hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト網膜細胞腫の形態と分化ー神経伝達物質代謝酵素、細胞外マトリックス

今年度は、昨年度に継続して細胞外マトリックス(fibronection Type IV collagen)の定量的検索を行なった。誘導物質添加後の腫瘍細胞(Y79及び初代培養株)及び培養dish内の培地は凍結保存とし、細胞凍結保存器に保存した。凍結保存した培地は濃縮し、90%エタノ-ルと混合して、-20°Cで分離、電気泳動緩衝液(20%sodium dedecyl sulfate[SDS]、10%glycerol、65mM TrisHClpH6.8、4M urea、bromphenol blue)に融解して、SDS-polyacrylamide gelelectrophoresis(SDS-PAGE)で分子量による抽出を試みた。また、Labtek chamber(Miles Co.MN)に培養した細胞系は、分化誘導後、風乾、冷アセトン固定として蛍光抗体法間接法による細胞外マトリックス(フィブロネクチン、4型コラ-ゲン)の局在を検討した。特異血清はいずれも希釈は500:1である。SDS-PAGEによる泳動パタ-ンからは、培地中の分子量480kdのフィブロネクチンが同定され、4型コラ-ゲンに関しては検出は不成功であった。これら細胞外マトリックスの局在のパタ-ンは、フィブロネクチンで繊維状或いは瀰慢性に、4型コラ-ゲン顆粒状に、形質膜に分布していた。本研究をとおして、形態学的に分化の誘導された腫瘍細胞には神経伝達物質代謝酵素(glutamati decarboxylase)の活性増加が確認され、機能的分化の誘導も示唆される。超微形態像で、神経分泌顆粒やシナプス様構造もみられ、神経性腫瘍としての性格が明かとなった。また、培養細胞からの細胞外マトリックス、特にフィブロネクチンの増加は、接着性の増加など細胞骨格の再構成を示唆している。[結論]1.ヒト網膜芽細胞腫において、cyclic AMPの添加により、形態的、生化学的分化が誘導された。2.形態分化した腫瘍細胞には、細胞内小器官特に、視細胞を模倣した繊毛形成や再構築された細胞骨格が認められ、後者は接着性の増加と関連している。3.神経伝達物質代謝酵素の活性増加も観察され、機能的分化の誘導も示唆される。網膜芽細胞腫における分化誘導療法の導入のためには、今後さらに検索を継続する予定である。二系統のヒト細胞芽細胞腫培養細胞(V79、WERI-1)及び非遺伝性網膜芽細胞腫(1歳、男児)初代細胞の継代維持を行なった。各細胞は、RPM11640培地(20%FBSグルタミン添加、阪大微研)に単層培養とし、37°C、5%CO_2の培養条件下に継代が可能であった。初代培養に用いた腫瘍の組織型は分化型で、Honer Wright型ロゼットの形成が顕著であった。分化誘導には、2×10^<-4>MN^6、O^<12>dibutyryl cyclic AMP、2.5×10^<-7>Mretionoic acid(Sigma,St.Louis,Mo)を、60mm径のtissue culture

dish(Falcon)に添加して行なった。各細胞間に若干差異はあるが、添加後8時間で形態的に軸策突起を有し、神経特異蛋白陽性細胞群を確認できた。協同研究者(沢田)の電顕的検討では、分化した腫瘍細胞には細胞内小器官、特に接着装置の増加や軸策突起内の微少管の増加以外には、アデノウィルス12型誘発網膜腫瘍細胞を用いた実験系で観察されたフラスコとの接着面の細胞膜に著変は認められなかった。蛍光抗体法による免疫組織化学的検討(小林、田坂)では、フィブロネクチン、ラミニン、4型コラーゲンは前二者の培養細胞細胞膜に陽性、後者で陰性であった。これら細胞外マトリックスの局在のパターンは、フィブロネクチンで繊維状或いは瀰慢性に、ラミニン、4型コラーゲンは顆粒状に、細胞膜に分布していた。誘導物質添加後の腫瘍細胞及び培養dish内の培地は凍結保存とし、細胞凍結保存器に保存、次年度のSDS-PAGESystemによる生化学的定量に用いる。次に網膜芽細胞腫瘍培養細胞の細胞膜のレクチン結合パターンをHRP標識ConA、PNA、WGA抗体を用いて比較検討した。Con A、WGAは細胞膜と細胞内に陽性で、ロゼット様に配列する細胞群に瀰慢性に強陽性であった。WGAを網膜外節に一致して分布することから腫瘍の起源を考える上で興味深い。今年度の研究では、細胞膜の糖鎖構造と細胞外マトリックスの局在に関して新知見が得られた。今年度は、昨年度に継続して細胞外マトリックス(fibronectin,Type IV collagen)の定量的検索を行なった。誘導物質添加後の腫瘍細胞(Y79および初代培養株)及び培養dish内の培地は凍結保存とし、細胞凍結保存器に保存した。凍結保存した培地は濃縮し、90%エタノ-ルと混合して、-20°Cで分離、電気泳動緩衝液(20%sodium dedecyl sulfate[SDS],10%glycerol,65mM Tris HClpH6.8,4M urea,Bromphenol blue)に融解して、SDS-polyacrylamide gelelectrophoresis(SDS-PAGE)で分子量による抽出を試みた。また、La btek chamber(Miles Co.MN)に培養した細胞系は、分化誘導後、風乾、冷アセトン固定として蛍光抗体方間接方による細胞外マトリックス(フィブロネクチン、4型コラ-ゲン)の局在を検討した。特異血清はいずれも希釈は500:1である。SDS-PAGEによる泳動パタ-ンからは、培地中の分子量480kdのフィブロネクチンが同定され、4型コラ-ゲンに関しては検出は不成功であった。これら細胞外マトリックスの局在のパタ-ンは、フィブロネクチンで線維状或いは瀰慢性に、4型コラ-ゲンは顆粒状に、形質膜に分布していた。本研究をとおして、形態学的に分化の誘導された腫瘍細胞には神経伝達物質代謝酵素(glufamate decarboxylase)の活性増加が確認され、機能的分化の誘導も示唆される。超微形態像で、神経分泌顆粒やシナプス様構造もみられ、神経性腫瘍としての性格が明かとなった。また、培養細胞からの細胞外マトリックス、特にフィブロネクチンの増加は、軸索突起の形成、接着性の増加など細胞骨格の再構成を示唆している。
作用素環の境界と融合積の研究

