hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生命システム解明の基盤データベース構築

ゲノム・メタゲノムから細胞・個体・生態系といった高次生命システムの機能と有用性を解読するための基盤データベースとしてKEGGの拡張を行った。とくにゲノムの配列情報から分子ネットワークを予測し、生命システムを解読するゲノムアノテーション技術、化合物の化学構造情報から反応予測を行い、微生物による環境物質の分解経路や植物の二次代謝物質合成経路などを解明するケミカルアノテーション技術を確立した。本研究は、遺伝子・分子レベルの網羅的な解析から、細胞・個体・生態系レベルでの生命システムの全体像を明らかにすることを目指し、新しい情報技術の開発とともに、新しいタイプの基盤データベースを構築することを目的とする。細胞・個体レベルでの生命システム情報はKEGGにおいてデータベース化が行われているので、本研究ではこれをさらに発展させると同時に、生物種間相互作用や環境との相互作用といったより高次レベルの生命システム情報をゲノムの情報と統合し、医療や産業をはじめ、ゲノム情報の有効利用へつなぐ基盤データベースを構築している。平成17年度の成果は以下の通りである。1.パスウェイ情報のKEGG PATHWAYに関しては主に代謝ネットワークの整備を行い、とくに糖鎖の合成と代謝、環境物質の分解と代謝などで新しいパスウェイマップを追加した。2.ゲノム情報に関してはKEGGGENESとNCBI RefSeqの連携が進み、オーソロググループKOの体系化として、これまでのようにパスウェイ中に存在する遺伝子に限るのではなく、既知のタンパク質ファミリー分類とCOGの分類を用いて大幅な拡張を行った。3.KOを用いて遺伝子アノテーションとパスウェイマッピングを自動的に行うKAASツールを開発し公開した。4.大量のESTデータからコンセンサスコンティグを自動生成するEGassemblerツールもパッケージ化し、KAASと連動した形で公開した。5.ケミカル情報に関してはKEGG LIGANDとNCBI PubChemの連携が進み、また米国糖鎖コンソーシアムとの連携も進んだ。また生体内の代謝化合物・糖鎖のレパートリーとゲノム中の酵素遺伝子のレパートリーを関連づけるため、生体内化学反応の知識をRC分類として体系化しつつある。6.KEGGを個別目的にカスタマイズして利用できる環境作りとして、各ユーザーがKEGGに対する検索や解析を自分のプログラムに組み込んでを利用できるようKEGG APIの開発も継続して行った。本研究の成果はhttp://www.genome.jp/で公開している。平成18年度の成果は以下の通りである。1.ゲノム情報を蓄積したKEGGGENESデータベース構築を継続して行い、オーソロググループKOの体系化とKAAS自動アノテーションシステムの改良を行つた。また大量のESTデータからコンセンサスコンティグを自動生成するEGassemblerを完成させた。2.ケミカル情報を蓄積したKEGG LIGANDデータベース構築を継続して行い、反応に伴う化学構造変化(RDM)パターンを体系化したRPAIRデータベースを完成させた。これをもとに微生物による環境物質分解経路の予測を行った。3-KEGGを個別目的にカスタマイズして利用できる環境作りとして、各ユーザーがKEGGに対する検索や解析を自分のプログラムに組み込んでを利用できるようKEGG APIの開発も継続して行った。4.支援活動としては、我が国のシアノバクテリア研究コミュニティのためのアノテーションワークショップ(2日間)、より幅広い研究煮.を対象としたプログラミング実習(2回)とKEGGデータベース利用講習会(3回)を開催した。平成19年度の成果は以下の通りである。1.ゲノム情報を蓄積したKEGGGENESデータベース構築とオーソロググループKOの体系化を継続して行い、KAAS自動アノテーションシステムでパスウェイマッピングだけでなくBRITE機能階層へのマッピングを充実させた。2.ケミカル情報を蓄積したKEGG LIGANDデータベース構築を継続して行い、酵素命名委員会との連携を強化した。反応に伴う化学構造変化(RDM)パターンに基づく酵素番号予測システム(e-zyme)の新バージョンを提供し、遺伝子発現データから糖鎖構造を予測するシステム(GECS)を公開した。3.KEGGを個別目的にカスタマイズして利用できる環境作りとして、各ユーザーがKEGGに対する検索や解析を自分のプログラムに組み込んで利用できるようKEGG APIの開発も継続して行った。

4.支援活動として、幅広い研究者を対象としたデータベース利用講習会(3回、うち2回はプログラミング実習を含む)を開催したほか、招待講師によるUniProt利用講習会(3回)を開催した。本研究の成果はhttp://www.genome.jp/kegg/で公開している。本研究は、遺伝子・分子レベルの網羅的な解析から、細胞・個体・生態系レベルでの生命システムの全体像を明らかにすることを目指し、新しい情報技術の開発とともに、新しいタイプの基盤データベースを構築することを目的とする。細胞・個体レベルでの生命システム情報は、これまでのKEGGにおいてすでにデータベース化が行われているので、本研究では生物種間相互作用や環境との相互作用といったより高次レベルの生命システム情報をゲノムの情報と統合し、医療や産業をはじめ、ゲノム情報の有効利用へつなぐ基盤データベースを構築している。平成20年度の成果は以下の通りである。1.ゲノム情報を蓄積したKEGGGENESデータベース構築とオーソロググループKOの体系化を継続して行い、外部用の自動アノテーションサーバーKAASに加えて、内部用のアノテーション自動化システムであるKOALAを新規に開発し、急増するゲノム数に対応できる体制を整備した。2.ケミカル情報を蓄積したKEGG LIGANDデータベース構築を継続して行い、酵素命名委員会との連携を強化した。反応に伴う化学構造変化(RDM)パターンに基づく酵素番号予測システム(e-zyme)の新バージョンを提供し、遺伝子発現データから糖鎖構造を予測するシステム(GECS)を公開した。3. KEGGを個別目的にカスタマイズして利用できる環境作りとして、各ユーザーがKEGGに対する検索や解析を自分のプログラムに組み込んで利用できるようKEGG APIの開発も継続して行った。4.支援活動として、基盤ゲノム領域及び他のゲノム領域に対して、ゲノムデータやESTデータの機能アノテーションなど、本研究の成果を生かした支援を行った。また、幅広い研究者を対象としたデータベース利用講習会およびKEGG API入門コース等を開催した。
楕円コホモロジーと楕円カラビ・ヤウ多様体の数え上げ幾何:弦双対性の理解を目指して

