hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオマスの酵素糖化抵抗性に対するリグニンの寄与の包括的理解

セルロース系バイオマスの酵素糖化におけるリグニンの影響を,単離リグニンではなく,実バイオマスを用いて包括的に理解することを目的とした。実験には主として蒸気爆砕ユーカリを用いた。まず糖化残渣の窒素量の測定により,セルラーゼ吸着挙動を追跡する手法開発に成功した。基質へのセルラーゼ吸着量は初期で最大となり,セルロースに吸着したセルラーゼが時間とともに遊離すると推測された。低酵素量の際でも,全セルラーゼがリグニンに吸着するわけではなく,基質中のリグニン含有率の増大につれ,飽和吸着量が増大することを明らかにした。一方アルカリ蒸解前処理を行うと基質中リグニンのセルラーゼ吸着量が大きくなることが示唆された。リグノセルロースの酵素糖化において,基質中リグニンに対するセルラーゼの非生産的吸着が課題のひとつとされている。蒸気爆砕はリグノセルロースの酵素糖化前処理として採用されがちだが,主としてヘミセルロースが分解,溶出するため,基質の主成分はセルロースとリグニンになり,リグニン含有率は増大する。すなわち他の前処理を適用したときより,酵素の非生産的吸着の影響をより深刻に受ける可能性がある。セルロースの酵素加水分解に伴い,リグニン含有率が上昇し,基質表面のリグニンの露出も増すと推定されるが,糖化進行中におけるセルラーゼーリグニンの相互作用の経時変化については明らかではない。そこで本年度は,蒸気爆砕ユーカリを基質としたきの酵素糖化過程について,基質サイズ,基質へのセルラーゼ吸着量などの経時データを取得し,セルラーゼーリグニン間の相互作用を総合的に評価することを目指した。湿潤爆砕ユーカリ試料約0.1 gに対して,1.5 FPU相当のセルラーゼを与えたとき,すなわち6時間でほぼ完全に糖化が完了する事例を主要モデルとして解析を進めた。その結果,酵素糖化初期において,吸着セルラーゼ量は急速に増加し,10分1時間で最大値に達したのち,糖化進行とともに吸着量が減少することを明らかにした。横軸を残渣中の糖質重量,縦軸を吸着セルラーゼとしたプロットを行い,糖質重量ゼロへと外挿する新手法により,爆砕ユーカリリグニンへのセルラーゼ吸着量を約18 mg/gと推定することに成功した。また吸着量の経時変化より,セルラーゼは投入初期に,セルロース,リグニン双方に飽和量吸着し,糖化進行(=セルロース分解)とともに,セルロース上に吸着していたセルラーゼは溶液中にリリースされることが推定された。リグノセルロースの酵素糖化は糖を生産する重要な技術である。しかし糖化に用いられるセルラーゼはいまだ高価であり,使用量の減少やリサイクル利用が求められる。セルラーゼのリサイクルを検討する上で,酵素糖化液中に残存するフリーなセルラーゼ量,または,固体残渣への吸着により回収不可能となるセルラーゼ量の経時変化の理解が重要である。今年度は,昨年度に引き続き蒸気爆砕ユーカリを試料としてセルラーゼを添加し,10分16時間酵素糖化を行い,基質へのセルラーゼ吸着挙動の解釈を試みた。残渣のセルラーゼ吸着量は,初期で最大となり,酵素糖化が進行するとともに吸着量が減少した。この挙動はアビセルにリグニン粉末を混合したときと類似しており,蒸気爆砕試料では,セルラーゼ投入後,セルロースおよびリグニンへ飽和吸着量に達するまで一斉に吸着し,セルロース吸着セルラーゼがセルロース分解とともに液中に遊離することが推測された。横軸に残渣中の多糖重量,縦軸に吸着セルラーゼ重量をとり,近似曲線を外挿することによって,基質中リグニンのセルラーゼ吸着容量を推定する手法を提案し,51FPU/dry-gのセルラーゼを添加した実験系では,投入セルラーゼ量の約3割がリグニンに吸着し,回収困難となることが推定された点について,論文発表を行った。一方,糖化液中のセルラーゼの定量には,一般的にBradford法などの比色定量法が用いられるが,夾雑物の影響などを受けやすく,またセルラーゼタンパク質は発色が弱く,安定性に乏しい。タンパク質データベースより,T. reeseiのセルラーゼタンパク質を網羅的に検索し,窒素含有量は16.5%周辺であることを見出し,糖化残渣,糖化液中の窒素量を測定することにより,より精度高くタンパク質の挙動を追跡できる手法を開発し,論文発表を行った。セルロース系バイオマスの酵素糖化において,糖化酵素セルラーゼのコスト低減が大きな課題である。糖化残渣に含まれるリグニンはセルラーゼを非生産的に吸着することが知られ,低酵素使用量の際に糖化効率が頭打ちとなる理由と考えられている。この現象の解明のため,著者も含め多くの研究者が試料より何らかの方法でリグニンを単離し,セルラーゼとの吸着実験を行ってきた。これに対し本研究では,単離リグニンの水中での状態と,実バイオマスの酵素糖化進行中におけるリグニンとは状態が異なることに着目し,実バイオマスを用いて包括的に「バイオマスの酵素糖化抵抗性に対するリグニンの寄与」を理解することを目的とした。10分16時間酵素糖化を行い,基質へのセルラーゼ吸着量は初期で最大となり,セルロースに吸着したセルラーゼは糖化とともに遊離すると推測された。横軸に残渣中の多糖重量,縦軸に吸着セルラーゼ重量をとり,近似曲線を外挿する新規考案手法により,51 FPU/gのセルラーゼ添加系では,セルラーゼの約3割がリグニンに吸着したと推定された。

