hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
臨床実用化を目指した薬理的迷走神経刺激による新規心血管再生治療法の確立

また、薬理的迷走神経刺激による抗炎症・抗アポトーシス効果・免疫調節効果、心臓リモデリング、長期生存率等におよぼす影響を詳細に検討することによって、薬理的迷走神経刺激による心血管再生と治療効果との関係を明確に評価する。本年度の研究では、昨年の研究引き続き、実際臨床応用できる際、他の薬剤(β遮断薬)と併用可能性を明らかにする為に、麻酔下に作成した再灌流心筋梗塞ラットモデルを無作為にメトプロロール治療群(MT, n=29)とドネペジルとメトプロロル併用治療群(DMT,n=22)に振り分けて早期から10週間の治療を行った。その結果、治療7日で、MT群に対してDMT群では、心臓内のアポトシス・マクロファージの浸潤を有意に抑制することによって、心筋細胞生存率を著明に上昇させ、次期の進行する心筋細胞の繊維化をを有意に抑制し、心筋梗塞面積を有意に低下した。そして、覚醒下の心拍数を有意に低下し、心臓リモデリングや心機能も有意に改善した。本研究の達成度について。おおむね順調に進んでいると思える。今後の推進方策として、臨床実用化を目指して、心筋梗塞・慢性心不全の新しい治療戦略として、薬理的迷走神経刺激による新規心血管再生治療法の確立するために、ドネペジル投与による心筋梗塞ラットモデルで内在性心筋幹/前駆体細胞の賦活化・増殖と心血管細胞への分化誘導に対する影響を詳細に検討する。今後の研究推進方策として、臨床実用化を目指して、心筋梗塞・慢性心不全の新しい治療戦略として、薬理的迷走神経刺激による新規心血管再生治療法の確立するために、ドネペジル投与による心筋梗塞ラットモデルで内在性心筋幹/前駆体細胞の賦活化及び増殖、まだ心血管細胞への分化誘導に対する影響を詳細に検討する。平成30年度は、平成29年度の研究を継続して、薬理的迷走神経刺激が内在性心筋幹細胞を賦活化し心血管を再生するメカニズムを検討するとともに、臨床応用に向けて最も重要な情報である長期生存率の評価を行うために、急性再灌流心筋梗塞ラットモデルに対するドネペジル治療群と偽治療群(各30頭)に対して心電図・血圧モニタと定期的な心エコー検査を行いながら6ヶ月間にわたって観察を行い、生存率を評価する。以上の理由で、心電図・血圧モニタの再生、または様々な研究用試薬、抗体、ELIZA kitの購入,研究成果の発表による学会参加の出張、論文の雑誌投稿等に必要な金額である。平成31年度は、平成29-30年度の研究結果に基付き引き続き、薬理的迷走神経刺激が内在性心筋幹/前駆体細胞を賦活化し心血管を再生するメカニズムを検討するとともに、臨床応用に最も重要な慢性心不全の血液マーカや心臓組織の構造変化、及び心臓内在性心筋幹/前駆体細胞の増殖・分化誘導など詳細に調べる必要が有ります。以上の理由で、心電図・血圧モニタの再生、または様々な試薬、抗体、ELIZA kitの購入,研究成果の発表による学会参加の出張、論文の雑誌投稿等に必要な金額である。
耐震性貯水槽の最適配置に基づいた水利アクセス経路の評価手法に関する研究

阪神大震災の教訓から,震災時に使用できる耐震性貯水槽の整備が必要であるともに,適正に配置した水利へ消防車が迅速にアクセスできることが重要である。本研究では,北九州市A地区を研究対象とし,まず,街路網形態とそれに起因する消防ホース延長を考慮し,耐震性貯水槽の最適配置モデルを構築すること,次に,阪神大震災での被災事例を踏まえ,街路の防災性を評価する指標を設定して,それに基づいた耐震性貯水槽へのアクセス経路の評価方法を検討すること,そして,最適配置をベースとし,評価指標に基づいた密集市街地の改善策を提案すること,を目的とする。結果として,まず,ミクロな消火活動に着目し,耐震性貯水槽を最適に配置する手法を導き出した。次に,阪神大震災の被災事例から得た4つの評価指標を用いて,最適に配置した耐震性貯水槽へのアクセス経路の評価手法を示した。そして,密集市街地の改善策として,評価指標に基づいた沿道状況の改善方法を提案した。また,震災以後,密集市街地の防災対策を進めることが重要な課題となっているが,通常,防災性能の評価作業は手作業で行われているのが現状である。さらに、本研究では,地震火災の被害軽減策を対象とし,評価作業の効率を引き上げるため,街区・街路単位のデータを用いたエキスパートシステムの構築を目的としており、まず,街区は延焼危険性,街路は水利の使用可能性,消防車のアクセス経路の使用可能性,消防ホース経路の使用可能性に着目して,阪神大震災に関する論文等からシステム化するための知識を収集,整理した。次に,整理した知識ベースを基に,システム構築に必要な指標として,街区については5指標,街路については11指標を街区,街路単位で収集,整理した。続いて,知識ベースに基づき,評価作業を支援するシステムを構築した。また,街区の延焼危険性の評価はAHPを用いた。そして,本システムを北九州市B地区に適用した結果,阪神大震災の被災状況をある程度再現できていることから,システムの有効性を示すことができた。
筋運動による炎症性筋疾患抑制機序の解明

