hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体内張力計測用マイクロフォースセンサーの開発と評価

1.板ばね型マイクロフォースセンサの試作と評価電気抵抗線ひずみゲージを2mm×1.5mm×0.1mmのステンレス鋼製の板ばねに接着することにより,マイクロフォースセンサを試作した.このセンサを腱や靱帯に挿入すると,線維方向に作用する張力によって板ばねに曲げが生じる.このとき生じた曲げひずみをひずみゲージで検出することにより,作用する張力を測定した.試作したセンサをラット膝蓋腱に挿入し,トレッドミル上で走行させたり,ジャンプ運動をさせて,膝蓋腱に作用する張力を計測した.その結果,膝蓋腱に作用する張力を正確に計測することができた.2.針型マイクロフォースセンサの試作と評価幅1.0-1.5mm,厚さ0.1-0.3mm,長さ15mmのステンレス鋼板を3枚組み合わせて,先端が片持はりになるように針を作成した.この針の先端に,電気抵抗線ひずみゲージや光ファイバーひずみゲージを接着することにより,マイクロフォースセンサを試作した.このセンサを腱や靱帯に挿入すると,作用する張力によって先端の片持はりに曲げが生じる.この曲げひずみをひずみゲージで検出することによて,作用する張力を測定した.試作したセンサをラットから摘出した膝蓋腱に挿入し,大気中,室温下で引張試験機に取り付け,繰り返し負荷を加えた.その結果,センサから所定の出力が正確に安定して得られた.1.電気抵抗線ひずみゲージを用いたマイクロフォースセンサの試作と評価電気抵抗線ひずみゲージを2mm×1.5mmのステンレス鋼製の板ばねに接着することにより,マイクロフォースセンサを試作した.このセンサを腱や靱帯に挿入すると,線維方向に作用する張力によって板バネに曲げが生じる.このとき生じた曲げひずみをひずみゲージで検出し,作用する張力を測定した.ひずみゲージには,自己温度補償型を用い,温度変化による零点変動が起こらないようにした.ひずみゲージは板バネの凸面にエポキシ樹脂系接着剤で張り付けた.ゲージのリード線は,ゲージの長軸方向に対して直角に曲げ,断線しないように先端に切り込みを入れたポリエチレンチューブ(内径0.4mm,外径0.8mm)に通し,板バネを挟むようにシアノクリレート系接着剤で接着した.さらに,ゲージを体液から保護し,運動時にリード線に張力が加わってもゲージが剥離しないように,ポリエチレンチューブも含めてゲージの表面をエポキシ樹脂系接着剤で被覆した.この試作したセンサをラツト膝蓋腱に挿入し,トレッドミル上で走行させたり,ジャンプ運動をさせて,膝蓋腱に作用する張力を計測した.その結果,膝蓋腱に作用する張力を正確に計測することができた.2.光ファイバーひずみゲージの性能評価ステンレス鋼製の板に光ファイバーひずみゲージを接着し,この板に種々の負荷を作用させた時に生じるひずみを測定した.その結果,このゲージにより規定のひずみ量が検出できることを確認した.1.板ばね型マイクロフォースセンサの試作と評価電気抵抗線ひずみゲージを2mm×1.5mm×0.1mmのステンレス鋼製の板ばねに接着することにより,マイクロフォースセンサを試作した.このセンサを腱や靱帯に挿入すると,線維方向に作用する張力によって板ばねに曲げが生じる.このとき生じた曲げひずみをひずみゲージで検出することにより,作用する張力を測定した.試作したセンサをラット膝蓋腱に挿入し,トレッドミル上で走行させたり,ジャンプ運動をさせて,膝蓋腱に作用する張力を計測した.その結果,膝蓋腱に作用する張力を正確に計測することができた.2.針型マイクロフォースセンサの試作と評価幅1.0-1.5mm,厚さ0.1-0.3mm,長さ15mmのステンレス鋼板を3枚組み合わせて,先端が片持はりになるように針を作成した.この針の先端に,電気抵抗線ひずみゲージや光ファイバーひずみゲージを接着することにより,マイクロフォースセンサを試作した.このセンサを腱や靱帯に挿入すると,作用する張力によって先端の片持はりに曲げが生じる.この曲げひずみをひずみゲージで検出することによて,作用する張力を測定した.試作したセンサをラットから摘出した膝蓋腱に挿入し,大気中,室温下で引張試験機に取り付け,繰り返し負荷を加えた.その結果,センサから所定の出力が正確に安定して得られた.1.板ばね型マイクロフォースセンサの試作と評価電気抵抗線ひずみゲージを2mm×1.5mm×0.1mmのステンレス鋼製の板ばねに接着することにより,マイクロフォースセンサを試作した.このセンサを腱や靭帯に挿入すると,線維方向に作用する張力によって板ばねに曲げが生じる.このとき生じた曲げひずみをひずみゲージで検出することにより,作用する張力を測定した.試作したセンサをラット膝蓋腱に挿入し,トレッドミル上で走行させたり,ジャンプ運動をさせて,膝蓋腱に作用する張力を計測した.その結果,膝蓋腱に作用する張力を正確に計測することができた.2.針型マイクロフォースセンサの試作と評価幅1.0-1.5mm,厚さ0.1-0.3mm,長さ15mmのステンレス鋼板を3枚組み合わせて,先端が片持はりになるように針を作成した.この針の先端に,電気抵抗線ひずみゲージや光ファイバーひずみゲージを接着することにより,マイクロフォースセンサを試作した.このセンサを腱や靭帯に挿入すると,作用する張力によって先端の片持はりに曲げが生じる.

この曲げひずみをひずみゲージで検出することによて,作用する張力を測定した.試作したセンサをラットから摘出した膝蓋腱に挿入し,大気中,室温下で引張試験機に取り付け,繰り返し負荷を加えた.その結果,センサから所定の出力が正確に安定して得られた.
JIT理念に基づくサプライチェーン・マネジメントの構築に関する研究

