hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
理論計算支援によるN-複素環式カルベン化合物の設計および新規触媒反応開発への応用

α-オキシ-α-二置換カルボン酸類は生理活性物質によく見られる構造であり、その立体選択的合成法の開発は価値の高い研究課題である。中でも3-ヒドロキシオキシインドール類は興味深い合成対象である。旧来、これらの化合物の合成法としては、イサチン類への求核反応が用いられてきたが、その生成物の構造は比較的単純なものに限られていた。そこで我々は触媒反応を基軸とした新たな結合生成反応の開発に取り組むこととした。すなわちジオキシインドールをイサチニックアニオン等価体求核剤としてもちいる反応である。ジオキシインドールと種々α,β-不飽和フェニルエステルの反応をTrost研究室で知見のあるProPhenol-亜鉛二核錯体を触媒として用いる条件に付したところ、速やかに高エナンチオ選択的1,4-付加反応が進行し、それに続くエステル交換反応によってスピロオキシインドールを与えた。これにより様々な置換基を有するスピロオキシインドールを高いエナンチオ選択性をもって合成する方法を開発することができた。さらに本反応において亜鉛二核錯体が不斉1,4-付加反応のみならず環化反応も触媒していることが実験的に示された。これに加えて我々は、より一般的な構造を有するα-オキシ-α-ジアルキルカルボン酸類の合成法の開発に取り組んだ。種々の検討の結果、カルボニル求核剤を用いる時にはそのα位の酸性度の高さが反応の進行に重要な役割を果たすことが明らかになり、オキサゾール-4(5H)-オンを用いることとした。この化合物は脱プロトン化によって芳香族性を獲得するため、カルボニル基のα位の酸性度は非常に高いと考えられる。ProPhenol-亜鉛二核錯体を触媒としてもちいるニトロスチレン誘導体との反応において、本基質は非常に高い立体選択性で生成物を与えることを見出し、これによりα-オキシ-α-二置換カルボン酸類の触媒的高立体選択的合成法を開発することができた。留学で得た知見を元に、亜鉛ルイス酸触媒と求核的塩基触媒であるN-複素環式カルベン化合物を協同的に用いた新規触媒反応の開発を行う。これらの触媒はお互いの触媒毒として働きうるが、計算化学の支援によりそれぞれの電子状態、立体情報の精査を行い最適な組み合わせを見つけ出す検討を行う。
古代日本における度量衡制の成立・整備・展開の研究

日本では、本格的な尺度の導入は6世紀末の飛鳥寺造営時に、百済から高麗尺を導入した時に始まる。7世紀中頃に至り、百済大寺や難波宮、水落遺跡など宮都中枢施設の造営に際して唐大尺が導入され、史料上は大宝令によって制度化されたとされる大尺・小尺制が成立した。一方、権衡制は隋制が導入され、平城京時代まで、その骨格として継承された。こうした度量衡制の展開は飛鳥への宮都の定着、そして京制の成立、都づくりの本格化と相関する。1、飛鳥・藤原京から平城宮に至る宮都における条坊関係遺構、宮殿建築遺構、寺院遺構を中心に、建設に際し使用された尺度について、考古資料の収集、整理、分析を進めた。その結果、6世紀末に宮殿や寺院の建設等に高麗尺が使用され始め、7世紀前半の舒明朝の百済大寺、山田寺、7世紀中頃の孝徳・斉明朝の前期難波宮、永落遺跡等において唐尺の使用画始まり、高麗尺と併用されていたことを明確にする成果を得た。しかし、7世紀中頃までの尺度使用は、宮都の主要な建築においてすら統一性が乏しく、複雛であった様相を明らかにしつつある。7世紀後半の天智・天武朝に至って大尺と小尺との使い分けが明確になり、尺度制の統一・整備が進展する画期であることを明確にしつつある。大宝令による度量衡制の整備・統一は唐制を導入したものとされてきたが、7世紀後半の宮都や中央寺院の造営において、その制度がすでに実態化されていた可能牲が高いことを明らかにした。この点は度量衡制と律令国家の成立過程との関係を考える上で極めて重要な成果である。2、和同開珎・富本銭について度量衡との関連の観点から分析を進めた。日本における銭貨制度は中国のそれに忠実に倣い、採用したものであり、鋳造貨幣の成立・展開は天智・天武天皇時代における度量衡制の統一と密接に相関するという見通しを得た。3、地方官衙・寺院等における度量衡関係考古資料、文献・文字資料の収集、整理、分析を進めた。その結果、各地の評・郡衙、地方寺院等の建設において、7世紀後半に唐尺の使用が始まっていることを明らかにするとともに、8世紀前半における各地での国衙の整備に関連して、地方における度量衡の統一化が進展した可能性が高いことを明らかにしつつある。4、量衡については、宮都、地方官衙等の遺跡出土の考古資料を収集、分析を進めている。また、正倉院蔵の金属製容器について、その容量と重量、それらに関する記録史料との比較検討を進めている。5、古代中国における度量衡に関わる従来の研究成果について検討を行い、また、考古資料の収集、整理を進めた。1、飛鳥・藤原京を中心に宮都・寺院遺跡における尺度関係資料を収集・整理・分析した。その結果、唐尺の使用は7世紀中頃に宮都中枢部や天皇発願の寺院の造営から始まることを明確にした。それは中央における京制の成立、都づくりの本格化と相関することを具体的に跡づけた。百済大寺での唐尺使用が最古であり、大匠書直県が唐尺を導入した可能性が高いことを明らかにした。飛鳥京上層宮殿(飛鳥浄御原宮)の段階に至り、天平尺に近い唐尺の使用が始まり、尺度制の統一・整備が進展する画期であることを明確にした。併せて地方官衙・寺院等遺跡における尺度関係資料を収集・整理・分析した。これら諸遺跡では7世紀後半に唐尺の使用が始まるが、地方における天平尺による尺度制の統一化・整備は、8世紀前半における国衙の整備期まで下ることを明らかにした。2、量衡についても関連資料の収集・整理・分析を進めた。特に平城宮・京における銅製・石製の権衡資料、須恵器の一合・二合枡資料を収集し、平城京内では須恵器枡が下級官人を含む広範な人々の間で使用され、量制の整備が相当に進んでいることを明らかにした。須恵器枡は各地の8世紀後半以降の集落遺跡から相当数発見されており、量制の統一化が進展している実態を明確にしつつある。3、百済・新羅における度量衡関係資料の収集・整理を進めた。百済王宮・寺院遺跡では、高麗尺使用の遺跡が大半であり、一方、新羅では7世紀中頃から後半造営の皇隆寺や雁鴨池(東宮)では唐尺の使用が始まっていることを明らかにした。古代日本との具体的な関係について検討を進めた。1、飛鳥・藤原京、平城京を中心に宮都・寺院遺跡における尺度関係資料を収集・整理・分析した。その結果、唐尺の使用は7世紀中頃に宮都中枢部や天皇発願の官寺の造営から始まることを明らかにした。

