hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
M理論のコンパクト化とG_2多様体

この4年間の研究の主な成果は次のようなものである。論文2では、3次元球面上のChern-Simonsゲージ理論と非コンパクトCalabi-Yau多様体上の位相的弦理論がgeometrical transitionで移り合う事を用いて、種々の非コンパクトトーリックCalabi-Yau多様体上にコンパクト化された弦理論の分配関数を厳密に求めた。この結果はNekrasovにより提出されていたゲージ理論の分配関数と完全に一致し、位相的弦理論と4次元のN=2超対称ゲージ理論の関係を確立した。論文3ではN=2の超対称性をもつリュービル理論に関してモジュラーブートストラップの方法を用いて理論の境界状態を決定した。この結果はT双対関係にあるSL(2;R)/U(1)理論の知られた結果と良く一致する。論文7では、Ashoke-Douglasの公式を用いてCalabi-Yauモジュライ空間上のflux真空の分布関数を評価した。特に、モジュライ空間の特異点付近に真空の分布が集中するが、この分布はモジュライ空間の座標をzとし、z=0を特異点とすると1/(z^2 logz^2)の形をもち、z=0では発散するがその積分値は有限である。論文8では、N=2やN=4超対称共形代数の表現論を用いて、ALE空間のように非コンパクトな空間の位相不変量を求める方法を議論した。特に、その楕円種数に関する予想を提案し、それがK3曲面を非コンパクト化して得られる結果と一致する事を示した。今年度、江口は超弦理論におけるgeometric transition(幾何学的転移)の力学を調べた。geometrictransitionはコニフォルド特異点を持つカラビ・ヤウ多様体に対して適用されるが、コニフォルド特異点は2次元球面を膨らませる方向と3次元球面を膨らませる方向への二つの特異点除去除去の方向を持つ。3次元球面が膨らんだ変形コニフォルド上ではチャーン・サイモンズ・ゲージ理論によって理論が記述され2次元球面が膨らんだ特異点解消コニフォルド上ではタイプII超弦理論ないし重力理論によって理論が記述される。コニフォルド転移によりこの2種類の理論が双対となりゲージ・重力対応が実現される。江口はチャーン・サイモンズ・ゲージ理論を用いて理論の分配関数を厳密に求め、この結果がNekrasovによる公式と完全に一致することを示した。Nekrasovの公式は二つのパラメーターを含みこれらの値がゼロに行く極限で4次元でN=2超対称性を持つSU(2)ゲージ理論の厳密解(Seiberg-Witten解)を与えることが知られている。我々はこの二つのパラメーターをある種の非コンパクトなカラビ・ヤウ多様体の持つパラメーターと同定するとき、Nekrasovの公式が超弦理論の分配関数と完全に一致することを示した。江口はまたN=2超対称性を持つLiouville理論を調べ、その表現の指標関数のモジュラー変換性から、理論のD-braneや境界状態を決定した。こうして求められた理論のdisc振幅は、共形場理論を用いた独立な計算と一致する。昨年度、江口はN=2リュービル理論の力学を調べ、モジュラー・ブートストラップの手法を用いて理論の境界状態を分類した。まずN=2リュービル理論には連続、離散、真空の3つのユニタリー表現が存在するが、これらの表現に対応して理論の境界状態にはD1、D2、D0ブレーンが存在することが分かる。これらのブレーンの波動関数は、表現の指標のモジュラー変換行列から求められ、N=2リュービル理論とT-双対であるSL(2;R)/U(1)理論で知られる境界状態の波動関数とよく対応している。また、江口はN=2リュービル理論を用いて、特異性をもつ種々のカラビ・ヤウ多様体の位相不変量、特に楕円種数を決定した。

江口はまた、幾何学的転移(geometrical transition)の手法を用い、S^3上のチャーンーサイモンズ・ゲージ理論のリンク不変量から出発して、組み合わせ論的な方法を用いて、非コンパクトなカラビ・ヤウ多様体上の位相的弦理論の振幅を正確に決定した。この結果は、Nekrasovによって提唱されたN=2超対称ゲージ理論のインスタントン振幅の拡張と完全に一致し、幾何学的転移の手法が全ての種数と巻きつき数に渉って非コンパクト・トーリックカラビ・ヤウ多様体のグロモフ・ウィッテン不変量を正確に与えることを示している。また江口は一般に非コンパクト・カラビ・ヤウ多様体のグロモフ・ウィッテン不変量が、頂点作用素などの2次元共形場の理論の手法を用いて正確に計算できることを示し、位相的弦理論の振幅が一種のヴェネチアノ振幅の形を持つことを指摘した。江口は現在大きな論争を巻き起こしているflux compact化やstring landscapeの問題に関係して、カラビーヤウ多様体のモジュライ空間の特異点付近でタイプII超弦理論の真空の分布密度の振る舞いを調べた。モジュライ空間の特異点としてはなどがある。これらの特異点に対して(1)質量の無い物質場が生成される、(2)非可換ゲージ対称性が生成される、(3)N=2超対称性を持つ4次元の共形場の理論が生成されるなど興味ある非摂動的な現象が起こる事が知られている。また、多くの場合、特異点付近においては弦理論から重力場が脱落して弦理論は4次元の場の理論に帰着する。江口は真空の分布関数の値そのものは特異点で発散するがその積分は有限である事を示した。モジュライが1次元の場合には真空の分布密度は特異点付近(z=0)での様に振る舞う。一方特異点以外では分布関数は有限で、弦理論の真空は特異点付近に集中している事が知られている。この結果はタイプII弦理論の持つ真空の数が全体で有限である事を示唆しており、string landscapeをめぐる論争にに大きな影響を与える可能性がある。超弦理論における10次元の時空のうち6次元の空間はカラビーヤウ多様体と呼ばれる特別な幾何学的性質を持つ空間に小さく丸まっていると考えられでいる。カラビーヤウ多様体が種妾の特異性を持つ場合は、物理的に興味のある非摂動的現象が起きるため特に興味を持たれている。例えば、カラビーヤウ多様体がALE空間(x 2次元球面)と呼ばれるものになる場合には、理論に非可換ゲージ対称性が生成されるため重要である。一方、特異性を持つカラビーヤウ多様体上の弦理論を記述するためには、リゴービル理論を用いる必要がある。リュービル理論は離散スペクトルの他に連続スペクトルを持ち、これらの表現の指標関数はモジユラー変換の下で複雑に混じり合う。このため、モジュラー不変な理論の分配関数や、モジュラー変換で特定の振る舞いを持つ位相不変量などを構成する事が難しい。18年度、江口は超対称性を持つリュービル理論を詳しく調べ、離散表現と無限個の連続表現を足し合わせたものが良い変換性を持っ事、このような構成要素を用いて理論の位相不変量、特に楕円種数を書く事が出来る事を示した。特に、この方法をALE空間に適用すると、ALE空間の楕円種数が予言されるが、この結果をK3曲面を非コンパクト化して得られた結果と比較すると、テータ関数に関する特定の関係式が導かれる。