量子重力を含む物理理論の候補としての超弦理論には不思議な双対現象があることが知られている。これを定量的に理解するためには内部空間のCalabi-Yau多様体の数え上げ幾何と我々の住む時空での物理状態の数え上げとを関連付ける必要がある。本研究は特に楕円Calabi-Yau多様体の場合に楕円コホモロジーの概念を手助けにこの作業を遂行しようと努力したものである。特に関係する生成関数に関してBorcherds積とのアナロジーを追求しながら具体的かつ組織的に構成してその性質を調べた。この成果は当研究者としては大いに満足すべきもので、これを論文としてまとめる作業に取り掛かったのであるが、予想以上に手間がかかり、不本意ながら期間内に完成するまでには至らなかった。しかし、周辺話題や主題に利用する技術的な結果は公表することができた。IIA型超弦理論を3次元Calabi-Yau多様体Xにコンパクト化して得られる物理理論は重力を含む超対称性理論であり、BPS状態と呼ばれる特徴的な状態が存在する。このようなBPS状態の足し上げの生成関数をBorcherds積の拡張として捉え、そのXの数え上げ幾何としての解釈を探り、それにより弦双対性の理解を深めるのが本研究の主たる目標である。特にXが楕円ファイバー構造を有する場合に明示的に議論が出来、生成関数の「部分積」を具体的に求めることに成功している。現在はその保型性や楕円コホモロジーとの関係、物理的解釈などを調べる事に注力している。研究対象は豊富な数学的、物理的内容を含んでいることは間違いないと信じているが、それが故複雑であり、残念ながら成果の公表には未だ時間を要すると考えている。関連した技術的問題として、結節点を持つ曲線上の渦のモジュライ空間のオイラー標数を計算する問題を計算するという仕事を以前していたのであるが、今回この結果を曲線上に尖点も存在する場合にも拡張することができることが分かり、その結果はプレプリントにまとめた。これはGopakumar-Vafaにより提唱されている描像と我々が提唱しているD2-D0ブレーンの渦による描像との整合性を確かめた事になっている。また、独立した話題ではあるがN=2超共形場の理論に対してこれまでよく考えられてきた楕円種数のtwisted versionを考察することの有用性に気付き、その研究を開始した。特にXが楕円ファイバー構造を有する場合に明示的に議論が出来、生成関数の「部分積」を具体的に求めることに成功しているが、その保型性や楕円コホモロジーとの関係、F理論との関係に関して理解が前年度より大部進んだ。しかし、研究対象は豊富な数学的、物理的内容が絡み合っており、成果をまとめるには次年度までかかることになった。一方関連した技術的問題として、結節点および尖点を持つ曲線上の渦のモジュライ空間のオイラー標数を計算する問題を計算するという仕事を前年度までに仕上げていたのであるが、これをAbelian Vortices on Nodal and Cuspidal Curvesという題の論文にする作業をほぼ完成させた。また、独立した話題ではあるがN=2超共形場の理論に対してこれまでよく考えられてきた楕円種数をHeisenberg群の作用でtwistするという問題を一般的に考察し、副産物として特にWittenによる古い予想の証明をすることができた。この結果はTwisted Elliptic Genera of N=2 SCFTs in Two Dimensionsという論文として公表するつもりであるが、その原稿をほぼ完成させた。このようなBPS状態の足し上げの生成関数をBorcherds積の拡張として捉え、そのXの数え上げ幾何としての解釈を探り、それにより弦双対性の理解を深めるのが本研究の主たる目標であった。特にXが楕円ファイバー構造を有する場合に明示的に議論が出来、生成関数の「部分積」を具体的に求めることには前年度までの研究で成功していたが、その保型性や楕円コホモロジーとの関係、F理論との関係に関しての理解が大幅に進み、これまでの成果を論文としてまとめる作業に取り掛かった。しかし、研究対象は豊富な数学的、物理的内容が絡み合っているため、論文原稿を作成する作業に手間取り、不本意ながら年度内に完成させるまでには至らなかった。

一方関連した技術的問題として、結節点および尖点を持つ曲線上の渦のモジュライ空間のオイラー標数を計算し、この結果とGopakumar-Vafa予想との整合性を議論し、これをAbelian Vortices on Nodal and Cuspidal Curvesという題の論文にまとめた。また、独立した話題ではあるがN=2超共形場の理論に対してこれまでよく考えられてきた楕円種数をHeisenberg群の作用でtwistするという問題を一般的に考察し、副産物として特にWittenによる古い予想の証明をするとともに五重積公式のADE拡張を証明した。この結果はTwisted Elliptic Genera of N=2 SCFTs in Two Dimensionsという題でプレプリントとして公表した。
医療事故報告の意思決定に関する研究-針刺し事故をモデルとして-

昨年の調査から針刺し・切創後(以後、針刺し)のフォローアップは施設によって様々であり、それが針刺し報告の意思決定に影響していることが示された。そこで今年度は報告の意思決定に影響する針刺し後のフォローアップと針刺し事故防止マニュアルの運用の実態を把握するために、2001-2002年版病院要覧(医学書院発行)に掲載されている200床台と500床以上の1314病院の感染管理担当者を対象に郵送調査法による調査を行った。回答票の回収数は503病院(38.3%)で、設置主体は医療法人が35.5%と最も多かった。平成16年の針刺しの総件数は0176件で中央値9件、労災認定は0103件で中央値2件であった。89.6%の病院が感染制御チームを有しており、92.0%の病院が針刺し事故防止マニュアルを作成していた。針刺しが発生した場合には「当事者や相手の感染の有無に関係なくすべて」を報告するようになっている病院が91.2%であった。針刺し後に感染症検査を実施している病院は95.2%で、その後も定期的に感染症検査を実施している病院は94.2%であった。昨年度の調査から針刺し直後は感染症検査を受けていても1ヶ月後の受検者は半分以下に減少していたことが示されたが、フォローアップの感染症検査については「当事者にすべて任せてある」病院が43.3%と最も多く、確実な受検に向けてのシステム作りが必要である。また精神面のフォローアップがあると回答した病院は24.5%であった。これまでの結果から、針刺し後には針刺し自体や感染に関連する不安や恐れを持つ人が多いことが示されているが、精神面へのフォローアップシステムが整っている病院は少ないことがわかった。報告された内容を職員にフィードバックして情報を共有することは針刺し報告の意思や針刺し予防に影響することが示されている。しかし報告された針刺しについて「職員には特に伝えていない」病院が11.8%あることがわかった。リスクマネジメントの観点から、針刺し事故発生時には事故報告書を提出することは重要である。しかし事故を起こした者にとって、事故を報告する際には何らかの心理的葛藤が生じる。そこで針刺し事故報告の意思決定に関する要因を探ることを目的に、本年度は針刺しをした看護師に対する面接調査を行った。3箇所の医療施設において13・14年度に針刺しをした看護師14名に対して、針刺し事故時の状況、事故報告に対する認識、事故後の経過について面接調査を行い、針刺し事故報告の意思決定に関する要因について分析した。面接に当たっては、先ず看護管理者から当事者に研究の主旨を説明してもらい同意が得られた後に、研究者が会って対象者に研究の主旨や拒否してもかまわないことなどを説明して書類による同意を得た。針刺し事故を起こした直後はどの対象者もショックと自分の行動に対する後悔を強く感じていたことが示された。特に臨床経験年数の浅い看護師ではそのショックのため、周りの人が気づいて事故報告につながった人が少なくなかった。事故報告をした理由としては、報告しなければならないという規則があるから、自分の経験が業務改善や教育につながるからという意見があったが、全員が血液媒介による感染症に対する不安を挙げていた。これまでにも針刺し事故を経験した看護師が数名いたが、患者が検査によって感染症がないことがわかっていたときには報告しなかったという事実も示された。また全員が事故報告書は書きたくないと思っており、その理由としては針刺し事故後という精神的にきつい時期であることや自分のミスと思われるような感じがすることが挙げられていた。自分自身への感染の恐れや不安がある場合には確実に報告される可能性が示されたが、事故による精神面への影響などを考えて、精神面のフォローや事故報告書を記載する時期などについて考慮することが必要であろう。針刺し予防や針刺し後のフォロー体制を整備するにあたつては針刺しの報告が適切に行われることが欠かせない。針刺し報告の意思決定に関連する要因を明らかにすることを目的として、昨年度の面接調査の結果をもとに質問紙を作成し、4施設の全看護職員を対象に調査を行った。質問紙は4施設の全看護職員である1167枚を配布した。質問紙には調査拒否と拒否による不利益が被らないことを記し、承諾・拒否にかかわらず個別に封筒に入れてもらって回収した。回収数は1137(97.4%)で調査拒否等を除いた有効回答数は1044(89.5%)であった。これまでに針刺し経験があった者は528人(50.6%)で、針刺し直後に思ったことは「感染は大丈夫かな」「流水で洗い流さなくては」といった感染に対することが最も多かった。針刺しの報告をした理由としては「報告システムがあったから」「感染が心配だったから」「報告するように教育を受けたから」の割合が高かった。また、針刺し後に一度でも報告をしなかったことがあると回答した者の割合は35.8%で、その理由は「感染の危険はないと思ったから」「自分の不注意だったから」「報告システムがなかったから」「創傷が非常に軽度だったから」が高かった。これらのことから報告するか否かには報告システムの有無と感染の危険性が関与していると言える。

