hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離散構造の導入による離散資源配分問題の深化

また、この成果を複雑な制約下での現実の学科配属問題に関する不均衡の是正のために適用した結果,現実問題の解決に大きく貢献した.(テーマ6)については,前年度の研究成果であるが,学生に対する戦略的頑健性と安定性よりは若干弱い性質を満たす割当を求めるメカニズムの構築にも成功しており、今年度はその成果に関する論文が,経済系の一流学術雑誌であるAmerican Economic Journal: Microeconomicsに採択された.(テーマ4)「離散凸解析と不動点定理の研究」については完全解決には至っていないが,部分的な成果を得ることができた.この成果については論文を作成中である.学生の学科への配属や研修医の病院への配属の決定という離散資源配分問題は実用性の高い重要な問題である.グラフ構造や離散凸解析などの離散構造を導入し,安定マッチングモデルを一般化して適用範囲の広い離散資源配分問題を構築し,その解析を行うことを目的とした.包括的な離散資源配分問題に対する戦略的頑健性をもつメカニズムの構築,安定マッチングモデル(2部グラフ上のモデル)の一般の有向グラフへの拡張等の研究を実施し,雑誌論文6編,投稿中の論文2編,執筆中論文2編の成果を得た.7つのテーマのうち,(テーマ1),(テーマ2),(テーマ5)の3つのテーマについては完成された成果を得て,学術雑誌に掲載済み,掲載決定あるいは投稿済みの状況である.(テーマ3)と(テーマ7)の2つのテーマについては計画通りの成果を得ており,2015年度内には学術雑誌に投稿できる状況である.最終年度で(テーマ4)と(テーマ6)に取りかかる状況である.(テーマ4)を継続しながら、(テーマ3)をはじめ、これまでの研究成果を研究集会および学術雑誌を通して、積極的に発信する。情報学,応用数学,特に離散最適化,離散構造,アルゴリズム論(テーマ3)と(テーマ7)に関する研究をまずは終了させ,(テーマ4)と(テーマ6)に取りかかる.一方,既に得た成果について実用面での貢献についても実施する予定である.平成24年度においては,(テーマ1),(テーマ2)の一部,(テーマ3)について取り組む計画であったが,(テーマ2)については一つの研究成果を完成し,もう一つの研究成果は,まとめればよい状況である.(テーマ3)については,理論的な見通しは立っており,理論面での細部の確認と計算機実験による有効性の確認へと移行できる状態である.(テーマ1)の進捗が遅れているが,一方で(テーマ2)での進展が予定以上であるため,おおむね順調に進展していると判断している.7つのテーマのうち3つのテーマについて一定以上の成果を得ている.特に(テーマ2)については予想以上に発展性があり,他のテーマへの移行が予定よりやや遅れている.また,平成25年度は成果を得ることに集中したため,論文としてまとめる段階がやや遅れている.2015年度予定していた国外における国際研究集会への参加を取り止めたため。2014年度予定していた海外出張を取り止めたため.海外の関連研究者との議論を行い最新の情報を得ることは、本研究課題完遂のために非常に重要である。2016年度5月にボン(ドイツ)で開催される研究集会はまさに当該研究課題に関連するもので、これに参加し情報交換を行う計画である。(テーマ2)に関しては平成24年度で得た第2の成果について論文としてまとめ,更なる進展を目指す.
エクソソームによる甲状腺濾胞癌診断システムの開発

本研究は、分化型甲状腺癌の中で濾胞腺腫との鑑別が困難な濾胞癌の術前診断について、細胞から分泌されるエクソソームをターゲットに、新しい診断システムを構築することを目的としたものである。2018年度は、前提となる基礎検討、検体準備として以下を行った。(1)複数のヒト甲状腺癌細胞株、不死化されたヒト正常甲状腺濾胞上皮細胞(Nthy-ori 3-1)、TSH受容体を過剰発現させたHEK293細胞が、in vitroの環境下でTSH受容体を発現したエクソソームを分泌していることを確認した。さらにTSH受容体発現エクソソームが存在する環境で、TSH受容体過剰発現HEK293細胞に刺激型抗ヒトTSH受容体モノクローナル抗体(M22抗体)を添加すると、デコイ効果によりcAMP産生が低下することも確認し、機能的にも甲状腺細胞由来TSH受容体発現エクソソームの存在を立証した(Thyroid. 2019)。今後、ヒト血清中でTSH受容体発現エクソソームの検出を試みる。(2)倫理委員会承認に基づき、甲状腺の濾胞癌15例、濾胞腺腫51例、腺腫様結節16例、乳頭癌12例、髄様癌1例の計95例で術前後の患者血清を確保した。これらの血清(髄様癌を除く)から各疾患5検体ずつのプールサンプルを作製し、高純度エクソソームを精製した。精製後のエクソソームをトリプシン消化し、iTRAQ試薬で標識した後に、nano-LC-MS/MSによりプロテオーム解析を行い、疾患間でのエクソソームタンパクの発現パターンの違いを見い出した。今後、濾胞癌症例のエクソソームタンパクの特徴を詳細に調べ、診断に有用なマーカーの候補を同定する。In vitroの実験ではあるが、正常甲状腺濾胞上皮細胞や甲状腺癌細胞がエクソソームを分泌していること、さらには甲状腺に特異的なマーカーとなりうるTSH受容体がエクソソームに発現していることが確認できたことは、抗TSH受容体抗体を用いて、ヒト血清で甲状腺由来エクソソームを検出できる可能性を示している。また、患者血清から単離した高純度エクソソームのプロテオーム解析により、濾胞癌をはじめ各疾患間でのエクソソームタンパクの発現パターンに違いを見い出せたことから、今後の患者血清での疾患特異的マーカーの同定につながる結果を得られたことになる。加えて、臨床検体の確保も順調であり、有用性の検討に十分な数を揃えることができる見通しである。このため研究は概ね順調に進展していると考える。疾患間のプロテオーム解析の結果を元に、濾胞癌の診断マーカーになる可能性の高いエクソソームタンパクを選び、それに対する抗体を入手あるいは作成する。甲状腺癌細胞とNthy-ori 3-1細胞の培養上清から超遠心法で単離したエクソソームについて、候補タンパクとエクソソームマーカーCD9・CD63等のウエスタンブロット解析を行い、候補マーカーの発現上昇を確認する。さらに、サイズ排除クロマトグラフィー、密度勾配遠心、CD9・CD63による免疫沈降等により分離したエクソソームのウエスタンブロット解析を行うことにより、候補マーカータンパクがエクソソームに存在することを確認する。また、引き続き書面で同意の得られた甲状腺腫瘍患者について、術前後での血清確保を継続する(目標症例数:濾胞癌30例、濾胞腺腫100例、腺腫様結節30例、乳頭癌40例の計200例)。血清からPSアフィニティー法等により単離した高純度エクソソームのウエスタンブロット解析を行い、マーカータンパクが患者血清エクソソームに存在することを確認した後、疾患間・術前後でも解析を行い発現量を比較することで、疾患特異的マーカーとしての有用性を検証する。マーカーとしての有用性が確認された際には、検出システムを開発し、定量的な比較解析を目指す。

