hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統合的画像診断システム構築のための基盤整備に関する研究

オントロジー構築において、用語と用語の関係性(プロパティ)を記述する必要があるが、参考書の記載内容から、病名と画像所見の関係を"may_be_caused_by,"画像所見とモダリティの関係を"related_modality"として記述した。なお、このプロパティの記載方法はRadLexを参考にした。その結果、RadLexと比較して、新たに1513の関係が追加された。既存のオントロジーに新たな情報を組み込むことで、より詳細な語彙と語彙間の関係性が表現された知識モデルが構築された。本年度の研究計画では、画像診断に係るオントロジーの構築を計画していたが、それぞれ一定の進展がみられた。次年度は、研究計画通り引き続き画像診断情報の抽出を行い、知識モデルの構築にも取り組む。次年度は、今年度に構築した画像診断オントロジーに昨年度収集した画像処理に関わる知識を組み込み、統画像診断システムの基盤となるモデルの構築を進める。加えて、そのモデルの評価を行う。研究を円滑に進めるため、書籍を電子化するためのスキャナーとOCRソフトを計上したが、電子書籍が入手可能であったことから計上しなかった。次年度に解析用書籍の追加購入費として使用する。英語論文の執筆が年度を跨いでしまい、英文校正費を次年度に回すこととした。
大学生の睡眠リズムと抑うつに及ぼす携帯電話依存の影響に関する時間生物学的研究

青少年におけるスマートフォン(以下スマホ)依存は、わが国において非常に重要な問題になっているが、それを評価する信頼性及び妥当性のある尺度はほとんど開発されていない。そこで、大学生のためのスマホ依存スケールを開発する目的で、149名の大学生を対象に自記式質問紙調査を実施した。インターネット依存、携帯電話依存及びスマホ依存に関する先行研究に基づき質問項目を作成し、探索的因子分析により、スマホ依存スケール(Japanese version of Smartphone DependenceScale:略してJ-SDS)を開発した。因子分析により抽出された因子は、(1)渇望と離脱症状、(2)過剰使用と耐性、(3)ヴァーチャルな生活の優先、(4)授業への集中困難、及び(5)身体症状だった。スマホ依存は睡眠の問題や抑うつと関連している可能性があるので、大学生におけるスマホ中毒、睡眠の質及びクロノタイプと抑うつとの関係を明らかにすることを目的とする調査を行った。119名の医療系大学生を対象に、J-SDS、ピッツバーグ睡眠質問票(PSQI)、朝型夜型質問紙(MEQ)、ベック抑うつ質問票(BDI-II)などを含む、自記式質問紙調査を実施した。まずBDI得点とそれ以外の変数との関係を単変量解析で分析した。次に、単変量解析でBDI得点と有意な関連があった変数及びそれとのB係数の有意水準が0.2未満の変数を独立変数、BDI-II得点を従属変数とする多重ロジスティック回帰分析を行った。その結果、J-SDS得点及びPSQI得点がBDI-II得点と有意な正の関係があった。この結果より、大学生において、スマホ中毒の程度が高いほど、また、睡眠の質が悪いほど抑うつ状態になりやすいことが示唆された。このことより、大学生のメンタルヘルスの向上のためには、スマホの使用状況も考慮することが重要であると思われる。多機能化していくスマートフォンの現状に合わせ、既存の携帯電話依存やインターネット依存を測定する尺度を参考にして、スマートフォンに焦点を合わせた携帯電話依存度を測定する43項目から成る質問票の原案を作成した。次に同意を得られた医療系の大学生169名を対象にし、スマートフォン依存スケールを開発する目的で、年齢、性別、学科などの基本的属性、睡眠時間、運動習慣、勉強時間、飲酒習慣などのライフスタイル、スマートフォンの平日・休日・夜間の利用時間等に加え、スマートフォン依存度を測定する尺度から構成された自記式質問紙調査を実施した。有効回答した149名の学生に関して、スマートフォン依存度を測定する尺度の因子分析を繰り返し行ったところ、29項目から成る最終版が確定し、1離脱症状、2長時間の使用、3スマートフォンによるコミュニケーションの優先、4スマートフォン使用による授業への集中困難、5身体症状という5つの因子が抽出された。また、この尺度の信頼性をみるため、Cronbachのα係数を算出したところ、0.916という高い値が得られた。さらに、スマートフォン依存スケールの総得点と平日および休日のスマートフォン使用時間とのSpearmanの相関係数を算出したところ、各々0.32 (p < 0.001)、0.34 (p < 0.001)で有意な相関があった。加えて、午後10時以降にスマートフォンを使用する時間が長いほど、また布団に入ってからスマートフォンを使用する時間が長いほど、スマートフォン依存スケールの総得点が有意に高かった。これらの結果から、今回開発したスマートフォン依存スケールは、信頼性および妥当性があることが示唆された。スマートフォン依存スケールを開発するための調査が当初の予定よりも遅れたために、その後予定していた、約400名の大学生に対するスマートフォン依存傾向、睡眠調査(ピッツバーグ睡眠調査票、朝型・夜型質問票)、スマートフォン使用状況、抑うつ度等に関する自記式質問紙調査を実施することができなかった。その結果、スマートフォンの使用時間と睡眠の量・質・位相、夜型の度合いおよび抑うつ度との関係の統計学的な分析にまで至らなかった。また、10名の大学生を対象にした、ピッツバーグ睡眠調査票および朝型・夜型質問票による自覚的睡眠・覚醒リズムとActiwatchによる客観的な睡眠・覚醒リズムの測定の比較を行うことができなかった。昨年度に実施したスマートフォン依存スケールの開発とその信頼性及び妥当性を検討するための調査の結果、29項目から成るスマートフォン依存スケール最終版が確定し、因子分析により1離脱症状、2長時間の使用、3スマートフォンによるコミュニケーションの優先、4授業への集中困難、5身体症状という5つの因子が抽出された。また、この尺度のCronbachのα係数を算出したところ、0.916という高い値が得られた。さらにスマートフォン依存スケールの総得点が高いほど、平日、休日及び真夜中のスマートフォン使用時間が有意に長かった。これらの結果より、開発したスマートフォン依存スケールの信頼性及び妥当性が検証されたので、「Development of Japanese version of Smartphone Dependence Scale」と題する論文を作成してOpen Journal of Preventive Medicineという国際誌に投稿したところ、掲載された。医学部の1年生約80名に対して、昨年度開発したスマートフォン依存スケール、年齢、性別、学科などの基本的属性、睡眠時間、運動習慣、勉強時間、飲酒習慣などのライフスタイル、スマートフォンの平日・休日・夜間の利用時間、ピッツバーグ睡眠調査票、朝型夜型質問票、ベック抑うつ尺度などから構成される自記式質問紙調査を実施した。また、3名の学生には、Actiwatch Spectrum Plusを1週間装着してもらい、客観的な睡眠・覚醒リズムの測定を行った。対象者数を増やすために、同様の自記式質問紙調査とActiwatch Spectrum Plusの測定を、他大学の学生を対象にして、実施する計画である。

