hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域・国際教育に深く関わる国語科教師が教科書依存の教科内容観を拡張する過程の解明

以下、上記3点の研究成果について具体的に説明する。1.学会発表要旨集・当日配付資料では、高校国語科教師6名が、教科内容観を変容させてきた実践の足跡を提示するとともに、教師間での共通性と個別性を考察した。さらに、教科内容観の変容の背景には、教師に適応を迫る外在的教育理論や生徒との関わりから紡がれる内在的教育理論が影響していることを報告した。2.現地調査2回目は、前年度調査で明らかになった各教師が捉える授業改善のための課題についての1年間の取り組み状況を調査した。各教師が、授業改善に向けて、学校内外のどのような専門家(同僚教師・他校教師・地域の専門家など)とどのように関わり、教科内容観がどう修正され、どんな授業として現象しているのかを調査したのである。3.2で行ったインタビューデータを文字化する際には、授業観察記録データと照合させつつ、授業の事実と教師の語りとの関係性を追記することで、データ分析を効率よく進められるよう努めた。調査分析結果より導かれた現時点での結論は、概括的なものではあるが、次の通りである。国語科教師が持つ教科内容観そのものと、教師の専門性向上の過程には、それぞれ教師間で多様性が認められるものの、その多様性に基づく授業実践がいずれも、生徒のことばの学習の充実に結実しているという結論である。本年度の計画は、前年度に依頼をした研究協力者を対象とする継続調査を実施することと、調査データを分析・解釈し、教師の専門性向上の多様性についての結論の大まかな見通しを得ることであり、両者とも遂行することができたからである。なお、継続調査を実施することで、前年度以上に、各教師が備えている国語科教師としての専門性を豊かに概念化することができた。次年度は、本年度における研究協力者を対象とした継続調査を実施するとともに、できるだけ多様な事例を収集できるよう、さらに別の研究協力者を確保できるよう努める。到達目標として、国語科教師の教科内容観の変容(経験に伴う拡張)について、教師間での共通性と個別性を導き出し、教師の学習発達モデルの構築につなぐ予定である。次年度は、本年度に引き続き追跡調査を実施し、調査結果のより丁寧かつ精密な分析を心がけ、3カ年におよぶ調査結果を総合し、国語科教師の専門性向上プロセスのモデル化を試みる。なお、構築したモデルは、他の学術分野(経営学など)における人材育成モデルと対照させ、教師ならではの成長の固有性を解明できるようにする。(理由)予定していた研究調査すべてを行うことができなかったためである。本研究調査は、同時期にまとめて行うものではなく、1事例ずつ丁寧な調査を行い、その都度データを分析し、続く別の調査へつなぐものである。また、調査協力者が現職教員であるため、学校行事等との兼ね合いから、調査日時の調整が難航することもあった。以上のことから、単年度で予定していたすべての調査を終了できないこともあり得る。(使用計画)次年度は、本年度に調査できなかった事例を優先して、早い時期に調査を終了させる。その後、次年度に予定していた調査を効率よく進める。現地調査の一部について、異常気象等の影響により日程調整ができず、調査が遂行できなかったことが理由である。
ハイブリッド型逆問題定式化による構造物-地盤連成系の性能最大化設計

本研究の目的は、建築構造物の設計用地震外乱に対する各種力学性能を、経済性とのトレードオフを通じて最大化するための新しい設計法を開発することにある。本研究において以下の成果を得た。1.地震危険度解析手法を用いて基盤面における設計用地震動レベルを決定し、基盤面において作成した人工地震波をSHAKEプログラムを用いて地表面レベルへと変換した。これを設計用地震動として採用した。2.鉛直荷重時、鉛直荷重+レベル1地震時、鉛直荷重+レベル2地震時の3種類の限界状態に対する制約条件を全て考慮し、応答量と制約条件の関係を「不満足度関数」を用いて統一的に表現した。構造物総重量についても同様の不満足度関数を導入し、最終的に制約条件の満足度を性能レベルの尺度と見なすことにより、経済性を含めた多目的最適設計問題を構成した。3.基礎・地盤系の力学特性が全て指定されたモデルについて、1次固有周期・1次固有モードを指定した時の「ハイブリッド型逆問題定式化」により構造物の各部材剛性および対応する強度を求め、初期解として採用した。「増分型逆問題定式化」による組織的な部材剛性変更アルゴリズムと、上記各限界状態に対する応答レベル決定手法を組み合わせ、最大不満足レベルを最小化(性能最大化)する設計解を見いだす方法を構築した。4.軟弱地盤から良質地盤までの各種地盤に対して上記設計法を適用し、「性能最大化設計構造物」の剛性分布を求めた。その結果に基づき、地盤特性が上部構造物の設計に及ぼす影響を調べた。有限要素モデルを用いた時刻歴応答解析により本設計法の妥当性を検証し、良好な精度を有することを確認した。
卵胞活性化技術を基盤とする新規不妊治療法の確立

