hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
魚類養殖の効率化を目指した成熟抑制技術の確立

まず、冬期から春期にかけて制限給餌を行なっているブリと普通給餌を行なっているブリを定期的にサンプリングし解析した。ブリの生殖腺の重量、形態変化および血中の性ホルモン量から、精子形成および卵形成の最も盛な時期が4ー5月である事が明らかとなり、制限給餌を行なった群の生殖腺は、普通給餌を行なった群に比べ、この時期の生殖腺の体に対する重量が低い値を示した。また、生殖腺のステージも制限給餌群は、普通給餌群に比較して発達に差がある事が明らかとなった。更に性ステロイド17α,20β-ジヒドロキシ-4-プレグネン-3-オン(DHP)の濃度が産卵期(5月)に、制限給餌群で減少する事から、制限給餌を行なう事により血中のDHP濃度が大きく抑えられる事が明らかとなり、産卵後のブリの成長遅滞と体重減少には、DHPが大きく関与している可能性が示唆された。本研究では、制限給餌がブリの筋肉中の一般成分に与える影響を調べた所、制限給餌群では筋肉中の脂肪含有量の減少を抑える事が明らかとなった。消化酵素に着目し性成熟に伴うプロテアーゼ、リパーゼ活性を測定した所、産卵期にリパーゼ活性が増加した。この事から、成熟後の肉質劣化はリパーゼ活性の増加による急激な脂質分解が主な原因であることが示唆され、ブリの成熟に伴うリスクが、給餌による成熟抑制により回避されることが明らかとなった。養殖ブリの配偶子形成を形態学的および内分泌学的に解析する事で、養殖ブリの成熟開始時期が特定され、更に性成熟と給餌と成長の関係が、おおむね明らかになった。また、養殖ブリの産卵後の体重減少やヒコウキ型奇形の現象がプロテアーゼ・リパーゼ活性の増加と関連している事が明らかとなり当初の計画にそって順調に進展していると判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、成長のコントロールによるブリの成熟に伴う成熟抑制技術の確立の実証試験を行なう予定である。更に、難行しているブリ成長ホルモンの測定系の開発に力を入れ、給餌、成長および成長ホルモンの三者の関係を明らかにする予定である。また、本課題は次年度で修了するため研究のまとめを行い、本研究の成果を論文・学会等で発表し、魚類養殖の効率化に貢献する。
時間的な光の応答に基づく画像の鮮明化と測距の同時実現

霧や煙霧,濁った水中などにおける物体の見えは,光が様々な方向に散乱する影響により,不鮮明となってしまう.この問題は,自動運転車やロボットなどが正しく3次元空間を認識するための大きな妨げとなっている.本研究では,Time-of-Flightカメラを用いて散乱光の時間的な応答を計測することで,鮮明な物体の見えと,物体までの正しい距離を同時に復元しようという新しい試みに挑戦した.本研究では,霧などの散乱体の時間的な応答を計測するためのシステムの作成・および撮影されたデータを処理するアルゴリズムの設計という,ハードウェア・ソフトウェア双方からのアプローチが必要である.本年度では,まず,時間的な光の応答を計測するため,照射する時間的な強度変調光を自由にコントロールできるTime-of-Flightシステムを,カメラに備え付けの光源をバイパスし強度変調周波数の一部をコントロール可能な光源に付け替える改造を施すことによって,作成した.次に,Time-of-Flight計測を複素平面上で解釈することで,霧の影響がどのように発生するのかを分かりやすくモデル化し,複数の計測から,霧の影響を一意に特定し除去するアルゴリズムを開発・実装した.実際に,霧を発生させた環境を撮影することで,霧の影響が除去できていることを確認した.本研究成果は,情報処理学会コンピュータビジョンとイメージメディア研究会にて論文発表した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
配位子の分散力制御を鍵とする高立体選択的な鉄触媒C-グリコシル化反応の開発

C-グリコシドは糖分子が結合した配糖体や糖鎖を認識する酵素や蛋白質を標的とした医薬品開発において重要な化合物であり,高立体選択的に立体異性体を作り分ける合成手法の開発が必要不可欠となっている。本研究では,ハログリコシド類とアリール亜鉛反応剤との鉄触媒クロスカップリング反応において,分散力制御を可能とする新規ビスホスフィン配位子を用いることで,高立体選択的なC-グリコシル化反応の開発を行う。本反応により,従来法のようなハログリコシド類やアリール亜鉛反応剤の構造に依存しない汎用的なC-グリコシル化手法を確立し,C-グリコシド医薬品合成への応用を行う。
亜鉛ガレート蛍光体を用いる高耐湿性薄膜EL素子の研究

酸化物蛍光体を発光層に採用する薄膜EL素子で、高価な封止処理なしでも大気中で1万時間以上安定に動作するフルカラー発光薄膜EL素子の実現を目的として、亜鉛ガレート(ZnGa_2O_4)を蛍光体母体材料として採用する薄膜EL素子について研究した。その結果、以下に述べる成果を得ることができ、ほぼ目的を達成できた。1)発光中心として、Mn,Cr、Tiもしくは希土類元素を添加したZnGa_2O_4蛍光体薄膜をBaTiO_3セラミックス上に形成してなる薄膜EL素子の作製技術を確立した。2)従来のソ-ヤタワー法の代わりに、デジタル処理機能の付いた電力計を用いる発光効率の評価法を採用して、作製した素子のEL特性の評価技術を確立した。4)ZnGa_2O_4:Crを用いる薄膜EL素子では、フルカラー表示に最適な赤色発光を実現でき、60Hz正弦波交流電圧駆動で10cd/m^2の高輝度を実現した。5)作製したZnGa_2O_4:Mn薄膜EL素子に封止処理を全く行わずに、室温、大気中で1kHz正弦波交流電圧で素子を駆動して、EL特性の経時変化を測定した結果、3500時間でAl背面電極の劣化のため実験を中止するまで蛍光体の劣化は認められなかった。6)ZnGa_2O_4:Mn薄膜EL素子は、60Hz換算寿命で5万時間以上を達成でき、高耐湿性の素子であることを実証できた。
ゴマ種子に含まれる機能性成分の高蓄積に関わる転写活性化機構の解明

