hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
移動する物体に対するカエル網膜視蓋投射地図上の動的神経活動の多点同時記録

本研究により、5行5列の多点電極列をカエルの視蓋に刺入することで、同時に15カ所からのスパイク活動を記録できるようになった。この方法を用いることで、カエルの右眼に、コンピュータグラフィックスを用いて、様々な速度、距離、大きさの条件で近づいてくる物体の網膜像をシミュレートしたルーミング刺激や網膜上を等速度で拡大する視覚刺激を与えた時の左側視蓋の複数の場所でのスパイク活動の時空間パターンを明らかにすることができた。その結果、これまでに以下の知見を得ることができた。1、これまでは、不可能とされてきた、多点電極列の段階的刺入を可能にした。網膜視蓋投射地図上の広範囲に渡って分布する異なる層に投射している異なる応答特性を持つ網膜神経節細胞の活動を1回の刺入で記録することが可能になった。2、網膜像の拡大の時間経過に依存した、視蓋上での神経活動の放射状の空間的広がりを示すことができた。3、ルーミング刺激に対する網膜神経節細胞の活動様式は、刺激がその受容野中心から提示される時とその他の領域から提示される時では、明らかに異なることが分かった。前者に対しては、刺激提示開始直後から持続時間の非常に長い活動が誘発され、像の急激な拡大以前に活動が停止するのに対して、後者では、急激な拡大の最中に一過性の応答が誘発される。一方、等速刺激に対する網膜神経節細胞の応答は、刺激の開始位置による大きな違いは認められなかった。4、これまで、ルーミング刺激による逃避行動の発現には関与していないと考えられていた網膜神経節細胞R1/2が受容野中心から提示されたルーミング刺激に対してR3同様の活発なスパイク応答を示すことが分かった。5、電極列を400μm以上に深く刺入すると、視蓋神経細胞のスパイク活動を記録することができた。これらの中には、非常に広い受容野、衝突コースへの厳密なチューニング等、ルーミング感受性神経の特性を示すものも含まれていた。5行5列の多点電極列をカエルの視蓋に刺入することで、同時に15ヵ所からのスパイク活動を記録するためのセットアップを構築し、その後、オフラインでスパイク活動の解析を行うための手順を確立した。この方法を用いることで、カエルの右眼に、コンピュータグラフィックスを用いて、様々な速度、距離、大きさの条件で近づいてくる物体の網膜像をシミュレートしたルーミング刺激や網膜上を等速度で拡大する視覚刺激を与えた時の左側視蓋の複数の場所でのスパイク活動を同時記録することができた。1、これまでは、不可能とされてきた、多点電極列の空間的に高解像度の段階的刺入を可能にした。これにより、わずか300μmの範囲内の異なる層に投射している異なる応答特性を持つ網膜神経節細胞の活動を1回の刺入で記録することが可能になった。2、ルーミング刺激に対する網膜神経節細胞の活動様式は、刺激がその受容野中心から提示される時とその他の領域から提示される時では、明らかに異なることが分かった。

3、これまで、ルーミング刺激による逃避行動の発現には関与していないと考えられていた網膜神経節細胞R1/2が受容野中心から提示されたルーミング刺激に対して活発なスパイク応答を示すことが分かった。4、電極列を400μm以上に深く刺入すると、視蓋神経細胞のスパイク活動を記録することができた。これらの中には、網膜神経節細胞のそれとは明らかに異なる、様々な応答特性も発見されている。本研究により、5行5列の多点電極列をカエルの視蓋に刺入することで、同時に15カ所からのスパイク活動を記録できるようになった。この方法を用いることで、カエルの右眼に、コンピュータグラフィックスを用いて、様々な速度、距離、大きさの条件で近づいてくる物体の網膜像をシミュレートしたルーミング刺激や網膜上を等速度で拡大する視覚刺激を与えた時の左側視蓋の複数の場所でのスパイク活動の時空間パターンを明らかにすることができた。その結果、これまでに以下の知見を得ることができた。1、これまでは、不可能とされてきた、多点電極列の段階的刺入を可能にした。網膜視蓋投射地図上の広範囲に渡って分布する異なる層に投射している異なる応答特性を持つ網膜神経節細胞の活動を1回の刺入で記録することが可能になった。2、網膜像の拡大の時間経過に依存した、視蓋上での神経活動の放射状の空間的広がりを示すことができた。3、ルーミング刺激に対する網膜神経節細胞の活動様式は、刺激がその受容野中心から提示される時とその他の領域から提示される時では、明らかに異なることが分かった。前者に対しては、刺激提示開始直後から持続時間の非常に長い活動が誘発され、像の急激な拡大以前に活動が停止するのに対して、後者では、急激な拡大の最中に一過性の応答が誘発される。一方、等速刺激に対する網膜神経節細胞の応答は、刺激の開始位置による大きな違いは認められなかった。4、これまで、ルーミング刺激による逃避行動の発現には関与していないと考えられていた網膜神経節細胞R1/2が受容野中心から提示されたルーミング刺激に対してR3同様の活発なスパイク応答を示すことが分かった。5、電極列を400μm以上に深く刺入すると、視蓋神経細胞のスパイク活動を記録することができた。これらの中には、非常に広い受容野、衝突コースヘの厳密なチューニング等、ルーミング感受性神経の特性を示すものも含まれていた。
共分散等を対象とした行動計量手法における漸近理論の応用