早発閉経や高齢による卵巣機能不全の不妊患者では、卵胞が発育せず自らの卵子を用いた妊娠は非常に困難である。申請者らは、PI3Kシグナル活性化とHippoシグナル抑制による卵胞活性化法を開発・臨床応用し、摘出した卵巣を体外で活性化した後、自家移植することで早発閉経患者の妊娠・出産に成功した。本研究は、現行の卵胞活性化法の臨床成績を向上しつつ、卵胞活性化法の適応を拡大するための新たな治療法の開発を試み、これらの患者が、自らの卵子で妊娠可能な治療法を確立することが目的である。本研究では以下の研究項目を計画している。1残存初期卵胞数を反映する新規血清マーカーの同定と測定系の開発、2移植卵巣の生存性の改善、3卵巣移植カテーテルの開発、4Hippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の開発本年度は1残存初期卵胞数を反映する新規血清マーカーの同定と測定系の開発については、初期卵胞が分泌する候補因子に対する高親和性・高特異性の特異的モノクローナル抗体を作製し、サンドイッチELISAを用いた測定を行ったが、卵巣の残存卵胞数と相関する結果が得られなかった。2移植卵巣の生存性の改善には移植卵巣への血管新生が重要であり、そのために必要な内因性のVEGF産生を誘導する新たな方法を着想し、hCG投与によるVEGFの産生誘導と、それによる効果的な虚血防止が可能であることを見出し、移植卵巣の生存性が改善することを示した。3初年度に完了。4昨年度にHippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の開発については、臨床試験に対する倫理委員会の承認を受け、関連病院とともに被験者登録を開始した。しかし、本年度に新たな移植卵巣の生存性の改善方法を確立したため、本法を用いた臨床試験を実施するため研究期間を延長することとした。Hippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の臨床試験データの解析を行ったところ、当初の想定に反し、卵巣虚血の影響により移植卵巣組織の生存性が低いことが判明した。そこで、その問題を克服可能なHCG投与によるVEGF産生誘導を開発した。そのため、その技術をも用いて別のプロトコールで臨床試験を行い、効果判定のため臨床試験データの収集からやり直す必要が生じため、当初の研究進捗予定よりもやや遅れる結果となった。移植卵巣の生存性の改善のための移植卵巣への新たな血管新生の誘導法を開発した。そこで、当初の研究期間を延長して、Hippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の臨床試験を、この新たなプロトコールで追加実施することとした。新たに開発したHCG投与によるVEGF産生誘導を用いた方法での卵胞活性化法を行うため、50名の患者を追加登録し、卵巣移植手術実施したうえで効果判定のため臨床試験データの収集を行う。1残存初期卵胞数を反映する新規血清マーカーの同定と測定系の開発、2移植卵巣の生存性の改善、3卵巣移植カテーテルの開発、4Hippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の開発本年度は、このうち3卵巣移植カテーテルの開発を完了した。卵巣移植用カテーテルをデザインし、プロトタイプを作製した。北里メディカルと秘密保持契約を締結し、北里メディカルより特許出願の上、すでに認可を受けて販売を開始している。1残存初期卵胞数を反映する新規血清マーカーの同定と測定系の開発については、初期卵胞が分泌する候補因子に対する市販のELISAを用いた測定を行ったが、感度に問題があり、現在は高親和性・高特異性の特異的モノクローナル抗体の作製を進めている。2移植卵巣の生存性の改善、については、ある種のゲルで卵巣片を被包することで効果的な虚血防止が可能であることを見出したが、内因性のVEGF産生を誘導する新たな方法を着想し、その方法の優位性を確認している。4Hippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の開発、については、臨床試験に対する倫理委員会の承認を受け、関連病院とともに被験者登録を開始した。2移植卵巣の生存性の改善、3卵巣移植カテーテルの開発、については当初の計画以上に進展しており、移植卵巣の生存性の改善においては当初計画よりも優れた方法を考案して、試験を進めている。また、卵巣移植カテーテルの開発については、当初はデバイスの考案、非臨床POC取得を行い特許申請までを予定していたが、すでに認可販売まで至っている。4Hippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の開発に関しては、順調に臨床試験を開始し、被験者の登録を進めている。しかし、1残存初期卵胞数を反映する新規血清マーカーの同定と測定系の開発は、既存の市販抗体を用いたアッセイでは感度が悪く、新たに高親和性・高特異性の特異的モノクローナル抗体を作製しており、やや研究が遅れている。

そのため、研究計画全体においては、おおむね順調に進展していると考える。早発閉経や高齢による卵巣機能不全の不妊患者では、卵胞が発育せず自らの卵子を用いた妊娠は非常に困難である。申請者らは、PI3Kシグナル活性化とHippoシグナル抑制による卵胞活性化法を開発・臨床応用し、摘出した卵巣を体外で活性化した後、自家移植することで早発閉経患者の妊娠・出産に成功した。本研究は、現行の卵胞活性化法の臨床成績を向上しつつ、卵胞活性化法の適応を拡大するための新たな治療法の開発を試み、これらの患者が、自らの卵子で妊娠可能な治療法を確立することが目的である。本研究では以下の研究項目を計画している。1残存初期卵胞数を反映する新規血清マーカーの同定と測定系の開発、2移植卵巣の生存性の改善、3卵巣移植カテーテルの開発、4Hippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の開発本年度は1残存初期卵胞数を反映する新規血清マーカーの同定と測定系の開発については、初期卵胞が分泌する候補因子に対する高親和性・高特異性の特異的モノクローナル抗体を作製し、サンドイッチELISAを用いた測定を行ったが、卵巣の残存卵胞数と相関する結果が得られなかった。2移植卵巣の生存性の改善には移植卵巣への血管新生が重要であり、そのために必要な内因性のVEGF産生を誘導する新たな方法を着想し、hCG投与によるVEGFの産生誘導と、それによる効果的な虚血防止が可能であることを見出し、移植卵巣の生存性が改善することを示した。3初年度に完了。4昨年度にHippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の開発については、臨床試験に対する倫理委員会の承認を受け、関連病院とともに被験者登録を開始した。しかし、本年度に新たな移植卵巣の生存性の改善方法を確立したため、本法を用いた臨床試験を実施するため研究期間を延長することとした。Hippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の臨床試験データの解析を行ったところ、当初の想定に反し、卵巣虚血の影響により移植卵巣組織の生存性が低いことが判明した。そこで、その問題を克服可能なHCG投与によるVEGF産生誘導を開発した。そのため、その技術をも用いて別のプロトコールで臨床試験を行い、効果判定のため臨床試験データの収集からやり直す必要が生じため、当初の研究進捗予定よりもやや遅れる結果となった。2移植卵巣の生存性の改善、については当初計画よりも優れた血管新生誘導法が考案されたため、追加のex vivo, in vivo試験を行い、その方法の優位性を評価する予定である。また、1残存初期卵胞数を反映する新規血清マーカーの同定と測定系の開発については、新たな抗体を用いて試験を進める。さらに従来の発色法よりも高感度な化学発光法を用いたシグナル検出法や、2次抗体に核酸のタグをつけ、それをPCR反応で増幅して微弱なシグナルを検出するimmuno PCRを行う。4Hippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の開発に関しては、予定通り被験者の登録を進め、卵胞活性化法の効果を検証する。移植卵巣の生存性の改善のための移植卵巣への新たな血管新生の誘導法を開発した。そこで、当初の研究期間を延長して、Hippoシグナル抑制のみによる新たな卵胞活性化法の臨床試験を、この新たなプロトコールで追加実施することとした。新たに開発したHCG投与によるVEGF産生誘導を用いた方法での卵胞活性化法を行うため、50名の患者を追加登録し、卵巣移植手術実施したうえで効果判定のため臨床試験データの収集を行う。
泌尿器癌に対する抗癌治療における疲労・倦怠感バイオマーカーの探索

