hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低酸素誘導因子による癌幹細胞制御システムの解明と新規治ターゲットの検索

低酸素下大腸癌細胞ではJMJD1A発現上昇と、EMT変化を認め、癌細胞浸潤能亢進と抗癌剤耐性を認めた。JMJD1A抗体を用いた免疫沈降法により、低酸素下ではJMJD1A発現亢進により、ヒストン構造変化によりEMT inducerの転写活性化が起こっていた。JMJD1AはEMTの誘導を通じて治療抵抗性に関与している可能性が示唆された。また、低プロテアソーム活性が大腸癌幹細胞性や抗癌剤耐性/放射線治療耐性と関連しており、原因遺伝子としてEID3の関与を証明した。その他、低酸素誘導因子SCGB2A1が、抗癌剤/放射線耐性や癌幹細胞性と関連し、大腸癌患者の予後因子となることを明らかにした。癌の抗癌剤・放射線治療抵抗性や再発には、癌幹細胞の存在が関与していると考えられる。一方、低酸素は癌の基本的環境で、多くの研究がおこなわれてきてきたが、近年、低酸素による上皮間葉移行(EMT)誘導や、EMTによる幹細胞性付与等の報告がなされてきており、低酸素と癌幹細胞との関連が注目されている。エピジェネティック制御機構等がこの関係の中核に存在することが示唆されているが、詳しい癌幹細胞性維持機構は不明なままである。本研究ではこれらの機序に関わる因子及び標的遺伝子を解明し、制御することにより、癌幹細胞の産出を抑制し癌の根治につながる新たな治療法を創出することを目標としている。低酸素誘導因子による大腸癌の癌幹細胞性維持機構に関して検索していく中で、低プロテアソーム活性がSphere formationの亢進に関わり、低プロテアソーム活性下の大腸癌細胞において各種の幹細胞マーカーが上昇しているなど、大腸癌幹細胞性と密接な関連性を示し、癌幹細胞の抗癌剤耐性(大腸癌治療において実臨床で使用している主力の抗癌剤である5-Fuとオキサリプラチン)や放射線治療耐性にも深くかかわっていることが明らかとなった。また、その他に低酸素誘導因子と癌細胞の治療抵抗性との因果関係を検索していく中でsecretoglobin, family 2A, member1 (SCGB2A1)の発現が、幹細胞関連遺伝子であるWnt、Zeb1、Twistの発現と関連性を示すことや、Sphere formationを亢進させるなど、癌幹細胞性と密接に関連していることが明らかとなった。さらに、in vitro実験において抗癌剤耐性や放射線治療耐性とも関連性が証明できた。また、実際の大腸癌切除サンプルを用いた検討でも、SCGB2A1高発現が大腸癌患者の予後因子となりうることを明らかにし、論文化して発表した。近年、低酸素と癌幹細胞との関連が注目されており、エピジェネティック制御機構等の関与が示唆されている。本研究ではこれらの機序に関わる因子及び標的遺伝子を解明し、癌幹細胞制御による新たな治療法を創出することを目標として実験を開始した。低酸素誘導因子による大腸癌の癌幹細胞性維持機構に関して検索していく中で、低プロテアソーム活性がSphere formationの亢進に関わり、低プロテアソーム活性下の大腸癌細胞において各種の幹細胞マーカーが上昇しているなど、大腸癌幹細胞性と密接な関連性を示し、癌幹細胞の抗癌剤耐性(大腸癌治療におけるkey drugである5-Fuとオキサリプラチン)や放射線治療耐性に関与することが明らかとなった。これら、治療抵抗性にかかわる原因遺伝子としてEID3 (EP300 Interacting Inhibitor of Differentiation 3)の関与を証明した。また、実際の大腸癌切除サンプルを用いた検討でも、SCGB2A1高発現が大腸癌患者の予後因子となりうることを明らかにした。また、低酸素誘導遺伝子であるALDOA (aldorase A)に関してもSCGB2A1と同様に治療抵抗性に関与し、大腸癌患者の予後因子となり得ることを明らかにした。消化器外科大腸癌における低酸素誘導因子と癌幹細胞性維持や治療抵抗性(抗癌剤治療、放射線治療)に関して検索していくうちに、低プロテアソーム活性やSCGB2A1発現などといった当初は予測していなかった重要な因子が同定され、研究の幅が広がったことが当初の計画が遅れた要因である。

しかしながら、これらの因子は、治療抵抗性に直結していることから、これらの研究成果が新規治療戦略の確立に寄与する可能性が高いと判断しており、本研究そのものの目的とは完全に一致している。特に低プロテアソーム活性に関しては、さらに注力すべき重要な研究項目であると考えている。上記の経緯から、当初予定していたエピジェネティック制御機構による低酸素誘導因子を介した癌幹細胞性に関しての研究の進捗自体は遅れることとなったが、研究全体としての大きな遅れはないと考えている。また、ヒストン脱メチル化酵素JMJD1Aによる低酸素誘導因子機構を利用した癌幹細胞性維持システムの解明事態を難しくしている要因の一つには、JMJD1Aなど特に酵素活性の強いヒストン脱メチル化酵素の作用が多岐にわたっていることがあげられる。JMJD1Aによって、グローバルなヒストン脱メチル化が起こり、多くの転写因子を含む遺伝子群の発現が亢進されるため、癌細胞性維持機構にのみに関わる特異的なシグナル変化を同定することが困難であるが、クロマチン免疫沈降法とシークエンサーを組合わせて(ChIp-seq)、癌幹細胞性維持機構に特異的なシグナルの変化を同定していく予定である。前述のように主に、当初の計画通りヒストン脱メチル化酵素による低酸素誘導因子を介した幹細胞性維持機構の検索のためChIP-seqにより、特異的なシグナルや遺伝子発現の変化を同定していき、細胞実験により、同定された各因子が幹細胞性維持機構とかかわることを確認しつつ、治療標的因子として有用かどうかを検討していく予定である。また、低プロテアソーム活性そのものが大腸癌幹細胞性維持機構と密接に関連していることが明らかになってきたため、マウスを用いた造腫瘍性の検討により低プロテアソーム活性と癌幹細胞性との関連性をより明確に示していく予定にしている。予備実験の結果では、低プロテアソーム活性と細胞周期静止状態との関連性が示唆されており、これに関しても癌幹細胞性との関連性を示す証拠としてさらに、実験を進める。癌幹細胞性とかかわる因子の一つとして癌細胞内の活性酸素(Reactive oxygen species; ROS)が近年注目されているが、低プロテアソーム活性とROS活性の関連性に関しても検討する。治療標的因子の検索としては、まず、低プロテアソーム活性化の大腸癌細胞においてみられる特異的な遺伝子発現変化をmicro arrayにより検討し、低プロテアソーム活性下における癌幹細胞性維持機構や治療抵抗性惹起機構に関して検討を進める予定である。これに加えて、低プロテアソーム活性やその下流シグナルのうち癌幹細胞治療として有用な治療標的因子を同定していく予定である。これには、低プロテアソーム活性下の大腸癌細胞を特異的に攻撃しうる化合物の検索を化合物ライブラリーの中からスクリーニングをすることと計画している。今年度に必要な物品を購入したため。来年度に必要な物品を購入するため。
脱神経筋と神経血管柄付筋肉移植における筋細胞の変化について

