hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
音響振動による食品の食感評価に関する研究

ヒトは食品を食べた時、'サク'などで表現される食感を判断する。食感は食品破断時に発生する音と密接な関係にあると考えられている。そこで本研究では、プローブで食品を破壊し、その際に発生する破断振動の周波数特徴を振動エネルギー密度相当量で定量化する音響振動測定(以下、AMCと呼ぶ)装置を用いて食感の定量評価法の確立を目指した。食品破断振動と食品の物理・化学的性質(組成、物性、構造、形状)との関係および、破断音とヒトの感性との関係を調べ、破断振動特性の明確化が不可欠である。本年度は食品の材料特性と破壊音響振動の関係を明らかにするために、以下2つの研究を行った。1.測定条件の比較3種類のプローブ(先端がくさび状、先端が円錐状、先端が円錐で側面に1mm幅で0.2mm深さの溝をきったボルト状)を用いてコロッケをAMC装置で評価した。調理後30分間隔でAMC測定および官能によってサク感を評価した。ボルト状プローブで取得した信号は官能評価と一致したが、その他のプローブでは'サク'を評価できなかった。コロッケではプローブの先端形状より側面の形状が重要であることが初めて明らかになった。ヒトの歯は複雑な形状をしており、表面には多数の凹凸がある。ボルト状プローブではヒトの知覚刺激に近い信号が取得できた可能性がある。2.食品物性の評価飽和塩法により水分活性を0.1130.976に段階的に調整したクラッカーをAMC法で評価した。水分活性が高くなるつれ、エネルギー密度量は低下した。特に100-140Hz帯域のエネルギー密度量の変化は、官能による'サク'感と一致した。このことよりクラッカーの水和による変性が100-140Hz帯域の破断振動に影響を及ぼしたと推測された。これまで水分活性と破断音響振動の関係は明確になっておらず、本研究によって水分活性が破断振動の周波数特徴に及ぼす影響が明らかになった。本研究の目的は食感の定量評価法の確立である。そのために食品を破壊した際に発生する音響振動に注目した。歯に見立てたプローブを食品サンプルに挿入し、プローブが受ける音響振動をエネルギー相当量で評価した。本年度は振動検出センサの検討と様々な食品の音響振動を比較し、食感判断に重要な周波数帯域を調査した。振動検出センサは、従来使用してきた圧電素子と加速度センサを用いて、出力電圧と加振信号との関係を調査した。圧電素子の出力電圧は75Hz以下では速度変位、400Hz以上では加速度変位に比例し、75-400Hzではそれらの混合領域であった。一方、加速度センサは周波数に関係なく加速度変位に比例していた。このため振動取得には加速度センサを採用し、加速度から算出するエネルギー指標値を定義した。様々な食品の破壊音響振動を比較した。供試材料には煎餅類、ビスケット類、葉物野菜(ハクサイ、キャベツ、レタス)、ダイコン、キウリ、リンゴ、トマト、スイカを使用した。煎餅、ビスケット類は200、1k、10kHz付近のエネルギー指標値が相対的に大きかった。青果物は総じて2kHz以下の周波数帯域で特徴的で、煎餅・ビスケット類と比べると低い周波数帯域であった。またその帯域のなかでも50、100、200、1kHz付近でエネルギー指標値が大きかった。振動検出に加速度センサを用いることで、より厳密なエネルギー量として取得信号を評価可能となった。食感指標を厳密な物理量で定義できたことは、取得信号の意味付けができ、他の方法で取得したデータとの比較が可能となる。様々な食品の破壊音響振動を比較すると、2kHzより高音域が'サク'感、200-2kHzが'シャキ'感、200Hz以下が'ザク'感に関与しており、食感特性が取得振動エネルギーの周波数特性として評価できる可能性が示唆された。2.食品物性の評価

飽和塩法により水分活性を0.1130.976に段階的に調整したクラッカーをAMC法で評価した。水分活性が高くなるつれ、エネルギー密度量は低下した。特に100-140Hz帯域のエネルギー密度量の変化は、官能による'サク'感と一致した。このことよりクラッカーの水和による変性が100-140Hz帯域の破断振動に影響を及ぼしたと推測された。これまで水分活性と破断音響振動の関係は明確になっておらず、本研究によって水分活性が破断振動の周波数特徴に及ぼす影響が明らかになった。
L2(日本語)テクストの結束性が読み手の理解に与える影響に関する研究

言語による円滑かつ効果的なコミュニケーションのためには、「何を伝えるか」という点とともに「どう伝えるか」という点が重要な要素となる。前者はメッセージの中核をなす内容の選択に関わるものであり、後者は発話の様式(モダリティー)の選択に関わる問題である。Halliday(1985/1991)は前者を「Ideational(観念構成的要素)」とし、後者を「Textual(文章形成的要素:文章に結束性を与えるために用いる言語的諸要素)」と「Interpersonal(対人関係的要素:発信者の心的態度に関わる言語的諸要素)」の2つに大別している。さらに、Hyland & Tse(2004)は、Halliday(1985/1991)の文章形成的要素と対人関係的要素という語彙的手段をInteractive resourcesとInteractional resourcesという用語を用いて文章中の各種モダリティー要素を「メタデ'スコース」という観点から分析している。本報告では、調査を通してメタディスコースの有用性を確認し(調査1)、教室での応用として指導法を提案する(調査2)。調査1ではメタディスコースマーカーを切り口として、学習者の日本語の文章に含まれるメタディスコースマーカーが実際に読み手の理解に有用であるかどうかを考察した。その結果、次のような結論に達した。(1)MDの量的数はライティングの分かりやすさにそれほど影響を与えない。また、特定MDの過剰使用は、ライティングが分かりにくくなる原因になる可能性がある。(2)MDの使用頻度は、ライティングが分かりやすさに影響を与える傾向がある。調査2では、以上のようなメタディスコースの有用性を教授法に応用するために、Dudley-Evans(1995)の「ピアレビュー」、井下(2002)の「メタ認知を促す3段階学習モデル」、西条(1999)の「弁証論的作文過程」は、ライティング指導に有用であると考える。
ヒト胆道癌細胞株の血管浸潤能に関与する細胞接着分子の解析

