hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生殖細胞の分化全能性獲得過程におけるクロマチン修飾因子の作用機構解析

このためゲノムが父親由来か母親由来かを記憶するインプリントメモリーは、生殖細胞が受精によって分化全能性を獲得する過程においても維持されなければならない。以前からインプリントメモリーの維持には制御領域のDNAメチル化が重要であることが知られているが、近年の報告によってアレル特異的なヒストン修飾の関与もあきらかになってきた。生殖補助医療による出生児において、Angelman症候群やBeckwith-Wiedermann症候群等のインプリンティング異常症の頻度が高いことが報告されていることや、個体におけるインプリント状態が受精直後に決定されることから、受精後なるべく早い段階でのDNAメチル化やアレル特異的ヒストン修飾を調節するクロマチン修飾因子の作用機構を解析する必要性が生じている。しかし、ヒストン修飾の解析に用いるクロマチン免疫沈降法が、一定数以上の細胞を必要としていたため、細胞数の少ない受精卵におけるアレル特異的ヒストン修飾の解析は困難とされてきた。そこで、前年度までの研究結果によって確立された高感度クロマチン免疫沈降法を用いて、マウス系統間塩基配列多型が多く見られるC57BL/6系統とJF1系統マウスを掛け合わせて作成した受精卵の、インプリンティング調節領域(ICR)におけるアレル特異的ヒストン修飾状態の解析を行った。4細胞期、桑実胚期、胚盤胞期の受精卵を回収した後、抗ヒストンメチル化、アセチル化、変異体ヒストン抗体で免疫沈降し、アレル間の偏りをSingle-Strand Conformation Polymorphism法を用いて調べた結果、1)マウス受精卵のICRにおけるヒストン修飾にゲノムの親由来による違いが存在すること、2)転写抑制的ヒストン修飾であるDimethylヒストンH3 lysine 9が、受精卵のインプリンティング調節領域においてゲノムの親由来の識別に関与していることを示唆する実験結果を得た。本研究によって得られた知見は、インプリントメモリーの維持機構の解明に貢献する事が期待される。
meRNAシーケンシング法の確立とSINE非コードRNAの機能解析

SINEは哺乳類ゲノムに50万コピー以上も存在する150-300bp程度の転移性因子で、その転写産物は非コードRNAであるが、遺伝子発現制御に関わることが示唆されている。これらの因子の遺伝学解析のためには、まず、どのコピーが転写されているのかを同定する必要がある。そこで、本研究ではmiRNAよりは長いがmRNAよりは短い中程度の長さのRNA(meRNAまたはmedium length RNAと呼ぶ)を網羅的に同定する方法を開発し(meRNAシーケンシング)、それを応用して転写されているSINEコピーを同定することを目的として研究を行った。脳、肝臓、精巣のRNAを用いて、meRNAシーケンシング法の開発に成功し、5'末端処理を行った場合のみ、SINE配列を取得することができた。これは、SINE RNAの5'末端を正確に決定できていることを意味する。SINEはサブファミリーによってゲノムコピー数あたりの発現量が異なっており、転移した時期が最近のものほど発現量が多かった。さらに、精原細胞(精子幹細胞)でも同様の解析を行い、すでに公開されている精原細胞のDNAメチル化データと比較したところ、精原細胞で発現しているSINEコピーはDNAが低メチル化していローカスに由来するものがほとんどであることがわかった。次に、DNAメチル化異常となるマウスの精原細胞でmeRNAシーケンシングを行い、DNAメチル化が減少するとSINE発現が上昇することを明らかにした。これらの結果から、SINEの転写がDNAメチル化による制御を受けていることを明らかにした(論文投稿中)。そこで、本研究ではmiRNAよりは長いがmRNAよりは短い中程度の長さのRNA(meRNAまたはmedium length RNAと呼ぶ)を網羅的に同定する方法を開発し(meRNAシーケンシング)、それを応用して転写されているSINEコピーを同定することを目標とし、また方法論的に細胞内tRNAレパートリーの解析や機能性RNAの新規同定などにも応用可能なものを目指すことで次世代の新たなRNA研究に資することも目標としている。H28年度はまずプロトコールの確立を目剤した。成獣精巣からRNAを抽出し、5'フォスファターゼで処理後、RNAの両末端にそれぞれ特異的なアダプターをRNAライゲースを用いて付加し、逆転写とPCRを行なって、シーケンシングライブラリーを作成する。イルミナ社のMiSeqを用いてシーケンスングしたところ、SINERNA配列を取得することができた。これらは5'フォスファターゼ処理がない場合には取得できなかったことから、5'末端が3リン酸化されたままのRNA(転写されてから切断されていない)を効率良く取得できたと考えている。取得配列をゲノム配列にマッピングし、mRNA-seqでは不可能だったSINE発現ローカスの特定に成功した。H28年7月に所属機関が変更になり、研究室の引越しを行った。その立ち上げ作業のため、年度の後半は思うように研究を進めることができなかった。そこで、本研究ではmiRNAよりは長いがmRNAよりは短い中程度の長さのRNA(meRNAまたはmedium length RNAと呼ぶ)を網羅的に同定する方法を開発し(meRNAシーケンシング)、それを応用して転写されているSINEコピーを同定する。次に、それらのコピーのノックアウトマウスを作成して遺伝学的な解析を行い、SINE RNAの機能に迫る。これまでに、meRNAシーケンシング法の開発に成功した。精巣RNAを用いて実験、解析を行った結果、5'末端処理を行った場合のみ、SINE配列を取得することができた。SINEはサブファミリーによってゲノムコピー数あたりの発現量が異なっており、生成時期が最近のものほど発現量が多かった。また、発現の高い特異的なコピーの同定にも成功した。予定通りに進展SINEは哺乳類ゲノムに50万コピー以上も存在する150-300bp程度の転移性因子で、その転写産物は非コードRNAであるが、遺伝子発現制御に関わることが示唆されている。さらに、

