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高炭素濃度溶鉄の脱りん反応におけるスラグーメタル界面の酸素ポテンシャル

本研究は,溶銑処理における脱りん反応機構を解明し,この反応操作の工学的基礎を確立させる目的をもち,石灰系スラグと高炭素濃度溶鉄(メタル)を反応させ,反応界面における酸素ポテンシャルを検討したものである.1.多数のFe-C合金試料の溶解調製に用いる「高周波誘導加熱溶解用炉体」を設備備品として購入設置し,これにより研究が大いに促進された.2.気相中酸素濃度の影響に関する実験(1)CaO-Li_2O-SiO_2-FeOスラグとFe-C-P合金を溶解しAr-O_2混合ガスを吹付けて脱りん実験を行った.反応成分の初濃度は,〔%C〕_0=4.4,〔%P〕_0=0.04, (%FeO)_0=15, Po_2=00.2atmとした.(2)一般に,ある時間までは脱りん反応が進行し,その後若干の復りんの傾向を示した. Po_2を0から0.2まで増加させることにより,りん分配比(%P)/〔%P〕の最大値は12から200まで増加した.なお(%Fe^<3+>)/Σ(%Fe)は0.10.4の間で変化した. (3)(%P),〔%P〕の時間変化が非常に小さくなった擬平衡状態から,既知の分配比Lp=(%P)/〔%P〕とPo_2の関係から界面の酸素ポテンシャルを推定した.その結果, Po_2=00.2atmにおいて,スラグーメタル界面の酸素ポテンシャルは5.34×10^<-16>atmから5.39×10^<-15>atmまで増加した.3.スラグーメタルの初期りん濃度の影響に関する実験(1)上述と同一の実験手法によりAr雰囲気下, (%FeO)_0=1022,〔%C〕_0=4.4で〔%P〕_0=0.0060.083, (%P)_0=0.521.38の間で変化させ,擬平衡状態をつくり,スラグーメタル界面の酸素ポテンシャルが1.2×10^<-15>3.7×10^<-15>atmであることを見出した.4.以上の結果と当研究室で先に得られた高炭素濃度溶鉄中Siの酸化反応におけるCの同時酸化反応速度の結果を比較し,スラグ中にPが含まれる場合には, Cの酸化反応速度が非常に小さくなることを見出した.これよりりん反応の場合には, Siの酸化反応に比較してスラグーメタル界面の酸素ポンシャルは高く保たれることが推定された.本研究は,溶銑処理における脱りん反応機構を解明し,この反応操作の工学的基礎を確立させる目的をもち,石灰系スラグと高炭素濃度溶鉄(メタル)を反応させ,反応界面における酸素ポテンシャルを検討したものである.1.多数のFe-C合金試料の溶解調製に用いる「高周波誘導加熱溶解用炉体」を設備備品として購入設置し,これにより研究が大いに促進された.2.気相中酸素濃度の影響に関する実験(1)CaO-Li_2O-SiO_2-FeOスラグとFe-C-P合金を溶解しAr-O_2混合ガスを吹付けて脱りん実験を行った.反応成分の初濃度は,〔%C〕_0=4.4,〔%P〕_0=0.04, (%FeO)_0=15, Po_2=00.2atmとした.(2)一般に,ある時間までは脱りん反応が進行し,その後若干の復りんの傾向を示した. Po_2を0から0.2まで増加させることにより,りん分配比(%P)/〔%P〕の最大値は12から200まで増加した.なお(%Fe^<3+>)/Σ(%Fe)は0.10.4の間で変化した. (3)(%P),〔%P〕の時間変化が非常に小さくなった擬平衡状態から,既知の分配比Lp=(%P)/〔%P〕とPo_2の関係から界面の酸素ポテンシャルを推定した.その結果, Po_2=00.2atmにおいて,スラグーメタル界面の酸素ポテンシャルは5.34×10^<-16>atmから5.39×10^<-15>atmまで増加した.3.スラグーメタルの初期りん濃度の影響に関する実験(1)上述と同一の実験手法によりAr雰囲気下, (%FeO)_0=1022,〔%C〕_0=4.4で〔%P〕_0=0.0060.083, (%P)_0=0.521.38の間で変化させ,擬平衡状態をつくり,スラグーメタル界面の酸素ポテンシャルが1.2×10^<-15>3.7×10^<-15>atmであることを見出した.4.以上の結果と当研究室で先に得られた高炭素濃度溶鉄中Siの酸化反応におけるCの同時酸化反応速度の結果を比較し,スラグ中にPが含まれる場合には, Cの酸化反応速度が非常に小さくなることを見出した.これよりりん反応の場合には, Siの酸化反応に比較してスラグーメタル界面の酸素ポンシャルは高く保たれることが推定された.
アニオン交換による求核触媒活性化を利用した位置選択的分子変換