癌関連疲労(cancer-related fatigue)は癌薬物治療中に多くの患者が経験し、治療決定・継続の意思に関わるものではあるが、そのバイオマーカーは明らかになっておらず、十分な研究が行われてきていない。本研究では、担癌動物治療モデルおよび泌尿器癌抗がん治療中の患者での試料(血漿)を用いて血中メタボローム解析および患者血漿においては、サイトカイン測定を行うことで抗がん薬物治療におけるバイオマーカーを確立することを目的としている。現在までに動物実験においては担癌治療動物モデルマウスの確立およびマウスにおける治療前後での疲労評価、血漿採取に至る実験系の確立を行なっている。引き続き本年度においては十分評価可能な実験系の確立および、治療モデルマウスにおける疲労評価、血漿採取およびそのメタボローム解析を行なっていく予定である。動物実験での結果、患者試料での結果を統合的に評価、検討を行うことで抗がん剤治療における癌関連疲労における新規バイオマーカーの確立を進めていく予定である。抗がん薬物治療中の患者においては、治療前後での血漿の採取およびその治療経過中の疲労質問表(FACIT-F、疲労感VAS)の採取を行なっている。次年度においては、これら血漿を用いての血中メタボローム解析、サイトカイン測定を行い、それらの治療前後での変化に合わせて疲労質問票での変化と組み合わせることでの検討・解析を進めていく予定である。更に引き続き患者試料の採取を継続し解析を進めていく予定である。動物実験において、担癌治療モデル(マウス)での十分な疲労評価および安定した血漿採取を行なっていくにあたっての実験系の確立において十分に安定して行えていない。動物モデルにおいて癌自体の影響も考慮する必要があり、現在担癌マウスにおける癌の進行による体重の変動などを含めた疲労評価を並行し行なっている段階である。それらを統合的に鑑みた実験系の確立を進めその上で引き続き疲労評価・血漿を用いたメタボローム解析を進めていく予定である。患者試料に関しては予定通り採取も進んでおり、本年度においては患者試料を用いた測定を行い、検討を進めていく予定である担癌マウスにおける癌そのものによる疲労度(体重の変動等を含む)を評価を並行し行い、担癌治療モデルマウスにおいて引き続き現在の実験系を安定し確立したものとする。その上で本年度においては、血漿メタボローム解析を行い疲労評価の結果と統合的に解析することで、バイオマーカーの候補分子のスクリーニングを行う予定である。患者試料も同様に本年度に血漿メタボローム解析、サイトカイン測定により、疲労質問票の結果を合わせ検討解析を進める。動物実験と患者試料との結果を統合的に解析することでバイオマーカーの確立を予定する。本年度において、動物および患者試料ともに検体のメタボローム解析およびサイトカイン測定には着手ができていない。また治療動物モデルにおいて、薬剤投与における評価も十分にはできていない。次年度は上記実験および検体の測定の際に助成金を使用する予定である。またその解析も行う予定である。
インドネシア底生海洋生物の調査と新規医薬シーズ資源の開拓

新しい医薬資源を開発するため、スマトラ島北部のアチェならびにサバン島、スマトラ島西部のメンタワイ、ジャワ島北部サウザンアイランド諸島のプラムカ島を拠点として、周辺サンゴ礁域から底生海洋生物265サンプルを採集した。また、資源の保全と持続的利用のため、採集した底生海洋生物の総ゲノムの保存、224種の共棲微生物の分離を行った。そして、生物試料を標本として保存するとともに、水中写真を基にして、生息状況、生育環境、形態的特徴の情報をまとめリスト化した。さらに生物試料および共棲微生物の培養物から抽出エキスを調製し、生物活性試験の結果と産生成分の情報についても合わせてリスト化した。インドネシアは、豊富に底生海洋生物資源を保有しながらその調査研究が遅れ、自然破壊も進みつつある。これらの現状をふまえ、本研究では、日本とインドネシア(ランプン大学理学部およびディポネゴロ大学水産海洋学部)の天然物化学者を中心とする共同研究チームにより、海綿を中心とする底生海洋生物の調査・採集、調査地域での生物種の分布・生息状況に関する情報を収集するとともに、医薬シーズ資源開拓のための生物試料採集と抽出エキスライブラリーの構築を行った。また、資源の保全と持続的利用のため、採集した生物試料から共生微生物の分離を行い、それらの培養抽出物ライブラリーを構築した。具体的には、本年度は、スマトラ島北部のアチェならびにサバン島を重点調査地域として、以下の調査研究を実施した。1.調査用ボートをチャーターして、沿岸サンゴ礁域をスキューバダイビングにより広範に探索し、底生海洋生物の水中写真、生息状況の調査と70サンプルの生物資料の採集を行った。また生物資料については抽出エキスとして、その写真とともに整理し、ライブラリー化した。2.作成した抽出エキスについて、生物活性スクリーニング試験を実施するとともに、その成分分析を開始した。さらに生物資料の遺伝子抽出を行うため、資料の一部の保存を行った。3.生物資料から共生微生物の分離を試み、64種類の海洋微生物の分離に成功した。また、これら微生物の培養抽出物をライブラリー化するとともに、産生成分の分析を開始した。日本とインドネシアの天然物化学者を中心とする共同研究チームにより、海綿を中心とする底生海洋生物の調査・採集、調査地域での生物種の分布・生息状況に関する情報を収集するとともに、医薬シーズ資源開拓のための生物試料採集と抽出エキスライブラリーの構築を行った。また、資源の海洋生物資源の保全と持続的利用のため、採集した生物試料から共生微生物の分離を行い、それらの培養抽出物ライブラリーを構築した。具体的には、本年度は、スマトラ島西部のメンタワイ地区を重点調査地域として、以下の調査研究を実施した。1.メンタワイ地区沿岸のサンゴ礁域をスキューバダイビングにより広範に探索し、底生海洋生物の水中写真、生息状況の調査と85サンプルの生物試料の採集を行った。また、生物試料については抽出エキスとして、その写真とともに整理し、ライブラリー化した。さらに生物試料の遺伝子抽出を行うため、試料の一部の保存を行った。3.生物試料から共生微生の分離を行い、76種類の海洋微生物の分離に成功した。4.昨年度採集した生物試料ならびに微生物試料の成分分析結果を、生物活性試験の結果等とともにデータベース化した。研究計画通り、日本とインドネシアの共同研究チームにより、底生海洋生物の水中写真の撮影、生息状況の調査、ならびに生物試料の採集を実施した。さらに76種類の共生微生物の分離にも成功した。また、生物試料の抽出エキスおよび共生微生物の培養抽出物のライブラリー化も終えている。日本およびインドネシアの海洋天然物化学を専門とする研究者を中心にして、海綿を中心とする底生海洋生物の調査・採集、調査地域での生物種の分布・生息状況に関する情報を収集した。また、インドネシア海洋生物資源の保全と持続的利用のため、採集した生物試料から共生微生物の分離を行い、それらの培養抽出物ライブラリーを構築した。具体的には、本年度は、ジャカルタ島北部に位置するサウザンアイランド諸島を調査地域として、プラムカ島を拠点に以下の調査研究を実施した。1.地域内の10箇所のサンゴ礁域をスキューバーダイビングで調査を実施し、底生海洋生物の水中写真、生息状況の調査と110サンプルの生物試料採取を行った。また、生物試料については抽出エキスとして、その写真とともに整理しライブラリー化した。2.作成した抽出エキスについては、多角的な生物活性スクリーニングを行うとともに、その成分分析を実施した。さらに生物試料の遺伝子抽出を行うため、試料の一部を保存した。3.生物試料から共生微生物の分離を行い、84種類の海洋微生物を取得した。また、これらの培養物をライブラリー化するとともに、その産生成分の分析を行った。4.作年度採集した生物試料および微生物試料の成分分析結果を、生物活性試験の結果とともにデータベース化した。さらに現在までの調査結果について、インドネシア海洋科学院海洋研究所の研究者と情報交換を行った。さらに84種類の共生微生物の分離・保存を行っている。また、生物試料の抽出エキスのライブラリー化、成分分析結果と生物活性試験の結果とのデータベース化も終えている。しかし、84種類の共生微生物のうち15種類については、二次代謝産物を安定に産生する培養条件の検討が必要になった為、培養抽出物のライブラリー化、成分分析と生物活性試験を実施できなかった。ジャカルタ島北部に位置するサウザンアイランド諸島での調査研究において、海洋生物から84株の海洋微生物を分離した。

