hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体内不斉反応を触媒するアルデヒド還元酵素の構造生物学的研究

本研究は,赤色酵母Sporobolomyces salmonicolor由来のアルデヒド還元酵素の反応機構を構造生物学的に研究することを目的としている,この酵素はNADPH依存型アルド・ケト還元酵素スーパーファミリーに属する分子量約37,000Daのタンパク質で,単量体で機能する.本研究では,S. salmonicolor由来アルデヒド還元酵素のアポ型酵素とNADPHとの複合体酵素(ホロ型酵素)の立体構造を,それぞれ1.8A,1.9Aの高分解能で明らかにした.アポ型酵素の完全な立体構造が明らかになったのは本研究が初めてである.本酵素の全体構造は,構造既知のアルド・ケトネーパーファミリーの酵素とよく似たα/β(TIM)バレル構造をしている.バレル上部には3つの大きなループが存在するが,一つのループは大きく構造が違っており,ループ内にジスルフィド結合が見つかった.このファミリー内でジスルフィド結合を持った酵素は,本酵素以外にはない.アポ型酵素とホロ型酵素の構造を比較したところ,NADPH結合部位で3カ所において大きな違いが見られた.NADPH結合クレフト周辺に存在するTrp20,Gln21の側鎖は,ホロ型酵素ではアポ型から大きな構造変化を起こしてクレフトを覆い,NADPHに直接相互作用していた.それに伴い,クレフトの対岸ではAsn213の側鎖がNADPHのピロリン酸ブリッジと相互作用するように構造変化を起こしていた.また,Lys256,Arg262の側鎖はアポ型酵素ではクレフト内に存在するが,ホロ型酵素ではNADPHのアデニン-2'-リン酸と相互作用するように構造変化を起こしていた.これらのことから,アポ型酵素へ捕酵素NADPHが結合する際のアミノ酸残基の一連の構造変化を,順を追って示すことが出来ると考えている.紅色酵母Sporoboromyces salmonicolorの産出するNADPH依存型アルデヒド還元酵素は、4-クロロ-3-オキソブタン酸エステルを還元し、薬剤L-カルニチンの原料となる(R)4-クロロ-3-ヒドロキシブタン酸エステルを選択的に生産する。本研究は、このアルデヒド還元酵素の立体構造をX線構造解析により明らかにし、反応の立体選択性がどのように制御されているかを明らかにすることを目的としている。本酵素のアポ型およびホロ型の結晶は、高分解能の反射を呈する良質のものが得られていたが、物質構造科学研究所のシンクロトロン放射光を使用して良質な高分解能の反射強度データを得た。現在立体構造の精密化途中であり、アポ型酵素は1.7A分解能、ホロ型酵素は1.8分解能での構造解析を進めている。本酵素の全体構造は、今までに立体構造が明らかになっている2種類のアルデヒド還元酵素と酷似している。しかし、C末端付近には、本酵素群としては初めてジスルフィド結合が見つかり、またそのフォールディングも全く新規なものである。このC末端部分は、基質結合部位と非常に近く、基質特異性が立体構造と関連している可能性が考えられる。また、NADPH結合部位周辺の立体構造がアポ型とホロ型で大きく変化していることが見つかった。これはアルデヒド還元酵素としては初めて明らかになった構造変化である。本研究は,赤色酵母Sporobolomyces salmonicolor由来のアルデヒド還元酵素の反応機構を構造生物学的に研究することを目的としている,この酵素はNADPH依存型アルド・ケト還元酵素スーパーファミリーに属する分子量約37,000Daのタンパク質で,単量体で機能する.本研究では,S. salmonicolor由来アルデヒド還元酵素のアポ型酵素とNADPHとの複合体酵素(ホロ型酵素)の立体構造を,それぞれ1.8A,1.9Aの高分解能で明らかにした.アポ型酵素の完全な立体構造が明らかになったのは本研究が初めてである.本酵素の全体構造は,構造既知のアルド・ケトネーパーファミリーの酵素とよく似たα/β(TIM)バレル構造をしている.バレル上部には3つの大きなループが存在するが,一つのループは大きく構造が違っており,ループ内にジスルフィド結合が見つかった.このファミリー内でジスルフィド結合を持った酵素は,本酵素以外にはない.アポ型酵素とホロ型酵素の構造を比較したところ,NADPH結合部位で3カ所において大きな違いが見られた.NADPH結合クレフト周辺に存在するTrp20,Gln21の側鎖は,ホロ型酵素ではアポ型から大きな構造変化を起こしてクレフトを覆い,NADPHに直接相互作用していた.それに伴い,クレフトの対岸ではAsn213の側鎖がNADPHのピロリン酸ブリッジと相互作用するように構造変化を起こしていた.また,Lys256,Arg262の側鎖はアポ型酵素ではクレフト内に存在するが,ホロ型酵素ではNADPHのアデニン-2'-リン酸と相互作用するように構造変化を起こしていた.これらのことから,アポ型酵素へ捕酵素NADPHが結合する際のアミノ酸残基の一連の構造変化を,順を追って示すことが出来ると考えている.
超活性海洋天然物の化学

分光学と計算機化学による立体構造の決定法について、機器メーカー等の研究者と情報交換し検討した結果、多次元NMR(3次元を含む)と分子力場計算を組み合せた方法(既に一部のペアチドに適用されている)が有力であるとの結論を得た。特に3次元NMRは510%にまでヘテロ原子(BCやBN)の農度を追化することが出来れば充分実用可能であり、今度高分子量の天然物の構造決定に威力を発輝することが期待される。既に一部班員によって実施に移されている。有機合成による超活性物質の供給方法について、研究企画を行った結果、海洋ポリエーテル化合物であるシガトキシン(Oiguataxin)等を標的とした合成戦略について大きな進展を見た(研究発表物参照)。具体的には、橘、安元、平間、磯部の研究室において、合成と構造解析に関するより詳細な検討が加えられており、各グループで既に崩芽的研究成果がさっている。また、シンポジウム等を通じて班員以外の研究者にも広くけ該研究の重要性を宣伝した結果、多数の研究グループの参画を得るに至った。生命現象解明のための超活性物質の化学修飾について、情報交換と研究企画を行った結果、細胞膜及び膜上の受容体やチャネル等に作用する超活性物質が研究目的として重要であるとの認識が深まった。すなわち、これらに作用する海洋天然物の探索と機能開発(小林、中村、安元、橘、上村、山田、伏谷等のグループで既に成果をさげている)が研究の端緒として重要であり、更に化学修飾を行うことによって生命現象解明に役立つ天然物を開発する研究方針が示された。企画調査活動については、計画していた3回の全体会議と公開シンポジウムを実施して、上記の実績を上げることともに班員外の研究者との意見交換も活発に行ない、当該分野の活性化に貢献した。
触力覚に基づく技能伝承のための仮想実地訓練環境の構築

