hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
悪性胸膜中皮腫に対するネクロプトーシス誘導と抗癌剤耐性機構との関連性の解析

悪性胸膜中皮腫はアスベスト曝露と密接に関連し,壁側胸膜の中皮細胞から発生する極めて予後不良の腫瘍である.今後わが国で増加すると予想されている悪性腫瘍のひとつである.しかしながら,悪性胸膜中皮腫に対する有効な治療法の確立は遅れている.近年明らかになってきた細胞のプログラム自死機構である『ネクロプトーシス』に注目し,進行悪性胸膜中皮腫の治療への応用可能性を検討した.既知のネクロプトーシス誘導を複数使用し,その誘導効率を比較検討した.TNF-α+IAP(アポトーシス阻害因子)阻害薬+Caspase阻害薬,の併用法が最も細胞死を誘導し,Necrostatin-1による細胞死阻害,RIPK1/RIPK3/MLKLのリン酸化蛋白の増加,および電子顕微鏡画像による形態確認,をもってネクロプトーシスを確認した.シスプラチン耐性,ペメトレキセド耐性,野生型の悪性胸膜中皮腫細胞株を使用し,ネクロプトーシスの誘導効率を検討したところ,シスプラチン耐性株で誘導効率が高いことが明らかとなった.シスプラチン耐性と関連することで知られるMDR1,MRP1,MRP2の発現レベルとネクロプトーシスの誘導効率との相関を検討したが,明らかな相関は示されなかった.悪性胸膜中皮腫はアスベスト曝露と密接に関連し,壁側胸膜の中皮細胞から発生する極めて予後不良の腫瘍である.今後わが国で増加すると予想されている悪性腫瘍のひとつである.しかしながら,悪性胸膜中皮腫に対する有効な治療法の確立は遅れている.ネクロプトーシスは,細胞死の一つの形態であり,「プログラムされたネクローシス(壊死)」とも呼ばれる.これまでネクローシスは,プログラムされない偶発的におこる細胞死と認識されてきた.しかし近年,RIPK1とRIPK3とよばれるキナーゼの活性依存的に誘導される,ネクローシス様の細胞死の存在が明らかにされ,「ネクロプトーシス」というプログラムされた細胞死として認識されるようになってきた.我々はこのネクロプトーシスに注目し,悪性胸膜中皮腫の治療オプションになり得るかを探索する.悪性胸膜中皮腫の細胞株(野生株)と我々が樹立したシスプラチン耐性株を用い,ネクロプトーシス誘導の可否を比較した.ネクロプトーシス誘導方法にはpan-caspase inhibitorおよびSmac mimeticを併用する既知の方法を用いた.結果として,野生株と比較し,耐性株においてネクロプトーシス誘導による細胞死が優位に多く生じていた.耐性株においてRIPK3およびMLKLの発現が亢進されていた.薬剤耐性悪性中皮腫細胞においてネクロプトーシスが誘導されやすいことが明らかとなり,かつネクロプトーシス経路構成蛋白であるRIPK3およびMLKLの発現亢進が誘導効率と相関があることを示した.悪性胸膜中皮腫細胞株2種,およびそれらに対しシスプラチン持続曝露により樹立した耐性株2種を用意した.ネクロプトーシス誘導方法として知られているTNF-α,IAPアンタゴニスト,caspase-8阻害の併用を参考に,IAPアンタゴニストとしてBV-6,caspase-8阻害としてZ-VADを用いた.TNF-αを用いた3薬剤の組み合わせのうち,最も効率のよいネクロプトーシス誘導の条件を探索し設定した.そして,野生株に比べ,耐性株においてネクロプトーシスによる細胞死誘導が多く生じることが明らかとなった.またネクロプトーシス誘導経路の構成蛋白であるRIPK3およびMLKLの発現が耐性株で亢進していることを確認した.RIPK3,MLKLの発現増加がネクロプトーシス誘導効率に関与している可能性を見出した.悪性胸膜中皮腫はアスベスト曝露と密接に関連し,壁側胸膜の中皮細胞から発生する極めて予後不良の腫瘍である.今後わが国で増加すると予想されている悪性腫瘍のひとつである.しかしながら,悪性胸膜中皮腫に対する有効な治療法の確立は遅れている.近年明らかになってきた細胞のプログラム自死機構である『ネクロプトーシス』に注目し,進行悪性胸膜中皮腫の治療への応用可能性を検討した.既知のネクロプトーシス誘導を複数使用し,その誘導効率を比較検討した.TNF-α+IAP(アポトーシス阻害因子)阻害薬+Caspase阻害薬,の併用法が最も細胞死を誘導し,Necrostatin-1による細胞死阻害,RIPK1/RIPK3/MLKLのリン酸化蛋白の増加,および電子顕微鏡画像による形態確認,をもってネクロプトーシスを確認した.シスプラチン耐性,ペメトレキセド耐性,野生型の悪性胸膜中皮腫細胞株を使用し,ネクロプトーシスの誘導効率を検討したところ,シスプラチン耐性株で誘導効率が高いことが明らかとなった.シスプラチン耐性と関連することで知られるMDR1,MRP1,MRP2の発現レベルとネクロプトーシスの誘導効率との相関を検討したが,明らかな相関は示されなかった.これまではシスプラチン耐性株においてネクロプトーシス誘導効果を評価したが,これに加え我々が樹立したペメトレキセド耐性株についても同様にネクロプトーシス誘導効果を評価し,ペメトレキセドの治療ターゲットであるthymidylate synthase(TS), glycinamide ribonucleotide formyltransferase(GARFT)発現との相関を調べる.シスプラチン耐性機構およびペメトレキセド耐性機構として知られる既知の蛋白群との発現とネクロプトーシス誘導効率の相関を調べる.
葉緑体のRNAプロセス・翻訳系に関与するRNA結合性蛋白質の研究

