hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複雑現象に挑む形態変動解析学の構築

結晶成長現象、流体運動等、自然科学の諸現象はしばしば非線形偏微分方程式で記述されます。そこに現れる複雑な形状や形態の変化を厳密に数学的現象ととらえ、粘性解析、変分解析、実解析等を進展させて解析を行いました。形状や形態の変動では、変動原理が単純で初期形状が滑らかであったとしても、時間を経ると形状が尖って特異点を持つことがよくあります。そこで微分できない関数を微分方程式の「解」ととらえて解析するために、適切に解概念を拡張する必要が生じます。ここでは結晶成長や流体運動現象等に現れる拡散型方程式について、新たに解概念を導出し、解の存在性や挙動解析を行いました。また離散と連続モデルの関係を調べました。形状や構造の変動を正確に捉え解析することは科学技術全般の複雑な現象を理解し、解明するために重要である。微分積分学の登場以来、現象の記述に様々な非線形微分方程式がモデルとして提案されているが、それがもとの現象をどこまで記述しているかを調べることは常に重要な課題である。本研究では、次の5つの課題に取り組んでいる。(1)形態変動解析に適した新たな解概念の定式化(2)解の挙動の解析(3)離散モデルと連続モデルの相互関係の解析(4)次元の効果の解析(5)科学技術諸分野からの問題探索本年度は(1)については、結晶成長表面の運動を記述する異方的曲率流方程式で、表面エネルギーが特異かつ駆動力が空間的に非一様な場合に具体的な解の概念を構築および、粘性解の理論に基づいたあらたな解の概念を構築した。また、(2)については、成長結晶表面の運動を記述するハミルトン・ヤコビ方程式が非強圧的であることに着目して時間無限大での挙動を記述する定常問題に対して比較定理を確立した。これにより、今まで扱われていなかった非強圧的ハミルトン・ヤコビ方程式の時間無限大での挙動の解析を可能にした。また、(3)については曲率流方程式の境界値問題に対して、微分ゲーム的な解釈を与えるなど、離散近似についての理解を深めた。(4)については概周期関数を初期速度とするナヴィエ・ストークス方程式は2次元の場合、大きな初期値であっても、時間無限大まで滑らかな解が存在することを示した。(5)については、結晶成長理論におけるステップ成長の理解につとめるとともに、シリコンの形状変化を研究している工学研究者との共同研究を開始することができた。以上のように、結晶成長分野を中心に様々なモデルの数学的基礎付けを与えることを中心に研究展開した。(1)形態変動解析に適した新たな解概念の定式化(2)解の挙動の解析(3)離散モデルと連続モデルの相互関係の解析(4)次元の効果の解析(5)科学技術諸分野からの問題探索本年度は(1)については、結晶表面の成長を記述するハミルトン・ヤコビ方程式に結晶成長法に対応する不連続な駆動力をつけた方程式に対する新しい解の概念を確立し、初期値問題の解の一意可解性を示した。不連続ハミルトン・ヤコビ方程式に対する粘性解理論の拡張とみなせる。(2)については、結晶成長現象の記述に表れる非強圧的ハミルトン・ヤコビ方程式について、その解の時間無限大での挙動(漸近形)の解析を可能にし、ファセット面の安定条件を明確にした。(3)については衝撃波が現れるような1階の方程式について離散微分ゲーム的な解析が与えられるかを検討中である。(4)についてはナヴィエ・ストークス方程式で、解の爆発が起きるとしたら渦度の方向が空間方向に不連続になることを証明した。これにより、2次元のように渦度の方向が一定の場合に近ければ解が滑らかになることがわかった。(5)については、結晶成長理論におけるステップの理解、特にファセット近傍での巨視モデルと微視モデル関係について考察中である。以上のように、結晶成長分野等で様々なPDEのモデルの数学的基礎を与えることを中心に研究を展開した。本年度は結晶成長に関連する問題をいくつか取り扱うとともに、流体力学の方程式について大きな進展があった。(1)結晶成長現象で、平らな結晶面のいくつかの点から結晶の種の成長が始まる現象は、ハミルトン・ヤコビ方程式の外力項が不連続な問題として捉えられる。

しかし、このハミルトン・ヤコビ方程式に関する解の定義はなく、一意性も不明であった。このような問題に対して適切な解の概念を導入した。(2)結晶表面の成長現象を表すハミルトン・ヤコビ方程式についてその時間無限大での解の漸近形を求め、それへの収束を示した。扱った方程式が非強圧的であるところが新しく、一定の漸近形が得られるのは領域の一部分だけであることもわかった。(3)離散変分問題の解で平均曲率流方程式の解が近似されるのではないかと考えられていたが、実際にハウスドルフ位相で収束することを示した。(4)ナヴィエ・ストークス方程式の特異点解析で用いられた「爆発法」を線形問題(ストークス方程式)に応用することにより、30年近く未解決であったストークス半群のL無限大空間にての解析半群性を証明した。このほか半空間にての地球流体方程式の解の局所存在を接方向に減衰しない空間を新たに導入することで証明した。(5)熱方程式を用いたデータ分離の方法は、時刻ゼロの極限では2つのデータ集合からの等距離線で分離することにあたることを示した。このように(1)新たな解概念の定式化、(2)解の挙動の解析、(3)離散モデルと連続モデルの相互関係の解析、(4)次元の効果の解析、といった本研究計画の目的に向かって着実に前進している。本年度は結晶成長問題の非等方的曲率流方程式を中心に、流体力学の方程式をはじめ多くの拡散方程式の分野で成果をあげた。(1)特異非等方的曲率流方程式に対して、曲面がグラフの場合について、時間大域的な粘性解の構成に初めて成功した。20年近く未解決であった高次元問題についての最初の成功例となった。(2)雪結晶のように種結晶からただちに6角板状の結晶ができることを、特異曲率流方程式を用いたモデルにより、数学的厳密に示した。実際どんな凸な結晶の粒から出発してもすぐに多角形になることを示した。(3)非等方的曲率流方程式の解が離散変分問題の解で近似されることがわかっていたが、有界な曲面の場合しか扱えていなかった。これに対して非有界な曲面に対してもスキームを構築でき、またそれが真の解に収束することを厳密に証明することに成功した。(4)ナヴィエ・ストークス方程式については、半空間や層状領域で接方向に減衰しない速度を初期値とする解の小さい初期値に対して時間大域的存在を示した。このほか、ストークス半群のL無限大空間での解析性の結果を外部領域に拡張し、さらにレゾルベントを用いる証明も確立した。(5)アイコナール方程式を一般の距離空間で考えた場合の粘性解理論を構築した。具体例としてネットワーク上の方程式や、無限次元空間における方程式、Wasserstain距離空間における方程式に適用できる。このように(1)新たな解の概念の定式化、(2)解の挙動の解析、(3)離散モデルと連続モデルの相互関係の解析、(4)次元の効果の解析、といった本研究計画の目的に向かって着実に前進している。本研究では図形やパターンの変動を記述する重要な非線形偏微分方程式に対し、必ずしも微分可能とは限らない解の複雑な変動や性質を解明するとともに、さまざまな数学モデルの関係を明らかにするために、粘性解析、変分解析、漸近解析、変分解析、確率解析を深化させてきました。
歯周病原性細菌が動脈硬化症に関与するメカニズムの解明と予防法

