hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強誘電不整合相のESRスペクトルの電場・応力効果とランダウー石橋理論による解析

1.不整合相転移のランダウー石橋現象論でエネルギー密度関数に新たに電場項と応力項を導入して停留条件から得られるオイラー・ラグランジュ方程式を変調構造についての周期境界条件下で数値計算で精密に解き複素秩序パラメータや位相,振幅の場所依存性(変調構造)とその温度依存性を求め誘電率やESRスペクトル密度関数を算出しESRスペクトルをシミュレートする.この解析法を硫安系強誘電体の不整合相のESRスペクトルに応用し解析した.解析には科研費で購入のPC9801パソコンを用いた.3.不整合分域壁と一軸性応力による強弾性分域反転の機構を調べるための中性子回折用の一軸性応力印加装置を試作し86年夏に渡米してアルゴンヌ国立研究所のIPNSのSCD(アンガーカメラ)に設置しLaNbO_4の強弾性分域の応力による反転の実験と解析を行った.ESRによる分域反転の研究と相補的に行った. LaNbO_4の不整合分域壁の確認も中性子及びX線回折的に研究中である.4.高温超伝導体YBa_2Cu_3O_<7-δ>セラミック及び単結晶を作製し2の一軸性応力装置を用いTcの上昇を研究中である.またYBa_2Cu_3O_<7-δ>:Cr^<3+>試料のESRの温度依存性から硫安系強誘電体に見られるディスコメンシュレーションを反映していると思われるESRスペクトルを観測した.これよりYBa_2Cu_3O_<7-δ>の電荷密度波またはスピン密度波との関連を研究中である.またK_2SeO_4のTc測定用に開発した再冷却装置は窒素ガス吹付法に付加して83Kまで温度可変できる. 90KのYBaCuO系試料の相転移のESRによる研究に便利さ,使い易さ,経済性の観点から非常に役立った.1.不整合相転移のランダウー石橋現象論でエネルギー密度関数に新たに電場項と応力項を導入して停留条件から得られるオイラー・ラグランジュ方程式を変調構造についての周期境界条件下で数値計算で精密に解き複素秩序パラメータや位相,振幅の場所依存性(変調構造)とその温度依存性を求め誘電率やESRスペクトル密度関数を算出しESRスペクトルをシミュレートする.この解析法を硫安系強誘電体の不整合相のESRスペクトルに応用し解析した.解析には科研費で購入のPC9801パソコンを用いた.3.不整合分域壁と一軸性応力による強弾性分域反転の機構を調べるための中性子回折用の一軸性応力印加装置を試作し86年夏に渡米してアルゴンヌ国立研究所のIPNSのSCD(アンガーカメラ)に設置しLaNbO_4の強弾性分域の応力による反転の実験と解析を行った.ESRによる分域反転の研究と相補的に行った. LaNbO_4の不整合分域壁の確認も中性子及びX線回折的に研究中である.4.高温超伝導体YBa_2Cu_3O_<7-δ>セラミック及び単結晶を作製し2の一軸性応力装置を用いTcの上昇を研究中である.またYBa_2Cu_3O_<7-δ>:Cr^<3+>試料のESRの温度依存性から硫安系強誘電体に見られるディスコメンシュレーションを反映していると思われるESRスペクトルを観測した.これよりYBa_2Cu_3O_<7-δ>の電荷密度波またはスピン密度波との関連を研究中である.またK_2SeO_4のTc測定用に開発した再冷却装置は窒素ガス吹付法に付加して83Kまで温度可変できる. 90KのYBaCuO系試料の相転移のESRによる研究に便利さ,使い易さ,経済性の観点から非常に役立った.1.不整合相転移のランダウ-石橋現象論でエネルギー密度関数に新たに電場項と応力項を導入して停留条件から得られるオイラー・ラグランジュ方程式を変調構造についての周期境界条件下で数値計算で精密に解き複素秩序パラメータや位相、振幅の場所依存性(変調構造)と温度依存性を求めこれよりESRスペクトル密度関数(比熱、誘電率)を算出しESRスペクトルをシミュレートする。この解析法を開発・整備し硫安系強誘電体の不整合相のESRスペクトルを解析している。解析には当該研究費で購入したPC・9800パソコンに数値演算コプロセッサーをつけて計算している。3.一軸性応力印加による強弾性体の分域反転の機構を結晶構造的にも詳細に研究する目的で、中性子回折実験用の一軸性応力印加装置を作りこれを持って86年夏に渡来してアルゴンヌ国立研究所のIPNSの3次元検出器(アンガーカメラ)のゴニオメーターに取り付けLaNb【O_4】、Nd【P_5】【O_(14)】の強弾性ドメインの応力による反転の実験と解析を行った。またESRで一軸性応力による分域反転を確認した。強弾性及び強誘電不整合相転移機構をより明らかにするために、これら純強弾性体の応力による分域反転の研究を中性子回折とESRの両面から研究し、これらの差異の立場からも研究を進める予定である。特にLaNb【O_4】については石橋、沢田により提唱された不整合分域壁の立場からも研究を進める。
新しい製法による多結晶シリコン薄膜を用いた高効率・低コストな太陽電池の開発