触媒活性中間体のカウンターアニオンを考慮した反応性の定量的な解析に基づき、糖類の触媒制御による位置選択的アシル化反応の触媒サイクル活性化に成功した。これまで、10 mol%以上の触媒量を必要としていた反応において、0.1 mol%以下まで触媒量を低減化することが可能となった。本反応系は種々の置換ベンゾイル基の導入に適用可能であり、配糖体天然物合成に有用な反応系と言える。また、活性中間体の反応性を精査することで、これまで未報告の位置選択的官能基変換を実現した。本研究では、生理活性物質を含む多官能基性化合物群の短段階分子変換を可能にする有機触媒システムの構築を目的として研究を行っている。その実現に向け、基質認識型求核触媒から生じる中間体塩の対アニオンを系中で交換させることで、望む官能基変換に応じて中間体の反応活性を制御する。これにより、これまで達成されていない位置選択的分子変換を実現する。基礎的な実験として、求核触媒PPYを用いてカウンターアニオンの違いによる中間体アシルピリジニウムイオンの反応性の差を精査した。その結果、クロリドイオンとカルボキシラートイオンとでは反応性に1000倍程の差がある事がわかった。この知見を活かし、これまで触媒回転数1以下であった位置選択的アシル化条件において、触媒回転数1000以上を実現し、触媒の化学構造を変換しなくても、大幅に触媒サイクルを活性化できる事を示した。さらに、位置選択的に導入したアシル基を足がかりとした官能基変換についても行う事ができた。現在までに、アニオン交換に基づく触媒サイクルの活性化という本研究の基盤が築かれつつある。これまでアシルピリジニウムイオンの反応性が定量的に評価された例は無く、重要な成果と言える。また、位置選択的に導入したアシル基を足がかりとした糖類の位置選択的脱酸素化法を開発する事ができた。糖類の4位水酸基はグリコシド結合を介する多糖構築に重要な官能基であり、そのデオキシ体はチェーンターミネータとしての役割が期待できる。これらを迅速に供給できる本手法は、糖関連物質の構造活性相関研究に有効なツールとなり得る。今年度は前年度に確立したアニオン交換による触媒サイクル活性化法に基づき、従来法では困難であったグルコース誘導体の位置選択的次亜リン酸化を達成した。この際、次亜リン酸クロリドを用いるグルコース誘導体の次亜リン酸化は、DMAP及び基質認識型触媒いずれの場合も6位第一級水酸基選択的するのに対し、基質認識型触媒を用いアニオン源としてフェノール誘導体を添加すると位置選択性が劇的に変化し、3位第二級水酸基上で優先的に反応が進行した。また本研究の基盤技術である触媒制御でのアシル化の展開として、ジスルホンアミドの選択的モノアシル化の検討を行った。DMAP触媒ではジアシル化とモノアシル化の速度の制御ができずジアシル化体、モノアシル化体及び原料の混合物を与えるのに対し、基質認識型触媒を用いると水素結合駆動による基質の加速的アシル化によってほぼ完全な選択性でモノアシル化体を与えた。また、ジスルホンアミドの鎖長によって加速度合いが異なるという興味深い知見を得た。さらにジアミンの触媒的不斉非対称化を行い、90%を超える光学純度でモノアミド体が得られることを見出した。当初の予定通り、前年度に築いた触媒サイクル活性化の知見を活かし、鎖状ジアミンの不斉非対称化や糖類の位置選択的官能基化(アシル化以外)の検討を行う。アミンの非対称化については非触媒経由の反応が競合することが予想されるため、触媒経由の反応のみが主に進行するシステムを精査する。糖類の位置選択的官能基化については、ホスホリル化やスルホニル化等、さらなる官能基変換が行えるような官能基化を徹底的検討する。また、ポリアミンの位置選択的官能基化にも挑戦し、これまであまり有用なビルディングブロックとは考えられてこなかった分子の分子変換の礎を築く。医歯薬学初年度購入予定と申請していたHPLC用逆相分取カラムを次年度購入することとした。高極性化合物の検討を次年度に集中して検討することとし、初年度は本研究全体の基盤となる機構解明研究に注力した方が良いと判断した。当初の予定通り、HPLC逆相分取カラムを購入する。これは、初年度で得られた知見を基に高極性化合物等の一般性について広く検討する際、化合物の精製に用いる。
ギリシア喜劇の深層と、その今日的意味

ギリシア喜劇は紀元前6-5世紀のアテーナイにおいて、独特の発展を遂げた。当時作成された多くの喜劇作品のうち、現在ではアリストパネースの11作品が残るのみである。本研究では、このうちアリストパネース最晩年の作である『プルートス』に焦点を定めて考察を行った。まず研究の初年度は『プルートス』全1209行の古典ギリシア語の日本語訳を行った。本作品の日本語訳は、昭和36年に出版された『ギリシア喜劇』(人文書院、後にちくま文庫に収録)があるのみで、その後一度も改訳が行われていない。このため古い訳語を避けた、よりわかりやすい翻訳書の出版が望まれている。したがって本研究ではまず、原テキストからの全く新しい翻訳を試みた。研究の2年目は、新訳に沿って、詳しい訳注をつける作業に費やされた。この新訳と訳注は、近年中に岩波書店より発売予定の『ギリシア喜劇全集』に収録されることになっている。『プルートス』は「富をもたらす神、プルートス」をめぐる喜劇である。経済的豊かさと、それにむらがる人間の欲望に対して、アリストパネースは痛烈な批判を行っている。「富」とは何であり、それは人間にとっていかなる意味をもっているのか。アリストパネースが提起しているこの問題はきわめて今日的なテーマであり、2500年の時を越えて、今なお我々に鋭く問いかける視点をもっている。アリストパネースのこのような鋭い問題提起に対して、今後も引き続き研究を行ってゆきたい。ギリシア喜劇は紀元前6-5世紀のアテーナイにおいて独特の発展を遂げた。本研究では、このうちアリストパネース最晩年の作である『プルートス』に焦点をさだめて、考察を行っている。まず本年は、『プルートス』全1209行の古典ギリシア語の日本語訳を行った。本作品の日本語訳は昭和36年に出版された『ギリシア喜劇』(人文書院、後にちくま文庫に収録)があるのみで、その後一度も改訳が行われていない。このため古い用語を避けた、よりわかりやすい翻訳書の出版が望まれている。訳注も新たに付け加えた上で、来年度の出版を目標に、準備を進めている。『プルートス』は、主題、構成において、他のアリストパネースの作品と著しく異なっている。この差異がいかなる理由によるものかを考察している。当時の社会状況とも密接な関りがあると思われるので、ペロポネーソス戦争に対するアリストパネースの主張などを中心に研究を行っている。『プルートス』は「富をもたらす神プルートス」をめぐる劇である。「富」とは一体何であり、それは人間にとっていかなる意味をもっているのか。この問題はきわめて今日的なテーマであり、2500年の時を越えて、我々に鋭く問いかける問題提起がなされていると思われる。このような問題について、引き続き考察を続けてゆきたい。本研究では、このうちアリストパネース最晩年の作である『プルートス』に焦点をさだめて、考察を行った。まず研究の初年度は、『プルートス』全1209行の古典ギリシア語の日本語訳を行った。したがって本研究ではまず、原テキストからの全く新しい翻訳を試み、訳注も新たに付け加えた。近年中に、岩波書店より刊行の予定である。

この差異がいかなる理由によるものかを考察を進めた。当時の社会状況とも密接な関りがあり、ペロポネーソス戦争に対するアリストパネースの主張などを中心に研究を行った。『プルートス』は「富をもたらす神プルートス」をめぐる劇である。経済的豊かさと、それにむらがる人間の欲望に対して、アリストパネースは痛烈な批判を行っている。「富」とは一体何であり、それは人間にとっていかなる意味をもっているのか。この問題はきわめて今日的なテーマであり、2500年の時を越えて、我々に鋭く問いかける問題提起がなされていると思われる。このような問題について、引き続き考察を続けてゆきたい。
植物の各種プラスチドに特異的なFdとFNRの性質・機能そしてその発現

