hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高輝度白色LEDを用いた新たな蛍光粉末指紋検出法の開発

【研究目的】指紋検出法は大きく粉末法,液体法,気体法に大別され,通常,可視光により顕在化させるが,可視光で判読できない指紋隆線に対して,近年,二次処理により指紋隆線を蛍光指紋として増幅させる手法が採られ効果を上げている.しかし,蛍光指紋観察用光源は,400万円以上する高価なものであることから,数年前より比較的安価で長寿命,低消費電力の青色LED等に着目し,光源として利用する手法を検討してきた.今回,汎用性の高い懐中電灯タイプの青色LEDに替わる光源として,安価で入手しやすい高輝度白色LEDに着目し,蛍光指紋検出に必要な波長を干渉フィルタを用いて取り出すことを可能とする新たな光源の確立を検討した.【研究計画及び結果】(1)高輝度白色LEDの分光分布スペクトルの測光について高輝度白色LED懷中電灯数種類の分光分布スペクトルより,主に青色LED (440nm)チップに緑色蛍光体,赤色蛍光体を含んだ樹脂レンズを装着させたタイプが主流であった.また,一部のメーカーからは,より自然な色として演色性を実現させるために,紫外LED(400nm)チップに青色蛍光体,緑色蛍光体,赤色蛍光体を含んだ樹脂レンズを装着させたLEDチップも存在したが,輝度不足であり,今回の実験に用いることはできなかった.(2)透過用ガラス干渉ハンドパスフィルタの選定についてローダミン,ジメチルアミノシンナムアルデヒド等の蛍光粉末を発光させる波長に合わせたハンドパスフィルターの選定のため,各試薬の最適励起波長を分光分布スペトルにより確認した結果,青紫色用フィルタ(420nm,半値幅約20nm,透過率約70%),青色用フィルタ(470nm,半値幅約30nm,透過率約80%),青緑色用フィルタ(490nm,半値幅約30nm,透過率約75%)の3種類のフィルターを選定した.(3)蛍光粉末指紋検出法について高輝度白色LED懐中電灯と透過用ガラス干渉フィルタ,ロングパスフィルタ(550nm以上透過)を用いて,ガラス板上で指紋用アルミ粉末と1%ローダミンメタノール溶液を混合させ,検出検体にローラー等で塗布することで,ローダミンの最適励起波長である青色用フィルタ(470nm)を装着させた白色LEDにより蛍光指紋観察が可能となった.今回の高輝度白色LED懐中電灯と透過用ガラス干渉ハンドパスフィルタを装着させた新たな光源を用いることでローダミン,ジメチルアミノシンナムアルデヒド等の蛍光粉末で検出した指紋を蛍光指紋として顕在化させることが可能となった.【研究目的】指紋検出法は大きく粉末法,液体法,気体法に大別され,通常,可視光により顕在化させるが,可視光で判読できない指紋隆線に対して,近年,二次処理により指紋隆線を蛍光指紋として増幅させる手法が採られ効果を上げている.しかし,蛍光指紋観察用光源は,400万円以上する高価なものであることから,数年前より比較的安価で長寿命,低消費電力の青色LED等に着目し,光源として利用する手法を検討してきた.今回,汎用性の高い懐中電灯タイプの青色LEDに替わる光源として,安価で入手しやすい高輝度白色LEDに着目し,蛍光指紋検出に必要な波長を干渉フィルタを用いて取り出すことを可能とする新たな光源の確立を検討した.【研究計画及び結果】(1)高輝度白色LEDの分光分布スペクトルの測光について高輝度白色LED懷中電灯数種類の分光分布スペクトルより,主に青色LED (440nm)チップに緑色蛍光体,赤色蛍光体を含んだ樹脂レンズを装着させたタイプが主流であった.また,一部のメーカーからは,より自然な色として演色性を実現させるために,紫外LED(400nm)チップに青色蛍光体,緑色蛍光体,赤色蛍光体を含んだ樹脂レンズを装着させたLEDチップも存在したが,輝度不足であり,今回の実験に用いることはできなかった.(2)透過用ガラス干渉ハンドパスフィルタの選定についてローダミン,ジメチルアミノシンナムアルデヒド等の蛍光粉末を発光させる波長に合わせたハンドパスフィルターの選定のため,各試薬の最適励起波長を分光分布スペトルにより確認した結果,青紫色用フィルタ(420nm,半値幅約20nm,透過率約70%),青色用フィルタ(470nm,半値幅約30nm,透過率約80%),青緑色用フィルタ(490nm,半値幅約30nm,透過率約75%)の3種類のフィルターを選定した.(3)蛍光粉末指紋検出法について高輝度白色LED懐中電灯と透過用ガラス干渉フィルタ,ロングパスフィルタ(550nm以上透過)を用いて,ガラス板上で指紋用アルミ粉末と1%ローダミンメタノール溶液を混合させ,検出検体にローラー等で塗布することで,ローダミンの最適励起波長である青色用フィルタ(470nm)を装着させた白色LEDにより蛍光指紋観察が可能となった.今回の高輝度白色LED懐中電灯と透過用ガラス干渉ハンドパスフィルタを装着させた新たな光源を用いることでローダミン,ジメチルアミノシンナムアルデヒド等の蛍光粉末で検出した指紋を蛍光指紋として顕在化させることが可能となった.
有機二亜鉛反応剤を用いた求核的シクロプロパン化反応の開発

二亜鉛種とα,β-エポキシケトンとの反応である2-(1-ヒドロキシアルキル)-1-アルキルシクロプロパノールの、新規の転位反応について述べている。反応は、基質のジアルコキシドが亜鉛アート錯体を形成し、電子豊富な亜鉛上から基質への電子供与をきっかけに進行し、有機合成上有用なビルディングブロックである1-アルケニル-1,2-ジオールを効率よく与えることをみいだした。亜鉛アート錯体の触媒的反応の例として興味深い。反応の立体化学や基質一般性についても触れ、特に環状の基質を用いた場合には他の方法では困難な環拡大反応や環縮小反応を達成できることを示した。求核的シクロプロパン化を経由した不斉三級炭素および不斉四級炭素構築法について述べている。α-スルホニロキシケトンに対して二亜鉛種を作用させた場合には、カルボニル基に対する求核付加反応のジアステレオ面選択性は低いものの、スルホニロキシ基を有する炭素原子に対する分子内S_N2反応は立体特異的に進行し、不斉三級炭素を有するシクロプロパノールが構築できる。こうして得られるシクロプロパノールをホモエノラートと見なして求電子種を作用させることで、α位に不斉三級炭素を有するケトンが立体特異的に構築できることをみいだした。また、基質としてα-スルホニロキシケトンの替わりに光学活性なα,β-エポキシケトンを用いることで、不斉四級炭素を有するケトンが立体特異的に構築できることをみいだした。.二亜鉛種とα,β-エポキシケトンとの反応である2-(1-ヒドロキシアルキル)-1-アルキルシクロプロパノールの、新規の転位反応について述べている。.
電気抵抗変化を用いたプラグ&モニター型剥離損傷診断CFRP構造システム

