hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マンノース結合性キノン配糖体を基盤とした抗真菌剤および抗HIV剤の開発

抗真菌抗生物質Pradimicin(PRM)の体内動態を改善するために、水溶性向上と自己凝集性の低下を狙った新規誘導体合成を試みた。その結果、PRMの第二糖であるキシロースを過ヨウ素酸ナトリウムでジオール開裂した後、生ずるジアルデヒドを酸化して2個のカルボキシル基を導入した誘導体PRM-DCA類が期待する物性を有することを見出した。PRM A、N,N-dimethyl-PRM C、BMY28864の3化合物を原料として、それぞれを誘導体化反応に供し、6075%の収率で誘導体を得た。PBS溶液に対する溶解度は親化合物に比較してPRM-A-DCAが約30倍、他2化合物は親化合物が高水溶性誘導体であるが更に約2倍向上した。また、PRM-DCA類のマンノースへの親和性をUVスペクトル変化により検証したところ、いずれも親化合物の20分の1程度に低下していた。マンナンとの凝集性は、PRM-A-DCAとNN-Me-PRM-C-DCAでは親化合物の5%以下に、BMY28864-DCAでは30%まで低下した。このようにキシロース残基を酸化分解によりジカルボキシル基に変換したPRM-DCA誘導体が高い水溶性と低い凝集性を有することを明らかにした。一方、いずれのPRM-DCA誘導体もCandida、Cryptococcus、Aspergillusに対して抗真菌活性を示し、中でもNN-Me-PRM-C-DCAは親化合物とほぼ同等のMICを示した。一方で、親化合物はHIVやインフルエンザウイルスなど表層に高マンノース糖鎖を有するウイルスに活性を示すが、DCA誘導体は全く活性を示さなかった。また、PRM-DCAのカルボキシル基を利用したプロドラッグ、ドラッグデリバリー用薬物の合成が可能であることを明らかにした。本年度はまず、抗真菌抗生物質Pradimicin(PRM)の体内動態を改善するために、水溶性向上と自己凝集性の低下を狙った新規誘導体合成を試みた。その結果、PRMの第二糖であるキシロースを過ヨウ素酸ナトリウムでジオール開裂した後、生ずるジアルデヒドを酸化して2個のカルボキシル基を導入した誘導体PRM-DCA類が目的とする物性を有することを見出した。PRM A、N,N-dimethyl-PRM C、BMY28864の3化合物を原料として、それぞれを誘導体化反応に供し、PRM-A-DCA, NN-Me-PRM-C-DCA, BMY28864-DCAを6075%の収率で得た。

過去の研究によりPRMの抗真菌活性発現には真菌表層マンナンへの吸着が必須と考えられていた。しかしながら、これらの結果は、PRMがマンノース糖鎖に強固に結合しなくても殺真菌作用を発揮しうる可能性を示唆している。Saccaromyces cerevisiaeにおけるPRMの主要作用点は膜浸透圧センサーの高マンノース糖鎖であることを特定しており、殺真菌作用にそのシグナル伝達経路の関与が示唆される。現在、PRM-DCA類の体内動態およびin vivoの活性、PRM-DCA類をリードとしたプロドラッグ化の検討を行っている。本年度はpradimicin(PRM)の生理活性評価と誘導体合成の検討を行った。天然型PRMと合成誘導体の抗ウイルス活性をベルギーのルーベン大学REGA研究所のJ.Balzarini教授の協力を得て評価した。15種類のウイルスに対する活性を調べた結果、インフルエンザウイルス及びHIVに対して活性が見られた。そのうち最も強い活性を示したものは、PRM-A、PRM-S、PRM-FA-1の天然型PRMであり、N-ジメチル体の活性はそれに比べて弱かった。また、昨年度報告した新規誘導体PRM-DCA類は抗ウイルス活性を全く示さなかった。また極めて興味深いことに、該当するアミノ基にチオカーバメートを介してFITCを結合したFITC-PRM-AがPRM-Aと同等の抗ウイルス活性を有することを見出した。インフルエンザウイルスとHIVはエンベロープ表層に高マンノース糖鎖を有することから、PRMの主たる作用部位はこれらの糖鎖であると推定されたが、N-ジメチル体とPRMのCAが抗真菌活性を示すにも関わらず抗ウイルス活性を失うこと、並びにFITC-PRM-Aのマンノース親和力はPRM-Aの約100分の1に低下しているが強い活性を示すことは、抗ウイルス活性発現にはマンノース糖鎖のみが作用点とは限らないことを示唆している。水溶性が大幅に向上したPRM-DCAの血中濃度を高めるため、脂溶性を高めたプロドラッグの合成を検討した。ヨウ化アルキルをKF存在化にPRM-DCA類と反応させたが、PRM-DCAにはアミノ酸部位に1つとキシロースに由来する部位に2つの計3つのカルボキシル基が存在するため、エステル体への変換効率はアルキル化剤により異なった。例えばブチルエステルはカルボキシル基全てが速やかに反応したが、メチルエステルではエステル基が2個生成した段階で反応の進行が停止した。これらのエステル誘導体は期待通りに脂溶性が向上していた。またPRM-DCA誘導体を抗真菌剤などの薬剤のドラッグデリバリーに利用するため、DCAのカルボキシル基部位へのリンカー導入を検討し、アルキルジアミンをリンカーとしてキシロース由来のカルボキシル基に結合させることが出来た。
高精度ジルコンＵ－Ｐｂ年代分析に基づいた付加体復元