新しい電気化学的方法で良質な多結晶シリコン(Si)薄膜を製造し、これを用いて新型の高効率・低コストな太陽電池を作製することを目的に研究を行った。単結晶Si板または多結晶ニッケル(Ni)板を陰極(基板)とし、これをLiCl-KCl溶融塩電解質(450°C)中に浸し、四塩化ケイ素(SiCl_4)をセル中に吹き込むという方法で、多結晶Si薄膜の析出を試みた。この結果、数μm以上の粒径の多結晶Si薄膜が析出することが走査電子顕微鏡およびX線光電子分光法により確認された。ただし、SiCl_4がこの溶融塩にほとんど不溶なため、陰極上の溶融塩のメニスカスの上端部にのみ不均一に析出物が生じるという問題が生じた。これを解決するため、種々の方法を検討し、最終的には、有機系の溶融塩(塩化ノルマルブチルピリジニウム)を電解質に使用することにより、十分な量のSiCl_4が溶解することが判明し、また、Al/Sl^<3+>電極を参照極として+0.1V vs. SCE付近から還元電流が流れ、Siが析出することが確認された。Si析出反応の機構についても詳しい研究を行った。まず、SiCl_4が-0.5V vs. Ag/AgClより負の電位でSiに還元されることを明らかにした。次に単結晶Si電極上へのSiの析出実験において、還元電流に顕著な振動現象が観測されることを見いだした。この機構を検討した結果、この振動がSiCl_4の還元的付加に伴う電極表面の化学構造の変化、すなわち、溶融塩/電極界面の界面張力の変化によってメニスカスの高さが変化することにより生じることを明らかにした。新しい接合法の開拓についても検討した。単結晶Siウエーハのほか、多結晶Siウエーハを用いて、白金超微粒子(Bredig法白金コロイド)を施す方法、および、ポーラスシリコンを利用する方法を検討し、金属微粒子を用いる方法が多結晶Si薄膜にも適用できる見通しを得た。新しい電気化学的な方法で低コストかつ良質の多結晶シリコン(Si)薄膜を製造し、これを用いて新型の高効率・低コストな太陽電池を作製することを目的として研究を行った。まず安価な四塩化ケイ素(SiCl_4)を原料とし、共晶組成のLiCl-KCl溶融塩(450°C)を電解質として、陰極上に電気化学的に多結晶Si薄膜を析出させる実験を行った。細長い単結晶Si板またはNi板を陰極に用い、これを半分だけ溶融塩に浸して、SiCl_4をセル中に吹き込むという方法で、陰極上に数μm以上の粒径をもつ多結晶Si薄膜が析出することを走査電子顕微鏡およびX線光電子分光法により確認した。ただし、SiCl_4が溶融塩にほとんど溶解しないため、陰極上に形成される溶融塩のメニスカスの上端部にのみ析出物が生じ、かつ、これが不均一であるという問題があることが明らかになった。陰極を上下させるという方法を試みたが、その上下移動の速度などを十分によく制御して行うことが難しく、まだ均一な膜は得られていない。現在、Ni陰極を用いて、これを溶融塩中に水平におき、SiCl_4ガスを吹き込むという方法を試みている。

これとは別に、均一なSi薄膜を得るための実験条件を明らかにするため、Siの析出反応の機構について基礎研究を行った。まず単結晶Si電極の溶融塩中での溶解・析出に対応する電流-電位曲線を詳しく検討し、SiCl_4が-0.5V vs.Ag/AgClより負の電位でSiに還元されることを明らかにした。次に、上述の単結晶Si電極上へのSiの析出実験においてSi析出に伴う還元電流に顕著な振動現象が観測されたので、これについて検討し、この振動がSi上へのSiCl_4の還元的付加に伴う電極表面の化学構造の変化つまり溶融塩/電極界面の界面張力の変化によってメニスカスの高さが変化することによること、つまり、この振動がSi析出反応の機構に密接に関係したものであることを明らかにした。新しい太陽電池用接合法の研究についても検討し、多くの新しい有用な知見を得た。新しい電気化学的な方法で良質な多結晶シリコン(Si)薄膜を製造し、これを用いて新型の高効率・低コストな太陽電池を作製することを目的として研究を行った。昨年度は、単結晶Si板またはNi板をLiCl-KCl溶融塩電解質(450°C)中に半分だけ浸し、四塩化ケイ素(SiCl_4)ガスをセル中に吹き込むという方法で、陰極上に多結晶Si薄膜の析出を試み、数μm以上の粒径の多結晶Si薄膜が析出することを確認した。ただし、SiCl_4がこの溶融塩にほとんど溶解しないため、陰極上の溶融塩のメニスカスの上端部にのみ不均一に析出物が生じるという問題があった。これを解決するため、今年度は、K_2SiF_6を用いるなど、種々の方法を検討したが、均一な膜は得られなかった。そこで、次に、SiCl_4の溶解度を高める目的で、有機系の溶融塩(塩化ノルマルブチルピリジニウム)を電解質に用いることを検討した。この溶融塩は、適当量の三塩化アルミニウムを加えることにより、常温で液体となる。これを用いた結果、かなりの量のSiCl_4が溶解することが明らかになり、Al/Al^<3+>電極を参照極として+1.0V vs. SCE付近から還元電流が流れ、Siが析出することが確認された。現在、この析出物の構造や性能の分析を行っている。これとは別に、新しい太陽電池用接合法の研究についてもさらに検討した。これまでは単結晶Siウエーハを用いて実験を行ってきたが、今年度は多結晶Siウエーハを用い、この上に白金超微粒子(Bredig法白金コロイド)をまばらに施すという方法を検討した。多結晶Siウエーハの表面にポーラスシリコンを作製して、閉回路光電流(j_<SC>)を増加させることも試み、最終的に、開回路光電流(V_<OC>)0.56V、太陽エネルギー変換効率12%を得た。これにより、金属微粒子を用いる方法が多結晶Si薄膜にも適用できる見通しを得た。
ポリエチレン中のUltra Fast Chargeのキャリア源とその伝導機構

雰囲気や温度が制御された容器内に置かれた低密度ポリエチレンシートに注入されたキャリアの挙動を,電流測定と空間電荷分布測定により観察する。観察結果から各種イオンの移動度を定量的に算出することにより,近年その存在が注目されているUltra Fast Chargeの起源と伝搬機構を解明する。バルク内の自由体積空間におけるイオンのドリフト伝導がUltra Fast Chargeの起源であるという仮説を立て,その可能性を探る。Ultra Fast Chargeのキャリア種の特定と,高電界下でのキャリア移動度の電界依存性を明らかにすることが本研究の目的である。
In-situ帯電計測装置を備えた絶縁体からの二次電子電流測定システムの開発

本研究では,電気光学的手法による帯電測定と二次電子放出係数測定を組み合わせて,絶縁体上の帯電電荷量と絶縁体からの二次電子電流を,その場で観測できるシステムを構築することを目的とする。この研究により測定が困難であった絶縁体上の帯電を,電気光学効果を利用することにより2次元的に測定でき,同一環境下に設置した二次電子電流測定系により,試料の移動を伴わないで,その場で測定できる点である。平成17年度は、ポッケルス素子による真空中における絶縁物上の帯電電位分布測定の高速度化および高精度化を行った。平成18年度は、それに引き続き試料台の改良を行うことで、絶縁体試料とポッケルス素子との密着性を上げることにより、絶縁体上の電位測定の高分解能化を行った。このような改良と昨年度に行った帯電計測の高速度化・高精度化により、より詳細な絶縁体上の帯電電位分布の測定が可能となった。真空中(In-situ)における電子ビームによる絶縁体上の帯電計測としては、供試試料にMulti-pulse電子ビームを照射し、試料からの二次電子電流を測定し、その電流の減衰特性から絶縁体の帯電度や帯電減衰度を測定した。この方法により、アルミナセラミックス等の各種絶縁体の真空中における帯電特性の評価を行った。本年度は、ポッケルス素子による真空中における絶縁物上の帯電電位分布測定の高速度化とそれに伴う光学系の再構築を行った。また、本改良によって絶縁体上の電位測定系の校正を行い、これまでの測定系とほぼ同等の感度を有することを確認した。この改良によって、これまでは2msec毎の帯電電位測定であったものが、20倍の100μsec毎の測定が可能となった。これにより、2次電子電流測定の際の電子ビーム照射による帯電過程の現象が計測できる程度の撮影速度を得ることができた。また、高速度ビデオカメラのAD変換による濃度階調が8bitから10bitに拡張したことによって、帯電電位の測定分解能が、これまでは約30V/bitであったものが、8V/bitに下げることができ、より高精度の帯電測定が可能になった。また、これまでの帯電測定系の改良として、帯電測定の際ノイズ源となっている光学系のノイズの低減を試みた。光学ノイズの原因は、主に真空チャンバのガラス窓における多重反射が原因であり、真空チャンバのガラス窓を反射防止膜付きのものと交換することで、ノイズの低減ができた。絶縁体からの2次電子電流測定系の構築においては、現在、真空チャンバおよび電子ビーム系・ファラデーカップの設計・組立中であり、現段階では未だ2次電子電流の測定までには至っておらず、実験装置の改良中である。来年度は,先ず2次電子電流測定系を構築し、絶縁体からの2次電子電流測定を行う。
血清ヒト肝細胞増殖因子測定による劇症肝炎の予知