精製後のエクソソームをトリプシン消化し、iTRAQ試薬で標識した後に、nano-LC-MS/MSによりプロテオーム解析を行い、疾患間でのエクソソームタンパクの発現パターンの違いを見い出した。今後、濾胞癌症例のエクソソームタンパクの特徴を詳細に調べ、診断に有用なマーカーの候補を同定する。In vitroの実験ではあるが、正常甲状腺濾胞上皮細胞や甲状腺癌細胞がエクソソームを分泌していること、さらには甲状腺に特異的なマーカーとなりうるTSH受容体がエクソソームに発現していることが確認できたことは、抗TSH受容体抗体を用いて、ヒト血清で甲状腺由来エクソソームを検出できる可能性を示している。また、患者血清から単離した高純度エクソソームのプロテオーム解析により、濾胞癌をはじめ各疾患間でのエクソソームタンパクの発現パターンに違いを見い出せたことから、今後の患者血清での疾患特異的マーカーの同定につながる結果を得られたことになる。加えて、臨床検体の確保も順調であり、有用性の検討に十分な数を揃えることができる見通しである。このため研究は概ね順調に進展していると考える。疾患間のプロテオーム解析の結果を元に、濾胞癌の診断マーカーになる可能性の高いエクソソームタンパクを選び、それに対する抗体を入手あるいは作成する。甲状腺癌細胞とNthy-ori 3-1細胞の培養上清から超遠心法で単離したエクソソームについて、候補タンパクとエクソソームマーカーCD9・CD63等のウエスタンブロット解析を行い、候補マーカーの発現上昇を確認する。さらに、サイズ排除クロマトグラフィー、密度勾配遠心、CD9・CD63による免疫沈降等により分離したエクソソームのウエスタンブロット解析を行うことにより、候補マーカータンパクがエクソソームに存在することを確認する。また、引き続き書面で同意の得られた甲状腺腫瘍患者について、術前後での血清確保を継続する(目標症例数:濾胞癌30例、濾胞腺腫100例、腺腫様結節30例、乳頭癌40例の計200例)。血清からPSアフィニティー法等により単離した高純度エクソソームのウエスタンブロット解析を行い、マーカータンパクが患者血清エクソソームに存在することを確認した後、疾患間・術前後でも解析を行い発現量を比較することで、疾患特異的マーカーとしての有用性を検証する。マーカーとしての有用性が確認された際には、検出システムを開発し、定量的な比較解析を目指す。研究の進展に伴い、当初予想し得なかった新たな知見、すなわち甲状腺癌細胞と不死化正常甲状腺濾胞上皮細胞がTSH受容体発現エクソソームを分泌している可能性を示唆する知見が得られ、その論文発表を優先したことから、当初の研究計画を変更する必要が生じた。次年度使用額は、ヒト血清中でTSH受容体発現エクソソームの検出と濾胞癌の診断に有用なエクソソームマーカーの候補の同定に使用する。
人のリジリエンスを促進するコミュニティ要因の実証研究―国際地域比較調査を通して―

人が深刻な逆境や脅威に見舞われた際、その衝撃を被るものの、ポジティブな適応が生まれることがあります。そのことを端的にリジリエンス(復元力)とよびます。本研究は、「人のリジリエンスには、心理的要因以上に、コミュニティの資源が作用しているのではないか」という学術的問いを基に、人がリジリエンスを達成できるために必要なコミュニティの資源・環境について、日本および北米の複数のコミュニティにおいて聴き取り調査による実証研究を実施することにより、生活支援に必要な資源とその供給方法を探究することにある。
新規糖ヒドラジン誘導体の分子設計と生物機能評価に関する研究

共同研究者のCui博士らは、フラン環を分子内に持つヒドラゾン誘導体(フランヒドラゾン)が顕著な殺虫活性ならびに抗癌活性を持つことを明らかにしてきた。しかし、これらフランヒドラゾン誘導体は水に対する溶解性が低いため、用途が制限される他、細胞や植物を用いた機能評価が難しいなどの問題があった。本研究では、これらフランヒドラゾン誘導体を水溶性化合物に変換することを目的として、糖分子を導入した「糖ヒドラジン誘導体」を新たに分子設計した。サリチル酸の糖誘導体から目的とする一連の化合物(グルコース型、ガラクトース型、ラクトース型)を実際に合成して、それらの化学構造をNMR,MS,IRスペクトルで確認を行った。糖の導入により、ヒドラジン誘導体は、純水中でミセル様の自己集合体を形成し、5%含水DMSO液中では完全に溶解した。この含水DMSO溶液を用いて、3種のがん細胞を用いた抗癌試験を実施した。その結果、フランヒドラゾンの抗癌活性は、糖(グルコース、ガラクトース、ラクトース)の導入によって、完全に消失することがわかった。次に、4種の植物病原菌に対して、対応する4系列の植物を用いた活性試験を実施した。その結果、既存の抗菌剤に比較して、ラクトース誘導体で高い活性が確認された。植物を用いない試験では、抗菌作用を示さなかったことから、これら糖ヒドラジン誘導体は、植物自身に働きかけて、病原菌防御因子を誘導していると推測された。平成23年3月の大震災により、研究活動への,甚大な影響が懸念されたが、JSPS博士研究員の努力により、当初予定していた通りに進展した。目的とした糖ヒドラジン誘導体(計6種)の合成を完了し、これらについては、植物病原菌を扱う共同研究グループによって機能評価が進められている。さらに、植物ウイルスを標的とする新規糖誘導体の設計と合成に着手している。本研究課題は現JSPS博士研究員の任期完了に伴って、一時的にその進展がスローダウンすると考えられる。他研究グループとの共同研究が本課題をベースに進行中であり、博士研究員の任期の中で、出来る限り多くの進展をはかっておきたい。設計して新たに合成した化合物について、顕著な生物機能が確認された場合は、特許出願をおこない、今後も応用研究を展開する予定である。一方、生物機能の評価に、予想以上に化合物量が必要であることがわかり、合成を十分量に行うことに苦心している。今後、在籍する日本人学生の研究遂行能力ならびに技術力を向上させて研究の展開を図りたい。研究代表者らはこれまでの研究で、フラン環を分子内に持つヒドラゾン誘導体(フランヒドラゾン)が顕著な殺虫、抗癌作用を示すことを明らかにしてきた。しかし、これまでのフランヒドラゾン誘導体は水溶性が低いため、用途適用性が大きく制限されていた。そこで、本研究では、これらフランヒドラゾン誘導体に水溶性を付加する一つの戦略として、糖を末端に持つヒドラジン誘導体を新たに分子設計した。これを化学合成するための鍵中間体とし、チオサリチル酸グリコシドを合成し、これをフェニルヒドラジンアミド誘導体に変換して糖ヒドラジン誘導体を合成した。糖として、グルコース、ガラクトース、並びにラクトースを選択し、それぞれヒドラジン化した。これら糖ヒドラジンの合成ついては、温度、溶媒、触媒などの各種反応条件を検討して、最適化を行なった。最終段階で、フラン環を導入して目的とする糖ヒドラジンフラン誘導体を合成した。一部の化合物につき、水溶性評価,毒性評価、動物細胞を用いた抗癌活性、植物を用いた病原菌耐性誘導試験(植物免疫誘導活性)を実施した。その結果、ラクトースを導入したヒドラジン誘導体は、いずれも水溶性が増し、細胞毒性が消失するなど、顕著な糖導入効果が確認された。また、高い抗癌作用を示していたフラン誘導体の活性が、ラクトースの導入により消失した。逆に、いくつかの化合物において、植物病原菌に対する耐性が、ラクトース分子の導入によって高まるなど、興味深い知見を得ることができた。