1.胆道癌細胞に発現するシアリルLe^x(SLX)、シアリルLe^a(CA19-9)をFACSにより解析し、血管内皮細胞への接着性との関連を検討した。2.血管浸潤モデルにより、in vitroで血管浸潤能を評価した。3.in vivoで胆道癌細胞株の肝転移能の評価を試みた。4.胆道癌の一つ十二指腸乳頭部癌患者の血中CA19-9値、及び、その原発巣におけるCA19-9、SLXの発現様式と根治切除後の肝転移、予後との関係を検討した。『結果』1.昨年度と異なり、FACSを用いた実験では高接着胆道癌細胞株には、SLX、CA19-9の少なくとも片方の強い発現が認められた。特に、接着性が強いMZ-ChA-1では、これら分子の極めて強い発現を認めた。一方、低接着株ではこれら分子の発現は認めなかった。以上より、胆道癌細胞と血管内皮細胞との接着性にSLX、CA19-9の発現量が大きく関与している可能性が示唆された。2.血管浸潤能はSLX、CA19-9の発現量と必ずしも相関しなかった。特にKMBCはSLX、CA19-9はいずれの発現もなかったにもかかわらず血管浸潤能は極めて高い値を示した。今回の結果は、胆道癌細胞と内皮細胞とのco-cultureが、浸潤能を増強させる因子の産生を促している可能性を示唆した。サイトカインTNFは胆道癌細胞の接着分子の発現、浸潤能に影響を与えなかった。現在HGFに関し検討中である。3.当初予定の経脈管転移モデルは多数のマウスを時間的に同時に処理できないため、経脾転移モデルを作成することとした。しかし、マウス内での胆道癌細胞の増殖は遅く、まだ結果を見るに到っていない。よって、4のごとく臨床例における検討を行なった。4.血中CA19-9値と予後、肝転移の発生頻度に有意な関連は見られなかったが、原発巣でのCA19-9の発現様式と予後、肝転移発生頻度に有意な関連が認められた。SLXと予後、肝転移との間には有意な関連は認められなかった。1.ヒト胆道癌細胞株と血管内皮細胞(ヒト臍帯静脈内皮細胞)との接着能を評価し、それに関わる細胞接着分子を解析した。2.胆道癌細胞株の血管壁内皮下の間質への浸潤能をn vitro invasion assay(1型コラーゲンゲル使用)にて評価した。『結果』1.胆道癌細胞株の血管内皮細胞との接着能は由来癌組織の癌の分化度とは関連がなく、MZ-ChA-1(高分化型癌)、TGBC-1、TGBC-44、TBCN-6(低分化型癌)で強く、SK-ChA-1、KMBCで弱かった。いずれの胆道癌細胞表面にもシアリルLe^X、シアリルLe^aが発現していた。シアリルLe^X、シアリルLe^aを抗体によってブロックすることによって癌細胞と内皮細胞との接着は細胞の種類によって有意に抑制された。また、内皮細胞上に発現するELAM-1(シアリルLe^X、シアリルLe^aのリガンド)をブロックすることによって、癌細胞と内皮細胞の接着は極めて強く抑制された。したがって、ELAM-1とシアリルLe^X、シアリルLe^aとの接着が胆道癌細胞、血管内皮との接着に重要であることが示唆された。

4.血中CA19-9値と予後、肝転移の発生頻度に有意な関連は見られなかったが、原発巣でのCA19-9の発現様式と予後、肝転移発生頻度に有意な関連が認められた。SLXと予後、肝転移との間には有意な関連は認められなかった。
肺悪性腫瘍に対する凍結融解壊死療法と免疫賦活剤の併用療法の開発

本研究の目的は、肺癌に対する凍結融解壊死療法と免疫チェックポイント阻害薬の併用療法(以下、凍結免疫療法)を開発することである。凍結融解壊死療法は腫瘍局所における腫瘍抗原放出を介して腫瘍免疫を活性化することが知られている。一方、免疫チェックポイント阻害薬(PD-1抗体、PDL-1抗体、CTLA-4抗体)は腫瘍細胞の免疫回避機構を抑制することで非小細胞肺癌に対して有効性を示す。凍結融解壊死療法と免疫チェックポイント阻害薬は相乗的な抗腫瘍効果を示す可能性があり、動物モデルにてその効果と機序を検討し臨床応用を目指す。平成30年度は、公益財団法人実験動物中央研究所へ、ルイス肺癌細胞を用いた異所性肺癌細胞移植モデルを発注し、凍結免疫療法および、凍結腫瘍および遠隔病変の病理組織学的検討を行った。免疫チェックポイント阻害薬(PD-1抗体、PDL-1抗体、CTLA-4抗体)についてはBioXcell社の製品を購入した。ルイス肺癌細胞を大腿皮下に注入したマウスモデルを用いた。約1.5cm大に成長した腫瘍に対して凍結融解壊死療法あるいは凍結免疫療法を施行し、Day60にマウスを犠牲死させた後、凍結腫瘍の病理組織学的評価を施行した。結果として、凍結免疫療法は凍結融解壊死療法に比較し、より高い局所制御能を有することが示唆された。また、免疫チェックポイント阻害薬の投与経路としては、腫瘍局所投与の方がより局所制御能を高める結果であった。一方、投与する免疫チェックポイント阻害薬ごとの抗腫瘍効果に差異は認めなかった。平成28年度はマウスの異所性肺癌細胞移植モデルの作成および、同モデルに対する凍結装置の確立を中心に行った。肺癌細胞株としてルイス肺癌細胞を用い、培養したルイス肺癌細胞5×106個を6週齢のBALB/cマウスの左大腿皮下に注入すると、4週間後に約1.5cm大の皮下腫瘤を形成する。これをもって異所性肺癌細胞移植モデルとした。マウスに凍結融解壊死療法を行うために簡易な凍結装置(50ccのシリンジに14Gロングサーフロー針の内針を装着し、屈曲させたもの)を考案した。14G針をマウスの皮下腫瘤に貫通させ、シリンジ内に液体窒素を50cc流し込むと、2分間かけて腫瘍が凍結される。続いて、シリンジ内に40度の温水50ccを注入すると腫瘍が融解される。この凍結・融解を実臨床と同様に3回繰り返し、1セットの凍結融解壊死療法とした。培養したルイス肺癌細胞をBALB/cマウスの左大腿皮下に注入することで、皮下腫瘤を形成することが確認出来た。また、作成した凍結装置を用いた凍結融解壊死療法も再現性を伴い施行可能であることが確認出来た。しかし、免疫チェックポイント阻害薬の投与による凍結免疫療法に関する検討はやや遅れている。平成29年度は上記マウスの異所性肺癌細胞移植モデルにおける形成腫瘤の差異について検討した。培地(DMEM+10%PBS+1%抗生剤)および培養条件(37°C、5% CO2)の統一化を図り、培養したルイス肺癌細胞のマウス大腿への移植を継続した。成功要因は不明であったが、徐々に1-1.5cm大の皮下腫瘍が形成可能となった。しかし、形成される皮下腫瘍の大きさの均一化が困難であり、今後、凍結免疫療法を施行するにあたり、適切な治療効果判定が困難と考えられた。一方、凍結融解壊死療法については、凍結・融解操作ともに安定的に施行可能であった。施行後の腫瘍においては、病理組織学的に広範な壊死・線維化を確認し得、凍結融解壊死療法単独でも、腫瘍への局所制御能を十分に有していることが示唆された。マウスの異所性肺癌細胞移植モデル作成を継続したが、形成される皮下腫瘍の大きさの均一化が困難であり、時間を要した。今後、凍結免疫療法を施行するにあたり、適切な治療効果判定が困難と考えられた。

