hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プレパルスインヒビションによる統合失調症の分子・認知・生理学的病態解明の研究

近年、聴覚性驚愕反射のプレパルス・インヒビション(prepulse inhibition : PPI)は統合失調症の病態解明のための中間表現形として、遺伝子多型との関連が注目されているが、アジア系人種におけるPPIに関しては、よく知られていない。最近、研究代表者は、日本人においても統合失調症のPPIの減弱を認めることを報告した。本研究課題では、さらに発展させるべく、統合失調症患者をはじめとする精神疾患患者及び健常者を対象にPPIを測定し、統合失調症患者のPPIの障害について調べた。日本人の健常者200名及び統合失調症患者100名を対象に、PPIと加齢との関連を検討したところ、驚愕反応の大きさや90dBのプレパルスにおけるPPIは、健常者・統合失調症患者ともに加齢とともに小さくなったが、86dBあるいは82dBのプレパルスにおけるPPIは、加齢との関連は認めなかった。PPIは測定条件によっては加齢の影響を受けるため、測定条件の設定には注意を要すると考えられた。日本人の健常者79名においてSchizotypal Personality Questionnaire(SPQ)を用いて統合失調型性格(schizotypal personality : SP)を評価し、PPIとの関連について検討したところ、86dB及び90dBのプレパルスにおけるPPIは、総SPQスコア、陰性SP、陽性SPとの間に有意な負の相関を示した。また、日本人を対象にした国内の他の施設との共同研究においても、統合失調症患者におけるPPIの減弱を認めた。PPIの減弱は欧米のみならず日本人においても、健常者における統合失調型性格や統合失調症患者と関連し、人種を超えて認めると考えられた。今後は、欧米やアジア諸国と国際共同研究を行い、統合失調症においてPPIが減弱するメカニズムについて研究をすすめる予定である。
地球規模での炭素循環に関わる未知古細菌群の網羅的分離・培養

近年の16S rRNA遺伝子情報の蓄積とその分子系統解析の結果から環境中には未だ分離培養されていない古細菌が多数存在することが明らかとなっている。そこで本研究ではそれら未培養な古細菌の分離培養を試みた。水田環境中に優占的に存在し水田からのメタン生成に大きく関与していることが示唆されている未培養な古細菌のグループであるRice ClusterI(RC-I)に注目し、分離・培養を試みた。その結果RC-Iグループ初の分離株を得る事ができ、昨年度は分離株の生理学的特徴の決定を行った。本年度はその結果をまとめて論文を執筆し、分離株を新目を代表する新属・新種のメタン生成古細菌、Methanocella paludicolaとして提案を行った。またこれまでRC-Iとして認識されていた系統分類群をメタン生成古細菌の新目Methanocellalesとして提案した。一方で、現在の所1株しか分離株の存在しないRC-Iグループの分離株を増やすためにRC-Iが優占的に存在する集積培養系内から新規なRC-Iの分離を試みた。昨年度までにRC-Iのほぼ純粋な集積培養系を得る事ができており、本年度は引き続き本集積培養系内から新規なRC-Iメタン生成古細菌を純粋培養することを試みた。古細菌が耐性を持つ抗生物質やメタン生成古細菌の増殖因子として知られている酵母エキス・酢酸等を添加もしくは無添加し、液体培地や固形性培地を用いた希釈培養を繰り返し行った。その結果、最終的にRC-Iグループ2番目の分離株であるMRE50株を純粋培養することができた。さらに、分離株の純粋性の確認を行った。無菌試験に用いられるAC培地やThioglycolate培地を用いた培養法による確認、PCRやFISH法など分子生物学的手法を用いた確認を行った。その結果、MRE50株の純粋性を確認することができた。メタン生成古細菌は嫌気的有機物分解の最終ステップを担う重要な微生物群である。従って、これらメタン生成古細菌を環境中から分離しその詳細な生理学的特徴を明らかにすることは重要な課題の1つである。我々はメタン生成古細菌の中でも水田土壌中に優先的に存在し、水田土壌からのメタン生成に大きく関与しているといわれているRice Cluster I (RC-I)と呼ばれるグループに注目し研究を進めている。そして先の研究において、それまで分離株の報告がなかったRC-Iグループに属するメタン生成古細菌SANAE株を分離することに成功した。本年度は分離した新規なメタン生成古細菌の生理学的特徴の決定を行うとともに、RC-Iグループに属するメタン生成古細菌をさらに分離するため既存の集積培養系内からRC-Iグループに属するメタン生成古細菌の分離を試みた。SANAE株の菌学的特徴の決定を行った結果、運動性のない桿菌で、水素およびギ酸を基質として利用可能であり、至適生育温度は37°C、至適生育pHは7であった。分離株の16S rRNA遺伝子のほぼ全長を決定し分子系統解析を行った結果、Methanomicrobia綱に属する目レベルで新しいメタン生成古細菌であることがわかった。以上の結果から、本分離株を新目を代表する新属新種のメタン生成古細菌として提案する予定である。また、RC-Iグループに属するメタン生成古細菌をさらに分離するため、既存の集積培養系からの分離を試みた。集積培養系内には多数の細菌が混在していたが、抗生物質を添加した希釈培養を繰り返す事により新たにRC-Iグループに属するメタン生成古細菌のほぼ純粋な培養系を得る事に成功した。今後はこの培養系内から純粋株を分離するため固形性培地を用いた培養手法を試みる予定でいる。
百日咳における咳嗽発作の発症メカニズムの解明