現在のパソコンは旧世代のスーパーコンピュータを凌駕する性能を持ち,インターネットを中心とするネットワーク技術の進展と相まったIT革命により、情報コストが劇的に低下し、生産時点情報(POP)、販売時点情報(POS)を始めとする全社、全世界の関連情報が比較的容易に収集・活用できるようになっている。このような状況を踏まえ、本研究は、研究代表者らのこれまでの研究成果である「進化したJIT生産システム」を核に、部品・原材料の調達から製品の生産・物流・販売に至る全過程を、部門間あるいは企業間で情報を共有し、企業の枠を越えて一体となって全体最適を目指す、JIT理念に基づくサプライチェーン・マネジメント(SCM)を構築することを目的としている。1.すでに開発されているニューロDPアルゴリズムSBMPIMを、より大規模なシステムに適用できるように改良した。2.かんばん方式、基点在庫方式、CONWIP、ハイブリッド方式、一般化かんばん方式等のすでに提案されている各種プル方式のパラメータを最適に設定した最良性能をシミュレーションにより評価し、1.で開発されたニューロDPアルゴリズムSBMPIMにより計算された準最適制御政策の性能と比較し、各プル方式が最適にどれだけ近いかを明らかにした。今後、それらプル方式の制御則をJIT理念に基づくSCMに適用できるかどうかを検討し、適用可能なプル方式に基づくRFID等を活用した、JIT理念に基づくSCMを構築する予定である。3.混合品種組立ラインとU字ラインの理論的解析を行い、それら生産ラインの最適化アルゴリズムを開発した。4.東海地方の自動車関連製造業を対象にアウトソーシングの実態調査を行い,製造リーダーとの関係を示すとともに,RFIDの導入に影響を与える要因を明らかにしている。IT革命による情報コストの劇的な低下により,生産時点情報(POP),販売時点情報(POS)を始めとする全社,全世界の関連情報が比較的容易に収集・活用できるようになっている。このような状況を踏まえ,本研究は,部品・原材料の調達から製品の生産・物流・販売に至る全過程を,部門間あるいは企業間で情報を共有し,企業の枠を越えて一体となって全体最適を目指す,JIT理念に基づくサプライチェーン・マネジメント(SCM)を構築することを目的としており,本年度の研究実績は以下の4点である。1.線形の保管費用と確率的な需要変動を持つサプライチェーンの総費用を最小化する最適制御政策が,発注固定費の有無で(s, S)政策か基点在庫政策になることを示し,SCMにおける情報通信システムの最適化を論じ,それを求めるアルゴリズムを示している。2.平準化のレベルが低い,需要変動が大きな生産システムでは,かんばん方式が必ずしも優れているとはいえない。このような生産システムにたいして,指数平滑法を応用した生産指示方式を提案し,その優位性を示している。また,多段階ジョブショップ等に対するヒューリスティックなスケジューリング・アルゴリズムを開発している。3.需要情報が事前に得られる組み立て型生産システムにたいし,その基本的な変数間に成立する漸化式を導き,基点在庫政策による性能評価を論じている。また,販売価格による需要変動を考慮した,SCMにおける生産一販売価格契約モデルを論じ,安定的な施設圏域モデルの解析を行っている。

このような状況を踏まえ、本研究は、研究代表者らのこれまでの研究成果である「進化したJIT生産システム」を核に、部品・原材料の調達から製品の生産・物流・販売に至る全過程を、部門間あるいは企業間で情報を共有し、企業の枠を越えて一体となって全体最適を目指す、JIT理念に基づくサプライチェーン・マネジメント(SCM)を構築することを目的としている。1.すでに開発されているニューロDPアルゴリズムSBMPIMを、より大規模なシステムに適用できるように改良した。2.かんばん方式、基点在庫方式、CONWIP、ハイブリッド方式、一般化かんばん方式等のすでに提案されている各種プル方式のパラメータを最適に設定した最良性能をシミュレーションにより評価し、1.で開発されたニューロDPアルゴリズムSBMPIMにより計算された準最適制御政策の性能と比較し、各プル方式が最適にどれだけ近いかを明らかにした。今後、それらプル方式の制御則をJIT理念に基づくSCMに適用できるかどうかを検討し、適用可能なプル方式に基づくRFID等を活用した、JIT理念に基づくSCMを構築する予定である。3.混合品種組立ラインとU字ラインの理論的解析を行い、それら生産ラインの最適化アルゴリズムを開発した。
自然発症腎形成不全マウスを用いた腎尿路発生の遺伝学的機序の解明

独自のモデルマウスである自然発症腎形成不全failure of ureteralbud invasionマウス(以下FUBIマウス)は、兄弟の中に両側あるいは片側で腎が発生しない胎仔が、一定の確率で存在する。FUBIマウスより作成したES細胞の機能解析と遺伝子発現解析を行い、同マウスにおける次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子解析を行い、特異的遺伝子変異を探索する。さらに同一腹の両腎、片腎、無腎胎仔組織における解析により、腎尿路の発生に関与する遺伝子群を抽出する。本研究結果から、胎生期の腎発生過程における尿管芽と後腎相互作用メカニズムの一部の解明を目指す。
重い電子系における軌道ゆらぎの効果

重い電子系では、近藤温度と呼ばれる特徴的エネルギーが数十度と小さく、圧力を変えることによって反強磁性と超伝導の間の相転移を人工的に起こすことが可能である。こうした量子臨界点近傍の振る舞いの解明は現在の物性物理学の重要課題であるが、それにたいする軌道縮退の効果を調べることが本研究課題の中心テーマである。軌道縮退の効果を取り入れるには、希土類金属で用いられているLS結合スキームと、スピン軌道相互作用が強い場合に成り立つj-j結合スキームがある。当研究課題で主に扱ったアクチノイド系ではLS結合スキーム成り立つ場合とj-j結合スキームが良い場合の中間にあると考えられるが、われわれは一貫してj-j結合スキームに基づいて軌道揺らぎの効果を考察した。電子間相互作用が本質的な役割を果たしている重い電子系では、多体問題を摂動的に扱うことが可能なj-j結合スキームが適していると考えられるからである。当研究課題の主な成果として次の諸点をあげることができる。(1)Ce115系を対象として、軌道縮退を考慮した有効ハミルトニアンを構築しその磁気的性質および超伝導の性質を理論的に調べた。超伝導が発見されたPuCoGa_5の電子状態の特徴を明らかにした。(2)重い電子系的振る舞いが報告されているLiV_2O_4の大きな有効質量の起源を理解するために、パイロクロア格子上の拡張ハバード模型を考察し、そのスピンゆらぎ、軌道ゆらぎおよびスピン軌道が結合したゆらぎの性質を明らかにした。(3)UGe_2の超伝導の起源に関連し、軌道縮退を考慮した有効ハミルトニアンを構築し、一様強磁性金属相の間の一次相転移の可能性について理論的考察を行った。重い電子系の超伝導体であるCeXIn_5(X=Co, Rh, Ir)、および最近発見されたPuXGa_5(X=Co, Rh)について、その電子状態を相対論的バンド計算を用いて調べた。その結果、Ce115系とPu115系のフェルミ面を含む電子構造に著しい類似性があることが分かった。このよう電子状態の特徴はj-j結合スキームをとると自然に理解されることを指摘し、j-j結合スキームに基づくミクロな多体電子モデルを導出した。この多電子問題をRPAおよび、FLEX近似を用いて解析し、スピン揺らぎ、軌道揺らぎ、そして電荷揺らぎの特徴を明らかにした。さらにその揺らぎを用いて超伝導を議論し、常磁性金属相からd波超伝導、さらには反強磁性秩序相への相転移が軌道縮退の度合を変化させることによって生じ得ることを示した。また、遷移金属化合物で最初の重い電子系的振舞いが報告されているLiV_2O_4についても、パイロクロア格子の持つ幾何学的なフラストレーションに加えて、t_<2g>軌道の軌道縮退が重要な働きをしているのではないかとの予想のもとに、パイロクロア格子上のt_<2g>軌道のモデルについて研究した。重い電子系の特徴である温度に比例した低温の比熱係数に注目し、その表式をRPA近似に基づいて求めた。スピン揺らぎのみでなく、軌道揺らぎ、およびスピン軌道の結合モードの揺らぎが、重い電子系的振舞いに重要な寄与をしていることを明らかにした。二次元でスピンギャップと磁化プラトーを示す直交ダイマーの系については、二個のトリプレット励起について調べ、一個のトリプレット励起よりも大きな分散を示すことを明らかにした。平成14年度から進めていた重い電子系の超伝導体115系にたいする理論的研究の成果をまとめいくつかの論文にして発表した。