本研究は35億年前の地層が露出する豪州・ノースポール地域を対象とし、その造構造場復元を目標に掲げてきた。研究目標の達成には高分解能の地質年代決定が求められるため、これまで私は化学処理工程を要するジルコン年代測定法(ID-TIMS法)の開発に取り組んできた。一方、予察分析結果は、(1)ジルコンの多くがメタミクト化の影響から閉鎖系を保持していない、(2)メタミクト化の領域は複雑な構造を呈することを示唆した。こちらの結果は、ジルコン一粒を酸分解するID-TIMS法ではメタミクト化部分の混入が避けられず、正確な年代値の取得が困難であることを示唆する。そこで、本研究はジルコン表面に低エネルギーのレーザーを照射し、非メタミクト化部分を選定するPre-ablation法を確立した。こちらのPre-ablation法は既にノースポール地域のアダメロ岩の年代決定に用いられ、その結果は国際誌にて印刷決定済みとなる。ノースポール地域では玄武岩及びチャートから構成される海洋地殻の断片が全4ユニットにわたり繰り返す。Pre-ablation法を用いて各ユニットの層序年代を決定すると、構造的下位にあたるユニット3では34.90-34.89億年前、構造的上位にあたるユニット4では34.51-34.40億年前という年代値を取得した。ユニット間の年代差は有意となり、層序間の年代極性は「構造的上位ほど若い年代」を示し、顕生代の付加体に認められる「構造的上位ほど年代が古い」という年代極性とは合致しなかった。また、緑色岩の微量元素定量分析結果は玄武岩マグマ中への地殻物質混入の影響を示唆した。以上の結果より、本研究はノースポール地域の海洋地殻が背弧海盆などの沈み込む帯直上の造構造で形成したと判断した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はTIMSを用いたジルコンの高精度U-Pb年代分析法の確立、地球史初期の生物痕がのこる豪州・ノースポール地域の造構場の復元を目的とする。今年度は、高精度ジルコン年代測定法に特化した化学操作行程の立ち上げに加え、実試料であるアダメロ岩中のジルコンの予察分析に努めた。高精度・高確度にU-Pb同位対比を測定するためには、全実験行程を通じた鉛混入量を2pg以下に抑えることが必要不可欠となる。まず、私を含む東京工業大学グループは高純度な試薬の選定を行った。次に、難溶性鉱物であるジルコンを少量の酸でも分解するため、専用の加圧分解器具を製作した。これにより、ジルコン1粒あたり僅か100μLの酸にて分解可能となった。分解後のU・Pb化学分離行程においても、非常に小さいカラム(容量50μL)を製作することで少量の酸かつ短い作業時間でのU・Pb単離が可能となった。今後は、最適化された分析行程を通じた鉛混入量の定量を行い、更なる鉛混入量の低減に努める。また、TIMSを用いたU-Pb年代分析法を実試料に適用することを見据え、既にノースポール地域・北側に貫入するアダメロ岩よりジルコンを分離、京都大学設置のICP-MSを用いて予察的にU-Pb年代測定結果を取得済みである。その結果、アダメロ岩の貫入年代が3454Maと推定され、ノースポール地域の地層が3454Ma以前に形成されたことが明らかとなった。一方、年代分析されたジルコンの約9割以上がメタミクト化の影響故に、そのU-Pb閉鎖系を保持されていないことが分かった。このように、原生代以前のジルコン年代測定を行う上ではメタミクト化の影響に注視する必要があり、試料の選定段階でふるい分ける事が好ましい。また、今回行ったアダメロ岩のジルコンU-Pb年代測定の結果はノースポール地域の年代制約を行う上で重要な知見となるため、既に国際誌への投稿中である。高精度のU-Pb年代同位対比分析を行う上で、当初、申請者は試料外から混入する鉛量を10pg以下に低減する事を目標に定めてきた。しかし、Pb同位対比・U-Pb元素比を精密測定する上で必要不可欠なスパイク溶液はEARTHTIMEと呼ばれる科学財団より提供されるのだが、その入手には化学操作中の鉛混入総量が2pgを下回る必要があることが新たに判明した。現状、ジルコン1粒より同時にPb-Pb・U-Pb年代を得ることができないため、実試料への適用が困難である。これが上記区分を選択した最大の理由であり、当面はEARTHTIMEより提供されるスパイク溶液の入手が課題となる。一方で、実試料(アダメロ岩)の予察分析結果は、ノースポール地域に産するジルコンの特徴を知る上で大きな知見をもたらした。アダメロ岩中のジルコンの多くはメタミクト化に伴うダメージを受けており、そのU-Pb閉鎖系が現在まで保持されていない事が明らかとなった。TIMSを用いたU-Pb年代分析ではジルコン1粒を完全分解する必要があるため、実試料へ適用する際、メタミクト化のダメージが少ないジルコン粒子を選定する事が鍵となる。上述のアダメロ岩の年代制約結果ならびにメタミクト化についての記載は現在投稿中の論文にまとめられている。

研究目標の達成には高分解能の地質年代決定が求められるため、これまで私は化学処理工程を要するジルコン年代測定法(ID-TIMS法)の開発に取り組んできた。一方、予察分析結果は、(1)ジルコンの多くがメタミクト化の影響から閉鎖系を保持していない、(2)メタミクト化の領域は複雑な構造を呈することを示唆した。こちらの結果は、ジルコン一粒を酸分解するID-TIMS法ではメタミクト化部分の混入が避けられず、正確な年代値の取得が困難であることを示唆する。そこで、本研究はジルコン表面に低エネルギーのレーザーを照射し、非メタミクト化部分を選定するPre-ablation法を確立した。こちらのPre-ablation法は既にノースポール地域のアダメロ岩の年代決定に用いられ、その結果は国際誌にて印刷決定済みとなる。ノースポール地域では玄武岩及びチャートから構成される海洋地殻の断片が全4ユニットにわたり繰り返す。Pre-ablation法を用いて各ユニットの層序年代を決定すると、構造的下位にあたるユニット3では34.90-34.89億年前、構造的上位にあたるユニット4では34.51-34.40億年前という年代値を取得した。ユニット間の年代差は有意となり、層序間の年代極性は「構造的上位ほど若い年代」を示し、顕生代の付加体に認められる「構造的上位ほど年代が古い」という年代極性とは合致しなかった。また、緑色岩の微量元素定量分析結果は玄武岩マグマ中への地殻物質混入の影響を示唆した。以上の結果より、本研究はノースポール地域の海洋地殻が背弧海盆などの沈み込む帯直上の造構造で形成したと判断した。最優先されるべきは実験中の鉛混入量を2pg以下まで低減し、EARTHTIMEよりスパイク溶液を入手することである。申請者は各学会を通じて鉛混入量の低減に必要なノウハウを獲得済みである。大きな改善点としては容器の洗浄法ならびに高純度試薬の精製などがあげられ、2016年度に引き続いて実験行程の最適化に努める。その後、鉛混入量の定量を行い、最適化された分析行程を通じた鉛混入総量が2pg以下になっていること確認し、EARTHTIMEへスパイク溶液の申請を行う。スパイク入手後、同位対比が既知とされる標準ジルコン(Nancy91500)の年代測定を行い、その分析結果が参照年代値である1065Maを示す事を確認する。以上より、ジルコンの高精度U-Pb年代測定法の確立となるため、ノースポール地域の実試料(凝灰岩・流紋岩)への適用にうつる。まずは、アダメロ岩の予察分析結果をもとにメタミクト化の影響が小さいジルコンのみを選定する。その後、本研究が立ち上げた化学操作行程に従って年代分析を行い、凝灰岩・流紋岩の火成年代を決定する。これにより層序間の年代の前後関係を明らかとなるため、ノースポール地域に露出する地層が付加体であるのか、もしくは大陸上で形成された一連整合の地質体であるのかを判定する予定である。博士課程3年間の成果を博士論文としてまとめると共に、結果を国際誌に投稿する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
光を用いた分子ナノカーボンの配列制御と機能開拓

