hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＤＮＡ損傷修復欠損細胞を用いた重粒子線の生物効果に関する放射線化学的アプローチ

続いて重粒子線を用いてCHO細胞、xrs6細胞(非相同末端結合関連遺伝子変異株)ならびに51D1細胞(相同組換え関連遺伝子変異株)の生存率曲線の作成を試み、各曲線から10%細胞生存率を得る線量(D10)を求めた。大気下および低酸素下でのD10比からOERを算出し、生物学的効果比(RBE)はX線を標準放射線として、X線のD10に対する他の粒子線のD10との比から算出した。OERやRBEを線エネルギー付与(LET)依存的に調べると、CHO細胞においては線エネルギー付与LETの増加とともにRBE値は上昇しLET 200 keV/micro meter付近に最大ピーク値が現われ、大気下および低酸素下で同じ傾向を示した。しかし、低酸素下でのRBE値の方が大気下よりも大きい値であった。OER値はLETの増加とともに減少し、200 keV/micro meter付近で1.2となった。xrs6細胞でも同様にLET-RBE,OER曲線を調べると、高LET領域においてピーク値を示さず、それは大気下でも低酸素下でも同じような傾向を示した。また、51D1細胞ではCHO細胞やxrs6細胞よりも小さいOER値を全てのLETポイントで示した。これらの結果より、重粒子線特異的な大RBEはDNA損傷修復機構の一つである非相同末端結合の有無が関与し、さらに小OERには非相同末端結合の有無が関与していることが明らかになり、重粒子線特異的な生物応答にはこれら二つのDNA損傷修復機構が深く関与していることが判明した。平成23年度に整えた、陽子線照射施設での細胞実験により、CHO、xrs6ならびに51D1細胞での大気下ならびに低酸素下での細胞生存率曲線を作成することができた。また重粒子線照射では、CHO細胞の細胞致死機序に低・高LET放射線の間接作用がどの程度関与しているのかを明らかにし、炭素線LET 13 keV/micro meterでは大気下照射で80%、低酸素下照射で46%が間接作用によるものであることを明らかにした。また、鉄線LET 200 keV/micro meterを用いた実験では、間接作用の寄与率は大気下では42%、低酸素下では32%であることを明らかにした。目的としていた陽子線照射における実験環境整備は整い、細胞照射が可能となった。しかし、ビームタイムの確保が難しく、予定していた細胞実験の半分が行うことができなかった。しかし、重粒子線を用いた実験では4つの異なる核種を用いて3つの細胞株の放射線感受性を明らかにすることができ、予定していた全ての実験が完了した。平成25年度は研究期間3年の最終年度となるため、陽子線ならびに重粒子線に対する野生株およびDNA損傷修復欠損細胞の放射線感受性を、LET-RBE曲線ならびにLET-OER曲線としてまとめる。また、ラジカル捕捉剤であるDMSOを用いて、粒子線の直接作用と間接作用が、細胞致死へどの程度寄与しているのかを求め、LET依存的に変化するRBEやOERが直接作用と間接作用の寄与率の変化とどのように相関するのかを解析する。DNA損傷修復欠損細胞が示す、LET-RBE曲線ならびにLET-OER曲線においても放射線作用との関わりを調べる。これらの解析から、重粒子線特異的な生物応答を放射線化学的な観点から明らかにする。
新規化合物を用いて迫る概日時計タンパク質CRY1とCRY2の特異性の分子基盤

睡眠・覚醒や代謝など、多様な生理現象は体内に存在する概日時計に支配されて一日周期のリズムを示す。申請者はケミカルバイオロジーを応用し、概日時計の機能を調節する新規化合物を発見して鍵となる制御機構を明らかにしてきた。そのひとつである化合物KL001は、概日時計の発振に中心的な役割を果たす時計タンパク質CRYを標的とする。さらに、KL001誘導体の解析から非常に高い活性を持つKL044を見出した。KL001とKL044は共にCRY1とCRY2の両者に作用する。これに対し、全く異なる化学構造を持つ新たな周期延長化合物AとBを表現型スクリーニングから見出し、CRY1選択的に作用することを発見した。本研究ではこれらのユニークな化合物を用い、CRY1とCRY2の違いを生み出すメカニズムに迫る。本年度はまず、CRY1と化合物AならびにBとの複合体の構造をX線結晶構造解析によって明らかにした。結晶構造から得られたタンパク質と化合物の相互作用様式が溶液中でも成り立つことを検証するため、化合物AとBの誘導体を用いて構造活性相関を解析した。CRYはin vitroで測定できる活性を持たないため、概日リズムの周期に与える作用を細胞レベルで評価した。これらの作用に影響する化合物側の特徴を抽出し、立体構造との対応を解析した。さらに、CRY1またはCRY2とルシフェラーゼの融合タンパク質を発現する細胞を用いてスクリーニングを行い、CRY2により強く作用する化合物Cを見出した。計画通りCRY1と化合物AならびにBとの複合体の構造を決定することに成功し、順調に進展している。さらに、CRY2に選択性をもつ化合物Cを発見することができた。CRY2に選択性をもつ化合物Cの解析を進め、化合物AならびにBと比較することにより、CRY1とCRY2の違いを生み出す分子基盤を解析する。
児童養護施設入所児に見られる諸問題の成因に関する研究