種子に含まれる成分のうち、機能性を有する二次代謝産物の生合成系遺伝子の発現制御機構に関する知見は非常に乏しい。本研究では、ゴマの種子中に多く含まれるリグナン類(セサミン、セサミノールなど)およびトコフェロールの転写活性化機構を調査した。その結果、少なくとも貯蔵油脂生合成系遺伝子の発現に関与する2種の転写活性化因子が、ゴマの機能性成分生合成系遺伝子の発現にも関与する可能性が示された。種子に蓄積する成分のうち、高蓄積する貯蔵物質の生合成に関わる遺伝子の転写制御機構に関してはこれまでに多くの知見が集積している。一方で、微量に含まれ、植物種ごとに成分、含有量の異なる二次代謝産物の転写制御機構に関しては、ほとんど解析が行われていない。本研究では、ゴマ種子に多く含まれる機能性成分(リグナン類、トコフェロール)の生合成に関わる酵素遺伝子の転写活性化機構の解明を試みている。本年度の研究成果は以下の通りである。1.転写因子の転写活性化能を調査に用いる、ゴマ培養細胞を用いた一過的発現実験系を構築した。理化学研究所より固型培地で維持されている3種のゴマの培養細胞を入手し、液体培地中で振盪培養し、ゴマの懸濁培養細胞を得た。3種の細胞のうち最も高い増殖率を示した細胞を用いて、他の植物種で用いられている遺伝子導入法を参考に改良を加え、効率的にプロトプラストにDNAを導入する系を確立した。2.貯蔵油脂の生合成系遺伝子の発現に関与すると報告されている3種の転写活性化因子遺伝子(ゴマWRINKLED1(SeWRI1)、SebHLH、およびシロイヌナズナFUSCA3)が機能性成分生合成系遺伝子のプロモーター領域(7種)に対して転写活性化能を示すか否かを、1.で構築したゴマ培養細胞を用いた一過的発現解析により調査した。その結果、SeWRI1は1種の、SebHLHは少なくとも5種の機能性成分生合成系遺伝子のプロモーター領域に対して転写活性化能を示すことが明らかとなった。今後は、種子で発現する他の転写活性化因子に対して同様の調査を行うとともに、多くの機能性成分生合成系遺伝子の転写活性化に関与すると考えられるSebHLHについて、in vivoでの解析を行っていく予定である。種子貯蔵タンパク質遺伝子や貯蔵油脂の生合成にかかわる遺伝子とは異なり、植物の種子に比較的少量含まれる、機能性を有する二次代謝産物の生合成系遺伝子の発現制御機構に関する知見は非常に乏しい。本研究では、ゴマ種子に多く含まれる機能性成分(セサミンなどのリグナン類(ゴマリグナン)とトコフェロール)の生合成系遺伝子の転写活性化メカニズムの解明を試みている。前年度の研究において、他植物種で貯蔵油脂の生合成にかかわると報告されている転写活性化因子の調査を行い、2種の因子(SebHLHとSeWRI)が機能性成分生合成系遺伝子の発現にも関与する可能性が示された。そこで、本年度は双子葉植物において、種子貯蔵タンパク質遺伝子の発現に関与する転写活性化因子について調査を行った。ゴマよりそれらの転写活性化因子の単離が難しかったため、シロイヌナズナから6種のbZIP型因子(AtbZIP1、AtbZIp10、AtbZIP25(スプライシングバリアントと考えられる2種)」AtbZIP53、およびABI5)とB3型因子のLEC2を単離し、7種の機能性成分生合成系遺伝子のプロモーター領域に対して転写活性化能を示すか否かを、前年度に構築したゴマ培養細胞を用いた一過的発現解析により調査した。その結果、いずれの転写活性化因子もゴマの種子貯蔵タンパク質遺伝子(11S globulin)に対しては、その度合いは高くはないものの、転写活性化能を示したが、機能性成分のプロモーター領域からは顕著に転写を誘導することはなかった。従って、今年度調査した因子は、ゴマの機能性成分生合成系遺伝子の転写にはかかわらないか、関与するとしても主要な役割は果たしていないと考えられる。現在は、本研究により、多くの機能性成分生合成系遺伝子の転写誘導にかかわることが示された、SebHLHを過剰発現させたシロイヌナズナの作出を試みており、過剰発現体のトコフェロール生合成系遺伝子の発現や、トコフェロール含量の測定を行うことで、in vivoでの役割について調査する予定である。
未刊行資料の解読によるフレーベルの「ヘルバ・プラン」の研究

Fr.フレーベルの「ヘルバ・プラン」の全容を解明するため、チューリンゲン州立アルヒーフ所有の未刊行資料23点等の収集ならびにその読解をおこない、さらに関係文献の調査から「ヘルバ・プラン」構想の形成過程を以下の時期に区分し、その全体構想を明らかにし、併せて同プランの挫折の原因を解明した。(1)マイニンゲン公との直接交渉期(1827年12月28年4月)(2)当局の審査期(1828年5月28年9月)(3)仮協定の締結期(1828年10月29年3月)(4)プランの挫折期(1829年3月29年5月)その結果、従来のランゲ版資料では全く不明であった「ヘルバ・プラン」挫折の原因は、フレーベルとマイニンゲン宗務局との「仮協定の補足」に基づく生徒募集に関する検閲をフレーベルが事前に受けていなかった点(資料参照:本資料はバート・ブランケンブルクのフレーベル博物館に保存されているオリジナル資料のコピーである)から、宗務局の不信を買い(あるいはそれを口実にして)、仮協定補足の第5項目に違反するものとされ、ヘルバ・プラン(国民教育施設構想)が頓挫したことが明らかとなった。なお、ヘルバ・プランに見られる国民教育施設の全体構想は、その付設機関として「養育と発達の旅設」(3歳から6歳までの有産階級の孤児)を含み、本体は出身階層に関わりなく、7歳から12歳(「仮協定の補足」において17歳まで引き上げられた)の少年少女を対象とするものであった。修了後の生徒には、次の4つの進路が考えられた。(1)実社会に出て家政や家内職に従事、(2)技術学校、(3)ギムナジウム(カイルハウの一般ドイツ学園)、(4)自己陶冶のための施設や大学。このようにヘルバ・プランに見られる国民教育施設は、今日の「統一制学校」の先駆をなすものである。それは当時構想されたり、実施されていた他の学校をはるかに凌駕する、フレーベルの「学校」に関する先見性を示すものである。残念ながら、当時の社会・経済さらには政治情況とそれに対応すべく期待されたフレーベル自身の行為がきわめて独断的であったが為に実施に至らなかったと考えられる。Fr.フレーベルの「ヘルバ・プラン」の全容解明のため,チューリンゲン州立アルヒ-フ所有の未刊行資料23点等の収集並びにその解読をおこない,さらに関係文献の調査から「ヘルバ・プラン」構想の形成過程を以下の時期に区分し,その全体構想を明らかにした。(1)マイニンゲン公との直接交渉期(1827年12月28年4月),(2)当局の審査期(1828年5月28年5月),(3)仮協定の締結期(1828年10月29年3月),(4)プランの挫折期(1829年3月29年5月)に区分。