“時空の壁を超えた"VR実地訓練により技能の伝承を図ることを目的とした。そのために,1)熟練者の手技を観測した視触力覚データからそのプロセスを記述する手技モデル化を確立し,2)得られた手技モデルから視触力覚的提示により手技を再現する手技シミュレーションを構築し,3)手技シミュレーションにより再現される熟練者の“仮想手"による教示力を提示する多指型力覚提示デバイスを開発し,4)それらを遠隔多地点VR手術訓練に応用し,あたかも傍らで熟練医が“手を添えて指導する"遠隔触覚協働VR手術実地訓練環境を構築した.一般回線により3地点を結んだ検証実験により,研究成果の有効性を実証した“時空の壁を超えた"VR実地訓練により技能の伝承を図ることを目的とした。そのために,1)熟練者の手技を観測した視触力覚データからそのプロセスを記述する手技モデル化を確立し,2)得られた手技モデルから視触力覚的提示により手技を再現する手技シミュレーションを構築し,3)手技シミュレーションにより再現される熟練者の“仮想手"による教示力を提示する多指型力覚提示デバイスを開発し,4)それらを遠隔多地点VR手術訓練に応用し,あたかも傍らで熟練医が“手を添えて指導する"遠隔触覚協働VR手術実地訓練環境を構築した.一般回線により3地点を結んだ検証実験により,研究成果の有効性を実証した視触力覚データに基づく手技モデリングの手指に作用する分布力の計測と解析では,有限要素法による非一様組織のモデリング手法を提案し,硝子体の力学モデリング,足部の力学モデリングに適用した.硝子体のモデリングでは,三要素モデルを用いて硝子体のレオロジー変形特性を表した.さらに,硝子体内部を運動するマイクロロボットの駆動力と運動軌道からモバイルパラメータを推定した.足部の力学モデリングでは,CTによる足部の撮像結果から骨と組織部を抽出し,動的モデルを構築した.また,手指運動と姿勢および対象物体の3次元形状推定においては,外科手術の傷縫合時の糸結び手技に対し,三次元形状特徴(SHOT特徴)のBoW表現とその時系列を手技モデルとして記述した。DP法をつかって入力テストシーケンスと照合した結果,フレーム単位のプロセス進捗状況を概ね判定できた仮想実地訓練のための手技シミュレーション構築では,オンラインリメッシュ(適応的四面体メッシュを利用)に対応した埋め込み型非一様軟組織シミュレーション法を開発するとともに,埋め込み型非一様軟組織モデルに対する鉗子での把持や,クリップ止め等の手技インタラクション法を考案し,プロトタイプの実装および評価を進めた.両手多指型触力覚提示デバイス開発においては,熟練者からの教示を行うための,操作者の手の甲への力覚提示を行うシステムを構築した。手の甲に装着するエンドエフェクタは,できる限り装着した際の違和感を与えないための設計を行った手技モデルを用いる仮想実地訓練法の開発では,手技モデルを用いる仮想実地訓練法開発のため,訓練中の手指の3次元表面形状データを獲得可能なシステム開発と共に,獲得した形状データやシミュレータ操作ログを用いた手技プロセス抽出手法を実装した,また,熟練者の動きを訓練生に3自由度の力覚を通じて提示することによる影響について基礎的な検討を行った視触力覚データに基づく手技モデリングにおいては,手術器具を操作する手指の動作を深度データを用いて姿勢計測するアルゴリズムを実装し器具がない状態での姿勢計測を行った.2台のアクティブ深度センサーを用いて手技を進める術者を時系列計測するシステムを試作し,手術シミュレータを操作する医師の身体姿勢と動作を三次元計測し,計測データをもとに当該手技のプロセスモデルを,階層的状態遷移モデルとして書き起こし,体と両腕の動きを反映した特徴量を用いて当該手技のプロセスモデルの状態照合を試みた.仮想実地訓練のための手技シミュレーション構築においては,大規模な仮想柔軟体の高速な変形シミュレーションを実現するために,対象物の非一様性や応力の分布状態に応じて,メッシュの空間的解像度をオンラインで更新することが可能な,適応的埋込み変形モデルを確立した.さらに,直方性および階層構造の利用による共回転系の変形計算の高速化を行った.さらに,適応的・階層型埋込み変形モデルに対する外科手技インタラクションを実現するため,適応的埋込み変形モデルの同期方法の検討を行った.両手多指型触力覚提示デバイス開発においては、手の可動範囲を考慮し,16本のワイヤが操作中に干渉しないように、力覚提示領域が最大になるような最適なワイヤの張り方を検討した.手の力覚提示に必要なできるだけ小型なDCモータを選定し,フレームの剛性を保ちつつ軽量なフレームの設計を行った.これまでの研究成果から得られた制御手法を利用し,FPGAの制御ロジックを専用コントローラボード上に配置することで16本のワイヤ制御を実現するためのシステムの設計を行った.手技モデリングのための手指の分布力の計測と解析においては,感圧導電布を用いた触覚・近接覚センサを実現し,人の指先の構造を有する力学モデルとロボット指を試作し,滑り覚のメカニズムを探った.人の触覚のメカニズムを探るために,ビーム束モデルを用いて人の指先の力学モデルを構築し,指先内部の歪み分布を計算するとともに試作した手指運動と姿勢の推定においては,1.手技時系列データ間でフレーム間照合によるセグメント化に基づく手技プロセスモデリングと,2.教師データとの部分モデル照合による手技工程の認識法を提案した.