児童養護施設で暮らす子どもの諸問題の成因を明らかにするため、入所前の育ち環境、施設の子育ち環境を評価する試みを行った。そのため、施設の成育環境を評価する手法を開発した。後の国際比較、家庭環境との比較も考え、海外で開発された家庭養育環境評価尺度、Home Observation for Measurement of Environment (HOME)の前思春期版に基づき、施設養育環境評価尺度の日本語版を作成し、施設環境の評価を行った。その結果から、施設の制度よりもHOMEで測定される環境要素が成長に影響しているなどの結果が得られた。平成24年度は、25年度から始まる本格的なデータ収集のための準備を行った。(1)調査用紙の作成:日本語に訳した『児童養護施設子育ち環境評価尺度」(思春期前期HOME施設版)を試行的に実施し、研究者および児童養護施設のメンバーによって検討し、最終版を完成した。それと並行して、質問紙調査に用いる個人票および測定尺度の検討を行った。尺度は、国内外の約600以上の先行研究論文を参照の上、最終的に13尺度を選定し、児童の成績、入所以前の生育歴などの情報を施設で記入する個人票とあわせて、児童用・職員用(A & B)・施設長用を完成した。児童用調査用紙は小学生版と中学生版にわけ、発達年齢や興味にあわせて答えやすいようデザインした。職員用Aは担当児童に関するもの、Bは職員自身に関するものである。職員用Bと施設長用はオリジナル項目とポルトガルUniversidade do Minhoチームが開発したものとを組み合わせた。(2)ネットワークの形成:地域差のバイアスがかからないデーターを得るため、ネットワークづくりを行い、兵庫県16施設の他、愛知県1施設、東京都5施設から協力を得ることになった。また、研究デザインおよびデーター分析と、今後海外に向けた発表の際のアドバイスを得るため、英国オックスフォード大学のDr.Jennifer Lauとの協力体制を築いた。(3)パイロット調査:年度末に1施設においてパイロット調査を実施した。その経験に基づいて現場での注意事項や収集手順、スケジュールなどを明記した「データー収集マニュアル」を作成した。(4)施設を出た子どもの追跡調査の準備的検討。(5)施設職員への情報還元:分担者、安梅の講演、協力施設関係者向けのワークショップを開催し、HOMEに関する知識も含め、本研究の理念やインタビュー手法について周知した。本研究プロジェクトを「C.H.E.R」と名付け、児童養護や子育ちの最前線の情報を共有するための、「C.H.E.R.だより」(甲南大学発信)の準備を進めた。平成25年度の研究活動の中心は、6月11日8月31日の期間に行った大規模なデータ収集である。平成24年度中に作成した調査用紙およびデータ収集マニュアルを用い、兵庫県の17施設において、計460名の子どもの調査を行った。秋よりデータの整理、分析に入り、記述的統計量の整理、いくつかの指標に関する相関分析等を行った。その過程で、英国キングス・カレッジのDr. Jennifer Lauの協力を得た。基本データを平成26年6月の世界乳幼児精神保健学会(WAIMH)で発表するため、発表内容の整理に基づき、発表申し込みを行い、発表が受理された。平成24年度に作成した「児童養護施設子育ち環境評価尺度」(思春期前期HOME施設版)を、兵庫県及び関東地域の児童養護施設によってさらに試行的に使用した。日本版マニュアルを作成するため、英語版の翻訳をもとに、日本における試行的使用の経験に基づいて内容の検討を進めた。平成25年度中にほぼHOMEの完成を見た。これらと並行して、海外において、本研究の経験に基づき日本の養護施設の現状および本研究の内容を発表し、海外の研究者との問題意識の共有、情報交換を行った。具体的には、10月にスイス、ベルンで開催されたFederation for International Child Education(FICE)におけるシンポジウムでの発表、および11月にドイツ、フランクフルトのSigmund FreudInstitutで行った講演である。平成26年度9月に予定されている、国際子ども虐待防止学会(ISPCAN)において行う本研究に基づくシンポジウムを計画した。HOMEの開発者Dr. Robert Bradleyを招へいし、本研究の研究分担者および本研究にかかわる児童養護施設の代表者で構成されたシンポジウムである。平成26年度は、児童養護施設における調査の継続と、25年度までの成果を用いた学会発表、および学会の場でのシンポジウム開催を行った。調査では、「児童養護施設子育ち環境評価尺度」(思春期前期HOME施設版)を、兵庫県の全児童養護施設で実施するとともに、評定者間の一致度を確認することを目指した。また、25年度で実施した調査で用いた児童票(子どもの情報を児童職員が記入する質問紙)のデータに欠損値が多かったため、分析に利用可能な項目に絞って形式を簡素化した児童票改訂版を用いた実態調査を並行して行った。8月より実施した施設訪問による調査の結果から、評定者間の一致が低かったため、8月末で一旦調査を中断し、9月より項目と評定基準の見直しを行い、実施マニュアルの精緻化と項目の改訂を行った。その上で、実施者間の評定基準を統一し、調査を再開した。基準の見直し等の作業に時間を要したため、調査の一部は27年度に持ち越された。この過程を通して、HOME様式と実施マニュアルは完成形に達した。学会発表は、「第14回世界乳幼児精神保健学会WAIMH」(UK,エジンバラ)、および第20回日本子ども虐待防止学会(名古屋、世界子ども虐待防止学会と共催)で行った。

前者では、25年度までのデータの分析に基づく中間報告を行った。後者では、本研究プロジェクトに関わる演者とHOMEの開発者B.Bradley氏が参加Skype参加)してシンポジウムを構成し、本研究の中間報告と、HOMEを用いた実証的データに基づく子育て支援のあり方の展望、および、その中での施設版HOMEの役割、施設における今後の子育ち環境改善への展望について議論した。これらと並行して、投稿論文を準備した(英語論文1本、日本語論文1本、論集への寄稿論文1本)。前年度までの研究に基づき、申請時に計画したHOME(児童養護施設環境評価様式)の各項目の評価基準にさらに修正の必要が生じたため、「実施マニュアル」の最終版作成のための改訂を行った。改訂版に基づくHOME実施を進めるとともに、3月に冊子として発行(甲南大学人間科学研究所発行)した。7月および3月に海外からの協力者も含めた研究集会を開催し、現在までの研究成果を確認し、今後の研究計画を検討した。7月からの検討に基づき、年度内に最終調査を実施した(ただし、23月の調査予定がずれ込んだため、一部を2016年度に継続)。前年度までのデータを検討し、当初の目的を達成するためには、子どもの成育歴における不適切な養育の実態を把握する方法、および現在の家族交流の質的評価を把握する方法、の2点においてさらに改善が必要であることが確認された。そこで最終調査において、子どもの背景情報(被虐待歴等)と現在の家族交流状況を把握するための新たな質問紙の導入(前者については国際的虐待カテゴリーの導入を含む)を行うこととした。加えて、これも前年度までのデータに基づき、子どもの問題に諸要因が及ぼす影響を媒介すると考えられ、近年国際的に注目されている認知特性(他者の感情の読み取りなど)の測定を行うことにした。これらの方法について、7月以降に検討を重ね、質問紙および実験的手法を用いた調査パッケージを構成し、3月から実施した。並行して、本科研プロジェクトに先立つ予備調査を含む3回の調査のデータを合体し、同じ子どもの2011-2016年の経過を継時的に追うためのデータ整理を始めた。3月に、研究チームと協力施設関係者が集う研究集会(公開シンポジウム)を開催し、研究過程の振り返り、残された課題の検討、今後の展望を行った。2013年のデータに基づく論文投稿を年度初めに行い、現在修正作業中である。HOMEの評価基準の改訂に27年度半ばまでを要したこと、データ分析を精密化するために、子どもの背景情報と現在の家族交流状況を把握するための新たな質問紙の導入と、子どもの認知特性の測定を行うための追加調査を行ったため、年度内にすべてのデータ収集を終えることができなかった。新たなデータを合わせて再分析し、正確な結果が得たうえで学会発表および論文化をすることが賢明と判断し、当初27年度に予定していた学会発表および論文化を次年度以降に延期することにした。
生活保障組織としての家族・親族・近隣に関する比較研究：バリ島と日本の事例