研究代表者は、ヒト血清中の肝細胞増殖因子(human hepatocyte growth factor;hHGF)の酵素免疫測定法(ELISA)を確立した。本法は3ステップ固相法サンドイッチ法である。本ELISAにより正常者および各種肝疾患々者の血清hHGF値を測定し、その臨床上の有用性、とくに劇症肝炎患者の早期診断と予後判定における有用性を検討した。正常者40例の平均hHGF値は0.21ng/mlで急性肝炎(26例)、慢性肝炎(48例)、肝硬変(33例)および肝細胞癌患者(12例)おけるhHGF値はいずれも有意に増加したが、その程度は2倍以下であった。一方、重症肝炎患者(19例)では、0.77hg/mlと著しく増加し、劇症肝炎患者(30例)では17、50ng/mlと他の疾患に比べてその増加の程度は極めて著しかった。脳症発現前(発現日も含む)から経過を追ってhHGF値を測定した9例のうち8例で1ng/ml以上の値を示し、脳症発現前に劇症肝炎の予知ができる可能性が明らかとなった。また、経過中の最大hHGF値と予後との関係をみると、生存例10例の平均値は4.89ng/mlであるのに対し死亡例20例では23.81ng/mlと両者間には明確な差がみられた。最高値が3ng/ml以下であった8例中7例が生存したのに対し、10ng/ml以上を示した15例中14例が死亡し、血清hHGF値は予後の判定にも有用性が認められた。したがって急性肝障害の患者においては経過を追って経特的に血清hHGF値を測定することにより、脳症のない時期にでも劇症化の予知がある程度可能と考えられ、また血清hHGF値が10ng/ml以上に上昇する患者の予後は極めて悪く血清hHGF値は予後の判定にも有用である。
眼と手の協調運動における制御中枢間の相互調節

視覚目標情報が手あるいは眼による個別の到達運動、そしてこれらの協調運動に、これらの皮質領域がどのような役割を果たしているか、またそれら領域がどのような機能連関を有しているかを明らかにしようとした。この目標を実現させるため、ディスプレイ上に呈示した中心固視点に対し上下左右等距離にある4つの視覚目標へ、眼と手のいずれか、あるいはその両方による以下のような到達運動課題を行うようサルを訓練した。その際、眼球運動を赤外線眼球運動計測装置で、またマウスを用いたタブレットで手運動をモニターした。運動に先行する準備期間中に、次に行うべき運動が手・眼のいずれか、または両方を動かすかを示す指示信号、および4つの目標点のうちどの目標に到達すべきかを示す指示信号をランダムな順で与えた。その結果、特に運動前野腹側部と前頭眼野を含む弓状溝周辺皮質の深部領域から特に興味深い単一ニューロン活動を記録した。代表的な活動として、運動の準備期間に眼球運動のみを指示する信号に応答して活動が変化し、手と眼の両方や手のみの運動開始前には著明な活動が見られなかった。また、このような運動効果器に対応する選択的応答ではなく、眼と手の運動に共通して用いられるべき視覚到達目標に関する指示への予期を反映するニューロン活動が存在していた。また効果器あるいは運動目標特異的なさまざまなニューロンが存在していた。これらのニューロン活動の存在は、異なる効果器のどの組み合わせを選択するかに必要な情報処理が運動前野腹側部と前頭眼野を含む一連の領域で行われていることを示すもので極めて注目される。ヒトやサルは視覚目標への到達運動を行うとき、通常、手と眼の協調運動により、この運動を達成している。手と眼の到達運動の生成過程では、到達目標の視覚空間座標情報は眼と手の運動空間座標に共通して用いられ、それぞれの運動の最終指令へと変換されるものと考えられる。一方で、手あるいは眼のいずれか、あるいはその両方を選択し、それら効果器への運動指令生成を行う過程も存在するものと考えられる。これらの統合的ならびに並列分散的処理を行う脳機能を明らかにするには、上記の到達運動生成過程を明らかにするための条件設定を満たす運動課題をサルに課し、課題遂行中の神経活動を解析することが必要である。そのため本研究では、ディスプレイ上に呈示した中心固視点に対し上下左右等距離にある4つの視覚目標へ、眼と手のいずれか、あるいはその両方による以下のような到達運動課題を行うようサルを訓練した。運動に先行する準備期間中に、次に行うべき運動が(1)手・眼のいずれか、または両方を動かすかを示す指示信号、および(2)4つの目標点のうちどの目標に到達すべきかを示す指示信号をランダムな順で与えた。訓練の完了した1頭のサルの一次運動野、運動前野腹側部・背側部、前頭眼野から単一ニューロン活動記録を行った。運動前野の代表的ニューロン活動として、指示信号の呈示後に一過性の活動の増加を示したが、その活動は手と眼の選択を示す信号が先に現れ、到達目標を示す信号が次に現れるときには、その両方に応答していた。しかし、その信号が逆の順で呈示されたときには、到達目標を示す最初の指示信号にのみ応答していた。このようなニューロンの存在は、眼・手の運動に関らない到達空間座標の変換に必要な情報処理に運動前野背側部が重要な役割を果たすものとして注目される。
薄膜アプローチによる固液界面科学の開拓

液体・液晶は固液界面においてバルクとは異なった構造や性質を示すことが知られている。これまでの固液界面の実験的研究の主流は、バルク液体に埋もれた固液界面が舞台であった。しかし、埋もれた界面は限られた方法でしか調べることができない。そこで、本研究では、ナノレベルで制御された液体・液晶薄膜という"むき出しの固液界面"をつくり、その静的および動的な構造・物性・機能を調べる、固液界面研究における薄膜アプローチを確立する。さらに、このような液体・液晶超薄膜がもつ特異的性質を活用した、新しい材料プロセスやデバイスを提案する。
オンコジーンによる個体発癌の細胞型特異性

