hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高等植物のゲノム動態と機能発現

野生型は青色花を咲かせ、江戸時代に園芸化されたアサガオの変異の中で、赤色花に係るmagenta変異は、Flavonoid 3' -hydroxylaseをコードするF3' H遺伝子の変異であり、近縁のマルバアサガオのpink変異とソライロアサガオのfuchsia変異もF3' H遺伝子の変異であった。茶(柿)色もしくは鼠色の花を咲かせるアサガオのdusky(柿)変異は、anthocyanidin 3-O-glucosideをanthocyanidin 3-O-sophorosideに変換に係わる新規の配糖化酵素遺伝子のフレームシフト変異であることを明らかにした。また、野生型アサガオの青色花の赤紫色の蕾が開花に伴って青色となる際の花弁液胞のpHの上昇には、Purple遺伝子のコードするNa^+/H^+アンチポーターであるInNHX1が関与し、purple変異では花弁液胞のpHの上昇が野生型の半分程度となり、赤紫色の蕾は開花しても紫色にしかならないが、このInNHX1が欠損したpurple変異体の開花時の液胞pH上昇に係ると思われる新規のNa^+/H^+アンチポーターInNHX2をコードする遺伝子を同定し、両者の機能や発現様式を詳細に比較した。我々は導入ベクターを工夫して、相同組換えを利用した再現性のあるイネの遺伝子ターゲティングに世界で始めて成功し、イネのモチ性に係るWaxy遺伝子を改変不活性化させた6系統のトランスジェニックイネを作出できた。この成果を基に、さらにWaxy遺伝子以外の遺伝子のターゲティングを試み、イネの機能ゲノム学的解明し資することもめざしている。また、イネの易変性のvirescent変異に係るDNA型トランスポゾンnDartを同定して遺伝子タギングの可能性追求している。江戸時代に多くの自然突然変異体が分離され、園芸化されたアサガオの変異は、En/Spm系のTpn1ファミリーと名付けた一群の非自律性トランスポゾンの関与する変異であり、それ故に多くの易変性(mutable)変異が分離されており、さらに、白色地に有色の絞り模様の花を咲かせる劣性の易変性変異の絞り模様の激しさは、対応する自律性因子の活性に支配され、中には一見安定な白色花を咲かせるものもあることが明らかになってきた。さらに、安定な白色花を咲かせるアサガオの自然突然変異体の中には、アントシアニン色素生合成系遺伝子の転写調節因子遺伝子のコーディング領域内の同一部位に2種の異なる数塩基の挿入が観察された変異体もあることを我々は見出した。恐らくこれらの変異の場合は、かって挿入していたTpn1ファミリーのトランスポゾンが転移脱離した際に生じた。フットプリントである可能性が高いと思われる。また、淡黄色地に時に緑色のストライプが入るイネの易変性のヴィレセント(virescent)変異とこの変異に係るDNA型トランスポゾンの同定を試みた。極く最近になって転移活性のあるイネの内在性トランスポゾンとしてMITE系の因子mPingが同定されたので、易変性のヴィレセント変異にもmPingが関与しているか否かを検討した.そのためmPing検出のためのトランスポゾンディスプレイ法を確立して検討したが、イネの葉に絞り模様を賦与する易変性変異にmPingが関与していることを強く示唆する結果は得られなかった。さらに、相同組換えを利用したイネのWaxy遺伝子のターゲティングを行い、得られたトランスジェニックイネの改変Waxy遺伝子の次世代での分離とターゲットされたWaxy遺伝子の詳細な構造解析を行った。

江戸時代に多くの自然突然変異体が分離され、園芸化されたアサガオの変異は、絞り模様を賦与する易変性変異も含めてEn/Spm系のTpn1ファミリーと名付けた一群の非自律性トランスポゾンの関与する変異である。今回我々は淡褐色の花を咲かせる変異はTpn1ファミリーの非自律性トランスポゾンがアントシアニン色素生合成系の配糖化酵素遺伝子のプロモーター領域に挿入した変異であることを見出した。また、花と種子に絞り模様を賦与するソライロアサガオの易変性変異には、トランスポゾンは関与せず、アントシアニン色素生合成に係る転写制御因子遺伝子内にタンデムな重複が起きた変異であることを明らかにできた。それ故、絞り模様を賦与する体細胞復帰変異はタンデムに重複した相同領域間での体細胞相同組換えの結果、野生型に復帰したためと思われる。芽生えの葉の淡黄色地に時に緑色のストライプが入るイネの易変性のヴィレセント(virescent)変異に係るDNA型トランスポゾンの同定をマップベースクローニング法により試みた。即ち、易変性変異をもつjaponicaのイネとindicaのイネを交配した自殖後代の約12,000のF2集団を用いて解析した結果、易変性のヴィレセント変異に係るDNA型トランスポゾンは約0.6kbの長さで、末端反復配列や標的重複塩基数などの特徴からAc/Ds系の非自律性の新規トランスポゾンであると考えられる結果を得たので、この新規トランスポゾンをnDart(nonautonomous DNA-based active rice transposon)と名付けた。相同組換えを利用したイネの遺伝子のターゲティングの汎用化をめざして、イネの形質転換法の大規模化と簡便化も試みた。野生型は鮮やかな青色花を咲かせ、江戸時代に園芸化されて多くの自然突然変異体が分離されたアサガオの変異は、ほとんどがEn/Spm系のTpn1ファミリーと名付けた一群の非自律性トランスポゾンの関与する変異である。今回我々は文化文政期に分離され、江戸後期に好まれた茶(柿)色もしくは鼠色の花を咲かせるアサガオのdusky(柿)変異は、anthocyanidin 3-O-glucosideをanthocyanidin 3-O-sophorosideに変換する過程に係わるUDP-glucose : anthocyanidin 3-O-glucoside-2''-O-glucosyl-transferaseをコードする新規の配糖化酵素遺伝子が欠損した変異であって、おそらく挿入したTpn1ファミリーのトランスポゾンの転移脱離によって生じた思われる4bpの挿入によるフレームシフト変異であった。また、我々は既に野生型の青色花の赤紫色の蕾が開花に伴って青色となる際の花弁液胞のpHの上昇には、Purple遺伝子のコードするNa^+/H^+アンチポーターInNHX1が関与することを明らかにし、このPurple遺伝子内にTpn1ファミリーのトランスポゾンが挿入した自然突然変異では花弁液胞のpHの上昇が野生型の半分程度となり、赤紫色の蕾は開花しても紫色にしかならないことを報告した。今回我々はこのInNHX1が欠損したpurple変異体の開花時の液胞pH上昇に係ると思われる新規のNa^+/H^+アンチポーターInNHX2をコードする遺伝子を同定し、両者の機能や発現様式を詳細に比較した。
悪性腫瘍に対する血管内皮前駆細胞を用いた血管新生抑制療法