その結果,従来のランゲ版資料では不明であった「ヘルバ・プラン」の挫折の原因は,フレーベルをマイニンゲン宗務局との「仮協定の補足」に基づく生徒募集に関する検閲をフレーベルが事前に受けていなかった点から,宗務局の不信を買い(あるいはそれを口実にして),仮協定補足の第5項目に違反するものとされ、ヘルバ・プラン(国民教育施設構想)が頓挫したことが明らかとなった。なお,ヘルバ・プランに見られる国民教育施設の全体構想はその付設機関として「養育と発達の施設(3歳から6歳までの有産階層の孤児)を含み,本体は出身階層に関わりなく,7歳から12歳(「仮協定の補足において17歳まで引き上げられた)の少年少女を対象とするものであった。修了後の生徒は、次の4つの進路が考えられた。(1)実社会に出,家政や家内職に従事,(2)技術学校,(3)ギムナジウム(カイルハウの一般ドイツ教育舎),(4)自己陶治のための施設や大学。Fr.フレーベルの「ヘルバ・プラン」の全容を解明するため、チューリンゲン州立アルヒーフ所有の未刊行資料23点等の収集ならびにその読解をおこない、さらに関係文献の調査から「へルバ・プラン」構想の形成過程を以下の時期に区分し、その全体構想を明らかにし、併せて同プランの挫折の原因を解明した。(1)マイニンゲン公との直接交渉期(1827年12月28年4月)(2)当局の審査期(1828年5月28年9月)(3)仮協定の締結期(1828年10月29年3月)(4)プランの挫折期(1829年3月29年5月)その結果、従来のランゲ版資料では全く不明であった「ヘルバ・プラン」挫折の原因は、フレーベルとマイニンゲン宗務局との「仮協定の補足」に基づく生徒募集に関する検閲をフレーベルが事前に受けていなかった点(資料参照:本資料はパート・ブランケンブルクのフレーベル博物館に保存されているオリジナル資料のコピーである)から、宗務局の不信を買い(あるいはそれを口実にして)、仮協定補足の第5項目に違反するものとされ、ヘルバ・プラン(国民教育施設構想)が頓挫したことが明らかとなった。なお、ヘルバ・プランに見られる国民教育施設の全体構想は、その付設機関として「養育と発達の施設」(3歳から6歳までの有産階級の孤児)を含み、本体は出身階層に関わりなく、7歳から12歳(「仮協定の補足」において17歳まで引き上げられた)の少年少女を対象とするものであった。修了後の生徒には、次の4つの進路が考えられた。(1)実社会に出て家政や家内職に従事、(2)技術学校、(3)ギムナジウム(カイルハウの一般ドイツ学園)、(4)自己陶冶のための施設や大学。このようにヘルバ・プランに見られる国民教育施設は、今日の「統一制学校」の先駆をなすものである。それは当時構想されたり、実施されていた他の学校をはるかに凌駕する、フレーベルの「学校」に関する先見性を示すものである。残念ながら、当時の社会・経済さらには政治情況とそれに対応すべく期待されたフレーベル自身の行為がきわめて独断的であったが為に実施に至らなかったと考えられる。
再プログラム化技術による人工β細胞ファイバーの作製

マイクロ流体デバイスを用いて形成されるコアシェル型細胞ファイバーを細胞培養・移植一体型デバイスとして応用することを目的に、ファイバー内での細胞培養と細胞特性評価、および細胞ファイバーの移植技術の研究を実施した。アルギン酸ゲルをシェルとし、コアのファイバー状空間内でヒト線維芽細胞およびiPS細胞の新規三次元培養系を確立した。その三次元空間内における細胞周辺環境を最適化することで、特に線維芽細胞においては若返り(rejuvenation)が可能であることを示した。さらに、細胞ファイバーを特定の分化誘導培地で培養することで、ファイバー内で細胞運命制御が可能であることを明らかにした。ヒト繊維芽細胞の3次元培養系の確立を行なった。アルギン酸ゲルをシェルに持つコアシェル型マイクロファイバ内にカプセル化する技術、およびマイクロファイバ内培養(細胞ファイバ培養)の条件を検討した。特に細胞ファイバ培養では、細胞周辺環境となるコアに用いる細胞外マトリクス(ECM)の種類と初期細胞密度が重要となることを見出した。コラーゲンリモデリング関連遺伝子の発現パターンに基づき検討したところ、フィブリンコア内において高密度培養した際に、繊維芽細胞特性が最も高い状態になることを確認し、国際学会で報告した。体細胞のリプログラミングには元となる細胞の状態が重要であることが知られており、この知見は、3次元培養繊維芽細胞のリプログラミング方法の確立に大きく貢献するものと考えられる。また、2次元培養下において、線維芽細胞のインスリン産生細胞へのリプログラミング誘導因子として、複数の低分子化合物の使用条件の検討を行なってきた。リプログラミング現象は全ての細胞で同時に起こるものではないため、培養皿内の一部の細胞集団における遺伝子発現解析が必要である。そのため、顕微鏡下での細胞形態変化に基づく細胞の選定からサンプリング、および解析実験系の確立して進めてきた。ここで確立した実験系は、細胞ファイバ培養におけるサンプリング、および細胞特性評価へも応用可能であるため、今後の実験に役立つものである。上記の細胞実験系の構築と並行し、薬剤誘導性の糖尿病モデルマウスの作製と、細胞ファイバ移植方法の検討を行った。ストレプトゾシンの腹腔内投与による糖尿病の誘導、および初代膵島細胞をカプセル化した細胞ファイバ移植による血糖値コントロールを行い、動物実験系を構築した。線維芽細胞由来人工インスリン産生細胞ファイバの作製後、すぐに移植実験を行える環境を整えたことで、今後の研究の円滑化に寄与すると考えられる。論文で報告されている化合物カクテルのみでは、リプログラミング誘導に不十分であった。これは元となるヒト繊維芽細胞の遺伝的バックグラウンドや、継代数等の細胞状態の違いに起因することが考えられる。そのため、独自の化合物カクテルを考案しその効果を検証することを繰り返し行なってきた。マイクロ流体デバイスを用いて形成されるコアシェル型細胞ファイバーを細胞培養・移植一体型デバイスとして応用することを目的に、線維芽細胞のファイバー内での培養、インスリン産生細胞への再プログラム化、および細胞ファイバーの移植技術の研究を実施した。アルギン酸ゲルをシェルとし、コアのファイバー状三次元空間内でのヒト皮膚由来線維芽細胞の新規三次元培養系を確立した。その三次元空間内に任意の細胞外マトリクスを添加することで、線維芽細胞の細胞特性が変化することを見出した。様々な細胞密度と細胞外マトリクスの組み合わせを検討することで、線維芽細胞特性が最も高くなる条件を明らかにし、三次元培養環境の制御により線維芽細胞の若返り(rejuvenation)が可能であることを示した。その成果は平成27年度に国際学会で報告している。最終年度では、前年度に確立した線維芽細胞ファイバーの培養環境を変化させることで、膵β細胞系譜への再プログラム化を検討した。特定の細胞内シグナル経路を活性化あるいは抑制可能な低分子化合物の培地への添加により、三次元培養下での細胞特性の変化を誘導した。内胚葉および膵前駆細胞の培養条件にすることで、ファイバー内線維芽細胞においても膵β細胞発生関連遺伝子の発現が誘導されることを明らかにしている。また、再プログラム化実験と並行し、薬剤誘導性糖尿病モデルマウスへの細胞ファイバーの移植実験を行ない、細胞ファイバーが細胞培養・移植一体型デバイスとして機能することを検証した。ヒト人工膵β細胞をファイバー化し、その後培養および動物への移植・取り出しが可能であることを明らかにしている。これら成果は、論文化および国際学会への発表準備中である。3次元培養である細胞ファイバ培養では、細胞特性や刺激に対する挙動が、既報の2次元培養と大きくことなることが考えられるため、リプログラミング過程における細胞モニタリングを詳細に行なう必要がある。これまでに検討してきた化合物カクテルを細胞ファイバ培養下繊維芽細胞に応用し、その経時的な細胞変化をマーカー遺伝子発現等の分子生物学的手法を用いて評価する予定である。また、現在使用している市販の繊維芽細胞では限界があることも考えられるため、セルバンク等から新規細胞株を導入することも検討していく。

