hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
誤嚥を防ぐポジショニングと食事ケアの技術伝承

【方法】研究対象者は、摂食・嚥下障害看護認定看護師が所属する全国12施設で研究参加者150名、回答者は67名(回収率44.7%)とした。調査内容はベッド上(25項目)及び車イス(18項目)ポジショニングスキルを「できる」「できない」で点数評価とした。回答は研修前・直後・2週間後・3か月後の評価点をホームページ内のグループウエアにアクセスして行った(名称POTTプログラム:pott-progrm.jp/pott.html)。全調査終了時には、技術伝承状況や効果に関する調査を実施した。調査期間28年3月29年12月。【結果】ポジショニング等の受講回数は初回76%、2回目15%であった。ベッド上ポジショニングスキルは、研修前「できる」52.2%、研修直後90.6%、2週間後56、2%、3か月後50.5%であった。研修直後「できる」スキルは食事前11項目91.1%、食事中8項目80.6%、食後6項目91.8%であった。3か月後のスキル評価点は、全体的に低下傾向がみられた。低下する内容は「足底接地」「背抜き・足抜き」「頭頸部軽度前屈」「スプーン操作」などであった。車イススキルは、研修前「できる」51.7%,研修直後84.1%、2週間後58.9%、3か月後46.7%であった。調査終了時の伝承は650名の看護師に拡がり、患者の変化も見られた。伝承方法はチームで伝承計画を立てる、患者の良好な変化を共有するなどであった。【考察】研修直後のスキルは向上し、伝承プログラムの効果が確認できた。最終的な技術伝承が4倍になったことは、研修時から計画的に伝承することの必要性が示唆された。ポジショニングスキルは、研修3か月後には低下した。誤嚥予防や新たな食事介助スキルが定着しにくく、今後の課題である。1年目はベッド上、車イスのポジショニングスキル評価表作成、視聴覚教材をホームページで公開した。技術伝承は、摂食・嚥下障害看護認定看護師所属の12施設で実施した。研修参加は150名、調査協力は67名(回収率44.7%)であった。ポジショニング研修経験は初回が76%、摂食嚥下障害患者への食事介助ができる者は5%であった。ベッド上ポジショニングは「できる」者は研修前52.2%、研修直後90.6%、2週間後56.2%、3か月後50.5%であり、伝承に併せて定着化が課題であった。最終的な技術伝承は看護師650名、24都道府県に拡がった。今後POTTプロジェクトとして伝承を継続する。28年度以降は、下記のように推進する。1)プログラム2の実施【調査2・3・4】摂食嚥下障害看護認定看護師(研究協力者)による、当該施設または地域の看護・介護スタッフに対する研修の実施(15施設予定)。参加者は事前学習としてWeb上で視聴覚教材視聴する。対象者は各施設20名程度とする。調査期間:平成28年5月29年12月。調査は看護師及び患者介入があるため施設における倫理審査を申請し承認を受けた後に実施する。調査内容:看護師を対象としては、ポジショニング及び食事ケアの教育効果とする、患者対象では、看護師のポジショニングによる食事への影響について調査する。研究協力者は、北海道から九州までの施設の摂食嚥下障害看護認定看護師であり、技術を教授することで伝承効果も期待できる。データ入力はホームページ上のシステムに入り入力し、集計分析していく。2)食事時のポジショニングと食事ケア技術伝承の情報提供ホームページ上に研修会や新規情報を適時に発信していく。
ヒスチジノールリン酸アミノ基転移酵素の構造と機能

ヒスチジノールリン酸アミノ基転移酵素(HPAT)の分光学的・速度論的解析HPATはヒスチジノールリン酸(HisP)と2オキソグルタル酸(2OG)との間.の可逆的アミノ基転移反応を触媒する。HPATはPingPong-BiBiメカニズムによりアミノ基転移反応を行い、活性は全反応において23sec^<-1>でHisPおよび2OGに対するK_mはそれぞれ0.2および1.2.mMであった。PLP型酵素の吸収スペクトルはpH依存性を示し、酸性pH領域で430nmにアルカリpH領域で340nmに吸収極大を示した(pK_a=6.6)。CDスペクトルにおいても430nmおよび340nmに正のCDを示し吸収スペクトルの場合と同様なpH依存性を示した。一方、PMP型酵素の吸収スペクトルは329nmに吸収極大を示したが、CDスペクトルにおいては、アスパラギン酸アミノ基転移酵素(AST)と異なり、この波長にコットン効果は見られなかった。このことは両酵素において補酵素近傍の環境が異なることを示す。半反応では、本酵素はHisPやグルタミン酸を良好な基質としたが、グルタミン酸より炭素数が一つ少ないアスパラギン酸に対してはほとんど活性を示さず、また芳香族アミノ酸も基質としなかった。野生型酵素ではLys214-PLPシッフ塩基のC4-C4'に52°のねじれ角が存在する。Lys214をAlaに置換し、メチルアミンによりシッフ塩基を再構成させることでこのねじれ角を消失させた変異酵素を作成し、シッフ塩基pK_aに及ぼす影響について検討した。その結果、変異酵素ではpK_aが10.6と野生型酵素より4.0上昇し、C4-C4'ねじれ角がシッフ塩基pK_aを低下していることがわかった。基質結合に関与するArg335をLeuに置換した変異酵素では、野生型酵素に比べてpK_aが2上昇していた。またAsn157をAlaに置換した酵素ではpK_aは野生型酵素より2.6上昇していた。Asn157はArg335およびPLP03'と水素結合網を形成する。Asn157/Arg335二重変異酵素を作成し水素結合網の影響を完全に取り去るとpK_aは4上昇した。このことから、Arg335の正電荷のシッフ塩基pK_aに及ぼす直接的影響は1.4であり、水素結合網を通しての間接的影響は0.6であることがわかった。以上の結果から、HPATにおいて触媒反応を効率良く進めるためLys214-PLPシッフ塩基のC4-C4'ねじれ角を変化させることによりpK_aを調節するしくみが存在することがわかった。このメカニズムはASTや芳香族アミノ酸アミノ基転移酵素においても見られ、これらの酵素が属するサブグループIアミノ基転移酵素において共通のメカニズムであると考えられた。