本研究では、抽象的なC*環を離散群の抽象化とみることで、離散群の境界理論の抽象化を考えた。具体的な目標としては,完全C*環の自然な核型C*環への埋め込みの存在について問う小澤の予想に対して,離散群の種々の境界の理論の類似を用いたアプローチを考えた.具体的には,完全C*環の典型例の一つである核型C*環の自由積に対して,Furstenberg境界と密接に関係する単射的包絡と,群上のランダムウォークから定まるPoisson境界の抽象化である非可換Poisson境界の関係を明らかにすることで,上記予想の解決を目指した。これまでの研究でC*環の自由積については境界の候補が得られているため、その上の適切な状態を固定してPossion境界の理論の類似を考察した。Cuntz環の自由積のような扱いやすい設定で非可換Markov作用素と非可換Poisson境界の研究を行なったが、求める結果には到達できなかった。問題の難しさは群上のランダムウォークにおける調和測度の一意性が接合積の上の"調和状態"に対して容易に拡張できないことにあった。他方で、名古屋大学の植田好道教授との共同研究で、Arvesonによる境界定理に対する泉の非可換Possion境界を用いた簡単な別証明が得られた。Arvesonの境界定理はArvesonによって導入されたもう一つの作用素環論における境界の概念であり、ある種の剛性と関係がある。本研究で非可換Possion境界との関係性が少し明らかになったため、今後の作用素環論における境界の研究の取っ掛かりになることが期待できる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
自己修復作用を有した次世代型高耐食性ナノ微粒子複合電析

クロメート化成処理膜に代わる高耐食性の亜鉛めっきを開発すべく,耐食性を期待される元素を,電解中の陰極近傍において「その場生成」させる手法により,複合電析物を得た。自動車用鋼板は,高温・高湿度から極低温・高塩濃度まで幅広い環境で耐食性を発揮しなくてはならない。一般的な自動車用鋼板の防食処理は多層であり,外から,複数の塗膜層・化成処理膜・Zn合金めっきからなる。化成処理膜として従来は6価クロメート処理が行われていたが,EUによるRoHS指令により,ヨーロッパ圏での使用が禁止され,世界でもその流れが起きている。6価クロメート処理に特有の「自己修復性」はCrイオンが3価と6価という多価酸化状態を持ち皮膜に損傷が発生した場合,残存するCr6+が損傷部に流動,下地のZnと酸化還元反応を起こし, Cr酸化皮膜を形成することに起因する。Cr以外にも多価酸化状態を有する元素は多数有り,研究者はVに注目した。研究者は化成処理ではなくZnめっき皮膜中にV化合物を分散共析することによる新しい防食処理法の開発を目的とした。本年度はZnめっき膜中にV化合物を混在させる方法として, Zn電析の際に陰極近傍が高pH状態になることを利用した「微小V水酸化物その場生成」を試みた。バルクのpHが1未溝の時は, Znの電流効率は低く,Zn皮膜中にV元素は混入しなかった。しかしながらバルクのpHを大きくしていくと, V元素が混入され始め,最大20wt%程度までの混入が確認された。各種電析条件で作製した電析物を分析機器で測定した結果を以下にまとめる。色合い...V元素が多量に混入している試料は一般的な亜鉛合金のモノトーンとは異なり,青黒い色をしていたESCA(XPS)・・上記試料において, Znは金属状態, Vは酸化物状態であったが, Sのピークも観測されたXRD・...全ての試料において,金属Znに相当するピークしか観測できなかった。またZnの格子定数の変化も見られない。SEM/EPMA・・通常のZn電析において見られる「六角板状結晶」が観察されたが,その大きさは小さく,エッジ部分に何かが付着しているのが確認できた。EPMAによる元素マッピングにより,その付着物がVとSに起因するものであることがわかった。元素分布状態からVは硫酸塩と酸化物の少なくとも2種類が混在している可能性がある。Znめっき鋼板の化成処理膜として従来は6価クロメート処理が行われていたが, EUによるRoHS指令により,ヨーロッパ圏での使用が禁止され,世界でもその流れが起きている。本年度は実際に電気亜鉛鋼板を作製する際に使用される高速撹拌状態を再現し,その時の電析挙動を調査した。今回は陰極を円筒の側面とし,この円筒を溶液に対して回転させることにより,高速撹拌状態を実現した。陽極はTiの網に白金をめっきしたものを陰極表面と等間隔になるように設置し,陽・陰極間に不織紙をおいた。これは陽極で酸化されたVイオン並びに陰極で還元されたVイオンの移動を阻害するためである。円筒の直径を40mmφ,長さを20mmとし,円筒の回転数を500, 1000, 2000, 3000rpmとした。浴中のVOSO4濃度を5g/l, 50g/lとし,定電気量定電流電解を行い,電析物の定量を行った。Znの電流効率は回転数が低い場合は低電流密度(100A/m2)から徐々に大きくなっており,最大80%程度であった。また浴中のVOSO4濃度が50g/lのものは5g/lに比べて電流効率は低下した。陰極の回転数が大きくなっていくと, 50g/lの電流効率は低下していき, 3000rpmのときには5%程度となった。Zn電析物中のV含有率は5g/lの浴では0.1mass%程度でどの回転数でもほぼ同じであった。V濃度の高い電解浴では電流効率は低いのは通電した電流がVイオンの還元に使用されルためだと思われる。高速撹拌状態になると陰極付近で還元したVイオンがすぐに陰極から離され,未還元のVイオンが陰極にやってくるため,通電した電流のほとんどがVの還元に費やされるため,回転数の上昇が電流効率の低下につながると思われる。Znめっさ鋼板の化成処理膜として従来は6価クロメート処理が行われていたが,EUにするRoHS指令により,ヨーロッパ圏での使用が禁止され,世界でもその流れが起きている。Cr以外にも多価酸化状態を脊する元素は多数有り,研究者はVに注目した。

本年度は,V元素の析出メカニズムを解明するため,pH滴定を行った。Znのみ.VのみZn+V混合浴においてそれぞれNaOHを滴定した。Znのみの場合,滴定曲線図でpH6.3のところで上昇が一時停止し,その後急上昇した。pH上昇時のNaOHの添加量の関係は理論と一致した。同様にVのみについても,滴定を行ったところ,電位-pH図で計算したpHで一時停止した。Zn-V混合浴についてpH滴定を行ったところ,ZnのみとVのみを重ねたものとなった。念のため,代表的なpHとなった時に懸濁した溶液を一定量分取し,遠心分離器で水酸化物を分離した上澄みをICPで定量分析した結果,ZnとVの水酸化物は独立して沈殿していることがわかった。得られた電析物も耐食性を評価するため,走査電位法による分極曲線の測定を行った。得られた分極曲線から腐食電位と腐食電流を評価したところ,電析物中のV含有率が5%程度のときに,腐食電流の極小値があった。
中国の教育バウチャーに関する実証的研究

