hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教師および児童生徒が使えるプレゼンテーションシステムの開発

教員が自作したプレゼンテーションコースを利用して授業を行うとともに、児童生徒がプレゼンテーションコースの作成と、発表活動を行った。授業時間も計画通りでグループ活動が有効に支援できることが明らかになった。2)発表だけでなく、展示に近いような表現や情報提示、クイズコースなどクラスの他の児童生徒が利用する形での発表も含める方が授業に広がりができるとの意見から、そのような授業形態も試行した。今後の学校教育におけるプレゼンテーション概念を拡張する考えを提案できたとともに、そのための機能について具体的に検討した。(2)ソフトウェア開発関係:1)昨年度開発した「楽習くん」にLANでの転送機能を追加した。このことにより、情報をまとめていく作業が容易になった。3)動きを表すためのシミュレーション実行ツールを開発し、複数の動きを同時に表示できる機能を開発した。これを「楽習くん」から呼び出せるようにすることによって、飛躍的に表現力が増した。4)非同期機能としてメモ作成機能、メモ付加機能、計算機能、表作成機能などをつけた。これにより、学習が分断されることなく調べ学習からまとめへの移行が行えるようになった。5)FCAIをWindows環境で実行できるようにした。これにより、今後Windowsが持っている機能を利用できる可能性が生まれた。また、学習くんとの連動が可能になった。
皮膚組織幹細胞特異的エピジェネティクス制御機構を標的とした扁平上皮癌治療戦略

核膜孔複合体(NPCs)は30種類のヌクレオポリン(NUP)から成り立つ複合体であり、核膜における様々な情報を制御する。NPCsの構造・動態変化による機能転換は、クラシカルな輸送能力に限定されず、転写活性制御にまで及ぶことがわかりつつあり、とりわけ、細胞の性質決定に関わる遺伝子群の転写を活性化することが指摘されている。本研究課題では、ケラチノサイトの幹細胞特性に関わる核膜孔複合体分子ヌクレオポリン(NUP)の機能を明らかにするために、当初計画として以下の項目を計画した。1遺伝子導入法によりNUPの発現量が異なる細胞および遺伝子改変マウスを作成し、ケラチノサイトの幹細胞特性(自己複製能力、未分化維持)とNUPの発現量の関係について細胞レベル・組織レベルで解析する。2NUPの下流で機能する標的遺伝子を同定し、この標的遺伝子発現制御に関わるエピジェネティクス制御機構を解明する。In-vitro実験より、未分化維持に機能的に重要なNUPを同定した。このNUPは未分化細胞の性質に重要である細胞増殖ならびに分化関連遺伝子の発現抑制を維持する機能をもつことを明らかとした。網羅的な遺伝子発現解析の結果より、このNUPによる未分化維持能力は、マスター転写因子の発現維持に起因することが示唆された。同時に、ヒストン修飾因子と協力し、上皮組織特異的LncRNAの発現抑制を介して、分化関連遺伝子の発現量を抑制していることを解明した。2018年度は、上皮組織幹細胞の未分化維持に重要な役割を果たすNUPにより制御される遺伝子発現ネットワークの詳細の解明に取り組んだ。網羅的な遺伝子発現解析の結果より、NUP依存的に変化する遺伝子群を同定した。その中で、上皮分化関連遺伝子の発現制御に関わるノンコーディングRNAを見出し、発現量ならびに機能アッセイを行った。また、この発現制御において、NUPと共同して機能するヒストン修飾因子を同定した。今後はこれらの詳細な分子メカニズムについて明らかにする予定である。また、この上皮組織幹細胞の未分化維持に関わるNUPは、上皮組織幹細胞に由来する扁平上皮癌(Squamous Cell Carcinomas: SCCs)において発現量がさらに上昇し、SCCsの悪性化にも関わることを見出している。本研究により同定したNUPは、転写制御を介して上皮組織幹細胞や扁平上皮癌(Squamous Cell Carcinomas: SCCs)における上皮分化関連遺伝子の発現を抑制する一方で、幹細胞機能に関わる重要なマスター転写因子の発現を誘導する機能を有することを見出した。このように、NPCsによる転写活性が細胞機能に影響することは事実であるものの、核膜周縁はヘテロクロマチン(不活性化状態の凝集したクロマチン)が大部分であり、転写を抑制する環境として認識されている。よって、NPCsがマスター転写因子を含めた細胞の性質決定にかかわるゲノム領域をたぐりよせ、それらの発現を誘導・維持するメカニズムについては謎に包まれている。NUPが作用するゲノム領域を決定するために、NUPを標的としたChromatin Immunoprecipitation Sequence(ChIP-Seq)解析を行う予定である。得られたゲノム領域については、従来のChIP-PCR法に加え、免疫蛍光染色法による核内ゲノム領域のイメージング解析による検証を行う予定である。また、NUPによる転写制御活性にかかわる機能的分子についても、より詳細な解析を行う。これらの情報を、2018年度までの成果で得られた細胞学的データやトランスクリプトームデータとの統合解析を行い、NUPによる幹細胞特性制御メカニズムの全貌解明に努める。ケラチノサイトは皮膚組織を構築する組織幹細胞であり、自己複製しつつ角化細胞へ分化する幹細胞特性を備える。この幹細胞特性制御の異常が原因で、ケラチノサイトは無秩序に増殖する癌細胞へと変貌する。申請者は核膜孔複合体因子ヌクレオポリン(NUP153)がケラチノサイトの自己複製を制御する分子であり、扁平上皮癌の病態と関連することを初めて見出した。しかし、NUP153による自己複製制御の分子機構については不明である。本研究は、ケラチノサイトならびに扁平上皮癌細胞の自己複製を制御するNUP153の作用機序を解明する。平成29年度は、遺伝子導入法によりNUP153の発現量が異なる細胞を樹立し、ケラチノサイトならびに扁平上皮癌細胞の幹細胞特性(自己複製能力、未分化維持)とNUP153の発現量の関係について細胞レベルで解析した。まず、shRNAによるNUP153遺伝子干渉する手法を確立し、これらを導入した細胞における網羅的遺伝子発現解析(マイクロアレイ)を行った。これにより、自己複製に関与する複数の候補遺伝子を同定した。また、皮膚組織におけるNUP153の発現プロファイルについて、共焦点蛍光顕微鏡で解析を進めている。平成30年度は、候補遺伝子の発現制御メカニズムの解明に向けて、NUP153を標的としたクロマチン免疫沈降-シークエンス(ChIP-Seq)を行う予定であり、現在は条件検討を行っている。平成29年度の目標は遺伝子導入法によりNUP153の発現量が異なる細胞および遺伝子改変マウスを作成し、ケラチノサイトの幹細胞特性(自己複製能力、未分化維持)とNUP153の発現量の関係について細胞レベル・組織レベルで解析することであり、概ね達成できたため。