本研究は自己免疫性筋炎の治療における筋運動の有効性を示し、その機序を解明するための非臨床研究である。当研究室が開発した多発性筋炎のマウスモモデルであるC蛋白誘導性筋炎(CIM)を用いた解析では、筋の不動化によって筋炎が悪化する可能性が示された。この結果は、マウスの後肢をマジックテープで固定する方法(cast immobilization)で不動化した結果得られたもので、筋の免荷だけでなく、虚血を介した現象である可能性が否定できないことから除神経モデルでも同様の結果が得られるのか確認した。しかし、除神経(neurectomy)を行うと、C蛋白(筋抗原)の免疫をしなくても、支配筋に単核球浸潤が起きることが判明した。除神経も筋の不動化のみの影響を解析する方法として適切ではないと判断された。筋免荷の別の方法として、以前試みたマウスの尾を懸垂させ後肢筋を免荷する尾懸垂モデル(tail suspension)も懸垂期間を延長して実施したが、コントロールと比べて差がなく、筋免荷で自己免疫性筋炎が悪化するという結果を得られなかった。一方で、筋運動負荷の影響を評価するために、これまでは小動物用トレッドミルによる1日1回のランニングを行ってきたが、この方法では再現よく筋運動による自己免疫性筋炎抑制は見られず、1日1回のランニングでは、通常のケージ内運動のみとあまり差がないことが原因と考えられた。そこでケージ内に回転籠を設置し自発的運動をさせ、ケージ内運動のみの群と比較するsmall scaleの実験を行った。しかしながら、有意な差は得られず、もっともランニング距離が長かった個体で筋炎ももっとも重症であったという結果が見られ、筋運動が自己免疫性筋炎に抑制的に作用するという現象を動物モデルで再現することが困難と考えられた。当研究室が開発した多発性筋炎のマウスモデルであるC蛋白誘導性筋炎(CIM)を用いた解析では、筋の不動化によって筋炎が悪化する可能性が示された。ただし、この結果は、マウスの後肢をマジックテープで固定する方法(cast immobilization)で不動化した結果得られたもので、筋の免荷だけでなく、虚血を介した現象である可能性が否定できない。そこで、除神経モデルなど別の免荷法でも同様の結果が得られるのか確認することにした。まずC蛋白を免疫せずに、除神経(neurectomy)による筋の不動化のみで何が起こるのかを組織学的に観察した。片側後肢の坐骨神経・大腿神経を切断、反対側は神経の露出まで行い切断せずに閉じる疑似手術を行い4、7、10、21日後に筋組織を回収して観察した。その結果、坐骨神経・大腿神経切断をすると、それだけで筋周膜、筋内膜領域に単核球浸潤を認めることが分かった。筋壊死再生は伴わず、自己免疫性筋炎の所見とは異なり、神経損傷に伴う非特異的炎症であると考えられた。これまでのCIMの病態解析から、筋局所に炎症があればそれ自体が自己免疫性筋炎の増悪因子となることが分かっており、除神経も筋の不動化のみの影響を解析する方法として適切ではないと判断された。筋免荷の別の方法として、以前試みたマウスの尾を懸垂させ後肢筋を免荷する尾懸垂モデル(tail suspension)も懸垂期間を延長して実施したが、コントロールと比べ差がなく、筋免荷で自己免疫性筋炎が悪化するという結果を得られなかった。複数の筋免荷法で自己免疫性筋炎が増悪することを多発性筋炎マウスモデルで示すことが最初のステップであったが、それを示すことができず先に進むことができていない。除神経モデルは仮説を検証する実験として適した方法ではないことが判明した。尾懸垂モデルは複数のプロトコルで試みたが期待する結果が得られなかった。ボツリヌス毒素を投与する方法も検討したが、試薬の入手が不可能であった。castimmobilization法で筋免荷と虚血のそれぞれの影響をなんらかのバイオマーカーで評価することで、虚血の影響がどの程度なのか見積もることも検討したが、良案は得られなかった。その後、実験担当者の退学や離職などによる人手不足もあり、実験が進められていない。

一方で、筋運動負荷の影響を評価するために、これまでは小動物用トレッドミルによる1日1回のランニングを行ってきたが、この方法では再現よく筋運動による自己免疫性筋炎抑制は見られず、1日1回のランニングでは、通常のケージ内運動のみとあまり差がないことが原因と考えられた。そこでケージ内に回転籠を設置し自発的運動をさせ、ケージ内運動のみの群と比較するsmall scaleの実験を行った。しかしながら、有意な差は得られず、もっともランニング距離が長かった個体で筋炎ももっとも重症であったという結果が見られ、筋運動が自己免疫性筋炎に抑制的に作用するという現象を動物モデルで再現することが困難と考えられた。筋免荷法が行き詰っていることから、当初予定した筋免荷で自己免疫性筋炎の増悪を示すことにこだわらず、筋運動で自己免疫性筋炎が軽減することを示すことも試みる。具体的には、以前試みたトレッドミルによる運動よりもより長時間の筋運動が可能である回転カゴ(wheel)をケージ内に設置する方法を検討する。またin vivoの実験だけでなく、筋芽細胞株などを用いたin vitroの実験も計画する。実験が実施可能な技術補佐員の採用を進める。研究成果が乏しく学会発表の機会がなかったため、旅費の使用が当初予定より下回った。翌年度の実験の際の物品費や試薬費、動物飼育料などにあてる。
精神運動機能および依存形成に対するベンゾジアゼピン系薬物の効果

BZ以外の薬物(BZ部分作動薬:DN-2327;ω_1選択的作動薬:L-846;セロトニン_<1A>作動薬:ipsapirone;抗アレルギー薬:epinastine,ketotifen)を用いて、これらの薬物を服用した時の記憶機能、精神運動機能に及ぼす効果を検討し、BZの効果と比較検討した。DN-2327とL-846はBZとほぼ同様の影響を与え、これら薬物の鎮静効果によるものと考えられた。また、この効果は血中濃度の推移にほぼ対応していた。しかし、ipsapironeと抗アレルギー薬、とくにepinastineは、BZの持つ効果をほとんど与えなかったので、BZの記憶機能障害惹起作用、及び精神運動機能障害惹起作用はその鎮静作用に由来するが、BZ受容体作動薬に特異的なものであることが強く示唆された。862名のBZ睡眠薬を処方された患者の平均服用期間は8.5カ月で、約20%が依存を形成する危険性があることが示された。長期使用に至る要因として、男性、60歳以上、感情障害が認められた。これらの要因をもつ患者では、依存に対する配慮がとくに必要であると考えられた。1パソコンを用いた記憶テストプログラムの開発短期記憶機能のテストとしてSternberg's Memory Scanning Task(MS)を採用し、パソコンを用いて実施できるプログラムを開発した。被験者がビデオモニター画面に提示される課題(数字のセット)に対して"Yes"あるいは"No"のキイで応答する方法をとっており、プログラムには記憶課題の提示、被験者の反応(正答・誤答、反応時間など)の数量化、データの解析などが組み込まれている。操作も比較的簡単であり、短期記憶機能の検査にとって応用性の高いモデルになると思われる。2ラジオレセプターアッセイ法によるベンゾジアゼピン(BZ)血中濃度測定法の確立交付申請書の研究実施計画に記載した測定法が確立し、ジアゼパム(DZ)、ロラゼパム(LZ)など数種のBZにつき詳細な体内動態のデータが得られている。3 DZとLZの日中の眠気、精神運動機能、および記憶機能に及ぼす影響に関する研究健常成人11名を対象に、DZ(10mg)とLZ(2mg)を、プラセボを対照に二重盲検・無作為化・クロスオーバー法で単回投与し、日中の眠気(MSLTおよびStanford Sleepiness Scale)、精神運動機能(Letter Cancellation Task)および記憶機能(Word Recall Test;WR,およびMS)に対する影響を、薬物の血中濃度との関連で検討した。その結果、両薬剤とも睡眠潜時を短縮するが眠気の生理学的日内変動を抑制しないこと(MSLT)、両薬剤とも即時想起および遅延想起を障害すること(WR)、LZが短期記憶スキャンモデルの反応選択段階を遅延させる可能性があること(MS),LZがDZに比しこれらの中枢機能に対する作用がより強力であること、ただし、この作用の強弱と血中濃度との関連についてはなお慎重な検討が必要であること、などの成績が得られた。ベンゾジアゼピン(BZ)系薬物の精神運動機能および依存形成に及ぼす影響について、記憶・認知機能と薬物動態の側面から、その病態生理と発生機序を解明しようとする研究である。この目的のため、比較的簡便で臨床研究にも容易に利用できる(1)パソコンを用いた記憶テストプログラム、および(2)Multiple Sleep Latency Test(mSLT)のデータ解析法が新たに開発され、(3)ラジオレセプターアッセイによる血中BZ濃度測定法が確立された。薬物投与試験は、上記測定法に従来からの精神運動機能検査法等を加えた種々の組み合わせで行い、研究目的に応じたパラメータの有用性が検討された。薬物投与試験はこれまで、健常ボランティアを被験者に、(1)ジアゼパムVSロラゼパムVSプラセボ、(2)ジアゼパムVSイプサピロン(5-HT_<1A>受容体作動薬)VSプラセボ、(3)アルプラゾラムVS DN-2327(BZ受容体部分作動薬)、(4)L-846(非BZ系BZ受容体作動薬)VSプラセボ、(5)2種の抗アレルギー薬(H_1受容体拮抗薬)

