hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞内侵入した歯周病原性細菌の病原性機構の解析とその細菌除去に有効な抗生剤の検索

歯周病原性細菌Porphyromonas gingivalisは細胞内への侵入能を有することが広く知られているが、その細胞内侵入が、どの様な病原性を発揮するか検討した研究は少ない。そこで、本菌の細胞内侵入によって宿主細胞がどのような反応を示すかについて検討した。その結果、本菌は、粘膜上皮細胞であるKB細胞の炎症性サイトカインIL-6を強く誘導することが明らかとなった。わが国では、高齢者の増加とともに歯周炎患者が増加している。ゆえに、本疾患の予防のために様々な方法論が確立されつつある。しかしながら、本疾患の発症機構においては、まだ、不明な点も多く、その点が解明されれば、さらに、効果的な予防法や治療法が開発できるものと考えられる。成人性歯周疾患は、Porphyromonas gingivalis(P.gingivalis)などの幾つかの病原性細菌の感染により発症する難治性の慢性感染症である。最近の研究は、本菌が上皮細胞内に侵入することを報告している。従来から、リポ多糖などの本菌の構成成分の病原性は明らかにされているが、細胞内侵入が、感染の成立に及ぼす影響と歯周組織の破壊を如何なる機構で誘導するかについて、完全には明らかになっておらず、さらに、細胞内侵入細菌を除去する方法を研究することは、歯周炎の効果的な予防法や治療法の確立のため、意義あることと思われる。そこで、P.gingivalisが、細胞侵入によって、炎症性サイトカインを誘導するか否かについて、ヒト口腔上皮細胞様細胞KB細胞のIL-6遺伝子発現を検討した。その結果、P.gingivalisは、本細胞のIL-6遺伝子発現を強く誘導した。また、その誘導作用は、抗生物質存在下でも誘導されることから、細胞内侵入によって、本サイトカインを誘導することが明らかとなった。P.gingivalisの細胞内侵入が、歯周組織の抗菌蛋白質の発現抑制作用を有する可能性について検討した。すでに、抗菌蛋白質CAP-18を発現している口腔粘膜上皮細胞HSC-2を用いて検討したところ、その結CAP-18の遺伝子発現は、細胞をP.gingivalis処理することによって、強く抑制されることを確認した。成人性歯周疾患は、Porphyronas gingivalis(P. gingivalis)などの幾つかの病原性細菌の感染により発症する難治性の慢性感染症である。本菌の細胞内侵入が、感染の成立に及ぼす影響と歯周組織の破壊を如何なる機構で誘導するかについて、完全には明らかになっておらず、さらに、細胞内侵入細菌を除去する方法を研究することは、歯周炎の効果的な予防法や治療法の確立のため、意義あることと思われる。P. gingivalisの細胞内侵入が、歯周組織の抗菌蛋白質の発現抑制作用を有する可能性について検討した。すでに、抗菌蛋白質CAP-18を発現している口腔粘膜上皮細胞HSC-2を用いて検討したところ、その結CAP-18の遺伝子発現は、細胞をP. gingivalis処理することによって、強く抑制されることを確認した。また、歯肉線維芽細胞にP. gingivalisを作用させると、IL-6の発現が認められた。このことは、本菌の細胞内侵入が、関与する可能性が考えられる。
戦後期日本の政治的・芸術的前衛と記録文学についての基礎的研究

著書『運動体・安部公房』を核とする形で、戦後の政治的・芸術的前衛と記録文学の世界が互いに関わり合いながら展開していった様相を明らかにすることができた。そこでは、シュルレアリスムや寓話、さらに絵画や記録映画の方法論を用いた様々なリアリズムが探求されていた。それらを結ぶ民衆的な基盤としてのサークル運動とそれを拠点としていた生活記録運動も含め、戦後期の「記録」の多様な展開が明らかになってきた。国内外の図書館・文学館・美術館において前衛文学・芸術と記録文学についての資料収集を行い、当時の関係者へのインタビューも行う一方、安部公房や岡本太郎、花田清輝を中心とする戦後期日本の政治的・芸術的前衛と記録文学に関する事実の整理を行った。「キャッチャー・岡本太郎-<夜の会>前後の芸術運動-」では、戦後の芸術運動の出発点ともいえる<夜の会>を、花田清輝と共に立ち上げた岡本太郎に焦点を当てて分析した。彼らの会合の名前の由来となった油彩画「夜」は、岡本太郎のパリ体験の記憶と戦後の新しい運動の出発との結節点で成立しており、「夜」に注目することで岡本太郎と彼らの芸術運動の性格がはっきりしてきた。清水良典編『現代女性作家読本5松浦理英子』の「「『裏ヴァージョン』-フロッピー・ディスクからは発見されえない手記-」では、1990年代以降の前衛作家とも言える松浦理英子の『裏ヴァージョン』について、安部公房が最初にワープロを使って小説を書いた時期とは異なる技術史的な問題があり、それに着目したトリックが仕掛けられていることを指摘した。口頭発表では、「サークル誌ネットワークの広がりと密度-一九五〇年代文学のプロフィル-」を日本近代文学会11月例会(2006年)にて、「詩運動のローカルな中心:高知『鉄と砂』のネットワーク」を思想史・文化理論研究会第140回例会(2007年)にて行った。これらは、昨年度発表した「サークル誌ネットワークの可能性-『人民文学』と『新日本文学』から見る戦後ガリ版文化-」で論じたテーマを個々のサークル誌に即して検証したもので、前者では新潟、後者では高知のサークル誌を扱った。サークル誌は政治的前衛及び記録文学に関わる重要なメディアであるが、どのようなものが発行されていたかを含めて不明な点が多く、今後の課題の一つとなる。前年に引き続き国内外の図書館・文学館・美術館において前衛文学・芸術と記録文学についての資料収集を行い、当時の関係者へのインタビューも行いつつ、安部公房や開高健、富士正晴ら戦後期日本の政治的・芸術的前衛についての著書・論文を発表した。また、サークル誌についての調査も継続しており、『現代思想』35巻17号の座談会でコメントした他、論文も準備中である。『運動体・安部公房』では、安部公房の19 5 0年代の活動に焦点を絞り、その芸術的・政治的前衛としての運動の軌跡を追った。第一部で運動体の活動を、第二部で芸術運動と文学の問題を、そして第三部で広義の〈記録〉の運動と政治の問題を追究し、同時代の文化・政治状況の中での新しい安部公房像を提示した。「紙の中の不可耕土」では、60年安保の問題と北海道の戦後開拓の問題とを重ね書きした小説の成立と意味について、開高健が「社会派」となる軌跡を追いながら解読した。「映像のスガモプリズン」では、戦犯やスガモプリズンを描いた映画・ドラマの系譜を辿りつつ、小林正樹監督・安部公房脚本「壁あつき部屋」と岡本愛彦ディレクター・橋本忍脚本「私は貝になりたい」の持つ対照的な意味について、同時代の政治・文化状況の中で明らかにした。「『新日本文学』の富士正晴」では、政治からは距離をとり続けた作家と思われてきた富士正晴について、その『新日本文学』への寄稿を中心に読み直し、加害者としての日本を描くという政治的スタンスの一貫性について明らかにした。前年に引き続き国内外の図書館・文学館・美術館において前衛文学・芸術と記録文学についての資料収集を行い、当時の関係者へのインタビューも行った。成果発表の年として、安部公房、花田清輝、吉本隆明、石川淳、千田是也、大西巨人ら戦後期日本の政治的・芸術的前衛について、論文やシンポジウムで発表した。また、1950年代の記録の運動において重要な位置を占める岩波映画についても研究の準備を進めており、シンポジウムでその可能性について発表した。「安部公房「砂の女」-性的な戦略について-」では、先に『運動体・安部公房』において読解した『砂の女』について、「近代文学に描かれた性」という特集テーマに即した読み直しを行った。「世代論・座談会論・サークル論-花田清輝・吉本隆明論争-」では、花田清輝と吉本隆明の論争を、三つの角度から分析した。「戦中派」と「戦後派」のねじれた世代関係、座談会の虚構性をめぐる問題、サークル論についての本質的な近さといった観点から、両者の論点を読み直した。