以上の結果から、HPATにおいて触媒反応を効率良く進めるためLys214-PLPシッフ塩基のC4-C4'ねじれ角を変化させることによりpK_aを調節するしくみが存在することがわかった。このメカニズムはASTや芳香族アミノ酸アミノ基転移酵素においても見られ、これらの酵素が属するサブグループIアミノ基転移酵素において共通のメカニズムであると考えられた。本年度はヒスチジノールリン酸アミノ基転移酵素(HPAT)におけるPLP-Lys214シッフ塩基pK_aの調節機構の解明をテーマに研究を行った。1.Lys214変異酵素を用いた解析-野生型酵素ではLys214-PLPシッフ塩基のC4-C4'に52°のねじれ角が存在する。Lys214をAlaに置換し、メチルアミンによりシッフ塩基を再構成させることでPLP-Lys214シッフ塩基C4-C4'のねじれ角を消失させた変異酵素を作成し、このねじれ角のシッフ塩基pK_aに及ぼす影響について検討した。その結果、変異酵素ではpK_aが10.6と野生型酵素より4.0上昇しており、C4-C4'ねじれ角がシッフ塩基pK_aを低下していることがわかった。2.Arg335変異酵素およびAsn157変異酵素を用いた解析-基質結合に関与するArg335をLeuに置換した変異酵素では、野生型酵素と比べてpK_aが2上昇していた。またAsn157をAlaに置換した酵素ではpK_aは野生型酵素よりも2.6上昇していた。Asn157はArg335およびPLPO3'と水素結合網を形成していることから、Asn157/Arg335二重変異酵素を作成し水素結合網の影響を完全に取り去ったところpK_aは4上昇した。このことから、Arg335の正電荷のシッフ塩基pK_aに及ぼす直接的影響は1.4であり、水素結合網を通しての間接的影響は0.6であることがわかった。以上の結果から、HPATにおいて、触媒反応を効率良く進めるためLys214-PLPシッフ塩基のC4-C4'ねじれ角を変化させることによりpK_aを調節するしくみが存在することが明らかとなった。このメカニズムはアスパラギン酸アミノ基転移酵素や芳香族アミノ酸アミノ基転移酵素においても見られ、これらの酵素が属するサブグループIアミノ基転移酵素において共通のメカニズムであると考えられた。1.ヒスチジノールリン酸アミノ基転移酵素(HPAT)の分光学的・速度論的解析。HPATはヒスチジノールリン酸(HisP)と2オキソグルタル酸(2OG)との間の可逆的アミノ基転移反応を触媒する。またアミノ基転移反応の全反応は2つの半反応からなりたっている。HPATはPingPong-BiBiメカニズムによりアミノ基転移反応を行い、その比活性は全反応において23sec^<-1>でHisPおよび2OGに対するK_mはそれぞれ0.2および1.2mMであった。PLP型酵素の吸収スペクトルはpH依存性を示し、酸性pH領域で430nmに、アルカリpH領域で340nmに吸収極大を示した(pK_a=6.6)。CDスペクトルにおいても430nmおよび340nmに正のCDを示し吸収スペクトルの場合と同様なpH依存性を示した。一方、PMP型酵素の吸収スペクトルは329nmに吸収極大を示したが、CDスペクトルにおいては、正のコットン効果の見られるアスパラギン酸アミノ基転移酵素(AST)と異なり、この波長にコットン効果は見られなかった。このことは両酵素において補酵素近傍の環境が異なることを示す。
計算解剖モデルを利用した実時間有限要素解析による次世代低侵襲手術シミュレータ

申請者は,これまで実時間で有限要素解析によって内部組織の変形を推定するシステムneuroFEMの研究を進めきた.この研究では,1つの鉗子で肝臓表面を扱うことを前提として,その操作によって起こり得る変形を1つのニューラルネットワーク(以後,NN)で推定する.肝臓は塊と大まかに捉えるとすると,胃は階層状に並ぶ薄膜の集合体であるため,胃全体の大局的動きと手技による局所変形の両方を再現する必要がある.また,切開や切除により,その操作前後の胃の構造,つまり組織モデルの構造が変わる.このような問題を解決するために,平成23年度では,平成23年度で構築した,胃ESDの手技で生じる組織変形を実時間有限要素解析によって再現するシステムを拡張した.具体的には,まず,粘膜切除前後における胃全体の変形を推定するneuroFEMを,効率的に構築する手法を開発した.neuroFEMの構築には,「ある初期条件とそれにより変形した胃モデル」という学習データが多数必要であるが,一方学習データの増加に伴い,1つのNN学習できない可能性が高い.そこで,予備実験を通して,大規模データセットから,1つのNNが学習可能なサブデータセットを自動的に選択する手法を開発した.これにより,学習精度が保証されるだけでなく,学習時間の短縮も可能となった.また,胃の内壁にある腫瘍の位置を任意に設定することによって,様々な症例での手術シミュレーションが可能となる.そこで,胃全体の変形をneuroFEMで,腫瘍およびその周囲の組織の変形をバネ-質点モデルを用いるハイブリッドな変形推定システムを構築した.申請者は,これまで実時間で有限要素解析によって内部組織の変形を推定するシステムneuroFEMの研究を進めきた.この研究では,1つの鉗子で肝臓表面を扱うことを前提として,その操作によって起こり得る変形を1つのニューラルネットワークで推定する.肝臓は塊と大まかに捉えるとすると,胃は階層状に並ぶ薄膜の集合体であるため,胃全体の大局的動きと手技による局所変形の両方を再現する必要がある.また,切開や切除により,その操作前後の胃の構造,つまり組織モデルの構造が変わる.このような問題を解決するために,平成22年度では,これまで構築してきた手法を基盤として,胃ESDの手技で生じる組織変形を実時間有限要素解析によって再現するシステムを構築することを目的とし,以下の研究項目に沿って研究を行った.まず,切開切除手技に対応した構造を持つ,胃の有限要素用メッシュモデルを構築した.次に,neuroFEHの構築では,多数の初期条件一変形モードの組を学習データとして用い,「初期条件に対する組織モデルの変形」という非線形関係をニューラルネットワークに学習させる.しかし,胃のような管腔臓器は形状や体積が変化するため,変形の多様性が高い.その結果,上述の非線形問題が更に複雑になり,1つのニューラルネットワークで学習できない可能性がある.そこで,胃の周囲にある組織との解剖学的関係を考慮して,胃の変形パターンを5つのグループに分類する手法を開発した.これにより,学習問題をサブ学習問題に分割し,各サブ学習問題を1つのネットットワークで学習することで,システムの推定精度向上と,処理の並列化による学習速度の改善が期待される.また,学習時間の更なる短縮化のため,各グループ内にあるパターン間の類似度を定義し,この類似度に基づいて冗長なパターン数を削除する方法を構築した.申請者は,これまで実時間で有限要素解析によって内部組織の変形を推定するシステムneuroFEMの研究を進めきた.この研究では,1つの鉗子で肝臓表面を扱うことを前提として,その操作によって起こり得る変形を1つのニューラルネットワーク(以後,NN)で推定する.肝臓は塊と大まかに捉えるとすると,胃は階層状に並ぶ薄膜の集合体であるため,胃全体の大局的動きと手技による局所変形の両方を再現する必要がある.また,切開や切除により,その操作前後の胃の構造,つまり組織モデルの構造が変わる.このような問題を解決するために,平成23年度では,平成23年度で構築した,胃ESDの手技で生じる組織変形を実時間有限要素解析によって再現するシステムを拡張した.具体的には,まず,粘膜切除前後における胃全体の変形を推定するneuroFEMを,効率的に構築する手法を開発した.neuroFEMの構築には,「ある初期条件とそれにより変形した胃モデル」という学習データが多数必要であるが,一方学習データの増加に伴い,1つのNN学習できない可能性が高い.そこで,予備実験を通して,大規模データセットから,1つのNNが学習可能なサブデータセットを自動的に選択する手法を開発した.これにより,学習精度が保証されるだけでなく,学習時間の短縮も可能となった.また,胃の内壁にある腫瘍の位置を任意に設定することによって,様々な症例での手術シミュレーションが可能となる.そこで,胃全体の変形をneuroFEMで,腫瘍およびその周囲の組織の変形をバネ-質点モデルを用いるハイブリッドな変形推定システムを構築した.
流動場・電流密度分布連成解析手法を用いた気液二相流三次元構造の計測技術開発