すなわち相対論的バンド計算によりCeTIn_5(T=Ir and Co)、PuCoGa_5およびNpCoGa_5の電子構造を明らかにし、Ce115系とPu115系の間に存在する類似性を指摘した。また、j-j結合スキームにもとづく軌道縮退のある多体電子モデルを構築し、その軌道、スピン、電荷揺らぎの特徴を調べ、多体効果に基づく揺らぎによる超伝導の可能性を、RPA近似およびFLEX近似を用いて調べた。その結果軌道分裂の度合いがスピン揺らぎの成長をコントロールして反強磁性から超伝導への量子相転移を支配するパラメータになっている可能性があることが明らかになった。パイロクロア格子系で重い電子系的振る舞いを示す物質として知られているLiV_2O_4について、軌道縮退のある多体電子モデルを構築し、スピン、軌道揺らぎに加え、スピンと軌道が結合した自由度の揺らぎが質量増強に重要な役割を果たしていることを明らかにした。この成果についても論文としてまとめ公刊した。本年度から本格的に展開している研究テーマとしては、強磁性金属相における超伝導として注目を浴びているUGe_2がある。この系に対し軌道縮退のある多体電子モデルを構築し、多様な強磁性金属相についての理論的考察を開始している。重い電子系では4極子秩序などの軌道縮退に伴う秩序状態および軌道自由度に関連したゆらぎが近年脚光を浴びているが、今年度はそれに関連して以下の3つのトピックに関して研究を進めた。1)充填型スクッテルダイトのうちプラセオジミウムを含む系では金属絶縁体転移が見出されている。プラセオジミウムイオンではf電子は2個と考えられるが、その基底状態の縮退を解く様なひずみの発生にともなって金属絶縁体転移が生じる可能性について議論した。2)最近いわゆる115と呼ばれる構造を持ったCe化合物において反強磁性と超伝導の競合・共存が見られることが発見され興味を集めている。希土類金属のみではなく、Puなどのアクチニド元素の115系でも超伝導が発見され話題となっている。115系にたいするミクロなモデルとして軌道縮退を考慮したハバード型の模型を構築し、磁性と超伝導に対する軌道縮退の影響について考察し、軌道縮退によってコントロールされるスピンゆらぎによる超伝導という観点を提唱した。3)UGe2は常圧下では強磁性金属である。圧力を加えると強磁性モーメントの大きさが変化し、強磁性相内部での1次転移近傍で超伝導が発見された。この特異な現象を理解するため、jj結合スキームでUGe2に対するモデルを構成し、可能な強磁性相を調べた。モーメントのことなる強磁性金属相が可能であることが明らかになったが、それらの間には、一般には、強磁性モーメントと平行ないし垂直なSDW成分を伴う相が存在することがわかった。昨年度に続きUGe_2について、j-j結合のスキームで理論研究を行なった。すなわち、5f軌道がスピン軌道相互作用によって分裂し6重縮退したj=5/2の軌道が各ウランサイトにあるとして、UGe_2の結晶構造を考慮した拡張ハバード模型を考える。このモデルで一様強磁性金属相の間の一次相転移が可能であることを示し、その相転移が可能なパラメーター領域の探索を行なった。今年度は当研究課題の最終年度であるので、これまでの研究成果のとりまとめを行なった。主な成果として次の諸点をあげることが出来る。(1)Ce115系を対象として、軌道縮退を考慮した有効ハミルトニアンを構築しその磁気的性質および超伝導の性質を理論的に調べた。超伝導が発見されたPuCoGa_5の電子状態の特徴を明らかにした。
肺組織幹細胞ニッチにどこまで迫ることができるか

本研究において、中枢気道、末梢肺レベルそれぞれの解剖学的部位固有の組織幹細胞の自己増幅能、分化能の評価系を確立し、標準化に成功した。さらに、中枢気道、末梢肺レベルそれぞれの解剖学的部位固有の幹細胞に適した組織幹細胞ニッチを作成し、可能な限り簡略化し、汎用化のためのプロトコールを確立した。すでに論文化しており、本方法が、汎用化されれば、肺の発生、老化、癌化の機序に関する研究が促進され、肺組織幹細胞を利用した再生医療の発展にもつながる。中枢気道、末梢肺組織からの組織幹細胞の自己増幅能、分化能の評価系の確立することに成功した。中枢気道においては、基底細胞(basal cells)が組織幹細胞として同定されている。その分離法、培養系を確立した分担研究者Hegab博士を中心に、中枢気道幹細胞系の技術を応用し、末梢肺組織に適した培養系、評価系の確立を行った。末梢肺上皮細胞分離については、中枢気道と同様にdispaseを用いて細胞を単離し、AutoMacsシステムを用いてCD45、およびCD31陽性細胞(血球系細胞、血管内皮細胞)を除去したのち、MoFlo sorter (Beckman Coulter)を用いて、EpCAM陽性の上皮細胞を選択する方法を選択した。これまでの興味深い知見として、中枢気道由来幹細胞のコロニーが均一な球形であることと対照的に、末梢肺上皮細胞からは、2週間培養後に形態学的に異なる3種類のコロニーが形成されることを明らかにした。我々がType Aと称するコロニーは、直径が100ミクロン以上の比較的大きい球形で、13層の薄い細胞層で成り立ち内腔が大きい。Type Bコロニーも大型であるが、細胞層は厚く不均一で小葉構造を呈し、内腔は狭い。Type Cコロニーは小型で円形または楕円形を呈し内腔は狭いか有さない。これらのコロニーに対して、従来のコロニー数、直径だけではなく、コロニーの質的評価が必須である。そこで、肺組織幹細胞から派生した分化に応じたさまざまなマーカーを用い、分化能を評価している。研究環境、研究者の充実と協力体制が整ったことによる。具体的には、マウスの中枢気道、末梢肺組織からの組織幹細胞の自己増幅能、分化能の評価系の確立することに成功した。研究室の細胞培養装置、遠心機などがほぼ専用として使用できる環境にある。また、4月から新規に本プロジェクトに加わった研究協力者の実験能力が高く、期待以上のスピードで成果を挙げている。肺の修復や成長に携わる組織幹細胞が肺の各領域に存在することが示唆されている。幹細胞がその性質を維持するためには適切な微小環境(ニッチ)が必要である。組織幹細胞の再生における役割、癌化の制御など研究すべき課題は山積しているが、問題点は、肺組織幹細胞ニッチの研究が他臓器に比べ遅れていることである。本研究では、中枢気道、末梢肺に存在する組織幹細胞のそれぞれの環境ニッチをin vitroで模倣し、可能な限り簡略化し、汎用化のためのプロトコールを提供すること、同時に、組織幹細胞の自己増増殖幅能、分化能の評価系を確立し、標準化することを目的とした。具体的には、以下2点について目的に達した。1.中枢気道、末梢肺レベルそれぞれの解剖学的部位固有の組織幹細胞の自己増幅能、分化能の評価系を確立し、標準化すること2.中枢気道、末梢肺レベルそれぞれの解剖学的部位固有の幹細胞に適した組織幹細胞ニッチを作成し、可能な限り簡略化し、汎用化のためのプロトコールを確立すること特に、末梢肺上皮のコロニー形成に線維芽細胞との共培養が必須であると報告されている。支持細胞としての機能を明らかにし、末梢肺上皮細胞:線維芽細胞比の最適化の検討を行った。線維芽細胞の割合を上げる我々の実験では、コロニー数、コロニーサイズともに、上皮と線維芽細胞の比を1:1(C)にする条件が最適であった。1:5、1:10と線維芽細胞をさらに増やしてもそれ以上のコロニー数増加、サイズ増大は認めず、むしろ細胞数過多によるアポトーシスを誘導した。さらに線維芽細胞から産生される線維芽細胞増殖因子2(FGF2)が重要な役割を果たすことをノックアウトマウスを用いて明らかにした。今年度も、可能な限り迅速に研究を進め、論文化を図りたい。呼吸器内科学
瀬戸内海における窒素固定ラン藻の生態学的役割と窒素動態への寄与の解明