Fdを中心とする電子伝達系は葉緑体をはじめ、種々のプラスチド中でも重要な役割をもっていることは、多くの知るところである。しかしながら、FdやFNRのイソ酵素(タンパク質)の存在が明らかにされてから、このようなイソ酵素(タンパク質)の発現様式や性質さらにはそれらの機能は何かという新たな問題が生じて来た。このような背景の下に計画された本研究は、根、葉、果実などの器官のプラスチドに特異的に発現するFdとFNRを分離・精製し、それらの性質・分布・発現を明らかにした。Fdに関してはトマトの果実の成熟過程における葉緑体からクロモプラストへの変換に伴う時期的・組織的な特異的発現を明らかにすることができた。新たに果実でのみ発現するイソタンパク質の存在も明らかにした。またFNRについては葉および根から調製された標品で互いにはっきりと区別可能な特異的抗体を作成し、光合成タイプと非光合成タイプの組織でそれぞれのイソ酵素がどのように分布するかを明らかにした。特異的抗体を利用して進化的にいつごろ根のFNRと葉のFNRとが分岐したかを推定することができた。すなわち真の根器官が現れるコケ植物またはシダ植物の出現のころに遺伝子が分化したと考えるとうまく説明ができる。機能については、光合成能のない器官では酸化的ペントースリン酸経路で作られるNADPHからFNRによってFdを還元し、Fd依存性の種々の還元酵素への電子の供給を行っていることが明らかとなった。さらに、ホウレンソウ根から非光合成器官で特異的に発現するFNR遺伝子のクローニングを試み、ネステッドPCR法によって成功した。これによって根と葉のFNRの一次構造上での比較によって、どの部分が逆方向の電子伝達に重要なのか、今後、各器官での特異的発現を明らかにする準備が整ったと言える。根のFNRと葉のFNRに特異的な抗体を用いて、下等ならん藻から高等植物に至る種々の植物にすでに2種以上のアイソザイムが存在し、一つは根のタイプに、他は葉のタイプに近縁であることが明らかとなった。またトマト果実の成熟過程に伴ったFdアイソザイムの蓄積とその制御機構が研究され、Fdのアイソザイムの制御はプラスチド特異的というより、予想に反して器官特異的と言えるような結果となった。この点は更に検討を要する。ホウレンソウの根に特異的に発現されるFNRの遺伝子のクローニングをたんぱく質の一次構造からの情報に基いてプライマーを作製し、PCR法を用いて行ったが、不成功に終った。来年度に再度行うことになる。全般的には研究の進行状況は良好であると言える。本年度は、植物の根と葉で特異的に発現しているFNRに対する特異的な抗体を用いて、モヤシマメの発芽数日後の、若い植物体の葉緑体中にもFNRのアイソザイムが存在することを明らかにした。若い植物体を用いてFNRを調製し、SDS PAGEで分離し、根と葉のFNR特異抗体でウエスタン・ブロットを行うと、やや分子量の大きなroot型FNRとやや分子量の小さなleaf型FNRとが検出され、成熟した葉では見られなかったroot型FNRが、若い植物体には存在することが明らかとなった。さらにこれらの植物から葉緑体を調製し、同様に調べたところ、葉全体での結果と同様であった。それらのN末端アミノ酸配列を決定し、他のFNRのものと比較した。葉緑体から調製したroot型FNRも他の植物のroot型FNRと高いホモロジーが見られた。

またインタクトな葉緑体を温和な条件で破砕し、チラコイド成分とストロマ成分に分けて調べたところ、leaf型FNRは比較的強くチラコイド膜上に結合しており、root型FNRはほとんど膜には結合していないかまたは結合していたとしても非常に弱く結合していると判断された。さらに再構成実験から、root型FNRっはチラコイド膜にはほとんど結合しないことが明らかになった。葉緑体のroot型FNRは光照射条件で著しく減少し、暗条件で増加することから、非光合成的機能における電子伝達に関与しているらしい。これらの結果は葉緑体においても、ある種の特別な条件下では非光合成的プラスチドの機能を発現し得ることが強く示唆され、葉緑体から他の非光合成的プラスチドへの進化過程を研究する糸口がつかめたと言える。本年度は,ホウレンソウ根のFNR遺伝子のcDNAをクローニングすることを最重点のテーマとして研究を行った。新しいプライマーの合成とこれまでに試みられなかったネステッドPCRを行い、正しいクローンを得ることに成功した。5'末端部はPCRの性質上明らかにすることはできなかったが、酵素タンパク質の全長を得ることができ,これまでにすでに得られているイネ,トウモロコシの根および葉のFNRのアミノ酸配列と比較した。NADP(H)結合サイトやフラビン結合サイトは非常に相同性が高かった。しかし、根と葉のFNRのアミノ酸配列において、Fd結合サイトを含むN末端の構造については相同性が低く、この部位での電子伝達機構の特異性が決められている可能性が示唆された。さらに両酵素の免疫反応の違いについても、N末端付近の構造が反映されているものと思われる。この点については更なる研究が求められる。また、トマト果実からは果実に特異的に発現しているらしい新たなイソFdが見つかり、合計5種類のイソFdが存在することになった。これらの果実組織における分布状態を調べたところ、表皮組織、内皮組織、果肉組織等よりさらに複雑な分布を示した。恐らく葉緑体から色素体への変化の過程にかなり連続的な変異があり、それに伴ってイソFdも微妙に異なる発現をしているように思われる。これらの結果は葉緑体においても果実では葉とはかなり異なったタンパク質発現機構をもつことが示唆され、葉緑体から色素体への進化過程の研究の糸口をつかみかけたと言えよう。
ソフト化学的手法による新規結晶性ケイ酸骨格を有する無機-有機ナノマテリアルの創製

結晶性ケイ酸骨格構造を精密に設計・構築することは触媒・吸着剤等への応用に加え、基礎化学的に非常に興味深い。従来、結晶性ケイ酸骨格は主に水熱合成法により合成されており、精密な設計を行うことは不可能であった。そこで、新たなアプローチとして、層状ケイ酸塩へのアルコキシシリル基の導入による新規ケイ酸骨格構造の構築を検討した。層状ケイ酸塩オクトシリケートに対し、アルコキシトリクロロシランによるシリル化を試みた。アルコキシトリクロロシランを用いた場合、オクトシリケートのケイ酸構造におけるSi-OH基の配列から、アルコキシトリクロロシランの2つのCl基が層表面シラノール基と反応し、層間にはアルコキシクロロシリル基で固定化されると考えられる。層間においてアルコキシクロロシリル基は、ジアルコキシシリル基と比べ、より高い反応性を有すると予想できる。得られたシリル化生成物のXRDおよび^<29>Si MAS NMRより、アルコキシクロロシリル基は規則的に固定化していることが示された。シリル化生成物に対しDMSO/水混合溶液を用いて加水分解を行った場合、アルコキシ基が脱離し、層間にDMSO分子がインターカレートした新たな二次元ケイ酸骨格を形成し、一方で、アセトン/水混合溶液を用いて加水分解を行った場合には、生成したSi-OH基が隣接層間で縮合し、新たな三次元結晶構造の構築が示された。この構造の違いは、用いた溶媒の揮発性の違いにより、層間での有機分子量が変化し、縮合の進行が変化しているためと考えられた。無機-有機ナノ複合体は、無機部と有機部との精緻な制御を行うことにより、新たな機能性の発現が期待できる。我々はこれまでに、層状ポリケイ酸塩オクトシリケートに対しジアルコキシジクロロシランを用いてシリル化し、アルコキシシリル基を規則的に固定化することで、新たなケイ酸構造を構築し、無機部分の詳細な制御について検討している1)。本研究では、有機部分の制御の一環として末端に炭素-炭素二重結合を有するアルケノキシ基の層間への固定化を行った。得られた生成物の基本面間隔は、Na型オクトシリケートに比べ増大し、同鎖長のアルキル鎖でシリル化した生成物とほぼ一致したことからシリル基の導入が示された。生成物の<13>C CP/MAS NMRより、139ppmおよび115ppmのシグナルを観測し、層間への炭素-炭素二重結合の導入が確認された。また^<29>Si MAS NMRより、シリル化剤のSi-Cl基2つが層間のSi-OH基2つと反応した状態で現則的に固定化されていると推定された。無機-有機ナノハイブリッドは、新材料創出の期待から近年広く研究がなされている。特に層状ケイ酸化合物/ポリマーナノハイブリッドは、層状ケイ酸の高熱的安定性・高アスペクト比・高比表面積といった利点により、機能の向上や新規物性の発現が可能である。より高い物性・機能性を付与した無機-有機ナノハイブリッドを合成するためには、無機と有機とのナノ構造を精密に設計することが重要になる。本研究では、重合可能な部位としてメタクリロキシ基を有するオルガノキシクロロシランを用いオクトシリケートに対しシリル化を行い、メタクリロキシ基修飾-新規ケイ酸化合物を合成した。さらに、得られた生成物の層間にスチレンモノマーを導入し、メタクリロキシ基と共重合させることにより、新規層状ケイ酸/ポリマーナノハイブリッドを合成した。シリル化生成物のXRDパターン、元素分析、^<13>C CP/MAS NMR、^<29>Si MAS NMRから、オルガノキシトリクロロシランと層間シラノール基とのシリル化反応およびその後のアルコールとの反応により層表面へのメタクリロキシを含むオルガノキシ基の固定化を確認した。さらにシリル化生成物とスチレンとの反応生成物において、XRDおよび、元素分析より層間へのスチレンの導入が示唆された。さらに、^<13>C CP/MAS NMRより、メタクリロキシ基の炭素-炭素二重結合の開裂およびスチレンユニットに帰属されるシグナルを観測したことから、重合反応の進行が示された。以上の結果より、新規層状ケイ酸/ポリマーナノハイブリッドを合成が示された。