3時点縦断データを利用した高齢者のうつからの回復とその因果プロセス

2018年度は、2017年度に作成した3時点縦断データ及び主な調査項目となる高齢者用うつ尺度とその他の調整変数項目のシンタックスとコマンドを用いてデータ解析を行い、解析結果を国際学会(The 10th International Society of Social Capital)及び国内学会(第77回日本公衆衛生学会総会;第33回日本国際保健医療学会)で発表した。更に論文化を行い、現在投稿中の論文が1本、執筆中論文が1本である。具体的には、高齢者のうつからの回復と地域のつながりの変化の関連を検証した。要介護認定を受けていない65歳以上を対象にしたJAGES(日本老年学的評価研究)データのうち3時点のデータ結合が可能であった16市町28,067名のデータを用いた(2010-11, 13, 16年)。2010、2013年にGDSが5点未満、2016年に5点以上をうつ発症、その逆の場合をうつからの回復とした。性、年齢を調整し、ポアソン回帰分析を行った。その結果、約7% (746/10,826)がうつを発症し、約30% (528/1,847)がうつから回復していた。近所づきあいの変化はうつの発症の予測因子とはならなかったが、近所づきあいの維持はうつからの回復の有意な予測因子となっていた。うつ傾向になった高齢者も、地域のつながりを維持させることができれば、うつ傾向から回復できる可能性を示唆した。本研究は下記1,2,3を目的に実施している.1社会・環境の変化と高齢者のうつからのリカバリーの因果を解明すること.2介入可能性の高いリカバリー要因を明らかにすること.3うつからのリカバリー要因とうつのリスク要因の違いを明らかにすること.本研究は,日本老年学的評価研究(Japan Gerontological Evaluation Study:JAGES)プロジェクトの2010-11年調査データを起点としている.回収サンプルのうち,追跡期間前に要介護認定を受けていた者を除き,2013年度に約138,300名から回答を得て作成した縦断パネルデータ(佐々木,2015)を用いる.2016年度は,全国39市町の約30万人へのアンケート調査(回収率約70%)を実施した.前述の縦断データに,パネル化可能な市町のデータを結合し,3時点縦断パネルデータの作成を開始した.先行して,主な調査項目となる高齢者用うつ尺度(Geriatric Depression Scale: GDS)やその他項目のシンタックスを作成し,3時点パネル完成後に速やかに分析に取り掛かる準備を行った.また,大規模調査の実施と並行し,既存の2時点縦断データを用いた震災地域における高齢者のうつ要因に関するサブ解析を行った.3点の研究成果を,学会で発表し(日本公衆衛生学会,日本疫学会,日本国際保健医療学会,いずれも口演発表),論文は,1本が査読審査中で,1本を執筆中である.2017年度も引き続き3時点パネルデータを作成しながら,研究成果を積極的に発信していく.サブ解析で,被災地域における高齢者のうつ発症と近所づきあいの豊かさの程度の関連を検証した.共変量(性別,年齢,主観的健康感,疾患の有無,教育,所得,雇用,家族構成,歩行・喫煙・飲酒習慣,震災被害,転居,震災による親族の死亡経験)を調整したポアソン回帰分析の結果,近所づきあいが深い人より,ほどほどの人が有意にうつ発症リスクが低かった(Adjusted Rate Ratio, ARR: 0.79; 95% Confidence Interval: 0.64-0.97).地域の社会的凝集性と個人の精神的健康の関係の交互作用を示した研究もあり,高齢者の精神的健康は,慎重に対応すべきであることが明らかとなり,今後の解析の重要な示唆を得た.また,震災地域における住居の転居がうつ発症の予測となりうるのかを検証した.住居の移動そのものがうつ発症のリスク要因(ARR:1.51; 95%CI: 1.14-2.00)となっているのみならず,住居タイプにおいて,特にプレハブ住居の転居者で有意にうつ発症リスクが高いことを明らかとし(ARR:2.07; 95% CI: 1.45-2.94),今後,住居環境の変化に考慮した解析をすべきことを示唆した.更に,震災による親しい人との死別と直近1年の死別のうち,どのような死別経験がうつ発生リスクとなっているのかを検証した.前期男女及び後期女性では、いずれの死別経験もうつ傾向発生リスクとならなかったが,後期男性では,直近1年に死別経験がなくても,震災による死別経験があると,うつ発生リスクが高い傾向にあり(31.3% vs 17.8%, Rate Ratio:1.19; 95% CI: 1.05-1.36) ,性別,年齢によって,死別の影響が違う可能性,さらに,突然に遭遇した死別と,ある程度の予測ができていた死別で,うつ発生の影響が違う可能性が考えられた.2017年度は、3時点縦断データを作成し、データクリーニング、さらに、主な調査項目となる高齢者用うつ尺度やその他の調整変数項目のシンタックスとコマンドのダブルチェックを行った。被災地の要配慮者である高齢者の震災後の心理的問題と住居の転居の関連について、震災前後のデータを用いた分析を行い、学会発表および論文発表することができた。