一方,低酵素使用量の際,セルラーゼ全量がリグニンに吸着して糖化を阻害するわけではなく,吸着平衡に従い液中にもセルラーゼが存在すること,基質中のリグニン含有率の増大につれ,時々刻々吸着等温線が変化し,飽和吸着量が増大していくことを明らかにした。樹種,前処理を変えた実験では,アルカリ蒸解前処理を受けた基質は,酵素糖化時のセルラーゼ吸着量が大きくなることを見出した。本研究を行うにあたり,夾雑物の影響を受けやすく,セルラーゼに対する発色,安定性に乏しい比色法に代わり,糖化残渣の窒素量のモニタリングにより,糖化過程におけるセルラーゼ吸着挙動を追跡する手法の開発も達成した。セルロース系バイオマスの酵素糖化におけるリグニンの影響を,単離リグニンではなく,実バイオマスを用いて包括的に理解することを目的とした。実験には主として蒸気爆砕ユーカリを用いた。まず糖化残渣の窒素量の測定により,セルラーゼ吸着挙動を追跡する手法開発に成功した。基質へのセルラーゼ吸着量は初期で最大となり,セルロースに吸着したセルラーゼが時間とともに遊離すると推測された。低酵素量の際でも,全セルラーゼがリグニンに吸着するわけではなく,基質中のリグニン含有率の増大につれ,飽和吸着量が増大することを明らかにした。一方アルカリ蒸解前処理を行うと基質中リグニンのセルラーゼ吸着量が大きくなることが示唆された。複数の基質を用いて,酵素糖化中の酵素吸着をモニタリングして,前処理の違いによるセルラーゼーリグニンの吸着特性を検証する予定となっている。平成26年度は精度の高いモニタリング手法開発に注力した結果として,現時点で蒸気爆砕ユーカリのみを試料としている点でやや遅れている。確立した手法を他の基質に適用すればよいので,平成27年度に十分追いつくことが可能である。バイオマス科学平成27年度前半は,引き続き酵素吸着量のモニタリング手法の開発を続けるとともに,酵素糖化中に生じる芳香族系化合物とセルラーゼタンパク質の結合や沈殿現象について検証を行っていく。平成27年度後半には,異なる基質の酵素糖化実験へと水平展開し,基質の違い,すなわちリグノセルロースの前処理の違いによる吸着特性の違い,リグノセルロース前処理に伴うリグニンの構造変換との関係性の検証を進めていく。本年度は,前処理バイオマスとして,蒸気爆砕ユーカリについて研究を行った。酵素糖化に伴う残渣重量,組成,粒径,表面積,吸着セルラーゼ量をモニターし,蒸気爆砕ユーカリ基質中のセルロース,リグニンのセルラーゼ吸着容量や,吸着挙動の経時変化の推定を行い,当初想定していた以上の成果を得た。一方で,H25年度研究計画にあげた,酵素糖化条件下,緩衝溶液に溶出する成分の定性,定量に関して,HPLC分析を行ったものの,完全な定性・定量にまでは至らなかった。こちらに関しては,H26年度早々に実施予定である。平成26年度成果を,2015年6月の国際会議で発表するため,その旅費,宿泊費等に充当するため。リグノセルロースの酵素糖化プロセスにおいて,基質や残渣に吸着する酵素量の把握は不可欠である。これまで,糖化液中のセルラーゼ量をブラッドフォード法により比色定量し,差し引きにより吸着量を算出してきた。しかし比色法は,夾雑物の影響を受けやすく,再現性に乏しい,タンパク質によって発色率が異なる,などの問題点を有する。
In vitro交感神経-血管モデル構築による血管疾患メカニズムの解析

本研究では自律神経と血管系細胞(HPA-SMC)との共培養を行うことで、血管収縮系のin vitroモデルの構築を目指した。HPA-SMCの機能確認を行うためノルアドレナリンを添加した際のカルシウムイメージングを行い、その応答性を確認した。次に、自律神経とHPA-SMCの共培養を行い自律神経作用の影響を調べる実験を行った。自律神経と共培養した際の細胞骨格への影響を現在解析中であり、まとまりしだい成果発表を行う予定である。以上の通り、血管収縮系への自律神経作用を評価するための有用なin vitroモデル構築に向けたデータを得られたと考えている。本研究の目標は交感神経細胞・血管周皮細胞・血管内皮細胞の複合組織により行われる血圧制御等の血管機能を生体外にて再構築したin vitroモデルを構築することである。近年はヒトiPS細胞の利用により様々なヒト細胞種を取り扱うことが可能となり、培養細胞モデルによる疾患メカニズム解析研究は広く用いられはじめている。以上に基づき、当該研究者はヒトiPS細胞より交感神経を誘導し、血管組織細胞と結合することで作製する交感神経-血管モデルシステムを用いた血圧制御とその破綻メカニズムの解析を行うことを目的としている。初年度では材料となる各種細胞の誘導もしくは確保を優先課題とした。申請書に記載したように、血管内皮細胞に関しては既に広く普及しているHUVEC(ヒト臍帯静脈内皮細胞)を用いる。更には、血管周皮細胞に関してもまず市販細胞であるHPA-SMC(ヒト肺動脈平滑筋細胞)を用いることが可能かの検討を行った。HPA-SMCを複数回継代した後に、交感神経細胞が放出する神経伝達物質であるノルアドレナリンを人為的に添加した際の細胞活動をカルシウムイメージングを用いて観測を行った。その結果、HPA-SMCはノルアドレナリンに反応してカルシウム応答を示すことを確認し、本研究の目的とする交感神経-血管モデル構築に向けて有用な細胞であることを確認できた。また、当該研究者のオリジナルの技術であるヒト多能性幹細胞からの自律神経細胞誘導技術に関しては、交感神経細胞と副交感神経細胞が混在することが今後の応用に際しての課題であったが、神経分化培養時の条件を最適化することで、交感神経・副交感神経細胞を選択的に誘導する技術開発にも成功している。初年度の目標である、各種細胞の誘導もしくは確保を行うことができたので、研究進捗はほぼ予定通りである。本研究の目標は交感神経・血管周皮・血管内皮細胞の複合組織により行われる血圧制御等の血管機能を生体外にて再現した培養モデルを構築することである。近年はヒトiPS等の多能性幹細胞の利用により様々なヒト細胞種を取り扱うことが可能となり、培養細胞モデルによる疾患メカニズム解析研究は広く用いられはじめている。こうした背景に基づき、当該研究者はヒトiPS細胞より交換神経を誘導し、血管組織細胞と結合することで作製する交感神経-血管モデルシステムを構築することを目的とした。本研究の要となるヒト多能性幹細胞からの自律神経誘導に関しては昨年度までの成果で、自律神経系を構成する交感神経・副交感神経をそれぞれ高効率で作製する技術を開発してきた。一方でこの技術は細胞密度やコストの面で困難な部分も存在したため、培養手法の改良を行い、新たな薬品を添加することで、高密度状態で高コストの薬品無しの条件下での交感神経・副交感神経の選択誘導に資する技術開発を行ってきた。この新技術に関してはデータ解析が済み次第に特許化を検討している。以上の技術を用いた作製した自律神経細胞とHPA-SMC (ヒト肺動脈平滑筋細胞)との共培養を行い、交感神経作用によるHPA-SMCへの影響を調べた。自律神経との共培養を行ったサンプル、行っていないサンプルとの間でまずファロイジンを用いたアクチン染色を行い、HPA-SMCの細胞骨格への影響に関するデータ取得を行った。これらのデータ解析を終え次第、交感神経作用の血管収縮系への影響に関して学会発表等を行う予定である。また、HPA-SMC以外にも骨格筋細胞であるC2C12細胞に対する交感神経による収縮促進作用についてもデータを得ており、交感神経作用の筋肉系細胞への作用解析について有用なデータを得ることが出来たと考えている。初年度において確保したヒト交感神経細胞、HPA-SMC、HUVECを用いた細胞組織化と共培養を行う。今後の実験で重要となるのは、各種細胞をそれぞれ独立した機能組織として構築、培養した状態で更に相互作用を形成させる構成的な培養技術である。当該研究者らの研究グループでは微細加工技術を用いることで異種神経細胞を組織レベルで相互作用させるための培養技術を有している。この技術を利用することで、交感神経細胞群と血管組織群とを区画化した状態で培養を行い、神経部と血管部でそれぞれ独立した組織形成を行ったうえで相互作用するシステムを構築する。