凍結融解壊死療法は腫瘍局所における腫瘍抗原放出を介して腫瘍免疫を活性化することが知られている。一方、免疫チェックポイント阻害薬(PD-1抗体、PDL-1抗体、CTLA-4抗体)は腫瘍細胞の免疫回避機構を抑制することで非小細胞肺癌に対して有効性を示す。凍結融解壊死療法と免疫チェックポイント阻害薬は相乗的な抗腫瘍効果を示す可能性があり、動物モデルにてその効果と機序を検討し臨床応用を目指す。平成30年度は、公益財団法人実験動物中央研究所へ、ルイス肺癌細胞を用いた異所性肺癌細胞移植モデルを発注し、凍結免疫療法および、凍結腫瘍および遠隔病変の病理組織学的検討を行った。免疫チェックポイント阻害薬(PD-1抗体、PDL-1抗体、CTLA-4抗体)についてはBioXcell社の製品を購入した。ルイス肺癌細胞を大腿皮下に注入したマウスモデルを用いた。約1.5cm大に成長した腫瘍に対して凍結融解壊死療法あるいは凍結免疫療法を施行し、Day60にマウスを犠牲死させた後、凍結腫瘍の病理組織学的評価を施行した。結果として、凍結免疫療法は凍結融解壊死療法に比較し、より高い局所制御能を有することが示唆された。また、免疫チェックポイント阻害薬の投与経路としては、腫瘍局所投与の方がより局所制御能を高める結果であった。一方、投与する免疫チェックポイント阻害薬ごとの抗腫瘍効果に差異は認めなかった。平成29年度はマウスモデルに対する凍結免疫療法および、凍結腫瘍および遠隔病変の病理組織学的検討を行う。平成30年度は、公益財団法人実験動物中央研究所へ、ルイス肺癌細胞を用いた異所性肺癌細胞移植モデルを発注し、凍結免疫療法および、凍結腫瘍および遠隔病変の病理組織学的検討を行う。免疫チェックポイント阻害薬(PD-1抗体、PDL-1抗体、CTLA-4抗体)についてはBioXcell社へ発注済みである。凍結免疫療法についての検討が当初の計画よりやや遅れており、物品費の支出が少なくなった。マウスの異所性肺癌細胞移植モデル作成を継続したが、形成される皮下腫瘍の大きさの均一化が困難であり、時間を要した。今後、凍結免疫療法を施行するにあたり、適切な治療効果判定が困難と考えられ、最終的に、公益財団法人実験動物中央研究所へ、ルイス肺癌細胞を用いた異所性肺癌細胞移植モデルを発注する方針とした。上記方針の決定が平成29年度末へずれこんだため次年度使用額が生じた。平成30年度に上記異所性肺癌細胞移植モデルを発注する他、免疫チェックポイント阻害薬(PD-1抗体、PDL-1抗体、CTLA-4抗体)についてはBioXcell社へ発注済みである。凍結免疫療法についての検討を早め、必要な物品を今年度中早めに購入する。
Half-cycleパルスによる原子状態の時間発展と操作に関する研究

これまでの最大の成果は、漸近境界で無反射条件を満足するSiegert状態の構築を、一般固有値問題の解に帰着ことに成功したことである。そして、この手法による無反射時間発展の技術を具体的な量子系へ応用するにあたって、模型的な系を対象として研究してきた。今回、周期的光パルスによる調和振動子の励起と離脱を量子・古典対応という観点から改めて考察して、以下のような進展を見た。まず、系の奇異な振舞を古典力学的立場から報告する。以下では調和振動子のtruncation半径_rOを無限大にとり、とくに離脱は考えないこととする。この古典系の位相空間を調べると、以下の性質を持つことが分かった。1.全ての固定点は楕円型である。2.見掛け上の不規則さは_r=0での反射による。3.見掛け上の不規則軌道の大半は_r=+0の軸上に存在する。4.古典共鳴の近傍で共鳴に対応する軌道の分布が急激に変化する。また、平均Lyapunov係数は漸近的にゼロに収束することから位相空間は基本的にregularで、irregularな軌道の測度はゼロであるらしい。なお、「見掛け上」の不規則軌道という名称は、必ずしもirregularではないくらいの意味である。この系の励起は古典共鳴の条件が満たされると顕著となる。そこでは、量子力学的に求めた共鳴周期と古典力学的に求めた共鳴周期は一致する(量子古典対応)。一方、生存確率は古典力学と量子力学とではトンネル効果のために大きく異なることが分かり、量子効果の重要性が明らかとなった。周期に見るような古典・量子対応と、トンネル効果による非古典的な振舞の重性を、今後は現実的な量子系の操作にどのように利用するかという課題に取り組みたい。水素電子のhalf-cycle pulse(HCP)によるイオン化過程において、kick的なパルスを周期的に与えるモデルを導入して、その振舞について考察した結果、古典的な計算によって比較的よく記述されることが最近判明した。この対応は古典的な軌道の集合が正則なときだけでなく、カオス的な場合でもよく成立するようである。ただし、詳細においては量子力学的効果が影響を及ぼし、イオン化による生存確率に関しては両者で差異を生じる。これは、量子論的なアンダーソン局在に起因すると考えられている。我々は古典論と量子論の対応を吟味する目的で、まず正則領域のみを考察することにした。そこで、原点から有限な距離までは単純な調和振動子ポテンシャルで、外部では零ポテンシャルで記述される1次元粒子を対象として、HCPの影響下でどのように振舞うかを考察した。この背景には先の水素原子のイオン化において、高励起伏態間のエネルギーがほぼ等間隔であるため、簡単ながら、この模型が現実系の振舞いの一部を反映すると考えるからである。と同時に、我々はSiegert状態の数理の解析と物理系への具体的な応用を狙っている。Siegert状態は共鳴現象の記述に適しており、時間について過去あるいは未来といった志向性を持つ。このような時間の向きについての選択性を明らかにする為に特殊なGreen関数の構築を要求された。これによって、時間発展を選択的に記述した。自由粒子の運動については確かに不足なく正しい記述が可能であること、反射波を防ぐという観点からは、他の方法(masking法やcomplex coordinate rotation法)に勝ることを明らかにした。前述の調和振動子と自由粒子を合成した模型でも、期待した成果が得られており、この研究は現在継続中である。Siegert擬状態を用いて生成した無反射波を基底にとり、時間発展用のカーネル構築を系統的に行う手法を数学的に整備した。とりわけ、量子力学的効果と古典力学的効果が極めてよく一致する領域の現象と、波動性による波束の広がりに起因する反古典的な現象を明らかにした。また、その結論の信頼性を確認する目的と同時にSiegert擬状態による方法の収束性を吟味するためにmasking法も実行して、双方の結果の比較より、Siegert擬状態法の優位さを示した。有意な結果と判断して学術誌に投稿し、掲載されることになった。この調和振動子による模型は、本来目的とする実在原子の操作に関する研究を簡便化して、周期的キックによる励起とイオン化の物理学を築く上で有用であるが、さらに現実の磁気光学トラップ中での孤立原子(あるいは弱相互作用多原子系)の量子論的運動を考察する上でも有用と考え、研究を継続している。現在、この系は単一の周波数を持っているため、カオス的な領域においても安定周期軌道と不安定非周期軌道が明確に区別されること。そして、またこの事実から古典的な励起が単純な拡散にならないこと。一方で、量子力学的にはトンネル効果によって非拡散的に励起が進行することなどが、わかりつつあり、詳細を究明中である。磁気光学トラップ中での原子の運動との関わりで、超球座標法をこれまで不可能とされていた多体系へ拡張できる可能性がわかってきた。これはBEC(ボーズ・アインスタイン凝縮)の問題にも絡み興味深いので、並行して考察中である。なお、この点に関わる初期の進展を小論文に添えて発表した。Siegert擬状態が実在の原子+周期的なhalf-cycleパルスの問題に応用できることを早々に示す必要がある。現在その準備的計算を行っている。