本年度は、大きく分けて二つの研究を遂行した。一つ目の研究は、昨年度達成した環境に応じて発光色を変えるFlexible and aromatic photofunctional systems (FLAP)骨格の末端官能基修飾を利用して、局所的な粘度や高分子中での微弱な力を検出可能なプローブの開発を行った。まず柔軟なシクロオクタテトラエンと剛直なアセン構造を併せ持つFLAP分子の末端に分子量2, 5, 10kDaのPEG鎖をそれぞれ導入した水溶性蛍光粘度プローブを作成した。この分子は低粘度溶液中では励起状態で分子のコンフォメーションが変化することによって緑色の発光を示したが、高粘度溶液中ではコンフォメーション変化が妨げられることで青色の発光を示した。また、Forster-Hoffmannプロット解析によって、この分子が水溶性溶媒中の粘度を定量評価することが可能であることを見い出した。つまり、細胞内の局部的な粘度の可視化できるイメージング材料への応用が期待される。二つ目の研究では、動的共有結合を利用したナノグラフェンの合成を行った。動的共有結合部位として機能するイミンとチオエーテルを架橋部構造を利用することで、多分散度の低い大環状化合物の合成が期待される。フェノチアジン二量体の酸化構造を単位ユニットとした大環状化合物を合成したところ、数平均分子量Mnは9.5kDaとなり、15量体を形成していることが示唆された。また多分散指標PDIは1.1となり、ほぼ単分散であることが判明した。さらに、基質を変えてはしご型ポリマーを合成したところ、Mnは10kDa、PDIは2.4となり、THF中における吸収端は1200nmまで長くなり、非常に小さいバンドギャップを有していることを明らかにした。この共役ポリマーは高い溶解性・安定性を有しており、有機デバイスなどへの応用が期待できる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本年度は、まず一つ目の研究として、環境に応じて発光色を変えるFlexible and aromatic photoresponsive systems(FLAP)骨格の合成法の改善並びに末端官能基修飾を行った。柔軟なシクロオクタテトラエンと剛直なアセン構造を併せ持ったFLAP分子の合成は従来10ステップ以上の合成が必要なことに加えて、途中で光反応が必要であったためグラムスケールの合成が困難であった。そこで、Ni触媒による環化反応をキーステップとして行うことでFLAP前駆体を従来の半分近くのステップかつ高収率(全収率27%)で合成することに成功した。また、FLAP分子の末端構造をアルコールで修飾した後にイソシアネートと重合することにより、FLAP分子を主鎖に取り込んだポリウレアの合成にも成功した。得られたポリウレアフィルムは青色の発光を示すが、伸張することによって青緑色の発光へと迅速に変化することが判明した。これは、フィルム中でFLAP分子がV字型骨格で固定化されてアントラセン由来の青色発光示すのに対し、伸張すると平面型構造となり共役長が伸びることで発光波長が長波長シフトしたことが示唆された。この結果は、ポリマー内で絡み合った一本のポリマー鎖あたりに負担となる力学特性を評価することが可能と考えられ、マテリアルイメージング材料への応用が期待出来る。また、二つ目の研究として有機電界効果トランジスタ(OFET)などの有機デバイスへの展開を目的とした、窒素原子がドープされたナノグラフェンの合成にも取り組んだ。窒素原子がドープされたペリレンモノマーの合成に加えて、長鎖アルキル基を導入することに成功した。この分子はHOPG基盤上でストライプ上の配列を形成することが判明し、隣あった分子同士でアルキル鎖が相互作用することで安定な配列を形成していることが示唆された。両端から引っ張るとコンフォメーション変化を誘起して発光色が変化するFLAP分子を対象となる物質の狙った位置に配置して張力プローブとして働かせることで、高分子材料中の単分子レベルにおける応力や細胞中の微弱な応力を可視化することができる。そういった観点からFLAP分子末端の官能基変換に取り組んだ結果、エステル、アミン、アルコールといったほぼあらゆる官能基を導入することに成功した。結果、ポリウレタン主鎖へのFLAP分子の導入、バイオイメージングを目的とした水溶性のFLAPや糖鎖を修飾したFLAPの開発も可能となり、当初予定していた以上の進展が得られた。また、イメージング材料への研究を行う上で、目的とする化合物を多く合成できることは研究を進めていく上でも工業的に利用する上でも重要である。この点においても、合成スキームを大幅に改善することで短期間かつ大量にFLAP分子を合成することを可能にした。結果、現在までの研究に大きな進捗が得られたことに加え、今後の研究をより効率的に進めていくことが可能になったためである。

また、Forster-Hoffmannプロット解析によって、この分子が水溶性溶媒中の粘度を定量評価することが可能であることを見い出した。つまり、細胞内の局部的な粘度の可視化できるイメージング材料への応用が期待される。二つ目の研究では、動的共有結合を利用したナノグラフェンの合成を行った。動的共有結合部位として機能するイミンとチオエーテルを架橋部構造を利用することで、多分散度の低い大環状化合物の合成が期待される。フェノチアジン二量体の酸化構造を単位ユニットとした大環状化合物を合成したところ、数平均分子量Mnは9.5kDaとなり、15量体を形成していることが示唆された。また多分散指標PDIは1.1となり、ほぼ単分散であることが判明した。さらに、基質を変えてはしご型ポリマーを合成したところ、Mnは10kDa、PDIは2.4となり、THF中における吸収端は1200nmまで長くなり、非常に小さいバンドギャップを有していることを明らかにした。この共役ポリマーは高い溶解性・安定性を有しており、有機デバイスなどへの応用が期待できる。1つ目の研究に関しては、研究実績の概要でも述べたように末端に様々な置換基を導入することが可能になった。FLAP分子は微弱な応力の可視化が可能になると期待されているため、周辺修飾を行うことで様々な分野への応用も期待される。そこで、ポリマー内の応力の可視化だけでなく、生体内での微弱な応力測定するため、細胞内へのFLAP分子の導入も検討していく予定である。2つ目の研究に関しては、現在モノマー合成の段階に留まっている。今後はダイマー構造の合成ならびにポリマーの合成を行い、溶液中や固体中における光学・電気化学測定を行い物性を行う。また、有機半導体特性などの評価を行いの有機デバイスへの展開もおこなっていく。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ランダム荷重下での疲労き裂伝播挙動に関する計算機シミュレ-ション