単細胞性窒素固定ラン藻は、大気中のガス態窒素を細胞内で固定するため、海洋環境において窒素供給源として重要な微生物である。窒素固定は、窒素をアンモニアへと還元するニトロゲナーゼ(nifDK)とその反応に必要な還元力を供給するニトロゲナーゼ還元酵素(nifH)が担う。海洋の単細胞性窒素固定ラン藻は、nifH遺伝子配列に基づきUCYN (unicellular diazotrophic cyanobacteria) -A、BおよびCの3つのグループに分かれる。これらに関する研究は貧栄養な外洋域を中心に行われ、とりわけ広域に分布するUCYN-AとBの生理・生態学的研究は精力的に行われてきた。その一方で、陸域から栄養塩を供給される沿岸海域では、本ラン藻の重要性は相対的に小さいとの考えから今まで看過されその知見は乏しい。そこで本年度の研究では、瀬戸内海から得られたUCYN-Cに属するGS-1とYR-1の特徴を明らかにするため、ゲノム解読によりその系統解析と代謝経路の推定を行った。5つのハウスキーピング遺伝子(Adk, RpoB, GyrB, RecA, SecY)に基づくML系統樹およびゲノム全体の相同性を示すGenomic Similarity Score (GSS)に基づくデンドログラムを作成した結果、16S rRNA遺伝子に基づいた系統樹と同じくUCYN-Cは大きく3つの系統に分岐し、GS-1とYR-1は他のUCYN-Cとは系統的に離れた新規UCYN-C系統群を形成した。また、GS-1とYR-1は光合成や窒素固定、中央代謝経路など、重要な代謝経路は他のUCYN-Cと共有していた一方で、スクロース代謝に関わるSuS遺伝子やTreY/TreZ経路によるトレハロース合成経路を有しており、浸透圧を含めた多様なストレスにより強い系統だと考えられた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、瀬戸内海における窒素固定ラン藻の役割の解明を目指し、1分子生物学的手法を用いた窒素固定ラン藻の分布・多様性の解明という生態学的アプローチと、2瀬戸内海から新たに獲得した窒素固定ラン藻分離株の全ゲノム解読による代謝系の特徴づけという生理学的アプローチから研究を遂行している。1分子生物学的手法を用いた窒素固定ラン藻の分布・多様性の解明単細胞性窒素固定ラン藻の16S rRNA遺伝子を対象としたクローン解析の結果、UCYN-AとUCYN-Cに属する配列が得られた。特にUCYN-Cは、16S rRNA遺伝子に基づいて複数のクレード(Ribotype-1, 2, 3,以下それぞれR1, R2, R3)に分かれることを本研究から発見した。また、リアルタイムPCRの結果、UCYN-Aは低無機態窒素濃度時に検出されたが、一方でUCYN-Cは低水温・高無機態窒素濃度時でも高濃度に検出された。これらの結果から、瀬戸内海においてUCYN-AおよびUCYN-Cに属する単細胞性窒素固定ラン藻が分布しており、系統ごとに異なった分布をすることが明らかとなった。2瀬戸内海から獲得した新規単細胞性窒素固定ラン藻YR-1株のゲノム解読次世代シーケンサーMiSeqを用いてUCYN-Cに属するYR-1株のゲノム解読を行った。系統解析の結果、YR-1株はR1クレードと異なる枝に位置してR2クレードに属しており、YR-1株はR1クレードと系統的に異なる新規UCYN-C系統群であることが示された。また代謝系を推定した結果、R1クレードと比較してYR-1株のみが有する代謝系として、複数のトレハロース・スクロース生合成経路やTCA回路において酸化ストレス耐性を持つacnAを有していた。この結果から、YR-1株は、強光や塩濃度変化など多様なストレスに適応したゲノムを有していると推測された。

