hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい計測手法を用いた膝前十字靭帯損傷患者の不安定性出現メカニズムの解明

本研究では表面マーカー式3次元動作解析装置を用いて非侵襲的に生体計測を行える計測手法として開発されたPoint Cluster法をもとに、これを臨床の計測に応用した。対象は再建術を予定している前十字靭帯(ACL)損傷患者12名(年齢平均22.3歳、受傷からの期間平均27.5ヶ月)とした。また健常側下肢を対照として比較した。腸骨稜、大転子、膝外側関節裂隙、足関節外果、踵骨外側部,第5中足骨頭、に加えて大腿に9個、下腿に6個、合計21個の反射マーカーを貼り、平地歩行、歩行から90度ピボット、ジョギング、ジョギングからの45度または90度サイドカット時の運動を5台のカメラからなる光学式3次元動作計測装置(Qualysis社製)を用いて計測した。解析後Point Cluster法により大腿骨と脛骨との回旋角度を時系列データとして算出した。大腿骨-脛骨の回旋角度は歩行、歩行ピボット、ジョグ、ジョグ45度カット、ジョグ90度カットでACL損傷側はそれぞれ平均20.8、37.4、16.8、21.1、17.4度であり、歩行ピボットで最も大きかったが健常側と有意差を認めなかった。回旋パターンの時系列変化はそれぞれの動作でACL損傷膝と健常側はほぼ同様であったが、ジョグ90度カットでは有意差を認あ、ACL損傷膝で有意に脛骨を外旋して運動をしていた。すなわちACL損傷患者において損傷下肢は健常側と異なる運動パターンを示すことが明らかになった。今回の研究で、Point Cluster法は臨床における患者評価・計測に有用な手法であることが示された。初年度の研究として、まず前十字靭帯損傷患者(以下ACL患者)と健常者間の動作の相違を評価した。3台の特殊カメラおよび床反力計よりなる3次元動作解析装置を用いて、2種類のサイドステップ中の膝関節負荷および下肢の動態を計測した。対象はACL患者16名および健常者24名とし、患者は全例徒手検査とMRIにて診断し疼痛腫脹の強いものは除外した。計測前にそれに伴う危険等につき十分な説明を行い、同意を確認後計測を行った。被験者には、2歩前方助走後のサイドステップ(前方カット)と2歩後側助走後のサイドステップ(後方カット)の2種類の動作を指示し、120Hzで計測した。ACL患者では前方カット中の膝屈曲角度、toe out angle、膝前後方向の外力および膝屈曲モーメントが健常者に比べ減少していた。また後方カット中は、ACL患者で膝屈曲角度が減少する傾向を示したがtoe out angleや関節負荷には差がなかった。ACL患者はスポーツ動作、特に方向転換する動作で不安定感を訴えることが多いが、そのメカニズムについては不明な点が多い。今回の検討では、2種類のサイドステップ動作においてそれぞれACL患者に特徴的な動作が認められていた。特に前方カットでは、膝を伸展すること、つま先を外側に向け接地することが明らかとなった。膝を伸展することは、膝関節の接触面積を増大させることや、地面からの前後方向の力を減少させる効果があると考えられる。また、つま先を外旋することで、膝にかかる回旋力を調節していた可能性がある。これはいずれも靭帯損傷による不安定性を回避しようとする代償的動作であると考えられた。現在の3次元動作解析装置は使用するマーカー数が少なく、このため膝関節の回旋を含めたより詳細な解析が不可能である。今後は現在開発中である、多数のマーカーを使用した新しい計測手法(群点分析法)を用いて、より詳細な解析を目指す。研究2年日として、新しい計測手法であるPoint Cluster法を用いた生体計測およびその誤差検証を行った。

対象は膝に愁訴が無い健常男性4名(平均年齢23.5歳)とした。腸骨稜、大転子、膝外側関節裂隙、足関節外果、踵骨外側部、第5中足骨頭、に加えて大腿に9個、下腿に6個、合計21個の反射マーカーを貼り、平地歩行および助走歩数の異なるサイドステップ時の運動を5台のカメラからなる光学式3次元動作計測装置(Qualysis社製)を用いて計測した。解析後Point Cluster法により大腿骨と脛骨との相対位置を時系列データとして算出した。平地歩行時の下腿の運動について6マーカー法とPoint Cluster法を比較したところ、膝屈曲角度について同様の解析結果を得た。平地歩行で脛骨は屈曲に伴い大腿骨に対して内旋し、平均17.0゚の内旋を示した。また、膝伸展に伴う脛骨の外旋(スクリューホーム運動)も確認できた。サイドステップ時において脛骨は膝屈曲角度の増加に伴い内旋した。助走歩数が1歩の場合で膝屈曲角度は平均75.8゚、下腿回旋角度は平均19.8゚であった。また2歩の場合では、屈曲角度、下腿回旋角度はそれぞれ平均75.3゚、16.0゚であった。下肢を模擬した模型による誤差検証では、大腿-下腿の屈曲伸展に伴う脛骨回旋について平均3度の計測誤差を認めた。皮膚マーカーを用いた動作解析は、X線透視による動態解析に比べ非侵襲的であり、また動作を制約しないなど多くの利点を有する。本年度の研究で、Point Cluster法による生体計測は十分高い精度で行えることが確認された。次年度は本手法を用いて、実際の前十字靭帯損傷患者の回旋不安定性について検討を行う。研究最終年として、今回開発・実用化された計測手法であるPointCluster法を臨床の計測に応用した。対象は再建術を予定してい前十字靭帯(ACL)損傷患者12名(平均年齢22,3歳、受傷からの期間平均27.5ヶ月)とした。また健常側下肢を対照として比較した。腸骨稜、大転子、膝外側関節裂隙、足関節外果、踵骨外側部、第5中足骨頭、に加えて大腿に9個、下腿に6個、合計21個の反射マーカーを貼り、平地歩行、歩行から90度ピボット、ジョギング、ジョギングからの45度または90度サイドカット時の運動を5台のカメラからなる光学式3次元動作計測装置(Qualysis社製)を用いて計測した。解析後Point Cluster法により大腿骨と脛骨との回旋角度を時系列データとして算出した。大腿骨-脛骨の回旋角度は歩行、歩行ピボット、ジョグ、ジョグ45度カット、ジョグ90度カットでACL損傷側はそれぞれ平均20.8、37.4、16.8、21.1、17.4度であり、歩行ピボットで最も大きかったが健常側と有意差を認めなかった。回旋パターンの時系列変化はそれぞれの動作でACL損傷膝と健常側はほぼ同様であったが、ジョグ90度カットでは有意差を認め、ACL損傷膝で有意に脛骨を外旋して運動をしていた。すなわちACL損傷患者において損傷下肢は健常側と異なる運動パターンを示すことが明らかになった。今回の研究で、Point Cluster法は臨床における患者評価・計測に有用な手法であることが示された。
依存性薬物の作用機序におけるセロトニン神経伝達の機能解析