本研究は、中国の教育バウチャーを対象として、その政策動向、実態さらにその効果について、現地調査を主として実証的分析を行った。その結果、中国大陸における教育バウチャーはその数も多く種類において多様であるが、教育バウチャーを「個人を基準とする公教育費の配分方式」ととらえたとき、低所得者の児童・生徒への補助効果、私立学校の活性化などに有効であったと分析できる。しかし、一方、台湾における保育バウチャーに関しては、その目的にある学校選択の自由化など社会効果に関しては、成果を検証されず、一定の制度もしくは政策の見直しが課題であることが分析できた。以上のことは、今後の日本の教育バウチャー導入における先行的な知見を与えるといえる。中国における教育バウチャーの政策と実態を分析することを目的として、現地訪問調査を主な方法として検証を行った。研究計画の概要は以下のようであった。(1)中国の教育バウチャーに関する中国国内の先行研究及び関係資料の採集と分析。(2)大陸の教育バウチャーの事例訪問調査(3)台湾の教育バウチャーの事例訪問調査本研究は、中国の教育バウチャーを対象として、その政策動向、実態さらにその効果について、現地調査を主として実証的分析を行った。本研究は、中国の教育バウチャー制度を研究することを目的としている。現状では、教育バウチャーに関する外国研究は、主にその導入の実態が知られているアメリカやイギリスさらにチリ・ニュージーランド・スウエーデンを中心に行われている。しかし、一方、中国の教育バウチャーに関しては、その実態がほとんど知られず、本格的な研究は皆無に等しい。本研究は、こうした中国における教育バウチャー制度の本格的な実施の実態を前提及び対象として、さまざまな中国国内の地方の多様な教育バウチャー制度の事例調査等を中心とする実証的調査を行うことを内容としている。本年度は、主に研究対象となる「教育バウチャー」制度に関する先行研究のレビューを中心として、「教育バウチャー」制度研究の現時点の到達点を確認するととともに、その課題を把握することを行った。こうした作業は、次年度以降の「中国」を対象とした調査研究の前提となる基礎研究としての価値をもった。本年度は、広く中国の教育バウチャーの理論研究と部分的な事例調査を行った。この間、中国国内では教育券制度の研究者と評価される北京師範大学教育管理学院の牛志奎副教授を訪問し、事例調査のための指導を得た。また、青海省等の中国北西部さらに台湾の教育バウチャーの事例調査を行った。理論研究では、北京師範大学教育管理学院の牛志奎と中国教育学会教育政策・法律専門委員会論文集中国教育学会おいて、「中日における学校の民営化」に関して共同発表をした。同発表では、中国の教育バウチャー制度導入の前提となる中国の学校の民営化の政策と実態を報告するとともに、教育バウチャーの課題について検討結果を報告した。事例調査では、教育券制度導入の経緯及び目的さらに制度運営の実態を聴取した。また、新たに台湾省の幼稚園の教育バウチャーの実態調査(2009.1.2527)を行った。台湾の調査に関しては、台北師範大学の周志宏教授に指導を受けるとともにいくつかの幼稚園を訪問調査した。なお、以上の成果に関しては、特に本年度は単著として刊行した『中国における教育の市場化』(ミネルヴァ書房)の中の「第5章教育バウチャー制度の導入」にまとめた。同章では、特に前年度に調査した浙江省長興県の調査の成果を反映させた。本年度は主に台湾の教育バウチャーに関して文献研究及び実地調査を行った。特に実地調査として5月と10月に関係機関の訪問調査と現地研究者へのインタビューを行った。具体的には、台湾で2000年から実施されている保育バウチャーに関して、その政策化の背景と内容さらに実態に関して資料採集、インタビュー等を行い、その分析を行った。今回の調査では、特に現地研究者(台北教育大学周教授など)へのインタビューや当事者(台北県私立佳美幼稚園保護者)へのインタビューが効果的であったと考える。また、台北教育大学での招待講演会や学会(台湾別類教育学会国際シンポジユム)の招待講演など、研究交流もできた。今回の意義は、大陸(中国本土)とは異なる台湾の教育バウチャーの特質を明らかにすることにあった。その成果としては、1.台湾の教育バウチャーが教育の市場化ではなく民主化の政策意図により導入されたこと。2.しかし、その効果は必ずしも十分なものではなかったこと。3.特に教育の民主化・自由化への社会的効果は機能しなかったことなどが明らかとされた。その意味では、教育の民主化に機能する教育バウチャーの課題が明らかとされたといえる。中国の教育バウチャーは、以上のことから大陸と台湾でその政策意図や社会効果に関して相当に異り.現在世界で進行する教育バウチャーとの大きな比較で言えば、固有な特質と課題をもつことが明らかとなった。次年度、引き続き分析を継続する予定である。

本年度は、主に台湾の教育バウチャーと学校の民営化の実証的な研究を行った。詳細には、実際に台湾で導入・実施された保育バウチャーとしての「幼児教育券」を対象として、第一にその導入の過程を教育政策の動向を中心に分析した。この際、その導入を推進した運動サイドのリーダー(元台湾大学教授黄武雄、同張清渓)へのインタビューにより、その政策化の要因を検討した。第二に実際にその幼児教育券の受益者である保護者へのインタビューを当該の幼稚園(台北県私立佳美幼稚園)で行うとともに、台湾内の研究者の先行調査研究を分析し、幼児教育券導入の評価意識等を検討した。以上のことから、つぎのことがらが明らかとされた。1。幼児教育券の導入は財政効果においては微妙であり、例えば保護者の負担軽減の面では消極性がみられた。その理由は主に実際の幼児教育券の額の少なさにあった。2.幼児教育券の導入は教育効果においても微妙であった。実際、台湾国内の研究者の間でもその効果への評価は分かれ、また当事者のアンケート評価も確定的ではなかった。その原因は、「教育効果」の指標があいまいであることと、その成果指標が数量的な基準になじまないことにあった。例えば、保護者の満足度を指標としたとしても、その「満足」の指標は多様であり、その「質」は確定できなかった。3.幼児教育券の導入は、社会効果においては低かった。このとき、その社会効果を「選択の自由化」「公私の良性的な競争による質の向上」さらに「無認可園(所)の解消」とした場合、実際に幼児教育券はいずれの要因にも効果を及ぼさなかった。以上のことから、台湾の教育バウチャーは制度構想と制度実現の間に例葛藤があり、制度構想の次元で主目的とされた学校選択の自由化に効果を示さなかったことが問題とされる。
無反射膜への希土類イオン注入による太陽電池の高効率化