我々は成人性歯周炎の原因菌の一つであるPorphyromonas gingivalis (P. gingivalis)が産生するプロテアーゼ(PgPepO)が血管内皮由来の収縮因子の一つであるendothelin-1 (ET1)の産生を触媒する酵素であるendothelin-converting enzyme (ECE1)と遺伝子構造的に相同性が高く,類似した性質を有していることを明らかにした(FEBSLett. 460 : 139-144, 1999).最近,様々な報告により,ET1は,動脈硬化性血管病変の形成とならび,炎症性病変に対しても関与していることが明らかとなってきた.我々の研究においても,上皮細胞の一つであるHep-2において,P. gingivalisの感染によりET1のタンパク質レベルでの発現が上昇することを明らかにした(Crin. Sci. 103 : 3275-3315, 2002).一方,我々は歯周炎患者から採取した炎症性の歯周組織中の上皮細胞においても,ET-1が強く発現しており,口腔上皮細胞KB cellにおいても,P. gingivalis感染によりET1のの発現が増加するすることを明らかにした(J Periodont Res. in press, 2003).PgPepOがこのような現象にどう関わっているかは,現段階では明らかになっていないが,PgPepOは菌体外に分泌されることを,ECE1のモノクロナール抗体を使って確認しており,歯周炎の発症に何らかの影響を与えていることが推測される.現在,PgPepOタンパクに相当する遺伝子を組み替え,PgPepOの分泌ができないミュータント(PgPepOミュータント)を作成し,そのミュータント株を使い血管内皮細胞HCAECにおけるET1の発現の違いを調べている.その結果,野生株のP. gingivalis感染刺激と比較し,ミュータント株による感染刺激によってHCAECからのET1の分泌量が減少する傾向が認められ,P. gingivalisが有するPgPepOが血管内皮細胞からのET1の分泌に影響を与えている可能性が明らかとなった.しかしPgPepOの動脈硬化症に関与を示すエビデンスを得るためには,今後より一層の詳細な研究が必要と考えている.我々は成人性歯周炎の原因菌の一つであるPorphyromonas gingivalis (P. gingivalis)が産生するプロテアーゼ(PgPepO)が血管内皮由来の収縮因子の一つであるendothelin-1(ET1)の産生を触媒する酵素であるendothelin-converting enzyme(ECE1)と遺伝子構造的に相同性が高く,類似した性質を有していることを明らかにした(FEBSLett. 460:139-144,1999).最近,様々な報告により,ET1は,動脈硬化性血管病変の形成とならび,炎症性病変に対しても関与していることが明らかとなってきた.我々の研究においても,歯周炎を有する歯周上皮組織中では,炎症のない組織と比較してET1のmRNAレベルの発現が高くなりなることが認められ,また上皮細胞の一つであるHep-2において,P. gingivalisの感染によりET1のタンパク質レベルでの発現が上昇することを明らかにした(Crin. Sci. in press).また一方,まだ報告はしていないが,歯周炎を有する歯周組織中では血管内皮由来の弛緩因子の一つであるNOの産生のマーカーの一つであるiNOSの発現が,ET1の発現と関連していることを示唆できる結果も得ている.このように歯周炎の病態にET1とNOが相互に関連して何らかの影響を与えていることが我々の研究より示された.PgPepOがこのような現象にどう関わっているかは,現段階では明らかになっていないが,PgPepOは菌体外に分泌されることを,ECE1のモノクロナール抗体を使って確認しており,歯周炎の発症に何らかの影響を与えていることが推測される.現在,PgPepOのポリクロナール抗体の作製は終了しており,P. gingivalis内外におけるPgPepOの局在性の検討と併せ,歯肉上皮細胞を使って,IL1やIL-8などの他のサイトカインとの関連を検索中である.来年度の研究計画の概要であるが,歯肉上皮細胞と併せ,血管内皮細胞におけるP. gingivalis感染ならびにPgPepOの影響を,ET1,iNOS,サイトカインの発現を指標に検索し,歯周病原性細菌が動脈硬化性血管病変の発現に関与するメカニズムを解明していく予定である.我々は成人性歯周炎の原因菌の一つであるPorphyromonas gingivalis (P. gingivalis)が産生するプロテアーゼ(PgPepO)が血管内皮由来の収縮因子の一つであるendothelin-1 (ET1)の産生を触媒する酵素であるendothelin-converting enzyme (ECE1)と遺伝子構造的に相同性が高く,類似した性質を有していることを明らかにした(FEBSLett. 460 : 139-144, 1999).最近,様々な報告により,ET1は,動脈硬化性血管病変の形成とならび,炎症性病変に対しても関与していることが明らかとなってきた.

我々の研究においても,上皮細胞の一つであるHep-2において,P. gingivalisの感染によりET1のタンパク質レベルでの発現が上昇することを明らかにした(Crin. Sci. 103 : 3275-3315, 2002).一方,我々は歯周炎患者から採取した炎症性の歯周組織中の上皮細胞においても,ET-1が強く発現しており,口腔上皮細胞KB cellにおいても,P. gingivalis感染によりET1のの発現が増加するすることを明らかにした(J Periodont Res. in press, 2003).PgPepOがこのような現象にどう関わっているかは,現段階では明らかになっていないが,PgPepOは菌体外に分泌されることを,ECE1のモノクロナール抗体を使って確認しており,歯周炎の発症に何らかの影響を与えていることが推測される.現在,PgPepOタンパクに相当する遺伝子を組み替え,PgPepOの分泌ができないミュータント(PgPepOミュータント)を作成し,そのミュータント株を使い血管内皮細胞HCAECにおけるET1の発現の違いを調べている.その結果,野生株のP. gingivalis感染刺激と比較し,ミュータント株による感染刺激によってHCAECからのET1の分泌量が減少する傾向が認められ,P. gingivalisが有するPgPepOが血管内皮細胞からのET1の分泌に影響を与えている可能性が明らかとなった.しかしPgPepOの動脈硬化症に関与を示すエビデンスを得るためには,今後より一層の詳細な研究が必要と考えている.
ヘモグロビンMの分子病理学