『走り続ける作家大西巨人』収録の「大西巨人と『現代芸術』」においては、<記録芸術の会>機関誌の『現代芸術』の周辺をたどることで、大西巨人の意外な側面を明らかにした。また、「石川淳と演劇-「千田是也演出のために」の射程-」は2009年中に公刊される予定だが、石川淳のただ二つの戯曲「おまへの敵はおまへだ」と「一目見て憎め」に着目し、千田是也との関係の中でそれらの戯曲が生まれた経緯と、1960年代演劇の文脈におけるその受容について考察したものである。
グラフェンNEMS複合機能素子によるオートノマス・超高感度センサー技術の創製

複合集積NEMSセンサー・パワーマネジメント素子技術と、グラフェンナノデバイス技術を融合させて、1少数吸着分子によるダルトンレベル質量変化検出と電荷移動検出を可能とする振動チャネル型グラフェンナノリボン(GNR)トランジスタの設計・作製と評価(タスク【T1】)、2GNRー基板間の短距離力を設計・制御して、エネルギー可逆型NEMSスイッチを可能とする不揮発性グラフェン・パワーマネジメント素子の設計・作製と評価(タスク【T2】)、3アトムスケールから等価回路解析レベルまでをカバーする集積モノレイヤーセンサーシステム設計・解析用マルチスケール・シミュレーション技術の構築と、原子分解能走査透過型電子顕微鏡を駆使したGNR上分子吸着状態の微視的解明(タスク【T3】)、を推進した。タスク【T1】では、サスペンデッドGNRをOut-of-plane型振動チャネルとして用いる共鳴チャネル型GNRトランジスタ構造(RCGFET)を採用し、3次元有限要素解析と第一原理計算を併用したシミュレーションを用いて、RCGFETの質量感度SのGNRの寸法・形状依存性を明らかにした。タスク【T2】では、対局する片持ちグラフェンカンチレバーを可動チャネルとする新奇な不揮発型3端子グラフェンNEMSスイッチを考案し、3次元有限要素解析を用いて、そのプル・イン電圧、プル・アウト電圧の基本設計を行った。タスク【T3】では、機械的剥離法とCVD法により作成したグラフェン薄膜をTEMグリッド上に転写したサンプルに対して、ヘリウムイオンビーム照射量を変化させた際の原子構造変化を、高解像度TEMで直接観察することに成功した。25年度が最終年度であるため、記入しない。
看護師・医師からみたNICUにおけるスピリチュアリティの問題に 関する研究

本研究では、NICUにおけるスピリチュアリテイに関する問題や課題を明らかにするために、NICUに勤務する看護師および医師、計14名に半構成的面接を実施した。その結果、NICUスタッフは、「スピリチュアリテイやスピリチュアルケアに関する知識がない」「スピリチュアリテイをケアの領域として認識していない」ことが明らかにされた。今後、スピリチュアルケアを実践していくには、「スタッフ教育」「苦悩の共有」が不可欠であることが示唆された。本研究の目的は、NICUに勤務する看護師および医師を対象に面接調査を実施し、NICUに存在するスピリチュアリティに関する問題や課題を明らかにし、NICUにおけるスピリチュアルケア実現化への示唆を得ることを目的としている。平成22年度は、NICUに存在するスピリチュアリティに関する問題や課題を明らかにするために、データ収集・分析を行うことであった。そこで、文献検討により面接ガイドを作成し、看護師5名(宗教法人もしくは宗教名を標榜していない施設に勤務)を対象に半構成型面接調査を実施した。現段階では、スピリチュアリティをケアの領域として認識していないこと、スピリチュアリティに関わる問題状況を体験していることがわかった。また、面接を通して、「あの状況では○○したほうがよかったのではないか」というスピリチュアルケアへの気づきを示すこともあった。スピリチュアルケアを具現化するには、「スピリチュアリティに関する理解を深める」「十分に話を聴くための時間を確保する」「コミュニケーションスキルを向上させる」「看護師の心理的負担を軽減する」が挙げられている。平成23年度は、看護師のみならず医師への面接、宗教法人もしくは宗教名を標榜している施設に勤務する看護師・医師への面接を実施し、本研究目的を達成していく。本研究の目的は、NICUに勤務する看護師および医師に半構成型面接調査を実施し、NICUに存在するスピリチュアリティに関する問題や課題を明らかにし、スピリチュアルケアの実践への示唆を得ることである。本年度は、宗教法人もしくは宗教名を標榜している施設に勤務する看護師・医師にも面接調査を実施し、研究目的を達成することであった。面接調査は、看護師7名、医師7名、計14名に実施した。この内5名(看護師3名・医師2名)が、キリスト教を標榜する施設に属していた。対象者が認識するピリチュアリティに関する問題や課題は、宗教名を標榜するかしないによる違いは認められなかった。また全員が、NICUでは誕生と死の並行が避けられないため、スピリチュアルケアは家族にも医療者にも必要であると認識していた。スピリチュアリティに関する問題や課題は、NICUの看護師や医師の多くは「スピリチュアリティが何であるかを知らない」「スピリチュアリティをケアの領域として認識していない」ことであり、スピリチュアルケアを実践していくには「スタッフ教育」が重要であり、「スピリチュアリティに関する基礎的知識」に加え、「事例の振り返りによる自己および他者の価値観や考え方の再発見」が不可欠であることが抽出された。さらに、スピリチュアルケアには「相手の話を聴き、気配りができる医療者の存在」が重要であることが抽出された。また面接対象者は、自らの医療者としての価値転換を迫られる体験を通して、「苦しみを吐露できる場」「苦しみを分かち合う場」がいかに魂の救済になるかを語った。以上の結果から、NICUでは家族・医療者の両者にスピリユアルケアが必要であり、その実践には「スタッフ教育・聴ける医療者の存在・苦悩の共有」が鍵となることが示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。
環境応答転写因子Nrf1とNrf2が機能独自性を発揮する分子機構の解明