シリル化生成物に対しDMSO/水混合溶液を用いて加水分解を行った場合、アルコキシ基が脱離し、層間にDMSO分子がインターカレートした新たな二次元ケイ酸骨格を形成し、一方で、アセトン/水混合溶液を用いて加水分解を行った場合には、生成したSi-OH基が隣接層間で縮合し、新たな三次元結晶構造の構築が示された。この構造の違いは、用いた溶媒の揮発性の違いにより、層間での有機分子量が変化し、縮合の進行が変化しているためと考えられた。
C型肝炎ウイルスの感染初期過程の分子機構

C型肝炎は今や我が国の国民病であり、キャリヤーの発症予防やウイルスの積極的な排除法の確立が強く望まれている。我々はこれまでに、細胞培養系のないC型肝炎ウイルス(HCV)の感染の初期過程を解析するため、HCVのエンベロープ蛋白質を粒子表面に被ったシュードタイプウイルス及びレポーター遺伝子の活性を指標とする高感度な細胞融合検出系を構築した。これらのアッセイ系により、HCVは蛋白リセプターを介したエンドサイトーシスによって細胞内へ侵入し、それには二つのエンベロープ蛋白質が必須であることを明らかにした。また、これまでHCVのリセプターではないかと考えられていたCD81以外の蛋白リセプターの存在が示唆された。本研究は、これらのアッセイ系を用いて感染の第一段階である肝細胞への吸着に関与する細胞膜受容体とその遺伝子を解明し、HCV感染の初期過程を分子レベルで明らかにすることを目的とする。本年度は、シュードタイプウイルスのHepG2細胞への感染様式を詳細に検討し、以下の成績を得た。1.HCVシュードタイプウイルスのHepG2細胞への吸着はヘパリンによって阻害されたが、逆に感染は増強されることが明らかとなった。このことはHCVシュードタイプウイルスの吸着には硫酸多糖類が重要であるため、ヘパリン添加によって結合阻害が観察されるが、それ以降の膜融合や侵入過程でHCVシュードタイプウイルスのエンベロープ蛋白質の活性発現をヘパリンが増強している可能性が示唆される。2.ヘパリン処理で感染の増強が観察されたことから、活性発現にヘパリンを要求する線維芽細胞成長因子(FGF)、上皮細胞成長因子、および肝細胞成長因子等の各種成長因子のHCVシュードタイプウイルスの感染への影響を調べた。その結果、FGF添加でのみ有意にHCVシュードタイプウイルスの感染抑制が観察された。3.HCVは血液媒介ウイルスであるため、感染の場にヒト血液成分が必要ではないかと考えた。そこで各種動物血清のシュードタイプウイルスの感染における影響を調べたところ、ヒト血清が濃度依存的にHCVシュードタイプウイルスの感染性を増強することが示された。
真核細胞の複製起点及び複製開始と伸長の細胞周期制御に関する共同研究

Two-hybrid法を用いて、分裂酵母とヒトのCdc7類似キナーゼの活性制御サブユニットを単離した。触媒サブユニットと活性制御サブユニットから、活性のあるキナーゼ複合体を昆虫細胞内で再構築することができた。さらに、このようにして単離された分裂酵母とヒトのCdc7キナーゼ触媒および活性制御サブユニット(それぞれHskll/HimlおよびhuCdc7/H37タンパク質)の機能について、遺伝学的生化学的に検討した。Hsk1/Himlの転写とタンパク質およびhuCdc7/H37の転写の細胞周期における変動を検討した結果、いずれの生物種においても、触媒サブユニットは細胞周期を通じてほぼ一定のレベルで発現されること、制御サブユニットの発現はGl期で低下しGl後期からS期にかけて上昇しS期を通じて高く保たれることが示された。hskl(ts)株の解析および、himl変異体の解析から、分裂酵母のCdc7類似キナーゼのHskl/Himl複合体は、体細胞分裂および減数分裂時のDNA複製の他に、ヒドロキシ尿素などによるDNA複製阻害時のチェックポイント制御にも関与することが明かとなった。Gl期のヒト正常繊維芽細胞にH37の抗体を微注入すると、80%以上の細胞でDNA複製が阻害された。この事実はH37の機能がヒト細胞のDNA複製の開始に必須であることを示す。また、muCdc7遺伝子の2つのalleleを欠損したマウスは胎生3.5日から6.5日の間に死亡した。以上の結果はCdc7キナーゼ複合体の機能が動物細胞の増殖とくにDNA複製に必須であることを強く示唆する。一方ヒトCdc7/H37複合体を精製し、in vitroリン酸化反応による解析を行った結果、MCM複合体の中のMCM2サブユニットが特異的にリン酸化されin vivoで観察されるリン酸化パターンと類似したリン酸化パターンが得られた。リン酸化されたMCM2タンパク質は主に、可溶性画分に回収されることからMCM2のリン酸化によりMCM複合体の集合状態が変化し、その結果MCM複合体(DNAヘリカーゼ活性?)が活性化され複製が開始するというモデルを提出した。本共同研究では、真核細胞の染色体複製開始と進行を制御する制御因子、とくに、Cd c7-Dbf4類似キナーゼによる、複製起点の活性化制御の分子機構の解明とともに、ヒトサイトカイン遺伝子クラスターの存在するヒト染色体領域の複製起点の構造とその転写活性化との共役機構の解明を目指している。1分裂酵母より、Cdc7-Dbf4キナーゼ複合体の機能的ホモログ(Hskl-Himl)を単離し、その機能解析を行った。その結果、両遺伝子とも分裂酵母の増殖に必須であり、染色体複製に要求されることが明かとなった。2 himl遺伝子の発現は細胞周期によりその発現は制御されておりG1後期からS期に最大になる。3 Himlタンパク質は、ヌクレオチドプールの枯渇によるS期停止のシグナルにより、過リン酸型になる。4動物細胞から、Cdc7類似キナーゼとその制御サブユニット(H37)を単離しその機能解析を行った。その結果、H37タンパク質の機能がG1からS期への移行に必須であることが示された。