精原細胞(精子幹細胞)でも同様の解析を行い、すでに公開されている精原細胞のDNAメチル化データと比較したところ、精原細胞で発現しているSINEコピーはDNAが低メチル化していローカスに由来するものがほとんどであることがわかった。次に、DNAメチル化異常となるマウスの精原細胞でmeRNAシーケンシングを行い、DNAメチル化が減少するとSINE発現が上昇することを明らかにした。これらの結果から、SINEの転写がDNAメチル化による制御を受けていることを明らかにした(論文投稿中)。マウス飼育設備、DNAやRNA解析装置、シーケンサーなどが使用できるように整備されてきたので、H29年度は雄マウスから各発生段階の生殖細胞をとり、meRNAのシーケンシングを行う。今後、確立した方法を用いて、生殖細胞におけるSINE発現量を解析する。さらにDNAメチル化、ヒストン修飾、piRNAなどのエピジェネティック制御が不全となった生殖細胞でも解析を行うことで、SINE発現のエピジェネティック制御様式を解明する。さらに、tRNAについても発現解析を進め、tRNAレパートリーが生殖細胞の発生と共に変化するのか、また体細胞と生殖細胞では違いがあるのかなどを明らかにする。これらの研究成果を学会、学術誌などにて発表していく予定である。H28年7月に所属機関が変更となり、研究室の引越しを行なった。これに伴い、動物実験、遺伝子組み換え実験ができない状況があったため、年間使用額が予定額を下回った。ほぼ計画通りに使用したが、ごく少額の残余が生じた。残余は500円にも満たず、特別な使用計画は立てておらず、年間予算の中に組み入れて使用する。実験設備が整ってきたので、マウスから生殖細胞を分離し、シーケンシング実験を行う。そのための試薬代として使用する予定である。
循環器系人工組織のプレインプランテーションによる体内自己組織化

合成材料のナノファイバーからからなる再生型人工血管のプレインプランテーションにおいて、周囲組織の浸潤による生体内高強度化と、周囲組織の血管内腔への浸潤による肥厚化を、独立に制御することが可能となった。さらに、従来型の生体組織由来の脱細胞化法は小口径血管への応用が難しく、プレインプランテーションによる新たな生体由来成分による脱細胞化法により効率よい脱細胞化血管を作成できることが明らかとなった。脱細胞心臓弁や血管、および、生体吸収性材料を用いた再生医療に於いて、移植後の血管内皮細胞や平滑筋細胞、線維芽細胞の浸潤が確認されているが、埋入初期段階における免疫反応や異物反応など問題は多い。移植組織が完全に自己化されるまでには6ヶ月以上の期間を有することも明らかとなり、特に、循環器系材料の場合、内膜肥厚化による塞栓や、石灰化、あるいは血液漏洩などは、患者生命に直結する問題であり、何としても回避しなくてはならない。本研究では、これらの生体組織由来人工血管および合成材料製人工血管を「テンプレート」とし、生体にプレインプラント(前埋入)することで、in vivo自己組織化を促し、続いて適応部位に本移植するというストラテジーによって、確実かつ早期で、危険性の少ない再生型移植組織を開発し、次世代再生治療に応用することを目的とする。脱細胞心臓弁や血管、および、生体吸収性材料を用いた再生医療において、移植後の血管内皮細胞や平滑筋細胞、線維芽細胞の浸潤が報告されているが、埋入初期段階における免疫反応や異物反応など課題は多い。特に、循環器系材料の場合、内膜肥厚化による塞栓や、石灰化、あるいは血液漏洩などは、患者生命に直結する問題である。本研究では、これらの生体組織由来人工血管および合成材料製人工血管を「テンプレート」とし、生体にプレインプラント(前埋入)することで、in vivo自己組織化を促し、続いて適応部位に本移植するというストラテジーによって、確実かつ早期で、危険性の少ない再生型移植組織の開発を目的とした。超高静水圧処理によって脱細胞スキャホールドを作製した。界面活性剤などによる処理とは異なり、処理後の硬化や、細胞毒性物質の残存が無い上に、HIV等のエンベロープを持つウイルスでさえも600MPaの処理でほぼ完全に不活化される安全な手法である。高圧処理後、組織内に残存した細胞残渣の除去方法として、これまでに、マイクロ波などによる高効率の洗浄を利用してきたが、組織移植後の若干の石灰化など、未だ微量残留物の影響の疑いもある。そこで、「プレインプランテーション法」により、生体内に備わる免疫応答を含む生体内環境による微量成分除去を試みた。一方、ポリ乳酸誘導体により作成した再生型人工血管の孔径と空孔率が、そのプレインプランテーション時の組織反応性と自己組織化に大きく影響を与える。本年度では、親水性表面を有するポリ乳酸誘導体による再生型人工血管をイヌ皮下に1週間埋入した後に、頸動脈へと移植する手法により、検討を重ねた。いずれのシステムにおいても、予備検討範囲の例数ではあるが、その、高い再生型人工血管としての特性が見いだされ、来年度は、プレインプランテーション条件や、移植後の評価期間を詳細に検討する必要がある。これまで、超高静水圧処理によって脱細胞スキャホールドを作製し、界面活性剤処理より遙かにすぐれた成績を報告してきた。そこで、「プレインプランテーション法」により、生体内に備わる免疫応答を含む生体内環境による微量成分除去を進めた。従来の洗浄メディウムに比較して半分の期間で微量成分除去が可能となることが明らかとなった。さらに、このメカニズムを詳細に解明することに成功し、超高静水圧処理のみに比較して数段優れた処理方法となることが期待される。一方、ポリ乳酸誘導体により作成した再生型人工血管の孔径と空孔率が、そのプレインプランテーション時の組織反応性と自己組織化に大きく影響を与えると考えられている。そこで、移植後の血管内皮細胞や平滑筋細胞、線維芽細胞の浸潤性について検討した。スキャホールドに対する生体反応としての、カプセル化などのネガティブな因子と、炎症により誘起される毛細血管新生などの比較的ポジティブな因子とを精密に制御するために、埋入初期段階における免疫反応や異物反応などを詳細に評価した。その結果、テンプレート表面の特性が前者のネガティブ因子を大きく左右することが明らかとなり、合成材料製人工血管を「テンプレート」として生体にプレインプラントすることで、組織再生に有利なスキャホールドと成り得る可能性が示唆された。超高静水圧印加処理法によって脱細胞スキャホールドを作製することで、従来の界面活性剤による脱細胞法とは異なり、力学特性を保持した脱細胞組織が構築できた。しかしながら、超高圧処理に続いて行う約2週間の洗浄処理は、抗原性の源となる微量成分の除去には不可欠であった。