Nrf1肝臓特異的欠失マウスは、脂肪性肝炎を発症するが、Nrf2遺伝子欠失マウスは同様の表現型を示さない。したがって、Nrf1とNrf2は、異なる遺伝子群の発現を制御すると考えられるが、その詳細は解析されていない。そこで、網羅的な遺伝子発現解析により、肝臓においてNrf1とNrf2が制御する遺伝子群を調べた。その結果、Nrf1が欠失した肝臓では、多様な代謝関連遺伝子群の発現が低下した。一方、Nrf2が欠失した肝臓では、抗酸化・解毒酵素群の発現量が減少していた。このことから、肝臓において、Nrf1とNrf2は異なる局面で機能していることが示された。また、Nrf1は、一部の脂質代謝制御に関わる転写共役因子の発現を直接制御したが、興味深いことに、Nrf2は、これらの遺伝子発現制御に関与していなかった。したがって、Nrf1は、Nrf2とは異なる経路を介して、脂質代謝を制御する転写因子であると考えられる。以上より、分子進化の過程で多様化したNrf1とNrf2は、肝臓において独自の標的遺伝子を制御し、機能の違いを発揮することが示された。次に、Nrf因子とsMaf因子の2量体化の重要性を検証するため、Nrf2-sMafヘテロ2量体による転写制御系をモデルに解析した。これまでの解析から、Nrf2による遺伝子発現制御には、sMafが必要であることが提唱されている。しかし、このモデルがNrf2依存的な遺伝子発現制御機構の全体像を説明し得るかは、十分に明らかでない。そこで、本研究では、クロマチン免疫沈降-シークエンス解析(ChIP-seq)とマイクロアレイ解析を行い、Nr僅とMafGのゲノム結合部位を同定し、両因子による転写制御ネットワークの全容解明を試みた。本研究で行った網羅的解析は、Nri2によるストレス応答的な生体防御遺伝子の発現制御にsMafが必須であるというモデルを支持した。さらに、Nrf2によるNADPH産生酵素やグルタチオンを構成するアミノ酸の輸送体等の遺伝子発現制御についても、sMafが必要であることを示した。本解析により、Nrf2-sMaf2量体は、多様なストレス応答遺伝子発現制御を介して多層的に生体防御機構を発動することが実証された。本研究成果は、2本の学術論文(Hirotsu et al.2012Mol.Cell.Biol.:Hirotsuetal.2012Nucleic Acids Res.)に報告した。
線虫C.elegansのAWC嗅覚ニューロンによる環境適応

線虫C.elegansは、ブタノンの匂いと餌を同時に体験するとブタノンへの化学走性を特異的に促進させる。我々は、この行動可塑性を発見して「ブタノン促進」と命名し、変異体の分離・解析によりその機構を解析している。本研究開始以前にブタノンを感じるAWC嗅覚ニューロン(AWC-ONとAWC-OFFから成る)の内、AWC-ONの感覚繊毛の機能が重要なこと示したが、そこに直接関与する分子は不明だった。そこで、昨年度は新たな変異体の解析を行い、その原因遺伝子が嗅覚受容体と共役するGタンパク質αサブユニットODR-3であることを明らかにした。ODR-3の働きが全く失われるとブタノンの嗅覚自体が失われるが、この変異体は細胞表面のアミノ酸残基を置換するミスセンス変異体で、嗅覚自体は正常である。本年度はODR-3がどの細胞で働くかを決めるために細胞特異的プロモーターにODR-3のcDNAをつないで導入したが、この実験系が全く機能せず困難に遭遇した。試行錯誤の結果、cDNAの代わりにイントロンを含むコード領域を使うとうまく行くことを見つけ、ODR-3はブタノン促進のためにAWC嗅覚ニューロンで働くことを示した。また、ODR-3や嗅覚受容体と相互作用する様々な分子の変異体でブタノン促進を調べ、Gタンパク質共役受容体リン酸化酵素の1つであるGRK-2の変異体が異常を示すことを見つけた。この結果は、1つの可能性として、餌の信号がGRK-2を通してODR-3においてブタノンの信号と統合され、ブタノン促進を引き起こす可能性を示唆する。本年度は技術的な困難のためにブタノン促進の研究はゆっくりとしか進まなかったが、本研究費を用いて、脱糞行動・感覚・成長などを制御するフッ素イオン耐性(刀の変異体の研究も行い、クラス2flr遺伝子群が糖タンパク質ホルモン信号伝達系の成分をコードすることを発見した。線虫C. elegansは、ブタノンの匂いと餌を同時に体験するとブタノンへの化学走性を特異的に促進させる。これまでに解析した変異体の原因遺伝子は、ブタノンを感じるAWC嗅覚ニューロン(AWC-ONとAWC-OFFから成る)の分化に働きAWC-ONの生成に必要な遺伝子と、繊毛の形成に働くBardet-Biedl症候群遺伝子だった。これらの実験から、AWC-ONの感覚繊毛におけるブタノン信号伝達の過程で可塑性が生じることが示唆されたが、そこに直接関与する分子はわからなかった。これを解明するため、本年度はブタノン促進の変異体で未解析のolrn-3変異体の研究を行った。この原因遺伝子は、嗅覚受容体と共役するGタンパク質αサブユニットの遺伝子odr-3だった。odr-3のナンセンス変異体は、AWCが関与するブタノンへの化学走性やASHが関与する高浸透圧忌避が異常なことが知られている。しかし、この変異体は、高浸透圧忌避は異常だが、ブタノンへの化学走性は正常で、ブタノン促進のみが異常だった。その変異は、GαのSwitch II領域とSwitch III領域の間のグルタミン酸残基をリジン残基に置換するミスセンス変異だった。これらの結果は、嗅覚のGαであるODR-3が、ブタノン促進において(1)餌の信号とブタノンの信号の統合、または(2)餌の信号伝達に関与することを示唆する。(1)の可能性を追求するために、餌の信号で制御される未同定のタンパク質分子がODR-3と相互作用してブタノン信号伝達効率を調節することを考え、Gαと相五作用するタンパク質の変異体でブタノン促進が異常なものを探している。また、(2)の可能性を探るために、AWC以外のニューロンでのODR-3の役割も検討している。

本年度は技術的な困難のためにブタノン促進の研究はゆっくりとしか進まなかったが、本研究費を用いて、脱糞行動・感覚・成長などを制御するフッ素イオン耐性(刀の変異体の研究も行い、クラス2flr遺伝子群が糖タンパク質ホルモン信号伝達系の成分をコードすることを発見した。
特発性肺線維症病態におけるミトコンドリアUPRの役割

ミトコンドリアUnfolded Protein Response (UPR)は、細胞内恒常性維持に重要な役割を果たしており、老化関連疾患の病態と関連する可能性が高い。老化関連呼吸器疾患である特発性肺線維症(Idiopathic Pulmonary Fibrosis:IPF)は、傷害蛋白の蓄積、ミトコンドリア傷害が病態形成に重要である。そこで、我々は、ミトコンドリアUPRがIPFの病態に関与している可能性が高いと考えた。本研究では、ヒト肺組織、分離培養細胞(気道上皮細胞、肺胞上皮細胞、線維芽細胞)、マウスモデルを用いて、IPF病態におけるミトコンドリアUPRの役割を明らかとする。
等価尺度を利用した社会保障制度の定量的再検討