本研究課題では、ケラチノサイトの幹細胞特性に関わる核膜孔複合体分子ヌクレオポリン(NUP)の機能を明らかにするために、当初計画として以下の項目を計画した。1遺伝子導入法によりNUPの発現量が異なる細胞および遺伝子改変マウスを作成し、ケラチノサイトの幹細胞特性(自己複製能力、未分化維持)とNUPの発現量の関係について細胞レベル・組織レベルで解析する。2NUPの下流で機能する標的遺伝子を同定し、この標的遺伝子発現制御に関わるエピジェネティクス制御機構を解明する。In-vitro実験より、未分化維持に機能的に重要なNUPを同定した。このNUPは未分化細胞の性質に重要である細胞増殖ならびに分化関連遺伝子の発現抑制を維持する機能をもつことを明らかとした。網羅的な遺伝子発現解析の結果より、このNUPによる未分化維持能力は、マスター転写因子の発現維持に起因することが示唆された。同時に、ヒストン修飾因子と協力し、上皮組織特異的LncRNAの発現抑制を介して、分化関連遺伝子の発現量を抑制していることを解明した。2018年度は、上皮組織幹細胞の未分化維持に重要な役割を果たすNUPにより制御される遺伝子発現ネットワークの詳細の解明に取り組んだ。網羅的な遺伝子発現解析の結果より、NUP依存的に変化する遺伝子群を同定した。その中で、上皮分化関連遺伝子の発現制御に関わるノンコーディングRNAを見出し、発現量ならびに機能アッセイを行った。また、この発現制御において、NUPと共同して機能するヒストン修飾因子を同定した。今後はこれらの詳細な分子メカニズムについて明らかにする予定である。また、この上皮組織幹細胞の未分化維持に関わるNUPは、上皮組織幹細胞に由来する扁平上皮癌(Squamous Cell Carcinomas: SCCs)において発現量がさらに上昇し、SCCsの悪性化にも関わることを見出している。平成30年度は、候補遺伝子の発現制御メカニズムの解明に向けて、NUP153を標的としたクロマチン免疫沈降-シークエンス(ChIP-Seq)を行う。自己複製に関わる候補遺伝子の現在は条件検討をプロモータ領域との相互作用や、これに関わる共役因子を同定する予定である。本研究により同定したNUPは、転写制御を介して上皮組織幹細胞や扁平上皮癌(Squamous Cell Carcinomas: SCCs)における上皮分化関連遺伝子の発現を抑制する一方で、幹細胞機能に関わる重要なマスター転写因子の発現を誘導する機能を有することを見出した。このように、NPCsによる転写活性が細胞機能に影響することは事実であるものの、核膜周縁はヘテロクロマチン(不活性化状態の凝集したクロマチン)が大部分であり、転写を抑制する環境として認識されている。よって、NPCsがマスター転写因子を含めた細胞の性質決定にかかわるゲノム領域をたぐりよせ、それらの発現を誘導・維持するメカニズムについては謎に包まれている。
デジタルミラーデバイスを用いた超高速・超高解像度化学イメージングシステムの開発

本研究の目的は、光アドレス電極(light-addressable electrodes)とlight-addressable potentiometricsensor(LAPS)を融合した新たな測定系を構築する事である。両測定系は光源の移動や形状により関心領域を定義可能であり、本研究は、両者をひとつの測定系として融合させた初めての試みとなった。測定系の構築において、digital light processing(DLP)を照射領域可変の光源として使用し、マイクロ測定チャンバ内において、光アドレス電極によって局所的に生成したpH変化を、LAPSによって検出することに成功した。本研究によって、光アドレス電極とLAPSを融合した新規測定系の有用性と可能性を示すことができ、さらに両測定系のより深い知見を得ることもできた。【DMDデバイスを光源とした高解像度化学イメージング測定系の検証】本研究の主眼であるDMDデバイスを光源とした高解像度化学イメージング測定系において、空間分解能の精度向上と測定時間の短縮を目的とした測定条件の最適化を行った。現在、ピクセル数(測定点数)は、153,600点まで増加させることが可能となり、ピクセルサイズも43 um2まで高解像度化が可能になった。しかしながら、このように膨大な測定点で測定を行うには、非常に長い測定時間を必要としていた。実験開始当初は、すべての測定を行うには17時間を要したが、測定条件を最適化することによって、測定時間を5時間程度まで短縮することに成功した。【光電流収録回路と測定用ソフトウェアおよびハードウェアの検証による測定精度の向上】測定条件の最適化によって短縮されたとはいえ、5時間という測定時間は実用的とは言い難い。そこで、測定スピードの向上のみならず、利用者が解像度とスキャン領域を任意に設定することが出来る、新しい測定インターフェースとアルゴリズムを提案した。利用者は最初に低解像度での全領域のスキャンから開始し、関心領域を任意に設定した後に、その部分だけを高解像度で詳細に測定することが出来る。このアプローチにより、関心領域のスキャンまでが数分で終了するようになった。上述の成果に加えて、電極上の任意の点で光照射によって導電性を制御できる「光アドレス電極」の基礎実験と検証も行った。今後この電極を、本研究の基本技術であるLAPS(light - addressable potentiometric sensor)と組み合わせ、新しい測定を提案できると期待される。本研究では、光アドレス電極とLAPSを融合した新規測定系を提案し、試作装置を開発した。光アドレス電極は、光照射された位置における導電性の上昇によって電極表面から局所的な電流を溶液中に流すことができる。LAPSは、光照射された位置におけるイオン濃度を計測できる半導体化学センサであり、光走査によってイオン濃度分布を画像化することができる。複合装置は、光照射によってミクロな導電領域と測定領域を自由にアドレスすることができ、これによって、生体試料等に対して、光アドレス電極による局所的な電流刺激を行い、LAPSによってその反応を測定することが可能になる。まず、ガラス基板上に堆積したアモルファスシリコン薄膜を用いた光アドレス電極の作製プロセスを確立した。次に、光アドレス電極およびLAPSをスキャンするためにDLPを用いた光源を開発した。この光源は最大153,600個の光スポットを生成することができ、1個の光スポットの最小サイズは43μm2、毎秒最大1,440回の点滅が可能である。測定ルーチンの最適化や電気的なノイズの低減により、最大の解像度で全スポットをスキャンするのに要する時間を1時間以下に短縮することができた。なお、光アドレス電極で生成可能な電流の大きさは、DLPユニットに組み込まれたLEDの光強度によって制限されており、より高出力のLEDを用いることによって、より大きな電流を得られることを示した。最後に、光アドレス電極とLAPSを組み合わせた複合測定システムを構築し、実証実験を行った。まず、LAPSおよび光アドレス電極の動作を個別にテストし、次に両者を組み合わせた測定を行った。光アドレス電極とLAPSに挟まれたマクロチャンバ内に電解質溶液を注入し、光アドレス電極によって局所的に生成したpH変化の空間分布を、LAPSによって検出することに成功した。研究の進捗はほぼ当初の予定通りである。第2世代の測定系の開発に若干の遅れがあるものの、この系を用いた測定・解析・評価は遅延無く行われる予定である。現在開発中の第2世代の測定系では、2011年度に開発した測定系の問題点のいくつかが解消される。特に、測定点数は786,432ピクセルに増加し、照射領域(≒空間分解能)も10 um2程度まで向上することが期待される。また、化学イメージの取得に要する測定時間もさらに短縮されることを見込んでいる。今後開発する第2世代の測定系によって、本研究で使用しているLAPSの光アドレス測定と光アドレス電極を組み合わせた新しい測定手法を提案する予定である。