しかしながら、このうち15株の生育が不安定であった。この為、まず初めに、炭素源、窒素源およびミネラル成分が異なる数種類の培地を用いて、これら菌株の培養条件を検討した。その結果、Bacto Peptoneを窒素源に用いた場合に、いずれの菌株も安定かつ良好に増殖することが明らかとなった。そこで次に、これら菌株の培養抽出物をライブラリー化し、各培養抽出物に含有される二次代謝産物の分析、がん、感染症に関連する10種類の生物活性試験を実施した。そして、これらの情報を、分離源である海洋生物抽出物の成分分析情報、生物活性試験の結果と合わせてデータベース化した。新しい医薬資源を開発するため、スマトラ島北部のアチェならびにサバン島、スマトラ島西部のメンタワイ、ジャワ島北部サウザンアイランド諸島のプラムカ島を拠点として、周辺サンゴ礁域から底生海洋生物265サンプルを採集した。また、資源の保全と持続的利用のため、採集した底生海洋生物の総ゲノムの保存、224種の共棲微生物の分離を行った。そして、生物試料を標本として保存するとともに、水中写真を基にして、生息状況、生育環境、形態的特徴の情報をまとめリスト化した。さらに生物試料および共棲微生物の培養物から抽出エキスを調製し、生物活性試験の結果と産生成分の情報についても合わせてリスト化した。研究計画通り、日本とインドネシアの共同研究チームにより、底生海洋生物の水中写真の撮影、生息状況の調査、ならびに生物資料の採集を実施できた。さらに64種の共生微生物の分離にも成功している。また、構築した生物資料の抽出エキスおよび共生微生物の培養抽出物のライブラリー化を終了し、これらの成分分析を開始できている。今年度の採集した生物試料および共生微生物の成分分析を継続して実施する。また、これらの結果と生物活性スクリーニング試験の結果等を合わせて整理を進め、メンタワイ地区の底生海洋生物資源に関するデータベースを構築して行く。次年度については、マルクス諸島のハルマヘラ島およびその周辺地域の島々を重点調査地域として、調査・研究を実施する予定である。今年度、ライブラリー化や成分分析等に至らなかった15種類の共生微生物について、培養条件の検討を行うとともに、培養抽出物のライブラリー化、成分分析と生物活性試験を実施し、これらの結果をデータベース化する。29年度が最終年度であるため、記入しない。天然物化学ケミカルバイオロジー今年度の採集生物試料および共生微生物の成分分析を継続して実施する。また、これらの結果と生物活性スクリーニング試験の結果等を合わせて整理を進め、アチェおよびサバン島周辺地域の底生海洋生物資源に関するデータベースを構築して行く。
弦理論の双対性とモジュライ空間の幾何学

本研究では,複素3次元Calabi-Yau多様体上の正則曲線の数え上げ問題とその母関数について以下の成果を得た.一般に,正則曲線の数え上げ母関数はholomorphic anomaly equationと呼ばれる漸化式を満たすという予想がCecotti,Bershadsky,Vafa,Ooguriによって提唱されているが,本研究では,K3曲面や有理楕円曲面がCalabi-Yau多様体の因子として含まれる場合に,これらの曲面に着目すると数え上げ母関数が準モジュラー不変性を持ち,さらに特徴的な漸化式を満たすことを見出した.ここで,準モジュラー不変性はこれらのピカール格子に由来するもので,特にピカール格子がE_8格子を含むような(genericな)場合について,アファインE_8ワイル群の対称性を用いて母関数の構造を調べ,レベルが小さいときに具体的な表式が得られた.また,正則曲線の数え上げ母関数は,連接層(D-brane)のモジュライ空間のオイラー数などと関係することが予想されているが,その数学的な正当化に向けて,幾らかの試みを行ったがこれは完成の途上にある.正則曲線の数え上げ母関数は,Calabi-Yau多様体の周期積分を与える多変数超幾何級数を用いて具体的に書き表すことが出来る(ミラー対称性).この多変数超幾何級数のモノドロミーを連接層(D-brane)の幾何学に翻訳できると言う予想(ホモロジー論的ミラー対称性)があり,幾らかの肯定的な例を調べた.そして,トーリック多様体内の超曲面の場合に,多変数超幾何級数と連接層(D-brane)の幾何学を結びつける具体的な一般式が得られ,これを予想として提唱した.位相的弦理論の演算子代数、あるいはそれらの分配関数(プレポテンシャル)の研究から発見された量子コホモロジー(Gromov-Witten不変量)は、KontsevichとManinによって、その数学的な公理化が行われ、また安定写像のモジュライ空間を用いた数学的な定義も出来上がっている。現在、全ての種数で、量子コホモロジーを具体的に決定することが一つの課題となっている。この研究では、有理楕円曲面のプレポテンシャルを全ての種数で具体的に決定する手法(modular anomalyequation)を見い出し、その解に現れる準保型型式の系統的な解析法を整備した。有理楕円曲面のGromov-Witten不変量は、アフィン・ワイル群の作用の下で不変であることが知られているが、この作用によるGromov-Witten不変量の軌道分解の様子を明らかにした。本研究では,複素3次元Calabi-Yau多様体上の正則曲線の数え上げ問題とその母関数について以下の成果を得た.一般に,正則曲線の数え上げ母関数はholomorphic anomaly equationと呼ばれる漸化式を満たすという予想がCecotti,Bershadsky,Vafa,Ooguriによって提唱されているが,本研究では,K3曲面や有理楕円曲面がCalabi-Yau多様体の因子として含まれる場合に,これらの曲面に着目すると数え上げ母関数が準モジュラー不変性を持ち,さらに特徴的な漸化式を満たすことを見出した.ここで,準モジュラー不変性はこれらのピカール格子に由来するもので,特にピカール格子がE_8格子を含むような(genericな)場合について,アファインE_8ワイル群の対称性を用いて母関数の構造を調べ,レベルが小さいときに具体的な表式が得られた.また,正則曲線の数え上げ母関数は,連接層(D-brane)のモジュライ空間のオイラー数などと関係することが予想されているが,その数学的な正当化に向けて,幾らかの試みを行ったがこれは完成の途上にある.正則曲線の数え上げ母関数は,Calabi-Yau多様体の周期積分を与える多変数超幾何級数を用いて具体的に書き表すことが出来る(ミラー対称性).この多変数超幾何級数のモノドロミーを連接層(D-brane)の幾何学に翻訳できると言う予想(ホモロジー論的ミラー対称性)があり,幾らかの肯定的な例を調べた.そして,トーリック多様体内の超曲面の場合に,多変数超幾何級数と連接層(D-brane)の幾何学を結びつける具体的な一般式が得られ,これを予想として提唱した.
地盤の不飽和化による極めて安価な液状化対策法の確立