それは飛鳥への宮都の定着、そして京制の成立、都づくりの本格化と相関することを具体的に跡づけた。唐尺の使用例は舒明天皇による百済大寺の造営が最初であり、それには大匠書直県が深く関与しているという見通しを得た。7世紀中頃前後の唐尺の実長は約29,3cmであり、それは6世紀末の飛鳥寺造営尺約35,2cmと1:1、2の関係にあり、この時点で大尺・小尺の制度が成立していた可能性が高いことを明らかにした。飛鳥京上層宮殿(飛鳥浄御原宮)の段階に至り、天平尺に近い唐尺の使用が始まり、尺度制の統一・整備が進展する画期であることを明確にした。地方官衙・寺院等の遺跡における尺度関係資料を収集・整理・分析した結果、地方においても7世紀後半に唐尺の使用が始まるが、規格性の高い唐尺(天平尺)の使用、統一化は、8世紀前半における国訴・国庁の整備期まで下ることを明確にした。2、量衡について'も、関連資料の収集・整理・分析を進めた。とくに平城宮・京における銅製・石製の錘などの権衡関係資料、銅製・陶器製の枡などの量関係資料を収集・分析して、7・8世紀の衡制は唐制ではなく、隋制に基づいていることを明確にした。また、「一合」などの墨書のある須恵器枡は、平城京では下級官人を含む広範な人々の間で使用され、量制が相当に普及していた実態を明らかにした。同様の須恵器枡は、各地の8世紀後半から9世紀にかけての遺跡から相当数が発見されており、量制の整備・統一化が各地で進展している様態を明確にした。3、古代中国、百済、新羅における度量衡関係資料の収集・整理・分析を進めた。その結果、秦始皇帝による度量衡統一時の1尺の実長は23,1cmで、それが前漢・後漢時代に引き継がれ、三国時代に24,1cmほどに伸びて、唐時代から29,0cm31,0cmの大尺制が採用されるなど、中国古代尺度の変遷過程を詳細に明らかにする成果を得た。また、百済の王宮・寺院遺跡では高麗尺使用が大半であり、一方、新羅では7世紀中頃から後半造営の皇隆寺や雁鴨池の遺跡では唐尺の使用が始まっているなど古代朝鮮半島諸国での度量衡制の動向を明らかにする成果を得た。
Biological stenosisを反映した新しい冠動脈狭窄診断法の検討

本研究をおこなうに当たって、当施設で、冠動脈狭窄病変における機能的狭窄度評価としてFFR(Fractional Flow Reserve;従来のワイヤーを使用した評価方法)とQFR(Quantitaive Flow Ratio;ワイヤーを使用せずに評価できる新しい方法)がどれくらい一致するか検討しました。当施設のデータを解析して、合計250血管におけるFFRとQFRの相関/一致を検討、良好な相関と一致が得られました。上記の成果につきましては様々な国内/海外学会において、発表し報告しました。現在、QFRとFFRが一致せず乖離するような症例について検討しています。本研究も、同様に乖離することが予想されますが、高度石灰化病変そのものの症例数は多くなく、またそのような病変に対してプレッシャーワイヤー(FFRを計測するためのワイヤー)を容易に通過させることも困難であり、現在、症例数を収集しているところです。また、乖離するような症例を検討している際に、微小循環障害を合併/生存心筋量が減少した症例における機能的狭窄度評価において、FFRとQFRが不一致になる可能性が示唆され、データ収集・解析・論文報告させていただきました(Circ J. 2018 82:807-814.)。解剖学的な狭窄度以外の要素が関連するような血管において、QFRとFFRが不一致になることが判明しましたので、本研究においても、われわれの仮説が立証される可能性が示唆されました。高度石灰化病変の症例数確保が困難であるため。日常臨床業務において、高度石灰化病変を有する冠動脈疾患患者を見逃さないようにしていく。研究の進行具合がやや遅れており、次年度に繰り越したため。遅れている本研究をすすめるために必要な研究費であるため。
動機づけの変動プロセスに基づく学習支援の検討

深い学びを行うための推進力であり,学びに向かう力の基盤となるのが「動機づけ」である。教育心理学では,学習者の動機づけプロセスを解明しようと,多様な理論背景のもとに多くの研究が積み重ねられてきた。主にこれまでの研究は,動機づけの個人差を捉えようとしたり,教科や科目に対する動機づけに焦点をあてたり,短時間では変化しにくい安定的な側面について検討してきた。一方,現実の学習では,動機づけは状況によって変化し,短時間で変動するものである。本研究では大学生を対象に,これまで十分に検討されてこなかった状況的な動機づけの変動性に着目してそのプロセスを解明し,変動性という観点からの自律的な学びの支援を目指す。
世代間交流に焦点を当てた高齢者の生活の質とライフスタイルとの関連

これまで行われてきた生活の質に関する研究は対象者が居住する地域の情報といったローカルな視点がなく,また,健康に関わる項目がその大半を占め,「生きがい」という言葉に代表される生活そのものへの評価が軽視される傾向にあった。本研究は対象地域において生活する上で「生きがい」に関わる項目をインタビューによって調査下上で,生活の質質問票を作成し,その評価を行ったものである。「生きかい」という言葉に代表される現在の生活の満足度が死亡率に影響を与えるという報告があるなど。個人の生活の質(クオリティオブライフ(Quality of Life:QOL))は現在我が国での保健政策の上ても重要な概念となっている。本調査はその生きかいに影響を与えると考えられる生活実態,家族関係やコミュニケーション頻度について調査を行っだものである。山梨県早川町の一集落住民を対象に面接聞き取り伝によって調査を行った。調査の結果,男性9人,女性13人の22人から調査の同意を得ることができた。対象者の平均年齢は,女性か72.6歳,男性が74.7歳であった。農作業従事者は全体の約9割の18人であり,一日作業時間は平均3.2時間てあった。多くの方が農業を営み,自家消費によって食生活は成立する対象者か多かった。生き甲斐に「農作業」や「子供や孫に農作物を届ける」といった回答もあり,農業に対する思い入れは大きい対象者か多いことが明らかとなった。では全く購買活動をしないかと言えはそうではなく,地区内,あるいは地区外での買い物を定期的に行っている。全員か定期的に集落にやってくる移動スーパー,あるいは車で40分程度の所に位置している大型の量販店を利用していた。出生数は対象者が高齢になるほど多く,当時の対象者の出生行動は全国的な調査と同じ傾向てあった。その子供世代は同じ集落にはいないものの,近隣の昭和町,甲府市など県内にいる場合が多く,少なくとも年に数回の接触はあり,電話などによるコミュニケーション頻度は高いものと考えられた。今後の検討課題として,対象者数の拡大,ライフスタイルについて定量的な調査手法の導入により,QOLに影響を与えるライフスタイルを浮き彫りにすること,そして中山間地域におけるQOL,あるいはアメニティに関する指標を構築することがあげられる。これまでのインタビューによる調査を踏まえ,子ども,孫世代,あるいは居住地域内での交流を中心として考えたQOL質問票を作成した。その質問票を用いて,調査対象の極度の高齢化,過疎化が進む中山間地域に居住する全住民を対象として質問紙調査を行った。本研究で行った質問紙調査の対象者数は1000人超となり,個人を対象とした生活習慣に関する調査を行うだけの人的コストをさくことができず,今後の研究課題となった。質問紙調査の結果,以下の5点が明らかとなった。(1)農作業に満足していない人(関心を持たない人)もいる,(2)今後の地域内における外部者との交流には満足(期待)している人が多い,(3)その分社会の現状への満足は大きくない,(4)健康に関する満足度は高いが,将来への不安を抱えている人は多い,(5)生活基盤への満足度は多様性が高い。(1)は中山間地域という地域的な特性の影響が予測されたにもかかわらず,農作業に対する多様な価値観の存在が明らかとなった。(2),(3)は高齢者がその地域での中心的な存在となってしまい,今後の地域社会の成立が困難になってしまうことへの懸念が現れたものと考えられる。(4)については高齢化しても生活活動能力の維持されているのなら当該地域の居住し続けている可能性が示唆された。(5)については,車への依存度が高い人とそうでない人で満足度に違いが見られる可能性が考えられた。今後さらに詳細な解析を行うことに加え,今年度取得できなかったデータの取得が課題である。
ジェミニウイルスの分類ならびに感染増殖に関する分子生物学的研究