研究代表者は、硯川らの提案する微少空間の濃度勾配形成手法に着目しており、共同実験を立案中である。測定点の化学種濃度を測定するだけでなく、光アドレス電極としてセンサ基板を利用することにより、濃度勾配を形成することも可能であると期待される。例として、微少流路デバイス中のバクテリア培養・細胞培養へ応用することを検討中である。第2世代の測定系に使用する機器の購入が若干遅延したために、平成24年度に繰り越しが発生した。しかしながら、機器の選定はすでに終了しており、スペック等の最終確認が終了次第、発注および納品される予定である。このDMDデバイスの購入と併せて、測定系の構築に必要な種々の電子回路部品を購入するために予算を計上した。また、国際学会で本研究の成果を発表するために成果発表旅費を計上した。
初期近代イギリスにおける実践哲学の形成―政治的賢慮概念をめぐって―

本研究課題では、初期近代イギリスにおいて実践哲学がどのように形成されたかを、サー・ウィリアム・テンプルとハリファクス侯の政治的賢慮概念の分析を通して考察した。その結果、(1)テンプルは抽象的な政治理論を退け、経験と常識を基調とする穏健で賢明な統治のあり方を模索していたこと、(2)中庸と寛容を重視するテンプルの実践哲学は、教養形成期に基礎づけられていたこと、(3)テンプルの学問論や庭園論に、彼の政治的賢慮概念との密接な関連性を見てとることができること、(4)日和見主義者を自認したハリファクスの思想には、テンプルと同様の貴族主義的な賢慮概念が豊かに包蔵されていたことが明らかになった。本研究は、初期近代イギリスにおける実践哲学の形成を明らかにすることを目的としている。研究2年目にあたる平成24年度は、前年度に引き続いて関係図書の収集に努めながら、W・テンプルとハリファクス候の思想形成を考察した。特に、極端を嫌って中庸の徳や文明の作法を重視したテンプルの実践哲学がどのように形成されたのかを、幼年期から青年期までに受けた教育、なかんずく宗教教育や音楽教育、寛容思想を中心とするケンブリッジ・プラトニズムの影響、ヨーロッパ諸国へのグランド・ツアー等を考察することによって明らかにした。研究成果の一部は、「教養形成期のウィリアム・テンプル」(『岡山大学法学会雑誌』第62巻第1号)として公表した。次いで、テンプルとハリファクス候の賢慮概念、特に前者について考察した。取り上げたテクストは、1680年代から90年代に書かれた諸著作、とりわけUpon the Gardens of EpicurusとAn Essay upon Ancient and Modern Learningである。前著においてテンプルは、当時一般的であった幾何学的規則性が作り出す整形式庭園様式ではなく、自然に従い、不規則性と想像力による美の可能性を秘めた風景式庭園様式を称揚している。ここに、趣味の変容と閉ざされた庭園から開かれた庭園という、人文主義的美意識と結びついた実践哲学のモーメントを見出すことができた。また後著においては、近代の学問よりもアリストテレスに代表される古代の学問の優秀性を説いているが、ここでも近代的なるものに対して批判的姿勢を貫き、その問題性を伝統的思惟で克服しようとしたテンプルの実践哲学の特質を見てとることができた。現在は、最終年度に向けて上記の内容に関する論文を準備している。研究実施計画の最終年度である平成25年度は、前年度に引き続いて、W・テンプルの実践哲学を解明するために彼の思想形成を考察した。具体的には、テンプルの人間形成や思想形成に影響を及ぼしたドロシー・オズボーンに着目し、テンプルとドロシーが知り合った経緯、英文学史上有名なドロシーのテンプル宛書簡等を、当時の政治的・社会的背景を踏まえながら論究した。研究成果の一部は、「ウィリアム・テンプルとドロシー・オズボーン」(『岡山大学大学院教育学研究科研究集録』第153号)として公表した。次いで、ハリファクス侯とR・ハーリの政治思想を分析した。彼らの議会演説、書簡や日記などの私文書、The Character of a Trimmer,1688; The Anatomy of an Equivalent,1688; Maxims of State,1693; Plain English to allwho are Honest,1708などの政治パンフレットを読解しながら、彼らの政治理念にも賢慮概念が豊かに包蔵されていることを解明した。とりわけ注目したのは、ハリファクスにおける「日和見主義」の思想である。この場合の日和見主義とは、原理を欠いてその時々の状況や雰囲気に流される、いわゆるオポチュニズムではない。むしろ、宗教的・政治的対立が激化する中で、熱狂と極端に走ることを戒めつつ、あえて中道の道をとろうとするものであり、それ自体、理念に基づいた政治的賢慮念のひとつの表現であった。研究者は、ハリファクスの賢慮概念の分析を通してこのことを明らかにした。そしてテンプルやハリファクスの実践哲学が、18世紀のE・バークたちにどのように継承されていったかをイギリス政治思想史のパースペクティヴの中で追究した。本研究は、初期近代イギリスにおいて実践哲学がどのように形成されたかを、ウィリアム・テンプルやハリファクス侯の政治的賢慮概念の分析を通して明らかにする。すなわち、倫理的・政治的叡知としての「賢慮」(phronesis;prudence)を実践哲学の要諦として捉えて、賢慮と中庸・経験・常識・趣味・想像力・庭園様式などとの概念的連関性を、歴史的コンテクストを重視しながら解明することを目的とする。