行動計量とは1970年代頃から用いられるようになった言葉で、行動計量学会の誕生に由来する。広義の行動科学(心理学、教育学、経営学、健康科学等)における計量的方法のことである。共分散は統計学の用語で2つの変数間の関連の指標である。現実には限られたデータから求められるので、真の値を推測するためにはその確率に基づくばらつき(分布)を合わせて考えなければならない。この研究では漸近理論という数理統計学の理論を用いて、共分散等に関連する各種指標のより正確な分布の導出を行った。1.クロス共分散(相関)行列の特異値分解における漸近展開クロス共分散行列に関係する推定量の分布の漸近展開を次により行った。まず、クロス共分散行列の特異値と特異ベクトルをクロス共分散行列の飽和モデルのパラメータと解釈した。したがって、モデルとデータとの代表的な距離関数(例えば符号を逆にした尤度)を考えた場合、距離関数を最小化する推定量はすべて同一になる。簡単な距離関数として重みなしの最小自乗によるものを用いた。実際には標本特異値と標本特異ベクトルを求めるのに距離関数を最小化して求めることはないが、距離関数を特異値と特異ベクトルに関して偏微分したものを0とする一次条件を特異ベクトルの正規直交性とともに利用して標本共分散との関数関係を導いた。2.平均及び共分散構造分析における漸近展開パラメータの推定量は正規分布に基づく最尤解や最小自乗解が一般的であるのでこれらの推定量の非正規分布の下での分布の漸近展開を求めた。漸近展開を得るためには推定量に関連する偏微分の他に、観測変数の標本平均と標本分散共分散の4次までの多変量同時漸近キュミュラントが必要となる。一部の結果は得られているが多変量の全てのものは得られていないので個別に結果を用意した。さらにADF理論によるステューデント化推定量は標本平均と標本分散共分散の関数であるとともに標本4次中心モーメントの関数でもあり、漸近正規性の次の項までの漸近展開を得るには、これらの標本モーメント間の漸近分散共分散が必要となる。これらについても個別に結果を用意した。以上の結果を確認するために平均及び共分散構造分析の代表的なモデルとして、共分散構造のみでなく平均にも因子分析モデルを想定したモデルを扱った。相関係数の標本分布の漸近展開の発展として、一般に相関係数の2乗の値に対応する信頼性係数に関して漸近展開を求めた。1.探索的因子分析モデルに基づく合成変量の信頼性の4種の推定量と合成変量の最大信頼性の5種の推定量を提示し、因子分析モデルのパラメータをウィッシャート最大尤度により推定した場合は最大信頼性の5種の推定量は同一となることを示した。推定量と対数をとった推定量の漸近キュミュラントを任意の分布の下でモデルの誤特定を考慮して導出した。また、モデルが真でない場合なモデルの誤特定を考慮した理論値は誤特定を無視した場合よりもシミュレーションの値に近いことを示した。さらに変数変換を用いたホールの方法および正規近似の方法による信頼区間のシミュレーションの結果を示した。2.ガットマンとクロンバックによる信頼性係数のうち、ラムダ3(アルファ)、ラムダ2、ラムダ6について変数の層別に基づく変形版を構成した。このうちひとつはすでに層化アルファ係数として得られている。4種の層化係数のうち2つは層に付随する真の得点が存在する場合に意味があり、他の2つは層内の誤差に相関がある場合に意味があるものである。一部の信頼性係数についてそれらが真の信頼性に等しくなる条件を求めた。信頼性あるいは層化信頼性の推定量の標本分布の近似のために、非正規分布下における分布の漸近展開を導出し、有限な標本における漸近展開の正確さを調べるためにシミュレーションを行った。1.共分散構造分析におけるモデルの適合指標の分布の漸近展開共分散構造分析のモデルの適合指標のうち実際場面で用いられている10個以上の指標について標本分布の漸近展開を求めた。これらの指標には仮定したモデルに対する通常の尤度比統計量とその関数及び無相関観測変数のいわゆるベースラインモデルの尤度比統計量の関数が含まれる。漸近展開の結果は固定対立仮説と非正規分布の下で2項エッジワース展開によって得られた。2.漸近的に分布の種類に依存しないカイ2乗統計量の帰無分布の漸近展開一般的な共分散構造に関して、漸近的に分布の種類に依存しないカイ2乗統計量の帰無分布の漸近展開を非正規分布の下で求めた。同統計量の確率密度の高次の近似のための追加の項は異なる自由度を持つカイ2乗分布の確率密度の重み付の和より得られた。一方、対応するバートレット修正をこの漸近展開を用いずに別途導出した。

固定対立仮説の下では標準化したカイ2乗統計量の分布のエッジワース展開をO(1/n)の次数まで求めた。3.標本四分相関係数の分布の漸近展開四分割表の標本割合に基づく四分相関係数を含むパラメータの推定量の正確な分布を周辺の割合が0のときの推定量の定義を与えた上で導出した。さらに母集団漸近標準誤差で標準化したパラメータの分布の漸近展開をO(1/n)まで求めた。また、ステューデント化した推定量については通常の正規近似の次の項までの分布の漸近展開を行った。数値例により、フィッシャーのz変換を行った四分相関係数の推定量の長所を探索した。
放射光・中性子・中間子を利用した強相関電子系の構造とダイナミックスの研究

(1)銅酸化物高温超伝導体YB_<a2>Cu_3O_<6+δ>(YBCO)の静的および動的な磁気相関を研究し、これまでに得られた動的相関がいわゆるストライプモデルで記述するのに妥当であるか否かを明らかにする。LSCO系高温超伝導体を始めとしてYBCO系超伝導体でも観測されている(静的)動的な非整合ピークについて、スピンと電荷が一次元的なドメイン構造を作るいわゆる「ストライプモデル」の揺らぎを起源とする立場とCuO_2面のFermi面のネスティング効果によって生じるとする立場があった。我々は平成13、14年度に得られた結果からその非整合の大きさを議論してきたが、本年度は高エネルギー領域における動的構造を調べることによって、その端緒となる結果を得ることができた。まず、これまでにYBCO系の高エネルギー領域(ここでは共鳴エネルギーE=42meVよりも高い領域と定義する)の詳細な動的構造は報告されていなかったが、本研究ではパルス中性子を利用した測定を行い反強磁性のゾーンセンターQ(π,π)を中心とした広いQ-E領域についての知見を得た。その結果、共鳴ピークから高エネルギーに向かって広がる分散を示すこと、Q空間における強度分布が円形となること、54meVで再び共鳴ピークを有することなどが明らかとなった。ここで得られた結果はこれまでの成果と併せて、ストライプモデルで記述することは難しい。さらに、最近のNormanらによって報告されたFermi面ネスティングによって計算されたX(Q, E)は我々の結果をよく説明することができ、Fermi面ネスティングによるメカニズムが支持できる。(2)1)の超伝導物質について、フォノン(格子振動)の異常を詳細に測定し、超伝導発現におけるフォノンの役割を見直す。我々は引き続き、磁気的なクーパー対のペアリング機構の可能性と平行して、フォノンを媒介とした超伝導発現の可能性を探るべく、高温超伝導体YBa_2Cu_3O_<6+δ>のアンダードープ組成と最適ドープ組成における電子状態あるいは電子-格子相互作用によって引き起こされるQ=(π,O)近傍の異常の測定をおこなった。まず、YBCOでは、中性子散乱を用いてフォノン分散関係を測定し、Q=(π,O)近傍でLOフォノンとTOフォノンのエネルギーの逆転が起こっていること、またその近傍ではフォノンバンドが平らであることを明らかにしたことをこれまでに報告したが、本年は加えて絶縁体相についての知見を得、Q=(π,O)でのフォノン状態密度の組成変化を明らかにした。詳細は現在解析中であるがこれによってフォノンの役割をより定量的に議論できる。平成14年度に行った研究は昨年度に引き続き、高温超伝導体YBa_2Cu_3O_<6-δ>(YBCO)のアンダードープ組成と最適ドープ組成における電子状態あるいは電子-格子相互作用によって引き起こされるQ=(π,0)近傍の異常の観測をおこなった。また、近年報告された新しい超伝導物質MgB_2において格子振動(フォノン)の状態密度の測定を行った。まず、YBCOでは、中性子散乱を用いてフォノン分散関係をいくつかのホール濃度組成に対して行い、Q=(π,0)近傍でLOフォノンとTOフォノンのエネルギーの逆転が起こっていること、またその近傍ではフォノンバンドが平らであることを明らかにした。ここで得られた結果とARPESので最近報告されたQ=(π,0)近傍での非常にフラットな電子バンドを併せ考えると(π,0)近傍で電子-格子相互作用が発現(強められる)可能性があり、その場合、中性子散乱強度として観測できる。我々は(H,0,0)方向の詳細なスペクトルとその温度変化の測定を行った。その結果、H=1.5にブロードな強度を観測した。この結果が電子-格子相互作用によるものかの詳細は現段階では明らかとなっていないが高温超伝導発現においてフォノンの寄与を全く無視することはできないと考えられる。MgB2では粉末試料による詳細な状態密度の測定を行い、これまで予想されてきたB元素のB_6面内におけるストレッチングモード(E2gモード)がクーパーペアの引力起源を担っているか否か、またその他のフォノンモードの振る舞いの研究を行った。超伝導転移転点近傍から低温で(超伝導相)二つのフォノンモードの積分強度の増加が見られこれら振動モードが引力起源になっていることを示唆する結果を得た。