3.熟練者の糸結び手技のプロセスモデリングを提案し,その成果を国際会議(MVA201やCARS2015等)で発表した手技シミュレーション構築においては,効率的な処理が可能な非線形変形モデルとして,共回転系変形モデルと適応的埋込変形モデルを併用したシミュレーション手法を提案した.適応的表現や切断等の位相変化に対応可能なソルバとして共役勾配法を採用し,提案手法のGPU実装を進めた.前年度開発した適応的埋込み変形モデルの共有手法の実装を行い,遠隔多地点間にて,高精細(1[mm])大規模(30万ノード)な柔軟体を共有し視力覚的な相互インタラクションを可能とする,遠隔手術訓練環境の基盤技術の確立した両手多指型力覚提示装置開発においては,前年度までに設計・開発した両手力覚提示装置およびシステムを統合し性能評価した.両手力覚提示の性能と,力覚提示可能領域における力覚提示精度と機能評価と,VR世界における両手10本の指先ポインタとVR物体を配置して操作の評価し,十分な性能達成を確認した手技モデルを用いる仮想実地訓練法においては,学習者・熟練者の手技とシミュレータ内部の視覚・力覚データを観測・アーカイブするシステムを用いる手技モデル化と,熟練者の手技の獲得・提示方法と手術プロセス認識法を提案し,その成果をCARS等国際会議で発表する26年度が最終年度であるため、記入しない。総合領域26年度が最終年度であるため、記入しない。視触力覚データに基づく手技モデリングの手指に作用する分布力の計測と解析においては,モデルパラメータの推定方法は確立している.ただし,組織に作用する力と組織の変形の計測が必要である.条件によって異なる計測の手法を用いる必要があると考えられるので,様々な計測手法を試みる予定である手指運動と姿勢および対象物体の3次元形状推定においては,開腹手術シーンの映像を解析するとかなり高速で細かい動きパタンの繰り返しであることがわかったため,距離画像から取得した局所的形状特徴の組み合わせで見えを記述し.その時系列を部分照合する方策がより適切と考え手法を切り替えることで概ね計画時の達成度となった.仮想実地訓練のための手技シミュレーション構築においては,埋め込み型非一様軟組織シミュレーションおよび手技インタラクションを実現するため,グローバル要素を用いた変形計算や,ローカル要素への補間,埋め込み変形モデルに対する把持などの接触処理は完成しており,力覚的実時間での動作が可能であることを確認している.しかし,電気メス等での切断に伴う補間行列の更新処理はまだ実装されていない.両手多指型触力覚提示デバイス開発においては,熟練者からの技能教示を行うための,操作者の両手の手の甲へ6自由度の力覚提示を行うシステムを構築した.熟練者の教示データからよりよい教示が可能なワイヤ配置およびエンドエフェクタの改良を検討する.手技モデルを用いる仮想実地訓練法の開発においては,訓練生の手技の計測データから,あらかじめ与えられた手術プロセスの抽出・認識する手法については実装が完了しており,熟練者の手技の計測データを用いた訓練者への力覚教示についても基本的な手技について実践している.
高齢者の回復期病棟へのリロケーションを支援するアセスメントツールの開発

回復期病棟に入院・転入した高齢者にアセスメントシートを適用し特徴を明らかにした。対象は70歳以上の高齢者でありシートの記入は担当看護師に依頼した。シート44項目の内38項目を適応の状態を示すスケールとし336人のシートを分析した。その結果,80歳以上の高齢者や,認知症高齢者の得点が低い傾向があった。認知症の有無により差がみられた質問項目は,“リロケーション時よりも病状が悪化している"“看護師や他のスタッフがケアを行う際に困難さを感じている"等であった。本研究により明らかになった特徴をふまえて援助を実施することにより,回復期病棟における高齢者の適応を促すことができると考える。本研究の目的は、研究代表者らが考案した概念モデルより「高齢者施設へのリロケーション(移転)を支援するためのアセスメントシート」を作成し、回復期リハビリテーション病棟(以下、回復期病棟)に移転した高齢者に適用することである。平成24年度は「高齢者施設へのリロケーションを支援するためのアセスメントシート」を、回復期病棟へのリロケーションに適用するため、研究分担者と共に質問項目等、内容について再検討の上、アセスメントシートを完成し、倫理委員会より調査実施の許可を得た。平成25年度は研究参加の同意を得られた7病院の回復期病棟において、入院・転入後約2週間の高齢者を対象に、留置法にて調査を実施し、全体で371のアセスメントシートを回収した。また、有効回答336人のアセスメントシートについて集計・分析を行った。分析の結果、回復期病棟にリロケーションした高齢者の適応には特徴があり、特に認知症の有無による適応傾向の違いが明らかになった。生じた不適応症状の具体的内容も明確化したため、これらの結果を回復期病棟にリロケーションする高齢者への看護につなげていくことが今後の課題である。また、アセスメントシートへの記入は担当看護師に依頼し、看護師にもアンケート調査を行ったため、その結果も含めてアセスメントシートの項目・内容を精選した。その結果、アセスメントシートの有用性や今後の課題がさらに明らかになったため、平成26年度の活動につなげていきたいと考える。本研究の目的は、研究代表者らが考案した概念モデルより作成した「高齢者施設へのリロケーション(移転)を支援するためのアセスメントシート」を、回復期リハビリテーション病棟(以下、回復期病棟)に移転した高齢者に適用することである。平成24年度は、既に作成した「高齢者施設へのリロケーションを支援するためのアセスメントシート」を、回復期病棟へのリロケーションに適用するため、研究分担者と共に質問項目等、内容についての再検討を行った。その際には、研究代表者と研究分担者1名が渡米し、本研究課題に精通する研究者と研究内容について協議を行った。また、大学病院を見学し、米国におけるリハビリテーション医療の実際について見学及び説明を聞き、調査内容に関する知見を深めた。このように十分な検討の上で作成したアセスメントシートは、高齢者の回復期病棟へのリロケーションを支援する上で意義のあるツールになると考えている。アセスメントシート作成後は、調査内容について大学の倫理委員会に申請し許可を得て、回復期病棟に調査を依頼した。倫理的配慮について説明の上、研究参加の承諾を得た7病院の回復期病棟で調査を開始している。また、アセスメントシートについて回復期病棟の看護師へのアンケート調査も並行して実施し、現在約300の調査票を回収している。調査において各病院の看護部長に研究の説明を行った際に、回復期病棟におけるリロケーションに関する看護の現状や課題と共に、本研究への期待の声も聞かれたため、研究結果を現場に還元していくことが重要であると考えている。本研究の目的は、研究代表者らが考案した概念モデルより作成した「高齢者施設へのリロケーション(移転)を支援するためのアセスメントシート」を、回復期リハビリテーション病棟(以下、回復期病棟)にリロケーションする高齢者に適用することである。また、アセスメントシートの内容を精選した上で、回復期病棟へのリロケーションにおける高齢者の特徴をふまえたアセスメントツールを開発することである。

