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マグマ二相流モデルに基づく爆発的噴火に伴う山体変形に関する研究

短時間で噴火を繰り返す火山における噴火前の火道内マグマ上昇と地表の山体変形の関係を明らかにすること目的として研究を進めてきた.繰り返し噴火における火道内のマグマ上昇過程をマグマ内の気泡の挙動の違いに着目し,次の3つの場合についてモデルを構築した.気泡と液体メルトが相対速度のない状態で上昇する気液等速のマグマ上昇モデル,液体メルト中を無数の小気泡が相対的に上昇し,上昇に伴う気泡の膨張によってマグマが上昇する気泡上昇モデル,火道下部で気泡が合体し大きなガススラグとなって上昇するスラグ流モデル.それぞれのモデルについて支配方程式系を組み立て,数値計算によって火道内のマグマ上昇過程とそれに伴う地表の山体変形の時空間分布の特徴を調べた.気液等速のマグマ上昇モデルでは,マグマ内で拡散による気泡成長が起きやすい場合,噴火前の山体の隆起は加速的になるが,気泡成長の効果が小さい場合,山体変形は時間に比例したものになることが分かった.また,気泡上昇モデルでは,山体は噴火に向けて急加速的に隆起し,スラグ流モデルの場合,火口から離れた観測点で山体の沈降が現れるといったモデルごとで山体変形の様子に顕著な違いが現れることを示すことができた.これらのモデルに基づいて,イタリアのストロンボリ火山でのストロンボリ式噴火の際に観測された傾斜変動データの解析し,火山内部のマグマ上昇過程の推定を行った.その結果,火口近傍の5点の観測点の傾斜変動データの時間変化および空間分布の特徴を説明するためには,気泡上昇モデルが最も適していることを明らかにした.本研究は,火口近傍で得られる噴火前の山体変形データの時空間分布から,噴火過程の支配要因として重要な役割を果たすと考えられているマグマ揮発性成分の挙動の推定が可能になることを示しており,火山噴火機構の解明に貢献できると考えられる.短い時間間隔で噴火を繰り返す火山での噴火過程を明らかにするため,ストロンボリ式噴火を対象としたガススラグ流による山体変形の時間発展を求めるプログラムを構築した.構築したモデルを用いて火山内部のスラグの初期深さや大きさといったパラメータと地表の変位量やスラグの上昇時間との関係を数値計算によって調べた.イタリアのフィレンツェ大学へ3ヶ月間滞在し,ストロンボリ火山において長年地球物理学観測を行なっているRipepe博士らと実際の観測データの特徴について議論を行うことで,モデルの初期条件の与え方の改良を行った.爆発的噴火時の山体変形現象を捉えるため,鹿児島県,諏訪之瀬島の火口近傍に設置した6台の傾斜計によって噴火に伴う傾斜変動の観測を行った.これまでの観測により十数回の噴火に伴い傾斜変動記録を得ることができた.観測で得られた傾斜変動データと噴火過程の数値モデルの計算結果の比較を精度よく行うため,山体地形の効果を取り入れて山体変形量を求めるプログラムを境界要素法に基づいて作成した.作成したプログラムを元に,フィレンツェ大学のRipepe博士より頂いたストロンボリ火山の数値標高モデルとストロンボリ火山での傾斜変動データを用いて,火山内部の圧力源の深さと大きさの推定を行った.その結果,山体地形の効果を取り入れた場合,地形効果を考慮しない場合に比べて圧力源の深さは浅い場所に,大きさは半分程度の値に求められることが分かった。短時間で噴火を繰り返す火山における噴火前の火道内マグマ上昇と地表の山体変形の関係を明らかにすること目的として研究を進めてきた.繰り返し噴火における火道内のマグマ上昇過程をマグマ内の気泡の挙動の違いに着目し,次の3つの場合についてモデルを構築した.気泡と液体メルトが相対速度のない状態で上昇する気液等速のマグマ上昇モデル,液体メルト中を無数の小気泡が相対的に上昇し,上昇に伴う気泡の膨張によってマグマが上昇する気泡上昇モデル,火道下部で気泡が合体し大きなガススラグとなって上昇するスラグ流モデル.それぞれのモデルについて支配方程式系を組み立て,数値計算によって火道内のマグマ上昇過程とそれに伴う地表の山体変形の時空間分布の特徴を調べた.気液等速のマグマ上昇モデルでは,マグマ内で拡散による気泡成長が起きやすい場合,噴火前の山体の隆起は加速的になるが,気泡成長の効果が小さい場合,山体変形は時間に比例したものになることが分かった.また,気泡上昇モデルでは,山体は噴火に向けて急加速的に隆起し,スラグ流モデルの場合,火口から離れた観測点で山体の沈降が現れるといったモデルごとで山体変形の様子に顕著な違いが現れることを示すことができた.これらのモデルに基づいて,イタリアのストロンボリ火山でのストロンボリ式噴火の際に観測された傾斜変動データの解析し,火山内部のマグマ上昇過程の推定を行った.その結果,火口近傍の5点の観測点の傾斜変動データの時間変化および空間分布の特徴を説明するためには,気泡上昇モデルが最も適していることを明らかにした.本研究は,火口近傍で得られる噴火前の山体変形データの時空間分布から,噴火過程の支配要因として重要な役割を果たすと考えられているマグマ揮発性成分の挙動の推定が可能になることを示しており,火山噴火機構の解明に貢献できると考えられる.数値モデルと実際の観測データとの比較をより詳細に行うために,火山体の地形効果を取り入れて山体変形量を求めるプログラムを境界要素法を用いて作成することができた.諏訪之瀬島に設置した傾斜計により十数回の噴火に伴う傾斜変動データを得ることができた.諏訪之瀬島で得られた噴火に伴う傾斜変動データを解析し,噴火の規模などとの関係の抽出を行う.