本ロジェクトでは、ドナー体内へのプレインプランテーション操作により極めて短時間かつ効率よく細胞成分を除去できることが明らかとなった。そこで、新鮮血清と非動化血清との比較から、この細胞成分除去メカニズムを検討したところ、補体成分の働きによるものであることが示された。また、超高圧脱細胞法で処理した小口径血管組織は、その構造を十分に保持できないが、本プレインプランテーション法はきわめて高次構造を保持できるシステムである。また、内径約1.2mmのラット腹部下行大動脈を脱細胞処理したグラフトの移植に成功し、優れた内皮かも確認できた。このことより、小口径血管に関しては、特に優れた手法であることが明らかとなり、冠動脈等に対する小口径人工血管開発に有望なシステムであると考えている。また、血管様の中空構造を有する多孔質スキヤフォールドの作成方法として、ポリ乳酸誘導体のジオキサン溶液を鋳型に流し込んだ後に所定の温度と減圧度にて凍結乾燥するシステムを利用してきたが、その強度は満足できる物ではなかった。本年度は、電界紡糸システムによるナノファイバーからなる再生型人工血管スキャホールドを作成することに成功した。プレインプランテーションの結果、周囲組織の浸潤は凍結乾燥法による物よりもきわめて顕著であり、生体内人工血管のラプチャーの危険性を大きく軽減できると考えられた。この組織浸潤と内膜肥厚とをコントロールするためのファイバー系の最適化を進めている。脱細胞技術を利用したバイオロジックスキャホールドや生体吸収性高分子材料を用いた心臓弁や血管の再生医療においては、移植後の内皮化、あるいは、平滑筋細胞や線維芽細胞の活発な浸潤が報告されているが、埋入初期段階における免疫反応や異物反応など問題は多い。また、移植血管が完全に自己化されるまでには長期間を有することも知られており、この間の血管壁の破損は、患者生命に直結する問題であり回避しなくてはならない。本研究では、これらの生体組織由来人工血管および合成材料製人工血管を「テンプレート」とし、生体にプレインプラント(前埋入)することで、十分な強度を有するin vivo自己組織化を促し、続いて適応部位に本移植するというストラテジーによって、危険性の少ない再生型移植組織を開発することを目的とする。血管用の中空構造を有する多孔質スキャフォールドは、対象となるポリ乳酸誘導体からの電界紡糸法により作製した。プレインプラントにより電界紡糸特有のナノファイバー構造由来の活発な組織浸潤と自己組織化が確認され、血管壁強度が飛躍的に向上した。さらに、含水性と親水性を有するポリ乳酸誘導体のさらに細い繊維を利用すると、この組織浸潤が抑制できることが見出された。このことより、自己組織化促進と内膜肥厚抑制という2つの機能を有する二重構造体を作成するに至った。超高静水圧印加処理法による脱細胞血管作成は、不純物の混入が無くウイルスも不活化できる安全な手法であるが、小口径血管に対しては血管壁が脆弱になる欠点があった。今回、ドナー体内へのプレインプランテーション操作により極めて短時間かつ効率よく細胞成分を除去できることを見出し、さらに、この細胞成分除去メカニズムとして補体成分の関与が明らかとなった。新たな、生体成分由来脱細胞法は、血管壁の構造・特性を高次に保存出来る優れた手法である。
高クヌッセン数流れにおける気体分子-固体表面間相互作用の解析

気体分子-固体表面間相互作用に関し,実験及び数値解析より解析を行った.まず,気体分子-固体表面間相互作用の実験的解析手法である分子線散乱実験に着目した.相互作用を明らかにするためにはプローブとなる分子線そのものの状態を明らかにすることが必要不可欠である.そこで,窒素分子線そのものについての回転エネルギー分布を明らかにするため,共鳴多光子イオン化(REMPI)法を用いて計測した.その結果,スペクトルの取得に成功し,回転温度と並進温度の非平衡現象が明らかとなった.さらに,平衡状態である場合に従うはずのボルツマン分布から回転エネルギー分布が逸脱している可能性を示した.次に,相互作用の中でも特にエネルギー移動に着目し,固体表面におけるエネルギー適応係数の取得実験を行った.エネルギー適応係数は気体分子が固体表面とエネルギー交換をする度合を表しており,Pt-Ar系において非常に簡便な方法での測定を実現した.そして,古典分子動力学法を用いた数値解析により,分子線散乱実験のようにある特定の入射条件に従う場合と,エネルギー適応係数取得実験のように入射分子が分布を持っている場合の関連性について調べた.その結果,気体分子の運動は固体表面法線方向と接線方向に分離することができ,特定の入射条件の結果からバルクの物理量であるエネルギー適応係数へと関連付けることができることを示した.最後に,気体分子-固体表面間相互作用を応用例としての感圧塗料の測定原理について,気体分子運動論の立場から考察を行った.高クヌッセン数流れに適用する場合,実用上,感圧塗料の輝度は気体分子が固体表面に与える力積から求めた圧力に従うことを明らかにした.気体分子-固体表面間相互作用に関し,実験及び数値解析より解析を行った.まず,共鳴多光子イオン化(REMPI)法を用いた気体分子-固体表面間相互作用の解析を行う準備のため,分子線自体の回転エネルギー分布計測を行った.装置の改良及び計測の習熟を行い,入射分子線のイオン化及びイオンの補足に成功している.スペクトルの解析を行うためにさらに信号強度の増強を行えるよう,現在改良を重ねている.また,散乱後の気体分子の計測を行うための準備を実施している.また,自由噴流場に対するDSMC法を用いた数値解析を実施し,回転量子数分布の推移を明らかにした.高クヌッセン数流れにおいては回転温度の凍結が起こり,回転量子数がボルツマン分布から逸脱する非平衡現象が確認された.これは分子線においても同様の現象が起こることが考えられ,分子線のREMPIスペクトルの取得ができた際には直接比較検証を行うことが可能となった.次に,古典分子動力学法を用いた数値解析により,気体分子-固体表面間相互作用におけるエネルギー移動の解析を実施する.希ガス-グラファイトの系において実施し,高エネルギーにおける散乱過程では,ガス種によらずほぼ同じ散乱形態を示すことが明らかとなった.また,このような条件においては,グラファイト層間のポテンシャルエネルギーが散乱形態に対して支配的であるため,実験結果をもとに古典分子動力学法におけるポテンシャルエネルギーモデルの構築も可能となる.最後に,気体分子-固体表面間相互作用を応用例としての感圧塗料の測定原理について,気体分子運動論の立場から考察を行った.高クヌッセン数流れに適用する場合においては,マッハ数が大きな流れが存在する際には,通常の解析手法によって感圧塗料の輝度を圧力に換算しても,表面圧力と一致しない可能性があることを明らかにした.気体分子-固体表面間相互作用に関し,実験及び数値解析より解析を行った.まず,気体分子-固体表面間相互作用の実験的解析手法である分子線散乱実験に着目した.相互作用を明らかにするためにはプローブとなる分子線そのものの状態を明らかにすることが必要不可欠である.そこで,窒素分子線そのものについての回転エネルギー分布を明らかにするため,共鳴多光子イオン化(REMPI)法を用いて計測した.その結果,スペクトルの取得に成功し,回転温度と並進温度の非平衡現象が明らかとなった.さらに,平衡状態である場合に従うはずのボルツマン分布から回転エネルギー分布が逸脱している可能性を示した.次に,相互作用の中でも特にエネルギー移動に着目し,固体表面におけるエネルギー適応係数の取得実験を行った.エネルギー適応係数は気体分子が固体表面とエネルギー交換をする度合を表しており,Pt-Ar系において非常に簡便な方法での測定を実現した.そして,古典分子動力学法を用いた数値解析により,分子線散乱実験のようにある特定の入射条件に従う場合と,エネルギー適応係数取得実験のように入射分子が分布を持っている場合の関連性について調べた.その結果,気体分子の運動は固体表面法線方向と接線方向に分離することができ,特定の入射条件の結果からバルクの物理量であるエネルギー適応係数へと関連付けることができることを示した.最後に,気体分子-固体表面間相互作用を応用例としての感圧塗料の測定原理について,気体分子運動論の立場から考察を行った.高クヌッセン数流れに適用する場合,実用上,感圧塗料の輝度は気体分子が固体表面に与える力積から求めた圧力に従うことを明らかにした.
トルコ・アナトリア地域新石器時代人の古人類生物学的研究