身体的ストレス下におけるアルコール依存形成、病態機序にオピオイド神経伝達がどのように関与しているかについて、μオピオイド受容体欠損(MOP KO)マウスを用いて解析した。雌性マウスはアルコール依存に脆弱であることを報告(Hall et al 2001)していることから、実験開始時913週齢、体重1523gの雌性C57BL/6系統の野生型マウス及び雌性MOP KOマウスを用いて実験を行った。拘束ストレスは50mlのプラスチックチューブを用いて、慢性ストレスによる影響を評価するために同じ時間帯に1時間の拘束ストレス負荷を14日間連続で実施し、拘束ストレス負荷後、二瓶選択実験を行った。研究結果から、雌性MOP KOマウスでは、アルコール摂取量はストレス負荷の有無に関わらず雌性野生型マウスと比較して少ない傾向が見られた。ストレス負荷時では雌性野生型マウスにおいてアルコール摂取量が有意に低値であった。飲水量は雌性野生型マウスにおいて、ストレス負荷により増加傾向にあった。一方で雌性MOP KOマウスにおいて、飲水量はストレス負荷の有無で変化がないが、雌性野生型マウスに比べ雌性MOR KOマウスでは飲水量は高かった。今回の拘束ストレス実験の結果より、雌性野生型マウスでは拘束ストレス負荷時によりアルコール摂取量が減少したため、今回の条件下においては依存よりもむしろ嫌悪形成に対して寄与した可能性が考えられる。一方、MOP KOマウスでは拘束ストレス負荷時におけるアルコール摂取量に変化は見られなかった。このことは拘束ストレスなどの身体ストレス負荷時において、MOPの欠損によりアルコールに対する嫌悪形成が減弱している可能性を示唆し、アルコールに対する行動パターンの変化にMOPが関与する可能性が考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は覚せい剤等による薬物依存治療を難しくする行動感作形成におけるセロトニン神経伝達系、特にセロトニン1B (5-HT1B)受容体の役割を詳細に解明することを目的に、メタンフェタミン(METH)急性投与時の5-HT1B受容体欠損マウスにおける細胞外ドーパミン(DA)、セロトニン(5-HT)量の変化を脳内微小透析法を用いて解析した。5-HT1B受容体ヘテロ欠損マウスにおいて、行動感作形成に関与すると考えられている背側線条体ではMETHlmg/kg, 3mg/kg投与の両方で細胞外セロトニン量が有意に増加し、5-HT1B受容体を介するセロトニン神経伝達が行動感作形成を抑制するよう機能している可能性が考えられた。報酬効果に関与する側坐核では、野生型マウスに比べ5-HT1B受容体欠損マウスのドーパミン基礎放出量は有意に高値を示した。また、5-HT1B受容体ホモ欠損マウスの背側線条体において、METH3mg/kg投与時、他の遺伝子型に比べ有意に高い細胞外ドーパミン量を呈した。5-HT1B受容体ホモ欠損マウスの側坐核、線条体で細胞外ドーパミン量が高いことが行動感作形成の促進に寄与している可能性を示唆している。5-HT1B受容体ヘテロ欠損マウスは背側線条体においてMETHlmg/kg, 3mg/kg投与の両方で細胞外セロトニン量が高い傾向にあり、側坐核でもMETHlmg/kg投与時に細胞外セロトニン量が有意に高く、これらは行動感作形成を抑制しているよう機能している可能性がある。今回の実験結果より、METHによる行動感作形成には、5-HT1B受容体を介するセロトニン神経伝達と細胞外ドーパミン量、セロトニン量のバランスが重要な役割を担っていると考えられる。このことは、行動感作形成や覚せい剤依存症の病態解明につながると同時にMETHを含む中枢刺激薬(覚せい剤)の反復投与、あるいは精神病の治療に5-HT1B受容体を介してのモノアミン系の制御が役立つ可能性を示している。以上の成果については第11回世界生物学的精神医学会国際会議(WFSBP)でポスター発表を行った。今年度はアルコール依存の形成に重要な役割を持つオピオイド受容体に注目し、ストレスによるアルコール摂取量の影響を検討した。アルコールは嗜好性飲料として親しまれているが、長期にわたる大量摂取によりアルコール依存症を引き起こし、中枢神経の可塑的変化を伴った精神依存が問題となっている。一方、モルヒネなどの鎮痛薬は多くの痛みに対して有効であると共に、強力な精神依存も引き起こす。現在までにμオピオイド受容体がストレス応答や依存形成・鎮痛において重要な役割を果すことを明らかにしてきたが、ストレス下でのアルコール依存の病態における機能的役割は不明であった。そこで、社会的隔離ストレス下におけるアルコール依存形成、病態機序にオピオイド神経伝達がどのように関与しているかについて、μオピオイド受容体欠損(MOP-KO)マウスを用いて解析した。離乳後のマウスを同胞マウスと隔離し単独にて飼育し、社会的隔離ストレスを42日間負荷した。多頭飼いマウスは1ケージに3から5匹で飼育したのに対して、単頭飼いマウスは同じ大きさのケージに1匹で飼育した。社会的隔離ストレス負荷後、二瓶選択実験(15mlのガラス瓶に8%エタノールあるいは水を入れ測定)を実施した。集団飼育下において、雄性MOP-KOマウスは雄性野生型マウスと比較してアルコール摂取量が低値傾向であった。社会的隔離ストレス負荷により雄性MOP-KOマウスでは集団飼育条件に比較してアルコール摂取量が有意に高値であった。

雄性とは逆に雌性MOP-KOマウスでは社会的隔離ストレス負荷がないとアルコール摂取量が有意に高値であった。一方で、野生型マウスでは性別に関わらずストレス負荷の有無によるアルコール摂取量の変化はなかった。以上の結果は、オピオイド神経伝達がストレスによるアルコール摂取量の変化に寄与することを示唆するとともに、その機能が性別によって異なることを示していると考えられる。身体的ストレス下におけるアルコール依存形成、病態機序にオピオイド神経伝達がどのように関与しているかについて、μオピオイド受容体欠損(MOP KO)マウスを用いて解析した。雌性マウスはアルコール依存に脆弱であることを報告(Hall et al 2001)していることから、実験開始時913週齢、体重1523gの雌性C57BL/6系統の野生型マウス及び雌性MOP KOマウスを用いて実験を行った。拘束ストレスは50mlのプラスチックチューブを用いて、慢性ストレスによる影響を評価するために同じ時間帯に1時間の拘束ストレス負荷を14日間連続で実施し、拘束ストレス負荷後、二瓶選択実験を行った。研究結果から、雌性MOP KOマウスでは、アルコール摂取量はストレス負荷の有無に関わらず雌性野生型マウスと比較して少ない傾向が見られた。ストレス負荷時では雌性野生型マウスにおいてアルコール摂取量が有意に低値であった。飲水量は雌性野生型マウスにおいて、ストレス負荷により増加傾向にあった。一方で雌性MOP KOマウスにおいて、飲水量はストレス負荷の有無で変化がないが、雌性野生型マウスに比べ雌性MOR KOマウスでは飲水量は高かった。今回の拘束ストレス実験の結果より、雌性野生型マウスでは拘束ストレス負荷時によりアルコール摂取量が減少したため、今回の条件下においては依存よりもむしろ嫌悪形成に対して寄与した可能性が考えられる。一方、MOP KOマウスでは拘束ストレス負荷時におけるアルコール摂取量に変化は見られなかった。このことは拘束ストレスなどの身体ストレス負荷時において、MOPの欠損によりアルコールに対する嫌悪形成が減弱している可能性を示唆し、アルコールに対する行動パターンの変化にMOPが関与する可能性が考えられる。今年度期間中に得られた研究成果については、学術論文、国内外の学会で発表を行うことができ、目標の達成度は期待以上の成果を上げている。また、ストレス感受性やアルコール依存の形成に性差が存在するという興味深い結果が得られており、今後の発展が期待できる。順調に進捗し、全体的に妥当な成果をあげているものの、雌雄差をふまえた分子生物学的、細胞生物学的解析が不十分なので、今後問題を整理し有効なデータを収集し、適切な形で研究に取り組み、本研究に関する研究会、シンポジウム、論文、国際学会などに積極的に参加し国際的な評価を得たい。27年度が最終年度であるため、記入しない。
多数の学習機械の協調メカニズムとその動的過程に関する研究