その結果、共鳴ピークから高エネルギーに向かって広がる分散を示すこと、Q空間における強度分布が円形となること、54meVで再び共鳴ピークを有することなどが明らかとなった。ここで得られた結果はこれまでの成果と併せて、ストライプモデルで記述することは難しい。さらに、最近のNormanらによって報告されたFermi面ネスティングによって計算されたX(Q, E)は我々の結果をよく説明することができ、Fermi面ネスティングによるメカニズムが支持できる。(2)1)の超伝導物質について、フォノン(格子振動)の異常を詳細に測定し、超伝導発現におけるフォノンの役割を見直す。我々は引き続き、磁気的なクーパー対のペアリング機構の可能性と平行して、フォノンを媒介とした超伝導発現の可能性を探るべく、高温超伝導体YBa_2Cu_3O_<6+δ>のアンダードープ組成と最適ドープ組成における電子状態あるいは電子-格子相互作用によって引き起こされるQ=(π,O)近傍の異常の測定をおこなった。まず、YBCOでは、中性子散乱を用いてフォノン分散関係を測定し、Q=(π,O)近傍でLOフォノンとTOフォノンのエネルギーの逆転が起こっていること、またその近傍ではフォノンバンドが平らであることを明らかにしたことをこれまでに報告したが、本年は加えて絶縁体相についての知見を得、Q=(π,O)でのフォノン状態密度の組成変化を明らかにした。詳細は現在解析中であるがこれによってフォノンの役割をより定量的に議論できる。
微生物の生産するセロデキストリン、セロビオースホスホリラーゼの利用

セロビオース及びセロデキストリンホスホリラーゼはセロビオース及びセロデキストリンを加リン酸分解してグルコース1リン酸を生成する酵素である.未だ完全な精製例が無いClostridium thermocellumセロビオース及びセロデキストリンホスホリラーゼの精製を行い,それぞれを電気泳動的に均一に分取することに成功した.さらに,セロデキストリンホスホリラーゼ遺伝子をクローニングをし,大腸菌における発現にも成功した.発現量は実にClostridium thermocellumの400倍であった.ついで,本菌のセロビオースホスホリラーゼ遺伝子のクローニングと遺伝子の大腸菌における発現を行ったところ、高発現に成功した.発現量は実にClostridium thermocellumの30倍であった.ついで,両酵素を大腸菌で大量発現させ,精製酵素を得た.これらの酵素とポテトα-グルカンホスホリラーゼを組み合わせ,澱粉からセロオリゴ糖の生産を試みたところ,収率25%以上でオリゴ糖を得た.P-ニトロ-β-グルコピラノシドをアクセプターとしてグルコース1リン酸を用いてグルコースの付加を試みたところ,P-ニトロ-フェニル基を還元末端部分にもつ一連のセロオリゴ糖を得た.また,放射性グルコースをアクセプターとして,グルコース1リン酸を用いてグルコースの付加を試みたところ,還元末端に持つセロオリゴ糖の合成にも成功した.これらは,セルラーゼの酵素反応の解析に極めて有効であった.すなわち,酵素切断部位を明確に知ることができた.セロビオース及びセロデキストリンホスホリラーゼはセロビオース及びセロデキストリンを加リン酸分解してグルコース1リン酸を生成する酵素である.未だ完全な精製例が無いClostridium thermocellumセロビオース及びセロデキストリンホスホリラーゼの精製を行い,それぞれを電気泳動的に均一に分取することに成功した.さらに,セロデキストリンホスホリラーゼ遺伝子をクローニングをし,大腸菌における発現にも成功した.発現量は実にClostridium thermocellumの400倍であった.ついで,本菌のセロビオースホスホリラーゼ遺伝子のクローニングと遺伝子の大腸菌における発現を行ったところ、高発現に成功した.発現量は実にClostridium thermocellumの30倍であった.ついで,両酵素を大腸菌で大量発現させ,精製酵素を得た.これらの酵素とポテトα-グルカンホスホリラーゼを組み合わせ,澱粉からセロオリゴ糖の生産を試みたところ,収率25%以上でオリゴ糖を得た.P-ニトロ-β-グルコピラノシドをアクセプターとしてグルコース1リン酸を用いてグルコースの付加を試みたところ,P-ニトロ-フェニル基を還元末端部分にもつ一連のセロオリゴ糖を得た.また,放射性グルコースをアクセプターとして,グルコース1リン酸を用いてグルコースの付加を試みたところ,還元末端に持つセロオリゴ糖の合成にも成功した.これらは,セルラーゼの酵素反応の解析に極めて有効であった.すなわち,酵素切断部位を明確に知ることができた.セロビオース及びセロデキストリンホスホリラーゼはセロビオース及びセロデキストリンを加リン酸分解してグルコース1リン酸を生成する酵素である.未だ完全な精製例が無いClostridium thermocellumセロビオース及びセロデキストリンホスホリラーゼの精製を行い,それぞれを電気泳動的に均一に分取することに成功した.さらに,セロデキストリンホスホリラーゼ遺伝子をクローニングをし,大腸菌における発現にも成功した.発現量は実にClostridium thermocellumの400倍であった.本研究は以上の成果の上にたち,本菌のセロビオースホスホリラーゼ遺伝子のクローニングと塩基配列の決定を行った.一次構造の情報を基にして合成プローブを作成し,コロニーハイブリダイゼーション法により,セロビオースホスホリラーゼ遺伝子のクローニングに成功した.本酵素遺伝子は2421bpのオープンリーディングフレームを有し,807アミノ酸残基からなる事を明らかにした.遺伝子の大腸菌における発現を行ったところ,高発現に成功した.発現量は実にClostridium thermocellumの30倍であった.ついで,両酵素を大腸菌で大量発現させ,精製酵素を得た.これらの酵素とポテトα-グルカンホスホリラーゼを組み合わせ,澱粉からセロオリゴ糖の生産を試みたところ,収率25%以上でオリゴ糖を得た.この反応を逆に回せば,セルロースから食用マルトオリゴ糖の合成が可能となる.セロビオース及びセロデキストリンホスホリラーゼはセロビオース及びセロデキストリンを加リン酸分解してグルコース1リン酸を生成する酵素である.未だ完全な精製例が無いClostridium thermocellumセロビオース及びセロデキストリンホスホリラーゼの精製を行い,それぞれの電気泳動的に均一に分取することに成功した.さらに,セロデキストリンホスホリラーゼ遺伝子をクローニングをし,大腸菌における発現にも成功した.発現量は実にClostridium thermocellumの400倍であった.ついで,本菌のセロビオースホスホリラーゼ遺伝子のクローニングと遺伝子の大腸菌における発現を行ったところ,高発現に成功した.発現量は実にClostridium thermocellumの30倍であった.ついで,両酵素を大腸菌で大量発現させ,精製酵素を得た.