(1)葉緑体単離条件の検討エンドウが生化学研究に適しているので、エンドウの栽培条件、葉の採取条件および葉緑体の単離法を組織的に再検討し、満足すべき結果を得た。次いで、エンドウ葉緑体転写物のRNAエディティング部位を探索した。(2)翻訳シス配列とトランス因子の解析タバコ葉緑体の30種のmRNAは、Shine-Dalgarno配列が無く、代わりに特異的な蛋白因子が翻訳開始に必要である。我々の開発したin vitro翻訳系を用いてATP合成酵素サブユニットβのmRNAのシス配列を同定した。ついで、Shine-Dalgarno様の配列を持つリボソームタンパクS2のmRNAのシス配列を調べたところ、Shine-Dalgarno様配列が阻害的に働くことを見出した。.(3)RNAエディティング因子の単離と解析葉緑体でのRNAエディティングの分子機構を解析するため、世界に先がけて単離タバコ葉緑体よりin vitro系を開発した。この系を用いてタバコ葉緑体のpsbL mRNAとpsbE mRNAの部位決定因子を同定し、25kDaと56kDaのタンパク質であることを示した。この単離を進めているが、すぐ活性が無くなり、困難を極めている。(4)エンドウ葉緑体でのRNAエディティングの解析エンドウをタバコに次ぐモデル系として、その単離葉緑体よりin vitroRNAエディティング系を開発した。エンドウのpsbE mRNAはエディティング部位が無い。タバコのpsbE mRNAを基質に用いてもエディトされない。従って、エディティング部位をエディティング活性は共進化すると考えられる。葉緑体遺伝子の発現は、転写・RNAプロセス・翻訳の課程に大別される。本研究では、RNAプロセスと翻訳に焦点をしぼり、両過程を一つの系と考える。この系では、RNAが主役であり、この系に関与するタンパク質遺伝子は、直接的・間接的にRNAに親和性を持つ。そこで、in vitro翻訳系やin vitro RNAエディティング系を用いて機能面から因子の単離同定も試みすことを目的とする。(1)葉緑体単離条件の検討多量の無傷葉緑体を効率的に単離するため、タバコの栽培条件、葉の採取条件(大きさ、時刻、明暗処理、ホルモン処理など)、および葉緑体の単離法を組織的に再検討した。(2)RNAエディティング因子の単離と解析タバコ葉緑体で、31ヶ所のエディティング部位を同定した。in vitroエディティング系で見出したpsbL mRNAのエディティング部位決定因子(25kDa)を見出したので、ndhB mRNAの部位決定因子について明らかにした。(2)翻訳因子の単離と解析タバコ葉緑体の30種のmRNAは、Shine-Dalgarno配列が無く、代わりに特異的な蛋白因子が翻訳開始に必要である。我々の開発したin vitro伽翻訳系を用いてリボソームタンパクmRNAの翻訳因子を探索中である。(3)RNAエディティング因子の単離と解析タバコ葉緑体のpsbEmRNAの部位決定因子を同定し、56kDaのタンパク質であることを示した。この単離法を探索中である。(1)翻訳シス配列とトランス因子の解析タバコ葉緑体の30種のmRNAは、Shine-Dalgarno配列が無く、代わりに特異的な蛋白因子が翻訳開始に必要である。我々の開発したin vitro翻訳系を用いてATP合成酵素サブユニットβのmRNAのシス配列を同定した.ついで,Shine-Dalgarno様の配列をもつリボソームタンパクS2のmRNAのシス配列を調べたところ,Shine-Dalgarno様配列が阻害的に働くことを見出した。このShine-

Dalgarno配列を含む10ヌクレオチド領域が阻害しており、この領域を欠失または変異すると翻訳活性は約20倍に上昇することを示した。さらに葉緑体内では、この領域にトランス因子が結合することを明らかにした。(2)RNAエディティング因子の単離と解析我々が開発した葉緑体RNAエディティング系を用いて、タバコ葉緑体のpsbE mRNAのシス配列を上流-20から-6ヌクレオチドの領域と決定した。シス配列の中央のヌクレオチドをP32で標識したmRNAを用いてUVクロスリンキング法で部位決定因子を同定し、56kDaのタンパク質であることを示した。この単離を各種クロマトグラフ法や沈殿法で進めているが,すぐ活性が無くなり,困難を極めている。一方、petB mRNAのシス配列の決定を進め、トランス因子の同定も同様の方法で行う予備実験をした。
東アジアの農産物貿易の構造変動と食料供給力の安定化に関する国際共同研究

近年、中国、韓国からの農産物の輸入が急増している。その農産物輸入急増の背景には、(1)日本の輸入商社等の技術移転による農産物供給輸出力の増強、(2)我が国の量販店や外食産業による食品加工業者への低価格製品納入要請、(3)我が国の農業の担い手の高齢化・担い手不足等による農産物供給力の低下が影響している。この3つの要因は、どのように東アジアの農産物貿易の構造変動に影響しているのか解明し、将来、3国が「競争から共生」に転換するための課題を解明したいと思ったことが本研究を着想した理由であった。本研究では、緊密な関係を構築している日本、中国、韓国の研究者による共同調査と輸入商社を加えた共同討論を基にして、3カ年間で、次の3つの課題を解明した。第1は、近年の3国間における農産物貿易の構造変動の要因解明を行った。第2は、今後の3国の長期的食料供給力を推計した。第3は、3国間における農業・食料を巡る現在の競争構造から将来の共生構造を構築するための課題を解明した。中国と韓国における調査研究では研究組織メンバーはもちろん、中央政府、地方政府、農産物品質管理院、農産物流通公杜、農協中央会、輸出入業者、卸売市場、中央と地方の各種研究所、大学、農家など実に多くの協力を得た。本研究組織メンバーの中から李炳〓博士、王志剛博士、金中起博士を九州大学にお招きして、「九州・東アジアフードシステム研究会」を2004年7月23日に九州大学国際ホールで地元の農業関係者の協力を得て開催できたのは非常に幸いであった。本年度は野菜についての調査研究に集中し、韓国と中国の対日輸出産地を調査した。1.韓国では施設野菜の生産農家、農協、輸出業者を対象に聴き取り調査をした。日韓における生鮮野菜の貿易パターンは、韓国では消費されない品種であり完全契約栽培により日本に輸出されるもの(キュウリ)、日本と韓国両市場の価格動向を睨みながら上場されるもの(ミニトマト、ナス)、日本市場に与える影響は小さいもの(パプリカ)、需要は増大しているが日本では栽培されないもの(ゴマの葉っぱ、青唐辛子等)があげられる。韓国の輸出農家はより高い所得を得ることから、より安定的な所得を確保することへ変化がみられる。また、韓国の輸出農家は日本を「共生の相手」だと答えた方が42.9%、「競争相手」は35.7%、「考えたことがない」は21.4%であった。2.中国では日本向け最大の輸出産地である山東省の生鮮野菜の生産農家、輸出業者への聴き取り調査を行った。日本への輸出は白ねぎ、牛蒡が多くなっている。農家の平均耕地面積は0.50.6haであるが、少量多品目の生産が行われている。輸出業者はこのような農家と契約栽培を行うパターン、自社直営農場で生産を行うパターン、地方卸売市場からの買い取りを移出仲買人に委託するパターンが存在する。日本の商社からの注文に応じて日本の港まで出荷するのが業務の範囲であり、運賃代及び保険料は輸出業者が負担する。暫定セーフガード措置以前は、輸出量は急速に増大していたが、その後の中国の毒菜報道、中国産冷凍ほうれん草からの残留農薬の検出、中国産野菜に対する検疫の強化体制がとられたことにより、日本市場からの評価は非常に厳しくなったとの見方をしており、東南アジア、東アジア、アメリカ等に輸出先を多角化させている。また、同時に自社で残留農薬検査機器を導入し、安全性確保への取り組みもみられるようになっている。本年度は中国現地調査により、主に食料供給の構造変化と農産物輸出戦略を明らかにしてきた。1.これまで中国では、食料供給力が不十分な状態にあり、一貫して農薬・化学肥料の投下、農業技術の近代化による農産物供給力の向上が図られてきた。これを前提とすることに変わりないが、WTO加盟後には国際競争力の強化のため、安全かつ良質の農産物供給を重視するようになっている。