気液の存在割合を表すボイド率を計測する手法として、定電流法やワイヤメッシュセンサ(WMS)がある。しかし、計測電極間の電流密度分布が明確でないことから、電気信号値からボイド率への換算式について、正確性に課題を残している。本研究では、定電流法、WMSに対する気液二相流解析と電流密度解析の連成解析手法を確立し、計測電極間の不明確な電流密度に起因する計測の不確かさを明らかにするとともに、電流密度分布解析結果に基づいた新たなボイド率換算式を提唱する。さらに、従来為し得なかった適用範囲、空間分解能を獲得することで、気液二相流の気液構造のインラインかつリアルタイム三次元計測を実現させる。
量子もつれ原子ペアの不思議な崩壊ダイナミクス

代表者は水素分子の光解離によって生成するH(2p)原子ペアは量子もつれ状態にあることを理論的に指摘した。本研究では、その予測を検証し、量子もつれ状態を確定し、量子もつれ原子ペアの示す崩壊ダイナミクスを解明することを目的とした。原子ペアの量子もつれは、それが放出する光子ペアに転写される。そこで二つの真空紫外光子検出器を独立に回転できる装置により、Lyman-α光子ペアの角度相関関数と時間相関関数を様々な水素ガス圧力で測定した。得られた角度相関関数を代表者の理論予測と比較した結果、水素原子ペア中の少なくとも一方の磁気量子数が確定していないことがわかった。水素分子の光解離により生成するH(2p)原子ペアの状態を確定するために、それが放出するLyman-α光子ペアの同時計数確率を光子の放出方向の関数として測定した(角度相関関数の測定)。合わせて入射放射光の偏光度を測定する手法を確立した。ガスセルに水素ガスを満たし、そこに放射光を導入する。入射光軸に直交する面内に二つの光子検出器をおく。各々の光子検出器は、MgF2窓とmicrochannel plateにより構成する。これにより波長115-200nmの光子が検出される。Lyman-α光の波長は121.6nmであり、本実験で使用するエネルギー33.66eVの光子をH2が吸収することによる発光のうち、この波長範囲にあるのは、Lyman-α光のみである。直線偏光した入射光の偏光ベクトルεと光子検出器c,dの軸がなす角をΘ_c,Θ_dとする。Lyman-α光子ペアの同時計数確率をΘ_c,Θ_dの関数として測定し、角度相関関数を得た。偏光成分により光の反射率が異なることを利用する偏光度測定装置を製作し、それを用いて入射放射光の偏光度を測定した。これは、角度相関関数を理論予測と比較するうえで、非常に重要となる量である。実験装置の角度分解能と入射放射光の偏光度を考慮して角度相関関数の理論予測と実験結果を比較した。その比較に基づいて、H(2p)原子ペアの状態について議論した。理論予測で考慮した状態以外の状態も寄与している可能性がある。水素分子の光解離により量子もつれH(2p)原子ペアが生成し、そのダイナミクスは単独のH(2p)原子のそれとは異なると予想される。そのことを実証するために、H(2p)原子ペアが放出するLyman-α光子ペアの角度相関関数と角度ー時間相関関数を測定することを目的とした。それらに、量子もつれ原子ペア状態が転写されるからである。ガスセルに水素ガスを満たし、そこに直線偏光した放射光を導入する。入射光軸に直交する面内に二つの光子検出器を置く。Lyman-α光の波長は121.6nmであり、本実験で使用するエネルギー30eV以上の光子をH2が吸収することによる発光のうち、この波長範囲にあるのは、Lyman-α光のみである。入射光子エネルギー33.66eVにおいてLyamn-α光子ペアの角度相関関数と角度ー時間相関関数を水素ガス圧力数mTorrから1Torrの範囲で測定した。測定された角度相関関数を理論予測と比較したところ、定性的には一致する。このことは予想通り量子もつれH(2p)原子ペアが生成したことを示唆している。さて、数mTorrの圧力領域ではH2分子との反応の影響は無視できるが、1Torrの圧力においては、無視できないと予想される。ところが、意外なことには、測定した角度相関関数には顕著な圧力効果は観測されなかった。また同位体効果の観点から、重水素分子についてもLyman-α光子ペアの角度相関関数と角度ー時間相関関数を予備的に測定した。水素分子の解離により量子もつれH(2p)原子ペアが生成し、そのダイナミクスは単独のH(2p)原子のそれとは異なると予想される。それらは、量子もつれ原子ペア状態が転写されたものだからである。

Lyman-α光の波長は121.6 nmであり、本実験で使用するエネルギー30 eV以上の光子をH2が吸収することによる発光のうち、この波長範囲にあるのは、Lyman-α光のみである。入射光子エネルギー33.66 eVにおいて、Lyman-α光子の角度相関関数をこれまでよりも格段に高い精度で測定した。直線偏光した入射光の偏光ベクトルと光子検出器c, dの軸がなす角をΘc, Θdとすると、a)Θd=Θc+π、b)Θd=-Θc、c)Θd=-Θc+πの三つの配置について角度相関関数を測定した。配置b)とc)における角度相関関数を測定したのは、これが初めてである。理論計算の結果と比較することにより、もつれ原子ペア状態の実体をかなり絞ることができた。またLyman-α光子ペアの角度ー時間相関関数も、統計はまだ十分ではないものの測定することができた。実験は高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光科学研究施設にて実施した。東日本大震災の影響により、平成23年4月-7月のユーザー運転が中止となった。しかし関係者の努力によりそれが10月に再開され、目標としたLyman-α光子ペアの角度相関関数が測定でき、さらに入射光の偏光度も測定できた。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究における大きな課題が、超高真空チェンバー内で二つの光子検出器を独立に回転させる装置を開発することであった。初年度(23年度)にその装置の開発をおえ、24年度当初からそのテストを行った。さいわいにも検出器を回転させてもガスセル内の圧力は安定しており、またアライメントの工夫と参照測定の採用により、期待を上回る高い精度と再現性で、角度相関関数を測定できるようになった。その結果、もつれ原子ペア状態の解明に向けて大きく前進した。また角度-時間相関関数測定にもめどが立った。上記のように水素分子の光解離によって放出されるLyman-α光子ペアの角度相関関数を測定した。同時計数率が低く、長時間測定を必要とするので、データ点のばらつきが大きい。そこでリファレンス測定により、そのばらつきを抑えることを予定している。その有効性を検証したうえで、Lyman-α光子ペアの角度-時間相関関数測定に挑戦する。今後は、入射光の偏光度を高精度で測定したうえで、Lyman-α光子ペアの角度相関関数と角度ー時間相関関数を測定することが肝要である。このことにより理論との比較をより詳細に行えるようにする。その上で、圧力効果を検討する。これはH(2p)原子ペアのもつれが水素分子との反応により、変質する可能性があるためである。また非断熱遷移の寄与を考察するためには、解離速度を変える必要がある。そこで同位体効果と入射光子エネルギーの効果を検討する。
薬剤誘発リンパ管-静脈吻合によるリンパ浮腫に対する新しい治療法の開発