さらに、同じ間葉系細胞でもより分化能が高いとされる間質細胞(MSC)の使用を検討する。幹細胞生物学皮膚繊維芽細胞ファイバ作製実験が、当初予定よりも迅速に進めることができたため、特に培養関連試薬の支出を抑えることができた。また、培養およびリプログラミング条件の検討および細胞特性評価は、いくつかのマーカー遺伝子発現でスクリーニングを行ったため、本年予定していた網羅的解析が、次年度の研究計画へ移行したため、その分が次年度使用額となった。来年度は、今年度に検討した実験条件に基づき、細胞ファイバの培養とリプログラミング、および細胞特性解析が必要である。特に、網羅的遺伝子発現解析やエピジェネティック解析には外注も必要であり、そのための費用としての使用を検討している。今年度の研究成果から、当初よりも複数の細胞株および細胞種での検証が必要なことが分かっており、次年度使用額分を割り当てる計画である。
早産発症機序におけるアドレノメデュリンの関与

妊婦血漿、臍帯血及び卵膜のAMについて検討した。妊婦よりインフォームド・コンセントを得て、妊婦血漿、臍帯血を採取し、total AMを測定した。母体血中total AM濃度は妊娠の経過に伴い増加していたが、同じtrimesterにおける、単胎、双胎、品胎妊娠の比較では、胎児数に依存して母体血中total AM濃度は高値で妊婦血漿中のAMが胎児胎盤系由来であることを支持するものであった。臍帯血のtotal AM濃度は臍帯動脈と臍帯静脈では臍帯静脈で高い傾向を認め胎盤におけるAM産生を支持する結果を得た。経腟分娩と帝王切開では経腟分娩で娩出した児の臍帯血で高値で、この結果は陣痛発来により羊膜上皮や絨毛膜脱落膜からのAM分泌が増加するという報告と矛盾せず、早産発生機序にAMが関与することを支持するものであった。卵膜については、臨床試験審査委員会の承認を得た上で、胎児異常、全身合併症、感染症等の無い妊婦よりインフォームド・コンセントを得て、満期の予定帝王切開時に卵膜を採取した。基底膜下組織を除去した羊膜でRT-PCRにてAM mRNAの発現を認め、羊膜の器官培養では培養液中にtotal AMの分泌を認めた。羊膜上皮初代培養細胞では培養時間に依存したtotal AMの分泌を認め、炎症性サイトカインtumor necrosis factor-alphaは細胞増殖抑制作用を示した。更に、2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin添加ではコラーゲンの産生・代謝に関与する遺伝子の発現が亢進しており、この培養系が早産発症機序の解明に有用であると考えた。母体血中total adrenomedullin濃度は、妊娠の経過に伴い増加していたが、同じtrimesterでは、胎児数に依存して母体血中total adrenomedullin濃度は高値で妊婦血漿中のadrenomedullinが胎児胎盤系由来であることを支持するものであった。臍帯血のtotal adrenomedullin濃度は臍帯動脈と臍帯静脈では臍帯静脈で高い傾向を認め胎盤におけるadrenomedullin産生を支持する結果を得た。分娩様式による臍帯血のadrenomedullin濃度の相違については、経膣分娩と帝王切開では経膣分娩で娩出した児の臍帯血で高値で、帝王切開の中では陣痛発来前の帝切に比べ陣痛発来後の帝切により娩出した児の臍帯血で高値であった。この結果は陣痛発来により羊膜上皮や絨毛膜脱落膜からのadrenomedullin分泌が増加するという報告と矛盾せず、早産発生機序にadrenomedullinが関与することを支持するものであった。切迫早産症例における羊水中のadrenomedullinや炎症性サイトカインの測定では、羊水のIL-6とIL-8濃度は羊水採取後の妊娠継続期間と負の相関を示したが、total adrenomedullinとは一定の傾向を示さなかった。臨床試験審査委員会の承認のもとでインフォームド・コンセントを得た満期の予定帝王切開において卵膜を採取し、卵膜の器官培養を行なった。卵膜からtotal adrenomedullinが分泌されていることが確認できたため、炎症性サイトカインTNF-αを添加し、TNF-αのadrenomedullin分泌に対する作用を検討したが、アッセイ間変動が大きく器官培養では確定的な結果は得られなかった。妊婦血漿、臍帯血及び卵膜を用いて早産発症機序におけるadrenomedullin(AM)の関与について検討した。

妊婦に十分に研究内容とその重要性を説明して同意を得た上で、単胎に比べ総胎児胎盤重量が大きく在胎週数の短い傾向のある多胎妊娠を含む妊婦血漿、臍帯血を採取し、total AMを測定した。母体血中total AM濃度は妊娠の経過に伴い増加していたが、同じtrimesterにおける、単胎、双胎、品胎妊娠の比較では、胎児数に依存して母体血中total AM濃度は高値で妊婦血漿中のAMが胎児胎盤系由来であることを支持するものであった。臍帯血のtotal AM濃度は臍帯動脈と臍帯静脈では臍帯静脈で高い傾向を認め胎盤におけるAM産生を支持する結果を得た。経膣分娩と帝王切開では経膣分娩で娩出した児の臍帯血で高値で、この結果は陣痛発来により羊膜上皮や絨毛膜脱落膜からのAM分泌が増加するという報告と矛盾せず、早産発生機序にAMが関与することを支持するものであった。卵膜については、臨床試験審査委員会の承認を得た上で、全身合併症、感染症等の無い妊婦よりインフォームド・コンセントを得て、満期の予定帝王切開において卵膜を採取した。基底膜下組織を除去した羊膜でRT-PCRにてAM mRNAの発現を認め、羊膜の器官培養では培養液中にtotal AMの分泌を認めた。羊膜上皮初代培養細胞では培養時間に依存したtotal AMの分泌を認め、炎症性サイトカインTNF-αは細胞増殖抑制作用を示した。更に、dioxin添加ではコラーゲンの産生・代謝に関与する遺伝子の発現が亢進しており、この培養系を用いて早産発症機序について研究を進めている。
どのような人工呼吸法が呼吸筋疲労からの回復を最も促進するか-急性呼吸不全モデルを用いた実験的研究-