今回、周期的光パルスによる調和振動子の励起と離脱を量子・古典対応という観点から改めて考察して、以下のような進展を見た。まず、系の奇異な振舞を古典力学的立場から報告する。以下では調和振動子のtruncation半径_rOを無限大にとり、とくに離脱は考えないこととする。この古典系の位相空間を調べると、以下の性質を持つことが分かった。1.全ての固定点は楕円型である。2.見掛け上の不規則さは_r=0での反射による。3.見掛け上の不規則軌道の大半は_r=+0の軸上に存在する。4.古典共鳴の近傍で共鳴に対応する軌道の分布が急激に変化する。また、平均Lyapunov係数は漸近的にゼロに収束することから位相空間は基本的にregularで、irregularな軌道の測度はゼロであるらしい。なお、「見掛け上」の不規則軌道という名称は、必ずしもirregularではないくらいの意味である。この系の励起は古典共鳴の条件が満たされると顕著となる。そこでは、量子力学的に求めた共鳴周期と古典力学的に求めた共鳴周期は一致する(量子古典対応)。一方、生存確率は古典力学と量子力学とではトンネル効果のために大きく異なることが分かり、量子効果の重要性が明らかとなった。周期に見るような古典・量子対応と、トンネル効果による非古典的な振舞の重性を、今後は現実的な量子系の操作にどのように利用するかという課題に取り組みたい。
STAM1/2を介する抗原提示機能制御

野生型に比べSTAM1/2二重欠損マウス由来の樹状細胞においては、抗原提示能の増強ならびにMHC classIIの細胞表面での発現の亢進が見られた。mRNA測定ならび蛋白分解実験からMHC classIIの発現増強は蛋白合成の亢進によるものではなく、蛋白質分解の抑制によるものであることが明らかとなった。また、電子顕微鏡による観察から、STAM1/2二重欠損樹状細胞ではMHCII貯蔵小胞であるMVBの形成異常みられ、MHC classIIの分解異常を指示するデータが得られた。以上のことから、STAM1/2は、MHC classIIの分解を制御することにより、MHC classIIを介する抗原提示に重要な機能を果たす分子であることが明らかとなった。【目的】最近、MHC classII (MHCII)分子がその細胞表出過程においてゴルジ体を経由した後に、MVB (multivesicular body)内に形成されるintemal vesicleと呼ばれる貯蔵小胞に一時的に貯蔵されることが示された。貯蔵されたMHCIIはWB膜とback fusionし、細胞表面に移動すると考えられている。そこで、MHCII貯蔵小胞の生理的意義や形成の分子機構について明らかにすることは、MHCII貯蔵小胞の抗原提示における機能的役割を解明する上で極めて重要である。そこで、STAM1/2遺伝子欠損抗原提示細胞を用いて、MHCII貯蔵小胞形成に関わるSTAM1/2の役割を明らかにする。【結果】電子顕微鏡による観察から、STAM1/2二重欠損樹状細胞ではMVB内にMHCII貯蔵小胞が全く形成されず、MVBの形態が異常となることが明らかになった。また、抗原刺激後、MHC classII-抗原ペプチド複合体の細胞表面での発現が増強していた。そして、STAM1/2二重欠損樹状細胞を用いて抗原特異的なT細胞との反応を調べたところ、STAM1/2二重欠損樹状細胞の抗原提示能の増強が見られたことからSTAM1/2は、MHCII貯蔵小胞形成ならびに抗原提示に重要な機能を果たす分子であることが明らかとなった。さ【目的】MHC classII(MHCII)分子を介する抗原提示機能にユビキチン(Ub)が重要な働きをすることが報告されている。そこで、Ub化された蛋白質の小胞輸送に重要な働きをするSTAM1/2の抗原提示機能における役割を明らかにする。【結果】野生型ならびにSTAM1/2二重欠損樹状細胞に抗原を取り込ませて、in vitroにおける抗原提示機能を調べたところ、STAM1/2二重欠損樹状細胞において抗原提示機能の増強が見られた。また、細胞表面上のMHCIIの発現をフローサイトメトリーで、またタンパク量をウエスタンブロット法デ調べたところ、野生型に比べ、STAM1/2二重欠損樹状細胞においてMHCIIの発現の亢進ならびにタンパク量の亢進が見られた。しかしながら、このとき、MHCIIのmRNA量は野生型と差が見られなかったことから、蛋白合成後の過程に関与していることが示唆された。そこで、MHCII蛋白の分解について調べたところ、野生型に比べ、STAM1/2二重欠損樹状細胞においてMHCIIの分解遅延が認められた。以上のことから、STAM1/2は蛋白合成後のMHCIIの分解に関与して、抗原提示に重要な働きをしていることが明らかとなった。
水潤滑静圧軸受を用いた小径ドリル用高速回転精密スピンドルの試作

