hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
物理モデルと分野依存知識を考慮した時空間データの異常検知

主に(1)効率的な変化点,異常検知に関する研究と(2)少数時系列データの長期予測に関する研究の2つの研究の実績を生むことができた.(1)変化点検知はデータの特徴が大きい変化(異常)点を検知する技術であり,工場の機械の故障を早期に発見したり,クレジットカードの不正利用を検出することができる.これまでの変化点検知に関する研究では,データを収集するためのコストが考慮されていなかった.しかし,材料工学における相転移点という変化を見つける実験や,研究課題対象の空間データである海底の隆起の変化が激しい地点を探し出す海底測定ではデータ収集に時間や人手といったコストを要するため,できるだけ少ないデータで効率的に変化点を検知できる方法が求められている.そこで私は既存のベイズ的最適化技術と変化点検知技術を適用することで,様々なデータや変化点に対応可能で効率的な変化点検知手法を提案した.(2)研究課題対象の時系列データはしばしば予測をするために十分に集まらないことがある.例えば,アンケートデータの場合収集にコストがかかり,公開されたばかりのサイトではデータを収集している時間が短く,地震や火山といった自然現象はそもそも発生頻度が低いため,それらのデータ量は必然的に少なくなる.特に,時系列データの長期予測では入力と出力の中間データが利用不可であるため使用できるデータが少なくなる.このような少数データを使った予測は難しく精度が悪くなる傾向にある.この問題に対し,私は中間データを特権情報として利用し,一般化蒸留のフレームワークを適用することで少数時系列データの長期予測の精度を向上させる手法を提案した.(1)実際の相転移点データと海底深度データにおいて数値実験を実施し,提案手法は比較手法よりも効率的に相転移点や海底の隆起の変化が激しい地点を検知することに成功した.現在,査読ありで人工知能分野の最難関国際学会の一つであるThe 28thInternationalJoint Conference on Artificial Intelligenceに投稿し,現在査読中である.また,他のデータセットやパラメータを変えた場合の実験を行っている.(2)実際の北京のPM2.5データを使った長期予測問題において,提案手法を使うことで予測精度が向上することを検証した.また,本成果は査読あり国際学会であるThe 2019International Joint Conference on Neural Networksに投稿し,問題の重要性や提案手法の新規性が認められ採録が決定した.2019年7月14-19日にハンガリー,ブダペストで発表を行う.他のデータセットやパラメータを変えた場合の実験を行っている.また,(1),(2)とは別に,現在,効率的な分布の推定に関する研究を行っている.(1)(2)で引き続き行っている研究結果をまとめて,それぞれ論文誌に投稿する予定である.今後は主に,(1)(2)と別に進めている効率的な分布の推定に関する研究に注力する.関数評価にコストを要する分布の推定問題が多数存在する.例えば,機械学習モデルのロバストなパラメータ推定や,事後分布評価コストが大きい変分推論,プライバシーを保護した分布推定,微分方程式の逆問題における分布推定などである.これらの分布推定を少ないコストで行うための手法開発に専念し,様々な分布推定の実験を行う予定である.その成果は機械学習の難関国際学会に投稿する予定である.主に(1)効率的な変化点,異常検知に関する研究と(2)少数時系列データの長期予測に関する研究の2つの研究の実績を生むことができた.(1)変化点検知はデータの特徴が大きい変化(異常)点を検知する技術であり,工場の機械の故障を早期に発見したり,クレジットカードの不正利用を検出することができる.これまでの変化点検知に関する研究では,データを収集するためのコストが考慮されていなかった.しかし,材料工学における相転移点という変化を見つける実験や,研究課題対象の空間データである海底の隆起の変化が激しい地点を探し出す海底測定ではデータ収集に時間や人手といったコストを要するため,できるだけ少ないデータで効率的に変化点を検知できる方法が求められている.そこで私は既存のベイズ的最適化技術と変化点検知技術を適用することで,様々なデータや変化点に対応可能で効率的な変化点検知手法を提案した.(2)研究課題対象の時系列データはしばしば予測をするために十分に集まらないことがある.例えば,アンケートデータの場合収集にコストがかかり,公開されたばかりのサイトではデータを収集している時間が短く,地震や火山といった自然現象はそもそも発生頻度が低いため,それらのデータ量は必然的に少なくなる.特に,時系列データの長期予測では入力と出力の中間データが利用不可であるため使用できるデータが少なくなる.このような少数データを使った予測は難しく精度が悪くなる傾向にある.この問題に対し,私は中間データを特権情報として利用し,一般化蒸留のフレームワークを適用することで少数時系列データの長期予測の精度を向上させる手法を提案した.(1)実際の相転移点データと海底深度データにおいて数値実験を実施し,提案手法は比較手法よりも効率的に相転移点や海底の隆起の変化が激しい地点を検知することに成功した.現在,査読ありで人工知能分野の最難関国際学会の一つであるThe 28thInternationalJoint Conference on Artificial Intelligenceに投稿し,現在査読中である.また,他のデータセットやパラメータを変えた場合の実験を行っている.(2)実際の北京のPM2.5データを使った長期予測問題において,提案手法を使うことで予測精度が向上することを検証した.また,本成果は査読あり国際学会であるThe 2019International Joint Conference on Neural Networksに投稿し,問題の重要性や提案手法の新規性が認められ採録が決定した.

2019年7月14-19日にハンガリー,ブダペストで発表を行う.他のデータセットやパラメータを変えた場合の実験を行っている.また,(1),(2)とは別に,現在,効率的な分布の推定に関する研究を行っている.(1)(2)で引き続き行っている研究結果をまとめて,それぞれ論文誌に投稿する予定である.今後は主に,(1)(2)と別に進めている効率的な分布の推定に関する研究に注力する.関数評価にコストを要する分布の推定問題が多数存在する.例えば,機械学習モデルのロバストなパラメータ推定や,事後分布評価コストが大きい変分推論,プライバシーを保護した分布推定,微分方程式の逆問題における分布推定などである.これらの分布推定を少ないコストで行うための手法開発に専念し,様々な分布推定の実験を行う予定である.その成果は機械学習の難関国際学会に投稿する予定である.
神経軸索投射による多様性形成機構の解析