ヘモグロビン(Hb)分子において(F8)、および遠位(E7)ヒスチジン(His)はヘムの酸化を防ぐためにも、協同的リガンド結合のためにも重要である。HbMはこれらのHisの1つがチロシン(Tyr)におきかわった異常血色素で、そのヘムは通常酸化した状態にある。HbMを有する人は、明瞭はチアノーゼを呈するが、HbM Saskatoon(Sas)(βE7His→Tyr)を有する人は、他のHbM症(HbM Iwate,αF8His→Tyr;HbM Boston,αE7His→Tyr;HbM Hyde Park,βF8His→Tyr)に較べてチアノーゼが弱い。何故このようにHbMの種類によって症状が異なるかを明らかにするため、まず異常鎖の赤血球のメトHb還元酵素による還元性を調べ、次に異常鎖の構造を共鳴ラマン(RR)、電子スピン共鳴(ESR)分光法で調べた。嫌気条件では、HbM Sasの異常鎖はヒト赤血球から精製したNADH-メトHb還元酵素によって、正常Hbのメト型とほぼ同速度で還元されたが、他のHbMの異常鎖は還元されなかった。事実、最近我々はHbM Sas症患者新鮮血においては、異常鎖の半分以上は還元型で存在することをみつけた。共鳴ラマンスペクトルでは、4種のTyr置換型HbMは、いずれもFe-tyrosinate蛋白としての指紋バンド(1600、1500、1270cm^<-1>)を示し、Fe-tyrの結合は、HbM Sasで一番弱かった。Fe-ポリフィリンの振動モードでみると、HbM Sasの異常鎖のみが6配位型(ヘム鉄はF8HisとE7Tyrの両方が結合)で、他のHbMでは5配位型(置換Tyrとのみ強く結合)の軸配位をとっていることが判明した。この相違が還元性の違いの原因となっているのであろう。一方、異常鎖を還元してやると、一酸化炭素(CO)と結合できるようになる。そこで、異常鎖のリガンド結合性を共鳴ラマン、赤外、^<13>C-NMR分光法で調べ、改めて正常Hbにおける近位および遠位Hisの役割について検討した。チアノーゼを主訴とするヘモグロビン(Hb)M症は,点突然変異により生ずることが明らかになっているが,変異部位の置いにより,現在5種類知られている.いずれのHbMでも,変異部位はヘムポケット内にあって,異常鎖のヘム鉄は酸化されている.これらは,正常Hbの酸化型とは非常に異る特徴的な吸収スペクトルを示し, HbMではヘム鉄が単に酸化されているのみではなく,ヘムの電子状態が可成正常Hbとは異っていることが推測される.又, HbM間にあっては,正常鎖の酸素親和性に与える影響,異常鎖の還元性,およびタンパクの安定性等とに相違がみられる.これらが患者の臨床症状にも反映し,チアノーゼの程度がHbM間で異ったり,赤血球中にハインフ小体がみられたりしている.

これらの相違が何に由来するのかを知る目的で今年度は, 5種類のHbMの紫外領域の吸収・円二色性(CD)スペクトル,及び共鳴ラマンスペクトルについて調べた.2.共鳴ラマンスペクトル:振動スペクトルが分子構造に鋭敏であるので,ラマン散乱は赤外吸収同様,分子の構造を調べるのによく用いられる. Soret帯付近のレーザー光が励起したHbMのラマンスペクトルから,ヘムとHis,置換したTyrとの関係が分かりつつある.ヘモグロビン(Hb)分子おいて(F8)、および遠位(E7)ヒスチジン(His)はヘムの酸化を防ぐためにも、協同的リガンド結合のためにも重要である。HbMはこれらのHisの1つがチロシン(Tyr)におきかわった異常血色素で、そのヘムは通常酸化した状態にある。HbMを有する人は明暸はチアノーゼを呈するが、HbM Saskatoon(SaS)(βE7His→Tyr)を有する人は他のHbM症(HbM Iwate,αF8His→Tyr;HbM Boston,αEHis→Tyr;HbM HydePark,βF8His→Tyr)に較べてチアノーゼが弱い。何故このようにHbMの種類によって症状が異なるかを明らかにするために、まず異常鎖の赤血球のメトHb還元酵素による還元性を調べ、次に異常鎖の構造を共鳴ラマン(RR)、電子スピン共鳴(ESR)分光法で調べた。嫌気条件では、HbMsasの異常鎖はヒト赤血球から精製したNADHーメトHb還元酵素によって、正常Hbのメト型とほぼ同速度で還元されたが、他のHbMの異常鎖は還元されなかった。事実、最近我々はHbMsas症患者新鮮血においては、異常鎖の半分以上は還元型で存在することをみつけた。共鳴ラマンスペクトルでは、4種のTyr置換型HbMは、いずれもFe-tyrosinate蛋白としての指紋バンド(1600、1500、1270^<-1>)を示し、Fe-tyrの結合は、HbMsasで一番弱かった。Feーポルフィリンの振動モードでみると、HbMsasの異常鎖のみが6配位型(ヘム鉄はF8HisとE7Tyrの両方が結合)で他のHbMでは5配位型(置換Tyrとのみ強く結合)の軸配位をとっていることが判明した。この相違が還元性の違いの原因となっているのであろう。一方、異常鎖を還元してやると、一酸化炭素(CO)と結合できるようになる。そこで、異常鎖のリガンド結合性を共鳴ラマン、赤外、^<13>CーNMR分光法で調べ、改めて正常Hbにおける近位および遠位Hisの役割について検討した。
エコマップの評価尺度開発研究