本研究は、オンライン学習の枠組みで集団学習と呼ばれる、多数の学習機械を用いた学習法において、各学習機械の協調メカニズムとその動的過程を明らかにすることが目的である。集団学習は能力の低い学習機械を多数用い、それらが協調することによって、単一の学習機械より優れた学習能力を実現しようとする学習法である。名称は「学習」となっているが、実際には学習は行わない。学習機械の協調メカニズムのもっとも単純なものは、独立に学習した学習機械の出力を平均する方法である。この方法は、ブースティング学習の一種であるバギングでも用いられている。また、協調メカニズムとして重み付き平均を用い、評価関数が最小となるように重みを調整するパラレルブースティングという方法もある。我々は、集団学習を2つに分けて、理論解析を行った。1つは学習機械の集団に対し、協調法を支持するスーパーバイザがいて、その指示に従って協調する場合である。2つは学習機械の集団が自発的に協調する場合である。我々はこれらの2つの場合の学習の動的過程を、統計力学的な手法を用いて解析した。その結果、前者の場合、学習機械が均質であれば、学習機械の数が無限大の極限での汎化誤差は、1個の学習機械の汎化誤差の半分になること、学習機械の数Kに対して、汎化誤差が1/Kで減少することを明らかにした。また、均質でない場合、多数の学習機会を用い、協調した場合の学習機械が1個の汎化誤差より劣化することがあるが、この場合は、協調メカニズムとして重み付き平均を用い、汎化誤差が最小となるように重みを調整することにより、汎化誤差の劣化を防げることを示した。後者では、2個の学習機械を用いた場合、2個の学習機械が均質であれば、バギングと同等の能力を持つことを示した。また、2個の学習機械が不均質なばあい、学習のステップサイズが0の極限では、協調メカニズムとして重み付き平均を用い、汎化誤差が最小になるように重みを調整した場合の集団学習と同等の能力が一時的に実現できることがわかった。本研究では、学習対象を関数近似とする.複雑な関数を学習する場合、学習機械の構造は、例えばパーセプトロンでは複数の線形判別機械の出力の加算であり、混合ガウスモデルでは複数のガウス関数の線形和であるように、2段構成がほとんどである.また、学習機械を構成するガウス関数や線形判別器に別々の役割を与える必要が有るが、一般に関数の隠れたパラメータが陽に与えられないため、これら単純な学習機械に別々の役割を与えるのに時間がかかり,学習が停滞するという割当問題,同じ役割を複数の学習機械が担うことによる特異値問題が有ることが知られている.これらの問題を解決する方法の1つとして、単純な学習機械を多数用い、多数決的な協調で答えを出すという方法が考えられる.これをアンサンブル学習という。用いる学習機械は構造が単純なため、一般に学習は容易であり、これらの協調によって、複雑な関数を表現出来る、という利点が有る.本研究ではまず線形の学習機械を用いたアンサンブル学習の挙動を記述する巨視的なパラメータの動的過程を導出する.次にその知見を用いて線形アンサンブル学習の汎化誤の動過程を導出する.これらの結果を踏まえて線形の理論を非線型へと拡張し、非線型パーセプトロンの代表的な学習則であるヘブ則、パーセプトロン則、アダトロン則を用いた場合の非線型アンサンブル学習の学習の過程を解析する.また、割当問題,特異値問題の発生の有無についても検討する.

さらに、アンサンブル学習では初期の生徒の性質が異なっていることが重要であり、その影響についても検討する。本研究では、学習対象を関数近似とする.複雑な関数を学習する場合、学習機械の構造は、例えばパーセプトロンでは複数の線形判別機械の出力の加算であり、混合ガウスモデルでは複数のガウス関数の線形和であるように、2段構成がほとんどである.また、学習機械を構成するガウス関数や線形判別器に別々の役割を与える必要が有るが、一般に関数の隠れたパラメータが陽に与えられないため、これら単純な学習機械に別々の役割を与えるのに時間がかかり,学習が停滞するという割当問題,同じ役割を複数の学習機械が担うことによる特異値問題が有ることが知られている.これらの問題を解決する方法の1つとして、単純な学習機械を多数用い、多数決的な協調で答えを出すという方法が考えられる.これをアンサンブル学習という。用いる学習機械は構造が単純なため、一般に学習は容易であり、これらの協調によって、複雑な関数を表現出来る、という利点が有る.本研究ではまず線形の学習機械を用いたアンサンブル学習の挙動を記述する巨視的なパラメータの動的過程を導出する.次にその知見を用いて線形アンサンブル学習の汎化誤の動過程を導出する.これらの結果を踏まえて線形の理論を非線型へと拡張し、非線型パーセプトロンの代表的な学習則であるヘブ則、パーセプトロン則、アダトロン則を用いた場合の非線型アンサンブル学習の学習の過程を解析する.また、割当問題,特異値問題の発生の有無についても検討する.さらに、アンサンブル学習では初期の生徒の性質が異なっていることが重要であり、その影響についても検討する。本年度は線形アンサンブル学習機械の巨視的なパラメータの動的課程を導出し,その解析解を求めた.さらに、汎化誤差を巨視的なパラメータの関数として記述し,その動的過程を解析的に求めた.その結果,生徒数が∞の極限では,アンサンブル学習の汎化誤差は1個の生徒の1/2になることが明らかになった.又,非線形アンサンブル学習機械の場合,アダトロン学習則を用いることにより生徒数が∞の極限での汎化誤差は1個の場合の汎化誤差の0.68になることが明らかになった.本研究では、学習対象を関数近似とする。複雑な関数を学習する場合、学習機械の構造は、例えばパーセプトロンでは複数の線形判別機械の出力の加算であり、混合ガウスモデルでは複数のガウス関数の線形和であるように、2段構成がほとんどである。また、学習機械を構成するガウス関数や線形判別器に別々の役割を与える必要が有るが、一般に関数の隠れたパラメータが陽に与えられないため、これら単純な学習機械に別々の役割を与えるのに時間がかかり、学習が停滞するという割当問題、同じ役割を複数の学習機械が担うことによる特異値問題が有ることが知られている。これらの問題を解決する方法の1つとして、単純な学習機械を多数用い、多数決的な協調で答えを出すという方法が考えられる。これをアンサンブル学習という。用いる学習機械は構造が単純なため、一般に学習は容易であり、これらの協調によって、複雑な関数を表現出来る、という利点が有る。本研究ではまず線形の学習機械を用いたアンサンブル学習の挙動を記述する巨視的なパラメータの動的過程を導出する。次にその知見を用いて線形アンサンブル学習の汎化誤の動過程を導出する。
周期変調ポテンシャル下の二次元電子系における輸送現象