この研究では、太陽電池の表面に付着されている無反射膜に、希土類イオンをドープする事によって、太陽電池では利用されない短波長の光を希土類イオンに吸収させたあと長波長で発光させ、太陽光を太陽電池の分光感度の高い波長領域に変換させることで高効率化を試みている。平成10年度と11年度では、本学SVBL施設クリーンルーム内に設置してあるイオン注入装置(日新電機NHV-1014A、200KV max)を用いてa-Si太陽電池(サンヨー、AM-5205)の無反射膜(SiO_2)、そして機構解明の補助として熔融石英板(99.9%SiO_2),シリコン熱酸化膜への希土類Euイオン(4f^7)の注入を行ない、注入後レーザーアニール(YAG,1.064m,0.5J)を試み、Eu^<3+>(4f^6)、Tb^<3+>(4f^8)イオンの蛍光とESRによる欠陥の信号を得た。両イオンとも、900°C程度のアニールによって蛍光強度を強め、欠陥分減らすことができた。PLのアニール温度特性からイオン注入後の熱処理の温度で蛍光強度をある程度制御できることが分かった。半導体デバイス製造過程で用いられるイオン注入法による蛍光体の作成は、光集積回路などへの応用の可能性も広い。平成12年度では、a-Si(アモルファスシリコン)薄膜太陽電池の上に希土類イオンを、付着拡散もしくはイオン注入によって蛍光薄膜(厚さ;0.1-100μmオーダー)を形成させてその高効率化を目指した。研究は、大きく分けて(1)布織布浸透膜(2)ITO膜と窒化ケイ素膜の2項目の蛍光薄膜形成の課題からなる。(1)では、Euイオンの発光はみられるが、透過度の低下を補うだけの蛍光を得るためには、蛍光強度をさらに強める溶媒を選定する必要がある。(2)では、ESR測定で注入前、注入後、アニール後の各段階の試料すべてから、欠陥による信号が検出された。この研究は、光起電力材料の前駆体として希土類イオンを位置ずけ、その特徴的な光活性を生かして太陽電池に、より有効な太陽光エネルギーの移動を行わせることによって、高効率の太陽電池を開発する事を目的としている。本研究では、太陽電池そのものに付着されている無反応膜に直接希土類イオンをイオンインプランテーション装置を用いて注入する実験を行う。イオンインプランテーション装置の利用は、産業界での半導体太陽電池の製造行程の一段階として組み込めることが可能であり、これを利用すれば提案された希土類利用の太陽電池の実用化に大きく一歩近づく。本学SVBL施設クリーンルーム内に設置してあるイオン注入装置(日新電機NHV-1014A、200KV max)を用いてa-Si太陽電池(サンヨー、AM-5205)の無反射膜(SiO_2)、そして機構解明の補助として熔融石英板(99.9%SiO_2),シリコン熱酸化膜への希土類Euイオン(4f^7)の注入を行ない、注入後レーザーアニール(YAG,1.064M,0.5J)を試みた。発光スペクトルの測定では、ドーズ量の不足からかEuの明確な発光は得られなかった。注入前後での変換効率の変化は、、-3.3%であった。結果として、希土類イオン注入の効果は大きく発揮されてない。

この原因として、イオン注入の加速電圧、ドーズ量ともに不足していることが考えられ、これについては、地理的に近い都立産技研の高エネルギー(2MeV)イオン注入装置、及びRBS装置の利用を申請し、より充分な注入とその確認を行なうよう、現在実験中である。更に、強い発光を得るために無機物質中の希土類イオンの発光メカニズムをしらべ、電子状態を探るための、高感度光磁気共鳴装置を製作中であるが、不足している電磁石制御及び検出系のシステムを新たに購入した。この研究では、太陽電池の効率改善の一つのアプローチとして、希土類錯体を使って太陽電池では利用されない短波長の光を希土類イオンに吸収させた後、長波長で発光させ、電池への入射光をその高い分光感度に変換させることで高効率化を試みている。これまで太陽電池の前面に希土類を含む無機単結晶を置いて、太陽光の波長移動を試みるテスト実験を行ない、十分に希土類の効果を確かめている。本研究では、太陽電池そのものに付着されている無反射膜(無機材巡りに直接、希土類イオン注入する実験を行う。イオン注入装置の利用は、産業界での半導体太陽電池の製造行程の一段階として組み込めることを可能とし、提案された希土類利用の太陽電池の実用化に大きく一歩近づく。しかし、昨年試みたa-Si太陽電池の無反射膜(Si0_2)、そして機構解明の補助として熔融石英板(99.9%Si0_2),シリコン熱酸化膜への希土類Euイオンの注入後レーザーアニールの実験では,希土類イオン注入の効果は大きく発揮されてなかった。今年度は、本学SVBLの注入装置及び地理的に近い都立産技研の高エネルギー(2 MeV)イオン注入装置、及び蛍光評価装置を用いて、Si熱酸化膜Si0_2/Siにイオン注入されたEu^<3+>(4f^6)、Tb^<3+>(4f^8)イオンの蛍光とESRによる欠陥の信号を得た。両イオンとも、900°C程度のアニールによって蛍光強度を強め、欠陥を減らすことができた。更に、強い発光を得るために無機物質中の希土類イオンの発光メカニズムをしらべ、電子状態を探るための、高感度24GHz帯ESR及び光磁気共鳴装置を製作中であるが、不足しているカウンター、ディテクター、位相器を新たに購入した。この場合、通常、太陽電池の表面に付着されている無反射膜の代りに、無反射膜の役割を持たせると同時に希土類蛍光体による波長変換の作用もさせることになる。今年度は、a-Si(アモルファスシリコン)薄膜太陽電池の上に希土類イオンを、付着拡散もしくはイオン注入によって蛍光薄膜(厚さ;0.1-100μmオーダー)を形成させてその高効率化を目指した。研究は、大きく分けて(1)布織布浸透膜(2)ITO膜と窒化ケイ素膜の2項目の蛍光薄膜形成の課題からなる。(1)では、希土類Euの水溶液をa-Si薄膜太陽電池上の布織布(光ファイバー繊維を均一に引き伸ばした薄いシート)に染み込ませ、その上から接着剤と保護膜で覆って真空加熱圧着させ、Euイオンを電池表面に閉じ込める。圧縮処理後の太陽電池は、表面層でのEuイオンが、もとのEu塩化物として析出してしまったため、逆に透過度が低下してしまい出力は大幅に低下した。水溶液中でのEuイオンの発光はみられるが透過度の低下を補うだけの蛍光を得るためには、蛍光強度をさらに強める溶媒を選定する必要がある。(2)では、Euをそれぞれの膜にイオン注入法で混入させ、その光学的特性を調べ波長変換利用の太陽電池の可能性を探ることを目的とした。
心理実験における刺激音声試料作成を目的とした高品質音声分析合成システムの開発

