hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教職の政治性と教員の脱政治化に関する総合的研究

なお、4つの研究と並行して、本年度は我が国の教師がどのような社会的な期待の中にあるのかについて、過去に実施した調査データの再分析によって補足研究的に検討し、我が国の教師には対人支援専門職としての役割が期待されているという側面が強いこと明らかにした。本成果は、来年度以降の研究の分析視角の一つとする予定である。平成26年度は以下の3つの研究を実施した。■研究1「教師の市民意識・社会意識の現状を調査し、教職の脱政治化の実態を確認する研究:研究1では、平成25年度に実施した現職教員を対象とした質問調査の結果を整理し、その結果を常葉大学教職大学院研究紀要において「教育の高度専門職化と脱政治化に関する一考察ー教師の社会意識に関する調査(2013年)の結果報告ー」として公表した。■研究2「我が国の教員養成プログラムの政治的社会化機能に関する研究」:研究2では、平成25年度に引き続き、教職を志望する学生を対象として、彼らの市民意識や社会意識の現状と、教職への学習活動、情報取得、社会資本等を総合的に捉える質問紙調査を実施した。また、平成24年度、25年度に実施した2回の質問紙調査の結果をまとめ、関西国際大学研究紀要において「2012-2013年度調査からみる教職志望学生の社会意識の経年変化ー教員養成改革の理想と現実(2)ー」として公表した。■研究3「教師政策の政治性に関する理論的検討」:研究3では、教職の政治性について理論的な考察を進め、その成果を日本教育社会学会大会においてテーマ部会を開設し、公表した。また、その結果を、南山大学紀要『アカデミア』に「現代社会における市民性の困難と可能性ーグローバル市場時代における「政治的イリテラシー」に抗してー」(加藤隆雄・越智康詞)としてまとめ、公表した。また、市民社会先進国の社会状況と教育の政治性を確認するために、トルコの教師、教員養成の視察調査を実施した。平成26年度の研究の進捗は概ね順調であった。本研究プロジェクトを構成する3つの研究のすべてにおいて、現時点での研究成果をまとめて報告する機会を持ち、研究紀要等において論文として結果を報告することができた。特に、市民社会と教育に関する理論的検討については、日本教育社会学会大会においてテーマ部会を開設し、本研究プロジェクトの研究成果を公表すると共に、関心を共有する研究者と生産的な意見交換を行うことができた。また、本研究の中心をなす、同一学生を対象とした継続調査では第3回調査を実施することができ、回収サンプルは減少したが一定の数を確保することができた。ただ、調査データの入力作業において、依頼した業者の入力に大きなミスがあったため、再入力の依頼を2回行い、集計及び分析作業が大幅に遅れることになった。平成26年度の研究の進捗に関して、唯一のマイナス点であった。なお、平成26年3月に予定していたトルコの教員養成の視察は、イスラム教圏の治安が不安定となったことから、平成27年秋に延期して実施した。帰国直後に自爆テロが起こる状況での実施であったが、現地スタッフの協力によってトルコの教師や学生たちの教職志望について多くの情報を得る有意義な視察となった。平成27年度は以下の3つの研究を実施した。■研究
場の理論における量子的対称性とその応用

藤川は過去における二次元重力理論の量子的側面の研究を発展させ、量子異常(アノマリー)の量子重力理論における役割の解明を試みた。具体的には、三角格子で正則化したいわゆる力学的三角分割法と連続多様体上で定義された通常の量子重力理論のより直接的な関連の解明をめざした。特に、三角分割法でいわゆるWeyl量子異常とかLiouville作用がどのように表現されるのかの解明を試みた。この過程で重力理論における座標系とか座標条件と呼ばれるもののより深い理解が得られた。量子異常の応用という観点からは、藤川はまた(強い相互作用のゲージ理論である)QCDにおけるβ関数のFeynman図によらない簡単な導出法を与えた。これは、Weyl対称性に付随する量子異常の計算法に基づいている。上記の研究と平行して、過去数年続けてきたトンネル効果の定式化の研究も進めた。これは、標準理論におけるバリオン数の破れにも関係する問題であるが、通常のインスタントン法の適用限界を明確化し将来の研究の基礎を与えた。また最近は、素粒子のカイラル対称性と関連して実験的にどの程度カイラルなフェルミオンが自然界で実現されているかをb→sγを用いて研究した。久保は、場の理論をより拡張された位相空間で定式化する処方箋に従い量子異常および異常交換関係の定式化を与えた。この方法は広い範囲の問題に適用でき、具体的には二次元重力理論に適用して、ゲージに依らない量子重力理論の定式化およびブラックホールの蒸発の問題に関して新しい知見を得た。本研究計画のまとめとしては、一応初期の目標にそった研究ができたと思うが、また一方では、バリオン数の量子的破れという基本的な問題のより見通しのよい定式化という点にかんしては将来の研究課題として残されたことになった。藤川は量子トンネル効果及び二次元重力理論の量子論的側面を中心に考察した。狙いとするところは、量子異常(アノマリー)とか位相的(topological)な性質と場の量子論の兼ね合いをより深く理解することにあった。トンネル効果にかんしては、とりあえずCaldeira-Leggetに従って摩擦のある系でのトンネル効果の研究を続けた。これはトンネルする粒子が外場とランダムに相互作用する場合にはどうなるかという興味のある問題である。我々の分析の主要な結論は、過去における一般的常識に反して、スーパーオーム的摩擦はトンネル効果をむしろ促進するというものである。この問題とブラックホールにおけるdecoherenceという現象との類似性も知られており、あるいは将来その方面でなにか面白い結果が期待できるかも知れない。二次元量子重力に関しては、三角格子で正則化したいわゆる力学的三角分割法と連続多様体に基づく通常の量子重力理論のより直接的な関連の解明をめざした。具体的には、三角分割法でいわゆるWey1量子異常がどのように表現されるのかの解明を試みた。この過程で座標系とか座標条件と呼ばれるものが一体なんであるのかという問題のより深い理解が得られた。久保は場の量子論をより拡張された位相空間で定式化する処方せんに従に量子異常と異常交換関係(Schwinger項)の関係の解明を行なった。特にコサイクル項と呼ばれるものがこの立場では純粋に代数的考察のみから得られることが示された。さらにこの方法はより広い問題に適用可能であり、例えば二次元量子重力理論に適用すると代数的考察のみからゲージ条件に依存しないより一般的な考察が可能であることが示された。最近ではブラックホールの蒸発という興味ある問題にもこの方法は適用され新しい見方を提供している。