皮質脊髄路形成におけるヘパラン硫酸糖鎖の役割について調べた。ヘパラン硫酸の6位の硫酸基を選択的に分解するエンドスルファターゼ(Sulf1, Sulf2)を破壊したダブルノックアウトマウスでは、視床下部付近の脳表に軸索ガイダンス分子Slit2が過剰に蓄積し皮質軸索を反発するために、中脳付近で異常な背側への投射異常異常が起こること、錐体交差にも異常が観察されることなどを明らかにすることができた。発生期に分化した神経細胞は標的細胞へ軸索を投射し神経回路網を形成する。この時、神経軸索は誘引・反発因子の作用により特異的な標的へ誘導される。6層から成る大脳皮質は、各層のニューロンが異なる入出力を持ち、皮質間でも機能的結合が存在するため、複雑なネットワークを作る。これまでの研究で、大脳皮質線維の形成に関わる分子が複数報告されているが、領野、層、投射先の違いによって軸索ガイダンスの制御機構が異なるのかは未解明である。そこで、本研究では、軸索ガイダンスからシナプス形成を含む神経回路構築過程をシグナル分子、受容体、細胞外マトリックス制御などの観点から研究し、高次脳機能の基盤となる大脳皮質の多様性獲得の分子機構を解明することを目的とする。我々は、特に軸索ガイダンス分子の活性を制御するヘパラン硫酸の微細構造を変化させるスルファターゼSulf1/Sulf2に注目し、大脳皮質ニューロンの軸索ガイダンスにおける役割を検討している。Sulf1/Sulf2ダブルノックアウトマウスでは、皮質脊髄路に走行異常が観察され、これまでの解析から軸索ガイダンス蛋白の局在が変化していることが分かった。今年度は、プロテオーム解析により、発現量が変化する蛋白を網羅的に同定するとともに、ヘパラン硫酸の特異構造を認識する抗体を用いて、Sulf1/Sulf2ダブルノックアウトマウスで硫酸化パターンが変化したヘパラン硫酸が分布する部位を可視化することに成功した。これにより、Sulf1/Sulf2を介したヘパラン硫酸の修飾が大脳皮質ニューロンの軸索誘導に重要であること、ヘパラン硫酸の微細構造の変化が神経回路形成の多様性獲得において役割を担うことを明らかにすることができた。発生期に神経細胞は標的細胞へ軸索を投射し神経回路網を形成する。この時、神経軸索は誘引分子と反発分子の作用により特異的な標的へ誘導される。これまでの研究で、大脳皮質線維の形成に関わる分子が複数報告されているが、軸索ガイダンスの多様性を生み出す仕組みは未解明である。そこで、本研究では、軸索ガイダンスからシナプス形成を含む神経回路構築過程をシグナル分子、受容体、細胞外マトリックス制御などの観点から研究し、高次脳機能の基盤となる大脳皮質の多様性獲得の分子機構を解明するごとを目的とする。これまでヘパラン硫酸の6位の硫酸基を選択的に脱硫酸し、ヘパラン硫酸糖鎖の微細構造を変化させるスルファターゼSulf1/Sulf2に注目し、大脳皮質ニューロンの軸索ガイダンスにおける役割を検討してきた.Sulf1/Sulf2ダブルノックアウトマウスでは、皮質脊髄路に走行異常が観察され、軸索ガイダンス蛋白の局在が変化していることを明らかにしてきた。今年度は、Sulf1蛋白とSulf2蛋白を認識する抗体を探し出し、これらを用いて免疫組織化学を行うことにより、蛋白質の局在を示すことができた。Sulf1/Sulf2のmRNAは第三脳室の脳室帯の細胞に発現していることは以前より分かっていたが、Sulf1/Sulf2の蛋白が脳表に局在する(放射状グリア細胞によって運ばれると考えられる)という知見から、Sulf1/Sulf2蛋白が皮質ニューロン軸索の走行に影響を与える部位に提示されていることがわかった。更にヘパラン硫酸糖鎖の異なるエピトープを認識する特異的抗体を用いて、高硫酸化されたヘパラン硫酸が脳表に局在することを明らかにすることに成功した。これにより、Sulf1/Sulf2が時期・部位特異的にヘパラン硫酸を修飾し軸索誘導シグナルの調節を行うこと、これにより多様性を生み出すことが明らかになった。また、山森らと共同で進めている霊長類Sulf遺伝子発現解析のために、マカクザルとマーモセット用のプローブを計16種類作成した。予備的な実験を行い、シグナルを検出できることを確認した。神経軸索は発生期に誘引・反発分子の作用により特異的な標的へ誘導される。大脳皮質は、各層のニューロンが異なる入出力を持ち、領野毎にも投射パターンが異なるなど、複雑なネットワークを作る。これまでに多くの軸索ガイダンス分子が同定されているが、大脳皮質軸索の形成を制御する仕組みは十分に解明されていない。本研究では、シグナル分子、受容体、細胞外マトリックスなどの観点から神経回路構築を研究し、大脳皮質の多様性獲得の分子機構を解明することを目的としている。

ヘパラン硫酸は、プロテオグリカンに共有結合した直鎖状の糖鎖であり、多種類のシグナル分子と相互作用し、細胞の増殖、分化、移動、軸索ガイダンス、シナプス形成などを制御する。我々は、ヘパラン硫酸の6位の硫酸基を選択的に脱硫酸化し細胞間シグナル伝達を調節するスルファターゼSulf1/Sulf2の軸索ガイダンスにおける役割を検討してきた。Sulf1/Sulf2ダブルノックアウトマウスにおける皮質脊髄路異常の分子機構を追求し、ヘパラン硫酸糖鎖の過剰硫酸化による軸索ガイダンス蛋白の分布異常により軸索伸長が異常になることを明らかにした(現在論文投稿準備中)。更に、純系マウス系統は生後直ぐに死亡するため胎児期の解析が中心であったが、交雑した遺伝的背景では成獣まで生存することを見出し、成獣脳の皮質脊髄路を詳しく調べた。その結果、錐体交差の異常、中脳への異常繊維の残存などがあることを明らかにした。神経軸索は発生期に誘引・反発分子の作用により特異的な標的へ誘導される。本研究では、シグナル分子、受容体、細胞外マトリックスなどの観点から神経回路構築を研究し、大脳皮質の多様性獲得の分子機構を解明することを目的とした。我々は、ヘパラン硫酸の6位の硫酸基を選択的に脱硫酸化し細胞間シグナル伝達を調節するスルファターゼSulf1/Sulf2に注目し、軸索ガイダンスにおけるヘパラン硫酸糖鎖修飾の役割を調べた。その結果、Sulf1/Sulf2ダブルノックアウトマウスで軸索ガイダンス蛋白Slitの分布異常により軸索走行異常が生じる新たな仕組みを見出した。これまで内在性のSlit蛋白を検出するためにSlit受容体であるRobo2の細胞外領域と免疫グロブリンのFcをつないだ組換え蛋白を用いてきたが、本年度はSulf1/Sulf2/Slit2のトリプルノックアウトマウスを作成し、Sulf1/Sulf2ダブルノックアウトマウスで観察されたRobo2-Fcの異常シグナルがほぼ消失することを明らかにし、Sulf1/Sulf2ダブルノックアウトマウスで蓄積していた異常蛋白がSlit2由来であることを証明することができた。さらに、交雑系統を用いることにより新生児致死を回避し成獣脳の構造を詳しく調べることが可能となった。本研究から、軸索ガイダンス分子の活性(分布や量の調節を含む)を精妙に制御することが神経回路形成に重要であり、Sulf1/Sulf2による糖鎖修飾がそのために重要な役割を担っていることが分かった。発生期に神経軸索は誘引・反発分子の作用により特異的な標的へ誘導される。大脳皮質は、各層のニューロンが異なる入出力を持ち、複雑なネットワークを作る。これまでの研究で大脳皮質軸索の形成を制御する分子が報告されているが、多様性を生み出す仕組みは未解明である。そこで、本研究では、シグナル分子、受容体、細胞外マトリックスなどの観点から神経回路構築を研究し、大脳皮質の多様性獲得の分子機構を解明することを目的とする。
介護食品の物性・香味制御による最適品質設計法の構築