百日咳で見られる特徴的な咳嗽発作の原因となる病原因子の探索のため、咳嗽発作を再現する実験動物モデルを作製し、百日咳類縁菌の気管支敗血症菌を用いて咳嗽発作の病原因子の同定と発症メカニズムの解析を試みた。その結果、気管支敗血症菌の転写制御因子cx(仮称)が宿主動物の咳発症に関与することがわかった。さらにcxの下流にある咳誘発に直接関与する因子の探索を行ったところ、ポリシストロニックな領域を含めた47箇所の遺伝子領域を候補として挙げることができ、そのうちcxxbとcxxc(いずれも仮称)遺伝子存在するオペロンが咳誘発に深く関わっていることを見出した。百日咳で見られる特徴的な咳嗽発作の原因となる病原因子の探索のため、咳嗽発作を再現する実験動物モデルを作製し、百日咳類縁菌の気管支敗血症菌(百日咳菌と相同性の高い病原因子を多種類産生し、百日咳と類似の咳発作を感染動物に起こすことが知られている)の変異株(A株)が動物モデルに咳嗽発作を起こさないことを発見した。本研究では、この成果を足がかりとして百日咳菌による咳嗽発作の病原因子の同定と発症メカニズムの解明を目指している。本年度はA株で特異的に変異が導入されていた遺伝子cxの機能解析を行った。1.CXが直接に咳嗽発作に関与するかどうかの検討: cxの組換えタンパク質rCXを大腸菌を用いて産生させ、これを実験動物に投与したが、咳嗽発作は認められなかった。rCXが本来の生物活性を失っている可能性も考えられたが、A株あるいはΔcx株では、cx以外の多くの遺伝子の発現パターンが野生型と比較して変化していることが、菌体破壊液の電気泳動解析などで明らかになったため、CXが他の遺伝子の転写制御に関わっている可能性を重視し、その下流の遺伝子の探索を試みた。2.CXの下流で転写制御を受け、咳嗽発作の原因となるCXXの同定:野生株とΔcx株の遺伝子発現パターンの異同をマイクロアレイ法で網羅的に解析した。任意に設定した基準に従って、野生型株で発現するがΔcx株で発現しないと考えられた遺伝子を40遺伝子程度リストアップした。それぞれの遺伝子の欠損変異株をさらに作製し、現在、それぞれの咳嗽惹起能を調べているところである。百日咳で見られる特徴的な咳嗽発作の原因となる病原因子の探索のため、咳嗽発作を再現する実験動物モデルを作製し百日咳類縁菌の気管支敗血症菌の変異株(A株)が動物モデルに咳嗽発作を起こさないことを発見した。前年度はA株で特異的な変異が見出された遺伝子cxが何らかの形で下流の遺伝子制御を司る機能を有していることを示すデータが得られた。そこで本年度はその下流遺伝子で咳嗽発作に関わると思われる遺伝子の同定と機能解析を目指した。CXの下流で転写制御を受け、咳嗽発作の原因となるCXXの同定:野生株とΔcx株の遺伝子発現パターンの異同をマイクロアレイ法で網羅的に解析した。このうち、塩基配列から推定される機能などに基づいて任意に24遺伝子を選び出し、それぞれの遺伝子の欠損変異株の咳嗽惹起能を調べた。その結果、3種の遺伝子の欠損株において感染動物の咳嗽発作症状の減弱が認められた。そのうち1種の遺伝子欠損株は咳嗽惹起能が他の2種に比べて強く残り、別の1種は気道への定着能が低下していたため、残り1種の遺伝子(CXXa)についてさらに機能解析を行った。その結果、CXXa欠損株の感染実験では咳嗽発作が著しく低下するものの、この株の菌破砕液の経鼻投与実験では野生型と同程度の咳嗽発作を示すことがわかった。さらに、CX欠損株の菌破砕液も同様に咳嗽発作を起こした。このことは、CXやCXXaによる下流遺伝子の転写制御がin vitroとin vivoで異なることを示している。前年度までにCXが直接的あるいは間接的に下流の遺伝子の転写を制御して咳嗽発作に関わることを明らかにし、当初の予定よりも早く下流遺伝子の解析を行い結果を得ることができた。そのため本年度は予定よりも早い段階で、CXX遺伝子の探索に研究を進めることができた。しかし本年度の研究過程で、CXX遺伝子候補を同定することができたものの、菌破砕液の経鼻投与でCX遺伝子欠損株、CXX遺伝子欠損株の両方で咳嗽発作を起こしたことから、CXならびにCXX(これもおそらく転写レベルで真の咳嗽原因因子の発現を制御していると考えられる)遺伝子による下流の転写制御様式は、生菌を感染させるin vivoの条件と菌破砕液を調整するためのin vitroでの条件の間で異なることが考えられた。無論、CX欠損株とCXX欠損株の感染実験において、咳嗽発作が著しく減弱するのは複数回実験を繰り返して確認済みである。このような状況から、当初のストラテジーに則ってCXX遺伝子を同定することができたが、この成果によって咳嗽発作の原因因子の同定及びその作用機序の解析に発展させることができないことが明らかとなった。

次項の「今後の研究推進方法」に記すように、今後は(生菌の感染ではなく)菌破砕液の経鼻投与による咳嗽惹起能を指標にCXあるいはCXXの同定に迫らざるを得なくなり、研究の進捗としては若干の停滞を許すこととなった。しかし、上記CXXの同定までの過程が予定よりも早く進んだこと、in vitro培養の菌体成分の経鼻投与による咳嗽発作の有無の確認は当所の計画にも含まれていることから鑑みて、総体的な研究の進捗に遅れは生じていないと判断している。百日咳で見られる特徴的な咳嗽発作の原因となる病原因子の探索のため、咳嗽発作を再現する実験動物モデルを作製し、百日咳類縁菌の気管支敗血症菌(百日咳菌と相同性の高い病原因子を多種類産生し、百日咳と類似の咳発作を感染動物に起こすことが知られている)の変異株(A株)が動物モデルに咳嗽発作を起こさないことを発見した。本研究では、この成果を足がかりとして百日咳菌による咳嗽発作の病原因子の同定と発症メカニズムの解明を目指している。前年度までの成果により、A株で特異的な変異が見出された遺伝子cxが転写制御因子であり、そのさらに下流にある遺伝子のCXXaを欠損させた変異株の咳誘発能が低下していることを突き止めた。しかし一方で、CX欠損株やCXXa欠損株の菌体破砕液を実験動物に経鼻投与すると、野生型菌の菌体破砕液投与と同程度の咳嗽発作を示すことがわかった。このことから、CXXaは直接の咳誘発因子ではないことが示唆された。またCXの下流を探索する方法で、咳誘発因子の同定に至らなかったことから、咳誘発因子同定のための方法論を再考する必要が考えられた。そこで本年度は、異なる観点を交えて、CXの下流にある咳誘発因子の探索を行った。その結果、ポリシストロニックな領域を含めた47箇所の遺伝子領域を候補として挙げることができ、そのうちの一箇所のオペロンを欠損させた際に、生菌および菌体破砕液の経鼻投与での咳誘発能が著しく低下することを見出した。このオペロンには2種の遺伝子が存在(仮にCXXbとCXXcとする)することがわかった。百日咳で見られる特徴的な咳嗽発作の原因となる病原因子の探索のため、咳嗽発作を再現する実験動物モデルを作製し、百日咳類縁菌の気管支敗血症菌を用いて咳嗽発作の病原因子の同定と発症メカニズムの解析を試みた。その結果、気管支敗血症菌の転写制御因子cx(仮称)が宿主動物の咳発症に関与することがわかった。さらにcxの下流にある咳誘発に直接関与する因子の探索を行ったところ、ポリシストロニックな領域を含めた47箇所の遺伝子領域を候補として挙げることができ、そのうちcxxbとcxxc(いずれも仮称)遺伝子存在するオペロンが咳誘発に深く関わっていることを見出した。当初の計画では初年度に、CXが咳嗽発作に直接関与するかどうかと、CXの下流で転写制御を受ける遺伝子が関与するかどうかの可能性を探索することになっていたが、CXが直接関与する可能性は低いことを早期に結論づけたことにより、迅速に下流の遺伝子探索に進むことができた。平成27年度に実施するはずであったCXX候補遺伝子の欠損株を用いた動物実験はすでに相当程度進んでおり、まだ結論するに至らないもののCXX候補と考えられる遺伝子は数種類上げられており、その達成度は期待以上と評価できる。生菌の感染時の状態とin vitro培養の状態で、細菌の遺伝子発現様式が異なることが本年度の研究成果により明らかとなったため、研究計画の若干の変更を余儀なくされた。今後は生菌の感染における咳嗽発作を指標に責任遺伝子の探索は望めないことから、in vitro培養した菌の破砕液の経鼻投与による咳嗽惹起を指標に遺伝子候補を探索する必要があると考えられる。
獣医学ESPカリキュラム作成のための基礎研究