本研究は,心理実験で使用される音声刺激の作成を支援すべく音声韻律変換システムの構築を主たる目的として行なわれた。心理実験での使用に耐えうる品質の合成音声を生成する必要があるため,ここでは分析合成に基付く手法を導入・改良した。開発したシステムの特徴としては,・声道特性フィルタとしてLMAフィルタを使用(残差における白色性向上を目的としたもの)。・残差波形に対する時間領域PSOLA法に基付くピッチ変換(音声波形そのものにPSOLA法を適用した場合に生じるスペクトル歪みを回避するため)。・藤崎モデル(基本周波数パターン生成モデル)に基付くパラメータベースのピッチパターン編集。・波形伸長時における有声子音部の自動推定(有声子音部を伸長対象から除き,有声母音部のみを伸長対象とすることで合成音の自然性が向上)。これらの中でその性能/特性が韻律変換後の合成音声の品質に最も影響を与える,有声部残差波形中のピッチパルス検出,及び指定されたピッチに基付く残差波形編集において,各々,・局所的自己相関値を参照した初期ピッチパルス位置の決定,2段階閾値を利用した有声部の細分化,局所的及び大局的自己相関値を利用した最終的なピッチパルス位置の選択。・部分的零位相化による,品質劣化を抑えた残差波形編集,及び合成。を提案し,種々の高さにピッチ変換した合成音声(男声/女声)の聴取実験により,その有効性を実証することができた。なお本システムは現在,国内外の関係研究者(音声学/言語学/心理学だけでなく,工学の分野を含む)に配布され,実際の研究の場で利用されている。現在更なる品質向上を実現すべく,ピッチ変換時のスペクトル変動に対するケプストラムレベルでのモデル化を検討している。
人工キメラ植物の作出法の開発と新たな園芸品種の育成

人工キメラ植物の作出は、接ぎ木処理後の組織癒合部より不定芽を誘導することによりおこなわれてきた。しかし、現行の方法で作出可能なキメラ植物は、接ぎ木ができる組み合わせであること、不定芽が誘導できる植物種であることなど種々の制約を受ける。我々は、植物の茎頂分裂組織(生長点)を微細手術し、異種植物の組織や器官を移植することでキメラ植物を作出する方法の開発を目指し研究をおこなった。未分化組織への微細手術を目的として、茎頂分裂組織のみを培養する方法を開発した。茎頂分裂組織は非常に微小な組織であり、単独での培養が困難である。本実験ではキクを用いたが、茎頂分裂組織のみを単独培養した際の生存率は著しく低かった。そこで、茎頂分裂組織を根端を含む根の切り口に移植し培養したところ、高い確率で生存し植物体となることを見いだした。また、茎頂分裂組織を摘出する機器を堂阪イーエムと共同開発し、熟練を要する茎頂分裂組織の摘出操作を確実に行えるようにした。さらに茎頂分裂組織を移植する組織として、他種植物を利用することも可能であることがわかった。例えば、ニンニクの茎頂分裂組織の移植先としてニンニクの根のみならずネギの実生由来の根を使うことができた。次に茎頂分裂組織に葉原基などの組織を移植して組織接着が可能かどうかを確かめた。キャベツの茎頂分裂組織に、他品種の葉原基を移植する方法で実験をおこなった。手術は全て根の上に移植した茎頂分裂組織に対しておこなった。キャベツでは、一部葉原基が接着した個体が見られた。これに関しては組織学的に細胞接着を確認する必要があるが、移植した葉原基が茎頂分裂組織の上で生長しているのが観察された。現在まで、茎頂分裂組織への組織移植は非常に困難であった。今回実験に進展が見られた理由の一要因として、茎頂から分化した組織(葉原基)を全て除去し、未分化な組織のみを取り扱ったことが考えられた。人工的に任意のキメラ植物を作出することは、多くの研究者の夢であるが、現在までに人工キメラの作出法は開発されていない。本実験では、人工キメラを作出する方法として生長点の微細手術を検討している。これまでの実験から以下のことが生長点手術を困難にしている原因として考えられた。(1)肉眼で観察できるような手術は、生長点に大きなダメージを与える。(2)大きな傷を与えた生長点は傷を修復させることなく、無傷部より新たな生長点を形成する。(3)異種細胞間の接着が難しい(微細手術では隙間なく細胞を接着させることが難しい)。(4)生長点に移植する異種細胞は大きさの点から、生長点由来のものが望ましい。以上の点を解決する方法として、二種の生長点をセルラーゼやペクチナーゼで処理し、生長点の細胞間接着をゆるめた状態で手術ができれば良いのではないかと考えられた。そこでユリの生長点を用い酵素処理を行ったところ、生長点が軟化し生長点からの細胞の掻き取りおよび異種細胞の埋め込みが容易にできるようになった。特に異種細胞の埋め込みに関してはペ一スト状の細胞塊で破壊部を隙間なく埋めることができた。さらに本法で軟化させた生長点はTTC還元活性が見られ、培養しても正常に葉原基を分化するなど、特に問題は見られていない。現在この方法でユリの生長点を処理、培養を行っている。経時的な切片の観察を行い細胞の接着と手術経過を観察していく予定である。また、花弁にキメラ斑を有するセントポーリアを培養し、培養植物体の変異を調査したところ、多くの変異体が出現した。キメラ斑を有する植物体を大量増殖する系を確立することは、作出した人エキメラを大量増殖することにもつながるものである。

手術は全て根の上に移植した茎頂分裂組織に対しておこなった。キャベツでは、一部葉原基が接着した個体が見られた。これに関しては組織学的に細胞接着を確認する必要があるが、移植した葉原基が茎頂分裂組織の上で生長しているのが観察された。現在まで、茎頂分裂組織への組織移植は非常に困難であった。今回実験に進展が見られた理由の一要因として、茎頂から分化した組織(葉原基)を全て除去し、未分化な組織のみを取り扱ったことが考えられた。
神経回路形成期におけるアストロサイト－神経細胞間相互作用の生理的意義の解明