研究分担者の所属する大学での調査実施が遅れたため、スマートフォン依存傾向、ピッツバーグ睡眠調査票、朝型夜型質問票、スマートフォン使用状況、抑うつ度等に関する自記式質問紙調査の協力者数が足りなかった。その結果、スマートフォンの使用時間や依存度と睡眠の量・質・位相、夜型の度合い及び抑うつ度との関係の統計学的な分析にまで至らなかった。また、3名の本学の学生についてはActiwatch Spectrum Plusによる客観的な睡眠・覚醒リズムの測定を行ったが、研究分担者の大学での調査が行われていないため、ピッツバーグ睡眠調査票および朝型夜型質問票による自覚的睡眠・覚醒リズムとActiwatchによる客観的な睡眠・覚醒リズムの測定の比較を行うことができなかった。中国地方の医療系の大学の学生98名を対象にして、我々が開発したスマートフォン依存スケール、性別、年齢、学科などの基本的属性、睡眠時間、運動習慣などのライフスタイル、スマートフォンの平日・休日・夜間の利用時間、ピッツバーグ睡眠調査票、朝型夜型質問票、ベック抑うつ尺度(BDI-II)などから構成される自記式質問紙調査を実施した。また、そのうち29名の学生にはActiwatch Spectrum Plusを1週間装着してもらい、客観的な睡眠・覚醒リズムの測定を行った。上記で得られたデータを、昨年度に中国地方の医学部の学生を対象にして実施した上記と同様の調査のデータと合わせて、スマートフォン依存度と睡眠及び抑うつ度との関係に関する統計学的解析を行った。その結果、男女合わせた全体では、スマートフォン依存度と抑うつ度とは有意な正の相関があった(ρ= 0.243, p<0.01)。男子では、スマートフォン依存度と抑うつ度とは有意な正の相関があったが(ρ=0.474, p<0.005)、女子では有意な相関は見られなかった。女子では、朝型夜型得点とピッツバーグ睡眠調査票の得点との間に有意な負の相関が見られ(ρ= -0.259, p<0.05)、夜型であるほど、睡眠の質が悪かった。また、女子では、ピッツバーグ睡眠調査票の得点と抑うつ度との間に有意な正の相関が見られ(ρ= 0.240, p<0.05)、睡眠の質が悪いほど抑うつ度が高かった。今後はActiwatch Spectrum Plusの測定結果と自記式質問紙調査のデータを合わせて解析し、スマートフォン依存度と睡眠及び抑うつとの関係の解析をさらに進めていく予定である。スマートフォン依存度が高い学生ほど夜型で、抑うつ度が高くなるという仮説を立てたが、朝型夜型質問票により、クロノタイプを調べてみると、ほとんどの学生は朝型でも夜型でもない中間型のクロノタイプに属しているという結果が得られたため、クロノタイプとスマートフォン依存度との間の関係を明確にすることができなかった。そこで、それ以上の解析を進められなかった。
シグナル伝達分子α4の遺伝子ターゲティングによる機能解析

B細胞抗原受容体を介するシグナル伝達分子としてクローニングしたα4分子がセリン・スレオニンホスファターゼの一つプロテインホスファターゼ2A(PP2A)の触媒サブユニットと直接結合することを明らかとした。PP2Aは細胞周期の制御・増殖シグナルの伝達等細胞の重要な機能を担うことが知られている。精製PP2Aとα4融合タンパクを用いた系及びα4を過剰発現するトランスフェクタントを用いた系で、α4分子はPP2Aの酵素活性を増強することを示した。免疫抑制剤の一つラパマイシンはリンパ細胞の増殖を抑制するが、リンパ細胞株のラパマイシンによる増殖抑制効果は細胞株により感受性の差が認められる。ラパマイシンによる増殖抑制に感受性の細胞株ではα4分子とPP2Aの結合が阻害されるが、耐性の細胞株では結合は阻害されなかった。更にラパマイシンが増殖抑制できる細胞ではα4分子とPP2Aの結合が阻害され、細胞中のPP2A酵素活性が低下するが、増殖抑制効果に耐性の細胞ではPP2A酵素活性に変化は認められなかった。つまりα4とPP2Aの結合がラパマイシンの標的として作用すること、α4分子は細胞中のPP2A酵素活性を調節して細胞増殖を制御している可能性を明らかとした。更に、α4分子のin vivoでの機能を明らかにする目的でCre/loxPシステムを用いたα4遺伝子破壊を試みた。α4遺伝子のエクソン1,2の両側にlxoP siteを持ち、3′側のlxoP siteの下流にネオマイシン耐性遺伝子と3個目のlxoP siteを持つターゲティングベクターを作製し、ES細胞に導入した。G418選別後サザン法によりスクリーニングして1個の相同組換え体を得た。このクローンに一過性にCre遺伝子を発現させてネオマイシン遺伝子のみを除去したクローンを得た。今後このクローンを用いてキメラマウスを作製し、Creトランスジェニックマウスと交配してα4遺伝子破壊マウスを作製していく。本年度の研究ではまずB細胞下流のシグナル伝達分子としてクローニングしたマウスα4cDNAをプローブとしてヒトα4分子をコードするcDNAをクローニングした。その結果ヒトα4とマウスα4はアミノ酸配列で83%同一で93%保存されていることを明かとした。ヒトα4cDNAの配列に基づいてゲノム遺伝子の一部をクローニングしFISH法によってヒトα4遺伝子がX染色体上に存在することを明らかとした。これらの結果はα4分子が細胞の重要な機能を司る分子であることを示唆する。次にマウスゲノム遺伝子をクローニングしてすべてのエクソン・イントロン境界をDNAシークエンス法により明らかとし、プライマー伸長法により転写開始点を決定しα4遺伝子には4ヶ所の転写開始点が存在することを示した。5′上流2kbのDNA配列を決定しルシフェラーゼアッセイ法によりα4遺伝子のプロモーター領域が転写開始点の上流263bまでに存在することを明らかとした。本研究ではα4分子の生体内での機能を明らかにする目的でCre/loxPシステムを用いたコンディショナル遺伝子ターゲティングを行っている。上記のマウスゲノム遺伝子の情報に基づいてES細胞に導入するターゲティングベクターを、PCR法及びサザンブロット法でスクリーニングするベクターの2種類作製した。翻訳開始点を含むエクソン1とエクソン2の両側にloxP配列を導入し、3′側のloxP配列の下流にネオマイシン耐性遺伝子と更にその下流に3個目のloxP配列を導入し相同組み替え体を選別するマーカーとしてDTA配列も導入した。3′の相同領域はPCRでスクリーニングするベクターでは約600bp、サザンブロット法でスクリーニングするベクターでは約4kbpとした。