具体的には、三角格子で正則化したいわゆる力学的三角分割法と連続多様体上で定義された通常の量子重力理論のより直接的な関連の解明をめざした。特に、三角分割法でいわゆるWeyl量子異常とかLiouville作用がどのように表現されるのかの解明を試みた。この過程で重力理論における座標系とか座標条件と呼ばれるもののより深い理解が得られた。量子異常の応用という観点からは、藤川はまた(強い相互作用のゲージ理論である)QCDにおけるβ関数のFeynman図によらない簡単な導出法を与えた。これは、Weyl対称性に付随する量子異常の計算法に基ずいている。上記の研究と平行して、過去数年続けてきたトンネル効果の定式化の研究も進めた。これは、標準理論におけるバリオン数の破れにも関係する問題であるが、通常のインスタントン法の適用限界を明確化し将来の研究の基礎を与えた。また最近は、素粒子のカイラル対称性と関連して実験的にどの程度カイラルなフェルミオンが自然界で実現されているかをb→sγを用いて研究した。久保は、場の理論をより拡張された位相空間で定式化する処方箋に従い量子異常および異常交換関係の定式化を与えた。この方法は広い範囲の問題に適用でき、具体的には二次元重力理論に適用して、ゲージに依らない量子重力理論の定式化およびブラックホールの蒸発の問題に関して新しい知見を得た。
モンゴル人の集団遺伝学的研究

本研究は、モンゴル人の血液内遺伝標識(血液型、タンパク型、DNA型)を検査し、日本人を含むアジアの近隣諸集団との遺伝的近縁性を明らかにすること、またヒトおよび家畜(ウマなど)のウィルスの疫学的検査を行うことを目的とする。(1)ヒト血液については、ウランバートル市の郊外でハルハ族173名、ブリアート族21名より採血し、現地で血球、血清およびDNA採取用のバフィー・コートに分離し、それぞれを日本に持ち帰った。帰国後、直ちにDNAを精製分離した。(2)血液型については、ABO、MNSs、Rh、ケル、P、キッド、ダフィー、ルイスの8種類について検査した。モンゴル人の主体をなすハルハ族の血液型遺伝子分布は、朝鮮人と比べて日本人との相違が大きいことがわかった。なお、赤血球酵素および血清タンパクの遺伝的多型の検査を現在進めているが、それらの結果が出たところで遺伝距離およびクラスター分析による近隣集団との系統的関係の推定を行う予定である。(3)血清試料につきウィルスの疫学的調査を行った。T細胞指向性レトロウィルス(HTLV)に関しては、過去3年間に集められた試料も利用することができ、最終的にモンゴルの11民族2000名についての検査結果が得られたが、HTLV陽性者は皆無であった。このことは、HTLVが日本のアイヌや沖縄人のようないわゆる古モンゴロイド系の集団に見られるのに対し、中国人などの新モンゴロイド系集団には見られないとの考えを支持する。B型肝炎ウィルス(HBV)の感染率は10%であるが、C型肝炎ウィルス(HCV)の分布を調べたところ40%という高い値を示した。これは、モンゴルにおける肝炎の高い発症率、さらには肝癌の高い発症率と関係があると考えられる。(4)ハルハ族136名のDNA試料によりミトコンドリアDNAについて検査し、次の結果を得た。まず、制限酵素HincIIによる切断パターンについては、3種類の型が見られたが、最も多い型は2型と呼ばれるもので73.2%(日本人では87.7%)であった。日本人には見られない6型が21.4%という高い頻度で見られたことは興味深い。この型は従来アメリカ・インディアンで発見されていたものである。ついで、アジア人に特異的な9塩基対の欠失の頻度を調べたところ、5.9%であった。この値は日本人(本州)や中国人での約16%に対してかなり低い。このほか、極めて珍しい塩基の挿入をもつ個体が3名(2.2%)発見された。現在、他の制限酵素を用いた研究を進めている。また、核のDNAについては、ヒトY染色体特異的DNAフラグメントにおける多型の研究にもとりかかっている。(5)モンゴル各地の遺跡より発掘された新石器時代一歴史時代の人骨試料(各0.2-0.4g)18個を得た。このうち、すでに8試料からはPCR用DNAを抽出した。古人骨からのDNAの研究に利用するべく準備中である。(6)モンゴル人における成人ラクターゼの存在を調べた。成人ラクターゼは日本人や中国人では存在しないが、ヨーロッパ人では高い頻度で存在する。これは、牧畜民では乳糖の摂取という条件下で変異遺伝子が自然淘汰により増え、ラクターゼをもつ成人が高い頻度に達したものといわれる。今回、ウランバートル市で成人20名を対象に乳糖負加試験を実施したところ、1名がラクターゼを有していた。これは、モンゴロイドとしては高い頻度である。(7)ウマ150頭、ラクダ30頭より血液試料を得た。ウマのインフルエンザ・ウィルス(A/eg/Miami/1/63およびA/eg/Prague/1/56)の抗体検査の結果はすべて陰性であった。また1989-1990年に中国北部でトリインフルエンザウィルスによるウマのインフルエンザが流行したが、このウィルスに対する抗体の検査もすべて陰性であった。さらに、ウマの試料については、タンパク型やDNA型の検査により日本の在来馬との関係を調査する予定で準備を進めている。

このことは、HTLVが日本のアイヌや沖縄人のようないわゆる古モンゴロイド系の集団に見られるのに対し、中国人などの新モンゴロイド系集団には見られないとの考えを支持する。B型肝炎ウィルス(HBV)の感染率は10%であるが、C型肝炎ウィルス(HCV)の分布を調べたところ40%という高い値を示した。これは、モンゴルにおける肝炎の高い発症率、さらには肝癌の高い発症率と関係があると考えられる。(4)ハルハ族136名のDNA試料によりミトコンドリアDNAについて検査し、次の結果を得た。まず、制限酵素HincIIによる切断パターンについては、3種類の型が見られたが、最も多い型は2型と呼ばれるもので73.2%(日本人では87.7%)であった。日本人には見られない6型が21.4%という高い頻度で見られたことは興味深い。この型は従来アメリカ・インディアンで発見されていたものである。ついで、アジア人に特異的な9塩基対の欠失の頻度を調べたところ、5.9%であった。この値は日本人(本州)や中国人での約16%に対してかなり低い。このほか、極めて珍しい塩基の挿入をもつ個体が3名(2.2%)発見された。現在、他の制限酵素を用いた研究を進めている。また、核のDNAについては、ヒトY染色体特異的DNAフラグメントにおける多型の研究にもとりかかっている。(5)モンゴル各地の遺跡より発掘された新石器時代一歴史時代の人骨試料(各0.2-0.4g)18個を得た。このうち、すでに8試料からはPCR用DNAを抽出した。古人骨からのDNAの研究に利用するべく準備中である。(6)モンゴル人における成人ラクターゼの存在を調べた。成人ラクターゼは日本人や中国人では存在しないが、ヨーロッパ人では高い頻度で存在する。これは、牧畜民では乳糖の摂取という条件下で変異遺伝子が自然淘汰により増え、ラクターゼをもつ成人が高い頻度に達したものといわれる。今回、ウランバートル市で成人20名を対象に乳糖負加試験を実施したところ、1名がラクターゼを有していた。これは、モンゴロイドとしては高い頻度である。(7)ウマ150頭、ラクダ30頭より血液試料を得た。ウマのインフルエンザ・ウィルス(A/eg/Miami/1/63およびA/eg/Prague/1/56)の抗体検査の結果はすべて陰性であった。また1989-1990年に中国北部でトリインフルエンザウィルスによるウマのインフルエンザが流行したが、このウィルスに対する抗体の検査もすべて陰性であった。さらに、ウマの試料については、タンパク型やDNA型の検査により日本の在来馬との関係を調査する予定で準備を進めている。
CREB/ATFファミリー蛋白群による血液細胞の増殖・分化・死の制御

