hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
相転移の確率過程の立場からの研究

ランダムウォークやブラウン運動は理論物理/化学の領域で高分子の数学模型として用いられることがある。特に多数の高分子が相互作用によって引き付けあう様子、或は溶媒中の不純物が高分子の形状に与える影響は興味深い。不思議なことにこうした現象は統計物理の他の問題(濡れ転移、結晶の成長、浸透理論での最速通過、...)と類似していて、背後には共通の数学的構造が潜んでいると期待される。筆者達の目標はこうした数学的構造をランダムウォークやブラウン運動に基づいた模型を用いて描き出すことである。この分野で筆者達が得た主な成果は以下の通りである。●互いの間に吸着力が働く複数のランダムウォーク(friendly walkers)についての局在/非局在相転移[2,3].吸着力の強さをパラメーター\betaで表したとき、ある臨界値\beta_cの前後でランダムウォーク達の長時間挙動に質的な差が生じること。\beta<\beta_c$ではあたかも吸着力が働いていないかのように自由に行動するが\beta>\beta_c$では互いに遠ざかることなく固まって行動する。●溶媒中の不純物が高分子の形状に与える影響をランダムウォーク[1]、ブラウン運動の模型を使って解析。不純物が強い場合、その影響がランダムウォークや、ブラウン運動の通常とは異なる特異な長時間挙動として現われることを示す。特に多数の高分子が相互作用によって引き付けあう様子、或は溶媒中の不純物が局分子の形状に与える影響は興味深い。不思議なことにこうした現象は統計物理の他の問題(濡れ転移、結晶の成長、浸透理論での最速通過、...)と類似していて、背後には共通の数学的構導が潜んでいると期待される。・互いの間に吸着力が働く複数のランダムウォーク(friendly walkers)についでの局在/非局在相転移[2,3]、吸着力の強さをパラメーター\betaで表したとき、ある臨界値\beta_cの前後でランダムウォーク達の長時間挙動に質的な差が生じること。・溶媒中の不純物が高分子の形状に与える影響をランダムウォーク[1]、ブラウン運動の模型を使って解析。
非コード小分子RNAによるヘテロクロマチン形成メカニズム

トランスポゾンは、その転移が生命の次世代継承にとっての脅威となりうるため、選択的に抑制される仕組みが必須である。これを担う因子として、PIWI-interacting RNA (piRNA)と呼ばれる、生殖組織で発現する非コード小分子RNAが発見された。近年の研究成果により、piRNAによるトランスポゾンの抑制は、トランスポゾン領域のヘテロクロマチン化を介したエピジェネティックな制御であることが示唆されているが、その分子機構については未だ不明である。本研究は、piRNAがどのような機構によりヘテロクロマチン形成因子として機能するかを明らかにすることを目指している。平成29年度はPiwi-piRNAが制御するゲノムの高次構造の同定を中心に進めた。平成30年度は、Piwi-piRNAによるゲノム高次構造誘導メカニズムを明らかにすべく、責任因子の同定と機能解析を進めた。Piwiと相互作用する新たな因子としてNuclear export factor 2 (Nxf2)とp15/Nxt-1を同定した。人工的にPiwi並びにPiwi相互作用因子をテザリングする実験系を構築し、Piwiおよび関連因子の関係性を時系列で解析した。その結果、Piwi-piRNAによる転写制御は、ヘテロクロマチン形成非依存的なPolIIの抑制で開始し、ヘテロクロマチン形成を経て転写制御が維持されるという二段階から成ることを見出した。さらに、p15はRNAを核膜付近にリクルートする役割が知られていることから、p15がpiRNA標的トランスポゾンの細胞内局在を制御する可能性を検討した。その結果、Piwi-piRNA複合体がトランスポゾンコードクロマチン領域の核内局在を制御すること、並びにこの細胞内局在の変化が平成29年度に同定されたゲノム高次構造の変化につながることが示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度は、ショウジョウバエ卵巣由来の培養細胞(OSC)を用いて、ゲノム高次構造を同定できるHi-C (High throughput Chromosome Conformation Capture)解析[Lieberman-Aidenetal. Science (2009)]を行なった。これにより、PIWIノックダウンに伴い、piRNA標的トランスポゾンを含むゲノム領域の短距離間相互作用が減少し、長距離間相互作用が増加することが明らかとなった。さらに、取得済みの抑制性ヒストンマークのChIP-seqデータとトランスクリプトームデータに加え、活性化ヒストンマークのChIP-seqデータをPIWIノックダウン前後のOSCを用いて取得し解析した。その結果、Hi-C解析で観察されたゲノム高次構造変化に協調するかたちでヒストンマークや遺伝子発現が変動していることが明らかとなった。この結果をショウジョウバエ個体で検証するために、Piwi変異ショウジョウバエ個体の卵巣を用いたHi-C解析ライブラリを作成した。少ないリード数で行なった予備解析の結果、培養細胞でみられた傾向がより顕著にみられることを確認した。現在、リード数を増やし再度シーケンス解析を行なっており、得られたデータの解析を平成30年度に進める。上記のゲノムの高次構造変化を引き起こす責任因子の同定を目指し、PIWIノックダウン条件下でのクロマチン結合タンパク質のプロテオーム解析を行った。その結果、インシュレーター複合体構成因子のクロマチン結合量がPIWIの抑制に伴い減少するという結果が得られた。この結果を検討するために、インシュレーター複合体構成因子に対するモノクローナル抗体を作成した。今後これらの抗体を用いて生化学的解析やChIP-seq解析等を進め、piRNAによるゲノム高次構造制御に関連している可能性を検討する。平成30年度は、Piwi-piRNA経路が抑制対象とするトランスポゾンコードゲノム領域特異的にゲノム高次構造変化が起こることを示すことに成功した。さらに、これらがヒストン修飾や遺伝子発現量に連動しているという結果が得られている。当初は予定していなかった成果として、ショウジョウバエ個体でも同様のゲノム高次構造変化がより顕著に起こっている可能性を明らかにした。これに加え、関連因子のスクリーニングのために行なったクロマチンプロテオーム解析結果から、インシュレーター関連因子を複数同定した。候補因子に対する高品質なモノクローナル抗体の作成に成功し、ウェスタンブロット、免疫染色、免疫沈降、ChIP等の解析に使用できることを確認した。また、本研究に関連した手法解説論文を3報発表した[Iwasaki et al. Methods (2017),岩崎由香実験医学(2017), Murano et al. Methods in Enzymology (2018)]。