また、GS-1とYR-1は光合成や窒素固定、中央代謝経路など、重要な代謝経路は他のUCYN-Cと共有していた一方で、スクロース代謝に関わるSuS遺伝子やTreY/TreZ経路によるトレハロース合成経路を有しており、浸透圧を含めた多様なストレスにより強い系統だと考えられた。本研究では、1分子生物学的手法を用いた窒素固定ラン藻の分布・多様性の解明という生態学的アプローチと、2瀬戸内海から新たに獲得した窒素固定ラン藻分離株の全ゲノム解読による代謝系の特徴づけという生理学的アプローチという2つの研究の達成を目指している。1について、瀬戸内海由来の海水試料から単細胞性窒素固定ラン藻UCYN-AおよびUCYN-Cを多量に検出したという結果を得た。また、16S rRNA遺伝子に基づき、UCYN-Cは大きく3つのグループに分かれることを新たに発見した。これらの結果は瀬戸内海においてどのような窒素固定ラン藻が、どれぐらい分布しているかを示しており、分子生物学的手法を用いた窒素固定ラン藻の分布・多様性の解明という研究目的を順調に達成できていると考えられる。2について、瀬戸内海の単細胞性窒素固定ラン藻の中でもUCYN-Cに属するR2クレードが優占していたという結果を受け、R2クレードがどのような特徴を有しているかを明らかにするため分離株のゲノム解読を行った。その結果、R2クレードに属するYR-1株はR1クレードに比べ、強光や塩濃度変化など多様なストレスに適応したゲノムを有していると推測された。R2クレードに属する分離株のゲノム解読を行い、その特徴を明らかにしているため、瀬戸内海から得られた窒素固定ラン藻分離株の全ゲノム解読による代謝系の特徴づけという目標を順調に達成できていると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の研究目標は、1分子生物学的手法を用いた窒素固定ラン藻の分布・多様性の解明という生態学的アプローチと、2瀬戸内海から新たに獲得した窒素固定ラン藻分離株の全ゲノム解読による代謝系の特徴づけという生理学的アプローチという2つがある。このうち、1の「分子生物学的手法を用いた窒素固定ラン藻の分布・多様性の解明」という目標に関しては概ね達成できている。一方で、2の「瀬戸内海から新たに獲得した窒素固定ラン藻分離株の全ゲノム解読による代謝系の特徴づけ」という目標について、現時点でゲノム解読による代謝の特徴づけが可能な株はYR-1株のみであり、一株のみで今回発見されたR2クレードの特徴を明らかにすることは難しい。現在得られているR2クレードに属する分離株として、兵庫県洲本市五色浜から得られたGS-1株が得られている。今後、本株の無菌化を試み、そのゲノム解読を行って代謝系の特徴づけを行うことで、R2クレードがどういう特徴を有しているかについてより多くの情報が得られると考えられる。さらに、瀬戸内海由来海水試料からさらに単細胞性窒素固定ラン藻の分離を試み、解析に供する株数を増やすことで、UCYN-Cがどういうグループを有し、それぞれがどのような特徴を有しているかを明らかにする。
強磁場中二次元電子系からの発光スペクトルの研究

強磁場中二次元電子系は,電子間クーロン相互作用が系の性質を決める典型的な強相関電子系である。近年,磁場中での輸送特性だけでなく,光学測定がこの系の動的特性を追究する際の有力な手段となっており,特に分数量子ホール領域におけるフォトルミネッセンスのスペクトルは,複合フェルミオンのランダウ準位構造の反映を示唆するなど興味深い。本研究の目的は,強磁場中二次元電子系からの発光スペクトルを理論的に追究することである。特に,分数量子ホール状態とウィグナー結晶状態におけるフォトルミネッセンスの測定結果の差に注目して,電子結晶の融解という観点から,平均場的な一粒子描像の両相間における差を追究する。光学特性を追究する際には動的なアプローチが必要であるため,カダノフ・ベイム流の保存近似に基づいた自己無撞着グリーン関数法による理論的定式化を行った.その大規模数値計算向けのプログラムを作成し,本格的計算前の予備計算の一環として,同様のグリーン関数計算によって追究可能な貴金属ナノ粒子配列系による電磁場制御の問題を,理論的・数値的に追究した.このプログラムを本来の多体問題追究に必要な自己無撞着計算アルゴリズムに移植することによって,本格計算の大部分に着手することが可能となった.さらに,久保・マーティン・シュウィンガー条件が利用可能な系に限定することと,多重散乱理論に基づいた波動関数を利用することによって,計算すべき物理量の全てが,現時点で利用可能なワークステーションによって計算可能となった.その計算を現在遂行中である.量子ホール系とも呼ばれる強磁場中二次元電子系は,量子ホール効果の舞台として知られている.この系では,ランダウ量子化により運動エネルギーが大きなエネルギー間隔をもって離散化されるため,クリーンな試料では(ランダウ準位占有率が整数でない場合は特に)電子間のクーロン相互作用が系の性質を支配する.この典型的なフェルミ多体系の相関効果や動的特性を追究する実験的手段として,近年は光学的な手法を用いた測定が有力な手段となってきた.特に,分数量子ホール領域におけるフォトルミネッセンスのスペクトルは,(電子に二本の磁束量子が張り付いた)複合フェルミオンのランダウ準位構造の反映を示唆するなど,興味深いデータが得られるようになってきた.こうした優れた光学測定データの蓄積と,複合フェルミオン理論における準粒子描像と光学理論との相性の良さを鑑み,強相関電子系における平均場理論の新たな潮流を生み出すべく,量子ホール系に対する複合粒子理論の定式化を進めた.その際,ゲージ場を介して相互作用する粒子系を記述する理論の堅牢さと精度を確立するために,プラズモニクス分野で話題となっている貴金属ナノ粒子を層状に周期配置した系を題材として,理論の整備を行った.これによって,系のスペクトル分析の理論を構成する要素技術を確立することができた.強磁場中二次元電子系は,電子間クーロン相互作用が系の性質を決める典型的な強相関電子系である。光学特性を追究する際には動的なアプローチが必要であるため,カダノフ・ベイム流の保存近似に基づいた自己無撞着グリーン関数法による理論的定式化を行った.その大規模数値計算向けのプログラムを作成し,本格的計算前の予備計算の一環として,同様のグリーン関数計算によって追究可能な貴金属ナノ粒子配列系による電磁場制御の問題を,理論的・数値的に追究した.このプログラムを本来の多体問題追究に必要な自己無撞着計算アルゴリズムに移植することによって,本格計算の大部分に着手することが可能となった.さらに,久保・マーティン・シュウィンガー条件が利用可能な系に限定することと,多重散乱理論に基づいた波動関数を利用することによって,計算すべき物理量の全てが,現時点で利用可能なワークステーションによって計算可能となった.その計算を現在遂行中である.
機械的刺激による骨芽細胞におけるCTGFの転写調節メカニズムについて

