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生殖細胞系列の制御機構と発生工学

当研究領域においては、研究項目A01「生殖細胞系列の制御機構と発生工学」を設定し、計画研究課題7件によって研究を進め、領域代表者中辻憲夫と計画研究代表者西宗義武に外部から7名を加えた総括班を設置し、研究者間の協力と交流を推進した。平成12年11月には公開シンポジウムと班会議を開催した。平成13年11月には国外から主要な研究者7名を招聰して、生殖系列・クローン動物・エピジェネティックス・再プログラム化をテーマとする国際シンポジウム"を開催した。平成14年度には、班会議と公開シンポジウム「生殖細胞の発生プロセス・再プログラム化とエピジェネティクス」を開催した。松居靖久(大阪府母子センタ)「生殖細胞の発生運命の制御機構」、阿部訓也(理研)「哺乳類全能性細胞・生殖細胞における遺伝子発現の研究」、仲野徹(阪大)「始原生殖細胞成立のシグナル」、野瀬俊明(三菱生命研)「培養系における生殖細胞分化」、中馬新一郎・中辻憲夫(京大)「雌雄生殖細胞の分化プログラム」、尾畑やよい(群馬大)「in vitroにおける卵子分化プログラムの再生」、蓬田健太郎(阪大)「生殖幹細胞の維持と分化の制御機構」、篠原隆司(京大)「凍結精巣バンクの開発」、岡部勝(阪大)「生殖細胞における性の決定」、角田幸雄(近畿大)「化学的染色体除去法を用いた体細胞クローン動物の作出」、若山照彦(理研)「クローンマウスにおける核移植技術の問題点と応用」、小倉淳郎(理研)「体細胞クローンマウスの正常と異常-表現型を中心として」、石野史敏(東工大)「体細胞・生殖細胞クローンにおける遺伝子発現」、塩田邦郎(東大)「DNAメチル化コード:個体発生・細胞分化のエピジェネティックス」、岡野正樹(理研)「DNAメチル化パターン制御機構と再プログラム化における役割」、佐々木裕之(遺伝研)「生殖系列における一次インプリントとメチル化の獲得機構」当研究領域においては、研究項目A01「生殖細胞系列の制御機構と発生工学」を設定し、計画研究課題7件によって研究を進め、領域代表者中辻憲夫と計画研究代表者西宗義武に外部から7名を加えた総括班を設置し、研究者間の協力と交流を推進した。松居靖久(大阪府母子センタ)「生殖細胞の発生運命の制御機構」、阿部訓也(理研)「哺乳類全能性細胞・生殖細胞における遺伝子発現の研究」、仲野徹(阪大)「始原生殖細胞成立のシグナル」、野瀬俊明(三菱生命研)「培養系における生殖細胞分化」、中馬新一郎・中辻憲夫(京大)「雌雄生殖細胞の分化プログラム」、尾畑やよい(群馬大)「in vitroにおける卵子分化プログラムの再生」、蓬田健太郎(阪大)「生殖幹細胞の維持と分化の制御機構」、篠原隆司(京大)「凍結精巣バンクの開発」、岡部勝(阪大)「生殖細胞における性の決定」、角田幸雄(近畿大)「化学的染色体除去法を用いた体細胞クローン動物の作出」、若山照彦(理研)「クローンマウスにおける核移植技術の問題点と応用」、小倉淳郎(理研)「体細胞クローンマウスの正常と異常-表現型を中心として」、石野史敏(東工大)「体細胞・生殖細胞クローンにおける遺伝子発現」、塩田邦郎(東大)「DNAメチル化コード:個体発生・細胞分化のエピジェネティックス」、岡野正樹(理研)「DNAメチル化パターン制御機構と再プログラム化における役割」、佐々木裕之(遺伝研)「生殖系列における一次インプリントとメチル化の獲得機構」当研究課題は総括班のものであり、6課題の計画研究からなる特定領域研究の開始と初年度の運営と研究推進を行なった。すなわち、阿部訓也(熊本大・遺伝発生医学研究施設)、中辻憲夫(京大・再生医科学研究所)、河野友宏(東京農大・農学部)、小倉淳郎(国立感染症研究所)、西宗義武(阪大・微生物病研究所)、岡部勝(阪大・遺伝情報実験施設)を代表者とする計画研究は、各研究機関で既に備品等の導入をすませて研究を開始し順調に研究の進展が始まっている。平成11年11月15日には、第一回の班会議を国立遺伝学研究所において開催し、各計画研究の代表者および主な研究分担者から当特定領域の研究期間全体にむけた研究方針の発表と参加者相互の討論が行なわれた。班会議に参加した総括班員からも活発な発言があったが、総括班員全員には各計画研究の研究方針を取り纏めた資料や参加者名簿などを送付して検討を依頼することによって、当特定領域の研究開始状況の把握と相互交流を図っている。なお当特定領域の計画研究は、全て哺乳類の生殖系列細胞の発生分化と発生工学に関わる研究であるので、相互に関連する研究も多く極めて活発な情報交換と相互討議が行なわれており、参加研究室間の連携が促された状況で研究が開始している。今後の計画としては、平成12年度には各計画研究において具体的な研究成果が得られることを予想できる。

また計画研究相互の連携を図り、参加研究室間や総括班員との討議による研究推進を行なうための班会議を開催すると同時に、当該研究分野および関連分野における研究者や学生の参加を積極的に促すための公開シンポジウムの開催を予定している。総括班は特定領域研究全体の研究推進を目指して次のような活動を行った。班会議の開催:計画研究課題の研究成果の発表を行い、研究者間の交流と研究協力の推進、各計画研究の評価を行った。公開シンポジウムの開催:研究成果を分開するとともに、この分野の重要性の認識と波及効果を高めた。国際シンポジウムの企画:平成13年度の開催を計画しており、平成12年度は準備活動を行った。班会議日時:平成12年11月24日(金曜)10:0017:30/会場:キャンパスプラザ京都(JR京都駅前)。阿部訓也(熊本大・遺伝発生医学研究施設)/松居靖久(大阪府母子センター研究所)/中辻憲夫(京大・再生医科学研究所)/野瀬俊明(三菱化学生命研)/河野友宏(東京農大・農学部)/小倉淳郎(国立感染症研究所)/西宗義武(阪大・微生物病研究所)/野島博(阪大・微生物病研究所)/岡部勝(阪大・遺伝情報実験施設)/近藤玄(阪大・医学部)公開シンポジウム「生殖細胞と再プログラム化-生殖系列研究と生殖工学・クローン動物」日時:平成12年11月23日(木曜祝日)10:0017:00/会場:キャンパスプラザ京都(JR京都駅前)中辻憲夫(京大再生研):「開会挨拶」松居靖久(大阪府母子センター):「始原生殖細胞の形成、分化機構」野瀬俊明(三菱化学生命研):「ES細胞から生殖細胞へのin vitro分化」蓬田健太郎(阪大微生物病研):「生殖幹細胞の増殖と分化の制御機構」篠原隆司(京大医学部):「精原幹細胞濃縮法の開発」若山照彦(ワックフェラー大):「マウスの体細胞クローン」角田幸雄(近畿大農学部):「核の初期化と発生異常」小倉淳郎(国立感染症研):「雄性生殖細胞を用いた顕微授精と核移植クローン技術」河野友宏(東京農大農学部):「哺乳動物の発生に父母ゲノムが必要なわけ」多田高(京大再生研):「体細胞から未分化細胞へ:ゲノム再プログラム化」総括班は特定領域研究全体の研究推進を目指して、当研究領域に関わる国内外の研究者を集めて国際シンポジウムを企画・開催した。これによって、国外研究者との交流を推進するとともに、当領域研究に対する国際的な評価とアドバイスを受ける極めて有益な機会を作ることができた。特定領域研究(B)「生殖細胞系列の制御と発生工学」によるプログラム:「生殖系列とES細胞」A McLaren(Cambridge)/PPL Tam(Sydney)/A Smith(Edinburgh)/丹羽仁史(理研):「生殖細胞の発生分化」CC Wylie(Cincinnati)/R Lovell-Badge(London)/G-Q Zhao(Dallas)/阿部訓也(熊大)/松居靖久(大阪母子センター)/野瀬俊明(三菱生命研)/中辻憲夫(京大):「核移植と再プログラム化」角田幸雄(近大)/河野友宏(東京農大)/小倉淳郎(感染研):「再プログラム化の制御機構」A Surani(Cambridge)/佐々木裕之(遺伝研)/石野史敏(東工大)/多田高(京大):「精子形成と遺伝子制御」NB Hecht(Philadelphia)/竹田潤二(阪大)/野島博(阪大)/野崎正美(阪大)/岡部勝(阪大)/近藤玄(阪大)。
栄養障害型表皮水疱症にVII型コラーゲン遺伝子以外の遺伝的要素は関与するか？