本年度は研究代表者が提案しているワイブル分布系ランダム荷重下の疲労強度線図(き裂発生寿命及びき裂伝播速度)を求める方法-ランダム荷重疲労試験とある仮説に基づく計算式ーを用いて、指数分布ランダム荷重下のき裂開口応力、下限界応力拡大係数及び疲労き裂伝播速度線図を求めた。共試材はアルミニウム合金A5083p-o材平板で、軸力荷重制御片振り引張りの条件である。同時に、研究代表者が提案している材料定数-ヤング率E、真破断延性εf、平均結晶粒径、均一定状態での繰返し荷重下の応力一歪曲線での降伏応力σy、繰返し荷重下の応力集中部の局部歪と公称応力との関係式、平滑試験片の軸力歪制御疲労試験でのManson-Coffin式の指数a(△εp^α・n=定数、△εp塑性歪幅)-を用いた定荷重条件下のき裂伝播速度及び有効応力範囲率の計算機シミュレ-ション法をランダム荷重条件に拡張し、上記荷重条件のもとでき裂開口応力、き裂伝播速度を求め実験結果と比較した。1.実験結果とシミュレ-ション計算結果の比較は、き裂開口応力、き裂伝播速度線図共に定性的には一致している。定量的には、特にき裂伝播速度線図に関し十分な結果が得られなかった。2.指数分布ランダム荷重下のき裂開口応力は負荷される最大応力値及び最小応力値が定まれば、き裂伝播中ほぼ一定値となる。3.指数分布ランダム荷重下の下限界応力拡大係数は、定荷重疲労試験で得られる値よりも大きく、負荷される最大応力が大きくなると下限界応力拡大係数も大きくなる。4.定荷重疲労試験結果を用いた既報のランダム荷重下のき裂伝播速度推定法-線型累積被害則を用いた推定法、等価有効応力拡大係数を用いた推定法-は本実験結果と一致しなかった。本研究はランダム荷重下の疲労き裂伝播挙動及び疲労き裂伝播速度線図を計算機を用いた数値シュミレーションで求めることを目的としたもので本年度は以下の成果が得られた。1.すでに提案した一定荷重繰返し条件下でのき裂開閉口挙動解析モデル、疲労き裂伝播のため破壊モデルを用い、ランダム荷重条件下でのき裂開閉口挙動、有効応力範囲率、き裂伝播時の遅延、加速挙動を荷重履歴に従って各サイクルごとに解析できる数値シュミレーションモデルを作成した。2.上記のプログラムを開発した。3.アルミニウム合金A5083PーO材を供試材とし、軸力定荷重及び指数分布ランダム荷重下の応力ー歪関係を計測し、繰返し荷重下の応力集中部の応力ー歪関係の推定式を提案した。4.上記供試材の一定荷重繰返し疲労試験を行い、き裂開口応力、下限界応力拡大係数、き裂伝播速度線図を求めた。5.提案した数値シュミレーションモデルにより計算結果と実験結果を比較検討し、モデルの有効性が確認できた。6.上記供試材の指数分布ランダム荷重疲労試験を行い、き裂開口応力、下限界応力拡大係数、き裂伝播速度線図を求めた。7.き裂開口応力の計算結果と実験結果を比較検討し、モデルの有効性を確認した。8.次年度は実験の追加と数値シュミレーションによるき裂伝播速度を求め、実験結果と比較し、モデルの有効性を検討する。本年度は研究代表者が提案しているワイプル分布系ランダム荷重下の疲労強度線図(き裂発生寿命及びき裂伝播速度)を求める方法ー

ランダム荷重疲労試験とある仮説に基づく計算式一を用いて、指数分布ランダム荷重下のき裂開口応力、下限界応力拡大係数及び疲労き裂伝播速度線図を求めた。供試材はアルミニウム合金A5083pー0材平板で、軸力荷重制御片振り引張りの条件である。同時に、研究代表者が提案している材料定数ーヤング率E、真破断延性ε_f、平均結晶粒径、均一歪状態での繰返し荷重下の応力ー歪曲線での降伏応力σ_y、繰返し荷重下の応力集中部の局部歪と公称応力との関係式、平滑試験片の軸力歪制御疲労試験でのMansonーCoffin式の指数a(Δεp^aN=定数、Δεp塑性歪軸)ーを用いた定荷重条件下のき裂伝播速度及び有効応力範囲率の計算機シミュレ-ション法をランダム荷重条件に拡張し、上記荷重条件のもとでき裂開口応力、き裂伝播速度を求め実験結果と比較した。1.実験結果とシミュレ-ション計算結果の比較は、き裂開口応力、き裂伝播速度線図共に定性的には一致している。定量的には、特にき裂伝播速度線図に関し十分な結果が得られなかった。2.指数分布ランダム荷重下のき裂開口応力は負荷される最大応力値及び最小応力値が定まれば、き裂伝播中ほぼ一定値となる。3.指数分布ランダム荷重下の下限界応力拡大係数は、定荷重疲労試験で得られる値よりも大きく、負荷される最大応力が大きくなると下限界応力拡大係数も大きくなる。4,定荷重疲労試験結果を用いた既報のランダム荷重下のき裂伝播速度推定法ー線型累積被害則を用いた推定法、等価有効応力拡大係数を用いた推定法ーは本実験結果と一致しなかった。
セマフォリンシグナルの阻害が導くがん治療の新たな展望

分泌型サイトカインの一種であるセマフォリン3Aが、肺がん治療における新規標的分子となる可能性について検討を行った。肺がん細胞において、セマフォリン3Aの機能を阻害した結果、増殖性の低下とEGFR阻害剤に対する抵抗性の解除が誘導された。腫瘍の根源であると考えられているがん幹細胞において、セマフォリン3Aの機能を阻害した結果、自己複製能の消失と腫瘍形成の抑制効果が観察された。以上の結果から、セマフォリン3Aの阻害によって薬剤抵抗性の解除が誘導されるだけでなく、がん幹細胞の根絶も可能であることが考えられた。昨年度、申請者はマウス由来肺がん細胞株であるLewis lung carcinoma (LLC)を用いて、自己分泌型セマフォリン3A (Sema3A)の細胞増殖、細胞死、薬剤感受性、そしてがん幹細胞の自己複製能への影響について解析を行った。その結果、Sema3Aをノックダウンした場合、Ki67陽性細胞数の減少は観察されたが、アポトーシスには変化は見られなかった。肺がんの治療に使用されているゲフィチニブへの感受性はSema3Aのノックダウンにより増加した。また、樹立した肺がん幹細胞株においては、Sema3Aのノックダウンにより、自己複製能の欠落及び幹細胞マーカーの発現減少が生じることが判明した。さらに、Sema3Aのノックダウンにより、腫瘍原生能が消失することを明らかとなった。これらのことから、自己分泌型Sema3Aは肺がん細胞の恒常性維持に重要な役割を担っていることが示された。当初の計画通り、自己分泌型Sema3Aの肺がん細胞における機能がin vitro及びin vivoの実験系で明らかとなってきている。薬剤感受性に関しては、まだ網羅的な解析が出来ておらず、今後の研究課題である。従って、昨年度の本研究課題は概ね順調に進展していると考えられる。本年度はセマフォリン3Aシグナルによる腫瘍発症メカニズムに焦点をおいて研究を行った。その結果、セマフォリン3AはmTORC1を活性化することで肺がん細胞の代謝及び増殖性を制御すること(Yamada D et al., BBRC., 2016)、そして肺がん幹細胞の腫瘍原性能及び自己複製能の維持に必須であること(Yamada D et al., BBRC., 2016)を明らかにした。また、セマフォリン3Aの受容体にはプレキシンA1-A4の4種類が存在しているが、その中でもプレキシンA1を介したシグナルが重要であることも明らかにした(Yamada D et al., BBRC., 2016)。さらに、セマフォリン3A/プレキシンA1シグナルは、上皮細胞成長因子受容体(EGFR)阻害剤への抵抗性の獲得に寄与すること(Yamada et al., BBRC., 2016)も明らかにした。以上の結果から、セマフォリン3A/プレキシンA1シグナルの阻害は、肺がん並びにそれに付随して生じる転移腫瘍の有効な治療手段になりうると考えられる。セマフォリン3Aの標的分子としてmTORC1を同定しただけでなく、肺がん幹細胞の標的分子になりうることを明らかにできた。セマフォリン3Aの阻害剤を用いた実験に関してはまだ着手できていないが、当初の仮説に近い結果が得られている。前年度は、肺がんにおけるセマフォリン3Aのがん遺伝子としての機能を詳細に解析したが、今年度はセマフォリン3Aと他のセマフォリンシグナルとのクロストークの可能性についての検討を行った。セマフォリン3A、あるいはその受容体であるPlexinA1を肺がん細胞株であるLewis Lung Carcinoma (LLC)においてノックダウンさせると増殖性の低下が生じるが、それと同時にセマフォリン6Bの発現が低下することが判明した。さらに、セマフォリン6Bの添加によって増殖性が部分的に回復したことから、セマフォリン3Aはセマフォリン6Bを介して肺がん細胞の増殖性を制御している可能性が考えられた。そこで、肺がんにおけるセマフォリン6Bの機能を解析するために、LLCにおいてセマフォリン6Bのノックダウン実験を行った。その結果、増殖能の低下と腫瘍形成能の消失が観察された。興味深いことに、セマフォリン6Bをノックダウンさせた細胞は、EGFR阻害剤であるゲフィチニブやエルロチニブに対して抵抗性を示すことも明らかになった。また、浮遊培養によって樹立したLLC由来がん細胞株において、セマフォリン6Bのノックダウンを行った結果、自己複製能の消失が観察された。さらに、セマフォリン6Bを添加しても自己複製能の消失が回復しなかったことから、肺がん幹細胞を向上的に維持するためにはセマフォリン6Bが必須であることが明らかとなった。以上の結果から、セマフォリン6Bが肺がん治療の新規標的分子となる可能性が見出された。

