hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Tlr2およびTlr4遺伝子突然変異の歯周病発症に与える影響についての解析

歯周炎患者の歯周ポケットからは、多くの歯周病原性細菌が分離され、その細胞壁構成成分は宿主免疫系を活性化する。自然免疫系によるこれら細胞壁構成成分の認識機構には不明な点が多かったが、近年、Toll-like receptor(TLR)4がLPSの認識に、またTLR2はペプチドグリカンやリポ蛋白等の菌体成分の認識に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。これらの自然免疫系レセプターは歯周組織の感染防御においても重要な役割を果たしていると考えられ、我々は、長崎大学医学部・歯学部附属病院に来院した歯周病患者からインフォームドコンセントを得て採血を行い、血球中のゲノムDNAを抽出し、Tlr2およびTlr4遺伝子の突然変異の有無について検索を行った。現在までに、24名についてTlr2およびTlr4遺伝子の高頻度に遺伝子変異の報告されている各2部位について検索を行ったが変異は検出されていない。今後も症例数を増やし、またプロモーター領域まで遺伝子変異の検索範囲を拡大して解析していく予定である。また、我々はマイコプラズマ由来のリポペプチドの構造とTLR2刺激活性に関して検討し、脂肪酸とペプチド配列の両方の構造がそれぞれ活性に関与していることを明らかにした(Infect Immun.2004.72(3),1657-1665、北海道歯学雑誌2003,24(2),168-177)。また歯周病原細菌Bacteroides forsythusからもリポ蛋白を抽出し、TLR2刺激作用と歯肉線維芽細胞のアポトーシスに及ぼす影響について報告した(Infect Immun.2004,72(3),1657-1665)。今後も口腔内病原体のTLRを介する生物学的作用についても解析を進めていく予定である。自然免疫系によるこれら細胞壁構成成分の認識機構には不明な点が多かったが、近年、Toll-like receptor (TLR) 4がLPSの認識に、またTLR2はペプチドグリカンやリポ蛋白等の菌体成分の認識に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。これらの自然免疫系レセプターは歯周組織の感染防御においても重要な役割を果たしていると考えられるが、我々は、長崎大学歯学部附属病院に来院した歯周病患者からインフォームドコンセントを得て、歯周外科時に切除された歯肉を重症度ごとに分類しTLR2およびTLR4の発現について検索した。その結果、重度歯周炎罹患歯肉の接合上皮直下においてTLR2、TLR4ともに最も強い発現がみられ、歯肉の炎症におけるTLRの影響が明らかとなった。(Oral Microbiol. Immunol.,2003,18,54-58)更に、これらの歯周病患者および対象としての健常者からインフォームドコンセントを得て採血を行い、歯周病原性細菌菌体成分で白血球を刺激し、炎症性サイトカインの産生量の測定を行った。また、血球からゲノムDNAを抽出中であり、今後、Tlr2およびTlr4遺伝子の突然変異の有無についても検索を行う予定である。また、これらの白血球の菌体成分への応答性とTlr2およびTlr4遺伝子の突然変異の有無、および歯周病患者の重症度との関係についても解析予定である。
個性を考慮した人全身運動の生成モデル学習とオンライン適応

本研究では,モーションキャプチャに代表される様々な機器で観測された人の全身運動に対して,従来研究では軽視されてきた各動作の時系列データに潜む個性(個人毎に見られる特徴的な違い)を陽に捉える生成モデルの学習法と,時々刻々と観測される未知の動作時系列データからその個性を実時間で効率良く推定するアルゴリズムの開発を行った.開発された手法をモーションキャプチャデータの実時間予測問題や人型ロボットの見まね学習,また筋電位ロボットインタフェース学習などに応用し,その有効性を確認した.本研究では,モーションキャプチャに代表される様々な機器で観測された人の全身運動に対して,従来研究では軽視されてきた各動作の時系列データに潜む個性(個人毎に見られる特徴的な違い)を陽に捉える生成モデルの学習法と,時々刻々と観測される未知の動作時系列データからその個性を実時間で効率良く推定するアルゴリズムの開発を行った.開発された手法をモーションキャプチャデータの実時間予測問題や人型ロボットの見まね学習,また筋電位ロボットインタフェース学習などに応用し,その有効性を確認した.本研究では,人の全身運動に潜む個性を効率的に捉える新しい情報処理技術の確立を目的としている.この枝術を確立することにより,近年実用化への期待が高まる,筋電位を利用して身体機能を補助・強化するロボットスーツや,脳から読み取られる情報を基に代替の身体としてロボットを操作するブレインマシンインターフェースの性能を飛躍的に向上させることが期待される.平成22年度では,個性を捉える低次元表現に基づく動作時系列データの生成モデル化と未知データからその個性を実時間で効率的に推定するアルゴリズムの開発に重点を置いて研究を実行した.具体的には,歩行や走行に代表される周期運動と,跳躍や到達運動に代表される離散運動について,個性を低次元ベクトルによって従える生成モデルとその学習法を構築した.その生成モデルに基づく実時間適応アルゴリズムをオンラインEMアルゴリズムの適用により導出した.その有効性を確認するため,光学式モーションキャプチャシステムで計測されたヒトの歩行や走行,跳躍など様々な全身運動における関節角時系列データに提案法を適用し,個性を捉えた高精度な運動予測が行えることを実証した.また,提案法の核を成す原理をロボットの見まね学習法の一つである運動学習プリミティブに応用し,個性を考慮した運動の見まね学習が可能であるパラメトリック運動学習プリミティブを提案し,その有用性を実証した.これらの成果に基づいて,国際論文誌1件,国内論文誌1件,査読有り国際会議2件,査読無し国内会議3件の発表を行った.本研究では,人の全身運動に潜む個性を効率的に捉える新しい情報処理技術の確立を目的としている.この技術を確立することにより,近年実用化への期待が高まる,筋電位を利用して身体機能を補助・強化するロボットスーツや,脳から読み取られる情報を基に代替の身体としてロボットを操作するブレインマシンインターフェースの性能を飛躍的に向上させることが期待される.平成23年度では,包括的な実験計画の第一段階として,ジャイロ式モーションキャプチャを利用し,人動作を実時間かつ高精度で予測する機能の実現を目指し,前年度で開発された個性を捉える情報処理技術の基本的な有効性の検証と,実験を通じて発見される諸処の問題点に関してのアルゴリズム改善を行った.具体的には,人の部分的な動作情報からでも個性を捉えた高精度な予測が実行可能となるように,アルゴリズムの改善を行い,その有効性を確認した.次いで,ユーザ前腕部から計測される筋電位信号を対象として,5種類の手部動作時における筋電位時系列に潜む個性を効率的に捉えるためのアルゴリズムを開発した。予備試験的な評価実験において,1種類の手部動作時の筋電位信号からユーザの個性を捉えることができ,その結果を利用することで,残りの動作の認識精度を大幅に向上できることを確認した.これらの結果より,個性を考慮する情報処理技術の確立という本研究の基本的な目的が達成されたと考えられる.これらの成果に基づいて,国際論文誌1件,査読有り国際会議1件,査読無し国内会議3件の発表を行った.本研究では,人の全身運動に潜む個性を効率的に捉える新しい情報処理技術の確立を目的としている.この技術を確立することにより,近年実用化への期待が高まる,筋電位を利用して身体機能を補助・強化するロボットスーツや,脳から読み取られる情報を基に代替の身体としてロボットを操作するブレインマシンインターフェースの性能を飛躍的に向上させることが期待される.最終年度である平成24年度では,前年度までに確立されたデータの個性を捉える情報処理技術のさらなる応用可能性を明確化するための年度と位置づけ,これまで検証用に用いてきたモーションキャプチャデータと異なるデータとして,筋電位時系列データとロボットのジェスチャ動作データの異なるデータに対して提案手法を適用し,その有用性を解析した.その結果,どちらのデータについても,提案技術によりデータに潜む個性を効率的に捉えることができ,認識精度を大幅に向上できることを確認した.また,実際にロボットハンドやパーソナルロボットの動作制御課題に応用し,多数のユーザが共通して利用できる汎用的なインタフェース(マルチユーザ筋電インタフェース,個人適応型パーソナルロボットシステム)の実現可能性を確認することができた.これらの成果をまとめ,権威ある国際論文誌1件,国内論文誌1件,査読有り国際会議1件の発表を行った.これらの研究成果は,今後の各該当分野研究に多大な影響を及ぼすことが期待される.