リンパ浮腫は手術や外傷によるリンパ管の損傷、または先天性なリンパ管の形成不全の結果、損傷部位の末梢側のリンパ液還流が阻害され、浮腫が起こる疾患で、浮腫以外にも痛みやかゆみを生じ、進行すると不可逆性になるなど様々な問題が生じる。現在のところ臨床的には理学療法および手術療法(リンパ管静脈吻合など)が行われているが、根治は困難である。特に乳がんや子宮がんの手術の際に行うリンパ節郭清の術後に生じやすく、これら癌患者の苦痛の大きな要因の一つとなっており、画期的な治療法が待たれているのが現状である。われわれは、個体発生時の静脈角においてリンパ管と静脈が合流することに着目し、静脈角形成時の静脈角周囲において発現している液性因子の検討を行っている。それにより、リンパ管-静脈間の吻合を薬剤性に誘導する新しい治療の可能性について検討を行い、これまでにない低侵襲な薬剤局所注入治療法の開発を目標とした。治療に用いる候補因子として、文献的に治療効果が期待されるVEGF-C及びTGFΒ阻害薬を用いることとした。前年度までに得られたリンパ浮腫マウスにてVEGF-C及びTGFΒ阻害薬の局所投与によるリンパ浮腫の治療を行い、効果判定を行った。healthy、リンパ浮腫未治療(control)、VEGF-C投与、TGFΒ阻害薬投与、VEGF-C及びTGFΒ阻害薬投与の5群(それぞれ3匹ずつ、合計15匹)にて四肢周径および、組織学的検討を行った。治療群それぞれで浮腫の改善傾向を認めたが、有意差は得られなかった。リンパ浮腫マウスにてVEGF-C及びTGFΒ阻害薬の局所投与によるリンパ浮腫の治療を行い、効果判定を行った。healthy、リンパ浮腫未治療(control)、VEGF-C投与、TGFΒ阻害薬投与、VEGF-C及びTGFΒ阻害薬投与の5群(合計15匹)にて四肢周径および、組織学的検討を行った。原因として検討数の少なさが考えられ、同様のプロトコルにて追加実験が必要であると考えられる。healthy、リンパ浮腫未治療(control)、VEGF-C投与、TGFΒ阻害薬投与、VEGF-C及びTGFΒ阻害薬投与の5群(合計15匹)にて四肢周径および、組織学的検討を行う。その際、IVIS(in vivo imaging system)を用いたリンパ浮腫肢の質的改善の評価も並行して行うため、機械に同時に3匹ずつしかかけることが出来ないため一コースあたりの実験を行うのに制限があった。前年度と同様のプロトコルで追加実験を行い、母数を増やし得られた実験の結果をより正確にする。また、結果が得られ次第、論文化を行う。それにより、リンパ管-静脈間の吻合を薬剤性に誘導する新しい治療の可能性について検討を行い、これまでにない低侵襲な薬剤局所注入治療法の開発を目標としている。今年度はマウスの器官形成期である胎生10日前後の胚を作成し、静脈角の同定を行い、しかるのちに静脈角周囲の組織に対し、免疫染色を行い、その発現の部位、強度を評価する予定であった。任意の時期の検体作成に苦心したが、マウスのメイティング技術の確立をすることができた。成体マウスにおいて静脈角を同定を試みたが困難であったため、ホールマウント染色および、レーザーマイクロダイセクションを利用することで静脈角の同定及び染色を行う事とした。現在、検体の再作成を行いつつ、染色備品の取り寄せ、機器取扱についての申請などを行っている。器官形成期の胚を作成しようとしたところ検体作成が困難であった。現在、メイティングの技術が確立し、任意の時期の胚を得る事に成功した。成体マウスにて静脈角の同定を行ったところ、困難であった。そのため、ホールマウント染色および、レーザーマイクロダイセクションを利用することで静脈角の同定及び染色を行う方針とした。

それにより、リンパ管-静脈間の吻合を薬剤性に誘導する新しい治療の可能性について検討を行い、これまでにない低侵襲な薬剤局所注入治療法の開発を目標としている。前年度にて染色を行うべきマウス胎仔の作成が完了した。それに伴い、静脈角の同定を試みたが、困難であった。現在その作業を保留し、次段階の実験系を進めることとした。今年度は慢性リンパ浮腫モデルの作成を行い、1ヶ月以上持続するリンパ浮腫肢を得た。それをコントロール群として、治療用薬剤投与群と比較し、治療効果を検討する予定である。それにあたり既にホールマウント染色と共焦点顕微鏡によるリンパ管ー静脈吻合部の染色の経験のある施設に打診し、技術の確立を目指している。前年度同様、マウス胎児の静脈角の同定に難渋し、実験系が進まなかったため一度その過程を保留している。今年度は、先に治療を行う慢性リンパ浮腫モデルの作成を行った。それをコントロール群として、治療用薬剤投与群と比較し、治療効果を検討する予定であり、現在、静脈角の染色の経験のある研究室にプロトコールを教授していただくことが決まり、技術の確立を目指している。リンパ浮腫は手術や外傷によるリンパ管の損傷、または先天性なリンパ管の形成不全の結果、損傷部位の末梢側のリンパ液還流が阻害され、浮腫が起こる疾患で、浮腫以外にも痛みやかゆみを生じ、進行すると不可逆性になるなど様々な問題が生じる。現在のところ臨床的には理学療法および手術療法(リンパ管静脈吻合など)が行われているが、根治は困難である。特に乳がんや子宮がんの手術の際に行うリンパ節郭清の術後に生じやすく、これら癌患者の苦痛の大きな要因の一つとなっており、画期的な治療法が待たれているのが現状である。われわれは、個体発生時の静脈角においてリンパ管と静脈が合流することに着目し、静脈角形成時の静脈角周囲において発現している液性因子の検討を行っている。それにより、リンパ管-静脈間の吻合を薬剤性に誘導する新しい治療の可能性について検討を行い、これまでにない低侵襲な薬剤局所注入治療法の開発を目標とした。治療に用いる候補因子として、文献的に治療効果が期待されるVEGF-C及びTGFΒ阻害薬を用いることとした。前年度までに得られたリンパ浮腫マウスにてVEGF-C及びTGFΒ阻害薬の局所投与によるリンパ浮腫の治療を行い、効果判定を行った。healthy、リンパ浮腫未治療(control)、VEGF-C投与、TGFΒ阻害薬投与、VEGF-C及びTGFΒ阻害薬投与の5群(それぞれ3匹ずつ、合計15匹)にて四肢周径および、組織学的検討を行った。治療群それぞれで浮腫の改善傾向を認めたが、有意差は得られなかった。リンパ浮腫マウスにてVEGF-C及びTGFΒ阻害薬の局所投与によるリンパ浮腫の治療を行い、効果判定を行った。healthy、リンパ浮腫未治療(control)、VEGF-C投与、TGFΒ阻害薬投与、VEGF-C及びTGFΒ阻害薬投与の5群(合計15匹)にて四肢周径および、組織学的検討を行った。原因として検討数の少なさが考えられ、同様のプロトコルにて追加実験が必要であると考えられる。静脈角の形成期において発現している液性因子を網羅的に解析し、候補となる因子を同定する。候補は複数個あげられることが予想さる。
シクロデキストリン二級水酸基側の位置・立体選択的官能化に関する研究