平成26年度は研究成果の分析をさらに深め、回復期病棟へのリロケーションにおける高齢者の特徴をより明確化し、アセスメントシートの精度を高めた。分析結果として、回復期病棟にリロケーションした高齢者の適応には特徴があり、特に認知症の有無による適応傾向の違いが明らかになった。生じた不適応症状の具体的内容も明確化したため、これらの研究成果を集約し、「高齢者の回復期病棟へのリロケーションを支援するアセスメントツール」を開発した。このツールを活用するために成果報告書等を作成し、学会発表・論文により国内外に発信している。老年看護学平成25年度に計画していたアセスメントシートを用いた本調査の実施と結果の集計はすべて終了し、分析もおおむね終了している。アセスメントシートの利便性・有用性等についても検討を進めているため、研究目的に対する本年度までの計画はおおむね順調に達成できていると判断する。平成24年度に計画していた、アセスメントシートの作成、米国での協議、倫理委員会への申請及び承認、調査の実施について、全て計画通り進めることができており、調査票の回収も順調であるため、研究目的に対する本年度までの計画は順調に進展しているといえる。今後は、調査結果の分析をさらに深め、回復期病棟へのリロケーションにおける高齢者の特徴をより明確化し、アセスメントシートとしての精度を高めていく。また、研究成果を集約し、回復期病棟における高齢者のリロケーションの特徴をふまえ、「高齢者の回復期リハビリテーション病棟へのリロケーションを支援するアセスメントツール」として完成させる。また、このツールを具体的に活用できるよう、成果報告書等を作成するとともに、学会発表・論文作成により発信していく予定である。今後は、調査結果の集計と分析を行い、回復期病棟へのリロケーションにおける高齢者の特徴を明確化していく。さらに、分析結果より回復期病棟へのリロケーションを支援するためのアセスメントシートとして項目・内容を精選する。これらを通して「高齢者の回復期リハビリテーション病棟へのリロケーションを支援するアセスメントツール」を開発し、開発したアセスメントツールを実際に入院する高齢者の看護に活用できるよう、具体的な活用方法も提示していきたい。最終的に得られた研究成果を取りまとめ、パンフレット、成果報告書の配布などにより発信し、学会発表、論文作成により成果の発表を行いたいと考えている。平成24年度の「旅費」において、米国への渡航人数の変更により助成額と実支出額との差が生じた。また、「その他」の印刷費・複写費等も実支出額が少ない状況である。そのため平成25年度に調査票のデータ処理業務として謝金等に一部を用いたが、次年度使用額が生じている。平成26年度は研究成果の発表を目的に、国内・海外の学会に参加するための「旅費」として、次年度使用額を用いる予定である。また、翌年度分として請求した助成金も合わせて、英語論文作成のための翻訳料、報告書の印刷など、「その他」の項目についても助成金の使用を計画している。米国への渡航を、予定していた3名ではなく2名に変更したことや、パーソナルコンピュータや解析に使用するソフトなどが未購入であることから、使用計画とのずれが生じている。
オートファジーを伴う細胞死の分子メカニズムと病因的役割

疾患、病態の分野において、細胞死は重要なテーマであり、アポトーシス関連分子を疾患治療の標的とした研究が盛んに行われている。一方、生体内や病的理由による細胞死は、必ずしもアポトーシス機構で進行するわけではなく、アポトーシスだけでは説明のつかない現象も多数存在し、細胞死制御による治療ストラテジーを構築するには、アポトーシスと非アポトーシス細胞死の両者を視野に入れ、疾患をより詳細に解明する必要があると考える。本研究では、心不全の基礎病態である心筋細胞死に焦点を当て、アポトーシスやネクローシスの場合とは異なった、オートファジーを伴う心筋細胞死の病因的役割を解明することを目的としている。これまで得られた実験結果として、心筋細胞では低酸素条件下において、Beclin-1を介したオートファジーを伴う細胞死が誘発され、オートファジーを抑制することにより、アポトーシスを介した心筋細胞死の亢進が観察された。このことから、オートファジー機構はアポトーシス機構と密接に関わっており、しかも虚血ストレスに対する防御機構として働いている可能性が示唆された。また、上記の条件下において、オートファゴソームの形成は、caspaseに依存しないことが明らかとなり、既知のアポトーシス誘導シグナル伝達以外の経路が存在する可能性も示唆された。現在、オートファジー誘導時のオルガネラと小胞輸送系を介した細胞内ネットワークを明らかにすることにより、心筋細胞死における新たな細胞死機構について詳細な検討を進めている。これらの結果は、オートファジーを伴う心筋細胞死において、細胞内分解系機構の一つであるオートファジーの、病態形成への役割及び、分子機構・機能的意義の解明に向けた重要な知見になり得ると考えられる。様々な疾患に関わる細胞死にはアポトーシスが重要な役割を担うと考えられている。一方、アポトーシスだけでは説明のつかない細胞死も多数存在し、非アポトーシスの存在は無視できない。近年、ある種の神経疾患や心疾患による細胞死において、アポトーシスやネクローシスの場合とは異なった、細胞質に多数の特徴的なオートファゴソームを形成し、オートファジーを伴った細胞死の亢進を認めるタイプ2細胞死が報告されている。しかし、細胞内分解系機構の一つであるオートファジーが、タイプ2細胞死において何らかの役割を果たしていることが推測されるものの、詳細なメカニズムは未だ解明されていない。そこで本研究では、オートファゴソーム形成機構を制御する細胞内シグナル伝達経路を明らかにすることにより、オートファジーを伴う細胞死関連実行分子を同定し、それらの果たす役割や機序の詳細な解明を行う。これまでに、ヒト子宮頸部癌HeLa細胞を用いた低酸素条件下におけるオートファジーを伴った細胞死において、CREB/ATFファミリーに属する転写因子のリン酸化が抑制されていることを新たに発見し、その転写因子活性化と結びついたシグナル伝達経路ならびに転写制御の解析や、オートファジー誘導時の細胞内構造の変化、細胞内トラフィックとの関連性について、詳細な検討を進めている。また、上記の条件下において、アポトーシス阻害剤によってオートファゴソームの形成がほとんど抑制されないことが明らかとなり、既知のアポトーシス誘導シグナル伝達以外の経路が存在する可能性も示唆された。
自立サブ波長格子を用いた光通信用可変フィルタ

