hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マルチモーダル感覚情報の時空間統合

本研究では,時空間マーキングという観点からのマルチモーダル感覚情報処理過程の精密記述により,高い迫真性と臨場感,自然性等の高次感性情報の脳科学的モデルを構築し,マルチメディア時空間情報提示システムの定量的設計指針の提供を目的とした。研究の結果,人間の様々なマルチモーダル感覚情報処理過程に関する多くの新知見を得るとともに,これらを包括的に表現可能な高次感性情報の知覚モデルを構築し,それに基づいたマルチメデイア時空間提示システムの定量的な設計指針が提案できた。本研究では,人間が複数の異なる感覚受容器官で並列に受容した複合感覚情報,すなわち「マルチモーダル感覚情報」の処理過程を明らかにし,その仕組みに基づいて迫真性・臨場感・自然性の知覚モデルを構築し,マルチモーダル感覚情報提示システムの工学的設計指針の構築を目指す。その際,多重並列的に入力された複数の感覚情報群を分離・統合し,一つの事象として「マーキング」することで複数感覚情報の時空間統合がなされるという独創的な視点にたち,マルチモーダル感覚情報処理過程を精密に記述する。研究実施に際しては,研究メンバーの学際性を生かし,マルチモーダル感覚情報処理過程を情報科学,心理学,脳神経科学の面から解明し,工学的設計指針構築を目指す。本研究では,高度なマルチモーダル情報提示システムの実現のために,マルチモーダル情報の時空間統合処理過程の解明を目指している.本年度は,次の項目に関して検討を行った.(1)視覚と聴覚.150ms-200msという時間窓の中で物体の属性情報(色,輝度,形状情報)が時空間座標上で統合され,事象知覚が生成されることを明らかにした.この時間窓は視聴覚の情報統合が事象知覚に影響を及ぼす時間窓とほぼ同一であり,複数の脳内部位の時空間座標系を一つに統合するシステムが背後に存在することが示唆された.また,映像と音声の同期性判断に関する実験によって,視聴覚統合の時間窓が順応によって補正されるという新たな知見を得た.(2)聴覚と体性感覚.音の定位機構と頭部運動の関係を実験的に検証し,システムの運動感応遅れの検知限が約60msであることを明らかにした.また,検知限よりも大きな遅延を与えると,定位時間が増加することや頭部運動にオーバーシュートが生じることが明らかとなっている.これらの結果をもとに頭部運動による追加マーキング情報を定位判断モデルに反映させることで,音空間の知覚・認知過程と運動感覚との統合機構解明のための足がかりを得た.(3)視覚・聴覚・前庭感覚.聴覚情報の変化が自己運動感覚に及ぼす「聴覚随伴性運動残効」について検証し,音の周波数変化と運動の速度や加速度との関係によって自己運動感覚が変化することが分かった.これまで聴覚随伴性運動残効を実験的に実証した研究は皆無であり,先駆的な研究として高く評価されうると考える.また,クロスモーダルな色彩残効の存在を確認するため,色と運動方向を対応させた刺激を継続提示することで順応させ,静止した状態で順応刺激に対応するクロスモーダルな運動残効が生起することを確認した.本研究では,高度なマルチモーダル情報提示システムの実現のために,マルチモーダル情報の時空間統合処理過程の解明を目指している.本年度は,次の項目に関して検討した.(1)視聴覚イベントの空間マーキングが,周辺視野の範囲では5度程度ずれるという興味深い現象が発見された.今後両イベントの時間を操作することで,視聴覚イベントの時空間マーキングのメカニズム解明につながる足がかりとなるものである.また,視聴覚イベントのマーキング時に,時空間情報だけでなく,「動き」という属性もマーキングする際のタグとして用いられ得るという知見も得られている.(2)粗さ判断に聴覚刺激が与える影響を調べることで,聴触覚のマーキングメカニズムの解明を進めた.聴覚刺激の種類によって粗さ判断への影響が異なるという結果から,両刺激の持つ何らかの特徴の対応づけがマーキングにつながることが示唆される.(3)視覚情報と前庭感覚情報とで刺激の向きが異なる際に知覚される自己運動方向を検討し,視覚情報で誘起される自己運動の方向と前庭感覚に提示される刺激方向とが合成された方向に自己運動方向が変化することが示された.聴覚でも同様の研究成果が得られており,視聴覚,前庭感覚の統合過程の解明に向けての足がかりが得られた.これら以外にも,サルを対象とした実験によりマルチモーダル情報統合処理の学習・生起メカニズムを調べ,視野を人工的に狭くすることで,サルが頻繁に二足歩行をするというこれまでにない新しい発見が得られている.また,マルチメディア時空間提示システムの設計指針構築に向けた研究も開始し,臨場感の構成要因と感覚情報の寄与の分析も行った.その結果,遠感覚や自己受容感覚に関連した感覚からの情報が臨場感を創出するために重要であること,臨場感には「心を揺さぶる」という意味で用いられる傾向があることが示された.本研究では,高度なマルチモーダル情報提示システムの実現のために,マルチモーダル情報の時空間統合処理過程の解明を目指している。本年度は,次の項目に関して検討した。