近年、電子機器、光学機器の高精度化、小型化、高集積化に伴い、プリント基板へのICの実装密度はますます密になってきている。これに伴い、IC実装用のドリル穴径も小さくなり、最近では、0.1mm以下の径のドリルも使用されるようになってきている。また多層のプリント基板では、ドリル穴を貫通せず、決められた層まで穴をあけることが必要となり、数μm単位で穴深さを管理しなければならない。したがってこのような小径ドリル用の高速回転スピンドルには、これまでに増して高い剛性、回転精度および回転数、そして熱的な安定性が要求されるている。そこで研究者らは、これらの要求を同時に満足できる高速回転スピンドル用軸受として、新構造の水潤滑静圧軸受を提案した。潤滑剤としての水は、一般の石油系潤滑油に比べ粘性が小さいことから、高速回転にきわめて適しているとともに、その温度管理を行うことにより、容易に熱的に安定なスピンドルを構成できるという特徴を持っている。そこで本研究では、提案した軸受を用いて小径ドリル用の高速回転スピンドルを実際に設計試作した。そして回転精度、負荷容量、軸受剛性、駆動トルク、上昇温度とそれによるスピンドルの軸方向変位などスピンドルとしての基本的な性能試験を行い、試作したスピンドルが優れた特性を持つことを明らかにした。またこのような小径ドリル用スピンドルでは、加工穴の形状、加工穴位置の精度が重要であることから、試作したスピンドルに小径ドリルを取り付け、実際に穴開け加工試験を行った。これにより、これまで行われていなかった14万rpmという高速回転領域での穴開け加工を実施し、試作スピンドルの利点を明確にするとともに、この種のスピンドルの設計法を確立することができた。今年度は、まず従来の研究をもとに水潤滑静圧コニカル軸受を用いた高速回転用精密スピンドルの設計・製作を行った。この精密スピンドルは、一対のコニカル軸受を持ち、軸中央部に高周波モータを組み込んだ構造となっており、12万rpmまでの回転が可能である。スピンドル製作後に、基本的な性能試験を行った結果、以下のようなことが明らかとなった。(1)スピンドルの動釣り合いを十分にとることによって、スピンドル先端のふれを2μm程度に抑えることができる。(2)12万rpmにおいて150Nの負荷荷重を加えても、製作したスピンドルは軸と軸受が接触することなく十分安定に回転する。(3)12万回転で、軸受すきまを8μmに設定した場合のスピンドルの消費動力は240Wであり、モータ動力500Wに比して十分小さく、本スピンドルは小径ドリル用として、消費動力の上からも十分対応できることが明らかとなった。(4)本スピンドルの温度上昇は、供給潤滑水を空冷することによって、小さく抑えることが可能である。以上に述べた基本的な性能試験から、設計・製作したスピンドルは、小径ドリル用精密スピンドルとして十分な性能を持つことが明らかとなった。今後は本スピンドルを用いて穴空け試験を行い、本スピンドルの有用性の確認を行う予定である。本年度は、試作した水潤滑高速スピンドルを用いて最高回転数14万rpmまでの穴あけ加工試験を行った。穴あけ加工試験では、次のような測定をすることにより、試作したスピンドルの加工性能評価を行った。1.画像計測装置を用いて加工した穴形状(穴直径等)を測定する。2.画像計測装置を用いて、ドリル穴の穴位置の精度を測定する。3.切削動力計を用いて、ドリルのトルクおよびスラスト力の測定を行う。4.表面粗さ計を用いて加工穴の内壁の粗さを測定する。以上の加工試験および性能試験から、以下のような結論が得られた。

(1).一回転あたりのドリルの送り量を一定にした場合、スピンドルの回転数が高くなるにつれ、スラスト力の低下が見られた。(2).加工穴の位置精度は、回転数にはほとんど影響されない。したがって高速化することにより、精度を低下させることなく、より高い生産能率が得られることになる。(3).加工穴内壁の表面粗さは、回転数が高くなるにつれ、減少する傾向が見られた。以上本研究では、水潤滑高速スピンドルを試作し、実際に穴あけ加工試験を行った。これにより、本スピンドルを用いて14万rpmでの高速穴あけ加工が可能となった。また加工穴の各種精度も従来の68万rpmでの加工精度に比べ同等以上のものが得られており、このスピンドルにより、高い生産効率を達成できることが明らかとなった。
p53標的遺伝子発現プロファイリングによる肺癌の遺伝子治療の治療耐性機構の解析

p53により誘導されるアポトーシスの分子レベルでのメカニズムを解析し、より効果的なアポトーシス誘導の可能性を検討した。まず、癌細胞へのp53遺伝子導入により、その標的遺伝子の発現がどのように変化するかを定量的に解析するシステムを樹立した。具体的には、real-time RT-PCR法を用いてp53標的遺伝子の発現変化を定量的に測定した。in vitroでp53遺伝子を欠失している非小細胞肺癌細胞H1299にp53遺伝子発現アデノウイルスベクター(Ad5CM V-p53)を感染させ、そのp53遺伝子発現の増強に伴う標的遺伝子の発現変化を観察した。検討した遺伝子は、サイクリン依存性キナーゼ阻害因子p21、アポトーシス誘導因子p53AIPl、Noxa、およびp53の分解に関与する癌遺伝子MDM2である。いずれの標的遺伝子もp53遺伝子導入後24時間をピークに発現増強が認められた。さらに、in vivoでの標的遺伝子発現の誘導を検討した。ヌードマウスにH1299細胞を移植し、直径が5-7mmになった時点でAd5CM V-p53ベクターを腫瘍内に局所投与し、経時的に採取した腫瘍片から抽出したRNAを用いてreal-time RT-PCRを行った。in vitroのデータと同様に24時間後をピークにp53AIPl、Noxa、MDM2、p21遺伝子の発現増強がみられた。p21、MDM2、Noxaの発現はp53遺伝子導入後1日目に最大となり、遺伝子発現量はp21が最大であった。また投与後2-3日目にアポトーシスが最も多く誘導されていた。さらに、p53の標的遺伝子であるp21遺伝子プロモーターにより駆動するGFP発現プラスミドを導入した肺癌細胞を樹立した。樹立細胞によるマウス皮下腫瘍にin vivoでp53遺伝子導入後、高感度蛍光感知カメラにて蛍光光度の変化を経時的に観察し、簡便かつ非侵襲的な方法で腫瘍内でのp53転写活性をリアルタイムに可視化した。導入されたp53に反応してp21プロモーターにより誘導されたGFP発現は3日目に最大となり7日目には著明に減弱していた。「非小細胞肺癌に対する正常型p53遺伝子発現アデノウイルスベクター及びシスプラチン(CDDP)を用いた遺伝子治療臨床研究」では、15症例にAd5CM V-p53単独あるいはシスプラチンとの併用で治療を行ない、平成15年7月第I相臨床試験を終了した。本研究では、Ad5CM V-p53を腫瘍内投与した患者から採取した48時間後の生検組織のRNAからreal-time RT-PCRを行った。p53、Noxa、およびp53AIPl遺伝子発現は投与後確実に上昇していたが、p21、MDM2に関しては一定の傾向はみられなかった。また、p53およびp53標的遺伝子の発現は、6ヶ月を越える治療期間中も繰返し認められており、導入効率は維持できていることが示唆された。