多種多数のセンサーを取り付けて構造の安全を評価する構造ヘルスモニタリングは重要な技術であり,メンテナンスコスト削減の重要な技術である.CFRP積層板では,軽微な衝撃で目視できない層間はく離が発生し,圧縮強度が低下する.このため,CFRPの層間はく離検出の構造ヘルスモニタリングが期待されている.申請者はCFRPの強化繊維の導電性に着目し,強化繊維がそのままセンサーとして使用できる電気抵抗変化によるはく離検出システムを提案し,CFRP平板上の多数点での電気抵抗変化の測定結果を利用したはく離位置と大きさの同定システムを提案してきた.本研究では,センサー(ここではCFRPの設置されたリード線)をプラグインするだけで自動的に統計的な判定システムがスタートするシステムを想定し,電気抵抗変化を利用したプラグ&モニターシステムのための学習用データの削減を検討することを目的として,FEM解析によって電気抵抗変化法への各種影響因子を解析的に検討した.得られた結果は,CFRP積層板の導電率の異方性の大きさの差異に起因して適切な電極間隔がことなること,学習用データの作成はマトリックス割れを考慮する必要は無く,はく離だけで解析可能であることがあきらかになった.多種多数のセンサーを取り付けて構造の安全を評価する構造ヘルスモニタリングは重要な技術であり,メンテナンスコスト削減の重要な技術である.CFRP積層板では,軽微な衝撃で目視できない層間はく離が発生し,圧縮強度が低下する.このため,CFRPの層間はく離検出の構造ヘルスモニタリングが期待されている.申請者はCFRPの強化繊維の導電性に着目し,強化繊維がそのままセンサーとして使用できる電気抵抗変化によるはく離検出システムを提案し,CFRP平板上の多数点での電気抵抗変化の測定結果を利用したはく離位置と大きさの同定システムを提案してきた.本研究では,センサー(ここではCFRPの設置されたリード線)をプラグインするだけで自動的に統計的な判定システムがスタートするシステムを想定し,電気抵抗変化を利用したプラグ&モニターシステムのための学習用データの削減を検討することを目的として,FEM解析によって電気抵抗変化法への各種影響因子を解析的に検討した.得られた結果は,CFRP積層板の導電率の異方性の大きさの差異に起因して適切な電極間隔がことなること,学習用データの作成はマトリックス割れを考慮する必要は無く,はく離だけで解析可能であることがあきらかになった.構造ヘルスモニタリングは知的構造の中で,重要な技術課題の一つであり,多大なメンテナンスコスト削減の可能性を有しており,特にCFRP複合材料積層板では,工具落下などの軽微な衝撃によって目視できない層間はく離が発生し,圧縮剛性,強度が低下するため,はく離によって,CFRP積層構造物の信頼性は低下してしまい,構造信頼性向上の観点からもCFRP積層構造のヘルスモニダリングは重要である.既存構造や大型構造のヘルスモニタリングでは,センシングではなく,データ管理が極めて重要かつ緊急な課題となっており,その中でも収集したデータから損傷発生を検知する判断部分の開発が急務となっている.本研究では,センサー(ここではCFRPに設置されたリード線)をプラグインするだけで自動的に学習が開始され,統計的判定によって既存大型構造の損傷発生検知の判断が低コストで可能となるシステムに着目し(プラグ&モニター型),その具体的な開発を実施することを目的としている.平成13年度は,小型試験片を用いて,電気抵抗変化の測定値から統計的に損傷発生(層間はく離)を検知するシステムの作成をおこなった.CFRP梁およびCFRP平板を作成し,電極銅箔を一体成形させ,複数設置した.この薄板構造に層間せん断試験を実施してはく離を発生させ,はく離後に電気抵抗変化をLCRメータで実測した.得られた結果から,マハラノビス距離を用いた統計的判別分析によってはく離の位置と大きさを判定する手法を適用し,判断部分のモデル化無しではく離の位置と大きさを同定する判断システムの有効性を検証した.その結果,離散的な位置判定には非常に有効であることが明らかになった.大きさの判定には連続量を応答曲面で近似する手法が有効であることが明らかになった.多種多数のセンサーを取り付けて構造健全性をリアルタイムに評価する構造ヘルスモニタリングは重要な技術の一つであり,多大なメンテナンスコスト削減のである.また,CFRP積層板では,軽微な衝撃で目視できない層間はく離が発生し,圧縮剛性,強度が低下する.この目視検出できないはく離によって,CFRP積層構造物の信頼性は低下してしまい,構造信頼性向上の観点からもCFRP積層構造のヘルスモニタリングは重要である.申請者は,CFRPの炭素繊維の導電性に着目し,強化繊維である炭素繊維がセンサーの役割も果たす電気抵抗変化法を適用し,CFRPの層間はく離発生が検出可能であることを実験的に明らかにし,多点測定によってはく離の大きさと位置が同定できることを実験的および解析的に明らかにしてきた.

本研究では,センサー(ここではCFRPに設置されたリード線)をプラグインするだけで自動的に学習が開始され,統計的判定によって既存大型構造の損傷発生検知の判断が低コストで可能となるシステムに着目し(プラグ&モニター型),その具体的な開発を実施することを目的としている.プラグ&モニターのシステムでは,センサー(接続)の自動検知と,統計データ取得の学習ステージの自動設定,センサー故障の自動検知を計算機ソフトで実施するものであり,生物の成長課程での学習に相当する機能を有する.センサー接続用のA/D変換機能を搭載した手のひらサイズのPCにこれらのソフトを搭載し,電気抵抗変化測定のアナログ線を接続して,インターネットに利用されているEthernetでこれらのPCを接続してネットワーク化する.平成14年度では,小型のLINUX端末にA/D変換機能を搭載したインターネット接続型の構造ヘルスモニタリング端末を開発した.また,実機を想定し,平板構造に電流を流して多数の電極で電圧変化を測定するMulti-prove法を開発し,これによって高い精度でCFRP平板に発生したはく離の位置と大きさを同定できることを実験的に示した.
窒化ニオブ薄膜を用いた極微フィールドエミッタアレイの作製とその電界放射特性の評価

