hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘテロ複核金属ーフェノキシラジカル不斉触媒の創製と炭素－水素結合の不斉官能基化

従来の触媒的不斉炭素ー炭素結合形成反応の中核を成してきたエノラート種の立体制御ではなく、不活性炭素ー水素結合の活性化を経る化学反応において、立体制御を実現する新たな触媒系の構築を実施した。また、将来的な不斉化を視野にいれたラジカル活性種を経由する反応についても、検討を実施し可視光照射下、室温にてアクセプター非存在下でも簡単に脱水素化反応が進行する触媒系を見いだした。さらに、炭素ー水素結合の不斉官能基化を実現するヘテロ複核シッフ塩基触媒の合成法を確立し、中程度ではあるものの立体制御が可能であることを示すことに成功した。初年度にあたる平成26年度においては、まず一電子の可逆的授受が可能な各種錯体の合成方法についての検討を徹底して実施した。その結果、当初、想定した錯体のうち、合成し単離可能なものと、単離することができない程不安定なものがあるということが判明した。一方で、単離可能な程、安定な錯体については、当初より想定していたように反応性が低くなってしまうということがわかった。実際に、モデル基質として設定したベンジル位のC-H結合は比較的切断が簡単であると想定されるものの、単離可能な錯体では切断が起こらないという結果になった。そこで、これらの予備的な成果を踏まえると、単離可能錯体に限定して検討を行ったのでは所望の反応性が獲得できないことから、今後は単離できない錯体、あるいは、活性種を一電子酸化あるいは還元剤などを利用しつつ発生させ、さらにそこからの反応を検討する必要があるということになる。以上の結果は、当初想定していた範疇であり、今後、活性種の系中発生という手法を駆使することで解決できる可能性が高いと考えている。これらの知見を踏まえ今後の研究を押し進めていく。また、今後の検討をスムーズに進めるためには、一電子の可逆的な授受が可能な各種錯体についての反応についてはより広汎な基質をターゲットにして検討していく必要があると想定される。具体的には、インドリンからの脱水素反応などを新たに検討課題として加え、検証を重ねていく予定である。当初計画のベンジル位の切断と比較し、さらに反応が起こりやすく、錯体の評価系としては最適ではないかと考えている。初年度に得られた知見をベースにインドリンからの脱水素反応、および、テトラヒドロナフタレンからの脱水素反応をモデル反応として設定し検証を進めた。その結果、光照射による励起を受けて酸化還元能を発揮する光酸化還元触媒とパラジウムー酸化還元活性配位子を組み合わせた触媒が有効であることを見いだした。当初の予定では分子内に2金属を組み込んだ触媒系を想定していたが、モデル反応を指標にして各種検討を進めていき、1電子のやり取りをするユニットを2分子に分割した系に行き着いた。当初の計画とは若干異なる触媒系ではあるものの、1電子酸化還元状態をうまく活用しつつラジカル種をうまく組み入れた反応系が構築できたことになる。さらに、反応機構を詳細に解析するべく、光励起に伴う過渡吸収スペクトル解析、基本的な紫外/可視光領域における分光学的解析、さらには、錯体の構造解析などを各種実施した。これらで得られた知見を基盤とすることで、最終目標である不斉誘導に向けた分子デザインを最終年度に実施していくことが可能となった。以上のように、2年度目の研究を通じて、1電子のやりとり、ラジカル種の活用など、本計画の肝となる部分についての成果を得ることが出来た。一方で、当初想定していた1電子酸化剤の添加等による活性種の発生については、うまく触媒活性種を生み出すことはできない、ということが判明した。そのため、今後の検討は光励起を基軸としたものに絞っていく必要があると考えており、今後の計画を進める。当初の予想とは異なる形にはなったもののラジカル種の補足、活用に成功しておりおおむね順調に進展していると考えている。これまでの研究を発展的に展開させるべく、1電子移動を担う触媒系を組み込む触媒系として、チイルラジカルに着目し検討を進めた。その結果、当初想定していた1つの錯体内にすべての機能を組み込むのではなく、複数の触媒の共存下で反応を実施することで当初想定していたような1電子移動を伴う炭素ー水素結合の活性化が可能であることを見いだした。具体的には不斉反応ではないものの、テトラヒドロナフタレンを基質とし、チイルラジカルによるベンジル位のC-H結合の活性化、金属触媒による捕捉、脱水素化反応が室温下、光酸化還元触媒にLED照射することで効率よく進行することを見いだした。本結果は、本研究で考案した研究アイディアを発展的に展開した結果得られたものであり、非常に温和な条件で反応が進行する価値の高いものである。一方、2年目までの検討結果を踏まえ、高原子価カチオン性金属錯体の周辺にキラルブレンステッド酸を配置した触媒系の探索を中心に検討を実施した。その結果、ビナフトールから誘導可能な2'ーフェニル,3ーアリール置換ビナフチルカルボン酸を活用することで、C-H切断における選択的な切り分けが可能となり、リン上のキラリティを誘起できるということを見いだした。これは人工的に自由度高く設計可能なビナフチル母核を有するカルボン酸を不斉C-H官能基化に活用した初めての例である。金属種としては、コバルトだけではなく、イリジウム、ロジウムなど幅広く検討し、ロジウムおよびイリジウム触媒で一定の選択性が獲得できることを見いだした。