自立したシリコンのサブ波長格子を用いた,波長選択フィルタを設計し,試作した.サブ波長格子であるため,格子の構造と波長の共鳴効果により,共鳴波長について高い反射率と波長選択性が得られる.本研究では,理論的研究によるフィルタの設計と,シリコンマイクロマシニングによるナノファブリケーションを行い,試作デバイスについて測定・評価を行った.具体的には,1.5μm帯域において,共鳴効果が得られる,自立シリコン格子をSOIウエハから製作した.今回SOIウエハのシリコン基板をエッチングにより取り除くことに,初めて成功した.これにより,基板からのノイズ反射光がなくなり,コントラストの高い信号を得ることができた.格子の偏光特性を測定し,理論計算とのよい一致が得られた.自立したシリコン格子の周期を可変にするために,自立したサブミクロン周期のシリコン格子とMEMSアクチュエータを接続した構造を設計・試作した.特に周期の引き伸ばし構造を実現するため,蛇腹タイプの構造で設計・試作したデバイスについて,詳細に測定し,結果を評価した.蛇腹構造の接合はりの影響は大きくないことが示され,提案構造の有効性が示された.試作により,サブミクロンである周期の引き伸ばしに成功し,反射強度スペクトルの変化を測定することができた.共鳴により反射強度は大きいが,選択波長帯域が広いので,狭帯域化するために,理論計算を行った.格子のデューティー比を小さくすることと,格子断面形状を円形にすることで,狭帯域化できることを見出した,これらの結果に基づいて製作し,基本部分を確認することが出来た.以上の理論研究と実験研究により,目的の大部分を達成することができた.本研究の目的は,自立サブ波長格子を用いた光通信用可変光フィルタのための理論計算と製作を行うことである.理論計算においては,電磁界の厳密解法により自立サブ波長格子の光学応答を詳細に調べる.本年度,シリコンとシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の自立サブ波長格子について,周期構造の電磁界厳密解法であるRCWA法を用いて,材料の違い,格子の周期,格子幅,格子層厚さなどのパラメータに対して光学応答を詳しく計算した.これらの結果,シリコンにおいてはTEモードの場合,広帯域のフィルタ特性が光通信帯域において得られることを定量的に明らかにした.特に99%以上の高い反射が得られる領域を詳しく明らかにし,論文として報告した.シリコン窒化膜とシリコン酸化膜においては,狭帯域のフィルタとして動作することを明らかにした.格子の形状を最適化すると,1nm以下の狭い帯域で反射率が100%に達するような優れたフィルタが光通信帯域で設計できることを明らかにした.シリコン窒化膜と酸化膜で得られた特性を取りまとめ,2つの論文として報告した.入射光がTMモードの場合についても,詳細な計算を行い,格子の各パラメータに対する特性を広く明らかにした.TMモードの場合は一般的に,TEモードに比較して狭い帯域の応答になることを明らかにした.シリコンを用いた格子の場合は,マイクロアクチュエータとの結合が容易であるので,シリコン格子の場合に狭い帯域のフィルタが実現できる条件がないかどうかを詳細に調べた.円形断面格子などの異型の格子形状や2重周期の格子を用いることで狭帯域化できることを明らかにした.この点については今後さらに解析を進める予定である.本年度,シリコン材料を中心とした自立サブ波長格子について,周期構造の電磁界厳密解法であるRCWA法を用いて,格子の周期,格子幅,格子層厚さなどのパラメータに対して光学応答を詳しく計算した.これらの結果,広帯域及び狭帯域のフィルタ特性が得られる条件を光通信帯域において定量的に明らかにした.円形断面格子などの異型の格子形状や2重周期の格子を用いることで狭帯域化できることも明らかにし,その光学的原理を解析的に説明できた.製作と実験においては,シリコンを用いた自立格子を製作し,その光学特性を測定した.自立格子の製作にはSOIウエハを用い,基板をシリコンの深堀エッチングにより取り除く方式を実施した.格子の面積が100μm程度の場合,自立構造の製作を実現するためには,エッチング時に働く応力を緩和するために,一部に支持構造があるとよいことが分かった.一例として格子周期が860nm,格子幅が419nmで,格子厚さが1μmの自立格子が製作できた.光学特性を測定したところ,約1.52μmの波長において,反射率66.2%が得られ,帯域幅は4.9nmであった.基板からの反射がないため,基板を取り除かない場合に比べて低いサイドバンドが達成でき,自立格子の効果により優れた光学フィルタが得られることが示された.またシリコン酸化膜からスラブ型の自立格子を製作し,その周囲に色素溶液を満たした.外部から光励起を行うことで面発光型のレーザ発振が得られることも示すことができ,本研究の提案の有効性を確認した.自立したシリコンのサブ波長格子を用いた,波長選択フィルタを設計し,試作した.サブ波長格子であるため,格子の構造と波長の共鳴効果により,共鳴波長について高い反射率と波長選択性が得られる.本研究では,理論的研究によるフィルタの設計と,シリコンマイクロマシニングによるナノファブリケーションを行い,試作デバイスについて測定・評価を行った.具体的には,1.5μm帯域において,共鳴効果が得られる,自立シリコン格子をSOIウエハから製作した.今回SOIウエハのシリコン基板をエッチングにより取り除くことに,初めて成功した.これにより,基板からのノイズ反射光がなくなり,コントラストの高い信号を得ることができた.

格子の偏光特性を測定し,理論計算とのよい一致が得られた.自立したシリコン格子の周期を可変にするために,自立したサブミクロン周期のシリコン格子とMEMSアクチュエータを接続した構造を設計・試作した.特に周期の引き伸ばし構造を実現するため,蛇腹タイプの構造で設計・試作したデバイスについて,詳細に測定し,結果を評価した.蛇腹構造の接合はりの影響は大きくないことが示され,提案構造の有効性が示された.試作により,サブミクロンである周期の引き伸ばしに成功し,反射強度スペクトルの変化を測定することができた.共鳴により反射強度は大きいが,選択波長帯域が広いので,狭帯域化するために,理論計算を行った.格子のデューティー比を小さくすることと,格子断面形状を円形にすることで,狭帯域化できることを見出した,これらの結果に基づいて製作し,基本部分を確認することが出来た.以上の理論研究と実験研究により,目的の大部分を達成することができた.
慢性疾患患児のレジリエンシー向上のためのソーシャルサポート介入ガイドラインの構築