本研究の目的は、イエやムラを生活保障組織として捉える有賀喜左衞門の見解と、「家族圏」と「屋敷地共住集団」という東南アジア研究の知見を駆使して、日本の農村とインドネシア・バリ島の農村の家族組織と社会組織を対比することである。東北地方の農山漁村とバリ島のジャティルイ村の事例研究からは、近代化やグローバル化の進展のなかで、どちらの村も大きく変化していることが明らかにされた。だが、こうした変化は、それぞれの文化圏に固有の家族組織や社会組織の解体に直結したとは必ずしも言えない。本研究からは、これらの生活保障組織が、環境変化に対応して再編されていることが示された。本年度は、研究の2年目であり、研究テーマに関わる統計資料や文献の収集を継続すると同時に、インドネシア・バリ島のジャティルイ村で本調査を実施した。ジャティルイ村の調査研究からは、以下のことが明らかにされた。(1)ジャティルイ村は、バトゥカル山の麓の標高700メートルのところにあり、よく管理された肥沃な棚田の景観が特徴的な地域である。(2)バリ州政府は、ジャティルイの棚田を、付近のヒンドゥー寺院群と一緒に、人間と自然の相互作用のなかでつくられる「文化的景観」として、ユネスコの世界遺産に登録するよう申請しており、2012年に登録された。(3)ジャティルイは、ジャティルイ米の銘柄で知られる赤米の産地であり、「緑の革命」による高収量品種が導入された後も,農薬や化学肥料を使用しない慣行農法で、バリの在来米である赤米を生産し続けてきた。(4)こうしたことが可能になったのは,赤米の生産をメンバーに義務づけているアウィグ・アウィグと呼ばれるジャティルイ水利組織の慣習法の存在が大きい。(5)慣習法では,水分配のルールだけでなく,土壌を保全し,高温多湿のバリの気候のなかで,虫害や鳥獣害が特定の水田に集中することを避けるために,稲の品種や作付回数や作付時期を統一されており、違反者にはペナルテが課せられる。(6)ジャティルイ村では、田植えや草刈りや稲刈りに際して、農業雇用労働だけでなく、ゴトンロヨンといわれる互助労働が行われている。今後は、本調査の結果をふまえて、ジャティルイ村で棚田が保全されてきた諸要因や諸条件について分析し、バリ農村の家族や近隣組織の特徴について考察する。本年度は、研究の最終年度として、1.インドネシア・バリ島と2.日本の農山漁村で補充調査を実施し、これまでの研究成果を集約し、公表した。その結果、以下のことが明らかにされた。1.インドネシア・バリ島について:世界遺産登録後のタバナン県ジャティルイ村では、観光客の著しい増加し、ゴミの処分やトイレの設置、道路の拡張や駐車場の整備が必要になっている。もっとも重要な課題は、入場料収入の徴収方法や配分をめぐって、ジャティルイ村のなかの2つの慣習村のあいだの軋轢が顕在化しつつあることである。2.日本の農山漁村について:(1)宮城県の離島漁村の調査から、東日本大震災後、過疎化と少子高齢化の傾向に拍車がかかり、10年後、20年後に起こると考えられていたことが前倒しして現れていることが明らかにされた。震災からの「復興」を考えるに際して、震災前からの問題の要因について考え、これらの解決をはからない限り、本当の意味での復興はありえないことが明らかにされた。(2)山形県庄内地方の平場農村の調査から、農業の担い手の減少と高齢化が著しく、65才未満の担い手は、各集落で12名であるにもかかわらず、集落営農が成功している地区が少ないことが明らかにされた。1.インドネシア・バリ島と2.日本の事例をとおして、近年のアジア村落の著しい変貌の諸相が示され、村落の共同性が変化していることが明らかになった。さらに、こうした変動のなかでも連続している農村家族や農村コミュニティの生活保障組織としての特質に目を向ける必要が、今後の研究課題として示された。本年度は、研究の初年度として、研究テーマに関わる統計資料や文献の収集を行うと同時に、インドネシア・バリ島の農村と日本の農山漁村で予備調査を実施した。◇インドネシア・バリ島について(1)バリ島は、日本の農村と同様に、集約的な水田稲作が行われており、よく管理された肥沃な棚田や水田が広がるアジアのなかでは人口密度の高い地域である。(2)バリ島において、人間と自然が調和し、環境を保全するうえで大きな役割を果たしてきたのは、「スバック」と呼ばれる灌漑組織(=水利組合)である。

(3)「緑の革命」による高収量品種の導入とツーリズムの進展は、バリ島の農業を大きく変貌させ、土壌の荒廃と農業の担い手の減少をもたらした。(4)バリ島にある9つの地区の中で、タバナン県は、「バリの米倉」といわれる稲作農業の盛んな地域である。(5)タバナン県ジャティルイ村は、よく管理され、生物の多様性が保持された肥沃な棚田が広がる地域である。(6)本年度は、ジャティルイ村での予備調査をとおして、ジャティルイの景観が保たれてきた諸要因や諸条件について考察した。◇日本の農村について(1)日本の村落についての先行研究を収集し、「村落共同体」論および「自然村」論、「生活組織」論を中心に整理・検討した。(2)統計資料の分析をとおして、今日の日本の農家や農村の現状を分析し、農家戸数と農家人口の減少、高齢化の傾向について考察した。(3)東北地方の農山漁村と島嶼部を中心にいくつかの集落を視察し、平野部と山村、島嶼部で大きく異なり、集落ごとに多様であるが、農村人口の高齢化と農業の担い手の減少・高齢化の傾向は共通することを明らかにした。(4)本年度は、山形県庄内地方H地区での予備調査をとおして、「自然村」と呼ばれる藩政村の範域の共同性の今日的特質について考察した。研究目的に関する文献研究や資料収集は研究計画どおり進展し、資料の整理と分析もおおむね予定したとおり進行している。また、現地調査についても、研究目的に適った調査対象地についての本調査を実施することができ、おおむね順調に進展しているといえる。研究目的に関する文献研究や資料収集・資料の整理と分析については、研究計画どおりに進展している。また、現地調査についても、インドネシア・バリ島および日本の農村のいずれについても予備調査を予定通り遂行した。本年度は、文献資料の分析及び予備調査の結果をふまえて、来年度以降に本調査を実施するための対象地の候補を析出することができため、おおむね順調に進展しているといえる。研究目的に関する文献資料の収集と、整理・分析を継続すると同時に、調査対象地についての本調査の結果を整理し、分析する。調査対象地に関する不足するデータについては、補充調査を実施し、特定村落についての事例研究の成果をまとめ、研究目的についての考察を行う。研究目的に関する文献・資料の収集と分析を継続するとともに、インドネシア・バリ島および日本の農村について前年度に析出した本調査の対象地において現地調査を実施し、特定村落についてのインテンシブな事例研究を行う。次年度に使用する主な研究経費は、インドネシアで実施する補充調査に要する諸経費(旅費および謝金)と、国内での調査や研究テーマに関する国内での研究会に参加するための諸経費である。また、文献や資料の収集、分析を継続するための消耗品や資料代も必要である。次年度に使用する主な研究経費は、海外(インドネシア)と国内の農山漁村および島嶼部の現地調査に関する諸経費である。なかでも最も経費を要するのは、外国旅費であり、通訳や調査協力に支払う謝金も必要である。また、文献や資料の収集・分析を継続するための物品費も必要である。
リアルタイムPCR法を用いた肺炎迅速鑑別・薬剤耐性診断系の構築と地域医療への応用