本年度は昨年度得られた窒化ニオブ薄膜の物性評価結果を元に、窒素組成を変化させた窒化ニオブ極微フィールドエミソタアレイをイオンビーム援用蒸着により形成した。シリコン基板をエッチングして大きさ数μmのコーンを形成し、その上から窒化二オブ薄膜を形成した。二酸化シリコン層を介してシリコン基板を貼りあわせてコレクタとし、エミッタとコレクタに直流の電圧を印加して電流電圧特性を測定した。測定はイオンポンプにより排気した超高真空中で行った。電子放出特性として、電子放出開始電圧、一定電流放出時の電流変動の雑音電力による評価、及びファウラー・ノルドハイムプロットの切片と傾き(SKチャート)によるエミッタ先端状態分析を行った。その結果、窒素組成の高いものほど低電圧で電子放出を開始すること、また同一の電流を放出させた場合の電流の安定性が高いことが明らかとなった。得られた電流変動の安定性は、以前検討した窒化ジルコニウムエミッタやダイヤモンド薄膜エミッタ、金属蒸着エミッタと比較してももっとも優れたものであることが明らかとなった。さらに、SKチャートを用いた解析から、窒素組成の高いものほど仕事関数が低いものと考えられる結果が得られた。これとは別にケルビン法で測走した窒化二オブ薄膜の仕事関数は、窒素組成の高い薄膜ほど低い仕事関数を有し、電子放出特性で得られた傾向と一致した。上述のエミッタアレイの他、ゲート電極一体型のエミッタアレイについても作製して、その電子放出特性の予備的な測定を行ったが、低電圧から電子放出を開始し、良好なエミッタが形成されていることが明らかとなった。本年度は極微フィールドエミッタアレイ形成の準備として、イオンビーム援用蒸着法により窒化ニオブ薄膜を作製し成膜条件と膜物性の関係について調べた。今年度はイオンのエネルギー(600eV)やニオブの蒸発速度(0.03nm s^<-1>)は固定し、イオン・金属原子到達比及び基板温度を変化させた。その結果、膜中の窒素組成は基板温度に関わらずイオン・金属原子到達比によりほぼ決まることが明らかとなった。結晶性については、低基板温度ではX線回折の結果からアモルファスと考えられるが、500°C以上の高基板温度では結晶化しはじめることが明らかとなった。電気抵抗率もイオン・金属粒子到達比及び基板温度により変化することが明らかとなった。また、ニオブと窒素の原子間結合状態をX線光電子分光法により分析した。その結果、ニオブの3d電子の軌道エネルギーは基板温度によらず窒素組成ではほぼ決まり、窒素の含有量が多いほど結合エネルギーが大きいことが明らかとなった。フィールドエミッタとして重要な特性の一つであるスパッタリング率についてもアルゴンイオンを用いて測定した。窒素の含有量が多くなるにつれてニオブのスパッタリング率も低下することが明らかとなった。また、基板温度を300600°Cの間で変化させてもスパッタリング率には大きな変化は見られなかった。このことから、300°C程度の低温で形成してもスパッタリング率の小さな薄膜が形成できることが明らかとなった。これらの結果を踏まえてシリコンピラミッド上に窒化ニオブ薄膜を形成し、電子放射特性の予備的な測定を開始した。膜中の窒素組成が上昇するに連れて電子放出特性も良好なものが得られている。
メタノール酵母単膜系オルガネラ形成の分子機構とソーティング・エンジニアリング

メタノール資化性酵母は、真核細胞性の異種遺伝子発現系として広く利用されている微生物である。一方、本酵母をメタノールを炭素源として培養すると、単膜系オルガネラの一つであるペルオキシソームが菌体体積の80%に至るまで発達する。このような理由から、本申請者は、メタノール資化性酵母のペルオキシソームが、過酸化水素を発生して細胞毒性を及ぼす臨床診断用酵素などの有用タンパク質を、膜内にパッケージングして蓄積する場所として極めて魅力的であると考えた。このように、細胞内タンパク質輸送系を、有用タンパク質生産のために操作する技術を、本研究の申請書において"ソーティング・エンジニアリング"と名付け、本技術の構築に向けた基礎研究を行った。同時に、ペルオキシソームは、ヒトを含む全ての真核生物に広く存在するオルガネラである。ペルオキシソームを形成できない遺伝病の存在により、このオルガネラの形成について分子レベルで理解するための研究が近年、活発に進められている。そこで、メタノール資化性酵母を用いたペルオキシソームへのタンパク質輸送とオルガネラ分解の分子機構解明に向けての研究を同時に行った。本研究では、1)毒性有用タンパク質のペルオキシソーム内における大量蓄積法の確立に成功し、2)ペルオキシソームへのタンパク質集積機能と分解機構の分子基盤の解明に関する研究を行った。そして、2つの異なった側面からのアプローチにより、異種遺伝子発現において広く利用できる、"ソーティング・エンジニアリング"という新たな概念の構築に成功した。カタラーゼは過酸化水素を水に分解するヘム酵素であり、生理的にはペルオキシソーム内で発生する過酸化水素を除去するペルオキシソームのマーカー酵素でもある。一方、過酸化水素はIC製品など精密機械の洗浄剤や数の子などの食品消毒剤として、将来的にその用途開発と大量需要が見込まれているが、発がん性などの毒性のため、環境への放出が危惧されている。メタノール資化性酵母C.Boidiniiが持っているカタラーゼ活性を利用して、菌体反応による過酸化水素の分解プロセスを開発するために、カタラーゼの菌体内高生産を目的として、ソーティングエンジニアリングにより、タンパクの発現場所についての検討を行った。そのために、カタラーゼのペルオキシソームへのソーティングシグナルを同定し、カルボキシル末端の-NKF配列がペルオキシソームへの輸送に必要であることがわかった。本来、カタラーゼはペルオキシソームに局在しているが、菌体反応における過酸化水素への反応性や細胞質でヘムが付加してペルオキシソームへ輸送されることを考えると、必ずしもペルオキシソームで生産することは有利ではない。そこで、カルボキシル末端の配列を除いて発現させると、カタラーゼは細胞質内でペルオキシソーム内よりも高い活性で、存在することがわかった。さらに、菌体反応として過酸化水素分解反応を行って反応効率が向上していることがわかった。メタノール培養時、アルコールオキシダーゼ(AOD)とジヒドロキアセトンシンターゼ(DHAS)は、巨大なペルオキシソーム内の90%以上もの場所を占める酵素である。そこで、ペルオキシソーム内の空間(最大で細胞内空間の75%以上)を拡張して、異種タンパクを蓄積する場所として用いて、菌体内での空間を供給するために、AODとDHASの2重遺伝子破壊株を作製した。メタノール酵母単膜系オルガネラであるベルオキシソームと液胞は細胞内体積の大部分を占めているオルガネラである。ぺルオキシソームの形成機構を蛍光脂質を用いて解析している通程で、赤い蛍光色素であるFM4-64が液胞膜を特異的に生きたままで染色できることを見いだした。