この研究目的を達成するために、平成23年度は、まず政治パンフレット・回想録・議会議事録等の第一次資料を収集するとともに、イギリス政治史・政治思想史等の関係図書の入手に努めた。以上の準備を経たうえで、学説や資料の整理を行い、問題点を明確にして研究を具体的に進めた。イギリスで実践哲学が形成されたのは王政復古と名誉革命の両体制期においてであるが、まずこの時代の政治的・社会的・文化的特性を探り、賢慮に基づく政治が必要とされた条件を検討した。次いで、本研究の主要な分析対象であるテンプルの政治理念を取り上げ、彼の政治的賢慮概念が中庸・経験・常識などといかなる概念的連関性を有しているかを、テンプルの思想の形成過程をたどりながら考察した。17世紀は国家論の隆盛を見た時代である。しかしテンプルは、ホッブズにおけるような幾何学的推論に基づく抽象的な政治理論を退け、経験と常識を基調とする穏健で賢明な統治のあり方を模索した。具体的な研究成果の発表にはいたらなかったが、研究者はこうしたテンプルにおける実践哲学が青年時代に胚胎し形成されていたことを解明した。研究2年目の計画を遂行するうえに必要な第一次資料や関係図書は、ほぼ予定どおり収集することができた。それらテクスト、とりわけ1680年代から90年代に書かれたテンプルのUpon the Gardens of EpicurusやAn Essay upon Ancient and Modern Learningを丹念に読解しながら、初期近代イギリスにおいて実践哲学がどのように形成されたか、またその哲学の特質はいかなるものであったかを考察した。それとともに、テンプルの実践哲学の形成過程を幼年期から青年期までに受けた教育、またグランド・ツアーで得た経験等の分析をとおして解明し、その研究成果の一部を論文としてまとめた。ハリファクス候の賢慮概念の考察も進んでおり、研究の目的はおおむね順調に伸展していると考える。当初計画していた第一次資料の収集と関係図書の入手はいまだ十分ではないものの、現有のものや新たに入手しえた資料等を通して問題点を明確にすることができた。また、ウィリアム・テンプルの実践哲学の形成過程の解明も進んでおり、研究の目的はおおむね順調に進展していると判断できる。最終年度である平成25年度は、引き続きテンプルの実践哲学を考察するとともに、ハリファクス侯とR・ハーリを研究対象とする。彼らの議会演説・書簡・日記などを読解しながら、彼らの政治理念にも賢慮概念が包蔵されていることを明らかにする。とりわけ注目するのは、ハリファクスにあっては政治的賢慮の別名とも言うべき「日和見主義」の思想であり、ハーリの場合は、カントリ主義に立脚した賢慮概念の変容とも言うべき「マネージメント」の概念である。ハリファクスとハーリの賢慮概念の分析を通して、実践哲学が彼らにおいてどのように形成され、賢慮の政治としてどのように具体化されていったかを考察する。そしてテンプルを含む彼らの実践哲学が、18世紀のバークたちにいかに継承されていったかをイギリス政治思想史のパースペクティヴの中で明らかにする。引き続き第一次資料や関係図書の収集に努めながら、これまでに得られた研究成果を踏まえて、初期近代イギリスにおいて実践哲学がどのように形成されたかを考察する。
PC-cineMRIによる肺高血圧症の早期発見と治療効果判定法の確立

PCーMRI(フェーズコントラストMRI)による肺高血圧症の早期発見と治療効果判定法の確立についての研究の最終報告である。本研究の目的は肺高血圧症患者に対する治療効果の指標にPCーMRIが有用であるかを検討することである。PCーMRIは造影剤を使用せずに血流を評価することができ,非侵襲的な検査である.また画像を視覚的に評価するのみでなく,数値として血流情報を得ることができ,客観的な指標といえる.肺高血圧症は頻度の低い疾患であり,単施設では統計解析を行うのに十分な症例数を得ることが難しい.そこで,多くの症例数を得るために本研究では多施設共同で研究を進めているが,症例登録が進まず,目標症例数に達すことはできなかった。本年度は前向き研究での成果を得ることは困難と判断し,研究計画を修正した。以前の研究で得られていた症例に今回の症例を加えて,間質性肺炎に関連した肺高血圧症のPC-MRIによる予後評価について,追加解析を実施した。この結果,PCーMRIで測定した肺血流量低下は間質性肺炎に関連した肺高血圧症の予後不良に関連することが判明し,現在論文投稿中である。右心機能の評価は心臓MRIで行うのがゴールドスタンダードとなっているが,肺高血圧症により右心に大きな負荷がかかると,右心系は著明に拡大し,心臓MRIでの解析は煩雑になる。一方PCーMRIによる肺血流評価は疾患により肺動脈が拡張しても,解析が難しくなることもなく,安定した結果が得られるので,優れた予後評価指標になりうると考えられる。PCーMRI(フェーズコントラストMRI)による肺高血圧症の早期発見と治療効果判定法の確立についての研究の初回報告である。PCーMRIは造影剤を使用せずに血流を評価することができ,非侵襲的な検査である.また画像を視覚的に評価するのみでなく,数値として血流情報を得ることができ,客観的な指標といえる.肺高血圧症は頻度の低い疾患であり,単施設では統計解析を行うのに十分な症例数を得ることが難しい.そこで,多くの症例数を得るために本研究では多施設共同で研究を進めている.本年度は異なった施設でも精度の高いPCーMRI検査を施行できるように,技術支援および撮影方法の調整・統一化を進めた.琉球大学と神奈川県立循環器呼吸器病センターはこれまでにも共同研究を行っており,施設や機器が異なっても評価が同様にできることを確認している.このMRIの機器の違いによるPCーMRIの再現性の検討に関しては、以前の科研費による研究・調査にて報告済みであるが,本年はこれを英語論文として発表し,エビデンスを確立した.今回の研究で札幌医科大学が新たに共同研究施設として加わっているが,札幌医科大学では神奈川県立循環器呼吸器病センターと同会社のMR機器を採用しており,スムーズに技術支援・撮影方法の調整・統一化を図ることができた.倫理指針の変更に伴い,臨床倫理審査が以前より厳格となったため,倫理審査委員会で研究の承認を得るのに時間を要した.その結果,症例の登録開始が予定より遅くなった.PCーMRI(フェーズコントラストMRI)による肺高血圧症の早期発見と治療効果判定法の確立についての研究の報告である。PCーMRIは造影剤を使用せずに血流を評価することができ,非侵襲的な検査である.また画像を視覚的に評価するのみでなく,数値として血流情報を得ることができ,客観的な指標といえる.肺高血圧症は頻度の低い疾患であり,単施設では統計解析を行うのに十分な症例数を得ることが難しい.そこで,多くの症例数を得るために本研究では多施設共同で研究を進めている.本年度は多施設共同研究のための倫理審査委員会での研究の承認を得ることができ、共同研究施設でも倫理委員会の承認が得られた。症例の登録が可能となったわけだが、症例登録が進んでいない。倫理指針の変更に伴い,臨床倫理審査が以前より厳格となったため,倫理審査委員会で研究の承認を得るのに時間を要した.その結果,症例の登録開始が予定より遅くなった。本年度、登録が可能となったが、症例登録が進んでいない。