Piwiと相互作用する新たな因子としてNuclear export factor 2 (Nxf2)とp15/Nxt-1を同定した。人工的にPiwi並びにPiwi相互作用因子をテザリングする実験系を構築し、Piwiおよび関連因子の関係性を時系列で解析した。その結果、Piwi-piRNAによる転写制御は、ヘテロクロマチン形成非依存的なPolIIの抑制で開始し、ヘテロクロマチン形成を経て転写制御が維持されるという二段階から成ることを見出した。さらに、p15はRNAを核膜付近にリクルートする役割が知られていることから、p15がpiRNA標的トランスポゾンの細胞内局在を制御する可能性を検討した。その結果、Piwi-piRNA複合体がトランスポゾンコードクロマチン領域の核内局在を制御すること、並びにこの細胞内局在の変化が平成29年度に同定されたゲノム高次構造の変化につながることが示された。Piwi遺伝子欠損ショウジョウバエ個体を用いたHi-C解析の結果、個体でもPiwi依存的なゲノム高次構造変化が起こっている可能性を明らかにした。さらに、培養細胞で観察された影響よりもより顕著な傾向が確認された。培養細胞での観察がノックダウンによる一過的なPiwiタンパク質の喪失であることに対して、変異体を用いた解析では、ゲノム高次構造形成前からPiwiタンパク質およびpiRNAが機能していない状態を観察しているため、より顕著に影響が観察できている可能性が考えられる。この仮説の検討も含め、平成30年度は個体のHi-Cデータに関する詳細な解析を進める。また、クロマチンプロテオーム解析結果から得られた候補因子である、インシュレーター関連タンパク質に対する高品質なモノクローナル抗体の作成に成功した。平成30年度はこれらの抗体を用いた生化学実験およびChIP-seq解析等を進め、候補因子がPiwiによるクロマチン高次構造制御の責任因子として機能する可能性を検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
オールカーボン太陽電池の開発

本研究の目的は,太陽電池への炭素材料適用である.これにより,これまで広く使われてきたITO電極を代替し,低コスト,低環境負荷かつフレキシブルな次世代の素子を提供できる.究極的な目標は,グラファイト,フラーレン,カーボンナノチューブ(CNT)などの炭素同素体を活用したオールカーボンの太陽電池である.また,本研究はそれのみに留まらず,それ以外の材料,例えば遷移金属ジカルコゲナニドやスパッタ酸化亜鉛,アントラセン誘導体,その他一般的な有機太陽電池も範疇とした.この目的に沿い、CNT電極を両側に適用したペロブスカイト太陽電池やCNTとフラーレン層でサンドイッチしたペロブスカイト太陽電池などについて研究を行った.後者の成果は、特に韓国ソウル大学との国際共同研究として行われた.また,それらの研究と共に,作動圧力を高めに設定したスパッタ酸化亜鉛層はアニールを必要とせず有機太陽電池の電子輸送層として高い性能を示す事,溶液法による遷移金属ジカルコゲニドの適用,アントラセン誘導体を表面処理に用いた電子輸送層の開発などの成果も得られた.研究主体であるJeon博士が特任助教に着任したため,特別研究員としての期間は10ヶ月で終了したが,この短い期間に最終的に8報の査読付き論文を出版する事ができ,オールカーボン太陽電池に向けた道が大きく開かれた.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
自動車乗員姿勢における頚椎の配置・彎曲状態が追突事故時の頚部傷害発生に与える影響

脊柱アライメントが頚部傷害を惹き起こす頚部挙動に影響を及ぼすことが示唆されていることから,脊柱アライメントの差異が追突事故時の脊柱挙動に及ぼす影響を調査した.縦型オープンMRI装置により乗車姿勢での脊柱を撮影し,脊柱アライメントのパタンを多次元尺度法により分析した.頚椎では女性は後弯,男性は前弯,胸椎は女性より男性において顕著な後弯を示した.次に人体有限要素モデルに様々な脊柱アライメントを導入し,追突再現シミュレーションを実施した.女性平均脊柱アライメントを導入したモデルは,男性平均脊柱アライメントを導入したモデルと比較して胸椎,腰椎よりも頚椎に動きが集中し,頚椎間相対変位が大きくなった.追突事故によって発生する頚部傷害への対策として,頚部傷害低減シートを搭載した乗用車が普及し始めている.頚部傷害低減シートは男性に対して効果的であるが,女性に対して効果が小さいことが明らかになっている.女性乗員に対しても有効な対策を講じるためには,頚部傷害を引き起こす追突事故時の頚椎間の相対変位が男女間で異なることについて,その原因を明らかにする必要がある.よって本研究では,その原因の一つと考えられている乗車姿勢においての脊柱の配列・彎曲状態(アライメント)が,追突事故時の頚椎間の相対変位に及ぼす影響を解明することを目的としている.乗車姿勢における脊柱アライメントは,縦型オープンMRI装置を用い,乗車姿勢を再現した着座姿勢において,男女平均体型の被験者8名の頭部から仙椎までを撮影することで取得した.MRI画像から脊柱アライメント形状を抽出し,男女間で比較したところ,頚椎では女性は後彎またはストレート,男性は前彎の傾向を示し,胸椎は女性よりも男性においてより顕著な後彎を示す傾向にあることがわかった.なお,MRI撮影は医師の立会いのもと,インフォームドコンセント等実施の上,安全を確保した環境で実施した.次に,乗車姿勢をとった女性平均体型の人体有限要素モデルの構築を行った.ベースモデルとして既存の成人女性5%ileモデルであるTHUMS AF05(トヨタ自動車株式会社)を活用し,成人女性平均体型へスケーリングした.このモデルへ縦型オープンMRIより取得した女性被験者平均の脊柱アライメントを導入し,乗車時の脊柱アライメントを再現したモデルを構築した.縦型オープンMRI撮影実施までに,設備や撮影関係者の調整等に当初予定よりも多くの時間を費やさなければならなく,平成27年度中に予定していた頚椎のアライメントのパタン分析まで実施することができなかったため.自動車の追突事故で発生する頚部傷害への対策として,頚部傷害低減シートを搭載した乗用車が普及している.この頚部傷害低減シートは,女性乗員よりも男性乗員に対してより効果的であることが明らかになっている.女性乗員に対しても同様に有効な頚部傷害低減シートを構築するには,頚部傷害を引き起こすとされる追突時の頚椎間相対変位が男女間で異なることについて,その原因を明らかにする必要がある.よって本研究では,その原因の一つと考えられている乗車姿勢での脊柱の配列・弯曲状態(アライメント)が,追突時の頚椎間相対変位に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.本年度は,昨年度に取得した縦型オープンMRI装置による乗車姿勢での脊柱の画像データを用い,脊柱アライメントのパタンを多次元尺度法により分析した.その結果,頚椎が後弯を示す脊柱アライメントに対し,頚椎が前弯である脊柱アライメントは,胸椎でより顕著な後弯を示すことが明らかになった.この傾向は男女間の比較においても確認され,頚椎では女性は後弯またはストレート,男性は前弯の傾向を示し,胸椎は女性よりも男性においてより顕著な後弯を示す傾向にあることがわかった.次に,昨年度構築した女性平均体型人体有限要素モデルに本研究で得られた女性平均脊柱アライメントを導入し,追突時の女性の挙動応答が再現できるモデルを構築した.なお,本モデルの追突時の挙動応答は,過去に公表された女性被験者の追突事故模擬スレッド実験結果と比較することにより検証した.このモデルにMRI画像解析より得られた様々な脊柱アライメントを導入し,追突時の乗員挙動再現シミュレーションを実施した.その結果から,女性平均脊柱アライメントを導入したモデルでは,男性平均脊柱アライメントを導入したモデルと比較して,胸椎,腰椎よりも頚椎に動きが集中し,頚椎間相対変位が大きくなる傾向を示すことを明らかにした.脊柱アライメントが頚部傷害を惹き起こす頚部挙動に影響を及ぼすことが示唆されていることから,脊柱アライメントの差異が追突事故時の脊柱挙動に及ぼす影響を調査した.縦型オープンMRI装置により乗車姿勢での脊柱を撮影し,脊柱アライメントのパタンを多次元尺度法により分析した.頚椎では女性は後弯,男性は前弯,胸椎は女性より男性において顕著な後弯を示した.次に人体有限要素モデルに様々な脊柱アライメントを導入し,追突再現シミュレーションを実施した.女性平均脊柱アライメントを導入したモデルは,男性平均脊柱アライメントを導入したモデルと比較して胸椎,腰椎よりも頚椎に動きが集中し,頚椎間相対変位が大きくなった.