肺炎は現在本邦での死因の第3位であり増加傾向にある。肺炎の治療において起因病原体の迅速な確定診断と薬剤耐性の有無の検索は非常に重要である。我々は、簡便で迅速な遺伝子増幅検査法であるリアルタイムPCR法を用いた結核およびその他の肺炎の簡易迅速確定診断・薬剤耐性判定システムの構築を行い、実臨床における有用性を示し、その地域医療への応用を行っている。この系を用いれば、より迅速に低コストで肺炎の鑑別診断と薬剤耐性の有無の推定が可能となり、地域の高齢化・医療過疎化の中でのより効率的な結核・呼吸器疾患コントロール対策モデル作りに繋がると考えられる。肺炎は本邦での死因の第3位であり、増加傾向にある。肺炎の診断では原因微生物の同定に苦慮することが多く、また近年薬剤耐性の病原体による呼吸器感染症の蔓延も治療上の大きな問題となっている。結核感染症も依然我が国において大きな問題であり、その背景に地域の高齢化、過疎化、医療資源の枯渇化がある。肺炎の原因病原体の簡易迅速確定診断・薬剤耐性判定システムが構築できれば医療の現場が受ける恩恵は大きいと考えられる。今回我々は、簡便で迅速な遺伝子増幅検査法であるリアルタイムPCR法を用いた結核およびその他の肺炎の簡易迅速確定診断・薬剤耐性判定システムの構築とその地域医療への応用を目指す。具体的には1)マルチプレックス・リアルタイムPCR法を用いた肺炎の迅速確定診断系と、2)マルチプレックス・リアルタイムPCR法を用いた細菌の外因性プラスミド由来薬剤耐性遺伝子の検出系、および3)High Resolution Melt(HRM)解析法とサイクリングプローブ法を用いた肺炎原因病原体の薬剤耐性遺伝子変異の迅速スクリーニング検査系の3つからなる系を想定している。この系が作成できれば、臨床検体採取後約2時間程度で、より迅速に低コストで肺炎の鑑別診断と薬剤耐性の有無の推定が可能となり、地域の高齢化・医療過疎化の中でのより効率的な結核・呼吸器疾患コントロール対策モデル作りに繋がると考えられる。初年度である平成25年度には主に迅速鑑別診断用のTaqManマルチプレックス・リアルタイムPCR法の系を一般市中病院の検査室に導入し、臨床検体の収集と解析を行い、地域医療における臨床診断業務に寄与すると同時に、診断系の作成のために必要な病原体サーベイランスと遺伝子配列情報の解析を行った。結核感染症も依然我が国において大きな問題であり、長崎県の平成26年度の結核の人口10万人あたり新規罹患率は全国で2番目に高かった。我々は簡便で迅速な遺伝子増幅検査法であるリアルタイムPCR法を用いた結核およびその他の肺炎の簡易迅速確定診断・薬剤耐性判定システムの構築とその地域医療への応用を目指している。この系が作成できれば、臨床検体採取後約2時間程度でより迅速・低コストで肺炎の鑑別診断と薬剤耐性の有無の推定が可能となり、地域の高齢化・医療過疎化の中でのより効率的な結核・肺炎コントロール対策モデル作りに繋がると考えられる。次年度である平成26年度には、前年度に確立した系を用いた肺炎診断を継続し、インフルエンザウイルスのみでなくRSウイルスやヒトメタニューモウイルスなどのウイルス感染の成人肺炎における重要性に関する知見を得た。またインフルエンザ流行期における院内感染では複数の異なるインフルエンザウイルスが院内で同時に感染を引き起こしていることを発見し、インフルエンザの院内感染制御に関わる新しい知見を得た。また長崎における肺炎の重要な部分を占める結核性肺炎に対しDNAシーケンシング法を用いた迅速薬剤耐性判定システムを構築し、実臨床に用いているとともに、結核の分子疫学的なデータを集積している。我々は、簡便で迅速な遺伝子増幅検査法であるリアルタイムPCR法を用いた結核およびその他の肺炎の簡易迅速確定診断・薬剤耐性判定システムの構築とその地域医療への応用を目指しており、この系が作成できれば、より迅速に低コストで肺炎の鑑別診断と薬剤耐性の有無の推定が可能となり、地域の高齢化・医療過疎化の中でのより効率的な結核・呼吸器疾患コントロール対策モデル作りに繋がると考えられる。初年度の平成25年度と平成26年度には、呼吸器感染症の原因となる主なウイルスと細菌の検出が可能なTaqManマルチプレックス・リアルタイムPCR法の系を一般市中病院の検査室に導入した。結核性肺炎に対してもDNAシーケンシング法を用いた迅速薬剤耐性判定システムを構築した。このように地域医療における臨床診断業務に寄与すると同時に、診断系の作成のために必要な病原体サーベイランスと遺伝子配列情報の解析を行った。最終年度である平成27年度にはマルチプレックス・リアルタイムPCR法の系をさらに拡充して24種類のウイルスと13種類の細菌を検出できるようにし、肺炎のさらに詳しい病態解明に努めている。例えば本年度は小児・成人のマイコプラズマ肺炎が多発し、我々が開発したマルチプレックス・リアルタイムPCR法の系での迅速診断と、Cycleave法を用いたリアルタイムPCR法による迅速薬剤感受性検査により検体到着後3時間程度でマクロライド耐性の有無を判定可能であった。

結核診療においても抗酸菌同定のためのマルチプレックス・リアルタイムPCRのシステムを導入し、結核および現在増加傾向にある非結核性抗酸菌症の診断に応用している。このように肺炎の総合的な迅速診断の系を作成することができ、実臨床における有用性も示すことができた。今後はこれらの系を用いてさらに詳しい肺炎の病態解明に努めたいと考えている。肺炎は現在本邦での死因の第3位であり増加傾向にある。肺炎の治療において起因病原体の迅速な確定診断と薬剤耐性の有無の検索は非常に重要である。我々は、簡便で迅速な遺伝子増幅検査法であるリアルタイムPCR法を用いた結核およびその他の肺炎の簡易迅速確定診断・薬剤耐性判定システムの構築を行い、実臨床における有用性を示し、その地域医療への応用を行っている。この系を用いれば、より迅速に低コストで肺炎の鑑別診断と薬剤耐性の有無の推定が可能となり、地域の高齢化・医療過疎化の中でのより効率的な結核・呼吸器疾患コントロール対策モデル作りに繋がると考えられる。初年度である平成25年度に作成した21種類のウイルスと9種類の細菌の検出が可能な肺炎迅速鑑別診断用のTaqManマルチプレックス・リアルタイムPCR法の系と、薬剤耐性判定のためのHRM解析法およびサイクリングプローブ法の系を用いたサーベイランスを次年度である本年度も継続し、地域医療における臨床診断業務に寄与すると同時に、病原体サーベイランスと遺伝子配列情報の解析を継続した。今年度末までに長崎県諫早市にある日本赤十字社長崎原爆諫早病院(諫早日赤)において呼吸器感染症患者からの936検体を検査し、同時に長崎大学小児科と連携し長崎県諫早市内の小児科医院を受診した上気道炎・肺炎患児からインフォームドコンセントのもと臨床検体(鼻咽頭ぬぐい液)の提供を受け、536検体の原因微生物について検査を行った。現在これらの結果を解析しまとめを行っている。また、サイクリングプローブ法を用いてマイコプラズマの薬剤耐性を迅速に検出する系を作成し、リアルタイムPCR法による診断と合わせて臨床応用を行っている。結核性肺炎に関しては、主要抗結核薬6種類(RFP, INH, SM, EMB, FLQ, PZA)の耐性に関わる計11の遺伝子領域(rpoB, embB, rpsL, rrs, ahpC, katG, inhA, kasA, gyrA, gyrB, pncA)の配列をダイレクトDNAシーケンシング法で決定し、得られた配列を結核菌薬剤耐性遺伝子変異のデータベースと照合することで結核菌の薬剤耐性の有無を予測し、得られた結果は迅速に依頼を受けた医療機関に返送するとともにデータベース化を行うシステムを確立した。年度末までに結核感染者からの79臨床検体と16の培養結核菌から抽出したDNAを用いて判定を行った。次年度も本サーベイランスを継続し、データベースをさらに充実させていく。
鉄酸化物による超微量ウランの吸着：バイカル集水域古代湖の水質変動復元