そこでぺルオキシソームターゲティングシグナルであるPTS1-を付加した緑色蛍光タンパク(GFP-PTS1)でぺルオキシソームを、FM4-64により液胞膜を、二重蛍光染色したメタノール酵母細胞を用いて、一度メタノール培地によって誘導しぺルオキシソームが、その代謝にぺルオキシソームが不要となったグルコースやエタノール培地に移した時にぺルオキシソームが分解されていく様子を、生きたままで観察することに世界で初めて成功した(Y,Sakai et al.,J.Cell Biol.,141,625(1998))。その結果、グルコース培地に移したときにはぺルオキシソームを液胞が直接取り囲むミクロオートファジーが、エタノール培地に移したときにはぺルオキシソームがまずオートファーゴソーム膜によって取り囲まれ、その後でオートファーゴソーム膜と液胞膜とが融合することによって起こるマクロオートファジーが起こることがわかった。ベルオキシソームの分解(peroxixome autophagy)をミクロオートファジーによって起こすことができないpag変異株(pag1-pag6)を取得した。このうち、pag4及びpag5変異株はマクロオートファジーによる分解も阻害されていた。pag変異株は、異種遺伝子産物をぺルオキシソーム・液胞内に蓄積させるために、極めて有効な手段・材料を提供するものと考えられる。一方、ぺルオキシソーム内に蓄積させるための有用な異種遺伝子産物として、糖尿病診断に有効なカビ由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(FLOD)について検討している。本cDNAを大腸菌内で発現させると細胞毒性を示し、高い生産性を得ることができなかった。本酵素のカビ細胞内での局在性を調べるとぺルオキシソームに局在していることがわかった。今後、メタノール資化性酵母のぺルオキシソーム内で生産することを目標として研究を行っている。ペルオキシソームへのタンパク質積機機構を解明する目的の一環として、特にペルオキシソームへの輸送シグナルがPTS1タイプに属する経路についての研究を行った。すなわちPTS1レセプター遺伝子をクローニングし、いくつかのペルオキシソーム輸送シグナルとの相互作用と輸送効率について検討した。すると、輸送シグナルのレセプターへの結合効率が、輸送効率を決定している因子であることがわかった。一方、PTS1経路で輸送されるペルオキシソーム酵素であるジヒドロキシアセトンシンターゼの輸送とフォールディングに関わるPmp47について解析したところ、Pmp47がATPをペルオキシソーム内に輸送する輸送体であることを示した上で、オルガネラ内ATPが、ペルオキシソームの分裂に必要であることも明らかにした。一方、上で得た情報をもとに、ソーティング・エンジニアリングを利用した有用タンパク質生産を示すためのモデルタンパク質として、大腸菌での発現では毒性の高かったフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(FLOD)の生産について、メタノール資化性酵母Candida boidinilを用いて検討した。本酵素は糖尿病診断に有効でその大量生産について、メタノール資化性酵母Candida boidiniiを用いた検討した。本酵素は糖尿病診断に有効でその大量生産が嘱望されている。また、カビ細胞内ではペルオキシソームに局在することが明らかとなったので、本酵素をメタノール資化性酵母のペルオキシソーム内で生産することを目的として検討した。その結果、菌体内タンパク質の20%近くのFLODをペルオキシソーム内に生産することが可能になった。
点パターンの定量化に注目した空間生態学の新たな数理的展開

空間生態学における空間個体群動態を点パターンダイナミクスとして定式化する研究に取り組んだ。点パターンの1次構造(点密度)と2次構造(2点からなるペア距離分布)に注目し、1次と2次構造に関する力学系モデルを導出した。具体的には、点パターンダイナミクスを確率過程として再現するシミュレーションと、1次・2次構造に関する力学系の比較である。力学系モデルには3次構造(3点からなるトリプレット)が含まれるが、これを低次構造で近似する方法(モーメントクロージャー)に取り組んだ。点の出生と死亡が無い場合においては、簡単なモーメントクロージャーで非常に精度よくシミュレーションを記述できることを明らかにした。平成26年度の研究実績の概要は以下の通りである。1)トリプレットに注目した点パターンの定量化:トリプレット(3次構造)に注目した点パターンの定量化に取り組み、学術雑誌に発表した。完全な情報が与えられた場合、点パターンが2次構造のみで決定されうるという可能性を提示した。さらに、2次構造と3次構造を測定する際に従来無視してきた領域境界の影響を取り除く試みに着手し、境界の影響を除いたトリプレット密度の導出方法を確立した。この手法の確立により、1次構造と2次構造のみをもちいて3次構造を表現することに一定のめどが立った。2)点パターンダイナミクスに関する様々なシミュレーションモデルの開発:1種系空間ロジスティックモデルを拡張し、各個体が様々な疾病状態を持つ感染症の空間拡大モデルを確率過程として記述した。具体的には、古典的SISモデルとSIRモデルを出生死亡を伴う点パターンダイナミクスとして記述するシミュレーションモデルとして実装した。さらに1次構造と2次構造に関する力学系を導出した。3次構造を以下に1次と2次構造で表現するかが鍵となる。3)連続空間上のホスト・パラサイトの共進化動態モデル:鳥類の育児寄生において、卵模様の多型が観察される系が存在する。ホストとパラサイトのそれぞれについて、卵模様に関する空間分布のデータが得られつつあり、ホスト・パラサイトの共進化動態を点パターンダイナミクスモデルとして実装した。様々な条件下で、特定の模様を持つホストとパラサイトがスパイラル状など特徴的な空間パターンを示すことが明らかになり、トリプレットを用いたスパイラル模様の定量化に取り組んだ。平成27年度の研究実績の概要は以下の通りである。1)点パターンダイナミクスに関する様々なシミュレーションモデルの開発並びにモーメントダイナミクスの導出感染症ダイナミクスの古典モデルであるSIRモデル、SISモデルを2次元空間上の点パターンダイナミクスとして構成した。点(個体)の状態が感染イベント(感染、免疫獲得など)に応じて確率論的に変化するモデルである。これに対応するモーメントダイナミクスを導出した。具体的には、各状態(S, I, R)にある点密度、6つのペア密度(SS, II, RR, SI, SR, IR)に関する力学系を積分微分方程式として導いた。トリプレット密度を点密度とペア密度で近似する(モーメントクロージャー)ことで、平衡状態における点密度とペア密度を解析的に導出し、シミュレーション結果との比較を行った。個体の出生死亡を無視した場合(点パターンは固定され、点の状態のみが変化する)、モーメントダイナミクスとシミュレーション結果は極めて良い精度で一致することを見いだした。一方、出生死亡を考慮した場合、モーメントダイナミクスはシミュレーション結果をよく説明できず、モーメントクロージャーに関する問題点を浮き彫りにした。2)点パターンとしての模様の定量化生物種の多くは捕食回避や対捕食者警告として多様な模様を持つ。「模様」の定量化は古くから様々なアプローチに基づく試みが行われてきたが、今年度、模様を点パターンとして見なし、ペア密度分布の関数型を用いて定量化することを試みた。具体的には、鳥類育児寄生で焦点となる宿主と寄生者の卵模様である。卵の写真から多数の点から構成される点パターンを作成してペア密度関数を求め、2つの卵のペア密度関数の違いをKL-divergence等の指数を用いて定量化した。感染症ダイナミクスを点パターンダイナミクスとして再構成した。また、シミュレーション結果を解析的に記述するモーメントダイナミクスを導出し、平衡状態の各状態の点分布に関する情報を得ることができた。この成果を複数の国内外の学会、研究集会で発表することができ、本研究の取り組みをアピールすることができた。以上の理由から、研究は概ね順調に進んでいると言える。平成28年度の研究実績の概要は以下の通りである。1)点パターンダイナミクスに関するシミュレーションモデルの開発並びにモーメントダイナミクスの導出昨年度に取り組んだ感染症ダイナミクスの古典モデルであるSISモデルを2次元空間上の点パターンダイナミクスとして拡張したモデルに対応する力学系モデルを導出した。具体的には、任意の点がSもしくはIであるSinglet確率と、任意の2点がSS, SI, IS, IIであるPair確率に関する力学系である。導出した力学系には任意の3点がSSS, SSIなどのTriplet確率が含まれるが、よく用いられるモーメントクロージャの手法を用いることで、Singlet確率とPair確率の閉じた力学系が得られる。驚くべきことに、非線形であるこのモデルは平衡状態を厳密に解くことが可能であり、平衡解と昨年度取り組んだシミュレーションモデルとはある条件下できわめてよい一致を得た。平衡解とシミュレーション結果が一致しない状況は、連続空間上のパーコレーションと関連していると考えられる。現在、この結果を投稿論文としてとりまとめ中である。