本研究では、震災前後のデータを用いて震災後1年以上経過後の高齢者のうつと転居の関連を震災被災地の宮城県岩沼市のJAGESデータを用いて検証した。年齢、性別、主観的健康感、教育歴、所得、独居、震災による身近な親族や友人との死別、家屋被害の影響を調整しても、仮設住宅への転居者で、うつ発症リスクが2倍となっていた。1.物理的な住居環境の影響(狭い空間や騒音など)、2.社会的な影響(新しい近隣関係やプライバシーがない環境など)、3.心理的な影響(将来への不安など)の3要因が仮設住宅転居者のうつ発症リスクに影響した可能性が考えられた。2018年度は、2017年度に作成した3時点縦断データ及び主な調査項目となる高齢者用うつ尺度とその他の調整変数項目のシンタックスとコマンドを用いてデータ解析を行い、解析結果を国際学会(The 10th International Society of Social Capital)及び国内学会(第77回日本公衆衛生学会総会;第33回日本国際保健医療学会)で発表した。更に論文化を行い、現在投稿中の論文が1本、執筆中論文が1本である。具体的には、高齢者のうつからの回復と地域のつながりの変化の関連を検証した。要介護認定を受けていない65歳以上を対象にしたJAGES(日本老年学的評価研究)データのうち3時点のデータ結合が可能であった16市町28,067名のデータを用いた(2010-11, 13, 16年)。2010、2013年にGDSが5点未満、2016年に5点以上をうつ発症、その逆の場合をうつからの回復とした。性、年齢を調整し、ポアソン回帰分析を行った。その結果、約7% (746/10,826)がうつを発症し、約30% (528/1,847)がうつから回復していた。近所づきあいの変化はうつの発症の予測因子とはならなかったが、近所づきあいの維持はうつからの回復の有意な予測因子となっていた。うつ傾向になった高齢者も、地域のつながりを維持させることができれば、うつ傾向から回復できる可能性を示唆した。うつ予防やリカバリーに向けた地域づくりを戦略的に進めるための科学的根拠を提示する上で,6万人規模の3時点多地域パネルデータを活用し,分析を行っていく.具体的には,3時点縦断パネルデータのクリーニングを行い,国内外の研究レビュー,および,昨年度の研究結果を反映し,本研究の目的を達成するためのデータ解析に取りかかる.目的1の社会・環境の変化という点について,住居環境や近所づきあいの変化,さらに死別経験にも着目し,性別や年齢を調整した分析を実施していく.目的2は,目的1や目的3で高齢者のうつのリカバリー要因やリスク要因と考えられたものから,介入可能性の高いものを,研究者のみならず,自治体等からの声や地域の特性を反映させながら,検討していく.うつ予防、リカバリー要因について、ソーシャル・キャピタルに着目し、3時点縦断データを用いて検証を行う。このリカバリー要因のうち、介入可能性が高い要因をとらえ、高齢者のうつに対する施策の提案を行っていく予定である。当初想定していた調査費用を抑えることができたため.当初想定していた調査費用、データクリーニングのダブルチェック、分析や関連分析費用などを抑えることができたため。データクリーニングのダブルチャックなど,集計データの精度を高めること,分析や関連文献に関わる費用に充てる.
筋損傷の再生を促進する分泌性タンパク質の機能解析

機能未知である新規の分子RAMPとケモカインの一つであるCXCL14をmdxマウス筋芽細胞株より同定した。いずれの分子も分泌タンパク質であるが、、筋再生過程にどのように関与するのか明らかにされていない。RAMPについてはRAMP結合タンパク質の候補分子であったLYVE1とは骨格筋内では共局在しない可能性が高まった。CXCL14については、CXCR4へのCXCL12の結合を阻害する働きがあることが報告されているが、C2C12ではそのような効果が見られないことが明らかになった。さらに、マウス骨格筋再生時にはCXCL14は筋再生を促進することが明らかになった。RAMP結合分子であるLYVE1の発現がRAMPとの共発現により維持されるメカニズムの解明と、リコンビナントRAMPおよびLYVE1を用いたpull downアッセイを試みた。LYVE1はRAMP添加によりその発現が安定することが明らかになったが、mRNAレベルで変動していることから、LYVE1タンパク質の安定化のみならず、他のタンパク質のmRNAレベルを上昇させる可能性が考えられた。実際、RAMPリコンビナントは細胞増殖を促進させる機能があることから、その可能性は高いと考えられる。また、RAMPリコンビナントを哺乳類の培養細胞を用いて作成、精製を行い、活性があることが明らかになった。CXCL14については、筋芽細胞株を用いた実験により、CXCL14の受容体として報告されている2つの7回膜貫通型GPCRは増殖時には両方寄与するが、細胞の遊走性には1つの受容体のみが寄与することが明らかになった。さらにCXCL14は筋分化を促進する働きがあり、Aktシグナル伝達経路を介していることが明らかになった。また、CXCL14はカルジオトキシン投与により筋再生を誘導した骨格筋では比較的早い段階から発現が見られることが免疫染色により明らかになった。また,マウス骨格筋再生過程におけるCXCL14の機能を明らかにするために、リコンビナントCXCL14の作成と精製を行い、筋芽細胞を用いた実験によりリコンビナントCXCL14が活性を持つことを明らかにした。いずれの分子も分泌タンパク質であり、マウス筋再生時に発現が誘導されるが、筋再生過程にどのように関与するのか明らかにされていない。本研究課題では、(1)細胞培養系を用いたRAMPの機能解析、骨格筋特異的RAMP遺伝子を欠損するマウスを用いた筋再生過程におけるRAMPの機能解明を行う。また、(2)筋分化促進因子と考えられるCXCL14がどのように筋分化を促進するのかを細胞培養系およびマウス個体を用いて明らかにすることを目的とする。本研究計画により、新たな骨格筋再生メカニズムの解明につながると考えられる。本年度はCXCL14については、筋芽細胞株を用いた実験を行った。CXCL14受容体2種のうちどちらを介してCXCL14が筋分化に関与するのか、その分子メカニズムの一部を明らかにすることができた。また、骨格筋再生時におけるCXCL14の機能を明らかにするため、マウスへ投与するためのリコンビナントCXCL14を行った。RAMPについては、骨格筋特異的RAMP遺伝子ノックアウトマウス作成のための準備が整った。また、RAMPと結合する分子の同定をさらに進め、候補分子一つを同定した。申請者は、機能未知である新規の分子RAMPとケモカインの一つであるCXCL14をmdxマウス筋芽細胞株より同定した。RAMP結合タンパク質の候補分子としてLYVE1を同定した。再生筋でRAMPとLYVE1が共局在することを明らかにするためにIPを行ったが、現時点ではポジティブなデータは得られていない。また、他の候補分子についての検討を行っている。CXCL14についてはリコンビナントタンパク質の作成と精製を行った。現在マウスに投与し、筋再生過程への影響について検討を行っている。CXCL14投与により筋再生が促進されるという予備的なデータが得られたが、詳細な解析を今後行う予定である。また、筋再生時におけるCXCL14と受容体の発現解析を行い、筋再生初期から両タンパク質とも発現することが明らかになった。さらに、in vitroの培養系でCXCL14の機能を解析したが、細胞の増殖と分化を促進する結果を得ることができた。CXCL14についてはマウス筋芽細胞株C2C12を用いた解析が行われた。その結果、CXCL14を増殖期のC2C12に添加すると、増殖を促進することが明らかにされた。また、CXCL14は分化初期のC2C12に対して増殖維持効果を持つことが明らかにされた。ケモカイン特有のケモタキシス