平成23年度に実施予定であった,「提案手法の問題点の発見と改善」を計画よりも短期間で達成できたため,当初の実施計画において平成24年度に実施予定であった「筋電位信号に対する提案手法の有効性検証」に関する準備を順調に進めることができた,また,予備的な検証実験を実施できたことは,次年度の研究を効率的に実施するために有意義であったと考えられる.24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は,本研究課題の最終年度であるため,前年度までに確立されたデータの個性を捉える情報処理技術のさらなる応用可能性を明確化するための年度と位置づける.前年度までに,基盤技術の開発および,モーションキャプチャデータに対する有効性の検証と,筋電位信号に対する予備的な実験検証を完了しているため,次年度では特に,筋電位信号に焦点を絞り,日常生活における一般的な条件下で使用可能とするためにアルゴリズムの改良を実施し,その実用性を大幅に向上させることを目指す.これにより,従来研究において軽視されてきた人の筋電位信号に潜む個性を効率的に捉え,さらにセンサのズレや発汗による問題に頑健に動作を予測する実用的情報処理技術を確立することを目指す.24年度が最終年度であるため、記入しない。
強心作用に関する新しい分子機序の解明、病態との関連解析と新しい治療法への応用

心筋ミオシン制御軽鎖(MLC2)のリン酸化反応につき、その制御、機能ならびに病態との関連につき検討した。心筋MLC2のリン酸化は、心筋型ミオシン軽鎖キナーゼ(cMLCK)が触媒し、平滑筋型MLCK(smMLCK)やZIPキナーゼは関与しないことが明らかとなった。しかしながら、報告されているcMLCKが発現されていない動物種も存在することが抗体を用いた検討で明らかとなり、別のcMLCK(iso)formの存在も示唆された。cMLCKはsmMLCKとは異なった生化学的分子性状を有していた。心筋ミオシンホスファターゼの心筋特異的トランスジェニックマウスでは、MLC2リン酸化レベル低下と共に、心拡大、心機能低下がみられ、MLC2リン酸化は正常心機能維持にとって重要であることが示唆された。エンドセリンなどのアゴニスト刺激により心筋培養細胞中にcMLCKの発現誘導がみられ、また高血圧心肥大などでその発現、MLC2リン酸化が変化することより、MLC2リン酸化が種々の病態に関与している可能性が示唆された。心筋におけるミオシン軽鎖(RLC)リン酸化は、収縮のCa^<2+>感受性を亢進させ強心作用に結びつくこと、リン酸化を触媒する酵素であるミオシン軽鎖キナーゼ(MLCK)の発現動態が心不全などの病態で変化することも報告されなど注目を集め、その制御が治療法としても応用できる可能性も考えられる。しかしながら心筋におけるRLCリン酸化に関して、リン酸化に関与する分子、そのin vivoをはじめとする機能、病態との関連など多くの不明な点が残されている。そこで、以下の3点を中心として検討し、心筋RLCリン酸化の心臓における機能、病態との関連を解明し、その制御が心不全などに対する新しい治療法になりうる否かを解析する。(1)心筋ミオシン軽鎖に関与すると考えられる分子の同定とその生化学的性状解析(2)心筋RLCリン酸化レベルのin vivoでの機能解析を目的として、リン酸化RLCを脱リン酸化させるミオシンホスファターゼ(MP)や心筋型MLCKの心筋特異的トランスジェニックマウスの作成とそのフェノタイプ解析(3)心不全などの病態、心負荷をあたえるin vivoでのアゴニスト刺激などにおける、心臓のRLCリン酸化レベルとその心臓の形態、機能との関連を解析心筋ミオシン制御軽鎖(MLC2)のリン酸化反応につき、その制御、機能ならびに病態との関連につき検討した。(1)ミオシンホスファターゼトランスジェニックマウスのフェノタイプの解析心筋特異的ミオシンポスファターゼトランスジェニックマウス(MP-Tg)を作製した。MP-Tgでは野生型(Wt)に比して、心筋ミオシン軽鎖リン酸化レベルの有意な低下が見られ,左室腔の拡大と収縮力の低下などの拡張型心筋症様のフェノタイプを示し,乳頭筋スキンドファイバーでは収縮のカルシウム感受性低下が認められた。これらの所見により,ミオシンリン酸化レベルの維持は,心筋収縮のカルシウム感受性を制御して,心機能の関与していることが判明した。本モデルに腹部大動脈縮窄による圧負荷をかけると,Wtの心臓が求心性心肥大を呈するのに対して,MP-Tgでは遠心性心拡大を呈し,ミオシンリン酸化が心負荷に適応する際にも機能することが疑われた。(2)心筋特異的ミオシン軽鎖キナーゼ(MLCK)トランスジェニックマウスの作製心筋特異的MLCKのトランスジェニックマウス(Tgマウス)を作製のため,コンベンショナルなMLCK Tgマウス(Con-MLCK-Tg)用,ならびに成体になってからMLCK活性を誘導できる誘導型MLCKTgマウス(Ind-MLCK-Tg)用のベクターをそれぞれ構築し,トランスジェニックマウスの作製に取りかかった。(3)種々の心病態におけるRLCリン酸化レベルの検討ストレプトゾトシン誘発糖尿病心筋症ラットモデル,アドリアマイシン誘発心筋症ラットモデルを作製して,経時的に心機能などの基礎データを収集した。今後,これらのモデルの各段階における心筋RLCリン酸化レベルを含めた分子マーカーを解析して,これらのマーカーと心不全との関連につき解析する。(1)心筋ミオシン軽鎖キナーゼ(cMLCK)の精製と性状解析マウス心筋ミオシン軽鎖キナーゼのcDNAをもとに、リコンビナント蛋白質を作成して、マウスcMLCKに対する抗体を作成した。この抗体プローベとして豚心筋よりcMLCKの精製方法を確立しつつある。