今後これらのベクターをES細胞にエレクトロポレーション法で導入し相同組み替え体を得て遺伝子ターゲティングを行っていく。B細胞抗原受容体を介するシグナル伝達分子としてクローニングしたα4分子がセリン・スレオニンホスファターゼの一つプロテインホスファターゼ2A(PP2A)の触媒サブユニットと直接結合することを明らかとした。PP2Aは細胞周期の制御・増殖シグナルの伝達等細胞の重要な機能を担うことが知られている。精製PP2Aとα4融合タンパクを用いた系及びα4を過剰発現するトランスフェクタントを用いた系で、α4分子はPP2Aの酵素活性を増強することを示した。免疫抑制剤の一つラパマイシンはリンパ細胞の増殖を抑制するが、リンパ細胞株のラパマイシンによる増殖抑制効果は細胞株により感受性の差が認められる。ラパマイシンによる増殖抑制に感受性の細胞株ではα4分子とPP2Aの結合が阻害されるが、耐性の細胞株では結合は阻害されなかった。更にラパマイシンが増殖抑制できる細胞ではα4分子とPP2Aの結合が阻害され、細胞中のPP2A酵素活性が低下するが、増殖抑制効果に耐性の細胞ではPP2A酵素活性に変化は認められなかった。つまりα4とPP2Aの結合がラパマイシンの標的として作用すること、α4分子は細胞中のPP2A酵素活性を調節して細胞増殖を制御している可能性を明らかとした。更に、α4分子のin vivoでの機能を明らかにする目的でCre/loxPシステムを用いたα4遺伝子破壊を試みた。α4遺伝子のエクソン1,2の両側にlxoP siteを持ち、3'側のlxoP siteの下流にネオマイシン耐性遺伝子と3個目のlxoP siteを持つターゲティングベクターを作製し、ES細胞に導入した。G418選別後サザン法によりスクリーニングして1個の相同組換え体を得た。このクローンに一過性にCre遺伝子を発現させてネオマイシン遺伝子のみを除去したクローンを得た。今後このクローンを用いてキメラマウスを作製し、Creトランスジェニックマウスと交配してα4遺伝子破壊マウスを作製していく。
「外化」による自己説明の可視化を利用した学習支援システムの研究

本年度は、研究の2年目に当たり総括を念頭に研究を進めた。まず、昨年度に得られた知見を基に計算機上に「外化」支援環境の実現を行った。そして、被験者にプロトタイプを試行してもらい評価を行った。実験の結果からの考察を基に、我々の提案に関して一定の有効性が認められたと考える。また,引き続き「外化」の支援を対象に研究を進めるべき課題が明らかになったと思われる。我々は、昨年度に続き「外化」のデータ収集を行った。そして、収集した事例を基に「外化」のメカニズムについてのモデルを検討し直し、修正を加えた。「外化」には対象作業を構成しているさまざまな、下位の作業の透明性が重要であることが分かってきた。そこで、外化の支援にとって「認知的な見通し」の良さが必要であることが分かった。ただし、「認知的な見通し」は作業の認知的な負荷を一方的に減らすことを目的にしているのではない。学習の支援のような場合、学習そのものに関わる負荷を軽減することはできないが、その他のソフトウェアの操作性等に関する負荷は軽減する必要があることが分かった。「外化」に関する認知的な考察を進める一方、システム開発も平行して進めた。我々が対象とする演習問題の解法過程の説明を図示する方法について検討し、本研究助成によって購入した機器を活用し、システムのプロトタイプの開発を進めた。また、これらの計算機は、認知実験の結果の収集・処理や統計的な分析のためにも用いられた。被験者を募り、システムを使用してもらい評価データを収集した。評価の結果から、我々の提案に関して、一定の有効性が明らかになった。なお、昨年度に引き続き、得られた成果を内外の論文として公開し、また国際会議等で公開した。本年度は、計算機上に「外化」支援環境を実現するため、まず、「外化」が実際の説明の中でどのように行われているか、データを収集することから始めた。そこで「外化」を行っている過程の発話プロトコルの収集を行った。そして、収集した事例を基に、「外化」のメカニズムについてのモデルを作成した。我々の得た資料から,「外化」には対象作業を構成しているさまざまな、下位の作業の透明性が重要であることが分かった。我々は、外化の支援にとって「認知的な見通し」の良さが必要であることが分かった。「外化」のモデル化が終わった段階で、「外化」の支援方法について検討した。我々が対象とする演習問題の解法過程の説明を図示する方法について検討し、本年度はシステムの設計を進め、実際のシステムの開発が行えるよう準備を完了する。次年度以降、整備した計算機等で試作システムの開発を行う。また、この計算機は、認知実験の結果の収集・処理や統計的な分析のためにも用いる。なお、研究途中であっても得られた成果は、人口知能学会の研究会や電子情報通信学会の論文(採録決定)として公開した。
Rabファミリー低分子量G蛋白質を標的とした神経芽腫の新しい治療法に関する研究