マウスCTGFプロモーターをクローニングするために、鋳型としてマウス骨髄細胞より調製されたゲノムDNAライブラリーを作製した。Abrahamら(J.Boil.Chem.,2000)により発表されたマウスCTGFプロモーター領域にはTGF-β・TNF-αといった、骨芽細胞の分化に影響を及ぼすサイトカインに応答する領域が存在することが報告されている。従って、この報告と同じプロモーター領域(-805から+17)をクローニングするためにプライマーを設計し、PCRにてクローニングを行った。PCRにより得られたCTGFプロモーター断片は、TAクローニングベクターへ組み込み、DNAシークエンサーにて塩基配列の確認を行った後に、改めてpGL3 Basic Vectorへ組み込んだ(pmCTGF-pGL3)。得られたpmCTGF-pGL3はマウス骨芽細胞様細胞株であるMC3T3-E2細胞にLipofectAMINE法にて遺伝子導入を行い、フローサイトメトリーにて単一細胞コロニーを分離し、pmCTGF-pGL3の組み込まれたネオマイシン耐性遺伝子陽性細胞株の樹立を行った。また、制限酵素を用いてこのCTGFプロモーターから欠損型プロモーターを作成し、上記の方法と同様にpGL3 Basic Vectorへ組み込み、MC3T3-E2へ遺伝子導入を行い、細胞株樹立を行った。これらの細胞株を複数用いて、機械的刺激におけるCTGFプロモーターの活性化についての検討を、刺激時間等の条件を変化させながら行った。今後は、さらにこの欠損型プロモーターを詳しく解析し、機械的刺激によるCTGFプロモーターのエンハンサーおよびサブレッサー領域の同手、およびプロモーターの制御メカニズムについて解析していく予定である。従って、我々は、この報告と同じプロモーター領域(-805から+17)をクローニングするためにプライマーを設計し、PCRにてクローニングを行った。PCRにより得られたCTGFプロモーター断片は、TAクローニングベクターへ組み込まれ、DNAシークエンサーにて塩基配列の確認を行った後に、改めてpGL3 Basic Vectorへ組み込まれた(pmCTGF-pGL3)。得られたpmCTGF-pGL3はマウス骨芽細胞様細胞株であるMC3T3細胞に、ネオマイシン耐性遺伝子発現ベクターと共にLipofectAMINE法にて遺伝子導入を行い、選択薬剤と共に4週間培養し、ネオマイシン耐性遺伝子陽性細胞株を樹立した。現在、これらの細胞をさらに限界希釈法にて単一細胞コロニーを分離し、pmCTGF-pGL3の組み込まれた細胞株を選択しているところである。細胞の機械的刺激応答は、歯科領域においては、骨芽細胞だけではなく、歯根膜細胞においても解明する必要がある。しかし、歯根膜細胞は細胞集団が均一ではなく、細胞株も存在しないために、研究が進んでいないのが現状である。従って、我々は、歯根膜細胞における機械的刺激によるCTGF転写調節メカニズムについても研究を進めるために、歯根膜細胞のクローニングも行っている。現在、歯根膜の未分化細胞の単一細胞コロニーを分離・増殖させて、発現遺伝子をスクリーニングすることにより、それぞれの細胞株の性質を調べているところである。
グローバル化の進展に伴うマイノリティの新たな生存戦略と越境移住ネットワーク

本研究は、国民国家において周辺化されたマイノリティの人々が、グローバル社会において展開している新たな生存戦略を分析した。ブンマーク氏(タクシン大学・開発学)、サティアン氏(マラヤ大学・歴史学)、クラナローン氏(タクシン大学・地理学)ら研究協力者と、タイ国内から東南アジア全域に拡がるマイノリティの移民労働・ビジネスネットワークに関する学際的な実証分析を実施した。この結果、調査対象となった人々は、グローバル化によって経済的上昇については機会が増大したといえるが、いずれかの国民国家のなかで獲得せざるを得ない社会的地位に関しては上昇の機会を得るのは難しいという、二面的な状況にあることがわかった。これら2回の顔を合わせての研究発表と出版、さらに研究代表者の発表報告の共有によって、本年度は研究協力者間で概念の定義と研究の方向性さらに研究手法の共有を図ることができたと言えよう。研究プロジェクト3年目となる平成26年度は、マラヤ大学(マレーシア)でのワークショップ開催と、その場での発表およびコメントを踏まえた最終成果物の取りまとめを予定していた。研究責任者・研究協力者ともに最終成果物を意識したワークショップの発表ペーパー準備を進めていたが、マラヤ大でのワークショップが諸般の事情によって延期されたため、予算を平成27年度まで繰り越し、再度のワークショップ開催へ向けて調整することとなった。最終年度となる本年は、学術雑誌への投稿(石井、ブンマーク[研究協力者])、学術雑誌への投稿準備(サティアン[研究協力者])、書籍への掲載原稿準備(石井)および研究紀要での出版(クラナローンと石井の共著)が行われた。投稿については、当初特集号を組むことを予定していたが、本年半ばまでに全員の原稿が出揃わなかったため、別個の論文として投稿することになった。それぞれの原稿が現在レフリーの審査結果を待っている途中であり、次年度中には当初目指していた国際的な学術雑誌に掲載されることを期待している。万が一これが不採用となった場合には、いずれも修正のうえ別の学術誌への再投稿を行い、本研究に基づく研究成果が形となることが見込まれている。石井については、タイ南部国境地帯の町ダン・ノークとベートンおよびマレーシア北部のペナンにおいて、観光産業に従事するタイ北部山地民系の出稼ぎ者に関して、「タイ人」イメージの戦略的利用と移住ネットワークの重層性に関する論文を執筆した。またブンマークに関しては、クアラルンプールなどマレーシア諸都市において、ハラール・タイ料理店を経営するタイ南部出身のタイ系イスラム教徒たちについて、移民ネットワークの構造と働きについて分析した。また同時に、彼らがタイにいる場合と、マレーシアにいる場合とで、どのように「ムスリムらしさ」と「タイ人らしさ」を戦略的に使い分けているかを分析する論文を執筆・投稿した。またクラナローンに関しては、ランカウイの魚介加工工場で働くムスリム系タイ女性たちに関して、なぜ過去30年にわたってその移民の流れが続くのかを分析している。こうした一連の論文は、タイ少数民族の国境を超えた移民/ビジネス・ネットワークと、そこでエスニシティがどのように使い分けられているかの生存戦略を浮き彫りにするのに関して、いくらかの貢献となるのではないかと期待される。3年間の研究期間のうち最終年度(平成26年度)には3回目のワークショップを実施し、それをもとに最終成果物を取りまとめる予定であったが、諸般の事情によりこのワークショップ開催が1年延期されることとなった。これに伴い、研究プロジェクトの最終成果物の完成そのものが1年遅れることとなったため、2年目の終わりまで順調に進んでいた本研究プロジェクトが、最終年度に至って1年分延期された。この理由から、本研究プロジェクトはやや遅れているということができるだろう。社会学平成26年度分として計上していたワークショップ開催予算を次年度に繰り越していただいたので、平成27年度にこそ当初予定していた研究協力者を中心的な発表者としたワークショップを開催したい。平成27年度中にはワークショップの場でのインタラクティブなやりとりを通じた研究プロジェクトの最終成果物のとりまとめをし、平成27年度中の国際的な学術誌への「特集号」としての投稿を実現したい。本研究では、ネイション構築過程で周辺化されたマイノリティの人々がグローバル社会において展開している新たな生存戦略を、エスニック・マイノリティの越境移動に基づく生存戦略を事例に分析した。3人の研究協力者(タイ・タクシン大学のSutthiporn Bunmark氏とNisakorn Klanarong氏、またマレーシアのマラヤ大学のMala Rajo Sathian氏)の協力を経て、合計4つの事例からこの分析を進めている。