二次元電子系は連続並進対象性をもつが、人工的な周期変調ポテンシャルを加えた系では、電子-電子散乱が抵抗に寄与できる。電子-電子散乱の効果は、重い電子系や有機伝導体など強相関系と呼ばれる物質系で多く報告があるが、これらの物質系では種々の物理量は試料備え付けのものであるため、制御することは難しい。一方、二次元電子系では他の散乱過程が良く分かっており、変調の大きさや電子濃度を制御することができるため、電子-電子散乱の効果を定量的に評価することが可能であるので、電子-電子散乱の効果を理論と定量的に評価したい。また、このような研究は変調の大きさが摂動として扱える範囲内で行われており、変調の大きいところの実験は少ない。しかし、変調の大きさがフェルミエネルギーと同程度となるような領域において、量子ホール効果の発現や変調に起因する巨大な負の磁気抵抗等、興味を引く現象が観測されている。最近、本申請者は上記のような変調の大きい領域において、新しい抵抗温度依存性を観測した。更に、上述の実験を行うための試料を作成するための技術を応用すると、ポテンシャルの高さが可変なアンチドット系など、これまでにない実験系を作り出すことが可能である。このような系では、更に新しい量子現象の発見や新しい電子の制御法が期待できる。
糖脂質シアル酸転移酵素の単離精製

糖脂質シアル酸転移酵素は膜内在性の酵素であること、抽出した酵素が不安定であること、活性測定が煩雑であることなどから、精製の成功しているものは数少なく、その生化学的性質はあまり分かっていない。本研究では、前年度新たに開発した簡便な糖脂質シアル酸転移酵素活性測定法を用いて、ガングリオシドGM3合成酵素の単離精製を試みた。精製材料を検討したところ、GM3合成酵素は豚顎下腺に比較的豊富に含まれていることが分かり、よって豚顎下腺を用いて精製を試みることにした。各種アフィニティークロマトグラフィーを検討したところ、P11 Phosphocellulose, Blue Sepharose, ConA S epharose, LacCer固定化カラムの順で効果的に精製でき、比活性をそれぞれで約5,3,5,30倍上げることができた。完全精製には10万倍以上の精製度が要求されることが予想され、ビオチン化LacCerを使った新しい精製法を検討した。酵素基質であるLacCerのビオチン化にはNHS-SS-Biotinを用いた。アルカリ処理によりLacCerのリゾ体をつくり、有機溶媒中でNHS-SS-Biotinと反応させた。ビオチン化LacCerは逆相カラムを使ったHPLCにより精製した。精製したビオチン化LacCerはGM3合成酵素の良い基質になった。現在、GM3合成酵素とビオチン化LacCerの複合体を形成させアビジンカラムにより精製する条件を検討している。
良好胚選択のための、ヒト卵巣卵丘細胞小胞体ストレス応答遺伝子測定の意義

<研究目的>卵丘細胞は、卵子の成熟過程を制御することが知られている。我々は、良好胚の選択のために、顕微授精時に得られる卵丘細胞の情報を得ることにより、卵子の状態、予後を推測することに役立てたいと考えた。卵丘細胞から得る情報として、卵丘細胞における小胞体ストレス(ER stress)に注目した。ER stressとは、異常な折りたたみ構造のタンパク質が小胞体内に蓄積することを指し、これに対し、細胞ではER stress応答という情報伝達経路が活性化し、種々の病態と関わることが知られてきた。本研究においては、卵丘細胞に生じるER stressが卵丘細胞-卵子相互作用を介して卵胞成熟に重要な役割を果たすのではないかという仮説のもと、卵子の質の新たな予測マーカーを明らかにすることを目的とした。<研究方法><研究成果>M2期卵子のうち、その後受精の成立した59個(以下、F卵)と、M2期卵子のうち不受精であったもの、およびM1期卵子、GV期卵子を併せた19個の卵子(以下、U卵)から得られた卵丘細胞をもちいて解析とした。F卵の卵丘細胞におけるsXBP1mRNA発現量は、U卵の卵丘細胞の約2倍であった(p=0.022)。卵丘細胞におけるsXBP1mRNA発現量が卵子の質の新たな予測マーカーとなりうる可能性が示唆された。
網膜慢性虚血モデルにおける網膜神経細胞死機序の解明とグリア細胞の関与に関する研究

ラット培養網膜ミュラー細胞を用い、各種グルタミン酸トランスポーター(GLT)の発現を検討し、ミュラー細胞の成熟状態の違いや低酸素負荷時におけるGLTの発現変化をmRNAおよび蛋白レベルで検討した。既報に準じ3日齢のSprague-Dawley系ラットから網膜ミュラー細胞を単離した。報告されている各種GLT-mRNAのミュラー細胞における発現は、reverse transcription polymerase chain reaction(RT-PCR)で、蛋白の発現は、Western blot法ならびに免疫染色法にて行った。継代6時間後の増殖期とコンフルエント状態にあるミュラー細胞を用い、成熟状態によるGLT-mRNAの発現変化を、5%,20%酸素下における培養によって低酸素負荷によるGLT-mRNAの発現変化をreal-time PCR法を用い検討した。その結果、培養ミュラー細胞においてGLAST,GLT-1,EAAC1の3種類のGLTの存在がWestern blot法、免疫染色法、ならびにRT-PCR法で確認された。GLAST-mRNAは酸素濃度や細胞増殖期の違いによる発現変化は認められなかったが、GLT-1-mRNAは低酸素培養や増殖期では発現が増加する傾向にあり、EAAC1-mRNAは低酸素状態では軽度の増加を示したが、増殖期では著明な増加が認められた。結論として、培養網膜ミュラー細胞におけるEAAC1の発現が今回初めて確認され、さらに細胞増殖期にEAAC1-mRNAは著明に発現していることがわかった。1.ラット網膜より、グリア細胞を単離して、形態的特徴と免疫組織学的手法にてグリア細胞であることを確認し、グリア細胞表面のグルタミン酸トランスポーターの発現変化を免疫細胞染色で検討したところ、本来網膜組織には存在しないとされていたグルタミン酸トランスポーターのサブタイプ(EAAT4)の1次抗体で染色がみられた。これまでの報告は組織における免疫染色の結果であり、培養細胞ではそのグルタミン酸トランスポーターが発現している可能性がある。今後網膜組織の染色とWestern blotting法にてその仮説を検討する予定である。またグルタミン酸トランスポーターのmRNA発現をRT-PCR法で検討したところ、3種類のサブタイプにおいて、培養開始から6時間の細胞のほうが、48時間の細胞よりもmRNA量が多かった。この結果もこれまで報告がないことであり、この点についてはreal-time PCR法にて定量的に検討する予定である。2.今後の計画としては、網膜グリア細胞を20%酸素、5%C02をコントロールとして、種々の酸素濃度の環境で、培養し、その形態的変化と生存状態を観察し、いくつかの培養条件下で、経時的にグリア細胞を培養した後に、mRNAを抽出し、グルタミン酸トランスポーターの各サブタイプについてreal-time PCRを行い、mRNA量の慢性虚血環境下で変化を検討する。また、ラット網膜神経細胞とグリア細胞との共培養系を確立し、培地中のグルタミン酸量やNO量、TNF-αなどの変化を検討する。
非管理職シニア人材の持続的エンプロイアビリティ向上に向けた理論的・実証的研究