我々は先に活性な、ras、myc、SV40T遺伝子の導入により高発癌制マウスの得られること、癌遺伝子はそれぞれ異なる様相で異なる細胞の癌化に働くことを明らかにし報告した。本研究ではこの点を更に検討する目的で、(1)核に局在しトランスアクチベイターとして働くと想定されているmyb(2)チロシンキナーゼ活性を持ち増殖因子受容体をコードすると考えられるerbB-2(3)セリン・スレオニンキナーゼ活性をもつraf(4)ドロソフィラ形態形成遺伝子に関連するintl(5)レトロウイルスに特有な癌関連遺伝子HTLV-1px及びMFLVgp55(6)HSV-1トランスフォーミング領域にコードされているリボヌクレオチド還元酵素(rr)を導入したトランスジェニックマウスを作出した。これらの中mybは胸腺など他の組織での発現が認められながら、心肥大を特徴的に起こし、またerbB-2は骨形成の異常を特徴的に引き起こした。erbB-2による骨形成異常は659位バリンのグルタミン酸への変化により増強され、また用いるマウスの遺伝的背景により、他遺伝子座との協同によると考えられる。またHTLV-1 pX遺伝子は用いる発現調節単位によらず胸腺の萎縮を特徴的に引き起こし、マウスフレンドウイルスgp55はそれ自身単独で赤芽球腫を引き起こした。単純ヘルペスウイルス1型のrrはこれを導入した細胞のヌクレオチドプールを不均衡化し、突然変異率を上昇させmutator遺伝子として働くことを明らかにしたが、トランスジェニックマウスでこの遺伝子はメンデル率に従わず低頻度でしか子孫に伝達されなかった。raf、intlを含めこれらのトランスジェニックマウスに付いて引きつずき検討中であるが、癌遺伝子により異なる細胞での異なる様相による病理効果が確認されつつある。
β-galactosidase欠損症の分子レベルの検索-運動失調を主症状とする成人型GM_1-gangliosidosisについて-

β-ガラクトシダーゼ(β-gal)に欠損によるGMガングリオシドーシスは中枢神経系にGMガングリオシド(GM_1)の蓄積を起し、中枢神経症状を主に呈する疾患である。その成人型において運動失調を中心とした症例を見いだし、β-galの基質特異性が変化し、GMへの酵素活性が選択的に低下し、他の基質である糖タンパクへの活性は保持されていた。この為に天然基質に対する酵素活性の測定方法を確立した。[Naoi,at,al.,J.Chromat.426(1988)75]。次に正常ヒト肝ならびにGM_1ガングリオシドーシス成人型の症例の肝よりβ-galの精製を行った。[Mutoh,etal.,Biochem.biophys.Acta,964(1988)]。共に単一のタンパクとして精製され、タンパク化学的、酵素学的性状を比較検討した所、変異酵素の最小分子量は6万で正常酵素より5千少さかった。また至適pHは正常酵素と比べ酸性側にあり、当電点も3.5と正常酵素(4.5)より酸性側にあった。また酵素活性は天然基質のGM_1、人工基質4-メチルウンベリフェリル、β-ガラクトシドに対し共に低下していたが、前者に対するKm値が著明に増大しており、変異酵素がGM_1への親和性を低下させていることが明らかとなった。さらに中枢神経症状が主に運動失調に限局した機序につき検討し。脳内における酵素活性の分布につき検討したところ、小脳、脳幹部においてβ-gal活性が低いこと、また成人型GM_1ガングリオシドーシスの症例において特にそれらの部位に酵素活性が低下していること、またそこに、GM_1の蓄積があることを見いだした。またヒト脳内β-galの反応速度論解析より、大脳白質、小脳、脳幹部に大脳皮質と同様のものと、異なった性質をもつ2種のβ-galの存在が認められた。これらの部位では、いずれの酵素が特にこの疾患において変化を受けるかを検討中である。また両者のβ-galの精製を現在行っている。
サルコペニアをターゲットとしたバイオマーカーの作成とテーラーメード介入の開発

高齢者の自立を阻害する因子としてサルコペニアが注目されている。本研究の目的は(1)筋量(サルコペニア)に関連するバイオマーカーの作成、(2)サルコペニア予防を目的とした介入法の確立である。課題1では、地域在住高齢者を対象に横断的調査を実施した。課題2では、虚弱高齢者を対象に、週3回のレジスタンストレーニングのみを行う群と、トレーニングに加えて栄養サポートを行うという群を設けた比較対象試験を実施した。結果、SMIのバイオマーカーとしては握力や血清IGF-1が有用となる可能性が示唆された。虚弱高齢者に関してはレズスタンストレーニングに加えて栄養補給を行うことが重要であることが示唆された。加齢に伴う骨格筋量減少を示すサルコペニアは、要介護に至る主要因の一つであり、その予防法の確立は極めて重要な課題の一つである。本研究の主目的は、サルコペニアを予防するシステムを構築することであった。そのために次の(1)と(2)の課題について挑戦した。(1)筋量(サルコペニア)に関連するバイオマーカーの作成。(2)サルコペニア(進行)予防を目的としたテーラーメード型介入法の確立。(1)に関しては、生体電気インピーダンス法によって計測した骨格筋量(SMI)と関連するバイオマーカーを検証した。幾つかの有力なバイオマーカーとの関連性を検討したところ、男女ともに骨格筋の同化作用を有するインスリン様成長因子(IGF-1)がSMIと相関関係にあった。今後は長期的にフォローを行いながら、これらのマーカーが骨格筋量減少の予測に役立つのかを検証する。(2)に関しては、サルコペニアの予防・改善に向けて、一般高齢者および虚弱高齢者を対象に数種類の介入を実施した。その結果、虚弱高齢者では運動介入だけでは骨格筋量の増加に不十分であり運動に栄養補助を加えるコンビネーションの介入の必要性が示唆された。一方、一般高齢者であれば運動介入単独でもある程度の効果が認められた。一般高齢者に対しては運動介入に加えて食事指導を行う介入を実施したが、その効果は運動単独と同様であった。一般高齢者に対する栄養補助の必要性に関しては十分に検討が出来ておらず今後の課題である。本研究の主目的は、サルコペニアを予防するシステムを構築することである。そのために次の(1)と(2)の課題について挑戦する。(1)筋量(サルコペニア)に関連するバイオマーカーおよび予測式の作成。サルコペニア(進行)のバイオマーカーを作成できることは、介護予防の観点からも極めて重要な取り組みとなる。また今まで定義や基準が曖昧であったサルコペニアのアルゴリズムを準備段階で確立させたことで、テーラーメード介入という汎用性が期待される介入方法を確立させようとしている点は意義深い。サルコペニアの罹患率は転倒率を上回り、また転倒のように偶発的要素はなく、必然的にサルコペニアになる要素が含まれている。この必然性に対する介入は未だ不十分であり、本研究によって予測バイオマーカーの作成およびテーラーメード型介入の確立が可能となれば、サルコペニア予防・治療の概念は老年学分野でブレークスルーする可能性がある。特に本研究は当該分野における先駆けとなることから、このような概念に牽引され、今後このような研究が盛んになることも十分に予想される。サルコペニアが起因となり要介護状態に至るケースも多いことから、本研究成果は介護・医療費の適正化に向けた情報にもなりうる。24年度には課題(1)のバイオマーカー作成のを進めるとともに、課題(2)の介入研究の準備を行った。サルコペニアのバイオマーカーの検証作業は順調に進展している。25年度にも対象者数を増大させる予定である。24年度では(1)のバイオマーカーの作成について研究を実施した。血清データと運動疫学データより、サルコペニアを予測するバイオマーカーを作成している。測定項目は次の通り:(25-hydroxyvitamin D(25(OH)D)、Insulin like growth factors(IGF-1)、Interleukin-6(IL-6)、Tumor Necrosis Factor(TNF-α)、Alanine transaminase(ALT(GPT))、Aspartate amino transferase (AST(GOT))、C反応性蛋白(CRP)、高感度CRP、LDLコレステロール、HDLコレステロール、総コレステロール、アルブミン、プレアルブミン、クレアチニン。BIA法によって計測した筋量は、四肢筋量を身長の2乗で除した値をskeletal mass index(SMI)として、各血清分析項目との関連性を調べた。SMIと幾つかの血清分析項目とは有意な相関関係を認めた。