これまでに構築した地形効果を取り入れて山体変形を計算するプログラムを用い、観測した傾斜変動データから地下のマグマの圧力などのパラメータ推定を求め、火道流モデルとの比較を行う.数値モデルと観測データの一致点、不一致点を明らかにしモデルの初期パラメータの取り扱い方などについて改良を行う.
ポスト「西洋」音楽史の一断面としての国際音楽コンクール

今年度は主に国際音楽コンクールに関する二つの事例研究に取り組んだ。一つはジュネーヴに本部を置く国際音楽コンクールのメタ組織、国際音楽コンクール世界連盟(WFIMC)の初期の活動についての歴史研究である。国際音楽コンクールの理念や標準的な形式の形成に大きな影響を与えてきた同連盟の創立(1957)は戦後の国際音楽コンクールの設立ブームとも密接に関連しており、コンクールの歴史をたどる上で一つのメルクマールと位置付けられる。前年度末のジュネーヴでの資料調査を経て、連盟の初期の総会や定款の内容等の詳細をまとめた結果、厳格な統治機構をもち、「国際音楽コンクールの国連」(McCormick 2015)とも呼ばれる今日のWFIMCのイメージは、設立当初のそれとはかなり異なり、後から作り出されたものであることが分かった。本研究の成果は日本音楽学会全国大会での口頭発表を経て『桐朋学園大学研究紀要』(2019)に論文として掲載予定である。2018年11月にはもう一つの事例研究として、第10回浜松国際ピアノコンクールの視察を行った。上記WFIMCの加盟組織でアジア最大の国際音楽コンクールとしても知られる同コンクールは、「楽器のまち」「音楽のまち」として発展してきた開催都市浜松の地域共同体との強力な連携のもとで近年独自の成功を収めている。会場での観察と関係者へのインタビューからは、同コンクールの運営におけるWFIMCの影響とともに、今日の国際音楽コンクールの社会的意義の変容(教育的機能の強化や聴衆・メディアとの関係など)についても見て取ることができた。これらの事例研究の他、これまでの研究の総括に向け、近年音楽研究分野においても大きな注目を集めているグローバル・ヒストリーの観点から、研究題目にも掲げた「ポスト『西洋』音楽史の一断面」としての国際音楽コンクールの位置づけにかかわる考察を進めている。当初の予定では2018年9月および2019年23月にジュネーヴ等での追加資料調査を行う予定であったが、妊娠・出産およびこれに伴う体調不良等のため当該時期における海外渡航が困難となり、スケジュールの変更を強いられた。上述した浜松国際ピアノコンクール関係の調査はこうした事情から新たに研究計画に組み込んだものであるが、結果的には異なる角度から一定の研究成果が得られたと考えている。今後は出産・育児を理由とする研究中断期間(2019年2月9月)を経て、2019年10月より本格的に研究を再開する予定である。残りの採用期間においては、今年度調査した浜松のコンクールの事例についての分析をまとめ、以前に行った日本における西洋音楽受容と国際音楽コンクールのかかわりについての研究と関連付けるとともに、グローバル音楽史の観点を含めた本研究課題全体の総括に移りたい。次年度にはまた、音楽コンクールやグローバル・ヒストリーをテーマとする国内外の二つのシンポジウムへの参加が予定されており、目下共同発表者との間でこれに関する討議を進めている。採用第1年度目にあたる本年度は、国際音楽コンクール全般に関わる先行研究や基礎資料の収集・精読と共に、申請時に掲げた中心的イシューの一つ「西洋芸術音楽の『伝統』の『中心』地における国際音楽コンクールのインパクト」を明らかにするという課題に取り組んだ。その狙いは、国際音楽コンクールの流行に代表される戦後の国際化の進展が、従来各国でローカルに伝承されてきた演奏の習慣や美学にもたらした影響を多面的に検証することにある。本年度は特に、19世紀以来ピアノ演奏の主要流派の一つであった「フランス・ピアノ楽派」を事例として取り上げ、国際音楽コンクールの隆盛が194070年代のフランスにおけるピアノの演奏教育に与えた影響を考察することとした。2017年12月にはフランスに約1か月間滞在し、国立文書館(AN)、パリ国立高等音楽舞踊学校(CNSMDP)を含むパリ・近郊の5つの資料館等において、当時のフランスにおけるピアノ教育と国際音楽コンクールの実施に関するアーカイヴ資料や定期刊行物等の調査を行った。ANおよびCNSMDP所蔵のアーカイヴ資料は、第二次世界大戦後、国際音楽コンクールへの参加が若手音楽家のキャリアパスとして定着していく様を如実に示している。1966年にCNSMDPに設置されたいわゆる「第三課程」はその最たる例であり、当時の国際音楽コンクールにおけるフランス勢の成績不振を背景として、コンクール入賞を目標としたエリート教育が音楽学校レヴェルでも組織的に推進されるようになっていったことが確認できる。この時期はまた、戦前の主流であったフランスの「伝統的」なピアノ演奏技法が教育現場から排斥されていく過程とも一致し、当時国際音楽コンクールで輝かしい成績を収めていたソ連の演奏家らの演奏が、フランスのピアニストにも、技術・美学の両面で大きな影響を与えていた可能性が高いことが明らかになった。当初予定していた研究項目のうち、ジュネーヴに拠点を置く国際音楽コンクール世界連盟の成立背景に関しては、先行研究を通じてその概略を掴むにとどまり、1次資料による詳細な分析を行うには至らなかった。一方、メインの研究項目であったフランスの事例に関しては、パリでの集中的な資料調査を通じて、音楽教育における国際音楽コンクールの影響や、同地におけるコンクールの実施状況等に関する有用な情報を入手し、その成果の多くを年度末に行った国際学会での研究発表に反映することできた。本研究全体の目的は、「演奏文化史」としての20世紀音楽史記述への試みの一環として、第二次世界大戦後に急速な発展を遂げた国際音楽コンクールが、西洋芸術音楽の演奏や聴取に与えた影響を様々な角度から検証することである。

今年度は、前年度に中心的に取り組んだ第二次世界大戦後のフランスの音楽教育における国際音楽コンクール流行の影響についての事例を論文としてまとめたほか、新たなトピックとして、下記の二つの研究課題に着手し、一定の成果を得た。一つ目の課題は、クラシック音楽の演奏教育文化が飛躍的に普及した昭和期の日本における国際音楽コンクール受容の変遷を追う事例研究で、交付申請書に記載した「西洋芸術音楽の『伝統』からみた『周縁』者にとっての国際音楽コンクールのインパクト」に相当する部分である。今年度は、国内の主要な新聞・雑誌での報道や同時代の音楽関係者(批評家、演奏家、教育者)の言説を通じて、戦前から1980年代にかけての日本人と国際音楽コンクールとの関わり方の変遷を描き出すことをめざした。これまでの成果は1月の日本音楽学会東日本支部定例研究会にて口頭発表した。二つ目の課題は、戦後の国際音楽コンクールの在り方に大きな影響を与えた「国際音楽コンクール世界連盟」(1957)(以下「連盟」)の初期の活動とその成立の文脈に関する歴史的検証である。今年度は同連盟の本拠地であるジュネーヴに2週間滞在し、連盟の会長・事務局長らの協力のもと、複数の資料館や各種機関での横断的な資料調査を行った。今回の調査では195070年代の資料を中心に、当時の国際音楽コンクール間の人的ネットワークの形成や、その理念・運営方法等に関する合意形成のプロセスの一端を示す興味深い資料(連盟の初期の規則、議事録、書簡など)を得ることが出来た。本研究課題は上述の通り複数の事例研究から成っている。当初の予定と比べ取り組む事例の順序や内容を若干変更した部分もあるが、全体としてはほぼ計画どおりに研究が進んでおり、成果の一部は論文・学会発表等の形で発表しつつある。なお、上述した国際音楽コンクール世界連盟に関する調査研究は、本来は第1年目に行う予定のものであったが、最初に取り組んだフランスの事例により多くの時間を割いた関係で先送りとなっていた。今回のジュネーヴでの資料調査ではこの遅れをある程度カバーし、今後の研究の見通しをつけることが出来た。以上により、全体として研究課題は概ね順調に進展していると考えることができる。今年度は主に国際音楽コンクールに関する二つの事例研究に取り組んだ。一つはジュネーヴに本部を置く国際音楽コンクールのメタ組織、国際音楽コンクール世界連盟(WFIMC)の初期の活動についての歴史研究である。国際音楽コンクールの理念や標準的な形式の形成に大きな影響を与えてきた同連盟の創立(1957)は戦後の国際音楽コンクールの設立ブームとも密接に関連しており、コンクールの歴史をたどる上で一つのメルクマールと位置付けられる。前年度末のジュネーヴでの資料調査を経て、連盟の初期の総会や定款の内容等の詳細をまとめた結果、厳格な統治機構をもち、「国際音楽コンクールの国連」(McCormick 2015)とも呼ばれる今日のWFIMCのイメージは、設立当初のそれとはかなり異なり、後から作り出されたものであることが分かった。本研究の成果は日本音楽学会全国大会での口頭発表を経て『桐朋学園大学研究紀要』(2019)に論文として掲載予定である。
オンデマンド型バリアフリーストリートビューシステムの研究開発