カチオン性錯体による反応系については想定外の選択性発現が得られたことから研究期間を延長し、精査することとした。当初計画した触媒設計では十分な活性は得られなかったが、種々の検討結果を踏まえた新たな2つの触媒系を見いだした。当初目的の実現に対して、順調な成果が得られている。不活性C-H結合活性化を実現する新たな触媒系の創製に取組んできた。当初計画した触媒設計では、想定した機能は実現できなかったため、設計変更を経て、(1)キラルスルホン酸を組み込んだ触媒系、および、(2)複核錯体の外部にソフト金属を取り込み可能なスルホキシドを配置した複核シッフ塩基触媒、の2点の開発に成功した。(1)の系においては、カチオン性金属触媒をピロールの位置選択的アルケニル化する反応を通じて基本知見を収集し、最終的に6ーアリールプリンとエノンとの反応において90:10のエナンチオマー比を実現することに成功した。スピロ骨格を有する新規キラルスルホン酸を開発し、C-H活性化を担う錯体へと組み込むことで初めて高い収率と選択性が実現できることが明らかとなった。付加段階での不斉誘導を実現する例はこれまでに数例しか例がなく、非常に価値のある成果であると考えている。また、(2)の系は、当初設計の複核錯体のコンセプトを活かしつつ不斉C-H官能基化を実現するための修正した設計コンセプトである。亜鉛とパラジウムを組み合わせたヘテロ複核錯体を系中で用事調製して使用することで、分子内のアリル位C-Hアミノ化反応において75:25erを発現できることがわかった。これまでに全く報告例のない、複核錯体に基づいたキラル反応場の構築であり、いまだエナンチオ選択性に改善の余地は残すものの、学術的には意義深い成果であると考えている。また、ラジカル種を経る反応としは、パラジウム、光酸化還元触媒、チイルラジカル前駆体を併用する系について、テトラヒドロナフタレンからの脱水素化に成功し、成果を取りまとめた。従来の触媒的不斉炭素ー炭素結合形成反応の中核を成してきたエノラート種の立体制御ではなく、不活性炭素ー水素結合の活性化を経る化学反応において、立体制御を実現する新たな触媒系の構築を実施した。また、将来的な不斉化を視野にいれたラジカル活性種を経由する反応についても、検討を実施し可視光照射下、室温にてアクセプター非存在下でも簡単に脱水素化反応が進行する触媒系を見いだした。さらに、炭素ー水素結合の不斉官能基化を実現するヘテロ複核シッフ塩基触媒の合成法を確立し、中程度ではあるものの立体制御が可能であることを示すことに成功した。錯体の合成とその反応性についての基礎的な知見を収集することができた。単離可能な錯体の反応性については、それほど高くないことがわかったが、これは当初よりある程度想定していた状況である。今後は、初年度に得た知見をもとにより広範囲に検討対象を広げて研究を実施することで新しい触媒活性の獲得につなげられるものと期待している。2年目までで基礎となる方法論を確立し、反応機構についても解明しつつある。最終年度は成果とりまとめに向けて検証を進める。最終年度は、想定外の立体選択性発現が見られたカチオン性錯体について、触媒性能を精査することに集中的に取組むことで当初計画の実現を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。
KDN(=デアミノノイラミン酸)-転移酵素およびポリKDN-転移酵素の研究

KDN-転移酵素活性の検索は(i)(KDN)GM3ガングリオシドを細胞表面に発現しているニジマス精子および精子形成過程の発生ステージを異にする精巣、ならびに(ii)KDN残基の存在の最初の発見例となった糖タンパク質が局在するニジマス卵および卵巣を用いて行った。先ず、これらKDN-転移酵素活性の検知を容易に可能にするにはKDN-転移反応のドナー分子となるCMP-[^<14>]KDNの酵素的調製法とアッセイ法の確立が不可欠であり、平成4年度の本研究によってこの目的を達成した。その結果、ラクトシルセラミドにKDN基を転移し(KDN)GM3ガングリオシドの形成に与るガラクトシル:α2→3KDN転移酵素活性の他、(NeuAc)GM1をアクセプターとするKDN-転移活性の存在を見出した。ガラクトシル:α2→3KDN転移酵素活性を指標にし、精子形成過程における酵素活性および(KDN)GM3の発現パターンを調べた結果、発現が最大となるステージは(KDN)GM3の形成が最大となる成熟精子形成時期よりも2ヶ月先行していることが判明した。これらの実験結果を踏まえ、ガラクトシル:α2→3KDN転移酵素活性活性発現の最も盛んなステージの精巣を酵素源として(群馬県水産試験場のニジマス2年魚の場合、8月に採取)、種々の糖脂質・糖タンパク質を細胞外アクセプターとして用い転移活性を調べることによって、アクセプター特異性に関する詳細なin vitro系での作用機構を明らかにすることと、転移酵素の部分精製を行った。その結果、上記の通り複数種のスフィンゴ糖脂質がアクセプター脂質となる他、アシアロトランスフェリン、アシアロムチンにもKDN残基が取り込まれることが明らかとなった。従って、ニジマス精巣には基質特異性を異にする複数種のKDN-転移酵素活性が存在すること、これらの作用によって新しいKDN-複合糖質の造成が可能であることが示された。同様な研究計画は、α2→8-結合poly(KDN)鎖および、α2→8-結合poly(NeuGc)鎖の非環元末端にKDN基が1残基キャップした構造の糖鎖をもつ糖タンパク質を発現しているニジマス卵巣の系についても詳細な実験を行った。1986年に我々はニジマス魚卵ポリシアロ糖タンパク質分子中に新しい単糖残基デアミノノイラミン酸(KDN)の存在を見出した。それ以後、今日に至るまで国内外においてKDNにまつわる研究が行われでいる。例えば、1989年のYu.A.Knirelらによる呼吸疾患を惹起する細菌の莢膜多糖中にKDN残基の発見、1992年にはフランスのG.Streckerらのグループによって両棲類卵ゼリー中にKDN残基を含む糖タンパク質の発見などがある。今後ますます多くの生物種にKDN-含有複合糖質が見出されるものと考えられる。本一般研究では、すでに見出され確かな構造研究が行われているKDN-複合糖質分子のKDN-糖鎖の生合成機構の解明と各種のKDN-転移酵素の同定・活用を目指した研究を行っている。その結果平成4年度に得られた実績について概要を述べる。(2)KDNα2→3Galβ1→

配列および(→8KDNα2→)_n構造形成に関与するKDN-転移酵素の検索:-上記(1)でCMP[^<14>C]KDNドナー基質が調製可能となったので、種々のKDN-糖鎖の生合成に関与するKDN-転移酵素の検索・同定の研究を行えるようになった。これらKDN-転移酵素活性の同定はシアロー複合糖質を相当するKDN-複合糖質に改変することを可能にする。CMP-[^<14>C]KDNをドナーとし、Galβ1→Glcβ1→ceramideおよび(→8KDNα2→)_n鎖をもつKDN-gpをアクセプター基質とし酵素活性を調べた結果、各アクセプターに対して高い転移活性を見出している[未発表]。KDN-転移酵素活性の検索を(KDN)GM3ガングリオシドを細胞表面に発現しているニジマス精子および精子形成過程の発生ステージを異にする精巣を用いて行った。もちろん、これらKDN-転移酵素活性の検知は前年度の実績である、KDN-転移反応のドナー分子となるCMP-〔^<14>C〕KDNの酵素的調製法とアッセイ法の確立に依る。その結果、ラクトシルセラミドにKDN基を転移し(KDN)GM3ガングリオシドの形成に与るガラクトシル:α2→3KDN転移酵素活性の他、(NeuAc)GM1をアクセプターとするKDN-転移活性の存在を見出した。ガラクトシル:α2→3KDN転移酵素活性を指標にし、精子形成過程における酵素活性および(KDN)GM3の発現パターンを調べた結果、発現が最大となるステージは(KDN)GM3の形成が最大となる成熟精子形成時期よりも2ヶ月先行していることが判明した。これらの実験結果を踏まえ、ガラクトシル:α2→3KDN転移酵素活性発現の最も盛んなステージの精巣を酵素源として(群馬県水産試験場のニジマス2年魚の場合、8月に採取)、種々の糖脂質・糖タンパク質を細胞外アクセプターとして用い転移活性を調べることによって、アクセプター特異性に関する詳細なin vitro系での作用機構を明らかにすることと、転移酵素の部分精製を行った。その結果、上記の通り複数種のスフィンゴ糖脂質がアクセプター基質となる他、アシアロトランスフェリン、アシアロムチンにもKDN残基が取り込まれることが明らかとなった。従って、ニジマス精巣には基質特異性を異にする複数種のKDN-転移酵素活性が存在すること、これらの作用によって新しいKDN-複合糖質の造成が可能であることが示された。同様な研究計画は、α2→8-結合poly(KDN)鎖および、α2→8-結合poly(NeuGc)鎖の非還元末端にKDN基が1残基キャップした構造の糖鎖をもつ糖タンパク質を発現しているニジマス卵巣の系についても詳細な実験を行った。
有機強誘電体ゲート有機トランジスタの不揮発性メモリ応用に関する研究