平成23年3月の大震災により、研究活動への,甚大な影響が懸念されたが、JSPS博士研究員の努力により、当初予定していた通りに進展した。目的とした糖ヒドラジン誘導体(計6種)の合成を完了し、これらについては、植物病原菌を扱う共同研究グループによって機能評価が進められている。さらに、植物ウイルスを標的とする新規糖誘導体の設計と合成に着手している。本研究課題は現JSPS博士研究員の任期完了に伴って、一時的にその進展がスローダウンすると考えられる。他研究グループとの共同研究が本課題をベースに進行中であり、博士研究員の任期の中で、出来る限り多くの進展をはかっておきたい。設計して新たに合成した化合物について、顕著な生物機能が確認された場合は、特許出願をおこない、今後も応用研究を展開する予定である。一方、生物機能の評価に、予想以上に化合物量が必要であることがわかり、合成を十分量に行うことに苦心している。今後、在籍する日本人学生の研究遂行能力ならびに技術力を向上させて研究の展開を図りたい。
ペトリネットによるFMSのダイナミックモデリングに関する基礎研究

FMSの動的なダイナミックな状態を把握し制御することを目的にそのモデルをいかに構築するかに関して種々の研究を行いしかるべき成果を得た。なお、研究を進めていく過程で当初の研究計画設定段階では予測もつかなかったような問題やそれらの問題解決へのアプロ-チを通じて各種の新しい理論や知見が得られた。本研究で得られた成果を以下に箇条書きに記述する。すなわち、(1);FMSと一口に言っても種々の形態が存在していること、(2);したがってFMSを理論的に議論するためには一般的FMS、すなわち形式論的FMSを、またその説明機能のためには設計過程とのアナロジ-をとることが有用であること、(3);3次元実体物としての素材が設計された製品形状へと変形していくプロセスをモデリングするためには3Dモデル記述が適しているがそのためには形状モデルのユニフィケ-ションが必要となること、(4);FMSが真に柔軟性をもつためにはFMSのどのレベルにおいても常に動的な状態空間を保持していること、(5);動的な状態空間を保持しているFMSを記述するには拡張型のペトリネットおよびそのさらなる拡張型としてのコネクショニストモデルが必要であること、(6);拡張型のペトリネットのための新しい理論開発向けに各種の定義と定理およびそれらの利用形態としての各種アルゴリズムを開発したこと、(7);拡張型としてのコネクショニストモデルとして多層化コネクショニストモデルを開発した、(8);また刻々状況に応じて変化するであろうFMSにおけるスケジュ-リングをもモデリングする目的で新しく動的ネットワ-クの概念を導入したHopfield型ニュ-ラルネットワ-クの理論開発を行ったこと、(9);さらに生命体と生産システムとの関連性確立へのアプロ-チを試みていること、などである。これらはIMS(Intelligent Manufacturing Systom)開発の理論的武器を提供するものとなろう。本年度の研究実施計画に対しては以下のようなサブテーマを設定した.すなわち, 1);形状モデリング, 2);パターン認識問題, 3);協調動作に関する理論展開, 4);スケジューリング,及び5);全体を統括するスーパバイザの必要性.これらの各サブテーマはFMSのダイナミックモデリングを実行するために必要と考えられるもので,本年度は,嘉数を中心にして上記サブテーマ1)5)に亘る全システムの理論的分析の実行が行われた.その結果として,以下のような結果となった.1)に関して;3次元ソリッドモデルを考える,実際の工場の中を流れる形状には,いわゆる自由曲面を含むものも数多く存在するが, FMSのダイナミックモデリングという視点で問題を捉えるとCSGモデルで充分であることが結論され,かつ空間認識問題を考えると, CSGモデルであることが要求される.2)に関して;これは1)の結果にも影響されるがCSGの集合論的形状構築法がネックになる.ゆえに本問題を解決するためのCSGのユニフィケーションに関する理論的アプローチを行い,その一部を学会で公表した.3)に関して;これは4)にも関係するがペトリネットを用いる.しかし単純ペトリネットでは実はFMSのスケジューリングや協調動作(ロボットやコンベア,工作機械等の)を完全に制御,表現出来ないケースがあることが判った.それゆえペトリネットの中に自己フィードバック機能を持つような新しいペトリネットの提案を行い,現在その特性を分析中である.4)及び5)に関して;基本的にはペトリネットによるが,上述で判るように問題向きにペトリネットを改良することの必要性が判明した.また,将来に向けてペトリネットによる学習制御問題にも新しいアプローチを試みはじめている.前年度の研究実施の結果、すでに以下のことが判っている。