前年度に引き続き、β-シクロデキストリン(β-CDと略)のマンノ及びアロエポキシドの求核開環反応について検討を行い、CDの二級水酸基側を位置特異的にモノ、ジ及びトリ官能化するための確実な方法を確立したうえ、多種の重要なCDスカフホルドを開発した。これらのCD誘導体の豊富な反応性を活用することで、多彩で新たな展開が期待できる。1ベンジルメルカプタンを求核剤として用い,β-CD-ジアロエポキシド及びトリアロエポキシドの開環反応を行った。CDの環構造を保った上,複数(二つ或は三つ)のチオベンジル基を3位の炭素に直接導入することに成功した。それらのCD誘導体を還元することによって、CDの多官能化のために汎用性のある活性化した中間体へ変換できる。2アジ化ナトリウムを用い、β-CD-モノマンノエポキシド、モノアロ、ジアロ及びトリアロエポキシドの開環反応をそれぞれ検討し,CDの環構造を保った上、2位の炭素に一つ、3位の炭素に一つ、二つ又は三つのアジド基を直接導入した。これらのアジド体をトリフェニルホスフィンで還元し、アミノ体CD-2-NH_2、CD-3-(NH_2)_<1-3>へと誘導した。更に、これらのアミンにカルボン酸やアルデヒドなどを反応させ、アミド化反応や還元アルキル化反応を行ったことで、これらのアミノ体がCDの二級水酸基側を特異的官能化するために重要な中間体として有用であることを証明した。そのうえ、このアミド化反応や還元アルキル化反応を通して様々な人工酵素の創製にも成功している。3チオ尿素を用い、β-CDのマンノ及びアロエポキシドの開環反応を試みた。興味深いことに、反応は通常の開環生成物を与えず、対応するβ-CD-2,3-エピスルフィド及びβ-CD-2,3-オレフィンをそれぞれ最終生成物として与えた。反応条件の検討により、エピスルフィド体及びオレフィン体をそれぞれ高収率で選択的に合成することに成功した。この反応を利用し、β-CDのジオレフィン及びトリオレフィンも合成した。1チオールを求核剤として用い,シクロデキストリン(CDと略)-マンノエポキシド及びCD-アロエポキシドの開環反応を行った。その結果,アロエポキシドの反応において,環構造を保ったCD誘導体を主生成物として簡便に得た。一方,マンノエポキシドの反応においては,環構造を保ったCD誘導体を低収率で得た。よって,CDの環構造を保った上,その二級側の炭素に官能基を直接連結する唯一の方法の開発に成功した。2 PhCH_2SHとCD-マンノエポキシドの開環反応をモデル反応とし,HPLCを用いて様々な反応条件を検討した。その結果,溶媒,反応温度等が反応速度に大きな影響を与えるが,反応の選択性に大きな影響を及ぼさない事を知見として得た。3 CDの環構造を保った上,その水酸基の代りにチオール基を2位又は3位の炭素に直接導入し,2-又は3-チオCDを,CD誘導体の合成に汎用性のある中間体として開発した。更に,これらのチオCDを触媒として用い,エステルのアシル基転移反応を検討した。その結果,p-ニトロフェニルアセタートのアシル基転移反応において,3-チオ-β-CDは2-チオ-β-CDより20倍も高い活性を持つ事を見出した。CDによるエステルのアシル基転移反応についての研究は三十数年間も続いてきたが,アシル基は最初にCDのどの水酸基へ転移するのかがまだ不明のままである。本研究はこれを解明するに新たな知見を提供する事が出来た。4 Na_2SとCD-マンノエポキシドの反応を検討した。その結果,Na_2Sは,他の求核剤に比べ,より高い収率で環構造を保ったCD誘導体を与える事を見出した。5 CDエポキシドの開環反応において得られる歪んだ生成物についての研究も新たに展開した。その結果,アルトロース単位を有するCDはその環構造に柔軟性を示し,ゲスト分子を取り込む際,ゲスト分子の形状に応じて相補的に構造変化する酵素-基質の誘起適合型包装に似たような性質を見出した。

更に、これらのアミンにカルボン酸やアルデヒドなどを反応させ、アミド化反応や還元アルキル化反応を行ったことで、これらのアミノ体がCDの二級水酸基側を特異的官能化するために重要な中間体として有用であることを証明した。そのうえ、このアミド化反応や還元アルキル化反応を通して様々な人工酵素の創製にも成功している。3チオ尿素を用い、β-CDのマンノ及びアロエポキシドの開環反応を試みた。興味深いことに、反応は通常の開環生成物を与えず、対応するβ-CD-2,3-エピスルフィド及びβ-CD-2,3-オレフィンをそれぞれ最終生成物として与えた。反応条件の検討により、エピスルフィド体及びオレフィン体をそれぞれ高収率で選択的に合成することに成功した。この反応を利用し、β-CDのジオレフィン及びトリオレフィンも合成した。
プラズマ波動系のカオス過程