1・脱神経筋における筋再生の発見:ラットを用いた実験モデルにより従来の脱神経性筋萎縮は筋再生である可能性が判明した。2.脱神経筋の神経再支配:脱神経3ヵ月を過ぎると、例え神経再支配がなされても正常筋線維に回復するのは不可能であることが判明した。3.神経血管柄付筋肉移植における筋再生:移植筋内では単なる筋萎縮ではなく筋線維の変性と再生が起こることが判明した。4・臨床の神経麻痺患者の生検筋、神経の透過型電頚による観察:従来の報告と異なるのは臨床的に完全麻痺症状であっても、神経内には再生軸索を多く認めた。また、長期麻痺筋であっても、多数の未熟筋細胞が残存しており、これらは再生した筋管細胞と筋芽細胞であった。オリジナルな移植筋細胞は見られなかった。5.得られた脱神経筋と神経血管柄付筋移植の理論の臨床応用:(1)中枢性顔面神経麻痺患者に対する麻痺後早期の血管柄付顔面交叉深腓骨神経移植術を行い、完全麻痺への移行を防止できた。この結果、新しい中枢性の顔面神経麻痺の外科的治療が開始される可能性がでた。(2)陳旧性神経麻痺患者に対する新しい一期的再建法である神経血管柄付大腿直筋移植術を行った結果、ほとんど全ての症例で運動神経が20cm長であっても、筋の可動性が得られることが判明した。この方法により、筋が既に失われた陳旧性顔面神経麻痺、陳旧性腕神経叢麻痺、広範な頭頚部癌切除後の顔面表情能の容易な再建が可能となった。6.今後の展開:今回開発された新しい顔面神経麻痺の再建法においても神経過誤支配により個々の顔面表情筋の独立した運動ができないことが判明した。今後は単一の栄養血管で独立した運動機能を持つ複数の筋肉移植法の開発が必要である。1.実験的遊離筋肉移植と血管柄付筋肉移植,臨床的筋肉移植における移植筋細胞の運命:遊離筋肉移植と血管柄付筋肉移植においては,移植された筋細胞は一旦変性した後筋芽細胞が出現し,これが融合して筋管細胞となる.血管柄付群では,その後分化型筋線維へと分化することが解った.しかし,臨床例では,術後長期間を経ても移植筋内には筋芽細胞や筋管細胞などの未熟な筋細胞が比較的多く存在するものと考えられる.2.basic Fibroblast Growth Factorとコラ-ゲンチュ-ブを用いた人工神経の神経誘導能について: bFGFの末梢神経の再生軸索に対する誘導能を検索した.術後4週では,コントロ-ル群に比べ,FGF群の移植片内で毛細血管の増殖が著明で,コンパ-トメントもよく発達し,移植片末梢部では線維芽細胞の細胞突起がよく伸びてコンパ-トメントの周膜が発達していた.術後8週では,bFGF群は以上に加え,有髄軸索がコントロ-ル群よりも末梢側に伸びていたが,有髄軸索の組織定量では有意差は見られなかった.この結果より,FGFは人工神経内の毛細血管増殖作用と軸索の早期誘導能を有する可能性があることが推察された.3.ヒト切断指におけるパチニ小体の形態変化:切断指のパチニ小体は,切断後5時間で,すでに神経終末内のミトコンドリアは破壊され,内棍細胞の腫大化,外棍細胞間隙内への膠原線維の出現が見られた.その後,神経終末部と内棍の萎縮が進み,9時間で神経終末部での膠原線維増殖,内棍細胞の消失がおこった.

16時間では,外棍細胞膜が部分的に消失し,24時間では,全領域に増殖した膠原線維により外棍の層板構造が不明瞭となり,外棍細胞核内部の電子密度が極めて疎となった.以上の結果より,パチニ小体の阻血性変性は,中心部から外側細胞の順でおこり,全体的に外棍細胞などで合成された膠原線維に置換されることが解った.1.実験的脱神経筋と神経血管柄付筋肉移植,臨床的神経血管柄付筋肉移植における移植筋細胞の形態変化実験的脱神経筋では,筋線維の変性の後,筋芽細胞と未熟筋管細胞が出現したが,その後,未熟筋管細胞はその数が減少する傾向をしめした。しかし,1年以上経過しても筋細胞が消失することはなかった。実験的神経血管柄付筋肉移植では,移植筋線維の崩壊の後,筋芽細胞と筋管細胞が出現し,ほぼ完全な筋線維となった。臨床例の神経血管柄付筋移植後長期経過した筋では,正常筋線維の間に筋管細胞,筋芽細胞がみられた。この結果,脱神経筋と血管柄付筋肉移植においては,筋細胞は一旦変性した後,筋芽細胞が出現し,これが融合して筋管細胞となる。血管付群では,その後分化型筋線維へと分化することが解った。しかし,臨床例では,術後長期間を経ても移植筋内には筋芽細胞とか筋管細胞などの未熟な筋細胞が比較的多く存在するものと考えられる。2.臨床例の陳旧性顔面神経麻痺に対する新しい治療法としての“神経血管柄付大腿直筋移植術"による一期的再建法の確立実験的脱神経筋の検索結果より,脱神経後長期間を経過しても再生中の未熟筋細胞が残存していることが判明した。そこで臨床的な陳旧性顔面神経麻痺の患者に対し,現在,二期的になされている神経血管柄付薄筋移植術に変わり一期的大腿直筋移植術をこれまでに4例に対して施行した。その結果,術後1年前後で移植筋が随意的に収縮することが判明した。本法はその簡便さから,今後広く普及することが予想される。1.ラットの脱神経された腓腹筋の神経再支配の影響脱神経後012カ月まで腓腹筋に経時的に神経移植を行い、神経移植後4カ月で腓腹筋を採取し、透過型電顕による筋の形態学的検索を行った。その結果、脱神経02カ月群は再生筋細胞はほぼ正常で均一な径まで回復したが、脱神経3カ月以上の群では再生筋細胞は大小不同であった。脱神経期間が長い程、小径筋細胞数が増加する傾向がみられた。2.臨床の神経麻痺患者の生検筋、神経の透過型電顕による観察従来の報告と異なるのは臨床的に完全麻痺症状であっても、神経内には再生軸索を多く認めた。また、長期麻痺筋であっても、多数の未熟筋細胞が残存しており、これらは再生した筋管細胞と筋芽細胞であった。オリジナルな萎縮筋細胞は見られなかった。3.理論の臨床応用(1)中枢性顔面神経麻痺患者に対する麻痺後早期の血管柄付顔面交叉深腓骨神経移植術を行い、麻痺を防止できたが、神経過誤支配により個々の顔面表情筋の独立した運動ができないことが判明した。この結果、新しい中枢性の顔面神経麻痺の外科的治療が開始される可能性が出た。(2)陳旧性神経麻痺患者に対する新しい一期的再建法である神経血管柄付大腿直筋移植術を行った結果、ほとんど全ての症例で運動神経が20cm長であっても、筋の可動性が得られることが判明した。この方法により、筋のすでに失われた陳旧性顔面神経麻痺、陳旧性腕神経叢麻痺、広範な頭頚部癌切除後の顔面表情能の容易な再建が可能となった。
チ-ゼルの栽培およびチ-ゼル頭の品質に関する研究