また、針刺しによる精神面への影響が有ったと回答した者は41.9%で、その内、精神面への支援があったと回答した者は10.4%であった。また、報告したことで職場に変化があったと回答した者は33.9%であり、その内容としては「安全器機が導入された」「みんなが報告するようになった」の割合が高く、報告の意思決定には周囲の影響もあることがわかった。今回の結果からも精神面に対する支援が少ないことが示され、今後どのように精神面への支援体制を整えていくかが課題である。昨年の調査から針刺し・切創後(以後、針刺し)のフォローアップは施設によって様々であり、それが針刺し報告の意思決定に影響していることが示された。そこで今年度は報告の意思決定に影響する針刺し後のフォローアップと針刺し事故防止マニュアルの運用の実態を把握するために、2001-2002年版病院要覧(医学書院発行)に掲載されている200床台と500床以上の1314病院の感染管理担当者を対象に郵送調査法による調査を行った。回答票の回収数は503病院(38.3%)で、設置主体は医療法人が35.5%と最も多かった。平成16年の針刺しの総件数は0176件で中央値9件、労災認定は0103件で中央値2件であった。89.6%の病院が感染制御チームを有しており、92.0%の病院が針刺し事故防止マニュアルを作成していた。針刺しが発生した場合には「当事者や相手の感染の有無に関係なくすべて」を報告するようになっている病院が91.2%であった。針刺し後に感染症検査を実施している病院は95.2%で、その後も定期的に感染症検査を実施している病院は94.2%であった。昨年度の調査から針刺し直後は感染症検査を受けていても1ヶ月後の受検者は半分以下に減少していたことが示されたが、フォローアップの感染症検査については「当事者にすべて任せてある」病院が43.3%と最も多く、確実な受検に向けてのシステム作りが必要である。また精神面のフォローアップがあると回答した病院は24.5%であった。これまでの結果から、針刺し後には針刺し自体や感染に関連する不安や恐れを持つ人が多いことが示されているが、精神面へのフォローアップシステムが整っている病院は少ないことがわかった。報告された内容を職員にフィードバックして情報を共有することは針刺し報告の意思や針刺し予防に影響することが示されている。しかし報告された針刺しについて「職員には特に伝えていない」病院が11.8%あることがわかった。
核磁元共鳴および核反応検出法による金属中のヘリウムの拡散と析出の研究

本研究では、イオン加速器を用いて金属中に注入したヘリウムの挙動をパルス型核磁気共鳴法、電顕および核反応検出法を用いて系統的に調ベ、ヘリウケ原子の存在状態、格子欠陥や不純物との相互作用、拡散および析出機構を明かにすることを主な目的とした。(1)核反応検出法によるタンタル中のヘリウムの挙動の研究タンタル箔中にヘリウムー3のイオン注入をエクストリオン注入器によって行なった。イオン注入直後の試料中のヘリウム濃度分布はダイナミトロン加速器からの900keVの重水素イオン(D_2^+)による核反応を利用してそのエネルギ-分析を行なうことによって測定した。これらの測定結果によれば、注入が室温でなされ、しかも、時間が長いために(3時間)、イオン注入過程においてヘリウムがすでにかなり拡散していることが判明した。(2)核磁気共鳴法によるタンタル中のヘリウムの挙動の研究上述と同一条件でイオン注入したタンタル中のヘリウムをパルス型核磁気共鳴装置を用いて負荷磁場1.34テスラ、周波数43.54MHzの条件下で測定した。ヘリウムー3によると考えられる共鳴エコ-が微弱ながら観測された。イオン注入中にかなりのヘリウムが試料中を拡散し、一部は試料から放出したと考えられる。(3)ボロンー10法およびトリチウムトリック法を用いてヘリウム注入したバナジウム合金の照射組織およびキャビティ分布状態に関する研究バナジウム合金に予め0.1%のボロンを固溶させた試料をJMTRにおいて高温にて中性子照射し核変換によって生成したヘリウムのキャビティの成長過程を電顕観察した。また、トリチウムトリック法を用いてヘリウムを固溶させたバナジウム合金をJMTR,JOYO,FFTFで中性子照射した組織を200kV透過電顕で観察した。(4)核反応模出法によるバナジウムおよびその合金の酸素の拡散の研究ヘリウムと同様にバナジウムの照射特性に重要な影響を及ぼす酸素の拡散の測定を核反応検出法を用いて行なった。特に、合金元素添加の影響について詳細な研究を行なった。本研究では、イオン加速器を用いて金属中に注入したウリウムの挙動をパルス型核磁気共鳴法、電顕および核反応検出を用いて系統的に調べ、ヘリウム原子の格子間、置換型存在状態、格子欠陥や不純物との相互作用、拡散および析出機構を明らかにすることを主な目的とした。本年度においては、次の2つの研究を行った。(1)核磁気共鳴法によるヘリウムの測定Extrionイオン注入器により90keVに加速されたヘリウム・3イオンをタンタル箔に5.8x10^<16>He/cm^2注入した。金研に設置されたパルス型核磁気共鳴装置を用いて負荷磁場1.34テスラ、周波数43.54MHzの条件下で測定した。^3Heによると思われる共鳴エコ-がごくわずか観測されたが、さらに検討が必要じある。(2)電顕による注入ヘリウムの分布状態の測定コルトロンイオンガンにより加速された10KeVのエネルギ-をもつヘリウム-4をバナジウム試料に室温で注入した。テヌポ-ルにより薄膜化した後、200kV電顕により照射組織の観察を行なった。薄膜化した試料にイオン注入すると注入に伴い薄膜に大きな歪が導入されることがわかったため、このように注入後に片面を薄膜化する手順を採用した。本研究で照射面を汚染の原因となる絶縁塗料を用いずに薄膜化する方法を開発した。