ほ乳類の中枢神経回路形成期には、神経突起の伸長・退縮・分解といった大規模な組織構築・改変に伴い、脳内環境に劇的な物理的・生理的変化が生じていることが考えられる。脳内環境の恒常性維持を担うアストロサイトはこの変化を敏感に感知して、何らかの応答を示していると推測される。そこで本研究は、この応答の生理学的意義を以下のような方法で明らかにすることを目指す。本年度は、前年度に構築した脳内でプログラム細胞死の一つであるアポトーシスを抑制するタンパク質を発現させたトランスジェニックマウスで見られた大規模な脳発生不全の原因を探った。結果、このマウスは全身性の発生遅延と、重篤な脳の発生異常を示すことが明らかになった。そこで、この原因を探るため、脳全体を用いてDNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現解析を行ったところ、カスパーゼ活性が抑制されている脳では、アストロサイトや脳室上衣細胞(エペンダイマル細胞)特異的な遺伝子であるS100bの発現量が低下していることが判明した。これは、発生時のカスパーゼ活性がアストロサイトの発生あるいは機能に重要な役割を果たしている可能性を示唆している。私は修士課程においてトランスジェニックマウスを作成する必要なくアストロサイトで任意の遺伝子を発現させる技術を確立しており、今後、この手法を用いれば、カスパーゼ活性抑制がアストロサイトに与える影響を明らかにし。脳発生異常の原因を探ることが出来る。従って、カスパーゼ活性とアストロサイト、脳の正常発生の関わりを明らかにすることができると考えている。複数のトランスジェニックマウスを戦略的かつ計画的に同時並行で解析することで、用いたトランスジェニックマウスの異常の原因解明が進展した。構築したトランスジェニックマウスが示した表現型の原因として、アストロサイトや特定の部位での発生期のアポトーシスが原因であることが示唆された。今後は、どの部位および時期のアポトーシス不全が脳全体の構造に異常を来す原因となっているかを明らかにし、更にその時アストロサイトが自律的/非自律的にどう応答しているかを解明する。神経回路においてアストロサイトはシナプスへの参加や脳内恒常性維持などの重要な役割を果たしている。しかし、神経回路形成期におけるアストロサイトの機能に関しては明らかでない。本研究において、子宮内電気穿孔法とTol2トランスポゾンシステムを用いて、外来遺伝子を簡便克つ効率的にアストロサイトへ導入するシステムを構築した。この研究成果は、本年度Genes to Cells誌で報告した(Yoshida,A,el.al.,Genes Cells,2010;15(5):501-12.)。本研究では、この技術を用いて、神経回路形成期における神経細胞-アストロサイト相互作用の生理機能を解明することを目的とする。本年度は神経回路形成が起きないことが期待されるトランスジェニックマウスの構築を行った。ハエにおいては変態期の神経突起の刈り込みに局所的なカスパーゼの活性が重要であることが報告されている。そこで、ほ乳類でも神経回路形成期の神経細胞の除去・神経突起の刈り込みにはカスパーゼの活性が関与するという仮説を立てた。これに基づき、広範なカスパーゼファミリーの活性を抑制するp35というウイルス由来のタンパク質をCreによる組み替え依存的に発現するトランスジェニックマウスを作成した。この研究成果は、本年度Genes to Cells誌で報告した(Yoshida, A,et. al.,Genes Cells,2010 ; 15(5) : 501-12.)。作年度、神経回路形成が起きないことが期待されるトランスジェニックマウスの構築を行った。本年度は、このトランスジェニックマウスで起きている異常を探索し、医学的に非常に興味深い知見を得た。そこで、このマウスにおいて起きている異常を、神経-グリア細胞の相互作用を中心に広範に解析中である。

そこで、この原因を探るため、脳全体を用いてDNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現解析を行ったところ、カスパーゼ活性が抑制されている脳では、アストロサイトや脳室上衣細胞(エペンダイマル細胞)特異的な遺伝子であるS100bの発現量が低下していることが判明した。これは、発生時のカスパーゼ活性がアストロサイトの発生あるいは機能に重要な役割を果たしている可能性を示唆している。私は修士課程においてトランスジェニックマウスを作成する必要なくアストロサイトで任意の遺伝子を発現させる技術を確立しており、今後、この手法を用いれば、カスパーゼ活性抑制がアストロサイトに与える影響を明らかにし。脳発生異常の原因を探ることが出来る。従って、カスパーゼ活性とアストロサイト、脳の正常発生の関わりを明らかにすることができると考えている。構築したトランスジェニックマウスが示した表現型が予想外であったため、解析に時間を要して入るが、非常に興味深くまた、学術的にも意義の大きい表現型であるので、研究の質が高めることが出来そうである。複数のトランスジェニックマウスを戦略的かつ計画的に同時並行で解析することで、用いたトランスジェニックマウスの異常の原因解明が進展した。トランスジェニックマウスで生じる異常を特定し、これにカスパーゼの活性がどのように影響しているかを解明する。このため、組織学的解析と同時に、複数系統のトランスジェニックマウスを用いた遺伝学的解析も平行して行う予定である。その上で、カスパーゼ阻害により生じる脳発生の異常に、異常にアストロサイトー神経細胞間相互作用がもたらす役割を示す。構築したトランスジェニックマウスが示した表現型の原因として、アストロサイトや特定の部位での発生期のアポトーシスが原因であることが示唆された。今後は、どの部位および時期のアポトーシス不全が脳全体の構造に異常を来す原因となっているかを明らかにし、更にその時アストロサイトが自律的/非自律的にどう応答しているかを解明する。
動的修飾型カラムによる高濃度塩溶液中の微量陰イオンのイオンクロマトグラフィ-

1.通常用いる陰イオンクロマトグラフ装置は低交換容量の陰イオン分離カラムと導電率検出器で構成されており、簡便な測定法として大変有効であるが、高濃度塩溶液中の微量成分の測定は共存イオンの分離カラムへの過負荷、検出器のそのイオンへの応答により難しい。そこで、最初の点についてはイオン交換容量を上げるために有機物の分離に有効な逆相型カラムの表面に陽イオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウム、CTA^+)を吸着させ高交換容量の陰イオン交換カラムとして使用する方法を検討した。また低交換容量の分離カラムとして使用する方法もあわせて検討した。2.1mMCTA^+の種々な水-メタノ-ル混合溶液中で、カラム修飾を検討したところCTA^+の吸着量を任意に変えることができた。そのカラムの正確な陰イオン交換容量をサリチル酸イオン、硝酸イオンを用いて決定した。それらの値は、吸着量から算出した値とほぼ一致しており、吸着したCTA^+はほとんど陰イオン交換となっていた。この修飾カラムは、測定対象試料に適合するように交換容量を変化させることが可能である。しかも吸着したCTA^+は安定に保持される。3.このカラムをUV吸収検出器、電気化学検出器、蛍光検出器の選択的検出器と組み合わせたイオンクロマトグラフシステムにより、共存イオンの妨害なしに微量陰イオン(亜硝酸イオン、硝酸イオンなど)の直接検出、さらにサリチル酸溶離液の使用により上記検出器に不活性な塩化物イオン、硫酸イオンの間接定量ができることを明らかにし環境水に適用した。
電離を伴う非定常密度場計測のための単一結像2波長マッハツェンダー干渉計の開発