(1)静止した視覚刺激が移動する聴覚刺激により動いて知覚されるという聴覚誘導性視運動知覚(Sound Induced Visual Motion : SIVM)を世界に先がけて発見した。これまでは豊富な空間情報を持つ視覚が聴覚の空間知覚を変容させるという現象がほとんどであり,この発見はマルチモーダル情報統合の際に,人間にとって妥当なものが取捨選択されて統合するということを示す有力な証拠となるものである。(2)迫真性,臨場感,自然性の感性情報のうち,臨場感という言葉から得られる印象をアンケート調査により明らかにした。アンケート結果から,臨場感は単に辞書的な「あたかもその場にいる感じ」を表すだけでなく,「心を揺さぶる」といった情動に訴えるものを含むという興味深い結果が得られた。さらに,提示される刺激の物理特性を操作し,これら三つの感性情報の差異を知覚実験により明らかにした。この知見は,本研究プロジェクトの最終目標である迫真性,臨場感,自然性のモデル化に直接つながる重要な知見と考えられる。(3)視聴覚音声刺激の時間統合メカニズムに関し,これまで考えられていた時間窓の範囲以上に視聴覚刺激をずらしても,視覚刺激が音声刺激の聴き取りに寄与するという結果が明らかとなった。音声聴取に関連する処理は,単純な視聴覚刺激の処理に比べ高次のものであり,時空間統合モデルのような比較的高次の処理も含むであろう知覚モデルを構築の際に有用な知見となると思われる。これら以外にも,視聴覚定位不斉の知覚メカニズムの検討や,音空間知覚における頭部運動の寄与,サルを対象とした視聴覚統合の発達の解明などの研究を進め,時空間統合モデルの構築,深化を進めている。本研究では,高度なマルチモーダル情報提示システムの実現のために,マルチモーダル情報の時空間統合処理過程の解明を目指している。本年度は,次の項目に関して検討した。(1)高さの異なる二音を繰り返し提示しそれと同期して移動する視覚刺激を繰り返し見続けると,その後に同じ二種の音刺激と静止視覚刺激が提示された際に,二種の音に対応した視覚刺激の動きが知覚される聴覚随伴性視覚運動残効(sound contingent visual motion aftereffect:SCVA)という現象を世界で初めて発見した。マルチモーダル感覚情報の統合処理がこれまで考えられていた以上に極めて初期段階で,かつ,短時間で行われることを示す有力な結果である。(2)顔と声から異なる情動情報が表出される際に,日本人は声からの印象に,オランダ人は顔からの印象に強く影響されることが明らかとなった。迫真性,臨場感,自然性といった高次感性情報の知覚メカニズムを明らかにする上で,どのような感覚情報が支配的に作用するのかを直接明らかにしており,本研究プロジェクトの最終目標である迫真性,臨場感,自然性のモデル化につながる重要な知見である。(3)バーチャル音空間を聴取者の頭部運動を反映させて提示する際に,頭部運動の方向さえ正しく反映させていれば,提示された音空間を正しく知覚できることが明らかとなった。
日本人の英語発話モデルの構築―話ことばの日英対照研究を基に―

本課題は、日本語と英語の話ことばの異なりを橋渡しすることを主眼とした英語教育のための発話モデルを構築することを目的としている。2019年度は主に以下の活動を行った。(1)研究代表者と研究分担者で月23回のペースで研究会を行った。特に、日本語および英語の話ことばの諸現象を「場の理論」の観点から説明し、それを英語教育に活用する方法を議論した。(2)日本英語教育学会・日本教育言語学会第49回年次研究集会で、研究代表者・研究分担者の共著により、口頭発表「日本人のための英語発話モデルの開発:“I"と“you"をどう教えるか」を行った。中高を含む英語教員より多くの意見を得ることができた。(3)日本語と英語の話ことばの異なりを意識化させるために作成した教材(パワーポイント)を用いた授業を行い、学生からのフィードバックを得た。(4)研究代表者・研究分担者を含む6名の共著により、国際ジャーナル(Journal of Pragmatics)に投稿した。論文中、「場の理論」に基づく話ことばの分析を試みた。これは、英語教育のための発話モデルの構築に向けた基礎研究として位置付けられる。(5)『社会言語科学』(2018年12月)、『共創学』(掲載決定)等の執筆活動を行った。研究代表者、研究分担者で継続的に研究会を行い、そこでの議論に基づいて口頭発表、論文執筆を行うことができた。特に、日本英語教育学会・日本教育言語学会第49回年次研究集会で行った口頭発表(「日本人のための英語発話モデルの開発:“I"と“you"をどう教えるか」)に対して、フロアより多くの賛同や意見が得られたことは有益であった。また、作成した教材を用いて実際に授業を行い、学生からのフィードバックを得て、改良を進めつつある。(1)人称詞、問いかけ、プレゼンテーション等、異なる角度から日英比較を行い、その結果を英語教育に活用する試みを行ってきたが、2019年度は、文レベルでは、代名詞、時制、引用表現等、コミュニケーション・レベルでは、会話マネージメント、意見提示、繰り返し、あいづち、うなずき等に研究範囲を拡げる。(2)英語母語話者の研究者の協力を得て、より精緻な日英対照研究を行うとともに、より効果的な英語教育の方法や発話モデルのデザインを議論する。(3)研究成果を国際学会(国際語用論学会・香港)、および国内学会で発表し、他の研究者からのフィードバックを得る。(4)日本英語教育学会・日本教育言語学会第49回年次研究集会で行った口頭発表を論文にまとめ投稿する。その他、国内外ジャーナルへの投稿を行う。本研究は、日本語と英語の話ことばの異なりを橋渡しすることを主眼とした英語教育のための発話モデルを構築することを目指している。2017年度は、以下の研究活動を行った。(1)研究代表者、研究分担者、および研究協力者を交えて、月2回のペースで研究会を行い、日英対照研究をいかに英語教育に活かしていくか、日本人英語学習者のための英語発話モデルをいかにデザインするか等について議論を行った。(2)日本人英語学習者が母語である日本語の話ことばの特徴を意識化するとともに、英語と日本語の構造や言語使用における根本的な相違を理解するための教授資料を作成した。当教授資料を用いた指導を実際の授業で行い、学生からのフィードバックを得た。(3)発話モデル開発のための基礎資料となる日英語対照研究として、日本語用論学会(2017年12月、研究代表者・研究分担者)、共創学会(2017年12月、研究代表者)、日本英語教育学会(2018年3月、研究協力者)等において研究発表を行った。特に、研究協力者による日本英語教育学会での発表は、スピーチの日英対照研究の成果に基づき、日本人大学生が母語のアイデンティティを維持しつつ英語プレゼンテーションを行うためにはどのような指導が必要か、について独創的な考えを提示し、フロアとの活発な意見交換を行った点において有意義であった。「日本語と英語の話ことばの異なりを橋渡しすることを主眼とした英語教育のための発話モデルを構築する」という目的に向けて、研究会を継続して実施し、研究代表者、研究分担者、研究協力者のあいだで生産的な議論を行うことができた。また、研究発表、および執筆活動を通じて、研究成果を着実に発信することができた。日本人英語学習者に日本語と英語の根本的な相違を意識化させるための教授資料を作成、試用し、学生からのフィードバックを得たことは大きな進展であった。