ジェミニウイルスは熱帯,亜熱帯地方を中心に猛威をふるっているコナジラミ伝搬性のDNA植物ウイルスであって,近年日本の施設栽培トマト等においても被害が見られるようになってきた。一方,日本では以前からTobacco leaf curl virusに感染しているスイカズラ及びヒヨドリバナが存在している。そこで,日本各地から収集したジェミニウイルス罹病スイカズラを試料とし,それぞれの試料の相互関係を知るため,PCR法によりウイルスのゲノムDNAのクローニングを行うとともに,それぞれのクローンの塩基配列決定を行った。また,ウイルスの増殖には必須ではないが,病徴発現に影響を与えるサテライトDNAと呼ばれる分子であるDNAβのPCRによる増幅,クローニングと塩基配列決定も合わせて行った。研究実施の結果,各分離株について約2700bpの全長DNA-Aクローンを得,これらの全塩基配列を決定した。これらの塩基配列データを基にして各試料に含まれるウイルスの系統発生的相互関係を明らかにするとともに,長い歴史の間にウイルス相互間の組み換え現象があることを認めた。また,神戸および札幌の試料から完全長DNAβのクローンを得,その塩基配列を決定した。感染スイカズラには黄色病徴示す試料があり,この病徴発現とDNAβの存在が関連している可能性が考えられた。特記すべき成果として,本ウイルスの機械的接種の成功が挙げられる。すなわち,スイカズラ由来のウイルス株をタバコおよびN.benthamianaに塗沫接種を行ったところ,神戸株のN.benthamianaへの人工接種に成功し,接種植物にウイルスゲノムDNA AおよびDNAβが存在することをPCRによって確認した。これまで本ウイルスの人工接種の成功例はなく,高く評価される業績である。
GeVガンマ線観測を機軸としたブラックホール天体のジェット放出機構の研究

我々が開発に貢献してきたフェルミ・ガンマ線観測衛星が2008年6月に打ち上がり、巨大ブラックホールのジェットからのガンマ線放射を連続的にモニターできるようになり、広島大学かなた望遠鏡で可視光で同時観測を実行してきた。その結果、これまで見えていなかった電波銀河ジェット・ローブからのガンマ線放射の発見、ガンマ線と可視偏光の相関の発見などにより、ジェットの構造に新たな知見を与えた。これらは、記者会見や投稿論文として発表した。本研究は、我々が開発に大きく貢献してきたGeVガンマ線観測衛星GLASTを機軸に、ブラックホール天体から放出される超高速プラズマ流であるジェットかわの多波長電磁放射のスペクトルと時間変動を精度良く測定し,ジェットの内部情報(構造,成分)を引き出してジェットの加速機構に制限をつけるとともに,ブラックホールの進化や質量とジェット放出の関係を明らかにすることを目標てする.GLASTとともに、可視光・X線・軟ガンマ線の連携モニター観測を我々自身で行うことにより、これまで例を見ない長期間の多波長データを得てジェット放出機構に迫ることが特徴である。GLASTは、2008年6月に無事打ちあがり、観測を開始し、Fermiガンマ線宇宙望遠鏡と名付けられた。3か月で有意度の高い天体を既に205個検出しており、前衛星の数年間の成果を既に上回っている。このうちの半数が巨大ブラックホールからのジェット放射である。我々は、これらの天体のガンマ線のライトカーブをモニターするために、一定の明るさの天体について解析を行って、ライトカーブの系統誤差を評価した。また、解析方法の最適化も研究を重ねている。同時に、数時間で劇的に明るくなる天体のモニターをチームで24時間体制で行い、いくつかの明るい天体のフレアについて、多波長観測のお呼びかけを行い、フレアの多波長観測に成功した。我々は、広島大学かなた望遠鏡を用いて、ガンマ線で明るいジェット天体20個前後を可視光近赤外線でモニターし、明るさと偏光の情報を得つつある。ガンマ線と可視多色偏光での長期間同時モニターは、これまでにないことであり、放射がどのように変化しているか様子がわかりつつある。また、将来検出器の開発を見越して、本年度は両面シリコンストリップセンサーの基礎特性を実験実験を行い、Geant4シミュレーションの基礎データを得た。本年度は昨年度に引き続き、2008年打ち上けのフェルミ衛星の観測を中心に、かなた望遠鏡やX線衛星すざくとの連携観測を推進した。フェルミ衛星は順調に観測を続け、巨大質量ブラックホールからの多数のフレア増光現象を捉えた。多くの天体で、従来にない精度でガンマ線スペクトルを得たとともに、ほぼ1年以上連続的に明るさのモニターを行うことができた。同時に、かなた望遠鏡によっても連続的に可視光観測を実行し、かつてない量と質のデータを得ることができた。いくつかのフレア現象では、可視光とガンマ線の相関が見られ(論文1、学会1)、特に2009年2月に起きた3C279という天体のフレアでは、ガンマ線の増光とともに可視偏光角度が回転するという現象が見られ、ガンマ線と可視光の放射領域が同じで、ブラックホールに近くない領域で起きているとともに、ジェットの中の磁場の様子を初めてプローブできたことになる(論又2)。また、これまでのガンマ線で輝く巨大ブラックホールはジェットを真正面から見ているブレーザーと呼ばれる種族が主だったが、フェルミ衛星によって新しくジェットが真正面を向いていない電波銀河NGC1275, M87, Cen Aからガンマ線を早々と検出した(論文3、web)。ジェットからの放射は相対論的な効果によって、視線方向の放射が協調して見えるので、いろいろなジェットの角度からのガンマ線が観測できるようになったことは、ジェットの構造を解明するうえでは重要な発見であることを意味する。本年度も引き続き、フェルミ衛星によるGeVガンマ線の観測と、かなた望遠鏡による可視偏光観測によって、巨大ブラックホール天体からのジェットの研究を遂行した。フェルミ衛星においては、ジェットを斜めから見ている電波銀河からのガンマ線放射について2本の論文を発表した。1つはジェットの根元からの放射であり、これによって、電波銀河のジェットについての物理量を制限できた。もう1つは、ジェットが銀河から離れた場所まで走って形成した強大な電波ローブからのガンマ線の初検出であり、ガンマ線を放射している高エネルギー電子はジェットの根元から来たわけではなく、ローブの中で加速されている可能性が高い。その場合、今まで見つかっている高エネルギー粒子加速の現象とは異なるメカニズムが必要となる。これについては、サイエンス誌に論文として発表するとともに、記者会見を行った。この他、ジェットを正面から見ているブレーザー天体についてフェルミ衛星とかなた望遠鏡で同時連続モニター観測を実行し、5個以上のフレアを同時に検出できた。その可視偏光とガンマ線の振る舞いはフレアごとに異なり、ジェットの中の磁場構造に関する情報が得られつつある。これらの研究成果の一部は、既に論文として発表し、その他も論文化を進めており、まもなく論文発表できる見込みである。
高CO_2条件下の葉の老化過程における光合成能力決定メカニズム