精製が終了後、その生化学的分子性状、カルモデュリン依存性などの活性調節機構について解析する予定である。(2)心筋特異的ミオシン軽鎖キナーゼ(MLCK)トランスジェニックマウスの作製コンベンショナルな心筋特異的MLCKのトランスジェニックマウス(Tgマウス)は4ライン作成が終了し、その内2ラインを現在野生型マウスと交配させ繁殖中である。成体になってからMLCK活性を誘導のできる誘導型MLCKTgマウスは、作成用のベクターの構築中であり、ベクターが出来次第トランスジェニックマウスの作成に取りかかる。(3)種々の心不全病態におけるRLCリン酸化レベルの検討アドリアマイシン誘発心筋症ラットモデルを作製して、経時的に心機能などのデータの収集を行った。今後、種々の心不全モデルの各段階における心筋RLCリン酸化レベルを含めた分子マーカーを解析して、これらのマーカーと心不全との関連につき解析する。(1)心筋ミオシン軽鎖キナーゼ(cMLCK)の精製と性状解析マウスcMLCKのcDNAをもとに、バキュロウイルスを用いてリコンビナント蛋白質を発現・精製して、その性状解析を行った。cMLCKはCa^<2+>-カルモデュリン依存性に活性化され、平滑筋MLCK(sMLCK)と比較してミオシン軽鎖に対するKm値は低く、またVmaxは格段に低い分子性状を有していた。心筋細胞では、cMLCKに加えsMLCKも発現されており、心筋ミオシン軽鎖のリン酸化をいずれの酵素が触媒しているかの検討が必要と思われた。cMLCKの発現は、アンジオテンシンIIなどの刺激により変動し、種々の病態でその発現動態が変化していることが疑われた。(2)心筋特異的cMLCKトランスジェニックマウスの作製cMLCKの活性フラグメントのトランスジェニックマウス(Tgマウス)を作製した。心筋でcMLCKフラグメントの過剰発現は確認されたが、MLCK活性の上昇は確認されず、また心筋ミオシン軽鎖(RLC)リン酸化レベルも野生型マウスと変化が見られなかった。MLCK活性が見られなかった原因は不明である。この結果を踏まえ、今後本プロジェクトを遂行する上で、cMLCKの発現量に差のあるマウスを用いたin vivo研究に変更することを計画し、現在スクリーニング中である。(3)心不全病態におけるRLCリン酸化レベルの検討種々の心不全モデルの各段階における心筋RLCリン酸化レベルを含めた分子マーカーを解析して、これらのマーカーと心不全との関連につき解析を進めている。(1)心筋型ミオシン軽鎖キナーゼの解析心筋ミオシン軽鎖キナーゼ(cMLCK)と平滑筋ミオシン軽鎖キナーゼ(smMLCK)の心筋ミオシン軽鎖(MLC2v)に対するKm値(mM)は、各々7.44,14.2、Vmax値は各々6.06,860であり、cMLCKはsmMLCKと比較してMLC2vに対する親和性は高いものの、最大酵素反応速度は1/100であった。smMLCK活性は完全にCa2+/カルモデュリン(CaM)依存性を示すが、cMLCKはCa2+/CaM非依存性にある程度の酵素活性が見られ、その酵素活性はCa2+/CaM依存性におよそ3倍上昇した。
共蒸着膜のｐｎ制御による15%効率有機タンデム太陽電池の開発

超高速ホール、電子移動度有機半導体のキャリアハイウェー単結晶積層膜を作製した。光生成キャリアを、約1ミリメータの距離で、横方向に取り出すことに成功した。ホール・電子ハイウェーを組み合わせた、新しいタイプのタンデムセルである、超バルクヘテロ接合セルの動作を実証した。ドーピング有機単結晶の作製とホール効果測定に世界で初めて成功した。以上の成果は、高性能の有機単結晶太陽電池などの有機単結晶デバイスという新しい分野を創造するものである。本研究は、pn制御技術を、有機共蒸着膜に直接適用し、セルをドーピングのみで造り込み、高効率を目指す。H25年度、ケルビン法によるバンドマッピング法により、セルの内蔵電界を精確に描画し、ドーピング濃度によってセル設計する方法を完成した。ドーパントとしては、ドナーとして炭酸セシウム、アクセプターとして酸化モリブデン、酸化バナジウム、塩化鉄、有機ドーパント(TCNQ誘導体)を用いた。金属/有機半導体ショットキー接合、有機/有機ホモ接合の描画を行い、ドーピング濃度をバンドの曲がりから決定する方法も確立した。有機半導体におけるドーパントのイオン化効率は約10%で、シリコン等の無機半導体の100%に比べて低いことが分った。また、共蒸着中に、蒸着における溶媒の役割をして相分離を引き起こす第3分子を導入して、共蒸着膜のキャリア移動度を増大させる方法と、ドーピングによるキャリア濃度を増大させる方法を結合したセル作製を行った。その結果、内蔵電荷形成はpn接合で、光電変換層は10 ppm程度の極微量アクセプタードーピングで抵抗低減した厚膜層を用い、それを内蔵電界形成のためのpn接合層でサンドイッチしたセル構造が最適であることを明らかにした。これは、ドーピングによる有機薄膜太陽電池の設計原理を初めて提出したものである。今年度は、この方法を、フラーレンとフタロシアニン、ペリレン/ルブレン誘導体、新規有機半導体を組み合わせた共蒸着膜に応用し、変換効率3.8%を得た。H26年度、C60:H2Pc(フラーレン:フタロシアニン)共蒸着膜中に、ドーピングのみでpnホモ接合を形成し、n層のドナードーパント(炭酸セシウム)の濃度を50 ppmの一定に保ち、p層のアクセプタードーパント(有機ドーパント(TCNQ誘導体))の濃度を0, 1, 10, 100, 1,000 ppmと系統的に変化させ、光電変換層へのドーピング効果を詳細に調べた。光電変換層へのドーピング効果の研究は世界的にも行なわれた例はない。驚くべきことに、1 ppmの極微量ドーピングでセル特性が大きく影響を受けることが分った。すなわち、0から1 ppmで、セルバルク全体に均一に起こる、多数キャリア(ホール)効果によるセル抵抗低下と曲線因子増大が連動して起こることを確認した。1から10 ppmで内蔵電界形成(pn接合形成)による光電流増大が連動して起こることを確認した。少数キャリア拡散距離も300 nm以上となり、500 nmの厚さのセルバルク全体が光電流発生に寄与していることを確認した。10から100 ppmで、ドーパントであるイオン化アクセプター散乱によるキャリア移動度低下のために、光電流減少が連動して起こることが明らかになった。このように、光電変換層へのドーピング効果をppmレベルの濃度領域に分けて、詳細に解明することができた。なお、C60:6T(フラーレン:セキシチオフェン)共蒸着中に対しても、ドーピングのみで、最単純n+pホモ接合を形成し、p層のアクセプター濃度を0,1,10,100 ppmと系統的に変化させた結果、上記メカニズムをサポートする、本質的に同じ結果を得ることができた。セル特性を向上させるには、10 ppm以下の極微量ドーピングを、キャリア移動度の高い有機半導体薄膜に応用する必要があると考えている。本研究は、pn制御技術を、有機共蒸着膜に直接適用し、セルをドーピングのみで造り込み、タンデムセルを作製して高効率を目指す。H27年度、超高速キャリア移動度を示す有機半導体を用いて、有機単結晶薄膜作製、評価を行った。超高速ホール移動度有機半導体としてC8-BTBT、超高速電子移動度有機半導体としてペリレン誘導体(PICDI-C8)を用いた。サファイア単結晶基板上に蒸着すると、ステップがテンプレートとなり、両有機半導体ともに、ヘテロエピタキシャル成長して単結晶薄膜となることを、in-plane X線回折によって確認した。単結晶は、基板に平行な横方向に10 cm2/Vsに達する超高速移動度を示し、C8-BTBT単結晶薄膜では0.4 mm、PTCDI-C8単結晶薄膜では0.2 mmのミリメータオーダーの距離で、光生成ホールと電子を横方向にとりだすことに、有機セルでは初めて成功した。さらに、これらのホール・電子ハイウェーを組み合わせて、光生成したホール、電子を同時に横取り出しすることに成功した。この新コンセプトセルを「超バルクヘテロ接合セル」と命名した。この構造は、基板に平行な、横方向にキャリアを取り出すため、縦方向膜厚は輸送に無関係となり、限りなく厚くでき、全ての太陽光を吸収利用して、光電流を極限まで増大できる。このセルは、新型タンデムセルとみなすことができ、本基盤研究の目的達成のために利用できる。

