hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者の筋肉減少症・肥満の表現型に着目した身体的虚弱予防のための包括的検討

本研究では、虚弱高齢者を対象に筋肉減少症・肥満の表現型の4つのタイプの分類による生理学的および身体的特徴を検討した。握力と膝伸展力はSarcopenic obesity (SO)群が正常群に比べ低かった。生理学的マーカーである血清β2-ミクログロブリンは、SO群のみが正常群に比べ高かった。正常群に比べSO群のみに座位行動時間の割合が多く、低強度身体活動の割合が少なかった。本結果より、虚弱高齢者ではサルコペニア単独あるいは肥満単独より、両者を合わせたSOが身体機能低下および身体活動量減少と有意に関連していることが示唆された。平成24年度では、虚弱高齢者における筋肉減少症・肥満の表現型の4つのタイプの分類による座位行動(sedentary behavior)および身体活動のパターンの相違を明らかにすることを目的とした。本研究では、東京都板橋区に在住する75歳以上の虚弱高齢女性109名(平均年齢80.9±2.8)を調査対象とした。身体組成測定はDEXA法を用いて、筋肉減少症は四肢の筋肉量(AMM)から骨格筋指数(AMM/身長2)を算出して分類した。身体活動量の調査は、3次元加速度計を10日間連続に装着した後、回収した。活動強度(metabolic equivalents; METs)に基づいて、強度別の身体活動パターンおよび座位行動に要した時間を評価した。本研究の虚弱高齢女性では、1日当たりの歩数は3094.4±1957.7歩、座位行動の時間は438.7±94.1分、低強度身体活動の時間は306.9±100.1分、中・高強度身体活動の時間は20.6 ±21.4分であった。正常群、肥満群、サルコペニア群、sarcopenic obesity(SO)群の4群において、座位行動および身体活動のパターンを比較した結果、座位行動と低強度身体活動の割合において、SO群では正常群と比較して有意な差が認められた。肥満群とサルコペニア群では正常群との有意な差はみられなかった。本結果より、虚弱高齢者においては座位行動と低強度の身体活動時間が大部分を占め、中・高強度以上の身体活動時間は非常に少ないことが明らかになった。また、サルコペニア単独あるいは肥満単独より、サルコペニアと肥満を合わせたSOが座位行動および低強度身体活動の割合と関連がある可能性が示唆された。近年、加齢性筋肉減少症(サルコペニア)が虚弱の中心的な症候であるは知られているが、一方、肥満も虚弱のリスクの一つとして注目を集めている。しかしながら、筋肉減少症・肥満の表現型に着目した虚弱化予防及び改善策については明らかにされていない。そこで、平成23年度の初回調査では、虚弱高齢者における筋肉減少症・肥満の表現型の4つのタイプの分類による生理学的および身体的特徴を明らかにすることを目的とした。本研究では東京都板橋区在住する75歳以上の虚弱高齢女性131名(平均年齢80.6 ±2.9)を調査対象とした。身体組成測定はDEXA法を用いて、筋肉減少症は四肢の筋肉量(AMM)から骨格筋指数(AMM/身長2)を算出して分類する。肥満は体重と体脂肪量から体脂肪率を算出して分類した。調査項目は、代謝、生理学的、身体機能などであった。その結果、本研究の対象者において四肢の筋肉量とインスリン様成長因子1、副甲状腺ホルモンintact(iPTH)、熱ショックタンパク質(HSP72)、握力、膝伸展力との関連性が認められた。体脂肪量の増加は成長ホルモンの減少、β2-ミクログロブリンの増加、身体活動量の減少と関連があった。本研究の虚弱高齢女性では、正常群は29.8%、サルコペニア群は30.5%、肥満群は28.2%、Sarcopenic obesity(SO)群は11.5%の割合であった。身体機能の項目のうち握力と膝伸展力および身体活動量についてSO群は正常群に比べ有意に低い値を示したが、サルコペニアと肥満群においては有意な差は認めなかった。生理学的マーカーであるβ2-ミクログロブリン項目のみにSO群は正常群に比べ有意に高い値を示した。本結果より、虚弱高齢者における身体機能低下と関連してサルコペニア単独あるいは肥満単独より、サルコペニアと肥満を合わせたSOにおいてリスクが高い可能性が示唆された。計画(平成23年度)により、虚弱高齢者における筋肉減少症・肥満の表現型の4つのタイプの分類による身体的特徴を明らかにすることができ、概ね計画とおりに進展していた。今年度得られた結果から、さらに変容可能要因である身体活動のパターンについて明らかにするために、平成24年度は対象者数を追加して検討する予定である。

次年度に使用する予定である身体活動のパターン測定できる加速度計の物品を平成23年度に導入している。平成24年度の研究費の使用としては、対象者数を追加して課題を検討する計画であることで身体組成評価法であるモバイルDEXAのレンタル費として使用する計画である。また、各種テストに使う消耗品と血液分析に関する消耗品で使用し、本研究成果を国内や国際学会に発表するために旅費として使用する。
積乱雲に伴って起こる地表付近の強風の生成機構と予測に関する研究

本研究の目的は、活発な積乱雲中の主な上昇流・下降流を解像できるほど詳細な雲モデルを使い、積乱雲に伴う下層の強風をシミュレートすることによってその生成のメカニズムを調べ、積乱雲に伴う強風の予測モデルを構築することである。このためには雲解像モデルが十分よく実際の強風を再現する必要がある。本研究ではイギリス気象局の雲解像モデルとオクラホマ大学で開発されたARPSを使ったモデルの有効性を調べるために、雲解像モデルの比較実験に参加した。ここで最初に行なったのは、GCSS(GEWEX Cloud System Study)の第4ワーキンググループが提唱した比較実験のうち、熱帯海洋上のスコールラインの再現実験である。様々な設定でスコールラインを再現し、その中での構造、維持過程などを比較した。多くのモデルでスコールラインの基本的な特徴、すなわち、降水の蒸発による冷たい下降流、その上に上昇する暖気中での降水の生成、中層の後面からの乾燥気流などを再現し、長時間維持される結果が得られた。しかし、鉛直速度、降水量、加熱量など詳細はモデル毎にかなり違っていた。特に、ARPSは粘性・拡散が大きく、対流が他のモデルに比べて不活発あった。実際のデータを使った比較としては梅雨前線帯の降水バンドの再現実験も行った。これらのモデルを使って、強風が観測された日の成層・風速分布を使って地表付近の強風の再現実験を行った。日によって成層の静的安定度・湿度・上層の風速などが違うため、トレーサーで調べた下降交流の起源は様々な高度になり、また、強風の成因としても、浮力による下降流の寄与と下降流の起源となる上層の風の寄与の割合が様々な場合があることが示された。このように地表付近の強風のその予測にはこれらを組み合わせて使う必要があることが明らかになった。本研究の目的は、対流モデルを用いたシミュレーションによって活発な積乱雲に伴う強風がどのようなメカニズムによって起こるかを知ることである。本年度は、これまでに使ってきた英国気象局の3次元対流モデルを、氷晶過程も扱える雲物理過程にする、水平方向にオープンの境界条件も扱えるようにする、より大きな水平スケールの現象を扱えるように水平格子間隔を空間的に変化できるようにする、実際の観測解析結果を使って初期条件を与えられるようにする、というように拡張することを考えていた。しかし、別の研究の過程で、オクラホマ大学で開発されたarpsというモデルを使う機会があり、そのモデルでは、氷晶過程や、オープン境界条件の場合も扱えることがわかった。そこで、今年度は、これら2つのモデルの比較を行なってみた。現象としては、国際比較実験として行なわれている熱帯のスコールラインを扱った。どちらも、暖かい雨(氷晶過程を入れない場合)、2次元の結果で、どちらのモデルでも、長時間維持されるスコールラインがシミュレートできた。比較の結果、英国気象局のモデルの方が、arpsよりも対流が活発になることがわかった。国際比較実験ということで、他にもいくつかのモデルの結果が公表されているが、arpsの結果はそれらに比較して対流が弱い傾向になった。この結果は、移流スキーム、雲物理過程、乱流拡散過程など、さまざまな過程がきいていると考えられ、現在、何が効いているかを検討中である。今後、両方のモデルの良い部分を使うように対流モデルを拡張し、国内で観測された強風に場合について、これまで、英国気象局のモデルを使って行なったように、対流雲下の強風について、その生成メカニズムを調べていく予定である。