(1)光合成のCO_2応答曲線を決定する2つの要因、ルビスコとRuBP(Ribulose-1,5-bisphosphate)再生に関わるタンパク質のバランスに着目し、イタドリを用いて、葉の老化過程における高いCO_2濃度環境の影響を調べた。両者のバランスは生育CO_2条件や葉の老化に依存しないが、季節に依存して変化した。この季節に伴うバランスの変化は温度順化が原因だと考えられた。またこのバランスの変化は、光合成速度のCO_2依存性に影響することを示した。この研究は国際誌に発表した。(2)ルビスコ能力とRuBP再生能力のバランスの変化に種間差があることを発見し、この原因について、2つの能力の温度依存性の違いから説明した。RuBP再生能力の温度依存性が強い種は、両者のバランスが変化する傾向があることを発見した。本研究は国際誌に投稿中である。(3)またこれらに関連し、細胞壁への窒素分配と光合成系への窒素分配の間にトレードオフがあることを発見し、国際誌に発表した。(4)短期的な高CO_2栽培実験が自然生態系で成り立つかどうかを検証するために、天然のCO_2噴出地の付近のCO_2濃度を長期に渡って観測し、現地の植生、及び植物の生理生態学的特性を調べ、そのデータを解析した。その結果、これらの場所が、長期間の高CO_2に対する植物の応答を研究するのに適していることが明らかになり、学会で発表した。また現在国際誌に投稿中である。(5)上記3箇所の天然のCO_2噴出地から植物を移植し、高CO_2環境に適応しているかを調べた。実験の結果、高CO_2由来の個体が理論から示唆されるような光合成タンパク質分配を見せることはなかった。その一方で、気孔コンダクタンスやデンプン含量には、高CO_2適応と見られる応答も観察された(投稿準備中)。<栽培実験>葉の老化過程における高いCO_2濃度環境の影響を調べるために、CO_2濃度を制御できるオープントップチャンバー(OTC)を使い、ブナとイタドリを生育させた。そして春から秋に渡って、光合成速度のCO_2応答、温度応答を測定した。測定データは現在解析中である。<野外調査>八甲田山麓の田代平にあるCO_2 spring(天然のCO_2噴出地)の付近のCO_2濃度を6-10月に渡って観測した。その結果、季節によらず、長さ40mほどに渡って、大気CO_2濃度の1.5-3倍のCO_2濃度状態であることが分かった。CO_2 spring付近に生育する植物3種(オオイタドリ、チシマザサ、ノリウツギ)の葉のデンプン量と窒素含量を測定した。結果は3種共に、CO_2濃度が高いエリアに生育する葉のほうが高いデンプン濃度、また低い窒素含量であった。またC0_2 Spring付近に生育するオオイタドリの光合成測定を行った。結果は、生育CO_2濃度での光合成速度は、高いCO_2濃度エリアに生育する植物の方が高い傾向があった。その一方で、一定CO_2濃度での光合成速度(光合成能力)は生育CO_2濃度が高いほど低かった。つまりCO_2濃度が高いエリアに生育する植物は、光合成能力を下げても、高い基質濃度によって、高い光合成速度を維持できていることが示唆された。この結果はこれまでの制御環境実験と一致し、長年高CO_2にさらされている野生植物でも同様の現象が見られることを明らかにした。この研究は第50回日本生態学会(2003年3月)で発表し、その後投稿予定である。<栽培実験>昨年に引き続き、葉の老化過程における高いCO_2濃度環境の影響を調べるために、CO_2濃度を制御できるオープントップチャンバー(OTC)を使い、ブナとイタドリを生育させ、前年の結果の追試を行った。季節変化に伴う光合成タンパク質分配の変化を明らかにし、それが間接的に光合成のCO_2応答を変化させたことを発見した。この研究は日本植物学会で発表し、現在投稿論文として準備中である。またこの研究を通して、細胞壁への窒素分配と光合成系への窒素分配の間にトレードオフがあることを発見し、国際誌に近日発表される。イネの群落光合成の高CO_2応答に関する研究を国際誌に発表した。<野外調査>短期的な高CO_2栽培実験が自然生態系で成り立つかどうかを検証するために、天然のCO_2噴出地の付近のCO_2濃度を長期に渡って観測し、現地の植生、及び植物の生理生態学的特性を調べた。昨年度は八甲田山麓の田代平1カ所のみの野外調査であったが、今年度は八甲田山麓にさらに2カ所、また山形県月山山麓に1カ所の計3カ所の調査地を追加した。どの調査地においても、高いCO_2環境に生育する植物は光合成産物であるデンプン濃度が高く、生育CO_2濃度での光合成速度が高い傾向があった。その一方で、一定CO_2濃度での光合成速度は生育CO_2濃度が高い植物ほど低かった。これらの結果はこれまでの制御環境実験とよく一致する。この研究は現在論文として投稿準備中である。<移植栽培実験>植物が高CO_2環境に適応しているかどうかを検証するために、八甲田山麓の田代平2カ所と月山山麓の1カ所の計3カ所のCO_2噴出地から優占植物を採取して、東北大のOTCで栽培した。