cAMP応答エレメント(CRE)の活性を制御しているcAMP応答エレメント結合蛋白(CREB)/活性転写因子(ATF)ファミリー蛋白群の血液細胞における機能はまだ理解されていない。この点を明らかにするために、レチノイン酸刺激により食細胞へと分化するヒト単球芽細胞株を用いて、ここにdominant negative CREB(以下dn-CREB)を強制発現させることでCREB/ATFファミリー蛋白群の機能を阻害した際に、増殖・分化・死がどのような影響を受けるかを解析した。特に分化に関しては1)細胞接着能、2)活性酸素産生能、3)細胞形態変化、4)細胞増殖ブロックの4つの点から検討した。その結果、dn-CREBを発現させることで未分化時の増殖速度は顕著に低下すること、しかし生存性は影響を受けないことが解った。またレチノイン酸刺激による分化の際にはdo-CREBの発現により1)細胞接着能、接着因子CD11bの発現、CD11bの発現を調節する転写因子PU.1の発現が低下し、2)活性酸素産生能、活性酸素産生酵素のコンポーネントであるp67^<phox>、p47^<phox>の発現、これらの発現を調節するPU.1の誘導が低下することが明らかとなった。しかし3)分化に伴う細胞形態変化(核のくびれ、細胞質内空胞の形成)は促進され、4)分化に伴う増殖ブロックは影響を受けないことが示された。以上、ヒト血液細胞においてCREからの転写は1)未分化時の細胞増殖を促進し(生存性には影響せず)、2)分化に伴う細胞接着性および活性酸素産生能の獲得に必須の役割を果たし、3)分化に伴う細胞の形態変化は抑制し、4)分化に伴う増殖ブロックには影響を与えないことが明らかとなった。cAMP応答エレメント(CRE)はヒトゲノムに高頻度に分布する転写調節エレメントであり、その活性を制御しているcAMP応答エレメント結合蛋白(CREB)/活性転写因子(ATF)ファミリー蛋白群は胚細胞や神経・脂肪細胞で必須の機能を果たしていることが知られている。しかし血液細胞におけるこれらの蛋白群の機能はまだ理解されていない。研究代表者はこの点を明らかにするために、レチノイン酸刺激により食細胞へと分化するヒト単球芽細胞株を用いて、ここにdominant negative CREB(以下dn-CREB)を強制発現させることでCREB/ATFファミリー蛋白群の機能を阻害した際に、増殖・分化・死がどのような影響を受けるかを解析した。結果は、dn-CREBを発現させることで未分化時の増殖速度は顕著に低下すること、しかし生存性は影響を受けないことが解った。またレチノイン酸刺激による分化の際にはdn-CREBの発現により1)細胞接着能、接着因子CD11bの発現、CD11bの発現を調節する転写因子PU.1の発現が低下し、2)活性酸素産生能、活性酸素産生酵素のコンポーネントであるp67^<phox>、p47^<phox>の発現、これらの発現を調節するPU.1(前述)の誘導が低下することが明らかとなった。

ここで分化と一口にいってもCREがその形質ごとに異なる関与をしていたことは注目すべき点である。現在の未解決な問題として、いかにしてCREからの転写がa)未分化時の細胞増殖を促進し(サイクリンの発現は変化していない)、b)分化に伴う形態変化を抑制し、c)分化に依存してPU.1の発現を誘導するのか(PU.1のpromoter領域にconventionalなCREは存在していない)が残されている。これらに関しては15年度の当該研究において、遺伝子および蛋白の網羅的解析により明らかにしていく計画である。平成14年度の当該研究において骨髄造血前駆細胞の増殖および分化におけるcAMP応答エレメント(CRE)を介する転写の役割について検討した。そしてCREを介する転写は、未分化骨髄造血前駆細胞の増殖を促進する、レチノイン酸刺激による食細胞系への分化に際しては細胞接着性および活性酸素産生能の獲得を促進する、しかし分化に伴う細胞形態学的変化は抑制する、また分化に伴う増殖アレストには影響を与えないことを明らかにした。平成15年度はこれらの現象の分子機序を明らかにすべく、細胞増殖関連因子、細胞形態制御因子等に関して解析を行った。そしてCREを介する転写は、cylin A,cylin Eの発現には影響を与えないがcylin D3の発現維持には必須であることが明らかとなり、このことが未分化骨髄造血前駆細胞の増殖促進に関与していると考えられた。またCREからの転写が阻害された細胞ではcyclin-dependent kinases(CDKs)の阻害因子であるp21^<waf>に対する抗体で認識される新たな14kDaの蛋白が発現していることが判明し、この分子の細胞増殖への関与について検討を継続している。また細胞の核形態維持に関与することが示唆されているラミンおよびその受容体の発現を解析した結果、CREを介する転写は未分化骨髄前駆細胞のラミンA、ラミンB、ラミンCの発現量維持に必須であること、また分化誘導時のラミンB受容体(LBR)の発現誘導にも必須であることが明らかとなった。興味深いことに、分化に伴いLBRの蛋白発現が著明に増加する一方で、LBRのメッセージ発現に有意な変化は認められず、LBRはpost-transcriptionalなレベルで発現制御を受けることも明らかとなった。最後にCREを介する転写は食細胞分化の鍵となる転写因PU.1の発現誘導に関わることをすでに明らかにしたが、その分子機序は現段階では明らかできておらず、蛋白や遺伝子に関する網羅的解析手法を応用しながら今後も解析を続ける予定である。
反ヘブ学習によるニューラルネットの機能形成

ニューラルネットの学習モデルは、一般に、管理形の学習と非管理形のそれに大別することができる。後者に属する学習モデルに、ヘブ学習則と反ヘブ学習則がある。これらの非管理形の学習モデルにおいては、いずれも、結合加重の更新量は回路の局所的な情報のみに依存しており(局所学習則)、それ故実際の生体における神経回路モデルとして自然なものであると言える。しかし、理論的解析の困難さのために、十分その機能が明らかになっているとは言い難い。本研究の目的は、ヘブ学習則・反ヘブ学習則によってニューラルネットがどのような情報処理機能を形成するかを理論的に明らかにすることである。これによって、脳の高次機能形成のメカニズムを解明する手がかりが得られるのではないかと考えている。ニューラルネットの構造は、入力層と出力層からなる2層の回路で、入力層から出力層に前向きの結合を出力層のニューロンの間に相互結合を持つ。前向き結合についてはヘブ学習を、相互結合については反ヘブ学習を仮定し、それらによってニューラルネットがどのような機能を獲得するかについて、数学的な解析を行ってきた。その結果、学習アルゴリズムを少し変えたり、回路構造を変更したりすることによって、種々の情報処理機能(統計解析機能)、(1)主成分分析機能、(2)ノイズ除去フィルタ、(3)新寄性フィルタ、(4)信号分離機能(ブラインド信号分離)、(5)クラスタリング機能、が獲得されることが明らかになった。また、前向き結合のみをもつ2層のニューラルネットに対してヘブ学習・反ヘブ学習が働く場合についても考察した結果、空間的な意味でのフィルタ、(6)ハイパスあるいはロ-パスフィルタが形成されることが明らかになった。
昆虫における温度・湿度環境選択行動についての行動学的解析システムの開発