本研究では、嚥下補助食品として利用されることの多いゼリー食品について、その栄養機能に加えて食品の二次機能による補完特性に着目し、高齢者の効率的な栄養摂取とともに嗜好性を高めて食欲を満たす食品開発手法を構築する。咀嚼・嚥下補助食品の認定規格に沿って調製されたゼリー状食品に鰹節だしを添加したものを供試試料とした。初年度は、供試試料の物性値と鰹節だしの添加量の変化に応じて、喫食者がどのようにその味と香りを感知するかを官能評価し、官能評価で得られた結果を統計解析に適用して物性値と鰹節だし添加量の変化と官能評価結果の変動の相互連動性についてのデータ取得およびモデリング手法の検討を実施した。具体的には以下の通りである。だしを添加したゼリーを供試試料として物性計測と官能評価を実施し、その相互関連性について統計的解析手法を用いて検討した。5種のゼリーについて、テクスチャー試験による粘弾性計測と女子大生による官能評価を行い、物性3項目の評価値とおいしさ評価スコアとともに計6項目の評価スコアを得た。偏相関分析において、官能評価のおいしさ、ゼリーのかたさ、だしの香りの強さおよびだしの味の強さの間に高い相関があることが分かった。線形関係と仮定したおいしさ評価スコアと官能評価による品質特性スコア間の相互関連性をPLS回帰分析により探索し、決定係数0.99を示す回帰式を得た。VIP値の順位から、ゼリーのおいしさには食感に関連する項目よりも、味や香りに関する項目の方が高い寄与度を示すことが分かった。しかし、非線形関係にあるデータセットの場合には、その非線形関係を柔軟にモデル化可能な統計解析の適用とその代入パラメータの精査が必要と考えられた。供試試料の調整と決定に時間を要したので、初期のデータ取得のための官能評価実施が大幅に遅れた。このため、一年目に予定していたデータ取得が年度末にずれ込んでしまったが、データ取得後は速やかに分析・解析を実施することができた。研究計画作成当初に研究協力を要請していた協力者らの異動等の理由により、当初使用を予定していた香気成分分析のPTR-MSが使用困難となった。また、X線ビデオ装置による食品の喫食から嚥下までの過程撮影は、被験者に対する放射線被爆量の蓄積が懸念された。そのため、当初計画した歯科医師の立会いの下での実施であったとしても、被験者への負担が大きいという観点から実施を見送ることとなった。上記のように、当初計画した実験機器が使用できない状況になったため、研究計画を変更し、本研究ではより官能評価の側面からのデータ取得を重視することとした。具体的には、官能評価の際の評価条件操作(例:咀嚼回数を指定する、官能評価パネルを訓練により育成して使用するなど)を行うことにより、より多面的に官能評価のデータを取得する。また、香気成分分析には、研究者の所属大学が所有するGC/MSを使用することにした。さらには、データ分析手法として想定していたPLS回帰分析のほかにも、比較的単純なアルゴリズムで構成される分析手法を使用した分析に取り組むこととした。具体的には、パーティション分析やステップワイズ法による重回帰モデリングなどの手法を計画している。研究計画を変更することによって、当初想定していた研究成果よりもより官能評価の側面からのデータ取得量が増える。連続的にデータを記録することのできる実験機器がどれも使用困難となってしまったため、当初計画していたような食品の口腔内での時継変化を記録することはできなくなったものの、試料食品の粘弾性特性データおよび香気成分データの取得は可能である。そのため、最終的な最適配合設計モデルに適用可能なデータ数は十分に確保できると考えられたので、このような研究方針計画に変更することとした。

供試試料の調整と決定に時間を要したので、初期のデータ取得のための官能評価実施が大幅に遅れた。このため、一年目に予定していたデータ取得が年度末にずれ込んでしまったが、データ取得後は速やかに分析・解析を実施することができた。研究計画作成当初に研究協力を要請していた協力者らの異動等の理由により、当初使用を予定していた香気成分分析のPTR-MSが使用困難となった。また、X線ビデオ装置による食品の喫食から嚥下までの過程撮影は、被験者に対する放射線被爆量の蓄積が懸念された。そのため、当初計画した歯科医師の立会いの下での実施であったとしても、被験者への負担が大きいという観点から実施を見送ることとなった。上記のように、当初計画した実験機器が使用できない状況になったため、研究計画を変更し、本研究ではより官能評価の側面からのデータ取得を重視することとした。具体的には、官能評価の際の評価条件操作(例:咀嚼回数を指定する、官能評価パネルを訓練により育成して使用するなど)を行うことにより、より多面的に官能評価のデータを取得する。また、香気成分分析には、研究者の所属大学が所有するGC/MSを使用することにした。さらには、データ分析手法として想定していたPLS回帰分析のほかにも、比較的単純なアルゴリズムで構成される分析手法を使用した分析に取り組むこととした。具体的には、パーティション分析やステップワイズ法による重回帰モデリングなどの手法を計画している。研究計画を変更することによって、当初想定していた研究成果よりもより官能評価の側面からのデータ取得量が増える。連続的にデータを記録することのできる実験機器がどれも使用困難となってしまったため、当初計画していたような食品の口腔内での時継変化を記録することはできなくなったものの、試料食品の粘弾性特性データおよび香気成分データの取得は可能である。そのため、最終的な最適配合設計モデルに適用可能なデータ数は十分に確保できると考えられたので、このような研究方針計画に変更することとした。
高空間解像度で低計算コストな植物集団のシミュレーションモデルの開発

本研究では植物集団の空間構造を考慮しながらも低計算コストな植物集団のシミュレーションモデルの開発を進める。このモデルでは植物のサイズ分布や植物個体や葉の空間配置を多次元分布として捉え、その多次元分布の時間変化をシミュレートする。この植物集団モデルの開発によって、全球植生動態モデルの再現性を高めると同時に計算コストを大幅に減らすことが可能になる。また、この植物集団モデルに導入できる葉の三次元空間分布を考慮した光競争モデルの開発を試みる。これは、古くから使用されてきた門司と佐伯の群落光合成モデルの空間方向への拡張に相当し、植物集団のダイナミクスを再現・予測するためには不可欠なアップデートである。
動物実験施設におけるPneumocystis cariniiの汚染調査