現段階では光合成特性の分析が終了し、今後はサンプルの生化学分析に移る予定である。(1)光合成のCO_2応答曲線を決定する2つの要因、ルビスコとRuBP(Ribulose-1,5-bisphosphate)再生に関わるタンパク質のバランスに着目し、イタドリを用いて、葉の老化過程における高いCO_2濃度環境の影響を調べた。両者のバランスは生育CO_2条件や葉の老化に依存しないが、季節に依存して変化した。この季節に伴うバランスの変化は温度順化が原因だと考えられた。またこのバランスの変化は、光合成速度のCO_2依存性に影響することを示した。この研究は国際誌に発表した。(2)ルビスコ能力とRuBP再生能力のバランスの変化に種間差があることを発見し、この原因について、2つの能力の温度依存性の違いから説明した。RuBP再生能力の温度依存性が強い種は、両者のバランスが変化する傾向があることを発見した。本研究は国際誌に投稿中である。(3)またこれらに関連し、細胞壁への窒素分配と光合成系への窒素分配の間にトレードオフがあることを発見し、国際誌に発表した。(4)短期的な高CO_2栽培実験が自然生態系で成り立つかどうかを検証するために、天然のCO_2噴出地の付近のCO_2濃度を長期に渡って観測し、現地の植生、及び植物の生理生態学的特性を調べ、そのデータを解析した。その結果、これらの場所が、長期間の高CO_2に対する植物の応答を研究するのに適していることが明らかになり、学会で発表した。また現在国際誌に投稿中である。(5)上記3箇所の天然のCO_2噴出地から植物を移植し、高CO_2環境に適応しているかを調べた。実験の結果、高CO_2由来の個体が理論から示唆されるような光合成タンパク質分配を見せることはなかった。その一方で、気孔コンダクタンスやデンプン含量には、高CO_2適応と見られる応答も観察された(投稿準備中)。
高効率，低環境負荷を目的としたファインバブル水の染色への活用

機能水の一つとして注目されているファインバブル(ナノバブル)水の染色への活用を目的とし,本年度は植物染料のキハダと,キハダの主染料であるベルベリンを対象とし,各種繊維への染色性を,天然染料と合成染料の比較しながら探った.さらに,通常のイオン交換水とともに,酸性及びアルカリ電解水を用いたファインバブル電解水を調製し,計6種の水の染色性を比較して,低環境負荷をキーワードに検討を行った.用いた繊維は,綿,毛,絹,アクリル,媒染剤としてアルミ,鉄,銅を使用した.その結果,ファインバブルの有無が染色性に影響を与えるのは,ある種の限られた実験条件下のみであり,これは昨年度までと同様の傾向であった.以下は,ファインバブルの有無が染色性に影響をもたらすと判断された結果である.天然染料キハダ染色でファインバブルの影響が認められたのはアルカリ電解水で,特に毛,絹といったタンパク質系繊維に対してくすみのない鮮やかな色(L値が高く原白布と染色布間のab値の差が大きい)が得られ,重ね染めでさらに顕著になることが認められた.一方,合成染料ベルベリンは,酸性電解水にファインバブルの有無による影響が多く認められた.例えば,毛のアルミ媒染ではイオン交換水染色の黄色とは異なるピンク色が得られた.しかし,よりピンクが濃色なのはファインバブルなしの酸性電解水であった.また,同じく酸性電解水アルミ媒染のアクリルでは黄色味がファインバブル水でより強く,鮮やかな発色が認められた.さらに,鉄媒染,銅媒染でも毛とアクリルにファインバブルの影響が認められ,いずれもファインバブルによる鮮やかな色調が認められた.以上より,ファインバブルの影響は,キハダ染色ではアルカリ電解水に,ベルベリン染色では酸性電解水に認められた.これに対し通常のイオン交換水ではその差が認められず,引き続き効果が発揮されやすい条件の検証が課題となった.機能水のひとつとして注目されているファインバブル水(マイクロバブル水・ナノバブル水)は,微細気泡を水中に含包させたもので,高効率,低環境負荷を実現すると期待されている.本研究は,このファインバブル水の染色への活用を試みたものである.すなわち,天然染料および合成染料を用いた染色浴にファインバブル水を使用し,その染色性能をイオン交換水の染色浴と比較して染色における優位性を明らかにすることを目的として様々な実験を行った.初年度は,草木染めを対象とした2つの実験を中心に研究を進めた.まず以前から申請者の研究室で継続的に行っていた天然ハーブ染め(ローズマリー,丁子)を取り上げ,これにファインバブル水を利用してその優位性を明らかにする実験を行った.第1の実験は,染料抽出である.乾燥ハーブからの効果的な染料抽出方法,条件を,ファインバブル水とイオン交換水を用いて明らかにした.第2の実験は,染色である.得られた抽出液を用いて染色液を調製し,様々な条件下で繊維や布への染色を行ってより濃色に染まる方法を決定した.以上の実験をイオン交換水でも同様に行い,それぞれの結果をファインバブル水と比較して両者の違いを検証した.その結果,染料抽出では,ファインバブル水とイオン交換水の違いはほとんど認められず,ほぼ同じ濃度の抽出液が得られた.一方,最も濃色な抽出液が得られたのは,水の種類の関わらず概ねアルカリ溶液であったことから,染料の抽出には抽出液のpHが大きく影響を与えることが明らかとなった.一方,染色は,1回染めではややファインバブル水が濃く染まったもののその差は僅かだった.さらに重ね染めを行ったところ,染色回数とともにファインバブル水の優位性が顕著に現れ,少ない回数でより濃色に染まる傾向が認められた.以上より,ファインバブル水を染色に利用するにあたり,優位性が示唆される結果が得られた.染色にファインバブル水を利用することを目的として,天然植物染料であるローズマリーおよび丁子を用いたハーブ染めを取り上げ,染料抽出や染色効果を通常のイオン交換水と比較した結果,現時点で以下の結論を得ている.1天然ハーブから各種条件下で色素抽出を行った結果,より濃色の抽出液が得られたのは,アルカリ条件下であった.また,イオン交換水とファインバブル水の差はほとんど認められず,染料の抽出にはファインバブルの有無よりpHの影響が大きいと判断された.2ローズマリーおよび丁子抽出液を用いて各種繊維布に染色したところ,水でもファインバブル水でもタンパク質系繊維(毛,絹)への染色効果が高い点で一致した.また,温度条件を変化させたところ,常温の24°C,高温の80°Cにファインバブル水の優位性が見られたが,中間温度の40°C,60°Cではイオン交換水との明確な差が認められず,染色温度に関してはさらなる検証が必要だと判断された.3天然ハーブからの抽出液を用いて毛に重ね染め(1-5回)を行ったところ,染色回数とともに明度が低下し,濃色に染まった.また,イオン交換水とファインバブル水を同一回数で比較したところ,ローズマリー抽出液では,pH7およびpH10でファインバブル水染色布がより濃色に染まり,例えば,イオン交換水5回目の濃度がファインバブル水では2回目で得られた.また,丁子抽出液でもローズマリーほどではないが,同一染色回数で濃度を比較した結果,ファインバブル水が濃色に染まっていた.このことから,ファインバブル水はより少ない回数で濃色に染めることができると判断され,高効率,低エネルギー染色を可能にすることが期待される結果となった.以上より,1年目は主として天然植物染料を用いた染色効果を検証するという当初の目的を概ね達成できたと考えている.