2.農産物安全性・品質を重視した無公害食品、緑色食品、有機食品の基準を定め、これらへ生産を転換している。これらの農産物生産に占める割合はまだ低いが、緑色食品の生産は2002年に1,756杜、中国の食品産業をリードする龍頭企業については151社のうち51杜で取り組まれている。農産物の高級化、高所得者への販売による価値実現、海外市場参入を促進するものとして生産の振興が図られている。3.緑色食品の認証費用は1万元である。2001年の農民1人当たりの平均年収は2,366元であるため、農家が個別に認証される可能性はほとんどないといってよい。その代わりにこの認証は農産物の生産基地単位で取得されることが多い。生産基地では管理者と参加農家で契約生産が行われ、統一された生産要素の利用、生産技術の導入がなされ、農産物のロットの拡大と均一化が図られる点にメリットがある。生産基地への参加農家からの買取価格は最低価格を保証するとともに、卸売市場価格が変動しても、割高に設定することにより農産物の安定確保を図っている。緑色食品の中国での小売販売価格は慣行農産物の1020%高く設定されているが、これ以上の価格では販売数量の減少が懸念され、最近では、海外市場の開拓が目指されている。ミャンマーの野菜や米の生産地、卸売市場を調査した。その結果、(1)同国の軍事政権が先進国から認められず、そのため先進国への野菜や米の輸出が許可されず、野菜や米が過剰生産状態になり、農産物価格が低迷し、農家が困窮している実態を明らかにした。(2)農家が豊かになるには、世界と連動した農業政策、市場政策が必要であることを分析した。また、(3)卸売市場の建設費が不足しているために、溜池を簡単に埋め立てた土地の上での市場であるために、悪臭がし、汚水が染み出す状態であった。日本からの資金援助があれば、多くの国民が恩恵を受けることなどを解明した。また、(4)農業協同組合が未発達であるために、商人が農産物流通を支配していること、(5)卸売市場では場長が軍人であるために、必ずしも効率的流通がなされていない実態を明らかにした。韓国における卸売市場政策、韓国農産物の日本国内での流通実態などを調査し、(1)韓国では労働賃金の上昇により、(2)対日輸出が必ずしも有利ではなくなりつつある実態を解明した。日本における野菜の生産の生産を分析し、(1)今後とも日本の野菜の生産力は減少すること、(2)その原因は労働力の減少と高齢化であること、(3)その結果、輸入が増加すること、(4)特に、中国からの加工野菜が増加すること、(5)従って、税関における加工野菜の安全性検査が重要になっていることなどを明らかにした。今後、東アジアの農産物の輸入が増加することが予測されるが、日本においては(1)認定農業者等の担い手の確保、(2)有機農産物や特別栽培農産物などの高付加価値農産物の生産が重要であること、(3)野菜の卸売市場流通の再編、農産物直売所の設置、野菜の価格安定制度の拡充などが重要であることを分析した
ベバシズマブと降圧薬との薬理学的相互作用に基づく高血圧治療の最適化戦略

[研究目的]ヒト血管内皮増殖因子に対するモノクローナル抗体であるベバシズマブは、肺がんや大腸がんに対する代表的な分子標的薬である。しかしながら、約20%の患者では高血圧が発症するため、定期的な血圧測定と適切な降圧薬の投与が必要とされる。ベバシズマブと一部の降圧薬の間では、一酸化窒素が関与しているため、両薬剤の併用によって抗腫瘍効果に影響を及ぼす可能性がある。本研究では、がん患者におけるベバシズマブの抗腫瘍効果に及ぼす降圧薬の影響についてレトロスペクティブに調査する事を目的とした。[研究方法]ベバシズマブが単剤または併用で投与された肺がん、大腸がん患者10名を対象とした。電子カルテシステムから患者背景、血圧測定値、降圧薬の服用状況に関する情報を収集した。[研究成果]ベバシズマブ投与後、翌日までの血圧変動について調査した結果、10例中2例の患者においてGrade 1または2の血圧上昇が認められた。また、別の1名の患者については、ベバシズマブ投与直前の血圧が高いにも関わらず、ベバシズマブが投与されていた。降圧薬の服用状況ついて調査した結果、2例の患者では投与開始前から降圧薬を服用していたが、ベバシズマブ投与後も降圧薬の服用は継続し、投与量の変更や新たな薬剤の追加は認められなかった。ベバシズマブ投与後、高血圧の発症を認め、降圧薬が新たに追加投与された患者は1例であった。降圧薬投与後は、適切に血圧がコントロールされていた。今後更に症例数を増やし、ベバシズマブの抗腫瘍効果に及ぼす降圧薬の影響に検討していく予定である。
可視化と価格付けによる家庭用電力需要の制御に関する研究：離島でのフィールド実験