高リスク神経芽腫患者は、半数以上が再発を経験しており、その長期生存率は未だ40%に達していない。高リスク神経芽腫患者の予後改善には、再発の起源と考えられる微小残存病変(MRD)を構成する神経芽腫がん幹細胞を標的とした新しい治療法の開発が必要である。本研究では、細胞内小胞輸送の中心的な制御因子であるRabファミリー低分子量G蛋白質(Rab)に注目し、神経芽腫がん幹細胞の発生・分化を制御するRabのメンバーとその標的蛋白質を同定し、それらの上流/下流シグナルの同定を試みた。神経芽腫は、神経堤細胞が交感神経系へ分化する過程で発生する代表的な小児難治性固形がんで、小児がん死亡の約1/6を占めている。特に、半数以上が再発する高リスク群患者の長期生存率は未だ40%に達していない。その予後改善には、再発の起源と考えられる神経芽腫がん幹細胞の発生・分化機構の理解が不可欠である。がん幹細胞は、非がん幹細胞とは異なる安定した形質を持つcell typeと考えられていたが、がん幹細胞自体が多様性をもつことや、その存在比率が大きく変動しうることが明らかになり、非がん幹細胞とダイナミックに相互変換しうるcell stateと捉えられるようになってきた。ホルモンや神経伝達物質の分泌を司り、接着分子/軸索ガイダンス分子の移動や膜成分の再配置を制御する細胞内小胞輸送は、このようながん幹細胞のcell stateの制御に重要な役割を果たすと予想される。そこで申請者らは、細胞内小胞輸送の中心的な制御因子であるRabファミリー低分子量G蛋白質(Rab)に注目して、神経芽腫がん幹細胞の発生・分化機構の解明を試みている。本年度の研究では、神経芽腫がん幹細胞において発現が誘導され、スフェアー形成、コロニー形成、および免疫不全マウスに移植した際の腫瘍形成を制御するRabのメンバーとしてRab6Bを同定し、その作用機構を解析した。また、肺がん、大腸がん、前立腺がんといった多くのがんにおけるがん幹細胞のマーカーとして同定されているアルデヒド脱水素酵素ALDHの神経芽腫における役割を検討し、19のヒトALDHアイソフォームの内、神経芽腫がん幹細胞において発現が誘導され、スフェアー形成、コロニー形成、および免疫不全マウスに移植した際の腫瘍形成を制御するアイソフォームとして、ALDH1A2を同定した。がん幹細胞は、非がん幹細胞とダイナミックに相互変換しうるcell stateだと考えられており、その制御には、ホルモンや神経伝達物質の分泌を司り、接着分子/軸索ガイダンス分子の移動や膜成分の再配置を制御する細胞内小胞輸送が重要な役割を果たすと予想される。本年度の研究では、神経芽腫がん幹細胞において発現が誘導されるRab6Bの標的蛋白質を同定し、その作用機構を解析した。また、神経芽腫がん幹細胞は、臨床的には微小残存病変(MRD)として捉えられている。これまでに申請者らは、11マーカーを用いたリアルタイムRT-PCRによる新しい神経芽腫患者MRDの評価法を開発しており、本年度の研究では、患者の骨髄と末梢血検体では11マーカーの発現パターンが異なっていることを明らかにした。本研究は、Rabによる神経芽腫がん幹細胞の制御機構を解明し、神経芽腫の新しい治療法を開発することを目指している。これまでに、神経芽腫がん幹細胞の発生・分化を制御するRabとしてRab6Bとその標的蛋白質を同定しており、それらの作用機構の解析がおおむね期待通りに進行している。これまでの研究で、神経芽腫がん幹細胞において発現が誘導されるRabのメンバーであるRab6Bおよびその標的蛋白質を同定したので、本年度の研究では、それらの作用機構を明らかにするため、上流/下流シグナルの同定を試みた。また、がん幹細胞の発生・分化制御には、がん細胞自体の制御(cell autonomous regulation)に加えて、がん微小環境の制御(non-cell autonomous regulation)が重要な役割を果たしている。

本年度の研究では、神経芽腫患者41例の腫瘍検体の病理標本を用いて、神経芽腫微小環境の主要な構成細胞である腫瘍随伴線維芽細胞(CAF)および腫瘍関連マクロファージ(TAM)が、神経芽腫の進展を協調して制御することを明らかにした。高リスク神経芽腫患者は、半数以上が再発を経験しており、その長期生存率は未だ40%に達していない。高リスク神経芽腫患者の予後改善には、再発の起源と考えられる微小残存病変(MRD)を構成する神経芽腫がん幹細胞を標的とした新しい治療法の開発が必要である。本研究では、細胞内小胞輸送の中心的な制御因子であるRabファミリー低分子量G蛋白質(Rab)に注目し、神経芽腫がん幹細胞の発生・分化を制御するRabのメンバーとその標的蛋白質を同定し、それらの上流/下流シグナルの同定を試みた。本研究は、Rabによる神経芽腫がん幹細胞の制御機構を解明し、Rabを標的とした神経芽腫の新しい治療法の開発に繋げることを目指している。これまでに、神経芽腫がん幹細胞の発生・分化を制御するRabとしてRab6Bを同定し、その作用機構の解析がおおむね期待通りに進行している。Rab6Bの標的蛋白質による神経芽腫がん幹細胞の制御機構を明らかにするため、その上流/下流シグナルの同定を行なっていく予定である。小児腫瘍学Rab6B系による神経芽腫がん幹細胞の制御機構を明らかにする目的で、Rab6B系の活性制御機構、およびその上流/下流シグナルの同定を行なっていく予定である。昨年度は、遠心機の故障および買い替えのため、一般試薬および培養試薬の使用量が当初の計画を若干下回ってしまった。昨年度は、予定していた実験を一部開始できなかったため、一般試薬および培養試薬の使用量が当初の計画を若干下回ってしまった。今年度は、Rab6Bの標的蛋白質の上流/下流シグナルの同定とその作用機構の解明に全力を注ぐ予定である。今年度は、Rab6B系の活性制御機構、およびその上流/下流シグナルの同定に全力を注ぐ予定である。
本提案では,即時応急危険度判定として,地震被災建物の非構造材の動作に関する計測値分析と,屋内外のビデオ映像に基づく外観損傷や部材変形の画像解析を統合し,構造体の安全性はもとより建物機能の健全性を判定する方法を開発する。さらに,判定結果を速やかに周囲に伝達することで,人間避難行動を適切に誘導する判定情報伝達技術の開発までを射程とする。総合開発実験では,実大架構を準備し,ここに各種の非構造材を敷設し,地震時建物の被害様相を再現する中で,提案の即時応急危険度判定を実行し,判定情報伝達技術の効果までを検証する。
草本作物の導管に発生する気泡が水の通導抵抗に及ぼす影響

水稲とトウモロコシにおける気泡発生の実態と気泡と水の通導抵抗との関係を調べた結果、次のことが明らかとなった。1.高温低湿度強風条件で白穂となった水稲の穂首導管には気泡が多く発生する。気泡の発生過程を詳しく検討したところ、高温低湿度強風条件におかれると、まず小さな気泡が多くの導管に発生し、気泡がすべての導管に発生した後は各導管の気泡の大きさが増加していくことがわかった。そして、穂首における導管の気泡発生程度と水の通導抵抗との間には密接な関係があり、高温低湿度強風条件下で起こる白穂は木部の水ポテンシャルの低下によって導管に気泡が発生することによっておこることがわかった。そして、高温低湿度強風条件下において、木部の水ポテンシャルの低下、気泡の発生程度の増加、水の通導抵抗の増加が生のフィードバックによっておこることによって白穂を引き起こす著しい穂の水ポテンシャルの低下がおこることがわかった。2.土壌水分が低下すると、下位の古い葉は上位の若い葉に比較して、葉の水ポテンシャルが大きく低下することによって、膨圧が低下して葉が大きく萎凋する。下位の葉が上位の葉に比較して葉の水ポテンシャルが低下するのは、下位の葉は上位の葉に比較して木部導管に気泡が多く入り、水の通導抵抗がより大きく増加することによることがわかった。3.水稲金南風の突然変異株は湛水状態に生育していても晴天の日中葉の水の通導抵抗が著しく大きくなることによって著しく萎凋する。この水の通導抵抗の増加は気泡の発生によっておこり、遺伝的性質が導管内の気泡の発生の難易に関係することが分かった。
システム同定における同定誤差評価に関する基礎的研究