本研究では、強誘電体としてポリゼニリデンフルオライドなどの有機強誘電体を用いて、有機強誘電体/有機半導体ゲート構造を形成し、良好な記憶保持特性を得ることを目的としている。2008年度は、新規に導入した窒素置換型グローブボックスを、2007年度に導入した有機薄膜堆積用真空蒸着装置に増設し、ペンタセンを有機半導体として用いたボトムゲート型MOSダイオード及びMOSFETの作製を行った。まず、真空蒸着装置を用いてペンタセンの堆積を行い、界面制御層を導入せずに3nmの極薄SiO_2ゲート絶縁膜を用いた場合においても、若干のヒステリシスは見られるものの良好なC-V特性が得られることが分かった。さらに、ECRスパッタ法を用いて形成したHfO_2高誘電率ゲート絶縁膜上を用いて良好なC-V特性を得ることに成功した。また、SiO_2ゲート絶縁膜と比較して、HfO_2ゲート絶縁膜を用いた場合に、大気中での安定性が優れることを明らかにした。次に、SiO_2ゲート絶縁膜を用いて、ペンタセン薄膜の膜厚(12-110nm)およびゲート絶縁膜厚(3-10nm)を変化させてMOSFETを作製し、移動度及びキャリア密度を評価した。まず、ペンタセンの膜厚を薄膜化することにより110nmで10^<17>cm^<-3>から12nmで3×10^<18>cm^<-3>までキャリア密度が増加することが分かった。さらに、ゲート絶縁膜およびペンタセンの膜厚を薄膜化することにより、MOSFETの実効移動度が高くなることを明らかとし、SiO_2ゲート絶縁膜を3nm、ペンクセンを12nmとした場合に、移動度0.3cm^<-2>/Vsを実現した。本研究では、強誘電体としてポリビニリデンフルオライドなどの有機強誘電体を用いて、有機強誘電体/有機半導体ゲート構造を形成し、良好な記憶保持特性を得ることを目的としている。2007年度は、新規に導入した有機薄膜堆積用真空蒸着装置の立ち上げを行い、ペンタセンを有機半導体として用いたボトムゲート型MOSダイオードの検討を行った。まず、新規に導入した真空蒸着装置を用いてペンタセンの堆積を行い、界面制御層を導入せずに良好なC-V特性が得られることが分かった。また、形成したペンタセン薄膜のXRD測定の結果から、(001)配向の良好な薄膜が形成されていることが分かった。最後に、形成したペンタセンMOSダイオードの大気中での安定性に関する検討を行った。ダイオード作製直後に測定した結果と比較して、7日後に測定した結果では、フラットバンド電圧が正側に1V程度シフトすることが分かった。さらに30日後の測定結果ではヒステリシス幅が100mVに増大し、蓄積容量値が大幅に低減することが分かった。これは、試料を保管しているデシケータ雰囲気中の酸素や水分の影響により、ペンタセン薄膜が劣化したためであると考えられ、微細デバイスを作製する際には雰囲気の影響を抑制したプロセス及び材料を検討する必要がある。
偏微分方程式の解の構造

(1)代表者:櫻井は流体の自由表面問題の漸近解析をテーマとして以下の研究を行った.完全琉体の微小振幅波に対する線形化方程式の解は平面波解e^<i(κ・x+W(κ)t)>の重畳で表すことかできるが,分散性があるために波面の形状は初期波形に含まれる波長成分により全く異なった時間発展を見せる.W"(κ)≠Oにおける漸近形は停留位相の方法で求められることが知られているが,W"(κ)=0なる波長成分に対してはAiry関数を用いた漸近形で表せることを証明した.(2)分担者:小池は状態拘束制御問題において,近似最適制御の構成を行った.従来,状態拘束制御問題では,対応する値関数がみたすHamilton-Jacobi方程式と境界条件を決定し,粘性解としての一意性を示す研究が行われていた.ここでは,制御問題としてより重要なフィードバック最適制御に対応するHamilton-Jacobi方程式から直接導いた.方法には,領域近似による収束性・inf-軟化子による粘性解の近似・super-diffrentialの単調性分式等,粘性解理論の洗練された技巧が用いられている.(3)分担者:福井はn次元ユークリッド空間内の曲線について変曲点の一般化としてflattening pointsの概念,及び頂点の一般化としてのrounding pointsの概念を定義し,基本的な性質を解明した.また,それらの指数の概念を定義し,立体射影で指数が変化しないことも示した.(1)代表者:櫻井は流体の自由表面問題の漸近解析をテーマとして以下の研究を行った.完全琉体の微小振幅波に対する線形化方程式の解は平面波解e^<i(κ・x+W(κ)t)>の重畳で表すことかできるが,分散性があるために波面の形状は初期波形に含まれる波長成分により全く異なった時間発展を見せる.W"(κ)≠Oにおける漸近形は停留位相の方法で求められることが知られているが,W"(κ)=0なる波長成分に対してはAiry関数を用いた漸近形で表せることを証明した.(2)分担者:小池は状態拘束制御問題において,近似最適制御の構成を行った.従来,状態拘束制御問題では,対応する値関数がみたすHamilton-Jacobi方程式と境界条件を決定し,粘性解としての一意性を示す研究が行われていた.ここでは,制御問題としてより重要なフィードバック最適制御に対応するHamilton-Jacobi方程式から直接導いた.方法には,領域近似による収束性・inf-軟化子による粘性解の近似・super-diffrentialの単調性分式等,粘性解理論の洗練された技巧が用いられている.(3)分担者:福井はn次元ユークリッド空間内の曲線について変曲点の一般化としてflattening pointsの概念,及び頂点の一般化としてのrounding pointsの概念を定義し,基本的な性質を解明した.また,それらの指数の概念を定義し,立体射影で指数が変化しないことも示した.(1)研究代表者櫻井はSymplecticな特性集合を持つ偏微分方程式の超局所的性質について研究を行なった.Symplecticな特性集合を持つ作用素をHeisenberg群にモデル化し,その上の調和解析の理論を構築することにより方程式の解が持つ特異性について詳細に調べた.(2)分担者小池は決定論的な状態拘束条件下での効用関数の,対応する一階Bellman方程式の境界条件を特徴付け,その下で効用関数が一意的な粘性解であることを示した.また,制御集合が状態に依存する場合のBellman方程式の解の一意性のための十分条件を示し,その条件が満たされない場合の例をあげた.(3)分担者福井はC^4からC^5への写像芽の特異点の研究,およびToric曲面とニュートン多項式の関係についての研究を行った.(1)代表者:櫻井は流体の自由用面問題の漸近解析をテーマとして以下の研究を行った.完全流体の微小振幅波に対する線形化方程式は平面波解e^<i(k・x+W(k)t)>の重畳で表すことかできるが,分散性があるために波面の形状は初期波形に含まれる波長成分により全く異なった時間発展を見せる.W′′(k)≠0における漸近形は停留位相の方法で求められることが知られているが,W′′(k)=0なる波長成分に対してはAiry関数を用いた漸近形で表せることを証明した.(2)分担者:小池は状態拘束制御問題において,近似最適制御の構成を行った.従来,状態拘束制御問題では,対応する値関数がみたすHamilton-Jacobi方程式と境界条件を決定し,粘性解としての一意性を示す研究が行われていた.ここでは,制御問題としてより重要なフィードバック最適制御に対応するHamilton-Jacobi方程式から直接導いた.方法には,領域近似による収束性・inf-軟化子による粘性解の近似・super-differentialの単調性公式等,粘性解理論の洗練された技巧が用いられている.(3)分担者:福井はn次元ユークリッド空間内の曲線について変曲点の一般化としてflattening pointsの概念,及び頂点の一般化としてのrounding pointsの概念を定義し,基本的な性質を解明した.また,それらの指数の概念を定義し,立体射影で指数が変化しないことも示した.
X線CCD精密分光観測を用いた多重超新星爆発による宇宙線加速の解明