さらに上記の単結晶薄膜に対して、ドーピングによるpn制御を行い、キャリア濃度、移動度を、ホール効果によって同時測定することに初めて成功した。このpn制御した単結晶薄膜を、上記の「超バルクへテロ接合セル」に組み込み効率向上を目指すことができる。光生成したホール、電子を同時にミリメータオーダーの長距離、横取り出しできるということは、縦方向膜厚は輸送に無関係となり限りなく厚くできることを意味し、タンデムセルと同様に、全ての太陽光を吸収利用して、光電流を極限まで増大できる効果をもたらす。この「超バルクヘテロ接合」は、学術的に全く新しいコンセプトである。また、ドーピングによるpn制御によって横取り出しをさらに効果的に行うことが期待できる。以上の成果によって、効率向上を目指すことができる。本研究は、pn制御技術を、有機共蒸着膜に直接適用し、タンデムセルを作製して高効率を目指す。これまでに、超高速キャリア移動度を示す有機半導体単結晶薄膜作製を用いて、ミリメータオーダーの距離で、光生成ホールと電子を横方向に取り出すタイプのセルの作製に成功した。これまでの常識を覆す横取り出し距離が得られ、超高速ホール移動度C8-BTBT単結晶薄膜では0.4 mm、超高速電子移動度PTCDI-C8単結晶薄膜では0.2 mmに達した。H28年では、これらのホール・電子ハイウェーを組み合わせて、光生成したホール、電子を同時に横取り出しする「超バルクヘテロ接合セル」の動作実証と性質の解明を行った。ハイウェー膜厚を5分子層まで減らして多層化し、多くのPTCDI-C8/C8-BTBT界面を組み込んだ、超バルクヘテロ接合セルにおいて、励起子拡散距離3.9 nm、励起子収集効率79%、キャリア収集効率93%が得られ、光電流が大きく増大することを確認した。また、開放端電圧は1.0 Vに達した。「超バルクヘテロ接合セル」は、これまでに無いタイプのタンデムセルである。以上は、本研究の目標に値する成果と考えている。なお、上記C8-BTBT,ルブレン等のドーピング有機単結晶を作製し、ホール効果によって、キャリア移動度、キャリア濃度、ドーピングイオン化率を測定することに世界で初めて成功した。単結晶のドーピング効率24%は、アモルファスのドーピング効率1.2%に比べて非常に大きいこと、移動度がドーピングによる結晶格子の歪みによる散乱によって低下することを初めて観測した。超高速ホール、電子移動度有機半導体のキャリアハイウェー単結晶積層膜を作製した。光生成キャリアを、約1ミリメータの距離で、横方向に取り出すことに成功した。ホール・電子ハイウェーを組み合わせた、新しいタイプのタンデムセルである、超バルクヘテロ接合セルの動作を実証した。ドーピング有機単結晶の作製とホール効果測定に世界で初めて成功した。以上の成果は、高性能の有機単結晶太陽電池などの有機単結晶デバイスという新しい分野を創造するものである。共蒸着膜のバルクにドーピングのみでpnホモ接合を形成し、1 ppmで多数キャリア効果によるセル抵抗低減、10 ppmで内蔵電界形成による光電流増大を観測できたことは、有機太陽電池の性能を、ppm極微量のドーピングで向上できる画期的な成果である。この成果に基づいて、今後、高性能セルの実現へ研究を進めることができる。
飲料用アルミニウム缶の高縮体化再生プロセスの開発