平成27年度に取得したMRI画像を用い,頚椎アライメントのパタン分析を実施する.また,平成27年度に構築した女性平均体型人体有限要素モデルの追突事故時の挙動特性を,これまでに公表されている女性被験者による追突事故模擬スレッド実験結果と比較することにより検証する.特に頚椎の挙動に関しては,頚椎X線連続撮影による調査結果を参照し,検証を行う.次に,検証した女性平均体型人体有限要素モデルを用い,頚椎のアライメントのパタンをパラメータとした追突事故時の乗員挙動再現シミュレーションを実施し,頚椎アライメントが頚椎間相対変位に及ぼす影響について検討する予定である.インパクトバイオメカニクス,交通外傷MRI撮影に参加していただいた被験者の方々が,MRI撮影を実施した病院施設近隣に在住であり,交通費が想定していた金額よりもかからなかったため.頚椎アライメントをより精度よく抽出,分析するための画像処理ソフトの導入を検討する.それ以外の使途については当初の研究計画に従う.
ローマ帝国東部属州の総合的研究

本研究はローマ皇帝時代の元首政期(軍人皇帝時代を含めて)の帝国東部の諸属州を属州毎にばかりでなく,東部地域の総合的連関を考慮しつつ,且つ政治,軍事,行政,経済,社会,宗教,文化等の諸側面を総合して,統合的に考察することをめざしたが,総合性は史料的制約と時間的制約のため不完全にしか達成できなかった.ローマ帝国の地理的位置づけとして,帝国の政治的中軸と文化的基礎は地中海に見出すことができることを確認し,東部の諸属州をまとめているのはローマの軍事的・政治的統一ということであるので,軍隊の配置,属州統治のための"官僚制なき行政"の機構,更にはカラカラ帝勅令にいたるローマ市民権の着実な拡大をまず最初に考察した.その際やはりローマ化ということが問題となり,ローマがローマ・イタリアの社会構造のモデルを全帝国へ拡大するという組織的計画を抱いたとするK・クリストの見方は正しいと言える.例えば,ローマ市民権の普及と人命のローマ的構成,軍隊の常備軍化(補助軍兵士への市民権賦与)ローマ的都市(コロニア)の建設,皇帝礼拝の普及などがあげられる.しかし東部属州なは土着の都市文化が既に根を張っていて,繁栄していたので,皇帝たちがそれをかき乱すことはなかった.その意味でローマ化には限界があった.ローマ支配に先行したギリシア文化は都市文化であり,それは田園の土着の諸文化にほとんど影響を与えなかった.その意味でギリシア化にも限界があった.ローマ化はユダヤ,エジプトその他のオリエントの諸文化からの抵抗をしけ,フェニキアの土着伝統はローマの影響をうけても回復力を示した.本研究はF.ミラーの著書とGarnsey&Sallerの共著から多くの示唆をうけた.今後,貨幣研究を続行させていくつもりである.本研究はローマ皇帝時代の元首政期(軍人皇帝時代を含めて)の帝国東部の諸属州を属州毎にばかりでなく,東部地域の総合的連関を考慮しつつ,且つ政治,軍事,行政,経済,社会,宗教,文化等の諸側面を総合して,統合的に考察することをめざしたが,総合性は史料的制約と時間的制約のため不完全にしか達成できなかった.ローマ帝国の地理的位置づけとして,帝国の政治的中軸と文化的基礎は地中海に見出すことができることを確認し,東部の諸属州をまとめているのはローマの軍事的・政治的統一ということであるので,軍隊の配置,属州統治のための"官僚制なき行政"の機構,更にはカラカラ帝勅令にいたるローマ市民権の着実な拡大をまず最初に考察した.その際やはりローマ化ということが問題となり,ローマがローマ・イタリアの社会構造のモデルを全帝国へ拡大するという組織的計画を抱いたとするK・クリストの見方は正しいと言える.例えば,ローマ市民権の普及と人命のローマ的構成,軍隊の常備軍化(補助軍兵士への市民権賦与)ローマ的都市(コロニア)の建設,皇帝礼拝の普及などがあげられる.しかし東部属州なは土着の都市文化が既に根を張っていて,繁栄していたので,皇帝たちがそれをかき乱すことはなかった.その意味でローマ化には限界があった.ローマ支配に先行したギリシア文化は都市文化であり,それは田園の土着の諸文化にほとんど影響を与えなかった.その意味でギリシア化にも限界があった.ローマ化はユダヤ,エジプトその他のオリエントの諸文化からの抵抗をしけ,フェニキアの土着伝統はローマの影響をうけても回復力を示した.本研究はF.ミラーの著書とGarnsey&Sallerの共著から多くの示唆をうけた.今後,貨幣研究を続行させていくつもりである.1.ローマ帝国東部全体に対する目くばりが必要なため、経常費で購入できなかったJ.フォータトへの献呈論文集である"ローマ帝国の抬頭と衰退"シリーズの元首政期の諸巻とその他講入できた研究書を読破しつつある。2.また東部属州研究のための新しい方法論や見方についての研究状況の把握が必要なため、皇帝時代、特に三世紀の危機の時代までを概観した研究書を講入して読みつつある。現時点では、最近の社会史的な歴史研究につらなるK.ホプキンス,F.ミラー,R.マクマレン,G.アルフェルディなどの研究や見方が好ましいと考えている。3.上述の基礎的・社会史的研究の中でも、元老院議員と騎士身分の上層身分の者たち、また帝国東部の諸市の評議会(参事会)身分の層のプロンポグラフィックな研究に注目し、その成果を吸収しつつある。特に碑文資料の多いアテネ社会のプロソポグラフィックな研究に関心をもち、S.フォルレの"二世紀と三世紀のアテネ"の成果を摂取しつつある。4.またギリシア本土に関しては、以前から考察してきた属州アカイアの元首政期の歴史についても研究を進めている。5.また大局的な見方としては、トインビーや山本新などの文明論に魅力を感じており、そうした面からの理論的・実証的把握の必要を感じている。東部諸地方・諸民族の生活習俗,言語,宗教など精神面での連続性と断絶変化の様相、特にローマ化とかキリスト教化などを把握したいと考えている。6.その他取り扱わねばならぬ問題として、帝国下の都市と農村の問題、軍隊と外民族の問題、属州統治と官僚機構の問題、三世紀の危機の問題、それにキリスト教の拡大と皇帝礼拝を含む異教の関係などがあるが、上記の諸点と共に来年度深めた研究を行う予定である。
進化的トレードオフ・環境応答を考慮して非損傷個体からの萌芽発生の重要性を解明する