細胞工学、神経工学平成28年度予算の残額として約4万円が生じたが、予算全体額から考えればほぼ予定通りに執行できたと考えている。平成29年度の研究では前年度に引き続き各種細胞の培養、および新規の微細加工実験が始まるためそれぞれの消耗品予算が増大することが予定される。次年度使用額を含め、平成29年度の予算では大部分をこれら実験の消耗品に使用する予定である。
情報化時代における中国学次世代研究基盤の確立

本研究は、情報化時代に対応した新たな中国学の研究・教育基盤を確立することを目的に、まず中国学を専攻する学生・大学院生・教員へのアンケート調査を実施して現状把握と分析を行った。その上で、中国学デジタルリソースの情報集約と分析・評価、ITC活用による中国学専門教育・中国語教育および初年次教育の実践的研究、中国学情報化に関連する法律問題、およびITC技術を活用した人文学研究方法等に関する研究を行った。研究期間中、漢字文献情報処理研究会との連繋のもと、毎年2回のシンポジウム・学会を開催し、同会機関誌『漢字文献情報処理研究』に継続的に研究成果を公表するとともに、研究成果図書を計4冊刊行した。本研究の目的は、以下の四点に関する考究・開発を通じて、情報時代に対応した新たな中国学の研究・教育基盤を確立することにある(1)中国学デジタルリソース情報の集約・分析(2)中国学基礎共有コンテンツの整備(3)電子文献分析手法の考究と分析ソフトの開発(4)デジタル時代に対応した中国学・中国語学教育方法の考究・実践研究初年度にあたる平成23年度は、研究基盤の確立を目標として情報の収集・整理を進めた。(1)に関しては、研究分担者がそれぞれの専門分野に即してWebリソースおよびデータベース製品に関する情報の収集・整理を進めるとともに、各データおよびソフトウエアの研究上の有効性の評価を進め、(2)の中国学基礎共有コンテンツの整備に向けた基盤を確立した。また、中国学情報化に伴う法律問題について、研究協力者:慶応義塾大学産業研究所准教授・石岡克俊氏との意見交換を通じて論点を洗い出したほか、公開シンポジウム「電子書籍時代のプラットフォームとコンテンツ」を開催して電子書籍をめぐる法律問題について多角的に検討した。(3)に関しては、中国学のみならず日本学や欧米における電子文献分析手法関連書籍・論考を幅広く収集し、内容の検討に着手した。(4)については、まず国内大学の中国文学・史学・哲学を専攻する学生・大学院生および教員を対象としたコンピュータスキルおよび知識に関するアンケートを実施し、日本の中国学教育情報化の現状の把握につとめた。その結果を踏まえて、情報時代に対応した中国学教育のあり方について、初年次教育などの観点から初期的な構想をまとめた。年度末には情報時代の中国学で必要になると思われる基礎的な知識およびスキルを『電脳中国学入門』にとりまとめ、初期的な研究成果を反映させるとともに、本研究の研究基盤とした。平成25年度には、前年度に確立した最終的な成果とりまとめに向けたロードマップに従って、各グループごとに課題を絞り込み研究の深化に務めた。本年度はとりわけ情報時代の中国学研究・教育の基礎教養ともなる著作権などの法律問題ついて、研究協力者である慶應義塾大学法科大学院准教授・石岡克俊氏と共同で従来の研究成果を総合するとともに検討作業を集中的に進め、成果を『人文学と著作権問題』として刊行した。A.デジタルリソースGこれまでに収集した中国学デジタルリソース情報に基づき、個々のデジタルリソースの構造や学術的有効性の評価作業を進めた。また前年度に電子テキスト化を完了した『中国古今地名大辞典』の校正・整形作業を進め、ウェブに仮公開した。B.テキスト分析Gこれまでに収集された情報の整理を進めるとともに、各自の専門分野への応用の方法について研究を進めた。また、各種分析手法やスクリプト等の使用方法について、それらを共有・教授するための準備に着手した。ソフトウエア開発については、漢字字形の変換プログラムなどについて開発に着手した。C.情報化教育G前年度までに確立したCITに対応した初年次教育・専門入門教育の教授内容・方法などの基礎の上に、実践的な検討を進めた。またテキスト分析Gとも共同で、中国学の専門教育レベルで習得すべき知識や情報スキルの絞り込みおよび教授方法の検討に着手した。CAIについては、さまざまなCITの語学教育への応用方法について情報を収集するとともに、その理論面の検討に着手した。夏期においてシンポジウムを開催し、初年字教育・CAIに関して、中間的な成果の公表とレビューを行った。本研究の目的は、以下の四点に関する考究・開発を通じて、情報時代に対応した新たな中国学の研究・教育基盤を確立することにある。1中国学デジタルリソース情報の集約・分析2中国学基礎共有コンテンツの整備3電子文献分析手法の考究と分析ソフトの開発4デジタル時代に対応した中国学・中国語学教育方法の考究・実践平成24年度は、前年度に引き続き研究基盤の確立を目標として情報の収集及び整理を勧めた。1に関しては、研究分担者がそれぞれの専門分野に即してWebリソース及びデータベース製品に関する情報を収集して整理に当たるとともに、各データの研究上の有効性の評価を行った。一部データについては、所属研究機関において購入を行い、その学術上の有効性を確認した。2についてはデータの構築に着手している。また研究協力者である慶應義塾大学の石岡克俊氏に協力いただき、関西大学アジア文化研究センターとの共催で「夏期公開シンポジウム・デジタル書籍・著作権に関する最新動向これからの東アジアにおけるデジタル文化のために」を開催し、デジタル書籍や著作権の最新の動向について理解を深め、交流を行った。3については、前年に引き続いて中国学のみならず国文学などの電子文献の分析についての方法の情報を収集した。また韓国における文献の電子化についての情報も集めた。4については、初年次教育における電子スキルのあり方についてまとめ、『大学で学ぼうー知のスキルアップ15ー』を発行した。これにより、本研究における成果を教育面に応用し、広く成果として利用してもらうことが可能となった。