ヘリウムキャビティのサイズを超高真空中でのアニ-ルの関数として測定し、アニ-ル温度の増加とともにキャビティが大きくなることを確認した。今後、平成2年後はサイズ分布の変化のアニ-ル温度依存およびサイズ分布に及ぼす合金添加の影響について調べる。本研究では、イオン加速器を用いて金属中に注入したヘリウムの挙動をパルス型核磁気共鳴法、電顕および核反応検出法を用いて系統的に調べ、ヘリウム原子の存在状態、格子欠陥や不純物との相互作用、拡散および析出機構を明かにすることを主な目的とした。(1)核反応検出法によるタンタル中のヘリウムの挙動の研究タンタル箔中にヘリウムー3のイオン注入をエクストリオン注入器によって行なった。イオン注入直後の試料中のヘリウム濃度分布はダイナミトロン加速器からの900keVの重水素イオン(D_2^+)による核反応を利用してそのエネルギ-分析を行なうことによって測定した。これらの測定結果によれば、注入が室温でなされ、しかも、時間が長いために(3時間)、イオン注入過程においてヘリウムがすでにかなり拡散していることが判明した。(2)ボロンー10法およびトリチウムトリック法を用いてヘリウム注入したバナジウム合金の照射組織およびキャビティ分布状態に関する研究バナジウム合金に予め0.1%のボロンを固溶させた試料をJMTRにおいて高温にて中性子照射し核変換によって生成したヘリウムのキャビティの成長過程を電顕観察した。また、トリチウムトリック法を用いてヘリウムを固溶させたバナジウム合金をJMTR,JOYO,FFTFで中性子照射した組織を200kV透過電顕で観察した。(3)核反応検出法によるバナジウムおよびその合金の酸素の拡散の研究ヘリウムと同様にバナジウムの照射特性に重要な影響を及ぼす酸素の拡散の測定を核反応検出法を用いて行なった。特に、合金元素添加の影響について詳細な研究を行なった。
極微小珪質プランクトンの酸素同位体比測定法の開発

極微小珪質プランクトンの殻(生物源オパール)の酸素同位体比を,精度良く簡易かつ安全に測定する新しい分析システムを開発し,この結果,従来の分析手法の1/10以下の試料量で,測定精度を落とすことなく短時間で珪質プランクトンの酸素同位体比分析を行うことが可能となった。この手法を用いて放散虫殻化石の種別同位体分析に成功。また国際統合掘削計画(IODP)で得られた試料の分析を行った。21年度は,作成済みの高周波誘導高温炭素還元炉から,生成した一酸化炭素(CO)を質量分析計への誘導するラインを作成し,従来の手法と比べ高精度・高感度・簡便・安全な分析手法を確立した。分析ライン作成直後は高いCOブランク,ベースラインの不安定などの問題で,測定精度が悪く(>1‰),感度も悪かった(必要試料量1mg以上)が,ライン,炭素還元炉,質量分析計の条件全てを再検討し,最終的には,最小必要試料量を80μgまで落とし,測定精度も<0.2‰にまで改善した。一試料あたりの測定時間は50分である。この結果,従来の分析手法の1/10以下の試料量で,測定精度を落とすことなく短時間で珪質プランクトンの酸素同位体比分析を行うことが可能となった。この手法を用いることで,世界で初めて放散虫の酸素同位体比の測定を行った(海底堆積物中の放散虫の産出数は少なく,これまでにその珪質殻の酸素同位体比の分析例はなかった)。従来から珪藻の酸素同位体比は分析されているが,粘土鉱物など他の酸素源との分離が難しく,その分析結果には疑問がもたれることも多かった。放散虫は一個体ずつ拾い出すことが可能で,粘土鉱物との分離が珪藻に比べて非常に簡単である。さらに放散虫の生息深度は海洋表層から中層まで幅広く,本研究で可能となった放散虫の酸素同位体分析は古海洋環境復元研究の大きなブレイクスルーとなると期待される。22年度は、確立した分析手法を用いて、天然の珪藻、放散虫の分析を行った。南大洋の堆積物試料から抽出した珪藻殻化石、放散虫殻化石を用いて珪藻過去10000年間の高解像度分析、および過去500万年間の長期的変化を調べた。予察的な結果では酸素同位体比の変動は過去のこの海域における海氷消長と関連している可能性が高いことが明らかとなった。また放散虫殻化石の酸素同位体分析による過去の海洋環境の復元は初めての試みであり、珪藻殻の酸素同位体比との比較から分析を行った放散虫の酸素同位体比は過去の中層深度の環境を反映している可能性が高いことが示唆された。平成2122年度で、当初の目的である「極微小珪質プランクトンの殻(生物源オパール)の酸素同位体比を、精度良く簡易かつ安全に測定する新しい分析システムの開発」はほぼ達成され、最小で80μgの生物源オパールの酸素同位体比が±0.2%。の精度で、約50分で測定できるようになった。連続フロー型同位体分析システムで測定する場合、COガスを測定するだけならば、オパールにして数μg以下の試料が測定できるはずであるが、グラッシーカーボンを1600°Cに加熱すると極めて軽い酸素同位体比をもつCOガスが発生し大きなブランクとなってしまい、このブランクのため、実際の測定可能量の下限を80μgより下げることはできなかった。平成23年度は、このブランクの軽減を試みたが、ブランクを軽減することはできず、そのかわり発生するブランクCOガス量とその酸素同位体比が常に同じであることがわかり、ブランクの値で補正することで測定可能試料量を50μgまで下げることができた。世界各国で生物源オパールの酸素同位体比を測定している研究機関の間で、同一試料の分析を行い、それぞれの分析手法の確度を求めるインターラボキャリブレーションに参加し、本研究で新しく確立した分析手法を用いて、他の研究機関で得られた分析値の平均値に近い値が得られた。この結果については論文としてまとめられた。その他、国際統合掘削計画(IODP)第318航海で南大洋にて採取された堆積物から珪藻化石を抽出し酸素同位体比を測定し南大洋における鮮新世更新世の南極氷床の増減に伴う海洋環境の復元が試みられた。この結果については現在発表準備中である(Yamane et al.,in prep.)。
神経伝達機能解明を目的とした環状アミノ酸類の合成