本研究の目的は、対流モデルを用いたシミュレーションによって活発な積乱雲に伴う強風がどのようなメカニズムによって起こるかを知ることである。昨年度に引続き、今年度も雲解像モデルをよりよいものにするため、英国気象局のモデルとオクラホマ大学で開発されたarpsというモデルを使い、活発な熱帯のスコールラインのシミュレーションを行ない、その結果を比較した。その結果、arpsに含まれている数値的な拡散係数を小さくすることによって、他のモデルに匹敵するような強さの対流がシミュレートできることが分かった。また、今年度はさらに、実際に観測された3次元の温度・湿度・風の場における対流のシミュレーションを行なうため、気象庁の数値予報モデルの出力をarpsに取り込めるようにモデルを改良した。このモデルを用い、1988年7月17日に梅雨前線上に生成した活発な対流雲のシミュレーションを行なった。初期条件、境界条件としては、気象庁の作成した客観解析データを使って同じく気象庁が作成した日本域予報モデル(格子間隔、30kmと10km版)を多重にネスティングして予報した値を用いた。この結果、ライン状に組織化された降水システムが生成し、長時間維持され、観測されたものと同じような移動を示した。しかし、生成したシステムの位置は、観測のものが対馬付近に生成したのに対し、九州北部西方となった。同じ客観解析データを使った予測でも米国のPSU/NCARが開発したMM5と呼ばれるモデルでは、対馬付近に降水システムが生成している。この差は積雲対流のパラメタリゼーションによるものと推測されるが、今後、これらの結果の比較を通じて、その原因を調べ、これらのモデルを国内での積乱雲に伴う強風の事例に適用して、強風生成のメカニズムを調べる予定である。これまで、いくつかのモデルでスコールラインのシミュレーション、梅雨期の降水系のシミュレーションなどを行ない、モデルの違いなどを調べてきたが、今年度は最終年度にあたるため、活発な積乱雲に伴う地表付近の強風についてのシミュレーションを行なった。事例として取り上げたものの1つは、1997年8月3日に日光で観測されたものである。このとき、上層には強い風はないにもかかわらず、地表で瞬間風速で毎秒44mを越す強風が観測された。観測された成層を使ってもこのような強風は再現できなかったが、地形性などの要因で起こり得ると思われる適当な強制力を与えて対流を起こした。その結果、毎秒25m以上の強風を再現することができた。数値モデルに組み込んだトレーサーでの解析によると、この強風は高度45kmの上空から降りてきた気塊で作られているが、この高度までの一般場の風速は毎秒10m程度であり、一般場の風が下層に運ばれてきたことではこの強風が説明できない。一方、この時、積乱雲中の雨滴のドラッグと蒸発による冷却によって作られた下降流は半径2km程度の領域で高度1kmで毎秒10mに達しており、これが地表付近で曲げられることによって高度数100mまでの領域で毎秒20mを越す風速が起こることが分かった。このように地表付近の強風の生成にはいくつかのメカニズムがあり、その予測にはそれらを組み合わせて使う必要があることが明らかになった。
強結合・非平衡系としてのQCD物質の研究