地震による地盤の液状化による構造物の被害を防止または低減するためにはコストを大幅に低減した新しい対策技術が必要である。空気の注入で地盤を不飽和化することによる液状化対策法がその候補として考えられる。その実用化のための要素技術として、以下のように幾つか克服しなければならない課題がある。(a)地盤を土質や土被り圧、地下水位などの条件に応じて効率的に不飽和化する技術(b)施工管理のための地盤飽和度を簡易に計測する技術(c)不飽和化した地盤の液状化強度の評価法本研究では、このうち(a)と(c)について、不飽和砂の繰返し三軸圧縮試験による液状化強度特性の把握と評価法の確立、動的遠心模型実験による不飽和地盤の動的挙動の解明と被害低減効果の確認、模型地盤への空気注入実験と多孔体中の空気の拡散挙動についての2相流解析による効率的な不飽和化方法の検討、を行った。主な成果は以下に述べるとおりである。(1)本研究で定義した体積ひずみポテンシャルによって不飽和化による液状化強度の増加率を評価することが出来る。(2)動的遠心実験の結果、飽和度が数%低下した不飽和地盤では、飽和地盤に比べて構造物沈下量が1/4程度に低減し、不飽和化により顕著な対策効果が得られることを確認した。(3)重力場及び遠心場にて模型地盤内に注入した際の空気の挙動、注入中の飽和度分布及び残留飽和度分布を観察し、遠心模型実験の相似則の妥当性を確認した。また、これらの実験を対象として多孔体内の気液2相流解析によってシミュレーションを行い、空気注入による不飽和仮定の予測手法としての適用性を確認した。地震による地盤の液状化による構造物の被害を防止または低減することは重要であり、液状化対策を進めるためにはコストを大幅に低減した新しい対策技術が必要である。空気の注入で地盤を不飽和化することによる液状化対策法がその候補として考えられるが、その実用化のための要素技術として、(a)地盤を土質や土被り圧、地下水位などの条件に応じて効率的に不飽和化する技術(b)施工管理のための地盤飽和度を簡易に計測する技術(c)不飽和化した地盤の液状化強度の評価法が必要である。平成17年度は、地盤可視化装置による空気注入実験、不飽和砂の液状化試験および振動台の改良と遠心模型実験の予備検討を行った。(1)気泡挙動可視化観察装置を作製し、地盤中に注入した空気の挙動を観察した。その結果、地盤中の空気の挙動が、有効拘束圧、空気注入圧、土質によって3タイプに大別できることが明らかとなった。(2)密度と飽和度を調整した供試体の繰返し三軸試験を、異なる初期有効拘束圧とバックプレッシャーの下で行った。その結果、不飽和砂質土の液状化強度は飽和度だけでなく、有効拘束圧および静水圧によっても変化すること、体積変化ポテンシャルと非常によい相関があることが明らかとなった。(3)地盤の不飽和化が構造物被害の低減に及ぼす効果を調べるため、小型振動台実験を改造し実験を行った。直接基礎構造物模型を設置した模型地盤を作製し、体積変化ポテンシャルを変化させて実験を行ったところ、体積変化ポテンシャルの増加と共に地盤中に発生する過剰間隙水圧が低下し、構造物沈下量はおよそ1/10程度まで低減し、不飽和化の液状化対策工法としての効果が確認された。

空気の注入で地盤を不飽和化することによる液状化対策法がその候補として考えられるが、その実用化のための要素技術として、(a)地盤を土質や土被り圧、地下水位などの条件に応じて効率的に不飽和化する技術(b)施工管理のための地盤飽和度を簡易に計測する技術(c)不飽和化した地盤の液状化強度の評価法が必要である。平成18年度は、模型地盤への空気注入実験、不飽和砂の液状化試験および遠心模型実験を行った。主な成果は以下に述べるとおりである。(1)幅1.6m、高さ1mでTDR土壌水分計を取り付けた気泡挙動観測土層を作製し、模型地盤内に注入した際の空気の挙動、注入中の飽和度分布及び残留飽和度分布を観察した。また、50gの遠心場においても地盤中への空気の注入実験を行った.その結果,地盤中の空気の分布形状が土の保水分保持特性と気泡の大きさ(あるいは土質),注入深度によって大聞く変化することが明らかとなった。(2)これらの現象を多孔体内の気液2相流解析によってシミュレーションすることを試みた。(3)地盤の不飽和化が構造物被害の低減に及ぼす効果を調べるため、遠心場において飽和地盤から排水(水位低下)した後に復水して作成した不飽和地盤の加振実験を行った結果、加振中に発生する過剰間隙水圧が低下し,飽和化低下の効果が確認された。地震による地盤の液状化による構造物の被害を防止または低減することは重要であり、液状化対策を進めるためにはコストを大幅に低減した新しい対策技術が必要である。空気の注入で地盤を不飽和化することによる液状化対策法がその候補として考えられるが、その実用化のための要素技術として、(a)地盤を土質や土被り圧、地下水位などの条件に応じて効率的に不飽和化する技術(b)施工管理のための地盤飽和度を簡易に計測する技術(c)不飽和化した地盤の液状化強度の評価法等が必要である。平成19年度は、模型地盤への空気注入実験と多孔体中の空気の拡散挙動についての2相流解析、不飽和地盤の遠心模型実験と有効応力解析を行った。模型地盤を1/6に縮尺した遠心模型実験を行った結果、相似則に従った結果が得られ、遠心模型実験の妥当性を確認した。また、これらの実験を対象として多孔体内の気液2相流解析によってシミュレーションを行い、空気注入による不飽和仮定の予測手法としての適用性を確認した。(3)地盤の不飽和化が構造物被害の低減に及ぼす効果を調べるため、遠心場において飽和地盤から排水(水位低下)した後に復水して作成した不飽和地盤の加振実験を行った。地盤中には構造物の直接基礎模型を設置した。飽和度を数%低下した不飽和地盤では、飽和地盤に比べて構造物沈下量が1/4程度に低減し、顕著な対策効果がみられた。また、模型地盤を対象とした有効応力解析を行い、地盤中の飽和領域と不飽和領域間の水圧伝播について定性的に明らかにした。
新規膜貫通タンパク質Teneurin-4による、間葉系幹細胞の移植効率評価