バイカル集水域にあるフブスグル湖堆積物コアのウラン濃度分布は、氷期-間氷期に対応して変化することが認められている。堆積物のウランは湖内における鉄酸化物への吸着を起源とするため、ウラン吸着量の変化は気候変動に伴う湖内の水質変化を反映すると考えられる。本研究では室内実験により鉄酸化物によるウラン吸着メカニズムを室内実験から検討し、堆積物に認められるウラン濃度の変動をもたらす要因は湖水のpHであることを明らかにした。また本研究で構築したウラン吸着予測モデルを堆積物中のウラン濃度変動に適用した結果、堆積物中にウランが著しく枯渇する氷期では、フブスグル湖のpHは9.5を超えていたことが推測された。かつての気候変動(温暖化・寒冷化)は我々生命を育む水圏環境にどのような影響を与えてきたのか...?この問題は海洋環境では大きな関心を持たれているが、湖沼など陸域淡水環境ではほとんど検討されていない。ユーラシア大陸内部は氷期-間氷期サイクルにおける気候の変化に敏感な地域であり、バイカル湖およびその集水域に位置するフブスグル湖・ダルハド古湖の湖底にたまった古代湖堆積物には過去数10万年におよぶ気候変動の歴史が記録されている。これら古代湖の堆積物コア中ウラン濃度鉛直分布は、氷期-間氷期に対応して変化することが認められており、優れた気候変動指標となることが知られている。堆積物中のウランは、湖内におけるウラン(自生ウラニル)の湖底表層もしくは懸濁した鉄酸化物への吸着を起源とすることが指摘されている。一般的に溶存イオンの鉄酸化物への吸着は溶質(ウラン)濃度、吸着体量、pH、イオン強度、競合イオン濃度、といった水質因子に強く影響する。堆積物中のウラン濃度の変動は気候変動の応答に伴う湖内水質の変化より生じたと考えることができ、湖沼におけるウラン吸着量に影響を与えた水質因子(すなわち鉄酸化物へのウラン吸着メカニズム)が理解できると、気候変動が及ぼす湖内環境への影響を理解できる。鉄酸化物へのウラン吸着挙動はこれまで実験的に広く検討されているが、先行研究で取り扱うウランの濃度は天然に認められる範囲よりも2オーダー以上高い。さらに天然水には様々なイオンが混合するが、それらのイオンが吸着におよぼす効果は系統的には考慮されていない。本研究ではバイカル湖集水域古代湖で認められるウラン濃度(10nM)条件において、共存イオンの影響を含めた鉄酸化物への吸着挙動をモデル化し、古代湖における自生ウランの吸着量の変化に影響を与える水質因子を明らかにする。初年度は鉄酸化物による微量ウラン吸着実験の実現と、吸着に及ぼすpHおよびイオン強度の影響の検討を予定していたが、初年度で信頼性の高いデータを採取することができた。またウランの吸着におよぼすシリカの影響も検討を行うことができた。ユーラシア大陸内部は気候変動に敏感な地域であり、バイカル湖やフブスグル湖の湖底に蓄積された堆積物には過去数10万年に及ぶ気候変動の歴史が記録されている。フブスグル湖の湖底堆積物コア中のウラン濃度は年代によって変動することが確認されている。ウラン濃度変動の原因として、堆積物中のウランは鉄酸化物への吸着を起源とし吸着量の大小は水質条件に依存することに関係していることが考えられる。したがって鉄酸化物へのウラン吸着挙動に影響を与える水質因子を解明し吸着反応を適切にモデル化することができれば、堆積物中ウラン濃度の変化に対応した湖沼の水質を復元することができる可能性がある。本年度は鉄酸化物へのウラン吸着挙動におよぼすCO2の影響を実験的に精査した。さらに前年度までに得られたCO2を除外した系におけるウラン吸着挙動を表面錯体モデリングによって解析した。表面錯体モデリングでは、鉄酸化物によるウラン吸着はバイデンテート型内圏錯体と、ウラニル炭酸からなるターナリーモノデンテート錯体を仮定した場合、モデルは実験結果を再現できた。また、各表面錯体生成反応の平衡定数を見積もることができた。本研究で構築したモデルをフブスグル湖堆積物に認められるウラン濃度変動に適用することで、過去20万年にわたるフブスグル湖の水質変動の復元を試みた。その結果、堆積物にウラン濃度が含まれない時期はpHが9.5以上であり、ウラン濃度が特に高い時期はpH8.6前後であることが推測された。当初はフブスグル湖の水質条件に制約を与えることを目指して研究を行ったが、最終的にいくつかの仮定は必要とされるものの、定量的にpHやイオン強度を復元することができた。一方現在のところ論文執筆中であり、当初予定した成果報告にまでは至っていない。したがっておおむね順調に進展していると評価した。前年度までにフェリハイドライトへのウラン吸着反応を適切にモデル化することに成功し、堆積物中ウラン濃度の変化に対応した湖沼の水質(pHおよびイオン強度)復元を試みた。最終年度である本年度は、前年度までに構築したフェリハイドライトへのウラン吸着モデルが、先行研究において報告されている鉄酸化物へのウラン吸着挙動を適切に再現できるかを検討した。