また,政策変更の効果に関する定量的分析を行う上で処置効果(treatment effects)の計測は重要な位置を占めているが,この方法に関する計量経済学上の研究も行った.具体的にはスイッチング回帰モデルの最尤推定に関する研究と,その体系における処置効果の漸近分布の導出を行い,実際の電力調達に関する入札データに適用した.従来参入が規制されていた分野への新規企業の参入方法として競争入札によるものが考えられるが,本当に入札制度を導入することで自由化の成果としての電気料金の低下が存在するのかという政策効果を計測する「小売電力入札における応札意思決定と自由化の競争促進効果」(共著)という論文を作成し,2007秋に学会報告を行うため投稿中である.「等価尺度を用いた高齢世帯の生活水準の評価(会計検査研究30号,109-128頁)」では,若年世帯との比較による高齢世帯に関する等価尺度の推定を通じて,世代間の再分配制度という側面から,現行の年金制度への含意について考察を行った.平均的な若年世帯と同程度の厚生水準を保つために高齢世帯が必要とする生計費(必要生計費)を計算し,必要生計費を賄うために十分な年金給付や資産を持つ世帯はどのような世帯なのか,厚生労働省『国民生活基礎調査』を資料として明らかにすることを試みた.高齢世代のなかでも特に共済組合年金・厚生年金を受給している夫婦世帯では必要生計費を大きく上回る消費生活を平均的に行っているが,高齢女性単身世帯,特に国民年金・基礎年金のみしか受給していない世帯は必要生計費以下の消費支出を行っているという大きな経済格差が存在していることが明らかになった.また現在執筆中の"Physician's Behavior under Public HealthSystems in Japan"では,医療制度改定が診療サービス供給,特に診療行為にどのような影響をもたらしたかについて考察を行った.老人医療保険の自己負担方式として定率負担方式が導入された前後一年間の病院のレセプトデータを用いて,重篤度が比較的高くない慢性的な疾病を抱える同一人物を追跡し,総医療費や各診療行為がどのように変化したかを具体的に調べた.理論的な考察から自己負担率の増加する患者グループと減少する患者グループについて異なる医療サービス供給が行われうることを示し,それを複数の診療期間のデータを用いて確認した.本年度の研究では,"Does the Copayment Scheme Matter to Physicians?"(共著)という論文を作成し,医療保険制度変更に伴う医療受診・医療サービス供給行動に関する定量的分析を行った.老人保健制度の自己負担方式が定額負担から定率負担へ変更される前後の時期の標本を用いることで上記の分析を行った.理論的には,負担率(医療の単価と解釈できる)が上昇する患者と負担率が減少する患者によって提供される医療サービス量に変化が生じる可能性を指摘し,それをデータによって確認した.実際,負担率が減少するグループに対しては検査,指導などのサービス供給が増加し,それ以外では減少しているなどの医療受診・サービス提供行動の変化がデータから確認された.また,政策変更の効果に関する定量的分析を行う上で処置効果(treatment effects)の計測は重要な位置を占めているが,この方法に関する計量経済学上の研究も行った.具体的にはスイッチング回帰モデルの最尤推定に関する研究と,その体系における処置効果の漸近分布の導出を行い,実際の電力調達に関する入札データに適用した.従来参入が規制されていた分野への新規企業の参入方法として競争入札によるものが考えられるが,本当に入札制度を導入することで自由化の成果としての電気料金の低下が存在するのかという政策効果を計測する「小売電力入札における応札意思決定と自由化の競争促進効果」(共著)という論文を作成し,2007秋に学会報告を行うため投稿中である.
線形行列不等式応用が拓く高精度２自由度位置決め制御系設計の実用化展開

本研究では,各種産業・情報機器位置決め機構の高速・高精度位置決め制御系設計に関して,制御対象に特有の制約条件を線形行列不等式で定式化してその最適化問題を扱うことで,所望の制御仕様を満足する2自由度位置決め制御系の方法論・設計論を産業界に先駆けて学理に即して展開した。提案手法は従来の設計法に見られなかった独創的かつ先駆的なものであり,2自由度制御系の設計法の格段の発展をもたらし,新たな学問的知見として幅広いメカトロニクス分野に応用展開可能である。平成24年度には,平成23年度に実施した「LIMを用いた2自由度位置決め制御系の設計論の確立」および「テーブル位置決め装置による設計論の基礎検証」に引き続き,以下の2点を重点的に研究展開した。1.ロバスト補償器設計の応用検証:本2自由度制御系設計手法の応用検証として,プラントにパラメータ変動が生ずる場合にも所望の位置決め性能を保証する,ロバストFF補償器設計を行った。具体的には,プラント変動を有する2自由度制御系モデル出力を制約条件に加えることで,想定するプラント摂動範囲内で所望の位置決め精度を担保するFF補償器設計を実現した。その実機検証に際しては,平成23年度に本科研費にて整備したボールねじテーブル位置決め装置のパラメータを直接変動させて,ロバスト位置決め制御性能評価を実施した。更なる応用検証例として,位置決め装置から発生する駆動音レベルを制約条件に組込み,所望の騒音抑制を併せて実現可能な高精度位置決め制御系設計を試みた。そこでは,騒音測定システムによって実際の騒音レベルも評価した。2.2自由度制御系設計論の応用展開:本2自由度位置決め制御系のFF補償器設計に際しては,制約条件に対する評価指標の解空間の中で最適化問題を解くことになるため,この解空間を最適化問題の可解条件として捉えて解析すれば,評価指標を低く抑えるFB補償器パラメータや機構系パラメータの範囲を逆に指定可能である。本年度には,これをFFとFBの連携設計,機構系と制御系の同時設計と位置付け,提案補償器設計論の応用展開とした。申請時の研究計画・方法に従い,以下の3点を重点的に研究展開した。その実機検証に際しては,23年度に本科研費にて整備したボールねじテーブル位置決め装置のパラメータを直接変動させて,ロバスト位置決め制御性能評価を実施した。2.2自由度制御系設計論の応用展開の基礎検討:本2自由度位置決め制御系のFF補償器設計に際しては,制約条件に対する評価指標の解空間の中で最適化問題を解くことになるため,この解空間を最適化問題の可解条件として捉えて解析すれば,評価指標を低く抑えるFB補償器パラメータや機構系パラメータの範囲を逆に指定可能である。3.2自由度制御系設計論の応用展開:制御系と機構系のパラメータに対する同時最適化の検討および実機実験検証を推進し,本研究課題の纏めとした。そして,今後の新たな研究課題提案の準備として,1)LMI応用による非線形補償を含めたロバスト位置決め指令生成,2)位置決め指令生成に伴う最適な機構形状の設計手法,それぞれの基礎を検討した。平成23年度には,終端状態制御に基づく2自由度位置決め制御系を前提に,与えられた制御仕様・目的を満足するFF補償入力生成を,FF補償器設計として実施した。従前の終端状態制御によるFF制御入力生成では,所望の位置決め応答時間(応答ステップ数)の指定の他,入力の高周波成分除去を目的とした入力の二次形式評価指標(等式制約条件)の下で最適化問題を扱っていたが,本提案手法では,任意に与える制御仕様を不等式で表現して従来からの入力二次形式指標と連立することで,LMI表現としての制約条件(不等式制約条件)の一般定式化とした。そして,定式化された制約条件下で最適化問題を解くが,その不等式条件下では従前の線形最適化手法を適用できないため,Schur ComplementによるLMI表現に変換し,FF補償器設計論を展開した。本提案手法の実機基礎検証として,申請者研究室所有の加振試験用油圧振動台に搭載したボールねじテーブル位置決め装置を用い,機台振動抑制を考慮した高精度位置決め制御実験を行った。