本研究では、Ad5CM V-p53を腫瘍内投与した患者から採取した48時間後の生検組織のRNAからreal-time RT-PCRを行った。p53、Noxa、およびp53AIPl遺伝子発現は投与後確実に上昇していたが、p21、MDM2に関しては一定の傾向はみられなかった。また、p53およびp53標的遺伝子の発現は、6ヶ月を越える治療期間中も繰返し認められており、導入効率は維持できていることが示唆された。癌細胞へのp53遺伝子導入により、その標的遺伝子の発現がどのように変化するかを定量的に解析するシステムを樹立した。具体的には、real-time RT-PCR法を用いて、p53標的遺伝子の発現変化を検討した。まず、in vitroでp53遺伝子を欠失している非小細胞肺癌細胞H1299にp53遺伝子発現アデノウイルスベクター(Ad5CMV-p53)を感染させ、そのp53遺伝子発現の増強に伴う標的遺伝子の発現変化を観察した。検討した遺伝子は、サイクリン依存性キナーゼ阻害因子p21、アポトーシス誘導因子p53AIP1、Noxa、p53の分解に関与する癌遺伝子MDM2、およびDNA修復に重要なp53R2である。いずれの標的遺伝子もp53遺伝子導入後24時間をピークに発現増強が認められた。さらに、in vivoでの標的遺伝子発現の誘導を検討した。ヌードマウスにH1299細胞を移植し、直径が5-7mmになった時点でAdCMV-p53ベクターを腫瘍内に局所投与し、経時的に採取した腫瘍片から抽出したRNAを用いてreal-time RT-PCRを行った。in vitroのデータと同様に24時間後をピークにp53AIP1、Noxa、MDM2、p21遺伝子の発現増強がみられた。現在、p21遺伝子プロモーターに駆動されるGFP遺伝子発現プラスミドをトランスフェクションしたH1299細胞株を樹立しており、GFP-H1299腫瘍にAd5CMV-p53ベクターを投与してそのプロモーター活性の動きを経時的に観察する予定である。p53により誘導されるアポトーシスの分子レベルでのメカニズムを解析し、より効果的なアポトーシス誘導の可能性を検討した。まず、癌細胞へのp53遺伝子導入により、その標的遺伝子の発現がどのように変化するかを定量的に解析するシステムを樹立した。具体的には、real-time RT-PCR法を用いてp53標的遺伝子の発現変化を定量的に測定した。in vitroでp53遺伝子を欠失している非小細胞肺癌細胞H1299にp53遺伝子発現アナノウイルスベクター(AdsCMV-p53)を感染させ、そのp53遺伝子発現の増強に伴う標的遺伝子の発現変化を観察し右検討した遺伝子は、サイクリン依存性キナーゼ阻害因子p21、アポトーシス誘導因子p53AIP1、Noxa、およびp53の分解に関与する癌遺伝子MDM2である。いずれの標的遺伝子もp53遺伝子遣入後24時間をピークに発現増強が認められた。in vitroのデータと同様に24時間後をピークにp5AIP1、Noxa、MDM2、p21遺伝子の発現増強がみられた。p21、MDM2、Noxaの発現はp53遺伝子導入後
炎症局所におけるケモカイン産生調節機序解明に関する研究

研究代表者らが確立したラットのアレルギー性炎症モデルを活用し、炎症局所に存在するケモカインの実態解明を行った。炎症局所に浸潤した白血球を培養すると、培養液中の好中球走化活性は経時的に上昇し、その活性本体について精製し、leukocyte-derivedneutrophilchemotacticfactor-2(LDNCF-2)と命名した。さらに、LDNCF-2のアミノ酸配列について解析したところ、LDNCF-2はmacrophage inflammatory protein-2(MIP-2)と同一蛋白質であることを明らかにした。また、浸潤白血球を培養すると、白血球中のMIP-2mRNAレベルが経時的に上昇することをPT-PCR法により明らかにした。これらの結果から、炎症局所に浸潤した白血球は炎症局所に浸潤するまでの過程あるいは炎症局所に浸潤した後に何らかの刺激を受けてMIP-2を産生するようになることを示唆した。そこで、浸潤白血球はどのような刺激を受けてMIP-2を産生するようになるのかについて明らかにするために、各種のprotein kinase阻害薬の作用について解析した。その結果、protein kinase C阻害薬あるいはtyrosine kinase阻害薬により、MIP-2の産生は著しく抑制され、cAMP-dependent protein kinase阻害薬によっては全く抑制されないことを明らかにした。したがって、炎症局所に浸潤した白血球はprotein kinase Cおよびtyrosine kinaseの活性化を受ける刺激により、MIP-2を産生するようになることを示唆した。また、強力な抗炎症作用を示すグルココルチコイドはMIP-2mRNAレベルを低下させてMIP-2の産生を抑制することを明らかにした。
酸塩基協奏触媒による環境調和型新規不斉反応の開発

触媒的不斉ダイレクトアルドール反応は、有機合成化学上極めて有用なキラルβ-ヒドロキシカルボニル化合物を廃棄物フリーで合成可能にする高付加価値な有機合成技術である。我々の研究グループでは、ソフトLewis酸/ハードBrφnsted塩基協奏触媒系を用いることにより、ソフトルイス塩基性を有するカルボン酸酸化状態のチオアミド官能基の化学選択的活性化を鍵とする触媒的不斉ダイレクトアルドール反応の開発に成功している。本反応は、syn選択性の発現に限られるというデメリットがあったが、チオラクタムを求核種前駆体に用いるE-enolateを形成させる事で、anti選択的に触媒的不斉ダイレクトアルドール反応が進行する事を23年度に見いだしていた。24年度初頭に本反応を完成させOrganicLetters誌に論文投稿を果たした。24年度は、よりチャレンジングなアルキルニトリルを求核種前駆体とする触媒的不斉付加反応に着手した。アルキルニトリルのα位水素の酸性度は非常に低いため、通常は求核剤としての活性は期待できず、その安定性から溶媒として広く用いられている程度である。本研究では、ニトリルのソフトなルイス塩基性を利用して、ソフトルイス酸による特異的活性化により反応系中で触媒的にニトリルカルボアニオンを発生させ、プロトン移動型の不斉付加反応の実現を目指した。種々検討の結果、RhあるいはIrのカルベン錯体が強力なニトリル活性可能を有することを見いだした。現状では20% ee未満のエナンチオ選択性に留まっているが、不斉カルベン配位子の適切なデザインにより向上の可能性を秘めている。anti選択的な触媒的不斉ダイレクトアルドール反応を完成させ、ニトリルの直裁的不斉付加反応においても解決の糸口をつかむことができた。本研究助成事業は終了するが、本研究課題は継続し、不斉カルベン配位子の探索を行う予定である。我々の研究グループでは、ソフトLewis酸/ハードBronsted塩基協奏触媒系を用いることにより、ソフトルイス塩基性を有するカルボン酸酸化状態のチオアミド官能基の化学選択的活性化を鍵とする触媒的不斉ダイレクトアルドール反応の開発に成功している。本反応は、syn選択性の発現に限られるというデメリットがあったが、今回Suresh博士とチオラクタムを用いる触媒的不斉ダイレクトアルドール反応に取り組み、高いanti選択性を発現する反応の開発に成功した。anti選択性発現の鍵は、E-enolateの形成とイス型反応遷移状態にあることから、チオラクタムが最適な反応基質であると考えた。チオアミドのダイレクトアルドール反応における知見から、ソフトなLewis酸であるキラル銅触媒と塩基の協同作用により、アルデヒド存在化にチオラクタムからの選択的なE-enolateの形成が可能と予測した。触媒としてmesitylcopper/(R,R)-Ph-BPEを用いて、チオラクタムのN上の置換基を種々検討した結果、N-PMPとした場合に3mol%の触媒量で円滑に反応が進行し、高いanti選択性、エナンチオ選択性にて目的生成物が得られる事を確認した。本反応条件を用いて基質一般性の検討を行った。一般に、自己縮合が問題となる脂肪族アルデヒドをアルドールアクセプターに用いても自己縮合が全く確認されず、望みのアルドール生成物が高収率・高立体選択性にて得られた。本触媒系は、エステル、エーテル、イミド、ピリジン等種々の官能基を有するアルデヒドにおいても適用可能で、極めて汎用性の高いantiアルドール合成法と言える。現在、本antiアルドールプロトコールを活用した重要生物活性化合物の不斉合成に向け、チオラクタムの官能基変換法を包括的に検討しているanti選択的な触媒的不斉ダイレクトアルドール反応を完成させ、ニトリルの直裁的不斉付加反応においても解決の糸口をつかむことができた。