本研究の目的は,栄養障害型表皮水疱症(DEB)の原因遺伝子であるCOL7A1変異を詳細に解析することにより,DEBの未知の発症メカニズムを解明することである.これまで解析したDEB 155家系についてCOL7A1変異の解析を行ったが、遺伝子型と表現型の相関については,いくつかの傾向がみられたが,いまだ不明な点が多い.また同一家系内で表現型が異なる優性型DEB家系について,詳細に検討し英文にて報告した.さらに劣性形DEBについては一方のアリルにしか変異が同定されない患者を20例蓄積し,今後次世代シークエンスを行い, COL7A1以外の遺伝子に変異があるか検討する予定である.本研究の目的は,DEBの原因遺伝子であるCOL7A1変異を詳細に解析することにより,DEBの未知の発症メカニズムを解明することである.これまで解析したDDEB65家系,RDEB 90家系についてCOL7A1変異の遺伝子型と表現型の解析を行った.DDEBの変異分布,DDEB-prの特徴的な変異の分布や変異のタイプ,RDEBにおける重症の表現型を呈する変異のタイプなど,いくつかの新しい知見が得られた.しかし遺伝子型と表現型の相関については,いまだ不明な点が多い.またRDEBについては一方のアリルにしか変異が同定されない患者を20例蓄積し,次世代シークエンス用にゲノムDNAを精製した.これらの結果は,多くの学会や論文で報告することができた.またこれらの内容とは直接関連はないが,これらの考えや技術を用いて,他の多くの遺伝性皮膚疾患についても,学会発表や論文で新規知見を報告している.今後は次世代シークエンサーを用いた全ゲノム解析による遺伝子変異検索を行なう.これまで集積したDEB家系において,COL7A1以外にDEBの発症や重症度に関与する遺伝的要素を検索する.また新規遺伝子が同定できた際には,DEBの発症に関与するか検討する.すなわち新規病因遺伝子を培養細胞に形質導入し,VII型コラーゲンの産生,分泌などにつき検討する.1)各DEB症例の遺伝子型と表現型についての検討:DEBは優性型のDDEB,劣性型のRDEBに大別され,さらに臨床像によりいくつかの亜型に分類される.これまで,当科でCOL7A1変異を同定したDDEB65家系,RDEB90家系について,それぞれの亜型ごとに遺伝子型を比較し,亜型特有の変異があるか,遺伝子変異の分布に特徴はあるか,遺伝子型による重症度の違があるかについての検討をおこなった.DDEBではCOL7A1変異はすべてコラーゲン領域で同定された.DDEB-prではエクソン/イントロン85-87のスプライシング異常で発症することが多かった.RDEBでは,COL7A1変異は遺伝子全体に分布しており,重症型では両アリルに早期停止コドンとなる変異を有している傾向がある.また一部の症例では,一方の変異が同じであれば,もう一方の変異がよりN末端側にある方が重症の表現型を呈していた.2) DDEBにおいて家族内あるいは家族間の重症度の違いについての検討:G2251E変異を有する2家系では,同一家系内において表現型や重症度が異なっていた.3) RDEBにおいてCOL7A1変異が一方のアリルにしか同定されない患者を集積:一方のアリルにRDEB特有のCOL7A1変異を有し,臨床的にも明らかにRDEBであるが,もう一方のアリルにCOL7A1変異を検出しえない患者20例を集積した.本研究の目的は,栄養障害型表皮水疱症(DEB)の原因遺伝子であるCOL7A1変異を詳細に解析することにより,DEBの未知の発症メカニズムを解明することである.これまで解析した優性栄養障害型表皮水疱症(DDEB) 65家系,劣性栄養障害型表皮水疱症(RDEB) 90家系についてCOL7A1変異の遺伝子型と表現型の解析を行った.DDEBの変異分布,DDEB-prの特徴的な変異の分布や変異のタイプ,RDEBにおける重症の表現型を呈する変異のタイプなど,いくつかの新しい知見が得られた.しかし遺伝子型と表現型の相関については,いまだ不明な点が多い.またRDEBについては一方のアリルにしか変異が同定されない患者を20例蓄積し,次世代シークエンス様にゲノムDNAを精製した.すべての患者から同意が得られておらず,次世代シークエンスの実施にはいたっていない.本研究の目的は,栄養障害型表皮水疱症(DEB)の原因遺伝子であるCOL7A1変異を詳細に解析することにより,DEBの未知の発症メカニズムを解明することである.これまで解析したDEB 155家系についてCOL7A1変異の解析を行ったが、遺伝子型と表現型の相関については,いくつかの傾向がみられたが,いまだ不明な点が多い.また同一家系内で表現型が異なる優性型DEB家系について,詳細に検討し英文にて報告した.さらに劣性形DEBについては一方のアリルにしか変異が同定されない患者を20例蓄積し,今後次世代シークエンスを行い, COL7A1以外の遺伝子に変異があるか検討する予定である.今後は,次世代シークエンサーを用いたエクソーム解析による遺伝子変異検索を行なう.DDEBについては,同一家系内で表現型が異なる家系において,重症の表現型を呈する患者のみで変異があり,軽症または皮膚症状を有さない患者では変異がない遺伝子を同定する.RDEBについては,明らかにRDEBであるが,一方のアリルにしか変異が同定されない症例について,まずCOL7A1変異の有無につき検討する.次にCOL7A1以外の遺伝子について,それらの症例で共通して変異を有する遺伝子を検索する.