活性の解析では、CXCL14がC2C12の走化性を誘導することが明らかになった。しかし、CXCL14が生体内においても同様の働きをするかは明らかではない。そこで、マウス生体内におけるCXCL14の筋再生への影響を解析することを目的とした。CXCL14投与マウスではコントロールマウスと比較し損傷後3日目に損傷部に存在する細胞数に増加が見られた。また、損傷後5日目に出現した中心核を有する再生筋のサイズに有意な増加が見られた。そこで、抗CD11b抗体を用いた免疫組織染色による解析を行ったところ、CXCL14投与によりマクロファージの動員数が有意に増加することが明らかになった。さらに、マウス腹腔から単離した腹腔マクロファージを用いた解析により、CXCL14がマクロファージで発現する炎症性因子や抗炎症性因子のmRNA発現を増加することが明らかになり、マクロファージを介した筋再生への影響が示唆された。RAMPについては、機能を明らかにするために結合分子を同定したが生体内における候補分子との結合が全く見られず、その機能を明らかにすることができなかった。さらに、機能を明らかにするため、培養細胞を用いたリコンビナントRAMPタンパク質の作成を行った。CXCL14リコンビナントタンパク質の作成が上手くいかなかったため、全体に遅れが生じた。また、RAMPリコンビナントタンパク質の作成を培養細胞で行ったが、収量が非常に少ないため、その後の実験に用いることが出来ないため、作成方法の再考が必要となったため。機能未知である新規の分子RAMPとケモカインの一つであるCXCL14をmdxマウス筋芽細胞株より同定した。いずれの分子も分泌タンパク質であり、マウス筋再生時に発現が誘導されるが、筋再生過程にどのように関与するのか明らかにされていない。本研究課題では、(1)細胞培養系を用いたRAMPの機能解析、骨格筋特異的RAMP遺伝子を欠損するマウスを用いた筋再生過程におけるRAMPの機能解明を行う。また、(2)筋分化促進因子と考えられるCXCL14がどのように筋分化を促進するのかを細胞培養系およびマウス個体を用いて明らかにすることを目的とした。RAMPについてはコンディショナルノックアウトマウスの作成には到達できなかった。しかし、RAMPはLYVE1のヒアルロン酸結合領域を介してRAMPのC末側のトリプシン様セリンプロテアーゼ領域と結合する可能性が明らかになった。CXCL14についてはin vitro培養系によるCXCL14の機能解析とin vivoにおけるCXCL14の機能解析をおこなった。マウス筋芽細胞株C2C12において、増殖および筋分化を促進することが分かった。さらにCXCL14はCXCL12のCXCR4への結合を阻害する効果が報告されているが、C2C12ではそのような効果は見られないことがわかった。また、マウス骨格筋再生時にCXCL14を投与したところ、筋再生が促進されることが明らかになった。RAMPについては今後、コンディショナルノックアウトマウスを作成し、骨格筋再生過程におけるRAMPの機能を明らかにし、さらに細胞増殖促進効果をRAMPの作用機序を明らかにしたい。
小学校体育授業に剣道を導入するための基礎的研究

本研究は、小学校体育における剣道の学習内容(中学年用、高学年用)作成を試み、内容の妥当性を技能分析と形成的授業評価法を用いて検証した。その結果、作成した学習内容は、小学生にとって技能習得率は高く、且つ、意欲・関心等の高い授業評価を得た。また、小学校体育で使用可能な簡易剣道具と簡易竹刀の作成を試みた。授業実践の結果、いずれも有効活用できることが明らかとなった。近年、いじめや不登校などの子どもの心の問題がクローズアップされており、これらの変化を踏まえた新しい時代の教育の在り方が問われている。学習指導要領による保健体育科目においても、豊かな人間性とたくましい体をはぐくむための教育の改善を図るために、心と体をより一体としてとらえる視点が強調され、人間関係力を高める運動教材の開発が急がれている。本研究は、こうした考え方をより推進するために、小学校体育に武道(剣道)領域を位置付け、小学生に剣道の特性を味わわせることによって豊かな心身の育成をめざす教材開発を試みることをねらいとしている。剣道を小学校体育に導入するための諸課題として、1)小学生が用いて安全で且つ、学校予算で準備可能な用具の開発。2)小学校の発達段階に適した剣道の学習内容の作成。3)小学校教員に指導可能な授業モデルの作成等があげられる。平成19年度は、第1に、小学生が使用する竹刀及び防具の用具開発に重点をおいて研究を進め、その結果、剣道の特性を有しながら、且つ安心感をもたらす打撃強度を有する軽くて安価な竹刀を完成させた。また、剣道具(防具)は、打具の打撃強度に関係して作成されていると考えられる。開発された簡易竹刀の打撃強度を緩衝する防具の開発に取り組んだ(平成20年度完成予定)。第2に,中学年、高学年用の剣道の学習内容の作成に取り組み、その後、授業モデル作成のために、茨城大学教育学部附属小学校4年生120名(1学級40人,3学級)を対象に、1学級4回の剣道授業を実施した。その結果、児童の授業評価、授業のねらいに対する技能成果等の成績は高得点を示していた。小学校体育に剣道を導入するには、学習のねらい、身に付けさせる技能・態度の学習内容、評価基準等を明確にする必要があること。また、現行の剣道具は価格が高く、用具の維持・管理では専門性が必要となり、実際に小学校体育授業で使用するには困難さがあること。更に、小学校教員が担当可能な内容であること等の様々課題がある。本研究は、小学校に剣道授業を導入するための簡易剣道具開発と学習内容作成を目的としている。授業用の簡易竹刀は、1)廉価で耐久性がある。