VSプラセボ、の各試験が標準臨床用量、二重盲検・無作為化・クロスオーバー法のデザインで実施された。その結果、ロラゼパムはジアゼパムに比し精神運動機能や記憶機能に対する効果がより強力であること、試験対象となった5-HT_<1A>受容体作動薬やH_1受容体拮抗薬はいずれも日中の覚醒度や精神運動機能に影響を及ぼすが、BZ受容体作動薬と異なり、記憶機能に影響しないことが確認された。BZ系薬物のこれらの作用特性については、用量依存性や血中薬物濃度との関連を含め、今後なお詳細に検討する必要がある。また、耐性の発現様式や依存形成の機序を明らかにするため、患者ボランティアを対象にした長期投与試験が計画されている。
親と医療者の協働による幼児へのプレパレーションのための親アセスメントシートの開発

本研究の目的は、医療を受ける幼児に対し、親と医療者とが協働してプレパレーションを実施するための第1段階として、看護師が親の参画の仕方を判断するために、親アセスメントシートを開発することである。先行文献よりアセスメントシートの試案を作成し、小児看護の専門家の助言を得て項目を修正し、プレパレーションを実施している看護師に使用してもらい検討した結果、(1)親の不安の程度、(2)親子の関係性(3)過去の医療経験、(4)子どもを支援することに対する親の考え、(5)医療者との協働に関する親の考えしかし、このアセスメントシートの活用の仕方にも問題が残る結果となったため、引き続き内容や使用方法の検討を行い、一般化に向けて実践に活用し、さらなる洗練化を行うことが課題である。先行文献よりアセスメントシートの試案を作成し、小児看護の専門家の助言を得て項目を修正し、プレパレーションを実施している看護師に使用してもらい検討した結果、1親の不安の程度、2親子の関係性、3過去の医療経験、4子どもを支援することに対する親の考え、5医療者との協働に関する親の考え、の5因子40項目とした。しかし、信頼性・妥当性を検討した結果、妥当性に問題のが残り、また、このアセスメントシートの活用の仕方にも問題が残る結果となったため、引き続き、内容や使用方法の検討が必要であると考えられた。この親アセスメントシートの信頼性・妥当性を確保し、実際のプレパレーションの場面で利用しやすく改善すれば、看護師が親アセスメントシートを用いて親をアセスメントすることで、その親の状況を踏まえた参画の仕方を提案でき、アセスメントに基づいた参画することで親は、親役割を遂行して子どもをサポートすることができ、その結果、育児に対する自信を培い、育児力の向上に繋がる。また、親の適切なサポートを受けることができた子どもは、安心することができ、その子なりの力を発揮して医療を乗り越えることに繋がると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。
日本語外輪方言(奄美・八丈・東北)の記述的研究-主として口承文芸資料による-

研究分担者は奄美諸方言,東北諸方言,八丈島方言に関して,現地調査を中心とした研究をすすめた結果,以下のような成果に到達した.奄美諸方言(とくに奄美大島北部方言,南部方言,喜界島方言)については,動詞,形容詞,名詞,代名詞の形態論的側面に関して,これまでの調査でのぬけおちやあやまりの補充・訂正ができた.これからはこれに資料からの適切な用例をいれる必要がある.また,いままであまりふれられてこなかった文法形式については,奄美諸方言をつうじての展望をこころみることができた.以上に関する成果の一部は,松本「人称代名詞をめぐって-奄美喜界島方言-」「奄美諸方言の-danaの用法おぼえがき」として発表した.東北方言の文法に関しては,山形県の中南部で使用される指示接辞に関して,その意味用法,および分布と語形を調査した(ほとんど未発表).方言資料にかかわる成果としては,奄美喜界島に関して,じもと出身の斎藤兼雄氏と共同で,斎藤・松本「喜界島方言のはなしことば資料」をまとめることができた.これは,方言対話の録音からの文字化テキストに言語学的な注釈をくわえたものである.一方,金田「東北方言のむかしばなし資料」は,東北方言のかたりくちをつたえているとみられる既刊のむかしばなし集が,資料的にどのていど方言研究にもつかえるかを点検したものである.方言集・方言辞典つくりの現地研究への協力では,松本は,斎藤氏に協力して『喜界島方言集』(仮題・未完)の草稿づくりをてつだい,金田は,高橋良雄『続及位の方言』(1987・12)の完成に協力した.その後も『正・続』から『及位方言辞典』をつくるための準備を共同作業でつづけている.八丈島方言に関しては,事前の調査不足もあって,他の方言のものにみあう体系的な文法記述にいたらず,資料性の点で質・量ともにそなわった録音資料の採集が課題としてのこされた.研究分担者は奄美諸方言,東北諸方言,八丈島方言に関して,現地調査を中心とした研究をすすめた結果,以下のような成果に到達した.奄美諸方言(とくに奄美大島北部方言,南部方言,喜界島方言)については,動詞,形容詞,名詞,代名詞の形態論的側面に関して,これまでの調査でのぬけおちやあやまりの補充・訂正ができた.これからはこれに資料からの適切な用例をいれる必要がある.また,いままであまりふれられてこなかった文法形式については,奄美諸方言をつうじての展望をこころみることができた.以上に関する成果の一部は,松本「人称代名詞をめぐって-奄美喜界島方言-」「奄美諸方言の-danaの用法おぼえがき」として発表した.東北方言の文法に関しては,山形県の中南部で使用される指示接辞に関して,その意味用法,および分布と語形を調査した(ほとんど未発表).方言資料にかかわる成果としては,奄美喜界島に関して,じもと出身の斎藤兼雄氏と共同で,斎藤・松本「喜界島方言のはなしことば資料」をまとめることができた.これは,方言対話の録音からの文字化テキストに言語学的な注釈をくわえたものである.一方,金田「東北方言のむかしばなし資料」は,東北方言のかたりくちをつたえているとみられる既刊のむかしばなし集が,資料的にどのていど方言研究にもつかえるかを点検したものである.方言集・方言辞典つくりの現地研究への協力では,松本は,斎藤氏に協力して『喜界島方言集』(仮題・未完)の草稿づくりをてつだい,金田は,高橋良雄『続及位の方言』(1987・12)の完成に協力した.その後も『正・続』から『及位方言辞典』をつくるための準備を共同作業でつづけている.八丈島方言に関しては,事前の調査不足もあって,他の方言のものにみあう体系的な文法記述にいたらず,資料性の点で質・量ともにそなわった録音資料の採集が課題としてのこされた.現地調査にはいるまえに、松本・金田は、未公刊のものもふくめて、文字化された口承文芸資料などにあらわれる各方言の用例チェックをおこない、各自がいままですすめてきた諸方言の文法記述の点検、みなおしをこころみた。その結果、語形の用法を中心とした形態論的な記述を今後もすすめることの重要性と有効性が、あらためて確認された。この作業のなかで金田は、既刊の東北方言むかしばなし集のカナでの方言表記について、もとのかたりに忠実な、正確な表記をめざしているかどうかを検討し、それらがどの程度方言資料として利用できるかをたしかめた。松本は口承文芸資料以外にも、用例を多数のせた方言集、方言辞典が、文法記述上つかえることを、長田須磨ほか『奄美方言分類辞典』本文から「シテアル」にあたる形式の用例をあつめて検討した結果、確認した。現地調査は東北を金田、奄美を松本で分担したが、共同で調査する予定だった八丈は、研究費のつごうで金田にまかされた。作業は、上記の文法記述の点検、文献方言資料の偵察をうけての、方言現象の現地での確認に、もっぱらついやされた。その結果、いままでの調査もれ、記述のあやまりを訂正することができたが、松本・金田ともに記述の領域が、すでに形態論の全域におよんでいるため、この作業はなお継続されなくてはならない。各方言インフォーマントのなかに、独力で方言集・方言辞典の作成にとりかかって、高齢にしていまだ業なかばというかたがめだつ。来年度は、おもうようにすすまなかった口承文芸の採集とともに、こういうしごととも緊密な連絡をとっていきたい。
CP対称性の破れと物質起源の実験的検証法の理論研究