COL7A1以外の候補遺伝子が見つかった場合には,他のDEB家系や健常者において,変異の有無につき従来のsanger sequenceにて検討する.そして同定した新規遺伝子がDEBの発症に関与するかについて,新規遺伝子に変異を有するベクター,COL7A1変異を有するベクターを作成し,これらのベクターを培養ヒト角化細胞に形質導入する.新規遺伝子変異細胞株,COL7A1変異細胞株,新規遺伝子変異+COL7A1変異細胞株を樹立し,各々について細胞の形態,VII型コラーゲンの発現および分泌量につき,免疫染色,免疫蛍光,RT-PCR,ウェスタンブロットで解析を行う.皮膚科学,水疱症,遺伝性角化症,遺伝性皮膚疾患
閃亜鉛鉱型MnTe の磁性及び磁気光学特性の研究

研究成果の概要は以下の通りである。1.結晶成長2.磁気的性質MnTe及び高Mn濃度Cd_<1-x>Mn_x Teの単結晶薄膜について、量子干渉磁束計(SQUID)により磁化率を測定した。その結果、磁化率の温度依存性において、MnTeでは約65K付近に反強磁性転移に対応するカスプが観測され、Cd_<1-x>Mn_x TeのMn濃度xの減少に伴い相転移点は低温に移行した。以上の結果は、x【less than or equal】0.77のCd_<1-x>Mn_x Teバルク試料で従来知らされている磁気相図を高濃度側に延長したものとなっている。3.磁気光学特性MnTe及び高Mn濃度Cd_<1-x>Mn_x Teの単結晶薄膜の強磁場下の吸収及び反射スペクトルより、バンド間励起子の巨大Zeeman分裂エネルギーを測定した。この結果と2.の磁化率測定の結果から、伝導電子とMn^<2+>のスピン間の磁気的相互作用を表すsp-d交換積分の値を見積もったところ、この値はxが0.7を越えたあたりから、xの増加と共に減少し、x=1でほぼゼロとなることが分かった。低Mn濃度(x【less than or equal】0.7)の試料では交換積分の値は一定値(伝導帯、価電子帯に対してそれぞれNoα,Noβ)をとることは広く知られている(平均場近似)が、このことが高Mn濃度の試料に対しては成立しないことを示しており、両者の関係を定量的に記述する枠組みの構築が必要であると考えられる。以上の成果は、日本物理学会で発表済み又はこれから発表する予定である。
気管支喘息発症機序解明へのアプローチ-抑制性転写因子SOCS-1およびIL-12抑制蛋白の役割-

喘息モデルマウスにおけるSOCSfamilyの発現を灌流肺組織において経時的に検討し、SOCS-3,SOCS-5は有意に変化せず、IL-4やIFNの発現に一致してSOCS-1のみが発現増強することを明らかにした。脾臓における発現はいずれも大きな変化をきたさなかった。そこで、SOCS-1の役割をさらに検討するために、SOCS-1の発現が低下するSOCS-1ノックアウトのヘテロマウスにおいて検討した。本マウスでは、好酸球性気道炎症の成立には影響しないが、好酸球性炎症の吸収過程を阻害し、気道炎症が遷延化することが明らかとなった。さらに、SOCS-1・リポソームの投与によりSOCS-1を強制的に過剰発現させると、好酸球性気道炎症が有意に抑制された。以上の結果から、SOCS-1が好酸球性気道炎症で発現し、その消退過程を促進する方向に働く分子であることが明らかになった。SOCS-5の働きは明らかになっていないが、リンパ球のTh2への分化抑制が報告されている。我々の検討でも、SOCS-5Tgマウスでは無処置マウスでもTh1へシフトしたサイトカイン発現が認められた。しかし、本マウスに喘息モデルを作成すると、明らかに過剰な好酸球の浸潤が認められた。種々の検討により、病的状態においてはSOCS-5過剰発現は必ずしもTh2への分化を抑制しないことを明らかにした。初期に想定された生体内のIL-12抑制蛋白は、HPLC分画による抑制活性測定から、分子量はマウスIL-10に一致し、IL-10中和抗体を用いた検討から、IL-10そのものであることを明らかにした。すなわち、喘息モデルにおけるIL-12の抑制因子として、IL-4やケモカインも想定されるが、IL-10が最も重要な働きを担っているものと考えられた。1.マウス喘息モデルにおけるSOCSの発現OVA感作・チャレンジによる喘息モデルマウスにおいて、肺でのSOCS-1mRNAの発現亢進が認められたが、SOCS-3,SOCS-5mRNAの発現は認められなかった。本動物の肺ではTh2型のサイトカイン産生を顕著に認めるにもかかわらず、SOCS-3,SOCS-5の発現増加はなく、喘息モデルにおけるSOCS-1の重要性が明らかになった。ただ、SOCS-1KOヘテロマウスにおいては、寄生虫感染で高度の過剰反応が認められるが、OVA感作・点鼻による喘息モデルはwild型と差がなかった。2.SOCS-1による遺伝子治療にむけてSOCS-1/リポゾームの静注は6時間目をピークとし、24時間程度持続する肺でのSOCS-1発現を認めた。予備的検討ではSOCS-1/リポゾームにより、LPS点鼻による急性肺障害モデルにおいて肺内好中球数の著明な減少を認めた。また、当科で樹立した中皮腫細胞はSTAT-3のリン酸化を常時認めるが、SOCS-1を強制発現させるとSTAT-3のリン酸化を抑制し、細胞増殖の著しい低下をもたらした。今後、癌に対する遺伝子治療の可能性も検討したい。3.IL-12抑制因子慢性吸入モデルにおける肺IL-12の増加は、脾T細胞からのIL-12抑制因子の減少によってもたらされる可能性が確認できた。培養上清の分画による、本因子の分子量、中和抗体の検討などから、本因子がIL-10であることが明らかになった。