本研究は、従来の破砕、溶融処理とは異なるアプローチによりアルミ缶の再生処理の問題点を解決しようとするものである。アルミ缶の再生処理のため、外部熱源を使用せず処理物質そのものの自己摩擦発熱と、塑性流動現象を利用した全く新しいシステムを開発した。処理したアルミニウム材料は、インゴット原料として再溶融し、鋳造などのプロセスに再利用が可能となる。塑性流動化現象を生じる温度は、アルミニウム合金の物性値によっても異なるが、アルミ缶で300から400°C程度である。新規開発の高縮体化再生プロセス加工機では、プロセス自身の有効性と新規性を実証した。すなわち、実施したアルミ缶を模擬したアルミニウムワイヤを回転できるケース内に充填し、押し出し用の穴開き棒により押し出し実験を行った。この結果、個々のアルミニウムワイヤは摩擦熱による激しい塑性流動の結果、凝着および融合し完全に一体化した新しいワイヤを押し出すことができた。パラメータとしては、回転数が高い程、また圧力の高い程縮体化が進み、アルミニウムの比重2.68程度のものが得られた。加工に要する電力も小規模実験であるにもかかわらず、炉による溶融処理法に比べて10%以上節減できており、大規模化、連続化によりこの差はもっと大きくなるものと想定される。予算の制約から連続化のシステムを構築できなかったが、原理的には十分工業化に耐えうるものと思われ、今後の廃棄物処理に対して一つの指針を示し得たものである。アルミ缶の再生処理のため、外部熱源を使用せず処理物質そのものの自己摩擦発熱と、塑性流動現象を利用した全く新しいシステムを開発するものである。本年度実施した申請者が所有している原理試験機では、プロセス自身の有効性と新規性を実証した。すなわち、本年度実施したアルミ缶を模擬したアルミニウムワイヤを回転できるケース内に充填し、押し出し用の穴開き棒により押し出し実験を行った。この結果、個々のアルミニウムワイヤは摩擦熱による激しい塑性流動の結果、凝着および融合に完全に一体化した新しいワイヤを押し出すことができた。しかし現有の小型の実験では能力および制御性に制約もあり、満足すべき成果とはいえない。本年2月に、本予算による能力の高い高縮体化再生プロセス加工機を導入でき、現在制御プログラム等の開発を実施している。しかしながら、本機の能力はこれまでとは能力も高く、目的とする実験を遂行できることを確認している。次年度は、縮体用の押し出し工具形状および材質の最適化を図り、さらに効率の良いプロセスを開発する予定である。本研究は、従来の破砕、溶融処理とは異なるアブローチによりアルミ缶の再生処理の問題点を解決しようとするものである。処理したアルミニウム材料は、インゴット原料として再溶融し、鋳造などのブロセスに再利用が可能となる。加工に要する電力も小規模実験であるにもかかわらず、炉による溶融処理法に比べて10%以上節減できており、大規模化、連続化によりこの差はもっと大きくなるものと制定される。
特異抗体結合フェライトスーパービーズによる免疫標的療法の創成

1)ヒト単球に結合するがリンパ球には結合しないことを証明した。2)ヒト単球、特に、CD14+CD16+の活性化単球に対し強い結合能があることを示した。さらに、HLA-DR発現量、TNF-α発現量、CD80/CD86分子発現量とも相関しており、本ビーズは主に炎症惹起性の病的単球を標的とすることを示した。3)本ビーズを用いて吸着されるヒト単球は経時的にアポトーシスを誘導することを示した。また、本ビーズ濃度依存性にアポトーシスを誘導することも明らかとなった。4)本ビーズの正常マウスへの投与で安全性を確認した。特に、赤血球数、肝臓酵素や血中Fe濃度に異常のないことを確認した。5)生体での磁気誘導によって、マウスでの本ビーズの局在を制御できることを示した。すなわち、脾臓付近への磁石誘導によって、脾臓への本ビーズの本頻度の移行に成功している。6)現在、マウス大腸炎モデルでの検討を行うためのキメラTNFα受容体分子(エンブレム;エタネルセプト)結合蛍光・磁性ビーズの作成は技術的な困難性のため現在でも成功していないが、今後も動物モデルでの応用も考え、克服していきたい。
多系統萎縮症におけるゲノム網羅的コピー数多型(CNV)の研究

ヒトゲノムには数kbMb単位の繰り返しと配列の多様性に富む領域があり、近年CNVとして知られるようになった。この部分は構造的特徴から、既存のシーケンス技術では解析が容易ではない。我は多系統萎縮症(MSA)を対象に、アレイCGHを用いて疾患とCHVとの関係を検討し、疾患にコピー数減少をきたす頻度の高い領域を複数特定した。この候補領域にMSAの素因遺伝子がある可能性がある。多系統萎縮症(MSA)は成年期に発病する非遺伝性疾患であり、脊髄小脳変性症の中では最も頻度の高い疾患である。基本症状は進行性の小脳性運動失調、パーキンソニズム、自律神経障害である。画像診断では脳幹と小脳が萎縮する。組織学的には神経細胞や乏突起膠細胞にαシヌクレインが過剰に発現することから、これが病態に深く関与していると推定されている。しかし、その機序や原因は不明である。本疾患の発病素因解析を目的とした全ゲノム網羅的関連解析研究が国内外で複数のグループにより進行している。現時点では候補遺伝子として確定したものは知られていない。ゲノム多型として、近年、特定の領域が数Kb数Mbの単位で欠失、重複、挿入などを示すことが明らかになった。この構造多型はcopy numbervariation(CNV)として知られているもので、全ゲノムの20%程度を占めると推定されている。一卵性双生児例でもこのCNVが認められる。この事実はCNVが個体発生の過程で生じることを示唆している。CNVが非遺伝性疾患の発病素因となる可能性のあることから、MSAのゲノム構造多型解析を計画した。対象はMSAと健常者である。対象の臨床診断は診察所見と画像診断をもとに、国際的に用いられている臨床診断基準に拠った。網羅的CNV解析はCNVゲノムワイドチップを用いた。対照群と比較してMSA群にコピー数の偏りがないか、現在、検討中である。この構造多型はcopy numbervariation (CW)として知られているもので、全ゲノムの20%程度を占めると推定されている。一卵性双生児例でもこのCNVに相違が認められる。対象は非血縁のMSA、健常者及び片方のみ発症した一卵性双生児である。一卵性の検証はSNPアレイ解析により行った。第一世代のCNV57Kアレイを用いてMSAに特異的なCNV変化を検討した。対照は非血縁のMSA患者33例、非神経疾患成人100例である。うち1組は一卵性双生児で片方のみMSAを発病しているdiscordant twinである。解析の結果複数の領域でMSAに限定してCNV減少領域を認めた。これらの領域は、染色体の末端側に偏在していた。MSA群と対照群の比較で、Odds比>4でMSA群にコピー数減少を示した領域は17領域あった(Odds比範囲: 4264)。これらの候補領域について高密度カスタムアレイを作成して、対照25例、患者33例について解析を行った。また、一卵性双生児例について400KG3 arrayを用いてさらに詳細な解析を進めたところ、3箇所に発症者においてコピー数減少領域を認めた。先の候補領域との重複領域は19p13.3であった。高密度のカスタムアレイの解析結果では、MSA33例中11例にコピー数減少を認めたが、対照25例には減少を認めなかった(33%)。減少領域の重複からSHC2がMSA素因遺伝子候補と考えられた。凍結脳組織のウエスタンプロット解析では5例中3例で発現量の低下を認めた。

これらの解析の後、片方のみMSAを発病している新たな一卵性双生児例について400KG3 arrayの解析を行ったが、2組目では双方にCNVを検出できなかった。以上の結果を総合すると、MSAの一部に19p13.3領域にコピー数減少領域が共通していること、その領域には複数神経系に発現している遺伝子があり、その一つにSHC2があること、この領域にコピー数減少を認めない例が70%前後あることに要約される。
X線撮影検査を支援するための電子カルテ機能オントロジーの構築

