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高品位な効率性尺度と多彩な分析機能を統合するダイナミックDEAの理論構築と実践

Data Envelopment Analysis (DEA)は組織活動を入力から出力への変換過程とみなし,その変換効率を効率値として与える効率性分析である.DEAの長所の一つは複数の入出力をもつ組織活動を分析できることである.この長所は入出力項目に対する可変ウエイトを最適化することで実現される.可変ウエイトによる入力項目の加重和と出力項目の加重和との比を仮想入出力比と呼ぶ.可変ウエイトの最適化では,組織それぞれに対して仮想入出力比を可能な限り大きくする可変ウエイトを求める.いくつかの部門からなる組織では,それらの部門間で財を入出力としてやり取りすることがある.ある部門の出力がほかの部門への入力でもある入出力項目は中間財と呼ばれる.二つの部門からなる組織の効率性を分析するDEAは2段階DEAと呼ばれる.2段階DEAは組織全体の効率性だけでなく各部門の効率性も分析が可能であるため,多くの事例研究の報告がある.2段階DEAはさまざまな数理計画問題としてモデル化されている.それらのモデルの一つである乗数形式2段階DEA比率尺度モデルは,仮想入出力比に関する分数計画問題である.乗数形式2段階DEA比率尺度モデルの研究では,二つの部門の仮想入出力比に二つの部門の仮想入出力比に対するゲーム理論アプローチが盛んである.ゲーム理論アプローチによるモデルは組織全体での仮想入出力比の最大化を目指す協力ゲームと二つの部門それぞれが自身の仮想入出力比を独自に最大化する非協力ゲームに大別される.2段階DEAの既存研究は中間財が1個であれば協力ゲームと非協力ゲームとの解が一致することを主張するが,この主張は必ずしも成立しないことを本研究が明らかにした.2018年4月から,静岡大学工学部から東京理科大学経営学部に異動した.そのため,新任校における研究環境を整備するための時間がかかった.さらに,従来計画していた2018年6月から7月にかけての「プログラムコンテスト」におけるデータ収集と数値実験が不可能になった.そのため,新たな事例を調査している.適切な事例を発見次第,データ収集と数値実験を開始する予定である.文献「W. D. Cook and J. Zhu(森田浩訳),『データ包絡分析法DEA』,静岡学術出版,2014.」の表6には88件の動的DEAの適用報告が挙げられており,中間財が1個である適用例は48件であった.それら適用例48件において,データセット4個が入手可能である.これらのデータセットを用いて,分析と数値実験を実施する予定である.さらに,DEA適用に関する研究相談を受けているので,そこで適切な事例を利用することの可能性を検討する.生産年齢人口の減少が著しい日本では,生産における組織活動の効率化は喫緊の課題であり,超スマート社会では,組織活動の効率性測定は必須のデータ解析技術である.今年度の研究は単一工程における改善目標を考慮した経営効率性分析(DEA)の質保証の検証と2段階工程におけるDEAモデルの開発に取り組んだ.さらに,開発した2段階DEAモデルをグループ作業に対する業績評価で実践した。具体的には,低次元の最短距離DEAによる非効率性尺度は単調性を保証することを明らかにした.論文として, European Journal of Operational Researchに掲載された.この成果は単一工程にだけ有効であるので,2段階工程への拡張を試みた.2段階DEAでは中間財が存在し,それは単一工程には存在しない.2段階DEAモデルによる効率性尺度における中間財の取り扱いに関して,既存の文献調査を実施した.さらに,グループ作業に対する業績評価を2段階DEAとしてモデル化に取り組み,ゲーム理論のアプローチによる2段階DEAモデルが相応しいこと,そして,中間財が生産可能性において出力の性質を有することがわかった.しかし,既存研究のゲーム理論のアプローチによる2段階DEAモデルは必ずしも最適値が存在しないことがわかった.この事実とその対策をまとめた論文は,日本オペレーションズ・リサーチ学会の機関誌に掲載(5月号予定)されることになった.さらに,その対策は多段階DEAにも有効である.多段階DEAの特殊形が動的DEAであるので,本対策は動的DEAでも有効である.中間財の生産調整が非効率値に有効であることが知られているが,この有効性はグループ作業に対する業績評価において,戦略的操作を引き起こす誘因であることがわかった.この問題点に注目して,次年度以降は戦略的操作を許さない2段階DEAを開発することとする.生産可能性における出力的性質を有する中間財を抱える2段階DEAモデルでは,その効率性尺度が中間財に対する単調性は理論と実践の両面で注目すべき点であることは,研究申請当初に抱えていた問題意識には無く,新たな気付きであった.さらに,効率性尺度において,出力的性質を有する中間財に対する単調性を保証される2段階DEAの開発は,研究代表者の既存研究のアイデアが有効である見通しが立っている.Data Envelopment Analysis (DEA)は組織活動を入力から出力への変換過程とみなし,その変換効率を効率値として与える効率性分析である.DEAの長所の一つは複数の入出力をもつ組織活動を分析できることである.この長所は入出力項目に対する可変ウエイトを最適化することで実現される.可変ウエイトによる入力項目の加重和と出力項目の加重和との比を仮想入出力比と呼ぶ.可変ウエイトの最適化では,組織それぞれに対して仮想入出力比を可能な限り大きくする可変ウエイトを求める.いくつかの部門からなる組織では,それらの部門間で財を入出力としてやり取りすることがある.ある部門の出力がほかの部門への入力でもある入出力項目は中間財と呼ばれる.二つの部門からなる組織の効率性を分析するDEAは2段階DEAと呼ばれる.