本研究の目的は、我々の宇宙が物質(バリオン)ばかりで占められており、なぜ反物質(反バリオン)がほとんど存在していないのか、という物質起源の問題に深く関わるCP対称性の破れについて現実的な加速器による実験で検証する方法を理論的に考察することであった.この目的の遂行のために現在の素粒子標準模型を超える新しい物理が存在する場合に,それがB中間子系におけるCP対称性の破れの測定実験においてどのような影響を与えるかを系統的に調べた.標準模型の未知パラメータである小林・益川行列要素の決定にはB中間子工場での実験により、いわゆるユニタリティ三角形の辺の長さと3つの角度を決定することが必要であるが、それらへ新しい物理がどう影響しうるかを調べた結果、新しい素粒子模型一般の場合について,大部分の模型においてはユニタリー三角形の角度の測定値の和の180度からのずれは微小であるこを発見し、角度の和が180度よりずれるためには新しい物理がbクォーク崩壊へ直接寄与しなければならないことを示すことができた.この結果は近い将来のB中間子工場での実験による新しい物理の探索において、角度の測定だけでは不十分で辺の長さに考慮する必要があることを意味しており、重要な意義をもつ、角度の和が180度にならない具体例として、右巻きカレントに結合するWボゾンが存在する模型をとりあげ詳しい解析を行った。その結果新しいWボゾンが1-2Tevと重くてもユニタリティ三角形の決定に大きな影響を与えうることという興味深い結論も得た。また,B中間子の物理に対して、その現状と現在建設中のB中間子工場での実験、および今後10年で達成される実験精度を比較し、今後研究すべきポイントを示唆した.本研究の目的は、我々の宇宙が物質(バリオン)ばかりで占められており、なぜ反物質(反バリオン)がほとんど存在していないのか、という物質起源の問題に深く関わるCP対称性の破れについて現実的な加速器による実験で検証する方法を理論的に考察することであった.この目的の遂行のために現在の素粒子標準模型を超える新しい物理が存在する場合に,それがB中間子系におけるCP対称性の破れの測定実験においてどのような影響を与えるかを系統的に調べた.標準模型の未知パラメータである小林・益川行列要素の決定にはB中間子工場での実験により、いわゆるユニタリティ三角形の辺の長さと3つの角度を決定することが必要であるが、それらへ新しい物理がどう影響しうるかを調べた結果、新しい素粒子模型一般の場合について,大部分の模型においてはユニタリー三角形の角度の測定値の和の180度からのずれは微小であるこを発見し、角度の和が180度よりずれるためには新しい物理がbクォーク崩壊へ直接寄与しなければならないことを示すことができた.この結果は近い将来のB中間子工場での実験による新しい物理の探索において、角度の測定だけでは不十分で辺の長さに考慮する必要があることを意味しており、重要な意義をもつ、角度の和が180度にならない具体例として、右巻きカレントに結合するWボゾンが存在する模型をとりあげ詳しい解析を行った。また,B中間子の物理に対して、その現状と現在建設中のB中間子工場での実験、および今後10年で達成される実験精度を比較し、今後研究すべきポイントを示唆した.現在の素粒子標準模型を越える新しい物理が存在する場合、それがB中間子工場におけるCP対称性の破れの測定においてどのような影響を与えるかを調べる系統的な研究を行った。標準模型の未知パラメータである小林・益川行列要素の決定にはB中間子工場での実験でB中間子のsemi-leptonic崩壊、粒子-反粒子混合、CP対称性の破れのそれぞれを詳しく測定することにより、いわゆるユニタリティ三角形の辺の長さと3つの角度を決定することが必要であるが、それらへ新しい物理がどう影響しうるかを調べた。その結果、B中間子混合にのみ新しい物理の影響が及ぶ場合は3つの角度のうち2つに影響を及ぼすが、互いに逆符号で影響が現れるために3つの角度の和は180度に保たれることを示した。さらに他の影響も考慮した結果、3つの角度の和が180度よりずれるためには新しい物理(a)bクォーク崩壊へ直接寄与する、(b)D中間子系での粒子-反粒子混合に寄与する、のいずれかの条件が満たされねばならないことを示すことができた。この結果は近い将来のB中間子工場での実験による新しい物理の探索において、角度の測定だけでは不十分で辺の長さも同時に考慮する必要があることを意味しており、重要な意義をもつ。また同時に3つの角度の和が180度にならない具体例として、右巻きカレントに結合するWボゾンが存在する模型をとりあげ詳しい解析を行った。その結果新しいWボゾンが1-2TeVと重くてもユニタリティ三角形の決定に大きな影響を与えうることという興味深い結論を得た。後者についての論文は近々学術雑誌に発表予定であり、前者の論文も現在準備中である。物質と反物質の間の非対称性(CP対称性の破れ)の研究は、我々の身の回りに物質のみが存在しなぜ反物質がほとんど存在しないのかを究明するために必要なものであり、また現在の素粒子標準模型を越える次の理論的枠組みを探求する上においても重要である。今年度の本研究では、標準模型を拡張した左右対称模型においてCP対称性の破れが実験的にどのように観測されうるかを中心に研究を行った。また各基本相互作用におけるCP対称性の破れの現れ方についてもまとめを行った。