慢性疾患をもつ子どものレジリエンシーと、病気が生活に与える影響、ソーシャルサポートの関係を明らかにすることを目的とし、1015歳の慢性疾患児を対象として2018年7月から2019年3月に質問紙調査を行った。質問項目は病気に関する属性(服薬の有無、入院頻度と平均入院期間、学校の出席状況、運動制限の程度、治療状況、ボディイメージの変化の有無、病気の理解・セルフケア)、レジリエンシー(I AM, I HAVE, I CAN, I WILL)、ソーシャルサポート(父親、母親、きょうだい、教師、医療スタッフ、友人・知人)である。結果、57名から回答が得られた。対象者の属性は、平均年齢12.4±1.9歳、男性23名、女性34名であった。患児の属性および疾病では、性別のみ女性が男性より有意に「I AM」の得点が高値であった。「自分の病気のことを理解できる」と「I AM」に0.33と弱い相関を、「医師の話している内容が理解できる」で、レジリエンシー全てで0.300.41の相関を認めた。ソーシャルサポートでは友人・知人が全てのレジリエンシー項目に対して0.320.54の相関を示した。分析の結果、以下が明らかとなった。1)友人・知人が全てのレジリエンシー項目に対して弱中程度の相関を示した。学校での生活状況を確認し、担当教師、養護教諭、保護者と連携を取りつつ、学校での交友関係を良好に保つ必要がある。2)周囲が患児の状況を理解し、手を差し伸べることが自分を肯定的に捉える能力である「I AM」を高めることにつながることが示唆された。3)患児の発達に合わせ、定期的に疾患の理解度を確認し、教育的な介入を行うことでレジリエンシーを向上できる可能性が示唆された。本研究では、慢性疾患を持つ子どもの心理社会的影響の視点から特徴を再分類し、レジリエンシーを高めるためのソーシャルサポートに関するガイドラインを作成することを目的としている。まず、質問紙調査をもとにレジリエンシーに関わる慢性疾患の特徴、ソーシャルさおポートとレジリエンシーの関係性を解明する。その結果に慢性疾患を持つ子どものレジリエンシーを高めるためのソーシャルサポートへの介入ガイドライ(案)を作成し、臨床場面での応用とその効果のデータ収集および分析を行うことでガイドラインを評価・洗練する。今年度は、データ収集に向けて慢性疾患児のレジリエンス・レジリエンシーに関する文献収集を行い、レジリエンシーに関係する可能性のあるソーシャルサポートを明確化し、質問紙の作成を行うと同時に、ガイドラインに必要である文献の収集に努めた。また、研究者が所属する施設の研究倫理審査委員会への書類作成に努めている。さらに、学術集会などの情報収集活動を行うことで、研究に協力してくれる施設や団体を検討し、研究に協力してくれる施設や団体へのアクセス方法や研究対象者へのデータ収集を行う方法を具体的に検討している。研究計画書では、平成27年度にデータ収集・分析を行う予定であったが、より正確なデータを集める目的で質問紙の洗練をおこなったため、予定通りに研究を進めることができず、遅れが生じた。まず、質問紙調査をもとにレジリエンシーにかかわる慢性疾患の特徴、ソーシャルサポートとレジリエンシーの関係性を解明する。その結果に慢性疾患を持つ子どものレジリエンシーを高めるためのソーシャルサポートへの介入ガイドライン(案)を作成し、臨床場面での応用とその効果のデータ収集及び分析を行うことでガイドラインを評価・洗練する。今年度は、昨年度に引き続き、データ収集に向けた慢性疾患児のレジリエンス・レジリエンシーに関する文献検討を行い、ガイドラインに必要である文献の収集に努めた。また、データ収集施設とのデータ収集方法の調整を行っているところである。さらに、ガイドライン作成に向けて、学術集会等での情報収集活動を粉うことで、慢性疾患児の理解を深めている。回収率を高めるための質問紙の洗練及び、データ収集施設との調整に時間がかかり、遅れが生じた。本研究では、慢性疾患を持つ子どもの心理社会的影響の視点から特徴を細分類し、レジリエンシーを高めるためのソーシャルサポートに関するガイドラインを作成することを目的としている。まず、質問紙調査を元にレジリエンシーにかかわる慢性疾患の特徴、ソーシャルサポートとレジリエンシーの関係性を解明する。その結果に慢性疾患を持つ子どものレジリエンシーを高めるためのソーシャルサポートへの介入ガイドライン(案)を作成し、臨床場面での応用とその結果のデータ収集及び分析をおこうなうことでガイドラインを評価・洗練する。今年度は、はデータ収集施設での調査許可を得た。また、これまでと同様に学術集会等での情報収集活動を行い慢性疾患児の理解を深めている。質問紙調査における倫理的な調整に時間がかかり遅れが生じた。

結果、57名から回答が得られた。対象者の属性は、平均年齢12.4±1.9歳、男性23名、女性34名であった。患児の属性および疾病では、性別のみ女性が男性より有意に「I AM」の得点が高値であった。「自分の病気のことを理解できる」と「I AM」に0.33と弱い相関を、「医師の話している内容が理解できる」で、レジリエンシー全てで0.300.41の相関を認めた。ソーシャルサポートでは友人・知人が全てのレジリエンシー項目に対して0.320.54の相関を示した。分析の結果、以下が明らかとなった。1)友人・知人が全てのレジリエンシー項目に対して弱中程度の相関を示した。学校での生活状況を確認し、担当教師、養護教諭、保護者と連携を取りつつ、学校での交友関係を良好に保つ必要がある。2)周囲が患児の状況を理解し、手を差し伸べることが自分を肯定的に捉える能力である「I AM」を高めることにつながることが示唆された。3)患児の発達に合わせ、定期的に疾患の理解度を確認し、教育的な介入を行うことでレジリエンシーを向上できる可能性が示唆された。今後は以下の計画で進めることとする。1.平成28年10月データ収集を行う。2.平成28年11月平成29年3月データの分析とガイドライン(案)を作成する。3.平成29年4月12月ガイドラインの評価を行う。4.平成30年1月3月研究のまとめを行う。1.平成29年10月、データ収集2.平成29年8月の段階で集まったデータの分析を行い、ガイドラインの方向性を検討する。3.データ回収および分析と同時進行でガイドライン(案)を作成する。1.平成30年8月データ収集2.データ分析を行い、ガイドラインの方向性を検討する。3.ガイドライン案の作成本年度の研究が予定より遅れているため、本来であれば本年度使用するはずだったデータ収集に伴う予算を次年度に繰り越すこととなる。本年度の研究が予定より遅れているため、本来であれば年年度使用するはずであったデータ収集に伴う費用が次年度に繰り越すこととなる。研究計画に遅れが生じたため、本来であれば昨年度使用するはずであったデータ収集に伴う費用が次年度に繰り越すこととなる。使用計画平成30年度:706,585円物品費(書籍・文具・印刷費等)100,000円輸送費250,000円旅費(学会参加費、打ち合わせ旅費)356,585円平成28年度:367,525円物品費50,000円(書籍・文具・印刷費等)郵送費250,000円旅費67,525円(学会参加等)平成29年度:402,305円物品費50,000円(書籍・文具・印刷費等)輸送費250,000円旅費102,305円(学会参加費、打ち合わせ旅費)
ナノパーティクルを用いた高次機能性複合体の細胞内再構成とモデル細胞系への応用