チ-ゼルは、収穫した頭花が毛織物などの起毛の道具として利用される極めて特殊な作物であるが、栽培、利用の歴史はヨ-ロッパでは13世紀に、日本でも明治初期に遡る。しかし、この作物に関する研究は殆ど行われていない。そこで、3年間における本研究によって、この作物の栽培および品質に関する基礎的な研究を行なって次の成果を得た。1.発芽の最適温度は2428°Cと比較的低い。2.種々の時期に播種を行なって生育および収穫物を調査した結果から、播種の適期は慣行よりも遅い4月ないし5月である。3.主茎の上位46節から第一次分枝が対生し、さらに第二次分枝、第三次分枝、第四次分枝が対生し、それぞれの分枝の先端に頭花が着生する。頭花数は1個体で60100に達した。最初に開花した頭花と最後に開花した頭花との開花日の差は40日にもなった。4.頭花は、総苞分化、苞の分化、伸長、湾曲を経て完成する。苞の分化、伸長、湾曲は何れも頭花の基部の小花から始まり、先端の小花で終る。主茎の頭花では、花芽分化は2月下旬に始まり、約100日後の6月上旬に開花した。分化開始が遅れるに従って、頭花の大きさは小さくなった。5.主茎の頭花よび第二次以上の分枝を摘除すると、残された第一次分枝の頭花は、開花期が早く、大きくなり、頭花間の差は小さくなった。6.窒素の追肥によって、頭花は大きくなったが、窒素含有率が高くなった。カリ追肥の影響は明らかでなかった。7.頭花の発育に及ぼす遮光の影響は処理の時期および程度によって異なり、初期の軽度の遮光は頭花を細長くした。8.降雨処理によって、頭花は小さくなり、苞銅数は少なくなった。地下水位の影響は認められなかった。1.播種期による翌春の抽苔状況を調査した結果、6月播種までは抽苔したが、9月播種では抽苔しなかった。従って、チーゼルは一定成長量に到達するまでは低温感応能力を持たない2年生植物であることが明らかになった。2.3月におけるN,P,Kの追肥量に段階を設け、チーゼル頭の各肥料要素含有率および品質について検討した。その結果、チーゼル頭の品質は、K増施区が苞鉤の発達程度,弾力性などの点から最も優れ、N増施区は苞鉤の発達は良好であるが柔軟であり、P追肥は影響が少ないことが明らかになった。苞鉤の各肥料成分含有率は各肥料の追肥量にほぼ相応していた。3.生長点が極めて小さいので、花芽分化の初期段階を詳細に観察することはできなかったが、花芽分化がほぼ3月初めから開始され、3月中旬に分枝の発育が始まることを認めた。4.茨城県における実際栽培状況の調査によって、次の諸点を明らかにした。(1)根腐病および菌核病の発生が近年著しくなってきた。根腐病は、10月の定植時に多く発見され、罹病株を検査した結果、リゾクトニア菌によるものと判明し、バシタック剤などによる対策を指導した。菌核病は抽苔後に多発するが、現在のところは有効な対策がないので、5,6年以上の栽培中止を指示した。

なお、水田を利用した栽培体系がとられている大阪では、これらの病害はほとんど発生していない。(2)開花期および収穫後の乾燥期間が梅雨末期に当るので、チーゼル頭の品質が極めて劣悪である。その対策として、開花期を多少とも遅延させることが考えられるので、分枝および秋季の定植時期による開花期の差異を検討する必要がある。1.花芽の分化,発育主茎では,花芽分化開始期は2月上旬,総苞分化期は2下旬,苞分化期は3月中旬,苞伸長期は4月中旬,苞湾曲期は5月上旬にそれぞれ開始し, 5月中旬にはチーゼル頭は形態的に完成し, 6月上旬に開花した.これら分化,発育の諸過程は,チーゼル頭内では何れも頭の基部から先端へと進行した.個体内では,主茎先端の頭が最も早く分化,発育を開始し,第1次分枝先端の頭は主茎よりも遅れた.第1次分枝では最上位分枝が主茎よりも約40日遅れて分化,発育を開始し,下位分枝になるに從ってさらに遅れた.収穫時における頭の大さは,分化,発育が遅れたもの程,頭長,頭径ともに小さかった.上位の第1第4の第1次分枝先端に着生する頭を残して,他の頭および分枝をすべて摘除すると,残された頭の大さは無摘除の場合よりも大きくなった.2.窒素およびカリ追肥の影響窒素とカリの追肥量について,それぞれ無追肥,標準追肥,倍量追肥の3水準を設け,追肥時期を3月18日と4月13日の2回に分けて,生育の差異を調査した.葉,茎,頭の生体重は,窒素無追肥区が最も小さく, N,Kともに標準追肥区および倍量追肥区が最も大きかった.頭の乾物重についても同様の傾向であった.窒素含有率は,葉,頭,苞ともにN追肥量が多いほど高くなった.カリ含有率は,葉,頭,苞ともにNおよびKの標準追肥区と倍量追肥区が最も高かった.頭の品質に関連する苞鉤の数および密度については,無追肥の場合を除いて, N,Kの追肥量による有意差が認められなかった.昭和61、62年度の結果をふまえて、本年度は新たに次の実験を行なって、それぞれ知見を得た。1.遮光処理の影響3月下旬から7月上旬までの間に25日間隔で遮光処理を行なった。頭花の発育に及ぼす遮光処理の影響は、処理の時期および程度によって異なった。すなわち、軽度の遮光を頭花発育の初期により行なうと、頭花は長さはやや長く、直径はやや短くなって細長くなり、苞鉤数も多くなった。しかし、処理時期が遅れると、頭花は小さくなったが、苞鉤数は多くなった。2.降雨処理の影響降雨処理を6月中に10日間づつ行なった結果、処理によって頭花は小さくなり、苞鉤数も少なくなった。その程度は処理時期が早いほど著しかった。3.地下水位の影響5月中旬から開花期まで、地下水位を変えて影響を検討した。その結果、地下水位が異なっても、生育ならびに頭花に差異はは認められなかった。4.純系分離主茎の上位第1節の高さが高い個体は低い個体に比べて第一次分枝数が多い。そこで、日本系統について、上位第1節が高い個体と低い個体について、袋掛けによって自花授粉を行なわせた結果、発芽力のある種子が若干得られた。さらに、中国系統およびスペイン系統についても同様な種子が得られた。これらの系統における自花授粉による稔実率は系統によって多少は異なったが、ほぼ12%であった。5.3年間の成果の取纏めを行なった。
シャイ・ドレーガー症候群の起立性低血圧を克服するバイオニック動脈圧反射装置の開発