次期X線天文衛星ASTRO-H搭載X線CCDカメラ(SXI)の信号処理用アナログASICを開発した。CCD素子行とASICとを接続して試験を行った結果、現在軌道上のX線天文衛星搭載のCCDカメラに匹敵する低雑音性能を実現した。軌道上での長期正常動作を保証するために放射線耐性試験を行った。ガンマ線・陽子ビーム・鉄イオンビームを用いた試験の結果、蓄積効果については軌道上で約200年分の放射線を浴びた後でも正常に動作することを実証した。一方確率的現象については、破壊的な損傷を受けることはなかったが、データの一部が異常値を示した。この結果を受け、確率的現象に対する耐性を向上させたASICを試作した。今後この新しいASICを用いて、さらに詳細な放射線耐性試験を行う予定である。X線天文衛星すざくを用いて、天の川銀河内にある超新星残骸(SNR)「はくちょう座ループ」を観測した。SNR中心部に近い領域において、星間物質が掃き集められたと考えられる比較的低温なプラズマと、超新星爆発を起こした恒星の内部物質と考えられる比較的高温なプラズマの2つの成分でX線放射が説明できることを示した。特に後者のプラズマにおいて、はくちょう座ループの他の領域に比べてケイ素や硫黄といった重元素が多く分布していることを発見した。また視野内のX線放射強度が明らかに非一様を示しており、はくちょう座ループの超新星爆発における非対称性を示唆する結果を得た。X線CCDは軌道上での放射線損傷によりCTEが下がり、結果としてゲイン及びエネルギー分解能が劣化する。CTEはCCD面上で一様ではなく、電荷転送列ごとに値が異なる。しかし「すざく」以前の衛星には各列のCTEを測定する機能がなく、従って精度の高い電荷補正は不可能だった。そこでXISは衛星搭載X線CCDとしては世界で初めて電荷注入(CI)機能をつけた。これはCCDの転送列ごとに一定量の電荷を注入して読み出すことで、各列のCTE測定を可能にするものである。これによりXIS最大の武器である高エネルギー分解能をより長期間維持することが可能となった。我々はCI機能により注入した電荷量が安定しており、かつCI機能で正確にCTEを測定できる事を明らかにし、CI機能の有用性を証明した。さらに「すざく」打ち上げ後もCI機能の運用を行い、エネルギー分解能がCI機能を用いない場合(半値幅:176eV)に比べ、有意に改善する(同:161eV)事を証明した。また、銀河面に存在する超新星残骸CTB37AをX線観測し、熱的X線放射と非熱的X線放射を初めて空間的に分離して検出した。前者は、X線放射強度から求めた年齢と、断熱膨張を仮定したモデルから求めた年齢とが約8000年で一致し、比較的年老いた超新星残骸であることが明らかになった。後者はX線強度の時間変動は無かったものの、X線スペクトルより中性子とそれを囲む雲であることをあきらかにした。銀河系内で超新星残骸が集中する領域CTB37Aをチェレンコフ望遠鏡HESSで観測した結果、超新星残骸及び分子ガス分布と一致する領域からTeVエネルギーガンマ線放射が有意に検出された。起源としては高エネルギー電子の逆コンプトン散乱、中性π中間子崩壊の両方が考えられる。X線CCD高速信号処理用アナログASICを開発した。現在軌道上のX線天文衛星搭載のCCDカメラに対して、約20倍の速度での信号処理が可能となるシステムを開発した。ASICの単体性能及びCCDチップとの接続試験の結果、既存システムに匹敵する雑音性能を達成した。我々の銀河系中心に位置するいて座C領域の巨大分子雲をすざく衛星で観測し、銀河系内で最も強い等価幅を示す中性鉄輝線を発見した。等価幅の強さから、外部からの強いX線放射により中性鉄が光電効果を起こした結果であることを明らかにした。これは前年に別の著者が、チャンドラ衛星の観測データから低エネルギー宇宙線の散乱であるとした説を覆す新発見となった。さらに今回の観測結果から、約300年前に銀河中心の超巨大ブラックホールが現在の百万倍の明るさであったことが分かった。また同領域の観測から超新星残骸(SNR)候補を発見した。高温プラズマの温度は約1千万度、熱的エネルギーは10の50乗ergと、典型的な単一の超新星残骸と一致するが、他のSNRには見られない大規模な吹き出し構造が見つかった。今後の詳細観測が望まれる。