本研究の目的は、福祉サービス利用者の生活事象を環境との関係で捉えるために多次元的・全体的・総合的に把握するエコマップ(eco-map)の評価尺度の開発を行い、利用者の生活支援に資することにある。加えて、人間と環境との関係理論の構築をも遠望している。研究方法は開発した評価尺度(評価モデル)をソーシャルワーカーに実験的に適用してもらい、評価尺度の妥当性、客観性、信頼性等々を図りつつ安定した評価モデルを導き出すというものである。最終年にあたる今年度の成果の特徴は、下記の通りである。1)評価モデルの最終的な精査を行い、最終版の評価モデルを導き出した。方式は初年度のデジタル型の方式を採った。物理的環境概念をより反映させ、評価の妥当性を高めるために評価尺度には「非該当」を導入した。2)評価において正確さを高めるために、(1)「エコマップ評価簡易版」と(2)評価項目、評価基準等の詳細な説明を加えた「評価ブックレット」を作成した。3)最終版評価モデルを、2)を活用しつつソーシャルワーカー(19名)が実践事例に適用するようにした。評価モデルとしては、おおむね安定性を保持することができ、本研究の評価尺度開発はおおむね目的が達成できた。4)適用結果の分析デザインにはデジタルやアナログ的発想を採り入れた。(1)評価項目と環境とをクロスさせつつ分析するアナログ方法、(2)評価項目4群に分けて図式作成し相関させつつ評価点から分析するアナログとデジタルの混合的方法、(3)試みとして実践の1事例を統計的に分析するデジタル的方法。分析手法の開発は今後の課題。5)人間と環境との関係についての全体的な特性が抽出できた。今後より詳細な分析を図りたい。6)本研究は、評価尺度開発が中心となったが、今後、集積した事例数を総合的に分析する手法の開発を手がけ、人間と環境との関係理論の構築を図りたい。(以上の詳細については研究成果報告書に記載)本研究の目的は、福祉サービス利用者の生活事象を環境との関係で捉えるために多次元的・全体的・総合的に把握するエコマップ(eco-map)の評価尺度の開発を行い、利用者の生活支援に資することにある。(以上の詳細については研究成果報告書に記載)本研究は3年間にわたる研究の初年度である。本研究の目的は、福祉サービス利用者の生活事象を人間と環境との関係として、多次元的・全体的・総合的に把握するエコマップ(eco-map)の評価尺度の開発を行い、利用者の生活支援に資することにある。方法は、福祉現場のソーシャルワーカーによるエコマップ評価尺度の実験的な適用により、評価尺度の妥当性、客観性、信頼性等々をはかり、安定したエコマップの評価モデルを導き出す。なおこの過程で他大学教員による専門知識の提供も受ける。13年度においては、まずエコマップの仮の評価モデルを作成した。他大学教員による専門知識の提供を受けながら、11名の協力者(ソーシャルワーカー)を対象にエコマップに関する学習の機会をもち、その上で仮策定のエコマップ評価モデルに関する説明と学習、ヒヤリングを行った。後、仮の評価モデルの部分的な修正を行い、ソーシャルワーカーに実験的に適用してもらった。具体的には既存の事例及び各自担当事例に適用し、問題や課題を抽出してもらった。そこで次のような結果が得られた。それは次年度での研究課題でもある。1)既存のエコマップの影響が強いため、本研究で作成したエコマップ評価モデルに関する共通理解にバラツキが見られたこと。2)評価が揺れたり、しにくいなどの面があり、評価項目の内容と評価段階の価値づけには、説明内容を追加する必要性があること。

3)関係機関と連携するケースの場合、環境間の関係を評価項目として加えるかどうか検討の必要性があること。4)個別の事例によっては該当しない項目もあり、非該当の場合を考慮する必要があること。本研究は2年目を終えた。研究の目的は、福祉サービス利用者の生活事象を人間と環境との関係として、多次元的・全体的・総合的に把握するエコマップ(eco-map)の評価尺度の開発を行い、利用者の生活支援に資することにある。研究方法は、福祉現場のソーシャルワーカーによる評価尺度の実験的な適用により、評価尺度の妥当性、客観性、信頼性等々をはかり、安定したエコマップの評価モデルを導き出すというものである。今年度の特徴は、(1)ソーシャルワーカーが担当した事例を扱い評価の試み、(2)評価のしやすさという面から、今年度改善した評価段階方式を0から10に見立て後に換算する方式適用の試み、(3)評価結果分析デザインの試み、である。結果、課題は下記の通りである。1)前年度の結果を踏まえ、評価項目に関する説明を加える改善をはかった。ただし、現場のソーシャルワーカーに活用されるには、なお、平易な説明にしていく必要がある。また一部評価項目の検討の必要も残った。2)改善した評価段階方式(デジタル)を全体を10として位置を見立てる(アナログ)評価方式を試みた。この方式もデジタル的な反応を引き起こし評価しにくい面がでた。本研究が開発する評価尺度は、どの福祉現場にも適用できることを条件にしている。このため各評価段階を「評価基準塊」として捉え、緩やかな一定の幅をもった範囲設定が重要となった。デジタルとアナログ評価方式の組み合わせによる評価方法の開発が望ましい。3)ソーシャルワーカー自身、担当事例のエコマップ評価により、微妙な差や変化、バイアスに気づいたりなど、評価することで事例全体をあらためて捉え直すこと(ケース分析)につながる面が見られた。4)副次的であるが、評価結果の処理、すなわち、1事例の評価結果を分析するデザイン(案)に繋がった。この手法をとるとすれば、今回のアナログ方式では把握しにくく、デジタル方式の方が把握しやすいとわかった。本研究の目的は、福祉サービス利用者の生活事象を環境との関係で捉えるために多次元的・全体的・総合的に把握するエコマップ(eco-map)の評価尺度の開発を行い、利用者の生活支援に資することにある。加えて、人間と環境との関係理論の構築をも遠望している。研究方法は開発した評価尺度(評価モデル)をソーシャルワーカーに実験的に適用してもらい、評価尺度の妥当性、客観性、信頼性等々を図りつつ安定した評価モデルを導き出すというものである。最終年にあたる今年度の成果の特徴は、下記の通りである。1)評価モデルの最終的な精査を行い、最終版の評価モデルを導き出した。方式は初年度のデジタル型の方式を採った。物理的環境概念をより反映させ、評価の妥当性を高めるために評価尺度には「非該当」を導入した。2)評価において正確さを高めるために、(1)「エコマップ評価簡易版」と(2)評価項目、評価基準等の詳細な説明を加えた「評価ブックレット」を作成した。3)最終版評価モデルを、2)を活用しつつソーシャルワーカー(19名)が実践事例に適用するようにした。
単一心室筋細胞に於けるミオシンアイソフォーム機能発現に関する研究

平成15年度の本研究の成果は以下のように要約される。ラットの心室筋のミオシン重鎖組成は過負荷条件下でα重鎖からβ重鎖に変化し、この変化は心室筋が単位時間に発生する張力に対するATP分解量の減少、すなわちTension Costの減少をおこすことをわれわれはすでに明らかにした。しかしヒト心室筋は正常時にすでにβ重鎖のみからなり、過負荷条件でもこの組成は変化しない。われわれはヒト心室筋の重鎖と結合している軽鎖の組成が心室筋の張力を増大させるのではないかと考え、この可能性を実験的に検証した。その結果、複数のミオシン分子を一本のアクチンフィラメントとATP存在下に反応させた際発生する張力の時間平均は、ミオシン軽鎖が心房型アイソフォームから心室型アイソフォームに変化することにより明らかに増大することがわかった。われわれはさらにレーザーオプティカルトラップにより低濃度ATP存在下にミオシン単分子がアクチンフィラメントと反応する頻度は軽鎖組成により変化しないが、個々の反応の持続時間は明らかに心室型ミオシン軽鎖アイソフォームで増大することを明らかにした。平成14年度の本研究の成果は以下のように要約される。1.単一心室筋細胞の等尺性収縮時と無荷重短縮時に於けるCa^<2+>過渡現象の比較われわれは平成12年度に炭素ファイバーにより単一心室筋細胞を安定に保持し、種々の力学的測定を行う装置を開発した。本年度はこの装置により心筋細胞の単収縮時の力学反応とCa^<2+>過渡現象の同時記録に成功した。等尺性収縮時と無荷重短縮時のCa^<2+>過渡現象の比較解析により、アクチンフィラメント上のトロポニンCのCa^<2+>に対するaffinityが単収縮時の張力に依存して変化することが明かとなった。2.ミオシン分子のモーター蛋白機能に於けるミオシン軽鎖の役割われわれは4週令及び8週令のラットの心室筋ではミオシン重鎖が共通であるが、ミオシン軽鎖が異なることを利用し、レーザーオプティカルトラップ法によりミオシン単分子がアクチンフィラメントに対して発生する単位力を比較した。その結果、ミオシン分子のアクチンとの結合・解離のサイクル中での力発生の時間がミオシン軽鎖に依存して変化することが見い出された。
遊離・有茎移植腸管の血行とViabilityに関する臨床的研究