ESPでは、個別分野の言語資料に基づく研究の発展により、諸分野の言語的特殊性が固有の語彙リストの提案という形で発表されてきている。しかし、獣医学分野は、医学や農業分野の一部、あるいは類似分野として扱われ、単独でのESP研究報告は未だほとんどなされていない。国際貿易などのニーズが高まる中、英語力と国際的なコミュニケーション力を備えた獣医学人材の養成は急務となっている。本研究では、現在の国際状況の中での獣医学人材のニーズを把握し、その上で獣医学・獣医師を志す大学生をターゲットとした英語カリキュラムの素案と教材案を提示することを目的とする。
Oral streptococciの病原性および薬剤耐性に関する検討

Oral streptococciは口腔の最優勢菌属で、歯性感染症、感染性心内膜炎にも関与している。しかしながら、Oral streptococciの病原性に関する検討は少なく、感染のメカニズムには不明な点が多い。また、近年、本菌属の一部の菌種において、本来感受性が良好であったβ-lactam剤に対し、penicillin binding proteins(PBPs)の変異による耐性化が報告されている。そこで当該研究ではOral streptococciの潜在的病原性および感染症治療を想定した場合に問題となりうるβ-lactam剤耐性株に着目し、検討を行った。病原性に関する検討では、口腔閉塞膿瘍から高頻度に分離されるS.millri groupの病原性および嫌気性菌の1つであるF.nucleatumとの混合感染時の協力作用についての解析を行った。S.milleri groupは単独接種に比較しF.nucleatumとの混合接種では膿瘍の増大を認めた。また、F.nucleatumの培養上清との混合によりS.constellatusの所期増殖は促進され、多形核白血球のS.constellatusに対する貪食能の低下および一部の炎症性サイトカインの産生も抑制する傾向が認められた。これらの結果から歯性感染症でのS.milleri groupの病原性はF.nucleatumの存在により増強されることが示唆された。薬剤耐性に関する検討では、口腔常在菌叢中のβ-lactam剤耐性streptococciは健常人において普遍的に存在する可能性があり、分離された耐性株におけるPBPの薬剤親和性の低下が認められた。Oral streptococciの耐性化の傾向および耐性機構を明らかにすることは、その潜在的病原性に加えて、S.pneumoniaeのペニシリン耐性への関与の点からも重要であると考えられた。歯性感染症患者の閉塞膿瘍から、細菌を分離したところほとんどの症例がOral streptococciと他の嫌気性菌との混合感染であった。中でもS.milleri group(S.constellatus,S.ang inousus,S.intermedius)が高頻度に検出され、歯性感染症での起炎菌としての同菌種の重要性が再認識された。今回検出したOral sterptococciの歯性感染症で繁用されているABPCにたいするMIC値は0.39μg/mlで近年報告されている耐性化は認められなかった。しかしながらされら臨床分離S.milleri groupの約半数にMBC/MICが32倍以上のトレラント株が認められた。常在菌叢に耐性株の検出を目的に健康成人唾液中のABPC耐性(MIC>1μg/ml)streptococciの分離を行ったところ、被験者74名中56名(75.5%)の唾液中よりABPC耐性streptococciが検出され、常在菌叢に耐性株が潜在的に存在している可能性が示唆された。耐性株はS.sanguis,S.oralisが多かった。また上記の検出菌のうちS.constellatusと同時に検出されることの多い嫌気性菌の1つであるF.nucleatumを用いて、BALB/cAマウス皮下膿瘍形成能について単独接種および混合接種での比較検討を行った。S.constellatus、F.nucleatumとも単独接種によりマウス皮下に膿瘍を形成した。両菌の混合接種時膿瘍表面積はS.constellatusの単独接種群に比較して増大し、またF.nucleatum単独接種よりもやや大きくなる傾向を示した。膿瘍かたの菌の回収は、S.contellatusではいずれの株においても混合接種時に単独接種時よりも増加し、S.contellatusとF.nucleatumと協調作用が示唆された。膿瘍の病理組織所見では単独接種及び混合接種時に差異は認めなかった。

昨年に引き続き混合感染におけるOral Streptococciの病原性の増強作用について、またABPC耐性Oral StreptococciのPBPs(penicillin-binding proteins)と耐性の関連について検討を行った。混合感染におけるOral Streptococciの病原性の増強作用については、実際の歯性感染症で同時に検出されることの多い嫌気性菌(Fusobacterium nucleatum)の代謝産物に着目し、この培養上清をOral streptococciと混合しマウス皮下に接種した。形成された膿瘍はOralStreptococci単独接種に比較して増大傾向を示し、膿瘍からの回収菌量も増加を認め、病原性の増強作用が認められた。またin vitroの実験において培養上清の混合はヒト好中球のOral Streptococciに対する貧食能も抑制した。培養上清中のこれらの作用の関わる物質を分析したところ、揮発性、または易熱性の低分子物質の関与が示唆された。ABPC耐性Olal StreptococciのPBPと耐性の関連についての検討では、健常成人の唾液中から分離したOLal streptococciを用いて検討を行った。これら分離株のPBPsのfluorogramにおけるバンドパターンには菌株ごとにバリエーションがありPCR法で検討した16S-rRNA領域の遺伝子的背景が一致した株同士でも異なっていた。これらの株個々のPBPsとABPC、CCL、IPMの各薬剤との親和性には薬剤間で差が見られたが、薬剤のMIC値と総PBPsバンド濃度を50%減弱させる薬剤濃度(IC_<50>値)には3薬剤とも関連性が見られた。S.mjtisの耐性分離株でPBP2b、2x遺伝子保存領域をPCR法により検索した結果では少なくともPBP2bに変異があることが示唆された。また株ごとのDNAの制限酵素切断片パターンに関してパルスフィールド電気泳動法を用いて検索中である。Oral streptococciの病原性に関する昨年までの検討では、S.constellatusの病原性は嫌気性菌Fusobacterium nucleatumの培養上清(代謝産物)との混合によって増大すること、またこの培養上清は好中球の機能を抑制することが示唆された。そこでF.nucleatumの培養上清がサイトカインの産生にどのような影響を与えているのか検討する目的でS.constellatusとF.nucleatumあるいはF.nucleatum培養上清の混合接種時のマウス血中サイトカイン(MIP-2,TNF-α,IL-1 β,IFN-γ)濃度を経時的に測定するとともに、ヒト末梢多形核白血球(PMNs)とmonocyteにS.constellatusとF.nucleatumあるいはF.nucleatum培養上清をin vitroで混合、インキュベートし、産生されたサイトカイン量の測定を行った。
磁界放射を抑えた体内埋込機器用２相経皮電力伝送と容量結合型経皮情報伝送の同時動作