平成26年度には、平成25年度末に修正したロードマップに従い、次年度の最終的な成果取りまとめを視野に、研究の深化に努めた。A.デジタルリソースG平成26年度はWebを通じた論文などの研究情報の発信と収集について集中的に検討し、夏期にはシンポジウムを開催して内外の状況を広く検討し、その成果を論文として公刊した。また、『中国古今地名大辞典』全文データの公開方法・形式に関する検討を深化させるとともに、漢籍国字解本『論語』を中国への委託によって入力し、漢文訓読文献のデジタル化における技術的問題の具体的検討に着手した。B.テキスト分析G最終的な成果報告を視野に、漢字字形変換などのWebサービス構築に向け、具体的な仕様の確定と技術的問題点の洗い出しを行った。C.情報化教育G平成25年度に刊行した『人文学と著作権問題』に関連して、12月にトークセッションを開催し、中国学研究・教育における法律問題の実際と同書の意義について討議を行うとともに情報発信を行った。また、過年度に刊行した『電脳中国学入門』・『大学で学ぼう』を実際の授業における使用事例を集積し、中国学の入門・専門課程における情報化の内容・カリキュラム等について、研究の深化に努めた。研究最終年度である平成27年度には、これまでの研究を総合・再検討し、成果の最終的な取りまとめと発信を行った。A.デジタルリソースG:前年度に入力した漢籍国字解本『論語』および既にネット公開している『中国古今地名大辞典』の実例に則して、漢文文献データ構築と公開における現実的問題とその解決方法に関する研究を進化させ、整理が完了したデータをインターネット上に公開した。B.テキスト分析G:これまでの研究によって集積した分析方法の整理と検証作業を進め、学会発表・論文として成果を発表した。C.情報化教育G:8月にシンポジウムを開催して、本研究において中国学の研究・教育の情報化の成果として刊行した『電脳中国学入門』・『大学で学ぼう』・『人文学と著作権問題』の大学・大学院授業等での利用実態についてフィードバックを受けた。それを踏まえて、大学・大学院の入門教育・専門教育および語学教育における情報化対応のあり方に関する知見を総合し、論文として公表した。研究成果は、夏期および年度末のシンポジウムを通じて公表するとともに、研究成果論文集『論集:中国学と情報化』として集大成した。本研究は、情報化時代に対応した新たな中国学の研究・教育基盤を確立することを目的に、まず中国学を専攻する学生・大学院生・教員へのアンケート調査を実施して現状把握と分析を行った。その上で、中国学デジタルリソースの情報集約と分析・評価、ITC活用による中国学専門教育・中国語教育および初年次教育の実践的研究、中国学情報化に関連する法律問題、およびITC技術を活用した人文学研究方法等に関する研究を行った。
光異性化よるポリペプチドの構造制御と分子動力学

ポリぺプチドのへリックスセンス反転機構を明らかにするため、側鎖にアゾべンゼン基を結合し、アゾべンゼン基の光異性化に伴う主鎖・側鎖のコンフォメーション変化を核磁気共鳴(NMR)により調べ、以下の結果を得た。(1)poly(β-n-propyl L-aspartate)(PnPLA)は溶媒中では温度上昇に伴い右巻α-へリックスから左巻へ可逆的にへリックスセンス反転し、^<13>CNMRスぺクトルの化学シフトは両者で全て異なる。転移は可逆的で、その温度領域は4050°Cである。この転移エネルギーは110kJ/molである。ジクロル酢酸-重ク口口ホルム系での側鎖の距離角度情報を得た。ジクロル酢酸13%では右巻α-へリックス、35%では左巻α-へリックス、5%以上でコイル状態であった。スピン結合定数^3J_<αβ>から求めた内部回転角X_1は、右巻α-へリックスではg^-が90%でtが10%、左巻α-へリックスでは両者が50%であった。両へリックスで側鎖構造が異なる。(2)アゾべンゼン基の導入量を増やすため、又光異性化の影響が主鎖に及び易いように、アゾべンゼン基のメチレン基が少ないphenylazobenzylalcoholを合成し、これとL-aspから、単量体を得た。これとβ-n-propyl L-aspとからアゾべンゼン基量が多い高分子を合成したが、十分な分子量の試料が得られず、現在反応条件を検討中である。L-asp-β_R-dをL-aspartaseとフマル酸より酵素合成した。反応条件を改良して、収量を60から90%、重水素化率を90から95%に上げることが出来た。これより、上記のアゾべンゼン基とn-プロピル基を結合した単量体をそれぞれ合成した。今後この試料の高分子を得て重水素NMRの固体/溶液両者における緩和時間を測定して、光異性化によるコンフォメーション変化のダイナミクスを側鎖から調べる予定である。ポリペプチドのヘリックスセンス反転等の高次構造変化のメカニズムを明らかにするため、側鎖にアゾベンゼン基を結合し、アゾベンゼン基の光異性化に伴う主鎖・側鎖のコンフォメーション変化を核磁気共鳴(NMR)により原子レベルで調べ、以下の結果を得た。2)溶液中では温度上昇に伴い右巻α-へリックスから左巻α-ヘリックスへ可逆的にヘリックスセンス反転し、^<13>CNMRスペクトルの化学シフトは両者で全て異なる。転移温度領域は溶媒に依存する。重クロロホルムでは4050°C、重テトラク口口エタンでは2050°Cである。NMRにより高次構造を決定するためには、距離・角度情報を得る必要がある。PnPLAはへリックス構造の固い棒状分子のため、分子運動の速さが遅くなりそのスペクトルは広幅化し、距離・角度情報を得ることが困難だったので、微量の有機酸を加えた測定を行い、ヘリックス構造の精密化を行う予定である。3)飽和移動NMR法によりヘリックスセンス反転速度25/sを求めた。

4)エステル交換法によりアゾベンゼン基をPnPLAに導入した。導入量は230%である。ヘリックスセンス反転温度に関してはPnPLAとほとんど同じで、アゾベンゼン基の有無による変化や光異性化による変化も観測されなかった。5) PnPLAの固体フィルムは120130°Cで一次相転移した。これに伴い、固体^<13>CNMRスペクトルの化学シフトも右巻α-ヘリックスから左巻へリックスに変化した。今後はアゾベンゼン基の導入量を更に増やし、光異性化によるコンフォメーション変化の有無を検討する。ポリペプチドのへリックスセンス反転機構を明らかにするため、側鎖にアゾベンゼン基を結合し、アゾベンゼン基の光異性化に伴う主鎖・側鎖のコンフォメーション変化を核磁気共鳴(NMR)により調べ、以下の結果を得た。(1)poly(β-n-propyl L-aspartate)(PnPLA)は溶液中では温度上昇に伴い右巻きα-へリックスから左巻へ可逆的にへリックスセンス反転し、^<13>CNMRスペクトルの化学シフトは両者で全て異なる。転移は可逆的で、その温度領域は4050°Cである。この転移エネルギーは110kJ/molである。ジクロル酢酸ー重クロロホルム系での側鎖の距離・角度情報を得た。ジクロル酢酸13%では右巻α-へリックス、35%では左巻α-へリックス、5%以上でコイル状態であった。スピン結合定数^3J_<αβ>から求めた内部回転角x_1は、右巻α-へリックスではg^-が90%でtが10%、左巻α-へリックスでは両者が50%であった。両へリックスで側鎖構造が異なる。(2)アゾベンゼン基の導入量を増やすため、又光異性化の影響が主鎖に及び易いように、アゾベンゼン基のメチレン基のメチレン基が少ないphenylazobenzylalcoholを合成し、これとL-aspから、単量体を得た。これとβ-n-propyl L-aspとからアゾベンゼン基量が多い高分子を合成したが、十分な分子量の試料が得られず、現在反応条件を検討中である。(3)L-asp-β_R-dをL-aspartaseとフマル酸より酵素合成した。反応条件を改良して、収量を60から90%、重水素化率を90から95%に上げることが出来た。これより、上記のアゾベンゼン基とn-プロピル基を結合した単量体をそれぞれ合成した。今後この試料の高分子を得て重水素NMRの固体/溶液両者における緩和時間を測定して、光異性化によるコンフォメーション変化のダイナミクスを側鎖から調べる予定である。
光エネルギー駆動型液相反応用カプセル型マイクロリアクターの開発