そこでは,テーブル駆動モータで決まる制御入力飽和値と,振動台によって任意に再現されるテーブル機台振動振幅値及びテーブル位置決め精度のそれぞれを,LMIによって制約条件として提案手法に従い定式化した。実験に際しては,振動台をインピーダンス制御することで,テーブル位置決め装置の機台設置床面を任意の剛性で模擬した。この基礎検証では,本研究費の設備備品として購入したDSPコントローラに提案アルゴリズムを実装して実機実験を行った。駆動モータの飽和範囲内で,所望のテーブル位置決め精度と機台振動振幅の満足を両立する位置決めが実現できるかを,同様に設備備品として購入したサーボアナライザによる周波数領域での評価も併せて,提案設計論の有効性を示した。申請時の平成24年度研究計画・方法に従って,さらに平成23年度に中に前倒し実施した設計論の基礎検討を基に,ロバスト補償器設計論の応用検証および2自由度制御系設計論の応用展開基礎検討が順調に実施された。それらは,実機検証によって制御目標・仕様を満足することで提案手法の有効性を示すことができた。特に,本年度に整備した実験装置(振動台上に設置したテーブル位置決め装置)に対する,これら一連の設計論と実験検証は,以降に示す学術論文や学会口頭発表により,その成果を広く公表できた。さらに,ロバスト補償器設計への展開に関しては,制御系CADベースの数値シミュレーションによって,設計論の応用検討を年度前倒しで実施している。申請時の平成23年度研究計画・方法に従って,制御系設計論及びその基礎検討実験が順調に実施され,実機検証によって制御目標・仕様を満足することで提案手法の有効性を示すことができた。これら一連の設計論と実験検証に対して,以降に示す学術論文や学会口頭発表により,その成果を公表した。さらに,平成24年度の研究計画に挙げられている,ロバスト補償器設計への展開に関しても,制御系CADベースの数値シミュレーションによって,設計論の基礎検討を年度前倒しで実施している。平成25年度には,特に「2自由度制御系設計論の応用展開」について,制御系と機構系のパラメータに対する同時最適化の検討および実機実験検証を推進し,本研究課題の纏めとしたい。そして,平成26年度の新たな研究課題提案の準備として,1)LMI応用による非線形補償を含めたロバスト位置決め指令生成,2)位置決め指令生成に伴う最適な機構形状の設計手法,それぞれの基礎を検討し,本研究課題の応用展開に繋げていきたい。平成24年度には,本設計手法の応用検証として,プラントにパラメータ変動が生ずる場合にも所望の位置決め性能を保証する,ロバストFF補償器設計を行う。具体的には,プラント変動を有する2自由度制御系モデル出力を制約条件に加えることで,想定するプラント摂動範囲内で所望の位置決め精度を担保するFF補償器設計を実現する。その実機検証に際しては,研究室現有の恒温恒湿ルーム内で温度設定を可変して,実機パラメータを直接変動させてロバスト位置決め制御性能評価を実施する。更なる応用検証例として,位置決め装置から発生する駆動音レベルを制約条件に組込み,所望の騒音抑制を併せて実現可能な高精度位置決め制御系設計を試みる。そこでは,騒音測定システムによって実際の騒音レベルも評価する。
歯周病の病態変化が動脈硬化性疾患の発症・進展に与える影響の解明

本研究は、地域一般住民を対象に医科・歯科検診を継続的に実施し、歯周病の病態変化と脳心血管疾患の発症基盤である血圧の変化や動脈硬化の進行との関連を縦断的に検討することを目的としている。調査対象は、申請者が参画している「岩手県花巻市大迫町における家庭血圧に基づく疫学研究」(通称:大迫研究)のコホート集団である。大迫研究は、1986年に東北大学医学系研究科が中心となって開始されたもので、2017年に主たる研究機関が帝京大学に移った現在、東北大学、申請者が所属する東北医科薬科大学を含め、多数の研究機関が参画する多施設共同研究となっている。歯科検診は2004年に東北大学歯学研究科が参画した時点から導入されている。本研究の最終年度である平成30年度は、大迫町内川目地区の住民に対し計4回の医科・歯科検診を実施し、計101人(男性35人、女性66人)が参加した。研究期間内に得られたデータ、および本研究期間より以前に得られているデータをあわせて統計学的に検討したところ、特に女性において歯数減少の終末である無歯顎(歯を失う原因の半数以上が歯周病)であることが、のちの高血圧発症のリスク因子ないし予測因子となる可能性が示唆された(平均追跡期間6.7年)。さらに、2005年2018年に、約4年の間隔をあけて2度検診を受診した261名において、歯周病の状態と動脈硬化との関連を観察したところ、初回受診時の歯周病罹患歯数(歯周ポケットの最大値が6mm以上の歯)が4歯以上の群で、0歯ないし13歯の群に比較して収縮期血圧が高く、動脈硬化が進行(baPWV高値)している傾向が認められるともに、罹患歯数が4年間で増加している者ほどbaPWVの増加量も多い可能性が示唆された。ただし、口腔内の経年変化を考えた場合、残存歯数そのものの減少の影響の存在も考えられるため更なる検討の余地も残された。本研究は、地域一般住民を対象に、歯周病の病態変化と脳心血管疾患の発症基盤である動脈硬化の進行との関連を縦断的に検討し、両者の関係を明らかにすることを目的としている。調査対象は、申請者が参画している「岩手県花巻市大迫町における家庭血圧に基づく疫学研究」(通称:大迫研究)のコホート集団(岩手県花巻市大迫町在住、55歳以上の男女)である。大迫研究は、東北大学大学院医学系研究科を中心として1986年に開始された高血圧・循環器疾患に関する長期前向きコホート研究である。現在は帝京大学が中心となり、東北大学、山形大学、東北医科薬科大学、滋賀医科大学、京都光華女子大学、岩手医科大学、日本医科大学、佐賀大学ならびに昭和薬科大学が参画する多施設共同研究となっている。歯科検診は2004年から導入された。平成28年度は、大迫町大迫地区の住民を対象に計5回(10/21, 11/9、1/25、2/15、3/1)の医科・歯科検診を実施した。検診を受診した121名(男性41名、女性80名)に対し歯科パノラマX線撮影を含む歯科学検査(口腔内診査、歯周病検査、口腔衛生状態および義歯に関する聞き取り調査)と医科学検査(頸動脈超音波検査、上腕ー足首間脈波伝播速度測定、脈波増大係数(AI)算出、血液検査、身体検査、喫煙歴・飲酒歴・既往歴等の聴取)を行い、歯周病を包括的に評価する歯科データ、動脈硬化の評価指標ならびに交絡要因と考えられる各種データを得た。国内有数の大規模コホートから得られるであろう本研究の結果は、歯周病が動脈硬化に及ぼす影響を明らかにするとともに、歯科的介入による動脈硬化性疾患発症予防の可能性を開き、口腔の健康が悪化する以前の壮年世代に対する歯科保健活動の動機付けになるものと期待される。平成28年度は、帝京大学、滋賀医科大学、山形大学、東北大学、岩手医科大学、総合花巻病院および岩手県花巻市大迫総合支所保健福祉課の協力により、計5回の医科・歯科検診を実施し、全121名(男性41名、女性80名)から各種データを採得することが出来た。大迫研究では、対象となる大迫町を4つの地区(大迫、内川目、外川目、亀ヶ森)に分け、1年ごとに異なる地域の検診を行っているため、同地区の検診は4年毎ということになる。今回の121名には、過去に同検診の受診経験のある73名(2回目:36名、3回目:37名)が含まれており、本年度の検診終了時において、歯周病および動脈硬化の変化を追跡しうる複数回受診者数は約370名となった。着実にコホートの拡大が達成され、特に複数回受診者の増加が確認できており、すでに得られている過去の検診結果とあわせてデータの整理を進めることが出来た。以上より、概ね順調に進展していると考えている。本研究は、地域一般住民を対象にコホート調査を継続的に実施し、歯周病の病態変化と脳心血管疾患の発症基盤である血圧の変化や動脈硬化の進行との関連を縦断的に検討することを目的としている。

