細胞をパターニングすることを可能にする.さらに細胞液滴を形成するために,光硬化性樹脂の液滴をマイクロ流路で形成して,その特性を評価した.当該年度は,本研究課題「生体組織アレイを再構築する3次元光造形シングルセルスポッタの開発」を実施するために,3ステップに分けて研究を実施した.1)細胞整列および単一細胞のモノマー被覆:poly(dimethylsiloxane) (PDMS)製の流路を作製し,ガラスと接合した.PDMSとガラスの流路壁をガラス撥水剤(アクアペル)にて表面修飾した後,液滴形成の実験を行った.分散相をpoly (ethylene glycol)diacrylate (PEG-DA),連続相をフッ素系不活性液体(フロリナートFC-40)とした.ポンプで溶液を輸送し,PEG-DAの液滴生成を行った.流路中にて細胞を含んだPEG-DAの液滴が,連続的に生成した.細胞被覆液滴の形成の基礎原理を確認した.2)可変開口を持つスポッタ構造作製:PDMS可変膜,SU-8フォトレジストの開口からなるスポッタ構造を作製した.SU-8は最初シリコン基板上でパターンを形成した後,下部にあるリフトオフレジストを溶解して,基板からリリースした.PDMSとSU-8の接合には,PDMSをシランカップリング剤にてアミノ基で修飾し,SU-8のエポキシ基と接合する方法を利用した.構造の作製後,スポッタに空圧を印加し,可変膜の駆動を確認した.基本的なデバイス構造の作製技術を確立した.3)細胞の光硬化固定:紫外光や青色光(405nm)でラジカル反応が開始する重合開始剤を利用し,細胞を含んだPEG-DAの硬化を行って,細胞生存率を評価した.青色光照射でのPEG-DAのゲル化を確認した.また紫外光用の重合開始剤と比較すると,細胞の生存率低下は同程度であった.光を利用した細胞固定の基本原理を確認した.「生体組織アレイを再構築する3次元光造形シングルセルスポッタの開発」に向けて,3項目に分けて,順調な親展が見られ,基礎的な部分が確立されたため.生体外の3次元生体組織(生体システム)アレイの再構築を目的として,生分解性・光硬化性モノマーで被覆した単一細胞(直径約10μm)を利用し,3次元光造形を行う単一細胞プリンタの開発を進めた.本研究で実績のある細胞操作・加工技術に加え,流体力・圧力・光を駆使し,複数種の単一細胞を3次元的に組み上げる光造形システムを構築を目指した.1.光硬化性樹脂の液滴生成評価,2.ノズルアレイの作製,3.光硬化性樹脂の光硬化・細胞固定の評価を行った.【1.光硬化性樹脂の液滴生成評価】細胞を被覆する液滴を安定して生成するために,流路内部をPDMSとしたデバイスを作製し,液滴生成を評価した.連続相にミネラルオイル,分散相にPEG-DA溶液を利用したとき,細胞の直径に近い液滴径を得た.また液滴生成周波数は分散相流量の増加に比例して高くなる傾向を示した.連続相流量を増加させた際,同様に比例して高くなる傾向を示した.【2.細胞吐出制御のためのノズルアレイの開発】ノズルアレイ構造の設計及び作製を行い,SU-8とPDMSを接合する構造とすることで,作製プロセスを簡単化した.また,接合強度は200 kPa以上を示した.デバイスの動作において十分である.デバイス断面の観察より,流路寸法は,設計値に近い値を示した.細胞捕獲・吐出動作への応用が期待できる.【3.レーザーおよび重合開始剤LAPの導入による細胞固定法の検討】光硬化性樹脂について,各濃度における樹脂の硬化に必要な積算光量を推定した.硬化には積算光量が重要なことを理解した.つまり照射時間が短いほど,パターンが短時間で形成できる.また濃度が高いほど,硬化時間は短いことを示した.1.0 w/v%,100 mW/cm2の条件で,最も短時間で硬化した.このとき硬化時間は0.2 sであった.短時間での光硬化を求めるうえで,十分な硬化時間である.本研究の目的は,生体組織アレイを再構築する3次元光造形シングルセルスポッタを開発することであった.高い効率で細胞のプリンティングを実現することを目指した.セルスポッタにおける主要な構造を形成することに成功した.すなわちSU-8の縦穴とPDMSの空圧膜からなる可変開口が構築された.また単一細胞のみが流れでトラップされるように流路を設計した.2段のSU-8とPDMS流路を組み立てることで構造を構築した.今回の基礎作成技術は,基板上に単一細胞をパターニングすることを可能にする.さらに細胞液滴を形成するために,光硬化性樹脂の液滴をマイクロ流路で形成して,その特性を評価した.1)細胞整列および単一細胞のモノマー被覆:安定的にモノマーで被覆した細胞液滴が形成される条件を探索する.