本研究課題の目的は,これまで見過ごされてきた損傷を受けない状況における萌芽発生に焦点を当て,進化的トレードオフ・環境応答を考慮した森林動態統合シミュレーションモデルを用いて,森林動態におけるこの現象の相対的重要性を解明することである。合わせて,萌芽発生の生理的機構を遺伝子発現の側面から解明することも目的とする。30年度には,調査対象森林景観である東京大学秩父演習林栃本地区の森林固定調査地(プロットサイズ30m x 30m;60プロット;うち30プロットは,シカ排除柵で囲まれている)で萌芽動態のモニタリングを継続した。得られた萌芽データと環境データと樹木形質のデータを使用して,樹木形質を考慮した種間比較(系統距離を考慮した重回帰分析)と,萌芽の新規加入・生残率に対する環境条件が与える効果の解析を実行した。また,2017年11月に森林固定調査地周辺で発生した山火事跡地で,2018年6月に森林固定調査地同様の萌芽の調査を行ない,母幹のサイズや火災被害レベルが萌芽本数に与える効果を解析した。萌芽本数に対して,材密度は負の効果を,全糖濃度は正の効果を与えていた。また,萌芽の新規加入に対して,シカによる食害は負の効果を,母幹幹数は正の効果を与えていた。萌芽の生残率に対して,シカによる食害が負の効果を,母幹の成長が正の効果を,母幹幹数が負の効果を,標高が正の効果を,斜面傾斜が正の効果を与えていた。山火事跡地で優占するイヌブナで,母幹の火災被害レベルが萌芽本数に正の効果を,親個体GBHが正の効果を与えていた。この結果は,非撹乱環境で観察される萌芽発生の状況と比較のために使用することができる。また,前年に行った萌芽本数の種間・種内のパターン解析の結果をまとめた論文を出版した(Umeki et al. 2018 Forests)。野外におけるデータ取得は計画通り進行している。データ解析も一部完了し,結果を論文として公表した(Umeki et al. 2018 Forests)。萌芽動態と樹木形質との種間の関連の解析も実行できた。ただし,データ解析の進展が若干遅れており,森林動態統合シミュレーションモデルの構築は最終年度の課題となっている。しかし,データ解析に使用する状態空間モデルの構造の検討は終わっており,解析を進行する上で大きな問題はない。また,当初,萌芽発生の生理的機構を遺伝子発現の側面から解析するため実生を野外から圃場に移植する予定であったが,移植に伴うショックが実生生理に予想できない形で影響することを避け,より確実に解析を行うため,解析対象の実生を移植せず,その場で地上部の切断を行うことにした。萌芽・成木・実生の動態データを階層ベイズモデルで解析し,萌芽・成木・実生の動態モデルを統合し,調査対象森林景観内で異なる森林タイプの動態を再現する森林動態統合シミュレーションモデルを構築する。これを使用してシミュレーションを行い,次の3点を明らかにする:1)損傷を受けない状況における萌芽発生がある場合とない場合の森林動態の違いがあるか,2)萌芽動態と成木・実生動態の間に進化的トレードオフがある場合とない場合の森林動態の違いがあるか,3)シミュレーションに与える環境条件(例えば、温度,撹乱頻度,シカによる食害の有無)を仮想的に変化させることにより,将来の環境変動に対応した森林動態の変化とその中における萌芽の役割はなにか。また,ホルモン生合成に関わる遺伝子の発現量測定をする。29年度には,調査対象森林景観である東京大学秩父演習林栃本地区の森林固定調査地(プロットサイズ30m x 30m;60プロット;うち30プロットは,シカ排除柵で囲まれている)で萌芽動態のモニタリングを行った。また,各プロットに5つ設置してある2m×2mの下層植生観察用コドラートで,個体識別されている実生のサイズを継続測定し,動態データを得た。さらに,プロット内の胸高周囲長10cm以上の個体の再測を行い,動態データを得た。30年度以降に,萌芽発生の生理的機構を遺伝子発現の側面から解析するため,調査対象森林で実生個体を選び,地上部を切断した。萌芽能力・親個体の多幹性・親個体の成長・森林内の優占度の間の直接・間接的な効果を種間比較により明らかにするため,構造方程式モデリングを用いた解析を実行した。親個体の多幹性が萌芽能力から正の影響を,親個体の成長が多幹性から負の影響を,森林内の優占度が親個体の多幹性と親個体の成長から正の影響を受けていることが明らかになった。また,萌芽を比較的よく発生させていた9種を対象に,種内で,萌芽本数がシカ柵の有無・親個体の直径・親個体の直径成長・平均土壌温度・斜面傾斜・森林胸高断面積合計にどのように依存しているかを解析した。これらの個体構造要因・環境要因に対する萌芽本数の依存性には,大きな種間差が見られた。しかし,多くの種で,萌芽本数が土壌温度から正の影響を受けていることなどの共通性も認められた。また,萌芽・成木・実生の動態データを階層ベイズモデルで解析するために,状態空間モデルの構造の検討を行った。交付申請書に記載した当該年度の研究実施計画と比較すると,野外におけるデータ取得は計画通り完了した。ただし,取得したデータの整理に想定以上の時間がかかったため,データ解析の進展が若干遅れている。