本研究では、エネルギー・環境問題に係る液相反応として「BDF合成反応」と「有機物の分解反応」を選定し、同反応を十分に進行させ、かつ今まで報告例がない「光エネルギーを駆動源とする新規カプセル型マイクロリアクターの構築」を目指した。まず、BDF合成速度・反応物/生成物の透過速度・活性種の溶出抑制の観点から、CaO/活性炭内包アルギン酸カプセルをBDF合成用マイクロリアクターとして構築することに成功した。次に、光触媒内包カプセルを用いたメチルオレンジの分解反応における律速段階を推定し、内包する光触媒の種類を変更することで、新規触媒系を構築できる可能性を見出した。1. BDF合成反応当研究グループは、CaO触媒/光熱変換物質内包型カプセルを用いた光エネルギー駆動型BDF合成反応の可能性を世界で初めて示したが、カプセル破損等の課題が残っている。本プロジェクトでは、様々なカプセル膜改質を施すことでカプセル強化を図ると共に、これによって生じる反応物・生成物の透過速度の低下やBDF合成反応速度の低下を解決し、十分な透過速度およびBDF合成速度を有し、カプセル破損を抑制した「光エネルギー駆動型BDF合成反応用カプセル型マイクロリアクター」の構築を目指した。今年度は、CaOと活性炭粉末を内包し、様々な膜改質を施したカプセルを調製し、カプセル内外での反応物(油)および生成物(BDF)の透過性を検討した。その結果、CaOあるいは活性炭粉末を内包することで透過量(粉末なしでの透過量を100%とした場合)が4080%へと低下し、透過速度が減少することが分かった。また、膜改質の種類によって透過量および透過速度に変化が生じ、カプセル破損率を40%から10%へ低下させることが可能である一方で、透過量が70%まで低下することが分かった。これらの結果より、ある程度の透過量・透過速度を有するカプセルを選択して、光エネルギー駆動型BDF合成反応へ用いた結果、BDF収率の大幅な減少を観測した。この点に関して、BDF合成反応中のカプセル内外の液相分析および固相分析を行い、原因を究明すると共に対策を講じる必要があると考えた。2.光触媒内包型カプセルを用いた分解反応平成27年度の計画ではあるが、市販TiO2触媒を内包したカプセルを試作し、メチルオレンジ水溶液の分解反応へ適用した結果、カプセル化することで大幅に活性が低下することが分かった。現在、反応物・生成物の透過阻害や触媒構造の変化などを原因として考え、改善方法を模索中である。CaO/光熱変換物質内包カプセルを用いた光エネルギー駆動型BDF合成反応に関して、(a)膜改質を施すことでカプセル破損率の低減を達成するが、反応物・生成物の透過速度が減少し、BDF合成速度が低下する, (b)カプセル内外の液相組成変化を追随することで、メタノール透過速度がBDF合成速度に多大な影響を及ぼすことが分かった,(c)光熱変換物質が広範囲波長領域の光を吸収する場合、BDF合成速度は光源の光量に依存する,(d)集光レンズを設置した上で、カプセル内部の光熱変換物質濃度および光量を最適化すると、初期段階(反応1時間)のBDF合成速度とBDF収率を改善することが可能である,(e)同条件でのCa種の溶出率は0.02%以下である,等の知見を得た。これらを総合すると、CaO(100mg/mL)/活性炭(0.5mg/mL)内包アルギン酸カプセルを用いて光量3.6Wの条件下でBDF合成反応を行うと、カプセル破損率40%(撹拌による破損率25%も含む)、Ca溶出率0.02%以下となり、BDF収率90%以上を達成することが分かり、同条件・同カプセルを最良条件と結論付けた。また、光触媒内包カプセルを用いた液相反応に関して、様々な膜改質を施したカプセルにおいて反応物の透過試験を行った結果、膜厚・親水性/疎水性・膜細孔径が透過性に大きく寄与し、その中でも比較的透過速度が良好であった膜改質を行い、メチルオレンジの分解反応を行ったが、光触媒粉末を直接系内へ分散させる方法に比べ、性能が低い結果であった。さらに、触媒機能と光熱変換機能を併せもつ固体酸触媒を内包したカプセルを調製し、脂肪酸のエステル化反応を光照射下で行った結果、固体酸触媒濃度の最適化が必要であることが判明した。平成26年度中に「原料・生成物の透過速度の実測方法」および「反応律速範囲での反応速度の算出方法」を確立し、平成27年に「メチルオレンジの分解反応」を液相反応、「光触媒内包カプセル」を新規触媒系として透過速度の実測に成功しており、光触媒内包カプセルを用いたメチルオレンジの分解反応も試みている。また、平成27年度中に最適な「光エネルギー駆動型BDF合成反応用カプセル型マイクロリアクター」の構築を完了し、第3の反応系として「固体酸触媒内包カプセルを用いた光照射下での脂肪酸のエステル化反応」にも着手している点は評価できると考える。CaO/光熱変換物質内包カプセルを用いた光エネルギー駆動型BDF合成反応に関して、様々な因子(膜改質の有無,照射する光の光量,内包する光熱変換物質の濃度,光熱変換物質の種類,反応時間)が反応物・生成物の透過速度、BDF合成速度、および活性種の溶出程度へ与える影響を検討した結果、CaO(100mg/mL)/活性炭(0.5mg/mL)内包アルギン酸

カプセルが最良の触媒系であることが分かった。同カプセル型マイクロリアクターを用いて光量3.6Wの条件下でBDF合成反応を行うと、カプセル破損率53%(撹拌による破損率2530%も含む)、Ca溶出率0.4%以下、高いBDF収率(1時間:60%, 6時間:90%以上)を達成し、光エネルギー駆動型BDF合成用カプセル型マイクロリアクターの構築に成功した。次に、光触媒内包カプセルを用いたメチルオレンジの分解反応に関して、様々な因子(膜改質の有無、光触媒の内包濃度、投入カプセル量、および光触媒の種類)がメチルオレンジの透過速度および分解速度へ与える影響を検討した結果、二重アルギン酸膜をメチルオレンジが透過する速度は十分に早く、カプセル内部の光触媒上での分解反応が律速段階であることが分かった。また、粉末で用いた際に高活性を示す光触媒へと変更すると、カプセル内包後の分解特性も向上することが分かった。すなわち、内包する光触媒を適切に選定すれば、新規触媒系を構築できる可能性を示した。最後に、固体酸触媒内包カプセルを用いたオレイン酸のエステル化反応に関して、膜改質、固体酸触媒の種類など様々な因子を変更し、光エネルギー駆動型マイクロリアクターの構築を試みているが、生成物(特に副生する水)のカプセル外への透過速度を確保する課題を解決できておらず、更なる検討が必要であると考えている。本研究では、エネルギー・環境問題に係る液相反応として「BDF合成反応」と「有機物の分解反応」を選定し、同反応を十分に進行させ、かつ今まで報告例がない「光エネルギーを駆動源とする新規カプセル型マイクロリアクターの構築」を目指した。まず、BDF合成速度・反応物/生成物の透過速度・活性種の溶出抑制の観点から、CaO/活性炭内包アルギン酸カプセルをBDF合成用マイクロリアクターとして構築することに成功した。次に、光触媒内包カプセルを用いたメチルオレンジの分解反応における律速段階を推定し、内包する光触媒の種類を変更することで、新規触媒系を構築できる可能性を見出した。2つの理由によって達成状況にやや遅れが生じている。1つは「カプセル膜改質の再現性」についてである。既に当研究グループでは数種類の膜改質を施した結果、カプセル破損率が大幅に低下する知見を得ていたが、別の研究者による再現性を確認していなかった。そこで、本件について平成26年度着手した結果、予想以上に時間を取られることとなった。もう1つは、適切な光照射量(光量)の設定に時間を要したことである。本プロジェクトで用いているカプセルは反応中に大きく分けて2つの理由で破損する。1つめは撹拌等の機械的・物理的応力による破損であり、カプセル膜を改質して強化を図ることで破損を低減することが可能である。もう1つはカプセル内へ透過した低沸点化合物が光照射下でカプセル内部で揮発し、内部から破損する。従って、照射する光量を制御することでカプセル内部温度を沸点よりも低い温度に制御する必要があり、適切な光量の設定が重要となる。本年度は膜改質による機械的・物理的応力に対する耐久性の向上を目的としていたため、揮発によるカプセル破損の影響を出来る限り抑制する必要があり、光量の設定に時間を要してしまった。メチルオレンジ分解用光触媒内包カプセルに関しては、(a)カプセル内部に到達する紫外領域の光量を増加させる,(b)原料の1つであるO2の透過性を確保するため、カプセル内部空間をO2溶存媒体に置きかえる,(c)光触媒自体の性能を向上する,などの工夫を施して、年度内に「光エネルギー駆動型液相反応用カプセルリアクター」の構築を完了したいと考える。
巨大複雑天然物の実践的全合成と機能解析