悪性脳腫瘍の血管新生には血管内皮前駆細胞(EPC)および正常内皮細胞とは遺伝子発現、機能が違う膠芽腫由来の血管内皮細胞が重要な役目を担っていることを、in vitroおよびin vivoで明らかにした。VEGF中和抗体およびCXCR7中和抗体・SDF-1抑制剤であるAMD3100が膠芽腫血管新生を抑制した。SDF-1/ CXCR7は同時に膠芽腫の浸潤にも関与し、その抑制剤により血管新生抑制の耐性機序のひとつである腫瘍浸潤の増強も抑制した。膠芽腫血管新生抑制療法として現在使われ始めたVEGF中和抗体と併せてSDF-1/CXCR7を抑制する戦略が期待される。臍帯血からの血管内皮前駆細胞(EPC)の生物学的特性我々が実験で用いた臍帯血より分離したEPCは末梢血からのEPCに比べて、増殖能、遊走能が高く、低酸素状態でVEGF、CXCR4の発現が高い特徴をもつことを明らかにした。EPCの脳腫瘍への関与EPCをGFPでラベルした。ヒト悪性グリオーマ細胞の皮下腫瘍モデルでは、EPC投与後24時間でEPCは腫瘍内に遊走し、72時間まで広範に分布する。その後、11日、26日後にはグリオーマの腫瘍血管にホーミングし、腫瘍内では低酸素領域に局在していた。組織学的には微細な腫瘍血管網が発達し、定量ではコントロール群に比べて有意に血管長が長く、低酸素領域が減少していた。ただしVEGF,HIF-1αの発現には変化はみられなかった。さらに、ラット悪性グリオーマC6の脳内モデルで脳内のグリオーマ腫瘍血管へのEPCのホーミングを確認することができた。EPCへの血管新生抑制遺伝子の導入EPCがグリオーマ腫瘍血管にホーミングすることが明らかにされたので、次にグリオーマの血管新生抑制療法を考える上で、EPCへの血管新生抑制遺伝子,soluble Flt-1(VEGF receptor)とthrombospondin1遺伝子導入に取りかかった。レトロウイルスを作成したが、パッケージング細胞への導入ができず、GFPとともにfugene 6を用いたco-transfegtionでも、導入後のEPCがtoxicityで生存できない状態であった。現在他の遺伝子導入を検討している。EPCへの血管新生抑制因子の遺伝子導入各種遺伝子導入(fugene 6、レトロウイルス)を試みるも導入後のEPCがtoxicityで生存できない状態であったため、EPCへの遺伝子導入ではなく、EPCの作用を抑制する方法として腫瘍血管へのホーミングに重要なSDF1ケモカインに注目した。SDF1およびCXCR4を標的とした血管新生抑制療法SDF1とその受容体CXCR4はヒトグリオーマ組織の免疫染色では腫瘍細胞と腫瘍血管に発現がみられ、特に腫瘍辺縁より離れた血管でもSDF1の発現がみられた。また、2例のヒト膠芽腫から腫瘍血管内皮細胞(GBMEC)を分離培養し、正常血管内皮細胞(HUVEC)と生物学的差異を検討した。GBMECは血管新生因子VEGF、SDF1ケモカインの発現が強く見られ、逆にHUVECでみられるVEGF受容体、CXCR4の発現がみられなかった。従ってVEGFに対する増殖能はHUVECより遅く、SDF-1を多く含むヒトグリオーマ細胞(U87)の上清液をchemoattractantとする内皮細胞遊走能が殆どみられなかった。また、GBMECのSDF1発現は低酸素で亢進した。これらのGBMECとHUVECの遺伝子発現、血管新生能、低酸素での反応の違いから、新たにSDF-1を標的とする血管新生抑制療法を今後検討していく。SDF1は同時にグリオーマ細胞の浸潤能も増強するケモカインで、SDF1の抑制剤であるAMD3100、tannicacidがその浸潤能を抑制することから、SDF1を標的とする治療はグリオーマの血管新生、浸潤を抑制する治療となりうることが明らかにされた。2.GBMECの機能解析:分離培養できたGBMECの遊走能、管腔形成能をHUVECと比較した。GBMECではSDF-1に対する遊走能、管腔形成能がHUVECに比べて高く、SDF-1の受容体であるCXCR7に対する抗体で遊走能・管腔形成能が抑制された。一方、SDF-1のもうひとつの受容体であるCXCR4の抑制剤(AMD3100)では抑制されなかった。3.GBMECと膠芽腫細胞・血管内皮前駆細胞(EPC)との共培養:GBMECは膠芽腫細胞およびEPCの遊走を増強し、その効果はSDF-1抗体で抑制された。

4.結語:膠芽腫の血管新生ではGBMECがSDF-1を分泌しautocrineにCXCR7受容体を介して管腔形成を行い、paracrineにEPCを骨髄から、膠芽腫細胞を腫瘍血管周囲に遊走させることにより腫瘍の形成を行っていると考えられた。
運動発育アセスメントAIのための行動識別理論/発達数理モデルの研究と実証