これらの酵素とポテトα-グルカンホスホリラーゼを組み合わせ,澱粉からセロオリゴ糖の生産を試みたところ,収率25%以上でオリゴ糖を得た.P-ニトロ-β-グルコピラノシドをアクセプターとしてグルコース1リン酸を用いてグルコースの付加を試みたところ,P-ニトロ-フェニル基を還元末端部分にもつ一連のセロオリゴ糖を得た.また,放射線グルコースをアクセプターとして,グルコース1リン酸を用いてグルコースの付加を試みたところ,還元末端に持つセロオリゴ糖の合成にも成功した.これらは,セルラーゼの酵素反応の解析に極めて有効と考えられる.すなわち,酵素切断部位を明確に知ることができる.
自然史標本の汎用化と収蔵展示技法の体系構築

自然史系博物館に収蔵されている標本は、「館内展示」と「収蔵」に二極化された活用方法しか想定されないことが多い。常設展示では来館者を増やすような著名で大型で美麗なものを、収蔵庫では保管重視で利用者を限定した学術利用に傾倒している。この状況を革新するため、1利活用が容易な標本保存技術の開発、2標本を利活用した演示プログラムの開発と事例収集、3新たな収蔵保存技術の開発、4歴史的建造物を活用した移動展示技法の確立、について実証実験を行い、収蔵資料の汎用化を推進するための体系構築を行い、実践的な「博物館資料論」のオープンな教科書を作成する。
細胞キラリティが左右非対称な内臓捻転を誘導する力学的機構の解明

本研究では、ショウジョウバエ胚の後腸をモデル系として、生体内で細胞キラリティが内臓器官の左右非対称性を形成する仕組みの解明を目指す。ショウジョウバエ胚の後腸は、初め左右対称な構造として形成された後、左ねじ回りに捻転し左右非対称な形態となる。後腸上皮細胞は、捻転前に細胞の長軸が左に傾いた左右非対称な形態(細胞キラリティ)を示し、それが捻転後には解消されることから、細胞キラリティの後腸捻転への関与が示唆されてきた。申請者は、これまでの研究で、3次元バーテックスモデルを用いたシミュレーションおよびライブイメージングにより、捻転前の細胞キラリティが細胞スライドと名付けた新規の細胞挙動により、左右非対称な内臓捻転へと変換されることを示した。細胞スライド時にライブイメージングによって細胞境界を追跡すると、境界接合点を維持したまま、反時計回りに細胞境界が回転していた。これらの結果は、細胞スライド時に、細胞自身が回転運動している可能性を示唆している。本研究では、蛍光ビーズの注入による細胞内回転運動の検出を試みた。野生型および逆位の突然変異体Myosin31DFを用いて実験を行ったが、蛍光ビーズの回転運動に左右差は見られなかった。また、ショウジョウバエにおいて左右性を示す成虫器官の一つである精巣を用いて、RNA干渉法による左右性決定に関わる新たなアクチン関連遺伝子の探索を試みた。その結果、2つの遺伝子を同定することができた。細胞のねじれに寄与する細胞内運動の検出には至っていないが、RNA干渉法を用いたスクリーニングにより、左右性決定に関わる新たなアクチン制御因子2つを同定したから。今後は、ショウジョウバエ胚の後腸および幼虫表皮を用いて、アクチン細胞骨格動態の左右非対称性の検出を試みる。後腸は、組織全体が回転していくことが問題となるため、マトリゲルを用いたex vivo培養、および、より輝度の高いアクチンおよびMyosinIIの蛍光マーカーの作製を試みる。幼虫表皮では、Myosin31DFおよびMyosin61Fの過剰発現により、細胞キラリティが誘導されることがわかっているため、この系を用いてアクチン細胞骨格動態の左右非対称性の検出を試みる。成虫精巣の系を用いて、RNA干渉スクリーニングにより同定した2遺伝子に関しては、ヌル突然変異体のモザイクを作製し、成虫精巣および胚後腸での表現型を観察する。蛍光実体顕微鏡を購入予定であったが、新たな蛍光マーカーを作製することになったため、イメージングを次年度行うこととしたため。今年度、蛍光実体顕微鏡を購入し、分子生物学試薬、イメージング試薬を購入し、イメージングを進める予定である。
エキシマレーザー角膜手術後の共焦点顕微鏡による観察

白色家兎の角膜上皮細胞層をスパーテルにて機械的に剥離し、角膜中央部にエキシマーレーザー角膜手術装置(ニデック社製:EC-5000)を用いて、角膜表層切除術を行い、経時的に共焦点顕微鏡にて生体観察を行うとともに、組織学的検索を試みた。角膜表層切除術は切除範囲:6mmphi、レーザー出力:130mJ/pluse、レーザーパルス:30Hzで施行した。エキマレーザー照射1週間後の角膜を共焦点顕微鏡を用いて観察すると、上皮下に線維状の反射亢進像が認められ、コラーゲンもしくはムコ多糖類等の合成が盛んに行われていることが示唆された。照射2週間後には光学顕微鏡的観察でトルイジンブルーに染色されるHazeの位置に一致して、共焦点顕微鏡では上皮下に直径数十数百mum程度のクレーター状の構造が観察され、エキシマレーザー照射後のHazeの原因の一つと考えられた。このクレーター状の構造はエキシマレーザー照射2ヶ月後にも、やや不明瞭になりながらも存在していた。Kontron社製画像解析装置IBAS-2000を用いて、共焦点顕微鏡により得られた光学的切片の3次元再構築を試み、このクレーター状の構造は深さ数数十mumに達することが確認された。また、Haze部分を組織化学的に観察すると、アルシアン青、コロイド鉄に対し強い染色性を示し、ムコ多糖類の局在が疑われた。また、免疫組織化学的観察では、抗III型、抗IV型コラーゲン抗体の陽性所見が認められた。
梁降伏先行型鋼構造ラーメン骨組の地震応答性状の解明に関する基礎的研究