現在建設中のB中間子工場での実験はB中間子系でのCP対称性の破れの観測を第一目的としている。標準模型においてそれがどのように見えるかはよく研究されているが、標準模型を拡張した場合にその結果がどう異ってくるかも詳細に調べておくことで、今後の実験結果の検討から標準模型の次の理論を探ることができる。左右対称模型では弱い相互作用を媒介するWボソン(右巻きWボソン)が新たに一種類加わり、CP対称性を破る可能性が標準模型よりも多くなる。本研究においては、まず現存する実験データから右巻きWボソンに対する質量の制限を新たに求め、B中間子混合を実験と矛盾なく説明するためには大部分のパラメータ領域において右巻きWボソン質量は約1TeV以上であるべきことを求めた。さらにそれほどの重い質量を有していても右巻きWボソンの媒介する相互作用によるCPの破れへの影響は少なくなく、標準模型における予想を数十%以上変更する可能性のあることを指摘した。またB中間子物理におけるいわゆるユニタリ三角形の角度の実測値が、左右対称模型の場合は180度にならなくなる場合があり、超対称標準型等の他の標準模型の拡張とは区別しうることを指摘した。現在の素粒子標準模型を超える新しい物理が存在する場合に,それがB中間子系におけるCP対称性の破れの測定実験においてどのような影響を与えるかを系統的に調べる研究を行った.新しい素粒子模型一般の場合について,大部分の模型においてはユニタリー三角形の角度の測定値の和の180度からのずれは微小であることを示すことができた.また,B中間子の物理に対して,その現状と現在建設中のB中間子工場での実験、および今後10年で達成される実験精度を比較し、今後研究すべきポイントを示唆した。前者は雑誌論文として発表されており,後者は国際研究会の報告集に掲載予定である.また同時にこの分野への新規参入者を主に対象としてB中間子物理の基礎となる粒子-反粒子混合のメカニズム、CP対称性の破れや標準模型におけるBの物理の解説から始まって、新しい素粒子模型におけるBの物理の在り様までを解説したレビュー論文を発表した.
癌指向性を有する難水溶性薬剤内包タンパク質ナノカプセルの開発とDDSへの応用

リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素(L-PGDS)のC末端に腫瘍認識ペプチドCRGDKを付加したL-PGDS-CRGDKを作製した。また,L-PGDS-CRGDKを蛍光試薬Cyto 750でラベルし,前立腺癌細胞を移植した担癌ヌードマウス尾静脈に投与後,in vivoイメージングシステムを用いて体内代謝を調べたところ,投与後30分から5時間においてL-PGDS-CRGDKの癌組織への一過性集積が観測された。さらに,L-PGDSの薬剤結合キャビティー上部にジスルフィド結合を導入した酸化還元応答型カプセルを作製した。本カプセルの酸化・還元処理により,ジスルフィド結合の形成・開裂が確認された。本研究の目的は,難水溶性ではあるが優れた薬理効果を発揮する薬剤を標的部位へ適確に輸送するためのドラッグデリバリーシステムを構築することにある。様々な難水溶性薬剤の可溶化を実践するために,薬剤データベースを用いたリポカリン型プロスタグランジンD合成酵素(L-PGDS)と薬剤とのドッキングシミュレーションを行い,高結合親和性を示した薬剤についてL-PGDS溶液中における濃度を測定した。その結果,1 mM L-PGDS溶液において,Telmisartan濃度は1540 μM,Nilotinib濃度は85.4 μM,Lapatinib濃度は574 μM,およびMCC-555濃度は707 μMとなり,PBS溶液と比較して薬剤濃度が7.2116倍上昇し,L-PGDSが分子量350600程度の難水溶性薬剤を容易に可溶化できることが判明した。次に,タンパク質ナノカプセルの作製を行った。カプセルは,L-PGDSのC末端に癌細胞内誘導性のCRGDKペプチドを付加し,タンパク質内に蓋の役目を果たすジスルフィド結合を導入したものである。本カプセルをGFP融合カプセルとし,PC-3前立腺癌細胞への取り込み実験を行ったところ,確実に細胞内に導入されることが共焦点蛍光顕微鏡下で確認された。さらに,in vivoにおける薬物動態学的評価を行うために,Wistar系ラットにSN-38内包L-PGDS(2 mg/kg)を大腿静脈から投与した。血清中のSN-38濃度をHPLCにより測定した。その結果,ラットにおけるSN-38の血中半減期は2.0時間であった。一方,colo201担癌ヌードマウスにSN-38内包L-PGDSを投与し,各組織に集積したSN-38量を測定した結果,6時間後における腫瘍1 gあたりのSN-38量は0.24 ±0.13 μgとなり,確かにSN-38が腫瘍に送達されていることが判明した。昨年度までに作製したタンパク質ナノカプセル(生体内輸送蛋白質であるリポカリン型プロスタグランジンD合成酵素(L-PGDS)に蓋の役割を果たすジスルフィド結合を導入)を酸化および還元処理した後,遊離チオール基の定量を行った結果,分子内ジスルフィド結合が形成および開裂することが確認され,本カプセルの蓋が酸化還元環境に応答して開閉可能であることが示された。次に,カプセルへの難水溶性抗癌剤SN-38の内包化を行った結果,1 mMカプセル存在下において,PBS中と比較して,SN-38濃度が200倍上昇することを明らかにした。また,非還元SDS-PAGE分析を行った結果,SN-38内包カプセルのジスルフィド架橋が形成していることを確認した。一方,ヒト大腸癌細胞colo201担癌ヌードマウスに対し,SN-38内包L-PGDSのin vivo薬効評価を行った結果,SN-38内包L-PGDS濃度依存的な抗腫瘍効果が確認され,本DDSの有効性が証明された。また,ddYマウスに対してSN-38内包L-PGDS(2.8 mg/kg/d)を尾静脈より投与し病理組織学的分析により腸管組織への副作用の有無を調べた結果,腸管組織における陰窩構造の消失などの形態的な変化は観察されず,SN-38のプロドラッグであるCPT-11(臨床応用されている)の副作用の1つである下痢等の症状を示さないことが判明した。さらに,SN-38をリード化合物としてPETイメージング創薬を目指した新規誘導体の開発に取り組んだ結果,計13種類の新規誘導体を開発し,その中でも特に2種類の誘導体が,colo201およびヒト前立腺癌細胞PC-3に対してSN-38と同等の抗癌活性を持つことを示した。また,PETプローブとしてSN-38の18F-標識体の合成にも成功した。昨年度までに作製したタンパク質ナノカプセル(リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素(L-PGDS)に蓋の役割を果たすジスルフィド結合を導入)に対して癌指向性ペプチドを付加した癌標的型タンパク質ナノカプセルを酸化および還元処理したところ,分子内のジスルフィド結合が形成および開裂することが確認され,酸化還元環境に応答して蓋の開閉が可能であることを明らかにした。また,本カプセルへの難水溶性抗癌剤SN-38の内包化を行った結果,1 mMカプセル存在下,PBS中と比較してSN-38濃度が200倍上昇することを明らかにした。一方,血圧降下作用を有するアンジオテンシンII受容体拮抗薬のテルミサルタンを難水溶性モデル化合物として用い,L-PGDSを用いた可溶型経口固形製剤の噴霧乾燥法による製造法を確立した。