本anti選択的ダイレクトアルドール反応を重要医薬品の短工程不斉合成に応用すると共に、本触媒系のニトリル型求核種前駆体を用いる反応に最適化する。本研究助成事業は終了するが、本研究課題は継続し、不斉カルベン配位子の探索を行う予定である。
移住支援にみる戸建持家の自律的な賃貸流通の可能性に関する研究

H30年度は、戸建空き家を改修し、賃貸事業を行う地方公共団体(飯南町、梼原町、奥出雲町)と民間事業者への聞取り調査を実施し、工事や契約書等の資料分析を行った。いずれの事業主体も改修費を負担し、所有者側の負担を軽減している点で共通しているが、事業スキームや改修内容、及び契約事項においてそれぞれ特徴があった。飯南町と梼原町は、借上げた空き家を移住者に転貸しており、奥出雲町は、買上げた空き家の賃貸を行っている。いずれも町内に民間賃貸住宅が不足している中で、町有住宅の直接建設に比べ初期費用が抑えられる空き家の活用を採用した。飯南町・梼原町は、10年の定期借家契約に基づき、一律の賃料を設定し、その事業期間の賃料さやで改修費を回収するスキームである。一方、奥出雲町はおよそ10年で買取費・改修費を回収できるように、物件ごとに賃料を設定するスキームであった。改修費用は、建物の状態によっても異なるが、地方の賃料相場を考慮すると、400600万円程度の事例が多かった。各種の改修内容の優先度は、各自治体の方針によって異なるが、水廻りの更新は共通して優先度が高かった。一方、事業期間中の修繕費用が負担となりつつある。当事者間の修繕の分担についての取決め、事業当初における健全な物件の選定が課題がある。調査対象とした民間事業者による戸建空き家の転貸事業は、建物と従物との付合の問題を回避するために、形式的には所有者が改修を行うが、賃料を一括前払いするかたちで、実質的には借り主である事業者が改修費を負担するスキームである。比較的短期間で事業費を回収することが可能であり、1000万円に上るような比較的高額な改修を行っても、賃料と事業期間の調整により事業性を確保することができる。ただし、賃料(転貸料)を10万円以上に設定できるような利便性の高い地域が望ましく、地方への展開には課題が残されている。H30年度は、都心部と地方部で戸建住宅の賃貸事業の事例調査を行い、それぞれの事業スキームを把握した上で、合計8件の賃貸事業の分析を試行的に行った。契約事項・改修工事の分析を進める中で、着目すべき項目を整理したことは、次年度以降、効率的に研究を進める上で収穫であった。また、当初は戸建住宅を元の所有者が賃貸、若しくは借上げた事業主体が転貸する賃貸利用化を調査対象として想定していたが、調査の過程において、戸建住宅を買上げ・賃貸する奥出雲町の取組みを知り、新たに調査対象に加えた。これにより、元の所有者からの所有権の移転の有無が事業システムに与える影響を考察することができた。一方で、所有者の事業に対する認識や所有意識への影響については十分な調査ができておらず、来年度以降の課題である。当初の予定通り、地方公共団体による移住促進を目的とした戸建住宅の賃貸事業を対象として、継続して調査を行っていく。H31年度中に原賃貸借・転貸借契約が終了する案件もあり、契約終了後の所有者と借り主との直接的な交渉に際し、地方公共団体の関わり方について調査検討を行っていく。また、比較的高い賃料で流通している都心部の案件についても、東京都、広島市等を対象として調査を行っていく。改修工事と契約事項の分析のみならず、所有者の賃貸利用化に対する考え、その際の阻害要素についても分析を行っていく。

ただし、賃料(転貸料)を10万円以上に設定できるような利便性の高い地域が望ましく、地方への展開には課題が残されている。H30年度は、都心部と地方部で戸建住宅の賃貸事業の事例調査を行い、それぞれの事業スキームを把握した上で、合計8件の賃貸事業の分析を試行的に行った。契約事項・改修工事の分析を進める中で、着目すべき項目を整理したことは、次年度以降、効率的に研究を進める上で収穫であった。また、当初は戸建住宅を元の所有者が賃貸、若しくは借上げた事業主体が転貸する賃貸利用化を調査対象として想定していたが、調査の過程において、戸建住宅を買上げ・賃貸する奥出雲町の取組みを知り、新たに調査対象に加えた。これにより、元の所有者からの所有権の移転の有無が事業システムに与える影響を考察することができた。一方で、所有者の事業に対する認識や所有意識への影響については十分な調査ができておらず、来年度以降の課題である。当初の予定通り、地方公共団体による移住促進を目的とした戸建住宅の賃貸事業を対象として、継続して調査を行っていく。H31年度中に原賃貸借・転貸借契約が終了する案件もあり、契約終了後の所有者と借り主との直接的な交渉に際し、地方公共団体の関わり方について調査検討を行っていく。また、比較的高い賃料で流通している都心部の案件についても、東京都、広島市等を対象として調査を行っていく。改修工事と契約事項の分析のみならず、所有者の賃貸利用化に対する考え、その際の阻害要素についても分析を行っていく。年度末に現地調調査を予定していたが、先方との調整により次年度に行うことになったため、次年度使用額が生じた。
ポルフィリノイド低原子価金属錯体の新規創製とユニークな反応性の評価