本研究では、今後一層の増加が予想される「非管理職」シニア従業員の「持続的エンプロイアビリティ」(心身共に健康に働き続ける仕事機会の獲得能力)向上のメカニズム解明にむけた理論的・実証的検討を行うことを目的としている。具体的には、1非管理職シニア従業員の持続的エンプロイアビリティの個人・職場・組織レベルにおける促進・阻害要因の検証、26065歳前後における個人のエンプロイアビリティ水準の観察とその変化に与える影響要因の検証、3持続的エンプロイアビリティの向上が個人・職場・組織にもたらす効果の検証、及び4統合的フレームワークの構築を行う。上記目標を達成するために、平成30年度は以下の研究活動を行った。1研究IIの実施(3年目):高齢者の知覚レベルでのエンプロイアビリティの変化を把握するための定点調査(第3回)を実施し、収集したデータをもとに時系列分析を行った。2研究IIIの実施(2年目):持続的エンプロイアビリティと組織・職場・個人の諸結果指標との関係を明らかにするための定量的調査を実施し、収集したデータの解析を行った。3研究IVの実施:研究IIIIの実証研究結果を踏まえ、非管理職シニア人材の持続的エンプロイアビリティ向上に向けたフレームワークの作成を試みた。4論文化と成果発表:成果の一部は、国内・海外の学会で報告されたとともに、英語で論文化され海外ジャーナルに投稿された。本プロジェクトの初期段階の成果は、Personnel Review(SSIC IF = 1.40)に掲載された。また現在、海外ジャーナルに投稿した複数の論文が査読審査中であり、今後の結果を期待している。具体的には、(1)非管理職シニア従業員の持続的エンプロイアビリティの個人・職場・組織レベルにおける促進・阻害要因の検証、(2)6065歳前後における個人のエンプロイアビリティ水準の観察とその変化に与える影響要因の検証、(3)持続的エンプロイアビリティの向上が個人・職場・組織にもたらす効果の検証、及び(4)統合的フレームワークの構築を行う。上記目標を達成するために、平成28年度は以下の研究活動を行った。(1)プロジェクト開始前の事前準備:既存の文献調査、及び企業の人材開発部門を対象とした事前インタビュー調査を実施した。具体的には、(A)持続的エンプロイアビリティの構成要素、(B)それらの規定要因、及び(C)加齢に伴う心理学的な変化に関する文献・資料収集を実施した。(2)研究Iの実施(1年目):持続的エンプロイアビリティ促進のマルチレベル先行要因(組織・職場・個人)に関する仮説構築を試みた。合わせて、個人調査向けの質問紙の設計を行った。(3)研究IIの実施(1年目):高齢者の定年年齢前後でのエンプロイアビリティの時系列変化に関する調査の実施に向けて、仮説の構築、及び質問紙の設計を行った。(4)論文化と成果発表:成果の一部は、国内・海外の学会で報告されたとともに、英語で論文化され海外ジャーナルに投稿された。当初設定した4点の研究計画について、特に遅滞することなく実施することができたためである。具体的には、1プロジェクト開始前の事前準備、2研究Iの実施(1年目)、3研究IIの実施(1年目)、及び3論文化と成果発表のそれぞれである。研究開始後、研究代表者、分担者、協力者からなる研究チーム内での積極的な研究貢献があったこと、またチーム内での円滑なコミュニケーションがとれていたことが主な理由として挙げられる。他には、研究代表者・分担者それぞれの研究機関において、電子ジャーナルやデータベースなどが充実していたこともあり、それらのアクセスがタイムリーにできたこともを貢献している。また、研究計画自体も無理のない計画が立てられていたことも大きい。上記目標を達成するために、平成29年度は以下の研究活動を行った。1研究Iの実施(2年目):持続的エンプロイアビリティの先行要因の特定化を目的とする定量的調査(個人・企業を対象)を実施した。2研究IIの実施(2年目):高齢者の定年年齢前後での認知的なエンプロイアビリティの変化を把握するための時系列調査を実施した。3研究IIIの実施(1年目):研究IIIは、持続的エンプロイアビリティが組織・職場・個人の諸結果指標にいかなる影響を与えるかを検討するプロジェクトであり、平成29年度から開始した。事前準備として、エンプロイアビリティと結果変数及びその関係を調整する個人のキャリア・ステージに関わる文献レビューを行った。また、この結果を踏まえ、仮説構築、質問紙設計、個人向け質問紙調査の実施を行った。4論文化と成果