また,得られた結果も当初期待した内容にほぼ近いものであった.機能水のひとつとして注目されているファインバブル水(マイクロバブル水,ナノバブル水)は,微細気泡を水中に含泡させたもので,様々な場面で通常の水に比べて優れた性能を発揮すると期待されている.本研究は,このファインバブル水の染色への活用を試みたものである.すなわち,各種染色浴にファインバブル水を使用し,その染色性能をイオン交換水の染色浴と比較した優位性を環境負荷,高効率の観点から検証した.初年度は植物染料を対象として染料抽出および各種繊維に対する染色性を探った.2年目となる本年度は,これに引き続き化学染料(合成染料)を対象とし,各種繊維に対する染色性能を明らかにしながら,通常の水染色と比較して優位性を検証した.実験対象としたのは,直接染料,酸性染料,分散染料で,それぞれ市販品3種類(計9種類)を綿,毛,ポリエステルを対象に染色した.染色方法は浸漬染色,マグネチックスターラーを用いた回転浸漬染色の2方法にするとともに,染色温度,染色時間,助剤の有無などの条件を変化させ,結果を比較した.その結果,今回用いた化学染料は,ほぼ全ての条件下でイオン交換水染色とナノバブル水染色間に違いはほとんど認められず,ほぼ同様の濃度,色相に染まった.しかし,単なる浸漬染色に比べて,回転浸漬染色でわずかにナノバブル水が濃色に染まる条件の存在が認められた.例えば,硫酸ナトリウム(直接染料)やくえん酸(酸性染料)などの助剤を用いた場合で,助剤なしと助剤ありの染色布を比較してその効果を色差として算出すると,ナノバブル水による染色布が高い傾向が認められた.これは,ナノバブル水の効果は,より有利な染色条件下で発揮されやすい傾向を有すると解釈できる可能性がある.すなわち,ナノバブル水の優位性が発揮されやすい条件を見つけることで,様々な染色条件を設定する上で参考にできる知見を得ることにつながると判断された.染色にファインバブル水を利用することを目的として,本年度は当初の予定に従って市販されている化学染料を対象に,各種繊維に様々な条件下で染色した.染色方法は,浸漬染色とマグネチックスターラーによる回転浸漬染色の2方法である.現時点で以下の結論を得ている.1.直接染料を用いた綿繊維への染色では,通常の浸漬染色では温度上昇および染色時間の増加と共に濃色が得られるが,ナノバブル水とイオン交換水との差はほぼ認められない.しかし,回転浸漬染色では,助剤として硫酸ナトリウムを加えると,イオン交換水に比べてナノバブル水がやや濃色に染まり,助剤の効果が顕著に発現される.2.酸性染料を用いた毛繊維への染色では,通常の浸漬染色では温度上昇および染色時間の増加と共に濃色になるが,ナノバブル水の優位性はほぼ認められない.しかし,回転浸漬染色では,助剤としてクエン酸を加えると,ナノバブル水がより濃色に染まり,直接染料と同様,助剤の効果が出やすい傾向が有る.
アルポート症候群の分子生物学的研究

平成6年の研究目的は、a)アルポート症候群におけるIV型コラーゲンα鎖遺伝子の突然変異の検索と、b)IV型コラーゲンα5鎖遺伝子(COL4A5)のスプライシング異常の解析のふたつである。1)連鎖解析による我が国のアルポート症候群の遺伝形式の検討我が国のアルポート症候群11家族において、DNAマーカーを用いた連鎖解析の結果、10家族が疾病の伴性優生遺伝を示した。1家族は判定不能であった。また全患者の約1割に新しい突然変異によると思われる狐発例を認めた。2)IV型コラーゲンα5鎖遺伝子(COL4A5)の突然変異の検索COL4A5はエクソンが51個あるため、スクリーニングとしてPCR-SSCP法を採用した。アルポート症候群60例において、COL4A5の約5割の検索を終了し、我が国のアルポート症候群は、欧米諸国の患者に比べると点突然変異、数塩基挿入や欠失などの小さな変異が多いことが判明した。この特徴(genotype)は我が国のアルポート症候群の臨床症(phenotype)にも関連していた。3)IV型コラーゲンα6鎖遺伝子(COL4A6)の突然変異の検索最近新しく発見されたCOL4A6は、COL4A5に隣接してXq22に存在し、IV型コラーゲンα6鎖はIV型コラーゲンα鎖のひとつのisoformである。以上の理由からCOL4A5と同様にアルポート症候群のもうひとつの原因遺伝子である可能性を検討するため、男性患者20例についてCOL4A6のcDNAの塩基配列を検索したが、突然変異は同定されなかった。IV型コラーゲンα5鎖遺伝子(COL4A5)のスプライシング異常の解析抹消白血球由来のRNAにおいて確認したCOL4A5のaltrnativesplicingは、3′側のエクソン49および50がそれぞれスキップする二つである。正常腎組織においても同様のalternative splicingが生じていることを明らかにした。現在COL4A5のこれらふたつのalternative splicingの臓器特異性や年齢別、性別のalternativityを検討している段階である。
国際符号化文字集合におけるCollating weightの設計法に関する研究