右心機能の評価は心臓MRIで行うのがゴールドスタンダードとなっているが,肺高血圧症により右心に大きな負荷がかかると,右心系は著明に拡大し,心臓MRIでの解析は煩雑になる。一方PCーMRIによる肺血流評価は疾患により肺動脈が拡張しても,解析が難しくなることもなく,安定した結果が得られるので,優れた予後評価指標になりうると考えられる。引き続き症例登録を継続する.症例登録開始が予定より大幅におくれたため,研究期間内に目標症例数を達成できない恐れがある.琉球大学医学部附属病院,札幌医科大学病院,神奈川県立循環器呼吸器病センターの他に肺高血圧症を多く扱っている施設の協力が得られないか検討してみる.引き続き症例登録を継続する.症例登録開始が予定より大幅におくれたため,研究期間内に目標症例数を達成できない恐れがある.琉球大学医学部附属病院,札幌医科大学病院,神奈川県立循環器呼吸器病センターの他に肺高血圧症を多く扱っている施設の協力が得られないか検討してみる.1コンピューターを購入予定だったが、既存機を修理して使用できたので、購入を先送りした。2事務補助員を6ヶ月雇用予定だったが、見つからず翌年1月からの雇用(3ヶ月)となった。1で物品費が約20万円、2で人件費が約25万円次年度繰越となった。(理由)1コンピューターが年度内まで使用可能だったので購入を見送った。(不具合が発生することもあるので、来年度は購入予定。)2今年度は教室主催の学会が2つもあり、出張の機会が減った。1で物品費が約24万円、2で旅費が約34万円次年度繰越となった。(使用計画)次年度の物品費と旅費に充てる。次年度の物品費と人件費に当てる。
ALS咀嚼障害の電気生理学的検討とAIを用いた行動研究

筋委縮性側索硬化症(ALS)は運動神経の変性を伴った重篤な筋力低下を伴う難病であり、病気の進行に伴い、咀嚼・嚥下障害がみられ、経口摂取困難となり死に至る。現在まで一次感覚神経の異常について報告はなかったが、先行研究でALSモデルマウスにおいて、咀嚼を制御する一次感覚神経の発火異常を発見し、この異常はNa電流の減少が原因であることを明らかにした。本研究ではALSモデルマウスを用いて、咀嚼に関わる一次感覚ニューロンをNa電流促進剤で治療することで、ALSの咀嚼障害が治療可能であるのか、電気生理学的な検討と人工知能を用いた咀嚼行動の検討を行い、ALSの咀嚼障害の治療に有益な手法の考案を行う。
ジケトピペラジンの配列を基盤とする環集積型ポリマーの合成

本研究はジケトピペラジンを光学活性な重合性モノマーとして位置づけ,重合時の不斉選択性,ジケトピペラジンの固相,液相での規則正しい配列に基づく生成ポリマーの高次構造の形成と不斉識別能の評価,さらには不斉認識材料,ナノ材料,生体適合性材料への応用の可能性探索を目的とした。まず低分子の会合からなる超分子系として,分子内にジケトピペラジンを2個有する各種新規化合物の合成を試みた。研究開始当初はジケトピペラジン環の2個のアミド水素が共にフリーの化合物の合成を行ったが,溶解性が低く,単離生成が困難であったことから,1個のアミド水素がメチル基に置換されたものを合成した。得られた化合物の幾つかは液晶性を示したことから,ジケトピペラジンが規則正しく配列し,その階層構造が形成されていることが示唆された。高分子系としては,アスパラギン酸およびグルタミン酸から誘導したジケトピペラジンを合成し,α,α'-ジブロモキシレンおよび各種ジアミンとの重縮合を検討した。生成した重量平均分子量数千のポリマーを円二色性スペクトルなどにより解析したが,現時点では高次構造の存在を示す明確なデータは得られていない。生成ポリマーの分子量が低いのはその溶解性が低いことに起因していると考えられることから,今後は長鎖アルキル基の導入による溶解性の向上が望まれる。さらに,ジケトピペラジン環同士の水素結合によるスタッキングに加えて,π-スタッキング,疎水性相互作用,イオン性相互作用を活用した分子間相互作用の向上による高次構造の誘起が期待される。(1)N-tert-ブチルカルボニルサルコシンをベンジルエステル化し,トリフルオロ酢酸にてN-tert-ブチルカルボニル基を脱離させた化合物を,N-tert-ブチルカルボニル-β-シクロヘキシル-L-アスパラギン酸と縮合し,対応するジペプチドを得た。このジペプチドのベンジル基を水素添加により脱離し,得られた化合物とN-ヒドロキシコハク酸イミドを縮合した。生成物のN-tert-ブチルカルボニル基を脱離して得られた化合物を炭酸ナトリウム存在下クロロホルム中還流加熱し,生成物のエステル部分を加水分解することにより,フリーのカルボキシ基を有する非対称型のジケトピペラジンを合成した。平成18年度はこの化合物とジアミンの縮合体と,ジカルボン酸との重縮合を検討する予定である。(2)サルコシンエチルエステル・トリフルオロ酢酸塩とN-tert-ブチルカルボニル-D-ヒドロキシフェニルグリシンを縮合し,対応するジペプチドを得た。このジペプチドのN-tert-ブチルカルボニルをトリフルオロ酢酸により脱離し,トリエチルアミン存在下,2-メチル-1-プロパノール/メシチレン中還流加熱し,ヒドロキシフェニル基を有する非対称型のジケトピペラジンを得た。この化合物のフェノール性水酸基をトリフルオロメタンスルホン酸エステル化した後,生成物をパラジウム触媒存在下,トリメチルシリルアセチレンとカップリングした。得られた化合物をヨウ化テトラブチルアンモニウムで処理することにより,エチニルフェニル基を有するジケトピペラジンを得た。平成18年度はこの化合物と1,3,5-トリブロモベンゼンとのカップリングを行い,得られる化合物の集積構造を検討する予定である。本研究はジケトピペラジンを光学活性な重合性モノマーとして位置づけ、重合時の不斉選択性、ジケトピペラジンの固相、液相での規則正しい配列に基づく生成ポリマーの高次構造の形成と不斉識別能の評価、さらには不斉認識材料、ナノ材料、生体適合性材料への応用の可能性探索を目的とした。まず低分子の会合からなる超分子系として、分子内にジケトピペラジンを2個有する各種新規化合物の合成を試みた。

研究開始当初はジケトピペラジン環のアミド水素が共にフリーの化合物の合成を行ったが、溶解性が低く、単離生成が困難であったことから、1個のアミド水素がメチル基に置換されたものを合成した。得られた化合物の幾つかは液晶性を示したことから、ジケトピペラジンが規則正しく配列し、その階層構造が形成されていることが示唆された。高分子系としては、アスパラギン酸およびグルタミン酸から誘導したジケトピペラジンを合成し、α、α'-ジブロモキシレンおよび各種ジアミンとの重縮合を検討した。生成した重量平均分子量数千のポリマーを円二色性スペクトルなどにより解析したが、現時点では高次構造の存在を示す明確なデータは得られていない。生成ポリマーの分子量が低いのはその溶解性が低いことに起因していると考えられることから、今後は長鎖アルキル基の導入による溶解性の向上が望まれる。さらに、ジケトピペラジン環同士の水素結合によるスタッキングに加えて、π-スタッキング、疎水性相互作用、イオン性相互作用を活用した分子間相互作用の向上による高次構造の誘起が期待される。
内在性D-セリンの脳内代謝の解明と精神疾患治療薬開発への応用に関する研究