大迫研究は、1986年に東北大学医学系研究科が中心となって開始されたもので、2017年に主たる研究機関が帝京大学に移った現在、東北大学、東北医科薬科大学、山形大学、滋賀医科大学、京都光華女子大学、岩手医科大学、日本医科大学、佐賀大学ならびに昭和薬科大学が参画する多施設共同研究となっている。歯科検診は2004年に東北大学歯学研究科が参画した時点から導入されており、2016年度からは申請者が所属する東北医科薬科大学も連携して実施している。平成29年度は、大迫町亀ヶ森地区の住民に対し計3回(11/10, 12/22, 2/16)の医科・歯科検診を実施、計88名(男性33名、女性55名)が参加した。参加者に対し、各種歯科学検査および医科学検査を行い、解析に必要な歯科データや動脈硬化の評価指数、ならびに交絡因子となりえる各種データを得た。さらに、得られたデータを過去の検診データと統合するとともに、最終解析に先駆けて各種予備解析を行った。予備解析から得られた結果の一部である、歯周疾患罹患の履歴を反映する残存歯数と家庭血圧の日間変動との間に認められた関連性については、学会発表にて報告を行った。国内外に研究実績を持つ大迫コホートから得られる本研究の結果は、歯周病と動脈硬化の関連を明らかにするとともに、歯科的介入による動脈硬化性疾患発症予防の可能性を開き、口腔の健康が悪化する以前の壮年世代に対する歯科保健活動の動機付けになるものと期待される。平成29年度は、帝京大学、滋賀医科大学、山形大学、東北大学、岩手医科大学、総合花巻病院および岩手県花巻市大迫総合支所保健福祉課の協力により、計3回の医科・歯科検診を実施し、全88名(男性33名、女性55名)から各種データを採得した。当初、年度内に全4回の検診が予定されていたが、3月に予定されていた検診は悪天候のため中止となった。大迫研究では、大迫町を4つの地区(大迫、内川目、外川目、亀ヶ森)に分け、1年ごとに異なる地域の検診を行っている。参加は任意であるが、4年周期で同地区の住民が対象となるため、本年度検診に参加した88名の中には、縦断的解析の対象となる過去に同検診の受診歴のあるものも含まれる。本年度の検診終了時において、歯周病および動脈硬化の変化を追跡しうる複数回受診者数は400名を超えた。着実にコホートの拡大が達成されるとともに、すでに得られている過去の検診結果とあわせてデータの整理・解析を行い、一部の結果は学術大会にて報告をすることが出来た。以上より、概ね順調に進展していると考えている。なお、歯科検診が2004年に導入、2005年から本格的に実施されてから12年(4年×3クール)が経過し、本年度から検診項目の大幅な見直しが行われた。具体的には、これまでの歯周病の評価中心の検診から口腔機能評価中心の内容に変更がなされ、それに伴って歯科パノラマX線撮影は廃止されている。ただし、本年度および平成30年度に採得された検診データについては、データクリーニングおよび過去のデータベースへの突合操作に要する期間を考慮すると、最終解析に用いるのは困難と思われ、本研究の推進に影響は少ないと考えている。本研究は、地域一般住民を対象に医科・歯科検診を継続的に実施し、歯周病の病態変化と脳心血管疾患の発症基盤である血圧の変化や動脈硬化の進行との関連を縦断的に検討することを目的としている。調査対象は、申請者が参画している「岩手県花巻市大迫町における家庭血圧に基づく疫学研究」(通称:大迫研究)のコホート集団である。大迫研究は、1986年に東北大学医学系研究科が中心となって開始されたもので、2017年に主たる研究機関が帝京大学に移った現在、東北大学、申請者が所属する東北医科薬科大学を含め、多数の研究機関が参画する多施設共同研究となっている。歯科検診は2004年に東北大学歯学研究科が参画した時点から導入されている。
家族性中枢性尿崩症ノックインマウスと視床下部器官培養による神経細胞死発症の解析