具体的には、Bunmak氏は1「イスラム性」を利用して越境ビジネスを展開するタイ国内のマレー・ムスリム人の事例を、またSathian氏は2「商品化されたタイ・イメージ」を利用して越境ビジネスを展開するマレーシア国内のタイ系の人々についての事例を、また石井は3「中国人性」を利用してマレーシアおよび周辺諸国にトランス・ナショナルな出稼ぎネットワークを構築している北部少数民族(旧国民党軍兵士の家族およびその子孫)、さらにNisakorn氏は4「タイ女性」イメージを利用してマレーシアに出稼ぎにいくタイ国内のマレー系民族を分析対象としてきた。これまでは各自がフィールド調査を実施し、年に1回のペースで日本で開催される会議やワークショップでセッションを立ち上げて発表をしながら、相互の調査について報告しあってきた。この作業を2年間滞りなく進めたことにより、最終年度となる今年度に実施する予定である理論的なとりまとめ(国民国家システムのもとで周辺化されたマイノリティは、グローバル化の進行によってさらにマージナライズされた存在となっていくのか、それとも国民国家システムの枠組みを超えて“居場所"を確保していくのかの検証)を進めるに十分なフィールド調査結果が蓄積されたと言えるだろう。当初計画していた、初年度初めの研究協力者を日本に集めたワークショップの実施による研究協力者間の概念と研究の方向性の共有、および初年度終わりに再び研究協力者を日本に集めた研究成果発表による研究方向性を世に問うことの双方が予定どおりに実施できたと言えよう。平成26年度は、マラヤ大学においてワークショップを開催する予定であったが、諸般の事情によりこのワークショップの開催が延期となった。(主たる招待講演者のキャンセル等の理由による。)これに伴い、ワークショップでのインタラクティブなやりとりをもとに発表ペーパーを加筆修正する予定であった最終成果物の出版そのものが、1年遅れる結果となった。本科研費研究では、これまでの2年間に蓄積されたフィールド調査結果を比較分析し、最終年度として理論的なとりまとめを行うため、マレーシアでのワークショップの開催と、雑誌の企画特集号としての投稿を計画している。まず現在、昨年度11月の日本社会学会での発表ペーパーについて、メンバーが相互のコメントをもとに修正中であり、それらのペーパーを再度発表しあう場として、2014年度9月26-27日(予定)に、マレーシアのマラヤ大学で第2回ワークショップの開催を計画している。このマラヤ大学ワークショップでは、研究協力者の1人Sathian氏を中核として他の研究協力者およびその周辺で同様の主題で発表ができる人を56名、それに加えて同主題の研究を国際的にリードしている研究者をコメンテーターとして呼ぶことを計画している。その発表ペーパーへのコメントと議論を踏まえて、各共同研究者は再度のペーパーの書き直しをする予定である)。そして、マラヤ大学ワークショップでのコメンテーターをIntroduction執筆者(それが無理ならば推薦者)として国際的な学術雑誌への特集号としての投稿をする予定である。特集号としての投稿を受け付けている国際的な学術雑誌としては、現在のところAsia Pacific Migration Journal (http://www.smc.org.ph/apmj/)を想定している。
グアノシン一リン酸合成酵素の反応機構解明と同酵素に応答して機能する分子の開発

グアノシン一リン酸(GMP)合成酵素は、キサントシン一リン酸(XMP)の2位カルボニル基をアデノシン一リン酸(AMP)化してAMP-XMPとし、GMPを生産するとされている。この酵素反応の鍵中間体であるAMP-XMPは、酵素活性部位で生成後直ちに次の反応に消費されるので、生体からの単離は困難である。また、AMP-XMPは安定性が低いカルボニル酸素原子上のリン酸基を持つために化学合成が難しい。これらの理由により、AMP-XMPに関する研究はほとんど行われていない。本研究は、AMP-XMP中のキサントシンの2位カルボニル基上のリン酸部位や核酸塩基の他の部位に官能基を導入した分子を合成標的とした。この様な分子は、GMP合成酵素による脱リン酸化に応答し蛍光発光や抗がん活性などを発現する機能性分子として働くことが期待される。まず、前年度開発に成功したキサントシン誘導体の2位カルボニル基のリン酸ジエステル化反応を用い、異なる官能基を有するリン酸ジエステル基の導入に成功した。更に、得られた化合物の水酸基の脱保護を行い、2位カルボニル基上のリン酸基の水溶液中での安定性に関する知見を得た。加えて、蛍光性核酸塩基をキサントシンの代わりに有するAMP-XMPアナログの合成に着手した。この様な非天然型核酸塩基を有するヌクレオシドの合成はグリコシル化によって行うのが一般的であり、そのためには6位カルボニル基の選択的保護と立体選択的グリコシル化が必要となる。そこで、6位カルボニル基の保護について検討し、ジフェニルカルバモイルクロリドとDMAPを用いると6位選択的な保護が収率良く進行することを見出した。また、近年研究代表者らが開発したヨウ化糖を用いるリボフラノシル化(J. Org. Chem. 2014, 7656; Eur. J. Org. Chem. 2018, 6355)が、6位がジフェニルカルバモイル基で保護された核酸塩基にも適用可能であることを見出した。当初の研究計画どおり、キサントシン誘導体の2位カルボニル基に対し、異なる置換基を有するリン酸ジエステルの導入に成功した。また、キサントシン誘導体合成の過程で特に合成収率が低かった2位アミノ基のジアゾ化ー加水分解の収率改善にも成功した。加えて、得られた化合物の水酸基の脱保護を行うことで、2位カルボニル基上のリン酸基の水溶液中での安定性に関する知見が初めて得られた。更に、ジフェニルカルバモイルクロリドとDMAPを用いる6位選択的ジフェニルカルバモイル化を開発した。この様な選択的保護法は、グリコシル化を経由する非天然型ヌクレオシドの合成に有用である。特に、本研究で開発を目指している蛍光性キサントシンを有するヌクレオシド誘導体の合成には欠かせないと考えれられる。また、グリコシル化に関しても、研究代表者らが近年開発したヨウ化糖をグリコシルドナーとする反応が、6位がジフェニルカルバモイル基で保護された核酸塩基にも適用可能であることを見出している。以上の成果を考えると、本研究はおおむね順調に進展していると言える。2019年度は、まずキサントシン誘導体の2位のリン酸ジエステル化の基質適用範囲の更なる拡大を試みる。次に、得られたリン酸ジエステルのヌクレアーゼ耐性について評価する。これに関しては、ヌクレアーゼ耐性が高いチオリン酸誘導体やその他のリン原子修飾リン酸誘導体を合成し、これらとの比較を行う。また、蛍光性キサントシン誘導体をキサントシンの代わりに有するAMP-XMP誘導体を合成する。加えて、抗がん活性を有するヌクレオシド誘導体を有するリン酸ジエステル基の導入について検討する。得られた化合物については、GMP合成酵素に対する応答性について調査する。更に、アデノシン一リン酸(AMP)化によるAMP-XMPの合成について検討し、GMP合成酵素によってGMPへと変換されることを確かめる。本研究は、AMP-XMP中のキサントシンの2位カルボニル基上のリン酸部位に官能基を導入した分子を合成標的とした。この様な分子は、GMP合成酵素による脱リン酸化に応答し蛍光発光や抗がん活性を発現する機能性分子として働くことが期待される。この様なAMP-XMPアナログの合成には、これまで達成されていないキサントシンの2位カルボニル基のリン酸化反応が必要であるため、本年度はその開発を試みた。まず、水酸基と6位カルボニル基を適切に保護したグアノシン誘導体の2位アミノ基をジアゾ化ー加水分解し、キサントシン誘導体へと誘導した。次に、これを基質として、2位カルボニル基のリン酸ジエステル化反応の検討を行った。