RHICやLHCのデータ解析の基礎となる相対論的流体モデルの輸送パラメーターを,微視的な計算から求める処方箋を定式化し,ハドロンガスについてテスト計算を行った.さらに格子QCDを用いて緩和現象を議論するために,実時間有限温度格子場シミュレーション技法を提案した.ストレンジネス自由度の影響を明らかにするために,κ粒子の質量の解析とK-π散乱長の解析を,格子QCDの数値シミュレーションで行った.RHIC現象論としての完全流体モデルの成功によって, QGP状態は粘性が非常に小さな強い相関を持つ系だという認識が一般的となった.これにより第0近似としての完全流体モデルは議論の出発点として確立したといえる.ここからさらに議論を進めて強い相互作用をするQCD物質の緩和現象の解明を目指すことが本研究のゴールである.具体的には下記のような問題について検討を行っている(1)現在の完全流体モデルで, HBT効果などの現象論的解析を進め,シンプルな流体モデルの限界を検討する.さらに,流体モデルの次のステップとして非断熱的な過程を取り込むことが当然考えられる.因果律を満足する相対論的流体方程式として提案された,双曲型のイスラエル・スチュアート方程式には,通常のナビエ・ストークス方程式に含まれる輸送係数に加えて, 5個の新たな輸送係数が含まれている.本研究では,局所平衡分布関数に基づく定式化に従って,新たな5個の輸送係数に対する久保公式を新たに導出し,係数の微視的な導出を行う.(2) QCD物質のハドロン状態に関しては,モンテカルロ型衝突事象生成コードURASiMAを用いて統計力学的な解析を行っている.しかしながら, QGP状態の緩和の問題は有効な方法がなく難しい. QGP状態の緩和現象を格子ゲージ理論のシミュレーションによって解析するために,実時間の入った有限温度系のシミュレーション技法の確立を目指している.(3) QCD相転移において重要な役割を果たすと考えられているs-クォークのQCD相互作用への寄与を明らかにするために,ストレンジネをもったスカラー九重項粒子κの性質や, K-π散乱の散乱長を格子ゲージ理論の数値シミュレーションで調べる.RHICやLHCのデータ解析の基礎となる相対論的流体モデルの輸送パラメーターを,微視的な計算から求める処方箋を定式化し,ハドロンガスについてテスト計算を行った.さらに格子QCDを用いて緩和現象を議論するために,実時間有限温度格子場シミュレーション技法を提案した.ストレンジネス自由度の影響を明らかにするために,κ粒子の質量の解析とK-π散乱長の解析を,格子QCDの数値シミュレーションで行った.RHIC重イオン実験で報告されている粒子相関の実験データとCERN重イオン実験の粒子相関の実験データとを,統一的な立場から議論した.2体相関に関しては従来から精力的に議論されてきたが,ここでは特にπ粒子の3体相関に注目して,2体相関と3体相関とを統一的に議論することによって,粒子生成源の混濁性と生成粒子数に正の相関が見出せることを議論した.粒子相関は多重発生の粒子源についての重要な情報を与えることが知られているが,実際の実験データには粒子生成後の崩壊や散乱の影響が混じってしまい,生成源の情報を生成後の粒子の相互作用の影響から分離して取り出すことは簡単ではない.ここでは,統計モデルを用いたハドロンガスについてのシミュレーションを利用して生成源に起因する相関評価し,とくに生成源の混濁性について核子あたり17GeVのCERNでの原子核衝突実験から,核子あたり200GeVのRHICのデータまでを統一的に解析した.現在RHICのデータ解析で使われている流体モデルは多くは完全流体モデルであるが、緩和現象を考慮に入れた場合には粘性を無視できるとは限らず、より一般的なナビエ・ストークス方程式の利用が考えられる。しかしながら、従来よく用いられてきたランダウ・リフシッツ型の相対論的ナビエ・ストークス方程式は拡散型であり、相対論的因果律と矛盾するという問題がある。ここではとくに、IsraelとStewartにより拡張された,緩和を考慮した粘性流体方程式を採用し,この方程式に新たに現れる新しい輸送係数を微視的に評価する処方箋の確立を目指し,簡単な場合を議論した.さらに,実際にHadro-Molecular Dynamicsシミュレーションを用いて,ハドロン流体についてIsraelとStewartの相対論的粘性流体方程式の係数を定量的に評価した.因果律を満足する相対論的流体方程式として注目されている双曲型のイスラエル・スチュアート方程式には、通常のナビエ・ストークス方程式に含まれる輸送係数に加えて、5個の新たな輸送係数が含まれている。本研究では、局所平衡分布関数に基づく定式化に従って、新たな5個の輸送係数に対する久保公式を導出した。さらに、この公式を使ってハドロンガスの系について輸送係数の温度・重粒子数密度依存性を微視的に計算した。これらの結果については、昨年度日本物理学会において報告を行い、現在論文を作成中である。QGP状態の緩和現象を格子ゲージ理論のシミュレーションによって解析するために、実時間の入った有限温度系のシミュレーション技法の確立を目指している。具体的には、セメノフ・梅沢流に時間を複素経路に拡張した系に対して、確率過程量子化法を適用して量子化するものである。現在までにスカラー場についての予備的な計算を終え、現状を日本物理学会において報告した。RHICおよびCERN-SPSでの重イオン衝突の結果について、散乱領域のサイズの評価に使われるHBT効果に対する流体的の膨張と混濁性の影響を系統的に調べ、HBT効果から得られる見かけの系の広がりや、さらにそれを使って評価されるエネルギー密度などの密度量に対す影響を議論した。

s-クォークのQCD相互作用への寄与を明らかにするために、ストレンジネをもったスカラー九重項粒子κの性質や、K-π散乱の散乱長を格子ゲージ理論の数値シミュレーションで調べた。その結果、単純なスカラー粒子描像では1GeVを切るような軽いκは得難いことや、I=3/2チャンネルとI=1/2チャンネルではK-π散乱の散乱長の符号が違う可能性を示唆するような結果が得られた。因果律を満足する相対論的流体方程式として注目されている双曲型のイスラエル・スチュアート方程式には,通常のナビエ・ストークス方程式に含まれる輸送係数に加えて,5個の新たな輸送係数が含まれている.本研究では,局所平衡分布関数に基づく定式化に従って,新たな5個の輸送係数に対する久保公式を新たに導出し,さらに,ハドロン状態にあるQCD物質系について輸送係数を微視的に評価した.一昨年度日本物理学会において予備的な報告を行った後,さらに議論を検討・精密化してきた.現在論文を作成中である.QCD物質のハドロン状態に関しては,モンテカルロ型衝突事象生成コードURASiMAを用いて統計力学的な解析を行っているが, QGP状態に関しては有効な方法がなく難しい. QGP状態の緩和現象を格子ゲージ理論のシミュレーションによって解析するために,実時間の入った有限温度系のシミュレーション技法の確立を目指している.具体的には,梅沢流に時間を複素経路に拡張した系に対して,確率過程量子化法を適用して量子化するものである.現在までにスカラー場についての予備的な計算を終え,現状を日本物理学会において報告した.s-クォークのQCD相互作用への寄与を明らかにするために,ストレンジネをもったスカラー九重項粒子κの性質や, K-π散乱の散乱長を格子ゲージ理論の数値シミュレーションで調べた.その結果,単純なクォークー反クォーク描像では1GeVを切るような軽いκは得難いことがわかった.また, K-π散乱では, I=3/2チャンネル, I=1/2チャンネルいずれもカイラル極限の過程出引力から斥力への変化が見られ,カイラル極限では,どちらも斥力になるという結果が得られた.論文を現在投稿中である.超高エネルギー重イオン散乱実験で作られるQCD物質の、時空発展を記述するための巨視的現象論的モデルとして,流体モデルの確立を目指してきた.近年特に活発に議論されている話題である,因果律を満足する相対論的流体方程式である双曲型のイスラエル・スチュアート方程式には,通常のナビエ・ストークス方程式に含まれる輸送係数に加えて5個の新たな輸送係数が含まれているが,この新たな輸送係数を微視的に与える系統的な処方箋は未だ確立していない.本研究では,局所平衡分布関数に基づく定式化に従って,新たな5個の輸送係数に対する久保公式を新たに導出し,さらに,ハドロン状態にあるQCD物質系について輸送係数を微視的に評価した.現在論文を投稿準備中である.s-クォークのQCD相互作用への寄与を明らかにするために,K-π散乱の散乱長を格子ゲージ理論の数値シミュレーションで調べた.その結果,K-π散乱では,I=3/2チャンネル,I=1/2チャンネル
花粉管の精密な伸長方向制御を担う膜輸送機構のライブイメージングによる解明