子どもの発育に重要な運動機能のアセスメントも可能とする行動識別(Activity Recognition: AR)の理論と実践法に関し、項目A)粗大運動識別アルゴリズムのロバスト化〈識別機能の向上〉と項目B)運動発育アセスメントのAI化〈評価機能の実現>を最終目標として、粗大運動AR[Phase-I]、アセスメントAR[Phase-II]、運動発育AI[Phase-III]の確立に段階的に取り組む研究を実施した。本初年度では、年齢・身体発達度の異なる多人数の幼児の身体運動データをセンサ計測と撮影で定期的に収集しつつ、粗大運動の特徴量と発達進度等を分析し【細目A1】、深層学習を用いて粗大運動ARを構築【細目A2】しつつ、既存の粗大運動検査法であるTGMD-2/3の評価とデータベース整備【細目B1】のPhase-Iに関する進展を図った。細目A1とB1に関しては、通常園と特別支援小学校にて計11回の運動測定を実施し、延べ180名・累積200時間超分の動画データ等を収集してアセスメントを実施した。そして収集データと評価結果から粗大運動AR用データセットを精製するため、作業支援アプリ群(アセスメント記録や動画整理)と前処理プログラム群(特定人物追跡、深層学習用データ加工)を、OpenPose(複数人物姿勢推定の為の深層学習パッケージ)を併用して開発し、データベースの基盤を確立した。続いて、深層学習技法各種を用いて、いくつかの粗大運動AR(疑似RGB画像版、LSTM版、CNN版)を試作・評価した。その結果、現状の少ないデータセットながらも13種類の粗大運動を82.3%(8交差検証)の精度で自動識別でき、粗大運動ARの基本形を構築できた。以上の成果は国際会議・学会等で発表し、優秀講演賞1件受賞するなど一定の評価を得た。細目毎に進捗に差が生じた。細目A1の現地運動測定は計画通り進められたが、発達進度分析はやや遅れている。現在、同分析に用いる腕部加速度情報の過去8年分のデータベース改造を進行中だが、計測失敗やラベル付け不備などの外れ値が散見されたたため、それらの自動除去法の検証と整備を並行して進めている。一方、細目A2の粗大運動AR開発は、計測データセット数が十分多くないながらも識別精度は目安目標を達成しており、概ね計画通りである。細目B1のデータベース整備については計画通りに進展しており、運動測定後のアセスメント・データ編集・ラベル付け等の諸作業を効率化するためのツール開発により奏功した。現時点で、作業支援iOSアプリ(動画-加速度グラフ同期ビューワ、TGMD-2/3用動画アセスメント、深層学習データ用動画編集)とデータバッチ処理プログラム(特定人物追跡、OpenPose生成データ自動抽出、粗大運動動画分割)は完成して実践使用しており、加速度/画像/人体動作情報/アセスメント結果を管理集約するデータベースの基盤設計は予定通りである。なお、これらアプリの一部は園スタッフや保護者への説明会など現場で活用しており、最終年度で開発予定していた現場コミュニケーションツール開発を先行実施した状況であるので、本細目については当初計画以上に進展している。細目A1に関しては既存加速度データの整備に一定の目途を付け、それら長期計測データを用いて、進捗がやや遅延している発達数理モデル同定の研究を進める。なお、集約データの外れ値除去法の候補についてはいくつか検討中であり、現時点で一般化カルバック・ライブラ密度比推定を応用した検定法が有力候補であるので、これを実装して発達進度定量化に適した特徴量の絞り込みを行い、発達数理モデルの導出に取り組む。また、深層学習研究としてはデータセット量の不足が否めないので、引き続き現地での定期測定とデータ処理作業を粛々と実施して純データセットの増強に努めつつ、conditional DCGAN等によるデータ拡張を新たに検討する。これにより、データベース拡充と、当初計画のアセスメントAR開発【細目B2】の同時達成を目指す。一方、子ども支援センタ等での特別施設施設での長期計測計画については、施設承認や保護者同意の困難さ、並びにセンサ取り付けに対する子の嫌がり等の複数要因を鑑みて見送り、動画主体の計測・解析に主軸を移すこととした。なお、本方針修正に伴う解析対象の情報不足分を補うため、測定対象年齢を当初予定の園児のみから小学校低学年にまで広げることを検討しており、関連施設と調整を慎重に進める予定である。また、アセスメント評価者に対する質的分析は、評価者人数が十分でなく個人差分析までは至っていないので次年度に振替えて実施し、人判定基準と機械学習識別との相関分析を行って各種AR開発に反映させる。

細目A1とB1に関しては、通常園と特別支援小学校にて計11回の運動測定を実施し、延べ180名・累積200時間超分の動画データ等を収集してアセスメントを実施した。そして収集データと評価結果から粗大運動AR用データセットを精製するため、作業支援アプリ群(アセスメント記録や動画整理)と前処理プログラム群(特定人物追跡、深層学習用データ加工)を、OpenPose(複数人物姿勢推定の為の深層学習パッケージ)を併用して開発し、データベースの基盤を確立した。続いて、深層学習技法各種を用いて、いくつかの粗大運動AR(疑似RGB画像版、LSTM版、CNN版)を試作・評価した。その結果、現状の少ないデータセットながらも13種類の粗大運動を82.3%(8交差検証)の精度で自動識別でき、粗大運動ARの基本形を構築できた。以上の成果は国際会議・学会等で発表し、優秀講演賞1件受賞するなど一定の評価を得た。細目毎に進捗に差が生じた。細目A1の現地運動測定は計画通り進められたが、発達進度分析はやや遅れている。現在、同分析に用いる腕部加速度情報の過去8年分のデータベース改造を進行中だが、計測失敗やラベル付け不備などの外れ値が散見されたたため、それらの自動除去法の検証と整備を並行して進めている。一方、細目A2の粗大運動AR開発は、計測データセット数が十分多くないながらも識別精度は目安目標を達成しており、概ね計画通りである。細目B1のデータベース整備については計画通りに進展しており、運動測定後のアセスメント・データ編集・ラベル付け等の諸作業を効率化するためのツール開発により奏功した。現時点で、作業支援iOSアプリ(動画-加速度グラフ同期ビューワ、TGMD-2/3用動画アセスメント、深層学習データ用動画編集)とデータバッチ処理プログラム(特定人物追跡、OpenPose生成データ自動抽出、粗大運動動画分割)は完成して実践使用しており、加速度/画像/人体動作情報/アセスメント結果を管理集約するデータベースの基盤設計は予定通りである。なお、これらアプリの一部は園スタッフや保護者への説明会など現場で活用しており、最終年度で開発予定していた現場コミュニケーションツール開発を先行実施した状況であるので、本細目については当初計画以上に進展している。細目A1に関しては既存加速度データの整備に一定の目途を付け、それら長期計測データを用いて、進捗がやや遅延している発達数理モデル同定の研究を進める。なお、集約データの外れ値除去法の候補についてはいくつか検討中であり、現時点で一般化カルバック・ライブラ密度比推定を応用した検定法が有力候補であるので、これを実装して発達進度定量化に適した特徴量の絞り込みを行い、発達数理モデルの導出に取り組む。また、深層学習研究としてはデータセット量の不足が否めないので、引き続き現地での定期測定とデータ処理作業を粛々と実施して純データセットの増強に努めつつ、conditional DCGAN等によるデータ拡張を新たに検討する。これにより、データベース拡充と、当初計画のアセスメントAR開発【細目B2】の同時達成を目指す。
ナノテレメトリを用いた昆虫の単一細胞における神経電位計測および神経行動学的解明