2段階DEAは組織全体の効率性だけでなく各部門の効率性も分析が可能であるため,多くの事例研究の報告がある.2段階DEAはさまざまな数理計画問題としてモデル化されている.それらのモデルの一つである乗数形式2段階DEA比率尺度モデルは,仮想入出力比に関する分数計画問題である.乗数形式2段階DEA比率尺度モデルの研究では,二つの部門の仮想入出力比に二つの部門の仮想入出力比に対するゲーム理論アプローチが盛んである.ゲーム理論アプローチによるモデルは組織全体での仮想入出力比の最大化を目指す協力ゲームと二つの部門それぞれが自身の仮想入出力比を独自に最大化する非協力ゲームに大別される.2段階DEAの既存研究は中間財が1個であれば協力ゲームと非協力ゲームとの解が一致することを主張するが,この主張は必ずしも成立しないことを本研究が明らかにした.2018年4月から,静岡大学工学部から東京理科大学経営学部に異動した.そのため,新任校における研究環境を整備するための時間がかかった.さらに,従来計画していた2018年6月から7月にかけての「プログラムコンテスト」におけるデータ収集と数値実験が不可能になった.そのため,新たな事例を調査している.適切な事例を発見次第,データ収集と数値実験を開始する予定である.研究代表者が取り組んできた最短距離DEAの研究成果と2段階DEAモデル開発に導入する方針で理論研究を進めていく.一方で,グループ作業に対する業績評価の実践を通して,開発した2段階DEAの実効性を実証する予定である.本研究方針の下で注意すべき点は,研究代表者が2018年4月から転職したことにより,新しい研究環境の整備とグループ作業に対する業績評価の実践に立ち会うことは物理的に困難になることが不安点である.さらに,新しい研究環境では,従来の研究環境で利用できていたソフトウェアが利用できなくなる可能性もある.今年度は計画していた支出を意図的に抑制することで,翌年度以降の新研究環境の整備費に充当することとした.また,翌年の実践での準備のために,翌年4月から6月には,新職場と現職場との出張を定期的に実施する予定である.文献「W. D. Cook and J. Zhu(森田浩訳),『データ包絡分析法DEA』,静岡学術出版,2014.」の表6には88件の動的DEAの適用報告が挙げられており,中間財が1個である適用例は48件であった.それら適用例48件において,データセット4個が入手可能である.これらのデータセットを用いて,分析と数値実験を実施する予定である.さらに,DEA適用に関する研究相談を受けているので,そこで適切な事例を利用することの可能性を検討する.2018年4月から職場を静岡大学から東京理科大学に異動することが年度途中で確定した.そのため,静岡大学に寄付した研究資料や設備および静岡大学で構築した計算開発環境を東京理科大学に移転することが全て可能であることは年度途中では不明であった.本研究テーマを次年度以降も円滑に遂行するために,当該年度の使用予定を次年度以降に回すことで対応した.
ミュータジェネシスによる脳腫瘍マウスモデルを用いた細胞競合の解析

がんの発生、および進展は、さまざまな遺伝子変異を有するサブクローンが競合し、最も増殖に適したクローンが選択される適者生存のプロセスから成り立つと考えられている。このようなプロセスをin vivoでモデル化し、がん化に寄与する遺伝子を網羅的に同定するために、本研究では、マウスにおけるトランスポゾン・ミュータジェネシス法を利用した。トランスポゾンを用いてゲノムにランダムに変異を導入し、形成した腫瘍におけるトランスポゾン挿入変異を解析することで、腫瘍形成に寄与した遺伝子を網羅的に同定できる。本研究では、申請者が開発した脳腫瘍のモデルマウスを用いることで、神経前駆細胞が脳腫瘍へと形質転換する過程に寄与する遺伝子の網羅的な探索を目指した。まず、Nestin-creマウスを変異原性トランスポゾンを有するマウスと交配し、脳腫瘍が形成することを確認した。次に、このモデルを用いて癌の悪性化に寄与する遺伝子の同定することを計画した。そのためには、さまざまな段階の病変を回収する必要がある。肉眼的に、初期病変や転移病変を同定することは困難であるため、腫瘍の起源細胞がGFPを発現する、Math1-GFPトランスジェニックマウスを組み合わせたところ、腫瘍をGFPで可視化することができた。GFPの蛍光を指標にして、初期病変と進行病変を回収した。これらの病変からゲノムを抽出し、4-base cutterを用いてゲノムを断片化した。アダプターをライゲーションし、トランスポゾン挿入部位の近傍のゲノム領域をPCRで増幅した。両端にバーコード配列が含まれたindexプライマーを用いることで、イルミナシーケンサーに対応させた。これらのPCR産物を精製して、次世代シークエンサーで解析した。解析結果を得ることができたため、今後、次世代シークエンサーのデータからドライバー遺伝子の同定に進むことができる。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、脳腫瘍モデルマウスを用いて細胞競合の解析を行っている。特に異常細胞が周囲の正常細胞との競合に打ち勝ち、癌幹細胞となり無制限に増殖を開始する初期過程に着目し、そのようなプロセスに関与する遺伝子の同定を目指している。そのために、(1)トランスポゾン・ミュータジェネシスによる小脳髄芽腫のマウスモデルを用いて、腫瘍病変の単離を行った。さらに細胞競合班での共同研究により、(2)RasV12グリオーマモデルを用いた細胞競合の解析を開始した。まず(1)について、ミュータジェネシスによる脳腫瘍モデルマウスの立ち上げを行った。腫瘍形成のタイムコースを明らかにするために、経時的な組織解析を行った結果、腫瘍の肉眼的な同定が可能となる時期として3ヶ月齢が適することが分かった。3ヶ月齢を目安に、腫瘍病変の回収を行った。さらに、肉眼的には局在が明らかではない初期病変についても単離を行うために、腫瘍細胞でGFPが発現するMath1-GFPトランスジェニックマウスをJacksonから搬入した。脳腫瘍モデルマウスと交配し、Math1-GFPアレルを持つ系統の確立を進めた。次に(2)について、RasV12グリオーマモデルを立ち上げるために、北大からLSL-RasV12-IRES-EGFPマウスの搬入を行った。神経幹細胞でRasV12の影響を解析するために、神経幹細胞特異的にCreERを発現するMsi1-CreERトランスジェニックマウスとの交配を開始した。今年度は、解析に必要な脳腫瘍モデルマウスを準備するために、マウスの交配を中心に実験を進めた。申請者は先行研究において、Creによる組換え依存的にトランスポゾン・ミュータジェネシスが活性化する遺伝子改変マウス(トランスポゾンマウス)を、中枢神経系全体でCreが発現するNestin-creトランスジェニックマウスと掛けあわせることで、小脳髄芽腫が形成することを見出した。脳腫瘍の初期病変を単離し、細胞競合に寄与した遺伝子を同定するために、この脳腫瘍モデルマウスが必要となる。トランスポゾンマウスを凍結胚から起こし、繁殖コロニーを確立した。トランスポゾンマウスをNestin-creトランスジェニックマウスと交配し、経時的に脳の組織学的な解析を行った。その結果、23ヶ月齢において、約4割のマウスで腫瘍病変が形成することが明らかになった。腫瘍が肉眼的に同定できる3ヶ月齢を目安として、腫瘍病変の回収を進めた。一方で、肉眼的には同定できない初期病変を可視化するために、腫瘍細胞でGFPが発現するMath1-GFPマウスをJacksonから購入した。IVFにより動物施設へ搬入し、脳腫瘍モデルマウスとの交配を開始した。小脳髄芽腫が、小児脳腫瘍の中で最も頻度が高いのに対して、成人の脳腫瘍で高頻度であるのがグリオーマである。グリオーマの形成過程で細胞競合現象が起こる可能性を検討するために、細胞競合班での共同研究を開始した。今年度は、組換え依存的にRasV12-IRES-EGFPが発現するLSL-RasV12マウスをIVFにより動物センターへ搬入した。