1.磁界放射を低減した2相経皮トランスの設計(電磁界解析)送電コイル間の距離,受電コイルの埋め込み角度を変化させたときの,経皮トランスから3 m位置の磁界強度と伝送効率を電磁界解析した.その結果,コイル間距離が近い8 cmでは磁界強度を33 dBμA/mまで低下できることがわかった.2.容量結合型無線情報伝送と電磁誘導の無線電力伝送の同時動作システムの設計・実測電磁界解析ソフトを用い,1組の無線電力伝送用コイルと容量結合型無線情報伝送用電極の間の距離を離していったときのSN比を検討した.その結果,通信電圧のSN比は15 dBであり大きなノイズが混入することがわかった.通信周波数である2.4MHzだけを通過させるフィルタを通信用受電回路前段に挿入することでSN比はさらに大きく改善できることを確認した.3年目の実験まで先に行っているので順調である.1.磁界放射を低減した2相経皮トランスの設計(電磁界解析)と実測生体組織内で磁界が強まり,生体組織中に高い電力集中が生じる箇所がないか調べるため,体内のSAR(単位質量当たりの電力)と体内電界強度をFDTD法で解析し,ICNIRP(国際非電離放射線防護委員会)の規制値と比較する.CISPR, ICNIRPの規制値を満たし,かつ,効率低下がない条件を見つける.さらには,磁界強度の正確な実測も行う.2.生体組織やパッケージを含めた経皮トランスの等価回路の作成(絶縁皮膜)経皮トランスの絶縁皮膜厚さが薄いと,容量結合が生じ,高周波漏れ電流が大きくなることがわかってきた.そこで,絶縁皮膜厚さを変えたときの,高周波漏れ電流と絶縁被膜の容量の関係を調べる.電磁界解析と実測を行う.3.無線情報伝送と電磁誘導の無線電力伝送の同時動作システムの再評価送電電極と受信電極を液体模擬生体中に浸し,受電コイルと送電コイルを模擬生体の近くに置いて,まず,1相無線電力伝送と情報伝送の同時動作実験を行う.シールド布やインバータ回路のノイズレス化などの電磁ノイズの影響を減らす工夫も行う,昨年度2.4MHzの容量結合通信では成功しなかったため,一般的な無線通信が同時にできるかどうかをも認する.1.伝送効率を正確に測定する方法の検討と模擬生体中での伝送効率の測定2種類の方法(オシロスコープを用いた方法,ネットワークアナライザを用いた方法)を用いて,正確に伝送効率を測定する方法を比較検討した.伝送周波数については,200k. 500k, 1MHzについて測定した.ネットワークアナライザにはE5063Aを用いた.その結果,ネットワークアナライザ法は,マイナス極(グラウンド)が一次側と二次側で結合しているという欠点を持つが,理論推定計算値と誤差10%以内で一致した.オシロスコープを用いた方法においては,理論推定計算値と誤差5%以内で一致した.1MHzまでの測定においては,オシロスコープ法の方が正確に測定できる可能性があることがわかった.ただし,ネットワークアナライザ法は,測定が数秒で終わるため,時間的な測定値のずれを原因とする測定誤差は小さくできるといえる.2.生体組織やパッケージを含めた経皮トランスの等価回路の作成と,小型経皮トランスの設計・試作模擬生体に漬けた経皮トランスの等価回路の試作を行った.トランス周辺に生体組織があると,渦電流が流れ効率が低下する.さらに,コイルの表面には絶縁フィルムがあるが,容量的に結合が生じる.このため,これらの損失や容量を含めた等価回路の作成が必要になる.本年は,一次側に,トランスと並列に,抵抗-容量を直列接続した回路を挿入し,模擬生体に漬けた経皮トランスを模擬できるようにした.ネットワークアナライザによる効率の実測値と,等価回路から計算した理論推定値を比較したところ,誤差2.3%の範囲で一致することを確認した.上記報告のほか,電力伝送トランスと容量結合通信を同時に行った場合の干渉度合いについても,電磁界解析を行っており,ほぼ予定通りに進んでいるため.1.磁界放射を低減した2相経皮トランスの設計(電磁界解析)送電コイル間の距離,受電コイルの埋め込み角度を変化させたときの,経皮トランスから3 m位置の磁界強度と伝送効率を電磁界解析した.その結果,コイル間距離が近い8 cmでは磁界強度を33 dBμA/mまで低下できることがわかった.2.容量結合型無線情報伝送と電磁誘導の無線電力伝送の同時動作システムの設計・実測電磁界解析ソフトを用い,1組の無線電力伝送用コイルと容量結合型無線情報伝送用電極の間の距離を離していったときのSN比を検討した.その結果,通信電圧のSN比は15 dBであり大きなノイズが混入することがわかった.通信周波数である2.4MHzだけを通過させるフィルタを通信用受電回路前段に挿入することでSN比はさらに大きく改善できることを確認した.3年目の実験まで先に行っているので順調である.来年度は,磁界放射を低減した2相経皮トランスの設計(電磁界解析)と,容量結合型無線情報伝送と電磁誘導の無線電力伝送の同時動作システムの設計を行う予定である.

1.磁界放射を低減した2相経皮トランスの設計(電磁界解析)と実測生体組織内で磁界が強まり,生体組織中に高い電力集中が生じる箇所がないか調べるため,体内のSAR(単位質量当たりの電力)と体内電界強度をFDTD法で解析し,ICNIRP(国際非電離放射線防護委員会)の規制値と比較する.CISPR, ICNIRPの規制値を満たし,かつ,効率低下がない条件を見つける.さらには,磁界強度の正確な実測も行う.2.生体組織やパッケージを含めた経皮トランスの等価回路の作成(絶縁皮膜)経皮トランスの絶縁皮膜厚さが薄いと,容量結合が生じ,高周波漏れ電流が大きくなることがわかってきた.そこで,絶縁皮膜厚さを変えたときの,高周波漏れ電流と絶縁被膜の容量の関係を調べる.電磁界解析と実測を行う.3.無線情報伝送と電磁誘導の無線電力伝送の同時動作システムの再評価送電電極と受信電極を液体模擬生体中に浸し,受電コイルと送電コイルを模擬生体の近くに置いて,まず,1相無線電力伝送と情報伝送の同時動作実験を行う.シールド布やインバータ回路のノイズレス化などの電磁ノイズの影響を減らす工夫も行う,昨年度2.4MHzの容量結合通信では成功しなかったため,一般的な無線通信が同時にできるかどうかをも認する.本年度購入予定であったネットワークアナライザがまだ選定できておらず,借りて実験を行ったため,使用金額に差が生じた.他のプロジェクトの測定器や回路基板を借りて使うことができたものがあるため予算が残ったが,本年度は借りられないため必要な測定機(50万円以下)や電子部品基板を購入し予算を使う予定である.
ヒト骨肉腫に対するビタミンD_3の抗腫瘍効果ならびに分化誘導効果の検討