ナノテレメトリシステムを用いて計測実験を行うことが目標であった。細胞内のカルシウム濃度と神経電位を同時に記録可能なナノプローブを用い、カイコガやアメフラシの脳・神経からデータを取得した。この試作ナノプローブの機能は、細胞内に刺入、細胞内の神経電位の計測、通電刺激、薬物の注入、励起光の照射、蛍光検出である。カルシウム濃度は蛍光の光強度として計測することができる。このプローブは主にガラスマイクロピペットをベースとしている。プローブ先端の微小領域にある蛍光は、ガラスマイクロピペットのガラス部を導波路として伝わり、プローブ後方に位置するフォトンカウンタでその光強度を計測する。プラーで引き伸ばして作製したガラスマイクロピペット(先端径0.5um)を用いた場合、520nmの蛍光に対する検出領域は楕円球型をしており、断面が約1umの径で、プローブ刺入方向に約5umであった。検出領域の改善を試みた結果、ガラスマイクロピペットの外壁を金属薄膜でコートすることによりプローブの光学的特性が向上することが分かった。FDTDシミュレーションを用いて、数種類のMEMSで蒸着可能な金属を用いて膜厚や形状を変化させて検出領域の評価を行った。金属の中ではAlが効率よく、100nm程度の薄膜で十分な効果を発揮することが分かった。伝達する強度が他の金属よりも高く、また外乱となるプローブ周辺からの光の侵入を防ことができる。100nmのAlを蒸着したプローブの検出領域は、断面が約0.5umの径で、プローブ刺入方向に対して約0.6umに改善することを明らかにした。最適なパラメータを持つプローブを作製し、実際にカイコガの脳の深部からカルシウム濃度の計測を行うことに成功した。ナノテレメトリシステムの個々の要素について試作および評価を行うことが目標であった.単一細胞内からの電位を計測するためのナノリードの試作を以下のように行った.340nm/400nm/525μmのSOIウエハに,電子線直接描画技術を用いてナノリードのパターンを形成し,DRIEにより外形を切り出した.電極の絶縁膜としてパリレンを用いて薄く蒸着した.電位を計測する先端部のみ露出するために,FIBを用いて先端のみ切除した.先端のサイズは幅1μm,厚さ300nmとなった.試作したナノリードの電気的特性として,電極インピーダンスを計測したところ,1kHzの信号周波数において13MΩ,また直流周波数成分において500MΩであった.このナノリードを用いてアメフラシの単一神経細胞から神経電位を計測した.刺入に際し構造上の問題はなかったが,電位の計測においてベースラインがドリフトする現象が見られた.神経細胞の特異的な活動を示すIPSPシグナルを計測することがきた.また,電極先端の微小位置決め機構に関する研究を行った.ピエゾステージを用いて,ナノリードの位置をサブミクロンオーダで制御した.ナノリードの位置は,ピエゾアクチュエータに内蔵されているセンサからの信号によりモニタリングすることができる.また,ナノリードの先端の位置を検出するため,ピエゾ抵抗力センサを組み込んで細胞の外にあるか,接しているか,中にあるかの判断をできるようにした.試作したナノプローブに関する成果発表を国際学会(IEEE MEMS 2005,2005年1月30日2月3日,米国)において行った.ナノテレメトリシステムの個々の要素について試作および評価を行うことが目標であった。細胞内のカルシウム濃度と神経電位を同時に記録可能なナノプローブを試作した。この試作器は機能として、1.細胞内に刺入、2.細胞内の神経電位の計測、3.通電刺激、4.薬物の注入、5.励起光の照射、6.蛍光検出を行うことができる。この試作器の構成は、主にガラスマイクロピペットと励起用の光ファイバと蛍光検出用の光ファイバからなる。効率よく計測を行うためにこの3点を精度よくアライメントをとることが必要で、支持する冶具を試作した。この試作器の代表的な寸法は、ガラスマイクロピペットの先端の外径が500nmであり、約100umの径を持つアメフラシの神経細胞に刺入可能である。また、内径が250nmであるが、これは神経電位の細胞内記録や通電刺激、蛍光色素の細胞内への注入において、十分な寸法である。また、励起光を照射する光ファイバは外径50umであり、プローブの先端から約300um後方から30度の角度で照射し、1mW程度の励起エネルギを与えることができる。検出領域にある蛍光は、ガラスマイクロピペットのガラス部を全反射によって伝わり、プローブ後方に位置する光ファイバを経て、蛍光検出用センサへ伝播する。この検出領域は、約1umの径の断面を深さ方向に約5umであった。アメフラシから摘出した口球神経節の細胞にナノプローブを刺入し、蛍光色素を過分局通電により細胞体に注入した。細胞に通電刺激を与え、そのときに生じる活動電位とカルシウム濃度変化の計測を行った。通電刺激中に活動電位が生じ、同時にカルシウムの濃度が上昇していく様子を計測した。刺激の強度や時間を変化させ、スパイク頻度と蛍光強度変化の相関を調べた。

この試作ナノプローブの機能は、細胞内に刺入、細胞内の神経電位の計測、通電刺激、薬物の注入、励起光の照射、蛍光検出である。カルシウム濃度は蛍光の光強度として計測することができる。このプローブは主にガラスマイクロピペットをベースとしている。プローブ先端の微小領域にある蛍光は、ガラスマイクロピペットのガラス部を導波路として伝わり、プローブ後方に位置するフォトンカウンタでその光強度を計測する。プラーで引き伸ばして作製したガラスマイクロピペット(先端径0.5um)を用いた場合、520nmの蛍光に対する検出領域は楕円球型をしており、断面が約1umの径で、プローブ刺入方向に約5umであった。検出領域の改善を試みた結果、ガラスマイクロピペットの外壁を金属薄膜でコートすることによりプローブの光学的特性が向上することが分かった。FDTDシミュレーションを用いて、数種類のMEMSで蒸着可能な金属を用いて膜厚や形状を変化させて検出領域の評価を行った。金属の中ではAlが効率よく、100nm程度の薄膜で十分な効果を発揮することが分かった。伝達する強度が他の金属よりも高く、また外乱となるプローブ周辺からの光の侵入を防ことができる。100nmのAlを蒸着したプローブの検出領域は、断面が約0.5umの径で、プローブ刺入方向に対して約0.6umに改善することを明らかにした。最適なパラメータを持つプローブを作製し、実際にカイコガの脳の深部からカルシウム濃度の計測を行うことに成功した。
自律神経による心機能制御の分子メカニズム