1.背景・目的これまでの研究では、診療放射線技師(以下、技師)の撮影を支援するために、人間の行動を分析し体系化する手法の1つであるオントロジーを用いてX線撮影検査オントロジーの構築を行った。本研究では、更に技師の撮影支援や医療安全の向上となる情報の可視化を目的とし、X線撮影検査を支援するための電子カルテ機能オントロジーを構築した。2.方法(1)参考文献を基に、用手的に電子カルテの機能や構築に関する項目・指標を抽出し、抽出物が持つ性質(属性)を明示化し分類した。(2)明示化した属性を基に、項目や指標の他、属性をオントロジー技術によって概念化し、概念関係を定義付けた。(3)定義した概念やその関係性を、アプリケーションソフト「法造」を用いて図式化した。3.結果・考察定義された概念は114であった。また属性は139であった。概念の関係性は、「part-of、attribute-of、is-a、has」などであった。また、電子カルテシステムを利用する主目的の行為は、「管理する・記録する・作成する・出力する」など9の概念に集約された。これはX線撮影が「人間の暗黙的だが具体的な動作・認知行動」を可視化したのに対し、電子カルテシステムは「システムを利用する」という前提条件が存在する状況下によるものと考えられる。本オントロジーの構築により通常は技師が利用しないシステム部分も可視化したことで、どの情報がどの機能箇所に含まれているかを全体的に認識することが可能となった。このことから、撮影時に目的の情報を円滑に参照することで、より安全で円滑な撮影業務を支援することが可能であると考える。本研究結果から、構築オントロジーを基にシステムの新規・更新時に、施設ごとの適切なシステム導入を支援するオントロジーへの拡張を行う予定である。
微小管形成の起点となるγ-チューブリン複合体の特異的阻害剤の創製

がん細胞などのシグナル伝達に深く関わる『微小管』は,2つの球状タンパク質であるα-チューブリンとβ-チューブリンのヘテロダイマーが重合することによって構成されている.微小管のダイナミクスを阻害すると,がん細胞等の異常細胞の増殖を抑制できることから,α,β-チューブリン阻害剤は,抗がん剤として開発されてきた.この微小管形成におけるα,β-チューブリンの重合の起点となっているのがγ-チューブリンである.従ってγ-チューブリンに特異的に作用する薬剤は,有効な抗がん剤リード化合物として期待できる.これまでに代表者は,α,β-チューブリンの重合阻害活性を示す天然物であるグラジオビアニンAをリード化合物として開発したガタスタチンは,α,β-チューブリンには全く作用せず,γ-チューブリンに対して特異的に作用することを明らかにし,世界初のγ-チューブリン特異的阻害剤として報告している.一方,昨年開発したO6位にプロパルギル基,ベンジル基を導入したガタスタチンアナログは,α,β-チューブリンには作用せず,ガタスタチンを凌ぐ細胞毒性とγ-チューブリン特異的阻害活性を示すことが明らかになった.そこで今年度は,連携研究者の臼井と協力して,より詳細な活性発現機構の解析を行った.間期細胞形態を観察したところ,O6改変ガタスタチンアナログは微小管形態には大きな影響を及ぼさないことがわかった.一方,細胞分裂期細胞形態を観察した結果,活発に中心体からの微小管伸長を起こす細胞分裂期で紡錘体形態異常を引き起こし,中心体からの微小管伸長(核形成)を阻害していることが明らかとなった.この結果はガタスタチンの活性発現機構と類似していることから,O6改変ガタスタチンアナログは,ガタスタチンより強力なγ-tubulin特異的阻害剤であることが明らかになり,この結果を特許として出願した.上記のように,昨年設計した類縁体の詳細な活性発現機構を解析し,リード化合物であるガタスタチンよりも強力なγ-チューブリン特異的阻害剤であることを明らかにした.またガタスタチンの溶解性改善を目的に合成を進めているN-アセチルコルヒノールの合成研究も順調に進んでおり,鍵反応である分子内Mannich反応前駆体の合成経路の開発を大きく進展させた.現在,ガタスタチンと2種類のO6-改変ガタスタチンアナログについては,さらに詳細な活性発現機構の解析を進めている.平成31年度前半に,どの化合物を次のステージに進めていくか絞り込む.絞り込んだ化合物について,動物実験を行うために大量合成を実施する.また,N-アセチルコルヒノールをリード化合物とした天然物アナログを設計・合成するため,N-アセチルコルヒノールの合成経路の開発も引き続き進めていく.がん細胞などのシグナル伝達に深く関わる『微小管』は,2つの球状タンパク質であるα-チューブリンとβ-チューブリンのヘテロダイマーが重合することによって構成されている.微小管のダイナミクスを阻害すると,がん細胞等の異常細胞の増殖を抑制できることから,α,β-チューブリン阻害剤は,抗がん剤として開発されてきた.この微小管形成におけるα,β-チューブリンの重合の起点となっているのがγ-チューブリンである.従ってγ-チューブリンに特異的に作用する薬剤は,有効な抗がん剤リード化合物として期待できる.これまでに代表者は,α,β-チューブリンの重合阻害活性を示す天然物であるグラジオビアニンAをリード化合物として開発したガタスタチンは,α,β-チューブリンには全く作用せず,γ-チューブリンに対して特異的に作用することを明らかにし,世界初のγ-チューブリン特異的阻害剤として報告している.一方,昨年開発したO6位にプロパルギル基,ベンジル基を導入したガタスタチンアナログは,α,β-チューブリンには作用せず,ガタスタチンを凌ぐ細胞毒性とγ-チューブリン特異的阻害活性を示すことが明らかになった.そこで今年度は,連携研究者の臼井と協力して,より詳細な活性発現機構の解析を行った.間期細胞形態を観察したところ,O6改変ガタスタチンアナログは微小管形態には大きな影響を及ぼさないことがわかった.一方,細胞分裂期細胞形態を観察した結果,活発に中心体からの微小管伸長を起こす細胞分裂期で紡錘体形態異常を引き起こし,中心体からの微小管伸長(核形成)を阻害していることが明らかとなった.この結果はガタスタチンの活性発現機構と類似していることから,O6改変ガタスタチンアナログは,ガタスタチンより強力なγ-tubulin特異的阻害剤であることが明らかになり,この結果を特許として出願した.上記のように,昨年設計した類縁体の詳細な活性発現機構を解析し,リード化合物であるガタスタチンよりも強力なγ-チューブリン特異的阻害剤であることを明らかにした.またガタスタチンの溶解性改善を目的に合成を進めているN-アセチルコルヒノールの合成研究も順調に進んでおり,鍵反応である分子内Mannich反応前駆体の合成経路の開発を大きく進展させた.現在,ガタスタチンと2種類のO6-改変ガタスタチンアナログについては,さらに詳細な活性発現機構の解析を進めている.平成31年度前半に,どの化合物を次のステージに進めていくか絞り込む.絞り込んだ化合物について,動物実験を行うために大量合成を実施する.また,N-アセチルコルヒノールをリード化合物とした天然物アナログを設計・合成するため,N-アセチルコルヒノールの合成経路の開発も引き続き進めていく.
磁性細菌細胞内で新規に合成された磁気オルガネラと細胞骨格の相互作用