Pneumocystis cariniiは、コ-チゾン投与ラット、マウスあるいはヌ-ドマウスなどの免疫機能低下または欠損動物において致死性肺炎を起こす重要な日和見病原体である。日本や米国において、ヌ-ドマウスコロニ-等で本病の汚染例が報告されているが飼育実験施設等での汚染状況については明らかではなかった。本調査研究では462匹のヌ-ドマウスを1室あたり3-10匹の単位で6ケ月間モニタ-飼育した後、回収して寄生虫学的、病理組織学的にPc感染の有無を検査した。43の医科系動物実験施設等における435匹のモニタ-ヌ-ドマウスのうち12施設(27.8%)の89匹(20.5%)から、Pcが検出された。市販のSPFを収容している飼育室群では35室中3室(8.6%)、コンベンショナル動物の飼育室群では12室中7室(58.3%)、自家繁殖されているSPF室では22室中7室(31.8%)にPc汚染が見つけられた。コンベンショナル動物飼育室における高い陽性率は、これまでに報告されていたコンベンショナル動物に対するコ-チゾン誘発Pc検査成績の高い陽性率と一致していた。自家繁殖の行なわれているSPF室が購入SPF動物の飼育室に較べて高い陽性率であったことは、短期の動物飼育実験室に比較して繁殖コロニ-には、より厳格な飼育管理法が必要であることを示唆している。Pcの汚染源は、今回の調査では特定できなかったが、既存の厳格な飼育管理施設、飼育器材を用いて微生物防御を考慮した飼育管理マニュアルを遵守すれば、自家繁殖を行なわない実験飼育環境をPcフリ-に保つ事は可能であると推察された。本調査研究の成果は各動物実験施設等の協力に負うところが極めて大きいものであったことを書き添える。1.昭和62年6月、京都大学医学部附属動物実験施設のヌードマウス飼育実験領域に肺炎を伴う衰弱死を主徴とするPneumocystis carinii(以下P・C)の汚染例があった。感染ヌードマウスの一部をアイソレータ内に隔離した後、逐次非感染ヌードマウスをこのアイソレータに導入することによって、P・Cを継代した。P・C感染マウスを用いて、寄生虫学的及び病理学的検査法(肺スタンプ法、集シスト法及び組織形態学的検査法)を比較検討した。加えて、P・Cに対するポリクローナル抗体及びモノクローナル抗体を作製するための免疫用及びアッセイ用抗原として、P・C感染肺を集め、-80°Cに凍結保存した。精製したP・Cをウサギに免疫してポリクローナル抗体を作製した。2.全国の国立及び私立大学の共同利用動物実験施設46機関のP・C汚染状況の調査を開始した。調査対象はSPFマウスの実験飼育室及びヌードマウス用の実験飼育室に限定した。P・C汚染のないことを確認したコロニー由来のヌードマウスを1単位6匹として、計462匹を各機関に分配した。各々の飼育マニュアルに従って6ケ月飼育して頂いた後、これらの動物を回収して、寄生虫学的及び病理組織学的検査を行ない、P・C感染の有無を調べた。平成元年2月末日までに、24施設247匹の検査を終えた。その結果8施設(33.3%)56匹(22.7%)にP・Cの感染が認められた。3.すべての検査は平成元年4月末日までに終了する。検査結果がまとまった後に、各機関における飼育管理マニュアル等についてアンケート調査を行なう。

さらに、検出したP・Cの由来を検討するため、あるいはP・C間に抗原性の変異がないかどうかを各種のP・Cモノクローナル抗体を用いて検索する。これらの調査研究結果をもとにP・C感染防御を目的としたヌードマウス等の免疫機能不全動物の飼育管理マニュアルを考察する。全国の国立及び私立大学の共同利用動物実験施設44機関のPneumocystis carinii(以下Pc)の汚染状況を調査することができた。462匹のヌ-ドマウス(Pcフリ-を確認したコロニ-由来)が3-10匹単位で、マウスの飼育室に分配され、各々の飼育管理方法で飼育された。予定した6カ月の飼育期間を満了して回収されたA群は398例(回収率86.1%)、4カ月未満に死亡してホルマリン固定された肺が回収されたB群は20例(回収率4.3%)、4カ月から6カ月の期間に死亡して同様にホルマリン固定肺が回収されたC群は31例(回収率6.7%)であった。残りの13匹(未回収率2.8%)は回収できなかった。集シスト法によるPc陽性は上記のA、B及びC群でそれぞれ83/398例(20.9%)、0/20例(0%)、及び6/31例(19.4%)であった。モニタ-動物の飼育期間が4カ月以上のA群とB群の成績をもとにPc汚染の実態調査成績を集計した。43例中12例(27.8%)の動物実験施設等にPc汚染が検出され、陽性動物数は435例中89例(20.5%)であった。69例の有効調査飼育室のうち17室(24.6%)がPc陽性であったが、収容動物がSPF(10/57、17.5%)であるか、あるいはコンベンショナル動物か(7/12、58.3%)でその陽性率は大きく異なっていた。また、SPFを自家繁殖している群は、市販のSPFのみを飼育している群と比較して高いPc陽性率であった。エア-フロ-ラック使用群と普通の飼育棚を使用している群とを比較すると前者が10/53(18.9%)で、後者が7/16(43.8%)であった。その他の要因を加味する必要はあるが、エア-フロ-ラック使用群では低い陽性率であった。
アルツハイマー病に見られる神経細胞変性におけるtauタンパク質の役割