(4)研究代表者・研究分担者を含む6名の共著により、国際ジャーナル(Journal of Pragmatics)に投稿した。論文中、「場の理論」に基づく話ことばの分析を試みた。これは、英語教育のための発話モデルの構築に向けた基礎研究として位置付けられる。(5)『社会言語科学』(2018年12月)、『共創学』(掲載決定)等の執筆活動を行った。研究代表者、研究分担者で継続的に研究会を行い、そこでの議論に基づいて口頭発表、論文執筆を行うことができた。特に、日本英語教育学会・日本教育言語学会第49回年次研究集会で行った口頭発表(「日本人のための英語発話モデルの開発:“I"と“you"をどう教えるか」)に対して、フロアより多くの賛同や意見が得られたことは有益であった。また、作成した教材を用いて実際に授業を行い、学生からのフィードバックを得て、改良を進めつつある。英語教育のための発話モデルの開発に向けて、(1)2017年度に作成・試用した教授資料を、学生からのフィードバックを参考にしながら改善する。(2)他の研究者と連携して研究会やワークショップを開催し、日英対照研究および発話モデルの開発を進展させる。(3)国内外の語用論・社会言語学分野、および、英語教育関連の学会において研究発表を行い、他の研究者からのフィードバックを得る。(4)国内外ジャーナルへの投稿を行う。(1)人称詞、問いかけ、プレゼンテーション等、異なる角度から日英比較を行い、その結果を英語教育に活用する試みを行ってきたが、2019年度は、文レベルでは、代名詞、時制、引用表現等、コミュニケーション・レベルでは、会話マネージメント、意見提示、繰り返し、あいづち、うなずき等に研究範囲を拡げる。(2)英語母語話者の研究者の協力を得て、より精緻な日英対照研究を行うとともに、より効果的な英語教育の方法や発話モデルのデザインを議論する。(3)研究成果を国際学会(国際語用論学会・香港)、および国内学会で発表し、他の研究者からのフィードバックを得る。(4)日本英語教育学会・日本教育言語学会第49回年次研究集会で行った口頭発表を論文にまとめ投稿する。その他、国内外ジャーナルへの投稿を行う。次年度使用額が生じた主な理由は、2017年度に予定していたPC購入を2018年度に持ち越したこと、ワークショップ開催にかかる費用が未使用であったこと(ワークショップの代わりに少人数での研究会を高頻度で行い、課題研究を軌道にのせる準備に力を入れたため)、出張費の一部が未使用であったこと(所属機関から補助があったため)による。2018年度は、長年使用し性能が落ちたPCを高性能のPCに買い替えて、研究環境を整える。また、より多くの研究者に協力を依頼し、2017年度に作成した英語教育のための教授資料を改善するためのワークショップや研究会を行う。そのための旅費、謝金等の支出を予定している。次年度使用額が生じた主な理由として、校務等の事由により出張を見送ったことが挙げられる。2019年度の使用計画には、以下が含まれる。論文出版費、国際学会(国際語用論学会・香港)で研究発表を行うための旅費、英語母語話者の研究者から日英語比較および英語教育についての知識提供を受けるための謝金、書籍購入費、英文校閲費等。
水素結合を戦略的相互作用とする基質認識型キラルBrφnsted塩基触媒の設計開発

グアニジン塩基がプロトン受容した際に形成する水素結合の方向制御に着目し、基質認識部位としての積極的な利用と反応点近傍への効果的な不斉反応場の構築を目指し触媒分子を設計した。要約すると(1)多点水素結合による基質の配向制御によって制御された不斉反応場を構築する。(2)従来の5,6員環などの普通環ではなく、7員環に加えて9員環などの中員環形成により反応点近傍に不斉環境が構築可能な分子設計を行なう。これらの設計戦略を具現化する軸不斉源として、ビナフチル骨格を選択することにした。光学活性ビナフチル誘導体は入手容易かつ多くの化学修飾例、特に3,3'-位への置換基導入が報告されていること、また3,3'-位置換基(G)を適宜選択することで不斉環境を比較的遠くに及ぼすことが可能である。さらに、窒素原子を含む環構造が軸不斉を含んでいるため、中員環構造をとったとしても配座の自由度が比較的小さく複数の反応場の形成が避けられることもビナフチル骨格の利点として挙げられる。本申請研究は触媒反応系の開拓とそれに相応しい高活性と高立体選択的な軸不斉グアニジン触媒の設計開発が鍵となる。そこで、基本となる軸不斉グアニジン触媒のライブラリーを構築するとともに、それを用いて反応系の探索を中心に研究を展開した。触媒ライブラリーは7員環、9員環グアニジンともに、ビナフチル骨格の3,3'-位に導入する置換基(G)に、立体電子的効果の大きく異なる各種置換ベンゼン環を導入して構築した。このライブラリーをもとに触媒と反応基質間、特に求核剤との間で多重水素結合可能な反応系の探索を行った。その結果、軸不斉グアニジンが1,3-ジカルボニル化合物を求核剤とするニトロアルカンとの1.4-付加反応ならびにアゾジカルボキシレートとの不斉アミノ化反応の優れた不斉触媒として機能することを明らかにした。
慢性心不全患者の身体感覚へ働きかけるケアモデルの開発にむけた基礎的研究

慢性心不全は心疾患末期の状態像であり、急性増悪を繰り返し、慢性的に経過する。このような疾患を患う慢性心不全患者が感じている身体感覚に注目し、彼らがそれをどのように経験しているのか、患者の語りを解釈することで当事者の視点より明らかにすることが本研究の目的である。今回は、本研究の第一段階として、患者への面接に先駆け、国内の先行研究において、身体疾患を有する患者の「身体感覚」がどのように捉えられているのかを検討した。具体的には、医学中央雑誌Web版を用いて、2013年3月までの文献を対象として、「身体感覚」の用語を含む文献を検索した。この際、原著論文および看護文献を指定した。検索された文献から、「精神疾患を有する患者、妊産婦、看護師、看護学生を対象とした文献を除く」、「身体感覚に焦点をあてた記述が含まれていない文献を除く」を選定条件として、分析対象文献を抽出し、その内容を分析した。分析した結果、二つの視点から「身体感覚」を捉えている傾向がうかがえた。このような疾患を患う慢性心不全患者が感じている身体感覚に注目し、彼らがそれをどのように経験しているのか、患者の語りを解釈することで当事者の視点より明らかにすることが、本研究の目的である。今年度は、患者への面接に先駆け、国内の先行研究において、身体疾患を有する患者の「身体感覚」がどのように捉えられているのかを検討した。検索された文献から、「精神疾患を有する患者、妊産婦、看護師、看護学生を対象とした文献を除く」、「身体感覚に焦点をあてた記述が含まれていない文献を除く」を選定基準として、分析対象文献を抽出し、その内容を分析した。当初の研究計画では、「身体感覚」に関する文献検討を予定していなかった。しかし、慢性心不全患者への面接によるデータ収集に先駆け、「身体感覚」に関する文献検討を行うことが望ましいと判断し実施したために、当初の研究計画よりもやや遅れた進捗状況である。今年度に進めてきた「身体感覚」に関する文献検討の結果をまとめ、学会誌に発表する。その後、当初から計画していた慢性心不全患者への面接を実施し、面接で得られたデータを解釈・記述し、本研究の目的を達成する。学会誌への投稿にむけての必要経費、慢性心不全患者への面接の実施、逐語録の作成のうえでの必要経費として、研究費を使用する予定である。
黒質-線条体ドーパミン神経回路形成時における軸索ガイドの分子機構の解明