自律神経調節の中心をなすアデニル酸シクラーゼ酵素を刺激する新規化合物および心臓型サブタイプを欠損させた動物モデルを利用して、心機能制御の分子メカニズムを検討することが本申請の目的であった。これら、遺伝子クローンを用いた実験系、蛋白結晶分析による立体構造の決定、コンピュータシュミレーションを用いたファルマコア分析が可能にすることができ創薬に応用するとともに、その対象となる心臓型アデニル酸シクラーゼの機能解析をノックアウト動物を用いておこなった。自律神経作動薬である細胞内cAMPシグナル、とくにアデニル酸シクラーゼサブタイプを標的にした旧来のPサイト抑制剤を修飾することによって、サブタイプ特異的な作動薬が開発された。なかでもPMC6とよばれる化合物において、心臓型アデニル酸シクラーゼに対する強力な抑制作用が見られ、さらにカテコラミン刺激によって誘発されるアポプトーシスの著名な抑制効果が見られた。このことは5型アデニル酸シクラーゼの抑制は、心筋細胞の生存性の亢進に役立つことを意味する。同化合物は、今後の心不全治療に対する薬剤開発のモデルとなると信ずる。また、心臓型アデニル酸シクラーゼを欠損させた動物モデルにおいて、心機能の交感神経制御の減弱とともに、副交感神経制御の低下が見られたが,同様の効果が上記薬物によって、培養心筋細胞において見られた。このことは心臓型アデニル酸シクラーゼは、交感および副交感神経制御において重要な役割を果たしていることを裏付けるものである。さらにカテコラミンを持続注入による心肥大の発現にも有意差をみとめ、心機能制御の中心をなすことが考えられた。近年の研究成果によって、遺伝子クローンを用いた実験系、蛋白結晶分析による立体構造の決定、コンピュータシュミレーションを用いたファルマコア分析が可能になってきた。そこで本研究ではこれらのエビデンスを駆使して創薬に応用するとともに、その対象となる心臓型アデニル酸シクラーゼの機能解析をノックアウト動物を用いておこなった。自律神経作動薬である細胞内cAMPシグナル、とくにアデニル酸シクラーゼサブタイプを標的にした作動薬の開発を目指した。最近のアデニル酸シクラーゼの結晶構造分析から酵素活性部位の立体構造が明らかになり、この立体構造をコンピュータに取り込み、フィッテイング分析によって既存のアデニル酸シクラーゼ作動薬(フォルスコリン)に修飾をくわえてサブタイプ選択性を高めていく。さらにファルマコア分析法を用いて未知の制御薬をスクリーニングしていった。この手法は、ゲノム、蛋白構造から得られた情報をもとに、分子生物学的な道具を用いてコンピュータ解析をもとに数十万の薬物を数百程度にまで絞り込んだスクリーニングが可能であった、今後の薬剤開発のモデルとなると信ずる。また、心臓型アデニル酸シクラーゼを欠損させた動物モデルにおいて、心機能の交感神経制御の減弱とともに、副交感神経制御の低下が見られた。さらにアデニル酸シクラーゼ酵素のカルシウムによる直接抑制の減少が見られたのみならず、ムスカリン受容体刺激による細胞内CAMP産生抑制の低下が見られた。以上の結果から、心臓型アデニル酸シクラーゼは、交感および副交感神経制御において重要な役割を果たしていることが推察された。平成15年からの継続研究であり、過去2年の研究成果によって、遺伝子クローンを用いた実験系、蛋白結晶分析による立体構造の決定、コンピュータシュミレーションを用いたファルマコア分析が可能になった。そこで2年目ではこれらのエビデンスを駆使して創薬に応用するとともに、その対象となる心臓型アデニル酸シクラーゼの機能解析をノックアウト動物を用いておこなった。自律神経作動薬である細胞内cAMPシグナル、とくにアデニル酸シクラーゼサブタイプを標的にした作動薬が開発されたが、それの効果判定を行った。とりわけ、旧来的なアデニル酸シクラーゼ抑制剤としてしられるPサイト抑制剤に,側鎖修飾を施した複数の化合物を合成し、それらにおいてアデニル酸シクラーゼ各サブタイプに対する抑制作用の違いを検討した。

このことは5型アデニル酸シクラーゼの抑制は、心筋細胞の生存性の亢進に役立つことを意味する。同化合物は、今後の心不全治療に対する薬剤開発のモデルとなると信ずる。また、心臓型アデニル酸シクラーゼを欠損させた動物モデルにおいて、心機能の交感神経制御の減弱とともに、副交感神経制御の低下が見られたが,同様の効果が上記薬物によって、培養心筋細胞において見られた。このことは心臓型アデニル酸シクラーゼは、交感および副交感神経制御において重要な役割を果たしていることを裏付けるものである。
3種のラジカル的分子間C-C結合形成を鍵とする核酸系天然物の収束的合成戦略の開発

【背景】本研究課題は、ポリオキシン類およびヒキジマイシンに代表されるヌクレオシドを母核構造として含む核酸系天然物の収束的合成戦略の確立を目指した。ヒドロキシ基は、水素結合ドナーおよびアクセプターの双方の役割を担うため、ポリヒドロキシ化された炭素鎖は、タンパク質や核酸などの生体高分子との多点相互作用を可能とする。それゆえ、重要な生物活性を示す多数の天然二次代謝産物には、高度にヒドロキシ化された非分岐炭素鎖が部分構造として多く見られる。一方、自然界に豊富に存在する単糖類は4ないし5つのヒドロキシ基を持つため、ポリヒドロキシ化された有機分子の有用な合成素子とみなせる。したがって、糖鎖間でのC(sp3)-C(sp3)結合形成によって、高度に酸素官能基化された炭素鎖を効率的に構築できれば、理想的な収束的合成戦略を確立できる。そこで我々は、構造情報を保持したまま糖鎖を連結できる反応の開発に挑んだ。昨年度までにポリオキシン類の収束的全合成を達成した。本年度はその途上で見出した革新的ラジカル二量化戦略を駆使して強力な抗がん活性を有するアセトゲニン類の一種であるアシミシンの効率的全合成を達成した。【結果】D-グロース誘導体から調製したアシルテルリドに対し、酸素存在下Et3Bを作用させたところ、アルコキシラジカルの二量化が進行し、C2対称な二量化体を得た。続く二方向同時変換および非対称化を経てアシミシンの全合成を達成した。本成果は、本二量化戦略がアセトゲニン類を始めとする様々な高酸化度天然物の迅速な収束的全合成に適用可能であることを実証する、極めて画期的な研究成果である。本成果は独国化学会誌Chemistry A European Journalに報告した。【背景】本研究課題は、ポリオキシン類およびヒキジマイシン(1)に代表されるヌクレオシドを母核構造として含む核酸系天然物の収束的合成戦略の確立を目指している。本年度はポリヒドロキシ構造を有する、1の収束的合成戦略の確立を目指した。【方法・結果】化学的に安定な炭素ラジカル供与体として、α-アルコキシアシルテルリドを設定し、脱一酸化炭素を伴うホモ-ラジカル-ラジカルカップリング(二量化)によって、C(sp3)-C(sp3)結合形成を実現した。さらに、ヘテロ-カップリングによって、1のポリオール構造中の9連続不斉中心を有する化合物を、6つのホモ-、および4つのヘテロカップリング体の中から1工程で選択的に構築した。【結論】糖誘導体のラジカル二量化戦略によって、多様な立体化学と炭素数を有する高酸化度炭素鎖の効率的な構築法を開発した。ヘテロ-カップリング戦略により1の持つウンデコース構造の構築を達成した。本成果により、高度に酸素官能基化された構造を収束的に合成する本法の実用性を実証した。本成果は英国商業誌Nature Chemistryに報告した。3種のラジカル的分子間C-C結合形成を鍵とする核酸系天然物の収束的合成戦略の開発という本研究課題に着手してわずか一年足らずで、当初予定していた3種のラジカル付加反応(C=C、C=N、C=Oへの付加)とは異なる、第4の反応ともいえる、ラジカル-ラジカルカップリング反応を開発できたため。さらに、最も合成困難と予想していた標的分子であるヒキジマイシンの全合成を可能とする、収束的合成戦略を確率できたため。【背景】本研究課題は、ポリオキシン類およびヒキジマイシンに代表されるヌクレオシドを母核構造として含む核酸系天然物の収束的合成戦略の確立を目指している。本年度はポリヒドロキシ構造を有する、ポリオキシン類の収束的合成戦略の確立を目指した。とりわけ、高酸化度核酸系天然物であるポリオキシン類はS. cacaoiから単離された抗真菌物質であり、植物病原糸状菌の細胞壁構成成分であるキチンの合成を阻害する農薬として実用化されている。その為、効率的な全合成法の開発は創薬上極めて重要である。【方法・結果】化学的に安定な炭素ラジカル供与体として、α-アルコキシアシルテルリドを設定し、脱一酸化炭素を伴うキラルオキシムへの立体選択的ラジカル付加反応によって、C(sp3)-C(sp3)結合形成を実現した。