このようにサルコペニアの重要な指標である筋量と関連する血清指標はある程度明確になってきており、25年度の調査・分析を加えながら明確な指標を作成する予定である。また25年度に本格的に実施する予定の介入研究の準備も整っており、対象者のリクルートは完了している。25年度にはサルコペニアのバイオマーカーの検証のための対象者数を増大させる予定である。また介入研究を進め、テーラーメード型の介入方法の確立を目指す。25年度の研究費は主に、身体計測や介入にかかる人件費および交通費に利用する。また、血清分析費用や採血などに伴う消耗品の費用等に充てる予定である。
硬組織幹細胞制御へのCCN遺伝子群適用と再生医療

骨や歯牙の再生医療は今後ますますの需要があると予想され、その分子メカニズム解明は重要な一歩となる。特にこれら硬組織形成に関わる幹細胞の樹立や開発は基礎研究となるが、腫瘍化してなくてなおかつ高い分化能を有する細胞株を得るのは困難だった。我々はCCNとNotchシグナルという幹細胞制御で重要なシグナルの1つに注目し、骨髄間質幹細胞で特に硬組織形成能が高い株をモデルとしてどのような役割をしているか解析をおこなった。その結果Notchシグナルを持続的に作用させると、骨髄間質幹細胞の骨形成能を抑制するが逆に内在する神経分化能は高まってくることがわかった。逆にNotchシグナルを抑制する状態にすると骨形成能に関してはやや促進効果があることがわかった。さらにこの過程でGene chipなど各種の網羅的遺伝子発現解析をおこなうとCCN3(別名Nephroblastoma overexpressed gene, Novともいう)の発現がNotchシグナルの強弱と一致して特異的に発現が上下することがわかった。さらに今度はCCN3の各種変異体をこの細胞株に導入すると、幾つかの変異体では逆の分化傾向を促すことがわかってきた。CCN3は硬組織再生で特異的な発現が見られる遺伝子として知られているが、Notchシグナルと関連して硬組織幹細胞では重要な役割を演じていることが示唆された。これらの因子の発現や機能に影響する薬剤を開発すれば今まで困難であった硬組織再生医療に重要な貢献をすると考えられる成果を得た。マウス骨髄由来幹細胞で高い硬組織形成能を有するKusaに外来性に遺伝子を導入し、変異体作成をおこなった。CCNと結合したシグナルを送るNotch1についてその構成的発現型(NICD)を発現させたKusaを作成した。このKusa変異体では確かにNotchシグナルが増強されることと硬組織形成能が低下していることを、vivo, vitro双方で確認した。またvivoの結果では破骨細胞の誘導がほとんどなく、組織中わずかにできた硬組織はセメント質様の小塊にすぎなかった。破骨細胞誘導因子の一つのRANKLの発現が変異型Kusaでは有意に低下しており、Notchシグナルの発動がその細胞自身だけでなく組織構成全体に与える幅広い影響を暗示した。この結果は参考文献のExp. Cell Res.で報告した。現在CBF-1,periostinなどNotch, CCN3にmodulator的な作用をする因子についても導入解析を続けている。CBF-1はNotchと結合してNotchシグナルの部分的な抑制と刺激をおこなう因子だがKusaでは骨形成能の増強がある予備的な結果を得ている。Periostinについては共同研究者の工藤らの実験によるとNov, Notchとそれぞれ結合し、全体としてNotchシグナルを強める働きがあることが示されている。PerisotinをKusaに導入してNICDと同じような作用を誘導できるか解析を試みている。今年度我々はNotchシグナル自身の分子的な解析とNotchシグナルがKusaの硬組織形成以外の能力にぼす効果の2点について解析した。Notchシグナルの分子解析についてはNotch蛋白がリガンド刺激によりどのようにして細胞内ドメイン切り離しをおこなうかに焦点を当てた。その結果リガンドが結合すると自動的に細胞内ドメインが切り離され、シグナルを下流に送ることが解明された。この切り離しはNotch蛋白の細胞外ドメインの構造の物理的な変化と密接に関連するらしく、たとえば類似したEGFドメインへ置き換えるとこの能力は消失してしまう。逆に何の関連もないEGFRのEGF結合ドメインで細胞外ドメインを置き換えるとNotchの細胞内ドメイン活性化を促すことができる。分子的に細胞内ドメインと細胞外ドメインの連関はごく限られたもので、分子進化的に両者の保存が長期にわたったのには未解明の理由があるのかもしれない。昨年度NotchシグナルはKusaの硬組織形成能には著明な抑制効果があることを解明したが、今度はKusaが持つ神経細胞への分化能への影響を調べた。その結果硬組織形成能とは逆に、NotchシグナルはKusaの神経細胞への分化を促すことが判明した。