音節文字の辞書順序は,母音から構成される母音順序と,子音(結合子音を含む)から構成される子音順序の2次元で構成され,アルファベットを利用する言語の辞書順序が一次元的構造をもつことと対比をなす.こうした基本的特徴を捉えつつ,各言語の個別の特徴を如何に効果的に表現するかという点について,記述力の高い形式記述方法が得られた.モデルとしてはミャンマー語を用い,その音節構造を表記の記述方式で記述するとともに,Myanmar Language Commission編纂のMyanmar-English Dictionaryの辞書順序を表記形式で記述し,この順序を実現するアルゴリズムを開発した.しかし,依然として特殊な前処理を必要とするアルゴリズムに止まっており,引き続き,工夫を行う必要がある.また,クメール語,シンハラ語についても上記と同様の検討を行った.今後,これらを踏まえて,最終的な記述形式を完成させたい.本年度は計画の初年度にあたり,辞書配列順序の記述形式の開発及び辞書配列順データの収集と入力,次年度以降の研究準備にあてた.辞書配列順序の記述形式については,論文としてのとりまとめを得るには至っていないが,科研費申請時に着想していた順序集合と順序集合間の二種類の演算を用いた形式で記述できるか否かを,タミル語,ミャンマー語の研究者とともに検討を加えた.この結果,多重子音を作らず末子音も少ないタミル語の場合,辞書順序の定義は比較的シンプルな構造で記述できるが,ミャンマー語のように多重子音が多く,また,CVC構造の音節において頭子音C,末子音C,母音Vの順序でソートキーが構成されるという特殊な性格を持つ辞書順序の場合など,当初予定していた「音節構造式と辞書順序の形式記述形式が相同的になる」という仮説が成立しそうも無いケースも見出された.この点は更に幾つかの言語によって検証を進めていく必要が有る.また,辞書順序データについては,タミル語の辞書についてデータの入力を行ったほか,次年度以降の研究準備としては,シンディ語の研究者とのコンタクトを始めており,まずは,ミャンマー語,タミル語,シンディ語の三つの言語を対象に当初の検討を進める予定である.シンディ語は当初予定に入れていなかった言語であるが,国内にシンディ語を母語とする有力な研究協力者が得られたこと,また,シンディ語はアラビア文字及びインド系文字の双方で表記される言語であるために,辞書順序の使用文字体系への依存性を検討するうえでも格好の素材である,との理由から取り上げることにしたものである.本年度は計画の2年度目にあたり,辞書配列順序の記述形式の開発を引き続き継続するとともに,辞書配列順データの収集と入力,次年度以降の研究準備にあてた.辞書配列順序の記述形式については,論文としてのとりまとめを得るには至っていないが,科研費申請時に着想していた順序集合と順序集合間の二種類の演算を用いた形式で記述できるか否かを,昨年度のタミル語,ミャンマー語に加えてスリランカの研究者とともにシンハラ語,クメール語についての検討を加えた.昨年度までに,多重子音を作らず末子音も少ないタミル語の場合,辞書順序の定義は比較的シンプルな構造で記述できるが,ミャンマー語のように多重子音が多く,また,CVC構造の音節において頭子音C,末子音C,母音Vの順序でソートキーが構成されるという特殊な性格を持つ辞書順序の場合など,当初予定していた「音節構造式と辞書順序の形式記述形式が相同的になる」という仮説が成立しそうも無いケースも見出された.しかし,シンハラ語やクメール語の場合,比較的複雑な音節構成をとるにもかかわらず「音節構造式と辞書順序の形式記述形式が相同的になる」という仮説が妥当すると思われる.しかし,特にシンハラ語,クメール語では,両側から挟みこむ形のいくつかの母音記号についてはUCS/Unicode上で複数のコードの合成として表されるケースが多く,これが障害となる可能性が高い.また,辞書順序データについては,前年度のタミル語に加えて,ミャンマー語,シンハラ語,ヒンディ語の辞書順序についてデータの入力を行った.シンディ語についてもアラビア文字およびインド系文字の両方で表記される言語であることから辞書順序検討の格好の対象であるとして入力を検討したが,特にシンディ語で使用されるアラビア追加文字フォントの利用に問題があるために,これは当面断念することとした.音節文字の辞書順序は,母音から構成される母音順序と,子音(結合子音を含む)から構成される子音順序の2次元で構成され,アルファベットを利用する言語の辞書順序が一次元的構造をもつことと対比をなす.こうした基本的特徴を捉えつつ,各言語の個別の特徴を如何に効果的に表現するかという点について,記述力の高い形式記述方法が得られた.モデルとしてはミャンマー語を用い,その音節構造を表記の記述方式で記述するとともに,Myanmar Language Commission編纂のMyanmar-English Dictionaryの辞書順序を表記形式で記述し,この順序を実現するアルゴリズムを開発した.しかし,依然として特殊な前処理を必要とするアルゴリズムに止まっており,引き続き,工夫を行う必要がある.また,クメール語,シンハラ語についても上記と同様の検討を行った.今後,これらを踏まえて,最終的な記述形式を完成させたい.
高速熱消色反応性を有するフォトクロミック分子スイッチングユニットの開発

1ヘキサトリエン系フォトクロミック分子は、紫外光照射によりπ共役系の連結様式が大きく切り替わることで濃く着色する、分子スイッチとして興味深い分子材料である。3つのヘテロ5員芳香環をオルト位で連結したターアリーレン誘導体は高効率で光着色することが示された。構造解析の結果から、ヘテロ芳香環間の分子内X-H(X=N,S)水素結合形成が光着色感度の向上に寄与することが示された。今回、分子間においても水素結合ダイマー形成によるフォトクロミック反応活性立体配座の固定化とそれに伴う光反応特性の向上が可能であると考え、中央のチアゾール環の2位に水素結合性カルバメート基を有するフォトクロミックターアリーレン誘導体を合成した。2合成した誘導体は水素結合性カルバメート基と中央のチアゾールN原子による相補的な水素結合と、t-ブチル基とアリール基との相補的なCH/π相互作用による6点でフォトクロミックホモダイマーを形成することが単結晶構造解析から明らかになった。3メタノール中では紫外光照射により、その誘導体の閉環体(紫色、極大吸収波長569ナノメートル)に由来する着色を示した。着色反応量子収率はヘキサン中とメタノール中で大きく異なり、基底状態におけるコンホメーションの溶媒依存性が示唆された。NOESYスペクトルの結果からは、メタノール溶液におけるダイマー構造由来の分子間相互作用が観測された。以上のことからこの誘導体はメタノール溶液状態においてもダイマー形成によりコンホメーションが固定化されることで光着色反応性が向上していると考えた。この観測結果を結晶構造、NMRスペクトル及び量子化学計算の結果から考察を行った。ヘキサトリエン系フォトクロミック分子は、紫外光照射によりπ共役系の連結様式が大きく切り替わることで濃く着色する、分子スイッチングユニットとして興味深い分子材料である。最近、三つのヘテロ5員芳香環をトライアングル状に連結したターアリーレン誘導体が高効率で光着色することが示された。4,5-ジチエニルチアゾール骨格をベースに順次フェニルエチニル基を導人した系では、着色体は暗所に於いても熱的な消色反応により元の消色体に異性化した。最大4つのフェニルエチニル基を導入したターアリーレン誘導体は室温半減期5.4秒という高速熱消色性を示した。この結果に対して量子化学計算によるフェニルエチニル置換体の振動構造解析を行った。その結果、熱開裂反応点炭素結合の伸縮振動とフェニルエチニル基の三重結合の伸縮振動の基準振動数が倍音関係に近いことが明らかとなった。この特異な分子内振動構造が熱消色速度に寄与することを検討するために、新たにフェニルエチニル基の三重結合の一方を^<13>C置換した誘導体を合成した。赤外吸収測定の結果から三重結合の赤外活性な逆対称伸縮モードはTA-1に比べ、TA-2が約36cm^<-1>低波数側にシフトし、倍音関係がシフトすることを確認した。続いて同条件下で^<12>C体と^<13>C体の熱消色反応を測定したところ^<13>C置換体は^<12>C置換体と比較して2.4%大きな熱消色速度を示した。以上から、分子内振動モードを制御することでフォトクロミック分子の熱消色反応を制御できると結論した。
C型肝炎ウイルスを標的とする新規siRNAの開発