トランスポゾンを用いてゲノムにランダムに変異を導入し、形成した腫瘍におけるトランスポゾン挿入変異を解析することで、腫瘍形成に寄与した遺伝子を網羅的に同定できる。本研究では、申請者が開発した脳腫瘍のモデルマウスを用いることで、神経前駆細胞が脳腫瘍へと形質転換する過程に寄与する遺伝子の網羅的な探索を目指した。まず、Nestin-creマウスを変異原性トランスポゾンを有するマウスと交配し、脳腫瘍が形成することを確認した。次に、このモデルを用いて癌の悪性化に寄与する遺伝子の同定することを計画した。そのためには、さまざまな段階の病変を回収する必要がある。肉眼的に、初期病変や転移病変を同定することは困難であるため、腫瘍の起源細胞がGFPを発現する、Math1-GFPトランスジェニックマウスを組み合わせたところ、腫瘍をGFPで可視化することができた。GFPの蛍光を指標にして、初期病変と進行病変を回収した。これらの病変からゲノムを抽出し、4-base cutterを用いてゲノムを断片化した。アダプターをライゲーションし、トランスポゾン挿入部位の近傍のゲノム領域をPCRで増幅した。両端にバーコード配列が含まれたindexプライマーを用いることで、イルミナシーケンサーに対応させた。これらのPCR産物を精製して、次世代シークエンサーで解析した。解析結果を得ることができたため、今後、次世代シークエンサーのデータからドライバー遺伝子の同定に進むことができる。小脳髄芽腫モデルからの腫瘍病変の回収を進める。特に今年度は、Math1-GFPのアレルを持った脳腫瘍モデルマウスの数を増やし、脳腫瘍の兆候(体重減少、歩行障害など)をモニタリングする。症状を呈したマウスについては、小脳を単離し、GFPの蛍光を指標に腫瘍病変を回収する。症状を呈しない場合にも、3ヶ月齢を目安に腫瘍の回収を行う。一方で、肉眼的に腫瘍の局在が明らかではない初期病変についても単離を試みる。マウスが症状を呈しない時期(8週令前後)に、脳腫瘍モデルマウスから脳を摘出し、GFPの発現を指標に腫瘍病変が同定できるか検討する。GFP陽性細胞クラスターが可視化できた場合には、病変の回収を行う。単離した腫瘍病変の総数が約50個に達した時点を目安に、腫瘍からゲノムDNAの抽出を行い、トランスポゾン挿入部位の同定へと進む予定である(次世代シークエンサーの1ランに相当)。一方、RasV12を用いたグリオーマモデルの解析も並行して行う。タモキシフェン投与依存的に神経幹細胞で組換えを誘導できるMsi1-CreERマウスと、LSL-RasV12マウスの交配を行う。神経幹細胞で組換えが起こると、RasV12-IRES-EGFPが発現し、GFPの蛍光を指標に、RasV12発現細胞を追跡することができる。タモキシフェン投与の時期を、生後直後と2週令の2つの条件で検討する。タモキシフェン投与直後、1週間後、2週間後、1ヶ月後を目安に組織学的な解析を行い、RasV12発現細胞の挙動を追跡する(増殖やアポトーシス)。
カウンターテレスコープによる高エネルギー重イオンの原子番号と質量数の同定

カウンターテレスコープの構成要素である3種類の検出器について、ΔEカウンターは傾斜電極型電離箱を用い、エネルギーカウンターはNaI(Tl)検出器を用い、TOFカウンターはプラスチックシンチレータを用いてそれぞれ開発を行った。このうちΔEカウンターとNaI(Tl)検出器を用いた原子番号識別のテスト実験は放射線医学総合研究所のHIMAC加速器からの高エネルギー重イオンによって行った。用いた重イオンビームはKr(Z=36)およびXe(Z=54)で、ビームエネルギーはRIビームファクトリーのエネルギー領域である核子当たり400MeVで実験を行った。その結果、Z=54というかなり重い原子核に対して原子番号の識別が十分出来ることが解った。但し、これはビーム強度が非常に弱い場合に限られ、実用的なところまでビーム強度を上げていくと、NaI(Tl)検出器の出力波高が急速に低下して行き、ビームエネルギーと出力波高の直線性が崩れてしまうことが解った。このことはTOFカウンターと組み合わせて質量数同定を行う場合に大きな障害となるので計数率に強いエネルギーカウンターの開発がさらなる課題として残った。TOFカウンターであるプラスチックシンチレータについては、高速の光電子増倍管を用いて4方向からの光読み出しで粒子の到達時間を決めるという方法を試みた。このとき4方向への光の到達時間はconstant fraction discriminatorのような電子回路で決めるのではなく、光電子増倍管の波形データをデジタルオシロスコープで読み出し、波形解析によって決めるという方法を取った。このような方法を取ると波形データに乗っている雑音の影響を除去することが出来る。宇宙線粒子によってテストした結果、90psという時間分解能が得られたが電離損失の遥かに大きな重イオンに対してはこれよりかなり高い時間分解能が期待される。平成17年6月に放射線総合医学研究所のHTMAC加速器を用いて、高エネルギー重イオンに対するNaI検出器のエネルギー分解能と傾斜電極型電離箱の原子番号識別能力とを調べる実験を行った。この実験は理化学研究所、新潟大学及び埼玉大学との共同研究として行った。用いた重イオンビームはXe(Z=54)という非常に重い原子で、ビームエネルギーは将来のRIビームファクトリーのエネルギー領域である核子当たり400MeVで実験を行った。その結果、傾斜電極型電離箱をこついてはZ=54の領域においても原子番号の識別が可能であることがわかった。一方、NaI検出器についてはビーム強度が非常に弱いところでは十分なエネルギー分解能が得られるが、実用的なところまでビーム強度を上げると出力波高が低下してビームエネルギーと出力波高の間の直線性が急速に崩れていくことがわかった。このことは重イオンの質量数の同定に大きな障害をもたらすことになるので、NaI検出器に対しての何らかの改良、あるいはNaI検出器に替わる別のエネルギー測定器の検討が必要であることがわかった。高エネルギー重イオン粒子に対しての高分解能の飛行時間測定装置の開発については、薄いプラスチックシンチレータと立ち上がり時間の非常に速い光電子増倍管の組み合わせで行うことを考えている。このために必要なプラスチックシンチレータと光電子増倍管とを購入し、テスト用の実験装置の制作を行った。プラスチックシンチレータからの光の読み出しは4方向から光電子増倍管によって行っているが、光電子増倍管内での特異な雑音の存在によって時間分解能の測定に障害が出た。そこで現在この問題の解決を試みているところである。カウンターテレスコープの構成要素である3種類の検出器について、ΔEカウンターは傾斜電極型電離箱を用い、エネルギーカウンターはNaI(T1)検出器を用い、TOFカウンターはプラスチックシンチレータを用いてそれぞれ開発を行った。このうちΔEカウンターとNaI(T1)検出器を用いた原子番号識別のテスト実験は放射線医学総合研究所のHIMAC加速器からの高エネルギー重イオンによって行った。