老年期痴呆症の主な原因の一つであるアルツハイマー病の患者脳に認められる神経原線維変化は、老人斑とともにこの疾患の特徴的な病理学的所見であり、病変部では微小管結合蛋白質タウが神経細胞内に高度に蓄積していることが認められる。神経原線維変化の出現が痴呆症の進行とよく相関することが報告されていて、この病変の形成過程すなわちタウの蓄積メカニズムを明らかにすることは病因解明において重要である。一方、痴呆を伴う家族性タウオパチー(FTDP17)の遺伝学的解析にから原因としてタウ遺伝子の変異が同定された事実は、タウが直接痴呆症の発症に関与していることを強く示唆している。本研究では、タウの生理的機能を明らかにし、アルツハイマー病を含むタウオパチーにおける神経細胞死に対してタウがどのように関与しているのかを明らかにする目的でタウと相互作用するタンパク質の検索を行った。全長タウをbaitとした酵母two-hybrid法による検索において、ヒト脳cDNAライブラリーからPAX6とJAB1がタウ結合蛋白質の候補として同定された。このうちPAX6に関してタウとの相互作用を検討した。PAX6とタウのcDNAをCOS7細胞に導入した実験から、細胞内でタウがPAX6と結合することが認められた。PAX6の細胞内レベル(量)を検討した結果、タウがその微小管結合領域を介してPAX6細胞内レベルの調節に関与している可能性が示唆された。我々は、すでにヒト野生型および変異型タウcDNAを導入したマウスを作成し、タウ遺伝子のミスセンス変異が神経原線維変化に寄与することを確認している。今後このトランスジェニックマウスの脳内におけるタウおよびPAX6の動態を解析し、タウ-PAX6の相互作用の役割を詳細に解析する予定である。またJAB1に関しては、現在解析中である。神経原線維変化にみられるNeurofibrilary tangle(NFT)の主要構成成分であるタウ-タンパク質のアルツハイマー病における役割を解明することを目的として、yeast two-hybrid systemによるタウ-タンパク質に対する結合タンパク質の検索を試みた。タウ(4リピート・タウ)をコードするcDNAを挿入したGAL4 DNA-BD発現ベクターpAS2-1を酵母CG1945に導入し、標的タンパク質(BD-タウ融合蛋白)発現酵母CG1945/tauを作製した。タウ-タンパク質の発現をウェスタンブロットにより確認した酵母クローンを結合タンパク質のスクリーニングに用いた。CG1945/tauにGAL4AD発現ベクターpACT2で構築されたヒト脳cDNAライブラリーを導入後、Trp(-)/Leu(-)/His(-)選択培地に播種した。得られたコロニー(ポジティブクローン)、からプラスミドDNAを調製し導入されたcDNAの塩基配列を決定し結合タンパク質のアミノ酸配列を推定した。同様なスクリーニングを2回行い、重複して得られたクローンが2種類得られ、1種類(Tw2.13)について培養細胞{(COS7細胞)を用いてタウタンパク質との相互作用を検討した。Tw2.13とタウタンパク質をCOS7に共発現させ免疫沈降法及び免疫染色で検討した結果、Tw2,13・とタウタンパク質が細胞質内で結合していることが確認された。また、Tw2.13に対するタウタンパク質の影響を検討するためタウタンパク質の種々の欠失変異とTw2.13を共発現させたところ微小管結合ドメインを欠失した変異タウタンパク質によってTw2.13の量が減少することが観察された。以上の結果は、Tw2.13のタンパク質レベルをタウが調節している可能性を示唆している。現在、Tw2.13の関わる細胞内シグナル伝達系を検討中である。

老年期痴呆の多くを占めるアルツハイマー病の特徴的な脳の病理学的所見は、神経細胞が脱落していることと異常構造物(老人斑、神経原線維変化)が認められることである。アミロイド前駆体蛋白質やプレセニリンの遺伝的変異が家族性アルツハイマー病の原因であり、これら変異が老人斑の主要成分であるアミロイドの産生を増加させることが明らかにされている。すなわち、アルツハイマー病の発症メカニズムにアミロイドが重要な役割を持つと考えられている。一方、神経原線維変化の出現部位において神経細胞の脱落が起こっており、痴呆の程度と神経原線維変化の出現頻度が相関することが知られている。また、痴呆を伴う家族性タウオパチー(FTDP17)からタウ蛋白質遺伝子に変異が見いだされた事実は、タウが微小管結合蛋白質として機能する以外に未知の機能を持つ可能性を示唆している。本研究では、タウの未知の生理的機能を明らかにしアルツハイマー病を含むタウオパチーにおける神経細胞死にタウがどのように関わっているのかを明らかにする目的でタウと相互作用する蛋白質の検索を行っている。酵母two-hybrid法によりヒト脳cDNAライブラリーからタウに結合するタンパク質としてPAX6とJab1が得られた。これら蛋白質とタウの相互作用の細胞内における役割を検討中である。これまでに、タウがこれら蛋白質の細胞内レベルの調節に関与している可能性を示す結果を得ている。これらの蛋白質は2回独立して行った検索においてくり返し得られたものだが、いずれも核内に存在する蛋白質であるため擬陽性の可能性も否定できない。したがって、慎重を期するために別のライブラリーを用いて検索を再度行っている。培養細胞あるいはモデル動物を用いて詳細な解析を行い、神経細胞死においてこの相互作用がどのような意味を持つのかを明らかにしたいと考えている。老年期痴呆症の主な原因の一つであるアルツハイマー病の患者脳に認められる神経原線維変化は、老人斑とともにこの疾患の特徴的な病理学的所見であり、病変部では微小管結合蛋白質タウが神経細胞内に高度に蓄積していることが認められる。神経原線維変化の出現が痴呆症の進行とよく相関することが報告されていて、この病変の形成過程すなわち夕ウの蓄積メカニズムを明らかにすることは病因解明において重要である。一方、痴呆を伴う家族性タウオパチー(FTDP17)の遺伝学的解析にから原因としてタウ遺伝子の変異が同定された事実は、タウが直接痴呆症の発症に関与していることを強く示唆している。本研究では、タウの生理的機能を明らかにし、アルツハイマー病を含むタウオパチーにおける神経細胞死に対してタウがどのように関与しているのかを明らかにする目的でタウと相互作用するタンパク質の検索を行った。全長タウをbaitとした酵母two-hybrid法による検索において、ヒト脳cDNAライブラリーからPAX6とJAB1がタウ結合蛋白質の候補として同定された。このうちPAX6に関してタウとの相互作用を検討した。PAX6とタウのcDNAをCOS7細胞に導入した実験から、培養細胞内でタウがPAX6と結合することが認められた。PAX6の細胞内レベル(量)を検討した結果、タウがその微小管結合領域を介してPAX6細胞内レベルの調節に関与している可能性が示唆された。
冷戦体制下における韓国・沖縄関係ー在沖コリアン問題を中心に