今後IL-10、IL-2のKOマウス(附属動物舎へ導入済み)を用いて慢性吸入モデルにおけるIL-10やIL-2の意義をさらに明にしていきたいと考えている。マウス喘息モデルにおいて、SOCS-1,3,5について経時的に検討すると、SOCS-1のみが増加していた。そのSOCS-1がどのような働きをしているのかを明らかにするために、a)リポソームSOCS-1を投与し、SOCS-1を強制発現させる系と、b)SOCS-1KOマウスは3週以内に死亡するため、SOCS-1ヘテロマウスを用いて検討した。その結果、a)SOCS-1の強制発現は、喘息モデルの好酸球性気道炎症を抑制するが、気道上皮の杯細胞化は抑制しないことを明らかにした。また、b)ヘテロマウスにおいて好酸球性気道炎症の発現は、ワイルドタイプのマウスと同等かやや抑制傾向にあったが、炎症の消退過程は有意に遅延していた。以上の結果から、内因性SOCS-1は、気道炎症の消退過程を促進する因子と考えられた。現在、気道過敏性におよぼす影響を検討中である。2)IL-12抑制蛋白について喘息モデルマウスにおける長期的な抗原暴露は気道過敏性の抑制をきたすが、その際に肺IL-12の増加が特徴的であった。IL-12の増加機序として、試験管内の検討によって、生体内におけるT細胞由来のIL-12抑制蛋白が減少することが原因と考えられた。そのT細胞が産生するIL-12抑制蛋白は精製の結果分子量と、特異的中和抗体による検討の結果IL-10であることが明らかになった。実際にIL-10とIL-12の生体内での関係を明らかにする目的で、それぞれのKOマウスを用いて、検討をおこなっている。これまでに、IL-10KOマウスにおいてOVA感作・チャレンジする喘息モデルでは、気道炎症はおこるものの、気道過敏性は発現しなかった。これが肺IL-12の発現増加に基づくものであるかどうか現在検討中である。喘息モデルマウスにおけるSOCSfamilyの発現を灌流肺組織において経時的に検討し、SOCS-3,SOCS-5はやや減少する傾向があるが有意に変化せず、IL-4やIFNの発現に一致してSOCS-1のみが発現増強することを明らかにした。脾臓における発現はいずれも大きな変化をきたさなかった。そこで、SOCS-1の役割をさらに検討するために、SOCS-1の発現が低下するSOCS-1ノックアウトのヘテロマウスにおいて検討した。本マウスでは、好酸球性気道炎症の成立には影響しないが、好酸球性炎症の吸収過程を阻害し、気道炎症が遷延化することが明らかとなった。さらに、SOCS-1リポソームの投与によりSOCS-1を強制的に過剰発現させると、好酸球性気道炎症が有意に抑制された。以上の結果から、SOCS-1が好酸球性気道炎症で発現し、その消退過程を促進する方向に働く分子であることが明らかになった。また、SOCS-1リポソームの投与は、LPSによる好中球が関与する急性肺傷害においても、好中球の肺への浸潤抑制と肺の透過性亢進を抑制することを明らかにした。SOCS-5の働きは明らかになっていないが、そのわずかの過剰発現であってもリンパ球のTh2への分化抑制が報告されている。我々の検討でも、SOCS-5Tgマウスでは無処置マウスでもTh1ヘシフトしたサイトカイン発現が認められた。しかし、本マウスに喘息モデルを作成すると、明らかに過剰な好酸球の浸潤が認められた。種々の検討により、病的状態においてはSOCS-5過剰発現は必ずしもTh2への分化を抑制しないことを明らかにした。
エピジェネティクスに関与する生体超分子の構造生物学的研究

本年度は当初の研究計画に沿って、(1)UHRF1のPHD fingerおよび、Tudor-PHD domainの構造生物学的研究を精力的に行い、さらに(2)ヒト由来UHRF1とヒト由来Dnmt1のX線結晶構造解析に向けた複合体の調製を行った。細胞の分化や発生、遺伝子発現の制御にエピジェネティクスな現象(ピストン修飾とDNAメチル化)は重要な役割をしている。本研究はエピジェネティクスに関与するタンパク質・超分子複合体の構造生物学的な研究から構造と機能の相関を明らかにし、遺伝子発現の制御機構という重要かつ根本的な生命現象の解明を目指す。(1)UHRF1はDNAメチル化の維持とヒストン認識を介した遺伝子発現制御に関与するタンパク質である。UHRF1には2つのピストン結合モジュール、PHD fingerとTudor domainが隣接して存在している。UHRF1のPHD fingerとピストンH3との複合体の結晶化を行い、X線結晶構造解析に適した結晶の調製に成功した。亜鉛原子の異常散乱効果を利用した単波長異常散乱法でPHD-ヒストンH3複合体の立体構造を1.4Å分解能で決定した。得られた構造および温滴定型カロリーメトリー(ITC)、NMR滴定実験による物理化学的な実験からUHRF1のPHD fingerがピストンH3のArg2の修飾(メチル化)状態を認識することを明らかにした。さらにTudor-PHDが連結した状態でのピストンH3の認識機構を明らかにするためにITC実験を行なった結果、リジン9がメチル化されたヒストンH3(H3K9me3)に特異的に1:1で結合することを明らかにした。さらにTudor-PHD domainとH3K9me3との複合体結晶の調製に成功した。得られた構造からUHRF1はTudor domainの領域でヒストンH3のLys9のメチル化状態をPHD fingerの領域でArg2のメチル化状態を同時に認識していることを明らかにした。複数のピストンの修飾状態を同時に認識する機構を構造生物学的に明らかにしたのは申請者の研究が初めてである。現在、生化学的、細胞生物学的な実験を行い研究成果をまとめ国際学術誌に投稿準備中である。(2)UHRF1は維持型DNAメチル化酵素であるDnmt1と相互作用し、その相互作用がDNAメチル化の維持に必須であることが報告されている。本年度はDnmt1のUHRF1結合領域の大腸菌での発現系を構築した。UHRF1のSRA domainとDnmt1の複合体の調製に成功し、予備的な結晶化条件の検索を行っている。今後X線回折実験に適した結晶の調製、および構造決定を行い、DNAメチル化の維持機構の構造生物学的基盤を得る。
リンパ球中Mg量を指標とした「潜在性Mg欠乏症」の栄養疫学的研究

マグネシウム(Mg)等の潜在性の欠乏症が進行していると考えられる。我々はリンパ球中Mg量をMg欠乏の指標に疫学的研究を実施しよう考えている。そのためまず、血清Mg量と生活習慣の関係および日常生活活動との関係を検討し、リンパ球中Mgの疫学的調査のための基礎データにしようとした。血清Mg値と生活習慣に関する青年女子256名を対象に、平均値以上の群(H群)と平均値未満の群(L群)の2群に分けて、諸要因について比較検討した。その結果、1.血清Mg値の分布は2.14±0.182mg/dl、最大値2.65mg/dl、最小値1.71mg/dlであった。2.遊離コレステロール、HDLコレステロール、リン脂質に統計的に有意な差異が認められ、H群の方が高値を示した。3.血清Mgと血清酵素及び血圧の関係について、GOTのみ、統計的に有意な差異を認めた。4.血清Mgと生活習慣等のアンケート調査の結果の関連性について、「甘味」及び「辛味」に関して統計的に有意な差異が認められた。不定愁訴との関係については、「頭痛をよく感じますか」、「耳鳴りすることがありますか」に統計的に有意な差が認められた。。栄養素について、L群とH群の判別分析を行った結果、選択された項目は、ビタミンB1のみであった。血清Mg量と日常生活活動の関係については、血清Mg2.0mg/dl以下の群は、それ以上の群に比べて、エネルギー消費量が高値を示した。さらにその群は、「いつも」及び」「ときどき」運動しているものの割合が高かった。すなわち、以上、日常生活活動によっても血清Mgは影響を受けていることが認められた。以上、血清Mgレベルにおいても生活要因等の影響を受けていることが認められた。。
高精度に制御された極薄シリコン酸化膜を利用した特性バラツキ抑制技術の研究開発