昨年度の研究成果により、Sema3Aが、肺がんにおいては癌遺伝子として機能することが明らかとなった。そこで、今年度はSema3Aの下流シグナルの解析、そして、Sema3Aの受容体をノックダウンした際にも同様の表現型が観察されるかについても解析する予定である。現在、セマフォリン3Aシグナルと他のセマフォリンシグナルとのクロストークの解析を行っている。その結果、候補となるセマフォリン分子が同定されたことから、次年度は詳細なクロストークの制御機構を解析していく予定である。腫瘍生物学前年度に購入した試薬を優先して使用したこともあるが、共同研究者からの提供もあり結果的に余剰金が生じた。申請者は次年度から現所属機関である新潟薬科大学から岡山大学への異動が決定している。そこで異動後の所属機関で試薬等を新規に準備する必要があり、それらの購入に今年度の余剰金を使用する予定である。
フォトクロミック錯体界面配列体の構築と多重機能発現

新しい多重機能をもつフォトクロミック錯体を創製し、それらを界面に配列固定することによって、非従来型の分子スイッチ,分子メモリシステムを構築することを目的とし、新しいアゾ共役金属錯体の開発とそのSAM作製を検討した。一定波長照射下でのトランス体/シス体の存在比が金属の価数で可逆的に大きく変化するアゾ共役遷移金属錯体を合成探索し、単一波長光とレドックスで可逆な異性化の実現を検討した。単一紫外光とCo(III)/Co(II)のレドックスの組合せでの可逆な異性化を起こすトリスビピリジンコバルト系においてアゾ基の置換位置の違いによって、異性化率を制御できることがわかった。また、m-フェロセニルアゾベンゼンにおいて単一緑色光とFe(III)/Fe(II)のレドックスの組合せでの可逆な異性化を実現した。新規ジスルフィド配位子(tpyAB-S)_2、アゾベンゼン架橋テルピリジン配位子(tpyABtpy)を用いることによって、アゾ基を共役スペーサーとした錯体を電極表面上に多層配列させることを目的として、(tpyAB-S)_2修飾金電極をFe(NH_4)_2(SO_4)_2溶液、続いてtpyABtpy-CHCl_3溶液に交互に浸漬させた。このレドックス電流値はこの操作を繰り返すことによって増加し、金単結晶表面上での段階的錯形成が可能であることが示された。
生理学・バイオメカニクスの視点から分析する効率的な力発揮の介助動作の開発

「生理学的・バイオメカニクス的観点」から介助者の身体的負担や力発揮の効率の変化を検証し、介助動作の提言を目的とした。研究1は、上肢伸展時に110°の肘関節角度が最も効率がよく、上肢屈曲時は90°の肘関節角度が最も効率が良いことを明らかにした。研究2は、研究1の結果を臨床で応用するため、看護師群を被検者とし、模擬患者に対して介助動作を行う実験を行った。研究3は、一般女性を被検者とし、研究2と同様の方法で行った。看護師群は、上腕三頭筋や上腕二頭筋の負担が軽減し、脊柱起立筋や僧帽筋の負担も軽減できる。一般女性では、効果は認められなかった。上肢の力を効率よく発揮することは、臨床現場において身体負担の軽減につながる。今までのボディメカニクスのように物理学の視点からだけでなく、関節角度を変えたときの筋の形状の変化など、身体の構造と生理学的観点に着目し、効率の良い力発揮を検証するために、以下の2つの実験を行った。実験1は、効率よく力発揮できる肘関節角度の検証、実験2は、肩関節角度の挙上と挙上しない状態での一定の筋力維持への影響を観察した。被験者は健康な若齢者男女(22.3±1.8歳)7名。実験1は、肘関節角度を60°,70°,90°,110°,130°,150°に設定し、各角度に固定した状態で、屈曲時と伸展時それぞれの最大随意等尺性収縮MVCを測定した。筋電図を導入し、肘屈曲動作に関連する筋である上腕二頭筋(長頭・短頭)、上腕三頭筋(長頭・外側頭)、腕橈骨筋、三角筋、僧帽筋に電極を装着し、最も力を発揮できている時の筋の活動状況を記録した。実験2では、手首に10kgの錘をつけ、一定時間肘関節角度が90°になるよう維持してもらった。このときも実験1と同じ部位に電極を装着して実験開始直後、15秒後、30秒後の筋の活動状況を記録した。結果は、実験1において、屈曲動作では肘関節角度が90°で最も力発揮できていた。90°に比べ60°と150°は有意(p<0.05)に低くなった。屈曲時の主動筋の上腕二頭筋(長頭・短頭)の筋放電は130°と150°の間に大きな差がなかったのに対して、150°で力の値が極端に下がり大きな差が生じていた。伸展動作では、110°のときに最も力発揮できていた。角度が130°以上になると力発揮の値が下がり、110°との間に有意差が見られ、筋の形状により同じ筋放電の量でも力発揮に大きな影響が出ることが明らかとなった。実験2では、肩を挙上した時の僧帽筋の筋放電が有意に高くなっていた。他の筋で有意差はなかった。上肢を維持するときの主動筋である上腕二頭筋は肩甲骨につながっているため、肩を挙上させることで筋が伸ばされ、効率よく力を発揮できなくなると考えられる。看護や介護の現場では、移動や体位変換ができない患者の日常的な援助で身体的負担が大きく、新たな観点から負荷の少ない介助動作が必要とされている。その観点の一つとして「生理学的・バイオメカニクス的観点」があり、筋収縮はアクチン-ミオシンの架橋形成によって成立するため、筋収縮前後の関節角度(アクチンとミオシンの重なりの度合い)が筋収縮力に影響するという点に着目し、介助者の身体的負担や力発揮の効率の変化を検証し、介助動作の提言を行うことが目的である。本年度は、介助動作を日常的に行っている看護師と介助動作を行ったことのない一般者を対象とした2つの実験を行った。平成21年度の実験では、上肢伸展時に110°の肘関節角度が最も効率がよく、上肢屈曲時は90°の肘関節角度が最も効率が良かった。これを応用し、動作A:上腕三頭筋を主動筋とし、臥床患者の肩部と腰部の下に上肢を伸展させながら入れる動作。動作B:上腕二頭筋を主動筋とし、患者の身体を手前に引き寄せる動作。動作C:上腕二頭筋を主動筋とし、90°で臥床患者の身体を枕(右)側に移動する動作。ABC動作は「理想角度」を指定する場合としないで比較した。結果、看護師群では各動作で有意差が見られたが、一般者群では有意差はいずれも認められなかった。