黒質-線条体ドーパミン神経回路形成時における軸索ガイドの分子機構を解析するにあたり、リアルタイムに軸索ガイドを観察できる簡便かつ効率的なモニター系を確立することを目的に、ラットのチロシン水酸化酵素(TH)遺伝子上流のプロモーター領域の下流にGleen Fluorescent Protein(GFP)を連結した導入遺伝子(TH-GFP)を有するトランスジェニックマウスを作製した。成熟したTH-GFPマウスの脳切片の蛍光観察をおこなうと、黒質、腹側被蓋野、視床下部、嗅球をはじめとするドーパミンニューロン、青斑核、孤束核などのノルアドレナリンニューロンが強いGFP蛍光を有することが観察され、そのGFPの発現は中枢カテコールアミンニューロン特異的であることが確認された。また、TH-GFPマウス胎仔個体を蛍光実体顕微鏡下で観察すると、中脳腹側領域に発生するドーパミンニューロンをGFP蛍光で検出することができ、詳細な解析によって、TH抗体で染色される発生中のドーパミンニューロンの大部分が強いGFP蛍光をもつことが観察された。TH-GFPマウスを利用した胎仔脳の展開培養系にて中脳ドーパミンニューロンの発生誘導、軸索伸長の様子を観察したところ、時間経過を追ってドーパミンニューロンが中脳腹側領域に発生誘導される様子をリアルタイムに検出することができた。また、GFP蛍光によってドーパミンニューロンの軸索の先端まで検出することができ、胎仔脳の展開培養系でドーパミンニューロンの軸索が吻側方向に伸長する様子を容易に観察することもできた。ここでの胎仔脳の展開培養系は神経管の背腹軸と前後軸を維持しており、発生過程にみられる空間的制御を観察できる培養系である。さらにドーパミンニューロンをGFP蛍光で可視化したTH-GFPマウスを利用することでリアルタイムに軸索ガイダンスをモニターすることが可能となった。すなわち、本研究によって、我々の目的とした黒質-線条体ドーパミン神経回路形成時における軸索ガイドの空間的、時間的制御を効率的かつ簡便にモニターする解析系を確立することができた。今年度は、中脳ドーパミン(DA)ニューロンの軸索伸長ガイドの有効なモニター系の確立とDAニューロンの分離回収に成功し、中脳ドーパミン(DA)ニューロンの回路形成を制御する基本原理のモデル化と軸索ガイド因子の同定並びにその生理機能の解明を目指した次年度の研究遂行につながる一定の成果を得た。1.チロシン水酸化酵素(TH)遺伝子のプロモーターの支配下にGleen Fluorescent Protein(GFP)発現するトランスジェニックマウス(TH-GFPマウス)の成熟期ならびに胎生期におけるGFP発現様式の詳細な解析から、TH神経細胞においてGFPの蛍光を強く発する2系統のマウスを取得した。これらのマウスは今後の本課題の遂行に極めて有効であるものと考えられた。2.TH-GFPマウス胎仔脳の器官培養系において、GFP蛍光を指標に軸索伸長の経時的パターン変化を簡便かつ有効に観察することができ、TH-GFPマウスを利用した極めて有効な神経発生のモニター系を確立することに成功した。3.TH-GFPマウスからセルソーターによってDAニューロンを均一に分離回収することに成功し、分離DAニューロンを抗原にしてDAニューロン膜に対するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを作製するとともに、胎生期DAニューロン由来のcDNAライブラリーを作製した。現在までに主として免疫染色によって特徴的な染色パターンを示す数種類のモノクローナル抗体を選択分離した。

今後、器官培養系を利用して軸索伸長に影響を与える機能阻害抗体をスクリーニングし選択分離し、DAニューロンの軸索ガイド分子の同定を試みる計画である。黒質-線条体ドーパミン神経回路形成時における軸索ガイドの分子機構を解析するにあたり、リアルタイムに軸索ガイドを観察できる簡便かつ効率的なモニター系を確立することを目的に、ラットのチロシン水酸化酵素(TH)遺伝子上流のプロモーター領域の下流にGleen Fluorescent Protein(GFP)を連結した導入遺伝子(TH-GFP)を有するトランスジェニックマウスを作製した。成熟したTH-GFPマウスの脳切片の蛍光観察をおこなうと、黒質、腹側被蓋野、視床下部、嗅球をはじめとするドーパミンニューロン、青斑核、孤束核などのノルアドレナリンニューロンが強いGFP蛍光を有することが観察され、そのGFPの発現は中枢カテコールアミンニューロン特異的であることが確認された。また、TH-GFPマウス胎仔個体を蛍光実体顕微鏡下で観察すると、中脳腹側領域に発生するドーパミンニューロンをGFP蛍光で検出することができ、詳細な解析によって、TH抗体で染色される発生中のドーパミンニューロンの大部分が強いGFP蛍光をもつことが観察された。TH-GFPマウスを利用した胎仔脳の展開培養系にて中脳ドーパミンニューロンの発生誘導、軸索伸長の様子を観察したところ、時間経過を追ってドーパミンニューロンが中脳腹側領域に発生誘導される様子をリアルタイムに検出することができた。また、GFP蛍光によってドーパミンニューロンの軸索の先端まで検出することができ、胎仔脳の展開培養系でドーパミンニューロンの軸索が吻側方向に伸長する様子を容易に観察することもできた。ここでの胎仔脳の展開培養系は神経管の背腹軸と前後軸を維持しており、発生過程にみられる空間的制御を観察できる培養系である。さらにドーパミンニューロンをGFP蛍光で可視化したTH-GFPマウスを利用することでリアルタイムに軸索ガイダンスをモニターすることが可能となった。すなわち、本研究によって、我々の目的とした黒質-線条体ドーパミン神経回路形成時における軸索ガイドの空間的、時間的制御を効率的かつ簡便にモニターする解析系を確立することができた。
識別マージンの強い分布的統制による頑健化と効率化の研究