近年盛んに研究されてきているロバスト制御系の設計法の多くは仮定したモデルの不正確さを考慮したものであるが、これを適用するためにはモデルの不正確さの定量的な把握が必須である。そこで本研究においては、システムモデルの同定を同定精度まで含め、客観的かつ定量的に行なうための手法を考察することを目的として、まず、数値解析分野で提案されている計算誤差を評価しながら計算を行う区間解析法を適用した同定誤差解析について基礎的考察を加え、さらにシステムに加えられる入力の同定誤差に与える影響について検討し、入力の適切な選定についても調べた。まとめると1.区間解析法に基づく同定誤差解析数値計算を行うとき計算誤差の大きさを定量的に評価する手法として数値解析の分野で提案されている区間解析法を、システム同定におけるさまざまな計算過程に適用して同定誤差の定量的評価を行うための基礎的考察を行った。2.入力の同定誤差に与える影響に関する考察システムに加える入力によって同定誤差がどのように変化するかを、いくつかの代表的モデルについてシミュレーション実験によって調べ、定性的な評価を行った。この結果を定量的に解析することが今後の課題の一つである。
急冷凍結法と低温超音波計測を用いたシリコン結晶の原子空孔形成エネルギー決定の研究

シリコンウェーハに対して高温熱処理を施し、ウェーハ中の単原子空孔濃度が熱平衡濃度に達している状態を実現した。この高温熱平衡状態からウェーハを急冷凍結した。急冷ウェーハに対し、低温超音波計測の方法によって、低温における弾性定数C44のソフト化の振る舞いを計測した。計測されたソフト化のデータから単原子空孔濃度の絶対値を決定した。この値を用いて、単原子空孔の形成エネルギーの評価を試みた。得られた形成エネルギーの値は従来の常識的な値よりは小さめであったが、その不一致の理由を明確にすることができた。この点を改善すれば、本実験方法の延長線上で、単原子空孔の形成エネルギーを正確に決められる見通しが付いた。原子空孔の急冷凍結に必要となる冷却速度(下限値)の目安を得るため,予備実験として,チョクラルスキー法で育成された高濃度空孔導入シリコン結晶に対して,新潟大学において低温超音波計測の方法によって凍結単原子空孔の検出実験を試みた.実験はまだ完了していないが,現段階では特別に高濃度の単原子空孔による大きな低温弾性ソフト化は観測されていない.まだ結論には至っていないが,チョクラルスキー法による結晶育成の途中で融液(メルト)から結晶を切り離し,高速巻き上げによって結晶の急冷を実現するという方法では,高濃度空孔を凍結することができない可能性が出てきた.同様な,融液からの切り離し急冷結晶を用いた追試を行うが,結果が否定的である場合には,早々に,本命であるRTA法による高温熱処理後急冷の処理を施し,高濃度空孔を凍結した300mmシリコンウェーハを作成する段階に進む.このRTA処理は,グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社の協力によって,製品製造用の高温RTA装置を使って行うため,目下,同社と本学との間で試料提供に関する機密保持覚書の取り交わし手続きを進めている.機密保持覚書の取り交わしが済み次第,すぐにRTA処理シリコンウェーハ(第一弾)の作成に取り掛かる.今のところ,現状で(製品製造に使う条件で)実施可能なRTA処理を施したウェーハは,6月末には入手できる見込みであり,7月ー9月にかけて,新潟大学において,単原子空孔濃度検出のための低温超音波実験を実施する予定である.高温熱処理によってシリコン結晶(ウェーハ)中に熱平衡単原子空孔を発生させ,この状態を急冷凍結にさせる.種々の熱処理温度に対してこのようなシリコン結晶を作成し,低温超音波法によって,熱処理温度の関数として熱平衡単原子空孔の濃度を測定する.この結果(単原子空孔濃度のアレニウスプロット)から,単原子空孔濃度の形成エネルギーを求める.この実験を可能にする程度の熱平衡原子空孔(10^13個/cm^3程度)を十分に清浄な雰囲気中で結晶に導入し,急冷凍結すること自体が非常に難しい.本年度は,ウェーハメーカの協力を得て,製品製造用のRTO(Rapid thermal oxidation)装置を使うことによって,最高1350°Cでの熱処理で発生する熱平衡単原子空孔を120°C/sの急冷凍結する実験を試みた.超音波計測によってこれらのウェーハの空孔濃度を測定したところ,1350°Cの場合には,約10^13個/cm^3の単原子空孔が凍結された試料を作成することに成功した.育成後の単結晶シリコンに熱処理を施すことによって,このような高濃度の単原子空孔を導入できたのは世界初であり,本研究の大きな成果となる.次年度は,上記の1350°C実験の追試を行い,さらに他の温度で(例えば1250°C)導入した熱平衡単原子空孔の濃度を定量する.本研究で一番難しいと考えれた(1)1350°C付近ないしそれ以上での(2)清浄な雰囲気中での熱処理と,(3)その高温欠陥状態の急冷凍結(高速急冷)の三つの課題がほぼクリアされる見通しがついたため.高温熱処置によってシリコンウェーハ中に発生させた熱平衡状態にある単原子空孔を急冷凍結させる。RTO熱処理(Rapid thermal oxidation:ウェーハに対する熱処理の一種)によって種々の熱処理温度について急冷凍結ウェーハを準備する。それらのRTO処理ウェーハに対して低温超音波計測の手法を適用して、単原子空孔に起因する低温弾性ソフトを観測する。観測されたソフト化の大きさから、それに比例する量として単原子空孔濃度を求める。この単原子空孔濃度と熱処理温度との間のアレニウスプロットから、単原子空孔の形成エネルギーを求める。この研究では、まず高温RTP処理の後に急冷してウェーハに観測可能な濃度の単原子空孔が凍結されていることを確認することが、第一の課題である。前年度は、1350°C処理後に120°C/sの速度で急冷したウェーハには、これまで種々のウェーハで観測された原子空孔濃度よりも格段に高い空孔が凍結されていることが分かった。本年度は、1350°C処理の場合の結果と比較するために、1250°C処理のウェーハについて低温超音波計測を実施し、求めた原子空孔濃度が1350°C処理の場合の濃度に比べて1/2-1/3程度に小さいことが確認された。この結果は、定性的には、理論と一致した結果であり、高い温度の方が、高濃度の熱平衡原子空孔が発生していることを示す。しかし、実験はまだ、これら二種類の温度について行われたのみで、再現性確認の意味も含めた追試実験が必要である。