開発に関する基礎研究シャイ・ドレーガー症候群では、延髄を中心とした神経変性のため血管運動中枢が冒される。そのため、動脈圧反射失調となり重度の起立性低血圧になる。そこで、圧センサー→人工的血管運動中枢→電気刺激装置→交感神経刺激装置→交感神経からなるフィードバックシステムを試作開発した。シャイ・ドレーガー症候群様の動脈圧反射失調を呈するラットでは、head-up tiltにより、数秒以内に動脈圧が60mmHgまで低下するが、本装置を埋め込んだラットでは、head-up tiltによる動脈圧低下を検知した人工的血管運動中枢から、自動的に電気刺激の頻度が増加し、動脈圧の低下が防止された。さらに、その機能的ダイナミクスは、生体固有の動脈圧反射と類似していた。すなわち、本装置が、生理的な血管運動中枢の機能を代行できたことになる。以上のようなことから、シャイ・ドレーガー症候群の起立性低血圧を克服するバイオニック動脈圧反射装置の開発は可能であると結論づけられた。ヒト動脈圧反射のダイナミクスの同定法の開発バイオニック動脈圧反射装置を臨床応用するためには、まず、ヒトの動脈圧反射のダイナミクスを同定する必要がある。しかし、その同定方法が未確立であった。そこで、新しく同定方法を開発した。健常男子(20-30歳)の撓骨動脈をトノメータ法で測定しながら、チルトベッドのチルト角を0か30°に4秒毎にランダムに変えた。ついで、動脈圧反射を開ループにするために、トリメタファンを持続投与しながら同様の計測を行った。チルト角変化が動脈圧変動に与える影響を伝達関数として記述した後、動脈圧反射の開ループ伝達関数を推定した。開ループ伝達関数の定常ゲインは5.4±2.1で、入力周波数の増加とともに、ゲインが減衰する低域通過特性を示した。遮断周波数は、0.02Hz付近であった。【目的】中枢性圧反射失調による低血圧を克服するためのバイオニック圧反射システム(BBS)を開発し、動物実験によりその有効性を検証した。【方法】ラット16匹の圧受容器領域をisolationし、圧センサーを大動脈に留置した。BBSにおける血管運動神経となる腹腔神経節に電極を埋込み電気刺激装置とつないだ。BBSにおける人工的血管運動中枢(VMC)として働くコンピュータにAD変換器を介して動脈圧(SAP)を入力し、DA変換器を介して刺激装置が駆動されるようにした。BBSを最適化するため、腹腔神経節の電気刺激頻度変化(STM)に対するSAP応答の開ループ特性を同定した後、VMCの開ループ特性を決定した。最後に急激な交感神経の中枢性虚脱による低血圧を誘発し、BBSの有効性を評価した。【結果】STMに対するSAP応答は、遮断周波数が0.1Hzの低域通過型であった。この緩徐な応答は、VMCに高域通過特性を持たせることにより代償された。BBSは低血圧モデルにおける血圧変化を-49±8から-16±5mmHgに抑制し、その効果は正常圧反射と差がなかった。【結論】今回用いられた開発戦略は、妥当で、BBSの開発は可能であると考えられる。動脈圧反射は、さまざまな外乱による脳の潅流圧変化を抑制する機構としてはたらく極めて重要なフィードバック制御システムである。時々刻々と変化する動脈圧は、頚動脈洞や大動脈弓の圧受容器で検知され、圧受容器神経活動として血管運動中枢にフィードバックされる。血管運動中枢はこの圧受容器神経活動に応じて、交感神経活動を変化させる。

その結果、血管の収縮・弛緩が生じ、外乱の影響が抑制されることになる。シャイ・ドレーガー症候群では、延髄を中心とした神経変性のため血管運動中枢が冒される。そのため、動脈圧反射失調となり重度の起立性低血圧になる。そこで、圧センサー→人工的血管運動中枢→電気刺激装置→交感神経刺激装置→交感神経からなるフィードバックシステムを試作開発した。シャイ・ドレーガー症候群様の動脈圧反射失調を呈するラットでは、head-up tiltにより、数秒以内に動脈圧が60mmHgまで低下するが、本装置を埋め込んだラットでは、head-up tiltによる動脈圧低下を検知した人工的血管運動中枢から、自動的に電気刺激の頻度が増加し、動脈圧の低下が防止された。さらに、その機能的ダイナミクスは、生体固有の動脈圧反射と類似していた。すなわち、本装置が、生理的な血管運動中枢の機能を代行できたことになる。以上のようなことから、シャイ・ドレーガー症候群の起立性低血圧を克服するバイオニック動脈圧反射装置の開発は可能であると結論づけられる。開発に関する基礎研究動脈圧反射は、さまざまな外乱による脳の潅流圧変化を抑制する機構としてはたらく極めて重要なフィードバック制御システムである。時々刻々と変化する動脈圧は、頚動脈洞や大動脈弓の圧受容器で検知され、圧受容器神経活動として血管運動中枢にフィードバックされる。血管運動中枢はこの圧受容器神経活動に応じて、交感神経活動を変化させる。以上のようなことから、シャイ・ドレーガー症候群の起立性低血圧を克服するバイオニック動脈圧反射装置の開発は可能であると結論づけられた。ヒト動脈圧反射のダイナミクスの同定健常男子(20-30歳)の撓骨動脈をトノメータ法で測定しながら、チルトベッドのチルト角を0か30°に4秒毎にランダムに変えた。ついで、動脈圧反射を開ループにするために、トリメタファンを持続投与しながら同様の計測を行った。チルト角変化が動脈圧変動に与える影響を伝達関数として記述した後、動脈圧反射の開ループ伝達関数を推定した。開ループ伝達関数の定常ゲインは5.4±2.1で、入力周波数の増加とともに、ゲインが減衰する低域通過特性を示した。遮断周波数は、0.02Hz付近であった。
尿素サイクル酸素遺伝子の肝特異的発現を制御する因子

尿素サイクルは哺乳類などの高等動物においてアンモニア解毒を行う代謝酵系であり5種類の酵素によって形成されている。全5酵素が揃って多量に発現するのは肝臓のみであり、またその発現は出生前後に同調して増大する。尿素サイクル酵素遺伝子のこの組織特異的・発生段階特異的発現の転写レベルでの制御機構の解明を目的として、尿素サイクル第2段を触媒するオルニチントランスカルバミラ-ゼおよび第5段を触媒するアルギナ-ゼのラット遺伝子の転写調節領域に結合するCOUPーTFおよびC/EBP関連因子のクロ-ニングを行った。COUPーTFは最初chicken ovalbumin promoterのupstream領域に結合する転写因子として同定されたsteroid/thyroid receptor superfamilyに属する因子である。既知のCOUPーTFのDNA結合ドメインの塩基配列をプロ-ブとしてヒト肝臓のcDNAライブリ-をスクリ-ニングしたところ、この因子自体以外に非常に類似しているが明らかに異なる因子がクロ-ン化され、これらの因子がファミリ-を形成することが明らかになった。この因子はDNA結合ドメインおよびC端側はCOUPーTFと著しい相同性を示したが活性化ドメンイを含むと考えられるN端側にはかなりの差異が見られた。C/EBPはCCAAT homologyー/enhancer core homologyーbinding proteinとして同定されたbasicregionーleucinezipper型の転写因子であり肝臓に比較的多量に存在する。最近この因子と著しい相同性を示する配列を有するLAP/NFーIL6等の因子が数種報告されファミリ-の存在が示された。このC/EBPファミリ-の全容を解明すべくマウスのゲノムライブラリ-よりC/EBPのDNA結合ドメインに相同性を示すクロ-ンの単離を試みたところ、既知のC/EBPおよびLAP/IL6以外にこれらと異なる因子をコ-ドすると考えられる遺伝子クロ-ンを得た。今後この遺伝子の構造決定を行うとともに、さらに別の異なるクロ-ンの存在の有無を検討したい。
日米3集団の潜在性動脈硬化症危険因子に関する国際疫学共同研究