本研究では、機械学習のもっとも基礎的な学習課題である二値識別に着目し、従来の手法の新たな展開を探るべく、学習アルゴリズムのフィードバック方法を抜本的に改新することを検討してきた。本研究の本質的な特徴は、識別課題で重要な役割を果たす「マージン」という指標の平均にとどまらず、その確率分布自体を最適化の対象としてとらえていることが挙げられる。平成30年度の成果として、最初の取り口として、マージン分布の裾に引っ張られにくいパラメータを新たに特徴づけて、そのパラメータをデータから推定し、それを最大化しようとする新しい学習アルゴリズムの理論解析および入念な数値実験を行った。そのパラメータの新たな定義は多項式の形をとるトランケーション関数によって決まるのだが、そこには利点がいくつもある。外れ値の影響が受けにくく、統計的なロバスト性が長けている。また、この関数を導入したことによって、新たに提案している目的関数と二値識別率の関係を明示できるようになる。これは数学的な理論にとどまらず、多項式の形を利用すれば、提案関数と二値識別率の乖離がどの程度大きく成りうるか数値的に検証することも可能になる。このやや煩雑な計算を行うプログラムを副産物としてインターネット上で公開している。数値実験では、分布自体を制御する自由度がまだ低いが、種々のデータセットにおいてベンチマーク手法と同程度以上の性能を記録しており、基本的な原理は予想通りであった。特に、提案しているスケーリング係数をデータ駆動的に決めることで、コストのかかる正則化の作業を省くことができることも判明し、実用性のポテンシャルが高いと見ている。初期的ながら、理論とこの研究成果は統計的機械学習のトップカンファレンスの一つであるAISTATS 2019に採択された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
多能性遺伝子の発現を指標にしたヒトiPS由来神経幹細胞の腫瘍原性に関する研究

近年、ヒトinduced Pluripotent Stemcell (以下ヒトiPS細胞)を用いた再生医療の現実化に向けて様々な組織の細胞への分化を可能にする技術の進展がなされている。神経系組織における再生医学においては、マウス、ラット、マーモセットなどのモデル生物系を用いて、脊髄損傷に対する神経幹細胞移植療法研究にiPS細胞から分化処理を行った神経幹細胞が用いられており、有用性が確認されている。しかし、分化処理を施した神経幹細胞の腫瘍原性が問題になっており、分化プロトコールの改良などに対処しているのが現状である。本研究では、分化誘導して産生された神経幹細胞に特有の腫瘍原性のメカニズムが存在すると考え、この可能性の検証を行うことを目的とした。平成27年度においては、ゲノム改変技術によって、ヒトiPS細胞とES細胞由来の神経幹細胞のゲノム上のOct4遺伝子座に各種レポーター遺伝子または機能性遺伝子を組み込み、挙動を解析するための神経幹細胞を取得するための準備を行った。具体的には、CRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集を行うために、ガイドRNA発現ベクターの作成、多能性遺伝子Oct4のゲノム断片中のストップコドンを外来性挿入遺伝子に置き換えたドナーDNAをそれぞれ環状プラスミドの状態で作成した。ドナーDNAは、相同組み換えが起こった細胞の選択性を高めるためにiPS細胞、神経幹細胞で発現が高まるプロモーターの制御下に薬剤耐性遺伝子を配した。これらの遺伝子を293T細胞へ遺伝子導入し、ゲノム編集が起こることを確認した試験実験の後、ヒトiPS細胞、ヒト神経幹細胞株に対してゲノム編集を行った。これらの細胞を用いて次年度以降の計画研究を行う予定である。平成27年度においては、ゲノム改変技術によって、ヒトiPS細胞とES細胞由来の神経幹細胞のゲノム上のOct4遺伝子座に各種レポーター遺伝子または機能性遺伝子を組み込み、挙動を解析するための細胞株を取得するための準備を行った。過程において、CRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集を前段階実験として293T細胞を使用して試行しゲノム編集が起こることを確認している。これら条件検討の後、ヒトiPS細胞、ヒト神経幹細胞株に対してゲノム編集を行っている。しかし、これらのゲノム改変株の取得に予定よりも時間を要しており、平成27年度中に行う予定であった腫瘍形成検討の実験作業が平成27年度に行えなかった。28年度中に腫瘍形成実験の本作業が行われる予定であるが、当初の予定より2ヶ月程度遅れていると考えられる。総じて、平成28年度内に研究計画の予定に十分追いつけるものと考え、「概ね順調」との判断をした次第である。平成28年度に行う研究内容は、申請書記載の研究計画の通りに行う。平成27年度に行う研究の一部が残ってしまったが、平成28年度の計画に影響を及ぼさない範囲であると考えている。平成27年度において行うべき実験の一部について、平成28年度中に行うことになったため、平成28年度の予算に組み入れて、該当する研究について充当する予定である。

総じて、平成28年度内に研究計画の予定に十分追いつけるものと考え、「概ね順調」との判断をした次第である。平成28年度に行う研究内容は、申請書記載の研究計画の通りに行う。平成27年度に行う研究の一部が残ってしまったが、平成28年度の計画に影響を及ぼさない範囲であると考えている。平成27年度の未使用額が直接経費の約12%生じたが、概ね計画通り必要試薬、必要経費として使用できたと考えている。研究代表者が所属する研究室の試薬、物品発注業務担当者が行う複数業者の見積もり取得などのコスト削減への努力により定価ベースでの試算よりも安価に購入できたことが要因だと考えられる。平成27年度において行うべき実験の一部について、平成28年度中に行うことになったため、平成28年度の予算に組み入れて、該当する研究について充当する予定である。
電子ホログラフィによる立体テレビを実現するための専用計算機システムの開発