その結果、4種のポリオキシン類(ポリオキシンJ/Lおよびそのフッ素化誘導体)を、同一合成戦略によって統一的かつ収束的に11工程で全合成した。また、生物活性評価を行った結果、フルオロポリオキシンLが抗真菌活性に加えて、薬剤耐性菌を含めた抗グラム陽性菌活性を有することを明らかにした。【結論】糖誘導体のオキシムへのラジカル付加戦略によって、高酸化度核酸系天然物の効率的な構築法を開発した。本成果により、高度に酸素官能基化された構造を収束的に合成する本法の実用性を実証した。本成果は独国化学会誌Angewandte Chemie International Editionに報告した。3種のラジカル的分子間C-C結合形成を鍵とする核酸系天然物の収束的合成戦略の開発という本研究課題に着手して2年で、当初予定していた3種のラジカル付加反応(C=C、C=N、C=Oへの付加)の中のC=Nへの付加により、標的分子として掲げたポリオキシン類の全合成をわずか11工程で達成できたため。さらに、最も確立困難だと予想していたC=Oへの付加戦略を実現するに十分な知見を得たため(未発表、未掲載)。【背景】本研究課題は、ポリオキシン類およびヒキジマイシンに代表されるヌクレオシドを母核構造として含む核酸系天然物の収束的合成戦略の確立を目指した。ヒドロキシ基は、水素結合ドナーおよびアクセプターの双方の役割を担うため、ポリヒドロキシ化された炭素鎖は、タンパク質や核酸などの生体高分子との多点相互作用を可能とする。それゆえ、重要な生物活性を示す多数の天然二次代謝産物には、高度にヒドロキシ化された非分岐炭素鎖が部分構造として多く見られる。一方、自然界に豊富に存在する単糖類は4ないし5つのヒドロキシ基を持つため、ポリヒドロキシ化された有機分子の有用な合成素子とみなせる。したがって、糖鎖間でのC(sp3)-C(sp3)結合形成によって、高度に酸素官能基化された炭素鎖を効率的に構築できれば、理想的な収束的合成戦略を確立できる。そこで我々は、構造情報を保持したまま糖鎖を連結できる反応の開発に挑んだ。昨年度までにポリオキシン類の収束的全合成を達成した。本年度はその途上で見出した革新的ラジカル二量化戦略を駆使して強力な抗がん活性を有するアセトゲニン類の一種であるアシミシンの効率的全合成を達成した。【結果】D-グロース誘導体から調製したアシルテルリドに対し、酸素存在下Et3Bを作用させたところ、アルコキシラジカルの二量化が進行し、C2対称な二量化体を得た。続く二方向同時変換および非対称化を経てアシミシンの全合成を達成した。本成果は、本二量化戦略がアセトゲニン類を始めとする様々な高酸化度天然物の迅速な収束的全合成に適用可能であることを実証する、極めて画期的な研究成果である。本成果は独国化学会誌Chemistry A European Journalに報告した。平成29年度は引き続き、ヒキジマイシンの収束的全合成を目指すとともに、当初の計画通り、ポリオキシン類の収束的かつ網羅的全合成を目指す。ポリオキシン類はS. cacaoiから単離された抗真菌物質である。植物病原糸状菌の細胞壁構成成分であるキチンの合成を阻害する農薬として実用化されている。その為、効率的な全合成法の開発は創薬上極めて重要である。ウリジンから容易に合成可能なα-アルコキシアシルテルリドと光学活性オキシムをラジカル付加反応で連結する。
表面プラズモンが関与する光化学反応と新規ハイブリッドナノ構造体創成に関する研究