これまでは流量が一定の状態でも,液滴生成の条件が移行する場合があった.表面状態や空泡の混入による液滴生成条件の変化が考えられるため,これらによる条件の変化を抑える.2)可変開口を持つスポッタ構造作製:可変開口形成の歩留まりを上げ,細胞液滴を開口から吐出する.これまで可変膜の破損が見られることから,今後は膜厚や接着条件を変更して,歩留まりを向上させる.3)細胞の光硬化固定:さらなる光硬化の高速化を目指して,今後はレーザーを光源にした光学系を構築する.レーザースポットをスキャンし,高速の硬化を実現して,複数スポットでの細胞固定を可能にする.これまで水銀灯を光源に利用し細胞を硬化していたが,ワンスポットの硬化に数秒の時間がかかっていた.4)全機能統合:1)-3)の機能を統合して,細胞の配置・固定を実証する.バイオマイクロシステム
家畜卵巣の灌流培養による卵細胞成熟の人為支配

家畜の片側の卵巣に含まれる卵母細胞は510万個といわれ、第一成熟分裂前期の段階で休止している。これらの卵母細胞のうち生涯を通じて成熟し、排卵に至るものはウシ、ヤギなどの家畜では200個にも達っせず、大部分は個体に発生する機会を得ることなく死滅してしまう。この潜在的卵母細胞をいかに有効に利用するかが、家畜の改良・増殖にとって重要な課題である。家畜の卵巣を個体から摘出し、体外で灌流培養することによって卵巣に含まれる多数の潜在的卵母細胞を短時間のうちに人為的に成熟・排卵させることを目指して本研究を進めた。申請者らが考案した卵巣灌流培養装置、特に卵巣容器、灌流液容器、酸素化装置に大きな改良を加え、培養液のpH、酸素濃度、温度などを適切に保てるようにした。なかでも、卵巣からの排卵を容易に確認でき、かつ排卵された卵細胞を簡便かつ確実に回収できるように卵巣容器を大幅に改良した。成熟卵胞の存在していない性周期の卵巣や幼若獣の卵巣を灌流培養し、ゴナドトロピンなどの生理活性物質を投与して未成熟卵胞の卵母細胞を成熟させ、排卵をおこさせる方法を検討し、卵巣組織の形態と生理機能を良く保存しながら、卵胞のスチグマ形成と破裂を再現よく誘発できるまでに手法を開発できた。1.卵巣の潅流培養装置の改良を試みた。とくに培養装置から酸素ガスが流出しにくくした。これによって培養液のpHが比較的安定した。破裂した卵胞からの卵を採取しやすくするため,卵巣を納める卵巣チャンバーとして50mlビーカー(直径6cm×深さ3cm)を用い,このチャンバーに卵巣と培養液を入れ,これらを流動パラフィンでおおった。2.山羊卵巣を0,3,6時間培養したときの培養液中のグルコース含量は103,77および62mg/100mlであり,乳酸の含量は11,28および53mg/100mlであった。これらの成績から,潅流培養中も山羊卵巣が代謝機能を維持していることが推察できた。3.46時間培養後も,卵胞や黄体に3β-水酸基脱水素酵素とグルコース-6リン酸脱水素酵素の活性が認められた。1.卵巣の灌流培養装置の改良を試みた。培養装置から酸素ガスが流出するのを防止しするために酸素化装置に大きな改良を加えた結果、6時間にわたる灌流培養中の培養液の水素イオン濃度が安定した。また培養終了後に卵を採取しやすくするために、培養チャンバー内の卵巣と培養液を流動パラフィンで覆った。2.体外にて46時間灌流培養した後も、卵胞膜内層や黄体のΔ5-3β-水酸基脱水素酵素およびグルコース-6リン酸脱水素酵素の活性が認められた。申請者らが考案した卵巣灌流培養装置、特に卵巣容器、灌流液容器、酸素化装置に大きな改良を加え、培養液pH、酸素濃度、温度などを適切に保てるようにした。成熟卵巣の存在していない性周期の卵巣や幼若獣の卵巣を灌流培養し、ゴナドトロピンなどの生理活性物質を投与して未成熟卵胞の卵母細胞を成熟させ、排卵をおこさせる方法を検討し、卵巣組織の形態と生理機能を良く保存しながら、卵胞のスチグマ形成と破裂を再現よく誘発できるまでに手法を開発できた。
ヒト赤血球膜におけるリバビリン輸送のトランスポートソーム解析

抗ウイルス薬リバビリンの赤血球障害はその赤血球内移行と密接に関連している。本研究結果から、リバビリンはヌクレオシドトランスポーター1(ENT1)を介して取り込まれること、一方、ATP依存的な排出は関与しないことが明らかとなった。さらにヒト赤血球膜小胞およびA549細胞において、ENT1およびグルコーストランスポーターは氷冷下でも比較的高活性に機能する、すなわち低温忍容性を有することも明らかにした。抗ウイルス薬リバビリン(ヌクレオシドアナログ)の重大な副作用である赤血球障害はその赤血球内移行と密接に関連する。本研究ではリバビリンの赤血球膜輸送機構を解明するため膜レベルでの検討を行った。当初、インタクトな赤血球におけるリバビリン輸送はヌクレオシドトランスポーター1(ENT1)阻害剤NBMPRで阻害されるが、膜小胞系では促進されるという矛盾する結果を得た。この原因としてトランスポートソームの観点から赤血球内の何らかの物質が活性調節に関わる可能性について検討したが、その後の詳細な解析により、洗浄過程における小胞からのリバビリンエフラックスの関与が示唆された。そこで実験系を改善することで、以下に示す結果を得た。