その結果、フェリハイドライトを吸着体とした先行研究に対しては、幅広い水質条件(ウラン濃度、CO2分圧、イオン強度)において、本研究で開発したモデルは先行研究の実験データを適切に再現することができた。本検討で構築したモデルは様々なCO2分圧下、イオン強度下で適用可能であり、初期地球や地球外水惑星(過去の火星など)の水質復元にも利用できる可能性がある。一方、ゲーサイトやヘマタイトなどの結晶性鉄酸化物を吸着体とした系では、同一の化学反応式を用いても適切に吸着データを再現できなかった。以上の結果は、フェリハイドライトへのウラン吸着メカニズムは他の鉄酸化物とは異なることを示唆する。バイカル集水域にあるフブスグル湖堆積物コアのウラン濃度分布は、氷期-間氷期に対応して変化することが認められている。堆積物のウランは湖内における鉄酸化物への吸着を起源とするため、ウラン吸着量の変化は気候変動に伴う湖内の水質変化を反映すると考えられる。本研究では室内実験により鉄酸化物によるウラン吸着メカニズムを室内実験から検討し、堆積物に認められるウラン濃度の変動をもたらす要因は湖水のpHであることを明らかにした。また本研究で構築したウラン吸着予測モデルを堆積物中のウラン濃度変動に適用した結果、堆積物中にウランが著しく枯渇する氷期では、フブスグル湖のpHは9.5を超えていたことが推測された。申請書で予定していた通り、(1)共存イオン(二価陽イオンおよび炭酸種)がウラン吸着挙動に与える影響の検討、(2)鉄酸化物へのウラン吸着反応式と平衡定数の抽出、および(3)古代湖におけるウラン吸着に影響を与える水質因子の制約と水質復元を行う。成果を論文としてとりまとめる。地球化学鉄酸化物によるウランの吸着挙動に及ぼす水質因子の影響を明らかにし、理論モデルを介して様々な水質条件におけるウラン吸着挙動を予測することに成功した。またフブスグル湖の湖沼堆積物に認めらていたウラン濃度の変動から、フブスグル湖の過去のpH変動を復元することに成功した。十分な研究成果が2年間で得られたが、当該成果の報告は十分ではない。そのため、研究期間を延長承認を行い、学会発表及び論文投稿を次年度に行うこととしたため。・地球惑星連合大会および地球化学会の参加および発表(2名)・論文校閲(2件)に使用予定。
テンションウッド誘導系を用いたG層形成のマスター制御因子の探索

テンションウッド(引張あて材)は広葉樹が倒れた場合、その姿勢を立て直すために作る特殊な木部組織であり、G層と呼ばれるリ高純度セルロース繊維を産生するが、その仕組みは未だほとんど明らかになっていない。これまでに本研究課題ではポプラ挿し木苗のテンションウッド誘導系を確立し、その過程における継時的な網羅的遺伝子発現解析(RNA-seq)を行った。その結果、テンションウッド形成時に発現上昇する転写因子50個を選定した。これらの遺伝子の機能を解析するためには、ポプラにおいてこれら遺伝子の形質転換体を作成する必要があるが、効率的に遺伝子機能を解析するために、培養細胞でのアッセイ系の確立を試みた。テンションウッドは木部繊維細胞においてのみ観察されることから、まず木部繊維細胞誘導系の構築を行った。木部繊維細胞分化の鍵遺伝PtVNS11を用いたpop58:PtVNS11-GR、CE3:PtVNS11-GRを発現するコンストラクトを作成し、ギンドロ培養細胞に形質転換を試みたが、形質転換体は得られなかった。次に交雑ポプラT89株において上記のコンストラクトとpop58:NGG-GR、CE3:NGG-GRを用いた形質転換ポプラを作成した。最終的にpop58:PtVNS11-GR形質転換体17個体、CE3:PtVNS11-GR形質転換体19個体、pop58:NGG-GR形質転換体42個体、CE3:NGG-GR形質転換体26個体を得た。これら形質転換ポプラにデキサメタゾン(DEX)処理を行うと、pop58:PtVNS11-GR形質転換ポプラ2個体の葉の一部において、繊維細胞の特徴である二次細胞壁が蓄積した表皮細胞や葉肉細胞が観察された。さらに導入したPtVNS11-GRの効果を調べるために、DEXまたはmock処理したポプラの葉において次世代シーケンサーを用いた網羅的遺伝子発現解析を行った。平成30年度においては以下の研究を中心に行った。培養細胞における木部繊維細胞分化誘導系の構築に向けた形質転換ポプラの作成テンションウッドの特徴であるG層は木部繊維細胞においてのみ観察されることから、木部繊維細胞誘導系を導入したポプラの作成を行った。まずギンドロ培養細胞にpop58:PtVNS11-GR、CE3:PtVNS11-GRを発現するコンストラクトを形質転換したが、形質転換体は得られなかった。原因としてギンドロ培養細胞では形質転換体を選別するハイグロマイシン耐性遺伝子が機能してない可能性が考えられる。次に、交雑ポプラT89株に木部繊維細胞誘導系のコンストラクトを形質転換した。結果として、pop58:PtVNS11-GR形質転換ポプラ17個体、CE3:PtVNS11-GR形質転換ポプラ19個体、pop58:NGG-GR形質転換ポプラ42個体、CE3:NGG-GR形質転換ポプラ26個体を得た。これら形質転換体における導入遺伝子の発現量をRT-PCRで確認したところ、pop58プロモーターを用いた形質転換体の方が、CE3プロモーターを用いた形質転換体よりも高い発現量を示していた。また、これら形質転換体の葉をDEXもしくはDMSOで3日間処理し、共焦点レーザー顕微鏡による観察を行った。その結果、DEX処理をしたpop58:PtVNS11-GR形質転換ポプラ2個体において、異所的な二次細胞壁の蓄積が観察された。しかし、再現性に乏しくこれらの形質転換体における二次壁蓄積の誘導には、葉の生長具合や繊維細胞誘導条件の検討が必要であると考えられる。またこれらにおいてDEX添加時における網羅的遺伝子発現解析を行ったところ、PtVNS11の制御下にある遺伝子について、それらの一部でしかその発現上昇が見られなかった。この結果は、共焦点レーザー顕微鏡観察の結果と矛盾しない。作成した繊維細胞誘導系ポプラから培養細胞の樹立を進める。繊維細胞誘導系を導入した形質転換ポプラの植物体では、安定した二次細胞壁の蓄積は観察されなかったが、交雑ポプラT89株の形質転換ポプラにおいて培養細胞を確立すると安定した遺伝子発現誘導を示すという報告がある。これを進めるのと同時に、引き続き、テンションウッド形成関連遺伝子のcDNAの単離と、そのコンストラクトの作成を行い、培養細胞における木部繊維細胞分化誘導系の構築とG層形成のマスター制御因子の探索を遂行する。テンションウッド形成を効率よく再現しかつ様々な過程において観察可能な実験系を構築するために、無菌的にポット栽培した交雑ポプラの挿し木苗をポットごと傾斜させ、テンションウッドを形成させる実験系を構築した。この実験系では、テンションウッド形成の特徴である、幹の屈曲、木部の偏心成長、G層形成が再現よくかつ同調的に観察されることがわかった。この系を用いてテンションウッド形成過程における網羅的遺伝子発現解析を実施するため、傾斜後のポプラ挿し木苗の屈曲部から基部におけるテンションウッド形成側(TW)と同じ樹齢の傾斜させていないポプラの木部を継時的にサンプリングし、RNA抽出後、cDNAライブラリーの作成を行い、次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子発現解析(RNA-seq)を行った。上記で得られたRNA-seqデータを用いて統計的解析を行った結果、発現変動を示す1881個の遺伝子を検出した。次にこれらを用いて多変量解析の一つである階層クラスタリングを行ったところ、傾斜後4-21日目にかけてテンションウッドで特異的に発現上昇を示す580個の遺伝子を見いだすことができた。