オンデマンド型バリアフリーストリートビュー(BFSV)システムを完成させるために、平成30年度においては「ステップ1:プロトタイプシステムの改良」に関する研究を行った。具体的には、研究代表者らがこれまでに作成したプロトタイプシステムを改良するための課題である(1)傾斜情報の取得方法の検討と(2)モザイク処理方法の検討を行った。(1)傾斜情報の取得方法の検討プロトタイプシステムにおいては、パノラマ写真が撮影されたタイミングでのみ傾斜の情報を取得しているため、パノラマ写真を撮影した場所以外の傾斜が正しく取得できていなかった。そこで、短距離間隔で傾斜値を取得する方法を提案した。また、プロトタイプシステムでは、傾斜角は3軸加速度と地磁気センサの値を用いて算出していたが、この算出方法では加速状態での誤差が大きく正しい傾斜を取得できていなかった。そこで、重力センサによる算出、ジャイロセンサ・加速度センサに相補フィルタを用いた算出方法を比較検討することで、加速状態でも少ない誤差で傾斜角を取得する方法を提案した。結果として、提案方法はプロトタイプシステムと比べてより詳細に傾斜情報を取得できるようになった。それらの成果を査読付論文として公開し、さらに国際学会及び国内学会で発表を行った。(2)モザイク処理方法の検討プロトタイプシステムにおけるパノラマ写真に対するモザイク処理は十分な精度が得られていなかったため、実用化を想定したモザイク処理方法を提案し、その精度評価を行った。具体的には、リアルタイム物体検出YOLO(You Only Look Once)を用いた人物検出方法を提案し、その精度評価を行った。結果として、提案方法はBFSVシステムでの実用化を想定したモザイク処理を実現する上で有効であることを示すことができた。その成果を査読付論文として公開した。本研究課題では、オンデマンド型バリアフリーストリートビュー(BFSV)システムを完成させるために「ステップ1:プロトタイプシステムの改良」と「ステップ2:動画版BFSVシステムの開発」の2つのステップに分けて研究を行っている。ステップ1の研究は、平成30年31年(令和元年)度を予定しており、本年度は、研究代表者らがこれまでに作成したプロトタイプシステムにおいて課題となっていた傾斜情報の取得方法とモザイク処理方法の検討・提案を行った。結果として、提案方法はプロトタイプシステムと比べてより詳細に傾斜情報を取得できるようになったため、プロトタイプシステムの改良は順調に進展している。さらに、それらの成果を査読付論文として公開できたことは、バリアフリー社会の実現に向けた大きな成果である。また、ステップ2の研究は、平成31(令和元年)32年(令和2年)度を予定しているが、本年度は、先行してパノラマ動画情報収集システムに関する検討を行った。以上より、おおむね順調に進展していると判断できる。平成31年(令和元年)度においては、「ステップ2:動画版BFSVシステムの開発」に関する研究を重点的に進める。動画版BFSVシステムにおいては、まず、動画の表示方法の検討を行う。基本的なシステム構成としては、静止画版BFSVシステムを利用できるため大幅な変更は必要としないが、静止画から動画への変更となるため、外出予定先の状況を動画版BFSVにより事前に確認するシーンを想定したストリートビュー提供方式を提案する。次に、モザイク処理方法の検討を行う。静止画版BFSVのモザイク処理方法を応用することにより、動画におけるモザイク処理方法を提案する。なお、動画版BFSVシステムは、外出予定先の状況を事前に確認するシーンを想定しているが、本年度、車椅子利用者に対して本システムに関するヒアリングを実施したところ、外出先(現地)でのナビゲーション機能の必要性も確認できた。そのため、今後は拡張現実(Augmented Reality)機能を用いたナビゲーションシステムの検討も進める。

ステップ1の研究は、平成30年31年(令和元年)度を予定しており、本年度は、研究代表者らがこれまでに作成したプロトタイプシステムにおいて課題となっていた傾斜情報の取得方法とモザイク処理方法の検討・提案を行った。結果として、提案方法はプロトタイプシステムと比べてより詳細に傾斜情報を取得できるようになったため、プロトタイプシステムの改良は順調に進展している。さらに、それらの成果を査読付論文として公開できたことは、バリアフリー社会の実現に向けた大きな成果である。また、ステップ2の研究は、平成31(令和元年)32年(令和2年)度を予定しているが、本年度は、先行してパノラマ動画情報収集システムに関する検討を行った。以上より、おおむね順調に進展していると判断できる。平成31年(令和元年)度においては、「ステップ2:動画版BFSVシステムの開発」に関する研究を重点的に進める。動画版BFSVシステムにおいては、まず、動画の表示方法の検討を行う。基本的なシステム構成としては、静止画版BFSVシステムを利用できるため大幅な変更は必要としないが、静止画から動画への変更となるため、外出予定先の状況を動画版BFSVにより事前に確認するシーンを想定したストリートビュー提供方式を提案する。次に、モザイク処理方法の検討を行う。静止画版BFSVのモザイク処理方法を応用することにより、動画におけるモザイク処理方法を提案する。なお、動画版BFSVシステムは、外出予定先の状況を事前に確認するシーンを想定しているが、本年度、車椅子利用者に対して本システムに関するヒアリングを実施したところ、外出先(現地)でのナビゲーション機能の必要性も確認できた。そのため、今後は拡張現実(Augmented Reality)機能を用いたナビゲーションシステムの検討も進める。(次年度使用額が生じた理由)本システムを構築する際のプログラミング補助として大学院生への謝金を計上していたが、研究代表者がプログラミングするのみで本システムの構築を進めることができ、プログラミング補助が不要となったため。(使用計画)次年度はシステム開発がメインとなるため、次年度使用額はシステム開発を効率的に進めるためのプログラミング補助を行う大学院生への謝金として計上する。
脂肪酸結合蛋白の発現増強による腎疾患治療薬としての可能性