本研究は過去に実施した「若年男性の冠動脈石灰化と頸動脈肥厚による動脈硬化度と循環器疾患危険因子との関連」(基盤(A)(2)H.1316)を発展させたものである。元の研究では対象を40歳代男性に限定し、300名の調査を行ったが、本研究課題では、これを5070歳代に拡大し約1000名の調査を行った。また、異人種である米国白人、人種的には日本人であるが米国の生活習慣を持つ日系米人のフィールドとの比較検討を進め、動脈硬化の進展に関わるのは、遺伝要因(人種)よりも環境要因(生活習慣)の影響の方が重要であることを明らかにした。我々は平成16年度までに滋賀医科大学と米国ピッツバーグ大学との間で、「若年男性の冠動脈石灰化と頚動脈肥厚による動脈硬化度と循環器疾患危険因子との関連」(基盤研究(A)(2)、主任研究者:滋賀医科大学上島弘嗣)を行った。その結果、40歳代の日本人男性は、血圧・喫煙率・血中コレステロールなどの古典的危険因子が米国人と比較して不良であるにもかかわらず、冠動脈石灰化と頚動脈肥厚による動脈硬化度は低いことが明らかになった。本研究では、上記研究結果を踏まえて、動脈硬化進展度に関連する要因を明らかにすることを目的とし、50歳代・60歳代男性についても同様の調査を行う。年齢層によって食習慣や生活習慣が大きく変化しているため、動脈硬化に影響を与える要因が異なる可能性がある。また、日米で同程度の動脈硬化進展度がみられる年齢を明らかにすることも可能と思われる。平成17年度の研究の進捗の概要は以下の通りである。1)今後も引き続き日米でデータの比較をする可能性があるため、調査方法の標準化を目的として、米国イリノイ州ノースウエスタン大学、ペンシルバニア州ピッツバーグ大学およびハワイ州太平洋健康研究機構の疫学研究クリニックを訪問し、実際の調査に立ち会った上で、調査方法の標準化について協議した。2)頚部エコー検査担当技師につき、ピッツバーグ大学超音波検査ラボより標準化認証を受けた。3)住民基本台帳法に基づき、対象者の無作為抽出を行った。4)学内関係各科(循環器内科・内分泌代謝内科・放射線部・総合診療部・福祉保健医学講座)の調整を行い、共同研究実施の体制を構築した。5)50歳代男性を対象に、実際に20名強の調査を行った。平成1819年度にかけて、引き続き調査を実施し、平成1920年度には調査結果のまとめおよび成果公表を行う予定である。本研究課題は、2001年より滋賀医科大学とピッツバーグ大学が共同で行っている日米の40歳代男性の動脈硬化進展度の比較に関連した研究課題である。日本人の方が血圧・喫煙率が高く、食生活の欧米化に伴い、40歳代日本人のコレステロールレベルは米国白人と同程度になっている。このような条件の下で、これまでに動脈硬化の進展度を電子ビームCTによる冠動脈石灰化および頚動脈超音波検査による内膜中膜肥厚などの指標を用いて日米で比較したところ、古典的危険因子が日本人で不利であるにもかかわらず、米国人の方が動脈硬化ははるかに進展していることが明らかになった。即ち、日本人の古典的危険因子以外の何らかの環境因子が動脈硬化の進展を抑制しているものと考えられる。そこで、更に年齢層を50歳代・60歳代にまで拡大して動脈硬化進展度およびそれに影響を与える危険因子・予防因子を探ることにより、心筋梗塞をはじめとする動脈硬化性疾患を予防するための方策を明らかにすることが本研究課題の目的である。平成18年度は、当初の計画に沿って150例(5060歳代)の調査を実施した。また、今年度の研究成果として、上述の日米比較研究のデータを用いて、動脈硬化進展度の日米比較および関連する要因についての成果発表を行ったこと(研究発表の項参照)、国際動脈硬化学会・米国心臓協会をはじめとする国内外の学会でこれまでに明らかになった知見を成果発表すると共に情報収集活動を積極的に行い、新たな環境因子についての情報を得たことが挙げられる40歳代の日本人は血圧が高く,脂質レベルは米国白人と同等であるにも関わらず,動脈硬化進展度が軽度であることが我々の日米共同研究で明らかにされていた。そこで,本研究は4069歳における一般住民の動脈硬化進展度を明らかにすることを目的としている。そのために,滋賀県K市在住の一般市民のうちから無作為に抽出された対象者に,潜在性動脈硬化の検査(CT検査による冠動脈石灰化,超音波検査による頚動脈内膜中膜肥厚,脈波速度および上下肢血圧比),動脈硬化の古典的危険因子および関連因子(血圧、脂質、血糖値、心電図、身長、体重、腹囲、腹腔径、腰囲),新興危険因子(アディポサイトカインや炎症マーカーなど)を調べる予定であった。

平成19年度には全ての調査を終了する予定にしており,年度末までに計画通り全ての調査を終了した。また,国内外の学会や研究会に参加し,情報収集を行った。現在,データベースの整備を進めており,これが完成次第,解析および成果の公表を進める見込みである。また,この研究の解析を進める基本情報を集めるため,元となった日米共同研究における成果公表を進めた。頚動脈内膜中膜肥厚とリポ蛋白サブクラスの関連についての日米比較(Metabolism.2008Feb;57(2):177-82.)、リポ蛋白関連ポスホリパーゼA2と冠動脈石灰化についての日米比較(J Epidemiol.2007Nov;17(6):179-85.)についての論文が公表された。本研究は、日本人男性一般集団における潜在性動脈硬化進展度を明らかにするための疫学研究であり、3ヵ年計画の最終年度であった。母体となった前回の基盤研究(A)では、40歳代の男性を対象とした潜在性動脈硬化進展度の日米比較を行った。その結果、40歳代日本人男性においては、米国白人と比べて喫煙率が高く、血圧は同等ないしはやや高め、血中総コレステロールは米国白人よりも高い傾向があるにも関わらず、潜在性動脈硬化進展度は軽度であることが明らかになった。そこで、今般の基盤研究(A)では、対象を5070歳代まで拡大し、潜在性動脈硬化進展度を明らかにし、その危険因子・予防因子を探索することを主な目的としてきた。フィールド調査自体は平成19年度までに終了しており、今年度はCT画像の詳細な解析、IMT画像の詳細な解析を行った。その中で、魚摂取にかかわるω-3脂肪酸レベルが動脈硬化進展度に関連している可能性があることが示された。また、本研究は当初より日米比較を行うための国際共同研究として行っており、米国心臓学会疫学部会における途中成果公表を行ったほか、今後も解析および成果公表を推進するため、ピッツバーグ大学およびハワイ大学の研究グループとプロジェクト会議を開催した。成果公表については、米国のカウンターパートの進捗の調整に従いながら引き続き進める。また、今後の方針として、本調査集団の動脈硬化進展度の経時的な変化を明らかにするためのフィールド調査を平成21年度からの科学研究費補助金によって実施することが決定している。
日米における医療従事者の労働態様とジョブ・ストレスの構造的差異に関する研究