2)修理の簡略化を図る。3)安全性を図る。4)両手操作(柄と刃部)と竹刀のしなり等の竹刀特性を有する。5)打撃力を弱めるために軽量化する。6)竹刀長を1mとする等を考慮して、平成19年度に試作竹刀1を作成した。本年度は、さらに改良し軽量化した試作竹刀IIを作成し、この試作竹刀IIの打撃力に対応する授業用簡易防具(面、胴・垂れ)を開発した。簡易防具作成の観点としては、1)動き易いように軽量化する。2)着脱の簡略化を図る。3)保管、管理の効率化を図る。4)衛生的にする等であった。また、平成19年度は、小学校中学年用(4年生)の学習内容について技能分析法と形成的授業評価法により、その妥当性を検討したが、平成20年度は高学年用(5年生)の学習内容について、国立大学法人I大学教育学部附属小学校5年生を対象に剣道授業を実施した。その結果、児童の剣道の授業評価、技能分析の成績は高得点を示していた。以上のことから、教材用簡易剣道具及び学習内容は小学校体育授業で実施可能なもの考えられる。
脊髄クモ膜下腔投与薬の脊髄に対する安全性の検討

脊髄クモ膜下腔投与薬の脊髄に帯する安全性を検討するために,麻酔・人工呼吸下のイヌにおいて,水素ガスクリアランス法を用いて,局所の脊髄血流量(SCBF)を脳血流量(CBF)と同時測定した.(1)局所麻酔薬テトラカイン5mgの脊髄クモ膜下腔投与(it)は,動脈圧を有意に低下させたが, SCBF・CBFには著明な影響を与えなかった.エピネフリン100, 300, 500μgのitも, SCBFに一定の影響を与えず,またCBFも一定していた.(2)テトラカインによる脊髄麻酔下で, SCBFのautoregulationが存在するか否かを,検討するために,脱血と炭酸ガス吸入によるSCBFの反応性を検討した.呼吸性アシドーシスに対するSCBFの反応性は維持されているが,脱血による低血圧ではSCBFは減少し, autoregulationは部分的に障害されていると推測された.(3)拮抗性鎮痛薬,ブトファノールは,静注およびitでもSCBFに有意な影響を及ぼさず,静注ではCMRO_2のも減少し,これはナロキソンによって拮抗された.(4)プロスタグランシンI_1誘導体(OP-41483)の静注は, SCBF, CBFをともに15%増加させたが, itでは,ともに影響しなかった.(5)塩酸クロニジンのitは, SCBF, CBFに対して著明な影響を与えなかった.これらの結果は,現在臨床で脊髄クモ膜下,あるいは硬膜外で使用されている,テトラカイン,エピネフリン,クロニジン,ブトファノールは, SCBFに著明な影響を与えず,安全に使用されることを示している. (1)の結果は,最近のCrosbyG(アメリカ), Kozody R(カナダ)との結果と一致し, (5)の結果は, Gordhら(スエーデン), CrosbyR(アメリカ)の報告と一致する.脊髄クモ膜下腔投与薬の脊髄に帯する安全性を検討するために,麻酔・人工呼吸下のイヌにおいて,水素ガスクリアランス法を用いて,局所の脊髄血流量(SCBF)を脳血流量(CBF)と同時測定した.(1)局所麻酔薬テトラカイン5mgの脊髄クモ膜下腔投与(it)は,動脈圧を有意に低下させたが, SCBF・CBFには著明な影響を与えなかった.エピネフリン100, 300, 500μgのitも, SCBFに一定の影響を与えず,またCBFも一定していた.(2)テトラカインによる脊髄麻酔下で, SCBFのautoregulationが存在するか否かを,検討するために,脱血と炭酸ガス吸入によるSCBFの反応性を検討した.呼吸性アシドーシスに対するSCBFの反応性は維持されているが,脱血による低血圧ではSCBFは減少し, autoregulationは部分的に障害されていると推測された.(3)拮抗性鎮痛薬,ブトファノールは,静注およびitでもSCBFに有意な影響を及ぼさず,静注ではCMRO_2のも減少し,これはナロキソンによって拮抗された.(4)プロスタグランシンI_1誘導体(OP-41483)の静注は, SCBF, CBFをともに15%増加させたが, itでは,ともに影響しなかった.(5)塩酸クロニジンのitは, SCBF, CBFに対して著明な影響を与えなかった.これらの結果は,現在臨床で脊髄クモ膜下,あるいは硬膜外で使用されている,テトラカイン,エピネフリン,クロニジン,ブトファノールは, SCBFに著明な影響を与えず,安全に使用されることを示している. (1)の結果は,最近のCrosbyG(アメリカ), Kozody R(カナダ)との結果と一致し, (5)の結果は, Gordhら(スエーデン), CrosbyR(アメリカ)の報告と一致する.1,局所麻酔薬テトラカインおよび局所麻酔薬に添加して使用されているエピネフリンの脊髄クモ膜下腔投与の局所脊髄血流量(SCBF)への影響を観察するために、雑種成犬を対象として、水素ガスクリアランス法を用いてSCBFと脳血流量(CBF)を同時測定した。(1)テトラカイン5mg.の脊髄クモ膜下腔投与は、動脈圧を有意に低下されたが、SCBF,CBFともに有意の影響を与えなかった。(2)エピネフリン100,300,500μg,の脊髄クモ膜下腔投与は、SCBFに一定の影響をもたらさず、またCBFも安定していた。これらの結果は、Crosby G(アメリカ,1985)やKozody R(カナダ,1985)の結果と一致している。2.次に脊随麻酔下で脊髄のautoregulationが存在するか否かを検討するためにテトラカインによる脊髄麻酔下で脱血、および炭酸ガス吸入によるSCBFの反応を検討した。(1).呼吸性アシドーシスに対するSCBFの反応性は維持されているが、脱血による血圧低下ではSCBFは減少し、autoregulationは部分的に障害されていると推測された。3.拮抗性鎮痛薬であるブトルファノール0.1mg/kg ivは、CBF SCBF、【CMRo_2】に有意の影響を与えないが、CMRg/ucoseは有意に低下し、これはナロキソンによって拮抗された。0.02mgの脊髄クモ膜下腔投与は、いずれにも有意の影響を与えなかった。この結果は、研究者らのモルフィンの結果とは異なり、オピオイドの中枢神経系血流量に及ぼす影響は、オピオイドの特性によって異なることを示唆している。
HDL新生反応の分子生物学的な解析〜アポリポタンパク質レセプターならびに細胞内情報伝達系の解析〜