1.ヒト血液からright-side-out型の小胞(ROV)およびinside-out型の小胞(10V;反転小胞)を調製した。酵素法により、ROV率は76.1±1.8%、10V率は55.6±2.8%と見積もられた。2. ROV及び洗浄赤血球におけるリバビリン、ウリジンの取り込みには濃度依存性が認められ、両基質問で取り込みの相互阻害も認められた。また、いずれの取り込みも各種ENT1阻害剤により阻害された。3. 10Vにおけるリバピリンの輸送にATP依存性は認められなかった。以上の結果から、ヒト赤血球において、リバビリンはウリジンと共通の輸送系、すなわちENT1を介して取り込まれること、またATP依存的な排出は関与しないことを膜レベルで明らかにすることができた。さらに上記の過程で恒温動物であるヒトのトランスポーターが氷冷下で機能するという極めて新規な知見を得た。また比較として用いたアラニンの輸送解析においてトランスポートソームの関与が示唆されたため、これらの点についてもさらに検討を進める予定である。抗ウイルス薬リバビリンの重大な副作用である赤血球障害はその赤血球内移行と密接に関連する。本研究はその取り込み機構ならびに赤血球膜における物質輸送とトランスポートソームの関与を解明することを目的とする。昨年度は赤血球と赤血球膜小胞でリバビリン輸送特性に乖離が見られたが、その原因がトランスポートソームの問題ではなく、リバビリン輸送に関わるトランスポーターENT1の低温忍容性にあることを明らかにした。その後、アミノ酸であるアラニンの赤血球膜輸送において、トランスポートソームの関与が示唆されたため検討を進め、以下の知見を得た。1.ヒト洗浄赤血球において、Na^+依存的な[^3H]アラニン取り込みが観察された。またその取り込みは、非標識アラニンで濃度依存的に阻害された。一方、赤血球膜小胞(ROVs)を用いた取り込み実験では、アラニンの取り込みにNa^+依存性は観察されなかった。2.Na^+依存性を示すアラニントランスポーターにASCがある。ASCはNa^+依存性交換輸送体であるため、赤血球膜小胞内に非標識アラニンを負荷し、[^3H]アラニン取り込みを測定した。その結果、trans-stimulation効果が観察され、トランスポーター介在性輸送系の関与が示唆された。しかし小胞内外のイオン組成を変化させても、Na^+依存性は観察されず、K^+存在下でも交換輸送活性が認められた。従って、赤血球で観察されたNa^+依存性には、赤血球内に存在する他の因子による制御が関与する可能性が示唆された。今後さらに、赤血球と赤血球膜小胞の間で認められたアラニン輸送の解離の分子メカニズムについて解析を進め、赤血球における物質輸送とトランスポートソームを含めた制御機構について明らかにしたいと考える。これまでに、赤血球と赤血球膜小胞でリバビリン輸送特性に乖離が見られたが、その原因はトランスポートソームの問題ではなく、リバビリン輸送に関わるヌクレオシドトランスポーターENT1の低温忍容性にあることを明らかにした。本年度はヒト非小細胞肺がん由来A549細胞を用いて、赤血球で観察されたENT1およびグルコーストランスポーターGLUT1の低温忍容性が普遍的なものかどうかについて解析を進め、以下の知見を得た。1.A549細胞の膜画分においてhENT1のタンパク質発現が確認された。2.A549細胞におけるウリジンの取り込みは、洗浄に用いる氷冷バッファーにENT1阻害剤NBMPRを添加しても有意な差は認められず、洗浄段階でのA549細胞からのeffluxは起こらないことが示唆された。

3.37°CおよびICT(氷冷下)条件におけるウリジンの細胞内取り込みは、NBMPRの濃度依存的に阻害された。4.37°C条件下でのウリジン輸送に若干のNa^+依存性が認められ、A549細胞においてはhENT1以外のシステム(CNT)が関与している可能性が示唆された。5.D-グルコースのA549細胞への取り込みは、洗浄に用いる氷冷バッファーにGLUT阻害剤フロレチンを添加しない場合、有意な減少が観察され、hGLUT1はICTにおいても機能している可能性が示唆された。6.D-グルコースのA549細胞への取り込みはICT条件下において37°Cと同様、フロレチンにより減少した。以上の結果からヒト赤血球膜小胞と同様に、A549細胞においても、ICT条件下でENT1を介したウリジン輸送およびGLUT1を介したグルコース輸送が起こることが示された。なお、赤血球と赤血球膜小胞におけるアラニン輸送特性の乖離の原因については、現在もトランスポートソームの観点も含め、検討を継続している。
細胞融合および細胞浸潤過程における細胞内オステオポンティンの役割