本研究ではアミノ酸類が関与する神経伝達機構を解明するために,まず環状アミノ酸類の大量供給可能な新規閉環反応の開発に着手した.その結果,炭素炭素多重結合においては環境にやさしいチイルラジカル付加閉環反応が,カルボニル基においてはスタニルラジカル付加閉環反応が環状アミノ酸および関連化合物の合成に極めて有用であることを実証した.1.チイルラジカル付加閉環反応の開発と環状アミノ酸類の合成入手容易なオキシムエーテル類のチイルラジカルの付加閉環反応により,隣接位が官能基化された環状化合物を合成後,官能基変換によりシスペンタシンに代表される炭素環状及びヘテロ環状β-アミノ酸類の効率的合成を行った.また触媒量のチオフェノールを用いるチイルラジカル付加閉環脱離反応を新たに開発し,(-)-α-カイニン酸の不斉全合成も行った.2.ニトロンの1,3-双極子環化付加反応と環状アミノ酸及びその類縁体の合成マクロライドアミノラクトンに属するアジミンの構成環状アミノ酸類縁体であるアジミン酸の生物活性は未知であり神経系に及ぼす作用が期待される.そこで光学活性オレフィンとニトロンの1,3-双極子環化付加反応およびその生成物であるイソキサゾリン体の環変換反応を組み合わせたアジミン酸の不斉全合成を達成した.3.スタニルラジカル付加閉環反応の開発と環状アミノ酸及びその類縁体の合成天然のアミノ酸から誘導したホルミル基とオキシムエーテル基を同一分子内に有する光学活性なオキサゾロン体のラジカル閉環反応を利用して環状アミノアルコール類の合成を行った.また(-)-balanolの全合成も達成した.さらにラジカル閉環反応に及ぼす共役系の影響を系統的に検討しδ-アミノ酸関連化合物の一般合成法も開発した.本研究ではアミノ酸類が関与する神経伝達機構を解明するために,まず環状アミノ酸類の大量供給可能な新規閉環反応の開発に着手した.その結果,炭素炭素多重結合においては環境にやさしいチイルラジカル付加閉環反応が,カルボニル基においてはスタニルラジカル付加閉環反応が環状アミノ酸および関連化合物の合成に極めて有用であることを実証した.1.チイルラジカル付加閉環反応の開発と環状アミノ酸類の合成入手容易なオキシムエーテル類のチイルラジカルの付加閉環反応により,隣接位が官能基化された環状化合物を合成後,官能基変換によりシスペンタシンに代表される炭素環状及びヘテロ環状β-アミノ酸類の効率的合成を行った.また触媒量のチオフェノールを用いるチイルラジカル付加閉環脱離反応を新たに開発し,(-)-α-カイニン酸の不斉全合成も行った.2.ニトロンの1,3-双極子環化付加反応と環状アミノ酸及びその類縁体の合成マクロライドアミノラクトンに属するアジミンの構成環状アミノ酸類縁体であるアジミン酸の生物活性は未知であり神経系に及ぼす作用が期待される.そこで光学活性オレフィンとニトロンの1,3-双極子環化付加反応およびその生成物であるイソキサゾリン体の環変換反応を組み合わせたアジミン酸の不斉全合成を達成した.3.スタニルラジカル付加閉環反応の開発と環状アミノ酸及びその類縁体の合成天然のアミノ酸から誘導したホルミル基とオキシムエーテル基を同一分子内に有する光学活性なオキサゾロン体のラジカル閉環反応を利用して環状アミノアルコール類の合成を行った.また(-)-balanolの全合成も達成した.さらにラジカル閉環反応に及ぼす共役系の影響を系統的に検討しδ-アミノ酸関連化合物の一般合成法も開発した.本年度はアミノ酸性神経伝達物質が関与する神経伝達機構を解明するために,二つのタイプのアミノ酸類の効率的合成を検討した.すなわち興奮性アミノ酸のうちグルタミン酸及びアスパラギン酸構造を分子内に有する環状アミノ酸類としてカイノイド類の一般合成法を開発した.また環状構造を有するβ-アミノ酸類の新規な一般合成法も開発した.(1)チイルラジカル付加・閉環反応の開発とカイニン酸類の不斉合成安価で入手しやすい光学活性アミノ酸D-セリン及びS-グリシドールから両端にジエン構造を有するキラルな基質を調製後,それらのラジカル閉環反応を検討した.その結果,安価で低毒性なチオフェノールを用いるチイルラジカルの付加・閉環反応を新たに開発した.本反応は隣接位が官能基化された閉環体を高収率で与えることからこれまでのイオン的閉環反応を凌ぐ利点がある.本閉環反応を鍵反応とした(+)-α-allokainic acidの不斉合成にも成功した.また本ラジカル反応の機能性を更に高めたチイルラジカル付加・閉環・脱離反応も開発し,触媒量のチオフェノールでも閉環反応が効率的に進行することを見いだした.本反応を鍵反応とした(-)-α-kainic acidの不斉合成にも成功した.(2)環状β-アミノ酸類の新規合成法の開発β-アミノ酸類の中でも環状構造を有するものが最近特に注目され,それらの大量供給法の開発が望まれている.そこで本年度は炭素,窒素または酸素原子で連結されたオレフィンとイミン誘導体間のチイルラジカルの付加・閉環反応を検討した.その結果,本ラジカル閉環反応がアミノ基及びカルボキシル基に変換可能なフェニルチオメチル基を隣接位に有する環状化合物の新規な効率的合成法になることを見いだした.昨年度に引き続き,三つのタイプの環状アミノ酸類の効率的合成を検討した.1.チイルラジカル付加・閉環・脱離反応によるカイニン酸類の合D-serine及びS-