本研究の目的は、第二次世界大戦前後に朝鮮半島出身者が沖縄に定住し、社会から忘却され、沖縄返還が実現に至る過程で発見されるまでの経緯について、冷戦体制下における米国の沖縄の排他的統治が韓国と沖縄の関係に与えた影響に焦点を当て、明らかにすることである。2018年度は、主に1940年代から50年代を中心に、東アジア冷戦体制の形成と韓国の沖縄認識について検討を行った他、次年度以降に向けて在沖コリアンの起源及び米国の出入域管理政策に関する資料収集等を行った。1東アジア冷戦体制の形成と韓国の沖縄認識について:韓国政府及び中華民国政府が中心となって1950年代に設立したアジア民族反共連盟の変遷及び、そこに琉球代表として参加した在台湾琉球人の蔡璋の活動について検討した。史料については、収集済みの史料を精査した後、台湾の中央研究院近代史研究所及び国史館、米国のケネディ大統領図書館及び国立公文書館で課題に関わる史料収集を行い、併せて分析を行った。その成果は、韓国で開催された日韓関係シンポジウム(於国民大学校)及び、ソウル大学校人文学研究院国際学術会議(於ソウル大学校)において報告し、論文化した。2在沖コリアンの起源及び米国の出入域管理政策について:沖縄において、沖縄戦に動員された朝鮮人「軍夫」についての調査・研究活動を行っている研究者等を訪問し、研究の状況、資料の所在などについて把握した。また、朝鮮人「軍夫」らが連行された沖縄の阿嘉島においてフィールドワークを行い、当時の状況について知見を深めた。加えて、沖縄県公文書館において、出入域管理政策に関する琉球列島米国民政府の文書などを収集した。また、戦後の韓国と沖縄の関係の概要について整理し、15年戦争研究会(於関西学院大学)で報告を行った。年度中に目標としていた沖縄、米国、韓国、中華民国での史料調査を実施し、史料状況について確認した他、成果を学会で報告し、学術論文の形で公表できるめどが立ったため。年度後半に実施する予定であった、1960年代の朴正煕政権の対沖縄政策については文章化できなかったが、史料がそれほどないことが確認できたため、次年度の課題の中に取り込む形で成果を発表するという見込みが立った。今後は、沖縄返還が在沖コリアンに与えた影響について明らかにすることを目標としている。このために、前年度中に収集した史料及び学内所蔵史料を精読した上で追加的に史料調査を実施し、分析を加え、学会報告、学会誌への投稿を行う予定である。
管状要素プログラム細胞死における液胞崩壊機構の解析

維管束植物における管状要素(道管・仮道管を構成する細胞)分化に共役した細胞死は、植物発生段階で見られるプログラム細胞死の代表例として一般に知られている。そしてこれがATP-bindingcassette(ABC)トランスポーターの作用に依存した液胞の膨張・崩壊に起因することが以前の代表者らの研究から強く示唆されている。本研究では孔辺細胞で液胞の膨張にかかわっているシロイヌナズナのABCトランスポークーAtMRP5に着目し、それを用いて管状要素細胞死の分子機構を解析することにした。まずシロイヌナズナ培養細胞に管状要素分化を誘導できる特殊な実験系内でAtMRP5の発現パターンを調べたところ実際に一定レベルでの発現を維持していることがわかった。次にこのAtMRP5を(管状要素分化を最も高頻度かつ同調的に誘導できる)ヒャクニチソウ培養細胞に強制発現させ、細胞死過程での表現型を細胞レベルで明らかにする目的でAtMRP5DNA配列を単離し植物内での強制発現用ベクターを作成した。それをエレクトロポーレーション法やパーティクルガン法を用いて遺伝子導入したが、導入効率の低さとpost transcriptional gene silencingの影響が無視できず、管状要素細胞死の所要時間の変化を正確に把握できないことがわかった。そこでシロイヌナズナ植物体を用いてAtMRP5の過剰発現植物体、および発現抑制植物体を作出した。これらの形質転換体にはあらかじめ管状要素に極めて特異性の高い発現を示す遺伝子のプロモーター配列に連結させた核局在型蛍光タンパク質配列を導入してあり、各組織中の管状要素が細胞死を起こすまで核から蛍光を発するようになっているので現在その蛍光を指標にして表現型を解析している。維管束植物の道管・仮道管を構成する管状要素は、その分化過程で液胞の崩壊によって引き金がひかれるプログラム細胞死を起こす。この液胞崩壊の機構を解明することが、植物のプログラム細胞死を理解する上で鍵になることから、本年度からヒャクニチソウ管状要素分化系とシロイヌナズナ植物体を用いて以下の実験に取り組んでいる。まず管状要素の液胞は、二次壁肥厚開始と同時にABCトランスポーターが輸送するはずの蛍光プローブを取り込めなくなり、ABCトランスポーターの機能阻害剤が管状要素液胞崩壊を特異的に促進することがこれまでにわかっているので、このABCトランスポーターのうちのシロイヌナズナ維管束細胞の液胞で発現する分子の遺伝子をクローニングし、それをヒャクニチソウ管状要素細胞に強制発現させようと試みたが、サイレンシングが起きてしまうことがわかったため、現在サイレンシングを抑制できるタンパク質を組み込んだ新たなベクター系を開発している。また、所属研究室が保有するヒャクニチソウESTの発現解析データから細胞死過程で管状要素に一過的に発現する脂質分解酵素遺伝子の候補があることがわかったため、これが液胞膜脂質の分解にかかわっている可能性があると考え、そのシロイヌナズナホモログの全長cDNAのクローニング、シロイヌナズナ植物体内における詳細な発現部位の特定、細胞内局在の決定、植物体内での強制発現・発現抑制実験、遺伝子破壊株の解析などを行った。その結果、この酵素タンパク質は管状要素以外にも根冠側部や葯の開裂部分の細胞など、他のプログラム細胞死を起こす細胞でも発現するが、細胞核に局在し、単純な強制発現だけでは細胞死を誘発できないことがわかった。動物細胞のプログラム細胞死にかかわるタンパク質でよく観察される局在場所の移動が細胞死の誘導に関連しているかもしれないと考え、さらに詳細な解析を行っている。
過去・現在の異なる時期に得られる胸部CT画像の位置合わせ法の開発とその応用