2つの波長の光に対するマッハツェンダー干渉計画像を同一のカラーCCD面上に結像し、非定常2次元(あるいは軸対称)の電離気体流れ場における重粒子密度、電子密度分布を同時計測できるシステムを開発した。これは、屈折率変化に対する密度・波長依存性が電子と重粒子で異なることを利用するもので、光源にはデバイス感度が高い波長473nm(B成分)と593nm(R成分)の2台のCW半導体レーザーを、ビームスプリッターを介して用いた。撮影は、カラーCCD高速度カメラ(画素数;360×410pixel、撮影条件;200,000コマ/秒、露光時間;3μs)を用いた。電離気体からの自発光を除去するために、当該2波長帯域のみを透過するデュアルバンドパスフィルター(半値幅10nm)を用いることによって、S/N比の飛躍的向上が実現した。得られた干渉計画像に対して波長感度補正を行った後、それぞれ2次元フーリエ変換し、2次元周波数空間にてノイズ除去を行ったのち、逆フーリエ変換、再構成を施すことによって位相変化の2次元分布が得られる。このようにして得られた2つの2次元分布から適切な演算を施すことによって、重粒子、電子の密度分布が得られる。このシステムを、直径350mm、長さ400mmのテストチャンバー内で、TEA炭酸ガスパルスレーザーを用いて生成したアルゴンプラズマの計測に適用し、重粒子密度5×1025m-3、電離度約10%のプラズマの軸対称密度場測定に成功した。このシステムを、直径350mm、長さ400mmのテストチャンバー内で、TEA炭酸ガスパルスレーザーを用いて生成したアルゴンプラズマの計測に適用し、重粒子密度5×10^24m^-3、電離度約10%のプラズマの軸対称密度場測定に成功した。
SCNにおける時間発振機構の解明

ショウジョウバエの時計遺伝子の転写翻訳フィードバックループの解明は、2017年ノーベル医学生理学賞に輝いた。我々は、1997年に哺乳類時計遺伝子Perのクローニングに成功し、さらに、哺乳類では時計遺伝子だけではリズム形成は不十分で、時計中枢SCNの時計細胞同士の神経伝達が必須である事を明らかにした。今回、SCNのGPR176ーcAMP系がリズム発現の鍵物質であること、時差の数理モデル、PERの活性を制御するCk1dの選択的スプライシングによって生成するCK1D2が概日周期を司る事、哺乳類カルシトニン受容体が昼寝時の体温調節に関与する事、Per遺伝子が細胞の多倍体化に関与することを明らかにした。本研究においては、物質・分子・細胞・回路という現代の新しい考え方で生体リズム中枢視交叉上核(suprachiasmatic nucleus: SCN)を再定義し直し、分子から行動までのリズム発振の分子メカニズムを解明する。SCNは生体リズムの発現には必須の神経核であり、この部位の破壊で、生体リズムは消失する。哺乳類のリズム発振に関しては、全身の細胞中での時計遺伝子の転写翻訳フィードバックループによるロバストなリズムが確認されているが、未だに、なぜSCNのみが全身の細胞リズムを駆動する力を持っているのかは、解明されていない。最近、代謝サイクルのリズムが時計発振に関与するという新しい考えが出てきて、時計の概念が根本的に変ろうとしている。これまで、我々はSCNの遺伝子を網羅的にノックアウトするプロジェクト(SCN-Gene Project)にて、SCN特有の神経回路がリズム産生や時差に必須であることを解明してきた。今回我々は、無麻酔・無拘束下の動物のSCNからPer1とPer2の転写発現をluciferase発光としてモニターできる遺伝子改変ラットを用いて、脳内に直接光ファーバーを挿入しリズム発振の様子を検出した。その結果、Per1転写がPer2転写に先行してリズムを描くことを生体で初めて解明した。さらに、SCNの神経伝達で重要な役割を担う、G蛋白質共役受容体(GPCR)にも詳細な検討を行なった。その結果、GPCRファミリーに属する新規オーファン受容体分子Gpr176を同定した。さらにこのGpr176は、これまで過去によく解析されてきた他のGPCRとは異なり、Gzという特殊なG蛋白質を介して下流にシグナルを伝えることがわかった。GPCRは創薬ターゲットとして優れた性質を持っているので、Gpr176を標的とした今後、睡眠障害に対する新しい治療法や予防法の開発が期待される。行動レリズムはSCNの形成する概日リズムにより形成されている。このリズムは、時計遺伝子Per1、Per2の転写・翻訳フィードバックループにより形成される。今回、我々は、無麻酔・無拘束下の動物のSCNからPer1とPer2の転写発現をリアルタイムでモニターし、そのリズム発振の様子を検索した。プロモーター制御でルシフェラーゼ(luc)を発現する2種類のトランスジェニックラット(Per1-lucラットおよびPer2-lucラット)を用いた。自由行動下のこれらのラットSCNに光ファイバーを挿入し、ルシフェラーゼの基質であるルシフェリンを浸透圧ポンプによりSCNに持続投与し生体発光の変動を経時的に検索した。その結果、Per1-lucラットおよびPer2-lucラットのどちらも、明瞭な生体発光の概日リズムを示したが、振動のピーク時刻は異なっており、Per1-lucの発光ピークは主観的明期の中頃に、Per2-lucの発光ピークはそれより3時間程度遅れていた。続いて、SCNの神経伝達で重要な受容体に関しても研究した。今回、我々は、体内時計中枢SCNに発現するG蛋白質共役受容体(GPCR)ファミリーに属する新規オーファン受容体分子Gpr176を同定した。Gpr176は、生体リズムの中枢に作用して時刻調整を行うという優れた性質をもつ。GPCRは創薬ターゲットとして優れた性質を持っているので、Gpr176を標的とした今後、睡眠障害に対する新たな生体リズム調整薬の開発が期待される。覚醒・活動・睡眠という生活リズムは、社会生活や個人の健康の基盤であり、食事、労働、個人生活も全てこのリズムの上に乗っている。ところが、現代の24時間社会では、我々をとりまく環境が急速に変化してきた。シフトワーク(交代性勤務や時差勤務)が常態となり、現代人は夜遅くまで強い照明を浴び、また、夜に活動して昼間に眠るなど自然の昼夜とは異なった明暗サイクルで生活する機会も増えている。このような生活環境が生物時計不調の引き金となる。不眠や概日リズム障害は、加齢性の脳の変性疾患でも増え、重大な問題となっている。では、このようなリズム異常はどのような機構で起こるのであろうか。周知のように、睡眠覚醒を司るのは概日リズムセンターである視交叉上核(Suprachiasmatic nucleus: SCN)であり、この神経核の破壊で生体リズムは消失する。哺乳類のリズム発振に関しては、時計遺伝子が単離され、全身の細胞中での転写翻訳フィードバックループの発振が確認されているが、未だに、なぜSCNのみが全身の細胞リズムを駆動する力を持っているのかは、解明されていない。今回、中枢時計SCNを中心とする、哺乳類生体リズムシステムの、リズム駆動・リズム調節のメカニズムを解明し、現代人のリズム不全の原因を探る。そこで、鍵となるのは、最近の代謝サイクルのリズムが時計発振に関与するという新しい考え方である。