極薄シリコン酸化膜の長期信頼性の劣化要因について研究し、電圧ストレスによる膜中の電荷捕獲速度は大きく膜質に依存するが、絶縁破壊寿命はむしろ界面・表面の平坦性に大きく支配されることを明らかにした。つまり、局所的に薄膜化した場所で、劣化が先行し、絶縁破壊しきい値に早く到達し、そこで絶縁破壊に至ることが明らかとなった。このような薄膜化モデルは、すでに報告されているが、実証されたのは今回が始めてである。そして、原子的に平坦なシリコン表面を用いることにより、熱酸化により、表面・界面のラフネスが変化し、膜厚とともに、均一性が劣化することが明らかとされた。熱酸化シリコン酸化膜表面の同一箇所を観察することにより、熱酸化の進行とともに、ラフネスの高低差が大きくなる。つまり、初期に形成された凸部が、その後の熱酸化とともに、高さを増して成長していくことが明らかとされた。初期シリコン表面は原子的に平坦であることから、凸部になるという特別な要素は見出すことはできない。加えて、表面・界面の凹凸の対応に注目すると、表面の凸部は界面の凹部に対応し、表面の凹部は界面の凸部に対応する箇所が多く見られた。つまり、界面での局所的な酸化が、表面の凸部成長に繋がっていることが明らかとなった。これらの微視的な観察は、熱酸化を原子論的に議論する上で極めて有効な情報を提供することが明らかとなった。また、熱酸化におけるこのような不均一酸化は、MOSFETなどの特性の信頼性ばかりでなく、初期特性にも、影響を与え、種々の特性バラツキをもたらす原因になることも、容易に推定でき、さらに、不均一性を抑制する技術の開発が必要である。原子的平坦なSi表面の熱酸化により形成されるシリコン酸化膜の表面・界面のラフネス変化により、熱酸化機構の原子論的な解析を進めている。主要3面方位において、その表面ラフネス変化の速度は(111) >(100) > (110)の順で減少し、初期平坦域も、同じ順で広がっている。さらに、酸化膜表面のラフネスのフーリエ変換により、酸化の進行とともに、長周期構造が増大することが判明した。このようなことは、熱酸化時の界面の酸化応力が関与していることを示唆しているものの、更なる詳細な解析が必要である。そこで、シリコン酸化膜表面の同一箇所の形態が酸化の進行とともに、どのように変化するかを追跡したところ、凹凸は、同一箇所で高さが大きくなるような成長をしていることが分かった。この現象は、当初の予想を覆すものであり、酸化応力による界面から未酸化Siの放出と表面での酸化という一連の流れが想定されるものの、上記現象を説明するためには、界面での未酸化Siの放出、膜中の酸化剤の流出、表面での動きなどに注意した解析が必要でかり、継続する21年度の研究で、この点を明らかにしていく。
液滴の変色で汚染物質の簡易分析を可能とするON/OFF反応系構築と途上国への適応

六価クロム等の重金属類の高感度かつ簡便な分析法の開発は、資金・時間・人材が限られた現代社会において意義の高いものである。本申請では、色の変色による六価クロム等の重金属類の高感度な簡易分析法の開発を目的に研究を行ってきた。その結果、水/プロパノール/フタル酸ジメチルの混合系による相分離により生成する微小体積の析出相にジフェニルカルバジドによる六価クロムの発色体が高効率で分離・濃縮されることを見出し、この分離濃縮系を用いた六価クロムの高感度比色分析法を構築することができた。また、本法に対する各種共存物質の影響を調べ、妨害物の低減を検討した所、一般的なキレート剤であるエチレンジアミン四酢酸(EDTA)を添加することで、共存する他の金属イオンによる影響を低減できることを明らかにすることができた。さらに、本法を既知量の六価クロムを添加した実際の国内の地下水の定量へ応用したところ良好な結果を得ることができた。これらの成果から、本研究により、六価クロムの比色法の高感度化を達成することができた。さらに、あらかじめ、本反応系において試料濃度に対しての銅イオンを添加すると、試料濃度に対して一定の比率で変色の有無の制御を行うことができることを見出し、変色数による六価クロムの目視濃度測定法に関する知見を得ることができた。本研究は、環境調和型の均一液液抽出法とON/OFF変色反応系を構築、融合させることで、液滴の変色による六価クロムやヒ素等の重金属類の高感度・高精度目視分析法の開発を行なった。均一液液抽出法は、均一溶液からの相分離現象を利用することで、試料中の目的物質を相分離した微小な液滴中に濃縮・分離する手法である。一方、ON/OFF変色反応は比色反応系に阻害物質を作用させ、従来の比色反応の変色域を制御することで、ある試料濃度を境に鋭敏な色調変化を示す変色反応である。このON/OFF反応系を用いることで、変色数による試料濃度の目視判定が可能となり、誰もが明確に濃度を判定することができる。本研究では、均一液液抽出法によって生じた微小析出相の変色の有無によって重金属類の濃度を判定する手法の開発が最終目的であるが、今年度は、その全段階として重金属類の分離濃縮法の構築および、それを用いた高感度比色分析法を検討した。これまでに、環境負荷の少ない試薬のみによる抽出系を見出し、構築した低環境負荷型の抽出系を用いて環境汚染物質の一つである六価クロムの濃縮・分離が可能となり、抽出層による六価クロムの高感度比色分析が可能であった。また、本法は選択性も高く、種々の既知濃度の六価クロムを添加した水道水中の分析に応用したところ、良好な結果が得られた。また、ヒ素に関しては、従来のヒ素の比色法が抱えていたリン酸イオンの妨害を受けにくい新しい比色反応を見出すことができた。ジフェニルカルバジドによる六価クロム発色体の濃縮・分離法を検討したところ、環境負荷の少ない、水/プロパノール/フタル酸ジメチル系の相分離現象を見出し、六価クロムの発色体を高効率で濃縮・分離できることを見出し、抽出層の色の濃淡で六価クロムの高感度比色分析法を構築することができた。また、ヒ素に関しては、抽出まで至らないが、従来の手法より選択性・感度・迅速性に優れた新規比色反応を見出すことができた。前年度構築した水/プロパノール/フタル酸ジメチル系相分離現象による六価クロムのジフェニルカルバジド錯体の高効率濃縮に基づく六価クロムの高感度比色分析法の実用性を評価するため、本分析系に対する共存物の影響を調べ妨害物質の影響の除去を検討した。その結果、妨害物質の種類および妨害濃度は通常の六価クロムの比色分析法と同程度の結果であったが、マスキング剤としてキレート剤であるethylenediaminetetraacetic acid(EDTA)を添加しておくことでその影響を大きく低減することができた。また、実試料として既知量の六価クロムを添加した河川水に対して本法による測定を行った所、良好な回収率を得ることができ、本法は実際のオンサイトでの環境分析において有効な手法となることが期待できる。また、前年度見出した新規ヒ素の比色反応に関しても、より詳細な分析性能を評価した。本法は、迅速かつ高濃度のリン酸イオンが共存下において、検出限界0.1ppmの三価のヒ素を測定することが可能であったが、鉛(II)イオン等の重金属イオンに関しては微量の共存でも測定結果に大きな妨害を受けた。しかしながら、マスキング剤としてキレート剤であるrans-1,2-Diaminocyclohexane-N,N,N',N'-tetraacetic acid, monohydrate(CyDTA)を添加することで、これら重金属イオンの影響を低減することができた。本法で見出した相分離現象による六価クロムの高感度比色法の実試料分析へ応用することが可能であることから、学術的な分野のみならず国内外における実用的なオンサイト分析法としての有用性を示すことができた。また、本研究の過程で本法のコア技術なる相分離現象が試薬の添加だけでなく温度によって相分離を制御できることを見出した。