磁性細菌のMamK細胞骨格は、磁気オルガネラであるマグネトソームを直鎖状に固定し、細胞内への物理的な拡散を防ぐことで、マグネトソームを磁気センサーとして機能させている。本研究では、海外共同研究者が開発したマグネトソームの形成を分子生物学的に制御できる磁性細菌株を用いて、細胞内に合成されたマグネトソームがどのように細胞骨格に結合し、直鎖状に配置されるのかを解析する。今年度は、国際共同研究の準備のため、マグネトソーム生細胞蛍光イメージング法の改良を行った。これまで、研究代表者はマグネトソームに特異的に局在する蛋白質とGFPとの融合蛋白質を用いて、マグネトソームの生細胞蛍光観察を行っている。本研究では、マグネトソームとMamK細胞骨格の同時観察を行うため、磁性細菌Magnetospirillum magneticum AMB-1で利用可能な標識蛋白質の種類を増やす必要がある。そこで、いくつかの蛍光蛋白質のAMB-1細胞内での発現を試みたところ、Halotag蛋白質の発現に成功した。Halotagでは、任意の蛍光色リガンドを培養液に加えることで、細胞内のHalotag蛋白質を蛍光標識できる。GFP標識蛋白質とHalotag標識蛋白質を同時にAMB-1内で発現することで、2種類の標的蛋白質の同時観察が可能になった。研究代表者は、2019年3月から9月までの予定で、海外研究機関(米国カリフォルニア大学バークレー校)へ渡航中であり、国際共同研究者の作製したマグネトソーム形成を制御できる磁性細菌株(QInd株)と渡航先研究機関の最新顕微鏡技術、研究代表者のマグネトソームのイメージング技術を組み合わせ、マグネトソーム形成過程におけるMamK細胞骨格の役割を解析するための研究を実施している。研究代表者は、2018年度の当初の研究計画の通り、国際共同研究者と実施する共同研究の準備のため、磁性細菌細胞内におけるマグネトソームとMamK細胞骨格の同時生細胞イメージングの実験系を確立した。また、国際共同研究者の研究機関への渡航準備を完了した。研究代表者は、予定通り2019年3月より、国際共同研究者の研究機関へ渡航し、細胞内で新たに形成されたマグネトソームがどのようにMamK細胞骨格に結合し、鎖状に配列されるのかを観察、解析するため国際共同研究を実施中であり、研究計画通りに順調に進捗している。研究代表者は、2019年度の前半期間、海外研究機関へ渡航しQInd株と研究代表者が最適化した生細胞イメージング法を用いて、QInd株内で新規に合成されたマグネトソーム動態とMamK細胞骨格の相互作用を観察し、MamK細胞骨格によるマグネトソーム配置のメカニズムを、海外研究機関の最新の顕微鏡技術を用いて解析する。海外共同研究者は、QInd株の改良を担当する他、研究室の最新の顕微鏡設備を提供する。帰国後は、渡航先で作製したMamK観察に最適化されたQInd株と研究代表者が保有する全反射蛍光顕微鏡を用いて、渡航中に得た観察結果を、別の観察方法で検証するとともに、QInd株に変異型MamKを発現させた際のマグネトソーム配置への影響を調べる。内定年度:2017磁性細菌のMamK細胞骨格は、磁気オルガネラであるマグネトソームを直鎖状に固定し、細胞内への物理的な拡散を防ぐことで、マグネトソームを磁気センサーとして機能させている。

研究代表者は、予定通り2019年3月より、国際共同研究者の研究機関へ渡航し、細胞内で新たに形成されたマグネトソームがどのようにMamK細胞骨格に結合し、鎖状に配列されるのかを観察、解析するため国際共同研究を実施中であり、研究計画通りに順調に進捗している。研究代表者は、2019年度の前半期間、海外研究機関へ渡航しQInd株と研究代表者が最適化した生細胞イメージング法を用いて、QInd株内で新規に合成されたマグネトソーム動態とMamK細胞骨格の相互作用を観察し、MamK細胞骨格によるマグネトソーム配置のメカニズムを、海外研究機関の最新の顕微鏡技術を用いて解析する。海外共同研究者は、QInd株の改良を担当する他、研究室の最新の顕微鏡設備を提供する。帰国後は、渡航先で作製したMamK観察に最適化されたQInd株と研究代表者が保有する全反射蛍光顕微鏡を用いて、渡航中に得た観察結果を、別の観察方法で検証するとともに、QInd株に変異型MamKを発現させた際のマグネトソーム配置への影響を調べる。
外的ストレス要因による新規カビ毒産生菌の出現とその分子メカニズムの解明

カビが産生する毒(カビ毒)は様々な農作物、食品を汚染しており、ヒトへの発がん性などから健康を脅かす自然毒として全世界的に問題となっている。カビ毒は一部の菌種によって産生されるが、近年の地球温暖化に伴い、カビ毒非産生菌種が新規のカビ毒産生菌となるリスクが考えられている。本研究では、カビ毒のひとつである米を汚染するステリグマトシスチン(STC)に着目し、STC非産生菌種が外的ストレス因子によってSTC産生性を示すようになるかを様々な培養条件を用いて検証する。更に、STC産生能獲得の前後または産生菌種と非産生菌種の間でのトランスクリプトーム解析を行い、STC産生の制御因子を特定する。
遷移金属を用いたアレン類の新規触媒的合成法の開発とその触媒的不斉合成への拡張