トルコ、南東アナトリア新石器時代遺跡、ハッサンケイフ出土人骨を用い、初期定住集団の特性として特に、その食性と集団構造を中心に解明を目指す。そのため、口腔衛生指標(齲歯、咬耗、歯周病)を調査するとともに、歯石のメタゲノム解析による口腔内細菌叢の復元、歯石内の残存デンプン粒分析、人骨の安定同位体分析を行い、食性の詳細解明を目指す。H29年度は、夏季に現地調査に参加し、古人骨DNAサンプリングを目的として、保存の良い人骨を定め、人骨の取り上げから同定まで、コンタミネーションを最小に保つ工夫をしながらサンプリング候補を選定し、冷暗庫への保存をおこなった。また、出土人骨については現地でのクリーニング+整理作業に加えて、春季にも再度訪問し、継続調査を行った。サンプルの基礎情報と形態学的データの取得はほぼ完了し、論文としてまとめている最中である。同時並行して行ってきた、安定同位体サンプルについては、分析結果を投稿、出版することができた。一時期、トルコ国内の情勢不安が高まり、渡航と調査研究が滞ったため、全体的にやや進捗が遅れている。出土人骨の基礎形態情報はほぼまとめられており、論文投稿と出版にむけて進められる予定である。古人骨DNA研究はサンプリングにもたついているが、現地研究者とのコレボレーションを念頭に進めることを考えている。歯石に基づく研究は、チャレンジングなものであるので、可能な範囲で進めていく。H28年度は、トルコ国内一部地域の政情不安のため、夏季休暇中に発掘調査ができなかった。そのため、新たな人骨資料の追加は行わず、アンカラのハジェテペ大学で保管してある、これまでの発掘人骨資料の再整理と、形態データ収集をおこない、現時点でのまとめと論文作成を始めた。安定同位体分析用のサンプリングと歯石サンプリングについては、人骨整理と並行して行い、分析を始まることができたが、古代DNA用のサンプリングは新資料の発掘を待って行うことが望ましいと判断し、延期した。一部科研費を繰り越し、翌年の渡航旅費として使用した。現地調査の可否はトルコ国内の情勢に左右されるため、これまでの調査成果をまとめて、論文化することを試みる。安定同位体分析と歯石サンプルの分析は今年度採集サンプルにて進めることとする。古代DNAサンプルの採集は情勢次第であり、未確定である。
MRI‐US融合ガイド下前立腺標的生検を用いた前立腺癌の治療前悪性度評価法の確立

前立腺癌の腫瘍悪性度は、治療法の選択や予後に影響する。しかしながら、従来の経直腸超音波を用いた系統的前立腺生検による腫瘍悪性度の評価は、前立腺全摘術後の最終結果と比べて過小評価される傾向がある。一方、前立腺癌の画像診断は、近年MRIの活用が飛躍的に進み、現在では悪性度の高い病変部位をMRIで推定することが可能となってきている。そのような中で近年、MRIと経直腸超音波の融合画像をガイドにした前立腺標的生検法が開発された。そこで本研究では、我々の持つ前立腺MRIのノウハウとMRI-経直腸超音波画像ガイド下前立腺標的生検を組み合わせ、治療前の前立腺癌の悪性度に対する高精度な評価法の確立を目指す。
水食による農地災害防止の計画基準に関する研究

降雨による傾斜農地の土壌侵食量予測の解析を目標に、降雨特性および土壌の締め固め度(乾燥密度)の影響を主点におよそ次のような成果を得た。(1)南・小椋は自然降雨の空間雨滴数の確率密度を基準として、降雨強度、降雨エネルギの基礎式を誘導した。落下雨滴の分布はガンマ分布で近似されることを観測値で検証して分布定数を決定した。さらにこの分布から導かれる降雨エネルギは雨滴体積分布の平均径に比例することから降雨エネルギ式を対数型と指数型で提案した。(2)細山田は九州の7主要都市における降雨因子を過去25年間の1時間雨量データを用いて計算し、年間および四季別の超過確率値を求め、さらに九州全域におけるR値の予想分布図を作成した。(3)田熊は流出土砂の粒径について検討した結果、0.10.25mm粒径のものは固粒化して流出し、それを構成している粒子は0.037mm以下であることおよびそれらの粒径は乾燥密度の増加に伴なって増加する傾向を持つことを明らかにした。(4)藤原・日下は締め固め度と雨滴一滴当りの土粒子飛散量との間には正の比例関係のあることおよび、リル形成過程の実験から無次元侵食量と無次元掃流力の関係を用いて土壌流亡量の解析を行ない、降雨量から直接的に求めうる土壌流亡量予測式を展開した。(5)筑紫は耕うん土壌への水の浸潤と湛水開始時間に関する実験の結果、降雨強度が大になるにつれて湛水開始時間が指数的に低下することを明らかにした。(6)福楢は雨滴による衝撃の大きさは水深が3mmの時に最大となり、また単滴による土粒子飛散量は粒子径と表面張力が小さいと多くなる傾向のある事を示した。以上各研究者共、途中段階での成果を収めることができた。
明るさ解析と色解析の統一：任意光源環境における見えの理解・認識・生成に向けて