近年,診断精度のバラツキの低減を目的としたコンピュータ診断支援法(CAD)が注目されている.CADとは,計算機により医用画像を解析・定量化した結果を,医師が「第2の意見」として利用するもので,胸部単純写真を用いた研究・開発が進められている.本技術では,同一被験者の過去・現在という異なる画像間の経時的変化を強調表示し,肺がんや結節状陰影を提示することによる医師への診断支援のための画像解析法を開発した.近年,診断精度のバラツキの低減を目的としたコンピュータ診断支援法(CAD)が注目されている.CADとは,計算機により医用画像を解析・定量化した結果を,医師が「第2の意見」として利用するもので,胸部単純写真を用いた研究・開発が進められている.本技術では,同一被験者の過去・現在という異なる画像間の経時的変化を強調表示し,肺がんや結節状陰影を提示することによる医師への診断支援のための画像解析法を開発した.近年、過去および現在に撮影した画像から、両画像の差分演算を行うことにより、両画像間の経時的変化を強調表示する画像処理技術が開発され、胸部単純X線画像を対象とした実用化が進められている。しかし、CT画像を対象とした研究は、3次元画像間の経時的変化が大きいため、実用化が難しいのが現状である。本申請研究では、3次元胸部画像を対象とした経時画像の位置合わせ法の開発を行うことを目的としている。さらに、経時差分画像からの病変部の強調画像を利用した結節状陰影の自動検出法も並行して行う。平成20年度には、主に異なる時期に得られるマルチスライス画像の位置合わせ法の改良を行い、一定の成果を得ている。具体的には、経時差分画像上のアーチファクトの多くが、正常構造である血管影のわずかな位置ずれに起因することに着目し、過去・現在画像上に共通して存在する血管領域の位置合わせ法を考案した。その結果、血管の太さによるアーチファクトの低減を実現した。これらの画像マッチングを行う際に問題となる計算時間の低減を図るため、実数値GAを用いた計算アルゴリズムの構築を実現した。これらの画像マッチング法を実装し、アーチファクトの定量評価を実施し、経時差分画像上のヒストグラムから反千幅と積分値を比較にした。さらに、これらの結果得られた差分画像からの結節状陰影の検出を試みた。具体的には、経時差分画像からの特徴量解析に基づく候補陰影から識別器を構築し、その有効性を確認した。近年、過去および現在に撮影した画像を用いた経時的差分像技術に関する研究が盛んに行われている。本技術では、両画像間の経時的変化が強調表示できることから、肺がんや結節状陰影を強調表示し、医師への診断支援を行うための画像変形が行われており、精度の高い画像変形の手法が求められている。本申請研究では、3次元胸部画像を対象とした経時画像の位置合わせ法の開発を行い、経時差分画像からの病変部の強調画像を利用した結節状陰影の自動検出法も並行して行っている。平成21年度には、主に異なる異常陰影の検出精度の向上を図るための画像特徴量の算出法と識別器の実装を行い、経時差分画像上の20ミリ以下の結節状陰影の検出法を考案し、拾い過ぎの低減を図り、その有効性を確認した。特に、コンピュータ画像診断支援において重要な精度向上を目的とした計算アルゴリズム法の実装のため、濃度的特徴だけではなく、異常陰影の形状特徴量として、Spiral Scanningの出力値はGabor Filterの出力値から、異常陰影が持つ円形特徴量を考慮した手法を開発した近年画像診断分野では、診断の高精度化・診断精度のバラツキの低減を目的としたコンピュータ診断支援法(CAD; Computer Aided Diagnosis)が注目されている。CADとは、計算機により医用画像を解析・定量化した結果を医師が「第2の意見」として利用する診断のことで、これまでに、マンモグラフィを始め、胸部単純X線写真等の様々な医用画像に対する研究・開発が行われてきたが、胸部CT画像を対象とした経時的画像診断支援法は確立されていない。本技術では、同一被験者の過去・現在という異なる画像間の経時的変化を強調表示し、肺がんや結節状陰影を提示することによる医師への診断支援のための画像解析法を開発している。平成22年度には、21年度に確立したアーチファクトの少ない経時差分画像の生成法をさらに精度向上を図るため、Generalized Gradient Vector Flow (GGVF)とベクトル集中度を考慮した画像解析法を提案した。さらに、同一被験者の過去・現在の異なるCT画像データを基に経時的差分像を生成し、提案法による差分像あり・なしによる検出能の違いを評価するためのソフトウェアの開発を行った。開発したソフトウェアを用い、経験の浅い読影医とベテラン医師の2グループによる臨床実験を行った結果、提案法の差分像を提示することによる診断能の向上を確認でき、その有効性を検証した。また、経時的差分画像からの結節状陰影候補領域の有無を識別するため、差分画像が持つ濃度特徴や形状特徴に3次元形状特徴を加味した画像解析手法を提案し、候補陰影を検出するための識別器を構築し、有用性を確認した。
非アルコール性脂肪肝炎進展機序におけるmicroRNA-27bの関与の解明

本研究では,脂肪肝におけるエンドトキシン過剰応答により誘導される肝内炎症が脂質代謝障害に関与するmicroRNA-27b(mir-27b)を上昇させることで脂質排泄・代謝障害を来し、肝内に余剰な遊離脂肪酸(FFA)の蓄積を来すことで肝障害を進展させるという極めて独創的なNASH病態進展機序を解明した.1)微量ETの脂肪肝炎病態進展への関与;高脂肪食下で飼育した脂肪肝モデルマウスに対して微量ET(0.01 mg/kg;脂肪肝モデルマウスに単回投与しても肝障害を来さない量)を28日間連日腹腔内に投与したところ、単回投与では肝障害を起こさなくても連日投与では顕著な肝内炎症及び線維化、肝内中性脂肪(TG)及び脂肪酸(FA)の蓄積を認めた。2)微量ETのmir-27bへの関与;上記と同量の微量ETを1回投与した後、miRNAのmicroarrayによる肝の網羅的解析を行い、microRNA-27b(mir-27b)が著明に亢進していることを発見した。3)mir-27bの脂肪肝炎病態進展への関与;mir-27bの機能解析のため、肝細胞特異的mir-27bトランスジェニックマウスを作製し、普通食(BD)で飼育したところ、コントロールに比し肝臓内に著明な脂肪化を呈したが、高脂肪食で飼育するとさらに著明な脂肪化のみならず肝内炎症、アポトーシス、肝線維化を来していた。即ち、肝細胞に特異的なmir-27bの発現が脂肪肝炎病態進展に関与することが示唆された。さらにはBD飼育下B6マウスにmir-27bを投与すると、著明な脂肪蓄積と同時に脂質排泄のkey factorであるmicrosomal triglyceride transfer protein (MTP)や脂質β酸化のkey factorであるPPARαの低下及び脂質合成のkey factorであるSREBP1cの亢進を示した。この結果は以前に我々がヒトNASH病態への関与を指摘したMTPの発現低下(Fujita et al, Hepatology, 2009)がmir-27bによって起こるという極めて新規性の高い結果であった。4)ヒトNASHにおけるmir-27b発現及、血中ET定量及び肝内FFA量の検討;非アルコール性脂肪肝炎(NASH)患者において、肝組織中のmir-27b mRNA発現、血中ET活性及び肝内FFA、特にパルミチン酸は単純性脂肪肝(NAFL)に比し有意に高いことが示された。さらに血中ET活性はmir-27b mRNA発現と有意な正の相関を示した。当初の計画では平成27度中に、微量ETの肝mir-27b亢進を介した脂肪肝炎病態進展機序の解明のための実験を行う予定であった。即ち、微量ETによって亢進しているmir-27bが肝MTP阻害を介して肝内FFAを増加させるか否かを検討するために、肝臓においてMTPを過剰発現したマウスへの微量ET投与実験を、またmir-27bの阻害剤を用いることにより、微量ETによる肝内FFA増加を抑制し肝障害を抑制できるかを検討する予定であったが、こちらまだ施行できていない。しかしながら、それ以外の検討はほぼ計画通りに進捗しており、評価としてはおおむね順調とした。本研究では我々の発見した脂肪肝でのエンドトキシン(ET)過剰応答がもたらす炎症を契機として上昇したmicroRNA-27b(mir-27b)による肝障害進展機序の解明を目的とする。3)mir-27bの脂肪肝炎病態進展への関与;前年度の肝細胞特異的mir-27bトランスジェニック(Tg)マウスを用いた実験により肝細胞特異的mir-27bの発現亢進が脂質代謝を障害し、脂肪肝炎病態進展へ関与することを示した。さらに本年度では、mir-27bのmimicを投与することにより普通食飼育下マウスでは著明な脂肪肝を、高脂肪食飼育下マウスでは線維化進展を認めており、Tgマウスの結果と一致していた。また、高脂肪食飼育下肝細胞特異的TLR4KOマウス(Alb-cre TLR4fl/flマウス)に対する微量ET投与による肝mir-27b発現が抑制されることを確認した。4)ヒトNASHにおけるmir-27b発現及び血中ET定量及び肝内FFA量の検討;前年度の検討により、NASH患者において肝組織中のmir-27b発現及び血中ET活がNAFLに比し有意に高いことが示された。さらに血中ET活性はmir-27b発現と有意な正の相関を示した。本年度では、NASH患者における糞便のメタ解析を行い、NASH患者では特定の腸内細菌の異常、特にFaecalibacterium(FB)が減少することを示した。また、FBは腸管壁のバリアに関与しており、FBが低下することで腸管透過性が亢進し、血中ET活性が亢進することが示された。上記により、NASH患者では腸管内のFBが低下することにより腸管透過性が亢進し、血中にETがなだれ込む。ETは肝臓に炎症を起こすのみならず、TLR4経路を介して肝mir-27bを活性化する。Mir-27bは肝脂質代謝を障害し、肝内炎症や肝線維化を亢進することが予想された。