昆虫は、脊椎動物と異なり、環境の湿度変化を検出する湿度感覚器を持っている。その受容機構については従来の研究で解明してきたが、環境の湿度勾配検出のしくみや湿度選択行動のしくみは、まだ十分に解明されていない。まず、昆虫は湿度環境を検索し特定の湿度環境に留まる行動を、昨年度作成したコンピュータ支援行動解析装置等を用いて解析した。実験材料にはワモンゴキブリを用いた。定常的な湿度勾配のある円形のアリーナに4日間無摂水のワモンゴキブリを入れると、装置内の側壁にそって走り回る行動の後、乾環境よりも湿環境に長く滞在するようになった。そのおもな行動学的原因は、湿環境では乾環境での行動として、1)空間的な移動を伴わない行動が増加すること,2)歩行速度が低下すること、3)歩行の曲がり(deg/cm)が増加することにあることがわかった。次に摂水場所に到達する行動について解析した。片方の側路の先端に水を、もう一方の側路の先端に乾燥剤(silica gel)を置いたT字型の行動選択装置にワモンゴキブリを入れ、行動を観察した。行動の基本的パターンは歩行と立ち止まり行動の繰り返しなので、立ち止まり行動とその後の歩行の進行方向に着目して解析した。立ち止まり行動では、頭部を振る行動と頭部は固定し触角だけを振る行動が見られた。4日間無摂水のワモンゴキブリでは、水のある側路を選択する確率が高かった。初動から水のある側路を選択したものでは、しなかったものと比べ、初回の立ち止まり行動の中で頭部を振る行動の占める割合は高いなどの結果が得られた。摂水場所を発見し到達するまでの行動は、次のような連続的な行動によって組み立てられていることが示唆された。先ず1)高湿度を検出して立ち止まり、2)立ち止まったまま、触角と首を振って湿度勾配を検出(水のある方向を検出)し、3)より高湿度側に向かって歩行する。昆虫の湿度・温度選択行動の行動生理学的解析の基礎になる行動学的データを得るために、行動記録・解析用のコンピュータ・プログラムを開発し、それを用いて若干の行動解析データを得た。コンピュータ・プログラムは、Micrsoft DOS/V基準のコンピュータを用いて、BASIC言語で作成した。新たに開発するプログラムは次の特徴を持つ。(1)ビデオ装置で記録した行動のビデオ画像から画像の1フレームごとに行動軌跡を昆虫の頭部・尾部・左右の触角の先端と基部など8点をコンピュータ画面のX・Y座標として記録できるようした。出力データはエクセルなど市販の表計算・グラフ作成用のソフトウェアに容易に入力できる様式(コンマ区切りのテキストファイルなど)にした。(2)ビデオ装置をコンピュータで制御して再生時には自動的に設定したフレーム数をスキップできるようにした。(3)行動軌跡を記録するために、ビデオ画面とコンピュータ画面をスーパー・インポーズできるようにした。このコンピュータ・プログラムを用いて、実際に行動解析を試みた。湿度および温度選択行動を観察・記録するための円形の実験アリーナを作り、中心線で分けた2つの半円部分で温度または湿度環境が異なるようにした。この中でゴキブリを自由行動させ、その行動を暗視カメラで撮影しビデオテープに記録し、そのデータを試作したプログラムで行動軌跡をX-Y座標として記録し、解析した。その結果、摂水を制限されたゴキブリは湿環境に長く留まることがわかり、さらに湿環境に長く留まる原因は、湿環境での行動は乾環境での行動と比較して、1)歩行速度が低下し、2)歩行の曲がり(deg/cm)が増加することにあることが示唆された。

先ず1)高湿度を検出して立ち止まり、2)立ち止まったまま、触角と首を振って湿度勾配を検出(水のある方向を検出)し、3)より高湿度側に向かって歩行する。
中枢神経シナプスの可塑性可視化技術を用いた神経疾患発病メカニズムの解析

神経変性疾患の発症メカニズムを解明することを目的とし、関連たんぱく質の解析を行った。神経変性疾患の中でもALS(筋萎縮性側索硬化症)の関連たんぱく質とされるTDP-43がショウジョウバエの中枢神経シナプスに変化を及ぼす知見が得られたことから、培養細胞でのさらに詳しい解析を行った。ALSでは発症から徐々に末梢の運動神経が特異的に侵され、進行すると呼吸機能が障害され死に至る重篤な疾患である。2008年に患者の病変部位から発見されたTDP-43(TAR DNA binding protein43kDa)は、ALSの発症メカニズム解明への大きな足掛かりになると考えられており、近年では神経細胞内のみならず免疫細胞内でのTDP-43の異常が注目されつつある。ALS患者の免疫細胞内TDP-43は健常な人に比べ増加することや、異常に核外に移行することが分かっている。培養細胞内でTDP-43たんぱく質が異常に増加する条件を検討し、ALS患者の体内で発症初期に起きている未知の発症原因の解明を試みた。培養細胞では神経細胞だけでなく非神経細胞にも着目することで、今まで解明困難とされていたALSの根本原因に迫れると考えた。様々な条件検討の結果、TDP-43たんぱく質が培養細胞内で有意に増加する原因物質を見つけることができた。ウェスタンブロッティングと共焦点顕微鏡を用いた免疫染色で、明らかなTDP-43量変化を確認することができた。TDP-43を細胞内で有意に増加させる物質を見つけられたことは大きな成果であった。また条件設定のための非神経細胞刺激時のTDP-43量の測定を行っていたところ、非神経細胞刺激時によるTDP-43がリン酸化されるという新たな知見の発見があった。研究遂行上この現象の本質を見極めることは不可欠であるため、追加でリン酸化TDP-43の検出を行ったうえで、免疫染色TDP-43細胞内局在観察を行う必要が生じた。これは、ALS患者の生体内でも起きている病態を再現できていることの一つの指標でもあり、大きな進展であった。今後は、TDP-43が増加するときに関連するたんぱく質を同定し、TDP-43の増加メカニズムに迫りたい。そのためには、免疫沈降法とプロテオミクスを用いてより詳細な解析を行っていきたい。今年度は、神経変性疾患のひとつであるALS(Amyotrophic lateral sclerosis)の原因遺伝子であるTDP-43のヒト病気変異型をショウジョウバエの視神経に過剰発現させ、いくつかある代表的な遺伝子変異のうちのある1つにおいて14日間でシナプス・マーカーが消滅するという結果を得ることが出来た。更に3日間、7日間と細かく観察時期を区切って調べたところ、時間経過ごとにシナプス減少の度合いが増すことが分かった。この結果は神経変性疾患の病態でまだ明らかにされっていなかった発病超初期の病態を示唆するものであり、大変有益な結果であると考えている。さらにこれらのデータをコンフォーカル顕微鏡だけではなく、電子顕微鏡でも解析を行った。それと並行して、シナプス形成に必要であるとされているN-カドヘリン(NCad)のコンディショナル・ノックアウト系統とGFPタグ系統を作成し詳細な観察を行ったところ、NCadが発生後シナプス形成に場所特異的に必要であることが明らかになった。特定の時期におけるNCadタンパク質のノックアウトにより得られた表現形は、NCadがシナプス形成時の細かな神経接続の調節因子となっている可能性を示した。シナプスの形成因子として知られている分子には他にNrxとNlgがある。現在はNCadとともにNrx,Nlgを過剰発現させることでシナプス形成時の更に詳しい遺伝的相互作用を調べている。当初予定していた通り、主な神経変性疾患のモデルショウジョウバエについてシナプス数の変化の観察を行った結果、TDP-43に関する変異を持ったハエのシナプスに明らかな減少が見られた。そのためTDP-43に関する更なる詳細な解析を行った。すると3日、7日、14日と時間経過に伴ってシナプスが減少していくことが分かった。この時点で神経変性は見られていないことから、シナプスの異常が神経変性疾患の超初期の病態であるという可能性を示唆されると考えている。神経疾患のモデルバエを用いた実験については順調に進んでいる。病態の緩和にために必要な分子の解析では、NCadの実験を計画していた。当初はノックアウトのみを計画していたが、過剰発現系を作るなどしてさらに発展した実験を行うことが出来た。