巨大で複雑な構造を有する生物活性天然物の効率的な全合成研究を行った。強力な抗真菌活性を示すポリエーテル天然物ガンビエル酸Aの世界初の全合成を達成し、先に提唱した改訂立体構造式が正しいことを証明した。致死性海産毒ポリカバノシドAの収束的な全合成ルートを開発し、各種類縁体合成への道を拓いた。細胞骨格タンパク質アクチンに作用するポリエーテルマクロリド、ゴニオドミンAについて、チオエステルのStille型クロスカップリング反応を基盤として全合成に必要なフラグメントの効率的合成法を確立した。本研究課題は、強力かつ重要な生物活性を示す巨大複雑天然物のグラムスケールでの供給と多様な人工類縁体合成を可能にする高効率的かつ実践的な全合成ルートの確立と機能解析を目的としている。ガンビエル酸類は強力な抗真菌活性を示す巨大ポリエーテル天然物である。本年度は、ガンビエル酸類の分子中央部CDEFG環部の新たな収束的合成法を開発するとともに、分子左側鎖を導入したA/BCD環フラグメントおよびGHIJ環フラグメントの合成ルートを確立した。ゴニオドミンAは、細胞骨格タンパク質アクチンに作用するポリエーテルマクロリドであり、2008年に当研究室により完全立体構造が明らかにされた。本年度はまず、C15-C25に相当するビニルスズおよびC26-C36に相当するチオールエステルをそれぞれ、Shrapless不斉エポキシ化/exo-環化、Carreira不斉アルキニル化を鍵反応として合成した。さらに、両フラグメントを銅(I)塩存在下、パラジウム(0)触媒を用いるLiebeskind-Sroglクロスカップリングにより連結し、続くLuche還元によりC15-C36フラグメントを立体選択的に合成することに成功した。本合成により、複雑な多官能性フラグメントの連結におけるLiebeskind-Sroglカップリングの有用性を実証した。ポリカバノシドAは、テトラヒドロピラン環を含むマクロリド配糖体であり、ヒト致死活性を有する。鈴木-宮浦カップリングを鍵反応とする収束的なマクロリド骨格の構築を計画した。本年度は、マクロリドの南半球に相当するC1-C8および北半球に相当するC9-C16の各フラグメントの効率的な触媒的不斉合成ルートを開発した。ガンビエル酸Aの全合成研究:2回の鈴木-宮浦カップリング反応と閉環メタセシス反応を鍵工程として、分子左側鎖を導入したA/BCD環部フラグメントの収束的合成ルートを確立した。また、アルドール反応と脱水環化反応を鍵工程とするGHIJ環部フラグメントの収束的合成法を開発した。さらに、塩化セリウムを用いるJulia-Kocienski反応により三置換オレフィン部を含む分子右側鎖構造の効率的な合成法を開発し、J環部側鎖を含むGHIJ環部フラグメントの合成に初めて成功した。ポリカバノシドAの全合成研究:昨年度、触媒的不斉合成反応(不斉ヘテロDiels-Alder反応及び不斉プレニル化反応)を基盤として合成したC1-C8及びC9-C16フラグメントの連結を行った。C1-C8エノールエーテルのヒドロホウ素化により得られるアルキルボランと、C9-C16ラクトンから誘導したエノールトリフラートの鈴木-宮浦カップリング反応は、PdCl_2(dppf)/Ph_3As触媒系を用いることにより高収率で進行した。続く5段階の官能基変換を経てヒドロキシカルボン酸へと誘導し、山口ラクトン化により16員環マクロラクトン構造の構築に成功した。ゴニオドミンAの全合成研究:チオエステルとビニルスズのStille型クロスカップリング反応を適用することにより、BC環部スピロアセタール構造を含むC1-C16フラグメント及びC12-C36フラグメントの収束的合成を達成した。また、既に合成を報告しているC26-C36フラグメントについて、量的供給が可能な改良合成法の開発を行った。ガンビエル酸Aの合成研究:ガンビエル酸Aの世界初の全合成を達成した。まず、GHIJ環部フラグメントのグラムスケールでの改良合成法、温和な条件下でのE環への立体選択的アリル基導入法を確立した。A/BCD環部フラグメントと(F)GHIJ環部フラグメントを鈴木-宮浦カップリング反応により連結し、続く3段階でC25位の立体化学を制御した後、7員環エーテルの酸化的開裂を含む7段階でE環をラクトンとして構築した。さらに、立体選択的なアリル化により得られるジエンに対して閉環メタセシス反応を行ってF環を構築し、全ポリエーテル骨格の合成を完了した。さらに、塩化セリウムを用いるJulia-Kocienski反応により3置換オレフィンを含むJ環側鎖を導入し、脱保護、C1位ヒドロキシ基の選択的酸化を行いガンビエル酸Aの全合成を達成した。