この研究では,梁降伏先行型の鋼構造ラーメン骨組の地震応答を精度良く追跡できる解析方法を開発し,その地震応答性状を検討することを目的とした.接合部パネルを含めた純鉄骨部材や柱脚の挙動については,精度良く追跡できる解析プログラムを既に開発している.この研究では,1次元有限要素法でモデル化された鉄骨梁に,コンクリートスラブの挙動を近似する要素を付加することによって,合成梁の弾塑性解析を可能にした.また,この方法による解析結果を既往の実験結果と比較しながら,解析モデルにおけるコンクリートスラブの有効幅やコンクリートの応力度-歪度関係の劣化勾配について検討を行った.次に,現行の耐震規定にしたがって設計された現実的な鋼構造骨組を対象に,前記の方法による地震応答解析結果と,合成効果を無視した解析結果を比較して,コンクリートスラブの合成効果の影響を検討した.その結果,コンクリートスラブの合成効果を完全に無視すると,固有周期は510%程度長くなり,最大層間変位角も11.5倍程度に増大する傾向があることや,鉄骨梁の断面2次モーメントを割増すことで曲げ剛性の増大だけを考慮すると,塑性ヒンジ法を用いても,最大層間変位角については良好な近似が得られることなどを明らかにした.その他,梁降伏先行型骨組の地震応答の基本的な性質を明らかにするため,柱梁耐力比が最大層間変位角応答に及ぼす影響について検討し,各層の変形を一様化するために要求される柱梁耐力比を明らかにした.また,鋼構造骨組の地震応答解析における粘性減衰の取り方についても検討を行った.以上の研究成果は,日本鋼構造協会鋼構造論文集などに公表,または,投稿中である.この研究では,梁降伏先行型の鋼構造ラーメン骨組の地震応答を精度良く追跡できる解析方法を開発し,その地震応答性状を検討することを目的とした.接合部パネルを含めた純鉄骨部材や柱脚の挙動については,精度良く追跡できる解析プログラムを既に開発している.この研究では,1次元有限要素法でモデル化された鉄骨梁に,コンクリートスラブの挙動を近似する要素を付加することによって,合成梁の弾塑性解析を可能にした.また,この方法による解析結果を既往の実験結果と比較しながら,解析モデルにおけるコンクリートスラブの有効幅やコンクリートの応力度-歪度関係の劣化勾配について検討を行った.次に,現行の耐震規定にしたがって設計された現実的な鋼構造骨組を対象に,前記の方法による地震応答解析結果と,合成効果を無視した解析結果を比較して,コンクリートスラブの合成効果の影響を検討した.その結果,コンクリートスラブの合成効果を完全に無視すると,固有周期は510%程度長くなり,最大層間変位角も11.5倍程度に増大する傾向があることや,鉄骨梁の断面2次モーメントを割増すことで曲げ剛性の増大だけを考慮すると,塑性ヒンジ法を用いても,最大層間変位角については良好な近似が得られることなどを明らかにした.その他,梁降伏先行型骨組の地震応答の基本的な性質を明らかにするため,柱梁耐力比が最大層間変位角応答に及ぼす影響について検討し,各層の変形を一様化するために要求される柱梁耐力比を明らかにした.また,鋼構造骨組の地震応答解析における粘性減衰の取り方についても検討を行った.以上の研究成果は,日本鋼構造協会鋼構造論文集などに公表,または,投稿中である.今年度は,主に,以下の3課題を検討した.1.梁降伏先行型鋼構造ラーメン骨組の梁に生じる塑性変形現行の耐震規定に従って設計した現実的な鋼構造ラーメン骨組を対象に,地震応答解析結果を整理して,各層の最大層間変位角から梁に生じる最大塑性回転角や累積塑性回転角などを評価する方法を開発した.この結果は,4th International Conference on Advances in Steel Structuresなどで発表している.この結果によると,梁の上面が引張を受ける負曲げの最大塑性回転角の方が正曲げより大きく,兵庫県南部地震などで,梁下側フランジの破断が多く観察されていることと符合しない.これは,解析ではコンクリートスラブによる補剛効果を無視しているためであり,現在,コンクリートスラブの効果を考慮した地震応答解析を進めている.2.柱梁耐力比が鋼構造骨組の地震応答に及ぼす影響現行の耐震規定に準じて設計した魚骨型骨組を対象として,各層の層間変位角応答を一様化するために要求される柱梁耐力比を,地震応答解析結果に基づいて検討した.その結果,各層の層間変位角応答を一様化させるための柱梁耐力比は,骨組の層数にあまり影響されず,地震入力エネルギーの速度換算値が150kine(現行の耐震規定で想定している大地震程度)では1.2,300kineでは1.5程度であることなどを明らかにした.この結果は,鋼構造年次論文集などに発表している.また,現在,現行の耐震規定に従って設計された標準的な骨組を対象に,柱梁耐力比の調査を行っている.3.粘性減衰が鋼構造骨組の弾塑性地震応答に及ぼす影響地震応答解析を行う際に仮定される減衰定数や減衰型が地震応答解析結果に及ぼす影響についても検討しており,鋼構造年次論文集に発表している.コンクリートスラブと鉄骨梁との合成効果は,梁降伏先行型鋼構造ラーメン骨組の地震応答性状に重要な影響をもつことは明らかであるが,合成効果を考慮した地震応答解析はほとんど行われていない.本研究では,合成梁の挙動を適切に追跡できる地震応答解析法を開発し,合成効果が鋼構造骨組の最大層間変位角応答に及ぼす影響について検討した.

まず,1次元有限要素法でモデル化された鉄骨梁に,コンクリートスラブの挙動を近似する要素を付加することによって,合成梁の弾塑性解析法を開発した.また,この方法による解析結果を既往の実験結果と比較しながら検討を行った.その結果を纏めると次のようになる.(1)コンクリートスラブの有効幅は,梁端部では支圧強度を考慮して算定される限界状態設計指針の値が適当で,梁中央部では各種合成構造設計指針の値を用いるのが適当である.(2)解析において,コンクリートスラブの応力度-歪度関係は,有限な長さをもつスラブの軸カ-軸方向変形関係を表すものとして用いられるが,その最大応力点以降の劣化勾配は素材試験によるよりかなり緩やかであると考えた方が適当である.この原因としては,柱と接触する部分の梁端部のコンクリートスラブが圧壊した後は,直交梁を介して応力が伝達することが挙げられる.次に,現行の耐震規定にしたがって設計された現実的な鋼構造骨組を対象に,前記の方法による地震応答解析結果と,合成効果を無視した解析結果を比較して,コンクリートスラブの合成効果の影響を検討した.その結果は,次のように要約できる.(1)コンクリートスラブの合成効果を無視すると,固有周期は5-10%程度長くなり,最大層間変位角も1-1.5倍程度に増大する傾向がある.(2)鉄骨梁の断面2次モーメントを割増すことで曲げ剛性の増大だけを考慮すると,塑性ヒンジ法を用いても,最大層間変位角については良好な近似が得られる.
国際地理学連合「明日の都市をモニタリングする」国際会議の開催