本研究は花粉管が誘引物質に反応した際に膜輸送や細胞骨格がどのように変化し、胚珠に向かって素早く正確に伸長していくのかをin vitroのアッセイ系でライブイメージングを用いて解明することを目的としている。平成29年度は以下の研究を行った。1花粉管内の膜輸送のライブイメージング膜輸送に関わるゴルジ体、エンドソームのマーカーを用いて観察を行った。その結果、ゴルジ体マーカーは花粉管先端部のclear zoneと呼ばれる領域には局在しなかったが、エンドソームマーカーはclear zoneにも局在していた。また、胚珠に向かって伸長している花粉管では、エンドソームが花粉管先端部に偏る様子も観察された。これは、胚珠から分泌されるLUREなどの誘引シグナルにより花粉管内の膜輸送が変化していることを示唆している。さらに、エキソサイトーシスに関わる花粉管特異的small GTPaseRAB11についてもライブイメージングと変異体の解析を行った。エキソサイトーシスに関わるRAB11を過剰発現させると、花粉管の枝分かれが見られたり、胚珠に反応した際に伸長方向が急激に変化したりする様子が観察された。RAB11とLUREの受容体であるPRK6の相互作用について調べるため、二重染色も行った。2花粉管内のカルシウムイメージングカルシウム感受性の蛍光タンパク質GCaMP6を花粉管内で発現させたシロイヌナズナを用いて、花粉管が胚珠に向かって伸長する際のカルシウムダイナミクスをイメージングした。平成28年度までの結果から、培地中のカルシウム濃度に依存して花粉管の誘引率が変わることが示されている。今年度は、花粉管内のカルシウムとアクチンの制御を行うsmall GTPase ROP1の変異体について解析を行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は花粉管が誘引物質に反応して膜輸送(エキソサイトーシス、エンドサイトーシス)や細胞骨格をどのように調節しているかを解析し、精密な伸長方向制御を可能にするメカニズムをライブイメージングにより解明することを目的としている。この目的を達成するため、平成27年度は以下の研究を行った。1膜輸送、細胞骨格の可視化マーカーの作製。エキソサイトーシス、エンドサイトーシスに関わる因子にGFPを融合させたコンストラクトを作製し、シロイヌナズナに導入した。作製したマーカータンパク質を導入した花粉管細胞において、花粉管が胚珠に誘引される際の様子などをライブイメージングにより観察した。その結果、膜輸送に関わるsmall GTPaseであるRab11は誘引の際に花粉管先端部に濃縮されることが分かった。2花粉管培養条件の最適化。シロイヌナズナ花粉管の培養方法についてはこれまでいくつかの報告がされているが、花粉の発芽率が低く、安定して培養することは困難であった。本研究のテーマである膜輸送は非常にダイナミックであるため、培養条件によっては生体内と異なる現象を観察してしまう可能性がある。そこで、ライブイメージングを的確に行うために、できる限り生体内に近い状態で花粉管を培養することを試みた。培地の改良と手法の検討を行ったところ、花粉の発芽率を安定させて生体内に近い伸長速度・花粉管長で培養できるようになった。3花粉管内のカルシウムイメージング。花粉管の伸長においてカルシウムは非常に重要な役割を担っており、花粉管ガイダンスの誘引シグナルであるLUREを受容すると、細胞内のカルシウム濃度が上昇することも示唆されている。そこで本研究ではカルシウム感受性の蛍光タンパク質GCaMP6を花粉管内で発現させたシロイヌナズナを用いて、花粉管内のカルシウムのダイナミクスの解析を行った。平成27年度は研究をスタートするにあたり、膜輸送の可視化と花粉管の培養条件の改良を計画していた。膜輸送の可視化については、花粉管先端部でのキソサイトーシス、エンドサイトーシスに重要なRab small GTPaseにGFPタグをつけたシロイヌナズナのマーカーラインを作製し、そのライブイメージングを行うことができた。培養条件の改良については、培地の改良により目標としていた生体内に近いと思われる状態で花粉管の伸長を観察できるようになった。さらに培養手法の改良によりフォーカスのずれを防いでこれまで難しかった長時間・高倍率での観察ができるようになり、伸長速度の正確な定量・高倍率での原形質流動や膜輸送のライブイメージングが可能になった。また、花粉管のガイダンスに関しても、これまで非常に効率の低かったin vitro培養法でもガイダンスが観察できるようになり、めしべからの物質供給の影響を除外して、より正確に花粉管の誘引シグナルに対するレスポンスを検討することが可能になった。以上の点から、本研究は当初の計画通りおおむね順調に進展している。本研究は花粉管が誘引物質に反応して膜輸送や細胞骨格がどのように変化し、胚珠に向かって精確に伸長していくのかをライブイメージングを用いて解明することを目的としている。平成28年度は以下の研究を行った。1 in vitro花粉管誘引のアッセイ系の改良。膜輸送に関わる輸送の変異体などを用いて花粉管誘引を観察する場合、in vitroで花粉管の胚珠への誘引を再現できるアッセイ系は非常に重要である。昨年度の花粉管の伸長条件の改良に加えて、胚珠への花粉管の誘引率を上げることに成功し、安定して定量的な解析ができるようになった。2膜輸送に関わる変異体の解析。

花粉管の急速な伸長と正確な伸長方向決定には花粉管先端部への効率よい膜輸送システムが必要不可欠である。しかし、これまでシロイヌナズナの花粉管は培養が難しく、花粉管内の膜輸送についての分子的解析はほとんどされていなかった。そこで、本研究で改良したin vitro花粉管誘引のアッセイ系を用いることにより、花粉管の伸長と誘引に重要な因子の同定を試みた。花粉管特異的に発現している膜輸送に関わる因子について、T-DNA挿入変異体の解析を行い、その中の複数について花粉管の伸長、誘引に異常の出る変異体であることを確認した。3花粉管内のカルシウムイメージング。花粉管内のカルシウムシグナリングは花粉管の伸長に重要な役割を果たしていることが知られている。そこで本研究ではカルシウム感受性の蛍光タンパク質GCaMP6を花粉管内で発現させたシロイヌナズナを用いて、花粉管が胚珠に向かって伸長する際のカルシウムダイナミクスをイメージングした。平成28年度はアッセイ系をさらに改良し、花粉管の胚珠への誘引率をあげて定量的な解析ができるようになった。これにより、可視化マーカーを用いて花粉管誘引の際の膜輸送や細胞骨格のダイナミクスをライブイメージングすることが可能になった。花粉管内の膜輸送に関しては、花粉管特異的に発現している因子のT-DNA挿入変異体の解析を行い、花粉管の伸長と誘引に関わる変異体を同定することができた。これらの変異体の花粉管の挙動について、改良したアッセイ系を用いてライブイメージングを行い、変異遺伝子の機能について考察することができた。伸長中の花粉管内のカルシウム濃度変化について、ライブイメージングによる観察を行った。その結果、胚珠の有無によって花粉管先端部のカルシウム濃度に差が見られた。これは、花粉管が胚珠に誘引される際、何らかのシグナルにより先端部のカルシウム濃度が調節されていることを示唆しており、興味深い結果である。以上の点から、本研究は当初の計画通り順調に進展している。本研究は花粉管が誘引物質に反応した際に膜輸送や細胞骨格がどのように変化し、胚珠に向かって素早く正確に伸長していくのかをin vitroのアッセイ系でライブイメージングを用いて解明することを目的としている。平成29年度は以下の研究を行った。1花粉管内の膜輸送のライブイメージング膜輸送に関わるゴルジ体、エンドソームのマーカーを用いて観察を行った。その結果、ゴルジ体マーカーは花粉管先端部のclear zoneと呼ばれる領域には局在しなかったが、エンドソームマーカーはclear zoneにも局在していた。また、胚珠に向かって伸長している花粉管では、エンドソームが花粉管先端部に偏る様子も観察された。これは、胚珠から分泌されるLUREなどの誘引シグナルにより花粉管内の膜輸送が変化していることを示唆している。さらに、エキソサイトーシスに関わる花粉管特異的small GTPaseRAB11についてもライブイメージングと変異体の解析を行った。エキソサイトーシスに関わるRAB11を過剰発現させると、花粉管の枝分かれが見られたり、胚珠に反応した際に伸長方向が急激に変化したりする様子が観察された。
ダイアモンド・ブラックファン貧血のモデル動物作製と新規治療法(遺伝子治療)の開発

ダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)の病因に関してはいまだ完全には解明されていないが、DBA患者の約25%においてリボゾーム蛋白S19(以下RPS19)の遺伝子異常が報告されている。近年新たに他のリボゾーム蛋白(RPS17, RPS24など)の異常が報告されており、これらの蛋白を抑制する誘導性レンチウイルスベクターの作製を行った。また、モデル動物作製の為に、RPS17またはRPS24に対するsiRNA及びGFPが発現するテトラサイクリン誘導性レンチウイルスベクターにKRAB(Kruppel-associated box)遺伝子を組み込んだシングルレンチウイルスベクターを作製し、マウスの骨髄細胞、マウスES細胞に遺伝子導入を行ったが、効率、細胞毒性が問題であり、さらなるウイルスベクターの改良が必要と考えられた。ダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)の病因に関してはいまだ完全には解明されていないが、DBA患者の約25%においてリボゾーム蛋白S19(以下RPS19)の遺伝子異常が報告されており、我々はRPS19に対するsiRNAを用いて、正常骨随細胞やcell lineのDBAモデルの開発に成功しており、これらのモデル細胞の使用によりRPS19に異常を持つDBAに関しそのメカニズムの解析を行ってきた。本研究では今までの研究結果を基にDBAのモデルマウスの作製と、その臨床応用を念頭に置いた新規治療法(遺伝子治療)の開発を目的としている。本年度はDBAのモデルマウスの作製の為の薬剤(テトラサイクリン)誘導性レンチウイルスベクターの作製を行った。RPs19siRNA及びGFPが発現するテトラサイクリン誘導性レンチウイルスベクターにKRAB遺伝子を組み込んだシングルベクターを作製した。このシングルベクタープラスミドにてレンチウイルスベクターを作製し、細胞株に遺伝子導入し、テトラサイクリンによる誘導性、siRNAの効果を検討したところ、テトラサイクリンの濃度に依存してRPS19の発現抑制効果を認めた。今後このレンチウイルスベクターを用いてマウスモデルの作製を行っていくと共に、RPS24などの他のリボゾーム蛋白のsiRNA発現ベクターの作製を予定している。新規治療法(遺伝子治療)においては現在の造血幹細胞を標的とした遺伝子治療の問題点として、遺伝子導入細胞の生着率が低くgar oth advantageを持たない細胞では治療効果が得にくいことがあげられる。本研究ではこの問題点を解決すべく、造血幹細胞の自己複製を促進させ増幅させる因子であるHomeobox transcriptional factor B4(HOXB4)を発現させ、遺伝子導入された造血幹細胞が増幅するような独創的なシステムの開発を試みており、現在そのレンチウイルスベクターを作成中である。近年新たに他のリボゾーム蛋白(RPS17, RPS24など)の異常が報告されており、本年度はDBAのモデルマウスの作製の為の薬剤(テトラサイクリン)誘導性レンチウイルスベクターの作製を行った。RPS17またはRPS24siRNA及びGFPが発現するテトラサイクリン誘導性レンチウイルスベクターにKRAB遺伝子を組み込んだシングルベクターを作製した。このシングルベクタープラスミドにてレンチウイルスベクターを作製し、細胞株に遺伝子導入し、テトラサイクリンによる誘導性、siRNAの効果を検討したところ、テトラサイクリンの濃度に依存してRPS17またはRPS24の発現抑制効果を認めた。今後このレンチウイルスベクターを用いてマウスモデルの作製を行っていくと共に、RPS17, RPS24などの他のリボゾーム蛋白の異常によるモデル作製を行っていく。新規治療法(遺伝子治療)においては現在の造血幹細胞を標的とした遺伝子治療の問題点として、遺伝子導入細胞の生着率が低くgrowthadvantageを持たない細胞では治療効果が得にくいことがあげられる。本研究ではこの問題点を解決すべく、造血幹細胞の自己複製を促進させ増幅させる因子であるHomeobox transcriptional factor B4 (HOXB4)を発現させ、遺伝子導入された造血幹細胞が増幅するような独創的なシステムの開発を試みており、現在そのレンチウイルスベクター、アデノウイルスベクターを作成中である。

ダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)の病因に関してはいまだ完全には解明されていないが、DBA患者の約25%においてリボゾーム蛋白S19(以下RPS19)の遺伝子異常が報告されており、我々はRPS19に対するsiRNAを用いて、正常骨髄細胞や細胞株のDBAモデルの開発に成功しており、これらのモデル細胞の使用によりRPS19に異常を持つDBAに関しそのメカニズムの解析を行ってきた。本研究では今までの研究結果を基にDBAのモデルマウスの作製と、その臨床応用を念頭に置いた新規治療法(遺伝子治療)の開発を目的としている。近年新たに他のリボゾーム蛋白(RPS17,RPS24,RPL5,RPL11など)の異常が報告されており、これらの蛋白を抑制する誘導性レンチウイルスベクターの作製を行った。また、モデル動物作製の為に、RPS17またはRPS24siRNA及びGFPが発現するテトラサイクリン誘導性レンチウイルスベクターにKRAB遺伝子を組み込んだシングルベクターを作製し、マウスES細胞に遺伝子導入を行ったが、効率、細胞毒性が問題であった。新規治療法(遺伝子治療)においては現在の造血幹細胞を標的とした遺伝子治療の問題点として、遺伝子導入細胞の生着率が低くgrowthadvantageを持たない細胞では治療効果が得にくいことがあげられる。本研究ではこの問題点を解決すべく、造血幹細胞の自己複製を促進させ増幅させる因子であるHomeobox transcriptional factor B4(HOXB4)を発現させ、遺伝子導入された造血幹細胞が増幅するような独創的なシステムの開発を試みており、HoxB4発現アデノウイルスベクターの作製を行った。
慢性疾患患者のセルフマネジメント教育ニーズのアセスメント・看護診断・看護介入