本研究は、日本の温室効果ガス排出削減目標(2013年比26%削減)達成に向けた再生可能エネルギー(再エネ)普及(総電力比率2224%)と、強靭なエネルギーシステム構築に向けた電力市場改革という2つの大きな政策目標をいかに統合的に達成できるのかという問題意識のもと進めている。具体的には、再エネの供給変動を念頭に置いたダイナミックプライシングにより、インバランスリスクや電力卸売市場からの調達量を軽減させることができるかをフィールド実験により実証するものである。ダイナミックプライシング(太陽光発電ポテンシャルに応じた価格付け)に関する地域実証実験は兵庫県・沼島にて実施され、得られた時間単位のビッグデータを計量経済学的に解析した。フィールド実験と解析は以下のように進めた。1)協力50世帯を実験群(28世帯)、対照群(22世帯)に分割。2)実験は、初期配付の7,000ポイントから電力消費量に応じて控除し、実験終了後の残余ポイントを世帯に還元。3)控除率は太陽光発電による供給ポテンシャルに応じた需要を形成するよう設定。具体的には、晴天時には低く、雨天・曇天時には高い控除率を設定。4)実験開始前2週間、実験期間2週間、実験後2週間のデータを収集整理。5)世帯のパネルデータを構築し、Propensity Score Matching (PSM)法によって介入の効果を推定。その結果、ダイナミックプライシングによる電力消費削減の平均処置効果は約10%であることが示された。太陽光発電等の再エネを主力電源とする新電力会社がこのようなプライシングにより需給マッチを図る可能性を示唆している。ナッジ手法による電力消費行動変化の持続性に課題があることが明確になり、次年度以降は、ナッジの精緻化(主要家電ごどの消費状況の可視化,節電アドバイスなど)を試みて効果の持続性を検証することとしている。ダイナミックプライシングに関する離島でのフィールド実験から得られた電力消費データをPropensity Score Matchingという高度な統計分析法により解析した結果、新規性かつ政策的含意のある科学的知見が得られ、取りまとめた論文が国際学術誌に掲載されたので。2019年度は、別地域で実施された電力消費状況の見える化による消費行動変容に関する実験結果を解析し、成果を取りまとめる予定である。自律分散エネルギーシステムを構築するためには,蓄電池への過度の依存回避の観点からも自然エネルギー等による電力供給の時間変動にできる限り追随した需要管理(デマンドサイトマネジメント)が重要な視点となる。とくに本事業が対象とする離島では,持続可能なエネルギー需給システムの構築が電力市場自由化や災害時への対応の観点から喫緊の課題となっている。そこで本研究では,地域特性を踏まえた消費情報の可視化やダイナミックプライシング手法の確立を目指し,兵庫県南あわじ市沼島の世帯群(50世帯)を対象として,電力消費状況の情報のリアルタイムフィードバックや自然エネルギーの発電量・蓄電量に応じた時間帯別電力価格制導入による電力消費制御のフィールド実験を実施した。具体的には、夏期(8月)および冬期(1月)に太陽光発電ポテンシャル(日射条件)等に応じたプライシングを設定し,参加50世帯(実験群25世帯,対照群25世帯)の電力消費抑制効果を検証した。電力消費の可視化とプライシングの総合効果で対照群と比較して10%程度の電力消費量の抑制を目指した。その結果,夏期のプライシング実験のパネルデータ分析より、実験前後×実験群対照群の間の消費電力削減効果(DID)は、13.8%(10%水準で有意)となり、当初の目標を達成した。また,実験開始前・後で50世帯全体では11.7%低減しており、対照群でも電力消費を減らしていた。さらに,電力消費の多い世帯又は時間帯で、タブレットへのアクセス回数が増えることも明らかになった。一方,冬期のプライシング実験では有意な消費削減効果は認められなかった。その原因としては、冬期の省エネ対策の難しさや実験への関心の低下などが考えられる。実験群・対照群を設定したうえで、電力消費に関するダイナミックプライシングのフィールド実験を実施し、夏期の実験では10%以上の削減効果を達成しているため。一方,電力需要管理のための消費情報のリアルタイムなフィードバックやダイナミックプライシングの効果を計測・推計した例は日本ではほとんど存在しない。他方,電力市場の自由化やデマンドレスポンスによる需要削減が進む欧米の一部の国・州では,電力のダイナミックプライシングの社会実験が行われてきており,2000年代には15例ほどの取組が報告されている。具体的には、夏期(8月)に太陽光発電ポテンシャル(日射条件)等に応じたプライシングを設定し,参加50世帯(実験群25世帯,対照群25世帯)の電力消費抑制効果を検証した。

夏期のプライシング実験のパネルデータ分析より、実験前後×実験群対照群の間の消費電力削減効果(DID)は、10.6%(10%水準で有意)となり、当初の目標を達成した。2015年度のフィールド実験の経験も踏まえ、2016年度も沼島の参加世帯のご協力のもと順調にダイナミックプライシング実験を行うことができ、十分なデータを得ることができた。これらのデータの解析の結果、既往の研究や前年度までの結果と整合的なプライシング効果が実証された。このような一連の研究成果を国際学術誌(査読付き)に掲載することができた。本研究は、日本の温室効果ガス排出削減目標(2013年比26%削減)達成に向けた再生可能エネルギー(再エネ)普及(総電力比率2224%)と、強靭なエネルギーシステム構築に向けた電力市場改革という2つの大きな政策目標をいかに統合的に達成できるのかという問題意識のもと進めている。具体的には、再エネの供給変動を念頭に置いたダイナミックプライシングにより、インバランスリスクや電力卸売市場(JEPX)からの調達量を軽減させることができるかをフィールド実験により実証するものである。ダイナミックプライシング(太陽光発電ポテンシャルに応じた価格付け)に関する地域実証実験は兵庫県・沼島にて実施され、得られた時間単位のビッグデータを計量経済学的に解析した。フィールド実験と解析は以下のように進めた。1)協力50世帯を実験群(28世帯)、対照群(22世帯)に分割。2)実験は、初期配付の7,000ポイントから電力消費量に応じて控除し、実験終了後の残余ポイントを世帯に還元。3)控除率は太陽光発電による供給ポテンシャルに応じた需要を形成するよう設定。具体的には、晴天時には低く、雨天・曇天時には高い控除率を設定。4)実験開始前2週間、実験期間2週間、実験後2週間のデータを収集整理。5)世帯のパネルデータを構築し、実験群・対照群と実験前・実験中の交差項を利用するDifference in Difference(DID)法によって介入の真の効果を推定。その結果、1ダイナミックプライシングによる真の電力消費削減効果は約5%程度であること、2プライシングと電力消費変化の関係より需要の価格弾力性は-0.73であること、が示された。太陽光発電等の再エネを主力電源とする(地域)新電力会社がこのようなプライシングにより需給マッチを図る可能性を示唆している。研究計画に掲げたフィールド実験による実証目標、すなわち、ダイナミックプライシングにより太陽光発電など供給能力の時間変動に応じた需要シフトを実現しうることを明らかにできたため。
手話認識システムを利用した手手辞典の開発と手話による百科事典の提案