溶解度測定実験の結果,テルミサルタンの溶解度はL-PGDSの添加により,非存在下の約35倍上昇した。また,得られた複合体製剤は生体内pH範囲において100%の薬物溶出を示した。さらに,高血圧自然発症ラットを用いて,生体内での複合体製剤のin vivo挙動を評価した結果,薬物のみの投与群と比較して血清中薬物濃度プロファイル,および降圧持続作用を劇的に改善した。また,PETイメージング創薬を目指し,SN-38をリード化合物として開発した新規SN-38誘導体のPBS中濃度を測定したところ,SN-38と比較して,13倍上昇し,誘導体化による薬物溶解度の改善に成功した。また,L-PGDSへの内包化を行ったところ,PBS中と比較して13倍上昇することが判明した。さらに,ヒト前立腺癌細胞PC-3担癌マウスに対し,SN-38誘導体内包L-PGDSのin vivo薬効評価を行った結果,SN-38内包L-PGDSと比較して,より少ない投与回数で高い抗腫瘍効果を発揮し,本誘導体化合物の有効性が示された。リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素(L-PGDS)のC末端に腫瘍認識ペプチドCRGDKを付加したL-PGDS-CRGDKを作製した。また,L-PGDS-CRGDKを蛍光試薬Cyto 750でラベルし,前立腺癌細胞を移植した担癌ヌードマウス尾静脈に投与後,in vivoイメージングシステムを用いて体内代謝を調べたところ,投与後30分から5時間においてL-PGDS-CRGDKの癌組織への一過性集積が観測された。さらに,L-PGDSの薬剤結合キャビティー上部にジスルフィド結合を導入した酸化還元応答型カプセルを作製した。本カプセルの酸化・還元処理により,ジスルフィド結合の形成・開裂が確認された。「研究業績の概要」に記載のように,平成26年度は,1)ジスルフィド結合導入により,酸化還元環境に応答して開閉可能な蓋機能を有したタンパク質ナノカプセルの作製,2)in vivoにおけるSN-38内包L-PGDSの薬効評価,3)SN-38内包L-PGDSの腸管組織への副作用の有無の検証,および4)SN-38のPETプローブの作製を目指しており,上記すべてにおいて概ね予定どおり研究は進展している。1)では,L-PGDS内に酸化還元環境に応答して開閉可能であるジスルフィド結合導入により蓋機能の付加に成功した。3)では,ddYマウスを用いて,SN-38内包L-PGDS(2.8 mg/kg/d:最大濃度)を尾静脈より投与し,病理組織学的分析により腸管組織への副作用の有無を調べた結果,腸管組織における陰窩構造の消失等の形態的な変化は観察されず,下痢等の症状を示さないことが判明した。4)PETイメージング創薬の展開を目指した新規誘導体の開発に取り組み,肝臓においてグルクロン酸抱合を受けにくい化学構造を有する計13種類の新規誘導体を開発した。また,その中の2種類の誘導体が,colo201およびPC-3の腫瘍細胞に対して,SN-38と同等の抗癌活性を有することを明らかにした。さらに,18F-標識化研究においては,[18F]フルオロプロピル臭素を標識前駆体とした蒸留移送型標識法を確立し,SN-38誘導体の18F-標識体の合成に成功した。以上の成果より,本申請研究は,概ね順調に進展していると評価する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
百歳超高齢者の身体的、体力医学的特性と健康に関する研究

超高齢者の体力医学的特性、循環器系疾患とライフスタイル、睡眠との関連について沖縄100歳者疫学調査から多変量ロジスティック回帰分析を実施した。有効分析数678名による解析の結果、入眠障害は21.7%、早朝覚醒12.8%、熟眠障害9.3%、高血圧既往と入眠障害との間には有意な正の関連が認められた(odd比:1.73、95%CI:1.07-2.79)。身体活動状況では日常生活活動度(ADL)の高い100歳者ほど入眠障害が少なく、アクティブなライフスタイルが睡眠生活質に関与していることが本研究より示唆された。ベースラインデータ解析として、人口10万人あたり百歳者率で全国一の沖縄をフィールドに1992年度からこれまでに百歳を迎えた者全数を対象とした疫学データ(沖縄新百歳者研究:ONCHS)の統合分析を実施し、体力、身体的特性および循環器系疾患と生活習慣との関連について多変量ロジスティック回帰分析をおこなった。統合分析総数は1,783名であった。一方、体力医学検査では、Barthel IndexによるADLレベル判定から訪問測定の実施が可能な百歳者をスクリーニングし、体力医学、身体生理機能に関する予備的検査を実施した。評価項目は被験者特性を鑑み身体的負担を極力減らすよう非侵襲的測定法を採用した。身体計測(身長、体重、体脂肪、骨格筋量、骨密度、関節可動域)、体力テスト等に加え、携帯型心電計を装着し心電図R-R間隔の時系列データからMemCalc周波成分解析により自律神経機能の定量的判定をおこなった。また3次元加速度計を連続装着し身体活動量、睡眠判定をおこなった。疫学調査解析の結果、百歳者の睡眠障害有症率は型別に、入眠障害24.9%、熟眠障害13.2%、早朝覚醒16.2%であること、採用した全因子を補正した多変量ロジスティック回帰分析により、高血圧既往と入眠障害のみに有意な正の関連が認められることを明らかにした(オッズ比:1.73,95%CI:1.07-2.79)。一方、体力医学検査では、被験者の負担を考慮し侵襲的測定法を採用したが、被験者及び介護者の負担感が予想以上に高く、測定機器の変更および測定項目を再度検討し本調査に臨むこととした。居住背景、遺伝的背景において均質な集団で評価した本研究より、超高齢者の体力医学的、生活習慣特性が見出されることが示唆された。ベースラインデータ解析として、人口10万人あたり百歳者率で全国一の沖縄をフィールドに1992年度からこれまでに百歳を迎えた者全数を対象とした疫学データ(沖縄新百歳者研究: ONCHS)の統合分析を実施し、体力医学的特性、循環器系疾患と生活習慣との関連について多変量ロジスティック回帰分析を昨年度に引き続き実施した。統合分析総数は1, 783名、百歳者の睡眠と循環器系疾患に関する解析では有効分析数402名、ADLとライフスタイルに関する解析では676名であった。訪問測定の実施が可能な百歳者については、身体生理機能に関する予備的検査を実施した。身体計測(身長、体重、体脂肪、骨格筋量、骨密度、関節可動域)、携帯型心電心拍計を装着し心電図R-R間隔の時系列データからMemCalc周波成分解析により自律神経機能の定量評価をおこなった。疫学調査解析の結果、百歳者の睡眠障害有症率は型別に、入眠障害24.9%、熟眠障害13.2%、早朝覚醒16.2%であること、採用した全因子を補正した多変量ロジスティック回帰分析により、高血圧既往と入眠障害のみに有意な正の関連が認められることを明らかにした(オッズ比: 1.73, 95%CI : 1.07-2.79)。またADL解析の結果、家庭内で不自由なく活動できる百歳者は10.5%、自由に外出できる百歳者は1.8%であった。一方、体力医学検査では欠損値が多く、より負担なく非侵襲的に測定評価可能な機器を採用し実施することとした。県および申請者と共同による沖縄新百歳者健康疫学調査ベースラインデータから統合分析を実施し、体力医学的特性、循環器系疾患とライフスタイル、睡眠との関連について多変量ロジスティック回帰分析を昨年度に引き続き実施した。