看護師群の動作Aでは上腕三頭筋と上腕二頭筋の「理想群」の%EMGmaxが有意に小さかった。これは肘関節角度の違いで筋の形状が変化したことによると考えられる。また、看護師群の動作Bでは主動筋である上腕二頭筋では有意差はないものの、ほぼ全ての被検筋で「理想群」が「非理想群」の約半分の%EMGmaxであり、右の脊柱起立筋で有意に小さかった。これらのことより、介助動作における肘関節角度は伸展運動では110°、屈曲運動では90°に近い理想的な角度にすることで主動筋である上腕三頭筋や上腕二頭筋の負担が軽減し、脊柱起立筋や僧帽筋の負担も軽減できる。筋収縮はアクチン-ミオシンの架橋形成(アクチンとミオシンの重なりの度合い)によって成立し、筋収縮前後の関節角度が筋収縮力に影響するという点に着目し、「生理学的・バイオメカニクス的観点」から介助者の身体的負担や力発揮の効率の変化を検証し、介助動作の提言を目的とした。1年目は、上肢伸展時に110°の肘関節角度が最も効率がよく、上肢屈曲時は90°の肘関節角度が最も効率が良いことを明らかにした。2年目は、1年目の結果を臨床で応用できるかを検証するため、看護師群との般者群の2群を対象の同様の実験を行った。動作A:上腕三頭筋を主動筋とし、臥床患者の肩部と腰部の下に上肢を伸展させながら入れる動作。動作B:上腕二頭筋を主動筋とし、患者の身体を手前に引き寄せる動作。動作C:上腕二頭筋を主動筋とし、90°で臥床患者の身体を枕(右)側に移動する動作。ABC動作は「理想角度」を指定する場合としないで比較した。結果、看護師群では各動作で有意差が見られたが、一般者群では有意差はいずれも認められなかった。3年目は、研究成果を学術学会で発表した。また、今後研究を発展させるための海外事情の知見を得た。
末梢性並びに中枢性痛覚過敏の発現機構に関する研究-NO〜cyclicGMP系及びプロスタグランジン〜cyclicA系の役割について-

1.行動薬理学的手法を用いた痛覚過敏発現機構の検討:実験動物としてはラットを用い、痛覚過敏の指標となる疼痛閾値の測定には加重刺激を加えるRandall-Selitto法を用いた。薬物はすべて足甲部皮内に投与した。(1)cyclic AMP(cAMP)及びcyclic GMP(cGMP)誘導体の投与:両cyclic nucliotidesの膜透過性誘導体をそれぞれ単独で投与した場合には有意な痛覚過敏は発現しなかったが、両者を同時併用投与した時には有意な痛覚過敏が用量依存性に発現した。また両者の投与時間を5分前後させても同程度の痛覚過敏が発現した。2.cGMPとcAMPの定量による痛覚過敏発現機構の検討:ラット足甲部の水疱底部を潅流し、組織より灌流液中に遊離するcGMP量とcAMP量を調べる方法を確立した。そこで、BKを灌流部位に投与したときのcGMPとcAMP量の変化を調べたところ、両cyclic nucliotidesの遊離量はBKにより有意に増加した。さらにBKをL-NAMEと同時投与すると、BKによるcGMP遊離量の増加は有意に抑制されたが、cAMP量は有意な影響を受けなかった。3.まとめ:上記の研究結果より、(1)末梢においてchemical mediatorsが痛覚過敏を誘発する機構には、cGMP系とcAMP系の両second messenger系の活性化が関与していること、(2)BK,adenosine,glutamateはNOを介してcGMP系を活性化していることが明らかとなった。
定加重および定応カクリープにおける構成方程式の物理的意味の解析

耐熟低合金綱のクリープ寿命は2つのパラメータ、すなわち仮想的初期歪速度と歪速度加速因子Ωによって首尾よく予測可能である。このような実用的利便性があるにもかかわらず、これらのパラメータの物理的意昧は今日に至ってもなお明らかではない。本研究では、耐熱鋼のみならずアルミニウムやアルミニウム-3mol%マグネシウム合金を対象にして、これらのパラメーターの応力依存性に関するデータを蓄積するとともに、これらを解析してその物理的意昧を明らかにする目的でお粉会った研究である。研究の結果、低応力においては、単相材料のΩの値が殆ど仮想的初期歪速度の応力指数に近く、基本的には応力に依存しないことが明らかになった。Al-3mol%Mg合金の場合、高応力水準ではΩ値が応力の増加に伴って減少し、仮想的初期歪速度の応力指数よりも小さくなることが明らかになった。単相材料に関するこれらの結果とは対照的に析出物で強化された耐熱鋼では、Ωのあたいが応力指数よりも大きく、Ωの値が応力とともに減少する。このようなΩの応力依存性を理解するために、Al-3mol%Mg合金の応力緩和曲線を解析して変形応力中の有効応力の割合を調べた。その結果、Ωが以下のように表されることが実験的にも確認でできた。ここに、n_pは運動転位密度の応力指数、m^*は転位速度の有効応力指数である。この結果に基づき、耐熱鋼中の析出物が、(∂ln σ*/∂ln ln σ)の値に大きな影響を及ぼしていると推論した。研究実績の概要【目的】定荷重クリープ試験成績の解析とその物理的な意味付けは工学上極めて重要である。しかし、定荷重クリープでは歪の増加にともない応力及び組織が刻々変化するので解析が困難であり、定荷重クリープ挙動の解析はこれまで放置されてきた。本研究では、全寿命の大部分を占める第3次クリープ挙動が仮想的初期歪速度^ε_oと歪速度加速因子Sで記述できることに立脚し、このパラメータの物理的意味を明らかにすることである。【結果】Al及びAl-Mg合金では定応力クリープ試験の成果が蓄積されている。それゆえ、これらの単相金属材料の定荷重クリープ試験を種々の試験条件のもとで行い、仮想的初期歪速度^ε_oと歪速度加速因子Sの温度および応力依存性を調べて、実用鋼の結果と比較した。その結果、単相合金の結果は析出物を含む実用鋼の結果と際立った相違があることが分かった。すなわち、実用鋼ではS値が応力に依存するにも拘らず、単相材料のAl及びAl-Mg合金ではS値が応力及び温度に依存せず、それぞれ、5.3及び3.7であった。興味深い点は、S値が定常クリープ速度の応力指数nと一致することである。また、^ε_oの温度依存性を調べたところ、得られた活性化エネルギーは定常クリープの見掛けの活性化エネルギーに一致した。これらの事実は、^ε_oが定応力下における定常クリープ速度に一致することを示している。以上のことより、思考実験[鉄と鋼、81、[8](1995)、862-867]から導いた結論が正しいことが立証された。耐熱低合金鋼の場合、2個のパラメータ、即ち、仮想的初期歪速度(εomicron)と歪速度加速因子(Ω)によって定荷重クリープ曲線が記述できるので、これらを用いてクリープ寿命の予測ができる。しかし、パラメータの物理的な意味は明らかではない。本研究では、定応力クリープ試験の結果が蓄積されている単相材料の定荷重クリープ試験を行い、仮想的初期歪速度と歪速度加速因子の構成方程式を決定し、その結果と定応力のクリープ試験の結果を比較することによって仮想的初期歪速度と歪速度加速因子の物理的意味を明らかにすることを試みた。