この理由はまだよくわかってないが、すでにDezawaらが昨年別のマウスやヒトの骨髄間質幹細胞で証明した結果と同様な結論になった。これは今まで神経幹細胞の神経細胞分化で観察された結果とはまったく逆になり、骨髄間質幹細胞の分化制御メカニズムは他の種類の幹細胞とまったく異なる可能性を暗示している。我々はNotchと結合する因子解明からその形質を明らかにするよう研究を進めている。骨や歯牙の再生医療は今後ますますの需要があると予想され、その分子メカニズム解明は重要な一歩となる。特にこれら硬組織形成に関わる幹細胞の樹立や開発は基礎研究となるが、腫瘍化してなくてなおかつ高い分化能を有する細胞株を得るのは困難だった。我々はCCNとNotchシグナルという幹細胞制御で重要なシグナルの1つに注目し、骨髄間質幹細胞で特に硬組織形成能が高い株をモデルとしてどのような役割をしているか解析をおこなった。その結果Notchシグナルを持続的に作用させると、骨髄間質幹細胞の骨形成能を抑制するが逆に内在する神経分化能は高まってくることがわかった。逆にNotchシグナルを抑制する状態にすると骨形成能に関してはやや促進効果があることがわかった。さらにこの過程でGene chipなど各種の網羅的遺伝子発現解析をおこなうとCCN3(別名Nephroblastoma overexpressed gene, Novともいう)の発現がNotchシグナルの強弱と一致して特異的に発現が上下することがわかった。さらに今度はCCN3の各種変異体をこの細胞株に導入すると、幾つかの変異体では逆の分化傾向を促すことがわかってきた。CCN3は硬組織再生で特異的な発現が見られる遺伝子として知られているが、Notchシグナルと関連して硬組織幹細胞では重要な役割を演じていることが示唆された。これらの因子の発現や機能に影響する薬剤を開発すれば今まで困難であった硬組織再生医療に重要な貢献をすると考えられる成果を得た。
コミュニケーションツールとなる作陶を活用した教育プログラムを評価する方法の研究

2018年度の研究成果として、コミュニケーションツールとなる作陶方法の構築と実践的教育プロジェクトを実施した。作陶ワークショップのプログラム効果と教育プログラムの教育的効果を検証し評価するためワークショップ参加者と企画運営した学生にアンケート調査を実施試行した。実践的教育プロジェクト1つ目のプログラムは、東日本大震災の影響で、つくば市に避難している方とつくば市民とを繋ぐ作陶ワークショップの企画運営である。『結の器プロジェクト2018』とは震災から7年が経過した現在も福島第一原発の事故により、避難を余儀なくされている方々とつくば市住民とを緩やかにつなげるための作陶ワークショップを学生が主体となり企画運営することで教育プログラムとして構築した。2つ目のプログラムは、『結の器プロジェクト2018』を活用して、関彰商事の社員研修を行った。コミュニケーションツールとしての作陶ワークショップの、実践とプログラムの評価をするため社員研修に参加した社員にアンケート調査を実施試行した。3つ目のプログラムは、幼児学生(自由学園幼児生活団)に向けての作陶ワークショップ(植木鉢制作)を学生が主体となり、企画運営をすることで、教育プログラムとしての実践効果について教育効果を評価するアンケートを作成し試行した。研究の概要と成果を効果的に公表するために、齋藤敏寿研究室のホームページのプロジェクト紹介ページを開設し、教育研究プロジェクトの実施報告を公表した。当初計画していた教育プログラムに加え、関彰商事と連携し芸術系で学ぶ学生による作陶ワークショップの開催は、次年度以降の研究と教育効果の評価に有効であった。「結の器プロジェクト2018」を企画運営し、2019年度以降も継続的で汎用性を持った教育プログラムとする方向性が確立でき、試行した教育効果及び作陶ワークショップを評価するためのアンケート調査の試行を分析し次年度以降に生かすための研究が実施できた。研究成果を公表するための齋藤敏寿研究室ホームページを作成することができた。2019年度以降の研究成果、プログラム内容を効果的に公開する土台が構築された。2018年度の研究を検証し、2019年度以降に計画している3つの教育プログラムを推進する。1、社会人と大学生によるコミュニケーションツールとして作陶を活用した教育プログラムの構築2、幼稚園生と大学生によるコミュニケーションツールとして作陶を活用した教育プログラムの構築3、地域市民と大学生による作陶を活用したワークショップの企画運営13の教育プログラムを確実に実施し、実践研究を評価する試みを通じて、コミュニケーションツールとして作陶を活用した教育プログラムの運営方法とプログラムの教育的効果を検証し評価する。コミュニケーションツールとなる作陶方法の実験を推進する。1、の社会人との産学連携企画は、関彰商事と連携実施し、成果物を展覧会等に出品し成果評価を検証する。また教育プログラムの有効性を研究するため、本研究の客観的な評価方法の確立を視野に研究を推進する。

平成30年度、作陶ワークショップなどの事例調査を計画していたが、実施しなかったため旅費の未使用額が生じた。令和元年度の計画として、自由学園での「結の器ワークショップ」を実施する際の旅費および実施経費に充てる。
同所性頭頸部癌モデルを用いた頭頸部癌頸部リンパ節転移に関与する遺伝子の解明