これまでにヒト骨肉腫細胞株OST、ラット骨肉腫細胞株ROS17/2.8及びマウス骨肉腫細胞株POS-1に対するビタミンD_3の抗腫瘍効果、及び骨芽細胞の表現形質をマーカーとした分化誘導効果を検討し、1a、25(OH)_2D_3が濃度依存性に増殖抑制効果を認め、ALP活性、BGP量の増加作用も認められることを示してきた。またヌードマウスへ1a、25(OH)_2D_3のmasked compoundである1a(OH)D_3を2.5nmol/kg隔日腹腔内投与にて増殖抑制効果を認め、OSTにおいては治療群で広範な軟骨形成を認めた。今回さらにヒト骨肉腫細胞株と臨床材料に対するビタミンD_3の抗腫瘍効果ならびに分化誘導効果のメカニズムを検討するにあたり、骨肉腫内ビタミンD_3リセプターの定量を行った。ヒト骨肉腫培養細胞株であるMG63、OST、MNNG-HOS、KHOS-npのリセプター量はそれぞれ31.08、12.12、6.36、2.99fmo1/mgであった。さらにそれぞれの細胞株の増殖抑制効果をみるためにColony forming assayを行うと、リセプターの豊富なMG63においてリセプターの豊富なROS17/2.8と同様に増殖抑制効果を認めたが、リセプターの少ないMNNG-HOS、KHOS-npでもある程度の増殖抑制効果を認めた。さらにヌードマウス法においてリセプターの豊富なMG63とリセプターの少ないMNNG-HOSとを背部皮下に移植して1a(OH)D_3の腹腔内投与による影響を調べようとしたがMG63が可植されず、逆にMNNG-HOSにおいて増殖抑制効果を認めてしまった。現在はMatrigelにて可植率が上昇するという報告に従いMG63+Matrigelにて移植を試みている。またALP活性も有意な結果がでず、FBSの濃度を変えたり、Ascorbic acidを加えたりして行っている。今後は本当にリセプターの差異で増殖抑制効果が変わるのか、他のメカニズムが存在するのかを探求していく予定である。ヒト骨肉腫細胞株OST、ラット骨肉腫細胞株ROS17/2.8及びマウス骨肉腫細胞株POSー1に対するビタミンD_3の抗腫瘍効果、及び骨芽細胞の表現形質をマ-カ-とした分化誘導効果を検討した。ビタミンD_3の抗腫瘍効果はMTT assay、colony forming assay及びヌ-ドマウス法にて検討し、分化誘導効果は腫瘍細胞内ALP活性、培養液中bone glaprotein(BGP)の測定及びヌ-ドマウスの摘出腫瘍の組織学的検討にて行った。用いた骨肉腫は3株とも1α,25(OH)_2D_3の濃度依存性にMTT assay、colony forming assayにいずれにおいても増殖抑制効果がみられ、ALP活性、BGP量の造加作用が認められた。ヌ-ドマウス法では、1α,25(OH)_2D_3のmasked compoundである1α(OH)D_3を2.5nmol/kg隔日腹腔内投与することにより、投与開始後9日目から有意な増殖抑制効果を認めた。副作用は認めなかった。摘出腫瘍の組織学的検討では、ROS17/2.8とPOSー1においては、治療群において壊死範囲の増加を認めたのみであったが、OSTにおいてはコントロ-ル群では全く認めなかった広範な軟骨形成を治療群の7匹中5匹に認めた。さらにヒト骨肉腫細胞株と臨床材料に対するビタミンD_3の抗腫瘍効果ならびに分化誘導効果を骨肉腫内ビタミンD_3リセプタ-との関係で検討するにあたり、ビタミンD_3リセプタ-の定量を行った。実験系が正確に行われているかを示すために既にレセプタ-の存在が確かめられている臨床材料(乳癌組織)及び培養細胞株(ROS17/2.8)においてラベルしたビタミンD_3を加えてRadioreceptor assayを行い、それぞれ8.74fmol/mg、12.5fmol/mgのレセプタ-の存在を認めた。今後はヒト骨肉腫細胞株及び骨肉腫の臨床材料のビタミンD_3リセプタ-の定量を行い、1α,25(OH)_2D_3の投与による抗腫瘍効果ならびに分化誘導効果との関係を検討していく予定である。

さらにそれぞれの細胞株の増殖抑制効果をみるためにColony forming assayを行うと、リセプターの豊富なMG63においてリセプターの豊富なROS17/2.8と同様に増殖抑制効果を認めたが、リセプターの少ないMNNG-HOS、KHOS-npでもある程度の増殖抑制効果を認めた。さらにヌードマウス法においてリセプターの豊富なMG63とリセプターの少ないMNNG-HOSとを背部皮下に移植して1a(OH)D_3の腹腔内投与による影響を調べようとしたがMG63が可植されず、逆にMNNG-HOSにおいて増殖抑制効果を認めてしまった。現在はMatrigelにて可植率が上昇するという報告に従いMG63+Matrigelにて移植を試みている。またALP活性も有意な結果がでず、FBSの濃度を変えたり、Ascorbic acidを加えたりして行っている。今後は本当にリセプターの差異で増殖抑制効果が変わるのか、他のメカニズムが存在するのかを探求していく予定である。
細胞内脂質シグナル分子による小胞輸送制御を介した血管細胞機能の調節