発表:成果の一部は、国内・海外の学会で報告されたとともに、英語で論文化され海外ジャーナルに投稿された。具体的には、パリ第9大学(ドフィーヌ校)で開催された組織行動分野で権威ある国際ワークショップ等にて成果発表が行われた。また、成果の一部は、現在複数の海外ジャーナルにて査読審査中であり、今後の結果を期待している。当初設定した4点の研究計画について、特に遅滞することなく実施することができたためである。具体的には、1研究Iの実施(2年目)、2研究IIの実施(2年目)、3研究IIIの実施(1年目)、及び3論文化と成果発表のそれぞれである。研究開始後、研究代表者、分担者、協力者からなる研究チーム内での積極的な研究貢献があったこと、またチーム内での円滑なコミュニケーションがとれていたこと、データ収集におけるキーパーソンと緊密な連携がとれていたことなどが主な理由として挙げられる。他には、研究代表者・分担者それぞれの研究機関において電子ジャーナルやデータベースなどが充実していたこともあり、それらのアクセスがタイムリーにできたこともを貢献している。また、研究計画自体も無理のない計画が立てられていたことも大きい。本研究では、今後一層の増加が予想される「非管理職」シニア従業員の「持続的エンプロイアビリティ」(心身共に健康に働き続ける仕事機会の獲得能力)向上のメカニズム解明にむけた理論的・実証的検討を行うことを目的としている。具体的には、1非管理職シニア従業員の持続的エンプロイアビリティの個人・職場・組織レベルにおける促進・阻害要因の検証、26065歳前後における個人のエンプロイアビリティ水準の観察とその変化に与える影響要因の検証、3持続的エンプロイアビリティの向上が個人・職場・組織にもたらす効果の検証、及び4統合的フレームワークの構築を行う。上記目標を達成するために、平成30年度は以下の研究活動を行った。1研究IIの実施(3年目):高齢者の知覚レベルでのエンプロイアビリティの変化を把握するための定点調査(第3回)を実施し、収集したデータをもとに時系列分析を行った。2研究IIIの実施(2年目):持続的エンプロイアビリティと組織・職場・個人の諸結果指標との関係を明らかにするための定量的調査を実施し、収集したデータの解析を行った。3研究IVの実施:研究IIIIの実証研究結果を踏まえ、非管理職シニア人材の持続的エンプロイアビリティ向上に向けたフレームワークの作成を試みた。4論文化と成果発表:成果の一部は、国内・海外の学会で報告されたとともに、英語で論文化され海外ジャーナルに投稿された。本プロジェクトの初期段階の成果は、Personnel Review(SSIC IF = 1.40)に掲載された。また現在、海外ジャーナルに投稿した複数の論文が査読審査中であり、今後の結果を期待している。次年度以降の課題として、初年度に収集した定性的な情報をベースに、いかに精巧に定量的な調査・分析に落とし込めるかという点が挙げられる。この点については、本年度の早い段階で、質問紙調査等で測定可能な項目・尺度を完成させ、パイロット調査等の実施により妥当性・信頼性の検証を行う必要がある。また、研究成果については、今年度実施する定量的調査からより多くのアウトプットを出せる可能性が高まる。
アミノレブリン酸を用いたがん治療の個別化を可能にするＰＥＴ画像法の開発研究

アミノレブリン酸投与時の腫瘍におけるプロトポルフィリンIX蓄積量を評価する画像診断法の開発を目的に、新規フッ素-18標識PETプローブの開発研究を行った。平成29年度までに、研究開始当初設計した[F-18]FLAの標識前駆体および非放射性標品の合成、高放射化学収率で安定的にF-18標識体が得られる標識合成方法の確立を達成したが、in vitro腫瘍細胞取り込み試験およびin vivoイメージング実験より、[F-18]FLAがアミノレブリン酸とは異なる機序により腫瘍細胞へ取り込まれ、プロトポルフィリンIX蓄積量を評価する画像診断に必要な生体内における腫瘍集積性と集積特異性を持たないことが示された。最終年度(平成30年度)には、アミノレブリン酸と同様の機序による腫瘍細胞への取り込みを期待して新たに設計した[F-18]FMALAの標識前駆体と非射性標品の合成および標識合成検討を行った。セリン誘導体を原料に用いた5ステップの反応により、反応中間体としてF-18導入部位に水酸基を有するMALA-OHを得た。MALA-OHの水酸基を脱離能の高い官能基に置換し、[F-18]フッ化物イオンと反応させたが、目的とするF-18標識体は得られなかった。現在、[F-18]フルオロメチル化反応による[F-18]FMALAの標識合成法の検討を行っている。[F-18]FMALAの標識合成法確立後、[F-18]FMALAのアミノレブリン酸投与時の腫瘍におけるプロトポルフィリンIX蓄積量を評価するF-18標識PETプローブとしての可能性を、細胞実験および動物実験により評価する予定である。アミノレブリン酸投与時の腫瘍におけるプロトポルフィリンIX蓄積量を評価するフッ素-18標識PETプローブの開発を目指し、PETプローブ候補化合物(F-LA)の非放射性標品、標識前駆体の合成、およびフッ素-18標識条件の検討を試みた。市販のレブリン酸を出発原料に用い、メタノール溶媒中、臭素と反応させることで、ブロモ基を導入した。ブロモ体は、減圧蒸留による分離精製は困難で、加熱により分解物が認められたが、ヘキサン-酢酸エチルを溶離液に用いたカラムクロマトグラフィーにより、無色透明液体として純度よく得た。続いて、ギ酸ナトリウムにより、ブロモ基を水酸基に変換し、次いで、p-トルエンスルホン酸クロリドとの反応により、水酸基をトシル基へと変換した。別途、ブロモ体をクリプトフィックス2,2,2存在下、フッ化カリウムと反応させ5-フッ化体を得た。ブロモ体もしくはトシル体をクリプトフィックス2,2,2存在下、[F-18]フッ化物アニオンと80°Cで10分間反応させ、HPLCで分析したところ、上述の非放射性フッ化体と同じ保持時間に放射活性が溶出したことから、目的とする5-[F-18]フッ化体の生成を確認した。ブロモ体およびトシル体を標識前駆体に用いた場合の放射化学的変換率は、それぞれ100%および6%であり、ブロモ体を標識前駆体に用いた臭素-フッ素交換反応により高収率に反応が進行することが示された。今後、脱保護条件および分離条件の検討を行い、PETプローブ標識合成条件の確立を目指す。研究実施計画において、当該年度には、合成した非放射性PETプローブ候補化合物を用いてin vitroにおける化合物の性質を評価する予定であった。In vitroにおける評価には、高純度の化合物が必要となるが、合成中間体および最終生成物の精製が困難であり、予定から遅れている。しかし、当該年度の研究より、合成反応および精製条件が確立しつつあることから、次年度に量上げ合成を行い、ただちにin vitroにおける評価を実施する予定である。昨年度に引き続き、アミノレブリン酸投与時の腫瘍におけるプロトポルフィリンIX蓄積量を評価するフッ素-18標識PETプローブの開発を目的に、候補化合物である[F-18]フルオロレブリン酸([F-18]FLA)の標識合成条件を検討した。[F-18]フッ素導入反応に続いて保護基であるメチルエステルを加水分解するため、1 M水酸化ナトリウム水溶液を加え、室温で5分反応させたところ、目的物より水溶性の高い副生成物を生じた。一方、2 M塩酸水溶液を加え、120°Cで5分間反応させたところ[F-18]FLAが95%以上の放射科学的変換率で得られた。以上の知見を基に自動遠隔合成を試みたところ、照射終了から55分で、放射科学的収率14.4% (減衰補正なし)で、[F-18]FLAが放射科学的純度95%以上で得られ、[F-18]FLA標識合成法の確立を達成した。[F-18]FLAをin vitroで、培養腫瘍細胞に添加し37°Cで20分間インキュベートした際の取り込み量を評価したところ[F-18]FLAはほとんど細胞内に取り込まれなかった。[F-18]FLAを担がんマウスに投与し、PETによりin vivoにおける体内分布および腫瘍集積性を評価した。肝臓、腸管、腎臓に高い放射活性の集積が認められ、腫瘍への集積はSUV 1.0未満であり、プロトポルフィリンIX蓄積量の異なる腫瘍間における[F-18]FLA集積量の差は認められなかった。In vitroにおいて、過剰のアミノレブリン酸存在下における[F-18]