5動物細胞の染色体複製起点の活性化と転写活性化の共役機構を解析するためにヒト染色体5q上に存在するGM-CSF/IL3部位の全塩基配列を決定し、両遺伝子にはさまれる10kbの領域内に染色体複製起点が存在することを示唆するデータを得た。1-3は、Teresa Wang博士、Susan Forsburg博士との共同研究で行われた。4は、Jim Borowiec博士、Julian Blow博士との共同研究で、5は、新井直子博士、Mauro Giacca博士との共同研究で行われた。Two-hybrid法を用いて、分裂酵母とヒトのCdc7類似キナーゼの活性制御サブユニットを単離した。触媒サブユニットと活性制御サブユニットから、活性のあるキナーゼ複合体を昆虫細胞内で再構築することができた。さらに、このようにして単離された分裂酵母とヒトのCdc7キナーゼ触媒および活性制御サブユニット(それぞれHsk11/HimlおよびhuCdc7/H37タンパク質)の機能について、遺伝学的生化学的に検討した。Hsk1/Him1の転写とタンパク質およびhuCdc7/H37の転写の細胞周期における変動を検討した結果、いずれの生物種においても、触媒サブユニットは細胞周期を通じてほぼ一定のレベルで発現されること、制御サブユニットの発現はGl期で低下しGl後期からS期にかけて上昇しS期を通じて高く保たれることが示された。hsk1(ts)株の解析および、himl変異体の解析から、分裂酵母のCd07類似キナーゼのHskl/Him1複合体は、体細胞分裂および減数分裂時のDNA複製の他に、ヒドロキシ尿素などによるDNA複製阻害時のチェックポイント制御にも関与することが明かとなった。Gl期のヒト正常繊維芽細胞にH37の抗体を微注入すると、80%以上の細胞でDNA複製が阻害された。この事実はH37の機能がヒト細胞のDNA複製の開始に必須であることを示す。また、muCdc7遺伝子の29のalleleを欠損したマウスは胎生3.5日から6.5日の間に死亡した。以上の結果はCdc7キナーゼ複合体の機能が動物細胞の増殖とくにDNA複製に必須であることを強く示唆する。一方ヒトCdc7/H37複合体を精製し、in vitroリン酸化反応による解析を行った結果、MCM複合体の中のMCM2サブユニットが特異的にリン酸化されin vivoで観察されるリン酸化パターンと類似したリン酸化パターンが得られた。リン酸化されたMCM2タンパク質は主に、可溶性画分に回収されることからMCM2のリン酸化によりMCM複合体の集合状態が変化し、その結果MCM複合体(DNAへリカーゼ活性?)が活性化され複製が開始するというモデルを提出した。
生殖機能獲得を目指した同性・異性間子宮卵巣同時移植の研究

平成30年度はまず実際の雌ラットの子宮・卵巣周囲の解剖を確認することから開始した。特に子宮卵巣周囲の血管走行には十分に注意して確認を行った。研究開始前に想定していた以上に卵巣動静脈、子宮動静脈が細かったため、損傷せずに短時間で確保するために、詳細な確認を心掛けた。続いて自家移植を行い、安定した結果を出すことを目標とした。スーパーマイクロサージャリーの技術を用いても卵巣動静脈、子宮動静脈の全てを吻合するには最低4回の血管吻合を要するため、更には術野確保の観点・手術時間短縮の観点からも、対象とする吻合血管を限定することとした。血管配置、血管径から吻合の難易度を比較して、子宮動静脈のみを吻合することとした。子宮動静脈のみであれば血管配置に左右差はないが、将来的に卵巣動静脈を使用することを考えた場合に血管走行から見た剥離の容易さ、血管吻合における手勝手の良さから、ラットの双角子宮のうち左側を使用することとした。当初は細い子宮動脈が攣縮の影響で確認も困難になりやすかったため、血管剥離、子宮卵巣を挙上の作業で細かくキシロカインをかけて攣縮を解除するように注意した。また、子宮動静脈を外腸骨動静脈の本幹に端側吻合することを計画していたが、そのような背景もあり、スーパーマイクロサージャリーの技術を用いても難渋しやすいことから、より安定して血管吻合を行いやすいように子宮動静脈から連続する総腸骨動静脈近位まで含めて血管を剥離して、端端吻合の形をまず試みるようにしており、徐々に手術時間の短縮、吻合血管の開通度の安定化を得られてきている。雌ラットは雄ラットと異なり、生後週数が同程度の場合体格は一回り小さくなり、またあまり大きく成長しない。そのため吻合対象となる卵巣動静脈、子宮動静脈は非常に細くスーパーマイクロサージャリーの血管吻合技術でも難渋する。またそれより中枢の太い血管を吻合対象として使用する場合も、ラットの性周期によって子宮の大きさが変化するため、安定した術野確保に少なからず影響を及ぼした。以上のような技術的障害の克服に時間を要したため、進捗はやや遅れていると思われる。同一の安定した子宮卵巣の生着を確保するため、更に数をこなし複数の研究者間での摘出、及び移植手技を安定させる。使用器具、実験環境を極力統一することで、より安定した子宮卵巣同時移植が可能になると考えられる。性周期によって子宮の大きさに変動があるため条件が異なってくる可能性があるため、手術時のそれぞれのラットの性周期を可能な限りで確認することも移植条件に影響しうる可能性があるため確認していく。前述のように実験手技における技術的障壁への対応に時間を要したため、当初の動物の使用予定数を下回り、それらに付随する各種実験器具、薬剤の使用も計画を下回ったことが次年度使用額が生じた理由である。
精子プロテアソームの受精における役割