平成30年度は,機械学習を用いて手話単語を学習させ,人の動きから特定の手話単語を認識できるようにすることを目標とした.まず,いくつかの手話サークルに依頼し,対象とする手話単語の収集を行なった.手話単語は手話技能検定試験6級101単語を対象とし,1単語につき100個程度,合計10,000個以上の画像データを収集した.手話表現の始まりから終わりまでの期間,人の肩から手首までの関節と両手の関節部分を取得し,それぞれの点においてx,y座標を1フレームごとに取得したデータの集合をCSV形式ファイルとして作成した.データの約90%を学習データ,残りの約10%をテストデータとしてクロスバリデーションを行う.学習には再帰型ニューラルネットワークを構築して行なった.その結果,認識精度は約75%となった.学習データとして人の関節データを用いたが,類似している手話表現において誤認識が起こっていた.認識ができなかった部分について,その原因を検討したところ,手型の認識不足(例:撮影時のブレによって一と二の区別ができていない)と前後の動きの認識不足が挙げられる.これらを解決する方法としては,カメラのシャッタースピードを上げる.3次元データの収集などがある.これらの研究成果については,すでに研究会で発表を行い,国際会議(AAATE2019)においても発表を行う.2019年度は,これらも問題を解決すると共に,手話単語の種類を増やしていく.さらに手手辞典の試作を行う.研究計画通り,手話技能検定試験6級レベルの認識が行えた.ディープラーニングを行なったとき,予想よりも少ないデータ数で収束した.当初は,1単語当たり,100程度でも少ないと予想していたが,これよりも遥かに少ないデータ数で収束することがわかった.大量の動画データの収集,分類,機械学習といった一連の流れについてノウハウが得られたので,2019年度以降はより一層研究が進むと考えられる.2019年度は5級レベルを対象にするが,更に語彙を増やすことも考える.また,6級レベルの手手辞書の試作を行う.平成30年度は,機械学習を用いて手話単語を学習させ,人の動きから特定の手話単語を認識できるようにすることを目標とした.まず,いくつかの手話サークルに依頼し,対象とする手話単語の収集を行なった.手話単語は手話技能検定試験6級101単語を対象とし,1単語につき100個程度,合計10,000個以上の画像データを収集した.手話表現の始まりから終わりまでの期間,人の肩から手首までの関節と両手の関節部分を取得し,それぞれの点においてx,y座標を1フレームごとに取得したデータの集合をCSV形式ファイルとして作成した.データの約90%を学習データ,残りの約10%をテストデータとしてクロスバリデーションを行う.学習には再帰型ニューラルネットワークを構築して行なった.その結果,認識精度は約75%となった.学習データとして人の関節データを用いたが,類似している手話表現において誤認識が起こっていた.認識ができなかった部分について,その原因を検討したところ,手型の認識不足(例:撮影時のブレによって一と二の区別ができていない)と前後の動きの認識不足が挙げられる.これらを解決する方法としては,カメラのシャッタースピードを上げる.3次元データの収集などがある.これらの研究成果については,すでに研究会で発表を行い,国際会議(AAATE2019)においても発表を行う.2019年度は,これらも問題を解決すると共に,手話単語の種類を増やしていく.さらに手手辞典の試作を行う.研究計画通り,手話技能検定試験6級レベルの認識が行えた.ディープラーニングを行なったとき,予想よりも少ないデータ数で収束した.当初は,1単語当たり,100程度でも少ないと予想していたが,これよりも遥かに少ないデータ数で収束することがわかった.大量の動画データの収集,分類,機械学習といった一連の流れについてノウハウが得られたので,2019年度以降はより一層研究が進むと考えられる.2019年度は5級レベルを対象にするが,更に語彙を増やすことも考える.また,6級レベルの手手辞書の試作を行う.手話収集にかかる謝金が,予定より少ない支出となった.これは,当初想定していたデータ数よりも少ない数で学習が進んだ結果による.また,収集に伴う出張も少なくなった.2019年度は,認識できる手話の数を増やすため,データ数よりも単語の種類を増やす方向に向ける.そのための謝金や機械学習を加速させるためのディープラーニング用のPCの購入に充てる.
原子層状構造をもった準安定相・合金薄膜の創製と磁性

強磁性金属合金の中でも(Fe-Co)系合金材料は古くから実用材料として非常に多くの分野で応用されている。Co-Pt系の合金は、大きな磁気異方性Ku及び飽和磁化Msを有することで知られており、そのため、磁気記録材料、永久磁石材料等として広く使われている。最近、Fe-Co-Pt合金薄膜や(Co-Fe)とPtの多層膜は、その非常に大きな磁気異方性及び大きな飽和磁化、そして大きな光-磁気特性を有することから、記録材料として注目を浴び、精力的な研究開発が行われている。CO_<75>Pt_<25>合金薄膜は規則構造(L1_2構造)をとった場合、非常に大きな磁気異方性定数Ku(10^7erg/cc台)の値が報告されている^<(1,2)>。しかしながら、(FeCo-Ni)_<75>Pt_<25>四元系合金薄膜の磁気特性、についての研究は全くなされていない。またKuと膜構造との間の関係についても、今だ不明な点が多い。そこで本研究は(CoNi)_<75>Pt_<25>合金薄膜を対象としてその組成及び作製条件を系統的に変化させ、垂直磁気異方性と規則度Sとの関係を明らかにすることにより、磁気異方性のメカニズムに関する知見を得ることを目的としている。300°C450°Cで成膜した(CoNi)_<75>Pt_<25>合金では、部分的にL1_2構造が見られる。(CoNi)_<75>Pt_<25>合金薄膜のKuとSとの間には密接な関係があり、全ての組成において、Sの上昇に伴いKuの値は大きくなった。Ni_<75>Pt_<25>合金薄膜のK_uはS=0.3で8x10^5erg/cc,(NiCo)_<75>Pt_<25>合金薄膜のK_uはS=0.5で4x10^6erg/cc,Co_<75>Pt_<25>合金薄膜のKuはS=0.7で2x10^7erg/ccである^<(1,2)>。磁化容易軸は300°Cから450°Cでは垂直に向いている。Co_<75>Pt_<25>合金薄膜は規則構造(L12構造)をとった場合、非常に大きな磁気異方性定Ku(10^7erg/cc台)の値が報告されている。[1,2]しかしながら、(Fe-Co-Ni)_<75>Pt_<25>四元系合金薄膜の磁気特性についての研究は全くなされていない。またKuと膜構造との間の関係についても、未だ不明な点が多い。そこで本研究は(Co-Ni)_<75>Pt_<25>合金薄膜を対象としてその組成及び作製条件を系統的に変化させ、垂直磁気異方性と規則度Sとの関係を明らかにすることにより、磁気異方性のメカニズムに関する知見を得ることを目的としている。300°C450°Cで成膜した(Co-Ni)_<75>Pt_<25>合金薄膜では、部分的にL12構造が見られる。(Co-Ni)_<75>Pt_<25>合金薄膜のKuとSの間には密接な関係があり、全ての組成において、Sの上昇に伴いKuの値は大きくなった。Ni75Pt25合金薄膜のKuはS=0.3で8x10^5erg/cc、(NiCo)_<75>Pt_<25>合金薄膜のKuはS=0.5で4x10^6erg/cc、Co_<75>Pt_<25>合金薄膜のKuはS=0.7で2x107erg/ccである「1、2」。磁化容易軸は300°Cから450°Cでは垂直方向に向いている。

またKuと膜構造との間の関係についても、今だ不明な点が多い。そこで本研究は(CoNi)_<75>Pt_<25>合金薄膜を対象としてその組成及び作製条件を系統的に変化させ、垂直磁気異方性と規則度Sとの関係を明らかにすることにより、磁気異方性のメカニズムに関する知見を得ることを目的としている。300°C450°Cで成膜した(CoNi)_<75>Pt_<25>合金では、部分的にL1_2構造が見られる。(CoNi)_<75>Pt_<25>合金薄膜のKuとSとの間には密接な関係があり、全ての組成において、Sの上昇に伴いKuの値は大きくなった。Ni_<75>Pt_<25>合金薄膜のK_uはS=0.3で8x10^5erg/cc,(NiCo)_<75>Pt_<25>合金薄膜のK_uはS=0.5で4x10^6erg/cc,Co_<75>Pt_<25>合金薄膜のKuはS=0.7で2x10^7erg/ccである^<(1,2)>。磁化容易軸は300°Cから450°Cでは垂直に向いている。
新規環境汚染物質ニトロアザアレーンの合成と毒性発現機構の有機化学的解析