本研究課題の遂行により、下記の成果を得た。i)試験管内ヌクレオソーム再構成系と原子間力顕微鏡とを組み合わせ、試験管内で30nmのクロマチンファイバーを再構築することに成功した。ii)高速走査型原子間力顕微鏡を用いて、細胞内で機能するタンパク質の作用機序に関する分子基盤を解明した。iv)量子ドットに核移行ペプチドを結合させ、間期の培養細胞核内に量子ドットを導入する技術を確立した。v)核内の足場タンパク質に関する網羅的解析を行い、核内骨格タンパク質の性質や機能に関する多くの知見を得た。本研究は、(i)多種多様なナノ・マイクロパーティクル、(ii)SPMやレーザートラップなどによる1分子操作技術、(iii)AFMや蛍光顕微鏡などの一分子観察技術、を組み合わせ、"高次機能性複合体"を細胞内において再構成し、それを定量的・時間的・空間的に厳密にコントロールしながら、その形成機構や細胞内での動態および物理化学的性質を測定することを目的とする。これまでに以下の成果が得られている。a)直径0.2-1.0マイクロメートルの蛍光ビーズをマイクロインジェクションによりHeLa細胞内に導入する技術の確立。インジェクションするビーズの濃度をコントロールすることにより、任意の数(1個10個程度)のビーズを細胞内に導入可能となった。また、パーティクルを導入した細胞を経時観察し、パーティクルの導入による細胞のダメージがないことを確認した。b)細胞内に導入したパーティクルをレーザーピンセットにより補足し、細胞内において個々のパーティクルを操作する技術を確立した。c)任意のタンパク質やクロマチンをパーティクルに結合させる技術を確立した。これには、大腸菌で大量発現し、アフィニティー精製したタンパク質をもちいた。これにより、任意のタンパク質をラテックスビーズや蛍光ビーズに共有結合させることが可能となった。現在、細胞内に導入したパーティクルを、レーザーピンセットにより、任意の場所に移動させる技術に取り組んでいる、特に、核内に導入する方法を検討中である。本年度に得られた成果は以下の通りである。・直径数nmの蛍光ビーズにタンパク質を結合させ、マイクロインジェクションによりHeLa細胞に導入する技術を確立した。また、導入したビーズを光トラップで捕捉することにも成功した。・アフリカツメガエルの卵抽出液を利用して、ビーズの周囲に核膜を再構成する技術を確立した。この核には、核ラミナや核膜孔複合体が存在し、輸送能を有することを確認した。・核膜に存在する核膜孔複合体と輸送タンパク質であるインポーティンβとの相互作用を原子間力顕微鏡(AFM)を用いた1分子力測定により解析した。その結果、インポーティンβ内には複合体を構成するタンパク質に対する結合部位が2箇所存在し、それぞれことなる親和性を有していることが明らかになった。・核膜内膜に存在するラミンB受容体(LBR)とクロマチンとの相互作用を、AFMを用いた1分子力計測で定量的に解析した。その結果、LBRは、裸のDNAやサンプルよりもクロマチンに高い親和性を示すことが明らかになった。・AFMカンチレバーを化学修飾し、任意のタンパク質を任意の部位を介してカンチレバーに結合させる技術を確立した。このカンチレバーを用いて、「分子認識イメージング」を行い、染色体上での核内足場タンパク質であるSP120の局在を明らかにした。・高速AFMを用いて、高熱菌分子シャペロンの構造変化とらえることに成功した。(1)ナノパーティクルの核内への輸送技術の確立細胞核内へタンパク質等の高分子を輸送するには、分裂間期に核膜上にある核膜孔複合体を介して能動輸送する場合と、分裂期に核膜が一度崩壊して再構築される際にランダムに核内に取り込まれる場合とがある。核膜孔複合体を介した物質輸送には、インポーティンと呼ばれる一連のタンパク質群により媒介される経路が主要な役割を果たしている。ここではこの経路を利用して、核膜を崩壊させることなくナノパーティクルを核内に輸送する技術を確立した。まず、アミノ末端をビオチン化した核移行シグナルペプチドをストレプトアビジンを結合させた量子ドットに結合させる。これをインポーティンα、β、RanGDP、NTF2などのタンパク質と共にジギトニン処理したHeLa細胞に加え、量子ドットの動きを蛍光顕微鏡で観察すると、核内にいくつかの量子ドットが観察された。これは、インポーティンβを加えなかった場合には見ることができなかった。

また、この量子ドットを生細胞の細胞質にマイクロインジェクションする技術を確立し,生きた細胞の核内へナノパーティクルを輸送する技術を確立した。(2)リボソームによるタンパク質合成機構の1分子解析In vitroのタンパク質合成系は人工細胞を構築する上で必須の技術である。ここでは、マイクロパーティクルとレーザートラップ技術とを組み合わせ、リボソームによるタンパク質合成の反応機構を解析した。ヘアピン構造をとるメッセンジャーRNAの両端をラテックスビーズ(直径5 um)に結合させ、一方をガラスピペットに固定し、もう一方をレーザートラップで補足し、リボソームがタンパク質を合成する際にヘアピン構造を開裂させる様子を追った。この結果、リボソームは停止と移動とを繰り返しながら、3塩基ずつのステップで進行してゆくことが明らかになった。ナノパーティクルの核内への輸送技術の確立細胞核内へタンパク質等の高分子を輸送するには、分裂間期に核膜上にある核膜孔複合体を介して能動輸送する場合と、分裂期に核膜が一度崩壊し再構築される際にランダムに核内に取り込まれる場合とがある。核膜孔複合体を介した物質輸送には、インポーティンと呼ばれる一連のタンパク質群により媒介される経路が主要な役割を果たしている。これまでに、この経路を利用したナノパーティクル輸送技術を確立したが、本年度はさらに輸送効率アップを目指し、核膜孔複合体とインポーティンの相互作用に関してその分子基盤を理解する試みを続けてきた。その結果、次のことを明らかにした。i)核膜孔複合体はフェニルアラニンを多数有するサブユニット(ヌクレオポリン)から構成されており、その内部は疎水的な環境である。ii)インポーティンβと精製したヌクレオポリンとの相互作用は疎水的相互作用である。iii)インポーティンβは周囲の環境によって、親水性、疎水性両方の性質を持ちうる両親媒性のタンパク質である。iv)インポーティンβの両親媒性は、多数のαヘリクスの不安定性と密接な関係がある。本研究課題は、様々な大きさや材質のパーティクルを生細胞に導入し、複雑なタンパク質機能複合体をパーティクル上に再構築し、その機能解析や細胞内での操作・計測を行う技術を確立することを目的とする。本年度に計画されていた下記研究項目に関する成果は以下の通りである。・量子ドットを用いた核輸送経路の1分子解析これまでに、核移行シグナルペプチドと各種核輸送因子(importin, Ran等)を用いて核内にナノパーティクルを導入する手段を確立した。これに基づき、本年度は、i)アミノ酸の点突然変異により、より高い輸送能を有するimportin βの作成に成功し、ii)importin βの構造変化と表面疎水性の変化が輸送に必要不可欠であることを明らかにし、iii)長さ、電荷、疎水性の異なる様々なコイルドコイル領域を用いて核移行シグナルや輸送因子非依存的にパーティクルを核内へ輸送するシステムを構築し、iv)核膜孔複合体の構成因子における翻訳後修飾等を解析し、糖の付加、ジスルフィド結合、リン酸化が核内への物質輸送に大きな役割を果たしていることを明らかにした。
日本脳炎ウィルスの神経病原性の研究