破骨細胞融合および腫瘍細胞浸潤において極めて重要なステップである細胞骨格再構築を制御している分子の細胞内動態を詳細に観察することにより,これらの分子間の相互作用および細胞機能との関連について解明することを目的として研究を行った。本研究で着目しているosteopontin(OPN)はN末端領域にシグナル配列を有することから分泌性蛋白質として作用すると考えられ,硬組織では細胞外基質として骨代謝制御および破骨細胞の接着に関与することが知られている。一方,最近の知見からOPNは細胞接着のみならず細胞遊走に重要であり、免疫、炎症・感染性疾患、創傷治癒、腫瘍転移能獲得などに細胞内OPNが深く関与している可能性が示されている。本年度の実験から以下の結果が得られた。1.OPN-/-および野性型マウスから得られた細胞をそれぞれ異なる蛍光分子(緑と赤)でラベルし,同数の細胞を混合後,細胞遊走・融合過程をレーザー顕微鏡下で観察した。突起伸長が見られる細胞はすべて野性型由来細胞かあるいは融合した結果,黄色の蛍光を示す細胞に限られており、細胞遊走および融合にOPNが関与していることが明らかになった。2.マウス頭蓋冠をLPS存在下にて培養したのち免疫蛍光染色法により観察した結果、成熟破骨細胞のシーリング構造にActinとOPN,CD44が共局在していることが示され、これらの分子が破骨細胞の活性化においても重要であることがわかった。3.不死化口腔粘膜上皮細胞、低度浸潤型・中等度浸潤型・高度浸潤型癌細胞を培養し,創傷治癒過程を観察した。その結果、高度浸潤型では短時間で細胞の突起伸長がみられた。また最前線の細胞を免疫蛍光染色したところ、細胞膜辺縁のRaft構造(マイクロドメイン)に一致してOPN,CD44の局在が認められ、腫瘍細胞の浸潤過程に関与することが明らかになった。本研究は破骨細胞融合および腫瘍細胞浸潤において極めて重要なステップである細胞骨格再構築を制御する分子の細胞内動態の解明を最終目的とする。本研究で着目しているosteopontin(OPN)とCD44は細胞の接着および遊走に重要であり、免疫、炎症・感染性疾患,創傷治癒,腫瘍転移能獲得などに深く関与しているという報告が蓄積してきている。しかし,これらの多様な作用を説明しうる詳細なメカニズムは未知のままである。本研究課題の初年度である今年度は以下の検討を行った。1.破骨細胞の突起伸長および細胞遊走への細胞内OPNの関与についての研究破骨細胞前駆細胞にOPN-GFPのプラスミドを導入し,細胞融合過程でのOPN-GFP局在についてレーザー共焦点顕微鏡で観察した結果,細胞突起にOPN-GFPとactinが共局在することが確認された。またfilopodia, lame llipodiaにはそれぞれ, small GTPaseであるCdc42,Rac1が局在しており,細胞骨格再構築に必須とされる情報伝達分子との相互作用が示唆された。2.扁平上皮癌の浸潤過程における細胞内OPNの関与についての研究腫瘍細胞の転移能獲得に重要と考えられている上皮間葉移行過程へのOPNの関与について知るために、上皮様細胞(HOC719PE)と間葉様細胞(HOC719NE)についてDNA microarrayで検索した結果,間葉様細胞株では細胞間接着に必須であるE-cadherinの発現が消失し,OPNが強<発現していた。またこれらの細胞を用いて,wound healing assayをおこなったところ,間葉様細胞では損傷直後に細胞膜ラフリングがみられ,短時間で損傷部位への細胞の遊走および修復が観察された。

以上の結果はいずれも細胞遊走過程においてOPNがその他の細胞内情報伝達分子と協同して働く可能性を示唆するものである。本研究では前駆破骨細胞融合および腫瘍細胞浸潤において極めて重要なステップである細胞骨格再構築を制御する分子の細胞内動態の解明を最終目的としている。本研究で着目しているosteopontin(OPN)は石灰化組織に分布する基質タンパクとして同定された分子であるが,Eta-1(Early T cell activation 1)と同一分子であることが明らかにされ,さらに細胞の接着および遊走に重要であり、免疫、炎症・感染性疾患,創傷治癒,腫瘍転移能獲得などに深く関与しているという報告が蓄積してきている。しかし,これらの多様な作用を説明しうる詳細なメカニズムは未知のままである。昨年度の研究から前駆破骨細胞の細胞突起伸長・遊走および扁平上皮癌細胞のwound healing過程においてOPNがsmall GTPaseなどと協調して働くことが示された。本年度は更に以下の検討を行った。1.研究協力者であるSodek教授からOPN遺伝子欠損マウス(OPN-/-)の供与を受け,破骨細胞形成について生細胞を用いたイメージングを行った。OPN-/-および野性型マウスから得られた細胞をそれぞれ異なる蛍光分子(緑と赤)でラベルし,同数の細胞を混合後,細胞遊走・融合過程をレーザー顕微鏡下で観察した。突起伸長が見られる細胞はすべて野性型由来細胞かあるいは融合した結果,黄色の蛍光を示す細胞に限られていた。もし分泌型のOPNがこれらの反応に関与しているのであれば,野性型細胞が分泌したOPNによりOPN-/-細胞でも形態変化が起こるはずである。すなわちこの結果から細胞内OPNの関与が明確になった。2.Cycloheximide添加により蛋白合成を阻害した場合にも細胞内に停留するOPNの存在が認められること,さらに生細胞のイメージングからこの膜近傍に停留する細胞内OPNが細胞形態変化に重要であることが示された。