また、この相分離現象はより少ない試薬でより高い濃縮倍率で濃縮できる可能性を秘めていることが予備的に分かったため、今後この知見を活用した温度による濃縮分離法へのアイディアを得ることができた。また、ヒ素に関しては昨年度見出したヒ素の新規比色反応がリン酸イオンの影響を受けないことを明らかにしただけでなく、キレート剤を添加することで他の重金属イオンの影響も低減できることが分かった。さらに、本成果の派生させ、溶液による濃縮だけでなく、紙媒体に析出相程度の体積の試薬を固定化することで、紙媒体中での濃縮分離を検討したところ、予備的ではあるが良好な結果を確認することができた。六価クロム等の重金属類の高感度かつ簡便な分析法の開発は、資金・時間・人材が限られた現代社会において意義の高いものである。本申請では、色の変色による六価クロム等の重金属類の高感度な簡易分析法の開発を目的に研究を行ってきた。その結果、水/プロパノール/フタル酸ジメチルの混合系による相分離により生成する微小体積の析出相にジフェニルカルバジドによる六価クロムの発色体が高効率で分離・濃縮されることを見出し、この分離濃縮系を用いた六価クロムの高感度比色分析法を構築することができた。また、本法に対する各種共存物質の影響を調べ、妨害物の低減を検討した所、一般的なキレート剤であるエチレンジアミン四酢酸(EDTA)を添加することで、共存する他の金属イオンによる影響を低減できることを明らかにすることができた。さらに、本法を既知量の六価クロムを添加した実際の国内の地下水の定量へ応用したところ良好な結果を得ることができた。これらの成果から、本研究により、六価クロムの比色法の高感度化を達成することができた。さらに、あらかじめ、本反応系において試料濃度に対しての銅イオンを添加すると、試料濃度に対して一定の比率で変色の有無の制御を行うことができることを見出し、変色数による六価クロムの目視濃度測定法に関する知見を得ることができた。当初の計画の通り、抽出層の変色の制御を検討し、変色数による目視分析法への展開を行う予定である。温度依存性の相分離現象に関する基礎的条件を検討し、より高効率な濃縮が可能な進化した相分離現象の構築および、超高感度分析法への応用を検討したいと考えている。また、同時に本法にコンセプトを有する濃縮・目視分析試験紙に関する基礎的な検討を行うことで、Dip and read方式の簡易化手法の構築を行って行きたい。ヒ素の比色反応に関しては、共存物の影響に関してはある程度改善できたものの、感度に関しては、改善の余地があるため、今後濃縮等を組み合わせることで、分析性能の向上を検討する。さらには、実際の現場分析やフィールド試験、ユーザー試験を通して構築した手法の分析性能を評価する。翌年度、本法の成果を中国での実試料に応用するため、予定していた当該国における研究機関との打ち合わせが、翌年度にずれ込んだため。研究分担者の豊嶋が中国に渡航する予算に関して、別途予算で賄うことができたことから、次年度使用額が生じた。本計測法の応用先として中国における実試料測定のための、当該国における研究機関との調整および実試料の測定を翌年度実施する。
希土類金属の窒化物・水素化物生成に関する研究

La,Ce,Prをアンモニアと反応させることで、それぞれの窒化物を得ることができた。LaNは500°C、CeNは200°C、PrNは600°Cという、これまで報告されてきたそれぞれの生成温度(ほぼ原料金属の融点)よりもかなり低い温度でも窒化物を生成できることがわかった。また、Ndに関しては、反応系にアンモニアを閉じこめて700°Cで反応させても、アンモニアの分解が進むのみでNdには変化が見られなかったのに対し、アンモニア気流を700°CのNd上を通過させたところ、NdNが生成した。これは、アンモニアを気流として用いると分解が抑制され、不安定な状態を維持することができるためであると考えられる。理論的にはアンモニアを不安定な状態に維持すると高い窒化能力を示すといわれており、本研究において、このことが実験的証明された。また、いずれの金属も700°Cで窒素のみとは反応しないにもかかわらず、窒素と水素の混合気体とは反応し、LaNが500°C、CeNが300°C、PrNが350°C、NdNが700°Cでも生成することがわかった。反応系に導入した窒素と水素の分圧の変化から、混合気体との反応では、いずれの金属の場合も窒化物が生成する前に、一度水素化物が生成していると推定される。実際に、Ceを250°Cで混合気体と反応させたところ、反応生成物はCeN以外に若干のCeH_2も含まれていた。最終的には水素分圧は初期導入圧に戻るため、混合気体と希土類金属の反応による希土類窒化物生成の過程で、水素は触媒的役割をすることがわかった。
大域的最適化手法を用いた新しい粉末未知構造解析アルゴリズムへのアプローチ