ヒト腎臓近位尿細管のL-FABPの腎保護作用を、マウスで明らかにしてきた。そのため、L-FABP発現増強薬を開発したが、マウス腎臓では、L-FABP発現を増加させなかった。そこで、L-FABPの腎保護作用が確認されている細胞実験系を見出し、L-FABPリコンビナント効果の検討を計画した。L-FABP発現近位尿細管と発現のない近位尿細管を用いて、腎障害因子(アルドステロン、アンジオテンシンII)を添加し、炎症性サイトカイン産生を比較した結果、L-FABP発現細胞でMCP-1産生が有意に抑制された。今後は、この系で、L-FABPリコンビナントの腎保護作用を明らかにしていく。腎臓病は、原因不明の疾患であり、根治的治療法がない。慢性の経過で腎機能障害は進行し、末期腎不全となり、血液代替療法が必要となる。現在、血液代替療法として高頻度に行われている血液透析の患者は、2011年に30万人を超え、さらに増加し続けている。このような状況にも関わらず、腎疾患の新規治療薬の開発は、停滞している。ヒト腎の近位尿細管には、肝臓型脂肪酸結合蛋白(L-FABP)が発現している。L-FABPは、野生型マウスの腎臓には発現していないため、ヒトL-FABP染色体遺伝子導入(Tg)マウスを樹立した。このマウスを用いた検討で、L-FABPは抗酸化作用を有し、腎保護的に作用する蛋白であることを見出した。そこで、L-FABP発現増強による腎疾患治療薬の開発を目指し、L-FABP発現を増強する化合物を精製した。L-FABPプロモーター配列の下流にルシフェラーゼを組み込んだ細胞を用いたin vitroの検討では、この化合物によりL-FABP発現は増加した。次に、Tgマウスに投与し、腎臓におけるL-FABP発現を検討した。しかし、in vivoの系では、腎臓でのL-FABP発現は増加せず、葉酸腎症やシスプラチン腎症の腎障害の程度にも、影響を認めなかった。化合物を溶解する溶媒をCMCからDMSOに変更しても同様であった。そこで、L-FABP蛋白そのものを野生型マウスに投与し、腎障害の程度を検討するために、クロマトグラフィーを用い、L-FABP蛋白質の大量精製を行った。その結果、生理活性を保持したL-FABP蛋白の精製に成功した。次年度は、この蛋白を腎障害モデルに投与し、腎障害軽減の有無を検討する。腎疾患は、進行すると末期腎不全に到り、莫大な医療費を要する透析療法が必要となる。このような状況にも関わらず、製薬会社による新規腎疾患治療薬の開発は行われていない。ヒト腎臓近位尿細管上皮細胞に発現しているL型脂肪酸結合蛋白(L-FABP)は、腎保護作用を有する事を、L-FABP遺伝子導入(Tg)マウスを用いて明らかにしてきた。最近は、食塩感受性高血圧腎障害モデルにおいて、L-FABPの腎保護作用を明らかにしている。そのため、L-FABP発現増強薬を見出し、腎保護作用を検討した。L-FABP発現増強薬を、L-FABPプロモーター配列の下流にルシフェラーゼを組み込んだマウス近位尿細管細胞に添加したIn vitroの実験では、L-FABP発現は増加していたため、Tgマウスへ投与した。しかし、in vivoの系では、増強薬の投与量を増やしても、腎臓でのL-FABPは増加しなかった。そこで、L-FABPレコンビナントの作成に着手した。クロマトグラフィー法により、完全長精製L-FABPを生理活性を保持した状態で精製にした。精製されたL-FABPリコンビナントの量が少ないため、H25年度はin vitroの検討を行った。L-FABPの腎保護作用が確認されているin vitroの系を見出すため、L-FABP発現マウス近位尿細管(L-FABP-mProx)とL-FABP発現のないマウス近位尿細管(mProx)を用いて、腎障害因子(アルドステロン(Ald)、アンジオテンシンII(Ang II)を添加し、炎症性サイトカイン(MCP-1)産生を比較した。その結果、Ald, Ang IIのどちらの添加においても、mProxに比べ、L-FABP-mProxでMCP-1産生が有意に抑制される事を見出した。今後は、このin vitroの系を用いて、L-FABPリコンビナントの腎保護作用を明らかにしていく。今や国民病である腎疾患は、進行すると末期腎不全に到り、莫大な医療費を要する透析療法が必要となる。

このような状況にも関わらず、製薬会社による新規腎疾患治療薬の開発は行われていない。腎臓の近位尿細管上皮細胞に発現しているL型脂肪酸結合蛋白(L-FABP)は、腎保護作用を有する事を、L-FABP遺伝子導入マウスを用いて明らかにしてきた。しかし、腎障害の強いモデルでは、その作用は確認できない。そこで、L-FABP発現増強薬を開発し、その治療効果を葉酸腎症モデルを用いて検討した。本研究は、L-FABPの腎保護薬の臨床試験を行う上での重要な基礎的研究となる。発現増強薬(10mg/kg)を葉酸投与5日前よりマウスに投与し、葉酸を腹腔内に投与した。葉酸投与後、14日に腎臓を摘出し、腎障害の程度を確認した。投与群と非投与群では、腎臓でのL-FABP遺伝子・蛋白発現に有意差がなく、また血液・尿パラメーター、炎症性サイトカイン発現、組織学的腎障害の程度も同等であった。L-FABPプロモーター配列の下流にルシフェラーゼを組み込んだ細胞を用いたIn vitroの実験では、増強薬によるL-FABP発現は増加しており、今回使用した発現増強薬の活性が低下している可能性があるため、次年度は、増強薬の投与量を増やして検討する。L-FABP発現増強薬として開発した化合物は、in vitroの系ではL-FABP発現を亢進させたが、in vivoの系では、発現亢進を認めなかった。そのため、L-FABP蛋白を精製し、L-FABPそのものの投与による腎保護作用の検討を行う。葉酸腎症モデルは、安定して作成でき、薬物投与も問題なく施行できている。発現増強薬のin vitroの系でのL-FABP発現増強効果も確認されている。平成24年度に精製したL-FABP蛋白を野生型マウスの腹腔内に投与し、葉酸腎症モデルを作成し、腎障害の程度を非投与マウスと比較し、検討する。L-FABP発現増強薬の投与量を10mg/kg, 50mg/kg, 100mg/kgにふって、L-FABP遺伝子導入マウスに投与し、L-FABPの発現増強効果が一番強いものを投与量として設定し、葉酸投与5日前から投与する。(1)慢性腎障害モデルー葉酸腎症モデル作成:腹腔内に葉酸250mg/kgを単回投与し、3, 14日後に腎臓を摘出する。(2)腎障害評価:腎組織障害評価(L-FABP発現増強薬の投与群と非投与群での比較):一般的な形態学的検討(AZAN染色)、間質マクロファージ浸潤の程度の検討(F4/80抗原に対する抗体を使用した免疫染色)、間質線維化(コラーゲンtype Iもしくはtype IVの免疫染色)の評価。(3)遺伝子・蛋白発現解析:摘出された腎臓から遺伝子と蛋白を抽出し、FABP・微小循環障害により誘導されるその他の蛋白{ヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)、hypoxia-inducible factor (HIF)}・間質線維化を誘導する蛋白(MCP-1、TGF-b、pro-type Iコラーゲン)の発現をreal-time PCR, Western blot, ELISAで確認。(4)尿中パラメーターの測定:代謝ケージで採尿し、尿中アルブミン・L-FABP、NAG・クレアチニンをELISAで測定。・動物購入費・遺伝子抽出試薬、蛋白抽出試薬・遺伝子発現解析のためにTaqMan probeのreal time PCRを用いるため、そのための試薬を購入する。
生命金属動態の理解と制御のための分子認識素子の開発