しかし,データ解析に使用する状態空間モデルの構造の検討は終わっており,解析を進行する上で大きな問題はない。一方で,萌芽動態と樹木形質との種間の関連は,当初,30年以降の研究計画に入れていたが,29年度の解析を行うことができた。また,当初,萌芽発生の生理的機構を遺伝子発現の側面から解析するため実生を野外から圃場に移植する予定であったが,移植に伴うショックが実生生理に予想できない形で影響することを避け,より確実に解析を行うため,解析対象の実生を移植せず,その場で地上部の切断を行うことにした。本研究課題の目的は,これまで見過ごされてきた損傷を受けない状況における萌芽発生に焦点を当て,進化的トレードオフ・環境応答を考慮した森林動態統合シミュレーションモデルを用いて,森林動態におけるこの現象の相対的重要性を解明することである。合わせて,萌芽発生の生理的機構を遺伝子発現の側面から解明することも目的とする。30年度には,調査対象森林景観である東京大学秩父演習林栃本地区の森林固定調査地(プロットサイズ30m x 30m;60プロット;うち30プロットは,シカ排除柵で囲まれている)で萌芽動態のモニタリングを継続した。得られた萌芽データと環境データと樹木形質のデータを使用して,樹木形質を考慮した種間比較(系統距離を考慮した重回帰分析)と,萌芽の新規加入・生残率に対する環境条件が与える効果の解析を実行した。また,2017年11月に森林固定調査地周辺で発生した山火事跡地で,2018年6月に森林固定調査地同様の萌芽の調査を行ない,母幹のサイズや火災被害レベルが萌芽本数に与える効果を解析した。萌芽本数に対して,材密度は負の効果を,全糖濃度は正の効果を与えていた。また,萌芽の新規加入に対して,シカによる食害は負の効果を,母幹幹数は正の効果を与えていた。萌芽の生残率に対して,シカによる食害が負の効果を,母幹の成長が正の効果を,母幹幹数が負の効果を,標高が正の効果を,斜面傾斜が正の効果を与えていた。山火事跡地で優占するイヌブナで,母幹の火災被害レベルが萌芽本数に正の効果を,親個体GBHが正の効果を与えていた。この結果は,非撹乱環境で観察される萌芽発生の状況と比較のために使用することができる。また,前年に行った萌芽本数の種間・種内のパターン解析の結果をまとめた論文を出版した(Umeki et al. 2018 Forests)。野外におけるデータ取得は計画通り進行している。データ解析も一部完了し,結果を論文として公表した(Umeki et al. 2018 Forests)。萌芽動態と樹木形質との種間の関連の解析も実行できた。ただし,データ解析の進展が若干遅れており,森林動態統合シミュレーションモデルの構築は最終年度の課題となっている。萌芽・成木・実生の動態データを階層ベイズモデルで解析し,樹種ごとの萌芽・成木・実生の動態モデルを作成する。
新規IV族系二次元物質の創製

シリセン、ゲルマネンの電子構造と原子構造を第一原理計算で行った。まず、絶縁体であるAl2O3上のシリセンとゲルマネンの電子構造を計算した。その結果、バンド構造はK点でディラックコーンを持つフリースタンディングのシリセン、ゲルマネンのバンド構造を保存することがわかった。しかし、細かく見ると表面への吸着構造に依存してシリセン、ゲルマネンのバンド構造が微妙に変わることを明らかにした。シリセン、ゲルマネン、スタネンのリボン状構造体について多軌道タイトバインディング近似を用いて電子構造の計算を行った。具体的にはリボン端が1個の水素で終端されている場合、2個の水素で終端されている場合、および終端されていない場合について計算を行った。その結果シリセン、ゲルマネン、スタネンは平面構造ではなくバックルしている構造であるため、π軌道だけではなくσ軌道の寄与も無視できないため、これまでに江澤らによって報告されている一軌道タイトバインディング近似の計算では重要な電子構造の特徴を記述できないため、多軌道の扱いが不可欠であることを明らかにした。バックル構造はリボン端の水素終端にも重要な影響を及ぼす。リボン端が1個の水素で終端されている場合にはジグザグエッジ状態が出現し、2個の水素で終端されている場合にはクラインエッジ状態が出現することを明らかにした。また、シリセン、ゲルマネン、スタネンの構造がバックルしている影響でジグザグエッジ状態もクラインエッジ状態も完全な平坦バンドにはならないこともわかった。リボン端が水素終端されていない場合には、ダングリングボンドに対応する状態が出現し、グラフェンとは全くことなるバンドが出現することを明らかにした。シリセン、ゲルマネン、スタネンのリボン構造はトポロジカル絶縁体の材料になるのではないかと大きな期待が持たれているが、これらの電子構造に関するリアリスティックな電子構造計算はこれまで報告がなかった。27年度は多軌道タイトバインディング法を用いてはじめて、シリセン、ゲルマネン、スタネンのリボン構造の電子構造についての詳細な計算を遂行することができた。さらにリボン端の水素終端の様式もシリセン、ゲルマネン、スタネンのバックル構造のために3種類考えられるが、3種類の様式すべてに対して電子構造計算を行うことができた。その結果は非常に興味深いものであると同時に、これまで報告がなされている一軌道のタイトバインディング近似で得られる結果とは全く異なるものであった。これはシリセン、ゲルマネン、スタネンにおいては、一軌道近似がよい近似となるグラフェンとは全く状況が異なることを初めて明らかにしたもので、これまでシリセン等で報告されている理論計算の結果をすべて修正する必要があることを示した。これあらの研究成果の学術的インパクトは非常に大きいと考えている。このように、これまでの知見を大きく修正する必要があることを示すことができた27年度の研究成果は当初の予想以上に進展していると考えることができる。シリセン、ゲルマネン、スタネンのナノリボンの電子状態をスピン軌道相互作用を考慮した多軌道タイトバインディング法によって明らかにした。その結果、一軌道近似ではほぼ完全に平坦になるバンドが分散を持つことがわかった。このことは一軌道近似ではIV系物質から構成されるナノリボンの電子状態を正確に記述できないことを意味している。バンド構造は分散を持つが、得られるエッジ状態の波動関数はリボンの終端を一個の水素で終端する場合は波動関数が端の原子に局在する藤田エッジ状態が生じるのに対し、二個の水素で終端する場合には波動関数が端から二番目の原子に局在するクラインエッジ状態が出現することがわかった。このように、端の終端によって大きくナノリボンのバンド構造が大きく依存するのは大きな発見であり、ジグザク構造を有するシリセン、ゲルマネン、スタネンでは2種類の水素終端が可能であることから現実的な物質設計になっていると考えられる。また、スピン軌道相互作用の効果を考慮してもシリセンではスピン軌道ギャップが十分に開かず、トポロジカル絶縁体としての性質は現実的には得られないことも明らかにした。この結果は江澤のシリセンはトポロジカル絶縁体であるという理論提案を完全に否定するものである。このような相違が出たのは江澤の計算において、彼がスピン軌道相互作用を100倍程度過大評価していること、シリセンに対しては悪い近似である一軌道近似を使っているためであると考えられる。また、絶縁体Al2O3上のシリセン、ゲルマネン、スタネンの電子状態を第一原理計算で計算した。その結果、VI族原子がAl2O3内の酸素原子とかなり強い結合が形成されることがわかった。しかし、得られるバンド構造には明確なディラックコーンがフェルミ面付近に形成されており、この系においてはこれらの2次元物質が本来もつ面白い物性が発現することを理論的に明らかにした。スピン軌道相互作用を考慮したシリセン、ゲルマネン、スタネンから構成されるナノリボンの電子状態を明らかにすることができた。また得られた結果が端の終端の仕方によってナノリボン自体のバンド構造が劇的に変わってしまうという非常に面白い結果が得られた。これはシリセン、ゲルマネン、スタネンという2次元物質の高いポテンシャルを意味しており、非常に大きな成果である。また、シリセンがトポロジカル絶縁体であるという江澤らが広めた誤った説に一石を投じることができたことも大きな成果である。これはシリコンのスピン軌道相互作用が非常に小さく、現実に実験可能な温度では観測が不可能であることに起因する。それに対して、ゲルマネン、スタネンはトポロジカル絶縁体として期待できることも明らかにした。