国際地理学連合「明日の都市をモニタリングする」国際会議の開催に向けて,研究分担者を中核にして実行委員会を組織した.実行委員会では,プログラムの立案,会議の進め方,巡検・現地討議の立案,会議参加者の募集方法の検討,パンフレットの原案作成などの作業をおこなった.とくに,これまでの都市地理分科会主催の国際会議あるいはこれと類似したカンファランスの運営に関する情報を収集し,本会議のプログラムや進め方を煮詰めた.電子メールを活用して,世界各国のメンバーに依頼するとともに,トロント大学のボーン教授とウェインステイト大学のシンクレア教授にヒアリングをおこなった.また,議題にすべきトピックや巡検・現地討議の候補地の希望を調査した.2003年8月には,研究代表者の村山と研究分担者の5人がスロベニアで開催された本コミッションの大会に出席し,都市地理学に関する研究発表を行うとともに,参加者に対し,東京での国際会議に関する協力を求めた.また,村山と山下(潤)は2003年9月に開催されたイギリス地理学会に出席し,イギリスの都市地理学の動向についてヒアリング調査するとともに,イギリスの地理学者に2005年開催予定の東京大会への参加を求めた.この国際会議は2005年8月20日から28日の9日間実施することとし,会場は立教大学にすることを決めた.20日から24日までは立教大学での研究発表,そして25日から28日までは関東・中部地方を中心とする科学的巡検(現地討議)を実施することにした.本年度の後半は,特に巡検候補地の検討とそのルートの予備調査を実施した.国際地理学連合「明日の都市をモニタリングする」国際会議の開催に向けて,研究分担者を中核にして実行委員会を組織した.実行委員会では,プログラムの立案,会議の進め方,巡検・現地討議の立案,会議参加者の募集方法の検討,パンフレットの原案作成などの作業をおこなった.とくに,これまでの都市地理分科会主催の国際会議あるいはこれと類似したカンファランスの運営に関する情報を収集し,本会議のプログラムや進め方を煮詰めた.電子メールを活用して,世界各国のメンバーに依頼するとともに,トロント大学のボーン教授とウェインステイト大学のシンクレア教授にヒアリングをおこなった.また,議題にすべきトピックや巡検・現地討議の候補地の希望を調査した.2003年8月には,研究代表者の村山と研究分担者の5人がスロベニアで開催された本コミッションの大会に出席し,都市地理学に関する研究発表を行うとともに,参加者に対し,東京での国際会議に関する協力を求めた.また,村山と山下(潤)は2003年9月に開催されたイギリス地理学会に出席し,イギリスの都市地理学の動向についてヒアリング調査するとともに,イギリスの地理学者に2005年開催予定の東京大会への参加を求めた.この国際会議は2005年8月20日から28日の9日間実施することとし,会場は立教大学にすることを決めた.20日から24日までは立教大学での研究発表,そして25日から28日までは関東・中部地方を中心とする科学的巡検(現地討議)を実施することにした.本年度の後半は,特に巡検候補地の検討とそのルートの予備調査を実施した.
腸内細菌叢がもたらす宿主細胞老化機構の解明

人の腸管内には数百種類以上でおよそ100兆個にもおよぶ腸内細菌が生息しており、これらの集団である腸内細菌叢は宿主腸管細胞と複雑に相互作用することで、腸管内における複雑な生態系、すなわち「腸内エコシステム」を形成している。腸内エコシステムは通常はこれら異種細胞間の絶妙なバランスの元に恒常性を維持しているが、ストレスや加齢等の環境要因の影響によりそのバランスが一度乱れると、炎症性腸疾患や大腸がんといった腸管局所の疾患のみならず、自己免疫疾患や代謝疾患といった全身性疾患に繋がることが報告されている。われわれはこれまでに、メタボロミクスを基盤とする統合オミクス解析技術を構築し、腸内細菌叢由来の酢酸や酪酸といった代謝物質が、腸管上皮細胞のバリア機能を高めて腸管感染症を予防することや、免疫応答を抑制する制御性T細胞の分化誘導を促すことで大腸炎を抑制できることを明らかにした。また、宿主の加齢に伴った腸内環境の変化について同様に解析したところ、宿主加齢に伴った腸内細菌叢の変化が二次的に宿主に影響を与えている可能性が示唆された。そこで本研究では、腸内細菌叢が有する多種多様な機能の中で、宿主の細胞老化を促すと考えられる腸内細菌叢由来代謝物質について網羅的に解析し、その作用機序の統合的理解から、特に腸管上皮細胞の老化と腸内細菌叢由来代謝物質の関係を理解することを目的とした。本年度は若齢および老齢の無菌およびSPFマウスより得られた、小腸・盲腸・大腸の腸管上皮細胞および腸管オルガノイドのトランスクリプトーム解析を実施し、宿主加齢や腸内細菌叢の有無がもたらす腸管上皮細胞への影響について比較解析を行った。その結果、腸管の部位ごとに腸内細菌叢の影響が異なることが示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトの腸管内には数百種類以上でおよそ100兆個にも及ぶ腸内細菌が生息しており、これらの集団(腸内細菌叢)は宿主腸管細胞と密接に相互作用することで、腸管内における複雑な生態系、すなわち「腸内エコシステム」を形成している。腸内エコシステムのバランスの乱れが様々な疾患につながることが次々と報告される中、われわれはこれまでに、メタボロミクスを基盤とする統合オミクス解析手法を考案し、腸内細菌叢から産生される短鎖脂肪酸を初めとする代謝物質が、宿主腸管局所のみならず、全身の恒常性維持に重要であることを明らかにした。また、宿主の加齢に伴った腸内環境変化について同様に解析をしたところ、宿主老化には腸内細菌叢から産生される代謝物質が関与している可能性が示唆された。そこで本研究では、これまで異種生物と考えられてきた腸内細菌叢を一つの臓器と捉え、そこから産生される老化促進因子について、無菌マウスや腸管オルガノイド培養技術を駆使して解析し、その機能を包括的に理解することで、腸内細菌叢由来代謝物質による宿主老化機構を明らかにすることを目的とした。本年度は、若齢および老齢の無菌マウスおよびSPFマウスを解剖し、小腸部位および大腸部位における腸管上皮細胞、腸管上皮幹細胞、腸管上皮リンパ球、腸管内容物、さらには血漿や各種臓器サンプルを採取した。得られたサンプルは順次、トランスクリプトーム解析およびメタボローム解析に供試した。また、採取した腸管上皮サンプルから腸管オルガノイドの樹立も行った。本年度は研究計画書のスケジュール通りに、若齢および老齢の無菌マウスおよびSPFマウスの解剖を実施し、腸管細胞の採取や腸管オルガノイドの樹立を行った。

本研究課題の今後の方針は、得られた腸管細胞サンプルや血漿、各種臓器サンプルについて、統合オミクスアプローチにより遺伝子レベル・代謝物質レベルでのプロファイルを取得し、老化現象と腸内細菌叢由来代謝物質との関係について解析を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ドクターブレード法によるハイドロキシアパタイト膜作製と高温焼成後のイオン交換特性