細胞コレステロール搬出にかかわるアポリポタンパク質レセプターならびに細胞内情報伝達系の解析のため、主に各種培養細胞を用いた実験を行い、以下の成果を得た。1.野生型及びTangier病患者で報告された変異を導入したABCAI-GFPを発現する293の実験から、ABCA1の変異がアポAI依存性HDL新生反応減弱をもたらす機序は単一でなく、変異の種類毎に異なることを示した。2.ヒトABCA7遺伝子からは、スプライシングによって2種類(type I, II)のmRNAが産生されること、2種類のcDNA由来タンパク質には組織分布や細胞内局在に差があり、type Iのみがアポリポタンパク質依存性HDL新生反応に関与することを明らかにした。3.ABCA1と高い相同性を持つABCA7(正確にはABCA7 type I)のアポリポタンパク質依存性HDL新生反応に関する機能を調べるため、ヒトABCA7-GFPについて293の高発現株を分離し、これもABCAl-GFP同様コレステロール含有HDLを産生すること、しかし各種薬物への反応性はABCAl-GFP発現細胞と必ずしも一致しないこと等を明らかにした。4.ヒト線維芽細胞WI38を用い、アポAI刺激によってPKCの活性化の起きること、PKC阻害剤の添加でアポリポタンパク質依存性HDL新生反応が抑制されること等を示した。5.マウス単球性白血病細胞RAW264を用い、アポAI依存性HDL新生反応の惹起には、脂質を含まないアポAI分子の必要であることを示した。6.RAW264を用い、カルシウム拮抗薬であるverapamilがアポAI依存性HDL新生反応を増強すること、そのメカニズムは今まで報告されていない経路によるABCAI転写促進であることを明らかにした。細胞コレステロール搬出にかかわるアポリポタンパク質レセプターならびに細胞内情報伝達系の解析のため、ヒト由来細胞株293を用いた実験を行い、以下の成果を得た。1)アポAI依存性HDL形成のない293にABCA1-GFPを導入した。GFPの蛍光強度を指標に高発現株を選択したところ、非常に高いアポAI依存性HDL形成を示した。2)同様にTangier病患者で報告されたものを含む各種変異を導入したABCA1-GFPについても高発現株を得た。野生型ABCA1-GFPに比べ、アポAI依存性コレステロール放出とリン脂質放出は減少していたが、その程度は株毎に異なっていた。4)ABCA1と相同性の高いABCA7のアポAI依存性HDL形成作用への影響を調べるため、293へABCA7-GFPを導入した。一過性発現細胞でも、安定発現株でも、アポAI依存性にコレステロールとリン脂質を含むHDLの形成が認められた。5)ABCA1-GFP発現株のアポAI依存性HDL形成はdBcAMP, PMAで増強されたが、ABCA7-GFP発現株のアポAI依存性HDL形成はdBcAMPの影響は受けず、PMA処理時にはよりかえって減弱した。以上より、Tangier病患者で見られるABCA1の変異がアポAI依存性HDL新生反応減弱をもたらす機序は単一ではなく、変異の種類毎に異なることが示唆された。また、ABCA7にはABCA1と同様に、293細胞にアポAI依存性HDL生成能をもたらすことが示された。しかし、薬物投与に対する変化に差があることから、両者の活性調節機構は異なるものと推定される。1)ヒトABCA7遺伝子からは、スプライシングによって2種類(type I, II)のmRNAが産生されること、組織によってこれらの発現パターンには差のあること、type I cDNA

由来のタンパク質は主に細胞膜に分布し、アポリポタンパク質依存性HDL新生反応をもたらすのに対し、type II cDNA由来のタンパク質は主に小胞体に分布し、HDL新生に関与しないことを明らかにした。2)アポAI依存性HDL形成のないヒト由来細胞株293にヒトABCA1-GFPを導入した。GFPの蛍光強度を指標に高発現株を選択し、非常に高いアポAI依存性HDL形成能を持つクローンを得た。3)ABCA1と高い相同性を持つABCA7(正確にはABCA7 type I)のアポリポタンパク質依存性HDL新生反応に関する機能を調べるため、ヒトABCA7-GFPについて同様に293の高発現株を分離し、これもコレステロールとリン脂質の両方を含むHDLを産生すること、しかし各種薬物への反応性はABCA1-GFP発現細胞と必ずしも一致しないこと等を明らかにした。4)ヒト線維芽細胞WI38を用い、アポAI刺激によってPKCの活性化の起きること、PKC阻害剤の添加でアポリポタンパク質依存性HDL新生反応が抑制されること等を示した。5)マウス単球性白血病細胞RAW264を用い、アポAI依存性HDL新生反応の惹起には、脂質を含まないアポAI分子が必要であることを示した。6)RAW264を用い、カルシウム拮抗薬であるverapamilがアポAI依存性HDL新生反応を増強すること、そのメカニズムは今まで報告されていない経路によるABCA1転写促進であることを明らかにした。
ステロイドホルモン誘導性non-codingRNAの生理機能と発現調節機構の解明

DNAから転写されるRNAは蛋白をコードするmRNAばかりでなく蛋白をコードしないゲノム領域からも転写される(転写産物はnon-codingRNAと呼ばれる)。ステロイドホルモンによる転写調節において未知のnon-coding RNAがホルモン調節系に関与している可能性がある。このような最近のRNA worldに関する新知見を背景に本研究は(1)ステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAをcloningする、(2)そのホルモン応答性と機能を解析する、ことを目的として、本年度は以下の解析を行った。1)ステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAのcloningとステロイド応答性の確認マウスの骨芽細胞(初代培養系)と乳腺由来細胞(MCF7)をグルココルチコイドあるいはエストラジオール(10^<-7>M)で処理後、H19年度に得られたcloneについて、蛋白をcodeするものを除いて、定量RT-PCR装置により、cycloheximide処理下、ステロイドホルモン応答性を検討した。さらに、Northern blot法で確認した。non-coding RNA候補として21個のcloneを得たが、予想外に偽陽性クローンが多く、Northern blot法で有意に発現が増加したものは1個のみであった。