本年度の研究目的として,昨年度に開発したシステムの拡張と,高品質な立体動画像の再生を掲げてきた。ホログラムを生成するための専用計算機システムと,ホログラムを表示するディスプレイを接続するために,GPU (Graphics Processing Unit)に着目をした。GPUは近年では汎用数値計算のアクセラレータボードとしても使われており,その本来の用途である映像の表示と合わせたシステムとは親和性が高い。GPUを用いてホログラムを高速に作成する研究は既に行われており,本研究ではプロジェクターと組み合わせたフルカラーホログラフィシステムの開発を行ってきた。このシステムではカラーの像を再生するためにR,G,Bの各色毎にディスプレイを割振り,GPUで各色に対応したホログラムを表示するシステムとなっている。またこのシステムではGPUで計算,表示の全てを行っているが,計算の部分を専用計算機に置き換えれば,専用計算機からの出力をリアルタイムに送れるシステムを構築できる事が分かった。また再生像の高品質化という点については,上でも述べたようにフルカラーの像の再生を行った。この成果は動画を配信できる論文誌(Optics Express)に投稿しており,実際にWeb上で観賞することができる。また従来多くの研究者が用いてきた表示デバイスは,振幅ホログラムと呼ばれるものを表示するためのものであった。そこで再生像の高品質化を図るために,位相ホログラムというものについて調査し,再生,比較実験を行った。その結果位相ホログラムの方が高効率で高品質な像が再生できることを確かめた。また昨年度までの成果と今年度の成果をまとめて,2件の招待講演で発表してきた。いずれも国際会議であり,研究成果について大いにアピールすることができた。研究課題「電子ホログラフィによる立体テレビを実現するための専用計算機システムの開発」を実現するためには,「(1)ホログラフィ専用計算機の高性能化及び並列化」と「(2)リアルタイム再生システムの構築」が挙げられる.(1)に関して,我々はこれまでにホログラフィ専用計算機HORNを開発してきている.これにより,1万点の立体像をテレビと同じ秒間30フレームで再生する計算速度を達成できた.今回は立体テレビの実現にさらに近づくために,100万点以上の物体点で構成される立体像を扱える専用計算機を開発した.また処理する物体点数が増えると計算時間も増加するので,専用計算機の高速化と,それらを並列に扱うためのネットワークシステムの構築を行った.これらの成果は論文にまとめて,アメリカの光学学会(Optical Society of America : OSA)のフリー電子ジャーナルに投稿した.その結果OSA関連のホームページのトップに論文の動画(電子ホログラフィの再生像)が掲載され,論文採用から2ヶ月連続で論文ダウンロード数1位を獲得するなど注目集めた.100万点という非常に多くの点数を用いた電子ホログラフィの再生例はこれまでになく,10万点でも非常に滑らかで綺麗な動画を再生できたことの意義は非常に大きい.(2)に関しては,専用計算機と像を再生するための液晶ディスプレイをつなぐシステムを開発したが,これまでは6,000点の立体像を秒間14フレームで再生するのが限界であった.通信方式の改良,計算回路の改良を行うことで,1万点の物体点数で秒間30フレームを実現することに成功した.こちらも論文に成果をまとめてOSAのフリー電子ジャーナルに投稿した.物体点数の多い複雑な立体像を自由にリアルタイムに操作できるシステムを開発することで,電子ホログラフィシステムの応用例を示すことができた.本年度の研究目的として,昨年度に開発したシステムの拡張と,高品質な立体動画像の再生を掲げてきた。
エナメル蛋白を修飾する糖鎖についての組織化学的および生化学的研究

エナメル基質の形成・石灰化における糖質の役割を明らかにすることを目的として以下のことを調べた。(1)糖鎖の修飾において重要な役割を果たしているゴルジ装置の形成・発達の機構を、分化期エナメル芽細胞を用いて、TGNのマーカー酵素であるCoA PaseおよびCMPaseの活性を示すsacculeと、形成・発達期のGolgi stackとの関連により調べた。(2)斑状歯を導くフッ素が、分泌期エナメル芽細胞によるエナメル基質の分泌・形成に対してどのような影響をおよぼすかを、4種類のlectinとamelogenin抗体を用いて調べた。分化期エナメル芽細胞では、sacculeの数やその長さにおいて様々な大きさを示すGolgi stackや小胞の集団が、核の近位や側方部で、単独または集合して見られ、これらはCoA PaseおよびCMPase活性を示すsacculeに常に隣接していた。さらに、細胞の分化にともない、CoA PaseおよびCMPase活性を示すsacculeに隣接したGolgi stackの数は増加していた。これらのことから、TGNとGolgi stackとは、それらの形成・発達過程において異なっており、TGNは新たなGolgi stackの形成において、その位置を調節しているのかもしれないと考えられた。分泌期エナメル芽細胞細胞の合成・分泌に対するフッ素の影響を高用量のNaFを背部皮下に4日間投与したラットにより調べたところ、フッ素を処理した分泌期エナメル芽細胞では、大型空胞や様々な電子密度を持った大型顆粒の集積と、小胞体間やゴルジ装置と大型顆粒周辺での小胞の集積が見られた。、ゴルジ装置ではmedialとtrans Golgi sacculeの拡張が見られた。大型顆粒におけるレクチンの染色性は顆粒の電子密度により異なり、amelogeninの含量も異なっていた。また、大型顆粒が相互に融合している像も見られた。これらのことから、集積した大型顆粒はエナメル蛋白合成過程の様々な段階から異常に形成されたものと考えられる。また近年、細胞内の小胞輸送に三量体G蛋白が関与していることが示されるとともに、F^-がこの蛋白を活性化することも示されている。一方、小胞の集積や小胞を含む大型顆粒が細胞質の様々な部位で見られたことを考え合わせると、フッ素処理が分泌期エナメル芽細胞の細胞内小胞輸送を乱すことを示すとともに、フッ素が分泌期エナメル芽細胞の小胞輸送においてsortingとfusionの両過程を障害する可能性を示しているものと考えられる。エナメル基質の形成と石灰化における糖鎖の役割に関する前年度までの研究において、エナメル芽細胞が分化しエナメル基質の合成・分泌活性を高めると共に、Golgi装置においてgal、galNAc、glcNAc、sialic acidなどの糖鎖の付加活性を高めることを観察してきた。これらの糖鎖がエナメル質形成においてどのように関与するかを、NaF処理により導いた石灰化不全ラット切歯歯胚を用いて、lectin染色により調べた。NaFを6.31または12.62mM