FLAの細胞取り込みが阻害されず[F-18]FLAはアミノレブリン酸とは異なる機序により細胞に取り込まれることが示唆されたことから、現在、アミノレブリン酸と同様の機序により細胞に取り込まれると期待される新規候補化合物を設計し、合成検討中である。研究実施計画に従い、当該年度までにPETプローブ候補化合物を標識合成し、培養細胞および担がんモデルマウスを用いてin vitro, in vivoにおけるPETプローブとしての性質を評価したが、当初設計した候補化合物は所期の性質を有さないことが示された。現在、得られた知見を基に新たな候補化合物を設計し、合成検討中である。アミノレブリン酸投与時の腫瘍におけるプロトポルフィリンIX蓄積量を評価する画像診断法の開発を目的に、新規フッ素-18標識PETプローブの開発研究を行った。平成29年度までに、研究開始当初設計した[F-18]FLAの標識前駆体および非放射性標品の合成、高放射化学収率で安定的にF-18標識体が得られる標識合成方法の確立を達成したが、in vitro腫瘍細胞取り込み試験およびin vivoイメージング実験より、[F-18]FLAがアミノレブリン酸とは異なる機序により腫瘍細胞へ取り込まれ、プロトポルフィリンIX蓄積量を評価する画像診断に必要な生体内における腫瘍集積性と集積特異性を持たないことが示された。最終年度(平成30年度)には、アミノレブリン酸と同様の機序による腫瘍細胞への取り込みを期待して新たに設計した[F-18]FMALAの標識前駆体と非射性標品の合成および標識合成検討を行った。セリン誘導体を原料に用いた5ステップの反応により、反応中間体としてF-18導入部位に水酸基を有するMALA-OHを得た。MALA-OHの水酸基を脱離能の高い官能基に置換し、[F-18]フッ化物イオンと反応させたが、目的とするF-18標識体は得られなかった。現在、[F-18]フルオロメチル化反応による[F-18]FMALAの標識合成法の検討を行っている。[F-18]FMALAの標識合成法確立後、[F-18]FMALAのアミノレブリン酸投与時の腫瘍におけるプロトポルフィリンIX蓄積量を評価するF-18標識PETプローブとしての可能性を、細胞実験および動物実験により評価する予定である。これまで同様に、非放射性標品の合成および、PETプローブ標識合成条件の確立を目指す。引き続き、非放射性標品を用いたin vitroにおける細胞輸送などの評価およびF-18標識体のPETプローブとしての可能性を、in vitroおよびin vivoにおいて評価する。当初設計した候補化合物は所期の性質を示さなかったことから、現在、これまでに得られた知見を基に新たな候補化合物を設計し、非標識候補化合物および標識前駆体の合成検討中である。今後、標識合成法を確立し、新規候補化合物のin vitro, in vivoにおけるPETプローブとしての性質を、当初の候補化合物と同様に評価する予定である。研究実施計画において、当該年度には、合成した非放射性PETプローブ候補化合物を用いてin vitroにおける化合物の性質を評価する予定であったため、in vitroにおける評価に用いる細胞、細胞培養機器、ラジオアイソトープなどを予算に計上していた。
触媒的位置選択的官能基化に基づく糖類の新規精密有機合成法の開発

糖類はアミノ酸と並んで生体高分子の主要な構成成分の一つであり、多様な生体内反応に関わっている。糖が関与する生物学的現象の解明やそれに基づく医薬品開発には糖関連物質の精密合成が必須である。従来の合成法では多段階の保護一脱保護を経て結合形成を行う水酸基を区別するのが定法であったが、報告者等は糖水酸基の直接的位置選択的官能基化に取り組み、現在までに有機分子触媒による無保護グルコピラノシドの一段階位置選択的アシル化法を開発している。本研究課題では直接的位置選択的官能基化に基づく糖関連物質の精密且つ効率的合成法の開発に取り組み、前年度までに触媒的位置選択的アシル化を鍵とするアシル化配糖体multifidoside A、Bの初の全合成を達成し、位置選択的アシル化反応が天然物の全合成終盤にも適用可能である等、高い一般性を有していることを明らかとした。今年度は本法の適用範囲のさらなる拡大を目的とし、再度位置選択的アシル化条件の精査を行った。その結果、本反応の位置選択性発現には水素結合が鍵であるため、触媒一基質問の水素結合を阻害する高極性溶媒の使用は避けられてきたが、10%程度の高極性溶媒(DMSO、DMF等)共存下でも位置選択性が発現するという興味深い知見を得た。これにより高極性化合物であるポリオール類の溶解性の問題を大幅に改善することができ、水酸基無保護の天然物wallichosideからmultifidoside A、Bへの位置選択的アシル化による一段階変換を実現することができた。さらに類縁体multifidoside Cについても天然物pteroside Bに本手法を適用することで、効率的に初の全合成を達成した。このように本合成法は高い一般性を有しており、アシル化前駆体天然物が天然から容易に得られる場合は究極の半合成法となり得る等、従来の関連物質の合成法とは一線を画する。さらに天然物とは異なるアシル基を導入することで簡便に誘導体合成を行うことができ、構造活性相関研究にも適した手法を開発することができた。ポリオール等の多官能基性化合物の位置選択的化学修飾は現代有機化学の未発達課題であり、信頼できる非酵素的手法は皆無に等しい。報告者らはこの課題に取り組み、無保護グルコピラノシド誘導体の位置選択的アシル化を既に達成している。これにより、手探りの状態であった分野に確実性のある触媒設計のコンセプトを発信することができたが、有用化合物の合成に実際に利用できるかどうかは実証されておらず、実例を示す必要があった。そこで、報告者は本反応を鍵とする抗腫瘍活性配糖体multifidoside A及びBの全合成研究を行った。multifidoside A及びBはグルコースの4位にクマロイル基を有する配糖体である。本反応を合成終盤で無保護グルコピラノシドに用いると、期待通り4位選択的にクマロイル化が進行した。本アシル化は種々の水素結合能を有する官能基に寛容であることが既に明らかにされている。すなわち本合成法では終盤で様々なアシル基を位置選択的に導入できるため、同じ合成中間体から短工程で様々な誘導体を合成することができ、天然物合成だけでなく関連物質のライブラリー構築も容易に行える点に特徴がある。さらに合成途中にこれまで報告例のなかった、エナミン機構を経るアリールケトンの分子内不斉アルドール反応を効率的に触媒する有機触媒を見出すことができた。以上のように、官能基寛容性の高い有機触媒による選択的反応を用いることで、位置選択的、エナンチオ選択的にmultifidoside A及びBの初の全合成を達成することができた。糖等のポリオール類は細胞分化や免疫等の様々な生体内反応に関わっており、現在盛んに研究が行われている。しかし、糖関連物質の従来の合成法では多数存在する水酸基を多段階の保護-脱保護を駆使することで区別する必要があり、合成の煩雑さが研究の進展を妨げている状況である。報告者らはこの問題を克服するため、基質認識型触媒による糖類の一段階位置選択的官能基化法の開発に取り組み、現在までに無保護グルコピラノシドの触媒的位置選択的アシル化法を開発している。前年度までに本法を鍵とするアシル化配糖体配糖体天然物multifidoside A及びBの全合成に取り組み、初の全合成を達成している。今年度はこれまでの合成において問題となっていた中間体の合成ルート及び最終段階の脱保護条件の最適化を行い、工程数及び収率を大幅に改善することができた。本合成法は全合成において糖部分の保護-脱保護操作を必要としないことに加え、合成終盤での迅速な誘導化が可能という点も特徴的である。実際合成終盤で同一基質から位置選択的アシル化により様々な誘導体が合成可能であった。以上の結果から本位置選択的アシル化が多官能基性化合物にも適用可能である優れた特性を見出すことが出来た。そこでこの特性を活かし、より多数の水酸基を持つ天然物由来医薬品であるラナトシドCの一段階意選択的官能基化に取り組み、期待通り選択性90%で4''''位選択的に様々なアシル基を導入することができた。さらに反応条件の精査及び計算化学の駆使により基質本来の反応性を最大限に活かしたアシル化が、3''''位水酸基に選択性97%で進行することが分かった。以上のようにして天然物由来医薬品ラナトシドCの従来にはないユニークなライブラリー構築法を開発することができた。