当該年度は、表面プラズモンが増強するジアセチレンの光固相重合反応の詳細検討と、金属ナノ粒子による希土類イオンの捕獲作用とその光学特性に関する研究を行った。金属ナノ粒子もしくはナノ構造体の表面においてジアセチレンの光固相重合反応を検討した例はすでにいくつか報告されていたが、それらはいずれも重合反応に相転移挙動を伴わない一般的なジアセチレンにおける例証であった。一方、本研究では、重合反応に相転移を伴う特異的なジアセチレンを用いて検討を行った。その結果、非相転移型重合反応であることに起因する、重合反応速度の特異的な励起光強度依存性の観測に成功した。すなわち、相転移を伴う重合反応においては、あるしきい値以上の励起光強度では、反応速度が無限大の相転移を起こすため、理想的には重合反応速度は励起光強度に依存しないと考えられるが、実際には相転移が引き起こされるまでに誘導期間が存在するため、表面プラズモンによる増強効果が得られることがわかった。このような検討例はこれまで報告がなく新規性が高いため、J.Phys.Chem.Cに掲載された。また、金属ナノ粒子をイオン捕獲作用を持つような配位子で覆い、希土類イオンを捕獲することによるその光学特性の変化を検討した。ここでは、表面プラズモンによる希土類イオンの発光の増強は観測されず、金属ナノ粒子のプラズモン吸収による消光効果のみが観測された。これは、捕獲された希土類イオンと金属ナノ粒子との距離が12nm程度であり、極めて近いために消光効果が優勢であるからと考えられる。以上の結果から、表面プラズモンによる増強効果を得るためには金属表面と対象化合物の距離が極めて重要な因子であることが示唆された。当該年度は、表面プラズモンの電場増強効果を利用した光重合反応の詳細を検討した。市販されているサイズの揃ったシリカ微粒子を基板上に自己集積化させ、その上面に金薄膜を真空蒸着により成膜することにより、効率的に増強電場を発生させる基板となることを見出した。シリカ微粒子の曲率によって、成膜された金薄膜中には、比較的フラットな表面を持つ部位と、凹凸が多くラフネスの大きい表面を持つ部位が共存することになる。この金薄膜上で光重合反応を検討した結果、表面のラフネスが大きい部位で効率的に光重合反応が進行することを観測した。この結果は、表面増強ラマン散乱においても一般的に知られている傾向と一致する。すなわち、表面プラズモンが励起され、局所的な電場増強効果によって光重合反応を局所的に強めることができることを示すことに成功した。以上の成果はJ.Phys.Chem.Cに公表している。また、光重合反応の対象として、ジアセチレンという結晶固相重合性のモノマーを用いての検討も行った。ジアセチレンは結晶状態の場合のみ重合反応が進行する。そのため、ラフネスの大きい金属表面では結晶性を保ちにくいという難点があったが、当研究室ですでに確立されている再沈法を用い、金属ナノ粒子とジアセチレンナノ結晶のコンポジット型複合体を作製することに成功した。このコンポジットにおいて励起波長532nmを用いたラマン分光法により測定を行ったところ、ラマン散乱が観測されると同時に重合反応が進行した。金属ナノ粒子がない場合と比較したところ、金属ナノ粒子がある場合では重合反応が極めて速く進行することがわかった。現在この反応が二光子過程によるものであるか、詳細に検討している段階である当該年度は、表面プラズモンが増強するジアセチレンの光固相重合反応の詳細検討と、金属ナノ粒子による希土類イオンの捕獲作用とその光学特性に関する研究を行った。
有限レンジ３体力を用いた原子核や中性子核物質の研究

原子核は通常、シェル模型に代表されるように、陽子や中性子が独立に一体ポテンシャル中を運動しているが、4He原子核(α粒子)は特別に結合の強い原子核であり、軽い核では4核子相関(αクラスター相関)は重要な役割を果たす。しかし単純なクラスター模型では、原子核系において重要な非中心力の効果を取り入れることができない。我々は、Algebraic Quasi Cluster Model (AQCM)を提案・発展させ、波動関数内にパラメータを導入することで、クラスター状態からjj-coupling的なシェル模型波動関数への転移を記述可能とし、さまざまな原子核に適用してきた。今年度は、特に、AQCMと、ガス的に広がったクラスター状態を効果的に記述する模型として知られるTHSR波動関数の融合を行い、12Cに適用して論文にまとめた。計算に用いる有効相互作用として、有限レンジ3体力項を持つTohsaki力を用いた。また、上記の有限レンジの3核子間力を含む相互作用を用いて、60個までのαクラスターをさまざまな幾何学的配位を持たせて配置した際の系の安定性を調べ、論文にまとめた。クラスターの表面的な分布の場合、重い原子核でより重要な役割を果たすクーロン力の斥力の効果を小さくする働きがある。さらに、テンソル力がクラスター・シェル競合に与える影響についてAQCM-Tと呼ばれる方法を用いて分析した。これは前年度のiSMTを発展させたものである。特に、8Beがなぜαーα構造を持つかという長年の問いに対して、α同士が近距離におけて、α内部に作用するテンソル力が抑制されるメカニズムを議論した。この際、核子間に作用する核力として、通常は扱いが難しい、核子ー核子散乱から決められるrealistic interactionを使用可能とし、論文にまとめた。研究計画はおおむね順調に進展している。課題名になっている有限レンジ3体力を用いて、さまざまな実際の原子核の構造を分析するという点に関しては予定通りの進展をしている。これは核力の中心力部分に対する改善である。さらに当該年度は、クラスター模型における核力の2つの非中心力の取り扱いにおいて、従来のスピン・軌道力のみならず、テンソル力の取り扱いにおいて大きな進展があった。これは、当研究の究極的な目的である、原子核の2つの有力な模型、すなわちシェル模型とクラスター模型を統合するという過程において、重要なステップであると考えられる。また、当該年度は、ガス的に広がったαクラスター状態を記述する有効な模型であるTHSR波動関数にスピン・軌道力の効果を取り入れる枠組みについても提案を行った。さらに、非常に多数のαクラスターが幾何学的に配置した場合についても研究を行い、重い原子核において重要となるクーロン斥力の効果を、クラスター構造が少なくできる可能性を示唆した。これらはすべて、研究課題の表題にある有限レンジ3体力を用いた研究であり、これらをすべて投稿論文として発表できたことは大きな成果であったということができる。しかしながら、国内・海外を問わず、成果を口頭で発表するという点に関しては時間的制約からほとんど達成することができなかった。このように、成果発表がほぼ論文発表に限られた、という点が、研究成果の外部からの可視化という面で大きな問題であると考えられる。この点を最終年度には改善する必要がある。このような理由で、全体としてはおおむね順調に進展していると評価できる。当初の目的のうち、有限レンジ3体力を用いてさまざまな実際の原子核の構造を分析するという点に関してはある程度の目的を達成している。しかし、タイトルにある「中性子核物質」に関しては最終年度に成果をまとめることとなる。この研究においては全ての核子を反対称化した完全に微視的な波動関数を用いて、中性子星をひとつの原子核と考えた核構造計算を行う。そこでタイトルにある有限レンジ3体力が、どのように核物質の飽和性に寄与し、中性子星の質量を与えるのかを明らかにする。そのような先行研究はほぼない。このような計算においては、超多数の核子が参加した場合のハミルトニアンの行列要素の解析的な式の導出が重要になる。当プロジェクト以前においては、我々によって、一体演算子である運動エネルギーと二体演算子である核子間核力の直接項に関しては解析的な式の導出に成功していた。本プロジェクトの開始によって、核子間核力の交換項部分と、さらに三体力部分に関しても直接項・交換項の解析的な式の導出に成功している。さらに、一般相対論による重力の効果を取り入れた中性子星の質量についても計算を行っている。最終年度はその成果を論文にまとめると同時に、国内・国外の研究集会における口頭発表に力を注ぐ。さらに、本プロジェクトにより、クラスター模型とシェル模型の統一が進展した。これにより、クラスター模型の波動関数を簡単にシェル模型のものへと変換することが可能となった。これを用い、シェル模型の波動関数を単位とするクラスター状態の分析を開始した。具体的には28Mgにおける14C+14C状態や、16Beにおける8He+8He状態に対する分析を進めている。最終年度はこれらに対しても投稿論文にまとめると共に、さまざまな研究集会における口頭発表に対しても力を注ぐ。