破骨細胞融合および腫蕩細胞浸潤において極めて重要なステップである細胞骨格再構築を制御している分子の細胞内動態を詳細に観察することにより,これらの分子問の相互作用および細胞機能との関連について解明することを目的として研究を行った。本研究で着目しているosteopontin(OPN)はN末端領域にシグナル配列を有することから分泌性蛋白質として作用すると考えられ,硬組織では細胞外基質として骨代謝制御および破骨細胞の接着に関与することが知られている。一方,最近の知見からOPNは細胞接着のみならず細胞遊走に重要であり、免疫、炎症・感染性疾患、創傷治癒、腫瘍転移能獲得などに細胞内OPNが深く関与している可能性が示されている。本年度の実験から以下の結果が得られた。1.OPN-/-および野性型マウスから得られた細胞をそれぞれ異なる蛍光分子(緑と赤)でラベルし,同数の細胞を混合後細胞遊走・融合過程をレーザー顕微鏡下で観察した。突起伸長が見られる細胞はすべて野性型由来細胞かあるいは融合した結果,黄色の蛍光を示す細胞に限られており、細胞遊走および融合にOPNが関与していることが明らかになった。
複雑系の数理および情報構造究明のためのマルチスケーリング法の総合的展開

非線形性が重要な役割を果たす一般的な複雑系の例として,偏微分方程式で記述される流体間クステーション上でシミュレーションを実行し,自己相似性の観点からその特徴を整理した.特に,臨界点を有する対流問題,カオスなど,臨界点近傍では複雑系に共通する特徴を呈することは予想され,本研究の目的である体系化を考える点においてこれらの個別な課題に対するシミュレーションは重要である.非線形系の臨界点の特徴は線形項が消滅して非線形項がシステムの挙動を支配していることで,結果的にその挙動は1変数に対する不変性で特徴づけられる.1変数を多変数に拡張し,マルチスケーリング則として一般的な状況における複雑系の特徴を取り出せる可能性を示した.シミュレーションでは,多変数が故に膨大なシミュレーションを必要とするので数値計算のための準備を本研究の計画当初から行った.セルオートマトンモデルなどのように微分方程式ではなくある種のルールとしてダイナミクスが与えられているモデルもやはり非線形なシステムである.このようなシステムに対する解析方法は従来シミュレーションのみであったが,マルチスケーリングにより複雑系の挙動を詳細に調べることができるようになり,このような場合を含めた一般的な複雑系に対する手法として確立すべく理論研究を推進した.非線形性が重要な役割を果たす一般的な複雑系の例として,偏微分方程式で記述される流体間クステーション上でシミュレーションを実行し,自己相似性の観点からその特徴を整理した.特に,臨界点を有する対流問題,カオスなど,臨界点近傍では複雑系に共通する特徴を呈することは予想され,本研究の目的である体系化を考える点においてこれらの個別な課題に対するシミュレーションは重要である.非線形系の臨界点の特徴は線形項が消滅して非線形項がシステムの挙動を支配していることで,結果的にその挙動は1変数に対する不変性で特徴づけられる.1変数を多変数に拡張し,マルチスケーリング則として一般的な状況における複雑系の特徴を取り出せる可能性を示した.シミュレーションでは,多変数が故に膨大なシミュレーションを必要とするので数値計算のための準備を本研究の計画当初から行った.セルオートマトンモデルなどのように微分方程式ではなくある種のルールとしてダイナミクスが与えられているモデルもやはり非線形なシステムである.このようなシステムに対する解析方法は従来シミュレーションのみであったが,マルチスケーリングにより複雑系の挙動を詳細に調べることができるようになり,このような場合を含めた一般的な複雑系に対する手法として確立すべく理論研究を推進した.非線形性が重要な役割を果たす一般的な複雑系の例として,偏微分方程式で記述される流体問題,自己組織化臨界現象としての各種のセルオートマトンモデルなどを対象とした予備的な研究として,購入予定の高機能ワークステーション上でシミュレーションを実行し,自己相似性の観点からその特徴を整理した.特に,臨界点を有する対流問題,カオスなど,臨界点近傍では複雑系に共通する特徴を呈することは予想され,本研究の目的である体系化を考える点においてこれらの個別な課題に対するシミュレーションは重要である.非線形系の臨界点の特徴は線形項が消滅して非線形項がシステムの挙動を支配していることで,結果的にその挙動は1変数に対する不変性で特徴づけられる.1変数スケーリング法はフラクタル手法に代表される複雑系の特徴を捉える方法と本質的に同じ方法であり,このため,たとえばフラクタル次元を指数にもつべき則が導かれる.さらには,従来の境界層理論や多スケール逓減法に代表される特異摂動法も一種のマルチスケーリングであり,スケーリングに対する不変な挙動を取り出す方法の一例になっている.1変数を多変数に拡張すると,べき則を包含するマルチスケーリング則として一般的な状況における複雑系の特徴を取り出せる可能性が期待できる.シミュレーション研究では,多変数が故に膨大なシミュレーションを必要とするので数値計算のための準備を本研究の計画当初から行う.