ポリカバノシドAの合成研究:これまで問題であったマクロラクトン化について検討し、改良Keck法により望みのマクロリドがほぼ定量的に得られることを見出した。その後4段階で既知の重要中間体へと誘導した。2糖L-フコシル-D-キシロース部を、armed-disarmed法の適用により従来法よりも短段階かつ高立体選択的に合成し、Nicolaou法によるグリコシル化、さらにトリエン側鎖の導入を行って、ポリカバノシドAの全合成を達成した。ゴニオドミンAの合成研究:C12-C26フラグメントの量的供給を可能とする改良合成ルートを開発した。タンデム型Sharpless不斉エポキシ化/5-exo環化を鍵工程としてE環を構築し、別途調製したホスホニウム塩とのWittig反応と還元的エーテル化によりD環を高収率かつ高ジアステレオ選択的に構築した。その後、10段階でC12-C25ビニルスズへと誘導した。その後、野崎-檜山-岸反応によるフラグメント連結を鍵工程として合成したC26-C36チオエステルとのStille型クロスカップリング反応によりエノンとした後、さらに7毅階でC12-C36フラグメントの効率的合成ルートを確立した。
腸管上皮細胞接着分子のEpCAMおよび相同分子TROP2の機能解明

本年度は腸管上皮細胞における二つの接着分子Epithelial cell adhesion molecule (EpCAM, TROP1)および相同分子であるTROP2によって制御されている分子群及び経路を明らかにするために遺伝子改変マウス組織から腸管上皮細胞を用いて発現分子の網羅的な解析を実施する予定であった。しかしながら、次項目の現在までの進捗状況で記載する通り、解析を実施するために十分な遺伝子改変マウスを確保することができなかった。そのため、過去に実施した腸管組織全体を用いたデータの再解析を実施した。これまでは発現量を基準にし、変動の大きい分子の探索を中心に実施していたが、本年度の解析では転写因子、接着分子、膜タンパク質に焦点をあてた解析を行った。その結果、EpCAMとTROP2により制御される可能性が示唆される新たな分子を見出すことができた。全身のEpCAMを欠損したマウスに腸管上皮細胞特異的にマウスTROP2を発現するマウス(以下T2Rマウスとする)は腸管上皮細胞において免疫関連分子の発現が低下している。加えて、腸管も野生型やコントロールマウスと比べると腸管が肥厚しており、腸管上皮下の粘膜固有層において免疫細胞が増加している可能性が示唆された。そこで各マウスの腸管組織から免疫細胞を調整し、総細胞数および細胞構成の変化を検討した。その結果、T2Rマウスは比較対照群のマウスに比べ、総細胞数が増加していたが、T細胞、B細胞、樹状細胞の構成には大きな変化がなかった。一方で、興味深いことにEpCAM陽性の免疫細胞が腸管粘膜固有層に存在することを新たに見出した。このEpCAMを発現している免疫細胞を特定するために様々な免疫細胞マーカーを用いて検討を行ったが、どの免疫細胞がEpCAMを発現するのかの特定には至らなかった。要因は不明ではあるが、飼育環境の変化の影響により、使用する遺伝子改変マウスの繁殖率の低下がみられた。そのため、研究初期に導入予定であった遺伝子改変マウスの個体数も減少してしまった。交配による個体数拡大が困難であったため、本年度実施予定であった遺伝子改変マウスを用いた腸管上皮細胞発現分子、腸内細菌叢解析、代謝物の網羅的解析を実施することができなかった。そこで網羅的発現解析に必要十分な個体数を得るために、本マウスの凍結精子からの個体復元は初の試みであり、個体復元率は未知であったが、遺伝子改変マウスの凍結精子を導入し、再度個体の復元を実施を試みた。実際に、本マウスの凍結精子を用いた体外受精を実施したところ、繁殖率の低下と同様に精子の運動率が低く、目的の表現型を持つマウスを得ることはできたが十分な個体数を得ることができなかった。そのため、体外受精を複数回繰り返すことにより、網羅的解析を実施するために必要なマウスを確保するための準備できた。加えて、飼育方法に工夫を施すことで、安定的にマウスを維持できる環境整備も行なった。これらの取り組みにより、次年度以降は安定的にマウス個体数を確保でき本年度実施できなかった課題に取り組むことが可能となった。マウス個体数の拡大に伴う研究の遅延の影響を減らすために、来年度の実施予定の研究計画に向けた予備検討を行った。本年度、繁殖に使用できなかった遺伝子改変マウスを用いて、腸管内に存在する免疫細胞数および構成をフローサイトメータにより解析した。網羅的解析に用いる試料に関しては、比較対照である野生型マウスの組織を採取し、発現分子解析、腸内細菌叢解析、代謝物解析に必要な試料の調整を行なった。EpCAMおよびTROP2に共通する機能、異なる機能を明らかにするため、本年度実施することができなかった遺伝子改変マウスを用いた発現分子の網羅的解析を最優先で行う。各マウスより腸管上皮細胞を単離し、RNA-seqを用いた発現解析を実施する。本解析から腸管上皮細胞で特徴的にEpCAMもしくはTROP2に依存して発現が変動する分子群、遺伝子を見出す。その後、絞り込まれた因子と両分子が相互作用するかを共免疫沈降方により検証を行う。本解析によりEpCAM、TROP2それぞれの恒常時において調整を受ける新規分子経路を見出す。T2Rマウスでは免疫関連分子の発現が低下おり、その要因として腸内細菌接着受容体もしくは腸内細菌叢由来のシグナル分子受容体、腸内細菌叢の構成の変化による代謝産物の変化など様々な可能性が考えられる。そこで、便試料を用いた、細菌の16S rRNA遺伝子の網羅的解析や質量分析器を用いた代謝物質の解析を行う。腸内細菌の腸管上皮細胞への接着も腸管上皮細胞の発現分子を変化させる要因となる。そこでT2Rマウスでの腸管上皮細胞への腸内細菌の接着を検討するため腸管組織片と細菌検出用の蛍光プローブを用いた蛍光in situハイブリダイゼーションを実施する。これらの結果より、T2Rマウスにおける免疫関連分子の発現低下は宿主側、腸内細菌側のどちらの因子が関与しているかを明らかにする。本年度見出した、腸管粘膜固有層に存在するEpCAM陽性免疫細胞の報告はこれまでほとんどなく、腸管内における新たな免疫細胞の可能性もある。そこでフローサイトメーターによる細胞分取によりEpCAM陽性免疫細胞のみを回収する。回収した細胞の遺伝子発現解析を実施することにより細胞種の特定を試みる。