SNR中心部に近い領域において、星間物質が掃き集められたと考えられる比較的低温なプラズマと、超新星爆発を起こした恒星の内部物質と考えられる比較的高温なプラズマの2つの成分でX線放射が説明できることを示した。特に後者のプラズマにおいて、はくちょう座ループの他の領域に比べてケイ素や硫黄といった重元素が多く分布していることを発見した。また視野内のX線放射強度が明らかに非一様を示しており、はくちょう座ループの超新星爆発における非対称性を示唆する結果を得た。
SiCウィスカ-分散Si_3N_4複合セラミックスの強度と焼結助剤との関係

Si_3N_4強靭化の一方法としてSiCウィスカ-(SiC(w)と略記)分散法が試みられている。SiC(w)添加効果を最大に発揮させるためには、焼結助剤の種類や量などの系統的な研究を行う必要があるが、従来、関連研究はなかった。本研究では、著者らの従来得た知見を基に高靭性SiC(w)/Si_3N_4複合セラミックスを得るのに適した焼結助剤を新たに探索するための効率的方法、すなわち、高価なSiC(w)と運転経費が高いホットプレス法を出来るだけ用いないで済む方法を提示しようとした。以上の結果より、SiC(w)添加Si_3N_4複合セラミックスの破壊靭性を向上させるためには、SiC(w)無添加Si_3N_4セラミックスと同様、β-Si_3N_4の針状組織を発達させることが重要であること、焼結助剤としては、従来よく知られているY_2O_3系の他に、Er_2O_3系も有効であると考えられた。
露清間の国境画定から見た中央アジア諸民族の帰属・民族意識の研究

本研究は、近代における中央アジア諸民族の社会を大きく規定していたロシア・清朝という二つの帝国との関係を踏まえ、とくに両国間の境界線を手がかりとして、集団の移動と帝国の領域との間の相関関係を明らかにするものである。それによって、19世紀後半から20世紀初頭にかけて、露清間国境を越えて移動していた周辺諸民族(とくにカザフ、クルグズ、ドゥンガン(回民)など)の帰属と民族意識形成の問題を解明することができたと考えられる。本研究は、近代における中央アジア諸民族の社会を大きく規定していたロシア・清朝という二つの帝国の存在に注目し、とくに両帝国間の境界線を手掛かりとしながら、集団の移動と帝国の領域との間の相関について明らかにしようとするものである。21年度は、本研究が扱う問題の背景を考察するために、19世紀半ばまでの中央アジアにおける諸民族と露清帝国との関係について、その研究成果を学会報告や論文・著書の形で発表した。内容としては、第一に、ロシアと清朝の中央アジアにおける国境が定まる前段階において、その間に挟まれていたカザフ、クルグズ、コーカンドの各集団が果たしていた役割を貿易の側面から検討した。第二に、清朝が19世紀末にいたるまでカザフの有力者に与えていた爵位の制度について、清朝の辺境統治システムや、ロシアも含む中央アジアの国際関係にも留意しながら分析を行った。第三に、本研究の主題である民族の帰属と関わりの深い文書の交換について、清朝=カザフ間のそれを題材として史料の研究と分析を行ったが、その史料の重要性と学界に与えるインパクトに鑑み、英文により公開した。翻って、19世紀後半以降の状況については、海外調査を実施できなかったこともあり、以前の調査時に不十分ながらも収集していた史料(とくにカザフスタン国立文書館所蔵史料)を分析する作業を行うにとどまっている。その中では、やはり露清間の国境付近における土地の権利にかかわる紛争・調停についての文書史料に、本研究が考察する民族と境界の関連を示す内容が含まれていることが明らかになりつつある。その点については、21年度の成果(北海道大学スラブ研究センターで行った文献調査の結果も含む)ともあわせて、最終年度でもある次年度に総体的なまとめを行い、より具体的な形で成果を発表することができると考えている。22年度は、初年度で考察した本研究が扱う問題の背景を基盤として、露清間の国境を越えて移動していた周辺諸民族の帰属と民族意識形成の問題を解き明かすことを目的として研究を進めた。初年度から継続して分析している、露清間の国境付近における土地の権利にかかわる紛争・調停についての文書史料からは、司法の場における牧地・農地の領有の主張から、帝国への帰属意識を見ることが可能になることが明らかになり、その見通しについて研究報告を行うことができた(「カザフの「慣習法」とビイの裁判」第7回中央アジアの法制度研究会、平成22年5月30日)。露清外交に見える移動について、当初ロシア帝国外交文書館での調査を計画していたが、十分な時間を確保できなかったため、カザフスタン共和国国立中央文書館において史料調査を行うこととした。結果として、19世紀後半におけるロシア=清朝外交交渉の中で、両国間の境界を越境していた集団について言及のある貴重な一次史料を収集することができた。研究の成果として、まず、19世紀半ばまでの、いわば前段階の時代について、中央アジアにおける諸民族と露清帝国との関係を、とくにカザフ遊牧民の露清国境を越えての移動に焦点を当て、単著として整理することができた。次に、19世紀後半以降の状況については、カザフ遊牧民の一部族集団に焦点を当てて、50年ほどの期間を取って、その間にその集団が露清間で移動を繰り返し、その過程においてどのように集団としての意識を形成していったのかを具体的に示す口頭報告を行った(中央ユーラシア学会)。以上により、本研究が目的とする、露清境界画定から周辺諸民族の帰属・民族意識形成にいたる過程の解明について、ある程度の見通しを得ることができたと考えられる。ただし、カザフ以外の民族集団についての分析は十分に行うことができなかったため、比較も含めて今後の課題となっている。
マイクロRNAに着目したカロリ病+先天性肝線維症の新たな治療戦略