セルオートマトンモデルなどのように,微分方程式ではなくある種のルールとしてダイナミクスが与えられているモデルもやはり非線形なシステムである.このようなシステムに対する解析方法は従来シミュレーションのみであったが,マルチスケーリングにより複雑系の挙動を詳細に調べることができるようになり,このような場合を含めた一般的な複雑系に対する手法として確立すべく理論研究を推進した.非線形性が重要な役割を果たす一般的な複雑系の例として,偏微分方程式で記述される流体問題自己組織化臨界現象としての各種のセルオートマトンモデルなどを対象とした予備的な研究として,購入したワークステーション上でシミュレーションを実行し,自己相似性の観点からその特徴を整理した.特に,臨界点を有する対流問題,カオスなど,臨界点近傍では複雑系に共通する特徴を呈することは予想され,本研究の目的である体系化を考える点においてこれらの個別な課題に対するシミュレーションは重要である.非線形系の臨界点の特徴は線形項が消滅して非線形項がシステムの挙動を支配していることで,結果的にその挙動は1変数に対する不変性で特徴づけられる.1変数スケーリング法はフラクタル手法に代表される複雑系の特徴を捉える方法と本質的に同じ方法であり,このため,たとえばフラクタル次元を指数にもつべき則が導かれる.さらには,従来の境界層理論や多スケール逓減法に代表される特異摂動法も一種のマルチスケーリングであり,スケーリングに対する不変な挙動を取り出す方法の一例になっている.1変数を多変数に拡張すると,べき則を包含するマルチスケーリング則として一般的な状況における複雑系の特徴を取り出せる可能性が期待できる.シミュレーション研究では,多変数が故に膨大なシミュレーションを必要とするので数値計算のための準備を本研究の計画当初から行う.セルオートマトンモデルなどのように,微分方程式ではなくある種のルールとしてダイナミクスが与えられているモデルもやはり非線形なシステムである.

このようなシステムに対する解析方法は従来シミュレーションのみであったが,マルチスケーリングにより複雑系の挙動を詳細に調べることができるようになり,このような場合を含めた一般的な複雑系に対する手法として確立すべく理論研究を推進した.非線形性が重要な役割を果たす一般的な複雑系の例として,偏微分方程式で記述される流体問題,自己組織化臨界現象としての各種のセルオートマトンモデルなどを対象とした予備的な研究として,購入したワークステーション上でシミュレーションを実行し,自己相似性の観点からその特徴を整理した.特に,臨界点を有する対流問題,カオスなど,臨界点近傍では複雑系に共通する特徴を呈することは予想され,本研究の目的である体系化を考える点においてこれらの個別な課題に対するシミュレーションは重要である.非線形系の臨界点の特徴は線形項が消滅して非線形項がシステムの挙動を支配していることで,結果的にその挙動は1変数に対する不変性で特徴づけられる.1変数を多変数に拡張し,べき則を包含するマルチスケーリング則として一般的な状況における複雑系の特徴を取り出せる可能性を示した.シミュレーションでは,多変数が故に膨大なシミュレーションを必要とするので数値計算のための準備を本研究の計画当初から行った.セルオートマトンモデルなどのように微分方程式ではなくある種のルールとしてダイナミクスが与えられているモデルもやはり非線形なシステムである.このようなシステムに対する解析方法は従来シミュレーションのみであったが,マルチスケーリングにより複雑系の挙動を詳細に調べることができるようになり,このような場合を含めた一般的な複雑系に対する手法として確立すべく理論研究を推進した.
国際共同研究「超弦理論と量子コホモロジー」を組織する為の企画調査

本企画調査の目的は「弦理論」と深く関わりある幾何学、特にシンプレクテック幾何学および代数幾何学等の諸分野において弦理論の新しい進展を取り入れながら21世紀の空間概念の創造の為の数学的基礎付けの為の研究を立ち上げる準備をする事であった。特に、深谷・小野のグロモフ・ウイッテン不変量および量子コホモロジー環のシンプレクテック幾何学的基礎付け、齋藤・細野・前野らのミラー対称性の研究や代数多様体の量子コホモロジーの具体的決定、上野・清水の共形場理論とヴイラソロ代数およびリーマン面のモジュライの幾何等の研究を踏まえて、国内外の研究者を巻き込んだ研究体制の構築の方法を調査研究した。この観点から平成11年度に京都大学数理解析研究所において「弦理論に関わる幾何学」という国際共同研究プロジェクトの採用が決定し、本企画調査の研究分担者が中心となり組織していく事が決定しており、その具体的企画調査を行なった。主な具体的企画調査については次の通り。1.細野が1998年7月26日から2週間、Canada,Kingstonに滞在し齋藤とクイーンズ大学の由井典子教授にその時点までの企画についてレビューを受け同時に国際的共同研究の可能性について情報収集および調査をした。2.1998年11月兵庫県城崎代数学シンポジュムにおいては、深谷および細野が研究発表を行なうとともに,数研プロジェクトの計画について議論した。3.1999年1月北海道大学にて、数研プロジェクトの企画会議および最新の研究情勢の報告会をおこなう。4.これ以外にも、齋藤、清水、細野、深谷、小野は不定期に企画会議および情報交換を行なった。この企画調査の結果として、数理研プロジェクトにおいて2件の国際研究集会および、3件の短期共同研究(ワークショップ)の企画が決定し現在その準備を行なっている。