上記研究課題に関する研究成果について報告する。我々は、精子ユビキチン-プロテアソームシステムは、卵外被に精子通過口を開けるライシンとして機能する事をすでに報告している。特に、プロテアソームは、マボヤ精子頭部表面に存在することを、活性染色法や細胞非透過性標識試薬を用いて明らかにしている。このことは、精子先体過や細胞膜表面にプロテアソームを輸送する未知のシステムがあることを示している。ペルオキシソームへの輸送系では、C末端3残基の配列が輸送シグナルであることが知られている。同様のシステムがプロテアソームの輸送系でも機能していているか否かを検討するため、マボヤ精子から20Sプロテアソームを精製し、卵や筋肉から同様に精製した20Sプロテアソームと、そのサブユニット構成の比較を行った。その結果、精子由来の20Sプロテアソームのα6サブユニットは、卵や筋肉由来のものとは異なることが、2次元電気泳動により確認された。そこで、精子α6サブユニットをゲルから切り出し、ゲル内トリプシン消化後、LC/MS/MS分析を行った。その結果、精子由来のα6サブユニットでは、C末端近傍の、Gly269-Gln270の間で切断されていることが判明した。ショウジョウバエでは、精細胞特異的に発現するα6tと命名されたα6サブユニットの相同遺伝子が存在し、それが発現することにより通常のα6サブユニットを置き換わると報告されている。後口動物では、そのような相同遺伝子は存在しないことから、精子特異的なαサブユニットの存在は考えられていない。しかし、今回の発見により、α6サブユニットは、細胞や臓器によってC末端のプロセシングが行われていることが初めて示された。今後は、ここで発見されたC末端配列の違いが、精子特異的なプロテアソームの輸送系に関わるか否かを検討することが重要な課題である。
湾曲π電子系を有するホスファグラフェン類縁体の合成と応用

π共役系にヘテロ原子を有する化合物群は,π軌道に摂動が加わることで特異な物性を示すため,機能性材料として広範な用途展開が行われている。しかしながら,その多くは直線状に広がったπ共役環上にヘテロ原子を有するものであり,π共役環に囲まれた位置にヘテロ原子を組み込んだ化合物の合成例は限られ,その物性もほとんど明らかになっていない。今年度の研究では,昨年度までに開発した分子内タンデムホスファFriede1-Crafts反応の知見を基に,縮環部位の中心元素をホウ素,ケイ素,ゲルマニウムなどへ展開することに成功した。中でもホウ素ー窒素結合で縮環したアザボラジベンゾクリセン類は,良好な両性半導体特性を有することを明らかとした。さらにπ共役系を拡張し螺旋不斉を持たせた[6]ヘリセン類縁体については,その光学純度により電荷担体の反転が起こることを見出した。本研究で得られた一連の結果は,含ヘテロ多環芳香族化合物の新規かつ効率的な合成手法を提示し,同化合物が有機電子材料として新規な物性を示すものであり,合成化学や材料化学などの関連諸分野において,学術上,実際上寄与するものと期待される。π共役系にヘテロ原子を有する化合物群は,π軌道に摂動が加わることで特異な物性を示すため,機能性材料として広範な用途展開が行われている.しかしながら,その多くは直線状に広がったπ共役環上にヘテロ原子を有するものであり,π共役環に囲まれた位置にヘテロ原子を組み込んだ化合物の合成例は限られ,その物性もほとんど明らかになっていない.そこで本研究では,分子内タンデムホスファFriedel-Crafts反応を鍵反応とすることで,リン原子が共役系の中央に位置するホスファナフトペリレン類縁体の合成に成功した.これらの分子は炭素-リン結合長の差及び置換基の立体障害により,螺旋型,お椀型,折れ曲がり型といった特徴的な湾曲性を持つことがX線結晶構造解析により明らかとなっている.同様の手法により,アザホスファジベンゾクリセン誘導体やジホスファペンタセン誘導体などの短段階合成も可能である.今後は,得られたホスフィン化合物について,単核あるいは複核金属錯体の配位子としての利用などにも取り組んでいく予定である.π共役系にヘテロ原子を有する化合物群は,π軌道に摂動が加わることで特異な物性を示すため,機能性材料として広範な用途展開が行われている。年度前半は計画の通り,ホスファFriedel-Crafts反応を用いたリン化合物の合成に取り組み,学術論文誌において発表した(Org, Lett. 2011, 13, 2130).さらに,同手法を用いたホウ素窒素縮環部位を有する芳香族化合物(アザボリン類)の台成も達成した(J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18614).合成したホウ素窒素縮環芳香族化合物群は電荷移動度が大きく,さらなる応用展開も期待される.以上のような状況を鑑み,当初の計画以上に進展していると判断した.リン化合物群については,金属錯体の配位子としての利用を視野に研究を進める予定である.また,新たに合成したホウ素窒素縮環芳香族化合物については,種々の誘導体の合成によりさらなる電子物性の向上を目指していく.
ＰＰＲタンパク質ネットワークを基盤とした植物オルガネラのＲＮＡ編集装置の解明

本研究は、基部陸上植物であるヒメツリガネゴケを用いて、植物オルガネラの新規RNA編集因子およびRNA編集酵素を同定することを目的に行った。これらの成果により、RNA編集の分子機構の解明につながることが期待される。1.オルガネラ部位特異的RNA編集因子の同定ヒメツリガネゴケの葉緑体RNA編集因子を同定するために、編集因子と予想される葉緑体局在型のDYWドメインを持つpentatricopeptide repeatタンパク質(PpPPR_45)をコードする遺伝子の発現抑制株および過剰発現株を作製して解析した。その結果、PpPPR_45が葉緑体rps14 mRNAのRNA編集に働くRNA編集因子であることを明らかにし、論文発表した(Ichinose et al. FEBS Letters 2014)。これにより、ヒメツリガネゴケに存在する全12カ所のRNA編集部位にそれぞれ作用する9種のRNA編集因子が同定され、研究目標の一つである「新規オルガネラRNA編集因子の同定」を達成することができた。2.オルガネラRNA編集におけるDYWドメインの機能領域の同定RNA編集反応はシチジン(C)が脱アミノ化によりウリジン(U)に変換されることから、RNA編集酵素はシチジンデアミナーゼ活性を持つことが予想される。これまでにヒメツリガネゴケで同定されたRNA編集因子は全てDYWドメインを持つが、DYWドメインに保存されたシチジンデアミナーゼ活性部位の類似アミノ酸残基がRNA編集に必須であることを昨年度明らかにしている。今年度は新たにDYWドメインがRNA編集部位特異的に作用することを明らかにし、RNA編集因子のDYWドメインがRNA編集酵素活性と編集部位認識の両方を担っている可能性が示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は初期陸上植物であるヒメツリガネゴケを用いて、植物オルガネラの新規のRNA編集因子およびRNA編集酵素を同定することを目的に行った。1.オルガネラ部位特異的RNA編集因子の同定ヒメツリガネゴケのミトコンドリアに存在する11カ所のRNA編集部位のうち9カ所にそれぞれ作用する6種のRNA編集因子がこれまでに同定されていた。本年度は残り2カ所に作用するRNA編集因子を同定するために、候補RNA編集因子の発現を抑制した変異株を作製し解析した。その結果、新たに2種のミトコンドリアRNA編集因子を同定することに成功した。この成果を論文にまとめて報告した(Ichinsoe et al. Plant Cell Physiol. 2013)。また、葉緑体に1カ所ある編集部位のRNA編集因子も同定することに成功した(論文作成中)。2.オルガネラRNA編集酵素の同定RNA編集反応はシチジン(C)が脱アミノ化によりウリジン(U)に変換されることから、RNA編集酵素はシチジンデアミナーゼ活性を持つことが予想される。これまでにヒメツリガネゴケで同定されたRNA編集因子は全てPPR-DYWタンパク質であるが、そのC末端にあるDYWドメインにはシチジンデアミナーゼ活性部位のアミノ酸残基が非常によく保存されている。そこで、DYWドメインがシチジンデアミナーゼであるか調べるために、ミトコンドリアのRNA編集が欠損したPPR-DYN遺伝子破壊株にDYWドメインを欠損させた領域や、機能部位と予測されるアミノ酸残基に変異を入れたコンストラクトを導入した相補株を作製し、RNA編集が回復するか解析した。そして、DYWドメインがRNA編集酵素活性を有している可能性が高いことを示唆する結果を得ることができた。