用いた重イオンビームはKr(Z=36)およびXe(Z=54)で、ビームエネルギーはRIビームファクトリーのエネルギー領域である核子当たり400MeVで実験を行った。その結果、Z=54というかなり重い原子核に対して原子番号の識別が十分出来ることが解った。但し、これはビーム強度が非常に弱い場合に限られ、実用的なところまでビーム強度を上げていくと、NaI(T1)検出器の出力波高が急速に低下して行き、ビームエネルギーと出力波高の直線性が崩れてしまうことが解った。このことはTOFカウンターと組み合わせて質量数同定を行う場合に大きな障害となるので計数率に強いエネルギーカウンターの開発がさらなる課題として残った。TOFカウンターであるプラスチックシンチレータについては、高速の光電子増倍管を用いて4方向からの光読み出しで粒子の到達時間を決めるという方法を試みた。このとき4方向への光の到達時間はconstant fraction discriminatorのような電子回路で決めるのではなく、光電子増倍管の波形データをデジタルオシロスコープで読み出し、波形解析のよって決めるという方法を取った。このような方法を取ると波形データに乗っている雑音の影響を除去することが出来る。宇宙線粒子によってテストした結果、90psという時間分解能が得られたが電離損失の遙かに大きな重イオンに対してはこれよりかなり高い時間分解能が期待される。
生理活性を有するアザピラノース類の不斉合成研究

アザシュガー類は、糖類の代謝において重要な役割を果たしている酵素に対して強い阻害作用を有することから、糖尿病などの生活習慣病はじめとして、エイズ、アルツハイマーなどの難病に対する効果的な治療薬として期待されている。1.今年度は昨年に引き続いて、まず、酵素グルコシダーゼおよびβ-セクレターゼに対して阻害活性を有し、エイズおよびアルツハイマー病治療薬となりうる、IsofagomineおよびParoxetineの合成を検討した。昨年度に合成に成功した酵素的不斉導入反応を経由した共通の中間体であるBoc化されたγ-benzyloxymethyl-α,β-unsaturated-δ-lactam 1へのジヒドロキシ基の導入は、立体選択性に乏しく、目的物のIsofagomineの効率的な合成法を確立することできなかった。しかしながら、キラルな1へp-fluorophenyl-MgBrの共役付加は極めて立体選択的に進行し、収率よく付加物を合成することができた。さらに、その保護基の脱離により医薬品として薬理効果が認められている中枢神経賦活剤(-)-Paroxetineの効率的な合成に成功した。2.さらに、アザフラノース類合成の重要な中間体として研究担当者らが開発しキラルなγ-acetoxy-α,β-unasaturated-γ-lactam 2の側鎖延長によるアザシュガー類の合成についても検討した。ラクタム2への水酸基の導入と、γ位へのアリル基導入を極めて立体選択的に行うことに成功したので、この側鎖を酸化することによりC6およびC7のアザシュガー類の合成を行った。さらに、前述のアリル基導入分子から、インドリジジンアルカロイドであり、極めて強いグルコシダーゼ阻害活性を有するSwainsonineおよびLentiginosineの合成中間体である(-)-2-Epilentiginosineの合成も達成することが出来た。アザピラノース類は、生体内で重要な働きをしている酵素に対して著しい阻害活性を示すことから、エイズ、アルツハイマーなどの難病治療薬として期待されている。今年度は、グルコシダーゼおよびβ-セクレターゼに対して阻害活性を有するIsofagomine、およびParoxetineをターゲットとして、リパーゼによる酵素的不斉導入反応を利用したChemoenzymatic合成について検討した。その結果、以下のような知見が得られた。1.アザピラノース類合成の原料となるマレイミドおよびシトラコンイミドの化学的還元反応について、還元剤の種類により位置選択的な還元が起こることが明らかとなった。さらに、生成したヒドロキシラクタムの酵素的不斉エステル化反応による速度論的光学分割反応により、極めて高いeeと収率でキラルなアセトキシキシラクタタムを合成することができた。2.2位にアルキル基を有する1,3-プロパンジオール誘導体のリパーゼによるエステル交換反応を利用してキラルなビルディングブロックを合成し、これより数段階を経る化学合成により、Isofagomine、Paroxetineの共通の中間体であるγ-ベンジロキシメチル-α,β-不飽和δ-ラクタム1を合成することに成功した。3.アザシュガーであるIsofagomineの合成については、Boc化された1の二重結合を酸化することにより1のエポキシ化およびジオール化を行い、Isofagomine誘導体を合成した。しかし、水酸基の導入の際の立体選択性に問題があり、現在、その解決方法を検討している。4.Paroxetineの合成については、Boc化された1へのP-fluorophenylmagnesiumのMichael付加反応を行い、立体選択的にParoxetine前駆体の合成を行うことができた。今後、この官能基変換によりParoxetineへ誘導する。

アザシュガー類は、糖類の代謝において重要な役割を果たしている酵素に対して強い阻害作用を有することから、糖尿病などの生活習慣病はじめとして、エイズ、アルツハイマーなどの難病に対する効果的な治療薬として期待されている。1.今年度は昨年に引き続いて、まず、酵素グルコシダーゼおよびβ-セクレターゼに対して阻害活性を有し、エイズおよびアルツハイマー病治療薬となりうる、IsofagomineおよびParoxetineの合成を検討した。昨年度に合成に成功した酵素的不斉導入反応を経由した共通の中間体であるBoc化されたγ-benzyl oxymethyl-α,β-unsaturated-δ-lactam 1へのジヒドロキシ基の導入は、立体選択性に乏しく、目的物のIsofagomineの効率的な合成法を確立することできなかった。しかしながら、キラルな1へp-fluorophenyl-MgBrの共役付加は極めて立体選択的に進行し、収率よく付加物を合成することができた。さらに、その保護基の脱離により医薬品として薬理効果が認められている中枢神経賦活剤(-)-Paroxetineの効率的な合成に成功した。2.さらに、アザフラノース類合成の重要な中間体として研究担当者らが開発しキラルなγ-acetoxy-α,β-unasaturated-γ-lactam2の側鎖延長によるアザシュガー類の合成についても検討した。ラクタム2への水酸基の導入と、γ位へのアリル基導入を極めて立体選択的に行うことに成功したので、この側鎖を酸化することによりC6およびC7のアザシュガー類の合成を行った。さらに、前述のアリル基導入分子から、インドリジジンアルカロイドであり、極めて強いグルコシダーゼ阻害活性を有するSwainsonineおよびLentiginosineの合成中間体である(-)-2-Epilentiginosineの合成も達成することが出来た。
水中キャビテーション放電を用いた大容量・高速水処理装置に関する基礎的研究