本研究では,従来独立に研究されることの多かった明るさ解析と色解析の統一を目指して,任意の空間分布・任意の分光分布を持つ光源環境における物体の見えに関する研究を行った.具体的には,(1)多波長・多方向光源装置の作製,(2)多波長・多方向光源下の画像集合に内在する構造の解明,および,(3)効率的な画像獲得手法の開発に取り組んだ.また,画像の理解・認識・生成に関する応用として,(4)形状・反射率の推定,(5)材質認識,および,(6)照明シミュレーションにも取り組んだ.実世界センシングや写実的画像生成に対するニーズの高まりから,任意光源環境における物体の見えの理解・認識・生成に関する研究が活発に行われている.物体の見え,つまり,物体表面上で観察される明るさと色は,光源の空間的な分布だけでなく分光的な分布にも依存して大きく変化する.ところが,従来,空間分布に関しては明るさ解析の分野で,分光分布に関しては色解析の分野で,ほぼ独立に研究が行われてきた.そこで本研究では,任意の空間分布・分光分布を持つ光源環境における物体の見えを扱うための統一的枠組み,ならびに,実験環境を構築して,明るさ解析と色解析の統一を目指す.さらに,構築した統一的枠組みに基づいて,画像の理解・認識・生成への応用にも取り組む.平成25年度は,主に,実験環境の構築,ならびに,効率的な画像獲得手法の開発に取り組んだ.前者については,32方向・9色の合計288個のLEDを,被写体を取り囲むようにドーム状に配置した光源装置を作成した.また,光源装置を用いて獲得した画像の解析に必要となる幾何学的・光学的特性(光源の方向・強度・分光分布,カメラの方向・分光感度)の校正を行った.後者については,各LEDの明るさを計算機で制御することができるという光源装置の特長を活かして,計測時間を一定に保ったままでSN比を向上させることのできる多重化センシングを利用した効率的な画像獲得手法を開発した.また,拡散反射成分に比べて鏡面反射成分の強い被写体を対象として,HDR撮影を組合せた画像獲得手法を開発した.これらにより,様々な方向・様々な色の光源の下で撮影された画像というユニークなテータを獲得することが可能になった.さらに,獲得した画像データを用いて,次年度以降に予定している反射成分の分離や物体表面の法線と分光反射率の同時推定などに関する基礎的な検討を行った.物体の見え,つまり,物体表面上で観察される明るさと色は,光源の空間的な分布だけでなく分光的な分布にも依存して大きく変化する.ところが,従来,空間分布に関しては明るさ解析の分野で,分光分布に関しては色解析の分野で,ほぼ独立に研究が行われてきた.そこで本研究では,任意の空間分布・分光分布を持つ光源環境における物体の見えを扱うための統一的枠組み,ならびに,実験環境を構築して,明るさ解析と色解析の統一を目指す.さらに,構築した統一的枠組みに基づいて,画像の理解・認識・生成への応用にも取り組む.平成26年度は,主に,(1)画像の効率的な獲得,(2)反射成分の分離,(3)物体のモデリング,および,(4)光源環境の計測の4つの課題に取り組んだ.(1)では,多波長・多方向光源下で観察される画素値を並べた行列のスパース性や低ランク性に基づいて,圧縮センシングの枠組みで,多波長・多方向光源下の画像を効率的に獲得する手法を提案した.特に,スパース性に基づく手法では,反射の物理モデルを考慮した効率的な辞書学習を行い,低ランク性に基づく手法では,空間的な類似性を考慮した復元を行った.(2)では,独立成分分析に基づいて,多波長・多方向光源下の画像を拡散反射成分と鏡面反射成分に分離する手法を提案した.(3)では,分光イメージングと照度差ステレオを統合して,物体表面の法線と分光反射率を同時に推定する手法を開発した.特に,鏡面反射成分を除去する頑健な手法を提案するとともに,推定に必要な画像の枚数,および,画素値のノイズを考慮した光源の色・方向の最適化についても議論した.(4)では,次年度のイメージベーストレンダリング(実画像に基づく照明シミュレーション)への応用も想定して,ハイパースペクトルカメラを用いたシーンの全方位光源環境の計測,ならびに,そのCGへの応用を行った.物体の見え,つまり,物体表面上で観察される明るさと色は,物体を照らす光源の空間的な分布だけでなく分光的な分布にも依存して大きく変化する.ところが,従来,空間分布に関しては明るさ解析の分野で,分光分布に関しては色解析の分野で,ほぼ独立に研究が行われてきた.そこで本研究では,任意の空間分布・分光分布を持つ光源環境における物体の見えを扱うための統一的枠組み,ならびに,実験環境を構築して,明るさ解析と色解析の統一を目指す.さらに,構築した統一的枠組みに基づいて,画像の理解・認識・生成への応用にも取り組む.平成27年度は,主に,(1)画像の効率的な獲得,(2)反射成分の分離,(3)物体のモデリング,(4)材質認識,および,(5)写実的画像の生成に取り組んだ.(1)では,多波長・多方向光源下で観察される画素値を並べた行列に内在するスパース性に基づいて,圧縮センシングの枠組みで,多波長・多方向光源下の画像を効率的に獲得する手法を提案した.

(2)では,多波長・多方向光源下の画像集合を3次元データとして捉えたときに,低ランク性とスパース性の構造を有することを明らかにするとともに,それらの構造に基づいて,画像を拡散反射成分と鏡面反射成分に分離する手法を提案した.(3)では,分光イメージングと照度差ステレオを統合して物体表面の法線と分光反射率を同時に推定する手法において,画素値のノイズを考慮した光源の色と方向の最適化について検討した.(4)では,ワンショットの画像に基づいて材質識別を行う際に,被写体を照明する光源の色と方向を最適化する手法を提案した.(5)では,ハイパースペクトルカメラを用いて獲得したシーンの全方位光源環境が蛍光物体のレンダリングに有効であることを示した.また,上記の光源分布とイメージベーストレンダリングを組み合わせる際に,写実的な画像の生成に必要な光源数を実験的に明らかにした.本研究では,従来独立に研究されることの多かった明るさ解析と色解析の統一を目指して,任意の空間分布・任意の分光分布を持つ光源環境における物体の見えに関する研究を行った.具体的には,(1)多波長・多方向光源装置の作製,(2)多波長・多方向光源下の画像集合に内在する構造の解明,および,(3)効率的な画像獲得手法の開発に取り組んだ.また,画像の理解・認識・生成に関する応用として,(4)形状・反射率の推定,(5)材質認識,および,(6)照明シミュレーションにも取り組んだ.統一的枠組みの構築(ならびにその画像の効率的な獲得へのフィードバック),および,形状・反射率の推定という平成26年度の計画で述べた項目を実現しており,また,次年度の研究項目についても基礎的な検討を開始していることから,おおむね順調に進展していると言える.27年度が最終年度であるため、記入しない。総合分野当初の予定通り,画像データの解析や画像の認識・理解・生成への応用に取り組む.特に,画像の生成(イメージベーストレンダリング)や認識(マテリアル認識)への応用に取り組むとともに,これまでに開発した手法をブラッシュアップする.実験環境の構築,および,効率的な画像獲得手法の開発という平成25年度の計画で述べた項目を実現しており,おおむね順調に進展していると言える.27年度が最終年度であるため、記入しない。数値計算用PCを購入予定であったが,短期間での高性能化・低価格化による陳腐化が著しいために,平成26年度は既存のPCも活用することにして,新規PCの購入時期を平成27年度に先送りしたため.27年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定通り,画像データの解析や画像の認識・理解・生成への応用に取り組む.数値計算用PCの購入に充てる.27年度が最終年度であるため、記入しない。数値計算用PCを購入予定であったが,短期間での高性能化・低価格化による陳腐化が著しいために,平成25年度は既存のPCも活用することにして,新規PCの購入時期を平成26年度に先送りしたため.新規PCの購入に充てる.
トリス(ピラゾリル)ボレート配位子を持つ有機金属錯体の触媒機能に関する研究