含窒素多環芳香族炭化水素のニトロ体は新規環境汚染物質として注目されている。環境中での存在が明らかとなっているフェナンスレンの含窒素体(1-,4-及び9-アザフェナンスレン)及びこれらのN-オキシド体が、大気中NOxによって生成することが予測されるニトロ体の合成を検討した。その結果、アザフェナンスレンは、濃硫酸中、濃硝酸によってニトロ化が進行し、1-アザ体からはモノニトロ体2種(5-及び8-ニトロ体)とジニトロ体4種、4-アザ体からはモノニトロ体4種(5-,6-,8-,及び10-ニトロ体)、とジニトロ体2種、9-アザ体からは、モノニトロ体5種(4-,5-,6-,7-,及び8-ニトロ体)と、ジニトロ体1種が得られた。一方、アザフェナンスレンのN-オキシド体は、発煙硝酸により0°Cでニトロ化が進行し、モノ及びジニトロ体を得た。合成したニトロ体の還元電位をサイクリックボルタンメトリーにより測定し、ニトロアレーンの毒性発現機構の1つと考えられるニトロ基の還元代謝反応の化学的解析を行なった。測定はジメチルホルムアミド中、過塩素酸テトラエチルアンモニウムを支持電解質として行なった。その結果、これらの化合物は、一電子及び二電子還元性がフェナンンスレンのモノニトロ体と比べて増加していることが明らかとなった。特に、一電子目の還元性はモノニトロフェナンスレンと比べて、アザ体は約100mV、N-オキシド体は約200mV還元され易くなっていることが示された。変異原性試験の結果、これらの化合物は、S9非存在下、TA98及びTA100で直接変異原性を示したことから、ニトロ基が還元代謝活性化されて毒性を発現することが明らかとなった。特に6-ニトロー4-アザフェナンスレンN-オキシド、1,8-ジニトロー4-アザフェナンスレンN-オキシドは強力な変異原物質であることが明らかとなった。
フォトニック結晶技術を用いた，暗黒物質アクシオン探索のための共振空洞の開発・研究

本研究では,フォトニック結晶技術を用い,基本モード(TM010)で共振する大型の共振空胴を研究・開発する.フォトニック構造とは周期的に金属または高誘電体を配置した構造であり,これよって共振周波数が決まり,空胴のサイズには寄らない.この原理によって,アクシオン探索等で必要な大型空胴を開発することが,本研究の目的である,H30年度は,まず,前年度デザインしたテスト空胴を作成し,その周波数分布と電場のプロファイルを測定した.テスト空胴はアルミ製で直径20センチ長さ10センチの円筒空胴に,直径4ミリのアルミ棒を20ミリ間隔の正方格子に配置したもので,共振周波数は5.7GHzである.このテスト空胴の周波数特性はベクトルネットワークアナライザで測定した.また,電場プロファイルは,直径4ミリの無酸素銅球を,空胴内に導入し,その周波数変化の様子から電場を測定した.(電場は,周波数変化量Δf/f (fは共振周波数)の平方根に比例する.)この結果,作成したテスト空胴の共振周波数,電場プロファイル共に,有限要素法によるシミュレーションとは全く異なる振舞を示した.本研究では,有限要素法による電磁場のシミュレーションを用いており,これは完全に確立した手法と考えられ,テスト空胴に何か問題があると考えられる.例えば,アルミ表面の酸化被膜によって電気的接触が不十分である等である.これら問題点の洗い出しのため,アルミテスト空胴の改造を行うと共に,無酸素銅製の小型空胴2基(厚さ1センチで,10センチ程度)を作成した.これら空胴の周波数特性と電場プロファイルを測定した結果,シミュレーションを良い一致を示した.このことは,フォトニック空胴の原理的実証を意味し,大きな進捗と言えるが,その一方で,これより少し大型のアルミ空胴において,なぜシミュレーション結果と大きく食い違うのかが未解決の問題として残った.アルミ製の共振空胴を作成し,その共振周波数と電場プロファイルを測定したが,これらの様子はシミュレーションと全く異なっていた.具体的には,フォトニック構造の要である,アルミ棒による周期構造が全くない状態の空胴の振る舞いに近いものであった.これは本研究の基本原理の否定につながるため,非常に困難な状況と言えた.この状況下,極低抵抗計を急きょ入手し,アルミ棒とアルミ共振空洞の接触を定量的に測定するなどして,電気接触が完全ではないことが分かった.一方で,マイクロ波空胴の専門家との議論等を通じ,マイクロ波空胴のテストでアルミ空胴を利用することは常識であり,接触によって問題が生じるとは考えにくいことも分かった.そこで,小空胴を2個作成し,それらの様子から,問題点の発見と解決を模索した.この小空胴の1つは,電気接触を完全なものとするため,無酸素銅製で加工は銀ろうを用いた.もう1つは,表面を銀メッキし,フォトニック構造と空洞本体をねじ止めし,構造周期を可変とした.結果,前者・後者共にシミュレーションと一致する振舞を見せた.具体的には,共振周波数の分布と電場プロファイルは期待の通りであった.特に,後者の空胴では,構造周期を変えることで,周波数も電場プロファイルともに変化し,フォトニック結晶構造が期待の通り機能していることを明確に示した.その一方で,シミュレーションでは現れない共振モードが見つかる等,空胴を完全に理解できているわけではない.そもそも,アルミテスト空胴がなぜシミュレーションと異なる振舞をしめすのか,この点が今後の課題として残っている.これら問題とは別に,周波数掃引機構の開発が必要であり,この点については進捗があった.上記の銀メッキ空胴で,周波数掃引機構を実際にテストし,周波数変動に理解しきれない部分があるものの,周波数掃引範囲を7.4%から9.4%に向上させることに成功した.小空胴によって,フォトニック結晶による空胴作成が原理的には可能であることが確認されたので,直径20センチ長さ10センチのアルミテスト空胴でフォトニック結晶構造が機能していない点について調査を進める.直径4ミリのアルミ棒で結晶構造を作成しているが,このアルミ棒と空洞本体の電気接触が充分でないことが原因の1つと考えられる.アルミは表面に酸化被膜を形成する.この皮膜は機械的に弱く,マイクロ波の応答にはふつう影響を与えないが,アルミ表面をメッキするなどして,電気接触の向上を図る.もう1つの方向性として,シミュレーションの改善である.これまでの研究では,固有値解析によって共振周波数を調べてきた.加速器に用いる空胴などでは,これが標準的な手法であるが,本研究のマイクロ波空胴では,Sパラメータ解析を行っているため,シミュレーション上でもSパラメータの応答を見るべきと考えている.また,10センチスケールでの小型空胴で動作が確認されているため,これを徐々に大型化することを考えている.小空胴作成の際に,Z軸方向を波長よりも短くしており,このことが影響しているかどうか,そしてZ軸方向長さが効く場合,小空胴を多段に直列に連結できるか,この点が大型化へのキーポイントとなる.最後に,周波数変調機構であるが,これまでの機械的な手法に加え,発想を転換して,空胴内に低誘電損失の液体を導入することも試みる.シミュレーションでは機能することが確認されており,有望と考えている.更に,液体では物質が限られるため,低損失高誘電率の微粒子(例えば高純度アルミナ)も試すつもりである.以上の手法により,研究最終年度には,周波数可変の大型共振空胴を完成させたい.本研究では,フォトニック結晶技術を用い,基本モード(TM010)で共振する大型の共振空胴を研究・開発する.