頭頸部癌治療における最大の問題点の一つである頭頸部癌頸部リンパ節転移の機序を解明するため、同転移を再現、検討できる同所性頭頸部癌モデルを用いて頭頸部癌頸部リンパ節転移能を検討した。頸部リンパ節転移高形成群と転移無形成群の2群の頭頸部癌細胞株を選出の上Whole genemicroarray施行し、同解析結果をもとに施行された遺伝子カスケード解析により頸部リンパ節転移と強い関連をもつ可能性が高い遺伝子として、AP-1遺伝子群を同定した。今後はAP-1遺伝子群が頭頸部癌における頸部リンパ節転移の進展に果たす役割を解明していく予定である。合計59種類の頭頸部扁平上皮癌細胞株を用いて、それぞれ作製した同所性頭頸部癌モデルにおいて腫瘍増殖能、頸部リンパ節転移能について検討した結果、同モデルは様々な腫瘍増殖能、頸部リンパ節転移能を示した。更なる検討のために80%以上舌に腫瘍形成を認め、細胞株移植後32日の平均腫瘍容積が20mm3以上であった15細胞株を選出し、それぞれTotal RNAを抽出し、Whole gene microarrayを施行した。同結果をもとに主成分分析を施行し、最も異なる特性を持つ転移を70%以上認めた2種の細胞株(転移高形成群)と転移0%であった2種の細胞株(転移無形成群)の二群間において発現変動比(fold change)について検討した結果、14661遺伝子で1.5倍以上の発現量の差を認めた。上記結果をもとに頸部リンパ節転移に関与する転写因子カスケードの上流因子を推測するため、遺伝子カスケード解析(TRANSFACデータベースを用いた転写因子サイト探索解析: upstream analysisと、同結果を利用したキーノード解析による)を施行した結果、AP-1 FamilyであるJunB、FOS、FOSL1等が頭頸部癌の頸部リンパ節転移と強い関連をもつ可能性が高い結果となった。今後は頭頸部癌における頸部リンパ節転移制御の機序にAP-1 Familyのがどのように関与しているか検討を続けていく予定である。本研究の目的は、頭頸部癌治療における最大の問題点の一つであり、依然解明されていない頭頸部癌の頸部リンパ節転移のメカニズムを解明するため、同所性頭頸部癌モデルから集積した頸部リンパ節転移能のデータを元に、頭頸部癌頸部リンパ節転移に関する特異的な遺伝子を同定することである。合計59種類の頭頸部扁平上皮癌細胞株をヌードマウスの舌組織へ移植し同所性頭頸部癌モデルを作製し、その生存率、腫瘍増殖能、ならびに頸部リンパ節転移能についてin vivoにおいて包括的検討をまず行った。各細胞株810匹ずつでの検討となる。頸部リンパ節転移能については細胞株移植60日後に頸部リンパ節を摘出し、摘出した頸部リンパ節をホルマリン固定後スライド標本とし、ヘマトキシリン・エオシン染色の後、頸部リンパ節転移の存在を顕微鏡下で検討した。59種類の同所性頭頸部癌モデルは様々な腫瘍増殖能、頸部リンパ節転移能を示した。細胞株移植後32日の腫瘍容積とマウスの生存日数は非常に強い負の相関関係を示し、両因子とも同所性頭頸部癌モデルにおける腫瘍増殖能の指標となりうると考えられたが、細胞株移植後32日の舌腫瘍容積と頸部リンパ節転移能は弱い相関関係を示したため、頸部リンパ節転移能は腫瘍増殖能以外の因子の関与があると考えた。舌腫瘍を形成しなかった細胞株では頸部リンパ節転移を認めなかったため、舌腫瘍を80%以上形成する細胞株18株に限定し頸部リンパ節転移能について検討することとした。上記18種類の頭頸部癌細胞株より既にTotal RNAを抽出しており、現在Whole gene micro arrayを行っている途中である。合計59種類の頭頸部扁平上皮癌細胞株を用いた同所性頭頸部癌モデルにおける、生存率、腫瘍増殖能、ならびに頸部リンパ節転移能についての包括的検討をまず行った。同検討にやや時間を要したが、現在Whole gene micro arrayを行っている途中であり、おおむね順調に進展していると考える。舌腫瘍を80%以上形成する頭頸部癌細胞株18株の頸部リンパ節転移能と、現在行っているWhole gene micro arrayの結果と照らし合わせ、頭頸部癌の頸部リンパ節転移に特異的に関与する遺伝子、すなわち高頻度に頸部リンパ節転移能を認める細胞株に特異的に発現している遺伝子を同定する。同遺伝子が頸部リンパ節能に直接関与しているかを以下のように検討する。1.頸部リンパ節

能が高い頭頸部癌細胞株を用い、同定した遺伝子発現をノックダウンした頭頸部癌細胞株(A細胞株とする)を新たに作製し、in vitroにおいてA細胞株とコントロール頭頸部癌細胞株(B細胞株とする)でinvasion assayとmigration assayを用いて浸潤能、転移能について比較検討する。2.A細胞株が、B細胞株と比較して浸潤能、転移能の著明な低下を認めた場合、in vivoにおいてA細胞株とB細胞株を用いて同所性頭頸部癌モデルを作製し、両細胞株の頸部リンパ節を比較検討する。3.頸部リンパ節能が低い頭頸部癌細胞株を用い、同定した遺伝子発現をノックインした頭頸部癌細胞株(C細胞株とする)を新たに作製し、in vitroにおいてC細胞株とコントロール頭頸部癌細胞株(D細胞株とする)でinvasion assayとmigration assayを用いて浸潤能、転移能について比較検討する。4.C細胞株が、D細胞株と比較して浸潤能、転移能の著明な上昇を認めた場合、in vivoにおいてC細胞株とD細胞株を用いて同所性頭頸部癌モデルを作製し、両細胞株の頸部リンパ節を比較検討する。以上について得られた結果をとりまとめ、成果の発表を行う。まずWhole gene micro arrayの解析費用が必要となる。同解析は初年度に行う予定であったもので、平成24年度繰越金を当てる。同解析で頭頸部癌の頸部リンパ節転移に特異的に関与する遺伝子、すなわち高頻度に頸部リンパ節転移能を認める細胞株に特異的に発現している遺伝子を同定後、同定した遺伝子発現をノックダウン、ノックインした頭頸部癌細胞株の作製、同細胞株を用いたinvasion assay、migration assay、また再度同所性頭頸部癌モデルを作製し、in vivoでも検討するため、実験用動物、動物実験器具、細胞培養器具、細胞培養試薬、分子生物学実験器具・試薬のための費用が必要となる。得られた結果をとりまとめ成果の発表を行うため、国内外学会発表のための旅費が必要となる。また論文発表のため、英文校閲料、論文投稿料が必要となる。
多職種連携手術用エネルギーデバイス教育プログラムの開発と学習効果の検証