具体的には、これまで、我々が主導してきたSCNの遺伝子を網羅的にノックアウトするプロジェクト(SCN-Gene Project)を基に、物質・分子・細胞・回路という現代の新しい考え方でリズム発振を再定義し直し、リズム発振の分子・神経機構を解明し、概日リズム睡眠障害の動物モデルを作成し、リズムから見た疾病の新しい治療法や予防法の開発を目指す。脳の視交叉上核(SCN)における時計遺伝子の形成するリズムにより、約24時間周期の概日リズムは形成されている。しかし、最近は、代謝サイクルのリズムが時計発振に関与するという新しい考えが出てきおり、時計遺伝子の、転写、翻訳、またそれ以上のレベルの制御かどうかを決定することは、重要である。今回、我々は、哺乳類の生物時計の原型と考えられる、MEF細胞系を用いて、時計タンパク質PER2の挙動を検索した。その結果、PER2のリン酸化・非リン酸化状態がリズミックに発現することが分かった。このリズムは、タンパク合成阻害下では、直ちに減衰し、翻訳過程の存在がPER2リズム発現に必須であることが初めて明らかとなった。サーカディアンリズムの環境周期への同調機能は、哺乳類では、一義的にSCNが担っている。一般に、リズム同期に最も強いのは光刺激である。今回、光以外の因子として神経伝達物質であるアセチルコリンを検討した。今回、時計遺伝子レポーター発現マウスから採取したPer1-lucレポーターSCNスライスカルチャー系の各位相に、アセチルコリン受容体作動薬Carbacholを培養液中に投与したところ,位相依存的に時計遺伝子のリズムが変動した。このことは、アセチルコリンがリズム位相の決定に重要な働きをしていることを示し、アセチルコリン作動薬が概日リズム障害の治療に有効である可能性を示唆する。我々はさらに、概日リズムの新たな数理モデルを提唱し、薬を使わずに時差ボケを軽減する方法を提案した。実際、この数理をマウスに適応し、その有用性を確認した。この方法は、起床時間を変える方法で、時差ボケの症状の軽減だけでなく、シフト労働者の体のに優しいスケジュールづくりにも応用することが期待される。以上は今年度発表したデータであるが、RNAメチル化を始めとする分子機構の研究も公表あと一歩のところまで来ている。2017年のノーベル賞の対象となった時計遺伝子の発見により、細胞レベルでは時計遺伝子の転写翻訳フィードバックループがサーカディアンリズム(概日リズム、生体リズムともいう)を引き起こすことが解明された。我々は時計遺伝子が哺乳類でも存在することを明らかにした。しかるに、哺乳類では時計遺伝子による時間発振だけでは生体リズム発現には不十分で、時計中枢SCNの時計細胞相互の神経伝達が必須であることを明らかにした。今回、SCNの神経回路形成に必要な物質を、SCNに特異的に発現する遺伝子の網羅的解析(SCN Gene Project)にて同定した。
フィトクロムの構造と機能解明を目指したフィコビリン誘導体の高効率・高選択的合成

植物の主要な光レセプターであるフィトクロムが環境の光情報を認知し,その情報に応じて生育のプロセスを巧みに制御する機構を分子レベルで解明することを目指して,発色団部分(テトラピロール化合物の一種であるフィトクロモビリン)の高効率・高選択的一般合成法の開発について検討した。その結果,以下のような成果を得ることができた。1.まず,発色団であるフィトクロモビリン(PΦB)及びその代替物として用いられる集光性色素蛋白質フィコシアニンの発色団であるフィコシアノビリン(PCB)のAD環に相当するピロール誘導体の簡便合成法並びにそれらのカップリング反応を開発した。2.上で開発した反応を駆使して,アポ蛋白質と再構成可能な側鎖カルボン酸が遊離の形の天然型PΦB, PCB及び20種以上のPCB誘導体を世界に先駆けて合成した。また,18位に光活性基を導入したPΦB誘導体(構造・機能探索分子)の合成にも成功した。3.合成発色団とアポ蛋白質との再構成実験を行い,アポ蛋白質に対する結合効率や再構成フィトクロムの光可逆性に関するスペクトル的研究から,発色団の構成要素であるAD環上の各側鎖の特異的役割並びに発色団結合サイトの環境に関する重要な知見を得た。更にフィトクロムA, Bの機能とPΦBとPCBの構造上の相違との関係に関する新規で重要な知見を得た。4.引き続き,アポ蛋白質と発色団との相対的配置や相互作用などを解明するために,PΦB並びにPCB誘導体の更に簡便な合成法の開発を試み,入手容易なビリルビンを出発物質とする新規で簡便な一般合成法を確立することができた。5.P_<fr>型に対応すると考えられるCD環部分の立体化学がE-syn型で固定されたPCB誘導体の合成にも成功した。植物の発生や生長,分化などの様々な過程に広く関係して,環境の光情報を植物に伝える重要な役割を果たしている光受容色素蛋白質フィトクロムは,開環状テトラピロール化合物の一種であるフィトクロモビリン(PΦB)を発色団として有する。このPΦB及び類似の構造を有するフィコシアノビリン(PCB)のジメチルエステルは,1980年以前に合成されていたが,アポタンパク質と結合可能な遊離のカルボン酸側鎖を有するPΦB及びPCBの合成は,目的化合物が不安定なこともあり,これまで達成されていなかった。そこで,我々は,発色団とアポタンパク質との相対的配置や相互作用,並びに発色団の構造と機能の相関関係,更に光合成系遺伝子発現・調節機構の解明を目指して,遊離のPΦB及びPCBとそれらの誘導体の高効率・高選択的合成法を確立することを目的として研究した。その結果,以下のような成果が得られた。(2)極めて効率的なB,C環に共通のピロール誘導体の一般合成法を確立した。(3)A環及びD環の新規簡便一般合成法を確立し,D環への光活性基の導入にも成功した。(4)上で得られたA,D環とB,C環との新しいカップリング反応を開発することができた。(5)上記の成果を活用して,効率的なAB環及びCD環の新構築法を開発し,世界ではじめて遊離のPΦB及びPCBの合成に成功した。(6)化学合成したPΦB及びPCBはアポ蛋白質と容易に結合し,天然型のフィトクロムと同様の機能を有するホロ蛋白質を与えることを見い出した。