フォトニック構造とは周期的に金属または高誘電体を配置した構造であり,これよって共振周波数が決まり,空胴のサイズには寄らない.この原理によって,アクシオン探索等で必要な大型空胴を開発することが,本研究の目的である,H30年度は,まず,前年度デザインしたテスト空胴を作成し,その周波数分布と電場のプロファイルを測定した.テスト空胴はアルミ製で直径20センチ長さ10センチの円筒空胴に,直径4ミリのアルミ棒を20ミリ間隔の正方格子に配置したもので,共振周波数は5.7GHzである.このテスト空胴の周波数特性はベクトルネットワークアナライザで測定した.また,電場プロファイルは,直径4ミリの無酸素銅球を,空胴内に導入し,その周波数変化の様子から電場を測定した.(電場は,周波数変化量Δf/f (fは共振周波数)の平方根に比例する.)この結果,作成したテスト空胴の共振周波数,電場プロファイル共に,有限要素法によるシミュレーションとは全く異なる振舞を示した.本研究では,有限要素法による電磁場のシミュレーションを用いており,これは完全に確立した手法と考えられ,テスト空胴に何か問題があると考えられる.例えば,アルミ表面の酸化被膜によって電気的接触が不十分である等である.これら問題点の洗い出しのため,アルミテスト空胴の改造を行うと共に,無酸素銅製の小型空胴2基(厚さ1センチで,10センチ程度)を作成した.これら空胴の周波数特性と電場プロファイルを測定した結果,シミュレーションを良い一致を示した.このことは,フォトニック空胴の原理的実証を意味し,大きな進捗と言えるが,その一方で,これより少し大型のアルミ空胴において,なぜシミュレーション結果と大きく食い違うのかが未解決の問題として残った.アルミ製の共振空胴を作成し,その共振周波数と電場プロファイルを測定したが,これらの様子はシミュレーションと全く異なっていた.具体的には,フォトニック構造の要である,アルミ棒による周期構造が全くない状態の空胴の振る舞いに近いものであった.これは本研究の基本原理の否定につながるため,非常に困難な状況と言えた.この状況下,極低抵抗計を急きょ入手し,アルミ棒とアルミ共振空洞の接触を定量的に測定するなどして,電気接触が完全ではないことが分かった.一方で,マイクロ波空胴の専門家との議論等を通じ,マイクロ波空胴のテストでアルミ空胴を利用することは常識であり,接触によって問題が生じるとは考えにくいことも分かった.そこで,小空胴を2個作成し,それらの様子から,問題点の発見と解決を模索した.この小空胴の1つは,電気接触を完全なものとするため,無酸素銅製で加工は銀ろうを用いた.もう1つは,表面を銀メッキし,フォトニック構造と空洞本体をねじ止めし,構造周期を可変とした.結果,前者・後者共にシミュレーションと一致する振舞を見せた.具体的には,共振周波数の分布と電場プロファイルは期待の通りであった.特に,後者の空胴では,構造周期を変えることで,周波数も電場プロファイルともに変化し,フォトニック結晶構造が期待の通り機能していることを明確に示した.
金属-炭素多重結合を有する遷移金属錯体を利用する新規合成反応の開発

本研究は、従来炭素骨格形成にほとんど利用されたことのないビニリデン錯体、カルベン錯体等、金属-炭素多重結合を有する錯体に着目し、新しい形式の有用な炭素骨格構築反応を開発することを目的に研究を行った。1)Fischer型タングステンカルベン錯体を電子不足オレフィン存在下、ヨウ化サマリウムにより一電子還元すると、金属部位を有するラジカルアニオン種が生成し、これが電子不足オレフィンに付加反応を起こすことを見いだした。一方クロム錯体を用いると、ラジカルアニオン中間体にカルボニルの挿入が起こりアシルクロマート錯体が生成し、これが電子不足オレフィンに付加することを見いだした。2)オルトエチニルフェニルケトン誘導体にタングステンペンタカルボニルTHF錯体を作用させると、ビニリデン錯体を経由して電子環状反応が進行し、新規錯体であるベンゾピラニリデン錯体が得られることを見いだした。さらにこの錯体は電子豊富オレフィンと逆電子要請型のDiels-Alder反応が進行し、脱ヘキサカルボニルタングステンを経て、ナフタレン誘導体を与えることを明らかにした。一方、オルトエチニルフェニルケトン誘導体と電子豊富オレフィン存在下にタングステンペンタカルボニルTHF錯体を作用させると、新規反応活性種である金属含有カルボニルイリド種が生成し、これが電子豊富オレフィンと反応した多環性化合物を与えることを見いだした。この反応を展開し多環性インドール合成法を実現した。3)分子内に末端アセチレン部位を有するシリルエノールエーテルに対し、タングステンカルボニル錯体を水存在下作用させると、タングステン錯体がアセチレン部位を求電子的に活性化することによりシリルエノールエーテルの分子内求核付加が進行し二環性のケトンが得られることを見出し、各種の有用な合成反応へと展開した。本研究では、従来有機合成反応、特に炭素骨格形成にほとんど利用されたことのないビニリデン錯体、カルビン錯体、ニトリド錯体等、金属-炭素あるいは金属-ヘテロ原子多重結合を有する錯体に着目し、これら遷移金属化合物の持つ多様でかつユニークな性質を利用し、新しい形式の有用な炭素骨格構築反応を開発することを目的に研究を行った。本年度は、まず金属-炭素二重結合を有する錯体であるFischer型カルベン錯体の一電子還元反応によるラジカルアニオン種の生成とその反応について検討を行った。その結果、タングステン錯体を電子不足オレフィン存在下、ヨウ化サマリウムにより一電子還元すると、金属部位を有するラジカルアニオン種が生成し、これが電子不足オレフィンに付加反応を起こすことを見いだした。また、オルトエチニルフェニルケトン誘導体にタングステンペンタカルボニルTHF錯体を作用させると、ビニリデン錯体を経由して電子環状反応が進行し、新規錯体であるベンゾピラニリデン錯体が得られることを見いだした。本反応はオルトエチニルフェニルケトン誘導体からワンポットで行うことも可能で、各種置換ナフタレンの簡便な合成法である。