重症肺病変を持った患者は肺コンプライアンスの低下が大きく、硬い呼吸系で呼吸するために呼吸筋は多大なエネルギーを消費し、呼吸筋疲労を起こして呼吸不全に陥る。人工呼吸の目的のひとつはこの呼吸筋疲労を予防し、また、呼吸筋疲労からの回復を促すことにある。本研究では、家兎を用いて横隔膜疲労モデルを作成したあと、PSV(Pressure support ventilation)で換気し、横隔膜疲労からの回復程度を検討した。横隔膜疲労は、外頚静脈から挿入した刺激電極により横隔神経を最大上刺激電圧で刺激して作成した。横隔膜疲労度は、気道閉塞下に横隔神経を最大上刺激電圧で刺激した時に発生する気道内陰圧で評価した。正常肺の動物モデルで横隔膜疲労を作成したあと、PSVで換気した群(PSV群)と自発呼吸で換気した群(自発呼吸群)とで、横隔膜疲労度の回復程度を比較すると、PSV群で自発呼吸群に比較して横隔膜疲労回復が有意に遅延した。また、横隔膜疲労作成後に-60cm水柱の陰圧がかかると開く吸気弁を追加することにより呼吸負荷をかけた動物で同様の実験を行った。吸気抵抗(-60cm水柱)を打ち消す分として60cm水柱のPSVを行った群と、80cm水柱のPSVを行った群(PSV80群)では、PSV80群の方が横隔膜疲労回復度は低かった。結論として、PSVにより呼吸仕事量を過大に軽減すると、呼吸筋疲労はむしろ回復が遅れる可能性があることがわかった。重症肺病変を持った患者は肺コンプライアンスの低下が大きく、硬い呼吸器系で呼吸するために呼吸筋は多大なエネルギーを消費し、呼吸筋疲労を起こして呼吸不全に陥る。人口呼吸の目的のひとつはこの呼吸筋疲労を予防し、また、呼吸筋疲労からの回復を促すことにある。今回の研究では、家兎を用いて横隔膜疲労モデルを作成したあとPSV(Pressure support ventilation=圧支持換気)で換気し、横隔膜疲労からの回復程度を検討した。【対象と方法】21羽の家兎を用いた。横隔膜疲労は、外頸静脈から挿入した刺激電極により、横隔神経を最大上刺激電圧で50Hz、duty cycle 0.5、50回/分で30分間刺激して作成した。PSVは0cmH20(SB群n=7)、10cmH20(P10群n=7)、20cmH20(P20群n=7)でそれぞれ90分間換気し3群間で比較した。横隔膜疲労度は、軌道閉塞下に、最大上刺激電圧で100Hz、20Hzで刺激した時に発生する気道内陰圧(Poc)で評価した。【結果】疲労作成直後のPocは、100Hzで刺激した場合、3群とも疲労作成前(baseline)の6065%であった。90分間換気後のPocは、SB群でbaselineの94.8±3.6%、P10群で74.6±6,2%、P20群で66.9±3.3%であった(P<0.05)。20Hz刺激時の回復度は3群間に差はみられなかった。【考察】PSVによる補助換気は、自発呼吸と比べて、横隔膜疲労回復をむしろ遅らせた。横隔膜活動をある程度以上抑制すると、疲労回復が遅れる可能性がある。昨年度、急性の呼吸筋疲労(横隔膜疲労)を作成した後にPSV(pressuresupportventilation)を用いた補助換気を行うと、筋力の回復が遅れる可能性について報告した。ここまでは正常肺を対象としていたが、臨床的な呼吸筋疲労の発生時には補助換気実施後にも呼吸負荷が残存しているのが普通である。今年度は疲労作成後に呼吸負荷をかけ、負荷に対してPSVを行った場合の疲労回復について検討した。「対象と方法」家兎20羽を対象とした。

気管切開を行い、両側の外頚静脈から神経刺激電極を挿入し、最大上刺激刺激電圧で50Hz、dutycycle0.5、50回/分で30分間刺激して横隔膜疲労を作成した。疲労作成前に測定した筋力をコントロールとした。疲労作成後、自発呼吸とした群(SB群)、呼吸負荷のみをかけた群(人工呼吸器回路の吸気側に-60cm水柱の陰圧がかかると開く吸気弁を挿入。LD群)、呼吸負荷をかけPSV60cm水柱を付加した群(PSV60群)、80cm水柱のPSVを付加した群(PSV80群)の4群に分類し、筋力の回復程度を観察した。「結果」疲労回復はSB群に比較してLD群とPSV80群とで有意に遅れた。PSV60群ではSB群とほぼ同程度の筋力の回復がみられた。「結論」横隔膜疲労の発生後に呼吸負荷をかけると呼吸筋疲労の回復は遅延する。呼吸負荷とほぼ同等と考えられる補助換気(PSV60)を行うと筋力の回復は早まった。しかし、過大の補助換気(PSV80)を行うと疲労回復はむしろ遅延した。この結果は、正常肺を用いて行った昨年度の研究結果と同様であった。PSVにより呼吸仕事量を過大に軽減すると、呼吸筋疲労は回復が遅れる可能性がある。
階層型ニューラルネットワークモデルを用いた入試データの解析に関する研究

人間の脳における情報処理モデルとして、最初に「脳の数理モデル」に注目したのは、McCulloch&Pittz(1943)らである。彼らは、脳の基本構成素子であるニューロン(神経細胞)の単純なモデルを作り、その論理演算系としての万能性を示した。統計的モデルという観点から捉えると、ニューラルネットワークモデルは一種の非線型回帰モデルと見なすことができる。また、回帰モデルということは特に統計的な仮定を考慮しなければ広くは関数近似である。本研究で取り扱う階層的ニューラルネットワークモデルは本質的には多変数関数の近似問題を解くモデルと考えられる。これらの観点から、データ解析に階層型ニューラルネットワークモデルを適用し、内在するデータ構造を多変数回帰関数として表現しようと考えた。一方、大学入試センターには、これまで実施してきた通算20回におよぶ入試データが保存されており、その秘匿性から解析されることが少ないが、想像を越える労力を払って収集・管理されたデータ塊が手つかずの状態で保管されているのは非常に惜しいことである。そこで、この入試データを大量データかつ実データとして捉え、これの解析道具建てとして階層型ニューラルネットワークモデルを持ち込み、今まで明らかにされていないデータ構造を特に非線型関数の立場から明らかにしていこうと考えた。具体的な作業としては、過去のニューラルネットワークに関する研究のサーベイを行い、その有効性と問題点を把握した。その上でワークステーション上に解析システムを作製し、ある年度のデータに対して解析を行いその実用性を確認した。また、これら研究成果を国内(2回の科研集会)、国外(日韓統計会議)の研究会で発表し、他の研究者と広く情報交換を行った。
増加する川崎病の発症促進因子と抑制因子を明らかにする地域ベースの症例対照研究