本発明の目的は、医療従事者における労働態様の日米間の構造的差異を調べ、同時にそのジョブ・ストレスとメンタルヘルス状態を定量的に測定して、両国の医療現場の抱える精神保健上の問題を明らかにすることである。平成5年度:基本的疫学情報、労働態様とジョブ・ストレス、精神保健の評価のための項目を併せた予備調査用質問紙を作成した。仕事の量的負担、将来不明確、役割葛藤、仕事不満足および抑欝に関する尺度などを用いた。群馬大学医学部附属病院の看護婦全員を対象に自記式・無記名の予備調査を実施した(有効回答者数:198名)。この結果をもとに、不適当と見なされた項目と信頼性係数の低い尺度を除いて本調査用紙を構成した。平成6年度:米国側予備調査;米国テキサス州の1病院に勤務する看護婦に米国版調査票を配布し、28名より有効回答を得た。各尺度の信頼性係数は充分に高く、米国側本調査に使用可能と考えられた。日本側本調査;本調査票を群馬県下の病院リストから無作為抽出により抽出された18病院、および群馬県下の12の保健所、23の市町村の保健センターに送り、施設内のすべての看護婦(士)・助産婦・保健婦に配布、回収した。有効回答者は看護婦711名、看護士65名、助産婦18名、保健婦271名であった。看護婦(士)が保健婦・助産婦に比べ、将来不明確、仕事不満足、抑うつ尺度で高い値を示し、逆に「やりがい」尺度得点が低かった。日米比較を予備調査結果にもとずいて行ったところ、日本の看護職者は米国に比べ労働時間・残業時間が多く、看護業務以外の作業割合が高く、昇進・昇給体系が不明確で、作業を自身でコントロールできることが少なく、配偶者や家族からの社会的支援が低いため、仕事不満足や抑うつ度が高い傾向が見られた。これら労働条件の改善が急務と思われた。なお、米国側本調査は別途の助成によって実施する予定である。1.測定手段の選定;平成5年春から夏にかけて、基本的疫学情報と労働態様に関する質問項目に、ジョブ・ストレスと精神保健の評価のための項目を伴せた予備調査用質問紙を作成した。Quinnらによる仕事の量的負担尺度、Caplanらの将来不明確尺度、Rizzoの役割葛藤尺度などに、仕事不満足尺度と抑欝尺度(合衆国国立精神保健研究所のCES-Dおよび鈴木らによるTHI-D)を併せた。2.予備調査の実施;平成6年1月に群馬大学医学部附属病院の約200名の看護婦を対象に自記式・無記名の予備調査を実施した(有効回答者数:198名、回答率94.3%)。3.予備調査結果の分析;標本対象者の平均年齢は28.7才(SD8.2)で、20才代が全体の8割近くを占め、2/3が未婚であった。個人年収は年代により差があり、同年令の他の職種と比べた自分の収入に対する印象は、20才代前半で「高い」とする者が多いが30才以上の群で逆転し、「低い」とする者が多かった。若い年代が多いため、健康に関する客観的な指標は全般的に良好であった。主観的健康感も「悪い」とするものは5%足らずで、喫煙率は9%程度と低い反面、過半数が月経時に苦労すると回答していた。

勤務体制は8時間3交代勤務者が9割、日勤者が1割弱で、残業は一週間に毎回数回行う者が9割近くで、平均残業時間は3-4ないし4-5時間、動機として自発的に行う者、上司に求められて行う者、やむを得ないと感じて行う者がそれぞれ3割程度であった。看護業務以外の仕事について、全体の時間の10%から39%を占めるとの回答が多かった。仕事不満足の内容では、「看護業務以外の仕事の多さ」「患者の苦痛となる処置」「情緒的支援を行う時間の少なさ」「終末期ケア」「肝炎ウイルスへの曝露」および「医師の理解の欠如」「患者の怒り・敵意」「特殊な機械の操作」が問題とされた。これらの結果を踏まえ、看護婦特有のジョブ・ストレス・モデルを作成し、次年度調査の枠組みを検討中である。平成5年度は質問票の構成と日本側予備調査の実施と分析が行われた。平成6年度は米国側予備調査と日本側の本調査が施行された。本年度の研究の概要とその成果は以下の通りである。1)米国側予備調査:米国テキサス州ヒューストン市の1私立総合病院に勤務する40名の看護婦に米国版の医療従事者ジョブストレス調査票を配布・回収した。23-53才までの28名から有効回答が得られた。各尺度の信頼性係数は.76から.94と充分に高く、今後の日米比較の本調査に使用可能と考えられた。2)日本側本調査:日本側予備調査結果をもとに改訂された調査票を、群馬県下の病院リスト(146病院)から単純無作為抽出により抽出された18病院に送り、施設内のすべての看護婦(士)・助産婦(常勤および非常勤)総計1,012名に配布し、一定期日をおいて回収した。また、群馬県下の12の保健所および23の市町村の保健センターに同調査票を送り、施設内の全ての保健婦(保健所:88名、市町村:212名)総計300名に配布、回収した。有効回答者は20-73才までの看護婦711名、看護士65名、助産婦18名、保健婦271名であった。人数の少ない助産婦以外の3つの群で、各尺度の信頼性係数は.70から.96と満足のいく数値を示し、信頼性に問題ないことが示された。上記4群の間で各尺度得点を比較したところ、「将来不明確」であるためのストレスは看護婦、看護士が保健婦より有意に高く、「やりがい」は保健婦、助産婦に比べて看護婦、看護士が低かった。「仕事不満足」尺度と「抑うつ」尺度はともに保健婦、助産婦に比べ、看護婦、看護士が高かった。また、従来言われてきたように、残業の頻度や収入の低さがジョブストレスの高さと関連することが確認された一方で、仕事のやりがいがストレスを低めている可能性も示唆された。
腎移植におけるPentraxin3の腎組織内発現と血漿・尿中濃度変化に関する研究

移植腎機能低下の主な原因は拒絶反応である。抗体関連型拒絶反応は、血管内皮細胞に結合した抗ドナー抗体が補体を活性化することで起こる炎症反応と捉える事ができる。今回我々は炎症マーカーの中でも、炎症反応局所で産生される特徴を持つPentraxin 3(PTx3)に着目し、移植腎での発現と血中や尿中濃度について検討した。抗PTx3抗体を用いた免疫組織学的検討では、PTx3は主に間質に発現していたため、間質全体に占めるPTx3陽性部分の割合(PTx3%)を測定した。PTx3は、術中生検では再灌流前後とも5%未満とほぼ不変であり、虚血再灌流の影響を受けなかった。拒絶反応を発症した例のPTx3%は、発症時では有意に増加し、移植腎機能の改善に伴って減少していた。この事からPTx3%は急性拒絶反応の組織学的指標になると考えられた。拒絶反応を発症しなかった例のPTx3%は、全経過を通じて5%を超えなかった。しかし遠隔期(612ヶ月後)に拒絶反応を発症した症例の83%では、非発症時(術後約4週間)の定期生検時には既に、PTx3%が6.314.1%と高値を示した。この事から、拒絶反応非発症時のPTx3%から、将来的に拒絶反応が起きる可能性を予測できる可能性が示唆された。PTx3の血漿中濃度は、移植後は経過に伴って徐々に減少する傾向を示した。またPTx3%と同じく拒絶反応発症時には上昇し、移植腎機能改善に伴って減少しており、PTx3%とPTx3濃度との間には正の相関がみられた。尿中PTx3濃度は、今回用いたELISAシステムでは測定する事が出来なかった。全身状態を反映する血漿中濃度よりも移植腎の炎症をより鋭敏に反映すると思われる尿中PTx3濃度測定システムの開発が必要と思われる。
多列円柱における波力増幅現象のメカニズム解明と大規模海洋施設の設計波力