プラズマ中の静電波動のカオス過程の研究を目的として、電子ビーム・プラズマ系の波動のカオスを調べた。現在所有しているダブルプラズマ発生装置のドライバープラズマとターゲットプラズマの間に電位を印加することにより、電子ビーム・プラズマ系を実現し、電子ビーム・プラズマ不安定性を励起し、不安定波の周波数スペクトルを測定した。次に、テスト波を伝播させ、干渉法により波形を測定して、テスト波の分散式を求めた。得られた主な結果は以下の通りである。(1)電子ビームの入射により、周波数が130-200MHzの不安定性が励起された。この不安定性は定在波であることが分かった。(2)定在波は電子ビームの入射により形成されるポテンシャル間で作られている。(3)密度を増加させると、不安定波の周波数の1/2、1/4、そして1/3の分岐現象が観測された。(4)時系列データを測定し、相関次元を求めた結果、系がカオス状態になっていることを確認した。プラズマ中の静電波動のカオス過程の研究を目的として、初年度は電子ビーム・プラズマ系の波動のカオスを調べた。次に、テスト波を伝播させ、干渉法により波形を測定し、テスト波の分散式を求めた。(3)テスト波は下流方向のみならず、上流方向にも伝播していることがわかった。また、エネルギーアナライザーにより、電子ビームは両方向に存在していることが見いだされた。(4)(1)-(3)の結果から、励起された電子ビーム・プラズマ不安定性は不安定波の反射により定在波になっていると結論される。(5)密度を増加させると、不安定波の周波数の1/2,1/4そして1/3の分岐現象が観測された。これはカオスへのルートの一つである周期倍加現象によく似ている。(6)時系列データが測定できた。以上の結果は、波動系のカオスの研究に貢献出来るものと考えられる。
窒素原子が結合した不斉四級炭素をもつ天然物の合成研究

協奏的な機構で進行する転位反応は,有機合成化学の分野において重要な地位を占めている。転位反応は立体選択的に結合を構築するための手法として重用されている。本研究は炭素ー窒素結合を形成するアリルシアナートの転位反応を活用して,窒素原子が結合した不斉四級炭素をもつ天然物の新しい合成ルートの開発を目指した。この結果,海洋天然物マンザシジンと光学活性なゲラニルリナロイルイソシアニドの合成に成功した。これによってゲラニルリナロイルイソシアニドの立体化学を解明することができた。さらに,含窒素天然物スフィンゴファンジンEの合成研究を実施して,重要中間体の合成に成功した。協奏的な機構で進行する転位反応は,天然物合成において重要な役割を果たしている。例えばCope転位やClaisen転位反応は,炭素ー炭素結合を立体選択的に構築するために欠かせない手法として汎用されている。これら転位反応は,立体障害のある位置に対して立体選択的に結合を形成することができるため,合成が難しい不斉四級炭素をもつ標的化合物の合成に威力を発揮してきた。これに対して炭素ー窒素結合を形成する協奏的な転位反応として,申請者はアリルシアナートの転位反応を開発した(Ichikawa, Y. Synlett 2007, 2927)。出発原料として光学活性なアリルアルコールから調製されるアリルカルバメートの脱水反応によって発生するアリルシアナートは,室温以下で転位反応が進行し,生成するアリルシアナートをカルバメートに誘導すれば,生成物として光学活性なアリルアミンを得ることできる。このアリルシアナートの転位反応特徴を活用して,従来の手法では合成が難しい窒素原子が結合した四級不斉炭素をもつ天然物の合成に焦点をあてて研究を行っている。海綿より抗菌活性を示す物質としてハワイ大学の故Scheuer教授によって単離・構造決定されたゲラニルリナロイソシアニド,北海道大学の小林によって,沖縄の万座ビーチから採取された海綿より単離・構造決定された海洋天然物であるマンザシジンB,メルク社が報告して免疫抑制作用が期待されている天然物であるスフィンゴファンジンEなどを標的化合物としては合成研究を行っている。ゲラニルリナロイソシアニドは絶対立体配置が不明であり,合成による構造決定が必要である。例えばCope転位やClaisen転位反応は,炭素ー炭素結合を立体選択的に構築するために欠かせない反応として重用されている。これら転位反応は,立体障害のある位置でも立体選択的に結合を形成することができる。このため,合成が難しい不斉四級炭素をもつ天然物の合成に威力を発揮している。申請者は,炭素ー窒素結合を形成する協奏的な転位反応として,アリルシアナートの転位反応を開発した。光学活性なアリルアルコールを出発原料として調製されるアリルカルバメートを脱水すると,不安定な化学種としてアリルシアナートが発生する。生成したアリルシアナートは,室温以下で速やかにアリルシアナートに転位する。生成したアリルイソシアナートをカルバメートに誘導すれば,保護された光学活性なアリルアミンを生成物として得ることできる。このアリルシアナートの転位反応の特徴を活用して,スフィンゴファンジンEの合成研究を行った。スフィンゴファンジンEは,メルク社が単離を報告した免疫抑制作用が期待されている含窒素天然物である。マンニトールを出発原料として,有機亜鉛の不斉付加反応によって,立体選択的にアリルアルコールを調製した。そして,このアリルアルコールから調製したアリルシアナートの転位反応を活用して,スフィンゴファンジンEと一致する窒素原子が結合した四級不斉炭素の構築に成功した。協奏的な機構で進行する転位反応は,例えばCope転位やClaisen転位反応は,炭素ー炭素結合を立体選択的に構築するための欠かせない手法として,天然物合成において重要な地位を占めている。これに対して炭素ー窒素結合を形成する転位反応として,申請者はアリルシアナートの転位反応に着目してきた。当該年度の研究として,アリルシアナートの転位反応の有用性を実践の場において検証すべく,窒素原子が結合した不斉四級炭素をもつ含窒素天然物の効率的な合成ルートの開拓を行った。含窒素天然物として,ゲラニルリナロイソシアニド,マンザシジン,スフィンゴファンジンEを標的化合物として合成研究を行った。この結果,光学活性なゲラニルリナロイソシアニドの合成に成功した。そして,不明であったゲラニルリナロイソシアニドの絶対立体構造を決定することに成功した(Org. Lett., 2011, 13, 2520)。