対象にした材料は、Alおよび典型的な合金型クリープ挙動をするAl-3.0mass%Mg合金である。解析の結果、仮想的初期歪速度が定常クリープ速度と一致すること、定荷重クリープ試験中に真応力が刻々変化するが、Alの場合は刻々の真応力に対応する定常クリープ組織が刻々得られていることが明らかにされた。Al-Mg合金については歪速度加速因子が一定の領域で応力緩和試験を行い、変形応力中の有効応力の割合、歪にともなう運動転位密度の変化を調べ、運動転位の歪依存性および応力依存性を検討した。また、実測したΩの値と理論的に期待される値とを比較してした結果、実測値が理論から期待される値と一致することが明らかになった。この事実を下に、大きな応力指数を示し、Ωの値も大きい実用耐熱鋼の挙動やΩの応力依存性について今後検討を進めるつもりである。
畑地灌漑スケジューリングのための土壌水分欠損状況の推定法に関する研究

畑地における灌漑計画により合理的に立案するには土壌の水分状態を的確に推定する必要がある。そのためには土壌・作物・気象についての正確な情報が必要となるが,実際にこれらのデータを集積する事が困難な場合が多い。そこで,比較的入手が容易なデータをもとに土壌の水分状態を推定する方法が求められる。本研究では,そのような推定法の一つとして土壌水分欠損量モデル(SMDモデル)に着目し,モデルのもつ土壌物理的な妥当性を明らかにするとともに,さらなる改良発展を試みた。本年の研究実績を以下に要約する。1.土壌-作物-大気連続系における水分移動を再現できる理論モデルを作成し,これを用いた数値実験を行った。種々の条件を想定して行った数値実験の結果から,SMDモデルの諸仮定が土壌物理的に妥当なものであるという結論が得られた。2.SMDモデルが作物の全生育ステージにおいて土壌の水分状態を精度良く推定しうることを明らかにするため,実際のほ場において大豆の栽培実験を行った。しかし,本年は降雨日が極めて多く,栽培実験では所定の成果が得られなかった。3.異なる土壌,作物における土壌水分データ,気象データ等の資料収集を行った。得られたデータは福岡地区(大豆),都城地区(大豆),宮古島地区(サトウキビ,オクラ)である。それぞれのデータにSMDモデルを適用し,土壌水分状態の推定を試みた。その結果,良好な推定精度が得られ,本モデルが高い実用性を有することが確認された。また,モデルの各パラメータが土壌,作物種ならびに土壌の水分状態に大きな影響を受ける事が明かとなった。さらに,数学的最適化手法を用いたSMDモデルの各パラメータの自動決定法を確立した。なお,本研究の成果の一部を平成5年度農業土木学会九州支部講演会において発表した。
ゲノム編集によりグルテンを改変した低アレルゲン小麦の作出

パンコムギにおいて、グリアジンは種子貯蔵タンパク質の一つであり、小麦粉のグルテンの構成成分である。グリアジンは遺伝子のコピー数が特に多く、一部がアレルギーの原因となる。これまで、これらの多重遺伝子は、それぞれ異なる発現パターンを示すことを明らかにしてきた。本研究では、パンコムギにおける種子貯蔵タンパク質遺伝子の発現を制御する転写因子を特定し、多重遺伝子の制御機構を解明することを目的とする。さらに、ゲノム編集技術を用いて、転写因子およびグリアジンをコードする複数の遺伝子の同時改変を行う。このアプローチにより、従来の育種法では得られなかった低アレルゲン化した小麦粉を産生できる系統の作出を目指す。
5員環リン化合物のアルブゾフ反応を利用する光学活性リン化合物の簡便な合成法の開発

光学活性な有機リン化合物は,不斉水素化触媒の配位子として重要な役割を演じ,生体内でもP-C結合を有する化合物が数多く発見され,そのほとんどが生体の重要な機能をつかさどっている.このような有機リン化合物の合成法はいくつか報告されているが,ほとんどの場合反応操作が煩雑で古典的な光学分割法によるものであり,従来の合成法にかわるより簡便な,しかも高い立体選択性を有する反応経略を確立することは意義深い.そこで本研究では,各種ジクロロホスフィンRPcl_2(R=Ph,Me,OPh,O^〓r,SEt,SPh等)と(S)-プロリノールをトリエチルアミン存在下反応させ,対応する3価のリン化合物(I)を合成した. Iのジアステレオマー比は用いたRPcl_2のRによって異なるが,アルキル基やアリール基の場合には一方の異性体のみが得られた.次にIを異性体混合物のまま,種々のハロゲン化アルキルとアルブゾフ反応させ, P-C結合の生成と同時に位置選択的に環内のP-O結合を開裂させ,対応する5価のリン化合物(II)に変換した.この段階で生じたジアステレオマーをジリカゲルのカラムクロマトにより,ほぼ完全に分離できた.ついで単離したIIの各異性体を硫酸またはトリフオロメタンスホン酸存在下,加アルコール分解により,立体配置反転で不斉源を除去し,目的の光学治性ホスフィネート,ホスホネート,ホスホノチオエート等を得た.また,これらのリン化合物は光学的にほぼ純粋であることを,キラルシフト試薬を用いる`H-NMR法によって明らかにした.しかも光学活性リン化合物の絶対配置とシフト試薬によるシグナル分離のパターンとの間の相関についての経験則が確立された.以上,環状リン化合物のアルブゾフ反応を利用して,様々な光学活性有機リン化合物が簡便に合成できるようになり,本合成法が一般性のあることを明らかにした.光学活性な有機リン化合物は,不斉水素化触媒の配位子として重要な役割を演じ,生体内でもP-C結合を有する化合物が数多く発見され,そのほとんどが生体の重要な機能をつかさどっている.このような有機リン化合物の合成法はいくつか報告されているが,ほとんどの場合反応操作が煩雑で古典的な光学分割法によるものであり,従来の合成法にかわるより簡便な,しかも高い立体選択性を有する反応経略を確立することは意義深い.そこで本研究では,各種ジクロロホスフィンRPcl_2(R=Ph,Me,OPh,O^〓r,SEt,SPh等)と(S)-プロリノールをトリエチルアミン存在下反応させ,対応する3価のリン化合物(I)を合成した. Iのジアステレオマー比は用いたRPcl_2のRによって異なるが,アルキル基やアリール基の場合には一方の異性体のみが得られた.次にIを異性体混合物のまま,種々のハロゲン化アルキルとアルブゾフ反応させ, P-C結合の生成と同時に位置選択的に環内のP-O結合を開裂させ,対応する5価のリン化合物(II)に変換した.この段階で生じたジアステレオマーをジリカゲルのカラムクロマトにより,ほぼ完全に分離できた.ついで単離したIIの各異性体を硫酸またはトリフオロメタンスホン酸存在下,加アルコール分解により,立体配置反転で不斉源を除去し,目的の光学治性ホスフィネート,ホスホネート,ホスホノチオエート等を得た.また,これらのリン化合物は光学的にほぼ純粋であることを,キラルシフト試薬を用いる`H-NMR法によって明らかにした.しかも光学活性リン化合物の絶対配置とシフト試薬によるシグナル分離のパターンとの間の相関についての経験則が確立された.以上,環状リン化合物のアルブゾフ反応を利用して,様々な光学活性有機リン化合物が簡便に合成できるようになり,本合成法が一般性のあることを明らかにした.光学活性な有機リン化合物は、遷移金属不斉水素化触媒の配位子として重要であり、その簡便な合成法の確立は意義深い。そこでまず、各種ジクロロホスフィンRP【Cl_2】(R=Ph,Me,OPh,【OPr^i】,SEt,SPh等)を、トリエチルアミン存在下、不斉源としての(S)-プロリノールと反応させ、対応する3価のリン化合物オキシアザホスホリジン誘導体(【I】)を合成した。Iにおけるジアステレオマー割合は用いたRP【Cl_2】のRによって異なるが、R=Ph,Meの場合には一方の異性体のみが得られた。次に、【I】を異性体混合物のまま、種々のハロゲン化アルキルとアルブゾフ反応させることにより、P-C結合の生成と同時に位置選択的に環内のP-O結合を開裂させ、対応する5価のリン化合物(【II】)に導いた。この段階で生じたジアステレオマーをシリカゲルクロマトグラフィーにより、ほぼ完全に分離できた。ついで単離した【II】の各異性体を、硫酸またはトリフルオロメタンスルホン酸存在下、加アルコール分解することにより、立体配置反転で不斉源を除去し、目的の光学活性ホスフィネート,ホスホネート,ホスホノチオエート等を得た。また、これらのリン化合物は光学的にほぼ純粋であることを、キラルシフト試薬を用いる【^1H】NMR法によって明らかにした。しかも、光学活性リン化合物の絶対配置とシフト試薬によるシグナル分離のパターンとの間の相関についての経験則が確立された。さらに、分子内アルブゾフ反応を利用して、上述の方法を光学活性環状リン化合物の合成に拡張することを試みた。