すなわちFMSで処理される製品形状を表現するのはCSGモデルで充分であること、さらに組立問題や、FMS物理空間内での一般的問題として必要となる幾何推論問題を考慮すると、空間認識が可能なモデルとしてのCSGの中でも、特にペテルティ空間のような、ポテンシャル場の設定が必要となること等である。これらとも関連するが、他のFMSダイナミックモデリングの根幹をなすものとして、パターン認識問題がある。これには、CSGのユニフィケーション問題等のアプローチを行ってきたが、本年度の研究結果として、このようなアルゴリズム的アプローチ、あるいは理論指向的アプローチではパターン認識は不可能であることが判ってきた。そこで、これを解決するための1つのアプローチとして現在、2つのタイプのニューラルネットワーク、すなわちラメルハート型とコグニトロンによるアプローチを試みているところである。一方、状態が時々刻々と変化してゆくような問題空間の制御と表現には、状態変化の様相があらかじめ判っている時には、ペトリネットが有効であることが判っている。FMSにおけるこの種の全ての問題は、実はその一般化問題として、設計問題と等価であることが示された。ゆえにFMSのペトリネットによるダイナミックモデリングのアナロジーとして、ペトリネットを用いた設計自動化問題として、境界因子法へのペトリネットの導入による設計手順の制御問題として捉えられて、この問題への理論的アプローチを試みた。これらの結果は、主に精密工学会で発表している。また、これらとは離れてペトリネットそのものの性質についてもFMSがらみでアプローチした。更にスケジューリング問題に関してもホップフィールドタイプのニューラルモデルを提案し、2、3の実験結果を得ている。
Biobjeによる遺伝子発現シミュレーションの線虫個体への応用

我々は,本研究室(東京医科歯科大学難治疾患研究所形質発現)にておいて開発された遺伝子発現シミュレーター『BIOBJE』の基本アルゴリズムを応用し,線虫の行動パターン解析用の理論モデルを作成した.実際の線虫の移動パターンに関しては、統計処理された実験データを論文等より収集し,このモデルに、入力することによって,線虫の行動パターンを再現することに成功している.インターフェース面では、UNIX上でのglibを利用したC++での開発からJAVA言語を利用した開発に切り替え,行動パターンの実験データを収集するソフトとの連携を考慮して開発を進め,現在はWindows上で利用出来るインターフェイスを開発済みである.モデリング手法の開発、応用については,遺伝子発現シミュレーターにてモデル構築理論に,統計的,数学的なアルゴリズムを追加し,より詳細な条件下(たんぱく質、mRNAの拡散,移動パター,局在を扱うことが出来る)でのシミュレーションが可能となった.我々は,この新たなモデリング手法を組み込んだBIOBJEを用いて,ショウジョウバエにみられるサーカディアンリズム系の遺伝子発現ネットワークについて,詳細な解析を行った。そして,この新しい手法でその遺伝子制御パターンを再現出来たことを国際会議(GIW2002)にて発表した.今後は、実験的手法を用いた線虫の行動パターンの解析と,その理論的解析が必要となるが,その部分の解析は線虫を用いた線虫の行動パターンの概日リズムの解析で実績のある北里大学・医療系研究科・長谷川健治助教授との共同研究を平成15年4月より行うことが決まっている。
π造形科学のための理論設計・解析手法の開発と応用

様々な計算シミュレーション技術を活用して、造形されたπ電子系物質の構造と機能を予測・解析することを目的とした研究を行なった。物質の性質の多くは構造変化や分子間相互作用によるエネルギー変化、あるいは外部からの摂動に由来するエネルギー変化に起因する。このため、本研究では分子のエネルギー変化の特徴を反映する様々な物性値を計算し、それらを記述子とする機械学習手法を開発することを目指した。また、その機械学習手法を応用して、機能性物質を予測するための手法についても検討した。今年度はπ電子系物質の機能として、生体系での活性(酵素反応の阻害効果や昆虫の行動制御効果)に注目し、実験により得られた活性指標と、我々の提案する記述子との相関を解明した。両者の相関を定量的に表現する回帰式を導出し、機能を支配する重要な電子的因子を見出すとともに、その数値に基づく最適物質の条件を明確にした。この条件を元に、別途作成した分子データベースからの探索を行い、有望物質をいくつか探索することができた。また、機械学習のための記述子として、電子状態計算により求められる三次元的形状情報を記述子とする新たな手法も開発した。これによって、複数の分子の電子状態の空間的特徴の相関を調べ、機械学習に用いることができるようになった。その他、ホール輸送材料として利用されているπ電子系物質に関する機械学習も実施し、ホール輸送特性に重要な電子的因子の解明、および高性能な新規化合物を提案するに至った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、π共役系化合物による分子造形に関する理論計算シミュレーションを実施し、その構造物性相関の解明・予測とそれに基づく電子状態学の確立を目指した研究を行っている。平成26年度は、領域内の実験グループとの共同研究として、様々な形状のチオフェンオリゴマーの電子状態と光物性および自己組織化特性、グラファイト型窒化炭素やお椀型π共役分子の弾性変形挙動、に関する検討を行った。加えて、金属イオン等による複合π共役系化合物の発光特性の制御についても領域外実験グループとの共同研究として実施した。また分子造形支援を目的として、分子設計ツールの開発に取り組んだ。チオフェンオリゴマーについては、モノマーをシス形に連結することによって得られる環状構造に特に注目し、重合度の変化、環の積層や多重環構造形成、環の圧縮や拡張による電子状態と光吸収スペクトルの変化について系統的に研究した。チオフェンオリゴマーの自己組織化については、実験的に観測された構造パターンの成因を分子間相互作用解析を通じて検討した。グラファイト型窒化炭素やお椀型π共役分子の弾性変形挙動については、分子の弾性変形に要する力や圧力を評価する手法を新たに考案し、実際の分子系に応用した。検討の結果、偽2次元的ネットワークポリマーであるグラファイト型窒化炭素が極めて小さな圧力で平面型構造になること、お椀型分子ではかなり高い圧力を印可しなければ平面型構造にならないことが定量的に示された。複合π共役系化合物の発光特性に関しては、金属イオンとの相互作用によるスペクトル変化の原因や、分子集合体形成によるスペクトル変化の原因を解明することができた。分子設計ツールについては、電子状態計算で得られる分子構造、電子状態、基本物性の情報、および文献から得られる物質キーワードを集積するデータベースシステムと検索機能および分類・解析機能を開発した。平成27年度は、昨年度に引き続いて(1)規則的に連結したπ共役オリゴマーの光吸収特性と集合化構造に関する理論研究、(2)開発した分子の弾性的特徴を解析する計算手法の応用、(3)分子造形支援ツールの開発、を継続して行った。以下に各テーマの概要を述べる。(1)規則的に連結したπ共役オリゴマーの構造物性相関:分子モチーフ(モノマー)を高度な対称性を有する分子アセンブリ(オリゴマー)へと集積することによって、電子状態と機能にどのような特徴が現れるかを検討した。昨年度の環状チオフェンの検討に続いて、今年度は共同研究者が実験的合成した鎖状分子オリゴマーについて検討した。独自研究としては、メレムをフラクタル図形の形に集積した分子アセンブリを調べた。(2)分子の弾性的特徴に関する解析:昨年度開発した「分子の力学的な硬さ・柔らかさ」の評価法を用いると、分子に印加する応力と物性変化の相関を調べることができる。今年度は、V字型構造を有する反芳香族化合物のメカノクロミズムから、分子に印加される応力の値を推定する解析を行った。(3)分子造形支援ツールの開発: π造形のような分子造形のためには、分子モチーフの選択と分子アセンブリの設計が必要である。天然に存在する有用な分子モチーフを探索するため。今年度は5万件の登録数がある植物2次代謝物のデータベースに注目し、登録されている分子のうち約1万個について電子状態計算を行って我々独自の電子状態データベースを作成した。分子探索ツールの開発については、電子スペクトルのデータを中心とする約20個の電子的記述子に基づいて、分子を探索するツールを開発した。概要に記述したもの以外にも共同研究として領域内外の有機化学者を支援する多数の研究を行っており、成果の公表が遅れている。