無限領域中に多数の円柱が等間隔に一直線上に配置された状態に規則波浪が作用すると、ある特定の周波数において、非常に大きな波力が個々の円柱に作用する現象のあることが最近になって発見された。計算例によると、波力の増幅率は、単体の円柱に作用する波力に対して実に35倍にも達しており、通常の設計波力の想定を遥かに超えるものとなっている。そこで本研究では、この波力増幅現象のメカニズム解明のための理論考察をおこなうとともに、その実験的検証をおこなうことも視野にいれた研究を実施した。平成10年度の研究においては、波力増幅現象がTrapped modeと深い関連のあることを理論的に示し、その成果は、Journal of Fluid Mechanicsに掲載されたとおりである。さらに平成11年度においては、これを実験的に検証することを目的として単独円柱が水槽内にsymmetryに設置された場合について、そのsway方向への強制動揺させた場合についての流体力とTrapped modeとの関連について例論的に調べた。その結果、流体力係数がsingularな挙動を示す点とTrapped modeが一対一に対応することが示され、Trapped modeの実験的検証をおこなうためには、sway方向への強制動揺実験をおこなえばよいことが明らかとなった。さらに、非着低式の円筒浮体列に関する研究もおこない、これに関しても基本的に着低円柱列と同じ挙動が観察されることを示した。ただし、喫水の浅い場合にはTrapped modeは必ずしも観察されず、Trapped modeの存在と喫水との間には密接な関連のあることが本研究により初めて明らかとなった。無限海域中に多数の円柱が等間隔に一直線上に配置された状態に規則波浪が作用すると、ある特定の周波数において、非常に大きな波力が個々の円柱に作用する現象のあることが、最近になって発見された(Maniar&Newman,J.ofFluid Mech,1998)。計算例によると、波力の増幅率は単体の円柱に作用する波力に対して、35倍にも達しており、通常の設計波力の想定を遥かに越えるものとなっている。そこで、本研究においては、その波力増幅現象のメカニズム解明のための理論的考察をおこなうことを本年度の目的とした。基本的には、本現象は、Newmanら自身が指摘しているとおり、無限領域を含む波浪回折問題において、斉次境界条件が指定された場合の非自明解に対応するtrapped modeと深く関連していると思われた。しかしながら、当初の問題のままで理論的考察をおこなうためには、エネルギーの逸散があるため困難であり、明快な結論を導出するのは容易でない。そこで、一定水深、一定幅を有する水路を想定し、これを横切る形で等間隔に円柱を設置した新たな問題を考え、このような問題に対してtrapped modeが存在するかどうかを調べた。その結果、境界壁においてNeumann、Dirichletいずれの境界条件を指定した場合においても、設置した円柱の数と同じmode数のtrappedmodeが存在することが数値的にも、また数学的にも示された。当初の目的であった、波力増幅現象との関連という意味では、Dirichlet境界条件を水路壁上で指定した場合の第N-1次trapped modeと極めて強い関連性があることが示された。工学的意義としては、本研究により、波力増幅現象のおこる周波数の精度良い予測が可能になったといえる。
離散凸解析の社会科学への展開

離散凸解析は,連続変数に関する最適化(非線形計画)と離散変数に関する最適化(組合せ最適化)を統一的な視点から捉える枠組みとして代表者によって構築された数理計画理論であるが,本研究では,離散凸解析の理論的成果を都市工学や数理経済学という社会科学の分野に応用することを目標として,以下の成果を得た.(1)不可分な財を含む経済均衡理論における効用関数として従来考察されたものの多くがM凸関数であることを指摘した.他方,効用関数にM凸性を仮定することによって一般的な均衡存在定理が得られることを示した.この結果は,M凸性の概念が,経済学でも有用かつ妥当なものであることを示している.以上の知見を,Danilov氏,Koshevoy氏との共著論文の形にまとめて,数理経済学の学術誌に投稿した.(2)離散凸解析は,元来,整数格子点上で定義された整数値関数に関する理論であったが,実数空間上で定義された関数に対してもM/L凸関数の概念を定義し,M凸性とL凸性の共役性を中心に,その基本的な性質を調べた.(3)凸関数を費用関数にもつネットワーク流問題に関するRockafellarの理論を,実数空間上で定義されたM/L凸関数(上記の(2))を用いて拡張することを試みた.費用関数が区分的に線形な(多面体的な)M/L凸関数の場合には厳密な理論を構築できたが,一般の非線型M/L凸関数に対しては,双対定理の解析的な部分の議論にまだ数学的に不完全な点を残している.しかし,少なくとも,これによってネットワーク流問題の枠組みに非分離関数(nonseparable function)を導入することが可能になった.なお,この結果は,実数空間上のM/L凸関数に関する双対定理として位置づけることができる.離散凸解析は,連続変数に関する最適化(非線形計画)と離散変数に関する最適化(組合せ最適化)を統一的な視点から捉える枠組みとして代表者によって構築された数理計画理論であるが,本研究では,離散凸解析の理論的成果を都市工学や数理経済学という社会科学の分野に応用することを目標として,以下の成果を得た.(1)不可分な財を含む経済均衡理論における効用関数として従来考察されたものの多くがM凸関数であることを指摘した.他方,効用関数にM凸性を仮定することによって一般的な均衡存在定理が得られることを示した.この結果は,M凸性の概念が,経済学でも有用かつ妥当なものであることを示している.以上の知見を,Danilov氏,Koshevoy氏との共著論文の形にまとめて,数理経済学の学術誌に投稿した.(2)離散凸解析は,元来,整数格子点上で定義された整数値関数に関する理論であったが,実数空間上で定義された関数に対してもM/L凸関数の概念を定義し,M凸性とL凸性の共役性を中心に,その基本的な性質を調べた.(3)凸関数を費用関数にもつネットワーク流問題に関するRockafellarの理論を,実数空間上で定義されたM/L凸関数(上記の(2))を用いて拡張することを試みた.費用関数が区分的に線形な(多面体的な)M/L凸関数の場合には厳密な理論を構築できたが,一般の非線型M/L凸関数に対しては,双対定理の解析的な部分の議論にまだ数学的に不完全な点を残している.しかし,少なくとも,これによってネットワーク流問題の枠組みに非分離関数(nonseparable function)を導入することが可能になった.なお,この結果は,実数空間上のM/L凸関数に関する双対定理として位置づけることができる.
環境調和適応型炭素-炭素結合形成反応の開発とコンビナトリアル合成への展開