テキストの種類を特徴づける語彙に関する数量的指標

本研究の目的は、講談社現代新書33冊、同ブルーバックス7冊及び、白書3冊(経済白書、国民生活白書、我が国の文教施策)の3種類全43冊のテキストの分析結果を総合的に解析し、テキストの種類を弁別するために有効な指標を見出すことであった。具体的には次のように研究を進めた。1.テキストの処理文字毎の分析、文毎の分析は、入力テキストに対して前処理なしで可能である。他方、単語毎の分析のためには、文を単語に分割しかつ単語の品詞を認定する必要がある。本研究ではそのために日本語形態素解析システム「茶筅」"ChaSen"を利用させていただいた。2.基本的な統計量の算出次の分析単位について統計量を算出した。・文字単位の統計・文単位の統計・単語単位の統計3.統計分析基本的な統計量に基づいて、統計分析を行った。以上の結果、これまでのところテキストの種類を弁別できる指標及び分析手法は、見出すことができなかった。したがって今後の課題としては、使用文字や使用単語を篩いにかけてテキストを特徴づけるミクロな指標を発見することがあげられる。
グラファイト状化合物BC_3とその類似物質の電子構造パラメータの第一原理的決定

代表的層状物質であるグラファイト中の炭素を,一部ホウ素や窒素で置換したBC_3とBC_2Nの電子状態を,局所密度汎関数理論に基づく数値基底LCAO法により,第一原理セルフコンシステントなバンド計算を実行して求めた。また炭素をホウ素と窒素で置換した効果を定量的に調べるために,原子間の電荷移動量の評価を行った。バンド構造については,価電子バンドはσ及びπバンドから構成されており,グラファイトの場合から素直に理解できるものであったが,既に公表されているカルフォルニア大学グループの結果(πバンドがフェルミ準位より高いエネルギーをとる)とは定性的に異なっていた。この違いは現在のところ完全には解明できていないが,計算手法の違いに帰着せざるを得ないものと考えている。他の重要な成果としては,炭素とホウ素及び窒素間の電荷移動が,本質的にこれら元素の電気陰性度(或いは原子エネルギー準位の値)の差で定まることを確認した点である。BC_3とBC_2Nにおいては,ホウ素はB^+に,窒素はN^-に近いイオン状態になっており,グラファイト状物質に特徴的なSp_2混成軌道ネットワークの形成と,イオン性結晶の性格とが混在しているという独特の結合状態であることが見出された。グラファイトと類似の構造をとるにもかかわらず,BC_3とBC_2Nとがグラファイトとは異なるボンド状態をもつことは,これらの物性がグラファイトと大きく異なる可能性がある。将来の光電子分光やSTMの実験との比較を念頭において,電子分布や局所状態密度も計算した。これらの結果は次年度に公表予定である。また,研究課題と密接に関連するフラーレンやホウ素と窒素で置換したクラスターの電子状態とボンド状態の研究も並行して行った。公表成果の一部はこれらに関するものである。層状物質であるグラファイト中の炭素を,一部ホウ素で置換したBC_3,及びホウ素と窒素で置換したBC_2Nについて,可能ないくつかの原子配置に対して,局所密度汎関数理論に基づく数値基底LCAO法を用いて,第一原理セルフコンシステントなバンド計算を実行し,それらの電子状態を求めた。この際,グラファイトの場合と比較して,炭素をホウ素や窒素で置換した効果を調べるために,原子間の電荷移動量を各原子のマリケン電荷を計算することで評価した。バンド構造については,以前のカリフォルニア大学の計算結果と比べて,価電子バンド構造に大きな違いが見られた。現在との違いの原因を考察中である。電荷移動量の結果からは,ホウ素はB^+に,窒素はN^-に近いイオン状態になっていることが分った。これは元素の電気陰性度の差が本質的であり,BC_3とBC_2Nはイオン結晶の性格が強いことを意味しているが,グラファイト状構造に特徴的な共有結合に基づくSp^2ネットワークの形成とは反しているように見える。結晶構造とボンド状態の関連を現在検討中である。また,今後発展するであろう光電子分光やSTMの実験を念頭において,局所状態密度と電子分布の様子を詳しく計算することを現在実行中である。以上の検討結果がまとまり次第,6年度に成果の公表を行う予定であるが,今年度は研究課題と密接に関連するフラーレンとそれをホウ素と窒素で置換したクラスターの電子状態とボンド状態も同時に研究した。今年度の公表成果は主にこれらに関したものである。前年度に、グラファイト中の炭素の一部をホウ素で置換したBC_3、及びホウ素と窒素で置換したBC_2の電子状態を、局所密度汎関数理論の枠内で第一原理セルフコンシステントなバンド計算により求めたが、既に公表されているカルフォルニア大学グループのBC_3の結果と比べて、フェルミ準位近くのバンドの性格に大きな違いが現れた。