本年度を以下の大きく分けて以下の3項目の成果を上げることができた。1シリセン、ゲルマネンの電子構造と原子構造を第一原理計算で行った。まず、絶縁体であるAl2O3上のシリセンとゲルマネンの電子構造を計算した。その結果、バンド構造はK点でディラックコーンを持つフリースタンディングのシリセン、ゲルマネンのバンド構造を保存することがわかった。しかし、細かく見ると表面への吸着構造に依存してシリセン、ゲルマネンのバンド構造が微妙に変わることを明らかにした。2シリセンとゲルマネンをシリカン、ゲルマナンから創製する手法について第一原理計算で行った。その結果、温度を上昇させるにしたがってシリカン、ゲルマナンから水素が脱離してシリセン、ゲルマネンになることを明らかにした。また、シリカンに比べてゲルマナンは水素が脱離しやすいことがわかった。さらに、格子振動の効果を考慮するとシリカン、ゲルマナンからの水素脱離は促進され、シリセン、ゲルマネンが形成されることがわかった。この結果は、シリカン、ゲルマナンを絶縁体上に形成することができれば、温度と水素分圧を制御することでシリセン、ゲルマネンを絶縁体上に形成できることを示している。3CaGe2を原料としてゲルマネンを形成することを実験的に研究した。CaGe2からCaを除去するために、HCl溶液中にCaGe2を浸漬してゲルマナンの創製を目指した。その結果、浸漬を3日以上行うと明瞭なGeHに起因する赤外振動が見られた。この結果はHCl浸漬によってゲルマナンが形成されていると考えられる。2の理論計算によってゲルマナンは温度と水素分圧を制御することによってゲルマネンになることが予言されていることを考慮すると今回提案したCaGe2を用いてゲルマネンを製造する手法は非常に期待が持てる。シリセン、ゲルマネンの電子構造と原子構造を第一原理計算で行った。28年度以降は以下のように研究を進める予定である。1理論計算(タイトバインディング計算):27年度に得られた多い軌道タイトバインディング近似にスピン軌道相互作用の効果を加えて計算を行い、シリセンリボン、ゲルマネンリボン、スタネンリボンのトポロジカル絶縁体材料としての可能性について明らかにすると同時にその設計指針を示す。2理論計算(第一原理計算):シリセン、ゲルマネン、スタネンの重要な物性を現実に発現されるためにはディラックポイントがフェルミレベルを切る必要がある。
Slc7a5によるヒトB細胞の制御機構および膠原病治療標的としての有用性の究明

本研究では、アミノ酸トランスポーターであるSlc7a5のヒトB細胞における発現、および役割について検証し、新たなB細胞制御機構として確立し、将来的には自己免疫疾患における新規治療法へつなげることを目指している。平成30年度は下記の通り、実験および論文作成・投稿を行った。ヒトB細胞のslc7a5をsiRNAを使用してノックダウンし、slc7a5の機能について改めて検証するための実験を試みた。しかし、siRNA(Silencer Select RNA; Thermo Fischer Scientific)を同社プロトコルに沿って各種試薬とともに使用したが、ヒトB細胞のslc7a5をノックダウン実験の確立は困難であった。平成29年度までの実験にて、活性化B細胞の細胞膜上にslc7a5が高発現し、BCH(Slc7a5阻害薬)を添加することで、B細胞によるIgGや炎症性サイトカイン産生(IL-6, TNFα)が抑制されること等が確認された。これらin vitroの実験結果を基に、論文を作成し、Modern Rheumatology誌に投稿した。同誌査読者の指示で追加実験を行った後、同誌に受理された。また平成30年度の実験で、slc7a5を介したmTORC1活性化は、ヒトB細胞の炎症性サイトカインであるIL-6と抗炎症性サイトカインであるIL-10の両方の産生に関与することが判明した。その為、slc7a5阻害薬やmTORC1阻害薬はIL-6とIL-10の両方を阻害してしまい、自己免疫疾患の炎症沈静化という観点では矛盾した作用を持つと言える。IL-6とIL-10を別個に調節する手法の究明が、当研究の臨床応用には重要である。今後、slc7a5やmTORC1の下流シグナル(BREBP-1、PPARαなど)のうち、両サイトカインを別個に制御メカニズムを検索する予定である。当初の研究計画のうち、次の3項目は既に実験を完遂し、論文として学術誌に受理された1「ヒトB細胞の活性化時にSlc7a5の発現が上昇することを蛋白レベルで確認」、2「Slc7a5を介したロイシンの細胞内流入を確認」、3「Slc7a5によるロイシン輸送がB細胞の免疫応答に関与することを確認」。ただし、B細胞によるIL-6産生とIL-10産生のバランスをコントロールするメカニズムについては、理想通りの結果が得られず、解明するための実験を現在も実施中である。健常人と比較し、関節リウマチ患者や全身性エリテマトーデス患者の末梢血の免疫細胞がslc7a5を高発現しているかを検証する目的で、患者や健常人ドナーの末梢血を同意取得の上で収集を進めている。前述の通り、B細胞によるIL-6産生とIL-10産生のバランスをコントロールするメカニズムを解明するための実験を進めていく。具体的には、slc7a5やmTORC1の下流シグナル(BREBP-1、PPARαなど)を個別に検証し、IL-6やIL-10産生をそれぞれ特異的に制御している因子を検索する。健常人に加えて、関節リウマチ患者や全身性エリテマトーデス患者の末梢血の免疫細胞がslc7a5を高発現しているかを検証する目的で、患者や健常人ドナーの末梢血を同意取得の上で収集を進める予定である。ただし、実験の都合上、患者末梢血を採取したその日に各検体を解析することが困難な為、末梢血を固定または凍結し、一定数のサンプルが集まった時点で一斉にフローサイトメトリーにてslc7a5の発現を解析する予定である。平成29年度は下記の通り、当初の実験計画を遂行した。まずはヒトB細胞におけるslc7a5の発現やこれを介したL-leucineの細胞内流入を検証した。具体的には、関節リウマチや全身性エリテマトーデスの病態に特異的な炎症メディエーターであるTLR9リガンドをヒトB細胞へ加えて刺激し、無刺激群と比較して、細胞表面上のSlc7a5の発現が蛋白レベルで亢進することをフローサイトメトリー法にて確認した。更に、放射性同位体で標識したL-LeucineのB細胞内への流入が、Slc7a5高発現群のみで亢進していることも確認することができた。更に、slc7a5に対する阻害薬であるBCHを活性化B細胞へ投与すると、濃度依存性に、L-Leucine流入が減少し、また同時にmTORC1活性も減衰する結果が得られた。また、培養液中からL-Leucineを除去したところ、mTORC1活性は消失した。これらの結果から、ヒトB細胞においては、L-Leucine流入がmTORC1活性に必須の現象であることが示唆された。BCH(Slc7a5阻害薬)を活性化B細胞へ投与し、B細胞の機能やプラズマブラストへの分化への影響を検討した。その結果、BCHは濃度依存性にIgG産生やIL-6産生、TNFα産生を抑制した。今後、RNAiを使用してB細胞のSlc7a5をノックダウンする手法を確立し、上述の通りSlc7a5がB細胞の多彩な免疫応答を制御していることを更に裏付けるデータを取得する予定である。本年度はin vitroの実験として、次の3点を計画していた。