陽イオン交換体としてハイドロキシアパタイト(Ca_<10>(PO_4)_6(OH)_2;HAp)が知られている。HApは微粉末になりやすく、実際の使用に際し、同一または均一充填状態にするのが難しい。また、低pH域の廃液中に重金属イオンは含まれることが多く、HApは溶解する。そこで、HApを高温焼成した多孔質薄膜作製を試み低pH域での重金属陽イオン含有液中で使用可能であることを確かめ、イオン交換反応の操作を容易にすることを狙い研究・実験を進めた。HApは、CaCl_2とNa_2HPO_4を等モルずつ100°CのH_2O中に滴下し、しかる後にKOH等モルを滴下しCa/P比1.581.65(化学量論的には1.68)のCa欠損型の針状HApを合成した。また、Ca(OH)_2懸濁液にHPO_3を滴下し、70°Cで4時間撹拌し、吸引濾過した後100°Cで乾燥してCa欠損型粒状HApも合成した。これらHAp粉末を有機剤(結合剤;ポリアクリル酸(PAA)、ポリビニルピロリドン(PVP)、可塑剤;ポリエチレングリコール、分散剤;ポリアクリル酸ナトリウム)を含む濃厚スラリーを作製し、ドクターブレード法に適した流動性を把握し、各々の膜厚をコントロール可能な条件を確立した。流動性は針状HApのゼータ電位の等電点がpH5.4、沈降テスト、粘性測定より分散剤は1wt%が適している。また、結合剤PAAを用いた場合は針状HApの固体濃度28wt%、PVPでは41wt%までドクターブレード法で膜作製可能であり、ドクターブレードのゲイト(出口)の高さ、索引速度(キャリアテープの速度)の関数として膜厚への影響を定量的データとして蓄積し最終膜厚を精密に予測し調製することが可能であることを見出だした。7001300°Cで焼成したもについてPb^<2+>イオンとのイオン交換実験を行い、pH2の強酸域でもCa^<2+>イオンと1:1のイオン交換であることを実証した。
機能性分子合成を指向する炭素－水素結合の直截的変換手法の開発

本研究課題は,これまでの研究成果(Rh触媒(J. Am. Chem. Soc. (2009年),Chem. Eur. J. (2014年),Chem. Eur. J. (2016年)),Y触媒(Angew. Chem. Int. Ed. (2010年),Chem. Eur. J. (2015年)), Pd触媒(Angew. Chem. Int. Ed. (2012年),Heterocycles (2015年)), Fe触媒(Adv. Synth. Catal. (2012年))),および予備的知見をもとに,遷移金属触媒による炭素-水素(C-H)結合の直截的変換反応を開発すること,および得られた生成物を利用して,機能性物質を効率的に合成することを全体の構想とし,鋭意検討した.特に平成30年度は.以下の3項目に関して研究を推進し,それぞれの項目で成果を得ることができた.1)ビステトラゾール誘導体のハロアセチレンへの位置および立体選択的ダブル求核付加とPd触媒のダブルC-H結合活性化により,2つのテトラゾール環が融着したヘテロπ共役分子を短工程で合成する手法を見出した.2)テトラゾール置換フェノールのハロアセチレンへの位置および立体選択的ダブル求核付加と分子内転位により,テトラゾール環が融着した多環性π共役分子を短工程で合成する手法を見出した.3)ニトロアレーンとアリールグリニャール試薬から発生したナイトレンのC-H結合活性化,または分子内転位反応により得られたベンゾイミダゾール誘導体のポリアリール化および酸化的環化によりヘテロπ共役分子を合成する手法を見出した(日本化学会秋季事業第8回化学フェスタにてポスター発表済み)平成30年度の研究の成果として,以下の結果が得られた.1)ビステトラゾール置換ベンゼンと1-ブロモ-1-オクチンをDMF中K3PO4存在下で加熱すると,ダブル付加体が単一の異性体として得られ,続くPd触媒によるダブルC-H結合活性化により2つのテトラゾールが縮環したπ共役化合物が得られた.2)オルト位にテトラゾールが置換したフェノールと1-ブロモ-1-オクチンをDMF中K3PO4存在下で加熱すると,ハロアセチレンへのダブル付加,続く選択的分子内転位により,テトラゾールが融着したベンゾオキサアゼピン誘導体が単一の異性体として得られた.3)オルト位にピロリジンおよびトリフルオロアセチルアミド基が置換したポリハロニトロアレーンに対し,アリールグリニャール試薬を作用させると,ナイトレンによるC-H結合活性化または[5,5]転位により,多環性ベンゾイミダゾールが得られ,アリールホウ酸との鈴木・宮浦クロスカップリング反応によるポリアリール化,続くFeCl3による酸化的環化により,ベンゾイミダゾールが融着したπ共役分子が短工程で得られた.最終年度の平成31年度は,本研究の更なる飛躍を目指して,C-H結合の直截的変換反応の開発および応用利用をより一層検討する.特に,一部予備的知見で見出している以下の知見を集中的に展開する.具体的には,1)キラルRh触媒によるアリールアジド誘導体からの含窒素ヘテロ環合成の不斉触媒化および,生物活性分子合成をおこなう.2) Pd触媒によるダブルC-H結合活性化により含テトラゾール縮環π共役化合物の固体での蛍光発光特性を引き続き検討する.3)平成30年度に見出したベンゾイミダゾールが融着したπ共役分子の更なる拡張を実施する.本研究課題は,これまでの研究成果(Rh触媒(J. Am. Chem. Soc. (2009年), Chem. Eur. J. (2014年,2016年)),Y触媒(Angew. Chem. Int. Ed. (2010年)), Pd触媒(Angew. Chem. Int. Ed. (2012年)),および予備的知見をもとに,遷移金属触媒による炭素-水素(C-H)結合の直截的変換反応を開発すること,および得られた生成物を利用して,機能性物質を効率的に合成することを全体の構想とし,鋭意検討した.特に,平成29年度は.以下の3項目に関して研究を推進し,それぞれの項目で成果を得ることができた.1)テトラゾール誘導体のハロアセチレンへの選択的ダブル求核付加とPd触媒のダブルC-H結合活性化により,テトラゾールが融着したヘテロπ共役分子を短工程で合成する手法を見出した.また,得られた化合物群より,蛍光を発現する分子を見出した(日本化学会第98春季年会にて口頭発表済み).2) Rh触媒によるN-[1-[o-(ブロモエチニル)フェニル]アルキル]イミドから光学活性を保持したインデニルアミン誘導体が合成できることを見出した(日本化学会第98春季年会にて口頭発表済み).3)ニトロアレーンと2,4,6-トリイソプロピルフェニルグリニャール試薬より,3環性ベンゾイミダゾールが得られることを見出した(日本化学会第97春季年会にて口頭発表済み).更に,上記以外の知見として,Rh触媒とo-(2,2-ジハロビニル)アリールアジドによる2,3-ジハロインドールの合成手法も見出した(日本化学会第98春季年会にて口頭発表済み).平成29年度の研究の成果として,以下の結果が得られた.