機能が未解明のクラスII型PI3-キナーゼ(PI3K)に属するPI3K-C2αとPI3K-C2βの機能と機能差異を二重KOマウスを作成して解析した。両酵素の組織特異的単独KOマウスは生存し表現型に異常はみられなかった。しかし、両酵素の2種類の組織特異的二重KOマウスは各組織の異常を示した。クラスII型PI3Kの産生するPI-3-Pを分解するホスファターゼPI3PaseのKOマウスを作成した。組織特異的ホモKOマウスは異常を示し、細胞内小胞輸送が障害された。さらに、スフィンゴ脂質代謝酵素スフィンゴシンキナーゼ(SphK)のKOマウスは血管病変の悪化を示し、小胞輸送の異常が見られた。血管内皮細胞において機能脂質PI-3-Pを脱リン酸化する酵素PI-3-Pホスファターゼ(PI3Pase)のノックアウト(KO)マウスを作成して解析した。ホモKOマウスは、出生直後に死亡した。全身臓器の組織学的解析により、ある器官系の異常が見いだされた。細胞タイプ特異的な抗体を用いた免疫染色を用いてこの器官系の異常を解析した。PI3Paseの細胞内における局在を免疫染色を用いて解析し、同定した。また培養細胞においてこのPI3PaseをsiRNA法を用いてノックダウンしたところ、細胞内小胞のPI-3-Pレベルが増加した。一方、当初、PI-3-Pを産生すると考えられたクラスII α酵素(PI3K-C2α)は、血管内皮細胞ではPI-3,4-P2を産生することを示す結果を得た。さらに、PI3K-C2αによるPI-3,4-P2の産生は、主として細胞膜でおこった。PI3K-C2αをノックダウンした際に観察されたPI-3-Pの減少は、PI-3,4-P2の分解に由来するPI-3-Pプールの減少と考えられた。PI3K-C2αがマウス生体レベルではたす機能をより深く理解するために、血管障害モデルを作成し、PI3K-C2αノックアウトの影響を検討した。PI3K-C2αノックアウトマウスでは、血管障害が増強した。したがって、PI3K-C2αは血管の健全性維持に働いていることが示唆された。これらの成績から、PI3Paseは、PI3K-C2αの直接の産物を脱リン酸化する酵素ではないと考えられる。血管内皮細胞で同定したPI3Paseのノックアウトマウスの解析によって、PI3Paseがある器官系の発達に必須であることが判明した。このPI3Paseの機能は、その喪失がマウスの生直後の死亡につながることから、生命維持に必要な重要機能である。PI3Paseをノックダウンすると細胞内小胞のPI-3-Pレベルが増加することを見いだした。血管内皮細胞におけるPI3K-C2αノックダウンのイノシトールリン脂質レベルに及ぼす効果を解析したところ、PI3K-C2αの酵素産物はPI-3-Pではなく、PI-3,4-P2と考えられた。したがって、PI3PaseはPI3K-C2αの酵素産物を脱リン酸化するのではないと考えられる。PI3PaseはおそらくPI3K-C2αとは異なるPI3Kによって小胞膜上で産生されたPI-3-PをPIに分解する酵素分子であると考えられる。一方、PI3K-C2αがPI-3,4-P2を産生することは、これまでに明らかにしたPI3K-C2αのエンドサイトーシス作用においてPI-3,4-P2が重要な役割を果たすことを示唆しており、興味深い。PI3K-C2αの血管作用について、血管バリア機能維持作用の他に、ある種の血管障害モデルにおいて、PI3K-Cαが防御的な機能を果たしていることが明らかになった。この結果はこれまでの検討結果とあわせて、PI3K-C2αが血管健全性を維持する酵素分子であることを明らかにした。マウスにおいて、PI3Pase作用の器官系の発達における新作用の分子機構について、今後明らかにすることは重要な課題である。そこで、さまざまな細胞種特異的にCreリコンビナーゼ(Cre)を発現する複数のdeleterマウスとPI3Paseflox/floxマウスの交配による細胞種特異的KOマウスの組織形態学的観察、細胞内の微細構造、遺伝子発現、タンパク発現の解析を継続した。並行して、既に同定したPI3Pase発現細胞において、siRNA法を用いたノクダウンの細胞機能におよぼす影響をより詳細に解析した。一方、イノシトールリン脂質産生酵素であるPI3Kの機能解析については、PI3K-C2αとPI3K-C2βの機能的相違を解明するために、floxedマウスとCre deleterマウスを交配し、組織特異的なPI3K-C2α-単独KOマウス、PI3K-C2β-単独KOマウス及びPI3K-C2α/ PI3K-C2β二重KOマウスの表現型解析を継続した。胎児の子宮内生存と肉眼的異常の有無、全身のさまざまな器官の形態と機能の解析を継続し、異常が認められる場合には、免疫染色を含む組織染色や遺伝子発現による原因を探索した。スフィンゴシンキナーゼSphKは形質膜や小胞体、ゴルジ装置の他にエンドソーム膜に局在し、スフィンゴミエリンなどのスフィンゴ脂質に由来するスフィンゴシンをスフィンゴシンー

1ーリン酸(S1P)に変換することにより、膜スフィンゴ脂質レベルを変化させる。SphKKOマウスから単離した細胞の解析を継続し、小胞機能が影響を受けていることを見出した。血管内皮細胞で同定したPI3Paseのノックアウトマウスの解析によって、予想外に、PI3Paseがある器官系の発達に必須であることが判明した。このPI3Paseの機能は、その喪失がマウスの生直後の死亡につながることから、生命維持に必要な重要機能である。当初、PI3Paseをノックダウンすると細胞内小胞のPI-3-Pレベルが増加することを見いだした。しかし、血管内皮細胞におけるPI3K-C2αノックダウンのイノシトールリン脂質レベルに及ぼす効果を解析したところ、PI3K-C2αの酵素産物はPI-3-Pではなく、PI-3,4-P2と考えられた。したがって、PI3PaseはPI3K-C2αの酵素産物を脱リン酸化するのではないと考えられる。PI3PaseはおそらくPI3K-C2αとは異なるPI3Kによって小胞膜上で産生されたPI-3-PをPIに分解する酵素分子であると考えられる。また、スフィンゴ脂質代謝酵素ノックアウトマウスの解析は、スフィンゴ脂質がおそらくイノシトールリン脂質とは異なる機序により小胞輸送に関与していることを示唆している。これは全く新しい発見であり、今後は細胞レベルでの解析により、この機構の解明を目指す。PI3K-C2αとPI3K-C2βの機能的相違を解明するために、floxedマウスとCre deleterマウスを交配し、組織Aおよび組織B特異的なPI3K-C2α-単独KOマウス、PI3K-C2β-単独KOマウス及びPI3K-C2α/PI3K-C2β二重KOマウスの表現型を解析した。組織A特異的なKOマウスについては、PI3K-C2α、PI3K-C2βのいずれの単独KOマウスも正常な表現型を呈したが、二重KOマウスは複数の器官機能に異常を認めた。ある器官の機能異常については、マウス個体での機能の他に摘出臓器の機能、単離細胞のインビトロ解析により、細胞内シグナリングの異常を見出した。一方、組織B特異的なKOは、生後2週間以内に約半数のホモKOマウスが死亡することが明らかとなった。電子顕微鏡解析により細胞内小器官および細胞内フィラメント構造の顕著な異常が認められた。今後、マウス個体の形態学的、生化学的解析によりこれらの異常の原因を追究する。イノシトールリン脂質PI-3-Pを脱リン酸化する酵素PI-3-Pホスファターゼ(PI3Pase)のノックアウト(KO)マウスは、ある臓器の異常が顕著であり、この臓器の機能異常により出生直後に死亡した。この臓器の細胞種特異的なコンディショナルKOマウスでは、異常が軽度であり生存が可能であった。また、モデル細胞を用いて、siRNA法を用いてこのPI3Paseをノックダウンしたところ、小胞動態の異常が認められた。スフィンゴ脂質代謝酵素スフィンゴシンキナーゼSphKのKOマウスを用いて疾患モデルを作成し、コントロールマウスとの病態の差異を認めた。KOマウスで認められる異常は、小胞動態の異常をともなった。SphKのトランスジェニックマウスとKOマウスを交配したところ、異常が是正された。機能が未解明のクラスII型PI3-キナーゼ(PI3K)に属するPI3K-C2αとPI3K-C2βの機能と機能差異を二重KOマウスを作成して解析した。両酵素の組織
より美しい青色花品種育成のための花色発現メカニズムの研究