臨床例では腸管壁内pH測定の対象として、臓器の挙上範囲が大きく、その血行状態が問題になることが多い食道悪性腫瘍に対する胸部食道切除後の再建臓器(空腸、結腸、胃管)の頚部食道との吻合部、および下咽頭癌に対する下咽頭・頚部食道切除後の再建として用いられる遊離空腸移植例を選択し、合計10例にトノミーターカテーテルを留置し、再建臓器の作成時から腸管壁内pHを経時的に測定した。その測定結果と臨床的に判断される縫合不全の発生率に関して検討を加えたところ、術後の全測定期間を通じて壁内pHが7.2以上に維持された5例には縫合不全は見られなかったが、一時的にでも壁内pHが7.2以下に低下した5例では60%に縫合不全が発生し、血流障害による縫合不全発生の指標としてトノミーターカテーテ-ルによる壁内pHの測定値を使用できる可能性が示唆された。実験的には、ビ-グル犬の成犬を使用し、全身麻酔下に開腹し、小腸の腸間膜を処理して1520cmの長さに小腸を切断し、その内腔にトノミーターカテーテ-ルを留置して小腸壁のpHを測定した。血管を処理しない場合、小腸の壁内pHは7.27.4で安定していたが、腸管膜動脈の完全遮断では、腸管壁は急速に色調が変化し壁内pHも急速に7.0以下に低下した。腸管膜静脈の完全遮断に老いても鬱血と共に壁内pHが7.0以下に低下した。20cmにわたって辺縁動静脈のみを残した状態に腸間膜を処理した場合は、腸管壁の色調は変化せず壁内pHも変化しなかった。
タンパク質が形成するキラルナノ空間を利用した円偏光発光性量子ドットの創成

本研究では、球殻状タンパク質であるフェリチンをテンプレートとして、円偏光ハック性を示す量子ドットを創製し、その発光特性を解明することを目的とした。その結果、球殻状タンパク質フェリチン内部をキラルなテンプレートとして利用するバイオミネラリゼーション法により、タンパク質が持つキラリティーを効率的に量子ドットに転写することに成功した。さらに、トップダウン的なレーザ光加工技術を組み合わせることで、発光波長の制御にも成功した。本研究では、球殻状タンパク質をテンプレートとして円偏光発光(CPL, Circularly PolarizedLuminescence, CPDを示す量子ドットを創成し、その発光原理を解明することを目的としている。特に本提案のクリティカルパスとなる2点を集中突破することで、次世代光ナノ情報分子のブレイクスルーを拓くことを狙いとした。H22年度は、(1)球殻状タンパク質をテンプレートにしたCPL発光性量子ドットの創成(2)CPL発光性量子ドットの発光メカニズムの究明に重点を絞って研究を進めた。H22年度の成果として、球殻状タンパク質であるフェリチンの内部をキラルなテンプレートとして利用するバイオミネラリゼーション法を用い、タンパク質に被覆されたCdS量子ドットの合成に成功した。得られたCdS量子ドットは直接遷移帯および表面欠陥準位のいずれからの発光も左巻きの円偏光性を示した。さらに、バイオミネラリゼーションによってサイズが制御されたCdS量子ドットにレーザ照射により直接光酸化することで、タンパク質内のCdS量子ドットのサイズおよび発光特性を制御することに成功した。本成果によって、バイオミネラリゼーションというボトムアップ的なテンプレート合成に、トップダウン的な光加工技術を組み合わせるという新しいナノ加工法を提案することができた。本研究では、球殻状タンパク質をテンプレートとして円偏光発光(CPL,Circularly PolarizedLuminescence,CPDを示す量子ドットを創成し、その発光原理を解明することを目的としている。具体的には、(1)球殻状タンパク質をテンプレートにしたCPL発光性量子ドットの創成(2)CPL発光性量子ドットの発光メカニズムの究明に重点を絞って研究を進めた。H22年度までの成果として、球殻状タンパク質であるフェリチンの内部をキラルなテンプレートとして利用するバイオミネラリゼーション法を用い、タンパク質に被覆されたCdS量子ドットの合成に成功した。H23年度の研究では、球殻状タンパク質であるフェリチン以外に、タバコモザイクウイルスの円筒状のカプシドタンパク質に注目し、棒状バイオテンプレートを用いた発光性量子ワイヤの合成を試みた。その結果、カプシドタンパク質の自己組織化能とリソグラフィパターン化技術を組み合わせることで、棒状バイオテンプレートを大面積に配向制御させることに成功した。
ミトコンドリアオートファジーの分子機構の解明（国際共同研究強化）