本研究は、プラズマを用いて、大容量の排水を高速で処理する技術を構築するための基礎的研究である。特に水中キャビテーションとプラズマを併用する点が特長である。特に本研究では,処理容器を1度通過させるだけで殺菌処理するための方法,基礎的知見を得ることを目標とした。水中の初期密度2×1015 m-3の大腸菌を用い,6秒の処理時間で約83%の殺菌率が得られ,このリアクタの通過回数は1回に相当する。また18秒の処理時間では3.3%の生存率が得られ、この処理時間はパス数が3回に相当する。したがって、15対(=5×3)の電極を用いればパス数1回で90%以上の殺菌率が得られ、投入電力は約150Wと推測できる。平成26年度は,ワンパス処理を可能にするための,リアクタ条件を見つけることを目的として研究を実施した。処理水の導電率を変化させながら放電実験を行い,放電プラズマは生成可能な導電率を求めた。また,そのときの放電電力の推移を電源周波数をパラメータにして明らかにした。これらの基礎的データをもとにして,ワンパス処理を実証するための電源装置の設計を行った。本研究は,工場廃水などで1日当たり数百トンのオーダーで排出される被処理水を高速で処理(ワンパス処理)できる処理装置を開発するための基礎的研究である.現在,様々な現場において廃液が排出され,それらの中に含まれる細菌や難分解性化合物の処理に多大な場所と費用が費やされている.この問題を解決するために本研究課題は,キャビテーション・放電プラズマ併用型の処理リアクタを採用し,低コストな設備で,大容量の被処理水を高速にワンパスで処理するための手法を構築することを目的としている.また,本処理方式におけるラジカル生成定量測定と,細菌(ここでは大腸菌を採用)の殺菌メカニズムについても検討する.H27年度は,ワンパス処理を可能にするための条件,リアクタ設計条件などを決めるための指針となる基礎的データを取得することを目的に研究を進めた。印加電圧,電源周波数,処理水の導電率をあらゆる値に変化させ,そのときの放電電力,プラズマ生成の有無,プラズマからの発光スペクトルを観測した。その結果,プラズマ生成が可能な条件が明らかになり,そのときのOHラジカルの発光スペクトル強度からOHラジカルの生成状況がおおよそ推測できるようになった。本研究はワンパス処理の実証であるが,これを実現するためには可能となる条件を絞り込む必要がある。プラズマを使った水処理においては,処理水の導電率がプラズマ生成において重要な条件になる。検討の結果,この導電率の変化のもとで,印加電圧,電源周波数,放電電力(消費電力)などのパラメータが,プラズマ生成にどのように関連しているかということが,ワンパス処理のための放電リアクタ設計において重要であることが明らかになった。本年度は1年間かけてこの基礎的データの取得に費やし,ワンパス処理の実証実験は来年度へ持ち越すこととした。本研究は、水中プラズマを用いて、大容量の排水を高速で処理するための技術を構築するための基礎的研究である。特に水中キャビテーションを発生させた場においてプラズマを発生させる点が特長である。大流量で排水しながら、プラズマ生成ラジカルによる処理反応を起こしながら、キャビテーションによる衝撃波の効果も期待できる手法である。本年度は、処理水流方向に沿って5対の電極をリアクタに設置し、その各電極対すべてに別個の交流高電圧電源を接続して殺菌処理実験を行った。菌として大腸菌(Escherichia coli、K12株)を用いた。また、処理水量2000ccを毎分20リットルの流量で循環させた。初期菌密度は2×10^15m^-3、電極の印加電圧の周波数は20kHzで、5対電極全体のプラズマに投入された電力は約50Wの条件とした。上記の条件の下で6、18、24、30秒の各処理時間で菌の生存率を算出した。その結果、6、18、24、30秒の各処理時間における菌の生存率はそれぞれ、17.4%、3.3%、3.1%、1.3%となった。循環流量と処理水量の値から、6秒の処理時間は、処理水がリアクタを通過する回数(パス数)が1回に相当する。つまり1回のリアクタの通過で約83%の殺菌率が得られた。18秒の処理時間では3.3%の生存率が得られ、この処理時間はパス数が3回に相当する。以上の結果から、キャビテーション放電方式を用いたワンパス処理に関する基礎的な知見が得られた。さらに、本処理手法を、放射線耐性菌、枯草菌、分裂酵母にも適用して生存率を算出した。その結果、放射線耐性菌は大腸菌K12株とほぼ同程度の処理効果があった。しかし、枯草菌と分裂酵母に対しては殺菌効果が低かった。

水中の初期密度2×1015 m-3の大腸菌を用い,6秒の処理時間で約83%の殺菌率が得られ,このリアクタの通過回数は1回に相当する。また18秒の処理時間では3.3%の生存率が得られ、この処理時間はパス数が3回に相当する。したがって、15対(=5×3)の電極を用いればパス数1回で90%以上の殺菌率が得られ、投入電力は約150Wと推測できる。本年度はワンパス処理を実証する予定になっていたが,そのためのリアクタ設計を行うためには,処理水の導電率,電源周波数,放電電力などの関係を示す基礎的データが必要であることが判明し,そのための実験を実施したため,電源装置の製作を実施できなかった。H28年度は,H27年度に取得した基礎的データを元にし,ワンパス処理のための放電リアクタ設計を行い,ワンパス処理の実証実験を実施し,ワンパス処理が可能となる条件を明らかにする。放電プラズマ工学基礎的データを元にしてワンパス用リアクタの設計を行う。また,同時に電源装置の仕様を確定し,回路設計,部品調達,製作に取り掛かる。さらに実験装置を組み上げ,ワンパス処理を試みる。本年度は,基礎的データの取得を実験的に実施し,ワンパス処理の実証実験をH28年度に持ち越したため,電源製作に必要な支出が減ったために残額が発生した。研究の実施方法を検討した結果,基礎的データの取得を優先し,電源製作を実施しなかったために差額が生じた。次年度使用額分については,次年度分の請求分とあわせて電源製作のための部品購入費や実験実施のための消耗品などに充てる予定である。電源製作のための物品調達や製作費用にあてる予定である。
重水素同位体効果を用いる有機薄膜太陽電池の変換効率向上