培養細胞では神経細胞だけでなく非神経細胞にも着目することで、今まで解明困難とされていたALSの根本原因に迫れると考えた。様々な条件検討の結果、TDP-43たんぱく質が培養細胞内で有意に増加する原因物質を見つけることができた。ウェスタンブロッティングと共焦点顕微鏡を用いた免疫染色で、明らかなTDP-43量変化を確認することができた。TDP-43を細胞内で有意に増加させる物質を見つけられたことは大きな成果であった。また条件設定のための非神経細胞刺激時のTDP-43量の測定を行っていたところ、非神経細胞刺激時によるTDP-43がリン酸化されるという新たな知見の発見があった。研究遂行上この現象の本質を見極めることは不可欠であるため、追加でリン酸化TDP-43の検出を行ったうえで、免疫染色TDP-43細胞内局在観察を行う必要が生じた。これは、ALS患者の生体内でも起きている病態を再現できていることの一つの指標でもあり、大きな進展であった。TDP-43についてはいくつかの変異モデルでシナプス減少の有益な結果が得られたので、電子顕微鏡などを用いて、さらに詳細な解析を行っていく予定である。電子顕微鏡を用いた解析のためには共焦点顕微鏡で用いた神経よりも表層にあり、観察しやすい神経を用いる必要があるが、そのための系の確立をすでに始めている。それと並行して、疾患の進行を遅くする分子の特定も行っていきたいと考えている。前年度の研究でNカドヘリンの過剰発現がシナプス数の増加をもたらすことを明らかにしたので、疾患モデルバエにNカドヘリンを過剰発現させて、疾患症状の緩和を試みたいと考えている。今後は、TDP-43が増加するときに関連するたんぱく質を同定し、TDP-43の増加メカニズムに迫りたい。そのためには、免疫沈降法とプロテオミクスを用いてより詳細な解析を行っていきたい。
物性論における代数的構造と幾何学的構造の現代的意味

近年の物性論における重要な進展として量子力学的運動に必然的に付帯する波動関数の位相の重要性がある。なかでも物理系の幾何学的構造に起因するものは幾何学的位相とよばれる。本研究ではこの幾何学的位相に基づく物理系の相分類にいたることを究極の目標とするトポロジカル秩序の概念を深めるための種々の研究を行った。(1)異方的超伝導相に関するトポロジカル秩序の総括的研究を完成させた。(2)d-波の対称性性を持つ2次元超伝導とカーボンシート系とを理論的に完全に対応させ特に系の境界に存在する「局所的時間反転対称性の破れ」と「局所磁化」とを1次元的エッジ状態バンドのバイエルス不安定性として記述し理論を完成させた。(3)低次元量子系においては量子ゆらぎが通常の秩序形成を妨げ現代物理の基礎概念の一つである局所秩序変数による対称性の破れによっては特徴づけられず、非局所的な観測量でのみ系が特徴づけられうる量子液体相がいくつもあり多くの理論的興味をもたれている。この「量子液体」に対して「トポロジカル秩序を用いた相分類」に対する基礎理論を完成させた。これは秩序変数によらずに量子力学的多体状態をその波動関数のいわばentanglementの様子から「相」として特徴づけようとする試みである。いかなる対称性も破らないが多くの異なる相が存在する量子ホール状態がその典型例である。特に一般の多粒子量子液体相の特徴付けに対してトポロジカル秩序の概念から多体波動関数のentanglementを反映するものとして一般化されたBerry位相としての幾何学的位相を用いた「位相不変量」を用いた相分類の一般論を与えた。これは、2方向への境界条件のひねり演算子を外部摂動とした波動関数の位相変化とみるとわかりやすいが、2次元における位相不変量が不連続量たる整数しか取り得ないというトポロジカル安定性からLieb-Schultz-Mattis以来の1パラメターひねりにはない大きな有効性が発揮され「量子液体の分類」という物性理論において重要な問題に対して極めて有望な観点を与えるのである。物性論における幾何学的効果の重要な側面として最近我々が提唱しているものがトポロジカル秩序による相分類である。これはランダウの2次相転移理論が対称性の自発的破れをその基礎とするのに対照的であり、対称性の破れを伴わない相を量子力学的な幾何学的位相により分類することを目指す試みである。わかりやすい例としては量子ホール効果がある。そこでは量子化されたホール伝導度という整数でラベルされた異なる相が無限にあるがそれらは対称性の観点からは区別できないがトポロジカル秩序の観点からうまく分類される。この系がトポロジカル秩序による相分類の典型例である。近年我々が発見したカーボンシートにおける非自明なトポロジカル秩序はカーボンシートの重要な特性であり系を特徴づける。本年度の研究の1つの成果としてその効果の具体的発現例としてのカーボンシートにおけるバウンダリーにおける局所的な磁気秩序(エッジ状態)とダイマー変形に関して理論的考察をまとめその成果を国際会議にて発表した。そこでは幾何学的位相というやや抽象的な概念がより具体的な磁気秩序として表現化するところにその成果の重要性がある。また格子変形といった対称性の破れを伴う相転移とトポロジカルな相転移の相互関係についてもこの例から学ぶものは大きい。