2)空間群集動態モデルへの拡張各点に複数の状態を割り当てることで、点パターンダイナミクスは空間群集動態モデルとなる。SISモデルで開発した同じ手法をメタ集団モデルに拡張し、ローカルな移動分散とグローバルな移動分散が起こる場合でのシミュレーション解析ならびに、Singlet確率とPair確率の力学系を導出した。現在、これらの力学系モデルの解析を進めている。空間生態学における空間個体群動態を点パターンダイナミクスとして定式化する研究に取り組んだ。点パターンの1次構造(点密度)と2次構造(2点からなるペア距離分布)に注目し、1次と2次構造に関する力学系モデルを導出した。具体的には、点パターンダイナミクスを確率過程として再現するシミュレーションと、1次・2次構造に関する力学系の比較である。力学系モデルには3次構造(3点からなるトリプレット)が含まれるが、これを低次構造で近似する方法(モーメントクロージャー)に取り組んだ。点の出生と死亡が無い場合においては、簡単なモーメントクロージャーで非常に精度よくシミュレーションを記述できることを明らかにした。トリプレットに関する点パターン定量化の研究成果を学術論文として発表することができた。また、従来無視してきた境界による影響の排除方法を確立することができた。また、様々な生物集団の空間分布を点パターンと見なして取り扱う研究例(感染症やホスト・パラサイトの共進化動態など)を国内外の学会、研究集会で複数回発表することができ、本研究の取り組みをアピールすることができた。以上の理由から、研究は概ね順調に進んでいると言える。研究計画に従い、最終年度である平成28年度は以下の方針で研究を進める予定である。1)出生死亡を考慮した場合、モーメントダイナミクスはシミュレーション結果を良い精度で記述することができなかった問題点の解明:点密度とペア密度の組み合わせによりトリプレット密度を記述する必要があるが、モーメントクロージャーの設定に関して研究を継続する。2)点パターンの定量化の本質の解明:点パターンの性質は1次と2次構造のみで決まり、3次以上の高次構造は2次以下の低次構造に依存するという本研究の予想の意味づけについて考察を継続する。3)最終年度のとりまとめとして、点パターンダイナミクスを空間個体群動態を記述する方法を確立する。また、より長い時間スケールにおける空間進化動態への応用を視野に入れ、研究成果を論文としてとりまとめて国際誌に発表することを目指す。数理生物学研究計画に従い、平成27年度は以下の方針で研究を進める予定である。
海産魚の種苗生産における歩留り向上と健苗育成に関する基礎的研究

本研究成果の要点は以下の通りである。1.マダイ、ヒラメの受精卵の低温耐性は、卵割期、初期嚢胚期、胚体形成期、原口閉鎖期に低く、前三者についてはそれぞれ細胞分裂阻害、細胞運動阻害、物理的破壊によるものと推測された。2.甲状腺ホルモンは、マダイ仔稚魚の斑紋形成のほか底棲移行期の決定にも重要な役割を演じている。3.マダイ仔稚魚の視蓋と小脳は孵化後30ー37日から発達するが、端脳は42日後でも未発達である。これらは、稚魚の行動は底棲移行期に俊敏になるが、摂餌は視覚によるとの既往の知見を裏付けた。4.マダイ稚魚・成魚の腸管上皮粘膜にはホスホリパーゼ(PLA_2)の活性が認められたが、膵臓からは検出されなかった。5.マダイの肝膵臓ホモジネートからPLA_2を分離精製し、当酵素の至適pHは8.08.5、分子量はゲル濾過およびSDS-PAGEで約2.1万と推定された。6.飼料中のトリプトファン欠乏は、サケ稚魚の体側筋張力の低下を引き起こした。7.マダイ・クロダイ稚魚は、成長に伴い直線的に体側筋の最大筋張力を増加させた。8.電撃逃避を学習し得た41日令のマダイ稚魚は、電撃を予告する光に反応し、電撃を回避する行動を獲得した。9.ヒラメその他の仔稚魚の消化管内細菌叢を時期別に明らかにし、それらは主として餌料として与えられるワムシに由来すると考えられた。10.種苗生産過程のクロソイに発生したVibrioordalii感染症を明らかにし、浸漬免疫処理による防御効果を確認した。11.マダイ種苗を自然条件に近い池に放流したところ、配合飼料等により集約的に飼育された種苗は、粗放的飼育により天然餌料も摂っていた種苗より生残が劣った。12.異なる飼育条件で生産されたマダイ種苗のエネルギー蓄積状態には、明らかに違いがみられた。13.放流後のマダイ種苗においては、絶食の可能性の高い放流直後と越冬期が生残に厳しい時期であり、絶食耐性の点から放流サイズは全長5cm以上が適当である。本年度の研究成果等の概要は以下の通りである。1.マダイ仔稚魚の斑紋形成・底棲生活移行などの変態過程の進行に、甲状腺ホルモンが重要な機能をもつことを明らかにした。今後はこれにより変態速度を変化させて諸器官発達の相互関係を組識学的に究明する。2.数ケ所の種苗生産場でヒラメ稚魚の消化管内、及び飼育水・餌料中の細菌数と細菌叢を調査した結果、細菌数はそれぞれ【10^4】/尾、【10^(3-4)】/ml、【10^(6-8)】/gを示し、Vibrio.Pseudomanasその他数属にわたる多くの種が異なる割合で出現することが判った。3.クロイソ稚魚のビブリオ病に対する浸漬免疫実験の結果、一応の免疫効果を得たが血中凝集素抗体は検出できなかった。