また、マンパワーの不足から、全体的にみて各テーマのデータ量が不足しており、得られた知見の確認・検証が不十分である。今後は研究補助者を雇用して研究を推進する。第一原理電子状態計算を活用して、π電子系分子の構造機能相関に関する解析手法の開発と応用を行った。解析手法としては、昨年度分子の硬さ・柔らかさを定量的に評価する計算アルゴリズムを発展した新たな手法を考案した。従来の手法では、分子圧縮の方向に異方性があったが、等方的な圧縮ができるように圧縮プローブを変える方法を提案した。また、数値計算の速度を大幅に改善する工夫も行った。電子機能の解析に関する解析手法としては、π電子系ホール輸送材料のホール移動度と電子的記述子の相関に関する統計解析を行い、ホール移動度を予測する数式を導出する電子状態インフォマティクス手法を確立した。加えて、π電子系分子がタンパク質内部に捕獲されたドッキング構造の幾何学的特徴に関する粗視化表現手法を考案し、様々なドッキング構造の類似性を評価する新たな手法も開発した。これは新たな医療薬の開発に適用できると思われるが、多孔性材料や超分子によるホストゲスト化学における分子認識の解析にも有用であると思われる。解析としては、本新学術領域内の他の実験研究者と共同研究を行い、彼らが見出したπ電子系分子の構造機能相関を、電子論的立場で解明する研究を行った。具体的には、特異な幾何構造を有する導電性高分子の光学特性、特殊な有機ホウ素化合物の構造と結合性・電子状態の関係、高度に捻れたπ電子系分子の電子状態と光学特性の相関、高度なネットワーク構造を有する高分子材料の発光特性、に関する計算化学研究を実施した。電子状態計算をベースにπ電子系物質の構造機能相関を解析する3つの新しいアルゴリズムを開発し、π造形科学を展開するツールを拡充することができた。また領域内共同研究も着実に実行し、成果に結びつけることができた、第一原理電子状態計算を活用して、π電子系分子の構造機能相関に関する解析手法の開発と応用を行った。解析手法としては、本プロジェクトにて開発した「分子の硬さ・柔らかさを定量的に評価する計算アルゴリズム」を応用して、化学反応のシミュレーションを実施するとともに、硬さ・柔らかさに関する数値データに基づいて従来にない機能を持つπ電子系分子を設計し、その機能を計算科学的に評価した。π電子系分子を固体表面にハイブリッドする分子造形によって、固体表面近傍の格子欠陥の悪影響を低減できることを理論的に示した。電子機能に関する研究として、昨年度π電子系ホール輸送材料のホール移動度を予測する電子状態インフォマティクス研究を行なった。今年度は用いた記述子の改善に努め、より多くの分子で予測式を導出することができた。類似の手法をπ電子系化合物の中から農薬として働く有効成分を発見する方法や、分子の香りを予測する方法の開発と数値的検証も行った。π電子系化合物を中心とする天然物のデータベースを作成するため、約4万分子の電子状態計算を実施した。
エマルション内架橋プロセスを導入したラズベリー型ナノゲル集合体の構築