本研究は数学の結晶学への応用を目指すものであるが、結果としては、理論と応用(ここでは、ソフトウェアとしての実現)の両面で多数の成果が得られている。まず、ブラベー格子決定、粉末指数付けにおいて、当該研究の成果として得られた新しい解析手法・ソフトウェアは、理論的庇護のなさ、誤差への安定性、計算速度において、現在、世界最良のものである。ブラベー格子決定においては、同じ方法論に則って解析を行う限り、これ以上の改善はできないことも論文中で示しており、今後、長く使われる解析手法になるだろう。また、位相問題の全ての解を列挙する未知構造解析アルゴリズムの理論開発も行い、今後、実用面の調査を続ける予定である。未知構造解析においては、単結晶・粉末結晶どちらの場合も、位相問題と呼ばれる問題を解くことが必要となるが、必ずしも解の一意性が成立するとは限らない。現存するアルゴリズムでは単純なしらみつぶしを除いて、全ての解を得ることができないので、全ての解を効率よく得られるアルゴリズムを開発することが本研究の目的である。特に、sum of squaresを用いた全ての解を列挙する大域的最低化手法が近年提案されているので、本年度は、この方法を適用するために、特に計算時間の観点から以下のような改善を行った。まず、同一原子の置換により発生する対称性・回折像の持つ対称性などの対称性の持つ群作用の表現から、緩和によって得られる半正定値計画問題のサイズを小さくする手法の調査およびプログラム開発を行った。また、結晶構造の持つ対称性を示す空間群は、強度抽出が終わった段階で分かっていないため、多項式計画問題の持つ対称性から、空間群および原子位置のセッティングに関して候補を絞る手法を開発した。本手法では、消滅則を用いた既存手法よりも多くの情報を回折データから取得して利用することができる。求められた空間群を用いて、半正定値計画問題のサイズを小さくすることができる。さらに本年度は、粉末未知構造解析の前処理である、粉末指数づけ、強度抽出アルゴリズムおよびプログラムの改善を行った。特に粉末指数づけにおいては、結晶学上の有用性が高く、2次形式論の比較的高度な内容が応用として使用される。結果とソフトウェアの宣伝および情報収集のために、これらの結果を結晶学および数学の国際会議等で発表した。また粉末指数づけアルゴリズムについては特許出願を行った。さらに強度抽出のプログラムのために行った、コレスキー行列分解と不等式制約条件の処理に関わるアルゴリズム上の改善について、結晶学の学術論文誌に投稿した。現存するアルゴリズムでは単純なしらみつぶしを除き、全ての解を得ることができないので、全ての解を効率よく得られるアルゴリズムを物質構造科学の回折装置ユーザ向けに開発することが本研究の目的である。本年度は、sum of squaresを用いて全ての解を列挙する大域的最低化手法について、計算時間の高速化を行うための研究を実施した。結果としては、様々な改善にも関わらず、サイズの小さい構造でも数時間かかることがあり、正しい解に収束するとは限らなかった。この点はさらに調査が必要ではあるが、来年度は本研究計画の最終年度であるため、若干の手法変更を行う予定である。また、本年度は、IUCr2011および日本結晶学会に参加し、粉末未知構造解析に必要な前処理である、粉末指数づけの全ての解の列挙を高速に行うことが出来るConographに関する口頭発表を行った。日本結晶学会では、ポスター発表も同時に行い、化学分野でポスター賞を頂いた。Conographのアルゴリズムは2次形式論の比較的高度な内容を利用しており、結晶学研究者にアルゴリズムを理解してもらうことは難しいが、評価して頂いたことは、当分野における数学の有用性が認められ、数学の応用の裾野を広げることが出来たと考えている。さらに、未知構造解析の前処理であるブラベー格子決定手法を新しく開発した。ブラベー格子の決定は誤差の影響を受けやすく、この誤差の影響の評価は、難しい問題として長年結晶学理論の分野で調べられていた。この問題に2次形式論を応用することで、既存手法より最大70倍以上高速となる方法を提案し、さらに理論上これを大きく改善するのは不可能であることを示した。結果を結晶学の学術論文誌に投稿した。平成25年度は粉末指数付けの新規アルゴリズム・ソフトウェアに関わる論文を4本執筆し、うち3本は年度内にIUCrの国際学術誌に受理された。ただし、粉末指数付けとは、観測された格子ベクトル長さに関する有限個の情報より3次元結晶格子のパラメータを決定する解析のことで、粉末未知構造解析の最初のステージとなる。ここがうまくいかないと次のステージに進めないため、非常に重要な解析である。

しかしながら、解の一意性が成立しない(有限性は成立する)ことが知られているため、更なる情報を使用しない限りは、全ての解を提示することが、アルゴリズム上可能な、最良の結果と言える。論文は、それぞれ、(a)格子パラメータのソートを行うfigure of meritの提案,(b)粉末指数付けの全ての解を列挙する新規アルゴリズム,(c)(b)の手法を実装したソフトウェアConographの結果,に関して述べたものである。解の一意性が成立しないことが知られている複数のケースにおいて、実際の粉末回折パターンから全ての解を、一般的な方法により取り出せたことを(c)において示している。また本年度は、粉末指数付けソフトウェアConograph GUIの配布をweb上にて開始した。粉末指数付けは過去半世紀に渡って研究されており既存のアルゴリズムもソフトウェアも豊富に存在する。現在GUIのマニュアルの英訳が終了しておらず、開発者は数学者で、粉末指数付けのユーザが属するコミュニティにそれほど深い関係がない、という状況にも関わらず、論文出版後1, 2ヶ月で、(c)の論文とともに、ソフトウェアConographのページが、"powder indexing"でgoogle検索すると最上位の頁に出るようになった。本研究のインパクトが大きいことが分かる。本年度は、半正定値計画問題および多項式計画問題の既存手法を高速化する手法の調査を行ったが、全体的に結果の安定性の面から見て、ユーザに提供するプログラムとしては不満が残った。位相問題の解の列挙は、当該分野で需要が高く、十分な新奇性があると考えられるので、手法の修正を行うことで、本年度は、ユーザへの配布を視野においたプログラム開発を進めたいと考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は最終年度なので、以下の二つの研究を終了させ、結果を学術論文にまとめたいと考えている。まず一つは、昨年度、消滅則から対称性を得る既存手法よりも、さらに多くの情報を使用する強力な手法として、強度(フーリエ級数の係数)から、結晶構造の対称性を記述する空間群を得る手法を開発した。このプログラムを様々なデータでテストした上で、改善を行い、その結果を学術論文にまとめる。二つめは、対称性決定の次のステージである原子位置決定に関する部分である。昨年度までの研究で、当初使用を考えていた半正定置計画法には、計算時間がかかるという問題、また、既存のソフトウェア内部に設定された計算条件から計算が途中で出来なくなってしまうという問題があることが分かっている。また、解が得られたとして、半正定置計画法で求められるのは解の近似値であり、収束性の問題も残っている。そこで、等式制約条件のみの問題を、観測誤差を考慮した条件下で解くことで、解の列挙を効率よく実施する方針を採用する。この方法は、原子の数が少ない場合には問題なく全ての解を取ってくることができる上、最適化部分が線形最小二乗法になるため局所最適解の問題も自然と解決される上、計算も高速である。また、既存手法と異なり厳密解を求めているので求められるパラメータの上限が明確にすることができる。
架橋カルコゲニドクラスタ-錯体の構造と物性

本研究は3核クラスタ-化合物の縮合による三角形多面体(デルタヘドロン)骨格を有する金属クラスタ-化合物の一般的合成法の開発と生成物の構造解析を目的とした。中でも化合物超伝導体として最も重要なものの一つであるシェブレル相における構造単位Mo_6X_8骨格を持つ分子状クラスタ-化合物の組織的合成をおこない、酸化状態とクラスタ-構造における金属-金属結合距離および多面体の歪みの関係、クラスタ-分子軌道と電子スペクトルおよび磁性の関係を明らかにすることを主目的としている。[Mo_3X_4Cl_4(PR_3)_5](X=S,Se)の還元的二量化反応による6核クラスタ-錯体[Mo_6X_8(PEt_3)_6]合成法を確立した。またナトリウムアマルガムによる化学的還元をおこない、1電子還元されたクラスタ-錯体(PPN)[Mo_6X_8(PEt_3)_6](X=S,Se)を合成単離した。これらの単結晶X線構造解析をおこなった結果、セレン誘導体の方がMo-Mo距離が長いこと、1つ電子還元によりクラスタ-骨格が正八面体からわずかに歪み、Mo-Mo結合距離もわずかに長くなることが明らかになった。この結果は固体シェブレル相Mo_6X_8に対して提唱された理論を改めるものである。またW_6X_8骨格を有するはじめてのクラスタ-錯体[W_6X_8-(PEt_3)_6]を合成した。モリブデンクラスタ-[Mo_3X_4-Cl_4(PR_3)_5](X=S,Se)とM(cod)_2(M=Ni,Pt)の反応により混合金属クラスタ-錯体[Mo_3Ni_2-X_4Cl_4(PR_3)_5]および[Mo_3Pt_2S_4Cl_4(PR_3)_6]を合成し構造解析をおこなった。ニッケル錯体は四角錐構造であり、白金錯体は平面型クラスタ-骨格を有することが明らかになった。本研究は3核クラスター化合物の縮合による三角形多面体(デルタヘドロン)骨格を有する金属クラスター化合物の一般的合成法の開発と生成物の構造解析を目的とした。中でも化合物超伝導体として最も重要なものの一つであるシェブレル相における構造単位Mo_6X_3骨格を持つ分子状クラスター化合物の組織的合成をおこない、酸化状態とクラスター構造における金属ー金属結合距離および多面体の歪みの関係、クラスター分子軌道と電子スペクトルおよび磁性の関係を明らかにすることを主目的としている。本年度は[Mo_3X_4Cl_4(PR_3)_5](X=S,Se)の還元二量化反応による6核クラスター錯体[Mo_6X_8(PEt_3)_6]1合成における最適条合を見出し、合成法を確立した。このうちセレン誘導体の単結晶X線造解析をおこない、流黄誘導体と比較した結果、セレン誘導体の方がMoーMo距離が長いことを見出した。従来の理論では固体シェブレル相Mo_6X_8において逆に流黄誘導体の方が距離が大きいことを、流黄とセレンの電気陰性度の差に帰していたが、このことが誤りであることが明らかになった。1のサイクリックボルタンメトリーから可逆的1電子酸化および2電子環元が可能であることが示された。