ニゲラ(Nigella damascena L.)の花色について、栽培品種`Miss Jekyll'シリーズの赤紫、青、白色花色を用いて、測色計による花色測定、ガク弁の吸収スペクトル等、花色に関する基礎的なデータを収集した。また、花色を担うアントシアニンおよびフラボノールについてHPLCで分析した。検出された主な成分について、抽出、単離精製し、HPLCやTLC分析、UV-Vis、FAB-MSおよびNMRスペクトル解析などによって構造決定を行った。赤紫花色からは4種類のアントシアニンを同定した。このうち1種類が新規化合物であった。青色花色からは2種類のアントシアニンを同定し、このうち主要成分が新規化合物であった。過去に同じ青色花色品種から、別の基本骨格をもつアントシアニンが主要色素として報告されている。詳細に検討した結果、本研究で決定した構造が正しい構造であった。現在までに約700種のアントシアニンが報告されている中で、この新規化合物と同じ基本骨格をもつものは1つだけであり、稀な構造のアントシアニンといえる。フラボノールは、赤紫、青、白色花色のいずれからも同じ3種類が検出された。以上の結果をまとめた論文を投稿中である。ニゲラの青色花色は赤味の少ない青である。花色再現実験でこの青色発色の仕組みを明らかにするため、ガク片搾汁pHの測定や主要アントシアニンとフラボノールの大量精製を行った。本研究で対象にしているその他の植物についても、花色の各種測色、HPLCによる色素関連化合物の分析等、花色に関する基礎的なデータの取得を行うとともに、花弁の大量収集、およびこれを用いた色素関連化合物の抽出と単離精製、構造決定、精製した色素関連化合物を使っての再現実験を進めている。おおむね計画書の予定通りに進んでいる。花色に関する基礎的なデータの取得、花弁の大量収集およびこれを用いた色素関連化合物の抽出と単離精製、構造決定までは、本研究で対象にしている植物について一通り終了している。新規化合物も見つかっており、学術論文としての投稿もできている。計画書の予定通りに実験を進めていくとともに、本研究の遂行にともなって得られる新たな情報も蓄積していく予定である。ヒメツルニチニチソウ(Vinca minor L.)について、赤紫色花の色素関連化合物の組成をHPLCにより分析した。さらに色素関連化合物を溶媒抽出したのち、単離精製を行い、塩酸加水分解を用いたアグリコンおよび結合糖の同定、FAB-MSやNMRによる機器分析によって、主要アントシニアンおよびフラボノールの構造決定を行った。その結果、アントシアニンは、これまでに報告の無い化合物であることが示された。また、既報であるヒメツルニチニチソウの青紫色花の主要アントシアニンおよびフラボノールの構造と比較すると、アグリコンはどちらも同じデルフィニジンおよびケンフェロールであり、両者の違いは、アントシアニンの7位水酸基における糖の結合の有無、およびフラボノールの7位水酸基に結合する糖の種類の違いであることが示された。今後ヒメツルニチニチソウにおける青紫と赤紫の花色の違いを決定する因子の解明を進めるために、両花色について、測色計による花色測定、花弁の吸収スペクトルや搾汁pHの測定等、花色に関する基礎的なデータを収集した。また、花色再現実験に使用するための色素関連化合物を大量に精製した。本研究で対象にしているその他の植物についても、花色の各種測色、HPLCによる色素関連化合物の分析等、花色に関する基礎的なデータの取得を行った。また、大量に栽培し、花弁の収集を行った。これを用いた色素関連化合物の抽出および単離精製、構造決定を順次進めているところである。計画書の予定通り進んでいる。特にヒメツルニチニチソウについては、次年度以降の計画予定まで進めることができた。他の植物についても、今年度予定していた花色に関する基礎データの収集、色素関連化合物単離精製のための材料収集を順調に進めている。

本研究で対象にしているその他の植物についても、花色の各種測色、HPLCによる色素関連化合物の分析等、花色に関する基礎的なデータの取得を行うとともに、花弁の大量収集、およびこれを用いた色素関連化合物の抽出と単離精製、構造決定、精製した色素関連化合物を使っての再現実験を進めている。おおむね計画書の予定通りに進んでいる。花色に関する基礎的なデータの取得、花弁の大量収集およびこれを用いた色素関連化合物の抽出と単離精製、構造決定までは、本研究で対象にしている植物について一通り終了している。新規化合物も見つかっており、学術論文としての投稿もできている。計画書の予定通りに栽培と実験を進めていくとともに、未報告化合物の構造決定等、本研究の遂行にともなって得られる情報も蓄積していく予定である。計画書の予定通りに実験を進めていくとともに、本研究の遂行にともなって得られる新たな情報も蓄積していく予定である。人件費が当初計画していたほどにならなかった。次年度の研究に必要な試薬や実験器具などの消耗品を購入する物品費として有効に使用する。旅費、人件費、論文投稿費が当初計画ほどかからなかった。次年度の研究に必要な物品費として有効に使用する。
アート錯体の精密制御によるヘテロ芳香環の開環と原子挿入

アート錯体の精密制御によるヘテロ芳香環開裂法を探索した結果、銅触媒とジシラン反応剤、アルコキシド塩基から発生させたシリル銅種を鍵活性種として利用することで、ベンゾフランの開環を伴うシリル化が進行することを発見した。銅触媒およびカリウムtert-ブトキシド存在下、ベンゾフランに対してtert-ブトキシ基をケイ素上に有するジシラン反応剤(1,2-di-tert-butoxy-1,1,2,2,-tetramethyldisilane)を作用させたところ、開環シリル化体が得られた。触媒および溶媒の検討を行った結果、触媒としては塩化銅(I)、溶媒としてはTHF/ピリジン混合溶媒系が最適であり、目的物の開環シリル化体が高収率で得られた。本反応ではジシラン反応剤のケイ素上の置換基が重要である。例えば、ヘキサメチルジシランを用いた場合には目的物は全く得られず、原料が回収された。一方、tert-ブトキシ基の代わりにエトキシ基を有するジシランを用いた場合には複雑な混合物を与えた。得られた最適条件下、各種ベンゾフランの開環シリル化を行った。アミノ基やハロ基が置換したベンゾフランを用いた場合にも効率よく反応は進行した。本反応はベンゾフラン骨格に対して選択的に進行し、単環式のフランやチオフェンも損なうことなく目的物を与えた。さらに、ナフトフランを用いた場合にも効率よく反応は進行した。理論計算により反応機構の解析を行ったところ、1)反応はベンゾフランに対するシリル銅の付加と続くβ-酸素脱離を経て進行すること、2)β-酸素脱離の過程には銅アート種が介在することが示唆された。当初の目的であるインドールの開環反応に向けて鋭意検討を行っていたものの、この反応はまだ達成されていない。一方で、この検討の途上で予期せぬシリル銅によるベンゾフランの開環シリル化反応の発見に至った。この開環シリル化反応は、有機合成上有用なアルケニルシランを合成する斬新な手法となっており、インドールの開環反応同様に興味深い。また、シリル化剤である1,2-di-tert-butoxy-1,1,2,2,-tetramethyldisilaneは、この発見を機に試薬会社から市販されることになり、この予期せぬ発見の社会的影響は大きい。さらに、ベンゾフランの開環反応に関する知見を蓄積していくことで、当初の目標であるインドールの開環につなげられる。インドールの開環に銅アート錯体の利用も視野に入れるなど、研究展開に広がりが出てきている。以上の理由から、本研究課題は当初のアート錯体の精密制御によるアザボリンをはじめとする含窒素エキゾチックヘテロ環の合成法の開発に着実に向かっており、研究はおおむね順調に進展しているといえる。N-フェニルインドールの開環反応をモデル反応として、アート錯体触媒の精密制御による反応の効率化を図る。転位を伴った開環の鍵中間体であるアート錯体の配位子の設計が重要である。本研究では、遷移金属中心に電子を強力に押し込みつつもそれ自身は転位しない「キレート型ジカルボアニオン配位子」を設計・合成し、有機基の高効率かつ選択的な転位と開環を目指す。開環により生じるジアニオンをホウ素求電子剤で捕捉することで、ホウ素挿入を達成する。基質適用範囲の検討も行う。さらに、入手容易なπ拡張ピロール類を出発物質とするアザボリン含有大型π電子系分子の合成に挑戦する。また、吸収・発光スペクトルや酸化還元電位の測定を通じて、光・電子機能性材料としての応用可能性を探る。