1「ヒトB細胞の活性化時にSlc7a5の発現が上昇することを蛋白レベルで確認」、2「Slc7a5を介したロイシンの細胞内流入を確認」、3「Slc7a5によるロイシン輸送がB細胞の免疫応答に関与することを確認」。上述の通り、予定されていた研究計画は全て実施できており、現在は、既に得られたデータや結論を補強するための補足実験を実施中である。本研究では、アミノ酸トランスポーターであるSlc7a5のヒトB細胞における発現、および役割について検証し、新たなB細胞制御機構として確立し、将来的には自己免疫疾患における新規治療法へつなげることを目指している。平成30年度は下記の通り、実験および論文作成・投稿を行った。ヒトB細胞のslc7a5をsiRNAを使用してノックダウンし、slc7a5の機能について改めて検証するための実験を試みた。しかし、siRNA(Silencer Select RNA; Thermo Fischer Scientific)を同社プロトコルに沿って各種試薬とともに使用したが、ヒトB細胞のslc7a5をノックダウン実験の確立は困難であった。平成29年度までの実験にて、活性化B細胞の細胞膜上にslc7a5が高発現し、BCH(Slc7a5阻害薬)を添加することで、B細胞によるIgGや炎症性サイトカイン産生(IL-6, TNFα)が抑制されること等が確認された。これらin vitroの実験結果を基に、論文を作成し、Modern Rheumatology誌に投稿した。同誌査読者の指示で追加実験を行った後、同誌に受理された。また平成30年度の実験で、slc7a5を介したmTORC1活性化は、ヒトB細胞の炎症性サイトカインであるIL-6と抗炎症性サイトカインであるIL-10の両方の産生に関与することが判明した。その為、slc7a5阻害薬やmTORC1阻害薬はIL-6とIL-10の両方を阻害してしまい、自己免疫疾患の炎症沈静化という観点では矛盾した作用を持つと言える。IL-6とIL-10を別個に調節する手法の究明が、当研究の臨床応用には重要である。今後、slc7a5やmTORC1の下流シグナル(BREBP-1、PPARαなど)のうち、両サイトカインを別個に制御メカニズムを検索する予定である。当初の研究計画のうち、次の3項目は既に実験を完遂し、論文として学術誌に受理された1「ヒトB細胞の活性化時にSlc7a5の発現が上昇することを蛋白レベルで確認」、2「Slc7a5を介したロイシンの細胞内流入を確認」、3「Slc7a5によるロイシン輸送がB細胞の免疫応答に関与することを確認」。ただし、B細胞によるIL-6産生とIL-10産生のバランスをコントロールするメカニズムについては、理想通りの結果が得られず、解明するための実験を現在も実施中である。健常人と比較し、関節リウマチ患者や全身性エリテマトーデス患者の末梢血の免疫細胞がslc7a5を高発現しているかを検証する目的で、患者や健常人ドナーの末梢血を同意取得の上で収集を進めている。現在入手可能なSlc7a5阻害薬はBCHのみであり、この阻害薬1剤のみでSlc7a5のB細胞における役割を実証するのは科学的根拠として不十分である。そこで、今後はRNAiを使用してB細胞のSlc7a5をノックダウンする手法を確立し、Slc7a5のB細胞における役割について、阻害剤以外の方法で再検証する必要がある。
高齢者の歯周病および関連する全身疾患の予防に有効な新規口腔ケア剤の開発

超高齢者社会の近年、残存歯の増加に伴い口腔二大疾患、特に歯周病の罹患率が上昇している。歯周病は口腔のみならず糖尿病や循環器系疾患などの全身疾患と深く関わっていることから、高齢者の歯周病予防は非常に重要となる。申請者らは既に、口腔ならびに全身疾患発症の予防を目的に天然抗菌成分のカテキンを含有した口腔ケアジェルを開発してその選択的抗菌効果を確認するとともに臨床応用への可能性を示した。今回、年々増加している高齢者の歯周病発症予防を目的と定め、高齢者の歯周病予防に特化した新規口腔ケアジェルを開発し、その臨床応用の可能性について検討することとした。今回、さまざまな天然成分やイオンなどを供試して歯周病原菌に抗菌効果を発揮する成分の検索を行った。その結果、ワサビに含まれている揮発性のアリルイソチオシアネートや玉ねぎの成分であるケルセチンなどのいくつかの天然植物成分と、ある種のイオン群が発育を阻害するとともに、宿主に対して為害作用を示す病原因子を抑制することを確認した。とくにある成分では非常に、微量で抗菌効果を発揮していた。したがって、これら新規成分による口腔ケア剤は、高齢者の口腔内歯周病原菌の増殖・病原性を抑えることによって歯周病の予防に貢献できるものと考えられ,高齢者の健康維持とQOLの向上に貢献できる可能性が示唆される。今後は抗菌機序について明らかにするとともに、動物および臨床試験を実施して臨床応用の可能性について検討する予定である。主に歯周病原菌をターゲットとした抗菌成分の検索と抗菌機序の解明を行った。1.新天然植物抗菌成分および金属イオンの検索と抗菌実験(in vitro)Porphyromonas gingivalisなどの歯周病原菌群を供試し、天然植物成分やイオンなどの発育阻止効果を比濁法および改良型寒天拡散法で検討したところ、天然植物成分ではアリルイソチオシアネートとケルセチンで発育抑制が認められ、特にアリルイソチオシアネートでは極微量でその効果を発揮していた。また、ボロンなどの6種類のイオンで発育阻止効果が見られた。さらに、6種類のイオンによるP. gingivalisの病原因子である、ジンジパイン活性、赤血球凝集能および揮発性短鎖脂肪酸産生量に及ぼす影響について検討したところ、イオン量に依存して病原因子の抑制効果が認められた。しかしながら、抗菌成分の検索段階で当初の計画よりも多くの試料を供試したために予定よりも時間が掛かり、その分、やや進行が遅れてしまった。今後は実験進行を早めて研究計画通りに実験を進めていく予定である。1.新規抗菌成分の抗菌機序について:細菌細胞内の変化、特に酸化ストレスやエネルギー経路への影響についてルシフェール法にて測定し抗菌効果・機序を検討する。2.歯周病原菌感染ラットを用いた動物実験:歯周病原因菌を接種して定着させてラットを用い、新規抗菌成分のジェルを塗布することによる口腔内および各臓器の歯周病原菌数や、口腔内軟組織および血液内成分の変化を、real-time PCR法、免疫染色法やELISA法で解析して歯周病抑制効果を検討する。3.臨床実験:研究内容に同意を得た被験者から歯周病罹患者をセレクトし、新規抗菌成分ジェルの塗布前後の唾液および歯垢を回収、real-time PCR法や次世代シークエンシング法(MiSeq, Illumina)で菌叢解析を行い、歯周病抑制効果について評価し、開発した抗菌ジェルの臨床応用の可能性と、歯周病予防効果ならびに歯周病関連全身疾患予防の有用性について証明する。