1)テトラゾール置換フェノールと1-ブロモ-1-オクチンをDMF中K3PO4存在下で加熱すると,ダブル付加体が単一の異性体として得られ,続くPd触媒によるダブルC-H結合活性化によりテトラゾールとフランが縮環したπ共役化合物が得られた.得られた含テトラゾール縮環π共役化合物を塩化メチレン溶液で蛍光スペクトルを測定したところ蛍光を発光することがわかった.2)光学活性なN-[1-[o-(ブロモエチニル)フェニル]アルキル]イミドに対してRh2(oct)4触媒を作用させると,中間に発生するRhアルキリデンカルベンのC-H結合に対する挿入により,立体化学保持かつ高不斉転写率で光学活性N-[1-[o-(ブロモエチニル)フェニル]アルキル]イミドを得ることができた.3)オルト位にピロリジンが置換したニトロアレーンに対し,中間に生じたナイトレンのピロリジン環上のC-H結合活性化を経由して,3環性ベンゾイミダゾールが収率良く得られることを見出した.上記以外の知見として,2,2-ジブロモビニル基をオルト位に有するアリールアジドに対して,触媒量のRh2(esp)2を添加しトルエン中で加熱したところ,2,3-ジブロモインドールが収率良く得られることを見出した.同様にジクロロまたはジヨード体からも対応する2,3-ジハロインドールを与えた.本研究課題は,これまでの研究成果(Rh触媒(J. Am. Chem. Soc. (2009年),Chem. Eur. J. (2014年),Chem. Eur. J. (2016年)),Y触媒(Angew. Chem. Int. Ed. (2010年),Chem. Eur. J. (2015年)), Pd触媒(Angew. Chem. Int. Ed. (2012年),Heterocycles (2015年)), Fe触媒(Adv. Synth. Catal. (2012年))),および予備的知見をもとに,遷移金属触媒による炭素-水素(C-H)結合の直截的変換反応を開発すること,および得られた生成物を利用して,機能性物質を効率的に合成することを全体の構想とし,鋭意検討した.特に平成30年度は.以下の3項目に関して研究を推進し,それぞれの項目で成果を得ることができた.1)ビステトラゾール誘導体のハロアセチレンへの位置および立体選択的ダブル求核付加とPd触媒のダブルC-H結合活性化により,2つのテトラゾール環が融着したヘテロπ共役分子を短工程で合成する手法を見出した.2)テトラゾール置換フェノールのハロアセチレンへの位置および立体選択的ダブル求核付加と分子内転位により,テトラゾール環が融着した多環性π共役分子を短工程で合成する手法を見出した.3)ニトロアレーンとアリールグリニャール試薬から発生したナイトレンのC-H結合活性化,または分子内転位反応により得られたベンゾイミダゾール誘導体のポリアリール化および酸化的環化によりヘテロπ共役分子を合成する手法を見出した(日本化学会秋季事業第8回化学フェスタにてポスター発表済み)平成30年度の研究の成果として,以下の結果が得られた.1)ビステトラゾール置換ベンゼンと1-ブロモ-1-オクチンをDMF中K3PO4存在下で加熱すると,ダブル付加体が単一の異性体として得られ,続くPd触媒によるダブルC-H結合活性化により2つのテトラゾールが縮環したπ共役化合物が得られた.2)オルト位にテトラゾールが置換したフェノールと1-ブロモ-1-オクチンをDMF中K3PO4存在下で加熱すると,ハロアセチレンへのダブル付加,続く選択的分子内転位により,テトラゾールが融着したベンゾオキサアゼピン誘導体が単一の異性体として得られた.
アドレノメデュリンーＲＡＭＰ２・ＲＡＭＰ３システムの破綻が惹起する炎症病態の解明

Ramp2,3 (R2、3)は、多彩な生理活性を示すアドレノメデュリンの受容体の構成成分である。我々は、R2破綻とR3欠損時の病態モデルで共通に炎症が惹起されることを見出してきた。本研究では、心血管系、腎臓でR2は臓器保護、恒常性機能維持に働き、この機能がR2の基盤的な役割であることを示した。この過程にR3は関与しない。一方、自然免疫細胞では炎症応答はR3のみが関わることを明らかとした。共通の炎症基盤は、R2R3は独立的に機能するが、R2破綻で臓器不全に伴う炎症に対し、周囲のR3発現の自然免疫細胞が抑制調整し、結果、互いに機能を分担し臓器の恒常維持を保持しているのであろうと考えられた。(2)Ramp3の解析としては、盲腸穿刺腹膜炎(CLP)、LPS敗血症、酸化鉄誘発血栓、DSS誘発大腸炎による病態解析を展開した。特にCLP解析において野生群に比べ生存率が20%程低くなる現象は、腹腔内細胞群(好中球、マスト細胞、マクロファージ)の機能異常(動員能および殺菌能)により、その結果、野生型に対してAST、ALS、Cr値の増加、血小板数減少、血清エンドトキシン値の増加、腹腔液内のエンドトキシンの高値、肺組織像で炎症増加(検討継続中)による臓器機能の不全、ショックへの移行が要因と思われた。そこで腹腔内細胞群の機能異常を特定するためマスト細胞、腹腔動員Mφ,好中球を用いて、サイトカイン生産能、貪食能および走化性、殺菌性を検討した(継続中)。(3)昨年度作製したRAMPの挙動変化を追跡するためのベクターの改良(プロモーター、マーカー局在能、エピゾーマルベクター)を行った。現在、細胞株に導入して機能を検討している。アドレノメデュリン(AM)は、ほぼ全身の組織で産生され、多彩な生理活性を発現する。この多彩な活性には、その受容体を構成する受容体活性調節タンパクRAMP2(R2)およびRAMP3(R3)の働きが重要であると考えられている。その詳細は不明であったが、遺伝子改変マウスを用いた我々の研究から、R2が主に心血管系の恒常性維持に、R3が自然免疫応答にと異なる機能に関与する知見を得たが詳細は不明であった。平成25年度は、前年度の血管、心臓の報告に続いてR2の臓器機能の恒常性維持に関する腎臓での役割をUetake et al. PLoS One. 2014,e87667としてまとめた。一方、R3は、R3(-/-)マウスを用いた盲腸穿刺腹膜炎(CLP)、LPS敗血症、酸化鉄誘発血栓、DSS誘発大腸炎による病態モデル、さらにR3KOR2(+/-)LPS敗血症モデルを加え、それぞれ炎症現象に対する病理学的、生化学的、分子生物学的解析を実施した。これら両者の解析から現在、R2破綻で惹起される臓器機能不全に伴う炎症刺激(動態)に対して、その周囲(浸潤)環境で、R3発現の自然免疫細胞群が応答し、相互に恒常維持に関与する姿が想定された。現在、確固たる分子基盤の知見を得るべく更なる実験を継続中である。多機能ペプチド、アドレノメデュリン(AM)の細胞内シグナルは、受容体活性調節タンパクRAMP2(R2)およびRAMP3 (R3)で規定される。我々はノックアウト(KO)マウスの解析から、R2が主に心血管系の恒常性維持に、R3が自然免疫応答と、異なる機能に関与する知見を得た。さらに両者の共通病態として炎症を見出した。本研究の目的は、この炎症現象を基軸としてAM-R2・R3機能の接点と相互の機能の解明である。(1)盲腸穿刺腹膜炎(CLP)、LPS敗血症、酸化鉄誘発血栓、DSS誘発大腸炎による病態解析を開始した。特にR3KO CLPモデルを重心的に進めた。その結果、R3KOマウスのCLP処理後生存率は、野生群に比べ20%程低くなる現象の再現性を、実験回数・検体数を増やし確認した。さらにCLP後、6,12,24,48時間ごとに、血清、腹腔細胞、血管、肺組織を採材して病理学的及び生理機能的解析を行った。R3KOでは、野生型に対してAST、ALS、Cr値の増加、血小板数減少、血清エンドトキシン値の増加、腹腔液内のエンドトキシンの高値傾向(検討中)、肺組織像で炎症増加傾向(検討中)を観察した。