本研究は、NMDA型グルタミン酸受容体コアゴニスト結合部位に対するD-セリンの作用を高めることによって精神分裂病の難治性症状を改善する可能性があることから、脳内在性D-セリンの代謝調節機構にかかわる分子群を明らかにして、それらを標的とした精神分裂病の新しい治療薬を開発することを目的にしている。本年度は、differential cloning法の一つであるRNA arbitrarily primed PCR(RAP-PCR)法を用いて、D-セリンによってラット大脳皮質において発現が誘導される遺伝子転写産物を解析して、D-セリンの代謝および生理的機能に重要な役割を果たしている分子の同定を試みた。クローニングされた、D-セリン投与によって脳内で発現の上昇する転写産物のひとつを、dsr-1(D-serine responsive transcript-1)と名付けた。構造解析からDsr-1AとDsr-1Bの2個の翻訳産物の存在が推測され、さらにdsr-1の3'領域はvacuolar型proton ATPaseのサブユニットの1つM9.2の3'側と一致していることが確認された。Southern blot解析の結果からdsr-1はラットのゲノム上にシングルコピーの遺伝子として存在することが示唆された。M9.2mRNAの発現は心臓、肝臓、腎臓で多く、脳で相対的に少ないのに対して、dsr-1 mRNAの発現は、脳、肺、精巣で多く認められた。大脳皮質においてD-セリン投与後3および15時間後のいずれの時間においてもdsr-1 mRNAの発現はコントロール(生理食塩水投与群)に比較して有意に増加していた(3h>15h)。推定される翻訳産物Dsr-1B蛋白質のC末端側にはM9.2と共通する膜貫通領域および糖鎖修飾部位が存在する。Dsr-1B蛋白質は、神経系でシナプス小胞膜などにおいてproton-ATPaseの他のサブユニットと相互作用する可能性、およびD-セリンの取り込みや放出を調節する役割を持つ可能性が考えられる。本研究によってはじめて明らかとなったD-セリン応答遺伝子dsr-1は、その構造、組織分布ならびにD-セリンに対する選択的応答性などから、中枢神経系において神経シナプス小胞機能の調節や、D-セリンの代謝に関わる遺伝子であることが推測される。今後dsr-1を中心としでD-セリンの代謝や作用に関わる分子機構を解明することにより精神分裂病の新規治療薬開発における標的候補分子が明らかとなると期侍される。本研究は、NMDA型グルタミン酸受容体のグリシン結合部位に作用するコアゴニストであるD-セリンが精神異常発現薬PCPで誘発されるラットの異常行動を抑制することから、脳内在性D-セリンの代謝調節機構を明らかにすることにより、将来、精神分裂病の新しい治療薬を開発することを目的にしている。本年度は、まず、D-セリンのシナプトソーム分画における取り込み活性を調べ、特異的な取り込みがナトリウムおよびクロライドに依存して認められることを明らかにした。この取り込み活性は大脳皮質ついで小脳において高く、肝臓、腎臓ではほとんど認められない。各種アミノ酸による阻害を調べた結果から、特定のアミノ酸を選択的に取り込むトランスポーターによって細胞外D-セリン濃度が調節されることが示唆された。一度取り込まれたD-セリンは脱分極刺激にかかわらずにカルシウムに非依存性に放出された。一方、in vivoマイクロダイアリシス法により大脳皮質前頭前野における細胞外D-セリン濃度の変化を調べたところ、薬理学的解析によってGABA作動性ニューロンがD-セリン濃度の調節に直接関与すること、およびそれによりNMDA受容体機能に影響を与えることが明らかとなった。D-セリン合成に関してはグリア細胞系の関与が推定されているが、局所の神経細胞体の選択的破壊によって組織中のD-セリン含量および細胞外D-セリン濃度がいずれも低下している結果が得られたことから、局所ニューロンがD-セリンの合成や再取り込みにかかわることが示唆された。現在、これらの細胞外D-セリン濃度の調節に直接かかわる分子の解析に取り組んでいる。トランスポーター、代謝酵素を含むこれらの分子の構造および機能を解明することによりそれらを標的とする新規の抗精神病薬の開発が可能となると考えられ、難治性精神疾患の治療法および診断に結びつく関連遺伝子群の候補が明らかとなることが期待される。

大脳皮質においてD-セリン投与後3および15時間後のいずれの時間においてもdsr-1 mRNAの発現はコントロール(生理食塩水投与群)に比較して有意に増加していた(3h>15h)。推定される翻訳産物Dsr-1B蛋白質のC末端側にはM9.2と共通する膜貫通領域および糖鎖修飾部位が存在する。Dsr-1B蛋白質は、神経系でシナプス小胞膜などにおいてproton-ATPaseの他のサブユニットと相互作用する可能性、およびD-セリンの取り込みや放出を調節する役割を持つ可能性が考えられる。本研究によってはじめて明らかとなったD-セリン応答遺伝子dsr-1は、その構造、組織分布ならびにD-セリンに対する選択的応答性などから、中枢神経系において神経シナプス小胞機能の調節や、D-セリンの代謝に関わる遺伝子であることが推測される。今後dsr-1を中心としでD-セリンの代謝や作用に関わる分子機構を解明することにより精神分裂病の新規治療薬開発における標的候補分子が明らかとなると期侍される。
マイクロ触覚センシングシステムに関する研究