フラビウィルスはその症状から脳炎を起こすグループ、発熱を起こすが脳炎は比較的軽いグループ、発熱のみで脳炎は起こさないグループがある。このようなフラビウィルスの組織特異的に現われる特徴が、どのような生物化学的および分子生物学的反応に基ずいているのかを明らかにするため、脳炎を起こす代表的なウィルスである日本脳炎ウィルスを用いて、E糖蛋白に変異を起こしたウィルスを作成し、変異によって現われる感染性などの変化とE糖蛋白の構造変化との関連を調べた。(1)E糖蛋白に対する種々のモノクローナル抗体のうち、まず中和活性のある2種類の抗体を用いてエスケープトミュタントウィルスを分離した。いずれの抗体ち対するミュタントもその変異部位はE蛋白のN末端側にあることを明らかにした。日本脳炎ウィルスに特異性の高い抗体に対するミュタントは、C6/36細胞、Vero細胞内で共に親ウィルスと変らぬ増殖性を示したが、脳炎ウィルスグループ交差反応性エピトープに変異の見られるミュタントは、親ウィルスに比べVero細胞では極めて増殖性が遅くマウスに対する神経病原性も低下していた。このエピトープおよびその周辺の構造が、脳炎ウィルスグループの神経病原性の発現に重要な役割をしていると考えられた。(2)種々に修飾したE糖蛋白遺伝子を組換えた組換えバキュロウィルスを作成してE糖蛋白を発現させ、その発現産物の生物活性を調査した。その結果E蛋白の生物活性の発現には、M蛋白遺伝子が重要な役割をしており、M蛋白の変異がE蛋白の構造構築に影響を与えることが明らかになった。(3)E蛋白に変異の起った日本脳炎ウィルスと正常なE蛋白遺伝子を組換えたウィルスを混合感染させると、正常なE蛋白を持った表現型混合ウィルスが得られた。このウィルスの感染性については現在調査中である。
7員環キレート歪みの導入によるキラルな高周期14族元素2価化学種の合成

孤立電子対と空のp軌道を併せ持つ高周期14族元素2価化学種の構造ならびに反応性に着目し、2,2'-ジアミノビフェニル骨格を利用した7員環キレートの導入による、構造歪みと反応性との関係について検討した。その結果、ゲルマニウムおよびスズの2価化学種の単離に成功し、その構造を同定した。カルボニル化合物との反応において二つの間で違いがあり、ゲルマニウム2価化学種は[2+2+1]付加環化反応が見られるのに対し、スズではカルボニル化合物の配位のみが観測された。しかし配位したカルボニル化合物はジエンとの間でヘテロDiels-Alder反応が進行し、触媒量のスズ存在下でも進行することを明らかにした。本研究では、孤立電子対と空のp軌道を併せ持つ高周期14族元素2化学種の構造ならびに反応性に着目し、7員環キレート歪みの導入により反応性がどのように変化するのかを明らかにすることを目的としている。7員環キレートを導入するために、2,2'-ジアミノビフェニル骨格を選択し、6,6'位にはビフェニルの回転を抑制するためにメチル基を、窒素上には高周期14族元素2価化学種の速度論的安定化のためにトリメチルシリル基を置換したものを用いた。その結果、ゲルマニウムとスズでは2価化学種の単離に成功し、X線結晶構造解析に成功した。また、ケイ素は2価化学種を合成するための前駆体である4価化学種のジクロロ体の合成に成功している。不飽和結合化合物との反応についても実験を進めており、ゲルマニウム2価化学種では種々のα,β-不飽和カルボニル化合物との反応を行うと[4+1]付加環化反応が進行し、5員環化合物が生成した。構造はX線結晶構造解析により決定し、NMRでの反応追跡により高い立体選択性でこの付加環化反応が進行していることが分かった。これらのことは2013年7月にカナダのノバスコシア州バデックで行われた14th International Conference on the Coordination and Organometallic Chemistry of Germanium, Tin and Leadで発表した。ゲルマニウムで得られた実験をもとに、スズ2価化学種でも同様の実験を行った。ベンズアルデヒドならびにシンナムアルデヒドとの反応を試みたが、部分的には反応が進行しているもののスズ2価化学種の分解物が多く見られた。このことはスズ2価化学種がゲルマニウムと比べて不安定であることを示している。本研究では、孤立電子対と空のp軌道を併せ持つ高周期14族元素2価化学種の構造ならびに反応性に着目し、7員環キレート歪みの導入により反応性がどのように変化するのかを明らかにすることを目的としている。その結果、スズの2価化学種の単離に成功し、X線結晶構造解析により構造を決定した。一方、ケイ素の化合物については前駆体である4価化学種の単離に成功し、還元反応により2価化学種の合成を試みたが、複雑な混合物となり単離には至らなかった。単離に成功したスズ2価化学種を2当量のフェニルビニルケトンと反応させると、(4+2+1)付加環化反応が進行し、7員環化合物が生成した。一方、アルデヒド、イソシアニドやアジドと反応させると、それらの配位のみが観測された。これはスズ上の孤立電子対のs性の高さに起因すると考えられる。そこで、スズ2価化学種にベンズアルデヒドを配位させ、活性ジエンを加えると、スズ2価化学種によって活性化されたアルデヒドとジエンとの間でヘテロDiels-Alder反応が進行し、環化体が得られた。この反応は触媒量のスズ2価化学種存在下でも進行した。ゲルマニウム2価化学種はスズと比べて孤立電子対のs性が低下しているため、イソシアニドやアジドとの反応が大きく異なっていた。t-ブチルイソシアニドでは、t-ブチル基のゲルマニウム上への転位反応が進行し、またアダマンタンアジドを用いると環化反応が進行し、テトラアザゲルモールを生じた。これらの結果は、高周期14族元素2価化学種の不飽和結合に対する反応性を系統的に理解する上で重要な知見である。有機金属25年度の研究計画では、2,2'-ジアミノ-6,6'-ジメチルビフェニル誘導体を用い7員環歪みを導入した高周期14族元素2価化学種の合成に力点をおいて研究を進める予定であった。