ポルフィセンは代表的なテトラピロール化合物であるポルフィリンの構造異性体であり、ポルフィリンと同様に18π電子系の芳香属性を有することが知られている。また、4nπ電子系を有する化合物は非芳香族性を示し、芳香族化合物とは大きく異なった性質を有すると考えられるが、非芳香族テトラピロール化合物はその合成の困難さと不安定性から、その報告例は少ない。これまでの研究により、強力な電子求引基であるCF_3基をピロールβ位に4導入したポルフィセン(CF_3Pc)は、これまで合成されてきたポルフィリン類縁体と比較して、環の還元が起こりやすいことが明らかになっている。このCF_3Pcを還元することで、20π電子系を有する安定な非芳香族テトラピロール化合物を単離できると考えた。CF_3Pcとトリフルオロ酢酸(TFA)、トリブチルチンハイドライド(Bu_3SnH)を反応させることにより20π電子系のポルフィセン(20πPc)が得られた。この反応はTFAのみ、Bu_3SnHのみでは進行しないことから2電子、2プロトンの反応であることが示された。また、ヂチオナイト水溶液、トリメチルハイドロキノンで処理することによっても20πPcが得られることを明らかとした。得られた20πPcは1H NMR,13C NMR,19F NMR,UV-visスペクトル、FAB-MSにて同定を行った。さらに、20πPcの結晶構造解析を行い、非芳香族に特徴的な非常に歪んだ構造を有していることを明らかとした。また、20πPcの空気に対する安定性の評価を行った。通常、非芳香族化合物は空気に対して非常に不安定であり、直ちに安定な芳香族化合物へと酸化される。しかし、得られた20πPcは、塩化メチレン中、24時間後でも98%以上が酸化されることなく非芳香族の状態のままであり、非常に安定な非芳香族化合物の合成に成功したといえる。ヘムは鉄を中心金属に有するポルフィリン錯体であり、ヘムを活性中心とするヘムタンパク質には酸素貯蔵を司るミオグロビン、酸化反応を行うシトクロムP450などが存在する。これらのヘムタンパク質は天然のヘムを除去し、人工的に合成したヘムを再構成することにより、機能の向上や変換が可能であると考えられる。これまでの研究により強力な電子求引基であるCF_3基をポルフィリンの構造異性体であるポルフィセンのピロールβ位に4つ導入した錯体は通常のポルフィリン・ポルフィセンには見られないユニークな性質を有していることが明らかとなった。例えば、ピリジン中でCF_3基を側鎖に有するポルフィセン鉄三価錯体が容易に自動還元され鉄二価状態が安定に存在することが観測された。この様な特殊な性質を持つ錯体にプロピオン酸側鎖を導入し、ヘムタンパク質へ再構成可能となる電子疎な人工ヘム類縁体の合成を行った。具体的な手法としては、まずCF_3基を有するビピロールとCF_3基及びプロピオン酸メチル基を側鎖に有するビピロールの合成を行った。これらの2つのビピロールを前駆体としてマクマリー環化反応により2,7-ジエチル-3,6,12,17-テトラキス-(トリフルオロメチル)-13,16-ビス(2-メトキシカルボニルエチル)ポルフィセンを得た。得られたポルフィセンに鉄を挿入し電子疎な人工ヘム類縁体を得た。合成した人工ヘム類縁体はUV-visスペクトル、^<19>F-NMR、MALDI-TOF-MSにて同定を行った。これらのヘムタンパク質に対し天然のヘムを除去し、有機合成によって得られた人工ヘムを挿入することにより、機能の向上および変換が可能であると考えられる。これまでの研究により、ポルフィリンの構造異性体であるポルフィセンのピロールβ位に、強力な電子求引基であるCF_3基を4つ導入した錯体は通常のポルフィリン・ポルフィセンには見られないユニークな性質を有していることが明らかとなった。例えば、ピリジン中でCF_3基を側鎖に有するポルフィセン鉄三価錯体が、容易に自動還元され鉄二価状態が安定に存在することが観測されている。そこで、ポルフィセン骨格に電子求引基を持ち、さらにヘムタンパク質へ再構成可能とするためプロピオン酸側鎖を導入した電子疎な人工ヘム類縁体の合成を行った。この人工ヘム類縁体をアポミオグロビンに挿入し、ミオグロビンの酸素親和性への影響を評価した。得られた再構成ミオグロビンは、UV-visスペクトル、ESI-TOF-MSにて同定を行った。再構成ミオグロビンの酸素結合体、一酸化炭素結合体を調製し、UV-visスペクトルにて同定した。続いて、再構成ミオグロビンの酸素親和性、一酸化炭素親和性の測定を行った。再構成ミオグロビンは、天然ミオグロビンに対して酸素親和性で77倍、一酸化炭素親和性で20倍の向上を示した。さらに、酸素結合能の低下の原因となる自動酸化の反応速度を測定したところ、天然ミオグロビンと比べ1/5倍に速度が低下していることが明らかとなった。これは合成した人工ヘム類縁体が鉄二価状態を安定化しているためであると考えられる。

ポルフィセンは代表的なテトラピロール化合物であるポルフィリンの構造異性体であり、ポルフィリンと同様に18π電子系の芳香属性を有することが知られている。また、4nπ電子系を有する化合物は非芳香族性を示し、芳香族化合物とは大きく異なった性質を有すると考えられるが、非芳香族テトラピロール化合物はその合成の困難さと不安定性から、その報告例は少ない。これまでの研究により、強力な電子求引基であるCF_3基をピロールβ位に4導入したポルフィセン(CF_3Pc)は、これまで合成されてきたポルフィリン類縁体と比較して、環の還元が起こりやすいことが明らかになっている。このCF_3Pcを還元することで、20π電子系を有する安定な非芳香族テトラピロール化合物を単離できると考えた。CF_3Pcとトリフルオロ酢酸(TFA)、トリブチルチンハイドライド(Bu_3SnH)を反応させることにより20π電子系のポルフィセン(20πPc)が得られた。この反応はTFAのみ、Bu_3SnHのみでは進行しないことから2電子、2プロトンの反応であることが示された。また、ヂチオナイト水溶液、トリメチルハイドロキノンで処理することによっても20πPcが得られることを明らかとした。得られた20πPcは1H NMR,13C NMR,19F NMR,UV-visスペクトル、FAB-MSにて同定を行った。さらに、20πPcの結晶構造解析を行い、非芳香族に特徴的な非常に歪んだ構造を有していることを明らかとした。また、20πPcの空気に対する安定性の評価を行った。通常、非芳香族化合物は空気に対して非常に不安定であり、直ちに安定な芳香族化合物へと酸化される。しかし、得られた20πPcは、塩化メチレン中、24時間後でも98%以上が酸化されることなく非芳香族の状態のままであり、非常に安定な非芳香族化合物の合成に成功したといえる。