家族性中枢性尿崩症(FDI)の発症機構を明らかにする目的で、報告されている約50家系において認められている各々異なったバゾプレシン(AVP)遺伝子変異の中から、ニューロフィジン(NP)領域の変異(Cys67stop)を選択し、その変異遺伝子を導入したノックインマウスをジーンターゲッティング法により作製した。また、視床下部器官培養法を用い、室傍核におけるAVP遺伝子発現機構を詳細に検討する実験系を確立し、in vitroにおけるAVP遺伝子発現解析を可能とした。ノックインマウス作製に関しては、キメラマウスをサザンブロッティング法によりノックインアレルが標的部位に挿入されたことを確認後、野生型マウスと交配させ、F1ヘテロ変異体同士を交配させ、F2マウスの遺伝子解析を行ったところ、産子数はホモ:ヘテロ:野生型の比率がメンデルの法則通り概ね1:2:1の割合で得られた。生後、経時的に尿量、尿浸透圧、下垂体AVP含有量を測定し、免疫組織化学法によりAVP産生核および軸策における正常および変異NPの発現について検討を行い、さらにAVPmRNAの発現レベルを観察した。ホモ変異体は生後早期に死亡したため、解析はヘテロ変異体を用い検討した。生後経時的に尿量は増加、尿浸透圧・下垂体AVP含有量は低下し、正常および変異NPの軸索染色の減少を認めた。AVPmRNAの発現レベルは生後3ヶ月より低下した。以上の点から、多尿の発症段階に異常AVP前駆体蛋白によるドミナントネガティブ効果あるいはAVPmRNA発現レベルの低下等の関与が明らかとなった。これらの事実は、FDIの病態形成に関し、少なくとも発症初期には細胞死は存在しない可能性が示された。本モデルはFDIの発症機構を解明する上で有用であり、今後経年動物を解析することにより、最終的に細胞死を含め神経変性がどのような機転でプロセスするかが明らかとなり、神経内分泌疾患のみならず神経変性疾患の発症メカニズムの解析に有用であると考えられた。家族性中枢性尿崩症と同じ変異遺伝子を有したノックイン(KI)マウスを作製する目的で、マウスバゾプレシン(AVP)遺伝子上に存在するneurophysinの67番目のCysteinがstop codonに置換された変異型マウスAVP遺伝子を作製した。この変異型AVP遺伝子を挿入して構築されたKIターゲティングベクターをマウスES細胞に導入して、約1,000株のG418耐性株を樹立した。サザンブロット法により、これらの細胞株から相同組み換えが行われたES細胞株を選択した。これらの相同組み換えES細胞株にCre発現ベクターを導入して一過性に発現させ、KIされた変異型マウスAVP遺伝子発現に影響を与えることが懸念されるPGK-Neoセレクションマーカーを除去し、変異型AVP遺伝子のKI-ES細胞株を樹立した。これらのKI-ES細胞株をC57BL/6系統マウスのブラストシストに注入してキメラマウスを作出し、そのうちES細胞の寄与の高い雄性キメラマウスを野生型C57BL/6雌性と交配させて、F1マウスを得た。F1マウスの毛色判定から、注入されたKI-ES細胞株がこのキメラマウスの生殖系列細胞に分化したことが確認された。今後、このキメラマウスから産まれたF1マウスのジェノタイピングを行って、変異型AVP遺伝子がKIされたヘテロ変異マウスを選別し、ホモ変異マウスを作出する予定である。また変異NPの細胞内輸送を検討するためには変異NPのみを認識する抗体が必要である。

そのために変異NPの断端を含んだ合成ペプチドでウサギを免役し、ポリクローナル抗体を作製中である。またその抗体の特異性はウエスタンブロット法で確認する予定である。家族性中枢性尿崩症は生後数ヶ月から数年で多飲、多尿を呈する常染色体優性遺伝の疾患であり、変異はバゾプレシン遺伝子上のニューロフィジン領域に多く存在する。昨年度までに家族性中枢性尿崩症の変異バゾプレシン遺伝子をマウスES細胞に導入し遺伝子ターゲティングされたES細胞株を樹立し、得られたES細胞を胚盤胞に注入しキメラマウスを作製した。今年度はC57BL/6Jと交配させF1マウスを作成後、ヘテロ接合体のF1同士を交配させF2マウスを作成し遺伝子型別に表現型の検討を行った。また変異ニューロフィジンの細胞内輸送を検討するためには変異ニューロフィジンのみを認識する抗体が必要なため、変異ニューロフィジンの断端を含んだ合成ペプチドでウサギを免役し、ポリクローナル抗体を作製した。今回の研究により得られたホモ接合体は全例、生後1週間以内に死亡した。一方、生後4週において雌雄ともにヘテロ接合体は野生型に比較し、尿量と飲水量は約2倍と有意な増加を示し、尿浸透圧および尿中バゾプレシン排泄量も有意な低下を認めた。体重、摂食量については、野生型とヘテロ接合体の間に有意な差を認めなかった。免疫組織細胞化学法を用いて野生型とヘテロ接合体の視床下部バゾプレシン産生核を検討した結果、今回作製した抗体は異常ニューロフィジンの変異部位のみを認識し、正常ニューロフィジンとは交叉しないことが確認された。今年度の研究で得られたヘテロ接合体は多飲、多尿の表現型を示し、ヒトにおける家族性中枢性尿崩症の発症機序(神経細胞死)の検討に有用なモデルであることが確認された。家族性中枢性尿崩症(FDI)は多尿、多飲の症状が生後数ヵ月から数年で出現する常染色体優性遺伝形式を示す疾患である。1991年にわれわれが世界に先駆けて変異遺伝子の存在を報告して以来、FDIの患者においてはvasopressin(AVP)遺伝子上に約50種類の点突然変異が報告されている。今回の研究は、FDIの発症機構を、変異遺伝子を導入したknock-in mouse系を作製・樹立した上で、その病態を詳細に解析し、さらにこのモデル動物をツールとして、FDIを始めとした各種神経内分泌疾患、神経変性疾患の病態を解明することを目標に設定した。種々のFDIの遺伝子変異の中から、AVP遺伝子の中のニューロフィジン(NP)領域の変異の一つであるCys67stopを導入したノックインマウスをジーンターゲッティング法により作製した。その結果得られたモデル動物を用い、各種生理学的検討(体重、尿量、飲水量、尿浸透圧、下垂体AVP含有量)を行い表現形の解析を行うとともに、異常NPを認識する抗NP抗体を作製し、またAVP産生核におけるAVP mRNAの発現レベルを検討した。ノックインマウスのうち、ホモ変異体は生後1週間以内に全例死亡したためヘテロ変異体において比較検討したが、尿量は生後1ヶ月より経時的に増加、尿浸透圧は経時的に低下し、下垂体のAVP含有量も経時的に低下した。組織学的には正常および異常NPの軸索における染色性の低下を認めた。また、AVPmRNAの発現レベルは生後3ヶ月より低下した。
教育収益に対する認識の変化が教育達成に与える影響についての実証分析

本研究では、高校別の大学別合格実績のパネルデータを用いて、高校生の教育収益に対する認識の変化が大学合格実績に与える影響について実証分析を行う。具体的には、長期間にわたって有名大学合格者を輩出していない「非進学校」に焦点を当てる。そのような非進学校に偶発的に現れた有名大学合格者を「在学生の教育収益に対する認識を変化させるロールモデル」と考える。そのようなロールモデルの存在は、下の学年の生徒の進学行動および教育収益に関する認識をポジティブに変化させると考えられる。この自然実験を用いて、進学行動・教育収益に対する認識の変化が教育達成に与える影響を分析する。
植物Pol VのゲノムワイドなノンコーディングRNA転写メカニズムの解明

植物に特異的なRNAポリメラーゼV(Pol V)のゲノム領域に応じた転写の変化に着目し、ゲノムの安定性を高めるためのノンコーディングRNAの転写メカニズムとその機能を解析する。申請者がこれまでに行なった解析から、従来の標的領域以外に、ゲノムワイドな微量の転写が起きていることが示唆された。そこで本研究では、これまで研究されてきたDNAメチル化を維持するための転写と、ゲノムワイドな微量な転写の違いを決定づける因子を同定し、ゲノムワイドな転写のメカニズムと機能を明らかにする。
環境調和型遷移金属錯体触媒を用いる極性小分子の高効率活性化