研究代表者らはこれまでに1-置換-2-ブロモ-1,3-ブタジエンとソフトな炭素求核剤との反応が軸不斉ビナフチル骨格をもつ2座のホスフィン配位子binapをもつパラジウム錯体を触媒として進行し,軸不斉アレンを与えることを示した.この反応はπ-アリルパラジウムを経て進む求核置換反応である.ただ残念ながら,高い収率でアレンを与える基質には限定があり,またエナンチオ選択性は最高でも80%ee程度であった.今年度は基質の汎用性を拡張することとエナンチオ選択性を高めることを目的として反応条件の再検討を行った.その結果,binapに替えてよりbite angleの小さいsegphosを用いることにより,いくつかのブロモジエンの反応で90%eeまでエナンチオ選択性を高めることができた.さらにこのパラジウム触媒反応をアレニルメチルシランの触媒的不斉合成に展開した.エナンチオ選択性は高くはないが,アレニルメチルシランの求電子剤との反応の立体化学の解明に用いることができた.アリルシランの反応と同様に,シリル基の反対側から求電子剤が二重結合を攻撃することが分かった.またアルデヒドに由来するアセタールとの反応ではアセタールの効果的な面選択がなされることを見出した.この場合,ブタジエン骨格を含む光学活性なエーテルが生成物になる.このようなパラジウム触媒を用いた不斉アレン合成反応を鍵工程として,軸不斉アレンを含むいくつかの天然物などの全合成に応用する計画である.研究代表者等によって以前に見い出されたパラジウム-軸不斉2座ホスフィン錯体触媒による,1-置換-2-ブロモ-1,3-ブタジエンからの軸不斉光学活性アレンの合成反応において,反応条件のさらなる最適化を行った.不斉ホスフィン配位子を従来用いてきたBINAPから,より小さなbite angleを有する軸不斉2座ホスフィンであるSEGPHOSに変えることにより,1位にアルキル基を有する2-ブロモ-1,3-ブタジエンを基質とするアレンの不斉合成反応におけるエナンチオ選択性を75%eeから89%eeに向上させることに成功した.この値は我々が以前に達成した1位にアリール基を有する2-ブロモ-1,3-ブタジエンを基質とした場合のエナンチオ選択性と同等の値であり,現在までに知られている不斉遷移金属錯体触媒による軸不斉アレンの不斉合成反応のなかで最高レベルの値である.また,ユニークな光学活性アレン骨格を有する天然物として知られているインゲンマメゾウムシAcanthoscelides obtectusのオスの性フェロモンの合成中間体を,我々が開発したアレンの合成反応を用いて触媒的に不斉合成できることを見い出した.合成中間体の段階での光学純度は76%eeであり,天然物のフェロモンにおける数値(73%ee)を越えている.この合成法は,等量の光学活性化合物を必要とする光学分割の過程を経ないこと,及び合成ステップ数を大幅に短縮できる点で,既に報告されている合成法よりも実用的であり,我々の見い出したアレンの触媒的不斉合成反応の有用性を示す一例である.研究代表者らはこれまでに1-置換-2-ブロモ-1,3-ブタジエンとソフトな炭素求核剤との反応が軸不斉ビナフチル骨格をもつ2座のホスフィン配位子binapをもつパラジウム錯体を触媒として進行し,軸不斉アレンを与えることを示した.この反応はπ-アリルパラジウムを経て進む求核置換反応である.ただ残念ながら,高い収率でアレンを与える基質には限定があり,またエナンチオ選択性は最高でも80%ee程度であった.今年度は基質の汎用性を拡張することとエナンチオ選択性を高めることを目的として反応条件の再検討を行った.その結果,binapに替えてよりbite angleの小さいsegphosを用いることにより,いくつかのブロモジエンの反応で90%eeまでエナンチオ選択性を高めることができた.さらにこのパラジウム触媒反応をアレニルメチルシランの触媒的不斉合成に展開した.エナンチオ選択性は高くはないが,アレニルメチルシランの求電子剤との反応の立体化学の解明に用いることができた.アリルシランの反応と同様に,シリル基の反対側から求電子剤が二重結合を攻撃することが分かった.またアルデヒドに由来するアセタールとの反応ではアセタールの効果的な面選択がなされることを見出した.この場合,ブタジエン骨格を含む光学活性なエーテルが生成物になる.このようなパラジウム触媒を用いた不斉アレン合成反応を鍵工程として,軸不斉アレンを含むいくつかの天然物などの全合成に応用する計画である.
遺伝子欠損マウスとホメオボックス・分子モーター遺伝子解析による難聴発症機構の解明

本研究の目的は、遺伝子変異が明確にされている実験動物と遺伝性難聴症例を対象にして、感音難聴の発症機構を解明することにある。実験動物としては、難聴遺伝子である分子モーター遺伝子と耳の発生に関与するホメオボックス遺伝子変異マウス、レプチン遺伝子のノックアウトマウスの聴覚、内耳組織の解析を行う。さらに、遺伝性難聴症例において、これらの難聴遺伝子変異の有無を検討し、分子モーター障害による難聴発症とホメオボックス遺伝子による耳の発生・形成のメカニズムを解明する。ヒトでは、第1鰓弓由来による外耳・中耳・内耳障害(Branchio-Oto症候群)、さらに腎障害が加わったBranchio-Oto-Renal症候群の原因遺伝子であるEYA1遺伝子はホメオボックス遺伝子であるSIX1遺伝子と共同して機能することが知られている。本研究で、Six1ノックアウトマウスでは内耳の発生・分化がみられず、Six1遺伝子は内耳発生に必須であると証明した。また、本研究で、Branchio-Oto症候群において、EYA1遺伝子変異のみならず、SIX1遺伝子変異も同定された。Six1ノックアウトマウスでは内耳の発生自体が障害されるが、ヒトにおいては比較的軽微な障害である点は、遺伝子型-表現型を考慮する際に重要なデータとなる。レプチン遺伝子のノックアウトマウスは、肥満と糖尿病を発症し、野生型に比較して、難聴が早期に出現する。難聴が同定される時期において、光学顕微鏡による観察では感覚細胞、ラセン神経節、血管条の障害は観察されず、今後の研究継続により難聴発症の責任部位と遺伝子変異との関連を検索する予定である。今年度も難聴遺伝子の遺伝子座ならびに遺伝子そのものが多数同定された。2002年12月末の時点で,非症候群性遺伝性難聴で優性遺伝は51遺伝子座,劣性遺伝は39遺伝子座,X連鎖は6遺伝子座が報告され,31個の難聴遺伝子が同定されている。この難聴遺伝子同定において,内耳障害を有するマウスは,マウス内耳がヒト内耳と解剖学的,生理学的に類似し,同一の遺伝子変異で内耳障害が生じるため重要な実験動物となる。1.Jaokson shakerマウスは,A/J系統由来で,回旋運動,頭部挙上運動,運動過多,難聴を呈し,染色体11番に変異遺伝子をもつ内耳障害の実験動物モデルであるJackson研究所より供与されたこの変異遺伝子を持つC57BL/6Jのマウスを対象にして,聴覚と内耳形態を検討し,原因遺伝子を同定した。ホモ動物は,生後10-14日にて,蝸牛の全回転ならびにどの列にても,大部分の外有毛細胞の感覚毛の配列が障害されていた。一方,内有毛細胞の感覚毛の配列は正常で,内・外有毛細胞の細胞質,求心性ならびに遠心性神経終末は正常に発達していた。この感覚毛の配列障害を来す原因遺伝子は,いまだ機能は不明であるが,細胞骨格に関与し,有毛細胞の信号伝達に役割を有する遺伝子でSans(Scaffold protein containing Ankyrin repeats and SAM domain)と命名した。また,ヒトでは,Usher症候群1Gの原因遺伝子である。2.ホメオボックス遺伝子と共発現するSix遺伝子のなかで,Six4遺伝子のノックアウトマウスは内耳障害を示さなかったが,関連する他の転写遺伝子のノックアウトマウスでは,内耳発生過程の障害を認め,内耳発生のキーとなる遺伝子を同定した従来からの研究継続により、非症候群性遺伝性難聴症例として331家系の症例からゲノムDNAを抽出した。これらの症例から、平成15年度は、新たに難聴遺伝子としてGJB2遺伝子(in press)、WFS1遺伝子(in press)変異を同定した。また、ミトコンドリア遺伝子変異1555による難聴を聴覚検査で詳細に検索し、内耳有毛細胞の病変を想定した(Laryngoscope accepted)。