一方で、この検討の途上で予期せぬシリル銅によるベンゾフランの開環シリル化反応の発見に至った。この開環シリル化反応は、有機合成上有用なアルケニルシランを合成する斬新な手法となっており、インドールの開環反応同様に興味深い。また、シリル化剤である1,2-di-tert-butoxy-1,1,2,2,-tetramethyldisilaneは、この発見を機に試薬会社から市販されることになり、この予期せぬ発見の社会的影響は大きい。さらに、ベンゾフランの開環反応に関する知見を蓄積していくことで、当初の目標であるインドールの開環につなげられる。インドールの開環に銅アート錯体の利用も視野に入れるなど、研究展開に広がりが出てきている。以上の理由から、本研究課題は当初のアート錯体の精密制御によるアザボリンをはじめとする含窒素エキゾチックヘテロ環の合成法の開発に着実に向かっており、研究はおおむね順調に進展しているといえる。N-フェニルインドールの開環反応をモデル反応として、アート錯体触媒の精密制御による反応の効率化を図る。転位を伴った開環の鍵中間体であるアート錯体の配位子の設計が重要である。本研究では、遷移金属中心に電子を強力に押し込みつつもそれ自身は転位しない「キレート型ジカルボアニオン配位子」を設計・合成し、有機基の高効率かつ選択的な転位と開環を目指す。開環により生じるジアニオンをホウ素求電子剤で捕捉することで、ホウ素挿入を達成する。基質適用範囲の検討も行う。さらに、入手容易なπ拡張ピロール類を出発物質とするアザボリン含有大型π電子系分子の合成に挑戦する。また、吸収・発光スペクトルや酸化還元電位の測定を通じて、光・電子機能性材料としての応用可能性を探る。
時間分解蛍光スペクトル測定による不規則系ダイナシクスに関する研究

光パルス幅約150フェムト秒、繰り返し200kHzの再生増幅チタンサファイアレーザーシステムを光源とし、CCD分光システムを測光部に用いた、光カーシャッターを利用した時間分解蛍光スペクトル測定装置の開発を行った。装置本体部は、試料励起部、蛍光をカー媒質へ集光する放物面鏡を用いたリレー光学系、カーゲート部(偏光子-カー媒質-偏光子)、遅延光学系からなる。各素子と光学配置の選択に基づく性能差を、蛍光の集光効率、収差・遅延時間分散、時間分解能の観点から評価し、最適配置に関する指針を得た。また、性能の高いカー媒質を探索し、高効率、低バックグラウンドを実現する媒質を見出した。開発した装置を用いて、Znテトラフェニルポルフィリンのエタノール溶液におけるS_2→S_1発光を高いS/N比かつ短時間で測定する事に成功した。従来の測定法に比較して一桁以上測定時間を短縮したことになる。また、マラカイトグリーンのエタノール溶液や光反応性蛋白質Photoactive Yellow Protein(PYP)についても時間分解蛍光測定を行い、動的ストークスシフトの直接観測に初めて成功した。PYPの時間分解蛍光スペクトル測定により、緩和の初期に、非常に速い減衰を見せる成分が存在するが、そのスペクトルは幅が広く、緩和に伴い幅が狭くなる奇妙な振る舞いを観測することができた。その起源に関して現在詳細な研究を続行中である。本研究により、光カーシャッターに基づく時間分解蛍光スペクトル測定は、超短時間域におけるスペクトルのスナップショット測定に適用できる簡便かつ有効な方法であり、さらなる改良により次世代標準となる測定法であることを示す事ができた。光カーシャッターを用いた時間分解蛍光スペクトル測定装置の開発を行った。光パルス幅約150フェムト秒、繰り返し200kHzの再生増幅チタンサファイアレーザーシステムを光源とし、CCD分光システムを測光部に用いて,測定装置を構成した。本体部は、試料励起部、蛍光をカー媒質へ集光するリレー光学系、カーゲート部(偏光子-カー媒質-偏光子)、遅延光学系からなる。蛍光の集光効率を上げ、収差・遅延時間分散の少ない光学系を実現するために、放物面鏡を用いてリレー光学系を構成し、また、フィルム偏光子を採用することで、時間分解能300フェムト秒、波長差100nmあたり約300フェムト秒の遅延時間分散に留めることに成功した。また、性能の高いカー媒質の探索を行った。信号に対するバックグラウンド光のゲート光強度依存性を検討して、カー媒質の二光子励起蛍光がその主な起源であることを見いだし、種々の光学ガラスを比較検討して、高いカー効率と低バックグラウンドを実現するカー媒質として、特重フリントガラスSFS1を採用した。また、マラカイトグリーンのエタノール溶液やPhotoactive Yellow Proteinについても時間分解蛍光測定を行い、動的ストークスシフトの直接観測に初めて成功した。光パルス幅約150フェムト秒、繰り返し200kHzの再生増幅チタンサファイアレーザーシステムを光源とし、CCD分光システムを測光部に用いて、光カーシャッターを利用した時間分解蛍光スペクトル測定装置を構成し、さらなる装置の改良を行うとともに、光反応性蛋白質の超高速ダイナミクスの観測を行った。装置改良に関しては、各素子と光学配置の選択に基づく性能差を、蛍光の集光効率、収差・遅延時間分散、時間分解能の観点から評価し、最適配置に関する指針を得て、現在、改良機を構築中である。また、性能の高いカー媒質を探るため、探索範囲を広げた結果、従来の7倍の効率の媒質を見出した。