さらに異方的超伝導におけるトポロジカル秩序に関しても理論的考察をすすめ、シングレット、トリプレットそしてユニタリ、非ユニタリ秩序といった一般の超伝導秩序に対してもトポロジカルな相分類が行えるような枠組みを構成し発表した。(論文投稿中)この成果を用いると種々の物質で最近話題となっている超伝導ギャップのノード構造に関してもトポロジカルな意義付けができることとなる。近年の物性論における重要な進展として量子力学的運動に必然的に付帯する波動関数の位相の重要性がある。なかでも物理系の幾何学的構造に起因するものは幾何学的位相とよばれる。本研究ではこの幾何学的位相に基づく物理系の相分類にいたることを究極の目標とするトポロジカル秩序の概念を深めるための種々の研究を行った。(1)異方的超伝導体に対してその時間反転対称性の破れの可能性をトポロジカル秩序の立場から議論するための一般論(ユニタリ、非ユニタリ超伝導を含む)を構築した。またそれを用いて超伝導ギャップのいわゆるノード構造の幾何学的意義を量子相転移との対応を用いて明らかとした。(2)カーボンナノチューブに代表される2次元炭素ネットワークにおいてもこのトポロジカル秩序は本質的役割を果たす。ナノ構造には必然的に生ずる境界における局所的磁気秩序の発生の物理的起源をトポロジカル秩序の観点から明らかとし、いかなる構造においてその局所磁気秩序が発生するかの判定基準をゼロエネルギーエッジ状態との関係から具体的に与えた。(3)一般に低次元の強相関量子系においてはその強い量子揺らぎにより通常の秩序形成は妨げられ局所秩序変数の破れを伴わない量子液体状態が形成されることが多く、大きな注目を集めている。このような系に対して、トポロジカル秩序の概念はきわめて有用である。本研究ではこれら量子液体相に対して位相不変量を定義することによりその相分類を行うための一般論を構築した。具体的にはトポロジカル縮退に付随する疑似縮退状態に対して(非可換)ベリー接続を定義し、ゲージ固定法を具体的に与え、さらには位相不変量としてのチャーン数の具体的計算法を提示し、幾つかの例に対してそれを実行した。
脳血管内手術による血管のリモデリングに関する研究

我々は、脳動脈瘤に対するプラチナ製コイルを使用した動脈瘤内塞栓術に伴う血管のリモデリングに関する研究を続けている。今までの培養血管内皮を用いたin vitroの研究で、プラチナコイル表面が細胞外マトリックス(コラーゲン)にてコーティングされていることが、コイル上での内皮細胞の増殖の条件であることが解明された。14年度の研究では、ヒトでの塞栓術と同様に成犬の頚動脈内にコイルを留置し、コイル表面の血管内皮の再生と増殖(リモデリング)の過程を以下の点で明らかにした。1,無処理のコイルの場合には、2週間の間は内皮細胞の再生は全く起こらない。2,コラーゲンをコーティングしたコイルでは、3日以内に著明な内皮細胞の増殖が起こり、2週間でコイルは完全に内皮で覆われリモデリングが完成する。3,1ヶ月を過ぎると、無処理のコイルでも内皮の再生が起こる場合がある。この結果から、コラーゲンの存在は超早期の血管のリモデリングには必要であるが、ゆつくりとしたリモデリングには他の条件も関与していることが示唆された。しかし、細胞外マトリックス以外のサイトカイン(IL-8やTNFα)や血管内皮増殖因子(VEGF)の関与を解明するまでには到らなかった。この結果を、今まで行ってきた臨床例での観察、及び砂ネズミと犬の血管内皮細胞を用いたin vitro実験の結果と共に系統的にまとめ、全国学会(第17回日本神経血管内治療学会)シンポジウムにて発表した。その内容は推薦論文として評価を受け、学術雑誌に掲載予定である。脳動脈瘤に対する血管内手術として、プラチナ製コイルを使用した動脈瘤内塞栓術が盛んに行われてきているが、塞栓術後の血管のリモデリングに関しては今までほとんど解明されていなかった。我々は、親血管からの動脈瘤入口部での、コイル塞栓術後の血管内皮の再生・新生についての研究を続けている。我々の今までの基礎研究で、犬の頚動脈内皮では、プラチナコイルをコラーゲンにてコーティングすることによって、コイル上に内皮細胞が再生してくることが解明されていたが、今年度の研究にて以下のことが明らかになった。1.砂ネズミの脳の微小血管から採取した血管内皮をプラチナコイル表面で培養すると、犬の頚動脈と同様に、コイル表面をコラーゲンでコーティングした場合のみに、コイル上での内皮増殖が認められた。2.経時的な観察によると、この内皮増殖によるコイル表面の完全被覆は2週間で認められた。よって、我々の今までの研究結果は、頚部血管(頭蓋外)血管だけでなく、脳内血管でも同様な結果が得られることが実証されたことになる。3.血管新生を誘導するサイトカイン、および血管内皮の増殖因子を作用させた場合の、コイル表面での血管内皮増殖能の変化についてのin-vitro実験を行っている。サイトカインとしてIL-8とTNF-α、および増殖因子としてVEGFを用い、培養内皮に作用させたときの内皮細胞の増殖能の変化の基礎的データを現在収集中であり、今のところ増殖能亢進の最適条件は定まっていないのが現状である。
微生物の共生関係を利用した新規培養法によるメタン生成古細菌の網羅的分離・培養

嫌気環境下での微生物の共生関係を利用した培養法である嫌気共生培養法を用いてメタン生成古細菌の培養を試みた。様々な嫌気環境サンプルを植種源とし、嫌気環境下で微生物の共生関系によって分解される基質であるエタノール、酪酸もしくはプロピオン酸を基質に用いて培養を行った。その結果、プロピオン酸を基質として水田土壌の培養を行った集積培養系内からMethanomicrobiales目やMethanocellales目の新種を代表すると考えられるメタン生成古細菌を純粋培養することに成功した。本研究では先に報告を行った嫌気共生培養法を様々な嫌気環境サンプルに適用し新規なメタン生成古細菌のさらなる分離を試みた。未培養なメタン生成古細菌が含まれると考えられる嫌気環境サンプル約10サンプルを植種源として、エタノール、酪酸もしくはプロピオン酸を基質に用い、嫌気共生培養法による培養を行った。エタノールおよび酪酸を基質とした培養系では約1週間から1ヶ月、プロピオン酸を基質とした培養系では約1-3ヶ月でメタン生成および微生物の増殖が確認された。集積培養系内の顕微鏡観察を行ったところ、メタン生成古細菌に特有の補酵素F_<420>由来の自家蛍光を持つ微生物と嫌気共生細菌と思われる微生物の存在を確認出来たことから、これら集積培養系内ではメタン生成古細菌と嫌気共生細菌が共生関係を構築することによって基質の分解を行っていることが推測された。次に、集積培養系内に存在するメタン生成古細菌と思われる微生物の同定を行うため、古細菌の16SrRNA遺伝子を標的としたDNAプライマーを用いてクローン解析を行った。その結果、既知のメタン生成古細菌の16SrRNA遺伝子と97%以上の高い相同性を持ち既に分離が報告されているメタン生成古細菌と極めて近縁な株由来と思われるクローン配列も存在したが、中には16SrRNA遺伝子の相同性が95%もしくはそれ以下を示し新規なメタン生成古細菌由来と思われるクローン配列も存在した。続いて、新規なメタン生成古細菌が実際に集積培養系内に優占的に存在しているかを確かめるため新規なメタン生成古細菌を標的としたDNAプローブの作成を行いFISH法による検出を試みた。その結果、水田土壌を植種源に用いた集積培養系内において標的のメタン生成古細菌が優占的に存在することが確認された。現在、液体培地や固形性培地を用いた希釈培養を行い、本集積培養系内から新規なメタン生成古細菌の分離を試みている。嫌気共生培養法を用いて様々な土壌サンプルの培養を行った結果、分類学的に新規なメタン生成古細菌が集積培養されていることが昨年度までの研究で明らかとなった。しかし、嫌気共生培養法によって得られたこれら集積培養系内には、微生物の共生関係を利用するという本手法の特徴が故に、標的とするメタン生成古細菌以外にも嫌気共生細菌等が存在していた。そこで本年度は集積培養系内から標的とするメタン生成古細菌の純粋培養を試みた。標的のメタン生成古細菌が優占的に存在する集積培養系を植種源とし、一般的なメタン生成古細菌が単独で利用可能な基質であるH_2/CO_2やギ酸等を基質として、固形性培地や液体培地を用いた希釈培養を行った。分離作業の際は、標的とするメタン生成古細菌の16SrRNAに特異的なDNAプローブを用いてFISHを行い、標的のメタン生成古細菌が優占的に生育しているかどうかを確かめながら作業を進めた。これら一連の作業は純粋菌株が得られるまで繰り返し行った。その後、分離株の純粋性の確認を行い、分離株の至適生育条件や基質特異性など詳細な菌学的・生理学的特徴の決定を行った。そして、菌学的特徴が明確になった時点で最終的に分離株の記載命名を行った。
超分子集積構造の次元性を起源とする協同的スピン転移機構の解明