そこで、最初の1350°C処理の場合の測定を行った試料のすぐ隣から採取された試料についても、同程度に高い濃度の凍結原子空孔が存在することを確認する必要がある。この確認実験(追試)を行う直前の段階で、新潟大学の低温超音波計測実験システムが故障し、修理に時間を要することとなった。本年度が研究期間の最終年度であり、主たる実験結果が取得でき、目的として設定された課題の80%程度はクリアされる予定であった。しかし、本研究の主たる実験計測装置である新潟大学の低温超音波計測装置に故障が発生し、安定した温度制御のもとで低温超音波測定が実施できなくなった。この故障を修復し、安定した測定を行えるようにするまでに予想外に長い時間を要した。このため、28年度に計画していた追試実験が年度内に実施することができなくなり、研究期間の延長を申請し、承認された。新潟大学の希釈冷凍装置が故障から回復したため、実施可能な最高温度(1350°C)におけるRTO(Rapid thermal oxidation)処理と120 °C/sの急冷処理とによって原子空孔を凍結した試料を新規に一個作成し、低温超音波計測によってソフト化の振る舞いと大きさ測定した。この結果と装置故障以前に同じ条件(1350°C+急冷)で作成した試料のソフト化のデータとほぼ一致し、データの再現性が確保されていることを確認した。上記のデータを含めると、これまでに、(1)(1350°CRTO処理+急冷)を施した試料2個(ウェーハ内で隣接する位置から採取)、(2)(1250°CRTO処理+急冷)を施した試料1個を作製し、低温超音波計測法によって凍結原子空孔濃度の測定を実施することができた。その結果、(1)(1350°CRTO処理+急冷)を施し試料2個の原子空孔濃度が、それぞれ、5.9×10^12(個/cm^3)と6.8×10^12(個/cm^3)であり、近い値になっていること、(2)(1250°CRTO処理+急冷)の処理を施した試料の原子空孔濃度は、2.5×10^12(個/cm^3)であることがわかった。これらの比(1350°Cの場合/1250°Cの場合)は約2.5であることを明らかにした。この比は、理論的には、原子空孔の形成エネルギーを1、2、3、および4eVと仮定すると、それぞれ、2.1、4.3、8.7,18となる。本研究では処理温度の場合が2個と少ないが、上記のデータを用いて理論値と比較すると、原子空孔の形成エネルギーは2eV弱と算出される。これにて、一応の研究目的はクリアされたが、処理温度の場合が少ないという問題と、上記の実験値(比率:2.5)が小さすぎることから急冷速度が不十分であるという問題が残された。これをクリアした上での研究を継続すれば、より正確な形成エネルギーの決定が期待できる。シリコンウェーハに対して高温熱処理を施し、ウェーハ中の単原子空孔濃度が熱平衡濃度に達している状態を実現した。この高温熱平衡状態からウェーハを急冷凍結した。急冷ウェーハに対し、低温超音波計測の方法によって、低温における弾性定数C44のソフト化の振る舞いを計測した。計測されたソフト化のデータから単原子空孔濃度の絶対値を決定した。この値を用いて、単原子空孔の形成エネルギーの評価を試みた。得られた形成エネルギーの値は従来の常識的な値よりは小さめであったが、その不一致の理由を明確にすることができた。この点を改善すれば、本実験方法の延長線上で、単原子空孔の形成エネルギーを正確に決められる見通しが付いた。
遺伝子改変マウスを用いた糸球体濾過システムと上皮バリアの統合的解析