化膿レンサ球菌および黄色ブドウ球菌は常在菌である一方で、ヒトに対する多様な病原因子を有しており、しばしば疾患を引き起こす。さらに高い薬剤耐性獲得能を有しているため、抗生物質に変わる新たな治療手法の開発が急務である。そこで、金属が機能的に重要な役割を果たしている金属取り込み関連タンパク質を標的とし、物理化学的な手法に基づくスクリーニングを行うことにより、機能制御分子を取得、新規な作用機序を有する抗菌剤の開発を目指す。
蛍光性環化ペプチドを用いた新規プローブ作製法の開発

博士課程3年目では、昨年度に蛍光発生型酸化的カップリング反応を誘起する非天然アミノ酸を用いた蛍光性環化ペプチドの翻訳合成を達成し、論文発表を終えたので、本研究課題と並行して行なっていた「N-メチルアミノ酸含有環化ペプチドライブラリーを用いた子宮頸癌治療薬の探索」の研究テーマを引き続き進めた。子宮頸癌の原因の一つとして、ヒトパピローマウイルス由来のタンパク質E6およびヒト由来のユビキチンリガーゼE6APが相互作用することによって、p53の分解が亢進し、細胞が癌化する経路が知られている。したがって、このタンパク質間相互作用を阻害することで、p53が正常にアポトーシスを誘導し、子宮頸癌を治療できると考えられている。そこで、E6およびE6APを標的タンパク質として、子宮頸癌治療薬に結びつく薬剤性ペプチドの探索を行った。昨年度の研究においては、改変した翻訳系とin vitroディスプレイ法を利用して、これまでに報告されていない新規の環状N-メチルペプチドライブラリーを構築し、その中から活性種の単離に成功した。そして、E6APのユビキチンリガーゼHECTドメインに選択的に結合するペプチドを選別し、そのペプチドがN-メチルアミノ酸およびD-アミノ酸、環状構造を含むことを同定していた。今年度は、単離された環状N-メチルペプチドは、E6AP HECTドメインに対して強固に結合する(解離定数=0.6nM)こと確認した。さらに、それらの活性種がin vitroアッセイでE6APの作用を阻害することがわかった。そして、E6APへの結合及びin vitroでのE6AP阻害活性はペプチド中の環化構造及びN-メチル基構造に依存することを明らかにした。この一連の研究により、本技術が創薬候補分子として期待されている環状N-メチルペプチドの探索技術として強力なツールであることが証明された。1年目では、(1)多彩な蛍光波長を有する蛍光基のスクリーニングおよび(2)アミノ酸誘導体の合成、(3)非天然アミノ酸のペプチド鎖中への導入を行う予定であった。最初に、酸化反応後に蛍光を発する官能基のペアのスクリーニングを行った。5-ヒドロキシインドールに対してベンジルアミン誘導体を加えて酸化反応を行ったところ、ベンゼン環上にアミド基やジメチルアミノ基を導入した誘導体が異なる蛍光波長を示す事がわかった。またベンゼン環をピリジン環に変換した場合、生成物は蛍光強度を保持したまま、蛍光波長を大きく変化させた。これらのベンジルアミン誘導体は、蛍光団形成基として有用であることを新しく見いだし。そして、ベンジルアミンと5-ヒドロキシインドールから得られる蛍光団の光化学的性質を測定したところ、水溶液中でフルオロセインの約10%の輝度を示す事がわかり、蛍光プローブとして実用可能であることがわかった。現段階では、これらの化合物をアミノ酸誘導体とするための合成を行っており、ステップ(2)の途中の段階である。一方、当研究課題では、ペプチドライブラリー中からインテグリン特異的に結合するペプチドを作製する。そこで、mRNAディスプレイ法を用いたペプチドの探索を行う。実験計画の2年目に予定していた実験だったが、本年度にこの技術を確立するための予備実験を行った。具体的には、(1)mRNAとピューロマイシンリンカーのライゲーション、(2)これを用いたペプチド翻訳合成、(3)逆転写反応などの各反応条件の検討や(4)PCRに用いるプライマーの最適化、(5)ペプチドライブラリー作製に用いるmRNAライブラリーの作製を行った。本年度ではこれらmRNAディスプレイ法の各ステップの最適化を完了したため、実際にmRNAディスプレイ法を用いて、ペプチドの探索を行う予定である。博士課程在籍2年目に目標であった蛍光発生型酸化的カップリング反応を誘起する非天然アミノ酸を用いた蛍光性環化ペプチドの翻訳合成を達成し、平成21年度にはその成果をChemBioChem誌に発表、本研究課題を予定より1年早く終了した。また、本研究課題と並行して「N-メチルアミノ酸含有環化ペプチドライブラリーを用いた子宮頸癌治療薬の探索」の研究テーマを開始した。そこで、E6およびE6APを標的タンパク質として、子宮頸癌治療薬に結びつく薬剤性ペプチドの探索を行っている。ライブラリーのデザインとして、ペプチドの膜透過性および細胞内安定性を改善するため、N-メチルアミノ酸およびD-アミノ酸を含んだ大環状ペプチドライブラリーの構築を目指し、本年度半ばには、当該ライブラリーを構築することに成功した。そして、目的ペプチドのスクリーニングは、無細胞翻訳系で合成したペプチドと、それをコードする遺伝子を結びつける方法の一つであるmRNAディスプレイ法を用いた。この手法により、10の13乗種の高い多様性を持つ特殊ペプチドライブラリーを調製し、その中から、標的に結合するペプチドをコードしたDNAを選択的に増幅できる。その結果、E6APのユビキチンリガーゼドメインHECTに選択的に結合するペプチドを選別し、そのペプチドがN-メチルアミノ酸およびD-アミノ酸、環状構造を含むことを同定した。また表面プラズモン共鳴法により、このペプチドが標的に1nM以下の解離定数で強く結合することを明らかにした。現在、当該ペプチドのE6AP阻害活性の評価を行っている。