統合分析総数は1,783名、百歳者の睡眠と循環器系疾患、ADLとライフスタイルに関する解析では、睡眠障害型別有症率は入眠障害(DIS)が24.9%と最も多く百歳者の4人に1人、次いで早朝覚醒(EMA)16.2%、熟眠障害(SIS)13.2%の順であった(有効分析数678名)。睡眠障害と循環器系疾患が百歳者においてなお関連があるかを検討した多変量ロジスティック回帰分析では、高血圧既往と入眠障害との間に有意な正の関連を認めた(オッズ比: 1.73、95%CI : 1.07-2.79)。ライフスタイルとの関連では、家庭内ではほぼ不自由なく動き活動する、隣近所にはひとりで出かけ社会的接触を多く持つなど、日常生活活動度の高い高齢者ほど入眠障害が少なく、睡眠に影響する因子にアクティブなライフスタイルが関与していることが百歳者研究から明らかになった。体力医学検査では欠損値が多く、統計的に有効な例数を確保することが困難であり、負担なく測定評価可能な機器の採択や測定法の工夫が課題とされた。居住背景、遺伝的背景において均質な集団で評価した本研究より、百歳者のライフスタイル特性、百歳者における睡眠状況を初めて明らかにし、百歳者においてなお循環器系疾患との関連が見出されることが示唆された。
トランスオミクスに基づく一次代謝を介した芽生えの発生制御システムの解明

本研究課題の目的は、植物の形づくりと代謝生理を連動させる仕組みについて理解することである。これまで私たちは、細胞増殖の活性化シグナル因子ANGUSTIFOLIA3 (AN3)が、芽生えの初期ではアミノ酸プロファイルの調節に関係していることを明らかにしてきた。そしてトランスオミクス解析に取り組んだところ、AN3シグナルが破綻した場合に、ロイシン分解経路の代謝酵素をコードする一連の遺伝子群の発現が低下することや、恒常的に低酸素応答や生体異物応答が誘導されていること、などを見いだしてきた。今年度は、AN3シグナルが広範なアミノ酸代謝に関わることを示唆するメタボローム分析の結果を受けて、栽培培地中に各アミノ酸を添加して野生株とan3変異株の芽生えの成長を比較した。その結果、an3変異株は、動物においてケト原性アミノ酸と分類される、分解によりアセチルCoAへとつながるアミノ酸に高感受性を示し、野生株の芽生えより明らかに矮性になることを見いだした。また、この矮性になる表現型を詳細に観察したところ、地上部にある子葉や胚軸の成長と、地下部にある根の成長の両方が異常になっていることが分かった。さらに、興味深いことに、生体異物応答を誘導したり、細胞へ様々なストレスをかける薬剤処理をした場合、翻訳を阻害するシクロヘキシミド処理でのみ、an3変異株で見られる矮性の表現型と同様の形態異常が見られた。現時点では、ケト原性アミノ酸に対する高感受性と、シクロヘキシミドによる翻訳阻害の影響を対応付けて機能的な側面を推定することはできていない。しかし、このような生理状態についての情報は、AN3シグナルが細胞増殖とアミノ酸代謝をどのようにつないでいるのか、さらには、それがどのような機能的意義を担っているのか理解する、重要な基盤になるはずである。これまでan3変異株については、ロイシン処理に高感受性を示して生育阻害を起こす、という知見しか得られていなかった。しかし今年度の進展により、(1)ロイシンのみでなくケト原性アミノ酸群に特徴的に高感受性を示すことや、(2)これまで着目されてきた地上部のみならず根の成長といった地下部にも生育阻害が見られること、さらには(3)シクロヘキシミドによる翻訳阻害がアミノ酸高感受性による生育阻害と類似の表現型を誘導すること、などを明らかにすることができた。このように、これまで漠然としていたAN3による発生と代謝を連動させる仕組みについて、代謝生理の視点から多くの情報を得ることができた。さらに、今年度はヒメツリガネゴケにおけるAN3シグナルの役割についても、興味深い知見が得られ始めた。特に、ヒメツリガネゴケにおいてAN3シグナルが破綻した場合、(1)シロイヌナズナとは異なり細胞の増殖のみならず肥大にも欠損をきたすこと、(2)アミノ酸プロファイルに顕著な異常が起きること、(3)シロイヌナズナAN3でヒメツリガネゴケにおける発生および代謝の異常を相補できること、などが分かってきた。このようにシロイヌナズナだけでなくヒメツリガネゴケにおいても研究が進展することで、発生制御および代謝調節といった複数の機能を担うシグナリングが進化の過程でどのように成立してきたのか、という非常に重要な課題にアプローチできる研究へと発展してきた。このように、当初の計画であるシロイヌナズナを用いた研究では今後の研究の基盤となる情報を集めることができ、さらに、計画には無かったヒメツリガネゴケを用いた研究により、本研究課題がさらに面白い方向へ進行し始めた点を鑑みて、おおむね順調に進展している、と判断した。まずは、シロイヌナズナのAN3シグナルに着目した実験から分かってきた細胞増殖・アミノ酸プロファイル・翻訳機構の関係について、これらがどのように機能的に連動しているのか明らかにする。そのために、各種薬剤処理をした後に地上部および地下部の形態を野生株vs an3変異株で定量的に比較する。これにより、AN3シグナルがいわゆるリボソームストレスに関係しているのか、それとも、リボソームストレスとは独立に代謝異常が翻訳機構を乱しているのか、について考察する情報を得たいと考えている。また、an3変異株がケト原性アミノ酸に特徴的に高感受性を示すことから、これらアミノ酸の分解と連結している代謝経路と、高感受性により引き起こされる成長阻害との関係についても、関連する変異株を用いた分子遺伝学的な方法や、薬剤処理による方法と、形態観察や代謝物分析を組み合わせて、十分に考察できるだけの知見を集める計画である。また、新しく分かってきたヒメツリガネゴケにおけるAN3シグナルの役割についても精力的に進めることで、発生と代謝を連動させる仕組みの進化的な側面や、その具体的なメカニズム、機能的な意義などについて明らかにしたい。そこで、今年度に取り組んだヒメツリガネゴケ組織を用いたメタボローム分析と同じ実験条件でRNA-seq解析も行うことを計画している。これにより、AN3シグナルがどのような転写調節を介して細胞の増殖や肥大、さらにはアミノ酸プロファイルの維持に関わっているのか明らかにするための、分子レベルでの情報を得られると期待している。また、並行して、メタボローム分析で検出されたアミノ酸プロファイルの顕著な異常について、関連する代謝物の投与実験や除去実験を通じて、ヒメツリガネゴケan3変異株における代謝異常と成長抑制の関係についても検討を進めたい。本課題は、ロイシンに高感受性を示して発生停止するan3変異株を調べることで、一次代謝と発生の有機的なつながりを分子レベルで解明することを目的としている。そこでまず、野生株とan3変異株の芽生えを用いて、RNA-seqとメタボロミクスに取り組んだ。