glycidolからフェニルチオメチル基で置換されたジエン体のチイルラジカル付加・閉環・脱離反応を検討した.その結果,チイルラジカルが末端オレフィンに付加後,生成した炭素ラジカルがフェニルチオメチル基で置換されたオレフィンを攻撃し,閉環すると同時にフェニルチオ基が脱離しながらオレフィンの異性化が進行した環状化合物が高収率で得られた.本反応は触媒量のチオフェノール存在下でも高収率で進行し,(-)-α-カイニン酸の効率的合成が実現した.2.環状βーアミノ酸類の新規合成法の炭素,窒素または酸素原子で連結されたオレフィンとイミン誘導体のチイルラジカル付加・閉環反応の至適条件を検討した.その結果,イミン部分がオキシムエーテルまたはヒドラゾンのいずれの場合も付加・閉環反応が進行し,隣接位が官能基化された5員環化合物が高収率で合成できた.両官能基をそれぞれアミノ基及びカルボキシル基へ変換し,炭素環状及びヘテロ環状βーアミノ酸類合成の基礎的研究を行った.3.オキシムエーテルのラジカル閉環反応を基盤とする環状アミノ酸類の合成研究ホルミル基とオキシムエーテル基が窒素で連結された基質をL-Aspartic acidから調製し,そのスズラジカル付加・閉環反応により,水酸基とアミノ基を有するピペリジン化合物を一挙に構築した.その後,官能基変換によりneuraminidase阻害活性を示すアミノ酸類を合成した.(1)シスペンタシンおよび関連環状アミノ酸類の合成我々が最近開発したオキシムエーテルをラジカル受容体とする新規閉環反応を活用した環状アミノ酸類の合成を行った.入手容易なオキシムエーテル類の硫黄原子ラジカルの付加閉環反応により,隣接位が官能基化された環状化合物を合成後,官能基変換によりシスペンタシンに代表される炭素環状及びヘテロ環状β-アミノ酸類の効率的合成を行った.(2)ニトロンの1,3-双極子環化付加反応による環状アミノ酸及びその類縁体の合成環状アミノ酸類縁体であるアジミン酸は特異なマクロライドラクトンであるアジミンの構成アミノ酸である.これまで合成例はあるものの,その生物活性については未知であり,神経系に及ぼす作用も期待される.そこで光学活性オレフィンとニトロンの1,3-双極子環化付加反応およびその生成物であるイソキサゾリン体の環変換反応を組み合わせたアジミン酸の不斉全合成を達成した.(3)環状アミノ酸及びその類緑体の合成安価で入手容易な天然のアミノ酸から誘導したホルミル基とオキシムエーテル基を同一分子内に有する光学活性なオキサゾロン体のラジカル閉環反応を利用した環状アミノアルコール類の一般合成法を開発するとともに,オキシムエーテルのラジカル閉環反応に及ぼす共役系の影響を系統的に検計しδ-アミノ酸関連化合物の一般合成法も開発した.
スーパーエンハンサー形成が誘導する悪性脳腫瘍の異常クロマチンリモデリングの解明

近年、がんの新しいドライバーメカニズムとしてスーパーエンハンサー異常が提唱された。腫瘍形成に寄与する異常なスーパーエンハンサー機構の全容と、その出現タイミングを明確に解明することが悪性脳腫瘍の新規治療開発に重要と考えた。本研究では悪性脳腫瘍の形成過程において、経時的にスーパーエンハンサー領域と抑制型ヒストン修飾領域の変化を解析し、EZH2とスーパーエンハンサーのクロストークメカニズムを解明することを目的とする。本研究から得られた知見から予後不良疾患であるIDH野生型悪性脳腫瘍における、EZH2阻害剤とJQ1の併用新規治療法の開発につながることを期待して上記研究計画を進める予定である。
呼気および唾液メタボローム解析によるメタボリックシンドローム代謝異常の解明

本年度は,呼気捕集システムとGC-MSを組み合わせたガスクロマトグラフィによりヒト呼気中に含まれるにおい物質を明らかにし.口腔保健因子,ライフスタイル因子および全身疾患因子や電子嗅覚装置を用いて分類された口臭症との関連性を明らかにするとともに,治療の予後に関連する因子の探索を試みた。重回帰分析による解析の結果,官能スコアは,硫化水素,メチルメルカプタン,硫化ジメチル,インドールおよびフェノールから有意の寄与を受けていた。また,メチルメルカプタン,スカトール,フェノールおよびプロピオン酸は口腔保健因子と有意の関連を示し,.硫化水素,インドール,ノルマル酪酸およびノルマル吉草酸は口腔保健因子および全身疾患因子と有意の関連を示した。アセトアルデヒドは飲酒量とのみ有意の強い関連を示し,プロピオンアルデヒド,アセトンおよび酢酸エチルは糖尿病の既往と有意の関連を示した。次に,電子嗅覚装置により4群に分類された。クラスターとにおい物質の関連を調べた結果,硫化水素,メチルメルカブタンおよびプロピオン酸はクラスター1において,クラスター2,3,4よりも有意に高い値を示した。硫化ジメチルはクラスター1においてクラスター3よりも有意に高い値を示した。アセトアルデヒドはクラスター2においてクラスター3よりも有意に高い値を示した。ノルマルブチルアルデヒドはクラスター1においてクラスター2,4よりも有意に高い値を示した。ノルマルバレルアルデヒドはクラスター2においてクラスター1,4よりも有意に高い値を示した。また,クラスターと口腔保健因子との関連では,歯周病有病歯率はクラスター1においてクラスター2,3,4よりも有意に高い値を示した。舌苔スコアはクラスター1,2においてクラスター3,4よりも有意に高い値を示した。また,プラーク指数はクラスター1,3においてクラスター2,4よりも有意に高い値を示した。本年度は,口腔保健,呼気および全身要因情報の採取を行った。また,糖尿病関連の評価としてはヘモグロビンAlcに加えて75g経口ブドウ糖負荷試験も追加し,耐糖能の評価精度を上げることを試みた。呼気の分析については,捕集管に充填する吸着材にTenax TAと低沸点物質の捕集に適しているカーボン系の捕集剤を組み合わせたマルチベット型の捕集システムを用いた呼気捕集システムの実用性を検証した。国立循環器病センター予防検診部の健康診査を受診した341人(男性146名,女性195名,平均年齢65.4歳±7.5歳)を対象に,歯科検診と75g経口ブドウ糖負荷試験,血液検査を行った.糖負荷試験の結果は、正常群(空腹時血糖[FPG]<110mg/dLかつOGTT2時間後血糖値[2hPG]<140mg/dL)と耐糖能異常群(FPG≧110mg/dL,2hPG≧140mg/dL、または糖尿病治療)に分類した.耐糖能異常群は男性で61%、女性で36%であった.異常群は正常群と比較して咬合支持(P=0.001)が男女とも有意に少なかった.男性においては,異常群は正常群と比較して機能歯数(P=0.030)が有意に少なく、10歯未満の男性の89%が異常群であり、歯数と耐糖能には関連性があることが示唆された.また,咬合支持は,Eichner A群を基準にするとEichner B+C群において耐糖能異常のオッズ比は1.7倍(95%信頼区間:1.0-2.7,p=0.046)であった.この結果より,機能歯数や臼歯部の咬合支持が減少すると耐糖能力が低下し,生活習慣病に罹患する危険性が増加することが示唆され,全身の健康を維持するためには歯数と咀嚼能力の維持が重要であることが推察された.呼気の分析に関しては,新たに開発した呼気捕集システムとGC-MSを組み合わせることで,呼気中の物質の定性分析が可能であることが明らかとなった。