カロリ病+先天性肝線維症の動物モデルであるPCKラットを用いた検討で,PCKラット培養胆管細胞ではmiR-125b-1-3pの発現低下とこれに関連したSmoothenedの発現亢進があり,Hedgehogシグナル伝達系の活性化による胆管細胞の過剰な増殖があることをin vitroで見出した.PCKラットにSmoothendedアンタゴニスト(cyclopamine)を投与することで,肝内胆管の拡張と腎嚢胞の形成をin vivoで有意に抑制することに成功した.以上の結果から,Hedgehogシグナル伝達系の阻害はカロリ病+先天性肝線維症の新たな治療標的となる可能性が示された.カロリ病は肝内胆管の進行性の嚢状拡張をきたす疾患で,高率に先天性肝線維症を合併する.本研究はカロリ病+先天性肝線維症の動物モデルであるpolycystic kidne(PCK)ラットを用い,PCKラットの肝内胆管拡張の病態形成におけるマイクロRNAの関与を検討した.PCKラットと正常ラットの培養胆管細胞はShh, Patched1, Smo, Gli1 mRNAを発現し,PCK細胞におけるSmoの遺伝レベル,蛋白レベルでの発現は正常細胞より有意に亢進していた.肝組織切片を用いた免疫染色でもPCKラットの胆管細胞でSmoの発現が亢進し,胆管細胞の核におけるGli1の発現もPCKラットにおいて正常ラットより強かった.PCKラット培養胆管細胞の細胞増殖活性は正常ラットより亢進し,Smo阻害剤(cyclopamine)の投与は細胞増殖活性を有意に抑制した.このcyclopamineの細胞増殖抑制効果はリコンビナントShhの同時投与により増強された.今回の検討結果から,PCKラットの肝内胆管拡張には胆管細胞におけるmiR-125b発現低下,Smo発現亢進によるShh経路の活性化が関与していることが示唆された.カロリ病+先天性肝線維症の新たな治療戦略の探索を目的として,その動物モデル(PCKラット)を用いてin vitroとin vivoで特にマイクロRNAに着目した検討を行うことを当初の目的とした.本年度は培養胆管細胞と肝組織切片を用いて,病態形成に関与する可能性のあるマイクロRNAの同定,およびそれに関連して胆管細胞でShh経路の活性化があることを見出した.当初の予定はおおむね順調に進展していると考える.肝内胆管の進行性の拡張を示すCaroli病の動物モデルであるpolycystic kidney(PCK)ラットを用い,胆管拡張の病態を特にマイクロRNAに着目して解析した.3年次計画の初年度(昨年度)は,PCKラットの培養胆管細胞においてmiR-125b-1-3qとmiR-125b-5pの発現低下があること,そしてPCKラット培養胆管細胞はSmoothened(Smo)を過剰に発現し,それに伴うSonic Hedgehog経路の活性化による細胞内シグナル伝達の亢進が胆管細胞の過剰な増殖に関与することを見出した.本年度の研究成果は以下のごとく要約される.2.PCKラット培養胆管細胞へのmiR-125b-1-3qmimicのトランスフェクトによる細胞増殖の抑制効果は,Smo阻害剤であるcyclopamineを投与した場合とほぼ同等であった.PCKラット培養胆管細胞へのcyclopamineの投与はcyclin D1の発現を有意に抑制した.一方,アポトーシスの程度やp21の発現はcyclopamine投与により影響を受けなかった3.PCKラットとCaroli病の肝組織切片を用いcyclin D1の発現を免疫組織化学的に検討した.PCKラットとCaroli病の肝内胆管細胞におけるcyclin D1の発現は正常肝より著明に亢進していた.Caroli病の動物モデルであるPCKラットを用い,in vitroとin vivoで特にマイクロRNAに着目した検討を行うことで,Caroli病の新たな治療法を見出すことを当初の研究目的とした.本年度は,in vitroの検討でPCKラット胆管細胞におけるSmoの過剰発現にmiR-125b-1-3qの発現低下が直接的に関与し,それによるSonic Hedgehog経路の活性化が細胞増殖活性の亢進に関与していることを示した.さらに,PCKラット培養胆管細胞へのSmo阻害剤(cyclopamine)の投与は胆管細胞におけるcyclin D1の発現を有意に抑制し,また,PCKラットとCaroli病の肝組織切片を用いた検討で,胆管細胞でcyclin D1が過剰に発現していることが明らかとなった.これらの結果からCaroli病の治療において,cyclopamineの投与は胆管細胞の過剰な増殖とそれに起因する胆管拡張を抑制する有望な薬物療法となる可能性が示唆された.当初の予定はおおむね順調に進展していると考える.カロリ病+先天性肝線維症の新たな治療法を見出すことを目的とし,カロリ病+先天性肝線維症および常染色体劣性多発嚢胞腎(ARPKD)の動物モデルとして確立されたpolycystic kidney(PCK)ラットを用い,特にマイクロRNAに着目した検討を行った.

平成2728年度はPCKラットから単離した培養胆管細胞を使用した検討で,PCKラット胆管細胞でHedgehogシグナル伝達系を促進するSmoothenedの過剰があり,これはmiR-125b-1-3pの発現低下に関連した現象であること,およびSmoothenedアンタゴニストであるcyclopamineがPCKラット胆管細胞の過剰な増殖を抑制することをin vitroで見出した.3年次計画の最終年度である平成29年度は,PCKラットへcyclopamineを投与し,Hedgehogシグナル伝達系の阻害が胆管拡張と肝線維化に及ぼす影響をin vivoで検討した.PCKラットにcyclopamine(10 mg/kg)を4週間,腹腔内に連日投与したところ,肝内胆管拡張と腎嚢胞の形成を対照群と比較して有意に抑制することに成功した.Cyclopamine投与群において胆管細胞の細胞増殖活性(Ki67標識率)は対照群より有意に低く,胆管細胞におけるcyclin D1の発現も抑制された.血液生化学的な特徴として正常ラットと比較してPCKラットはALTとALPが異常高値を示すが,cyclopamine投与は血清ALT, ALP値を有意に低下させた.以上の結果から,Hedgehogシグナル伝達の阻害はカロリ病+先天性肝線維症の新たな治療標的となる可能性が示された.一連の成果を英文論文としてThe American Journal of Pathology誌に投稿した結果,Major revisionとなり現在,追加実験を行っている.カロリ病+先天性肝線維症の動物モデルであるPCKラットを用いた検討で,PCKラット培養胆管細胞ではmiR-125b-1-3pの発現低下とこれに関連したSmoothenedの発現亢進があり,Hedgehogシグナル伝達系の活性化による胆管細胞の過剰な増殖があることをin vitroで見出した.PCKラットにSmoothendedアンタゴニスト(cyclopamine)を投与することで,肝内胆管の拡張と腎嚢胞の形成をin vivoで有意に抑制することに成功した.以上の結果から,Hedgehogシグナル伝達系の阻害はカロリ病+先天性肝線維症の新たな治療標的となる可能性が示された.本年度はPCKラットの培養胆管細胞でmiR-125bの発現低下とSmoの発現亢進があり,Smo阻害剤(cyclopamine)が細胞増殖を有意に抑制することを示した.今後は培養胆管細胞にオリゴRNAを用いてmiR-125bを過剰発現させ,Smoの発現動態や細胞増殖活性を検討する.また,cyclopmaineによる細胞増殖の抑制機序(アポトーシス,細胞老化,オートファジー等の状態)を検討する.最終的に,PCKラットにin vivoでmiR-125bのオリゴRNAの投与もしくはcyclopamineの投与を行い,新たな治療法としての効果を検証したい.PCKラット培養胆管細胞へのmiR-125b-1-3qmimicのトランスフェクトおよびcyclopamineの投与は胆管細胞の細胞増殖を抑制した.Cyclopamineは胆管細胞のcyclin D1の発現を抑制したが,アポトーシスの程度やp21の発現に変化はなかった.今後はmiR-125b-1-3q mimicおよびcyclopamineによるPCKラット培養胆管細胞の細胞増殖の抑制機序を特に細胞老化とオートファジーの観点からより詳細に検討する.最終的にPCKラットにin vivoでcyclopamineもしくはmiR-125b-1-3qmimicの投与を行い,in vitroでの検討結果から期待される肝内胆管の拡張を抑制する効果があるかどうかを検討し,新たな治療法となり得るかどうかを明確にする.人体病理学
医療費分析による医療サービスの経済学的評価と制度・政策形成への提言