血液濾過を担う腎糸球体の主要構成要素の一つである糸球体上皮細胞は、足突起と呼ばれる特殊な構造を介して濾過に必要なslit diaphragmを形成している。隣り合う細胞間に形成されるslit diaphragmは、分化前の糸球体上皮細胞に存在するアドヘレンス結合が変化して構築される構造と考えられてきた。しかしながら、アドヘレンス結合の構成分子を欠損させても顕著な異常は認められなかった。そこで、アドヘレンス結合と密着結合の2つの接着構造に関係する分子ZO-1を欠損するマウスを作製し、糸球体構造および濾過機能への影響を解析したところ、変異マウスはヒト糸球体障害で認められるのと同様の異常を示した。平成24年度においては当初の計画通り、腎臓の糸球体上皮細胞特異的にZO-1を欠損したマウスの解析を詳しく進めることが出来た。Creリコンビナーゼを腎糸球体上皮細胞特異的に発現するNephrin-Creトランスジェニックマウスとfloxed ZO-1マウスを交配して誕生した目的マウスの多くが成長障害を示し、6週齢までに衰弱して死亡に至った。成長障害を示さない一部のマウスについては、解剖の結果ZO-1の欠損効率が低く、ほとんどの糸球体上皮細胞においてZO-1分子の発現が保たれていた。こうした現象はこれまでにも知られており、確率的に起こる不可避の事象であるため、ZO-1の欠損に関してはCreリコンビナーゼ遺伝子の有無だけでは判断できず、実際に解剖して腎臓に対するZO-1の免疫染色を行って確認する必要があることが明らかになった。46週齢マウスの腎臓組織標本をHE染色, PAS染色, PAM染色し、腎臓病理学の専門家に意見を求めたところ、糸球体に巣状および分節性の硝子化が生じるヒト巣状分節性糸球体硬化症に類似した病理像であることが判明した。さらに透過型電子顕微鏡を用いて、微小形態に関する検討を加えた結果、糸球体基底膜の肥厚、上皮細胞足突起のびまん性消失が認められた。また、早期より尿中にアルブミンなどのタンパクが漏れ出てくることから、腎糸球体上皮細胞においてZO-1の発現が低下すると、タンパク尿によって糸球体障害が進行し、やがて全節性の硬化が起こり、生命活動に著しい影響を及ぼすものと考えられる。体内恒常性の維持に重要な血液濾過を行う腎糸球体において、濾過を実質的に担うのは有窓性血管内皮細胞・糸球体基底膜・糸球体上皮細胞である。この中、糸球体上皮細胞間に形成されるslit diaphragmが最終的な濾過バリアとして機能する。slit diaphragmは分化前の糸球体上皮細胞に存在する密着結合もしくはアドヘレンス結合が特殊に変化した構造であると考えられてきたが、その形成および維持おいて密着結合・アドヘレンス結合の構成分子が果たす機能的な役割についてはこれまで十分に明らかにされていない。本研究は、密着結合の構成分子ZO分子を糸球体上皮細胞特異的に欠損させることにより、この問題の解明を進めるものである。floxed ZO-1マウスとNephrin-Creトランスジェニックマウス(Creリコンビナーゼを腎糸球体上皮細胞特異的に発現)を交配し、目的マウスの作製を行った。変異マウスは出生直後よりタンパク尿を発症し、成長障害と衰弱を伴って6週齢前後に死亡した。腎臓組織の病理標本を作製して検討した結果、ヒト巣状分節性糸球体硬化症に類似した病理像を示すことが判明した。また、透過型電子顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いた解析から、変異マウスではslit diaphragmが正常に形成されず、foot processと呼ばれるslit diaphragm形成に重要な構造が糸球体基底膜から剥離するという異常が観察された。また、分子レベルの変化について検討したところ、slit diaphragmを構成する膜タンパク質nephrin, podocinの発現が低下し、また局在様式に大きな乱れが生じていることが明らかになった。この変化は前駆細胞から糸球体上皮細胞へと分化する最終段階で起きることを、詳細な解析から見出した。本研究は、生体ホメオスタシス維持に必須な腎糸球体濾過装置の分子制御機構について新たな知見を獲得するため、最近作製に成功したfloxed ZO-1, floxed ZO-2マウスを利用して足突起・スリット膜の形成・維持そして障害のメカニズムについてin vivo, in vitro両面から解析を行うものである。この目的のため、まず当該年度において、糸球体足細胞特異的にZO-1, ZO-2を欠損するマウスの作製に取り組んだ。腎臓の足細胞特異的にCreリコンビナーゼを発現するNephrin-Creトランスジェニックマウスを東海大学・松阪先生より分与頂き、floxed ZO-1, floxed ZO-2マウスと交配した結果、現在までに各々数匹ずつ目的とする個体の作製に成功している。両ノックアウトマウスともに発生・出生に異常なく、出生直後に死亡する様子も観察されなかった。ZO-2ノックアウトマウスについては、約8週を経過した時点においてコントロールマウスと同程度の成長を示し、腎臓組織にも異常を認めていない。一方で、ZO-1ノックアウトマウスに関しては3匹中1匹が約4週で死亡し、解剖の結果、腎臓の組織構築全体はおよそ正常に保たれていたものの、散発性の糸球体硬化ならびにタンパク円柱の存在が認められた。

この表現系は、巣状分節性糸球体硬化症と呼ばれる疾患症状に近似したものと考えている。現在、電子顕微鏡を用いた微小形態解析を進めており、上記疾患との類似性についてより詳しく検討を行っている。本年度は、これまでの研究実績をまとめた論文一報が受理・掲載された。本研究は、体内恒常性の調節に重要な腎糸球体による血液濾過の分子基盤について理解を深めることを目的としている。血液濾過を中心的に担うことが近年示唆されているのが糸球体上皮細胞の足突起とその間に形成されるslit diaphragmである。slit diaphragmは分化前の糸球体上皮細胞に存在する密着結合もしくはアドヘレンス結合が特殊に変化した構造であると考えられてきたが、その形成・維持おいて密着結合・アドヘレンス結合の構成分子が果たす機能的な役割についてはこれまで十分に明らかにされていない。この課題を解明するため、密着結合の構成分子ZO分子を糸球体上皮細胞特異的に欠損させた。floxed ZO-1マウスとNephrin-Creトランスジェニックマウス(Creリコンビナーゼを腎糸球体上皮細胞特異的に発現)を用いて目的マウスを作製した結果、変異マウスは出生直後よりタンパク尿を発症し、成長障害と衰弱を伴って6週齢前後に死亡した。腎組織標本を解析したところ、ヒト巣状分節性糸球体硬化症に類似した病理像を示し、さらに透過型電子顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いた解析から、変異マウスでは足突起が糸球体基底膜から剥離しslitdiaphragmが正常に形成されていなかった。また分子レベルの変化について検討したところ、slit diaphragmを構成する膜タンパク質の発現が低下し、加えて、局在様式にも大きな乱れが生じていることが明らかになった。詳細に分析した結果、糸球体上皮細胞が前駆細胞から最終分化する段階において分子レベルの変化が生じ、それによって細胞レベルさらに組織レベルでの構造的・機能的な異常が広がっていく可能性が強く示唆された。本研究は、体内恒常性の維持調節に重要な腎糸球体による血液濾過の分子機序について、糸球体を構成する分子個々の機能解析から理解を深めることを目的としている。血液濾過を担う腎糸球体の主要構成要素の一つである糸球体上皮細胞は、足突起と呼ばれる特殊な構造を介して濾過に必要なslit diaphragmを形成している。隣り合う細胞間に形成されるこのslit diaphragmは、分化前の糸球体上皮細胞に存在するアドヘレンス結合が変化して構築される構造と考えられてきた。しかしながら、アドヘレンス結合の構成分子を欠損させても、糸球体濾過装置の構造および機能に顕著な異常は認められなかった。そこで、他の細胞間接着構造である密着結合の構成分子を糸球体上皮細胞特異的に欠損させ、糸球体構造および濾過機能への影響を解析した。その結果、ZO-1を欠損する糸球体上皮細胞では足突起が糸球体基底膜から剥離し、slit diaphragmが正常に形成されなかった。変異個体は生後早期よりタンパク尿症に陥り、成長障害を伴って衰弱化し、6週齢前後に死亡が確認された。
高級脂肪酸の冷却晶析検出を利用したデュアル燃料製造プロセスの最適制御技術開発