近年,人間の生活情報を逐一把握する手段として,衣服や身の回りの品に各種マイクロセンサが埋め込まれつつある.上記センサを実現するためには,センサは任意の曲面上に実装可能であることが必要である,本研究では,センサを構成する素材としてMEMS薄膜形成技術で加工した人工繊維を導入し,これを衣服のように織り込むことで作製する織物状触覚センサを実現した.本センサは,縦糸と横糸の上下の人工繊維間でコンデンサが形成されている.接触力が加わるとそれらが変形して繊維間の接触面積が変化し,その結果,静電容量が変化する.従って,静電容量変化を測定することで交点に加わった接触力を検出することができる.本センサは,人工繊維からなる織物構造であるため,(1)任意の三次元曲面上に実装できる,(2)交点全てが接触力の検出点であるため,接触力の二次元分布を取得できる.(3)人工繊維を衣服などへ直接適用することで,ウエアラブルセンサを作製することができる.といった特徴を持つ.これまでに,本織物状触覚センサを作製し,その特性について評価した.具体的には,センサの荷重とセンサ出力の関係およびクロストーク特性について評価し,センサが,約2mmの空間分解能で荷重検出できることを確認した.次に,接触力の二次元分布量の取得機能についても実験を行い,センサがその機能を有していることを確認した.また,センサを構成する人工繊維の変形を表す材料力学モデルを構築し,本触覚センサを構成するための設計指針となる結果を得た.さらに,織物状触覚センサを手袋上に実装することでウエアラブルセンサを実現し,接触力を検出できることを示した.以上で得た結果について,2件の国際会議および1件の国内会議において発表を行った.近年,人間の生活情報を逐一把握する手段として,衣服や身の回りの品に各種マイクロセンサが埋め込まれつつある.上記センサを実現するためには,センサは任意の曲面上に実装可能であることが必要である,本研究では,センサを構成する素材としてMEMS薄膜形成技術で加工した人工繊維を導入し,これを衣服のように織り込むことで作製する織物状触覚センサを実現した.本センサは,縦糸と横糸の上下の人工繊維間でコンデンサが形成されている.接触力が加わるとそれらが変形して繊維間の接触面積が変化し,その結果,静電容量が変化する.従って,静電容量変化を測定することで交点に加わった接触力を検出することができる.本センサは,人工繊維からなる織物構造であるため,(1)任意の三次元曲面上に実装できる,(2)交点全てが接触力の検出点であるため,接触力の二次元分布を取得できる.(3)人工繊維を衣服などへ直接適用することで,ウエアラブルセンサを作製することができる.といった特徴を持つ.これまでに,本織物状触覚センサを作製し,その特性について評価した.具体的には,センサの荷重とセンサ出力の関係およびクロストーク特性について評価し,センサが,約2mmの空間分解能で荷重検出できることを確認した.次に,接触力の二次元分布量の取得機能についても実験を行い,センサがその機能を有していることを確認した.また,センサを構成する人工繊維の変形を表す材料力学モデルを構築し,本触覚センサを構成するための設計指針となる結果を得た.さらに,織物状触覚センサを手袋上に実装することでウエアラブルセンサを実現し,接触力を検出できることを示した.以上で得た結果について,2件の国際会議および1件の国内会議において発表を行った.
緑藻由来ニグリカノシド類の有糸分裂阻害活性の最小基本構造の解明を目指す全合成研究

緑藻の一種が生産するニグリカノシド類は、がん細胞の有糸分裂を強力に抑制することが報告された、エーテル結合型(酸素原子で結び付けられた)糖脂質である。2015年に決定された絶対立体配置を基に、効率的な収束全合成を計画した。ニグリカノシド類の構造上の特徴であるエーテル相互結合構造と二つのエーテル結合に挟まれた炭素-炭素二重結合について、それぞれ立体選択的構築法を開拓した。さらに、ニグリカノシド類を左右に分割して合成を進め、右側部分構造の合成経路も概ね確立できた。緑藻由来の糖脂質のニグリカノシド類は、強力な有糸分裂阻害活性と新規で特異なエーテルクロスリンク型化学構造を持つため、薬剤耐性を克服しうる新たな抗癌剤のリードとして強く期待される。一方、緑藻による産生量が低く物質供給に難があり、当初は立体化学も未解明のため、詳細な生物活性の研究が停滞している。申請者は、「立体化学と生物活性基本構の解明」を目的として、ニグリカノシド類の様々な部分構造を立体化学が明確な形で合成し、天然物とのスペクトル比較と生物活性評価を行うことを計画した。さらに、ニグリカノシド類の「全合成による物質供給の実現」に向けた研究展開を計画した。なお、エーテルクロスリンク部の立体選択的構築法とエーテル結合部間の炭素-炭素二重結合形成法の開発が本研究達成上の鍵となるため、優先的に検討することとした。平成27年度は合成化学を基盤として、ニグリカノシドAジメチルエステルの絶対配置の効率決定を計画していた。しかし、この研究の途上、Readyらにより同化合物の全合成が達成され、同時に絶対立体配置も解明された(ReadyらChem. Sci. 2015, 6, 2932)。しかし、その合成法は多段階を要し合成供給にはまだ効率化が必要な状況である。申請者は、独自に別経路での同化合物の全合成方法を考案していたため、Readyによって提出された絶対立体構造を標的とした効率全合成の達成に計画を変更した。これまでに同化合物の2つのエーテルクロスリンク部についてClaisen転位を利用した立体選択的合成法を確立している。平成27年度はニグリカノシドAジメチルエステルの絶対配置の効率決定を計画していたが、Readyらによる全合成の報告により絶対配置が既知の状態から合成を開始できる事となった。生物活性調査のためには、同化合物の量的供給が必要であり、そのためには効率的な全合成法の確立が急務となる。Readyの全合成は多段階を要するため、申請者は独自の方法での効率全合成を目指すこととした。2つのエーテルクロスリンク部の立体選択的構築が課題であったが、同一様式のIreland-Claisen転位反応を用いて、それぞれを統一的に構築することに成功した。また、エーテルクロスリンク部に近接する酸素官能基の立体選択的導入にも成功し、同化合物のほぼ全ての不斉点を望む立体化学で導入する目処がついた。全合成研究に関しては、下部脂肪酸鎖のエーテル結合部間の炭素-炭素二重結合形成法の課題解決を残すのみとなり、順調に研究が推移している。一方、緑藻による産生量が低く物質供給に難があり、当初は立体化学も未解明のため、詳細な生物活性の研究が停滞していた。なお、エーテルクロスリンク部の立体選択的構築法とエーテル結合部間の炭素-炭素二重結合形成法の開発が本研究達成上の鍵となるため、これを最優先的解決課題として検討することとした。一方、ニグリカノシドAジメチルエステルの絶対配置の効率決定を計画していた平成27年度の研究の途上、Readyらにより同化合物の全合成が達成され、同時に絶対立体配置も解明された(ReadyらChem. Sci. 2015, 6, 2932)。しかし、その合成法は多段階を要し合成供給にはまだ効率化が必要な状況であると判断された。平成28年度はエーテル結合部間の炭素-炭素結合形成を検討し、ニトロアルドール反応がエーテル結合部を侵さずに結合形成し得ることを見出した。平成27年度までの研究により、2つのエーテルクロスリンク部の立体選択的構築について、同一様式のIreland-Claisen転位反応を用いて統一的に達成した。なお、類似のIreland-Claisen転位反応が別の天然物の合成にも応用できることを最近見出している。さらに、これまでに、エーテルクロスリンク部に近接する酸素官能基の立体選択的導入にも成功し、同化合物のほぼ全ての不斉点を望む立体化学で導入する目処がついた。そこで、平成28年度は、全合成上の鍵となる、下部脂肪酸鎖のエーテル結合部間の炭素-炭素二重結合形成法を検討した。