本研究は,有機合成技術と有機薄膜太陽電池の原理に基づき,重水素化された様々な新規官能基化フラーレンの設計と合成を行い,高性能かつ安定なBHJ太陽電池の新規アクセプタ材料を開発するとともに,新規フラーレンの官能基化を開発することを目的とした。新たに合成した重水素化モノ置換フラーレンを有機薄膜太陽電池のアクセプタとして光電変換効率を評価したところ,そのプロトン化類似体および標準アクセプタ材料のP61CBMより高い変換効率が得られることを明らかにした。また,コバルト触媒を用いたフラーレンの選択的モノ環化付加反応,銅触媒やニッケル触媒を用いた選択的1,4-二置換フラーレンの合成法の開発に成功した。バルクヘテロ接合(BHJ)有機薄膜太陽電池はより安価で軽量、柔軟、大面積製造などの利点から研究の進展が著しく、環境にやさしい次世代太陽電池の有力の候補として期待されている。高い光電変換効率および実用化を達成するために、素材開発の一環として新しいπ電子共役系材料の開発による性能向上が大きなカギを握る。BHJ太陽電池が光により発電するためには、「ドナー」、「アクセプター」という2種の異なる材料が並んだ界面「ヘテロ接合」が必要である。ヘテロ接合の相分離構造の制御及びホールと電子の輸送経路の不確定要素などが光電変換効率に大きく影響することを念頭に置いた共役高分子(ドナー)やフラーレン誘導体(アクセプター)を中心とした新材料開発が盛んに進められている。我々は新規フラーレン誘導体アクセプター材料の開発によりBHJ太陽電池の変換効率向上を目指して研究を進んてきた。本研究では、「新しい有機合成技術の開発と有機薄膜太陽電池の原理に基づき、D化された様々な新規官能基化フラーレンの設計と合成を行い、高性能かつ安定なBHJ太陽電池の新規アクセプター材料を開発する」ことを目的とした。平成25年度では、新規D化モノ置換フラーレンアクセプターの合成とその重水素効果による光電変換効率向上に着目した。新規D化モノ置換フラーレンをアクセプター材料としてBHJ太陽電池に用いたところ、H化モノ置換フラーレンを用いたBHJ太陽電池に比べ高い光電変換効率が得られることを初めて見出した。さらに、当初の研究計画通り、コバルト触媒を用いることで、様々なフラーレンモノ環化付加体の新規合成法の開発に成功した。NiCl2dppe触媒とマンガン粉末還元剤の存在下、[60]フラーレンと様々なベンジルブロミド反応に少量のDMSO極性溶媒を加えると、1,4-二ベンジル化フラーレン誘導体が効率的かつ高選択的に一段階でえられることを見出した。本反応において、DMSO混合溶媒を用いることが極めて重要であり、ほかの極性溶媒ではほとんど反応が進行しなかった。フラーレン二量体を用いた反応検討により、本反応はフラーレンのモノラジカル中間体の形成を経て進行することを明らかにした。また、モノ置換ヒドロフラーレンのC-H結合が銅触媒とアミンの存在下酸素により活性化され、アミン置換基を有する1,4-二置換フラーレンが高選択的かつ高効率的得られることを見出した。本反応もフラーレンモノラジカルを形成を経て進行することを明らかにした。また、ODCBとMeOH混合溶媒中、フラーレン二量体と様々な求核剤の反応にNBS試薬を用いると異なる置換基を有する1,4-二置換フラーレンが高収率かつ高選択的に得られることを見出した。本反応では、フラーレンモノラジカル種がNBSに酸化されフラーレンカチオン種の形成することを初めて見出した。また、モノ置換ヒドロフラーレンのC-H結合が銅触媒とアミンの存在下活性化され、アミン置換基を有する1,4-二置換フラーレンが高選択的かつ高効率的得られることを見出した。有機合成1.我々がすでに開発したコバルト触媒を用いたモノ置換フラーレン官能基化反応に基づき、水の代わりに重水を加えると、様々なD化モノ置換フラーレンが高収率かつ高選択的に得られた。得られたD化モノ置換フラーレンをアクセプター材料としてBHJ太陽電池に用いたところ、4.16%の光電変換効率が得られた。これはH化モノ置換フラーレンアクセプターを用いた太陽電池にの2.40%比べ大きく向上した。この結果は高く評価され、アメリカ化学誌Organic Letters(2013, 15, 5674)に発表された。2.上記したコバルト触媒反応を拡大することで、フラーレンC60と活性ジブロモ体を反応させると、様々な3ー、5ー、6ー、7員環モノフラーレン環化体が効率的かつ高選択的得られることを見出した。本フラーレン新規官能基化法はアメリカ化学誌Organic Letters(2013, 15, 4030)に発表された。

BHJ太陽電池の高いエネルギー変換効率を達成するためには、開放電圧、短絡電流及びフィルファクタを大きくすることが必要である。ドナーのHOMOとアクセプターのLUMOの間のギャップを大きくすると高い開放電圧を得る傾向がある。従って、標準アクセプターPC61BMより高いLUMOエネルギー準位を備えたフラーレン誘導体を設計することが重要である。アクセプターとして56π電子共役系をもつICBAなどフラーレンビス環化付加体を用いた太陽電池では、その高いLUMOエネルギーにより高い開放電圧を与える。今後、平成25年度で得られた知見を基に、新しい56π電子フラーレンアクセプターの合成法の開発と重水素やフッ素原子などを導入することで更なる変換効率の向上を目指す。
ウェブマイニングによる人間行動の倫理性推論アルゴリズムの構築