超分子集積構造の次元性を起源として、協同的スピン転移機構の解明を目指す。外場により二つの電子状態間を相互変換する金属錯体のスビンクロスオーバー(SCO)現象は、分子メモリ、分子スイッチ等の機能材料への応用が期待される双安定現象の一つである。本質的には単独分子に由来するこの現象は、隣接分子間の協同効果に大きく支配される。この協同効果の本質を見極め、転移温度や履歴現象、光応答性等を自在に制御することが、SCO錯体を機能材料へ発展させる上で必須である。本研究では、分子間相互作用に基づく次元構造に着目し、次元構造に連動した磁気挙動の変化を捉え、単独分子から三次元相互作用に至る変遷を統一的SCO分子系で実現することで協同効果の解明に迫る。今年度は、三座配位子2-Methylimidazol-4-y1-methylideneamino-2-ethylpyridineを用いた鉄(II)錯体の過塩素酸塩及びそのエタノール付加物を合成し、イミダゾール-対アニオン間のNH...O水素結合に基づく次元構造の構築を試みた。無溶媒塩は、NH...O水素結合を基にホモキラルー次元鎖を形成し自然分晶したが、SCOを示さない高スピン錯体であった。一方、エタノール付加物は、隣接鉄カチオン間に相互作用の無い孤立分子系であったが、緩やかなSCOを示した。このスピン転移の有無は、鉄カチオン周りの水素結合環境に依存した構造歪みに起因しており、SCO分子の構造を大きく歪ませる強固な集積構造はスピン転移を抑制することが明らかとなった。また、同様の鉄カチオンからヘキサフルオロヒ酸塩を合成したところ、鉄カチオン間が水分子四量体とのNH...O水素結合により集積した二次元錯体が得られた。本錯体は特異な多段階SCOを示し、温度に依存した水四量体の凝集⇔解離が鉄カチオンの構造変化に影響していることが示唆された。これら一連の化合物は、分子間相互作用による次元性集積構造の構築のみならず、SCO分子の構造変化を効果的に伝播する柔軟な結晶格子構造を併せ持つことが、協同性の制御に重要であることを示した。
ロジウム(II)錯体触媒を用いたイリド形成を鍵反応とする骨格構築法の開発研究

ロジウム(II)錯体触媒を用いたイリド形成反応を機軸とする骨格構築法の開発を目的として,本年度は以下の研究を行った.ロジウム(II)錯体触媒を用いる環状カルボニルイリドのエナンチオ選択的1,3一双極付加環化反応は,ロジウム(II)錯体が結合したイリドでなく,遊離イリドを経て付加環化反応が進行すると考えられていたためほとんど報告例はなかった.我々は,当研究室で開発されたN-フタロイルアミノ酸を架橋配位子として組み込んだロジウム(II)錯体を用い,イリドがロジウム(II)錯体との結合を消失する前に親双極体と反応する反応系の探索を行った.六員環カルボニルイリドの前駆体に1-ジアゾ-5-フエニル-2,5-ペンタンジオンを設定し,アセチレンジカルボン酸ジメチルとの1,3一双極付加環化反応を検討した結果,溶媒にペンゾトリフルオリドを用い,ロジウム(II)N-フタロイル-(S)-バリナート錯体[Rh_2(S-PTV)_4]を触媒とした時に付加環化体が不斉収率59%で得られることが判明した.この結果は,付加環化段階でロジウム(II)錯体がカルボニルイリドと結合していることを強く示唆した.さらに高いエナンチオ選択性の獲得を目指し,フタルイミド基にベンゼン環が一つ伸長した新規錯体Rh_2(S-BPTV)_4を合成し,本反応に適用したところ最高不斉収率92%を実現することができた.Rh_2(S-BPTV)_4を触媒とする本反応は,C5位置換基が種々のp一置換フェニル基やアルキル基の場合,さらに五員環および七員環カルボニルイリドを経る反応にも適用可能である.また,o一位にエステル基を備えたα-ジアゾアセトフェノン誘導体を基質とした場合にも高い不斉収率が得られており,現在さらなる反応系の拡張を検討している.ロジウム(II)錯体触媒を用いたイリド形成反応を機軸とする骨格構築法の開発を目的として、本年度は以下の研究を行った。スクアレン合成酵素を強力に阻害するザラゴジン酸類は、五連続不斉中心を有する2,8-ジオキサビシクロ[3.2.1]オクタン環を共通骨格としている。そこで、環状カルボニルイリドの1,3-双極付加環化反応を機軸とするザラゴジン酸コア構造の立体選択的構築法の開発研究を行った。必要な官能基を全て備えたγ-アシルオキシα-ジアゾエステルをイリド前駆体に設定し、Rh_2(OAc)_4存在下、種々の求双極体との反応を検討した。その結果、電子過剰な求双極体を用いても環化成績体を得ることはできなかったが、電子不足のオレフィンである(E)-3-ヘキセン-2,5-ジオンを反応させると、ザラゴジン酸の立体配置と完全に一致する環化成績体が単一のジアステレオマ-として得られることを見出した。アセチレンジカルボン酸ジメチルやN-フェニルマレイミドとの反応でも環化体が得られ、これらの場合も同様の完璧な面選択性を示した。また、MOPACのAMIパラメーターを用いた軌道エネルギーの計算結果は、本反応がイリドのHOMOと求双極体のLUMOの相互作用によって進行することを示唆した。本結果は、α-ジアゾエステルをイリド前駆体とする1,3-双極付加環化反応の初めての成功例である。現在、ザラゴジン酸の全合成に向けて、得られた環化体の官能基変換を検討している。ロジウム(II)錯体触媒を用いたイリド形成反応を機軸とする骨格構築法の開発を目的として,本年度は以下の研究を行った.ロジウム(II)錯体触媒を用いる環状カルボニルイリドのエナンチオ選択的1,3一双極付加環化反応は,ロジウム(II)錯体が結合したイリドでなく,遊離イリドを経て付加環化反応が進行すると考えられていたためほとんど報告例はなかった.我々は,当研究室で開発されたN-フタロイルアミノ酸を架橋配位子として組み込んだロジウム(II)錯体を用い,イリドがロジウム(II)錯体との結合を消失する前に親双極体と反応する反応系の探索を行った.六員環カルボニルイリドの前駆体に1-ジアゾ-5-フエニル-2,5-ペンタンジオンを設定し,アセチレンジカルボン酸ジメチルとの1,3一双極付加環化反応を検討した結果,溶媒にペンゾトリフルオリドを用い,ロジウム(II)N-フタロイル-(S)-バリナート錯体[Rh_2(S-PTV)_4]を触媒とした時に付加環化体が不斉収率59%で得られることが判明した.この結果は,付加環化段階でロジウム(II)錯体がカルボニルイリドと結合していることを強く示唆した.