本研究では、低原子価ルテニウム錯体触媒が、8-10族遷移金属の中で特にd電子不足の前周期性を示し、極めて高いヘテロ原子親和性を示すとの観点から、ルテニウム錯体触媒に特徴的な極性小分子の高効率活性化について詳細な検討を行った。その結果、ルテニウム錯体触媒に特徴的な新規炭素-炭素、および炭素-ヘテロ原子結合生成反応の開発に成功した。主な研究成果としては、1)スルフェンアミド類の電子不足アルキンへの高位置および立体選択的付加反応による新規多官能性アルケンの合成、2)アルキンからジエンへの高選択的異性化反応と電子不足アルケンとのDiels-Alder反応による[4+2]共付加環化反応、3)シクロブテノン類の炭素-炭素結合切断/炭素骨格再構築反応、4)異種アルキンの共環化三量化反応、5)異種アルケンの高位置および立体選択的共二量化反応の開発等が挙げられ、いずれの反応も副生成物を排出しない省エネルギー環境調和型新規機能性有機材料モノマー合成法である。一方、我々が初めて合成したRu(η^6-cot)(η^2-dmfm)_2(1)錯体の配位子交換反応について詳細な検討を行い、数多くの新規0価ルテニウム錯体群の創製に成功した。さらに、錯体1とフェノールならびに水との化学量論反応について検討した結果、新規2価ルテニウムフェノラート錯体、ならびに配位した水分子の酸素がキラルである新規0価ルテニウムアクア錯体の合成に成功し、それぞれの錯体の特異な構造を単結晶X線構造解析により明らかにした。実際、ラセミのアクア錯体は、キラルカラムを備えたHPLCにより光学分割可能であり、また、温度可変^1H NMR測定とDFT計算により、配位した水分子の回転と反転による2個の水素原子間の位置交換過程を実験的に初めて明らかにした。本研究では、ルテニウム錯体触媒が、8-10族遷移金属の中で特にd電子不足の前周期性を示し、極めて高いヘテロ原子親和性を示すとの観点から、ルテニウム錯体触媒に特徴的な極性小分子の高効率活性化を行い、新規炭素-ヘテロ原子結合生成反応を開発することを目的とする。その過程において、触媒系および反応場の繊密な制御を行うことにより、副生成物を一切排出しない省エネルギーでかつ「環境にやさしい」触媒的新合成手法を確立する。ルテニウム錯体触媒は、アルコールの酸化反応やアルコールを用いるアミンのN-アルキル化反応等、アルコール水酸基の活性化を経る水素移動反応に高い触媒活性を示すことが知られている。これらの反応では一般に、アルコール水酸基のルテニウム活性種への酸化的付加、続くβ-水素脱離反応により、ケトンあるいはアルデヒドが生成するが、我々は、β-水素脱離反応が進行しない1,1-二置換アリルアルコール類の酸化的環化カルボニル化反応、および1,1-二置換ホモアリルアルコール類の触媒的炭素-炭素結合切断反応を開発し報告している。本研究では、さらに炭素鎖を一つ延ばした1,1-二置換4-ペンテン-1-オール類を基質に選び、ルテニウム錯体触媒を用いる新規変換反応の開発を行った。その結果、酢酸アリルおよび炭酸カリウム共存下、一酸化炭素加圧下ヒおいて、Ru_3(CO)_<12>/PPh_3触媒系を用いる1,1-二置換4-ペンテン-1-オール類の酸化的環化反応が良好に進行し、対応する2,3-ジヒドロフラン誘導体が高収率で得られることを見出した。次に、ルテニウムおよび種々の金属ハロゲン化物を触媒とするスルフェンアミド類のアルキンへの高位置及び立体選択的付加反応を開発した。

例えば、スルフェンアミドPhSNEt_2と電子不足アルキンであるプロピオル酸メチルとの反応を、[RuCl_2(CO)_3]_2触媒存在下、DMF中、40°C、6時間行った結果、methyl(2Z)-3-(diethylamino)-2-Phenylthioprop-2-enoateが単一の位置および立体選択的付加物として定量的(収率>99%)に得られた。一方、環境調和型新規遷移金属錯体触媒反応の開発のためには、新規0価ルテニウム錯体触媒の合成が不可欠である。そこで、我々が初めて合成したRu(η^6-cot)(dmfm)_2[cot=1,3,5-cyclooctatriene;dmfm=dimethyl fumarate]錯体を出発原料として用い、芳香族炭化水素との反応、p-キノン類との反応、さらにPyboxに代表される不斉窒素三座配位子との反応を詳細に検討した結果、それぞれ対応する新規0価ルテニウム錯体の創製が可能となった。本研究では、ルテニウム錯体の高いヘテロ原子親和性を利用し、ルテニウム錯体触媒に特徴的な極性小分子の高効率活性化を行い、不飽和炭化水素への触媒的かつ高選択的ヘテロ原子官能基導入新手法を開発することを目的とする。同時に、副生成物を一切排出しない環境調和型新規ルテニウム錯体触媒となり得る低原子価ルテニウム錯体群を創製する。1.ルテニウム錯体触媒をもちいるアルキンとアルケンとの原子効率的新規[4+2]付加環化反応の開発Ru(η^6-cot)(dmfm)_2(1)[cot=1,3,5-cyclooclatriene, dmfm=dimethyl fumarate]錯体が3-ヘキシン等の内部アルキンとフマル酸ジメチル等に代表される電子不足アルケンとの原子効果的新規[4+2]付加環化反応に高い触媒活性を示し、対応する3.6-ジアルキル-4-シクロヘキセン-1.2-ジカルボン酸エステルが良好な収率で得られることを見出した。本反応は、低原子価ルテニウム錯体触媒によるアルキンからジエンへの高選択的異性化反応、および生成したジエンと電子不足アルケンとのDiels-Alder反応という2段階反応により進行している可能性を明らかにした。2.ルテニウムおよびロジウム錯体触媒を用いるシクロブテノン類の新規炭素-炭素結合切断/炭素骨格再構築反応の開発我々はこれまで、ルテニウム錯体触媒を用いる高選択的炭素-炭素結合切断/炭素骨格再構築反応の開発を行ってきた。本研究では、ルテニウムあるいはロジウム錯体触媒を用いるシクロブテノン類の炭素-炭素結合切断を経る新規合成反応を開発することを目的として種々検討を行った。その結果、シクロブテノン類の開環二量化反応による2-ピラノン誘導体、シクロブテノン類と2-ノルボルネン類との脱カルボニル化カップリング反応による双環シクロペンテン誘導体、さらに直接開環カップリング反応による双環シクロヘキセノン誘導体の新規触媒的高効率合成法の開発に成功した。3.環境調和型新規低原子価ルテニウム錯体の創製、および新規2価ルテニウムフェノラート錯体の合成