また,アリルシアナートの転位生成物であるイソシアナートを,効率的にBocーカルバメートに変換する手法を開発して,マンザシジンAとCの合成に成功した。スフィンゴファンジンEの合成に関しては,グルコノラクトンを出発原料とする合成を検討した。しかし,中間体の化学的性質が不適当であるため,当初の合成ルートを放擲して,あたらしくマンノースを出発原料とする合成ルートを検討した。乳酸は両鏡像体が入手可能である。よって絶対構造が未決定な天然物の合成に適していると考え,乳酸エステルを出発原料として選び,絶対立体配置が未知のゲラニルリナロイソシアニドの合成研究を行った。スルホンカルバニオンを用いた炭素ー炭素結合の生成反応や,Wittig反応による末端オレフィンの導入,さらにアリルシアナートの転位反応による不斉転写をもちいて窒素原子が結合した不斉四級炭素を構築して,合成に成功した。光学純度はイソシアニドの酸化反応によって発生するイソシアナートと光学活性なフェネチルアミンとの反応によって生成するウレアのNMR解析によって決定した。さらに合成品と天然物の旋光度を比較して,未解明であった天然物の絶対構造を決定した。グルコノラクトンを出発原料とするスフィンゴファンジンEの合成を行った。ヒドロキシル基の選択的保護を行い,分子内Horner-Wadsworth-Emmons反応によってシクロへキセノンの合成を検討したが,低収率の結果であった。現在,主発原料をマンニトールに代えて,合成を検討している。乳酸を出発原料とする光学活性なマンザシジンBの合成研究を行った。Evansのイソチオシアナートを有するキサゾリジノンをもちいた不斉アルドール反応でアミノアルコールの中間体合成を検討した。しかし再現性が得られず低収率であった。触媒となるルイス酸,あるいはリチウムエノレートの反応を検討して,アリルシアナートの転位反応の中間体を合成する計画である。海洋生物由来のテルペンであるゲラニルリナロイソシアニドは,窒素原子が結合した不斉四級炭素をもつ。このゲラニルリナロイソシアニドを光学活性体として世界で初めて合成に成功した。そして,ゲラニルリナロイソシアニドの絶対立体構造を決定することに成功した(Org. Lett., 2011, 13, 2520)。また,アリルシアナートの転位生成物であるイソシアナートを,効率的にBocーカルバメートに変換する手法を開発した。すなわち転位生成物であるイソシアナートをTHF中にてリチウムter-ブトキシドと処理してBocーカルバメートに変換する手法と,イソシアナートをter-ブタノール中にてトリメチルシリルクロライドで処理してBocーカルバメートに変換する方法である。ここで開発した手法は,研究の目的である「窒素原子が結合した不斉四級炭素をもつ含窒素天然物の効率的な合成ルートの開拓」に対する有力な方法論となる。実際に,この手法を活用して,マンザシジンAとCの合成に成功した(Org. Biomol. Chem., 2012, 10, 614-622)。マンザシジンは北海道大学の小林等によって,沖縄の万座ビーチに生息する海綿より単離構造決定されたブロモピロールを含有する海洋天然物である。マンニトールを出発原料とするスフィンゴファンジンEの合成研究を計画する。
インテグリンファミリ-によるRGD細胞接着分子の認識特異性の解析

1.組換えフィブロネクチン細胞接着フラグメントを認識するインテグリンタイプノ解析:フィブロネクチンの55kDa細胞接着ドメインよりN末端部を順次欠失させた一連の変異フラグメントを大腸菌内で発現させ,これらの組換えフラグメントを介する細胞接着がα5β1型とαvβ3型のどちらのタイプのインテグリンに依存して起こるかをそれぞれに対する抗体を用いて検討した。55kDaフラグメントからN末端側のタイプIIIモジュ-ルを1個あるいは2個欠失させた組換えフラグメントは、高い細胞接着活性を有し、その活性は抗α5β1抗体で選択的に強く阻害された。一方、タイプIIIモジュ-ルをN末端側から3個あるいは4個欠失させた組換えフラグメントは、細胞接着が著しく低下しており、その活性は抗α5β3抗体ではなく、抗αvβ3抗体で阻害された。また、RGD配列を含むIII_9モジュ-ルを欠失させた組換えフラグメントでも、細胞接着活性の低下とともに細胞接着の抗αvβ3抗体による阻害が観察された。これらの結果は、a)フィブロネクチンのRGD配列をα5β1型インテグリンが認識するためには、そのN末端側の2つのタイプIIIモジュ-ル(その中でも特にIII_9)が必要であること、b)これらの補助シグナルがない場合は、α5β1型の代わりに低親和性タイプのαvβ3型が代用されることを示唆している。2.プロテインAに移植したRGD配列を認識するインテグリンタイプの解析: IgG結合タンパク質プロテインAに移植したRGDSペプチドが、どのタイプにインテグリンにより認識されるかを抗インテグリン抗体を用いて同様に検討した。RGDS移植プロテインAへの細胞の接着は、抗αvβ3抗体で阻害され、抗α5β1抗体では阻害されなかった。また、RGDS移植プロテインAを介して基質に接着・伸展した細胞では、そのフォ-カルコンタクト(focal contact)部にαvβ3型インテグリンが局在することが間接蛍光抗体法による染色像から判明した。以上の結果は、上流域の補助配列を伴わないRGD配列が、α5β1型ではなくαVβ3求インテグリンにより認識されるとの上記の結論を支持している。
パルス渦発生ジェットの工学的応用に関する研究

本研究では、間欠的に吹出す渦発生ジェットを用いて、後方ステップ再付着流れを制御する実用的なシステムを構築することにより、一般のはく離、再付着過程を制御する工学的な応用に拡張し、従来用いられている制御技術をさらに一歩進めた実用化の過程を提示することを目的とする。そこで、後方ステップ流れ(ステップ高さ40mm、アスペクト比18)において、ステップ上流の十分発達した乱流境界層に吹出し孔列(直径d=2.0mm)からジェットを吹出す実験を実施した。その結果、吹出しピッチが10d20dの範囲で後方ステップ端において三次元の擾乱を与えたにもかかわらず、再付着領域壁面近傍の流れはスパン方向に一様で、二次元的な性質を示す。そして、ジェット速度比がVR=17において、再付着距離はジェット速度比の増加に対応して減少し、吹出し無しと比較して20%も減少する。速度比VRにより再付着距離の制御操作が可能であることを明らかにした。次に、速度比に対する壁面静圧ゲインが最大となる流れ方向位置を求め、速度比に対し壁面静圧は線形的に変化すことが判明した。そこで、制御パラメータを静圧ゲイン最大位置における壁面静圧力、時定数の短い電磁バルブを用いた制御操作量を速度比とした再付着制御システムを構築した。制御システムを壁面静圧ステップ応答試験に供試した結果、時定数が短い良好な制御結果が得られ、はく離せん断層を任意の位置に任意の時刻で再付着させることが可能となり、制御システムの妥当性が確認された。併せて、流れの順流と逆流を検知可能なセンサーの開発を進めるため、センサー周りの流れと熱の挙動を数値計算と拡大模型による実験を実施して、センサー特性の把握に努め、その成果を纏めた。以上により、工学的応用の可能性を示す研究成果を得ることができた。後方ステップ流れ(ステップ高さ40mm、アスペクト比18)において、ステップ上流の十分発達した乱流境界層に吹出し孔列(直径d=2.0mm、ピッチ5d)から間欠的に吹き出すジェットと主流の速度比ならびにパルスジェットの周波数を実験パラメータに選び、剥離したせん断層が再付着する距離を実験により調べた。その結果、再付着距離は特定の周波数と速度比において最小値を持ち、連続的に吹き出すジェットによる縦渦よりも、さらにパルス状に与えた縦渦の抑制効果の方が強くなると言う新たな知見を得た。これにより、パルスジェットの工学的応用面での実現がかなり高くなった。次に、剥離せん断層の動特性に着目するため、非定常壁面せん断応力を計測することができ、周波数応答に優れ、検知部のサイズが0.2mmと従来のセンサに比べ非常に微細な構造を持つ熱トレーサマイクロセンサを用いて、吹出しジェットの流速(正確にはプレナム室の非定常圧力)と壁面せん断応力、ならびに吹出しジェットの流速と再付着面の壁面変動圧力との相互相関係数を計測した。その結果、ジェットの流速と圧力変動の方が壁面せん断応力よりも相関係数が高く、且つ、剥離泡内で高くなることが判明した。これにより、剥離せん断層の再付着過程の特性が明確になった。尚、マイクロセンサ部を測定に適したプローブ形状とするため、0.1μmの分解能を有するマイクロマニュピュレータシステム(主要設備備品)を用いて、加工ならびに精密仕上げに用いた。但し、PIV計測に関しては、測定壁面の乱反射の影響で十分精度の高いデータを取得できず、平成12年度の研究計画に一部食い込むこととなった。後方ステップ流れ(ステップ高さ40mm、アスペクト比18)において、ステップ上流の十分発達した乱流境界層に吹出し孔列(直径d=2.0mm)からジェットを吹出す実験を実施した。