本年度は腸管上皮細胞における二つの接着分子Epithelial cell adhesion molecule (EpCAM, TROP1)および相同分子であるTROP2によって制御されている分子群及び経路を明らかにするために遺伝子改変マウス組織から腸管上皮細胞を用いて発現分子の網羅的な解析を実施する予定であった。しかしながら、次項目の現在までの進捗状況で記載する通り、解析を実施するために十分な遺伝子改変マウスを確保することができなかった。そのため、過去に実施した腸管組織全体を用いたデータの再解析を実施した。これまでは発現量を基準にし、変動の大きい分子の探索を中心に実施していたが、本年度の解析では転写因子、接着分子、膜タンパク質に焦点をあてた解析を行った。その結果、EpCAMとTROP2により制御される可能性が示唆される新たな分子を見出すことができた。全身のEpCAMを欠損したマウスに腸管上皮細胞特異的にマウスTROP2を発現するマウス(以下T2Rマウスとする)は腸管上皮細胞において免疫関連分子の発現が低下している。加えて、腸管も野生型やコントロールマウスと比べると腸管が肥厚しており、腸管上皮下の粘膜固有層において免疫細胞が増加している可能性が示唆された。そこで各マウスの腸管組織から免疫細胞を調整し、総細胞数および細胞構成の変化を検討した。その結果、T2Rマウスは比較対照群のマウスに比べ、総細胞数が増加していたが、T細胞、B細胞、樹状細胞の構成には大きな変化がなかった。一方で、興味深いことにEpCAM陽性の免疫細胞が腸管粘膜固有層に存在することを新たに見出した。このEpCAMを発現している免疫細胞を特定するために様々な免疫細胞マーカーを用いて検討を行ったが、どの免疫細胞がEpCAMを発現するのかの特定には至らなかった。要因は不明ではあるが、飼育環境の変化の影響により、使用する遺伝子改変マウスの繁殖率の低下がみられた。そのため、研究初期に導入予定であった遺伝子改変マウスの個体数も減少してしまった。交配による個体数拡大が困難であったため、本年度実施予定であった遺伝子改変マウスを用いた腸管上皮細胞発現分子、腸内細菌叢解析、代謝物の網羅的解析を実施することができなかった。そこで網羅的発現解析に必要十分な個体数を得るために、本マウスの凍結精子からの個体復元は初の試みであり、個体復元率は未知であったが、遺伝子改変マウスの凍結精子を導入し、再度個体の復元を実施を試みた。実際に、本マウスの凍結精子を用いた体外受精を実施したところ、繁殖率の低下と同様に精子の運動率が低く、目的の表現型を持つマウスを得ることはできたが十分な個体数を得ることができなかった。そのため、体外受精を複数回繰り返すことにより、網羅的解析を実施するために必要なマウスを確保するための準備できた。加えて、飼育方法に工夫を施すことで、安定的にマウスを維持できる環境整備も行なった。これらの取り組みにより、次年度以降は安定的にマウス個体数を確保でき本年度実施できなかった課題に取り組むことが可能となった。マウス個体数の拡大に伴う研究の遅延の影響を減らすために、来年度の実施予定の研究計画に向けた予備検討を行った。本年度、繁殖に使用できなかった遺伝子改変マウスを用いて、腸管内に存在する免疫細胞数および構成をフローサイトメータにより解析した。
基礎造形教育におけるデッサンの目的と意義-絵画作品の幾何学的実証を通して-

本研究はデッサンに着目し、西洋のデッサンという概念のみならず、日本が大きく影響を受けてきた東洋画も視野に入れながら、デッサン-造形教育の基礎の問題について、新たな方法論によって再検討したものである。デッサンの訓練や修練を通して、美の本質の一つとしての均衡・調和の感覚が養われるという理論的仮設を立て、科学的とくに幾何学的手法を用いることによって、その検証を試みた。その際、西洋では、均衡・調和の典型としての黄金比がこれまで造形の秘法として尊重されてきている。この黄金比を各時代を代表する記念碑的な芸術作品に適用してみることによって、画家の訓練された感覚によって作られた作品には、黄金比を充足する美的尺度、秩序の感覚が秘められていることが証明された。しかもこの仮説は、西洋の絵画ばかりでなく、広く東洋の絵画や書芸術にも同様に適用されることが証明されたのである。本研究における問題設定としてのこの理論的洞察は、石濤の著作『画語録』の「一画」論に示唆を受けた。一画論とデッサンを比較させることによって、造形教育の基礎としてのデッサンの問題について、東洋も視野に入れながら共通点を考察し、その具体的方法論として、視点の意識と、その固定した視点から面の方向を観察する事の重要性が導き出された。造形教育の中で、曖昧にとられかねない美的なものとしての均衡・調和の問題に、より明確な指針を与えるべく、科学的に踏み込んだ形で応えたものであると同時に、そのための基礎造形教育における方法論の一つとして、視点の意識と面の方向の観察が重要であることを呈示した。デッサンとは、極言すれば、自らの視点を鍛えることであり、自然の尺度、秩序を自分の感性の中に育てていくことこそが大事であるという結論に至った。現在基礎的資料の準備中である。同時に、初年度は中国画論の中でとくに注目したいと思っている石濤の『画語録』について検討した。また、彼のかって住んだ中国の揚州に行き、その足取りについて現地を訪ねた。揚州にある何園に行ってみて、現在石濤の美術館建設が進められていることがわかった。また、石濤の代表作の一つである「廬山観瀑図」については、現地を訪れ作品との比較検証をした。その結果、画面に画かれた風景は、廬山の中にある三畳泉という滝であり、現在でもほとんど同じように場所があることが確認できた。従ってこの作品についても、実景に基づいて作画されたことが判明した。このように、現地を訪れることにより、一層石濤の存在を身近に感じることができ、また、実際の風景を見て、実景と作画された絵画の両者を対比してみることにより、画論の内容がより現実感をもってくる。今後は、この石濤の代表作の検証をさらに進めると共に、画論と照らし合わせながら彼の絵画観を考察し、改めて『画語録』の重要な概念の一つである一画論について再考しながら、作画の基になるものの見方-デッサンについて検討する。その一方で、西洋のデッサン論についても、さらに考察を深めていきたい。このような理論的考察を背景としながら、その両者に通底する秩序-バランス感覚の問題について、さらに、本研究の副タイトルにあるようにデーター化を進めていきたいと思っている。画家が残す言葉の中に共通して見いだされる真髄について抽出し、それがどのように視覚的に認められるのか、実際に造形化されたデッサンや絵画の中に求め、視覚的にも証明されるように形で、その実証に取り組みたいと思っている。

本研究はデッサンに着目し、西洋のデッサンという概念のみならず、日本が大きく影響を受けてきた東洋画も視野に入れながら、デッサン-造形教育の基礎の問題について、新たな方法論によって再検討したものである。デッサンの訓練や修練を通して、美の本質の一つとしての均衡・調和の感覚が養われるという理論的仮説を立て、科学的とくに幾何学的手法を用いることによって、その検証を試みた。その際、西洋では、均衡・調和の典型としての黄金比がこれまで造形の秘法として尊重されてきている。この黄金比を各時代を代表する記念碑的な芸術作品に適用してみることによって、画家の訓練された感覚によって作られた作品には、黄金比を充足する美的尺度、秩序の感覚が秘められていることが証明された。しかもこの仮説は、西洋の絵画ばかりでなく、広く東洋の絵画や書芸術にも同様に適用されることが証明されたのである。本研究における問題設定としてのこの理論的洞察は、石濤の著作『画語録』の「一画」論に示唆を受けた。画論とデッサンを比較させることによって、造形教育の基礎としてのデッサンの問題について、東洋も視野に入れながら共通点を考察し、その具体的方法論として、視点の意識と、その固定した視点から面の方向を観察する事の重要性が導き出された。美術教育の中で、暖昧にとられかねない美的なものとしての均衡・調和の問題に、より明確な指針を与えるべく、科学的に踏み込んだ形で応えたものであると同時に、そのための基礎造形教育における方法論の一つとして、視点の意識と面の方向の観察が重要であることを呈示した。デッサンとは、極言すれば、自らの視線を鍛えることであり、自然の尺度、秩序を自分の感性の中に育てていくことこそが大事であると結論づけた。