川崎病は乳幼児に好発する急性の全身性血管炎で、後天性の心障害の原因となる。病因は解明されておらず、その疫学的特徴から感染性因子の関与が示唆されている。本研究では、発症に感染性因子が関与するならば、宿主の年齢は重要な条件の1つと仮説を立て、罹患者の発症時の年齢層によって、性別の分布や発症した季節に特徴があるかを調べた。和歌山川崎病研究会が年1回実施した和歌山県内の小児科病床を有する医療機関を対象とした川崎病新規症例の調査(回収割合100%)の資料をもとに電子データベースを構築した。本研究では連続する1945例を対象に疫学的記述を行った。発症時年齢は5分割(4か月未満、4-10か月、11-47か月、48-83か月、84か月以上)し、その特徴を分析した。全体では、男女比は1.4で、年齢は1か月から212か月に分布を認めた。年齢層別に観察した結果、4か月未満で男女比は2.0で、年齢が大きくなるにつれて罹患者に占める男児の割合が小さくなる線形の関連を認め、7歳以上の年齢層では男女比が逆転して1未満であった。川崎病発症の季節性については、全体では冬が33%を占め、秋は19%であった。年齢層別に観察すると、4か月未満の6割が夏と秋に発症していた。本研究の特徴として、研究対象としたデータの選択バイアスが小さいことがある。和歌山県は疫学研究に有利な地理的条件を備えており、県内全域から17年間に報告された全症例を対象として研究を実施した点が本研究の強みである。川崎病発症時の患者年齢と発症の季節性については、年齢層によって発症のトリガーとなる環境要因(ここでは感染性因子を仮定している)が異なることを示唆する結果と考えている。本研究では和歌山川崎病研究会が毎年実施している新規発症例調査の結果をもとに、和歌山県内全域の1945症例を対象とした疫学研究を実施した。川崎病発症の季節性について、特に乳児期早期で、最も罹患しやすい年齢層とは異なる特徴がある可能性を見出した。新たな知見として、年齢層によって罹患者の男女比が異なることを見出した。今年度は、それら知見を国際雑誌に公表し、第38回日本川崎病学会で報告した。現在、治療抵抗性並びに冠動脈瘤形成について、年齢と性別に注目して、分析を実施している。実臨床では、免疫グロブリン超大量静注療法への治療抵抗例であることは、冠動脈瘤形成の高リスクであるが、その一方で、治療に難渋しなかった症例群からも冠動脈瘤の発生があることは少なからず経験されている。そのため、治療抵抗性を認めた症例および冠動脈瘤形成症例について、より詳細な検討を必要としている。本研究で得られた新たな知見として、川崎病発症の男女比が年齢層が上がるにつれて小さかったことについて、何らかの宿主ー環境要因の相互作用の結果を観察したものと考えているが、そのメカニズムは説明出来ていない。川崎病発症並びに冠動脈瘤形成における年齢と性別の疫学的特徴を説明するに寄与する先行研究はまだ不足している。本研究のこれまでの結果から、川崎病発症においても急性期の冠動脈瘤形成においても年齢と性別は特に重要な要素であると位置づけて今後の研究を進める。H27年度は、和歌山県川崎病研究会が実施した症例調査のデータベース(研究代表者らが先の科研費研究の成果として作成)の解析を進めた。研究1:川崎病の発生の集積性(季節集積性、地域集積性)について、川崎病第1病日が2006年1月1日から2012年9月30日の期間であった症例について、診断・加療を受けた医療機関の所在地の二次保健医療圏の別に、発生日の分布を、週数ごとに実数をグラフに表すことで、詳細に観察し記述した。県内で連続発生した川崎病症例の分析によって、全国調査の既報と一致した季節集積性が観察された。地域集積性について、地理交通によって近い位置関係にある場合に患者発生が集中した時期や少なかった時期に類似の傾向が観察された。県紀北地方と紀南地方では、患者発生のピークにずれが観察されたことは特記すべきである。限界として、県全域で年間川崎病発生数は約150例で二次保健医療圏によって0-4歳人口に差があること、医療機関の所在地によって分類したことによる誤分類の可能性などがある。患者居住地の情報の収集によって、年齢層別に、発生動向について分析が必要である。次に、川崎病発生動向について、和歌山県の協力を得て入手した保健所別の週数ごとの定点報告の感染症発生動向との関係を観察することで生態学的研究を実施した。病因曝露から川崎病発症までの時間(タイムラグ)が未解決であることが、統計学的なモデル作成にあたって限界となった。研究2:和歌山県内の川崎病治療成績として、川崎病発症1か月時点で評価した冠動脈瘤発生について、免疫グロブリン超大量療法の2g/kg/24時間投与法に限定した解析を実施した。発症時月齢と性別の交互作用について、詳細な検討を進めている。最新の全国調査結果が公表され、2013年15,696例、2014年15,979例で、2014年の0-4歳人口10万対罹患率は308.0とこれまでで最高値を記録したことがわかった。

増加する川崎病の抑制には、環境要因へのアプローチが必要と考えて本研究を計画しており、川崎病においては前向き観察研究が乏しいことから、発生直後の詳細な問診と生体試料の保管が重要であると考えている。研究で用いる調査票の項目を慎重に吟味する必要があり、調査開始時期を平成28年度とした。川崎病の疾患概念が提唱されて50年を経て、発症に関わる要因で予防のための介入可能性のある因子はみつかっていない。一方で、全国疫学調査によって、年間新規報告数増加と罹患率上昇が明らかとなっている。研究の全体の目標は、川崎病発症の予防によって、将来の心血管イベントのハイリスク集団を縮小することで、本研究では、発症に関わった可能性のある環境因子について究明することを目的としている。研究者らがこれまでに実施した川崎病疫学研究は、和歌山川崎病研究会による新規症例調査によって収集された情報に基づき、和歌山県内で川崎病の診療を実施している病院小児科を対象とした悉皆性のある調査によるデータである。今年度、2016年9月までに収集された約1800例のデータについて疫学的検討を行った結果、性別と川崎病発症時年齢との関連について新たな知見を得ることができた。川崎病罹患者の男女比は1.3程度とされているが、本研究では、年齢層によって男女比が異なることを明らかとした。すなわち、より低年齢層で男児の割合がより高いことを明らかとした。初診時に川崎病を疑うに当たって、性別と年齢を併せた検討が有益であることを示唆する結果と考える。また、年齢層と川崎病発症の時期についても意義があると考える関連を見出した。これら研究結果から、川崎病発症に関わる促進因子や抑制因子を調べるにあたっては、年齢と性別の双方を考慮した解析モデルが必要である。それぞれの地域で時間外・救急診療の体制には余裕がないため、川崎病症例の生体試料を時機を外さずに収集する体制を整えることが難しい状況にある。その理由として、初診の段階で川崎病またはその疑いの診断が得られる場合が少ないこと、初発症状が発熱で初診時に抗生物質が処方されている症例がかなり多いこと、診断と治療開始が時間外受診であった症例がかなり多いことなどが挙げられた。同様の理由で、対照群の選定や研究同意を得るための説明が出来る状況を確保するにも難しさがある状況である。川崎病の罹患者は日本で年間1万5千人を超えて罹患率は第一位である。川崎病は乳幼児に好発する全身性の炎症性疾患でその病態は汎血管炎であり、特に冠動脈瘤を形成することが問題である。未治療の場合には十数%で冠動脈後遺症を残すが、免疫グロブリン大量療法は冠動脈拡大・瘤形成の抑止効果があり標準的な治療法である。重症例の治療ガイドラインもあるが、未だ巨大瘤の発生を制圧出来ていない。川崎病の病因が不明で発症の予防法がない現状では、その発症の促進因子や抑制因子の同定と、発症後の冠動脈瘤発生の防止が重要である。先行研究によって川崎病の発症や重症例に関わるいくつかの遺伝素因が明らかとなったものの川崎病の疫学的特徴である時間集積性と地域集積性や、性差について十分に説明できる結果は得られていない。今年度は、特定地域で17年間に発症した川崎病1945例について発症時年齢と性別との関連および年齢と季節性の特徴について解析を進めた。その結果2つの知見を得た。まず、年齢層が高くなるにつれ罹患者の男女比が小さくなることを見出した。
細胞機能制御による睡眠覚醒メカニズムの解明