マイトファジーは、選択的にミトコンドリアを分解するオートファジーであり、細胞内もミトコンドリア量やミトコンドリア品質の制御に関わっていると考えられている。我々は、酵母をモデル生物としてマイトファジーの研究を行い、マイトファジー因子Atg32の発見を含む種々の研究成果を挙げてきた。Atg32はミトコンドリア外膜タンパク質であり、そのリン酸化がマイトファジー誘導の引き金となることが判っているが、その制御機構には不明な点が多い。これまでに、我々を含め、国内外でマイトファジー関連遺伝子を同定するための網羅的解析が行われているが、未だに前述の点も含め解明されていないことが多いのは、既存の出芽酵母遺伝子破壊ライブラリーを用いた探索では、同定したい因子を発見するには不十分で有ることを示している。H28年度の研究では、従来とは異なったマイトファジー因子のスクリーニング方法を確立し、その方法を新潟大学、ミシガン大学の両方で実施できる体制を整えた。H29年度の研究では、実際に新潟大学及びミシガン大学でスクリーニング実験を推し進め、マイトファジー誘導に影響を与える因子候補を選抜することができた。ミシガン大学の共同研究者と得られた候補因子に関する議論を繰り返し、これらの因子の中から、マイトファジーとして特に注目に値すると考えられる因子を2つ選出し今後の機能解析の対象とすることを決定した。帰国後は、それらの因子の詳細な機能解析を行うために、その遺伝子産物に対する抗体を作成、またその因子の細胞内局在の決定や遺伝子発現誘導について調べることに成功した。H29年度は、予定していた全てのスクリーニング実験を慣用させ、実際に得られた複数のマイトファジー因子候補の中から、過去の文献と照らし合わせた解析と共同研究者との協議により、詳細に解析すべき因子を2つに絞り込むことに成功した。これらの因子の情報を日本に持ち帰り、機能解析の研究を行っている。これまでのところ、それぞれの因子に対する抗体を作成することに成功し、その抗体を用いて、それぞれの因子の細胞内局在の決定や、それぞれの因子の発現誘導条件の決定などを調べることに成功している。新規因子候補を同定できているという点で本研究の進捗状況は順調であるが、一方でマイトファジーにおける役割は、全く解明されておらず、この点は今後、推し進めなければならない点である。このため、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。今後は、共同研究先であるミシガン大学と新潟大学で手分けをしながら、着目した2つの因子の機能解析を進めていく。マイトファジーの過程は、誘導刺激が伝わるシグナル経路、その結果起こるAtg32のリン酸化やミトコンドリア近傍での隔離膜形成、次いで隔離膜がミトコンドリアを包み込みマイトファゴソームを形成し、最終的な液胞との融合といった複数のステップに分けることができる。マイトファジー関連因子候補が、それぞれのどの過程に関与しているかについて、それぞれの過程を観察する方法を用いて決定する。また、それぞれの因子結合する因子をプロテオミクスの手法やYeast-Two hybrid法を用いることで決定し、その結果から、それぞれの因子がどのような機能を持っているかについて明らかにする。このような方針で、マイトファジーの制御機構、分子機構の全体像の解明を進めていく。また、共同研究先であるミシガン大学のKlionsky研究室には、所属機関より2名の学生を2ヶ月間程度派遣する予定であり、継続的な共同研究体制を整えていく。内定年度:2015ミトコンドリアオートファジー(以下、マイトファジーと略す)は、オートファジーが選択的にミトコンドリアを分解する現象であり、細胞内の余剰なミトコンドリアや機能低下に陥ったミトコンドリアを分解除去することでミトコンドリア品質管理を行っていると考えられている。我々はこれまでに、酵母をモデル生物とし、マイトファジー必須因子であるAtg32の発見を含む、マイトファジー分子機構の一部を解明してきた。マイトファジーが誘導されるとミトコンドリア上のAtg32がリン酸化され、リン酸化されたAtg32とAtg11が結合することでミトコンドリアがオートファジーで分解されるようになるが、Atg32のリン酸化を制御する機構はほとんど解明されていない。一方で、我々を含む国内外の研究グループが網羅的なマイトファジー関連遺伝子のスクリーニングを行っているが、その中に、Atg32リン酸化制御に関わる因子は含まれていそうにない。このことは、従来の研究手法や広く使われている出芽酵母遺伝子破壊ライブラリーを用いた探索では、Atg32のリン酸化制御に関わる因子を同定することは難しいことを示唆する。本研究は、これまでの研究では解明されてこなかったAtg32リン酸化制御を含む新たなマイトファジーに関連する因子を同定し、その機能解析を行い、マイトファジーの分子機構をより詳細に理解することを目的とする。平成28年度は、国際共同研究の準備として、新たなマイトファジー観察法の開発を行った。また、平成29年2月からミシガン大学における共同研究を開始し、日本で行ってきた酵母を用いた新しいマイトファジー観察法が再現性良く機能することを確認できた。今後は、この手法を用いて、新たなマイトファジー因子の探索を進めていく。今年度は、ミシガン大学に共同研究に行くための準備とミシガン大学での研究のセットアップに多くの時間を使ったこと、また、ミシガン大学での研究開始が2月からであり実質的な共同研究は2ヶ月間だけあることなどから、研究自体には大きな進展は見られていない。

しかしながら、日本において新しいマイトファジー観察法を樹立できたこと、その方法がミシガン大学でも同じように再現できていることは、研究基礎となる部分は既に完了したことを意味し、今後は、新規マイトファジー因子の同定に向けて、研究を加速させるだけである。また、長期的な国際共同研究体制を確立するという点においては、計画代表者以外に学生を短期間、ミシガン大学に受け入れてもらいオートファジーに関する研究手技を取得させることができた。来年度以降も継続的に学生を派遣し、長期的な共同研究体制を築いていく予定である。こうしたことから、本研究はおおむね順調に推移していると判断した。マイトファジーは、選択的にミトコンドリアを分解するオートファジーであり、細胞内もミトコンドリア量やミトコンドリア品質の制御に関わっていると考えられている。我々は、酵母をモデル生物としてマイトファジーの研究を行い、マイトファジー因子Atg32の発見を含む種々の研究成果を挙げてきた。Atg32はミトコンドリア外膜タンパク質であり、そのリン酸化がマイトファジー誘導の引き金となることが判っているが、その制御機構には不明な点が多い。これまでに、我々を含め、国内外でマイトファジー関連遺伝子を同定するための網羅的解析が行われているが、未だに前述の点も含め解明されていないことが多いのは、既存の出芽酵母遺伝子破壊ライブラリーを用いた探索では、同定したい因子を発見するには不十分で有ることを示している。H28年度の研究では、従来とは異なったマイトファジー因子のスクリーニング方法を確立し、その方法を新潟大学、ミシガン大学の両方で実施できる体制を整えた。H29年度の研究では、実際に新潟大学及びミシガン大学でスクリーニング実験を推し進め、マイトファジー誘導に影響を与える因子候補を選抜することができた。ミシガン大学の共同研究者と得られた候補因子に関する議論を繰り返し、これらの因子の中から、マイトファジーとして特に注目に値すると考えられる因子を2つ選出し今後の機能解析の対象とすることを決定した。帰国後は、それらの因子の詳細な機能解析を行うために、その遺伝子産物に対する抗体を作成、またその因子の細胞内局在の決定や遺伝子発現誘導について調べることに成功した。H29年度は、予定していた全てのスクリーニング実験を慣用させ、実際に得られた複数のマイトファジー因子候補の中から、過去の文献と照らし合わせた解析と共同研究者との協議により、詳細に解析すべき因子を2つに絞り込むことに成功した。これらの因子の情報を日本に持ち帰り、機能解析の研究を行っている。これまでのところ、それぞれの因子に対する抗体を作成することに成功し、その抗体を用いて、それぞれの因子の細胞内局在の決定や、それぞれの因子の発現誘導条件の決定などを調べることに成功している。新規因子候補を同定できているという点で本研究の進捗状況は順調であるが、一方でマイトファジーにおける役割は、全く解明されておらず、この点は今後、推し進めなければならない点である。このため、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。
長寿遺伝子サーチュイン制御による脳腫瘍治療の新展開