さらに高いエナンチオ選択性の獲得を目指し,フタルイミド基にベンゼン環が一つ伸長した新規錯体Rh_2(S-BPTV)_4を合成し,本反応に適用したところ最高不斉収率92%を実現することができた.Rh_2(S-BPTV)_4を触媒とする本反応は,C5位置換基が種々のp一置換フェニル基やアルキル基の場合,さらに五員環および七員環カルボニルイリドを経る反応にも適用可能である.また,o一位にエステル基を備えたα-ジアゾアセトフェノン誘導体を基質とした場合にも高い不斉収率が得られており,現在さらなる反応系の拡張を検討している.
超音波ハプティックセンサ技術を用いた齲蝕リスク評価装置の臨床応用

初期齲蝕様病変の診断は歯科保健推進と齲蝕予防のために重要である。この初期齲蝕様病変を含むう蝕リスク診断を行う機器を開発するために、超音波ハプティックセンサ技術を使用した超音波石灰化度測定装置の応用を試みた。本装置は温度特性が厳しく温度安定化対策を施して広く臨床での活用が可能な状態に調整した。さらに、大規模歯科健診データ入力支援システムを構築し、齲蝕リスク評価を臨床応用できる基盤が確立された。本年度の研究は、大きく二つに分けて実施した。即ち、口腔内齲蝕リスク因子の検査法の確立の実験と詳細な口腔内齲蝕リスク因子と現在齲蝕罹患歯数との関連の検索に関して実施した基礎的な研究と、抽出された口腔内齲蝕リスク因子による大規模横断調査の研究に関わる学校歯科健診の健診システムの構築の臨床的な研究である。基礎的研究の内、超音波石灰化度測定の動作確認と温度校正、及び、石灰化測定値の読み取り値の正確性の検証に関しては、超音波石灰化度測定の修理・校正に一定の時間が必要であったことから6月末までの定期学校歯科健診の時期には超音波石灰化度測定機器の投入はできなかった。現在は、この問題が解決され校正作業を完了し較正曲線作成等の作業も完了している。現在はこの研究を通して実働可能な状況な状況であるので、平成25年度に追加の研究として疫学調査に投入する予定である。臨床的な研究に於いては、幼稚園保育所(12施設)及び高等専門学校(2施設)にて歯科健診を実施した際に、新しく構築した歯科健診システムを順次試行した。即ち、歯科健診の結果をデジタル化しデータベース化して口腔管理の基盤を構築するためには、歯科健診結果の効率的な入力システムの構築する事が必須となる。今回の歯科健診入力システムには、マークシート記入をコントロールとして、コンピュータのワークシートによる入力、タブレットPCによる直接入力方式を構築したが、新しい入力方式は極めて効率よく煩雑な書式のデータ入力が可能となり、経時的な口腔内の変化を長期にわたり登録するデータベース構築が可能となった。以上より、超音波ハプティックセンサ技術を用いた齲蝕リスク評価装置の臨床応用は、現在進行中の研究結果の待つこととなるが、そのための研究基盤を基礎的・臨床的な研究にて確立し、臨床応用の準備を整える成果を挙げることができた。超音波ハプティック(触覚)センサ技術は、生体組織の表面の硬さ(突っ張り)度合いを客観的に評価する画期的な技術である。我々の研究グループは、エナメル質と象牙質の初期齲蝕の計測をこの手法を用いて実施し、非常に高精度の硬組織表層の解析が可能になることを発見した。本研究では、健全歯の段階での超音波石灰化度測定値を用いて将来の齲蝕発生のリスク評価への応用が可能かを臨床にて検証する。さらに、フッ化物の応用の結果が歯の硬組織正面に及ぼす影響と超音波石灰化度測定値の変化に関する検証も同時に実施する。これまで齲蝕リスクの宿主側要因の評価は唾液の流出量と緩衝能しか評価する手法が無かったが、超音波石灰化度測定装置を用いると、硬組織の健常状態からの生体組織の強度判定(物理的耐久性)が可能となり、全く新しい齲蝕予防策などの研究分野を切り開く可能性がある。う蝕発生の宿主側要因で最重要と考えられるエナメル質の耐酸性は、エナメル生検法などの報告はあるが侵襲的であり、臨床に応用可能な手法は皆無であった。しかしながら、エナメル質は均一なヒドロオキシアパタイト結晶の塊ではなく、歯の高速切削時には患者によって歯の硬さに大きな違いがあることは、皆が知る歯科医師の臨床経験である。この硬さの違いを、これまでの我々の研究で、超音波ハプティックセンサ技術で瞬時に非破壊的に、しかも痛みが無く測定が可能にしたのが超音波石灰化度測定装置である。この新規な測定装置を用いると、歯や骨を中心とした硬組織の健常状態からの生体組織の強度判定(物理的耐久性)が可能となり、全く新しい疾病予防策の策定などの研究分野を切り開くと共に、これまで唯一評価ができなく誰もが感じている、齲蝕と硬組織の齲蝕耐性を直接検索することにより、齲蝕リスク診断での全く新しい評価項目が確立される可能性が考えられる。平成23年度には、(1)口腔内齲蝕リスク因子の検査法の確立の実験、(2)詳細な口腔内齲蝕リスク因子と現在齲蝕罹患歯数との関連の検索の実験を実施した。(1)口腔内齲蝕リスク因子の検査法の確立の実験では、測定する健全歯の本数を確保するために、実際の集団歯科健康診査の場で超音波石灰化度測定器による齲蝕リスク評価を実施しなければならない。よって、効率よい集団歯科健康診査のシステムを構築することを目的として、マークシートを用いた歯科健診票入力の手法を確立させた。