これまで我々は、シェル模型とクラスター模型の競合を分析し、原子核系では非常に強いことが知られるスピン・軌道力と呼ばれる非中心力が、αクラスター相関を壊し核子の独立運動を促進する役割を果たすことを議論してきた。現在までに、このAlgebraic Quasi Cluster Model (AQCM)を提案し、波動関数内に、クラスター間の距離、クラスターの崩れという2つのパラメータを導入することで、クラスター状態からjj-coupling的なシェル模型波動関数への転移を記述可能にし、これをさまざまな原子核に適用した。さらに、計算に用いる有効相互作用として、有限レンジ3体力項を持つTohsaki力を用いた。今年度は、酸素同位体のドリップラインである24Oに関する研究を論文にまとめた。24Oは十分に大きな中性子の束縛エネルギーを持ちながら、観測された半径は中性子ハロー構造をもつもののように大きい。このことを、中性子の数の増加とともにおけるコア原子核の部分の膨張として微視的に記述した。さらに、もうひとつの非中心力であるテンソル力がクラスター・シェル競合に与える影響について考察し、論文にまとめた。我々は既に、αクラスター模型を拡張し、テンソル力の効果を取り入れることができる模型を提案しているが、従来の模型を上回る、効果的なテンソル力の効果の取り込みを提案した。特に、16Oにおいて、テンソル力によるクラスター間の距離の増大を議論した。今年度は1年目であるが、代表者板垣が著者に入っている論文を7本、国際雑誌に掲載することができた。本プロジェクトによる研究が無事に出発するのみならず、既に学術雑誌に掲載という最終的な形まで持っていけ行ける課題もいくつかあった。上記の実績欄で述べた以外の計画以上の成果としては、以下のものが挙げられる。まず研究課題名にもなっている有限レンジの3核子間力を含む相互作用を用いて、さまざまなαクラスターの幾何学的配位の安定性を調べ、論文にまとめた。原子分子の世界では、炭素原子がサッカーボール形状に結合したフラーレンの存在が知られているが、これをα粒子に置き換えた60α原子核の構造分析を行った。α粒子が遠方から近づいてきた場合、このような幾何学的な構造は、遠方で最も重要な役割を果たすクーロン力の効果を小さくする働きがある。結果としてαフラーレン構造は、状態としては非束縛であるが、エネルギーは半径の関数としてはっきりとした安定な極小値を持つ事がわかった。もうひとつの計画以上の成果は、本研究で進めている微視的な原子核構造の計算フレームワークと、微視的反応計算との融合である。本研究の原子核構造で得られた波動関数を、実際の実験観測量である散乱断面積に焼き直すには、間に原子核反応理論の介在が必要であるが、ここを非常にストレートに持っていけることを示した。これに関して、今年度は2本の論文の出版を行った。ひとつはベルギーのブリュッセル自由大学との共同研究で、9Beの構造を計算し、それを鉛標的に入射した際の散乱断面積をCDCC法を用いて明らかにした。
最適化極短パルスを用いた凝縮相光化学ダイナミクスの実時間観測と制御

超高速分光をベースに、電子状態に対する分光、振動状態に対する分光、核波束運動を実時間観測する分光、の3つを駆使して凝縮相光化学ダイナミクスに対する総合的研究を行い、以下の主たる成果を得た。1.極限的短パルス光を用いたポンプ-プローブ分光によってジフェニルシクロプロペノンの超高速光解離反応を研究した。反応前駆体であるS_2電子励起状態の核波束運動を観測し、その運動形と反応座標との連関を議論した。また、ポンプ-プローブ法と時間領域ラマン分光を組み合わせた時間分解時間領域ラマン分光法を開発し、トランススチルベン、ビナフチルの電子励起状態のテラヘルツ低波数領域のラマン活性振動を実時間で観測することに成功した。2.フェムト秒時間分解分光によって、基本反応である7-アザインドール二量体の光プロトン移動反応およびトランス-アゾベンゼンの光異性化反応を研究し、その反応メカニズムを明らかにした。またGFPの発色団のモデル分子の超高速蛍光ダイナミクスを観測し、その無輻射緩和過程について議論した。3.ピコ秒時間分解ラマン分光によって、溶媒和電子の電子吸収に共鳴させてラマン散乱を測定すると、共鳴効果によって電子に溶媒和した水分子の振動スペクトルが選択的に観測されることを発見した。4.フェムト秒アップコンバージョン顕微鏡を開発した。この装置によってサブミクロン微小領城からの蛍光を世界で初めてフェムト秒の時間分解能で測定できるようになった。また、時間分解蛍光信号を時間-波長の2次元像として一度に観測するフェムト秒蛍光イメージング法を開発した。さらにフェムト秒白色光を利用して、二光子吸収スペクトルをマルチチャンネル測定する非縮退二光子吸収測定法を開発し、レチナール分子およびC_<60>の精密な二光子吸収スペクトルを測定した。超高速レーザー分光を用いて、凝縮相光化学ダイナミクスの研究を行った。今年度の主な研究成果を以下の列挙する。1.光パラメトリック増幅(OPA)により発生させたサブ10fSの光パルスを用いてポンプープローブ測定を行い、光励起直後の電子励起状態分子における核波束運動を観測した。特に、光解離反応をするジフェニルシクロプロペノンなど「反応する分子」の核波束運動観測へと研究を進めた。2.アゾベンゼンのS_2(ππ*)励起に伴う光異性化はこれまで信じられていたのとは異なり、平面型のS_1(nπ*)状態に緩和してから進むということがこれまでのわれわれの研究で明らかになってきた。これをさらに確定的にするために、S_2励起とS_1励起によってフェムト秒時間分解吸収スペクトルを測定し、これまで断片的にしか得られていなかった吸収データの全貌を明らかにした。3.水和電子の電子吸収に共鳴させて水のピコ秒時間分解ラマンスペクトルをはじめて測定し、バルクの水の変角振動バンドの約30cm^<-1>低波数側にきわめて大きい強度をもつ過渡ラマンバンドを観測した。時間分解測定により、この過渡ラマンバンドの時間挙動が水和電子の過渡吸収時間変化と同一であることを確認し、観測された過渡ラマンバンドを電子周りの局所的溶媒和構造の振動が選択的共鳴効果をうけて現れたものであると結論した。4.短寿命化学種の低波数(テラヘルツ)領域の分子振動を観測するために、時間分解分光と時間領域分光を組み合わせた時間分解インパルシブ誘導ラマン散乱測定を行った。トランススチルベンS_1状態をはじめとするいくつかの芳香族分子の電子励起状態の低波数ラマンスペクトルに対応する信号を時間領域で得た。