また,クラスターと口腔保健因子との関連では,歯周病有病歯率はクラスター1においてクラスター2,3,4よりも有意に高い値を示した。舌苔スコアはクラスター1,2においてクラスター3,4よりも有意に高い値を示した。また,プラーク指数はクラスター1,3においてクラスター2,4よりも有意に高い値を示した。
ボーングローバル企業の新規事業創造と持続的競争優位性の解明

地方にあっても、その地方を超えて、より広い市場、なかでも海外市場に向けてビジネスチャンスを探求し、新規事業に結びつけている地方のベンチャー企業が存在する。とくに、本研究では地方にありながら、設立から数年以内に海外展開するボーングローバル企業の戦略行動に着目する。しかし、ボーングローバル企業の研究は、海外に進出する早さが本当に新規事業創造を生み出すことにどのように効いているのかは解明されていない。本研究は、ボーングローバル企業の戦略行動を多角的な視点から分析することで、海外市場での新規事業創造の成功ポイントを明らかにする。
生活課題解決能力を育成する授業デザインと授業評価

本研究では、生活課題解決能力を育成するための授業デザインと授業評価・改善モデルを検討するため、以下の3点を実施した。(1)家庭科教員調査から授業研究の現状と課題の把握、(2)生活課題解決能力を育成する授業デザインの理論化、(3)生活課題解決能力を育成する授業の授業評価・改善モデルを作成し、授業分析を通して実証的に検証した。その結果、生活課題解決能力を育成する授業デザインと授業評価・改善では、アクティビティを中心に捉えたアクション・リサーチが効果的であることが示唆された。社会の変化に対応し、21世紀を切り開く人材育成をする上で、社会における自立を目指し、生活や社会の課題解決能力を育成することは、今日の学校教育の課題である。この生活課題解決能力の育成は、まさに家庭科の目標である。本研究では、生活課題解決能力を育成するための具体的なアクティビティ(学習活動)を中心にした授業デザインと授業評価を検討して、「授業デザインを基盤とする授業改善・創造モデル」を提案し、実証的に検証することを目的としている。研究の初年度にあたる今年度は、家庭科教員の生活課題解決能力を育成するための授業デザインと授業評価の現状を把握するために、4県の高校家庭科教員に授業研究の実態についてアンケート調査を実施した。授業づくりで最も悩むのは「学習活動」であり、次いで「問題解決的な学習」で、学習活動を中心にした授業デザインが課題となっている。また、生徒の授業意欲と実施している学習活動数に関連がみられ、様々な学習活動を導入している教員の方が生徒の学習意欲が高いと感じていた。授業研究体制については、高校家庭科専任1人の学校が多く、校内で授業研究があってもあまり参考にならず、一人でも実践できるアクションリサーチが必要である。また、これまでの生活課題解決能力を育成するための授業研究のデータを再分析し、家庭科で育成する生活課題解決能力とアクティビティ(学習活動)の関係を整理して、生活課題解決能力を育成する授業デザインのモデル化を検討した。授業評価方法については、導入したアクティビティ(学習活動)を中心に評価して授業改善するための指標を検討する。そして、今後、「授業デザインを基盤とする授業改善・創造モデル」でアクションリサーチの実証を試みる。本研究は、生活課題解決能力を育成するための具体的なアクティビティ(学習活動)を中心にした授業デザインと授業評価を検討して、「授業デザインを基盤とする授業改善・創造モデル」を提案し、実証的に検証することを目的としている。研究の初年(H26年)度に4県の高校家庭科教員に授業研究の実態について実施したアンケート調査を分析した結果、約7割の教員が学習活動を創造する段階で悩み,さらに学習活動を効果的に導入し支援して問題解決的な学習に展開していくといった授業デザインに課題があることが明らかになった。また、多忙で授業後省察する時間もなく、個人での授業研究が難しく,特に教員一人体制の学校では、校内の授業研究も困難な状況である。様々な学習活動を実施している教員ほど生徒の授業に対する意欲が高い。一方で,若い教員に体験学習や専門性の高い実験の実施率が低く,高校家庭科の授業時数の減少による教員自身の体験の少なさ,大学での専門科目の最低履修単位数削減による専門性の低さが示唆され,今後の家庭科教員養成における課題が浮かび上がってきた。H27年度には、これまでコンサルテーションとしてかかわった小学生の消費者教育の授業について,児童のワークシートの記述内容から学習者の意思決定のプロセス,思考の変容を分析し,導入した「買い物シミュレーション」のアクティビティが適切だったかを評価した。そして、授業実践を再構成し,さらに消費生活課題解決能力を育成する授業デザインについて理論化を試みた。その結果、自分の買いたい品は、当事者の問題として買い物シミュレーションの活動を進める効果があること、問題解決における思考過程を可視化することによって批判的思考が育成されることが明らかになった。H26年度に実施した4都県の高校家庭科教員を対象とした授業研究の実態調査を分析した結果をH27年6月に日本家庭科教育学会に発表し、さらに論文にまとめて日本家庭科教育学会誌に投稿し、H28年8月発行の日本家庭科教育学会誌第59巻2号に掲載が決定している。また、これまでの生活課題解決能力を育成するための授業研究のデータを再分析について、コンサルテーションとしてかかわった小学生の消費者教育の授業を分析し,授業実践を再構成し,さらに消費生活課題解決能力を育成する授業デザインについて理論化を試みた。その結果、生活課題解決能力を育成するための授業デザインモデルが確立でき、研究成果をH27年10月の日本消費者教育学会で発表し、論文にまとめ、日本消費者教育誌「消費者教育第36冊」に掲載予定である。さらに、生活課題解決能力を育成するための「授業デザインを基盤とする授業改善・創造モデル」でアクションリサーチの実証研究については、H24年度まで勤務していた愛媛大学時代に授業の共同研究を進めた愛媛県の家庭科教員からの協力を得て、H27年9月に授業実践・改善を完了しており、現在分析中である。研究の初年(H26年)度に、4県の高校家庭科教員に授業研究の実態について実施したアンケート調査を分析した結果約7割の教員が学習活動を創造する段階で悩み,さらに学習活動を効果的に導入し支援して問題解決的な学習に展開していくといった授業デザインに課題があることが明らかになった。