博士課程3年目では、昨年度に蛍光発生型酸化的カップリング反応を誘起する非天然アミノ酸を用いた蛍光性環化ペプチドの翻訳合成を達成し、論文発表を終えたので、本研究課題と並行して行なっていた「N-メチルアミノ酸含有環化ペプチドライブラリーを用いた子宮頸癌治療薬の探索」の研究テーマを引き続き進めた。子宮頸癌の原因の一つとして、ヒトパピローマウイルス由来のタンパク質E6およびヒト由来のユビキチンリガーゼE6APが相互作用することによって、p53の分解が亢進し、細胞が癌化する経路が知られている。したがって、このタンパク質間相互作用を阻害することで、p53が正常にアポトーシスを誘導し、子宮頸癌を治療できると考えられている。そこで、E6およびE6APを標的タンパク質として、子宮頸癌治療薬に結びつく薬剤性ペプチドの探索を行った。昨年度の研究においては、改変した翻訳系とin vitroディスプレイ法を利用して、これまでに報告されていない新規の環状N-メチルペプチドライブラリーを構築し、その中から活性種の単離に成功した。そして、E6APのユビキチンリガーゼHECTドメインに選択的に結合するペプチドを選別し、そのペプチドがN-メチルアミノ酸およびD-アミノ酸、環状構造を含むことを同定していた。今年度は、単離された環状N-メチルペプチドは、E6AP HECTドメインに対して強固に結合する(解離定数=0.6nM)こと確認した。さらに、それらの活性種がin vitroアッセイでE6APの作用を阻害することがわかった。そして、E6APへの結合及びin vitroでのE6AP阻害活性はペプチド中の環化構造及びN-メチル基構造に依存することを明らかにした。この一連の研究により、本技術が創薬候補分子として期待されている環状N-メチルペプチドの探索技術として強力なツールであることが証明された。
免疫学的手法による生体内酸化LDLの分離とその性状解析

我々は、抗酸化PCモノクローナル抗体(DLH3)を用いた酸化LDL高感度測定系の開発を通して、ヒト血漿中に酸化LDLの実在を示してきた。動脈硬化の発症要因である酸化LDLは、酸化LDLは多様な修飾を受けた不均一な粒子の集合であり、生体内の酸化LDLの具体的な性状ではいまだ明らかにされていない。本研究では、ヒト血漿から生体内酸化LDLを単離し、そのapoBタンパク質および脂質に対する変性構造を明らかにすることで、生体内でのLDLの酸化変性機序、生成した酸化LDLの代謝動態、そして血漿酸化LDL値の臨床的な意義を、より明確化することを目的とする。DLH3抗体を用いた測定形に基づく推定で、血漿中の酸化LDLはLDL中の1/10000程度と極めて微量である。そこで、修飾タンパク構造を高感度で分析可能なESI-LC/MS/MS法を導入することにした。アクロレイン及び4-ヒドロキシノネナール(HNE)で修飾したヒトLDLを、トリプシン消化し質量分析装置にかけたところ、アクロレイン修飾リシン残基、HNE修飾ヒスチジン残基を含むapoB由来修飾ププチドの検出および同定に成功した。これら代表的な酸化的修飾部分は、酸化変性の良いマーカーとなり、生体内酸化LDLの分析を進める上で非常に有用である。また、酸化LDL中の酸化リン脂質や酸化ステロールのMSでの検出にも成功した。血漿酸化LDLの分析には、DLH3抗体、あるいは酸化LDL吸着性膜を用いて血漿中の酸化LDLの濃縮・分離が必要である。本年度、予備的な検討では血漿中の酸化LDL分離に成功したが、さらにスケールアップと回収条件の改良を目指している。またヒト血漿に加え、動脈硬化モデルであるapoEノックアウトマウスの血漿や動脈硬化巣から酸化LDLを分離・解析し、さらにヒト循環器疾患患者の血漿中の酸化LDLについても検討可能な系にしたいと考えている。低比重リポタンパク質が酸化変性を受けて生じる酸化LDLは、動脈硬化の発症要因と考えられ、数多くの研究が進められてきた。抗酸化PCモノクローナル抗体(DLH3)を用いた酸化LDL高感度測定系の開発を通して、これまでにヒト血漿中に酸化LDLが実在することを示してきた。しかし、酸化LDLは多様な修飾を受けた不均一な粒子の集合であり、生体内の酸化LDLがどのような性状であるのか、明らかにされていない。本研究では、血漿中に既に存在する生体内酸化LDL上のapoBタンパク質および脂質に対する変性の特徴を明らかにする。その結果から、生体内でのLDL酸化変性の機序、酸化LDLの生体内代謝、そして血漿酸化LDL値変動の意義を解明することを目的とする。酸化LDL粒子に結合するモノクローナル抗体DLH3は、酸化LDL上の酸化PCを認識する。DLH3抗体と抗マウスIgM抗体標識磁気ビーズを用いた免疫沈降法で、ヒト血漿中から微量の酸化LDLの分離を試みた。DLH3抗体および抗apoB抗体で免疫ブロットし、免疫沈降物を調べたところ、DLH3抗体なしの対照に比べて、DLH3抗体陽性のバンドがわずかに検出された。しかし、抗apoB抗体では無数の混入タンパク(断片)と思われるバンドが見られ、免疫沈降による十分な濃縮はまだできていないと思われた。このように、血漿中の酸化LDLを分離できる可能性がいくらかでも見えてきたが、分離・解析方法の条件は、いくつかの検討がまだ必要と思われた。