具体的には、1,4-ジアルコキシ-2-ブテン構造を左右に分け、中央のアルケン部で連結する方法を検討した。1,4-ジアルコキシ-2-ブテン構造の構築例は、アルケンメタセシス以外ではあまり例が無いが、実際の合成では他にアルケン部が多くアルケンメタセシスは適用できないため、beta位にアルコキシ基を持つalpha-シアノホスホン酸エステル、alpha-シアノスルホン、ゼミナルジスルホン、ニトロ置換体などを用いた、付加-脱離型反応を検討した。その結果、ニトロアルドール反応がbeta位のアルコキシ基を侵さずに結合形成し得ることを見出した。またその際に塩基の選択が重要であることも判明した。現在、付加生成物のニトロ基と水酸基の除去により、trans-アルケンを形成するため、新たな方法の確立を検討している。全合成まで、残る鍵段階は1つとなり、おおむね順調に研究が推移している。緑藻由来のニグリカノシド類は、強力な有糸分裂阻害活性と新規で特異なエーテルクロスリンク型化学構造を持つ糖脂質としてAndersenにより報告された。新規抗癌剤のリードとして強く期待された一方、緑藻による産生量が低く物質供給に難があり、当初は立体化学も未解明であった。申請者は、「立体化学と生物活性基本構の解明」を目的として、ニグリカノシド類の様々な部分構造を立体化学が明確な形で合成し、それらと天然物とのスペクトル比較と生物活性評価を計画した。また、ニグリカノシド類の「全合成による物質供給の実現」に向けた研究展開を計画した。本研究達成上、エーテルクロスリンク部の立体選択的構築法とエーテル結合部間の炭素-炭素二重結合形成法の開発が鍵となるため、これらを最優先的解決課題とした。一方、平成27年度の研究の途上、Readyらにより同化合物の全合成が達成され、同時に絶対立体配置も解明された(ReadyらChem. Sci. 2015, 6, 2932)。しかし、その合成は多段階を要するため、物質供給には効率化が必須である。申請者は、独自に別経路での同化合物の全合成方法を考案していたため、Readyによって提出された絶対立体構造を標的とした効率全合成の達成に計画を変更した。平成27年度の研究を通じて、同化合物の2つのエーテルクロスリンク部についてClaisen転位を利用した独自の立体選択的合成法を確立している。平成28年度はエーテル結合部間の炭素-炭素結合形成を検討し、ニトロアルドール反応がエーテル結合部を侵さずに結合形成し得ることを見出した。平成29年度はエーテル結合部間の炭素-炭素二重結合形成法を検討し、ニトロアルドール反応とラジカル的なニトロ基と水酸基の除去反応を組み合わせた新規な方法を開発し、モデル化合物でその適用性を実証した。必要な反応開発が終了して全合成の実施を残すのみである。緑藻の一種が生産するニグリカノシド類は、がん細胞の有糸分裂を強力に抑制することが報告された、エーテル結合型(酸素原子で結び付けられた)糖脂質である。2015年に決定された絶対立体配置を基に、効率的な収束全合成を計画した。ニグリカノシド類の構造上の特徴であるエーテル相互結合構造と二つのエーテル結合に挟まれた炭素-炭素二重結合について、それぞれ立体選択的構築法を開拓した。さらに、ニグリカノシド類を左右に分割して合成を進め、右側部分構造の合成経路も概ね確立できた。
三酸素同位体組成を指標とした南極の大気酸化力の復元

本研究は、大気中の硫酸の三酸素同位体組成(Δ17O値)に基づき、現在の南極における硫酸生成過程(大気酸化過程)を理解することを目的とし、(1)南極沿岸部・内陸部の2地点におけるエアロゾル中の硫酸のΔ17O値の通年観測、(2)同試料の硫黄安定同位体組成(δ34S値)に基づく硫黄起源の推定、(3)全球大気化学輸送モデルを用いたΔ17O推定値と(1)の観測値の比較による硫酸生成過程の定量評価、の3段階で研究を行った。本年度は、沿岸部・内陸部で観測したδ34S値を比較することで、従来指摘されていた輸送中の大気化学反応における指標の変化(同位体分別)を評価した。その結果、δ34S値は両地点において季節変動傾向および程度が一致していたことから、輸送中の指標の変化は無視できる程度であることが判明した。これにより、δ34S値から、大気硫酸に占める海洋生物由来(海洋表層の藻類が生成する硫化ジメチル(DMS)由来)と非海洋由来の画分の寄与率を推定できることが確認された。この結果に基づき、南極大気中の硫酸は年間80%以上が海洋生物由来であると見積もられた。ただし冬季には、非海洋由来の硫酸が優先していることがわかった。続いて、既存の全球化学輸送モデル(GEOS-Chem)にΔ17O値の計算プログラムを導入し、Δ17O推定値を算出した。モデル推定値は沿岸・内陸ともに夏には約1‰、冬には約2‰となる明確な季節変動を示し、(1)の観測値と概ね一致していた。しかし、同モデルでは海洋生物由来のDMSを過大評価する傾向があり(Chen et al., 2018, ACP)、冬季については前述の硫黄起源の変化が再現されていない可能性が示唆される。今後、南極アイスコア中のΔ17O記録に基づく過去の大気酸化過程復元への展開に向けて、非海洋由来の硫酸によるΔ17O値への影響評価が課題である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、大気中の硫酸・硝酸の三酸素同位体組成(Δ17O値)に基づき、現在の南極大気中における「大気酸化力(各種大気酸化剤の濃度)」を復元することを目的としている。本年度はまず、硫黄安定同位体指標に基づく南極大気中の硫酸起源の推定に取り組んだ。本研究で扱う硫酸のΔ17O値は、大気酸化力のみではなく、その硫酸の起源によっても変動する可能性があるため、複数の異なる起源の寄与率を定量的に評価する必要があった。この課題に対し、まず、試料処理速度を向上させるため、分析プロセスのハイスループット化を行い、1日の試料処理数を最大16試料まで可能にした(従来は2試料/日)。本手法は、国際学術誌で共著論文として発表した。確立した手法を用いて、南極沿岸部における大気硫酸試料の硫黄同位体比を分析した。結果、南極沿岸部においては年間90%以上の硫酸が、海洋表層の藻類が生成する硫化ジメチルに由来すると見積もられた。このことは、硫酸のΔ17O値が、周辺海洋観測地点における大気酸化力を強く反映しており、他大陸起源などの硫酸の流入による指標情報の撹乱を受けにくいことを示唆している。現在は、南極沿岸部・内陸部の2地点において採取された大気硫酸試料について、Δ17O値の分析を実施し、地域特異性の解明を進めている。特に、春から夏にかけて、沿岸部よりも内陸部でΔ17O値が有意に高くなる傾向が見られており、南極大陸内でも地域ごとに大気酸化環境が異なることが示唆されている。さらに、観測結果を定量的に解釈するため、大気化学輸送モデルを用いた大気酸化力および硫酸Δ17O値の推定に取り組んでいる。所属研究室内において計算機を整備し、モデルの基礎的な操作方法を習得した上で、硫酸Δ17O値の計算プログラムの構築を完了した。平成29年度に予定していた南極大気試料の安定同位体分析は概ね終了したが、想定外の結果が得られたため、データの解釈に遅れが生じている。一方で、モデルによる大気酸化環境の推定では、当初の計画どおり、ベースモデルにΔ17O値の計算プログラムを導入するステップまでを達成した。このため、総合的にはやや計画が遅れていると判断した。