摘出した手術検体からグリオーマ幹様細胞を培養し、さらに細胞移動および浸潤モデルを作成するのに時間を要したため、他の腫瘍においてもSIRT1の発現、機能について検討した。(1)これまではgliomacell lineを使って研究をしていたが、手術検体から分離、培養したヒトグリオーマ幹様細胞を用い、SIRT1の細胞内局在、細胞移動および浸潤について研究した。分化させたヒトグリオーマ細胞では、C6 glioma細胞と同様、SIRT1が細胞質に発現していた。SIRT1阻害薬で細胞移動が抑制されたため、SIRT1-siRNAをノックダウンすると細胞移動や突起伸展が阻害されることがわかった。この結果からグリオーマ細胞においてSIRT1が細胞移動に関与していることが示唆された。(2)昨年血管系腫瘍である頭蓋内血管芽腫に対してSIRT1の発現を調べ、血管芽腫でもSIRT1が高頻度に発現していることを見出した。遺伝性疾患であるVHL症例において血管芽腫を高頻度に発症するため、VHL症例とnon-VHL症例で検討したが、現時点ではSIRT1関連分子での差異を明らかにできなかった。(3)転移しやすい腫瘍であるメラノーマ細胞を用いて細胞浸潤について検討した。メラノーマ細胞では細胞質優位にSIRT1が発現しており、細胞移動に重要な役割をもつlamellipodiaのleadingedgeにSIRT1が発現していた。SIRT1阻害薬やSIRT1をノックダウンすると、細胞移動や突起伸展が阻害され、細胞移動刺激でlamellipodiaの伸展が抑制された。SIRT1ノックダウン細胞をマウスに移植し、転移について検討したところ、コントロールに比べ他臓器転移が減少していた。(1)臨床サンプルの検討当科で手術された患者検体をもとに、cell lineの確立を行った。新たに3例でcell lineを確立することができた。分化後についてもSIRT1の発現を調べたが、分化前同様SIRT1の発現を認めた。また悪性グリオーマ以外の腫瘍についてもSIRT1発現について検討した。近年血管新生にSIRT1の働きが注目されているため、手術検体を用いて血管芽細胞腫について免疫染色を行った。SIRT1は腫瘍細胞全体に強く発現していることが判明した。またcyst形成についてp53、PTEN、myc、mTORの関与が示唆されており、cyst形成に差異が生じている結果だった。PTENとSIRT1は相互作用があり、cyst形成との関連を検討中である。(2)グリオーマ細胞死の解明クロロキンは抗マラリア剤の1つであるが、オートファジーを阻害する効果があり、細胞死との関連が示唆されている。そこでグリオーマ細胞株、ヒトグリオーマ細胞を用いてテモゾロミドにクロロキン併用による効果を検討した。するとテモゾロミド単独に比べクロロキン併用した場合細胞死が増強されることが判明した。(1) SIRT1のグリオーマ細胞移動における働きの解明血清存在下においてC6グリオーマ細胞での細胞移動におけるSIRT1の働きを検討したが、SIRT1阻害薬、活性化薬ともにC6細胞の移動にはほとんど影響しなかった。そこでSIRT1発現を検討すると、血清存在下ではC6グリオーマ細胞はdishに接着させた状態でSIRT1の発現が少ないが、無血清下で培養すると神経幹細胞と類似した細胞塊sphereを形成しSIRT1が強発現することがわかった。逆にC6細胞を血清存在下に培養すると、細胞形態がやや扁平になり突起を形成し、同時にSIRT1の発現量が減少した。(2) SIRT1のグリオーマ細胞生存における働きの解明各種濃度のテモゾロミド(悪性グリオーマに対する抗がん剤)をC6グリオーマ細胞に作用させ、細胞の増殖抑制と細胞死について検討した。テモゾロミドは100μMから細胞の増殖を抑制する作用を示し、250μMでは明らかな増殖抑制が観察された。さらにSIRT1特異的阻害薬Ex-527を100μMテモゾロミドと併用すると、有意に細胞増殖を抑制し、250μMテモゾロミドを併用するとさらに顕著となった。このような作用は他のサーチュイン阻害薬のニコチンアミドやスプリトマイシンでも観察された。(3)臨床検体サンプルの検討当科で手術された患者検体をもとに、悪性グリオーマ細胞の培養化とcell lineの確立をおこなった。これまでに5例でcell lineを確立し、このうちの2例についてSIRT1、CD133、nestin、GFAP、FOXO1、FOXO3a等の発現を細胞免疫染色によっておこなった。また臨床的にはより悪性であったline 71(glioblastoma)ではSIRT1は腫瘍細胞全体に強く発現していた。

(2)昨年血管系腫瘍である頭蓋内血管芽腫に対してSIRT1の発現を調べ、血管芽腫でもSIRT1が高頻度に発現していることを見出した。遺伝性疾患であるVHL症例において血管芽腫を高頻度に発症するため、VHL症例とnon-VHL症例で検討したが、現時点ではSIRT1関連分子での差異を明らかにできなかった。(3)転移しやすい腫瘍であるメラノーマ細胞を用いて細胞浸潤について検討した。メラノーマ細胞では細胞質優位にSIRT1が発現しており、細胞移動に重要な役割をもつlamellipodiaのleadingedgeにSIRT1が発現していた。SIRT1阻害薬やSIRT1をノックダウンすると、細胞移動や突起伸展が阻害され、細胞移動刺激でlamellipodiaの伸展が抑制された。SIRT1ノックダウン細胞をマウスに移植し、転移について検討したところ、コントロールに比べ他臓器転移が減少していた。動物へ移植して治療をおこなうという目標に到達することができなかった。現在、動物モデルの作成を準備している。SIRT1結合蛋白質、転写調節を受ける蛋白の同定が困難であり、時間を要している。cell lineの確立には手術検体の確保に時間を要し、さらに培養化が困難を極めたため、予想をはるかに上回る時間を要した。また、動物へ移植して治療をおこなうという目標に到達することができなかった。抗マラリア剤であるクロロキンとテモゾロミド併用により腫瘍細胞死効果が期待できることが判明した。クロロキンはヒトに治療として用いられており、脳腫瘍細胞を移植した動物モデルでの検討を加えたあと、人への臨床応用を目指した取り組みを展開していきたい。SIRT1の高発現が腫瘍の悪性度を反映する可能性があり、現在予後との関連を検討している。悪性度が高いほど、SIRT1阻害による腫瘍細胞増殖抑制効果も高くなる可能性がある。今後は分子メカニズムを明らかにし、その分子をターゲットにする治療戦略を計画したい。テモゾロミドなどの従来の抗癌薬にSIRT1阻害薬を併用して投与すると抗癌作用が著しく増強する可能性が高いことが本試験によって明らかとなった。SIRT1の高発現が腫瘍の悪性度を反映する可能性があり今後検討していく予定である。脳腫瘍細胞を移植した動物モデルでの検討を加えたあと、人への臨床応用を目指した取り組みを展開していきたい。本研究報告者および他のグループによるこれまでの研究からSIRT1の機能が細胞ストレス耐性を向上させることが明らかであり、SIRT1阻害薬がC6細胞の増殖抑制に働く理由として、癌における酸化ストレスの増加が考えられる。これまでの他研究グループの報告からSIRT1はFOXO転写因子を脱アセチル化して活性化し、活性化されたFOXO転写因子は細胞に酸化ストレスを分解させるSOD2などの酵素を増加させることがわかっている。
カルバモイルメチルラジカルの環化反応を用いる生理活性物質の合成研究