現在、免疫沈降時の諸条件(温度、時間、抗体量、ブロッキング剤etc)を検討するとともに、酸化LDL吸着性メンブレンの活用も考慮中である。我々は、抗酸化PCモノクローナル抗体(DLH3)を用いた酸化LDL高感度測定系の開発を通して、ヒト血漿中に酸化LDLの実在を示してきた。動脈硬化の発症要因である酸化LDLは、酸化LDLは多様な修飾を受けた不均一な粒子の集合であり、生体内の酸化LDLの具体的な性状ではいまだ明らかにされていない。本研究では、ヒト血漿から生体内酸化LDLを単離し、そのapoBタンパク質および脂質に対する変性構造を明らかにすることで、生体内でのLDLの酸化変性機序、生成した酸化LDLの代謝動態、そして血漿酸化LDL値の臨床的な意義を、より明確化することを目的とする。DLH3抗体を用いた測定形に基づく推定で、血漿中の酸化LDLはLDL中の1/10000程度と極めて微量である。そこで、修飾タンパク構造を高感度で分析可能なESI-LC/MS/MS法を導入することにした。アクロレイン及び4-ヒドロキシノネナール(HNE)で修飾したヒトLDLを、トリプシン消化し質量分析装置にかけたところ、アクロレイン修飾リシン残基、HNE修飾ヒスチジン残基を含むapoB由来修飾ププチドの検出および同定に成功した。これら代表的な酸化的修飾部分は、酸化変性の良いマーカーとなり、生体内酸化LDLの分析を進める上で非常に有用である。また、酸化LDL中の酸化リン脂質や酸化ステロールのMSでの検出にも成功した。血漿酸化LDLの分析には、DLH3抗体、あるいは酸化LDL吸着性膜を用いて血漿中の酸化LDLの濃縮・分離が必要である。本年度、予備的な検討では血漿中の酸化LDL分離に成功したが、さらにスケールアップと回収条件の改良を目指している。またヒト血漿に加え、動脈硬化モデルであるapoEノックアウトマウスの血漿や動脈硬化巣から酸化LDLを分離・解析し、さらにヒト循環器疾患患者の血漿中の酸化LDLについても検討可能な系にしたいと考えている。
消化管癌遺伝子異常の網羅的解析

まず、胃癌・大腸癌細胞株69個について、高密度オリゴヌクレオチドSNPアレイを用いて遺伝子異常(DNAコピー数変化およびLoss of heterozygosity (LOH))の網羅的検索を行った。そして、高頻度に見られた異常に関して胃・大腸癌手術検体106例を用いて検証を行った。その結果、これまでに報告のない多数の遺伝子増幅・欠失、LOHが明らかになった他、ステージI,IIにおいて、LOHを来たす遺伝子数の多い胃・大腸癌患者では、少ない癌に比べ有意に生命予後が不良であることが明らかとなった。胃癌細胞株34種からDNAを抽出し、Affymetrix社の高密度オリゴヌクレオチドアレイGeneChip Human Mapping 100K Setと解析ソフトCopy Number Analyzer for GeneChip (CNAG)を用いて胃癌細胞株における遺伝子の量的異常(増幅・欠失・ヘテロ接合性喪失(LOH))の網羅的解析を行った。そうしたところ、13ヶ所の新規領域を含む26ヶ所で少なくとも1個以上の細胞株でホモ欠失がみられた。また、14ヶ所の新規領域を含む31ヶ所が複数の細胞株で高度増幅していることが明らかとなった。胃癌外科切除検体42例からマイクロダイセクションの手法を用いて癌部・非癌部よりそれぞれDNAを抽出し、細胞株から得られた結果の検証を行った。高度増幅がみられた遺伝子のうち10遺伝子に関してコピー数の計測をGenomic real-time PCRにより行うとともに、ホモ欠失していた遺伝子のうち4遺伝子についてLOH解析を行った。その結果、40%以上の症例で10遺伝子中3遺伝子がコピー数3以上の増幅を示した。また、LOH解析を行った4遺伝子についてはすべて35%以上の症例でLOH陽性であった。LOH陽性遺伝子が多い症例では有意にリンパ節転移がみられた。また、特にStage I,IIの胃癌ではLOH陽性遺伝子が少ない症例は多い症例に比べ有意に全生存率が良好であった。高密度オリゴヌクレオチドアレイを用いることで、胃癌の予後と関連する新規遺伝子異常を同定することができた。大腸細胞株35種からDNAを抽出し、Affymetrix社の高密度オリゴヌクレオチドアレイGeneChip Human Mapping 100K Setと解析ソフトCopy Number Analyzer for GeneChih(CNAG)を用いて大腸癌細胞株における遺伝子の量的異常(増幅・欠失・ヘテロ接合性喪失(LOH))の網羅的解析を行った。そうしたところ、18ヶ所の新規領域を含む26ヶ所で少なくとも1個以上の細胞株でホモ欠失がみられた。また、15ヶ所の新規領域を含む23ケ所が複数の細胞株で高度増幅していることが明らかとなった。大腸癌外科切除検体64例からマイクロダイセクションの手法を用いて癌部・非癌部よりそれぞれDNAを抽出し、細胞株から得られた結果の検証を行った。その結果、40%以上の症例で10遺伝子中5遺伝子がコピー数3以上の増幅を示した。また、LOH解析を行った4遺伝子についてはすべて40%以上の症例でLOH陽性であった。また、特にStage I,IIの大腸癌ではLOH陽性遺伝子が少ない症例は多い症例に比べ有意に全生存率が良好であった。高密度オリゴヌクレオチドアレイを用いることで、大腸癌の予後と関連する新規遺伝子異常を同定することができた。
全ゲノム罹患同胞対連鎖解析及び候補遺伝子関連解析による心筋梗塞感受性遺伝子の同定

「研究の目的」本研究の目的は、心筋梗塞(MI)・冠動脈疾患(CAD)罹患同胞対を対象としたゲノムワイド罹患同胞対連鎖解析により、MI責任遺伝子座を同定し、その領域内に存在する遺伝子(多型)について大規模症例一対照関連解析を実施し、MI感受性遺伝子を同定することである。「全ゲノム罹患同胞対連鎖解析」MI・CAD罹患同胞対(227対、457例)を対象として、405個のマイクロサテライトマーカーを用いたゲノムワイド連鎖解析(GWLS)を実施し、5染色体6領域に候補連鎖領域を得た。1領域以外の5領域は、国内外の他の論文で未だ報告されていない。さらに、この内の3領域(LOD>2.2)に20マーカーを追加、設定し、連鎖領域の確認と狭小化を実施した。なお、この解析で得られたmax. peak LOD score=2.9である。2番染色体候補連鎖領域に約3,000SNPsを設定し、高密度SNPタイピングをMI症例、対照各約500例で実施し、有力なMI候補遺伝子Aを発見した。現在、約4,000例以上の大規模関連解析を実施している。他の候補連鎖領域に関しても、同様に、大規模関連解析を実施する計画である。「今後の課題」MI・CAD罹患同胞対も含めたGWASを行い1)SNPを用いた連鎖解析の実施と、マイクロサテライトを用いた連鎖解析との比較、2)遺伝的素因の強い罹患同胞対症例と孤発例との感受性遺伝子の相同性、3)連鎖領域に位置する遺伝子の同時並行相関解析の実施、など、遺伝学的にも興味深い多面的な解析が可能になると考える。「研究の目的」本研究の目的は、心筋梗塞(MI)・冠動脈疾患(CAD)罹患同胞対を対象としたゲノムワイド罹患同胞対連鎖解析により、MI責任遺伝子座を同定し、その領域内に存在する遺伝子(多型)について大規模症例-対照関連解析を実施し、MI感受性遺伝子を同定することである。「今後の課題」MI・CAD罹患同胞対も含めたGWASを行い1) SNPを用いた連鎖解析の実施と、マイクロサテライトを用いた連鎖解析との比較、2)遺伝的素因の強い罹患同胞対症例と孤発例との感受性遺伝子の相同性、3)連鎖領域に位置する遺伝子の同時並行相関解析の実施、など、遺伝学的にも興味深い多面的な解祈が可能になると考える。
骨格筋滑り運動における機能単位の検出