メタン発酵においては、油脂の加水分解の結果生じる高級脂肪酸が数mmol/Lの濃度でさえ微生物に対して強い毒性を示す。本研究では、メタン発酵における高級脂肪酸濃度の監視技術として、水晶振動子センサーを用いた簡易な吸着検出法の構築に取り組んだ。溶液のpHアルカリ調節による脂肪酸の解離促進がセンサー感度の増大と選択性の向上に大きく寄与することがわかった。その条件では周波数の変化率は脂肪酸濃度に比例して直線的に増大した。実際のメタン発酵液を用いた測定においても、固形物の除去とpHの10.7への調節によって良好な測定が可能であり、脂肪酸濃度と周波数変化率との間に高い相関関係があることが確認された。油脂を高濃度に含有する有機性廃棄物をメタン発酵処理する場合に、油脂の嫌気性分解の中間体である高級脂肪酸による阻害が律速要因である。本研究は、連続運転中のメタン発酵槽内の高級脂肪酸の蓄積の進行を、現場で簡易・迅速に定量的に把握し、危険察知できるシステムを構築することを目的とする。27年度は(1)サンプルを測定セルへ流入させ、水晶振動子上に冷却晶析させるシステムを構築;(2)振動子上への脂肪酸の析出と、振動数減少量との間に定量的関係を確保するための検討。まず水晶振動子が設置された測定セルに対して、サンプル液を流入させるシステムを構築し、冷却による脂肪酸結晶の検出を試みたものの、パルミチン酸やステアリン酸濃度50-1000 mg/Lの範囲の測定液に対して、有意でかつ定量的な振動数変化を検出する方法の確立が困難であった。検出システムに変更を加え、α、β、γ-各シクロデキストリンや、ODS、C18等8種類程の脂肪酸吸着可能な物質を使って振動子表面を修飾し、高級脂肪酸吸着量と振動数との定量的な関係を認めることができた。C18が最も良好な定量性が得られ、かつ測定液のpHを中性以上として、脂肪酸の解離を促進させることで25-200 mg/Lの範囲で良好な定量性を再現性よく確保できた。当初計画したような冷却による検出は困難であることが判明したものの、表面修飾によって、モデル排水では良好な定量性を保持する測定が実現できたため。廃グリースの資源化に関する研究が最近注目を集めはじめ、特に生物学的メタン化に関する研究が増加しているが、技術的な難しさから実施設への応用は進んでいない。その主要な制限因子は強い阻害作用を持つ遊離態の高級脂肪酸である。そのため高級脂肪酸の濃度を監視し、脂肪酸が過度に蓄積しないよう廃グリース投入量を適切に制御することが必要であるが、現場で利用可能なモニタリング手法が開発されていない。本研究では、高級脂肪酸の新規な現場モニタリング技術を開発して、安定性に問題のあるプロセスの運転管理に応用して、その有効性を評価することを目標として研究を実施した。前年度の研究の結果、冷却晶析による検出が困難であることが判明し、脂肪酸を吸着可能な高分子薄膜をセンサー表面にコーティングすることで、効果的な検出が可能となった。この高分子膜による脂肪酸吸着条件の詳細な検討を行い、pHをアルカリ側に調整することで、脂肪酸を解離させイオン態で水相に分散することが極めて有効であることを発見した。また、この条件では中性脂肪は分散不可能なため、廃グリースに含まれる中性脂肪とは区別して、高級脂肪酸を選択的に検出することが可能となった。さらに、実際のメタン発酵汚泥に対してもセンサーを適用し、運転状況に伴って変化する脂肪酸の濃度の変化を有意に捉えることができ、定量性・有効性が実証された。本結果から投稿論文や特許出願の成果が得られた。今年度は、まず(1)実汚泥サンプルでも定量的な測定を可能とする。また、(2)連続運転中の汚泥を採取して、それらを構築したシステムで測定する。それらを運転データと関連付けて、相関関係があるかどうかを明らかにする。バイオマス・再生可能エネルギー
チオールエステルの実用的還元反応とその応用

昨年度の研究により、チオールエステルと有機亜鉛試薬をパラジウム触媒の存在下反応させることにより穏和な条件下ケトンが収率よく合成できることを見い出した。本年度は、この反応系を新しいイミンの合成に展開できるのではないかと考え種々検討を行った。すなわち、アミドをローソン試薬によってチオアミドに変換し、それに対してミヤバイン試薬でイオウ部分をアルキル化することでイミノアルキルチオ化合物を合成する。この化合物のイオウ-炭素結合がチオールエステルと同様な反応性を示せば、適当な遷移金属触媒と有機亜鉛試薬を用いることで対応するイミンが合成できるのではないかと考えた。そこで3,4-ジヒドロ-2(1H)キノリノンをモデル化合物として選び、ローソン試薬、トリエチルオキソニウムテトラフルオロポレートでそれぞれ処理してイミノアルキルチオ化合物を合成した。これに対して、チオールエステルを用いたケトン合成と同様な条件、すなわち、触媒量のPdCl_2(PPh_3)_4存在下、EtZnIを加えると反応は速やかに進行した。しかしながら、生成したのは望みの環状イミンではなく、2-エチルキノリンであった。この結果は2つの可能性を示している。すなわち、まずはじめにイミン形成が進行し環状のイミンができたのちに酸素酸化によってキノリンになったのか、または、はじめに酸素酸化によって2-エチルチオキノキンになった後に、パラジウム触媒での有機亜鉛試薬によるアルキル化が進行し2-エチルキノリンが生成したもののどちらかであると考えられる。したがって、いずれにせよアルキル化が進行したと考えられるので、この反応をもとに現在新規アルキル化反応の開発を目指して検討を継続している。福山らはすでに、パラジウム炭素の存在下トリエチルシランによるチオールエステルのアルデヒドへの還元反応を報告している。本研究では、この反応の大量合成への適応を含めた反応条件の最適化や、チオールエステルを基質とした全く新しい反応の開発を目的としている。本年度は遷移金属触媒を用いたチオールエステルのケトンへの変換反応について検討した。まず始めに、薗頭カップリング、Stilleカップリング、鈴木カップリング等の反応条件を参考として、種々のパラジウム触媒と求核試剤との組み合わせを試みた。その結果、チオールエステルに対して、1.5等量のエチルヨウ化亜鉛を5mol%のPdCl_2(PPh_3)_2存在下、toluene中、室温で5分間作用させることで対応するエチルケトンが91%の収率で生成することを見いだした。そこで、この反応の適応範囲を調べるために、種々の有機亜鉛試薬と様々な官能基を有するチオールエステルを合成し反応を試みた。、その結果、エチルヨウ化亜鉛の他にも、フェニル、ベンジルおよびエステルや保護されたアミンなどの官能基を有する有機亜鉛試薬を用いることができた。さらに、ケトン、エステル、アルデヒド、スルフィド、アリールブロマイド等の官能基を有するチオールエステルの反応が良好に進行した。また、本反応をα-アミン酸から導いたチオールエステルに適応したところ、ほぼラセミ化することなく望みのα-アミノケトンが得られることが分かった。以上のように、今回開発に成功したケトンの合成法は、種々の反応性の高い官能基が存在してもチオールエステルのみケトンに変換できる非常に官能基選択性の高い反応であり、官能基の多く存在する複雑な化合物の多段階合成において非常に有用なケトン合成法となることが予想される。