2)ステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAのpromoterのcloningとホルモン応答性の解析。1個のnon-coding RNAをコードする候補遺伝子について、promoter領域を市販のマウスゲノムライブラリーよりcloningし、reporter luciferase geneをつないで、ホルモン応答性を検討し、デキサメタゾン(10^<-7>M)添加でluciferase活性が1.5倍に上昇した。以上の、これまでの研究結果を総合すると、ステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAの数は少なく、また、応答性は低くいが、その存在の可能性が示唆された。このような最近のRNA worldに関する新知見を背景に本研究は(1)ステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAをcloningする、(2)そのpromoterのホルモン応答性を解析する、(3)機能を解析する、(4)機能が推定されたnon-coding RNAを選別し、その遺伝子のノックアウトマウスの作成に着手する、ことを目的として、本年度はステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAの候補cloneを得ることができた。non-coding RNAのcloningを従来のsubtraction hybridization cloning法により行った。乳腺由来細胞(MCF7)と前立腺由来細胞(LNCaP)をグルココルチコイド、エストラジオールまたはジヒドロテストステロン(10^<-7>M)で処理し、そのtotal RNA由来のcDNA群からステロイドホルモン処理をしていないtotal RNA由来のcDNA群をPCR Selectを用いて820倍のレベルで除き、pUC系vector/高効率E.coliでcloningした。得られた全cloneの部分sequencingを行い、マウスゲノムデータベースを参考対象として、蛋白をcodeするものを除いた。これには、既に完了しているgene chipで検討したステロイドホルモンに応答する蛋白質code遺伝子群の塩基配列を対照とすることで迅速化を計った。残ったNon-coding RNAの塩基配列から定量RT-PCR装置により、発現レベルで5倍以上のステロイドホルモン応答性を示すcloneについてfull-length cDNAをcloningした。これらのcloneの機能及びpromoter領域のcloning、転写調節機構の解析を進めている。このような最近のRNA worldに関する新知見を背景に本研究は(1)ステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAをcloningする、(2)そのpromoterのホルモン応答性を解析する、(3)機能を解析する、ことを目的として、本年度はステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAの候補cloneの解析を行った。昨年に引き続き、non-coding RNAのcloningを従来のsubtraction hybridization cloning法により行った。乳腺由来細胞(MCF7)と前立腺由来細胞(LNCaP)をグルココルチコイド、エストラジオールまたはジヒドロテストステロン(10-7M)で処理し、そのtotal RNA由来のcDNA群からステロイドホルモン処理をしていないtotal RNA由来のcDNA群をPCR Selectを用いて820倍のレベルで除きcloningした。Non-coding RNAの塩基配列から定量RT-PCR装置により、発現レベルで5倍以上のステロイドホルモン応答性を示すcloneについてfull-lengthcDNAをcloningした。これまでの検討から、偽陽性cloneがかなり多いことが判明したが、いくつかの候補cloneを得ることができたので、これらのcloneの機能及びpromoter領域のcloning、転写調節機構の解析を進めている。

1)ステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAのcloningとステロイド応答性の確認マウスの骨芽細胞(初代培養系)と乳腺由来細胞(MCF7)をグルココルチコイドあるいはエストラジオール(10^<-7>M)で処理後、H19年度に得られたcloneについて、蛋白をcodeするものを除いて、定量RT-PCR装置により、cycloheximide処理下、ステロイドホルモン応答性を検討した。さらに、Northern blot法で確認した。non-coding RNA候補として21個のcloneを得たが、予想外に偽陽性クローンが多く、Northern blot法で有意に発現が増加したものは1個のみであった。2)ステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAのpromoterのcloningとホルモン応答性の解析。1個のnon-coding RNAをコードする候補遺伝子について、promoter領域を市販のマウスゲノムライブラリーよりcloningし、reporter luciferase geneをつないで、ホルモン応答性を検討し、デキサメタゾン(10^<-7>M)添加でluciferase活性が1.5倍に上昇した。以上の、これまでの研究結果を総合すると、ステロイドホルモン応答性のnon-coding RNAの数は少なく、また、応答性は低くいが、その存在の可能性が示唆された。
ピロリジン系天然物の全合成研究においてＣ（ｓｐ３）－Ｈ直接官能基化を用いる新戦略