骨格筋の収縮にともなうATP分解量を測定することで、エネルギ-の面から滑り運動の機能単位をとらえることを試みた。エネルギ-入力と仕事出力の関係を変調できる筋肉の性質から、エネルギ-の最小単位を見つけることは、逆にATP1分子で生理的に滑ることのできる最大距離を求めることに相当すると考えた。本研究では、クルマエビ(Panaeus japonicus)の腹部屈筋を材料として用いた。取り出したクルマエビ筋原線維の収縮は比較的遅く、位相差顕微鏡を通常のビデオ(30フレ-ム/sec)で観察し、各フレ-ムごとの筋節長を測定することで収縮速度を求めることができる。また、筋原線維のATP加水分解活性は、リン酸の増加を発色により測定する方法を用いた。クルマエビ筋原線維の収縮速度は、脊椎動物の場合と同様、カルシウム濃度に大きく依存したが、その依存性は、ウサギ骨格筋のものとは大きく異なっていた。弛緩状態では全く収縮しないが、pCa=5.5を越えると急に収縮を起こした。しかし、ウサギの場合この値を越えるとそれ以上カルシウム濃度を上げても収縮速度は一定であるのに対し、クルマエビの場合は、カルシウム濃度上昇にともなって収縮速度も上昇した。また、このとき、同じ条件で測定したATP加水分解活性は、カルシウムイオン濃度を変化させても急激に変化する領域はなかった。これらの性質は、イオン強度を上げても変わらなかった。筋原線維の収縮速度自身が遅いことや、収縮速度のカルシウム濃度依存性の特異性は、筋原線維に含まれる並列弾性要素による可能性もあると考えている。
カスケード型シグマトロピー転位反応を活用した生物活性物質の全合成研究

キラルなアリルジオールに対し、連続的なシグマトロピー転位反応を行うことにより、C-O結合をC-C,あるいはC-N結合に不斉転写を伴って変換する反応を開発した。カスケード型Claisen転位、またOverman転位反応により、モルヒネ、アゲラスタチンAなど興味有る生物活性を有する化合物の全合成を達成した。またジオールの保護/脱保護を必要としないオルトアミド型ClaisenならびにOverman転位反応を見いだし、本反応によりカイニン酸、ブロッソネチンFを効率的に全合成した。(1)本課題では隣接した複数の水酸基を有するキラルなアリルアルコール類を基質として、連続的なカスケード型シグマトロピー転位反応を行うことにより、水酸基の不斉を転写しながら複数のC-C、C-N、C-O結合を短工程で立体選択的に構築する方法論の開発と、本方法論を用いた生物活性物質の全合成研究を行うことを目的としている。[3,3]シグマトロピー転位は立体特異的に新たな結合を形成することが知られているが、この反応を連続的に行い、短工程で複数の結合生成を行う研究例は少なく、またこの方法を用いた生物活性物質合成の例もほとんどない。本研究が進展することにより、有用物質合成において効果的な新規方法論の開発・展開が可能となる。(2)上記の目的を達成するため、以下の検討を行う(1)入手容易な糖質や酒石酸を原料とし、キラルなアリルジオールを合成し、これを基質としてワンポット反応によるカスケードClaisen転位、カスケードOverman転位の反応の開発と反応条件の最適化(2)上記カスケード型反応を鍵とした、モルヒネ、A-315675、アゲラスタチンAの新規全合成の検討(3)Claisen-Overman、またはOverman-Claisenといった異なる種類の連続的シグマトロピー転位反応の可能性の検討キラルなアリルジオールに対し、連続的なシグマトロピー転位反応を行うことにより、C-O結合をC-C,あるいはC-N結合に不斉転写を伴って変換する反応を開発した。本課題では、隣接した複数の水酸基を有するアリルアルコールを有する基質において、カスケード型のシグマトロピー転位反応を行うことにより、水酸基の不斉を転写しながら、複数のC-C、C-N、C-O結合を短工程で立体選択的に構築する方法論の開発と、本方法論を用いた生物活性物質の全合成を目的としている。平成20年度の研究においては、以下のような成果を得ることができた。1.カスケードClaisen転位を鍵反応としたモルヒネの形式全合成:糖質であるD-グルカールを出発原料とし、Ferrier環化反応、鈴木-宮浦カップリング反応などを利用してシクロヘキセンジオールを合成した。これに2-ニトロフェノール存在下、オルト酢酸トリエチルと加熱したところ、カスケード型のClaisen転位反応が進行し、モルヒネの連続する3級、4級炭素を一段階の反応で、立体選択的に構築することに成功した。転位体はエポキシドを経由するジヒドロフラン環の構築、分子内Friedel-Crafts反応によるモルヒネのB環生成などにより、ジヒドロイソコデインへ導くことができた。これにより、モルヒネの形式全合成を達成した。2.カスケードOverman転位を利用したA-315675の全合成:D-酒石酸を出発原料とし、3級アルコールのエーテル部位とZの立体配置を有するアリルジオールを合成した。これを対応するジイミデートへ変換し、キシレン中加熱したところ、Overman転位がカスケード型に進行し、ジアミン構造を一段階の反応で、立体選択的に構築することに成功した。これをγ-ラクタムへ導き、炭素鎖の導入などにより、A-315675物質の全合成を達成した。平成21年度の研究においては、以下のような成果を得ることができた。1.カスケードOverman転位を鍵反応としたアゲラスタチンAの全合成:入手容易な酒石酸エステルを出発原料とし、Wittig反応などを利用して直鎖状のジエンアリルジオールを合成した。これをビストリクロロアセトイミデートへ変換し、キシレン中加熱したところ、カスケード型のOverman転位反応が進行し、アゲラスタチンAの隣接ジアミノ部を一段階の反応で、立体選択的に構築することに成功した。さらに転位体はスルホキシドへ導き、Mislow-Evans転位を施すことにより、ジエン-アリルアルコールを合成した。すなわち、3度の連続したシグマトロピー転位により、アゲラスタチンAに存在する隣接したアミノ基-アミノ基-水酸基を導入したことになる。