本研究では、医療サービスおよび医療費の発生の特徴を需要・供給の双方から捉えた。医療サービスにおける需要サイド(医療保険の加入者側)の情報として、個人別の医療機関の選択や受療の行動を分析した。供給サイド(病院側)の情報として、入院治療や手術の内容・結果、或いは病院別の経営指標を分析した。需要の主要因は(同一保険加入者に於ては)個々の既往歴・服薬歴の影響が最も大きいが、制度変更(特定保健指導等の予防事業、医薬分業の推進)が行動変容や医療費に短期的な変動をもたらすことがわかった。供給(手術の有無や入院日数の長短)の主要因もやはり患者特性にあるが、地域特性や技術指標にも左右されることがわかった。平成22年度における研究内容は主に以下の3点である。(1)健診情報・特定保健指導情報・医療費(レセプト)の各統計の整理を行い、必要な複数の統計をマッチングする。(2)国内出張(病院視察)及び学会参加(3)年度末に目処に分析結果をまとめ、データのサーベイとして研究協力者に配布、意見を仰いだ上で国内学会での発表に応募。また、紀要論文など査読無し論文として形にする。上記3点に関しては共同研究者との打ち合わせを適宜実施している。また国外出張の経費・研究補助者の謝金を当初計上していたが、当該科研費ではなく、別途の研究費よりこれを支出した.(1)についてはデータの更新体制が整い、今年度以降の本格的考察への準備が整った。(2)については実際の地域医療の構築体制を視察するため,福島・山形・千葉・静岡・栃木・長野の400床900床規模の病院を訪問し,医師及び事務担当者にインタビューを行った。また国内学会発表を日本経済学会および日本医療・病院管理学会にて行った。その他、大阪府国保連合会・三重大学・医療セクター評議会が主催する各講演会において、公衆衛生政策や地域医療政策に関する講演を講師の1人として行った。TBSラジオの番組においても同様のテーマで解説を行った。(3)については、(1)で構築したデータから、2008年度2009年度の特定保健指導の医療費適正化効果についてワーキングペーパーにまとめた。研究抄録については,厚生労働省科学研究費事業報告書(津下一代代表)にも転載した。上記の研究内容を通じて、健康政策に関するデータ上の裏付けを図りながら、現場の医療担当者へのフィードバックを行った.また、現実的な課題に対する意見交換の機会を得たことで研究面での課題を精緻化することができた。平成23年度はデータベース作成作業の段階で技術的な問題から中断を余儀なくされた.そのため,研究資金を平成24年度に繰り越した上で,研究活動を行っている.従って研究実績は,平成24年度報告に統合されている.ただし実際には,平成23年度データベース作業の中断中は,主に以下の3点:(1)別の利用可能なデータを利用した調査研究,(2)先行研究の整理,(3)共同研究者との検討会や,新たな共同研究先の開拓,を行った.(1)における代表的な活動として,「提言:日本の医療改革」(日本経済調査協議会・医療改革研究会報告書)における「2章都市再生ビジョンと一体化した医療資源の適正配置を進めよ」の執筆が挙げられる.これは東日本大震災とそれに伴う既存医療資源の欠損をうけ,医療提供システムの刷新を掲げる提言であり,本研究趣旨にも沿うものである.(2)における主な活動として,「生活習慣病予防事業の医療費に及ぼす効果の検討健保組合データを用いた検証」が挙げられる.(なお,当研究は厚生労働省科研費(津下一代代表)の分担研究としても位置付けている)医療費データを長期に蓄積することで,どの程度の疫学的な解明が可能となり,医療サービスの経済学的評価に資するかを論じている.(3)における主な活動として,「健保データを用いた医療費分析Johns Hopkins “Adjusted Clinical Group" Systemを用いた検討」が挙げられる.これは国外(主に米国)で利用されている疾病管理・費用分析のツールが日本での医療情報に適合するかどうかを共同研究で検討する試みである.上記の3点については,調査報告書を執筆し,国内外での研究報告(Johns Hopkins University,東京医科歯科大学,三重大学,日本医療病院管理学会など)を行った.本研究では、医療サービスにおける需要と供給の特性をマイクロデータから明らかにした。需要については、人々が自身の健康情報(健診結果など)に接することで、生活習慣病の予防やプライマリケア(軽症段階での受療)に対し、どのような行動の変容が見られるかを解析した。さらに、一定期間での医療費の合計金額、受療一回あたりの医療費という観点からその規模を分析した。

供給については、同一の傷病名に対する医療機関での治療成果(転帰)の差異を詳しく考察したほか、医療機関の持つ機能や立地の特性、経営の形態が、医業収支に与える影響についても追加的な考察を行った。健康情報を受けた医療サービス需要は、被保険者/被扶養者、年齢・性別、職種など社会経済的な要因により有意に異なることを追証し、その影響は、医療費の変容にも、短期的かつ少額ながら、明らかに反映することを示した。医療サービスの供給については、傷病名別の結果、病院機能、立地など質的な指標と、医業収支などの金銭的な指標の関連を考察し、多面的に評価した。これらの研究を通じて、大規模な個票情報の整理に取り組み、目標としていたデータクリーニングを行うことができた。医療データ(特にレセプトデータ)の持つ特性や、倫理上の取り扱いについても理解を深められた。これらは今後の研究の素地ともなる成果であると捉えている。成果については、国内外の学会発表と論文にまとめた。本研究分野全体の課題として、(1)需要の背景と供給の背景を対比的に考察する統計や研究が乏しいこと、そして(2)疾患の定義や医療費の範囲といった分析の基本デザインが標準化されていないこと、があげられる。本研究の研究成果を生かし、この2点の課題を解決するための発展的な研究課題に現在取り組んでいる。平成23年度事業の一部を平成24年度に繰り越した上で,研究活動を行った.平成23年度は技術的な課題からデータベース作成作業の中断をせざるを得なかった.そのため,平成24年度は,まずデータベースの整備により進捗の遅れを取り戻すことを優先した.その上で,本研究課題における着目は以下の2点:(1)医療サービスの消費者の特性や選好(需要)の分析,政策的介入による医療需要の変化の推計,そして(2)医療サービスの供給者の質の比較分析,政策的介入による医療供給の変化の推計である.(1)について,消費者が健診の受診や保健指導の受講を決定する上での要因を考察した.また,疾患別に消費者が,どの病気ならどの医療機関に行くのか,を分析した.保健指導など個人に対する政策的な働きかけが,医療サービスの利用(費用)にどのような効果をもたらしているかも検討した.(2)について,供給者の質の比較として,薬局比較や地方自治体立病院の比較を行った.医療は公的保険の制度の下に供給され,事業者には補助金・交付金等も多い.公的資金が其々の経済合理性(インセンティブの付与,ナショナルミニマムの維持等)の目的に適しているかを注意深く検討した.また,本研究課題をふまえた将来的な研究活動の準備として主に2点:(1)新たな利用可能データの整理,(2)海外専門家との検討会の実施や共同研究の準備,を行った.(1)では,医療供給において,供給者(主に病院)の質を比較する情報が依然として十分でないことから,全国のDPC病院から,入院治療のデータを提供いただくプロジェクトに参画している.現在,地域比較・疾患別比較が可能な状態に整備している(東京医科歯科大学・川渕孝一氏との共同研究)(2)では,海外の医療の時系列データ分析の専門家,および産業規制の専門家と意見交換および共同研究の機会を活用した.
単一分子検出法による三重鎖DNAの作用機序の研究