1.[ヒドロトリス(ピラゾリル)ボレート]ロジウム錯体によるフェニルアセチレン類の立体規則性重合Tp^<R2>配位子をもつロジウム(I)錯体触媒を用いて、head-to-tail,cis-transoidal構造をもつポリ(フェニルアセチレン)類を合成できることを見いだした.触媒の活性はTp^<R2>配位子のピラゾール環上の置換基Rが嵩高いほど高く、特にイソプロピル基をもつ錯体では40°C、数分間で反応は完結し、定量的に高分子量のポリマーが得られた.2.ビニリデンルテニウム錯体によるノルボルネン類の開環メタセシス重合Tp配位子をもつビニルデンルテニウム錯体がノルボルネン類の開環メタセシス重合反応に対して比較的高い触媒活性を示すことを見いだした.また、この研究と関連してRu(=C=CHR)Cl_2(PR_3)_2型錯体がさらに良好な触媒前駆体となることも明らかにした.3.酸化的付加反応による(π-アリル)[ヒドロトリス(ピラゾリル)ボレート,]ロジウム錯体の合成と反応シクロオクテン配位子をもつTp^<Me2>ロジウム錯体が臭化アリルの酸化的付加反応に対して高い活性を示すことを見いだした.この反応はσ-アリル中間体を経由して進行する.生成したπ-アリル錯体はヒドリド化剤との反応によってヒドリド(π-アリル)錯体に誘導化された.4.トランスメタル化反応によるアルキル[ヒドロトリス(ピラゾリル)ボレート]ルテニウム(II)錯体の合成有機アルミニウムを用いることによってTpRuCl(cod)錯体が収率よくアルキル化できることを見いだした.同様の反応をEtLiやEtMgBrを用いて行った場合にはエチル錯体の収率は低く、β-水素脱離反応によってヒドリド錯体が主生成物となった.上記の研究テーマに関して以下の結果を得た.1.従来,Tp配位有機金属錯体のほとんどは,既存の有機金属錯体とTp配位子との配位子交換反応を利用して合成されてきた.本研究ではTpRuCl (cod)錯体と種々のトランスメタル化試剤の反応によるTp配位有機ルテニウム錯体の新合成法について検討し,トランスメタル化試剤としてEt_3AlおよびMe_3Alを用いた場合にほぼ定量的な収率で対応するアルキルルテニウム錯体が合成・単離できることを見いだした.3.種々のpara-置換フェニルアセチレン類の重合反応に対してTp^<R2>Rh (cod)錯体が高い触媒活性を示すことを見いだした.触媒活性はTp^<R2>配位子上のR置換基の影響を強く受け,立体的に嵩高いR基を持つ錯体ほど高い活性を示した.また,このようにして合成したポリ(フェニルアセチレン)がきわめて高い立体規則性を持つことをIRおよびNMRによって明らかにした.4.TpRu[=C=C (H) Ph] (PPh_3)錯体がノルボルネンの開環メタセシス重合反応に対して良好な触媒となることを明らかにした.次年度は上記の成果のうち2および4について集中的に検討を行う予定である.1.[ヒドロトリス(ピラゾリル)ボレート]ロジウム錯体によるフェニルアセチレン類の立体規則性重合Tp^<R2>配位子をもつロジウム(I)錯体触媒を用いて、head-to-tail,cis-transoidal構造をもつポリ(フェニルアセチレン)類を合成できることを見いだした.触媒の活性はTp^<R2>配位子のピラゾール環上の置換基Rが嵩高いほど高く、特にイソプロピル基をもつ錯体では40°C、数分間で反応は完結し、定量的に高分子量のポリマーが得られた.2.ビニリデンルテニウム錯体によるノルボルネン類の開環メタセシス重合Tp配位子をもつビニルデンルテニウム錯体がノルボルネン類の開環メタセシス重合反応に対して比較的高い触媒活性を示すことを見いだした.また、この研究と関連してRu(=C=CHR)Cl_2(PR_3)_2型錯体がさらに良好な触媒前駆体となることも明らかにした.3.酸化的付加反応による(π-アリル)[ヒドロトリス(ピラゾリル)ボレート,]ロジウム錯体の合成と反応シクロオクテン配位子をもつTp^<Me2>ロジウム錯体が臭化アリルの酸化的付加反応に対して高い活性を示すことを見いだした.この反応はσ-アリル中間体を経由して進行する.生成したπ-アリル錯体はヒドリド化剤との反応によってヒドリド(π-アリル)錯体に誘導化された.4.トランスメタル化反応によるアルキル[ヒドロトリス(ピラゾリル)ボレート]ルテニウム(II)錯体の合成有機アルミニウムを用いることによってTpRuCl(cod)錯体が収率よくアルキル化できることを見いだした.同様の反応をEtLiやEtMgBrを用いて行った場合にはエチル錯体の収率は低く、β-水素脱離反応によってヒドリド錯体が主生成物となった.1 Tp配位ロジウム錯体触媒によるフェニルアセチレン類の立体規則性の重合初年度の研究において、Tp配位ロジウム錯体がフェニルアセチレンの重合に対して高い触媒活性を示し、高い立体規則性を持つポリ(フェニルアセチレン)が生成することを見出した。

本年度はピラゾール上の置換基、および錯体上のジエン配位子の異なる一連の錯体を合成し、それらの触媒活性を比較検討した。その結果溶液中で一つのピラゾール基が金属中心より解離する度合いが、触媒活性を支配する一つの要因であることが明かとなった。2 Tp配位ルテニウムビニリデン錯体を触媒前駆体とするノルボルネン類の開環メタセシス重合種々のルテニウムビニリデン錯体を触媒前駆体とするノルボルネン類の開環メタセシス重合を検討した結果、Tpの配位した錯体が、類似のCp配位錯体よりも良好な触媒活性を示した。また、触媒前駆体発生の際に用いる末端アルキンを変化させ、種々の末端官能基化ポリマーを合成することにも成功した。3 Tp配位π-アリルロジウム錯体の合成と反応初年度の研究において、TpRh(coe)(MeCN)への臭化アリルの酸化的付加反応によってTpRh(π-allyl)Br錯体を容易に合成できること、またこの錯体がLiBHEt_3との反応によりヒドリド錯体TpRh(π-allyl)Hへと還元されることを見出した。本年度の研究では、重水素化されたLiBDEt_3を用いて、反応機構を詳細に調べた。その結果この反応では、ヒドリドがまずπ-アリル基の中央炭素を求核攻撃し、続いてこの際に生成したルテナシクロブタン錯体から、β-水素脱離によってTpRh(π-allyl)H錯体が生成するという興味深い機構で進行していることが明らかとなった。またTpRh(π-allyl)Hが種々の有機ハロゲン化物(R-X)と反応し、再びハロ錯体TpRh(π-allyl)Xに変換されることがわかった。反応機構を解析した結果、この反応はsolvent cage内でのラジカル反応であると結論された。
生理学的手法(脳磁図,脳波)を用いたヒト脳機能の非侵襲的研究