本研究は、慢性疾患患者とその家族のセルフマネジメント能力に焦点を当てた研究である。患者・家族のセルフマネジメント能力を的確にアセスメント・看護診断し、効果的な看護介入を行うことで、患者・家族の意思決定を支え最期までその人らしく生きていくことを可能にする。本年度はまず、慢性疾患患者や高齢者などハイリスク患者の周手術期の看護診断とその根拠を明確にし看護介入の資料を収集した。分析対象は、手術看護認定看護師教育課程研修生44名の臨地実習看護記録を用いた。NANDA-Iの13領域に沿って看護診断名の頻度の算出と、看護診断名の根拠となる患者の状態を抽出した。結果、頻度の高い看護診断名は「周手術期体位性身体損傷リスク状態」「感染リスク状態」などであった。麻酔・手術侵襲などによる生理的問題を予測したリスク型看護診断が多い特徴がみられたが、心理・社会的側面など患者の個別性を重視した問題点は少なかったため、今後は強化していく必要がある。また高齢者の特徴と高血圧などの既往歴に加え、全身麻酔・手術侵襲などをあわせた患者の状態が、看護診断名の根拠とされていることが示唆された。加えて、慢性呼吸器疾患患者の意思決定に関する看護師の看護活動を明らかにする目的で、看護師のアドバンス・ケア・プランニングの実施状況と影響因子に関する調査を行った。慢性呼吸器疾患看護と呼吸器疾患に携わる看護師計1320名に調査票を送り、324名より回答が得られた。ステップワイズ法による重回帰分析を行ったところ、「ACPの行動意図」に影響していた要因として呼吸器看護の経験年数、ACPの思い、ACPの周囲の期待、ACPの抑制要因【難しさ】が抽出された。また、慢性腎不全で透析を受けている患者262名にも意思決定に関する調査を行った。さらに、がん看護および非がん看護における意思決定の介入状況についても看護師218名に調査を行った。慢性疾患を抱えながら手術を受ける患者、慢性腎不全で透析を受ける患者に関する調査が進んだ。また、慢性呼吸器疾患、がん患者、非がん患者をケアする看護師の意思決定支援に関する調査も進展した。今後も慢性疾患患者・家族について意思決定を含むセルフマネジメント能力と教育ニーズについて調査を継続する。また、慢性疾患をケアする看護師に関する調査を行い、意思決定支援の実際とセルフマネジメントに関する介入の実態と教育ニーズを調査する。本研究の目的は、本研究は、慢性疾患患者の在宅生活を支えるためのセルフマネジメント能力向上のため教育ニーズのアセスメント・看護診断と、それに対する看護介入を行うことで、慢性疾患患者の安定した療養生活を実現することを目指す。慢性呼吸器疾患患者は常に呼吸困難感をコントロールしながらの生活を余儀なくされるため、セルフマネジメント能力を高めるための看護は必須であり、看護師は対象者の生活を把握するためのアセスメント力を有する必要がある。本研究では、看護師の生活支援アセスメント力とその影響因子について検証を試みた。対象となった看護師は、呼吸器疾患患者の看護に従事する看護師273名であった。生活支援アセスメント力を従属変数とし、ケアリング・マインドとアサーティブネスを独立変数とした重回帰分析のステップワイズ法では、ケアリングの【ものごとの決め方】【癒し】【人的・経済的資源の交換】、およびアサーティブネス【攻撃的な自己表現】の4因子が抽出された。生活支援のためのアセスメントには、患者を尊重し共感的態度で接することと、患者のQOL向上のために、必要な提案を主張する姿勢も重要であることが示唆された。周術期看護においても、慢性疾患を有するハイリスク患者の手術が増えており、患者のセルフマネジメント能力を高めることは、手術看護において重要な課題となっている。効果的な看護介入を見いだすための基礎資料として、慢性疾患等ハイリスク要因をもつ患者における周手術期の看護問題の明確化のための調査を行った。対象となったのは、手術看護認定看護師教育課程研修生が受け持った患者32名の看護記録とし、そこで記載されている看護診断・関連因子・診断指標を抽出した。その結果、周手術期特有のリスク診断が多く挙げられていたが、自らの健康管理を向上することを目指す健康管理促進状態のヘルスプロモーションの診断も挙げられていた。慢性疾患を有する患者のセルフマネジメント能力を向上する看護介入を実施するに際し、看護師に必要なアセスメント能力とその影響因子に関する調査が実施できたため。また、慢性疾患を有する患者における周手術期の看護上の問題点とその原因について、明確になったため。本研究は、慢性疾患患者の在宅生活を支えるためのセルフマネジメント能力向上のため教育ニーズのアセスメント・看護診断と、それに対する看護介入を行うことで、慢性疾患患者の安定した療養生活を実現するために研究を進めている。慢性疾患の中でも慢性呼吸器疾患は、たばこや肥満など生活習慣に影響される疾患である。そのため、対象者の生活習慣をアセスメントし、マネジメント能力を高める看護介入が重要である。平成29年度は慢性呼吸器疾患看護認定看護師と共に、慢性呼吸器疾患予備群となる成人を対象に、慢性閉塞性肺疾患(COPD)の認識度や肺疾患に影響する生活習慣、肺年齢等を調査した。その結果、喫煙者および過去喫煙者(禁煙者)は約40%あり、肺年齢も実年齢より約4歳高かった。対象者は肺年齢の結果を知り、生活習慣の見直しを考えた者が約6割あり、専門機関の受診を検討すると回答した者は3割を上回った。見直したい生活習慣は、運動や規則正しい生活であった。