[目的]本研究は単一分子検出法の一つである蛍光相関分光法(Fluorescenc Correlation Spectroscopy,FCS)を用いて,溶液中での3重鎖DNAの形成機序の解明を目的とした。このために3重鎖DNAの一つのモデルとして蛍光標識(ロ-ダミン)オリゴT15DNAをプローブとし,ホモプリン:ホモピリジン鎖で形成された2重鎖DNAをターゲットとして,プローブDNAの並進拡散速度の変化から3重鎖生成過程をとらえ、それを用いて3重鎖DNA作用機序の解明を行なおうとしたものである。初年度はFCS法を3重鎖DNAの生成過程の定量化法として確立した。次年度は実際の3重鎖形成過程をFCSを用いて測定を行い,その過程を解析した。[方法]まず,光標識モノマー(Flu-dUTP)存在下でPCR法を用いる事により,DNA鎖長をコントロールしながら,蛍光標識を導入す方法を開発した。これにより,50塩基対から7000塩基対までの様々の長さのDNAの並進拡散速度を調べる事が可能となった。また,3重鎖DNAの生成過程と比較するために蛍光標識一本鎖DNAが相補的なDNA鎖に結合し2重鎖DNAを生成する過程を解析した。[結論]FCSで求められた2重鎖DNAの並進拡散速度はDNAを剛体棒状分子として数値計算した結果と非常に良い一致を示した。3重鎖DNAはさらに強固な構造を取ることが考えられるため,FCSを用いて3重鎖DNAの形成過程を解析できる事を明かにした。3重鎖DNAの生成速度は2重鎖DNAに比較して遅い事,また,2重鎖DNAでは加えたプローブDNAの全量が結合したのに対し,3重鎖DNAでは8割しか結合していないことが分かった。今後,塩基配列を変えたプローブDNAやターゲットDNAを用いてミスマッチの影響を調べて行く予定である。[目的]本研究は自己相関蛍光法(FCS)を用いた単一分子検出法を利用して,3重鎖DNAの形成過程の定量化を目的としている。このために蛍光標識(ロ-ダミンラベル)を行なった一本鎖オリゴTをプローブDNAとし,2重鎖DNAのホモプリン:ホモピリジン鎖をタ-ゲトとして,プローブDNAの並進拡散速度の変化から3重鎖生成過程を捉えようとすことである。本年度はFCS法を3重鎖DNAの生成過程の定量化法として確立するために、まず一本鎖DNAと2重鎖DNAそれぞれを用いて鎖長とDNAの溶液中における並進拡散速度をの関係を明かにした。[方法]まず,光標識モノマー(Rho-dUTP)存在下においてPCR法を用いる事により,DNA鎖長をコントロールしながら,蛍光標識を導入す方法を開発した。また,3重鎖DNAを生成する過程のモデルとして一本鎖DNAが相補的なDNA鎖に結合し2重鎖DNAを生成する過程を解析した。[結論]FCSで求められた2重鎖DNAの並進拡散速度はDNAを剛体棒状分子といて計算したモデルと非常に良い一致示した。このことは3重鎖DNAは溶液中においてさらに強固な構造を取ることが示唆され,次の3重鎖DNAの測定結果を解析する時の有力なモデルとなった。また,一本鎖DNAが相補的なDNA鎖に結合する時は並進拡散速度はおおよそ20倍以上に遅くなり,3重鎖DNAを用いる時でもFCS法が有効である事が示唆された。

以上の研究により,FCSを用いた3重鎖DNA作用機序の基本的な戦略が確立できた。[目的]本研究は単一分子検出法の一つである蛍光相関分光法(Fluorescenc Correlation Spectroscopy, FCS)を用いて、溶液中での3重鎖DNAの形成機序の解明を目的とした。このために3重鎖DNAの一つのモデルとして蛍光標識(ロ-ダミン)オリゴT15DNAをプローブとし、ホモプリン:ホモピリジン鎖で形成された2重鎖DNAをターゲットとして、プローブDNAの並進拡散速度の変化から3重鎖生成過程をとらえ、それを用いて3重鎖DNA作用機序の解明を行なおうとしたものである。初年度はFCS法を3重鎖DNAの生成過程の定量化法として確立した。次年度は実際の3重鎖形成過程をFCSを用いて測定を行い、その過程を解析した。[方法]まず、光標識モノマー(Flu-dUTP)存在下でPCR法を用いる事により、DNA鎖長をコントロールしながら、蛍光標識を導入する方法を開発した。これにより、50塩基対から7000塩基対までの様々の長さのDNAの並進拡散速度を調べる事が可能となった。また、3重鎖DNAの生成過程と比較するために蛍光標識一本鎖DNAが相補的なDNA鎖に結合し2重鎖DNAを生成する過程を解析した。[結論]FCSで求められた2重鎖DNAの並進拡散速度はDNAを剛体棒状分子として数値計算した結果と非常に良い一致を示した。3重鎖DNAはさらに強固な構造を取ることが考えられるため、FCSを用いて3重鎖DNAの形成過程を解析できる事を明らかにした。3重鎖DNAの生成速度は2重鎖DNAに比較して遅い事、また、2重鎖DNAでは加えたプローブDNAの全量が結合したのに対し、3重鎖DNAでは8割しか結合していないことが分かった。今後、塩基配列を変えたプローブDNAやターゲットDNAを用いてミスマッチの影響を調べて行く予定である。