本研究では,脂肪肝におけるエンドトキシン過剰応答により誘導される肝内炎症が脂質代謝障害に関与するmicroRNA-27b(mir-27b)を上昇させることで脂質排泄・代謝障害を来し、肝内に余剰な遊離脂肪酸(FFA)の蓄積を来すことで肝障害を進展させるという極めて独創的なNASH病態進展機序を解明した.微量ET単回投与による肝mir-27b亢進機序を解明する;脂肪肝モデルマウスではBD飼育下正常肝に比し、微量ET単回曝露に対して過剰に反応しかつ肝MTPを著明に低下することが我々の予備実験により示されている。また、炎症性cytokineが直接的に肝細胞でのMTP発現を低下させることは報告されている。しかしながら、炎症性cytokineが生じない条件下でもmir-27bの発現が亢進していること結果を見いだした。即ち、微量ET-mir-27b-肝MTP低下が重要なシグナルと考える。上記のようにMTP過剰発現マウス及びmir-27b阻害実験を用いてこの仮説の裏取りを行っていくことと同時に、肝細胞特異的toll like receptor 4(TLR4)KOマウス(Alb-cre TLR4fl/flマウス)を作成し、高脂肪食で飼育後に微量ETを投与することにより、脂肪肝における微量ETによる肝mir-27bの著明な増加が,我々の提唱したクッパー細胞(マクロファージに含まれる)におけるレプチンシグナルを介したET過剰応答が起こる以前により惹起されているのかを検討する予定である。
触媒的不斉合成を指向したケイ素カチオン種の創製

本研究課題は、強力なルイス酸としての機能を有しながらも未開発であるケイ素カチオン種に着目し、その機能を不斉合成反応触媒として充分に発揮させるための独自の設計を施す手法の開発を目的とした。基本骨格を用いた合成経路の検証、分子集積触媒反応場の構築、メソポーラスシリカ表面上でのケイ素種の精密修飾手法の精査により精密な分子設計に基づいた効率的かつ特異な立体選択性を発現するケイ素カチオン種触媒を創成するための基礎的手法が確立した。本研究では、触媒的不斉合成反応において効率的に機能するケイ素カチオン種の創製を行う。その目的達成のためにトリス(オクタヒドロアントリル)シリルカチオン骨格を基盤として検討を行った。研究期間内に行う具体的な項目として、(1)基本骨格であるトリス(オクタヒドロアントリル)シリルカチオン種の合成(2)オクタヒドロアントリル環上への不斉中心の導入、それによるヘリシティーの制御(3)不斉中心を導入したシリルカチオン種の触媒反応への適用(内部誘導型触媒反応)(4)外部導入分子の配位によるヘリシティーの制御(5)キラル分子の配位を利用した触媒反応への適用(外部誘導型触媒反応)を計画した。今年度は、予備的検討としてナフチル骨格を用いて合成経路を検証した。ケイ素カチオン種の生成は^<29>Si NMRにより確認されるまた、不斉中心の導入、それによるヘリシティーの制御の方策として以下の方法を立案して検討した。1,8位の不斉中心の導入はカルボニル基の触媒的不斉水素化反応を起点に、2,7位の不斉中心はEndersらのSAMP/RAMPヒドラゾンを用いるα-アルキル化反応などを起点とする。合成したケイ素カチオン種単体の状態および反応基質分子が配位した状態のそれぞれについて、オクタヒドロアントリル骨格のP/Mヘリシティーの比およびそのラセミ化平衡の有無を温度可変NMR測定により確認する。この結果を導入する置換基の選択にフィードバックする。本研究では、触媒的不斉合成反応において効率的に機能するケイ素カチオン種の創製を行うことを目的とした。今年度は、規整表面上に設計を施した分子を集積させることにより特異な触媒反応場を構築できることを見いだしたので、ケイ素カチオン種への適用を可能にすべく、一般性を確立する検討を重点的に行った。その結果、コンパクトな活性中心の周りに別のユニット分子が近接する集積場を構築すれば、反応基質の特異な選択性を発現する触媒反応場の形成が可能であることが示された。このことは本研究で提案するトリス(オクタヒドロアントリル)シリルカチオン骨格を基盤とする不斉反応場の構築において近接キラリティー誘導分子の導入による制御が可能であることを示唆する結果である。また、ケイ素カチオン種の精密固定化手法の基礎的な検討としてメソポーラスシリカ表面上でのケイ素種による修飾手法を精査した。特に、修飾量の定量など有機修飾に関する詳細な知見を得ることは重要であると言えるが、修飾量の定量を詳細に検討した報告例はこれまでにほとんどない。固体MRなどの各種測定手法を組み合わせることにより、これらの有機修飾についての定量的な知見を得ることに成功した。さらに、内表面と外表面を区別したシリル基修飾および構造決定を可能にする手法についても同時に確立した。以上の今年度の研究成果により、精密な分子設計に基づいた効率的かつ特異な立体選択性を発現するケイ素カチオン種触媒を創成するための基礎的手法が確立した。