本研究で開発したラズベリー型ナノゲル集合体(別名:ナノゲル架橋マイクロスフェア)とは、ナノサイズのマテルアル(ナノゲル)をベースとして、ナノからマイクロメートルまでの幅広いサイズ領域をカバーすることが期待できるバイオマテリアルである。本研究の最大の成果は、ラズベリー型ナノゲル集合体の調製条件を確立できたことである(特許出願済み)。調製されたラズベリー型ナノゲル集合体は、共焦点レーザー顕微鏡像、レーザー回折式粒度分布測定などによって、直径10マイクロメートルの真球型の粒子である事が分かり、ラズベリー型ナノゲル集合体の開発・調製条件の最適化に成功した。本研究では、Water-in-Oil(W/O)型エマルションの水中で、ラズベリー型ナノゲル集合体の調製を行った。具体的にはコレステロール化プルランにアクリロイル基を導入した反応性疎水化多糖ナノゲルを合成した。また顕微鏡観察のために蛍光基であるローダミンも導入した。これに光ラジカル開始剤であるirgacure2959を加え、365nmの紫外光照射によってナノゲルの架橋反応を行った。これによって光重合によってナノゲル架橋ゲルが調製できることを確認した。次にW/O型エマルションの水中でこの反応を行うことでラズベリー型ナノゲル集合体の調製に成功した。W/O型エマルションの水中でナノゲルの架橋反応を行うことは前例のない試みであったため多くの試行錯誤を要した。本研究における最大の課題は、調製時の界面活性剤の選定であったが、これは現在のところリン脂質を用いることで解決した。当初は合成界面活性剤を利用していたが、合成界面活性剤はエマルションの調製には適しているが、その後の界面活性剤の除去の行程において不適当であることが分かり、リン脂質を用いることとした。また当初は他のナノゲルの架橋反応と同様に架橋剤を利用することを試みていた。確かに架橋剤を用いることでナノゲル架橋ゲルの強度の向上や低濃度化は実現できるが、架橋剤の界面活性効果によってエマルションが球形にならないということが問題となった。そこで架橋剤を用いずに調製すると、エマルションが球形となり、得られたラズベリー型ナノゲル集合体も球に近い構造を得ることに成功した。この点が本年度の研究において独自に見いだされたことであり、架橋剤を用いないナノゲル架橋ゲルの調製という点においても、他の研究と差別化できる点である。以上のように本年度は有益な知見を得ることができ、これらを元に次年度の研究が進展することが期待される。本研究の最大の成果は、ラズベリー型ナノゲル集合体(別名:ナノゲル架橋マイクロスフェア)の調製条件を確立できたことである。ラズベリー型ナノゲル集合体は、1架橋反応、2エマルション調製方法、3精製方法の全てを適切に行うことで初めて調製できることが分かった。1本研究では架橋反応はマイケル付加反応と、光重合反応の検討を行った。エマルションの安定性の観点から、当初は反応速度の速い光重合反応が好ましいと思われたが、実際にはエマルションの安定性は高く、マイケル付加反応中にエマルションが壊れることは無かったため、結果的にマイケル付加反応を用いた方がより単分散なラズベリー型ナノゲル集合体を調製できることが分かった。2エマルションの調製ではホモジナイザー法、膜乳化法、マイクロ流路法を検討した。確かにホモジナイザー法では厳密に単分散なエマルションを得ることは難しかったが、膜乳化法やマイクロ流路法ではそもそも水相が高粘度のWater-in-Oil型エマルションを調製することが難しかったため、これらの方法に大差はなく、ホモジナイザー法が簡便で好ましい事が分かった。3本研究では精製方法の確立に最も尽力した。他の研究者によって報告されていた既存方法では油相と界面活性剤を除去することができないこと分かった。そこで油相と界面活性剤を適切に選択し、凍結乾燥とショ糖密度遠心分離を用いることによって、ラズベリー型ナノゲル集合体を得ることに成功した。このようなエマルションの調製条件の確立は、本研究で最初に生み出された手順であり、既存の乳化重合をはじめとする高分子学の方法というより、むしろ純粋な化学もしくは化学工学(化学プロセス)的な観点からエマルション調製の原点に返り、最適な調製条件を設計することに成功した。このことから日本化学会や化学工学にて、開発条件に重点をおいて成果発表を行った。W/O型エマルションの水中でナノゲルの架橋反応を行うことは前例のない試みであったため多くの試行錯誤を要したが、現時点での課題も鮮明になり、次年度で当初の目的が達成される道筋が見えたことから、研究はおおむね順調に進展していると言える。

本研究における最大の課題は、調製時の界面活性剤の選定であったが、これは現在のところリン脂質を用いることで解決した。当初は合成界面活性剤を利用していたが、合成界面活性剤はエマルションの調製には適しているが、その後の界面活性剤の除去の行程において不適当であることが分かり、リン脂質を用いることとした。また当初は他のナノゲルの架橋反応と同様に架橋剤を利用することを試みていた。確かに架橋剤を用いることでナノゲル架橋ゲルの強度の向上や低濃度化は実現できるが、架橋剤の界面活性効果によってエマルションが球形にならないということが問題となった。そこで架橋剤を用いずに調製すると、エマルションが球形となり、得られたラズベリー型ナノゲル集合体も球に近い構造を得ることに成功した。この点が本年度の研究において独自に見いだされたことであり、架橋剤を用いないナノゲル架橋ゲルの調製という点においても、他の研究と差別化できる点である。また光重合反応に用いる光の最適波長の検討も行った。今回用いたirgacure2959というラジカル開始剤において、他の研究者らが以前に報告していた波長は365nmであり、当初はこの波長によって実験を行っていた。ところがもう一つの水銀ランプの輝線にあたる313nmでは、さらに効率の良い光重合反応が起こることが分かった。以上のように本年度は有益な知見を得ることができ、これらを元に次年度の研究が進展することが期待される。25年度が最終年度であるため、記入しない。次年度では集合体の調製方法の確立を目的とし、実際の前臨床実験に用いる段階にまで調製技術を向上させる計画である。現段階の調製方法の課題として以下のものが挙げられる。1真球状態の集合体の調製、2安定した再現性、3ラジカル型開始剤による蛍光基の不活化、4サイズの異なる集合体の調製。現段階で得られているラズベリー型ナノゲル集合体は、球状態の集合体は得られたが、未だに真球状態の集合体が得られていない。また再現性も安定していないことも問題であり、これらは直ちに解決すべき課題である。1と2については光架橋反応条件の最適化によって解決されると考えられる。今年度の研究によって、本研究において光架橋に用いる照射光の最適波長は、他の研究者らが以前に報告していた波長とは異なることが判明した。したがって照射光を最適な波長に合わせることで、効率の良い光架橋反応が達成され、1と2の真球状態かつ安定した再現性のある調製法の確立ができると考えられる。また本年度の研究で光架橋反応後にナノゲルに修飾していた蛍光基の退色が見られ、3も前臨床実験の前には解決すべき課題である。3の解決のために、ラジカル開始剤も1種類ではなく複数検討することを考えている。また本研究ではサイズの制御されたラズベリー型ナノゲル集合体の開発を目指していることから、少なくとも2種類のサイズのラズベリー型ナノゲル集合体が安定に調製できる方法が望まれる。本年度の検討によって、4は界面活性剤濃度や、エマルションの水相と油相の体積比などの変更によって調整することは難しいことが分かったため、エマルションの調製方法を機械的に変更することによって、4を解決する計画である。
尿細管細胞の増殖における細胞間コミュニケーションの意義