この3年間は、「ヒト脳機能の非侵襲的研究」をキーワードにして、主として誘発脳磁図を用いて研究を行ってきた。誘発脳磁図とは、何らかの外的刺激に対して出現する脳内反応を脳磁図を用いて解析析するもので、脳磁図の持つ高い空間分解能(mm単位)と時間分解能(msec単位)を最も有効に用いることのできる手段の1つである。体性感覚、痛覚、視覚、聴覚、嗅覚などの刺激に対する認知機構を明らかにすることができた。その中でも中心テーマとして研究をおこなってきたのは体性感覚誘発脳磁図と視覚誘発脳磁図であった。体性感覚誘発脳磁図では、受動運動による脳磁図記録が最も大きな成果であった。通常用いられる電気刺激では、信号は触覚線維を上行して第1次感覚野(SI)の3b野に入力する。そこで新しい機器を作成して指受動運動を誘発し、筋線維を上行してSIの3a野あるいは2野に入力する成分による脳活動を記録した。これは電気刺激による脳磁図とは明らかに波形および活動部位が異なっており、ヒトにおいて3b野と3a野の活動を分離記録できた初めての報告であった。視覚誘発脳磁図では、「各四半視野別刺激」および「中心視野と周辺視野別刺激」による後頭用第1次視覚野の活動部位を詳細に分析した。その結果、いわゆる「十字モデル」に一致した分布を示し、網膜地図と視覚野地図の相関を明らかにすることができた。ヒトを対象としてこのような詳細な報告を行ったのは、これが初めてのものであった。本年度は主としてヒトにおける体性感覚刺激による誘発脳磁場の研究を行った。先ず、下肢の足首、膝および大腿部に存在する左右の各神経を電気刺激して、大脳半球での感覚受容野を詳細に検討した。すると、活動部位はいずれも半球間裂付近に存在したものの、個人差が大きく、足首、膝、大腿の受容野がほぼ同一の部位に存在することもあれば、明瞭に分かれている場合もあった。しかも同一個人内でも相違のあること(左右差)が確認された。ヒトにおける頭部(特に口唇、額および後頭部などの部位)の感覚受容野の研究は技術的困難のためほとんどなされていなかった。特殊刺激装置と脳磁図を用いて詳細に検討した。すると早期成分は刺激対側の第1次感覚野に限局して記録されたが、それ以後の成分は両側性であり、中期成分は第2次感覚野でも記録された。昨年度は上肢刺激による脳磁図での詳細な記録を行った。本年度はそれに及ぼす他種類の感覚及び運動の影響(Gating)を検索した。すると運動により、誘発脳磁図は著名な抑制を受けることが明かとなった。また触覚刺激でも同様であったが、1部の成分は逆に振幅増大する場合もあり、単純な抑制機構では説明困難であった。両側の上肢を同時に電気刺激してその影響を調べたところ、第2次感覚野での反応が特異的に抑制された。痛覚刺激による脳内での反応を調べるため、強い電気刺激とCO_2レーザー刺激を用いた。すると、両側の第2次感覚野と帯状回に反応が認められた。Penfieldらが脳外科手術中の脳刺激実験により提唱されたヒトの感覚・運動受容野、いわゆるhomunculusを非浸襲的に確認および訂正する作業を現在実行中である。「脳磁図、脳波を用いたヒト高次脳機能の非侵襲的研究」が本研究の目的である。本年度は主として「痛覚認知機構」の研究を行った。先ずCO_2レーザー光線刺激発射装置を脳磁図記録に使用できるように改造した。できるだけ磁気ノイズを小さくするための様々な工夫をこらすことにより、記録が可能となった。また、レーザー光線を導光するための光ファイバーを完成した。ファイバーを用いて導光するとパワーの減衰率が大きいため、十分なパワーを発生できるように機器を改造した。

さらに身体の各部を自由に刺激できるように、ファイバーの弾力性を向上させることに成功した。実際の記録を行ったところ、両側半球において明瞭な反応が記録された。立ち上がり潜時と頂点潜時は、上肢刺激の場合には約150msecと200msec、下肢刺激の場合は約200msecと250msecであった。これは両側対称性反応であった。すなわち身体の左右いずれの部位を刺激しても両側半球で対称性に記録された。球モデルを用いてこの反応の活動部位(双極子)を計算したところ、シルヴィウス裂の上縁付近、すなわち第2次感覚野に位置推定された。第2次感覚野は以前より痛覚認知との関連が示唆されていたが、脳磁図を用いてのヒトを対象としての研究は我々の報告が世界初である。ただし1部の被検者では他の部位にも活動が推定されたため、単一双極子モデルでは完全な位置推定は困難であり、多双極子モデルが必要となる。ドイツのSherg博士が開発したBrain Electric Source Analysis(BESA)を用いての詳細な検討を予定している。本年度は、この3年間におこなってきた各種刺激による誘発脳磁図の研究の総まとめをおこなった。(1)体性感覚誘発脳磁図:本年度の新知見としては、受動運動による脳磁図記録の成功があげられる。通常用いられる電気刺激では、信号は触覚線維を上行して第1次感覚野(SI)の3b野に入力する。そこで新しい機器を作成して指受動運動を誘発し、筋線維を上行してSIの3a野あるいは2野に入力する成分による脳活動を記録した。これは電気刺激による脳磁図とは明らかに波形および活動部位が異なっており、ヒトにおいて3b野と3a野の活動を分離記録できた初めての報告である。(2)視覚誘発脳磁図:本年度は通常用いられる白黒格子縞反転刺激を用いて「各四半視野別刺激」および「中心視野と周辺視野別刺激」による後頭葉第1次視野の活動部位を詳細に分析した。その結果、いわゆる「十字モデル」に一致した分布を示し、網膜地図と視覚野地図の相関を明らかにすることができた。仮現運動(apparent motion)は、素早く2カ所の対象物が交互に出現・消滅を繰り返すために、実際には動いていないがあたかも動いているように見える現象をいう。仮現運動に対する脳磁図を記録し、ヒトにおいてもV5/MT野に反応が出現することを確認した。現在はさらに2つの対象物間の距離を変えることにより、反応の潜時と振幅、および反応部位がどのように変化するかを検索している。
分子ゲルの不斉アニソトロピーを活用した超分子触媒と不斉識別システムの構築