その際、吹出しジェットのピッチと速度比を実験パラメータに選び、剥離せん断層ならびに再付着距離の静特性に着目した。その結果、吹出しピッチl0dから20dの範囲で、ステップ上流で三次元ジェットによる擾乱を与えたにも拘わらず、二次元的な再付着過程が得られ、あわせて、再付着距離は、速度比が6まで単調に減少し、その後、速度比12までほぼ一定値を示した。吹出し無しの基本ケースと比較して20%減少する静特性を得た。次に、流量-圧力特性に優れた圧縮機(設備備品)をジェットの空気源とし、時定数の短いGeneral Valve社製パルス電磁バルブ(主要消耗品)を設置し、吹出しジェットの静圧力ならびに壁面静圧力とのタイミングを制御するコントローラ(General Valve社製)(主要設備備品)を用いて、速度比に対する壁面静圧ゲインが最大となる流れ方向位置を求め、速度比に対し壁面静圧は線形的に変化すことが判明した。そこで、制御パラメータを静圧ゲイン最大位置における壁面静圧力、制御操作量を速度比とした再付着制御システムを構築した。制御システムを壁面静圧ステップ応答試験に供試した結果、過渡応答において時定数が短い良好な制御結果が得られ、はく離せん断層を任意の位置に任意の時刻で再付着させることが可能となり、制御システムの妥当性が確認された。以上により、パルス渦発生ジェットを用いて再付着過程を制御可能な高応答計測ならびに制御システムを構築し、工学的応用が可能な研究成果を得た。
発癌プロモーターとレチノイドのクロストーク

本年度は本課題に関して、1:レチノイドの側面から、2:発ガンプロモーター結合蛋白(CN-TPBP)の側面から、そして3:CN-TPBPに結合する化合物の側面から研究を行った。1.レチノイド(1)新規合成レチノイド、取り分けキノリン骨格を有する強力なレチノイドを多数開発した。(2)リガンドスーパーファミリーコンセプトに基づいて、これまでで最強のレチノイドアンタゴニスト(LE135)を開発できた。(3)光反応性蛍光性レチノイドプローブ(ADAM-3)を用いて、レチノイドレセプターのリガンド結合部位をアミノ酸配列のレベルで決定できた。2.発ガンプロモーター結合蛋白(CN-TPBP)(1)CN-TPBPの検出方法として、従来デキストラン/活性炭法を用いていたが、検出の再現性を高めるべく、新たにゲル濾過法を確立した。(2)CN-TPBPと類似の挙動を示す発ガンプロモーター結合蛋白として、ヒストンH1の同定に成功した。(1)生体内でCN-TPBPのリガンドとして働き得る化合物の候補として、酸化コレステロールを各種合成・検定し、これらをYakkasteroidsと総称することにした。(2)Yakkasteroidsがフォルボールエステルと同様に、Hela細胞において、パピローマウイルス遺伝子の発現を促進することを見いだした。
有機反応機構の定説打破

ケテンとオレフィンの反応によるシクロブタノンの生成反応がStaudingerによって報告されて以来,約100年たつ。この報告以後,ケテン-オレフィンの環化付加反応は有機合成に幅広く利用され今日にいたっている。このように広く一般的に知られ,利用されているにもかかわらず,その反応機構は解明されていない。このケテン-オレフィンの環化付加反応について,各種の基質(ビニルエーテル類やシリルビニルエーテル類)を用いて真の反応の初期生成物は何かを実験的につきとめることをおこなった。ケテンとエチルビニルエーテルおよびメチルイソプロペニルエーテルとの反応における初期生成物はα-メチレンオキセタン中間体であることをつきとめた。ケテン-オレフィンの環化付加反応についてNMR, IRおよびUVスペクトルの各機器分析方法を用いて,低温から高温にいたる種々の温度における詳細な反応過程のモニターをおこなった。最新の低温機器分析測定法を用いてモニターによって見い出した不安定中間体の構造を明らかにした。さらに,最新の分子軌道理論によって反応機構についての詳細な検討を行なった。以上の実験結果から,ケテンのC=O結合を通した[2+2]C=O環化付加反応によるα-メチレンオキセタン生成に一般性があること,つまりケテン-オレフィン反応の本質は,[2+2]C=O環化付加反応であることを確立した。また,従来概念量として考えられてきた双性イオン中間体を実存量としてスペクトル的に検出することに成功した。そしてこの双性イオン中間体はα-メチレンオキセタン中間体の前ではなくあとに生成することを明らかにした。ケテン-オレフィンの環化付加反応は有機合成に幅広く利用されているにもかかわらず,その反応機構は解明されていない。このケテン-オレフィンの環化付加反応について,各種の基質を用いて真の反応の初期生成物は何かを実験的につきとめることをおこなっている。現在のところ,これらすべてのケテン-オレフィン反応における初期生成物がすべてオキセタン中間体であることをつきとめ,ケテンのC=O結合を通した[2+2]C=O環化付加反応に一般性があることを確立しつつある。これらの実験はNMR.IRおよびUVスペクトルの各機器分析方法を用いて,低温から高温にいたる種々の温度における詳細な反応過程のモニターによりおこなった。さらにUVスペクトルのモニターならびに環化付加反応によって双性イオン中間体の捕獲に成功した。また,モニターによって見い出した真の反応初期生成物のいくつかの単離に成功し,最新の低温機器分析測定法を用いてこれら不安定中間体の構造を明らかにしたこの目的のために申請の設備(クライオスタット)を用いた。以上の実験によって得られた結果を詳細に解析し.最新の分子軌道理論によって反応機構についての詳細な検討を行ないケテン-オレフィン反応における真の反応機構を明らかにしつつある。さらに,今後,これらケテン-オレフィン反応における真の反応機構の解明の研究を進めていきケテン-オレフィン反応機構についての一般的な概念を確立し,統一的にケテン-オレフィン反応を解釈しゅることをめざしている。昨年度までは,ケテンとエチルビニルエーテルおよびメチルイソプロペニルエーテルとの反応における初期生成物はα-メチレンオキセタン中間体であることをつきとめた。ケテン-オレフィンの環化付加反応についてNMR,IRおよびUVスペクトルの各機器分析方法を用いて,低温から高温にいたる種々の温度における詳細な反応過程のモニターをおこなった。