そこでナトリウムアマルガムによる化学的環元をおこない、1電子環元されたクラスター錯体(PPN)[Mo_6X_8-(PEt_3)_6](X=S,Se)を合成単離し、それらの単結晶X線構造解析をおこなった。1電子環元によりクラスター骨格が正八面体からわずかに歪み、Mo-Mo結合距離もわずかに長くなることが明らかになった。電子スペクトル測定、分子軌道計算からこの歪みの原因がヤーンテラー型のものであることが結論づけられる。本研究は3核カルコゲニドクラスタ-化合物の縮合による多面体金属クラスタ-化合物の一般的合成法の開発と生成物の構造解析を目的とした。化合物超伝導体として最も重要なものの一つであるシェブレル相における構造単位Mo_6X_8骨格と類似の骨格を持つ分子状クラスタ-化合物の組織的合成をおこない、酸化状態と金属ー金属結合距離および多面体の歪みの関係、クラスタ-分子軌道と電子スペクトルの関係を明らかにすることおよび混合金属クラスタ-錯体の合成を主目的としている。本年度は新固体化合物W_3X_7Cl_4を合成し、これから誘導したクラスタ-錯体[W_3X_4Cl_4(PR_3)_5](X=S,Se)の還元的二量化反応により6核クラスタ-錯体[W_6X_8(PEt_3)_6]を合成した。このうち硫黄誘導体の単結晶X線構造解析をおこない、モリブデン誘導体と比較した結果、構造はほとんど同じであり、正八面体クラスタ-骨格を有することを見出した。この化合物はW_6X_8骨格を有するはじめてのクラスタ-錯体である。電子スペクトルにおける吸収波長はモリブデンクラスタ-に比べ相当高エネルギ-側に移動しており、未だ合成されていないシェブレル相類似のタングステン化合物の電気的性質が異なることが予測できる。モリブデンクラスタ-[Mo_3X_4Cl_4(PR_3)_5](X=S,Se)とNi(cod)_2の反応により混合金属クラスタ-錯体[Mo_3Ni_2X_4Cl_4ー(PR_3)_5]を合成し構造解析をおこなった。この錯体は四角錐構造であり、配位ホスフィンのリン原子間の結合がNMRスペクトルによって明確になった。また白金誘導体[Mo_3Pt_2S_4Cl_4ー(PR_3)_6]の合成と構造解析もおこなった結果、ニッケル錯体と異なり平面型クラスタ-骨格を有することが明らかになった。
ゲノム医療実装のためのヒト遺伝子関連検査の妥当性・有用性・倫理社会的問題の検討

ゲノム医療の実装のために重要な臨床検査としてのヒト遺伝子関連検査を確立するために、次世代シーケンサによる解析を含むヒト遺伝子関連検査の分析的妥当性、臨床的妥当性、臨床的有用性、倫理社会的問題について、下記の4つの領域に関する総合的検討を開始した。1単一遺伝性疾患(希少難病等)などを対象に、単一あるいは少数の遺伝子をサンガー法など従来型解析法で調べるもの。2多因子疾患(Common Diseases)などの易罹患性をゲノムワイド相関解析などのデータ等に基づいて調べる遺伝学的検査。3次世代シーケンサ(NGS)を用い、多数の遺伝子を一度に調べるパネル検査、全エクソーム解析、全ゲノム解析など。4がん細胞における遺伝子の変化を調べ、がんの正確な診断や治療に役立てるがん遺伝子パネル検査。さらに、34に関しては、検査の当初の目的外に見いだされるいわゆる二次的所見の問題も重要であるので、その取扱について検討を実施した。具体的には、(1)2018年の医療法改正に伴う臨床検査としての遺伝学的検査における精度管理のあり方及び研究として実施される生殖細胞系列遺伝子解析のありかたについて整理を実施し、関連領域に発生しかねなかった混乱を回避することができた。(2)次世代シークエンサーを用いるがん遺伝子パネル検査および、遺伝性難病の網羅的生殖細胞系列遺伝学的検査を実施する際の種々の問題点(二次的所見の取り扱いなど)を整理することができた。申請書に記載した目的が順調に達成されつつあるため。(1)がん遺伝子パネル検査を含めた次世代シークエンサーを用いた網羅的解析の際の二次的所見の取り扱いについて、遺伝医療専門家を対象とした質問紙調査を実施し、2014年に実施した際の状況との違いを明らかにする。(2)二次的所見としてのACMG59遺伝子の我が国におけるactionabilityについて、多面的な評価を実施する。具体的にはClinGenで採用している4つの評価指標,すなわちSeverity, Likelihood, Effectiveness, Nature of interventionの4項目に加え,わが国の医療体制の現状を鑑みてaccessibilityも評価する方針とし,遺伝性腫瘍及び循環器疾患など、二次的所見が重要とされるものを中心に実施する。(3)2018年度の診療報酬改定に伴って点数改定が実施された背景より遺伝性難病に対する遺伝学的検査実施の拡大されている。また、がんゲノム医療の本格実施に伴って遺伝性腫瘍原因遺伝子の遺伝学的検査が不可欠となっている状況の中で、これらの遺伝学的検査のACCEの状況について実地調査する。(理由)2018年度は、論文調査やインターネット上の調査、電子メールでの情報交換など、経費がかからない方法で、研究のスタートをきることができたため。(使用計画)

本研究では、情報収集と整理が重要となるため、各種学会等での情報収集のための旅費・参加費および、学内での作業を依頼する研究協力者に対する謝金等が主体となる、そのほか、収集データの保存・活用のための電子媒体の購入費用、特定のデータべースの使用量などにも研究費を使用する。