これまで開発されてきた不斉触媒は分子内のねじれ構造に基づく不斉触媒を利用するため、高度な合成手段が必要となり、触媒の精密な分子設計と最適化を行う事が難しい。当該研究は分子ゲルの不斉アニソトロピーを利用して、非共有結合によって構築される革新的な不斉触媒の開発を目指すものである。当該グループのこれまでの報告により良好かつ汎用性の高い配向性を示すL-グルタミン酸誘導二鎖型脂質を配向性部位として採用し、パラジウムなどの金属と錯化し、多様な反応の触媒として頻用される配位子部位:トリフェニルポスフィンヘアミド結合を介して導入し配向性配位子を得た。得られた配向性配位子とパラジウム(η^3-アリール)ダイマーを窒素雰囲気下で混合し、得られた混合溶液の1H-NMRと^<31>P-NMRスペクトル測定により錯形成を確認した。配向性配位子単独ではn-ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、アセトニトリルにおいてゲル化を確認したが、得られた錯体はシクロヘキサン/トルエン中で良好なゲル化を示した。また透過型顕微鏡の結果より、配向性配位子単独同様、繊維状会合体を確認でき、さらにCDスペクトルにおいてはコットン効果が維持されている事を示された。配向性配位子とパラジウムの混合物を触媒としてスチレンのヒドロシリル化反応を試み、過酸化水素水による酸化反応によって得られた2-エチルベンジルアルコールをHPLCによって分析した。n-ヘキサンを貧溶媒として添加し、反応温度-20°Cとした系でエナンチオマー過剰率を最大で19%eeを得た。さらに触媒能を改善するために、配向性部位の検討を行った。レグルタミン酸をD-グルタミン酸、L-アスパラギン酸、L-リジンへ、またスペーサーの効果について色素プローブとしてピレンを導入し検討を行ったところ、グルタミン酸の立体異性が二次キラリティにほぼ完全に反映される事、アミノ酸部位を変える事によってゲル化能の改善とコットン効果の変化が見られる事、炭素数3のスペーサーを導入したピレンブタン酸において最大の二次キラリティが得られる事を確認した。以上の結果は脂質部位の最適化により触媒能の制御が可能である事が示唆している。・超分子集合体からなる超分子触媒によってわずかではあるが、不斉合成が可能である事が示された。・二次キラリティは配向性部位によって顕著に変化する事が確認され、今後の触媒能改善ための対策手段が既に示されている。本研究の課題は可能である事が示された超分子触媒による不斉合成の効率を改善する事である。本年度の研究成果として、配向性部位の僅かな変更により、会合能や二次キラリティの制御が可能である事が示されている。今後の推進方策として、これら配向性部位にトリフェニルポスフィンを導入し、レグルタミン酸を用いた場合と同様に不斉合成を行い、CDスペクトルによって確認されるコットン効果と触媒能の関連性を調査する事が挙げられる。

・二次キラリティは配向性部位によって顕著に変化する事が確認され、今後の触媒能改善ための対策手段が既に示されている。本研究の課題は可能である事が示された超分子触媒による不斉合成の効率を改善する事である。本年度の研究成果として、配向性部位の僅かな変更により、会合能や二次キラリティの制御が可能である事が示されている。今後の推進方策として、これら配向性部位にトリフェニルポスフィンを導入し、レグルタミン酸を用いた場合と同様に不斉合成を行い、CDスペクトルによって確認されるコットン効果と触媒能の関連性を調査する事が挙げられる。
t(1;7)(q10,p10)転座を有する骨髄異形成症候群の病態解明

骨髄異形成症侯群(MDS)の病態解明を目的として、MDSにしばしば認められる不均衡型転座であるt(1;7)(p10;q10)の解析を行った。本転座を有する患者検体について、1番、7番各染色体セントロメア近傍にマップされるゲノムクローンをプローブとしてFISHを行い、派生染色体上における当該プローブのシグナルの有無に基づいて、転座における1番、7番両染色体上の切断点の同定を行った。t(1;7)転座においては残存する派生染色体上の1番および7番染色体セントロメアプローブ(D1Z7およびD7Z1)のシグナルの減弱をみとめること、さらにD1Z7、D7Z1を用いたFiber FISHにおいて両者のジグナルが同一のDNA fiber上で連続して観察されることより、本転座はをD1Z7、D7Z1の二つのアルフォイド配列間で生じていることが明らかとなった。また、CCDカメラを用いたそれぞれのプローブのFISHシグナルの定量結果より、各アルフォイド内における転座切断点の位置は症例により大きく異なることが推定され、本転座による腫瘍化の機序としては、転座切断点近傍の遺伝子の構造異常よりも不均衡転座による染色体の量的変化、すなわち7q-ないし1q+が重要である可能性が示唆された。さらにFISHによる各染色体の多型シグナルの解析より、本転座で残存する二本の正常一番染色体および7番染色体短腕部分は互いに異なるアレルに属することから、本転座の生ずるメカニズムとしては、DNA複製後に1番および7番の一組の娘染色体のD1Z7とD7Z1間で相同組み換えが起こり、これが正常の染色体分配機構により娘細胞に分配されるモデルが想定された。これらの解析の結果より、臨床的には二色のD1Z7およびD7Z1を用いた間期各FISH法で本転座を正確に診断することが可能となり、本転座を有するMDSの診断、治療効果判定への応用が期待される。t(1;7)(q11;p11)転座は骨髄異形成症候群(MDS)および二次性白血病に認められる特徴的な染色体異常の一つである。本転座は不均衡型の転座であって、1番染色体と7番染色体の動原体近傍で生じた相互転座の結果、1番染色体長腕および7番染色体短腕それぞれのほぼ全長を含む派生染色体だけが観察され、1番染色体の短腕および7番染色体長腕を含むと予測される派生染色体は典型的に欠失する。本研究では、同転座に伴う遺伝子異常を明らかにすることを目的として、以下の研究を行った。t(1;7)(q10;p10)転座を有する15例の患者検体について、1番、7番各染色体動原体近傍にマップされるYACクローン、および同近傍にマップされるSTSを用いて単離したPACクローンをプローブとしてFISHを行い、派生染色体上における当該プローブのシグナルの有無に基づいて、t(1;7)(q10;p10)転座における1番、7番両染色体上の切断点のマッピングを行った。15例中13例については残存する派生染色体は1番染色体動原体および7番染色体動原体を含み二動原体染色体を構成していることが明らかとなった。