前項を含めてさらに調査・実験を重ねることにより、仔稚魚の細菌性疾病に関する疫学的研究を進めたい。4.飼育法を異にする2群のマダイ種苗を用い、天然池への放流実験および絶食実験を行い、期間中の筋肉成分の変化を比較した結果、前者ではトリグリセライドの脂肪酸組成の変化に、後者では、トリグリセライド対リン脂質の減少割合にそれぞれ差がみられ、種苗の飼育条件が放流後の生残に著しく影響することが示唆された。今後、放流種苗追跡調査における再捕魚を、生化学・組識学的手法により生産方式別に比較し、種苗の体成分と健全性との関係を検討する。5.マダイ種苗生産池の餌料生物優占種を経時的に明らかにし、それらのリン脂質含量(g/100g乾重量)などを測定した結果、例えばA.tsuensis(0.36g)はP.marinus(0.24g)より高いことが判った。6.マダイ・クロダイ種苗の運動能力の指標として体側筋々力を選んでその測定技法を確立し、最大筋張力は体長に比例して増加することが示されたが、疲労減衰には個体差の大きいことが認められた。7.稚魚の防禦条件反応形成をみるためのブルーギルによる予備実験に成功した。今後は、これに基づき、マダイ稚魚の回避反応形成速度に影響する要因を究明する。本年度の研究成果の要点は以下の通りである.1.ヒラメ仔稚魚の変態期までの単位体重当たりのO_2消費量の減少は急激で,生理的特性に伴うものであり,変態期以前の仔稚魚にはWinbergの法則は適用されない.2.ヒラメ,マダイ仔稚魚は,初期に脂質またはクリコーゲンを速やかに蓄積し,その後一定の割合で,タン白質・脂質・炭水化物等を体成分として蓄える. 3.マダイ維魚では全長30mm位から,肝臓のほか腹腔内・筋肉にも脂質の蓄積が認められ, 50mm以上になるとこれらの蓄積脂質が増加し,そのトリグリセライドの消費により長期間の絶食に耐えるようになる.4.保育池における放流用マダイ種苗(体長14cm)は,端脚類のAmpithoe lacertosaかいあし類のpseudodiaptcmus marinusなど,ベントス・プランクトンの卓越種を摂食する傾向がみられたが,それらの胃充満度は低かった. 5.マダイは孵化後42日目項から小脳および視蓋の発達が顕著となり,低棲移行期に行動が俊敏になる知見と一致した.また, 47日目には脳の外形は成魚とほぼ同じになるが,端脳は未発達であり,底棲移行期直後の摂餌が未だ嗅覚によらず視覚のみによる非選択的行動であることを裏付けた. 6.蛍光抗体法の結果によると,孵化後26日以降の仔魚では,成魚の場合と同様,ホスホリパーゼA_2分泌細胞が腸管上皮に分布することが認められ,目下,マダイ肝膵臓を用いて同酵素の精製を継続中である.7.クロソイおよびトラフグの仔稚魚に投与されていたワムシには,前者ではMoraxella,AcinetobacterおよびVibrioが,後者ではPseudomonasとAcinetobacterが多く見いだされ,前者の場合,ワムシをフラン剤で処理するとVibrioの割合が減少した.8.クロソイ稚魚へのVibrioordaliiの感染経路についてみた結果,鼻腔内への菌の注入は自然発病魚と同様の症状を示したが,体則の皮膚感染は成立しなかった. 9.マダイ稚魚の防禦条件反応を検し得た.本年度の研究成果の要点は以下の通りである。1.甲状腺ホルモンは、マダイ仔稚魚の形態のみならず行動様式の変化にも重要な役割を演じている。2.マダイ仔稚魚の視蓋と小脳は、孵化後30ー37日目頃から急速に発達するが、これは底棲移行期に稚魚の行動が俊敏になるとの知見と一致する。端脳は42日後も未発達である、したがって嗅覚はまだ働いていないと認められた。3.マダイ成魚の腸管からホスホリパーゼA_2を抽出・精製し、免疫組識学的に当酵素の存在部位を調べ、稚魚後期・成魚とも腸管上皮であることを認めた。
プロポーション不変なプラナリアの再生原理の探求

本研究ではプラナリアの再生時のプロポーション形成およびその形成に関わるキナーゼ遺伝子を扱っている。前年度には、このキナーゼ遺伝子の機能阻害個体において、ERKというプラナリアでは前方化に関わっているシグナルの活性が低下していることを示唆することができた。そこで本年度では、キナーゼ遺伝子の機能阻害個体において、プラナリアにおける後方化シグナルであるβ-cateninシグナル経路の下流で発現を示す遺伝子の発現を調べたところ、発現範囲が前方領域に拡大していることが分かり、キナーゼ遺伝子が後方のβ-cateninシグナルに対して抑制的に働いていることが示唆された。このことは、キナーゼ遺伝子が、一分子で前方化シグナルと後方化シグナルを制御して再生に影響を与える因子であることを示唆しており、シグナルと形態形成の新しい関係性を示す大変興味深い結果である。一般に、ERKはMEKという因子により活性化され、そのMEKはRafという因子によって活性化される。プラナリアの再生時にもこのシグナルカスケードが働いていることが予想されため、MEK、Raf両ホモログに関して探索および機能解析を行い、プラナリアの再生時にERKの上流で働きうるMEKおよびRafホモログを同定した。プロポーションに関わるキナーゼ遺伝子はRafと同じファミリーに属し、また哺乳類ではMEKを活性化することが報告されているため、キナーゼ遺伝子はRafと同様にMEKの活性化を介してERKを活性化していると予想される。しかし、Rafの機能阻害では、キナーゼ遺伝子の機能阻害と違って再生時における器官再生そのものが起こらなくなる。そのため、キナーゼ遺伝子はRafとは異なる様式でERKを活性化しており、この活性様式の差異およびキナーゼ遺伝子の後方化シグナルへの影響が器官の再生位置(プロポーション)に重要な役割を果たしていることが示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。プラナリアの再生時の体の領域は前方化シグナルと後方化シグナルによってその形成が決まることが示唆されており、このキナーゼ遺伝子はこの2つのシグナルを制御してプロポーションを決定していることが予想される。この正否を調べ、また詳しい遺伝子発現制御システムの理解のために、当遺伝子のRNAi個体およびコントロール個体の再生3日目の切断断片をさらに4分割し、各再生領域のRNA抽出サンプルを得た。このRNA抽出サンプルをもとにリアルタイムPCRを行い、RNAi個体およびコントロール個体の遺伝子発現を解析した。結果、前方化シグナルのリードアウト遺伝子の発現が前方領域で低下し、後方化シグナル下流の遺伝子の発現が前方に移動、また増大していることが分かり、当キナーゼ遺伝子が再生体の前方化シグナルと後方化シグナルを制御していることを示唆することができた。また、実際にin situ hybridizationを行い、RNAi個体で前方の遺伝子の発現、後方遺伝子の発現がリアルタイムPCRと同様の結果を示すことも確認してある。また、頭部領域で発現する遺伝子を用いて、RNAi個体およびコントロール個体の再生体の頭部領域のプロポーションも調べ、当キナーゼ遺伝子のRNAiではコントロール個体と比べて頭部領域のプロポーションには差異を示さないことを確認し、この遺伝子が再生体の中間領域のプロポーション形成に関与していることを明らかにした。当研究では、プラナリアのプロポーション形成に関わる遺伝子であるキナーゼ遺伝子が前方化シグナルおよび後方化シグナルを制御しているかどうかを示せるかが大きな課題であったが、RNAi個体およびコントロール個体の再生断片を4領域に分けたRNAサンプルを得ることで、領域毎のリアルタイムPCRを可能にし、各シグナル下流の遺伝子の発現解析を行うことができた。