我々は、イヌ由来の遠位尿細管細胞であるMDCK細胞株を用いて、そのGap結合の存在をScrape Loading法で確認後、腎細胞癌の発癌プロモーターであるDMN(dimethylnitrosamine)KBrO_3,FeSO_4・7H_2OでMDCK細胞を処理すると時間の経過とともにGap結合は消失していたことがわかった。Gap結合の責任蛋白の1つであるコネキシン(C_X)43の免疫染色を行った。無処理のMDCK細胞はCx43は細胞膜に染色されたが、発癌プロモーター処理細胞は、その局在が細胞質へ変化し、しかも減少していた。一方ヒト腎癌の細胞株であるACHN,NT細胞株では、Gap結合はみとめられず、ACHN細胞は、Cx43mRNAの発現はみとめるが、NT細胞は明らかではなかった。次にヒト腎癌組織とその周囲正常部組織を用い、電子顕微鏡下でFreeze fracture法で、Gap結合の形態を観察した。low Gradeの癌部にわずかに小さなGap結合をみとめるもののその他の癌部にはみとめられず、一方正常部では、全例に大きなGap結合を数多く確認した。同時に細胞間結合の1つであるタイト結合を解析したが両群間で変化はみられなかった。以上より腎尿細管細胞の癌化の過程でGapの消失および変化が関与していることが推察された。腎尿細管細胞における細胞間コミュニケーション(Gap Junction)の役割について検討している。イヌ由来遠位尿細管細胞のMDCK細胞はGap結合を有しており、これをコントロールして、腎細胞癌の発癌プロモーター(DMN(dimethylnitorosamine),KBrO_3,FeSO_4、7H_2O)のGap結合に及ぼす影響を検討した。時間の経過とともにMDCK細胞のギャップ結合は消失していた。またヒト腎癌の細胞株であるACHN細胞、NT細胞ではギャップ結合は消失していた。次に、ギャップ結合の局在の変化をみるため、ギャップ結合の責任タンパクの一つであるコネキシン43のモノクローナル抗体による免疫染色を行ったところ、無処理のMDCK細胞ではコネキシン43は細胞膜部に染色されたが、腎癌の細胞株では染色されなかった。現在発癌プロモーターで処理したMDCK細胞について検討中であり、これは第83回日本泌尿器科学会総会において発表予定である。さらに現在臨床検体を含め、遺伝子レベルおよび蛋白レベルでの解析を進めており、第13回国際腎臓会議で発表予定である。我々は、腎尿細管細胞の増殖における細胞間コミュニケーションの意義について研究を行った。イヌ遠位尿細管細胞由来のMDCK細胞株を使用し、そのGap結合の存在をScrape Loading法にて確認した。次いで腎細胞眼の発癌プロモーターであるDMN(dimethylnitorosamine),KBrO_3,FeSO_4・7H_2O、でMDCK細胞を処理し、Gap junction assayを行ったところ、時間の経過とともにMDCK細胞のGap結合は消失した。またヒト腎癌細胞株であるACHNおよびNT細胞株では、ギャップ結合は認められなかった(第83回日本泌尿器科学会)。さらにギャップ結合の局在の変化をみるため、Gap結合の責任蛋白の1つであるコネキシン43に対する抗体を用いて免疫染色を行った。無処理のMDCK細胞は細胞膜周囲に一致し染色されたが、ACHN,NT細胞は細胞膜にはほとんど染色をみとめず細胞室に陽性をみとめた(第13回国際腎臓病学会)。また、各種増殖因子のMDCK細胞における細胞間コミュニケーションに及ぼす影響について検討した。増殖に陽性に働くEGF、b-FGFでGap結合の消失をみたが、TGF-β,a-FGFでは変化を認めなかった(第38回日本腎臓学会)。以上より、正常の腎尿細管細胞はGap結合を保ち、秩序ある構築をつくっているが、癌化や、発癌プロモータ、増殖に関与するGrowth Factorにより消失もしくは低下すると思われる。さらにヒトの腎細胞癌組織とその周囲正常部組織を電子顕微鏡下Freeze Fracter法により解析し細胞表面のGap結合を観察した。すると明らかに正常部に比べ癌部で減少していた。

一方、コネキシン43m-RNAの発現は癌部の方が正常部より増加していた(第54回日本癌学会)。腎癌細胞でのギャップ結合の消失と遺伝子発現の増加はコネキシン43以外のギャップ結合に関与する遺伝子について、及びコネキシン43蛋白の細胞における局在についてさらに検討する。
極域電離圏カスプ領域におけるプラズマイレギュラリティの発生メカニズム解明

電離圏カスプ領域に発生する約10mの空間スケールの激しい電子密度擾乱については発生メカニズムが良く分かっていない。本研究では観測ロケットにより密度擾乱の直接観測を実施し発生メカニズム解明を目指す。観測ロケットは2008年12月にノルウェーにて打ち上げられ電子密度擾乱域の直接観測に成功した。その結果、電子密度擾乱の空間分布とパワースペクトル、波長630nmのオーロラ発光領域との対応、約100eVの降下電子との関連性について新しい知見が得られた。極域電離圏プラズマの研究に用いられるHFレーダー観測において、予期しない強い後方散乱波を受信する事がある。このようなエコーは、降下粒子の存在する極域カスプ領域で発生しているらしい事、光学観測により同定されるカスプの位置に一致する事、後方散乱波の領域は630nmの波長で観測される極域カスプの発光領域に一致する事等がその後の研究結果として報告された。後方散乱エコーを作り出す可能性として約10mの空間スケール長(レーダ波長の約半分)をもつプラズマの密度擾乱が考えられているが、擾乱の高度分布に関するデータは得られておらず、その発生メカニズムについては解明がほとんど進んでいないのが現状である。本研究の目的は固定バイアスプローブと低エネルギー電子計測器を初めとする測定器を観測ロケットに搭載し、カスプ領域を目がけて打上げ、取得したデータを用いて本現象の解明を目指す事にある。平成20年度はまず前半に別予算にて開発された上記2つの測定器を持ち込んでの噛み合わせ試験(6月にノルウェーにて機械系噛み合わせ試験、9月にスウェーデンにて総合噛み合わせおよび環境試験)を実施し、その後国内にて各測定器の較正試験に実行し最終的な調整を行なった。11月下旬に行われたノルウェー・スバールバル島でのロケット打ち上げフライトオペレーションには阿部、斎藤、横田の3名か参加した。当初の目的を果たすべくロケットの飛翔領域に後方散乱波が発生している事を見極めた上でロケットの打ち上げを行い、搭載測定器は予定通り動作し無事データの取得を行った。その後、取得データの解析に取り組み、電子密度擾乱の高度プロファイルなどに興味深い結果が得られている。学会やシンポジウムでの発表も行いつつある。極域電離圏プラズマの研究に用いられるHFレーダー観測において、予想外に強い後方散乱波を受信する事がある。このような後方散乱エコーを作り出す可能性として約10mの空間スケール長(レーダ波長の約半分)をもつプラズマの密度擾乱が考えられているが、擾乱の高度分布に関するデータは得られておらず、その発生メカニズムについては解明がほとんど進んでいないのが現状である。本研究の目的は我々の開発した固定バイアスプローブと低エネルギー電子計測器を他の観測機器とともにノルウェーの観測ロケットに搭載し、カスプ領域を目がけて打上げ、取得したデータを用いて本現象の解明を目指す事にある。観測ロケットは平成20年12月にスバールバル島(ノルウェー)にて成功裏に打ち上げられ、当初目的としたデータが首尾よく取得された。平成21年度は、まずそれぞれの測定器を担当するグループ内にて、初期解析が行われた。電子密度擾乱域はロケット飛翔中に3度にわたり観測され、波長630nmの全天カメラ画像データとの比較が行われた。高サンプリングレートの電子密度データに対してFFT処理を施した結果、電子密度擾乱のパワースペクトル分布が得られている。低エネルギー電子計測器については、当初予定していたエネルギーレンジとピッチ角分布のデータが22ミリ秒毎に得られており降下電子の卓越する領域に関し他のデータとの比較が行われている。また、Kinetic Alfven波の存在を示唆するデータも取得されており、この観点からの研究も期待できる。22年1月にはノルウェー国オスロにおいて、本ロケット実験の関係者を集めた第1回研究会が行われた。本実験により得られたデータとその解析結果、議論についての研究発表が21年度に開催された国内学会において行われている。極域電離圏カスプ領域には激しい電子密度擾乱が存在し、HFレーダーでは強い後方散乱波として観測される事が報告されている。この密度擾乱は約10mの空間スケール長をもつプラズマの密度擾乱に起因すると考えられているが擾乱の高度分布を初め、発生メカニズムについてはほとんど解明がなされていなかった。本研究では我々の開発した固定バイアスプローブと低エネルギー電子計測器を他の観測機器とともにノルウェーの観測ロケットに搭載し、カスプ領域を目がけて打上げ、取得データから本現象の発生メカニズムを解明する事にある。観測ロケットは平成20年12月にスバールバル島(ノルウェー)にて成功裏に打ち上げられ、当初目的としたデータが取得された。ロケットは飛翔中に3度にわたり電子密度擾乱域を観測し、その空間分布について波長630nmの全天カメラ画像データとの比較が行われた。