核酸塩基のカルボニル基に対するリン酸化反応は、研究代表者らが近年開発したCMMTを活性化剤としてホスホロアミダイトを反応させ、CSOで酸化後脱保護する方法(Chem. Commun. 2013, 49, 11503)の一例しか報告されていない。そこでこれを適用し、反応条件を種々検討したところ、目的とする2位カルボニル基がリン酸ジエステル化されたキサントシン誘導体が良好な収率で生成する条件を見出すことができ、キサントシンの2位カルボニル基のリン酸化反応の開発に成功した。当初の研究計画どおり、水酸基と6位カルボニル基を適切に保護したキサントシン誘導体を合成し、これを基質とする2位カルボニル基のリン酸ジエステル化反応の開発に成功した。また、キサントシン誘導体合成の過程では、酸性水溶液中で安定なトリイソプロピルシリル基による水酸基の保護、6位への選択的な導入が可能なp-ニトロフェニルエチル基が保護基として最適であり、2位アミノ基のジアゾ化ー加水分解では、最小限の水の存在下酢酸中亜硝酸ナトリウムを反応させる条件が最適であることも見出した。加えて、2位カルボニル基のリン酸ジエステル化の反応条件の検討では、イノシンの6位カルボニル基に対するリン酸化とは異なりCSOによる亜リン酸トリエステル中間体の酸化を長時間行うことで収率が劇的に向上することも見出した。この様な検討の結果、これまでに報告されていなかったキサントシン誘導体の2位カルボニル基のリン酸ジエステル化反応を開発することができた。核酸塩基のカルボニル基に対するリン酸ジエステル化反応の開発例は数少なく、本反応の他には研究代表者らが以前開発したイノシンの6位カルボニル基に対するリン酸ジエステル化反応が報告されているだけである。以上の成果を考えると、本研究はおおむね順調に進展していると言える。グアノシン一リン酸(GMP)合成酵素は、キサントシン一リン酸(XMP)の2位カルボニル基をアデノシン一リン酸(AMP)化してAMP-XMPとし、GMPを生産するとされている。この酵素反応の鍵中間体であるAMP-XMPは、酵素活性部位で生成後直ちに次の反応に消費されるので、生体からの単離は困難である。また、AMP-XMPは安定性が低いカルボニル酸素原子上のリン酸基を持つために化学合成が難しい。これらの理由により、AMP-XMPに関する研究はほとんど行われていない。本研究は、AMP-XMP中のキサントシンの2位カルボニル基上のリン酸部位や核酸塩基の他の部位に官能基を導入した分子を合成標的とした。この様な分子は、GMP合成酵素による脱リン酸化に応答し蛍光発光や抗がん活性などを発現する機能性分子として働くことが期待される。まず、前年度開発に成功したキサントシン誘導体の2位カルボニル基のリン酸ジエステル化反応を用い、異なる官能基を有するリン酸ジエステル基の導入に成功した。更に、得られた化合物の水酸基の脱保護を行い、2位カルボニル基上のリン酸基の水溶液中での安定性に関する知見を得た。加えて、蛍光性核酸塩基をキサントシンの代わりに有するAMP-XMPアナログの合成に着手した。この様な非天然型核酸塩基を有するヌクレオシドの合成はグリコシル化によって行うのが一般的であり、そのためには6位カルボニル基の選択的保護と立体選択的グリコシル化が必要となる。そこで、6位カルボニル基の保護について検討し、ジフェニルカルバモイルクロリドとDMAPを用いると6位選択的な保護が収率良く進行することを見出した。
超細胞毒性ポリケタイドcallystatinAの全合成と構造活性相関

海洋生物由来の生物活性物質探索研究の過程で、長崎県五島列島で採取した海綿Callyspongia truncataから、培養腫瘍細胞に対して著しく強い細胞毒性(KB cellに対するIC50=10pg/ml)を示す新規ポリケタイドcallystatinA(1)を単離し、機器分析および合成化学的手法によりその全化学構造を決定している。しかしながら、1は微量成分(新鮮海綿1Kgから収量1mg)であることよりin vinoでの作用および作用機序の解明と我々の提出した絶対立体構造の確認を目的として全合成研究に着手した。そして、アリリックトリブチルホスホラスイリドを用いるE-選択的Wiitig反応とEvansの不斉アルドール反応を鍵反応として利用し、1の始めての全合成に成功するとともに、我々の提出した絶対立体構造が正しいことを確認した。また、1の大量合成にも着手し、その過程でより実用的な合成法を確立するとともに、in vivoでの活性を検討し、1はin vivoにおいても優れた抗腫瘍作用を有することを見出した。さらに、callystatinA(1)の構造活性相関を明らかにする目的で数種のアナログの合成を行い、5位の立体配置、8位エチル基および10位のメチル基が活性発現に大きく寄与していることを明らかにした。また、1の活性発現に直接関与するファーマコフォーは不飽和ラクトン部分であり、この部分が受容体との結合部位であることを見出すとともに、16位以降のβ-ハイドロキシケトン部分はその受容体との結合形成をより強固していることを合成化学的に明らかにした。海洋生物由来の生物活性物質探索研究の過程で、長崎県五島列島で採取した海綿Callyspongia truncataから、培養腫瘍細胞に対して著しく強い細胞毒性(KB cellに対するIC_<50>=10pg/ml)を示す新規ポリケタイドcallystatinA(1)を単離し、機器分析および合成化学的手法によりその全化学構造を決定している。しかしながら、1は微量成分(新鮮海綿1kgから収量1mg)であることより、in vivoでの作用および作用機序の解明と我々の提出した絶対立体構造の確認を目的として全合成研究に着手した。また、1の抗腫瘍活性の検討を行うためにその大量合成を検討し、その過程でより実用的な1の合成法を確立し、現在in vivoでの抗腫瘍活性を検討している段階である。さらに、1の構造活性相関を明らかにする目的で数種のアナログの合成を行い、これまでのところ5位の立体配置と10位のメチル基の存在が活性発現に寄与していることを明らかにした。また、1の活性発現に直接関与するのは1位から9位までの不飽和ラクトンと共役ジエンまでの構造単位であり、16位以降のβ-ハイドロキシケトン部分はその活性増強に寄与していることを見出した。