ホールマウント染色の結果も合わせて、当キナーゼ遺伝子が両シグナルを制御していることを示唆することができ、順調に進展しているといえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で扱っているキナーゼ遺伝子がどういう遺伝子の活性を制御しているかは分かってきたが、プラナリアのプロポーション形成機構についてより詳しく解析するためには、このキナーゼ遺伝子の発現と活性を制御しているものを知る必要がある。プラナリアの再生初期において活性が上昇するものとしてERKなどのシグナルタンパク質が知られており、今後はそういったシグナルカスケードとキナーゼ遺伝子の関連を詳しく解析していこうと考えている。
ビルマ古典歌謡における伝承と創作：写本と楽譜の分析を中心として

本研究では、「タチンジー(大歌謡)」と総称されるビルマ古典歌謡の伝承と創作の関係を明らかにした。報告者は研究期間中に現地調査を4回実施し、楽譜の収集と撮影、伝承の実態の記録と分析を行った。手書き楽譜を大量に残し、楽譜を用いた教授法も確立させた、著名な竪琴奏者である故ウー・ミィンマウンの手書き楽譜の調査撮影を実施し、合計約3200枚の楽譜画像を撮影した。それらのデータベース化と分析を行い、楽譜をジャンルごとに分類し、同一曲のバリエーションを整理した。書承と口承の組合せによって伝承が為される様とその方法について明らかにし、伝承の中で新たな創作が為されている様についても提示した。本研究の目的は、ビルマ国文学の核であり、伝統芸能の基盤である「タチンジー(大歌謡)」と総称される古典歌謡の伝承と創作の関係を明らかにすることである。26年度の作業として実施したのは、第一に現地における古典歌謡の手書き楽譜の調査撮影である。国を代表する竪琴奏者であった故ウー・ミィンマウン手書きの楽譜を家族の許可を得て整理、撮影を進めた(9月)。これまで既に3000枚分の楽譜の撮影を終えているが、引き続き撮影を進めた。撮影済みの楽譜のリストを作成しながら、同じ曲の複数のヴァリアントの整理を進めている。また彼の妻であるドー・キンメイより竪琴の実技の教授を口頭伝承にて受け、毎年9月5日に開催されるウー・ミィンマウン命日の演奏会で報告者も演奏をし、他の演奏の撮影記録を行った。一次資料である貝葉「モンユエー僧正の古い歌謡集」の読解を進めた。また、これまで収集してきたカセットテープのデータベース化の作業を進め、1999年以降撮影したビデオテープのデジタル化と整理も進めた。またウー・ミィンマウンの妻であるドー・キンメイより竪琴の実技の教授を口頭伝承にて受け、さらに楽譜から自分で曲を再現する訓練も受けた。毎年9月5日に開催されるウー・ミィンマウン命日の演奏会で報告者も演奏を行い、他の演奏の撮影記録を行った。成果発表として、ビルマ研究会にて「ビルマにおける音楽評論ー194090年代の音楽雑誌・書籍の分析を通してー」のタイトルで口頭発表を行った(4月18日、広島大学)さらに、研究成果を反映する形で、二枚のCDに解説書を付した。CD「Beauty of Traditionーミャンマー伝統音楽の旅で見つけた仏教の歌ーカインズィンシュエ」(Airplane Label、2015年7月)、CD「Beauty of Tradition ミャンマー伝統音楽の旅で見つけたサインワインの独奏ーパンタヤー・セインフラミャイン」(Airplane Label、2015年11月)の二枚である。また、「ビルマの竪琴」のタイトルで執筆したコラムが『ミャンマー国家と民族ー』(2016年4月20日、古今書院)に掲載され出版された。27年度は現地調査、ビルマ研究会での研究成果の口頭発表、楽譜画像約3000枚のデータベース化を行うことができた。資料撮影、データベース整理、一次資料の読解などの作業もおおむね順調に進めることができた。一方、論文執筆が中途であることから、2の評価とした。本研究では特に、報告者がこれまで撮影してきた古典歌謡の手書き楽譜約3000枚の画像分析から、伝承のかたち、同一曲のヴァリエーション、楽譜作成を手がけたミャンマーを代表する竪琴奏者であった故ウー・ミィンマウンの音楽伝承における功績に焦点をあて分析を行う。28年度の作業として実施したのは、これまで収集した古典歌謡の手書き楽譜の整理とデータベース化、分析である。前年度までに撮影を終えた分の故ウー・ミィンマウンの手書き楽譜をジャンルごとに分類し、同一曲のバリエーションを整理した。この楽譜の分析の結果を2017年7月のIntetnational Council for Traditional Musicでの口頭発表に申し込み、受理された。6月には東南アジア学会第95回研究大会において「ビルマの近現代歌謡ーメディアを通して生まれる歌謡ー」のタイトルで口頭発表を行った。この研究は、古典歌謡の伝承が口頭から録音メディアを使用するようになった過程に関係するものである。9月にミャンマー現地調査を実施し、古典歌謡がレコードに録音されるようになった20世紀以降についての調査を並行して進め、レコード関係の文献の収集を行った。2015年に出版されたものの希少本である千ページを超す大著『ミャンマーのレコード史研究』(Maung Maung著)を著者の知人を通じて入手することができた。28年度は現地調査、東南アジア学会研究大会での口頭発表を実施し、楽譜画像約3000枚の整理を進めた。手書き楽譜、歌詞を掲載した貝葉写本等の一次資料の分析などの作業もおおむね順調に進めることができた。一方、論文執筆が中途であることから2の評価とした。2018年3月には共著『東南アジアのポピュラーカルチャーアイデンティティ・国家・グローバル化』(担当箇所第9章「メディアから生まれるポピュラー音楽ーミャンマーの流行歌謡とレコード産業」他コラム3点)が出版された。