添加した飲水による一ヶ月間の経口投与や、一日に2回20mg/kgの割合で4日間の皮下投与した歯胚の光顕観察において、6.31mM飲水投与群ではエナメル質での著名な変化が見られなかったものの、12.62mM飲水投与群や20mg/kg皮下投与群では、エナメル質で基質の構造的乱れをともなう低石灰化帯の形成を認めた。一方、電顕観察では、投与量により強度の差異をともなうものの、これらの処理により細胞質での異常顆粒の貯留や、エナメル質でのstippled material様物質の蓄積が見られた。さらに、一部のGolgi装置ではstackが小さくなり、sacuuleの並びが乱れる傾向も認められた。NaFの糖付加活性に対する影響を、6.31mM飲水投与群の歯胚を用いて、HRP標識lectin(Con A、GS-I、SBA、WGA、PNA)により観察した。NaF処理においても、Golgi装置はこれらのlectinに対して反応性を示すものの、stack内での反応産物の分布が変化する傾向が見られた。すなわち、stack内のより多くのsacculeが染色陽性を示す傾向が見られ、特に、構造の乱れを示すstackでこの傾向が強かった。これらの事から、NaFがGolgi活性の低下を導く可能性が考えられ、現在より高濃度処理群での検証を進めている。エナメル基質の形成・石灰化における糖質の役割を明らかにすることを目的として以下のことを調べた。(1)糖鎖の修飾において重要な役割を果たしているゴルジ装置の形成・発達の機構を、分化期エナメル芽細胞を用いて、TGNのマーカー酵素であるCoA PaseおよびCMPaseの活性を示すsacculeと、形成・発達期のGolgi stackとの関連により調べた。(2)斑状歯を導くフッ素が、分泌期エナメル芽細胞によるエナメル基質の分泌・形成に対してどのような影響をおよぼすかを、4種類のlectinとamelogenin抗体を用いて調べた。分化期エナメル芽細胞では、sacculeの数やその長さにおいて様々な大きさを示すGolgi stackや小胞の集団が、核の近位や側方部で、単独または集合して見られ、これらはCoA PaseおよびCMPase活性を示すsacculeに常に隣接していた。さらに、細胞の分化にともない、CoA PaseおよびCMPase活性を示すsacculeに隣接したGolgi stackの数は増加していた。これらのことから、TGNとGolgi stackとは、それらの形成・発達過程において異なっており、TGNは新たなGolgi stackの形成において、その位置を調節しているのかもしれないと考えられた。分泌期エナメル芽細胞細胞の合成・分泌に対するフッ素の影響を高用量のNaFを背部皮下に4日間投与したラットにより調べたところ、フッ素を処理した分泌期エナメル芽細胞では、大型空胞や様々な電子密度を持った大型顆粒の集積と、小胞体間やゴルジ装置と大型顆粒周辺での小胞の集積が見られた。、ゴルジ装置ではmedialとtrans Golgi sacculeの拡張が見られた。大型顆粒におけるレクチンの染色性は顆粒の電子密度により異なり、amelogeninの含量も異なっていた。また、大型顆粒が相互に融合している像も見られた。
新規活性評価法を用いたシャペロン介在性オートファジーの神経変性 疾患への関与解明

シャペロン介在性オートファジー(CMA)はタンパク質分解系の一つであるが、簡便な活性評価法が存在せず、他の分解系に比べ生理機能や疾患発症への関与解明が遅れている。本研究では、CMAを1細胞レベルで解析する新規活性評価法を確立し、神経変性疾患の一つである脊髄小脳失調症14型(SCA14)の原因である変異γPKCが培養神経細胞でCMA活性を低下させることを解明した。また、別のタイプのSCAであるSCA3モデルマウスの脳でCMA関連タンパク質の発現量が変化していることをも解明した。本研究は2つのタイプのSCA発症にCMAが関与する可能性を示唆するものである。シャペロン介在性オートファジー(CMA)活性をHaloTag (HT)システムを用い細胞レベルで観察する新規実験系を確立することを試みた。CMA基質の一つであるGAPDHにHTタンパク質を融合させたGAPDH-HTを培養細胞に発現させ、GAPDH-HTの細胞質からリソソームへの移行を可視化することにより、細胞内CMA活性を1細胞レベルで観察する新規実験系の確立に成功した。また、GAPDH-HTを発現させるアデノウイルスベクターを作製し、初代培養神経細胞においてもこの実験系によりCMA活性評価が可能であることも明らかにした。さらには脊髄小脳失調症14型(SCA14)の原因タンパク質である変異γPKCがCMA関連タンパク質であるHsc70と強く結合し、初代培養小脳プルキンエ細胞においてCMA活性を有意に減弱させることが明らかとなった。SCA14発症に変異γPKCによるCMA障害が関与することが強く示唆される。また、別のタイプのSCAであるSCA3は疾患モデルとして変異ataxin-3トランスジェニックマウスが頻用されている。このマウスを用いてSCA3発症におけるCMAの関与を検討した。SCA3様症状が観察される40週齢において、小脳におけるCMA関連タンパク質Hsc70及びLAMP2Aの発現が有意に増大していた。これは発症前の24週齢では観察されなかったことから、SCA3発症に関連して、CMA活性が変化したことが示唆される。タンパク質分解系は神経機能維持において重要であり、様々な神経変性疾患における分解系の異常が報告されている。しかしCMAに関しては有用な評価系がなく、神経機能や疾患発症への関与が不明だった。本研究において、2つのタイプのSCA発症にCMAが関与することが示唆された。今回開発した新規CMA活性評価系はそれら解明へのブレークスルーとなることが期待される。CMA基質の一つであるGAPDHにHTタンパク質を融合させたGAPDH-HTを培養細胞に発現させ、GAPDH-HTの細胞質からリソソームへの移行を可視化することに成功した。また、このGAPDH-HTのリソソームへの移行は、CMAに必須なリソソームタンパク質LAMP2Aのノックダウンにより抑制されること、及びCMAを活性化あるいは不活性化する化合物により促進および阻害されることから、GAPDH-HTのリソソーム移行は細胞内CMA活性を反映しており、これを観察することにより、細胞内CMA活性を1細胞レベルで観察する新規実験系の確立に成功した。申請者らは脊髄小脳失調症14型(SCA14)の原因タンパク質である変異γPKCがCMA関連タンパク質であるHsc70と強く結合することを明らかにした。そこでこの新規CMA活性評価系を用いて変異γPKCがCMAに及ぼす影響を検討した。変異γPKC-GFPとGAPDH-HTを培養細胞株及び初代培養小脳プルキンエ細胞に発現させたところ、変異γPKCは細胞内CMA活性を有意に減弱させることが明らかとなり、SCA14発症に変異γPKCによるCMA障害が関与することが示唆される。しかしCMAに関しては有用な評価系がなかったため、神経機能や疾患発症への関与が不明だったが、この新規CM活性A評価系はこれらの解明へのブレークスルーとなることが期待される。当初の予定通り、新規CMA活性評価系の確立に成功し、それを用いて神経変性疾患の一つである脊髄小脳失調症14型(SCA14)の発症にCMA障害が関与する可能性を示すことに成功した。確立した新規CMA活性評価系を用いて、SCA14以外のSCA及びその他の神経変性疾患原因タンパク質がCMA活性に及ぼす影響を検討することにより、神経変性疾患発症におけるCMAの関与を幅広く検討していく予定である。

また、新規CMA活性評価系を用いて化合物ライブラリーからCMA活性に影響する新規化合物の同定を試みる。それにより、新たなCMA活性調節メカニズムの解明に繋がることも予想される。また、既存もしくは新規に同定したCMA活性に影響する化合物をin vitro SCA14モデル(変異γPKC発現細胞)に処置することにより、CMA活性調節を介した新規SCA14治療薬の探索を行う予定である。新規CMA活性評価系を用いた培養細胞での実験が中心になるため、細胞培養用試薬及び器具を中心とした消耗品購入に多くの研究費を用いる予定である。
北部日本に自生する植物の抗HIV活性化合物の検索研究