自らの肺年齢を知り、置かれている健康状態を認識することで、健康関連の行動変容が期待できることが明らかとなった。また、引き続きCOPD患者に対するセルフマネジメント力の研究にの取り組みについて、研究発表を行った。この研究では、慢性呼吸器疾患患者のケアに携わる633名の看護師対象に、呼吸困難感のマネジメントに関する患者へのアセスメントに関する自記式質問紙調査を行った。その結果、アセスメントの項目の中でも《共通方略》《教育》《歩行》は看護師のケアリングマインドが影響していたことが明らかとなった。加えて、呼吸ケア指導士を取得した看護師の能力について、学会発表を行った。呼吸ケアについて、特別な教育を受けが呼吸ケア指導士は、患者教育について他の看護師よりも能力が高いことが期待できると推測できた。慢性疾患の中で、呼吸器疾患に関する調査と手術を受ける対象者に関する調査は進んでいるが、他の慢性疾患についての調査が遅れている。また、疾患共通性のセルフマネジメント教育ニースの調査が遅れている。本研究は、慢性疾患患者とその家族のセルフマネジメント能力に焦点を当てた研究である。患者・家族のセルフマネジメント能力を的確にアセスメント・看護診断し、効果的な看護介入を行うことで、患者・家族の意思決定を支え最期までその人らしく生きていくことを可能にする。本年度はまず、慢性疾患患者や高齢者などハイリスク患者の周手術期の看護診断とその根拠を明確にし看護介入の資料を収集した。分析対象は、手術看護認定看護師教育課程研修生44名の臨地実習看護記録を用いた。NANDA-Iの13領域に沿って看護診断名の頻度の算出と、看護診断名の根拠となる患者の状態を抽出した。結果、頻度の高い看護診断名は「周手術期体位性身体損傷リスク状態」「感染リスク状態」などであった。麻酔・手術侵襲などによる生理的問題を予測したリスク型看護診断が多い特徴がみられたが、心理・社会的側面など患者の個別性を重視した問題点は少なかったため、今後は強化していく必要がある。また高齢者の特徴と高血圧などの既往歴に加え、全身麻酔・手術侵襲などをあわせた患者の状態が、看護診断名の根拠とされていることが示唆された。加えて、慢性呼吸器疾患患者の意思決定に関する看護師の看護活動を明らかにする目的で、看護師のアドバンス・ケア・プランニングの実施状況と影響因子に関する調査を行った。慢性呼吸器疾患看護と呼吸器疾患に携わる看護師計1320名に調査票を送り、324名より回答が得られた。ステップワイズ法による重回帰分析を行ったところ、「ACPの行動意図」に影響していた要因として呼吸器看護の経験年数、ACPの思い、ACPの周囲の期待、ACPの抑制要因【難しさ】が抽出された。また、慢性腎不全で透析を受けている患者262名にも意思決定に関する調査を行った。さらに、がん看護および非がん看護における意思決定の介入状況についても看護師218名に調査を行った。慢性疾患を抱えながら手術を受ける患者、慢性腎不全で透析を受ける患者に関する調査が進んだ。また、慢性呼吸器疾患、がん患者、非がん患者をケアする看護師の意思決定支援に関する調査も進展した。
電子および原子核波動関数の同時決定法の開発とその応用

現在広く用いられている分子軌道(MO)法や密度汎関数理論(DFT)は、原子核と電子の運動を分離するBorn-Oppenheimer (BO)近似に基づいている。このBO近似を用いることで、ポテンシャルエネルギー曲面(PES)の概念が導かれ、分子の物性や反応性の解釈に対し大きな成果を上げてきた。しかし、非断熱遷移が起こる領域などBO近似が破綻する場合も数多く、BO近似を超えた取り扱いが必要である。また、原子核の同位体効果・量子効果を議論する場合には、原子核の波動関数は不可欠である。その場合、BO近似に基づく限りPESを予め求める必要があるが、PESの計算は原子数の増加に伴い計算コストが指数関数的に増加する。一方、本申請者が提案してきた電子および原子核の波動関数を同時に決定できる理論であるNOMO法は、BO近似を用いておらず、計算コストの急激な増加はない。また、電子と原子核のカップリング、つまり非断熱効果も考慮することができる。しかし、我々のNOMO法は、必ずしも計算精度が高くないという欠点を持っていた。そこで本研究では、NOMO法の計算精度の向上を第1の目的とした。この点については、NOMO-Hamiltonianに混入している並進・回転運動を分離することで大幅な精度向上に成功した。さらに、多体摂動法との組合せにより更なる高制度化に成功した。本研究ではさらに、NOMO法をより有用な方法へと発展させるために、構造最適化の実現、励起状態への拡張、動力学法との組み合わせ、解析手法の充実などを行った。本研究では、我々が先に提案した電子および原子核波動関数を同時に決定するための理論、NOMO法の計算精度向上を目的とした。(1)NOMO法の計算プログラムの整備:これまでに、NOMO法の枠組みにおいて一体近似(HF)・配置間相互作用(CI)・多体摂動論(MBPT)・クラスター展開(CC)法を発展させてきた。しかしながら、それらの数値計算プログラムの開発には、一貫したコンセプトは存在していなかった。例えばNOMO/HFは"HONDO"プログラムの一部を使用した。NOMO/CI, MBPT, CCは独自のプログラムであるが、汎用性には欠けていた。そこで今回"GAMESS(US)"をもとに、計算プログラムの整備を行った。これにより、大きなサイズの分子もNOMO法により取り扱えるようになった。(2)NOMO法の化学的精度の達成:今年度は、NOMO法の計算精度に対して第1目標である化学的精度の達成を目指した。NOMO法では、原子核の運動の中心的役割をする振動状態を効果的に記述するため、局所的なGauss型基底関数を用いて原子核の波動関数を表現している。そのため、並進および回転状態の記述が困難であり、結果として計算精度が悪くなる。今回、並進・回転運動を分離するスキームを提案し、それに基づく計算プログラムの作成、数値実験による計算精度向上の確認を行った。(1)NOMO法の計算プログラムの整備:昨年度に引き続き、"GAMESS(US)"をもとに、計算プログラムの整備を行った。今年度は特に新たに開発した開発したTRF-NOMO/MP2やGCMもこの計算プログラムを改良して作成した。また、軌道中心の最適化(構造最適化)にも対応できるようにした。(2)NOMO法の分光学的精度の達成:今年度は、NOMO法の計算精度に対して第2目標である分光学的精度の達成を目指した。昨年度は、並進・回転運動を分離するスキームを一体近似(TRF-NOMO/HF)のもとで提案した。今年度はさらに、摂動論により電子-電子、電子-核および核-核相関などの多体効果を取り込むこと(TRF-NOMO/MP2)に成功した。(3)NOMO法を用いたプロトン・トンネリングの検討:マロンアルデヒドなどの分子では、多重井戸型ポテンシャル上をプロトンがトンネリングする現象が確認されている。通常のNOMO法では局所的なGauss関数を用いているため、トンネリングにより非局在化した状態は記述できない。そこで、生成座標法(GCM)を適用することによりこの問題を解決した。特に、プロトン・トンネリングと結合交替のカップルには、今回開発したTRF-NOMO/GCMが非常に有効であることが確かめられた。