現時点では5員環リン化合物について良好な結果が得られている。目下、68員環リン化合物の合成について、反応条件等の検討を行っている。以上、本年度は、アルブゾフ反応を利用して、各種光学活性リン化合物をほぼ光学的に純粋に得ることに成功し、本合成法が一般性のあることを明らかにした。
麻酔による意識消失メカニズムの新たなる展開-視床下部 MCH 産生細胞の役割-

メラニン凝集ホルモン(MCH)の睡眠・覚醒サイクルに及ぼす影響を検討した。脳室内投与MCHは覚醒期を減少したが、REM睡眠期とnonREM睡眠期を増大した。睡眠は記憶と密接に関連し、記憶の保持は海馬でのアセチルコリン(ACh)放出が欠かせない。本実験では、脳室内投与MCHはREM睡眠期を増大し海馬ACh放出を増大した。さらに、REM睡眠期と海馬ACh放出に有意な相関が見られた。また、MCHの脳室内投与は覚醒伝達物質であるヒスタミンの大脳皮質からの放出に影響しなかった。以上の結果より、MCHは記憶と深く関連していることが示唆された。MCHの記憶との関連が麻酔にどのように影響するかは今後の課題である。本年度は、最初に安静時およびNK801誘発興奮時の大脳皮質からのオレキシンまたはメラニン凝集ホルモン(MCH)の放出をPush-Pull法を用いて測定可能かどうかを計画した。まずオレキシンを用いて行い、測定はRIAを用いた。その結果、安静時および興奮時の大脳皮質からのオレキシン放出はいずれも測定限界以下の濃度でその変化を追うことができなかった。他の報告によるとこのPush-Pullによるペプチド測定は回収率が最大10%であるとの報告もあり、このことが測定できなかった原因であったかもしれない。このため、MCHに関しては費用の面もあり実験を行わなかった。次に、MCH脳室内投与後の睡眠パターンとマイクロダイアリシスを用いた大脳皮質からのアセチルコリン放出変化を投与後5時間検討した。対照群では生理食塩水を投与した。MCHは投与後1時間(MCH群vs.生理食塩水群:32.4±8.8vs. 22.7±13.4分,P=0.012,unpairedt test)、2時間(17.7±7.8vs. 8.7±5.1分,P=0.038)、3時間(28.2±11.9vs. 13.8±9.5分,P=0.034)でREM睡眠時間を有意に増大したが4および5時間後では変化なかった。一方、MCH投与後の大脳皮質からのアセチルコリン放出は実験時間中両群間で有意差は見られなかった。以上の結果から、MCHはREM睡眠時間を増大させることがわかった。従来から、覚醒時およびREM睡眠期には大脳皮質からのアセチルコリンが増大することが報告されている。しかし、何故REM睡眠期が増大したにもかかわらず大脳皮質からのアセチルコリンが増大しなかったかはわからない。前脳基底核のアセチルコリン含有細胞は大脳皮質や海馬に投射している。今後は前脳基底核にMCHを微量投与した時の睡眠時間および大脳皮質からのアセチルコリンの放出の変化などを検討する予定である。睡眠は記憶の定着に関連しており、記憶の定着には海馬が関与していることが知られている。そこで、MCH脳室内投与時の睡眠の変化と海馬からのアセチルコリン放出を検討した。脳室内MCH投与は前年度の結果と同じく覚醒時間を有意に短縮し、REMおよびNREM睡眠時間を増大した。また、対照群(生食脳室内投与)に比較しMCH脳室内投与は有意に海馬からのAch放出を増大した。(P<0.01;2元配置分散分析)さらに、脳室内MCH投与後15時間における海馬からの総Ach投与量も対照群に比較して有意に大きかった。(P<0.050.01;unpaired t test)そこで、REM睡眠時間と海馬からのAch放出の相関をとってみると、有意な相関が見られた。(P<0.01,R=0.3,Spearmanrankテスト)一方、NREM時間と海馬からのAch放出とは有意な相関が見られなかった。海馬からのAch放出は記憶にとって重要な役割を果たしていることが報告されており、脳室内投与MCHは記憶の増進と関連があることが示唆された。そこで、脳室内投与MCHが記憶の促進と関連あるかどうかを空間認知機能テスト(Morris Water Maze Test)を用いて検討した結果、脳室内投与MCHは空間認知機能を増進することがわかった。前脳基底核にあるMedial Septum(MS)のコリン作動性神経は海馬へ神経線維を送っている。このことから、MCH脳室内投与時の海馬からのAch放出増大がMCHのMS神経細胞への直接作用かどうかをMCHをMSへ微量注入することにより検討した。その結果、MCHのMSへの微量注入はREM睡眠時間には影響しなかったが海馬からのAch放出は増大した。