申請者が本研究において提案したのは,人間行動の倫理性推論アルゴリズムであった.システムの行動は,従来のアルゴリズムのようにプログラマの指示によるのではなく,多くのインターネットユーザが「民衆の知恵」として蓄積してきたネット上のリソースから収集可能な「倫理的常識」により決定するシステムを構築した.これによりユーザからシステムへのフィードバックは最小限化され,自動的に日常の行動パターンとその結果の抽出を行う「行為の社会的な結果の評価」及び「行為の感情的な結果の評価」アルゴリズムを実装し,入力された行動(話題に制限無し)が人間にとって「善」か「悪」かをシステム自身が判断できるようになりました.申請者が本研究において提案したのは,人間行動の倫理性推論アルゴリズムであった.システムの行動は、従来のアルゴリズムのようにプログラマの指示によるのではなく,多くのインターネットユーザが「民衆の知恵」として蓄積してきたネット上のリソースから収集可能な「常識(倫理的コモンセンス)」により決定するシステムを構築した.これによりユーザからシステムへのフィードバックは最小限化され,自動的に日常の行動パターンとその結果の抽出を行う「行為の社会的な結果の評価」及び「行為の感情的な結果の評価」アルゴリズムを実装し,入力された行動(話題に制限無し)が人間にとって「善」か「悪」かをシステム自身が判断できるようになりました.実験結果は人間とシステムのagreementは80%近くになり,意味役割付与システムASAの高速化ができて,システムのクオリティが改善された.25年度はMITが開発して,Dentsu社がオンラインゲームによって日本語エントリーを増加させたConceptNetというコモンセンスのオントロジーを期待し,様々な実験を行ったが,一般的なWWWユーザーが入力した知識は不真面目なデータが多く,結局利用をしないことにした.次にベンサムの幸福計算を用いた行為分析のベクトル化に必要なアルゴリズムを作成に移り,行為は動作主体の気持ちのみならず,また対象と第三者(観察者や団体,社会など)への影響なども考慮するモジュールを開発し,ASAの意味タグ,Tsutsujiの機能タグを利用し,より深い意味処理が可能かどうか調査を行った.Naive BayesとSVMという基本的な機械学習を使用しても,今の段階そのタスクに向いていないと判断し,自動的に獲得されるルールベースの開発に戻った.作成した対話システムの準備実験を行い,Book Chapterで全体的なアプローチと進捗を説明した.他に国内外で研究成果を発表し,海外で招待講演も行った.申請者が本研究において提案したのは,人間行動の倫理性推論アルゴリズムであった.システムの行動は,従来のアルゴリズムのようにプログラマの指示によるのではなく,多くのインターネットユーザが「民衆の知恵」として蓄積してきたネット上のリソースから収集可能な「倫理的常識」により決定するシステムを構築した.これによりユーザからシステムへのフィードバックは最小限化され,自動的に日常の行動パターンとその結果の抽出を行う「行為の社会的な結果の評価」及び「行為の感情的な結果の評価」アルゴリズムを実装し,入力された行動(話題に制限無し)が人間にとって「善」か「悪」かをシステム自身が判断できるようになりました.申請者が本研究において提案するのは、人間行動の倫理性推論アルゴリズムである。ここではシステムの行動は、従来のアルゴリズムのようにプログラマの指示によるのではなく、多くのインターネットユーザが「民衆の知恵」として蓄積してきたネット上のリソースから収集可能な「常識(倫理的コモンセンス)」により決定される。これによりユーザからシステムへのフィードバックは最小限化され、システムを搭載したロボットは自律的に行動可能となる。なぜならばこのシステムには、自動的に日常の行動パターンとその結果の抽出を行う「行為の結果の感情処理」アルゴリズムが実装されるため、ロボットの行動結果が人間にとって「善」か「悪」かをシステム自身が判断しうるからである。当該年度の計画は感情表現の抽出アルゴリズムの拡張を行って、中村の「感情表現辞典」からの人間の感情状態を10種のカテゴリーに高村らの単語Polarityのデータを追加した.中村と高村のデータを利用し,機械学習、類似発見とカテゴリー化のアルゴリズムを導入したが,ConceptNetオントロジーへの感情コンセプト追加には不十分であることがわかったが、WordNetとWebデータを用いて、コンセプトの質を上昇することができた。多様な状況に対応可能な倫理的コモンセンスの自動抽出の再構築のため岡山大学が開発した意味役割付与システム「ASA」を導入した.「たら」「れば」「と」(IF表現)を用いて、Webからの因果関係抽出手法に形容詞処理を追加したが。文脈依存による誤りが多く、前後の行動パターンも処理するように決めた。人間の普遍的な行動を分析するため,Monash大学及びOtago大学の協力を得て、人間行動学と認知言語学を研究した。発表は国外4回と国内2回で、認知科学分野で2回.自然言語処理の分野4回,採録済みのジャーナルは1本(ポーランドの大学の学生と共著)。文脈の影響が大きく、誰がいつどこで何をどうやってしたかという状況把握のための統計的な手法の限界があったため,計画の一部は楽観的すぎたとも言える.その問題を乗り越えるために意味役割付与システムをしたが,思ったより効果はまだ薄い.学習のデータを増やす方法をいくつか試して、Precisionを上げたが,問題のRecallを次年度に改良する予定である.コンセプトネットの知識を増加するためにAugumented Reality等の技術を利用してみたが、十分な結果に届かったが、2013年度の予定の対話処理の部分が思ったより進んだので、「おおむね順調に進展している」と自己評価した。日本語のConceptNetのエントリーが20倍増えたため、常識的知識の処理で意味役割付与システムの誤りの減少を目指す。

そうすると作成予定の対話システムにおけるユーザビリティの改善が可能になると考えられる。従来のシステムでは利用者の話題の変動が激しく、応答データベースに頼ることのできない場合には、自然な応答はほぼ不可能である。それに対して提案アルゴリズムを装備すれば、その倫理的コモンセンスの処理を通じて、対話システムに慣れていないユーザ(子供、高齢者)の入力に対しても「適切な」応答が可能となる(例えば「いじめられた」、「死にたい」といった倫理学的に問題のあるような入力に対しても、「適切な」応答表現が可能なシステムがここでは期待できる。言語入力で動作するシステムの安全装置を開発する。相手と対象の関係にリスクの存在可能性がある場合、システムがそれを認識し危険回避を自動的に行う(例えば子供がナイフやライターを欲しがる時にはシステムが拒否する)。掃除ロボットなど家事ロボットのユーザビリティを改良する必要がある。家事ロボットには、清掃対象の部屋にいる人に対する迷惑を判断したり、部屋を片付けていない状態と清掃前の状態を区別することができない。しかしこのアルゴリズムを通じて、ピアノの練習をしている人のいる部屋の清掃を後回しにしたり、子供が玩具を散らかしたままの部屋については清掃しないといった自動的な判断が可能となる。最後に非倫理的行動パターンの調査非倫理的行動を発見するウェブスパイダーの開発を通じて、近年社会問題化しているネットでのいじめの発見や犯罪計画の通報などを自動的に行いうるシステムを実装する予定である。上記のシステムの動作報告および実験結果の発表を行い、そのフィードバックを通じてシステムの精度を改善したい。該当なし
腸管ミトコンドリアストレス制御による多発性硬化症予防の試み