手術用エネルギーデバイスの教育カリキュラム作成のため、実地調査及びヒアリング調査を行い、デバイス先端の余熱による患者熱傷、有害物質を含むサージカルスモーク、超音波凝固切開装置の留意事項といった新たな学習項目を定め、必要な検証実験を実施した。これら新規学習項目の内容を含むビデオ教材・学習教材を開発し、既存の学習教材と統合した。また、手術火災シミュレーション用の模擬炎発生装置を開発し、国内外の実際の医療機関において当該装置が使用可能であることを確認した。今後、模擬炎発生装置を患者マネキンモデルに搭載し、外科医、麻酔医、手術室看護師が手術火災を含むシナリオについてチームトレーニングを実施する。電気メスなどに代表される手術用エネルギーデバイスの使用により術中出血が減少するなど、その恩恵は計り知れないものがあるが、十分な理解のもとで使用しなければ重篤な合併症を引き起こす。なくてはならない手術機器であるが、卒前卒後医学教育において教育を受ける機会はほとんどない。本研究成果を発展させ、医学教育に本格導入することにより、日本のみならず世界中の手術安全性の向上に寄与するものと考える。その際、外科医のみならず、手術看護師など、手術チーム全体で行うチームトレーニングの要素を取り入れ、安全な手術が行える環境をさらに整えていく。エネルギーデバイスに関連して発生する手術室火災に対する外科医、手術室看護師、臨床工学技士の知識を断面調査した結果、すべての職種において知識が十分でない状況が明らかとなった。エネルギーデバイス関連の有害事象に関する質的調査により、デバイス先端の余熱による患者熱傷や手術中に発する煙(surgical smoke)による医療者の健康被害等が学習到達課題として新たに抽出された。さらに、これまで学習課題に定めていなかったレーザーを含め、一般外科以外の外科系診療科において、他デバイスに関しての内容が必要であることが明らかとなった。既存デバイスの特性を検証するため、最新の電気メス本体(electrosurgical units)の安全機能や低電圧モードについて解析を行った。教育プログラムの実施環境や実施に際する制約についての調査では、大学病院以外でシミュレーションセンターを有している施設は少なく、設備や予算的な制約が多い現状が判明した。様々な施設内で実施可能な教育プログラムの開発を目標としているため、トレーニング目的での手術室利用、実施コストや安全面への配慮についてさらなる検証が必要である。国際学会のエネルギーデバイス関連委員会[FUSE (Fundamental Use of Surgical Energy)committee, Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons (SAGES)]において聞き取り調査を行った結果、北米においては法律や制度による制限が多いためシミュレーションシナリオを修正する必要性が示された。模擬炎を使用した手術室火災対処シミュレーションを開発し、聖路加国際大学ならびにハワイ大学シミュレーションセンターで実施試験(アルファテスト)を行い、その実行可能性を確認した。前述までの質的調査に基づき、平成30年度はすでに取り組んでいる多職種参加型教育プログラムの継続開発と効果判定を実施していく予定である。上記のごとく、学習到達目標の探索的分析は概ね終了している。模擬炎を使用した手術室火災対処シミュレーションはすでに開発し、その実行可能性を確認した。分析結果のさらなる統合が必要ではあるが、学習到達目標に沿った学習教材の開発に随時着手していることから、現在まで本研究はおおむね順調に進展していると判断した。平成29年度から続くニーズ分析に加え、平成30年度の研究目標である教育プログラム開発と効果判定に関する方策を示す。・多職種参加型の教育プログラムの開発:施設毎に実施できるシミュレーションシナリオが異なるため、模擬煙と模擬炎を用いたシミュレーション教育の学習効果を比較検証する。比較検証にあたり北海道大学関連施設で実施試験(ベータテスト)を行い、その実行可能性や効果の検証、必要があればシミュレーションシナリオの修正ならびに変更を行う。分析から抽出した不適切行動を含んだシナリオビデオを作成し、試験ならびに教材として利用する。新たに抽出されたsurgical smokeについては、その有害性に関する情報取集を継続し、必要に応じてsurgical smokeの分析実験を行う。一般外科、産婦人科、心臓血管外科以外の外科系診療科固有の危険性について調査を続け、学習到達目標に応じたスライド教材を作成する。最終的には、前述の教育プログラムと統合し2時間程度で実施可能なコースを目指す。本年度は、体系的に行ってきた教育プログラムの開発結果を国内外の学会にて公表予定である。

・新規に開発する教育プログラムの実施と学習効果の科学的検証:北海道大学関連施設ならびに他協力施設と連携し、本年度後半に外科医・研修医・手術室看護師らを対象としたコースを実施する。コース前後に知識・パフォーマンスレベルを評価し、教育プログラムの学習効果の判定を実施する。コース終了約3ヶ月後に学習持続効果について評価し、教育プログラムの学習効果について結果を導く予定である。本検証内容については、本年度中に抄録締切のある国内外の学会へ公表し、和文ならびに英文論文として公表していく予定である。すでに国内で定期的に実施しているエネルギーデバイスの教育コースにて、随時内容を公表していく。
酵素的及び非酵素的手法による新規不斉合成の開発とその応用

種々のキラルシントンの創製には、高度な立体選択性を伴う新しい不斉合成法の開発が不可欠とされている。そこで本研究では、化学的手法と生化学的手法という区別にとらわれず、その境界領域において互いの特色を生かした不斉合成反応の開発を目的として以下の反応を実施した。1.有機溶媒中のリパ-ゼを触媒とする高選択的反応。本反応の範疇に挙げ得る成果として、(1)リパ-ゼを触媒としたアルコ-ルによる3位置換環状酸無水物の不斉開環反応や(2)2位置換環状酸無水物の位置選択的な開環反応が容易に進行することを見い出した。これらの生成物である半エステルからは良好な収率で相当するラクトン類へ導くことができた。また、リパ-ゼによる反応を不可逆的に行う方法としてエノ-ルエステル類をアシル化剤とする速度論的光学分割を実施し、(3)ハロヒドリン類の分割、(4)非酵素的には合成が困難と考えられるヒドロペルオキシド類の分割、および(5)シアノヒドリン類の分割においても高い不斉認識能が認められた。さらに、(6)フェノ-ル化合物であるビナフト-ルそそのエステル類の立体選択的アシル化あるいは脱アシル化反応により光学活性なビナフト-ルが得られることも明らかにした。2.高立体選択的分子内不斉ラクトン化反応既に軸性不斉を有するビナフチルジアミンを含む環状ジアミドのラクトン類への高選択的不斉合成法の開発に成功を治めたので、次いで環の員数側鎖の長さを変化させ酸触媒によるラクトン化を詳細に検討した。その結果、立体化学的に興味ある知見を得るとともに5員環および6員環ラクトン類を高選択的に得ることができた。また不斉源にキラルなスチルベンジアミンを用いることによっても9698%d.e.を与える不斉ラクトン化反応が進行することを新に見い出した。前者の反応の遷移状態モデルを構築し、MM2計算を行った所その実験結果と良く一致した。種々のキラルシントンの創製には高効率不斉反応の開発が要求されている。そこで酵素的及び非酵素的手法を用いて以下の反応を実施した。1.有機溶媒中のリパーゼを触媒とする高選択的反応。(1)環状酸無水物の不斉開環反応。リパーゼ(アマノp)は3置換酸無水物のブタノールによる不斉開環反応を触媒し対応する半エステルを6091%e.e.で与えた。次いで選択的還元を行うことによって相当するキラルなラクトンに導くとともにその立体配置を決定した。また、同時にα置換環状酸無水物に同様の反応を殆すことによって、立体障害の少ないカルボニル基が位置選択的に攻撃されることを見い出した。(2)エノールエステルをアシル化剤とするハロヒドリン類の光学分割。本反応はリパーゼの存在下、イソプロピルエーテル中室温で容易に進行し、高い不斉認識能が認められ、エノールエステル類がリパーゼの基質となり不可逆的にエステル交換反応が進行することを認めた。(3)ヒドロペルオキシド類の光学分割。