1.ラジカル付加反応を基盤とする環境調和型反応の開発主に水溶媒中でのラジカル的炭素-炭素結合形成反応の開発および各種生物活性化合物の合成を行なった。各種イミン類への選択的かつ効率的なアルキルラジカル付加反応を検討した。ラジカル付加反応の中間体の構造をNMRの特殊測定により初めて確認した。本ラジカル付加反応を用いて、特異な構造を有するアミノ酸Penmacric acidの最初の全合成を達成した。官能基化と同時に環状化合物を一挙に構築できるドミノ型ラジカル付加-閉環(-捕捉)反応も開発した。また、ピロロキノリン骨格を有する初めてのアルカロイドMartinelline類の合成方法を開発した。本研究で開発したラジカル反応とイオン反応を連動させたラジカル付加-アルドール型ドミノ反応は、環境調和型有機合成反応として今後の発展が期待される。2.転位反応を基盤とする環境調和型反応の開発ヒドロキシメートの1,2-Wittig転位反応によるヒドロキシオキシムエーテル類の一般合成法の開発研究の一環として、(+)-Cytoxazoneの不斉合成を完成した。さらに、0-アリールオキシムエーテル類の緩和なアシル化条件下での新規ベンゾフラン類の効率的合成法の開発とその応用研究を行ない、強力な生物活性を示す2-アリールベンゾフラン類の短工程かつ効率的合成を行った。本転位反応はフェノール性ヒドロキシ基を保護することなく効率的に進行することが特徴である。オキシムエーテルからN-アルキルアリールアミンへのワンポット合成法も開発した。1.ラジカル反応による炭素炭素結合形成反応安価で環境にやさしい水やアルコール類のプロトン性溶媒中でのラジカル的炭素一炭素結合形成に基づく各種生物活性化合物の一般的合成法の開発とそれらのジアステレオ選択的な立体制御法の確立のための基礎的検討を行なった.まず,水溶媒中金属亜鉛を用いるオキシムエーテル類への新規ラジカル付加反応を開発した.飽和塩化アンモニウム水溶液存在下,グリオキシオキシムエーテルに金属亜鉛およびヨウ化イソプロピルを反応させると定量的にイソプロピルラジカル付加体が得られた.また,本反応をジアステレオ選択的ラジカル付加反応へ展開し,α-アミノ酸類の不斉合成にも成功した.さらに,金属インジウムを活用する水溶媒中での新規アルキルラジカル付加反応も開発した.本反応は分子内反応としても有用であり,タンデム型ラジカル付加-閉環-捕捉反応として官能基化と同時に環状化合物を合成できる極めて効率的な方法である.また,ポリマーに担持したオキシムエーテルへのラジカル付加反応によるジアステレオ選択的固相反応も行なった.2.転位反応を基盤とする環境調和型反応の開発転位反応も使用した基質の全ての原子が有効利用されるためアトムエコノミー適応型反応である.まず,ヒドロキシメートの1,2-Wittig転位反応によるヒドロキシオキシムエーテルの合成を検討した.また,その結果に基づいて生物活性化合物Cytoxazoneの合成にも成功した.さらに,我々が開発したヒドラゾン類のアシル化条件下での転位反応の結果に基づいて,オキシムエーテル類のアシル化条件下での新規ベンゾフラン類の効率的合成とその応用を行なった.1.ラジカル付加反応を基盤とする環境調和型反応昨年度に引き続き,安価で環境にやさしい水やアルコール類のプロトン性溶媒中でのラジカル的炭素-炭素結合形成に基づく各種生物活性化合物の一般合成法の開発とそれらのジアステレオ選択的な立体制御法の確立のための検討を行なった.まず,これまでに得ている水溶媒中でのトリエチルボランを用いたオキシムエーテル類への新規ラジカル付加反応や飽和塩化アンモニウム水溶液存在下での金属亜鉛によるアルキルラジカル付加反応の結果を参考にして,新ラジカル受容体としてニトロンを用いる新規ラジカル付加反応を系統的に検討した.

これまでニトロンは環状付加反応およびラジカル捕捉剤として繁用されてはいるものの,ラジカル受容体として用いる炭素-炭素結合形成反応はほとんど注目されていなかったことから、ニトロンの化学に新たな可能性を見出した.次に本反応の有用性の実証として,α-アミノ酸類の新規不斉合成も行った.さらに,金属インジウムを活用したラジカル付加反応の結果に基づき,ハロゲン化インジウムを用いる水溶媒中での新規アルキルラジカル付加反応も検討した.また,ポリマーに担持したオキシムエーテルへのラジカル付加反応によるキャッチアンドリリース型固相反応の検討中である.2.転位反応を基盤とする環境調和型反応転位反応は使用した基質の全ての原子が有効利用されるためアトムエコノミー適応型反応である.連続したヘテロ原子からなるヒドラゾンやオキシムエーテル類の新規化学反応性の開拓を最終目的として,転位反応を基盤とする新規炭素炭素結合形成反応を開発するため,両者のアシル化条件下での[3,3]シグマトロピー転位反応を詳細に検討し,ベンゾフラン類やLunarineなどの生物活性化合物の合成のための基礎的結果を得た.1.ラジカル付加反応を基盤とする環境調和型反応引き続き、安価で環境にやさしい水やアルコール類のプロトン性溶媒中でのラジカル的炭素-炭素結合形成に基づく各種生物活性化合物の一般合成法の開発とそれらのジアステレオ選択的な立体制御法の確立のための検討を行なった。これまでに得ている水溶媒中でのトリエチルボランを用いたオキシムエーテル類への新規ラジカル付加反応や飽和塩化アンモニウム水溶液存在下での金属亜鉛によるアルキルラジカル付加反応の結果を参考にして、金属インジウムまたはハロゲン化インジウムを用いる新規ラジカル付加反応を系統的に検討した。また同一分子に共役スルホンと二重結合を有する基質について金属インジウムを用いたドミノ型反応も開発した。ポリマーに担持したオキシムエーテルへのラジカル付加反応の最適化を検討したが収率の向上には至らなかった。オキシムエーテルの付加-閉環-脱離反応からなるドミノ型反応により(-)-Martinellineの全合成に成功した。また特異な構造を有するアミノ酸Penmacric acidの最初の全合成に成功した。2.転位反応を基盤とする環境調和型反応転位反応は使用した基質の全ての原子が有効利用されるためアトムエコノミー適応型反応である。前年度に引き続き連続したヘテロ原子からなるヒドラゾンやオキシムエーテル類の新規化学反応性の開拓を目的として、転位反応を基盤とする新規炭素-炭素結合形成反応を検討した。ヒドラゾン類を基質とするアシル化条件下での[3,3]シグマトロピー転位反応および閉環反応により得られるジエニルエナミン構造および5員環と5員環が縮合した生成物の構造証明とともに反応経路を解明した。また、種々のオキシムエーテル類の転位反応の検討と生物活性天然物合成への応用としてLunarineの形式合成も行った。1.ラジカル付加反応を基盤とする環境調和型反応最終年度も、安価で環境にやさしい水やアルコール類のプロトン性溶媒中でのラジカル的炭素-炭素結合形成に基づく各種生物活性化合物の一般合成法の開発とそれらのジアステレオ選択的な立体制御法の確立のための検討を行なった.