得られた各オミクスデータを統計・情報科学的に解析したところ、an3変異株ではロイシン分解経路に異常がみられる点と、恒常的に低酸素応答を示している点が示唆された。そこで、ロイシンの分解中間産物をLC-MS/MSで分析したところ、たしかに蓄積量が減少していた。また、活性酸素種を検出する試薬でレドックス状態を調べたところ、an3変異株ではレドックス状態に変化があることが分かってきた。興味深いことに、この変化に対応して、細胞増殖活性も変化している。現在は、より高精度にレドックス状態を調べられる各種レポーター系統の作出を進めている。さらに、タンパク質分解経路の異常により低酸素応答を恒常的に起こしている変異株を入手し、ロイシン感受性を検討した。その結果、これらの変異株でもan3変異株と同じく高感受性を示すことが分かった。この結果は、AN3シグナルとタンパク質分解経路に未知の関連があることを示唆している。そこで、これら系統の代謝プロファイルをメタボロミクスで解析する準備を進めているところである。なお、当該年度中には、葉における細胞増殖活性の時空間分布を決めるAN3シグナルについて論文として公刊させた(Kawade et al., 2017)。この成果に、上記の予備的な知見を含めて考えると、細胞増殖とレドックス状態のバランスをAN3シグナルが保っているという仮説が考えられる。このバランスは細胞の生理状態を考えると必須であるが、未だに不明な点が多い。したがって、本課題を進めることで、未開拓の課題にアプローチできると考えている。タンパク質分解経路の異常により低酸素応答を恒常的に示す変異株は発芽率が非常に低く、実験に用いるための条件検討に時間がかかった。さらに、an3変異株でみられた特徴的な代謝プロファイルをLC-MS/MSで確認するための実験条件も、定まるまで時間がかかった。これらは多面的に検討することで当該年度中に解決することができたが、研究遂行の律速になった。ただ、トランスクリプトーム解析とメタボローム解析を行い、an3変異株で見られる代謝応答異常の原因について既に絞り込むことができた。そして、AN3シグナルとレドックス調節という興味深い仮説が浮かび上がってきた。この成果は、これから研究を発展させていくうえで非常に重要な基盤情報となる。また、それを踏まえ、詳細な解析に必要なレポーター系統などの作成にも取りかかることができている。さらに、関連するAN3シグナルの論文を公刊できたので、研究の遂行がより円滑になると期待できる。これらと並行して、葉の発生で見られる核内倍加について、それが起こる頻度を定量的に説明する理論モデルを提案することもできた(Kawade and Tsukaya, 2017)。これは当初の計画には無かった成果であり、活発に他分野と連携しながら本課題を進められていることを示す好例だと考えている。このような進展から、本課題はおおむね順調に進展していると考えられる。本研究課題の目的は、植物の形づくりと代謝生理を連動させる仕組みについて理解することである。
剛直な炭素骨格を持つ新規スピロ型配位子の設計・合成と不斉触媒反応の開発研究

光学活性1,1'-スピロビインダンを母核とする配位子を用いた不斉触媒反応の開発に関する研究を行い、本年度は以下の知見を得た。(1)ロジウム(I)錯体を触媒とするアリールボロン酸のα,β-不飽和カルボニル化合物への不斉共役付加反応において、ホスファイトのフェノキシ基に電子求引基を組み込んだスピロ型ジホスファイトを用いると不斉識別能を損なうことなく触媒活性が向上することが分かった。この新規配位子は、従来の不斉ホスフィン配位子では困難なシンナムアルデヒド誘導体へのアリールボロン酸の1,4一付加反応を機軸とする3,3-ジアリールプロパナールの不斉合成において極めて高い不斉収率を実現することを見出した。(2)ロジウム(I)錯体を触媒とするアリールボロン酸のイサチンヘの不斉付加反応において、かさ高いビフェノールを組み込んだ新規スピロ型ジホスファイト配位子を適用すると、最高92%の不斉収率が得られることが分かった。また、ロジウム(I)錯体を触媒とするN-スルホニルイミンヘのアリールボロン酸の不斉付加反応においては、フェノキシ基を特徴とするスピロ型ジホスファイトを適用すると収率に改善の余地を残すものの、98%の不斉収率が得られることが分かった。(3)電子求引基を組み込んだスピロ型ジホスファイトがパラジウムを触媒とする不斉アリル位置換反応において非常に高い触媒活性および不斉識別能を示すことを見出した。適用可能な基質に制約はあるものの、アミンを求核剤とするアリル位不斉アミノ化反応においても高い不斉収率を実現することができた。本年度は光学活性1,1'-スピロビインダンを母核とする配位子を用いた不斉触媒反応の開発に関する研究を行い、以下の知見を得た。(1)ロジウム(I)錯体を触媒とするボロン酸のα,β-不飽和カルボニル化合物への不斉共役付加反応において、スピロ型ジホスファイトを用いると極めて高い不斉収率(最高99%ee)が得られることを見出した。この結果は、ロジウム錯体を用いた有機ボロン酸のα,β-不飽和カルボニル化合物への触媒的不斉共役付加反応においてジホスファイト配位子を用いた初めての成功例である。また、ホスファイトのフェノキシ基に電子求引基を組み込んだ新規ジホスファイトを用いると不斉識別能を損なうことなく触媒活性が向上することが分かった。この新規配位子は、従来の不斉ホスフィン配位子では困難なシンナムアルデヒド誘導体へのアリールボロン酸の1,4-付加反応を機軸とする3,3-ジアリールプロパナールの不斉合成において極めて高い不斉収率を実現することを見出した。現在この新規ジホスファイト配位子の種々の不斉反応への適用を検討中である。(2)Rh_2(S-PTTL)_4を用い分子内に二つのジアゾ部分を組み込んだα-ジアゾエステルの分子内二重C-H挿入反応を行なったところ、1,1'-スピロビインダン誘導体が完璧なジアステレオ選択性および99%の不斉収率で得られることを見出した。現在本反応で得られた環化生成物の新規スピロ型配位子への変換を検討中である。