C型肝炎はC型肝炎ウイルスの感染により起こる。現在、副作用の少ない新しい治療薬の開発が待ち望まれている。研究者らは、独自の方法で化学修飾したsiRNAを合成し、これらがエンドヌクレアーゼ耐性、エキソヌクレアーゼ耐性を有すること、また標的以外の遺伝子の発現が抑制されてしまうオフ・ターゲット効果を軽減できること、更に末端ダングリングエンド修飾siRNAが効果的にC型肝炎ウイルスの複製を抑制することを見出した。siRNAのヌクレアーゼ耐性の向上およびRNAi誘導活性の増強を目的とし、ダングリングエンド部位に各種ビアリール型ユニットを導入したsiRNAを設計・合成し、そのタンパク質発現抑制活性について検証した。その結果、ベンゼンおよびナフタレン型ビアリールを導入したsiRNAの活性はチミジンを導入したものと同等かそれ以上であったのに対し、フェナントレン、ピレン型ビアリールを導入したsiRNAでは活性が大幅に減弱した。このことからPazドメインの疎水性ポケットにはナフタレン型ビアリール程度までの大きさが許容されることが明らかとなった。これらの結果を基に、センス鎖の5'-末端ならびにアンチセンス鎖の3'-末端にナフタレン型ビアリールを導入したsiRNAを設計・合成した。両鎖にこれらのユニットを導入することにより、導入した末端部位の二重鎖の熱力学的安定性が上昇しアンチセンス鎖の選択性が向上すること、さらにセンス鎖の5'-末端にビアリール型ユニットを導入することでセンス鎖の5'-末端リン酸化が抑制され、センス鎖によるオフターゲット効果が抑制されると考えた。センス鎖の5'-末端領域にU:A塩基対が多く存在する配列を用いて活性を検証した。その結果、未修飾のsiRNAでは活性が全く見られないのに対し、修飾siRNAでは30nMにおいてタンパク質の発現を効果的に抑制した。本修飾siRNAは、0.1nMの濃度でin vitroにおいてC型肝炎ウイルス(HCV)の複製を効果的に抑制した。また、3'-末端ダングリングエンドのベンゼン-リン酸骨格部位に光反応性残基を導入したsiRNAを設計・合成し、その機能について検証した。その結果、本修飾siRNAは、RNA干渉に関与するタンパク質を解析する上で有用なプローブであることを明らかにした。ヌクレアーゼ耐性でかつ標的とする遺伝子以外の遺伝子の発現が抑制されてしまうオフターゲット効果の軽減を目的とし、ヌクレオシドの糖部を開環し、さらに側鎖に三重結合を導入した糖部開環型ヌクレオシドアナログT^aを設計・合成した。UおよびCの代わりにアナログT^aを導入したsiRNAを合成し、HeLa細胞を用いたdual-luciferase reporter assayによりその遺伝子発現抑制能を検証した。アナログを導入することで二重鎖の熱力学的安定性が変化することを期待した。その結果、センス鎖の3'-末端領域にアナログを導入することで、siRNAの活性が向上すること分かった。この活性の向上はアナログ導入することによる二重鎖の不安定化に起因することが示唆された。また、3'-オーバーハング部位ヘアナログを導入することで、siRNAのヌクレアーゼ耐性も向上することが分かった。引き続き、Uの代わりにアナログT^aを導入したmiRNAを合成し、その活性を検証した。miRNA二重鎖としてmiR-199a-5p/miR-199a-3pを選択した。各鎖の標的配列を組み込んだベクター(psi199a-5p vector及びpsi199a-3p vector)を調整し、HeLa細胞を用いてその活性を検証した。その結果、アナログの導入部位置の違いにより、その遺伝子発現抑制能も変化した。アナログT^aを導入した鎖の遺伝子発現抑制能は低下する傾向にあった。miR-199a-5p鎖の3'-末端領域にアナログを導入すると、miR-199a-3p鎖による遺伝子発現抑制能が向上した。これは、アナログを3'-末端領域に導入することにより、結果として逆鎖の5'-末端が熱力学的に不安定化したためと考えられる。この結果は、アナログT^aの導入は、導入した鎖とは逆の鎖の鎖の選択性及び活性を向上させる上で有効な修飾法と考えられる。以上の結果から、申請者が開発した糖部開環型ヌクレオシドアナログT^aは、siRNA及びmiRNAの機能を向上させる上で有効な修飾体であり、今後の更なる展開が期待される。RNA干渉(RNA interference ; RNAi)を利用した遺伝子治療法がガンやウイルス性疾患に対する新しい治療法になるものと期待されている。RNA干渉は細胞内に導入した二本鎖RNAに由来する短鎖RNA(small interfering RNA ; siRNA)のアンチセンス鎖(ガイド鎖)と相補的な配列をもつmRNAの発現が抑制される現象である。この現象は、まず細胞に導入された長鎖二本鎖RNAがDicerにより切断され、siRNAと呼ばれる3'-末端が2塩基突出した短い二本鎖RNAが生成されて進行する。siRNAはその後、一本鎖(ガイド鎖)となり、RISC(RNA induced silencing complex)と呼ばれるリボ核タンパク質を形成する。

そして、この一本鎖siRNAが相補的な配列を持つmRNAを認識し、siRNAの中央部でmRNAが切断、分解されることでタンパクへの翻訳が阻害される。RISCにおけるsiRNAの鎖の選択には、熱力学的に不安定な末端領域に5'-末端が存在する鎖が優先的にRISCに取り込まれることがこれまでに報告されている。また、アンチセンス鎖の5'-末端のリン酸化も鎖の選択に寄与していることが示唆されている。本研究では、センス鎖の5'-末端部位にインターカレーターとしてアントラセンを結合させたアナログEを導入したsiRNAを設計・合成し、その性質を検証した。その結果、センス鎖の5'・末端にEを導入した場合に、RNAi活性が向上することが明らかとなった。これはセンス鎖の5'-末端の熱的安定性化の向上およびリン酸化を防いだことにより、アンチセンス鎖の選択性が向上したためと考えられる。以上の結果から、インターカレーターをセンス鎖の5'-末端に導入することで、センス鎖によるオフターゲット効果の抑制が可能であることが示唆された