現在までに、研究目標の一つである「新規オルガネラRNA編集因子の同定」を達成することができた。2つ目の研究目標である「オルガネラRNA編集酵素の同定」も当初の計画以上に進展している。相補実験によりRNA編集因子であるPPR-DYWタンパク質のDYWドメインがRNA編集酵素活性を有していることが強く示唆される結果を得ることができた。今後はDYWドメインが実際にシチジンデアミナーゼ活性を持つのか調べるために、組換えPPR-DYWタンパク質を用いてin vitroでシチジンデアミナーゼ活性の検出を試みる予定である。
不随意運動がある児のストレス度について

本研究では、重症心身障害児に対して絵本の読み聞かせを行う際のより適切な環境を知ることを目的とした。読み聞かせに適切であろうと思われる環境(環境A;対象児と教員のみ、静穏、22°Cの空調下の環境)と日ごろ対象児が学校生活を送っている環境(環境B;3名の児童と2名の教員、話し声や笑い声が聞こえる、22°Cの空調下の環境)において10分程度の絵本の読み聞かせを8回実施し、読み聞かせ中の児の表情の分析と絵本の読み聞かせの前後における生理的指標の計測(唾液中のアミラーゼと心拍数及び血圧)を行った。生理的指標の変化についてはSPSSver.11.5により対応のあるt検定を行った。さらに、医師による助言を得た。環境Aでは、読み聞かせ中の表情の変化として笑顔が24回表出し、視線は教員中心であった。また有意な唾液中アミラーゼの低下(前99.3±9.4,後74.9±9.7,p=0.000)と、収縮期血圧の低下(前130.7±9.0,後112.6±0.46,p=0.043)が認められた。心拍数の有意な変化はなかった。環境Bでは絵本の読み聞かせ前後の声かけにおいて笑顔が表出され、読み聞かせ中も47回の笑顔が見られた。視線では絵本中心になってきた。唾液中アミラーゼの有意な低下(前50.1±6.6,後34.9±2.5,p=0.011)、拡張期血圧と心拍数の有意な増加(各々、前67.6±22,後74.0±2.4,p=0.033、前98.9±3.5,後111.4±2.4,p=0.006)が認められた。生理的指標を環境AとBで比較したところ、アミラーゼの前後、心拍数、収縮期及び拡張期血圧の前でいずれも環境Aが有意に高かった。以上より、絵本の読み聞かせはいずれの環境でも表情や生理的指標において望ましい変化を及ぼしいたが、ストレスを示すとされるアミラーゼ値からは、環境Bでの読み聞かせの方がより適切であろうと推測された。
ヒューマンエージェントインタラクションによる環境知能の実現

本研究では、ヒューマンエージェントインタラクションの手法を用いた環境知能システムのソフトウェアおよびハードウェア構成を設計し、実験室実験を通して機能を向上させ、実用化可能なレベルまでシステムの完成度を高めることを目指した。構築したシステムを用いた評価実験の結果、本システムは実環境においてユーザに対して文脈に応じた適切な情報的支援を行うことができることを確認した。本研究の成果は、主要な論文誌に9編、国際会議に9件、国内会議に7件の論文として公表された。平成22年度は、初期的な環境知能システムのソフトウェアおよびハードウェア構成を設計し、実験室内において実装を行った。本年度の目標は、計算機資源とインタラクションのモダリティを、ユーザの文脈に応じて最適化するシステムの設計・実装であった。具体的に本年度行ったことは、1.エージェントマイグレーションを用いたコンピュータのインタフェース部分の設計・実装(エージェントがマウスに移動し、アンビエントに情報を提示するシステム)、2.複数の人とインタラクション可能なロボットシステムの設計・実装(ロボットが複数人で作る社会空間を認識し、その空間への侵入を回避するシステム)、3.生体情報を用いたユーザの意図推定システムの設計・実装(ユーザの生体情報をSCRで計測し、意図や情動を認識するシステム)であった。また、これらの3つのシステムは実装後、評価実験を行い、システムが設計の目的どおり動作していることを確認した。2と3の研究についてはその成果をHAIシンポジウム2010、インタラクション2011などの学会などで発表し、関係する研究者と議論を行った。しかし、これらはいまだ初期的な環境知能システムであるため、次年度以降、実用化可能なシステムの実現を目指す。また、研究実施計画で述べた、ヒューマンインタフェース、情報メディア、認知科学、コミュニケーション論などを専門とする研究者との議論は積極的に行い、研究のコンセプトの精緻化に関して一定の成果を得ることができた。平成23年度は、実用化可能な環境知能システムのソフトウェアおよびハードウェア構成を設計し、実装を行った。本年度の目標は、前年度の成果を用いて、ソフトウェア構成ではエージェントマイグレーションの際に、ユーザの行動の文脈に応じてメディアへ移動できるような設計を試みることであった。また、ハードウェア構成では移動先のハードウェア(コンピュータシステム)の種類を多様化し、より実環境に近い環境設定を目指すことであった。これらの当初の目的は達成することができた。具体的に本年度行ったことは、1.エージェントマイグレーションを用いた実用化可能なインタフェースシステムの構築(応用例:外国語教育への動機づけ)、2.実世界において複数の人とインタラクション可能なロボットシステムの構築(応用例:身体模倣を用いた案内システム)、3.ソーシャルメディアを用いた実用化可能な環境知能システムの構築(応用例:twitterを用いた人と人工物の円滑なコミュニケーション)、4.実生活場面における生体情報を用いたユーザの意図推定システムの構築(応用例:生体情報を用いた感情状態の推定)であった。1の研究についてはその成果をHAIシンポジウム2011にて発表し、2については人工知能学会全国大会および国際会議RO-MAN2011において発表した。さらに、4については、インタラクション2012など3つの国内会議で発表を行った。それぞれの会議で関係する分野の研究者と議論を行った。また、3については平成24年度開催の国際会議で発表する予定で、現在投稿中である。次年度以降は、これらの構築したシステムの評価実験を中心に研究を進める予定である。平成25年度は、本研究課題の最終年度にあたるため、これまで構築してきたシステムをさらに発展させ、実用化可能なレベルに高めること、および、構築したシステムの評価実験を行い、研究成果を学会等で公表し、他の研究者との議論をとおして、最終的な報告書にまとめことが目標であった。まず、前年度まで本研究課題で構築してきたシステムを実用化可能なレベルまで高めることであるが、おおよその目的は達成できた。具体的には、前年度までに構築した環境知能システムに、Practical Magicと呼ぶ機能を付加することにより、システムの頑健性を増すことができた。Practical Magicとは、情報機器が期待どおりの動作をしない場合でも、その原因をエージェントに転嫁するエージェントの振る舞い動作モデルである。さらに、本システムの評価実験を行い、その有効性を検証することができた。実験結果から、このシステムを用いたユーザは、エージェントを介して、円滑に複数の情報機器を操作することができ、またPractical Magicの効果により、ユーザはシステムの実行エラーにも寛容になることが検証された。本研究の成果は、国内会議および国際会議にて発表を行うことにより、他の研究者と有意義な議論を行うことができた。平成24年度は、前年度構築した環境知能システムのソフトウェアおよびハードウェアをさらに発展させ、本研究の最終的な目的である、ユーザに対して文脈に応じた適切な情報的支援を行えるシステムに近づけるために継続して研究を行い、またそのシステムの評価を行った。