また、電子と原子核のカップリング、つまり非断熱効果も考慮することができる。しかし、我々のNOMO法は、必ずしも計算精度が高くないという欠点を持っていた。そこで本研究では、NOMO法の計算精度の向上を第1の目的とした。この点については、NOMO-Hamiltonianに混入している並進・回転運動を分離することで大幅な精度向上に成功した。さらに、多体摂動法との組合せにより更なる高制度化に成功した。本研究ではさらに、NOMO法をより有用な方法へと発展させるために、構造最適化の実現、励起状態への拡張、動力学法との組み合わせ、解析手法の充実などを行った。
環状ホウ素化合物を鍵物質とするハイブリット型中分子糖脂質の合成戦略の開発

本研究課題では、環状ホウ素化合物を鍵中間体として用いる官能基化された機能性中分子の合成を検討している。環状ホウ素化合物は、開環をともなう鈴木宮浦反応によって、末端に反応性がもとの環状ホウ素化合物とは異なるホウ素化合物となる。例えば、環状ボランは、ボリン酸誘導体を与え、環状ボラートはボラン誘導体を与える。ボランからは、反応温度を制御することにより、連続かつ段階的な反応が可能である。一方、ボラートからは、水酸化物イオンの添加により反応の制御が可能であると考えられる。さらに、環状ボランは、環拡大反応によって大環状ボラン化合物へと誘導できる。すなわち、環状ホウ素化合物は、両末端が異なる置換基によって修飾された中・高分子化合物の合成中間体としての利用が期待できる。これまでに環状ボラン化合物を出発原料とする連続的な鈴木宮浦反応およびそれを利用した免疫抑制作用を有する糖脂質誘導体の合成を報告している。当該年度では、環状ホウ素化合物の環拡大反応および環拡大された環状ホウ素化合物を利用する連続的鈴木宮浦反応および、環状ボラートを利用した連続カップリング反応を検討した。その結果、合成した7員環環状ホウ素化合物を出発原料として、メチリドを用いる環拡大反応による平均18員環から環状細化合物の合成と、ブロモナフタレンを用いる連続的鈴木宮浦反応による両末端に芳香環を有するアルカン誘導体の合成に成功した。さらに、環状細化合物のホウ素上の置換基を工夫することにより、空気下安定な環状ボラート誘導体の合成を達成した。本環状ボラート誘導体は、無水条件および含水条件の鈴木宮浦反応を段階的に進行させることにより、非対称化合物への誘導が可能になることを明らかにし、それを利用した天然物の合成を検討した。すなわち、環状ホウ素化合物は、両末端が異なる置換基によって修飾された中・高分子化合物の合成中間体としての利用を検討している。その結果、合成した7員環環状ホウ素化合物を出発原料として、メチリドを用いる環拡大反応による平均18員環から環状細化合物の合成が可能であることを見出した。合成した大環状環状ホウ素化合物に対し、ワンポットで、パラジウム触媒とブロモナフタレンを作用し、加熱したところ、速やかに2回の連続的鈴木宮浦反応が進行し、目的物を良好な収率で得た。この事により、大環状環状ホウ素化合物も7員環環状ホウ素化合物と同様な反応性を有することを明らかにした。による両末端に芳香環を有するアルカン誘導体の合成に成功した。続いて、中間体として安定な環状ホウ素化合物を用いるシステムの開発として、環状ボラートの合成とそれを用いる鈴木宮浦反応を検討した。その結果、環状環状細化合物のホウ素上の置換基をテキシル基からより小さなものにすることにより、空気下安定な環状ボラート塩の合成に成功した。さらに、本環状ボラート誘導体を用いる連続的かつ段階的鈴木宮浦反応が可能であることを見出した。これまでの研究により、可溶性の基質を利用した環状ホウ素化合物の環拡大反応および、それを利用する鈴木宮浦反応が可能であることを明らかにしている。さらに、適切に置換基を選択することにより、環状ホウ素化合物から空気下安定な環状ボラート誘導体へと変換可能であることを見出している。さらに、そのボラートは鈴木宮浦反応の基質となることも明らかにした。今後は、マイクロリアクターを用いて、環拡大反応とボラート化を連続的に行うことにより、様々な化合物の合成に利用できるビルディングブロックも合成とそれを利用した誘導体の合成を検討していく。

さらに、環状細化合物のホウ素上の置換基を工夫することにより、空気下安定な環状ボラート誘導体の合成を達成した。本環状ボラート誘導体は、無水条件および含水条件の鈴木宮浦反応を段階的に進行させることにより、非対称化合物への誘導が可能になることを明らかにし、それを利用した天然物の合成を検討した。本研究課題では、環状ホウ素化合物を鍵中間体として用いる官能基化された機能性中分子の合成を検討している。すなわち、環状ホウ素化合物は、両末端が異なる置換基によって修飾された中・高分子化合物の合成中間体としての利用を検討している。これまでに環状ボラン化合物を出発原料とする連続的な鈴木宮浦反応およびそれを利用した免疫抑制作用を有する糖脂質誘導体の合成を報告している。当該年度では、環状ホウ素化合物の環拡大反応および環拡大された環状ホウ素化合物を利用する連続的鈴木宮浦反応および、環状ボラートを利用した連続カップリング反応を検討した。その結果、合成した7員環環状ホウ素化合物を出発原料として、メチリドを用いる環拡大反応による平均18員環から環状細化合物の合成が可能であることを見出した。合成した大環状環状ホウ素化合物に対し、ワンポットで、パラジウム触媒とブロモナフタレンを作用し、加熱したところ、速やかに2回の連続的鈴木宮浦反応が進行し、目的物を良好な収率で得た。この事により、大環状環状ホウ素化合物も7員環環状ホウ素化合物と同様な反応性を有することを明らかにした。による両末端に芳香環を有するアルカン誘導体の合成に成功した。続いて、中間体として安定な環状ホウ素化合物を用いるシステムの開発として、環状ボラートの合成とそれを用いる鈴木宮浦反応を検討した。その結果、環状環状細化合物のホウ素上の置換基をテキシル基からより小さなものにすることにより、空気下安定な環状ボラート塩の合成に成功した。さらに、本環状ボラート誘導体を用いる連続的かつ段階的鈴木宮浦反応が可能であることを見出した。これまでの研究により、可溶性の基質を利用した環状ホウ素化合物の環拡大反応および、それを利用する鈴木宮浦反応が可能であることを明らかにしている。さらに、適切に置換基を選択することにより、環状ホウ素化合物から空気下安定な環状ボラート誘導体へと変換可能であることを見出している。さらに、そのボラートは鈴木宮浦反応の基質となることも明らかにした。今後は、マイクロリアクターを用いて、環拡大反応とボラート化を連続的に行うことにより、様々な化合物の合成に利用できるビルディングブロックも合成とそれを利用した誘導体の合成を検討していく。