多発性硬化症における、免疫細胞の活性と食事内容に関して解析を進めた。解析を進めるうえで、多発性硬化症患者の便の取得と、血液サンプル、特に血球のサンプルの取得を進めた。便はすでに腸内細菌の検討を大阪大学微生物研究所と共同して測定を開始し始めている。これらの便は細菌叢の確認だけでなく、食事内容と代謝物の確認のため、便中の有機酸解析にも同様に使用しようと考えている。さらに患者血球サンプルに関してもFACSを利用した免疫細胞のレパトア解析や、qPCRを用いた遺伝子発現パターンの解析を進めている。遺伝子発現に関しては主に、タイプIインターフェロンとの関係に注目しつつ、Th17への分化やB細胞系の関与など幅広い観点からの検討を行っている。それらにより患者血球中のタイプIインターフェロン・シグネィチャーの動向と食事内容の関係が明らかになってきているのではないかと考えている。さらに動物実験への前段階として、すでにわれわれがデータとして得ている、コハク酸と血球レパトアとの関係に関して、さらに検討を進め、K/Oマウスなどを利用した幅広い研究を進める準備を行った。対外的な情報開示として、昨年度は学会発表を国内において2講演、海外において1講演行っている。いずれも多発性硬化症と酸化ストレス、さらにそれによる免疫細胞のレパトア変化に関しての発表であった。多発性硬化症患者様の血球・便などの生態試料や、食事内容などの臨床情報の取得に成功しており、特に便に関してはすでに解析を開始し始めている。また海外学会1回を含む、対外的な情報開示を3回に及び行っており、他大学などへの情報提供・情報交換もおおむねスムーズに行えていると考えている。今後は便検体の結果を取得したのち、それらをもとに動物実験に移ってゆきたい。具体的には多発性硬化症における菌叢と、有機アミノ酸の関係、さらには患者血球のレパトアとの関係を見たうえで、血球のレパトアもしくは便中の菌叢に影響を与えていそうな便中の成分を見つけ出し、それらを惹起する食事候補をいくつか見つける。そのうえで候補食品をマウスなどに投与することで、同様の反応を引き起こせるかどうかを検討したい。また本年は昨年同様に対外的な情報公開を行っていきたいと考えている。1年間では十分な自身の仮説の十分な検討ができていないと考えている。そのため、今後2年目・3年目で前述の研究計画を遂行するため、繰越金が生じた。今後この次年度使用額に関しては、前述のように動物実験の立ち上げと、ヒト資料の解析にあてたいと考えている。
哺乳類の成体真皮再生をめざしたマウス胚創傷治癒メカニズムの解明

両生類の皮膚創傷治癒ではPrrx1を発現する再生芽細胞が出現し完全再生する。本研究ではマウス13.515.5日胚の創傷治癒で真皮の一部にPrrx1が発現し,それ以降の胚や新生仔・成体ではPrrx1が発現しないことを確認した。この「Prrx1発現を伴う創傷治癒」と「Prrx1発現を伴わない創傷治癒」は、前者では傷口へのマクロファージ集積がほぼ見られず、治癒完了した真皮には瘢痕形成が見られなかった。一方、後者では傷口にマクロファージが集積し、治癒完了した真皮に瘢痕形成が見られた。さらに、後者でマクロファージを欠損させた場合の創傷治癒を確認するためのクロドロン酸リポソームの投与条件を明らかにした。本研究では、Xenopusの創傷治癒メカニズムを参考にしながらマウス胚とマウス成体の創傷治癒メカニズムを分子・細胞レベルで比較し、マウス成体で真皮の再生を伴う創傷治癒が可能になる条件を明らかにすることを目的としている。平成25年度は昨年度と同様の手法(exo uteroマイクロサージャリー)でマウス13.5日胚17.5日胚の皮膚に人為的に創傷を形成させ、加えて生後1日齢と成体の皮膚に対しても肉眼下での剪刀による創傷形成を行い、マウスの胚から成体までの全ての段階における創傷治癒過程について比較し、以下の通りの結果を得た。1. Xenopus創傷治癒において真皮再生細胞特異的に発現するPrx1について、マウス13.515.5日胚の創傷治癒部位で発現が見られることを確認した。一方、16.5日胚, 17.5日胚,生後1日齢と成体の創傷治癒部位ではPrx1発現が見られないことを確認した。2.マウス胚と成体について創傷治癒後の皮膚切片を作製し、「ワンギーソン染色」と「走査電子顕微鏡による形態観察」を行って瘢痕の有無を確認した。瘢痕はコラーゲンがタイトに密集した構造であるが、生後1日齢と成体では「ワンギーソン染色」と「走査電子顕微鏡観察」の両方で瘢痕を確認することができた。一方、マウス胚ではどのステージにおいても上記の方法で瘢痕を確認することはできなかった。本研究では、Xenopusの創傷治癒メカニズムを参考にしながらマウス13.5日胚の皮膚における創傷治癒メカニズムを分子・細胞レベルで明らかにすることを目的とし、実際にはマウス13.5日胚の皮膚に母体内微小手術(exo uteroマイクロサージャリー)によって人為的に創傷を形成させる手法を用いて、マウス胚の創傷治癒過程で起こるイベントを以下の項目について解析した。1.Xenopus創傷治癒において真皮再生細胞特異的に発現するPrx1について、マウス13.5日胚創傷治癒過程の真皮再生細胞でも発現が見られるか、さらには種間で保存されている四肢エンハンサーの活性化があるかどうかを確認する。2.マウス13.5日胚の創傷治癒過程で見られる真皮再生細胞の由来・性質を明らかにする。<研究成果1>マウス13.5日胚創傷部位におけるPrx1 mRNA発現を確認した。一方で、Prx1四肢エンハンサー活性は創傷部位では見られなかった。続いて、瘢痕が出来るとされている発生ステージである14.5日胚, 15.5日胚, 16.5日胚、ならびに新生仔,成体の皮膚創傷部位におけるPrx1 mRNA発現を確認したところ、当初予想していた結果とは異なり14.5日胚, 15.5日胚でもPrx1 mRNA発現が確認された(16.5日胚,新生仔,成体については未確認)。<研究成果2>マウス13.515.5日胚創傷部位におけるPrx1 mRNA発現陽性細胞がどの組織由来の細胞であるかについて調べるため、組織特異的マーカーの免疫染色を行った。その結果、真皮細胞が当該の細胞であることが明らかになった。Xenopus創傷治癒においては創傷部位周囲の筋組織が分解した後に生ずる単核の細胞がPrx1 mRNAを発現することが知られているが、今回のマウスの結果はそれとは一致しないことが明らかになった。