さらに、6種類のイオンによるP. gingivalisの病原因子である、ジンジパイン活性、赤血球凝集能および揮発性短鎖脂肪酸産生量に及ぼす影響について検討したところ、イオン量に依存して病原因子の抑制効果が認められた。しかしながら、抗菌成分の検索段階で当初の計画よりも多くの試料を供試したために予定よりも時間が掛かり、その分、やや進行が遅れてしまった。今後は実験進行を早めて研究計画通りに実験を進めていく予定である。1.新規抗菌成分の抗菌機序について:細菌細胞内の変化、特に酸化ストレスやエネルギー経路への影響についてルシフェール法にて測定し抗菌効果・機序を検討する。2.歯周病原菌感染ラットを用いた動物実験:歯周病原因菌を接種して定着させてラットを用い、新規抗菌成分のジェルを塗布することによる口腔内および各臓器の歯周病原菌数や、口腔内軟組織および血液内成分の変化を、real-time PCR法、免疫染色法やELISA法で解析して歯周病抑制効果を検討する。3.臨床実験:研究内容に同意を得た被験者から歯周病罹患者をセレクトし、新規抗菌成分ジェルの塗布前後の唾液および歯垢を回収、real-time PCR法や次世代シークエンシング法(MiSeq, Illumina)で菌叢解析を行い、歯周病抑制効果について評価し、開発した抗菌ジェルの臨床応用の可能性と、歯周病予防効果ならびに歯周病関連全身疾患予防の有用性について証明する。予定していた研究計画のうち、第1段階の新規抗菌成分の検索において多くの試料を供試してしまったために予定よりも時間が掛かってしまった。そのため、その次に計画していた歯周病原菌に及ぼす抗菌機序の解明実験と動物を用いた実験が研究期間内に十分行うことができなかったことから、これらに使用する試薬・物品・動物などが購入できなかったことと、さらに初年度の研究成果を発表した国内学会の会場が近場であったことから、初年度に残金が生じてしまった。次年度への繰越金は、平成31年度の助成金と合わせて歯周病原菌に及ぼす影響の実験と動物実験に使用する予定である。
特異的プロテアーゼにより活性化されるアミノヌクレオシド系制癌薬の分子設計

2′-デオキシシチジンをトリチル化後,低温下,塩化メシルで処理し,得られたメシル体をアルカリ処理すると,3′位の水酸基が反転したリキソ型となる.この水酸基を再びメシル化し,DMF中,アジ化リチウムと反応したところ,3′-アジド-2′,3′ジデオキシリボ体を好収率で与えた.ピリジン中硫化水素を用いて還元すると,3′-アミノ体となり,脱トリチル化により,鍵中間体である,3′-アミノ-2′,3′ジデオキシシチジンを好収率で得た.このものを,N-t-BOC-L-フェニルアラニンペンタクロロフェニルエステルと反応させることにより,N3′-N-t-BOCフェニルアラニル-体を合成した.この化合物は,キモトリプシンにより,N-t-BOC-フェニルアラニンとヌクレオシドを1:1比で生じた.t-BOCを除去したヌクレオシドをアシル化して,N-アセチル,N-ヘキサノイル,N-ベンゾイル体を得た.白血病P388を移植したマウスに対し,これらの新規ヌクレオシドは,MaxILS T/C(%)で,フリーヌクレオシド:100;N-t-BOC:120;N-アセチル:220;N-ヘキサノイル:231;N-ベンゾイル:271と著しいin vivoの延命効果を示すことが明かとなった.予備的検討では,固形癌モデルとしてのルイス肺癌にも有効で,有効投与量の範囲で,薬剤投与群の体重減少は見られず,プロテアーゼにより活性化されることを期待した本研究は期待通りの成果を挙げえたので,その一部を,1993年仙台の癌学会で発表し,また,本年度,薬学会年会(医薬品化学部会)で発表の予定である.2′-デオキシシチジンをトリチル化後,低温下,塩化メシルで処理し,得られたメシル体をアルカリ処理すると,3′位の水酸基が反転したリキソ型となる.この水酸基を再びメシル化し,DMF中,アジ化リチウムと反応したところ,3′-アジド-2′,3′ジデオキシリボ体を好収率で与えた.ピリジン中硫化水素を用いて還元すると,3′-アミノ体となり,脱トリチル化により,鍵中間体である,3′-アミノ-2′,3′ジデオキシシチジンを好収率で得た.このものを,N-t-BOC-L-フェニルアラニンペンタクロロフェニルエステルと反応させることにより,N3′-N-t-BOCフェニルアラニル-体を合成した.この化合物は,キモトリプシンにより,N-t-BOC-フェニルアラニンとヌクレオシドを1:1比で生じた.t-BOCを除去したヌクレオシドをアシル化して,N-アセチル,N-ヘキサノイル,N-ベンゾイル体を得た.白血病P388を移植したマウスに対し,これらの新規ヌクレオシドは,MaxILS T/C(%)で,フリーヌクレオシド:100;N-t-BOC:120;N-アセチル:220;N-ヘキサノイル:231;N-ベンゾイル:271と著しいin vivoの延命効果を示すことが明かとなった.予備的検討では,固形癌モデルとしてのルイス肺癌にも有効で,有効投与量の範囲で,薬剤投与群の体重減少は見られず,プロテアーゼにより活性化されることを期待した本研究は期待通りの成果を挙げえたので,その一部を,1993年仙台の癌学会で発表し,また,本年度,薬学会年会(医薬品化学部会)で発表の予定である.