本研究の目的は、ラクタシスチンの全合成で得られた知見を基に、ラジカル反応を利用した高酸化度タキサンジテルペン類の統一的合成手法を確立することである。平成28年度は、心筋のカルシウムイオンチャネル阻害活性を有し、抗不整脈薬への展開が期待されるタキシンBの全合成研究に取り組んだ。本化合物は、橋頭位オレフィンを含む6/8/6員環(ABC環)が高度に官能基化された構造を特徴とし、特にB環上には第四級炭素を含む6連続不斉中心が存在する。AC環の連結に続いてB環形成を行う収束的合成戦略に則り、タキシンBの三環性骨格を構築した。市販化合物から4工程で導いた既知のビニルヨージドに対し、Heck反応・Sharpless不斉ジヒドロキシ化・アシルテルリド形成などの5工程の変換を行い、A環フラグメントとなる光学活性なラジカル供与体を合成した。これをC環フラグメントであるシクロヘキセノン誘導体との分子間ラジカル付加反応に付し、酸素官能基を保持しながら両フラグメントを効率的に連結した。第四級炭素構築を含む4工程を経てジカルボニル化合物へ変換後、既知の分子内ピナコールカップリング反応を適用することでB環形成を行った。得られた三環性化合物に対し、アリル位酸化・アリルジアゼン転位などの4工程の変換を行い、酸化度および立体化学を導入した。その結果、市販化合物から19工程で、高度に官能基化されたAB環を有する重要中間体の合成に成功した。以上の成果は、高酸化度タキサンジテルペン類の新たな迅速的合成手法を提供し、人工類縁体の創出による創薬研究への応用が期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。有機化合物に普遍的に存在する炭素ー水素(C-H)結合を直接的に炭素ー炭素(C-C)結合に変換する手法は、効率的な炭素骨格構築に有用であるばかりでなく新たな合成戦略を可能とする。本研究では、C-H直接官能基化を鍵反応に用いたピロリジン系天然有機化合物の新規合成戦略の確立を目的としている。平成26年度はラクタシスチンの合成研究を行い、全合成を達成した。ラクタシスチンは放線菌より単離された天然物であり、20Sプロテアソームを選択的に阻害することが知られている。分子量400に満たない小分子ながら、ガンマラクタム骨格上の四置換炭素を含む4連続不斉炭素を有する。重要な生物活性と興味深い構造的特徴から、ラクタシスチンの合成研究は盛んに行われてきた。申請者は、C-H直接官能基化を用いることで全く新規の合成経路を確立することが可能であると考えた。市販の(S)-ピログルタミノールを出発原料とし、C-Hアルキニル化によって5位四置換炭素を構築した。導入したアルキンをジケトンへ変換後、Norrish-Yang光環化を経て9位のC-Hアシル化を行った。以上の化学・立体選択的なC-H結合の直接変換反応により、ラクタシスチンの重要中間体の合成に成功した。この中間体から13工程の変換にて、ラクタシスチンの全合成を達成した。本成果は、C-H直接官能基化が天然有機化合物の効率的合成に有用であることを示した点で重要である。申請者は昨年度、オキシルラジカルを利用したC(sp3)-H結合の直接変換反応を鍵とするラクタシスチンの全合成を達成した。その結果、高い反応性と官能基許容性を兼ね備えるラジカル活性種を用いる反応が、効率的な分子変換法として有用であることを実証した。そこで、本手法の一般性をさらに拡大しつつ、より複雑で有用な生物活性を有する天然物の合成研究を行うこととした。タキソールは、微小管の脱重合阻害により強力な抗腫瘍活性を示すタキサンジテルペンである。本天然物は、タキサン骨格と呼ばれる特異な6/8/6縮環骨格上に多くの酸素官能基と不斉中心を有しており、合成化学上大変興味深い。我々は、タキサンジテルペンの統一的合成経路の確立を目指し、タキソールの合成研究に着手した。合成計画としては収束的合成を志向し、分子間ラジカル付加反応による2つの6員環フラグメントの連結と続く8員環化によるタキサン骨格構築を立案した。そこで申請者は本年度、6員環フラグメント連結体の合成を行った。既知化合物であるシクロヘキセン誘導体からStilleカップリング反応による炭素鎖導入、アシルテルリド官能基の構築を経て、ラジカル前駆体を合成した。一方、既知化合物の光学活性シクロヘキセノン誘導体からアリルアルコール中間体を経由し、求電子的シアノ化による一炭素導入を経てラジカル受容体を合成した。両6員環フラグメントの分子間ラジカル付加反応による連結、カップリング成績体のトリフラート体への変換を行い、市販化合物から最長直線13工程でC8位第四級炭素を有する重要中間体の合成経路を確立した。申請者は本年度、タキソールの合成研究を行った。その結果、タキサン骨格構築に向けた8員環化反応の検討を十分に行える基質の合成経路を確立することに成功した。これはおおよそ期待通りの成果であると言える。

平成28年度は、心筋のカルシウムイオンチャネル阻害活性を有し、抗不整脈薬への展開が期待されるタキシンBの全合成研究に取り組んだ。本化合物は、橋頭位オレフィンを含む6/8/6員環(ABC環)が高度に官能基化された構造を特徴とし、特にB環上には第四級炭素を含む6連続不斉中心が存在する。AC環の連結に続いてB環形成を行う収束的合成戦略に則り、タキシンBの三環性骨格を構築した。市販化合物から4工程で導いた既知のビニルヨージドに対し、Heck反応・Sharpless不斉ジヒドロキシ化・アシルテルリド形成などの5工程の変換を行い、A環フラグメントとなる光学活性なラジカル供与体を合成した。これをC環フラグメントであるシクロヘキセノン誘導体との分子間ラジカル付加反応に付し、酸素官能基を保持しながら両フラグメントを効率的に連結した。第四級炭素構築を含む4工程を経てジカルボニル化合物へ変換後、既知の分子内ピナコールカップリング反応を適用することでB環形成を行った。得られた三環性化合物に対し、アリル位酸化・アリルジアゼン転位などの4工程の変換を行い、酸化度および立体化学を導入した。その結果、市販化合物から19工程で、高度に官能基化されたAB環を有する重要中間体の合成に成功した。以上の成果は、高酸化度タキサンジテルペン類の新たな迅速的合成手法を提供し、人工類縁体の創出による創薬研究への応用が期待される。C-H結合の直接官能基化反応における化学・立体選択性についての知見を得ることができた。また、それらを天然物であるラクタシスチンの全合成に応用することに成功し、研究目的の一部を達成することができた。ラジカルカップリング成績体をケトアルデヒドへと変換し、ピナコールカップリングによる8員環化反応を検討する。続いてC環の官能基化を行い、Holtonらの合成中間体へと誘導する。これにより、効率的なタキサン骨格構築法の確立および形式全合成の達成を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。C-H直接官能基化を基盤とする合成戦略を、海洋天然化合物サリノスポラミドAに適用する予定である。サリノスポラミドAはラクタシスチンと同様に20Sプロテアソーム阻害活性を示すことが知られ、多発性骨髄腫治療薬の候補化合物として注目されている。