具体的に本年度行ったことは、1.エージェントがマイグレーションするメディアの多様化、2.コミュニケーション空間をエージェント化することによる人-人工物のインタラクションの円滑化、3.擬人化のメカニズムを用いた人-人工物のインタラクションの円滑化、4.実生活場面における生体情報を用いたユーザの意図推定システムの構築であり、14のそれぞれについてシステム構築とその評価実験を行っている。具体的には、1では、状況に応じて外観を変化させるMixed Reality Robotの提案と実装を行っており、その研究成果は情報処理学会全国大会にて発表している。2では、コミュニケーション空間をエージェント化することにより、それを利用したロボットが文脈適応的に動作することができることを示しており、その研究成果は国際会議(HRI2013)およびロボット学会学術講演会にて発表した。さらに、3では、2軸ロボットによる擬人化の手法について議論しており、その研究成果はジャーナル論文誌(ヒューマンインタフェース学会論文誌)に掲載され、4では、生体情報(SCR)をインタラクティブシステムに応用しており、その研究成果はインタラクション2013や国際会議(IUI 2013)において発表を行った。さらに、本研究の成果のまとめとして、人工知能学会誌に解説・総説論文を発表した。上記の研究成果から、平成24年度の当初の目的は達成することができた。実用化可能なシステムの構築など、当初予定した研究計画を実施することができており、さらに、生体情報を用いたユーザの意図推定などの可能性が見えてきたため。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題には平成22年度から取り組んできたが、これまでの3年間において計画された当初の研究目的はほぼ達成することができた。その理由としては、本研究が目的としてきた、ユーザに対して文脈に応じた適切な情報的支援を行えるシステムが完成に近づきつつあること、研究成果がすでに学術論文誌(ヒューマンインタフェース学会論文誌、人工知能学会誌)に掲載されていること、および、採択率の低い国際会議(HRI、IUIなど)にも採択されていることなどによる。今後も現在の研究計画のまま研究を進めていく予定である。平成25年度は、本研究課題の最終年度になるため、これまでの構築してきたシステムをさらに発展させ、実用化可能なレベルに高めること、および、構築したシステムの評価実験を行い、研究成果を公表し、他の研究者との議論をとおして、最終的な報告書にまとめたいと考えている。
グルタミン酸レセプター拮抗薬による実験的歯の移動時の疼痛抑制

本研究では、実験的歯の移動時のMK-801全身投与による三叉神経知覚核群と下降性痛覚抑制機構核群のc-Fos陽性細胞発現を検索するとともに、下降性痛覚抑制機構の影響を検討し、これらを総合的に評価することによりMK-801全身投与による痛覚抑制機構を解明することを目的とした。さらに、近年、咀嚼機能の重要性が取り上げられていることから、咀嚼機能の変化が痛覚抑制機構に及ぼす影響についても検索した。8週齢Wistar系雄性ラットに対し、MK-801(濃度0.033mg/kg)を腹腔内投与し、その後Waldo法に準じて上顎臼歯の実験的歯の移動を惹起した。実験的歯の移動開始2、4、12および24時間後に脳の連続凍結切片を作製し、LSAB法にてc-Fos免疫組織化学染色を実施した。結果、三叉神経知覚核群においてはMK-801の濃度依存的にc-Fos陽性細胞数は有意に減少するのに対し、下降性痛覚抑制系においては有意に増加することが明らかとなった。このことはNMDA受容体を遮断することによって、実験的歯の移動に伴う侵害性刺激を中枢レベルで効果的に抑制することが可能であることを示している。さらに、咀嚼機能の向上が疼痛閾値を上げ、,疼痛抑制に関連することが報告されていることから、軟性餌と固形餌でそれぞれWistar系雄性ラットを飼育し、その後オトガイ部へのCFA皮下注射による炎症性刺激を加え、三叉神経脊髄路核尾側核におけるc-Fos陽性細胞数について検討した。結果として、固形餌飼育群では脊髄路核尾側核浅層(I-II層)のc-Fos陽性細胞数が軟性餌飼育群と比較して有意に少ないことが明らかとなった。このことは固形餌飼育による適度な咀嚼刺激が疼痛閾値をあげる効果があることを示している。以上のように、生体内には疼痛刺激に対する様々な疼痛抑制機構が存在することが明らかとなった。今後はこのような疼痛抑制機構のメカニズムを解明していきたい。本研究では、実験的歯の移動時のMK-801全身投与による三叉神経知覚核群と下行鎮痛抑制機構各核群のc-Fos陽性細胞発現を検索するとともに、下行鎮痛抑制機構の影響を検討し、これらを総合的に評価することによりMK-801全身投与による疼痛抑制機構を解明することを目的とする。8週齢Wistar系雄性ラットに対し、麻酔下でMK-801を0.03,0.3,3mg/kg腹腔内投与後、Waldoの方法に準じて上顎臼歯の実験的歯の移動を惹起した。実験的歯の移動開始2、4、12および24時間後、脳の連続凍結切片を作製し、LSAB法にてc-Fos免疫組織化学染色を行った。結果、三叉神経知覚核群においてはMK-801の濃度依存的にc-Fos陽性細胞数は有意に減少するのに対し、下行鎮痛抑制系においては有意に増加することが明らかとなった。