本研究では、従来有機合成反応、特に炭素骨格形成にほとんど利用されたことのないピニリデン錯体、カルビン錯体、ニトリド錯体等、金属炭素あるいは金属-ヘテロ原子多重結合を有する錯体に着目し、これら遷移金属化合物の持つ多様でかつユニークな性質を利用し、新しい形式の有用な炭素骨格構築反応を開発することを目的に研究を行った。すでに我々は、分子内に末端アセチレン部位を有するシリルエノールエーテルに対し、タングステンカルボニル錯体を水存在下作用させると、タングステン錯体がアセチレン部位を求電子的に活性化することによりシリルエノールエーテルの分子内求核付加が進行し、二環性のケトンが得られることを見出している。この反応では適切な溶媒を選ぶことにより、エキソ、エンド両環化体を作り分けることができる。ここで水の代わりにアミン存在下で反応を行えば、環化によって生じる双性イオン中間体のシリルオキソニウム部位から脱プロトンが進行し、生成物がシリルエノールエーテルとして得られると考え、検討を行った。その結果触媒量のW(CO)_6存在下、THF中ジアザビシクロオクタンを用いるとエキソ環化体が、またトルエン中トリブチルアミンを用いるとエンド環化体がそれぞれシリルエノールエーテルとして選択性よく得られることを見いだした。さらに分子内にアルキン部位を二つ有するシリルエノールエーテルに対し、W(CO)_6及びジアザビシクロオクタン存在下、光照射を行うと、連続的に環化した三環性化合物が好収率で得られることを見いだした。本年度の研究ではタングステンカルボニル錯体を用いる環化反応を利用して、簡便なα,β-不飽和ケトンへのシクロペンテン環形成反応の開発を行った。まず、硫化ジメチルとトリフルオロメタンスルホン酸t-ブチルジメチルシリル存在下、α,β-不飽和ケトンに対し3-ブロモプロピンから調製したインジウム試剤を作用させると、プロパルギル基がα,β-不飽和ケトンのβ位に付加したシリルエノールエーテル、6-シロキシ-5-エン-1-イン化合物が得られることを見いだした。さらに、この6-シロキシ-5-エン-1-イン化合物に対し触媒量のW(CO)_5(thf)錯体を作用させると、末端アルキン部位がπ錯体あるいはビニリデン錯体の生成により求電子的に活性化され、これに分子内のシリルエノールエーテル部位が求核付加し、従来ほとんど例のない5-Endo-Dig型で環化したシクロペンテン誘導体が収率よく得られる。さらにインジウム試剤を用いたα,β-不飽和ケトンヘのプロパルギル化反応の反応条件で、アルキン末端に置換基を持つプロパルギルブロミド誘導体より調製したインジウム試剤を用いると、1,2-プロパジエニル基が、α,β-不飽和ケトンのβ位に付加したシリルエノールエーテルが容易に合成できることを見いだした。この6-シロキシ-1,2,5-トリエンに対し触媒量のW(CO)_6錯体存在下、直接光照射すると、タングステンにより求電子的に活性化された1,2-ジエン部位に分子内のシリルエノールエーテル部位が求核付加し、5-Endo-Trig型環化体であるシクロペンテン誘導体が収率よく得られる。この反応は、上述の5-Endo-Dig型環化反応と相補的に利用することにより二重結合の位置の異なるシクロペンテン誘導体をそれぞれ選択的に合成できる、有用な合成手法である。
炎症性腸疾患におけるマトリックスメタロプロテアーゼと潰瘍形成の関連

炎症性腸疾患における細胞外気質分解酵素マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の発現と病態との関連に注目し検討を行った。炎症性疾患全般についてみると慢性関節リウマチにおいて滑膜細胞がMMPを生産していることが既に明らかとされている。一方、炎症性腸疾患におけるプロテアーゼの役割は、これまで一部のセリンプロテアーゼについて報告があるのみで詳細な検討はなされていないが、炎症性腸疾患において炎症に起因する潰瘍形成などの組織破壊が認められることは明らかであり、この組織破壊に何らかのプロテアーゼが作用していることが考えられる。わらわれはMMPが組織の破壊修復過程における重要な役割をもっていると考え、潰瘍性大腸炎における発現を検討した。免疫組織染色法を用いた検討でMMP-1,2,3,9については特徴的な染色傾向を認めないが、マトリライシンは高度な炎症所見を伴う潰瘍辺縁に強い発現を認め、潰瘍辺縁以外の上皮やリンパ球などの間質細胞には発現陰性の染色傾向を示した。また同病変でTIMP-1,2の発現は認められないことから、潰瘍辺縁部においてはマトリライシンが発現優勢であると考えられる。一方、中等度の炎症所見がある組織では、ほとんどが染色されず、RT-PCRでもマトリライシンの発現は認められない。マトリライシンの発現の認められる高度な炎症を伴った潰瘍辺縁の上皮細胞は、病理組織学的には再生像が強く、マトリライシンの発現と組織修復との関連が示唆された。マトリライシンは細胞外基質を分解するマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)のファミリーであり、その活性はmRNAあるいは蛋白の発現レベルで最初の調節を受ける。さらに、生理的な阻害分子であるTissue Inhibitor of Matrixmetalloproteinase(TIMP)によって調節をうけ、生理的条件下ではきわめて厳重な活性調節がなされている。これまでの研究で、消化器癌においてマトリライシンが高頻度に過剰発現し、浸潤・転移と関連することを明らかにしてきた。一方、マトリライシンの発現は炎症性サイトカインなどにより誘導されること、慢性関節リウマチの滑膜細胞においてマトリライシンの発現が報告されていることなどにより炎症性疾患におけるマトリライシン発現と病態との関連は興味部深い。潰瘍性大腸炎においては、組織破壊あるいは再構築にMMPをはじめとするプロテアーゼが関連することが推察されるが、セリンプロテアーゼの発現が少数例で報告されているのみであり、詳細は明らかではない。今年度の研究では、潰瘍性大腸炎におけるマトリライシンおよびそのインヒビターであるTIMPの発現を検討した。マトリライシンは潰瘍性大腸炎の潰瘍辺縁部(きわめて炎症が強く、組織破壊が著明である部位)の上皮細胞に検討した全ての症例で明かな発現を認めた。同部位にはマトリライシンの内因性阻害分子であるTIMP-1およびTIMP-2の2種類のインヒビターはいずれも発現しておらず、マトリライシンの活性が優位な状態であることが明らかになった。また、Matts grade 1-2程度の緩解に近い上皮の生検組織あるいは正常の大腸上皮細胞にはマトリライシンの発現は検出されていない。炎症極期にのみマトリライシンが発現していることにより、その発現は潰瘍形成後の組織再構築に関連するものと推察され、潰瘍性大腸炎におけるマトリライシン発現の意義、さらには癌化との関連などにつき検討を続行している。これまでわれわれは、腫瘍性疾患におけるMMPの研究を行ってきており、胃癌・大腸癌・肝細胞癌において癌細胞の浸潤とMMPとの関連を明らかにしてきた。