本研究では、Teneurin-4 (Ten-4)が間葉系幹細胞(MSC)に及ぼす影響とその機序を分子レベルで解析し、Ten-4発現量の異なる組織欠損モデルへ移植することによって、Ten-4がMSCの幹細胞能力を反映するサロゲートマーカーとなる可能性を検討することを目的としている。一般的なMSCの分離方法としては、組織から得られる雑多な細胞集団を接着培養し、増殖した細胞を回収するという手法が取られている(以下、「既存分離法」として表記)。しかしながらこの手法では、長期の細胞培養が必要な上、MSC以外の細胞の混入が避けられない。本研究では、より有効性の高い細胞を分離するため、フローサイトメーターを用いて組織中の細胞を選択的に分離する「新鮮純化法」を開発した(PCT国際出願中)。「新鮮純化法」で用いる細胞表面抗原はヒト・マウス・ラット間で共通であり、「新鮮純化」MSCはTen-4を高発現している。この方法によって骨髄MSCを高効率に純化できるということを明らかにしたのは平成28, 29年度の成果である。平成30年度は、骨髄以外にも、皮下脂肪や内臓脂肪、胎盤から得られるMSCも同一の抗体で分離できることを示し、これらの細胞は疾患モデル動物に対して高い免疫抑制効果を持っていることを明らかにした。MSC採取時のドナーへの浸潤性を考慮すると、骨髄よりも皮下脂肪や胎盤などから有効な細胞を得られることが望ましい。将来的な臨床応用を目指す際に、細胞ソースとして脂肪組織や胎盤を活用できる可能性を期待している。動物への幹細胞移植により移植効果とTen-4発現の関連を評価した上で、将来的にはTen-4をサロゲートマーカーとした純化MSC移植の臨床応用を目指していることから、本研究での移植時に使用する動物(マウスやラット)のMSCが、ヒトMSCと同等のものである必要がある。そこで新たな課題として挙げられたのが、動物種共通のMSC純化マーカーの探索である。既存のMSC純化法では、ヒト、マウス、ラット間で異なる細胞表面抗原マーカーを使用しなければならず(ヒト:LNGFR/THY-1共陽性、マウス:PDGFRa/Sca-1共陽性、ラット:未解明)、必ずしも同等のMSCとは言えないという問題点がある。とくに、ラットを用いたMSCの移植はこれまで多くの研究で行われていたが、それらはMSCを含んだ雑多な骨髄細胞集団を使用しており、ラットMSCの純化分離法は未解明であった。本研究の平成28年度はまずラットMSCを純化分離する細胞表面抗原マーカーを同定し、さらに当該マーカーによってヒト、マウスのMSCをも分離することが可能であることを明らかにした(特許申請につき、不記載)。ヒト、マウス、ラットのMSCが同じ細胞表面抗原マーカーによって純化分離できるという報告はこれまでに無く、平成28年度の大きな研究成果である。さらに当該マーカーにより純化されたMSCは雑多な骨髄細胞集団に比べ高いTen-4の発現を示したという結果は、Ten-4がMSCの維持に重要な役割を担っていることを意味すると考える。当初は野生型マウスやTen-4欠損マウスを用いて、Ten-4のMSC未分化維持における機能解析、Ten-4下流因子の探索、さらにはTen-4発現をサロゲートマーカーとした軟骨欠損部への移植細胞の生着度の評価を行うことを計画していた。しかし、マウスの軟骨欠損部への移植は、マウス骨組織のサイズを考慮するとひじょうに困難であることが明らかとなり、ラットへの移植が代替策として考えられた。さらには将来的な臨床応用の可能性を考慮すると、ヒトにも通用する共通のMSC純化マーカーの使用が求められ、動物種共通のMSCマーカーを探索する必要が生じた。そこで、平成28年度はまず始めに複数の細胞表面抗原マーカーの中からスクリーニングを行い、ヒト、マウス、ラットMSCで共通に発現するMSC純化マーカーの同定を試みた。さらに、その純化マーカーによって分離されたMSCが高いTen-4発現を示すことを明らかにした。当初の予定ではマウスMSC(PDGFRa/Sca-1共陽性)を用いてTen-4の機能解析を進めて行く予定であったが、将来的にヒトMSCを用いて応用する際、同一マーカーによって分離されたMSCを用いて解析するのが望ましい。従ってMSC未分化維持におけるTen-4の機能解析や下流因子の探索の進捗はやや遅れているが、共通の純化マーカーによるMSCの分離が可能になったことで、本研究がより円滑に進んでいくと考える。本研究では、Teneurin-4(Ten-4)が間葉系幹細胞(MSC)に及ぼす影響とその機序を分子レベルで解析し、Ten-4発現量の異なる組織欠損モデルへ移植することによって、Ten-4がMSCの幹細胞能力を反映するサロゲートマーカーとなる可能性を検討することを目的としている。一般的なMSCの分離方法としては、組織から得られる雑多な細胞集団を接着培養し、増殖した細胞を回収するという手法がとられている(以下、「既存分離法」として表記)。より有効性の高い細胞を分離するため、フローサイトメーターを用いて組織中の細胞を選択的に分離する「新鮮純化法」を開発した(PCT国際出願中)。「新鮮純化法」で用いる細胞表面抗原はヒト、マウス、ラット間で共通であり、疾患モデル動物を用いた移植効果をヒトへの効果として外装が可能である。

ヒト、マウス、ラットのMSCを同じ細胞表面抗原マーカーによって純化分離できるという報告はこれまでに無く、平成28年・29年度の大きな研究成果である。平成28年度の成果として、当該技術により純化されたMSCは雑多な骨髄細胞集団に比べ高いTen-4の発現を示したという結果を得ており、Ten-4がMSCの維持に重要な役割を担っていることが示唆された。平成29年度はこの技術を用いて、マウス・ラットやヒト骨髄以外にも、ヒト脂肪組織や胎盤組織から同様な細胞を分離可能であるという結果を得ている。さらに、疾患モデル動物への細胞移植系を確立し、「既存分離法」と比べて「新鮮純化法」によって得られたMSCがより高い治療効果を有する可能性を明らかにした。本研究では、臨床で用いられるMSCと比較してより有効な細胞の分取、細胞の純化技術の開発、純化細胞の移植効果の評価、純化細胞の機能解析を進めている。平成28年度に「新鮮純化法」を開発したことにより、ヒト・マウス・ラットの骨髄からより高品質な細胞を分離することが可能となったが、臨床では骨髄のみならず胎盤や脂肪組織由来のMSCを用いている。平成29年度の成果として、この「新鮮純化法」が骨髄だけでなく各組織においても応用可能かを検討し、胎盤や脂肪等の様々な組織から同質の細胞を得ることが可能であることを明らかにした。さらに、疾患モデル動物への移植効果を解析するため、モデル動物の作成や移植系の確立を進めている(対象疾患等は特許事項に含まれるため非表記)。MSCの特徴の一つとして免疫抑制能が知られているが、「新鮮純化法」によって得られた細胞は「既存分離法」によって分離した細胞に比べ、疾患モデルマウスの炎症部に定着して炎症を抑制する可能性を示した。本技術の臨床応用を目指し、概ね良好に進んでいる。本研究では、Teneurin-4 (Ten-4)が間葉系幹細胞(MSC)に及ぼす影響とその機序を分子レベルで解析し、Ten-4発現量の異なる組織欠損モデルへ移植することによって、Ten-4がMSCの幹細胞能力を反映するサロゲートマーカーとなる可能性を検討することを目的としている。一般的なMSCの分離方法としては、組織から得られる雑多な細胞集団を接着培養し、増殖した細胞を回収するという手法が取られている(以下、「既存分離法」として表記)。しかしながらこの手法では、長期の細胞培養が必要な上、MSC以外の細胞の混入が避けられない。本研究では、より有効性の高い細胞を分離するため、フローサイトメーターを用いて組織中の細胞を選択的に分離する「新鮮純化法」を開発した(PCT国際出願中)。「新鮮純化法」で用いる細胞表面抗原はヒト・マウス・ラット間で共通であり、「新鮮純化」MSCはTen-4を高発現している。この方法によって骨髄MSCを高効率に純化できるということを明らかにしたのは平成28, 29年度の成果である。平成30年度は、骨髄以外にも、皮下脂肪や内臓脂肪、胎盤から得られるMSCも同一の抗体で分離できることを示し、これらの細胞は疾患モデル動物に対して高い免疫抑制効果を持っていることを明らかにした。MSC採取時のドナーへの浸潤性を考慮すると、骨髄よりも皮下脂肪や胎盤などから有効な細胞を得られることが望ましい。将来的な臨床応用を目指す際に、細胞ソースとして脂肪組織や胎盤を活用できる可能性を期待している。
新規評価法に立脚するアルミナ焼結体の破壊源形成原因の直接的解明と強度変動抑止