さらにこれらの遺伝子について類似性の高い遺伝子を探索し、それらの配列情報から得られる遺伝子機能の推定やジーンオントロジー(GO)解析を行ったところ、テンションウッドマスター制御因子の候補となり得る33個の転写因子を同定することができた。平成28年度においては以下の研究を中心に行った。1)ポプラ挿し木苗のテンションウッド形成過程における網羅的遺伝子発現解析無菌的にポット栽培した交雑ポプラ(T89)の挿し木苗をポットごと傾斜させ、テンションウッド形成過程について幹の横断面・縦断面の観察を行った。その結果、傾斜後12時間で茎の屈曲が観察され、傾斜後4日目から屈曲部から基部にかけて幹の上面側の木部において、一様に偏心成長が観察された。さらに、傾斜後21日目以降ではテンションウッドの特徴であるG層形成が観察された。傾斜後0、4、7、14、21日目のポプラ挿し木苗のテンションウッド形成側(TW)木部と傾斜させていないポプラ木部のサンプルからRNAを抽出し、cDNAライブラリーを作成後、次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子発現解析を行った結果、1881個の発現変動を示す遺伝子を検出した。これらを用いて階層クラスタリングを行ったところ、9つのクラスタの内、クラスタ1、クラスタ4、クラスタ7において、傾斜後4-21日目にかけてテンションウッドで特異的に発現上昇を示す遺伝子群を見いだすことができた。これらのクラスタにおいてはそれぞれ109、238,233遺伝子が含まれており、さらにそれぞれ10個、12個、11個の転写因子を同定することができた。2)培養細胞における木部繊維細胞分化誘導系の構築ポプラ種であるギンドロの培養細胞の継代培養を開始した。当初この培養細胞を用いて木部繊維細胞誘導系を構築し、そこに上記の解析で得られたG層形成のマスター制御因子の候補を導入する予定であったが、ギンドロ培養細胞における形質転換系の確立が未だできていないことから、木部繊維細胞分化誘導系の構築やG層形成のマスター制御因子の機能解析がより確実で簡便なアッセイ系の検討を行った。広葉樹の木部組織が特異的条件下で作り出すテンションウッド(引張アテ材)においては、G層と呼ばれるリグニンがない純粋なセルロース繊維を産生するが、その詳しい分子機構はいまだ明らかになっていない。これまでに本研究課題ではポプラ挿し木苗のテンションウッド誘導過程での継時的な網羅的遺伝子発現解析(RNA-seq)を行い、テンションウッド形成過程で特異的な発現を示す1881個の遺伝子を明らかにした。これら遺伝子の発現データを用いたデータマイニングにより、テンションウッド形成時に発現が上昇する転写因子50個を選定し、そのうち10個についてはcDNAの単離を行った。また、テンションウッドの特徴であるG層は木部繊維細胞にだけ見られる特別な二次細胞壁である。そこで、木部繊維細胞に細胞分化を誘導したあと、上記で選定した転写因子を働かせることでG層形成が誘導できるのではないかと考えた。木部繊維細胞を人為的に誘導できるコンストラクトPtVNS11-GRを作成するために、ポプラで恒常的発現を示す遺伝子からそのプロモーター配列を特定し、木部繊維細胞誘導系の確立を進めた。
組織器官形成促進材料

アシアロ糖タンパク質(ASGP)のモデルとして合成されたガラクト-スを側鎖に有するポリスチレン誘導体(PVLA)上で肝実質細胞を培養することにより対応するASGPレセプタ-に仲介された細胞接着が誘起される事実は既に報告済みである。注目すべきことにこのPVLAポリマ-の細胞培養ディッシュへのコ-ティング濃度を変化させることにより肝細胞の接着に伴う伸展形態を制御し、さらにはそれに応じて分化相機能(胆汁酸合成等)・増殖相機能(DNA合成)を制御することが可能であることを見出した。またPVLA基質上である種の細胞増殖因子(EGF、インスリン等)を添加することにより肝細胞は移動を開始し、やがて多数の細胞の凝集した肝組織様会合体が形成される現象を見出し、そのメカニズムを解明した。さらにこの培養系を肝臓を構成する小数成分である非実質細胞との混合培養系に拡大することにより、分化機能の発現、長期生存性(一ヶ月以上)の高機能三次元培養系を確立することができた(赤池)。一方、肝細胞に増殖刺激を与える蛋白質分子(HGF)が発見・単離され、さらにはその生成機序・作用機序が相当程度まで解明された。ラットならびにヒトのHGFのクロ-ニングと大量生産にも成功し、ハイブリッド型人工臓器実現へ一歩前進した(中村)。血管については予めin vitroで血管組織の上皮細胞を人工血管材料にまきこみ培養する条件を検討することにより従来より生体内埋入後の治癒率の良いハイブリッド人工血管が得られることがわかった(出月)。さらにその際に単離細胞よりも血管組織そのものの微少切片をまきこむ方がはるかに性能の高まる事実も見出された(野一色)。
フラビン酵素機能をシミュレートした精密有機合成法の開拓