植物から新規抗HIV化合物のニューリードとなる天然有機化合物の検索目的に,抗HIV活性が確認されたエゾムラサキツツジ(Rhododendron dauricum L.)葉部及び枝部のMeOHエキスの活性成分の探索を行った。抗HIV活性を示すトリテルペン2種(オレアノール酸,ウルソール酸)とともに,ダウリクロメン酸(daurichromenic acid)と新規クロマン誘導体2種を単離した。これらの構造は,各種スペクトルの検討により解析し,さらに誘導体の,X線結晶解析により,その絶対構造が決定できた。またさらに,daurichromenic acidの絶対構造は未決定であったが,daurichromenic acidから光反応により,daurichromanic acid A及びBが得られたことから,これら3種全ての絶対構造決定することが出来た。これらの化合物のうち,ダウリクロメン酸は,EC_<50> 0.00567 μg/mL,TI(治療係数)が3,710と天然物としては非常に強い抗HIV活性と治療係数を示すことが判明した。また,新規クロマンも,EC_<50>0.37 μg/mL,TIが91.9と良好な抗HIV活性を示した。これらは,抗HIV薬の新規リードとして期待される。また,シラカバ花穂部のMeOHの抗HIV活性画分から新規トリテルペン3種を含む20種を単離構造決定した。これらの抗HIV活性は検討中である。この画分に存在する抗HIV活性成分を単離するため,各種クロマトグラフィー,セミ分取HPLCを行い抗HIV活性を示すトリテルペン2種(オレアノール酸,ウルソール酸)とともに,ダウリクロメン酸(daurichromenic acid)と新規クロマン誘導体2種を単離した.これらの構造は,各種スペクトルの検討により解析し,互いに立体異性体であることが判明したが,立体配置については,さらに検討が必要である.ダウリクロメン酸は,IC_<50>>17.0μg/mL,EC_<50><0.lμg/mL,T.I.>170,また新規クロマン誘導体の1種はIC_<50>15.9μg/mL,EC_<50>0.166μg/mL/,T.I.96.2と良好な抗HIV活性を示すことが明らかとなった.これらは,抗HIV活性を示すクロメン誘導体としては,初めてのものであった.また他1種の活性は検討中である.なお,この結果は日本薬学会119年会で発表する.昨年度エゾムラサキツツジ(Rhododendron dauricum L.)葉部及び枝部のMeOHエキスから,ダウリクロメン酸(daurichromenic acid)及び新規クロマン誘導体2種(daurichromanic acid A及びB)を抗HIV活性成分として単離・構造決定したが,それらの絶対構造は不明であった。本年度においては,daurichromanic acidBの誘導化を行い,良好な結晶が得られたので,X線結晶解析により,その絶対構造が決定できた。またさらに,daurichromenic acidの絶対構造は未決定であったが,daurichromenic acidから光反応により,daurichromanic acid A及びBが得られたことから,これら3種全ての絶対構造決定することが出来た.またこれらの化合物の正確な抗HIV活性は現在検討中であるが,ダウリクロメン酸は,EC_<50>0.00567μg/mL,TIが3,710と天然物としては非常に強い抗HIV活性と治療係数を示すことが判明している。
繊毛虫の化学的自己防御に関する分子メカニズム

繊毛虫の自己防御を明らかにするために、その自己防御物質を探索するとともに、構造決定、合成研究、および生合成研究等、自己防御の分子メカニズムについて化学的に検討した。1.ブレファリズマの自己防御物質についてブレファリズミンのC13-NMRの帰属に関しては未解決であった。ブレファリズミンはポリケチド経由の経路で生合成されると仮説を立て、C13ラベルの酢酸ナトリウムをブレファリズマの細胞に取り込ませた。この取り込み実験から得たブレファリズミンのC13-NMRを解析することによりその全帰属を達成し、生合成開始部位に関する知見を得た。この研究で、p-ヒドロキシベンジリデン基には酢酸ナトリウムは取り込まれなかったことから、この部位はシキミ酸経路の生合成を想定した。また、ブレファリズマの接合機構を明らかにする目的で、接合誘導物質ブレファリズモンの受容体探索のための蛍光プローブを分子設計し合成した。合成した蛍光プローブは顕著な接合誘導阻害活性をもち、強い蛍光を示すことから受容体探索プローブとして活用できると期待している。2.スピロストマムの自己防御物質についてスピロストマムの自己防御物質スピロストミンA,Bは4:1のジアステレオマー混合物として得られている。スピロストミンBのラセミ体合成を達成することでその相対立体配置を明らかにした。さらに、スピロストマムの細胞から主生成物として得られるスピロストミンAの合成も達成し、その構造を確認した。また、スピロストミンA,BをHPLCで分離し、そのCDスペクトルとDFT計算から求めた結果からスピロストミンA,Bの絶対立体配置を推定した。スピロストミシの生合成に関してポリケチド由来の生合成経路を想定し、C13ラベル酢酸ナトリウムを取り込ませた結果、酢酸ナトリウムが効率よく取り込まれることを明らかにした。3.ロキソデスの自己防御物質について大量に培養したロキソデスの細胞からゾウリムシに対する致死毒性を指標に活性成分をHPLCで単離し、質量分析とNMR測定を実施した。しかしながら、サンプル量の制限から構造決定には至らなかった。繊毛虫の自己防御機構を明らかにするために、その自己防御物質を探索するとともに、構造決定、合成研究、自己防御の分子メカニズムについて検討した。1.Bepharisminの合成研究Blepharisminのパラヒドロキシベンジリデン基を導入する手がかりとして、フェノール性水酸基の保護基を差別化した、重要中間体の合成を達成した。2.Blepharisminの塩基処理生成物Blepharisminを光処理すると、酸化生成物であるoxyblepharisminが生成することが知られているが、塩基処理でも同一の化合物が容易に得られることが分かった。光反応と塩基処理におけるoxyblepharisminの生成メガニズムは異なると考えられる。3.Blepharisminの生合成^<13>Cでラベルした酢酸ナトリウムを培地に添加し、blepharisminの生合成を調べた。予期に反して、anthrone骨格の一部に^<13>Cが取り込まれないことから、anthroneの2量化によってblepharisminが生合成されるのではないことが示唆された。4.Climacostolの抗腫瘍活性Climacostolは人の腫瘍細胞HL60やA431細胞に強い細胞毒性を示し、正常細胞TM3には細胞毒性が低いことが分かった。5.Spirostominの合成研究Spirostominに特有なスピロ骨格の合成法を確立するため、モデル化合物の合成を行なった。