アルミナセラミックスの加圧成形による製造を対象に、その破壊源形成に及ぼす製造時の基幹的因子の影響を解明することを目的に研究を行い、当初の目的を達成した。得られた結論は次のとおりである。原料粉体は粗大粒子を含み、それらは従来の粉砕処理では十分に除去できず、高性能アルミナセラミックスの破壊源となり得るものである。粉体粒子の液中での分散状態は、顆粒特質に著しい影響を及ぼし、その加圧成形体構造、従って破壊源形成および焼成時の材料変形とも密接に関係する。成形条件、特に雰囲気中の湿度は得られた焼結体の構造と特性に著しい影響を及ぼす。CIP処理は強度向上には有益だが、変形防止の点ではむしろ有害である。新規評価法により焼結体の機械加工傷の具体的構造を検討し、表面傷と破壊強度との関係が従来の破壊理論で整理され得ることを明らかにした。材質中の粒径と破壊源の寸法とは密接に関係し、粒径の減少により強度が増すのは、それにより破壊源が小さくなるためである。高強度材料開発で粗大傷の防止が最も重要である。本研究開発した新規評価法は、レーザー蛍光顕微鏡に基づく構造評価法、赤外線浸液透光技術、定量的な浸液透光偏光顕微鏡技術である。以上のとおり、本研究では最新の評価技術を用い、また必要に応じて新規評価法の開発を行い、それらを駆使することにより、セラミックス製造プロセスのすべての段階について厳しい検討を行い、製造に係わる種々の要因と、セラミックスの構造ならびに特性の関係を解明し、破壊源の形成原因を明らかにし、さらにそれらの防止法を提案できた。これらはセラミックスの進歩に大いに貢献しその社会的活用をいっそう促進する原動力になるものと考えられる。本申請者の開発した新規評価法が、セラミックス製造時の破壊源やその形成過程を具体的に解析する能力を有することに着目し、まずこれを駆使してアルミナセラミックス製造プロセスにおける破壊源形成過程を追跡してその生成原因を解明し、次に破壊源が強度特性に及ぼす影響を直接的に検証して強度変動の原因を解明し、さらにまた破壊源形成防止法を提案して、セラミックス製造工学の革新に資することを目的に、アルミナセラミックスの加圧成形による製造を対象に研究を行った。本年度は原料粉体の評価と製造プロセス前半段階に重点をおいて検討した。原料粉体の構造評価では粉体のSEM写真を画像解析により詳細に検討した。極微量の粗大粒子を新規方法で評価した。粒子はアスペクト比1.5程度で、やや延伸した形状をもつこと、また粗大粒子を3000ppm程度含むことを明らかにした。スラリー中の粉体粒子分散状態の評価では、粉体のスラリー内部での粉体粒子の凝集状態と分散剤濃度の間の関係を調ベ、それらの間に明確な関係があることを明らかにした。噴霧乾燥による粉体顆粒の調製と評価では、種々の分散状態のスラリーを噴霧乾燥機で乾燥させて顆粒を調製した。乾燥空気の温度と風量、ディスク回転数、およびスラリー供給速度等が顆粒構造に著しい影響を及ぼし、また圧縮性や変形性等の特性に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。焼結体の調製とその構造評価では、成形体の大形欠陥が焼結時に成長することを直接的に示した。本研究は、本申請者の開発した新規評価法*が、セラミックス製造時の破壊源やその形成過程を具体的に解析する能力を有することに着目し、まずこれを駆使してアルミナセラミックス製造プロセスにおける破壊源形成過程を追跡してその生成原因を解明し、次に破壊源が強度特性に及ぼす影響を直接的に検証して強度変動の原因を解明し、さらにまた破壊源形成防止法を提案して、セラミックス製造工学の革新に資することを目的とするものである。

本年度は製造プロセス中間段階、特に大形欠陥の形成に重点をおいて検討した。すなわち、顆粒特性、成形条件および成形体構造と焼結体構造との関係を中心に検討した。得られた成果は次のとおりである成形条件と成形体および焼結体構造の関係を調べるため、粉体顆粒を最善の条件で調製し、それを種々の温度、湿度条件において種々の圧力で加圧して成形体とし、その内部における大形欠陥を浸液透光法で検討した。さらに、その焼結体を調製し、薄片透光法によりその構造を調べ、成形体構造との関係を検討した。成形条件と成形体のバルク的特性の関係については、成形条件が成形密度、気孔径分布やミクロ構造に及ぼす影響を、水銀圧入法とSEM構造観察で調べた。スラリー中での粉体粒子分散機構を検討するため、前年に引き続き、スラリー中粉体表面への分散剤の吸着挙動を調べ、分散機構を検討した本研究は、本申請者の開発した新規評価法が、セラミックス製造時の破壊源やその形成過程を具体的に解析する能力を有することに着目し、まずこれを駆使してアルミナセラミックス製造プロセスにおける破壊源形成過程を追跡してその生成原因を解明し、次に破壊源が強度特性に及ぼす影響を直接的に検証して強度変動の原因を解明し、さらにまた破壊源形成防止法を提案して、セラミックス製造工学の革新に資することを目的とするものである。本年度は新しい評価法の開発と製造プロセスの全段階を、特に大形欠陥と粒子配向構造の形成に重点をおいて検討した。すなわち、レーザー顕微鏡をもちいる新規評価法の開発を行い、顆粒特性、成形条件および成形体構造と焼結体構造との関係を中心に検討した。得られた成果は次のとおりである成形条件と成形体および焼結体構造の関係を調べるため、粉体穎粒を最善の条件で調製し、それを種々の温度、湿度条件において種々の圧力で加圧して成形体とし、その内部における粒子配向構造の形成と大形欠陥の生成を浸液透光法で検討した。さらに、その焼結体を調製し、薄片透光法によりその構造を調べ、成形体構造と強度との関係を検討した。これまでの研究から、穎粒構造がセラミックスの構造と特性に著しい影響を及ぼすことが明らかとなったため、新しいスプレー凍結乾燥法を検討し、これが欠陥形成を低減する可能性をもつことを明らかにした。スラリー中での粉体粒子分散機構を検討するため、前年に引き続き、スラリー中粉体表面への分散剤の吸着挙動を調べ、分散剤の粉体表面における吸着形態を明らかにした。本研究者の開発した新規評価法がセラミックス製造時の破壊源やその形成過程を具体的に解析する能力を有することに着目し、まずこれを駆使してアルミナセラミックス製造プロセスにおける破壊源形成過程を追跡してその生成原因を解明し、次に破壊源が強度特性に及ぼす影響を直接的に検証して挙度変動の原因を解明し、さらにまたは開眼形成防止法を提案して、セラミックス製造工学の革新に資することを目的に、アルミナセラミックスの加圧成形による製造を対象に研究を行った。その結果、破壊源が顆粒の不完全な潰れにより生じた顆粒界面の不均質から生じることを始めて直接的に明らかにした。また、それら破壊源が、シミュレーションによりセラミックスの強度を支配する因子であることも明らかにし、破壊力学の正当性を始めて構造面から実証した。これらの研究とあわせて、評価法をさらに改良してセラミックス内部構造に関する知見をさらに高度化した。
海洋産アルカロイド、ラメラリンをモデルとした新規抗腫瘍性化合物の開発