H27年度には、これまでコンサルテーションとしてかかわった小学生の消費者教育の授業について,児童のワークシートの記述内容から学習者の意思決定のプロセス,思考の変容を分析し,導入した「買い物シミュレーション」のアクティビティが適切だったかを評価した。そして、授業実践を再構成し,さらに消費生活課題解決能力を育成する授業デザインについて理論化を試みた。また、H27年9月には、アクティビティ(学習活動)を中心に捉えたアクションリサーチモデルの実証研究を愛媛県の高校で行ない、授業者が一人でも授業改善ができるかを検証した。H28年度は、これまでの研究の分析を進め、アクティビティ(学習活動)を中心にした授業デザインと授業評価では、1活動内容の適合度、2活動の困難水準、3学習活動の到達度、以上3つの視点で検討することによって、授業改善に活用できることを明らかにした。H26年度に実施した4都県の高校家庭科教員を対象とした授業研究の実態調査を分析した結果をH27年6月に日本家庭科教育学会に発表して論文にまとめ、H28年8月発行の日本家庭科教育学会誌第59巻2号に掲載された。また、これまでの生活課題解決能力を育成するための授業研究のデータを再分析について、コンサルテーションとしてかかわった小学生の消費者教育の授業を分析し,授業実践を再構成し,さらに消費生活課題解決能力を育成する授業デザインについて理論化を試みた。その結果、生活課題解決能力を育成するための授業デザインモデルを確立し、研究成果をH27年10月の日本消費者教育学会で発表して論文にまとめ、H28年9月発行の日本消費者教育誌「消費者教育第36冊」に掲載された。H27年9月に行ったアクティビティ(学習活動)を中心に捉えたアクションリサーチモデルの実証研究の分析を進め、H28年9月の日本教育工学会で発表し、論文化を進めている。本研究は、生活課題解決能力を育成するための具体的なアクティビティ(学習活動)を中心にした授業デザインと授業評価を検討して、「授業デザインを基盤とする授業改善・創造モデル」を提案し、実証的に検証することを目的としている。研究の初年(H26年)度に、4県の高校家庭科教員に授業研究の実態について実施したアンケート調査を分析した結果約7割の教員が学習活動を創造する段階で悩み,さらに学習活動を効果的に導入し支援して問題解決的な学習に展開していくといった授業デザインに課題があることが明らかになった。
電極間伸長固定DNA/光電機能分子単一鎖ネットワークの光電機能

単一鎖レベルで,(光吸収・電荷分離・電荷輸送)過程や(電荷輸送・電荷再結合・発光)過程などの高次機能を有するDNA/光電機能分子高次組織体を電極間に伸長固定し,単一鎖レベルでの高次構造と光電機能の関連を明らかにすることで,分子レベルでのDNA物性への理解を深めるとともに,革新的な光電機能を示す次世代分子ネットワークの創製を目的とする。平成29年度は,以下の二つの観点から光電機能性DNA鎖ネットワークとしての特製評価を行った。1)電極間隔25μmの対向電極間にDNAを伸長配向した場合,電極間中央部分ではDNA単一鎖伸張固定できるものの,高電界強度印加の影響か電極表面近傍でのDNA伸張構造はかなり乱雑に乱れる。電極表面上でも単一鎖レベルで引き伸ばされたDNA鎖の物性評価を行うため,誘電伸張に用いる電極間の内側に一対のフロート電極を導入した電極系を作成した(研究打切りにより,既に発注済みの電極作製費用は本補助事業から補助されず,別途支払いを行わざるを得なかった)。この電極を用いてDNAの誘電伸張固定を行ったところフロート電極間にDNAが単分子レベルで橋渡しされていることが確認された。フロート電極近傍にDNAの乱れは認められず,単分子レベルにおけるDNA電気物性評価に有効な系と考えられる。2)同様に,光電機能性や配向構造の評価をより明確にまた定量的に行うため,単一鎖のみではなくDNA伸張固定鎖が2次元状に連続したDNA/光電機能分子一軸配向ナノシートの作成を試みた。電極上に展開するDNA溶液中のDNA濃度増加させ誘電伸長させることで,フロート電極間に,一軸配向が期待されるDNAナノシートの作製が可能となった。1)と併せ,電極間伸長固定されたDNA光電機能物性の定量的評価に有効と思える試料の作成が可能となった。29年度が最終年度であるため、記入しない。単一鎖レベルで,(光吸収・電荷分離・電荷輸送)過程や(電荷輸送・電荷再結合・発光)過程などの高次機能を有するDNA高次組織体を電極間に伸長固定し,単一鎖レベルでの高次構造と光電機能の関係から,分子レベルでのDNA物性の理解を深め,革新的な光電機能を示す次世代分子デバイス創製を目的としている。平成28年度は以下の事項を検討し,その結果を得た。1)前年度まで用いてきた電極間隔25μm櫛形電極系では,DNA単一鎖伸長は再現性も含めて可能なものの,単一鎖からなるDNAナノワイヤーの位置選択的構築には困難があった。そこでDNAナノワイヤーの位置選択的形成を可能とし,かつ単一鎖の電気特性を定量的に評価するため,電極間隔3μmの対向尖端形状電極を用い,単一鎖DNAナノワイヤー作成を試みたが,伸張条件の再現性を含め定量的な条件設定が達成できなかった。そこで,電極間隔25μm櫛形電極系に戻し,単分子レベルのDNAナノワイヤーに対し、導電性高分子として知られるPolyaniline (PAn)を複合化することで機能性の向上を図った。光重合法および化学重合PAnの静電付加を用いてDNA/PAn複合化ナノワイヤーを作成し,その電気物性を評価した。一方で,2)領域内での共同研究で電極間に伸張固定させたDNAならびにDNA/Ru錯体の電流電圧特性を評価頂いたが,その両者に明確な差は認められず,また電流値も経時的に減少していることからキャリアとしてはイオン成分と推測された。Ru錯体がDNAのイオン席に対して連続的に相互作用しているとは限らず,電荷キャリア輸送サイトとなるRu錯体のDNA単一鎖上における不連続性が電子的電荷輸送を阻害していることが考えられる。一応の結果は得られたものの,研究計画の遅れが多少出ており,十分満足いく結果が得られたとは言い難い。平成28年度は,1)単一鎖からなるDNA/光電機能分子組織体ナノワイヤーの形状解析と電気物性評価,ならびに2)共同研究を通したDNA/光電機能分子組織体ナノワイヤーにおける電荷輸送機構の物理的解明,を達成目標としてあげた。結果として,1)DNA/光電機能分子組織体を電極間隔3μmの電極間に完全単一鎖で静電伸長固定する方法論を確立しようと試みたが,伸張条件の再現性を含め定量的な条件設定が達成できなかった。そこで,1)電極間隔25μm櫛形電極系に戻し,単分子レベルのDNAナノワイヤーに対し、導電性高分子として知られるPolyaniline (PAn)を複合化することで機能性の向上を図った。PAnをDNAに複合化する手法として、光重合法・化学重合法の二つを検討した。光重合法においては電界伸長したDNAナノワイヤーにRu(pby)32+錯体を吸着後,アニリン二量体存在下で光照射することで,また化学重合法では,化学重合したPAnを直接相互作用させることで,DNA/PAnナノワイヤーを作製した。PAn付加前後でAFM形状像や電気特性の合理的な変化は認められており,理論,機構的な裏付けを進めている。