フルオレセインを修飾した化合物を作成し、トランスフェクションを行った細胞に添加したところ、PLEを発現する細胞においてフルオレセインの著明な蛍光増強が認められた。GAL4の発現依存的に特定の細胞のみでPLEを発現させたトランスジェニックハエを作出し、上記化合物を摘出脳に投与したところ、組織特異的な蛍光が見られた。個体レベルでの行動制御ができるかを検討するため、PLEをドーパミン細胞特異的にPLEを発現するショウジョウバエを作出した。経口投与によってドーパミン合成酵素阻害剤に修飾基を付加した化合物を投与したが、睡眠覚醒量に変化は認められなかった。本年度は、遺伝学的に薬理活性を持たせるためのシステム作成を行い、検証を行った。外来酵素を発現するトランスジェニックハエを作出し、GAL4/UASシステムで組織特異的に目的遺伝子を発現させた。発現は共発現する蛍光タンパク質によって確認され、さらに酵素活性によって薬理活性を持つ蛍光化合物によって確認された。さらに、他施設の研究者と共同研究を進め、種々の化合物の修飾について依頼している。化学合成については、共同研究者の指導のもと、研究代表者自身も合成・精製を実施した。さらに、本システムをショウジョウバエのみならず、哺乳類のモデル動物へと展開させるために、Cre依存的に目的遺伝子と蛍光タンパク質を共発現するAAVベクターの構築を行った。このAAVベクターをCaMKII-CreERトランスジェニックマウスの海馬にインジェクションし、その後、タモキシフェンを投与することにより、マウスの神経細胞特異的に目的遺伝子の発現を試みた。脳摘出後の観察により、海馬神経細胞に特異的に蛍光タンパク質が観察され、Cre依存的に目的遺伝子を導入することに成功している。さらに、培養細胞を用いて、様々な化合物の薬理活性が外来酵素を発現する細胞特異的に実装できることを確認している。ただし、いくつかの化合物については、修飾基が外来酵素の作用によっても外れない現象を確認しており、修飾基の検討や、ケミカルライブラリーの検討が今後必要と考えられる。近年Channelrhodopsin-2やTrpA1 channelなどを用いた神経細胞の賦活化/活動抑制により、特定の神経ネットワークの活動と行動との因果関係が明らかになってきている。ショウジョウバエを用いた研究では、そのシンプルな中枢神経系と、ゲノムワイドに作成・公開されている発現ドライバーの活用により、行動を制御する神経細胞の活動が1細胞レベルで解明されてきている。行動を制御する神経ネットワークが明らかになる一方で、行動の発現を担う神経活動に至るまでの分子メカニズムは依然としてブラックボックスの状態である。また、上記遺伝学的ツールは強制的な神経活動を誘導しているため、生理的な影響を観察しているとは言い難く、また分子基盤が不明なままでは薬理学的介入による病態治療などにはつながりにくい。以上の状況と課題を鑑み、本研究課題においては、遺伝学的に化合物の薬理活性を制御する新たなシステムの構築を目指す。様々な生理活性作用を持つ化合物に、特定の酵素によって処理される修飾を付加させ、遺伝学的に酵素の発現を誘導することで細胞特異的に細胞機能を制御する。これまでに、ショウジョウバエにおいてトランスジェニックラインを作出し、リアノジン受容体作動薬である4-chloro-m-cresolに修飾を加えた化合物を投与することにより、細胞特異的に細胞内カルシウムを増加させられることを確認した。さらに、哺乳類において本システムを実装するために、AAVによる遺伝子導入を行った。細胞機能制御を目的としたケミカルバイオロジーの系はショウジョウバエのトランスジェニックラインを作出している。本システムで用いる修飾化合物については、協力研究者である化学者による合成を進めている。修飾化合物は酵素との反応性が化合物の種類によって異なることが認められ、複数種類の化合物を試すことが必要である。そこで、本研究課題においては、遺伝学的に化合物の薬理活性を制御する新たなシステムを構築し、時期・組織特異的な細胞機能制御をショウジョウバエをモデル動物として実装し、睡眠覚醒の分子メカニズムを明らかにすることを試みた。今年度は特定の酵素を発現するトランスジェニックラインを用い、個体レベルでの行動制御ができるかを検討した。TH-GAL4ラインを使用することで、ドーパミン神経細胞特異的に当該酵素を発現したショウジョウバエに修飾化合物を経口投与したが、睡眠覚醒量においてコントロールと有意な差が認められず、投与経路や修飾化合物の検討が必要と判断した。また、化学修飾をしたフルオレセインを経口投与したところ、ショウジョウバエの腸管内において蛍光シグナルが認められ、腸管内で化学修飾が処理されていることが推測された。

GAL4の発現依存的に特定の細胞のみでPLEを発現させたトランスジェニックハエを作出し、上記化合物を摘出脳に投与したところ、組織特異的な蛍光が見られた。個体レベルでの行動制御ができるかを検討するため、PLEをドーパミン細胞特異的にPLEを発現するショウジョウバエを作出した。経口投与によってドーパミン合成酵素阻害剤に修飾基を付加した化合物を投与したが、睡眠覚醒量に変化は認められなかった。構想のシステムの実証が行え、化合物の合成についても、外部指導者のもと、合成もしくは依頼にて作成できるようになった。本システムを哺乳類においても実装するために、AAVを用いて目的遺伝子をマウス及びマーモセットの脳組織で発現させる。これにより、単一の個体で投与する化合物の種類を変更することで、細胞機能を多方向に制御し、行動との関係性を調べることが可能になる。28年度が最終年度であるため、記入しない。睡眠科学AAVベクターを構築し、マウスへの応用が可能であることが実証されたため、今後はショウジョウバエのみならず、哺乳類のモデル動物へと展開させる。平成28年度から独立して研究室を運営することが決まり、研究室の立ち上げのための事務仕事が増え、予定していたほど実験が実施できなかったため。予定していた有機合成実験器具が、設置場所の関係で購入延期となったため。研究代表者が平成28年度から大学で独立して研究室を運営するため、本研究課題を実施するために必要な実験機器の購入を行う。予定の器具を購入する28年度が最終年度であるため、記入しない。
遷移金属触媒による還元過程を起点とした高効率不斉触媒反応の探索