ラジカル環化反応は環状化合物の合成に最近広く用いられている。しかしながら、多くの医薬品や天然生理活性物質に見られる含窒素複素環化合物の合成法としてはあまり注目されていなかった。我々はα-クロロアセトアミドから発生させたカルバモイルメチルラジカル(=NCO-CH-)が分子内アルケンと位置および立体選択的に効率よく環化反応を起こし、種々のラクタム環を与えることを見出し、併せて本反応がアルカロイドの合成にも応用出来ることを明らかにした。以下に具体的な成果について列挙する。1.N-アリル-2-クロロアセトアミド類をBu_3SnH存在下ベンゼン中還流すると収率よく5員環ラクタムが得られることを見出し、この反応を(-)-トラケランタミジン、光学活性カイノイド類縁体、(±)-メセンブラノール、(±)-エルベシンの立体選択的合成に応用した。2.o-アルケニルフェニル-α,α-ジクロロアセトアミド類を同様に処理すると68員環ラクタムが位置選択的に得られることを見出し、この反応を応用して現在マイトマイシンCの合成を行っている。3.N-ビニル-α-クロロアセトアミド類の環化反応が容易に進行し、4員環または5員環ラクタムを与えることを見出した。特に後者を与える反応はBaldwin則で禁制とされている5-endo-trig型環化反応に属する最初の反応例であり、機構的にも興味深い。この反応をβ-ラクタム、(±)-コチニンやエリスリナン骨格の合成に応用した。4.N-アリル-2-クロロアセトアミド類をRuCl_2(PPh_3)_2とベンゼン中140°Cに加熱すると、原子移動型ラジカル環化反応が起こり5員環ラクタムが得られることを見出し、さらに本反応を応用して(-)-トラケランタミジンや(±)-プレタゼチンの立体選択的合成に成功した。種々のNーアルケニルー2ークロロアセトアミド類を沸騰トルエン中、アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)存在下トリブチルチンヒドリド(Bu_3SnH)で処理するとカルバモイルメチルラジカル(>NーCOーCHー)が発生し、分子内のアルケンと反応して環化成績体であるラクタムが得られる。以下に具体的な成果を列挙する。1.(±)ーメセンブラノ-ル及び(±)ーエルベシンの立体選択的合成。Nー(シクロヘキセンー2ーイル)ー2,2ージクロロアセントアミド誘導体をBu_3nHで処理するとcisーオクタヒドロー2ーインドロン誘導体を与えることを見出した。この反応を用いて標記アルカロイドの合成に成功した。1ーアルケニル誘導体を触媒量のAIBN存在下、2.2当量のBu_3SnHで処理すると、アルケン上の置換基の位置によってキノリンー2ーオンまたは2Hー1ーベンズアゼピンー2ーオン誘導体を与えることを見出した。また、2ープロペニル誘導体を同様に処理すると2Hー1ーベンズアゼピンー2ーオン及び1ーベズアゾシンー2(1H)ーオンを与えることが分かった。現在、本反応を用いてマイトマイシンの合成を検討している。3.Nービニルー2ークロロアセトミド類の環化(±)ーコチニンの合成。Nー(シクロヘキセンー1ーイル)ー2ークロロアセトアミド誘導体を触媒量のAIBN存在下Bu_3SnHで処理すると,高収率でオクタヒドロー2ーインドロン誘導体を与えることを見出した。

本反応はNー(1ーアリ-ルエテニル)ー2ーハロヌはビス(フェニルチオ)アセトアミドでも進行し,対応する5ーアリ-ルピロリジンー2ーオンの誘導体を与えることを見出した。この反応をニコチンの代謝物である(±)ーコチニンの合成に応用した。ラジカル環化反応は環状化合物の合成に最近広く用いられている。しかしながら、多くの医薬品や天然生理活性物質に見られる含窒素複素環化合物の合成法としてはあまり注目されていなかった。我々はα-クロロアセトアミドから発生させたカルバモイルメチルラジカル(=NCO-CH-)が分子内アルケンと位置および立体選択的に効率よく環化反応を起こし、種々のラクタム環を与えることを見出し、併せて本反応がアルカロイドの合成にも応用出来ることを明らかにした。以下に具体的な成果について列挙する。1.N-アリル-2-クロロアセトアミド類をBu_3SnH存在下ベンゼン中還流すると収率よく5員還ラクタムが得られることを見出し、この反応を(-)-トラケランタミジン、(±)-メセンブラノール、(±)-エルベシンの立体選択的合成に応用した。2.o-アルケニルフェニル-α、α-ジクロロアセトアミド類を同様に処理すると68員環ラクタムが位置選択的に得られることを見出し、この反応を応用して現在マイトマイシンCの合成を行っている。3.N-ビニル-α-クロロアセトアミド類の環化反応が容易に進行し、4員環または5員環ラクタムを与えることを見出した。特に後者を与える反応はBaldwin則で禁制とされている5-endo-trig型環化反応に属する最初の反応例であり、機構的にも興味深い。この反応を(±)-コチニンやエリスリナン骨格の合成に応用した。4.N-アリル-2-クロロアセトアミド類をRuCl_2(PPh_3)_2とベンゼン中140°Cに加熱すると、原子移動型ラジカル環化反応が起こり5員環ラクタムが得られることを見出し、さらに本反応を応用して(-)-トラケランタミジンや(±)-プレタゼチンの立体選択的合成に成功した。我々はalpha-クロロアエトアミドから発生させたカルバモイルメチルラジカル(=NCO-〓H-)が分子内アルケンと位置および立体選択的に効率よく環化反応を起こし、種々のラクタム環を与えることを見出し、併せて本反応がアルカロイドの合成にも応用出来ることを明らかにした。1.N-アリル-2-クロロアセトアミド類をBu_3SnH存在下ベンゼン中還流すると収率よく5員環ラクタムが得られることを見出し、この反応を(-)-トラケランタミジン、光学活性カイノイド類縁体、(±)-メセンブラノール、(±)-エルベシンの立体選択的合成に応用した。2.o-アルケニルフェニル-alpha,alpha-ジクロロアセトアミド類を同様に処理すると68員環ラクタムが位置選択的に得られることを見出し、この反応を応用して現在マイトマイシンCの合成を行っている。3.N-ビニル-alpha-クロロアセトアミド類の環化反応が容易に進行し、4員環または5員環ラクタムを与えることを見出した。特に後者を与える反応はBaldwin則で規制とされている5-endo-trig型環化反応に属する最初の反応例であり、機構的にも興味深い。この反応をbeta-ラクタム、(±)-コチニンやエリスリナン骨格の合成に応用した。