糖類はアミノ酸と並んで生体高分子の主要な構成成分の一つであり、多様な生体内反応に関わっている。糖が関与する生物学的現象の解明やそれに基づく医薬品開発には糖関連物質の精密合成が必須である。従来の合成法では多段階の保護一脱保護を経て結合形成を行う水酸基を区別するのが定法であったが、報告者等は糖水酸基の直接的位置選択的官能基化に取り組み、現在までに有機分子触媒による無保護グルコピラノシドの一段階位置選択的アシル化法を開発している。本研究課題では直接的位置選択的官能基化に基づく糖関連物質の精密且つ効率的合成法の開発に取り組み、前年度までに触媒的位置選択的アシル化を鍵とするアシル化配糖体multifidoside A、Bの初の全合成を達成し、位置選択的アシル化反応が天然物の全合成終盤にも適用可能である等、高い一般性を有していることを明らかとした。今年度は本法の適用範囲のさらなる拡大を目的とし、再度位置選択的アシル化条件の精査を行った。その結果、本反応の位置選択性発現には水素結合が鍵であるため、触媒一基質問の水素結合を阻害する高極性溶媒の使用は避けられてきたが、10%程度の高極性溶媒(DMSO、DMF等)共存下でも位置選択性が発現するという興味深い知見を得た。これにより高極性化合物であるポリオール類の溶解性の問題を大幅に改善することができ、水酸基無保護の天然物wallichosideからmultifidoside A、Bへの位置選択的アシル化による一段階変換を実現することができた。さらに類縁体multifidoside Cについても天然物pteroside Bに本手法を適用することで、効率的に初の全合成を達成した。このように本合成法は高い一般性を有しており、アシル化前駆体天然物が天然から容易に得られる場合は究極の半合成法となり得る等、従来の関連物質の合成法とは一線を画する。さらに天然物とは異なるアシル基を導入することで簡便に誘導体合成を行うことができ、構造活性相関研究にも適した手法を開発することができた。本研究において当初の計画通り初年度に位置選択的アシル化を鍵とするmultifidoside A及びBの全合成を達成している。また、二年目の研究として計画したグルコース誘導体の4つの水酸基に対する順次置換基導入法についても目処が付いている。これらの研究に加えて、本年度は天然物由来医薬品であるラナトシドCの位置選択的官能基化法を開発することができた。今後の研究については計画通り、位置選択的置換基導入法を基盤とする、抗炎症活性及びprostaglandin E2の放出阻害活性を持つangoroside C、MRSA耐性菌に対する抗菌剤増強作用を持つcorilagin等の配糖体天然物の全合成に取り組む。また計画書には記載していないが、アシル化配糖体の中でもtelephioxanthon B等のC-グリコシド構造を持つ化合物についても、触媒的位置選択的アシル化の可否及び全合成に関する研究を進めたい。
口唇製口蓋裂の発生要因と形質転換増殖因子α(TGFA)の関連についての研究

口唇口蓋裂は遺伝因子と環境要因とによって、発症する多因子遺伝病であるといわれていが、その発症に関与する遺伝子については未だ解明されていない。近年、白人を対象とした研究で形質転換増殖因子α(Transforming Growth Factoralpha:TGFA)と口唇口蓋裂の発症の関連が示唆されている(Ardinger et al.1989)。また、マウスでHOX7を破壊すると口蓋裂が発症したと報告している(Satokata et al.1994)。今回このTGFAとHOX7の2つの染色体領域と口唇蓋裂の発症との関連について遺伝学的手法を用いて検索した。(1)TGFAについて[対象]当科をこの1年間に受診した口唇口蓋裂患者83人(唇裂・唇顎裂・唇顎口蓋裂〔CL±P〕70人、口蓋裂単独〔CP〕13人)とコントロールとして健常者117人とした。[実験方法]TGFAのTaq I多型を検討するために、対象者に承諾を得た上で採取した血液よりDNAを抽出し、制限酵素Taq Iで消化後、クローン化したTGFAをプローブとしてサザン法を行った。[結果]3.0kbのバンドのみもつホモ接合体と2.7kbと3.0kbの2本のバンドをもつヘテロ接合体が検出された。ヘテロ接合体の頻度がCL±Pで34%、CPで54%、コントロールで22%で、CPとコントロールとの間に有意差を認めた。また白人では、コントロールでヘテロ接合体の頻度が約10%との報告(Ardinger et al.1989)があり、日本人は白人に比較してその頻度が高かった。(2)HOX7について[対象]口唇口蓋裂患者94人(CL±P77人,CP17人)とコントロール108人とした。[実験方法]HOX7近傍の繰り返し配列を検討するために、その領域を含むようなプライマーを合成し、PCR法を行った。[結果]4つの対立遺伝子が検出され、6つの遺伝子型が認められたが、CL±P、CPそれぞれとコントロールの間で出現頻度に有意差は認められなかった。【まとめ】TGFAのTaq I多型の頻度でCPとコントロールとの間に有意差を認め連鎖不平衡が成立したことより、ヒロの口蓋裂の発生に対してTGFAあるいはTGFA近傍の遺伝子が何らかの関与をしていることが示唆された。また口唇口蓋裂の発生に対してHOX7の関与は認められなかった。