巻き貝の一種Lamellaria sp.やホヤ類Didemnum sp.から単離されたイソキノリン骨格を持つアルカロイドであるラメラリン類は、ウニ卵の細胞分裂阻害、細胞毒性、免疫調節活性、エイズウイルス増殖阻害活性、ガン細胞の多剤耐性(MDR)機構阻害活性など多様な生理活性を持つことが知られている。著者等が合成に成功したラメラリンDの細胞毒性を二種類の正常細胞(Vero及びMDCK)及び腫瘍細胞(HeLa及びXC)を用いコロニー形成阻害活性を指標に調べた結果、細胞種間の選択性には欠けるものの、ラメラリンDは対照薬剤として用いた抗生物質マイトマイシンCをしのぐ高い活性がみられた(IC_<50>10-23nM)。そこで本研究では、ラメラリン類の構造と活性の関係を解明し、新規抗ガン剤の開発のための基礎的知見を得ることを目的とした。具体的には、以下の内容の研究を行った。1)ラメラリン基本骨格上に結合した種々の酸素官能基の細胞毒性に対する役割を明らかにするために、これらを除去した化合物あるいは他の基で置換した誘導体を各種合成し、その生理活性を調べた。2)8,9,13,14位にメトキシ基を持つラメラリン誘導体は天然には存在しないが、市販試薬パパベリンからの誘導が可能であり、合成のステップを大幅に短縮することができ、医薬としての実用化には有利であるので、A環上の置換基を変化させた一連の8,9,13,14-テトラメトキシ体を合成し、それらの生理活性を天然物のものと比較した。その結果、ラメラリンDの8位と20位の水酸基は細胞毒性発現に必須であるが、13位のメトキシ基、14位の水酸基および21位のメトキシ基は細胞毒性に必ずしも関与しておらず、場合によっては取り除くことが可能であるなど、ラメラリンをモデルとした新しいタイプのガン治療薬の開発研究へと展開する上で基礎的かつ重要な知見を得ることができた。腫瘍細胞(HeLa及びXC)に対し高い細胞毒性を示す海洋生物由来のアルカロイドであるラメラリンDの構造と活性の関係を解明する上での最も基礎的な知見を得るために、まずはラメラリンDの構造に含まれる芳香環上の4つの酸素官能基(3位、4 ́位の水産基及び2位、3 ́位のメトキシ基)の生理活性に対する影響を調べた。具体的には、3位、4 ́位の水酸基および2位、3 ́位のメトキシ基をそれそれ除去した4種類のラメラリンD誘導体を合成し、それらのHeLa細胞に対する細胞毒性をラメラリンDのものと比較した。その結果、2-デメトキシ体、3 ́-デメトキシ体及び4 ́-デヒドロキシ体は1/4から1/7程度の減少はあるものの、ラメラリンDとほぼ同レベルの活性を示したのに対し、3-デヒドロキシ体は約1/850に活性が低下した。これにより、2位と3 ́位のメトキシ基及び4 ́位の水酸基は生理活性発現に高く関与してはいないが、3位の水酸基は活性発現に必須の置換基であることが明らかになった。また、ラメラリンDの10位及び4 ́位の水酸基をメトキシ基で置換した10,11,3 ́,4 ́-テトラメトキシ

体は市販試薬であるパパベリンからの誘導が可能であり合成ステップを大幅に胆略することができるので、2位と3位にラメラリンDのものと同一の置換基(2-methoxy,3-hydroxy)を持つ10,11,3 ́,4 ́-テトラメトキシ体を合成し細胞毒性を調べたが、活性は約1/200に減少した。期待していたような活性は見られなかったが、この結果により、ラメラリンDの10位の水酸基も3位の水酸基と同様、活性発現に高く関与していることが示唆された。今後は10位の水酸基と11位のメトキシ基の生理活性に対する影響を詳しく調べるために、これらを除去した10-デヒドロキシラメラリンD及び11-デメトキシラメラリンDの合成とそれらの生理活性を検討する予定である。11-デメトキシ体および10-デヒドロキシ体の合成平成11年度は、ラメラリンDの3位と4'位の水酸基および2位と3'位のメトキシ基の細胞毒性活性に対する影響を明らかにしたが、11位のメトキシ基の影響は調べられておらず、また、10位の水酸基に関しては間接的に評価しただけであったので、これらを取り除いた11-デメトキシ体および10-デヒドロキシ体を合成し、細胞毒性を評価し、これらの置換基の活性に対する寄与を明らかにすることにした。まずは、石橋等の方法によるこれらのラメラリン誘導体の合成を検討した。この方法では、11-デメトキシ体および10-デヒドロキシ体の合成鍵中間体として、それぞれ、6-benzyloxy-1-(4-benzyloxy-3-methoxy) phenylmethylisoquinolineおよび1-(4-benzyloxy-3-methoxy)phenylmethyl-7-methoxyisoquinolineが必要であるので、Bischler-Napieralski法によるこれらのモノアルコキシベンジルイソキノリンの合成を試みたが、環化反応が全く進行しなかった。そこで、Steglich等の方法による合成を検討した。現在は、この方法での11-デメトキシ体および10-デヒドロキシ体の鍵中間体となる2(-2-bromo-5-benzyloxyphenyl)-1-aminoethaneおよび2(-2-bromo-3-methoxyphenyl)-1-aminoethaneの合成まで進行している。パパベリンから誘導したラメラリンアナログの合成10位、11位、3'位および4'位全てがメトキシ基で置換されたラメラリンDアナログは市販試薬パパベリンからの誘導が可能であり合成ステップを大幅に短略することができるので、平成11年度に報告した2-メトキシ-3-ヒドロキシ体以外にさらに3種(2,3-位無置換体とその10,11,3',4'-脱メチル体および2,3-メチレンジオキシ体)を合成し細胞毒性を調べたが、最も高いものでも活性は天然物(ラメラリンD)の1/100程度であった。