本年度再度計算を繰り返して検討したが、我々の局在原子軌道を基底にとる方法と、カルフォルニア大学グループの用いた非局在平面波を基底にとる方法との、計算方法の違いに帰着せざるを得ないとの結論に達した。カルフォルニア大学の結果は、π及びπ^*バンドがフェルミ準位より高いエネルギーをもつという直感的には理解しづらいものであり、我々の結果が妥当であると信じているが、未だ明確になっていない。このために、本年度実行の予定であったインターカレーション化合物への発展は終了しておらず、次年度への課題として残っている。我々の他の重要な成果は、炭素とホウ素及び窒素間の電荷移動が本質的にこれらの元素の電気陰性度の差で定まることを確認した点である。BC_3とBC_2N中では、ホウ素はB^+に、窒素はN^-に近いイオン状態になっており、グラファイト状物質に特有なSP^2混成軌道ネットワークの形成とイオン性結晶の性格とが共存しているという、独特の結合状態をなしていることが見出された。BC_3とBC_2Nがグラファイトと大きく異なるボンド状態を有することは興味深いことで、将来の光電子分光やSTMの実験との比較を念頭において、電子分布や局所状態密度も計算した。これらの結果は次年度に公表予定である。また研究課題と密接に関連するフラーレン族の電子状態とボンド状態の研究も平行して行った。今年度の公表成果の一部はこれらに関するものである。
A サイト秩序型ペロブスカイト酸化物の高圧合成および新規磁性高誘電性材料の探索

高圧合成により異種元素をドープしたCaCu3Ti4O12系固溶体を得ることに成功した。ドープ量の増加に伴い、A-OおよびCu-O結合距離の系統的な増加が見られ、室温での誘電率は大きく減少した。一方、磁化率はすべての試料で反強磁性を示した。また、新規Aサイト秩序型ペロブスカイト酸化物AA'3Ti4O12について、3-7.5 GPaの高圧下での合成を試みた結果、1種類の新規酸化物が得られた。今後、組成と物性との相関を調べる予定である。本研究ではAサイト秩序型ペロブスカイト酸化物(AA'3B4O12)について、固体化学的見地から合成、構造、誘電性、磁性との相関を系統的に調べ、これらの相関と化学結合の理解から材料設計指針を獲得し、高誘電性と磁性の制御により新規機能性材料の創製を行うために、特にACu3Ti4O12について、合成、構造、磁性、誘電性との相関から高誘電性発現の機構を明らかにすることを目的として実験を行った。得られた成果を以下に記す。1. CaCu3Ti4O12系固溶体の合成、構造、磁性、誘電性ACu3Ti4O12の誘電性について明らかにするために、高圧合成により異種元素をドープしたCaCu3Ti4O12の合成を試みた。CaCO3, CuO, TiO2を原料に用い、3-7.5GPaの高圧下での合成により、CaCu3Ti4O12系固溶体を得ることに成功した。異種元素のドープ量の増加に伴い、格子定数は連続的に変化し、A-OおよびCu-O結合距離の増加が見られた。一方でTi-O結合距離の変化は小さかった。室温での誘電率は異種元素のドープ量の増加に伴いCaCu3Ti4O12の約20000から大きく減少したが、連続的な変化は示さなかった。一方で、磁化率はすべての試料で反強磁性を示した。組成の変化に伴うネール点の変化は見られなかった。2.新規Aサイト秩序型ペロブスカイト酸化物の合成新規Aサイト秩序型ペロブスカイト酸化物AA'3Ti4O12について、10種類以上の組成において、3-7.5 GPaの高圧下での合成を試みた。その結果、1つの組成で新規Aサイト秩序型ペロブスカイト酸化物が得られた。今後、得られた物質について、組成と物性との相関を調べる必要がある。
オートファジー基質の細胞内タンパク制御による新たな筋量維持機構の解明

本年度は、オートファジー基質のプラスミドを用いた培養細胞での検討、筋特異的にオートファジー基質を消失したマウス(ノックアウトマウス)に運動トレーニングを実施させる検討と筋特異的にオートファジー基質を発現増強したマウス(トランスジェニックマウス)の作成を目的とした。培養細胞を用いた検討では、マウス骨格筋細胞にプラスミドを導入することで、オートファジー基質のタンパクの増加とこのオートファジー基質が調節するタンパクが増加することを確認した。ノックアウトマウスを用いた検討では、筋特異的にオートファジー基質を欠損したマウスに4週間の運動トレーニングを実施すると、野生型マウスでは増加する因子がノックアウトマウスでは増加しないことを確認した。トランスジェニックマウスの作成では、オートファジー基質の発現量が異なる複数のラインの作成に成功し、次年度以降の研究に使用するための系統維持を開始することができた。申請書に記載した本年度に予定した研究は全て実施した。また、次年度以降の研究に必要なプラスミド、ノックアウトマウスおよびトランスジェニックマウスの作成に全て成功し、これらのプラスミドやマウスを用いた研究の予備実験はすでに開始している。したがって当初の計画以上に進展している。当初の計画以上に進展しているため、次年度以降の研究のうち実施が可能な実験は予定を早めて実施する。