電子密度データのFFT解析から空間波長約10mの電子密度擾乱のパワーは周囲のそれに比べ1桁以上大きく後方散乱の起源となり得ること、低エネルギー電子計測器は密度擾乱域において約100eVのエネルギーをもつ降下電子を観測し現象との深い関連性を示唆していること、等が報告され、現象解明に向けた貴重な情報が得られた。また、レーダー観測から密度擾乱域近辺にReversal Flow Event(RFE)が存在し、擾乱の発生に大きな役割を果たしているであろうことが最近報告されている。平成22年10月にはノルウェー国オスロにおいて関係者を集めた第2回研究会が開催され、各グループの最新の研究成果が報告された。我々の研究成果についての研究発表は地球電磁気・地球惑星圏学会講演会、各種研究会・シンポジウム等で行われている。
特異な化学構造をもつ海洋産リポペプチドの生合成機構解明に基づく人工誘導体生産

未決定であったミンナミドA脂肪酸部の立体構造決定を行った。ミンナミドAの部分酸加水分解により得られた脂肪酸部から、2種の環状エーテル誘導体を調製し、1H NMRの結合定数とNOESY相関の解析により、2個の2級メチル基(C5位およびC13位)の立体化学を決定した。残るC9位の第2級メチル基の立体化学を決定するため、脂肪酸部の9位に関する可能な2種のジアステレオマーを合成した。1H NMRの比較により、C9位の立体化学をSと決定することができ、これにより、ミンナミドAの絶対立体構造を完全に決定することに成功した。さらに、ミンナミドAの細胞毒性発現機構に関する研究を行い、ミンナミドAが誘導する細胞死には、銅イオンが関わる過酸化脂質の蓄積が関係していることがわかった。ミンナミドを産生するシアノバクテリアOkeania hirsutaの実験室における培養を検討するため、必要な生のシアノバクテリアを採集するべく、本年度も沖縄県水納島へ出かけ採集を試みたが、目的のシアノバクテリアを見つけることができなかった。前年度に同じユレモ科のシアノバクテリア(Moorea bouillonii)をモデルに用いて、ゲノム抽出法を確立したので、極少量だけ保存してあったOkeania hirsutaについてゲノムDNAを抽出した。得られたゲノムDNAは微量であったが、純度が良いものが得られたことが確認できたので、次世代シークエンサーによる配列解析を行った。解析を進めているが、現在のところ、ミンナミドAの生合成遺伝子クラスターの発見には至っていない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ミンナミドAの部分酸加水分解により得られた脂肪酸部を穏やかに酸処理したところ、3位水酸基が脱水してα,β-不飽和エステルが生成し、7位水酸基が1,4-付加して生じたと考えられる環状エーテルが得られた。脂肪酸部にまた1当量の塩化メシルを反応させたところ、15位の水酸基がメシル化され11位水酸基から閉環して生成したと考えられる環状エーテルが得られた。両者について、1H NMRの結合定数とNOESY相関の解析により、2個の2級メチル基の立体化学を決定した。残る9位メチル基を決定するため、脂肪酸部の9位に関する可能な2種のジアステレオマーの合成を行っている。ミンナミドを産生するシアノバクテリアOkeania hirsutaの実験室における培養を検討するため必要な生のシアノバクテリアを採集するため、これまでに沖縄県水納島へ2回出かけたが、目的のシアノバクテリアを見つけることができなかった。また、同じユレモ科のシアノバクテリア(Moorea bouillonii)を用いて、ゲノム抽出法の検討を行った。液体窒素下、凍結粉砕処理をすることで鞘と藻体をある程度分離することができ、抽出操作中に遠心操作を複数回組み入れることで、鞘をペレットとして除去できることを見出した。得られたgDNAに対し、universal primerを用いた16S rDNA領域のPCRによる増幅と、つづくシークエンシング、BLAST解析を行った結果、本手法によって得られたgDNAがMoorea bouillonii由来のものであることを支持する結果を得た。今後、Okeania hirsutaについてgDNA抽出を行ない、質および量ともに十分なgDNAが得られたら、次世代シークエンサーによる網羅的配列解析を行う予定である。ミンナミドを産生するシアノバクテリアOkeania hirsutaを採集することができず、培養が検討できていない。現在保管してあるサンプルが少量であるため、同じユレモ科のシアノバクテリアでゲノムDNAの抽出法を検討していた。方法は確立したので、Okeania hirsutaのゲノム抽出を行い、配列解析と生合成遺伝子の探索を進めていく。

ミンナミドAの未決定の1個のメチル基の立体化学は可能な2種のジアステレオマーを合成し、早急に決定する。シアノバクテリアのゲノム抽出法は確立できたので、これを保管してあったOkeania hirsutaに適用し、次世代シークエンサーによる網羅的配列解析と生合成遺伝子の探索を進めていく。また、他の生物活性物質を産生するシアノバクテリアのゲノム抽出と配列解析についても検討したい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。