1.共役エノンとアルデヒドの触媒的不斉還元的アルドール反応の開発:光学活性なビスオキサゾリニルフェニルPHEBOX骨格を有するロジウム錯体Rh(phebox)(OAc)_2(H_2O)を触媒とするヒドロシランを用いる共役エノンとアルデヒドのエナンチオ選択的な還元的カップリング反応の開発をおこなった。すなわち、還元過程を起点として形成させたケトン由来のエノラートをアルドール反応に適用した。検討した結果、高い立体選択性および収率を伴って所望のアルドール体が得られることを見出した。この分野に関して最近、シン選択的な不斉反応が報告されたが、本反応ははじめての高アンチ選択的に進行する例であるため有機合成分野の発展に寄与するものであると考えられる。また、通常のアルドール反応では位置選択性の獲得が困難である複数のエノール化可能部位が存在する反応系においても共役エノンの不飽和結合部位に位置特異的な反応が高立体選択的に進行することがわかった。2.ジボロンを用いるα,β-不飽和カルボニル化合物の触媒的不斉β位ホウ素化反応の開発:Rh(phebox)(OAc)_2(H_2O)を触媒とするジボロンを用いるα,β-不飽和カルボニル化合物のエナンチオ選択的な共役ホウ素化反応の開発を検討した。その結果、ロジウム錯体上の塩基性配位子の選択が反応速度に大きく影響することが明らかとなった。本反応はα,β-不飽和エステル、ケトン、アミドに関して立体選択的に進行することを見出した。この結果は、これまでに開発された触媒的不斉β位ホウ素化反応の基質の適用範囲がα,β-不飽和エステル、ニトリル、アルデヒドに限られていたことから意義があると考えられる。また、本触媒が既報のβ位ホウ素化触媒のなかで最も高い触媒効率を示すことがわかった。くわえて、本触媒系はこれまでほとんど研究されてこなかった三価のロジウム種を用いるσ結合メタセシスの化学を拓くものであると考えられる。1.光学活性な遷移金属触媒および還元剤としてヒドロシランを用いてα,β-不飽和エステルを還元しながらエノラートを発生させ、アルデヒドと反応させる触媒的不斉還元アルドール反応において、新規に合成したビスオキサゾリニルフェニル骨格を有するピンサー型錯体PHEBOX-イリジウムの性能を検討した。その結果、ロジウム錯体と比較して触媒能は低いものの同程度の高いエナンチオ選択性が発現した。また、反応温度を上げることで生成物の収率が向上することが分かった。また、イリジウム錯体のX線結晶解析にも成功した。2.触媒的不斉還元アルドール反応において、PHEBOX骨格を有するロジウム錯体触媒上の、金属中心に対して遠隔位にある置換基による電子的な効果を調べた。その結果、電子吸引性の置換基を有する錯体触媒ほど生成物のエナンチオ選択性が高い傾向にあることを見出した。これは、X線構造解析および理論計算の結果から、電子吸引基を有する錯体触媒では短いロジウム-炭素結合により、金属中心近傍の不斉空間がより高度になっているためと推察された。理論計算の結果もよい相関性を示した。3.PHEBOX-Rh錯体触媒を用いる触媒的不斉還元アルドール反応によって、光学活性な3級アルコール誘導体の合成、すなわち、反応性の低いケトンを受容体として用いて検討した。その結果、反応条件を無溶媒下とし適切なヒドロシランを選択することでカップリング効率が向上することを見出し、98%に達する高い収率とエナンチオ選択性で目的物を得ることに成功した。本反応では受容体として、脂肪族、芳香族、対称および非対称ケトンを用いることができ、その適用範囲の広さを示した。以上、還元過程を起点とした連続的炭素炭素結合生成反応に成功し、高いエナンチオ選択性を達成することができた。今後、さらに様々な基質の適用範囲を検討し総合的展開を目指す。1、光学活性な遷移金属触媒および還元剤としてヒドロシランを用いてα,β-不飽和エステルを還元しながらエノラートを発生させ、アルデヒドおよびケトンと反応させる触媒的不斉還元アルドール反応を用いて様々な生理活性物質の鍵中間体であるα位にアルキル基を有するジヒドロケイヒ酸誘導体の不斉合成を検討した。還元的アルドール反応によって得られたアルドール体から一段階で水酸基を除去することにより、ほとんど鏡像体過剰率を損なうことなく目的のジヒドロケイヒ酸誘導体を得ることに成功した。活性化されていないエステルの不斉アルキル化は塩基性条件下もしくは化学量論量の不斉源存在下において実施される場合が多く、本法は新たな不斉アルキル化経路を提供するものであると考えられる。2、開発したN,C,N型配位子で修飾されたロジウム錯体触媒を用いて触媒的還元マンニッヒ型反応の開発研究を行なった。すなわち、ロジウム錯体触媒とヒドロシランを用いてα,β・不飽和エステルを共役還元しながらエノラート種を発生させ、イミンを受容体とする高立体選択的なβ・アミノ酸誘導体合成を検討した。その結果、適切なヒドロシランを選択することにより良好な収率と高いアンチ選択性で目的物が得られることを見出した。とくにエノラート前駆体であるα,β-不飽和エステルとしてケイヒ酸エステルを用いた場合ほぼ完全なジアステレオ選択性が発現することがわかった。この研究を起点として、イミンの窒素上官能基のスクリーニング等を検討し不斉反応への展開を目指す。

以上、還元過程を起点とした連続的炭素炭素結合生成反応開発および合成的な応用を実施し、高い立体選択性を達成することができた。今後、異なる遷移金属種を触媒.として用いた炭素炭素結合形成反応の開発および様々な基質の適用範囲を検討する。1.共役エノンとアルデヒドの触媒的不斉還元的アルドール反応の開発:光学活性なビスオキサゾリニルフェニルPHEBOX骨格を有するロジウム錯体Rh(phebox)(OAc)_2(H_2O)を触媒とするヒドロシランを用いる共役エノンとアルデヒドのエナンチオ選択的な還元的カップリング反応の開発をおこなった。すなわち、還元過程を起点として形成させたケトン由来のエノラートをアルドール反応に適用した。検討した結果、高い立体選択性および収率を伴って所望のアルドール体が得られることを見出した。この分野に関して最近、シン選択的な不斉反応が報告されたが、本反応ははじめての高アンチ選択的に進行する例であるため有機合成分野の発展に寄与するものであると考えられる。また、通常のアルドール反応では位置選択性の獲得が困難である複数のエノール化可能部位が存在する反応系においても共役エノンの不飽和結合部位に位置特異的な反応が高立体選択的に進行することがわかった。2.ジボロンを用いるα,β-不飽和カルボニル化合物の触媒的不斉β位ホウ素化反応の開発:Rh(phebox)(OAc)_2(H_2O)を触媒とするジボロンを用いるα,β-不飽和カルボニル化合物のエナンチオ選択的な共役ホウ素化反応の開発を検討した。その結果、ロジウム錯体上の塩基性配位子の選択が反応速度に大きく影響することが明らかとなった。本反応はα,β-不飽和エステル、ケトン、アミドに関して立体選択的に進行することを見出した。この結果は、これまでに開発された触媒的不斉β位ホウ素化反応の基質の適用範囲がα,β-不飽和エステル、ニトリル、アルデヒドに限られていたことから意義があると考えられる。また、本触媒が既報のβ位ホウ素化触媒のなかで最も高い触媒効率を示すことがわかった。くわえて、本触媒系はこれまでほとんど研究されてこなかった三価のロジウム種を用いるσ結合メタセシスの化学を拓くものであると考えられる。