本研究では、「タチンジー(大歌謡)」と総称されるビルマ古典歌謡の伝承と創作の関係を明らかにした。報告者は研究期間中に現地調査を4回実施し、楽譜の収集と撮影、伝承の実態の記録と分析を行った。手書き楽譜を大量に残し、楽譜を用いた教授法も確立させた、著名な竪琴奏者である故ウー・ミィンマウンの手書き楽譜の調査撮影を実施し、合計約3200枚の楽譜画像を撮影した。それらのデータベース化と分析を行い、楽譜をジャンルごとに分類し、同一曲のバリエーションを整理した。書承と口承の組合せによって伝承が為される様とその方法について明らかにし、伝承の中で新たな創作が為されている様についても提示した。26年度は現地調査、国際会議での研究成果の口頭発表、英語論文執筆・発表と、研究計画に記した成果発表を全て行うことができた。また、資料撮影、データベース整理、一次資料の読解などの作業もおおむね順調に進めることができた。一方、楽譜画像の整理はその数が膨大であることから現在作業の中途にあるため、2の評価とした。本年度は楽譜画像の分析結果をまとめ、その成果を7月13-19日にアイルランドで開催される国際学会(International Council for Traditional Music)での口頭発表を行い、論文にまとめる。また、口頭伝承に影響を与えた録音メディアの歴史について執筆中の「レコード産業とビルマのポピュラー音楽」(仮題、国立民族学博物館共同研究)を共著原稿として出版予定である。ビルマ音楽本年度は歌謡写本の読解、分析を引き続き進め、歌謡の伝承過程の分析をさらに進める。また、ウー・ミィンマウンの手書き楽譜の整理もさらに進め、現在撮影済みの楽譜のリストアップをはかる。その上で、同一曲のヴァリアントの整理を進める。この作業を。口頭伝承がゆえのヴァリアント、異本の存在の実態についての解明の一助とする。本年度は以上の作業を進め、本研究の課題遂行を行う。当該年度の作業において当初予定していた人件費・謝金が発生しなかったため、次年度使用額が生じた。当該年度のミャンマー現地調査の期間が当初予定より短縮されたことと、口頭発表を申し込んでいたSociety for Ethnomusicologyでの口頭発表が実現しなかったことから、次年度使用額が生じた。科研申請時に計画をしていた国際学会での口頭発表を今年度行うに当たり必要であった発表原稿の英文校閲費や旅費、及びビルマでの現地調査費用が実際の交付額を超えたため、後払いにした英文校閲費の支払い、及びその後の研究出張費用のために、前倒し支払請求をした。翌年度の助成金と合わせ、現地調査費にあてる予定である。アイルランドでの国際学会での口頭発表参加、及びミャンマー現地調査費にあてる予定である。上記理由に基づき、国際学会での口頭発表原稿の英文校閲費の支払い、その後の研究出張費用に前倒し支払請求分を使用した。
発生学的知見と上皮間葉組織病態を応用した新たな歯原性嚢胞の病理診断方法の開発

歯原性嚢胞は、口腔領域で発生頻度が高い疾患である。嚢胞の病理組織学的所見は類似しており、また、二次的に炎症を伴うことが多く日常病理診断に苦渋することが多い。これまでに、歯原性嚢胞の病理診断にサイトケラチンの発現を用いた報告があるが、最適な手法は、未だ判明していない。本研究は、発生学的知見と上皮間葉組織病態を応用して、歯原性嚢胞のサイトケラチン発現、上皮間葉転換、上皮増殖因子、結合組織への浸潤、遺伝子変異を相補的に検索して、歯原性嚢胞の簡便で信頼性の高い実践的な免疫染色を用いた病理診断方法を開発することを目指している。この病理診断方法により、歯原性嚢胞の治療に大きく寄与する。
海洋生物由来の生理活性天然物の合成と分子認識

数多くの海洋天然物の中、医薬品として実用化された化合物は、皆無に等しい。その原因の一つは、生理活性試験に供するに十分な量が確保できないためであろう。申請者らは特異な構造と生物機能を持つ海洋天然物の大量供給とそれらの分子認識能を解明するために、以下に示す合成研究を行った。1)ピロロキノリンアルカロイドの合成研究ピロロキノリンアルカロイド類は顕著な抗腫瘍活性を示し、特にトポイソメラーゼIIの酵素阻害活性を示す点で注目されている。申請者らはこれらの中、ディスコハブジンC、イソバゼリンC、バゼリンC、マカルバミンA、B、C、Dの全合成を達成した。さらに、これらの合成中間体についても強い抗腫瘍活性を示すものが見出された。2)海洋生物由来の新規ピロン類の合成研究ペロニアトリオール、イリコナピロン類は有肺類の防御物質と考えられている。申請者らは新しいγ-ピロン環の構築法を開発し、次いで上記ピロン類の絶対配置を合成的に明らかにすることが出来た。3)ブリオスタチン類の合成研究ブリオスタチン類は、ポリエーテルマクロリドであり、強い抗腫瘍活性を示す。これらの化合物の大量合成を目指し、現在までブリオスタチン11のすべての炭素原子を含む主フラグメントの合成に成功している。さらに、その全合成に向けて研究を進めている。4)海洋生物海綿由来の生理活性物質の合成研究申請者らは、抗菌活性を示すバスタジン、アエロチオニンなどの全合成をすでに達成している。さらに、この研究成果を踏まえてプサムプリシニンAの全合成を試みている。他方、発癌促進作用を示すホルボールや抗腫瘍性を示すイソシアノヒドロアズレン類の全合成を行うために、共通の部分構造を持つトランス-ヒドロアズレン骨格の電解反応を用いた一般合成法を確立した。多種多様な抗腫瘍性化合物が、これまで海洋生物から発見され,構造決定からなされている。しかし、実際に医薬品として用いられているものは皆無に等しい。現在ブリオスタチンおよびブリアノシン類は有望な抗腫瘍性物質として考えられ、世界中でその合成が試みられている。筆者らは、ブリオスタチンIIの全合成を目指し、A環を含むC_<17>ーC_<27>部分およびC環を含むC_1ーC_9部分の合成を行い、さらにB環部に相当するC_<10>ーC_<16>部分の合成を検討し、最近天然物と同じ絶対立体配置を有するビラン環(B環)の構築に成功した。しかし、合成経路の反応が約20段階を要した。したがって、もう少し短段階でC_<10>ーC_<16>部分を合成する方法を現在検討している。また、A環部分とB環部分を二重結合を形成することにより結合する方法として、ウイッテッヒ反応やスルホンを用いた付加反応を現在検討している。他方、プリアノシンーディスコハブジン系アルカロイドの全合成については、プリアノシンAのA,B,C,D,E環に相当するディスコハブジンCの全合成に成功した。本合成の鍵反応は、最終段階におけるフエノ-ルの電解酵化に伴うスピロ環の形成にある。電解酵化にあたっては、種々の条件を検討し、これまでの最高収率は30%であった。現在、プリアノシンAの合成において、D環上のN原子の隣りに脱離しやすいシアノ基などの置換基をつけた誘導体の合成を試みているが、現在まで成功していない。他方、ブリアノシンAのA,B,C環部に相当する部分を持つバザレンC及びイソバザレンCの合成にも成功した。