申請者は強力な酸化能を有するフラビン酵素の機能を範として、アミン化合物の酸化について系統的な研究を行っている。本研究課題では、以下の2つの手法を中心に研究を進めた。1)フラビン酵素反応のモデル化合物である比較的単純なフラビン分子に不斉環境を導入し、これを触媒とする生合成型不斉酸化反応を開拓する。2)申請者はフラビン酵素のシミュレーションにより第2アミンの触媒的過酸化水素酸化による、簡便で実用的なニトロン合成法を開発している。ニトロンのα位に種々の求核剤を立体選択的に導入する手法を開拓し、これを用いて光学活性含窒素生理活性物質の合成を行う。1.フラビン酵素反応のモデル化合物であるイソアロキサンの一方の面を選択的に覆った、面不斉フラビノファンを合成した。光学活性フラビノファンを触媒とするスルフィドの過酸化水素酸化では、70%を超える高い不斉収率で相当するスルホキシドが得られた。本触媒系は、有機分子触媒による数少ない不斉酸化反応の例である。本酸化触媒系を用いて、ラセミ体のα置換ヒドロキシルアミンの速度論的光学分割やケトンの不斉バイヤー・ビリガー酸化を行った。2.ニトロンへのケテンシリルアセタールの付加反応において、Ti、B、Zn等のルイス酸が触媒として働き、本法がβ-アミノ酸誘導体の効率的合成法となることを明らかにした。さらに、光学活性ケイ素エノラートを用いるジアステレオ選択的付加反応、光学活性配位子を有するチタンあるいはホウ素錯体を触媒とするエナンチオ選択的付加反応による光学活性β-アミノ酸誘導体の合成法を開発した。3.ニトロンを中間体とする光学活性β-アミノ酸誘導体の合成法を利用して、インドリチジンアルカロイド類およびネシンアルカロイド類等の含窒素生理活性物質の中間体の不斉合成を行った。申請者は、協力な酸化能を有するフラビン酵素の機能を範として、アミン化合物の酸化について系統的な研究を行っている.こうした背景のもとで、本研究課題では、以下の2つの手法を中心に研究を進めた.1)フラビン酵素反応のモデル化合物である比較的単純なフラビン分子に不斉環境を導入し、これを触媒とする生合成型不斉酸化反応を開拓する.2)申請者は、フラビン酵素のシュミレーションにより第2アミンの触媒的過酸化水素酸化による、簡便で実用的なニトロン合成法を開発しているが、このニトロンのα位に種々の求核剤を導入する手法により、光学活性含窒素生理活性物質の合成を行う.1.フラビン酵素反応のモデル化合物であるイソアロキサン骨格の3位と10位を、ベンゼン環を含む炭素鎖で結び、フラビン酵素の活性点の一方の面を覆った、面不斉フラビノファンを合成した.この光学活性フラビノファンを触媒として用いる、スルフィドの過酸化水素酸化では、70%を超える高い不斉収率で相当するスルホキシドが得られることを明らかにした.本触媒系は、有機分子触媒による初めての不斉酸化反応の例を示すものである.2.ケイ素エノレートを求核剤とするニトロンへの付加反応において、亜鉛、チタン、ホウ素化合物等のルイス酸が反応を促進する優れた触媒となることを明らかにした.不斉水素化により容易に得られる光学活性β-ヒドロキシプロピオン酸エステルから導かれるケイ素エノラートは、高いジアステレオ選択性で、ニトロンに付加し、カルバペネム系β-ラクタムの前駆体となる、光学的に純粋なβ-アミノ酸誘導体を与えることを見出した.

3.キラルルテニウム錯体触媒を用いる、プロキラルなニトロンの不斉ヒドロシリル化反応において、90%以上の不斉収率で、アミノ酸代謝拮抗物質となる光学活性ヒドロキシルアミンが得られることを見出した.申請者は,強力な酸化能を有するフラビン酵素の機能を範として,アミン化合物の酸化について系統的な研究を行っている.本研究課題では,以下の2つの手法を中心に研究を進めた.1)フラビン酵素反応のモデル化合物である比較的単純なフラビン分子に不斉環境を導入し,これを触媒とする生合成型不斉酸化反応を開拓する.2)申請者は,フラビン酵素のシミュレーションにより第2アミンの触媒的過酸化水素酸化による,簡便で実用的なニトロン合成法を開発している.ニトロンのα位に種々の求核剤を立体選択的に導入する手法を開拓し,これを用いて光学活性含窒素生理活性物質の合成を行う.1.光学活性ジアミンのアニリン誘導体とアロキサンの縮合により,2分子のフラビン分子が同じ面で向き合った面不斉ビスフラビンの合成に成功した.この手法は,入手容易な光学活性ジアミンから単段階で,光学的に純粋な面不斉フラビンを合成する優れた方法である.本触媒を用いるスルフィドの過酸化水素酸化反応において,50%ee程度の不斉収率を達成した.また,本酸化触媒系がラセミ体のα置換ヒドロキシルアミンの速度論的光学分割やケトンの不斉バイヤー・ビリガー酸化にも有効であることを示した.2.ニトロンにケテンシリルアセタールをルイス酸触媒の存在下付加させると,β-アミノ酸誘導体が効率よく得られる.本反応において,光学活性配位子を有するチタンあるいはホウ素錯体が不斉触媒として効果的に働き,光学活性β-アミノ酸をエナンチオ選択的に与えることを見いだした.3.ニトロンへのエノレートのジアステレオ選択的付加反応を鍵反応として,インドリチジンアルカロイド類およびネシンアルカロイド類それぞれの共通の中間体の不斉合成を行った.
大気圧空気中における沿面放電進展機構

誘電体表面上の沿面放電現象は気中放電に比べて進展しやすく、電力機器や電子素子の絶縁設計上その抑制が重要である。しかし一方で、沿面放電による放電プラズマは、有害ガス処理に有用であるなど工学的応用範囲の広い現象である。沿面放電機構の解明を目的とした実験、シミュレーションを行った例は多数あるが、両者を同時に行って進展機構が論じられることはほとんどなかった。そこで、本研究では実験とシミュレーションから沿面放電機構を解明することを目的とし、実験では、高時間分解能を有する二次元ポッケルスセンサシステムを用いて、大気圧空気、減圧空気、SF6/N2混合ガス、SF6ガス中における誘電体バリア上で発生から沿面に展開までのストリーマ及びリーダの挙動を二次元データとして観測し解析を行った。さらに、高速度フレーミングカメラを用いて、同一の放電におけるストリーマからリーダへの転換、リーダ進展間の発光の観測を行った。また、シミュレーションでは、大気圧空気中における気中ストリーマとポッケルスセンサシステムによる実験と同条件の場合について、沿面ストリーマが誘電体バリア表面を進展する様相のシミュレーションを行い、正負両極性の場合について実験とよく一致する結果を得た。また、SF6中における正極性気中ストリーマのシミュレーションを行い、空気中におけるストリーマとの構造の違いを示した。先行研究において、ポッケルスセンサシステムを用いた正極性沿面ストリーマの瞬時電位分布測定及び流体モデルを用いた正極性沿面ストリーマの進展初期までのシミュレーションを行った。現在までに得られている研究成果は以下のとおりである。1.ポッケルスセンサシステムを用いた負極性沿面リーダの電位分布測定ポッケルスセンサシステムを用いた測定結果より、負極性沿面ストリーマ/リーダには以下の3段階があることが判明した。(1)沿面ストリーマ進展(2)沿面ストリーマが沿面リーダへ転換(3)沿面リーダ先端から新たなストリーマの進展ストリーマ先端の電界は3.2-3.8kV/mm程度であった。併せて用いたICCDカメラによる結果から、ストリーマからリーダへの転換時に発光が見られることが確認された。2.流体モデルを用いた正極性沿面ストリーマのシミュレーション大気圧空気中における誘電体放電シミュレーションを行った。放電電極の形状は双曲先端型とした。シミュレーション結果より、初期電子の陽極への電子雪崩、気中ストリーマへの転換が0.1ns未満の内に発生し,誘電体近傍に達した気中ストリーマが沿面ストリーマとなって進展していく様子がシミュレーションより確認された。沿面ストリーマの構造は,基本的に空気中を進展するストリーマと同様の構造をとり、電子雪崩が活発に発生しているストリーマヘッドと中性領域のストリーマチャネルから成る。