hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNA損傷とDNA修復の影響と役割、老化との関係について

申請者は当初、DNA損傷と老化との関係を線虫などの個体を用いて明らかにしていく計画を立てていたが、研究室が変わったこともありDNA中の損傷塩基や構造の決定法といった、よりミクロなアプローチからの研究を行っている。生体内で遺伝情報の保存に使われるDNAは、超分子としてユニークな性質を備えており、生物学的または工学的な研究が数多くなされている。中でもDNAのπ結合を介した電子移動については、酸化損傷の生成のメカニズムや電子ナノデバイスへの応用への期待という面から、幅広い分野の研究者からの注目を集めている。これまでDNA中の電子移動に関しては、DNAにelectron donorとなりうる化合物、例えばピレンやアントラキノンなどを共有結合で導入し、さらにelectron accepterの導入によって検出してきた。このようなelectron donorの導入は効率のいい電子移動を引き起こす反面、合成の必要性や長鎖DNA内における任意の場所での電子移動の誘導の難しさなど、いくつかの問題がある。そこで、electron donorを共有結合で導入することなくDNA中の任意の場所での電子移動を可能にするため、DNA配列特異的に結合するピロールイミダゾールポリアミドに、electron donorとなるピレンを結合させた化合物PPI(pyrene-conjugated Pyrrole imidazole polyamide)を合成し、その機能について証明を行った。本研究においてDNAの任意の場所での電子移動が可能となったことで、損傷塩基生成メカニズムへのアプローチや、様々な工学応用などが可能となると考えられる。申請者は当初、DNA損傷と老化との関係を線虫などの個体を用いて明らかにしていく計画を立てていたが、研究室が変わったこともあり、現在はゲノム中のDNA構造の決定とその影響についての研究という、よりミクロな視点からのアプローチを行っている。DNA構造は、一般的なB型DNA以外にもより密なA型DNAや、らせんの巻き方が逆の左巻きであるZ型DNAなどが存在する。左巻きのZ型DNAはDNA複製の際のねじれを解消するなどの生物学的役割が示唆されてきたが、最近になってDNA鎖切断が原因で起こるある種の遺伝病との関わりも示唆されている。そこで申請者は現在、ゲノム中のZ型DNAの配置を決定する目的で、DNA構造によって生じる生成物の異なる光反応性塩基を大腸菌にとりこませた後で光を当て、その生成物の場所からDNA構造を決定しようと試みている。DNA構造によって光反応生成物が変わる光反応塩基はいくつか報告されているが、申請者は5-Bromouracilに注目している。5-BromouracilはZ型DNA中で光を当てるとRNA体のグアノシンができるが、これは通常のB型DNAでは生じない。現在までに、大腸菌のゲノム中におけるチミンを70%以上の割合で5-Bromouracilに置換させることに成功し、また実際に光を当てることにより光反応が進行したことも確認した。しかし、その生成物の単離はまだ成功しておらず、現在はこの段階での研究を行っている。より簡単な系において、生成物を合成DNAに人工的に取り込ませたDNAから、その生成物を含むDNAを単離することには成功し、ゲノムへの応用を行っているところである。申請者は当初、損傷塩基と老化との関係の解析を行う計画を行っていたが、研究室が変わったこともあり、DNA結合小分子を使った遺伝子操作や、光反応塩基を使った電子移動の研究を行っている。DNA結合小分子の研究では、ピロール(P)とイミダゾール(I)が連なったPI-ポリアミドにおいて、これまで問題であった環化における合成の問題を大きく改善した成果を報告している。これまでDNA配列特異的な結合を行うPI-ボリアミドは、2分子の鎖が並行に並ぶ"ダイマー型"やターンを含めた1分子による"ヘアピン型"が主流であった。これに対し、配列特異性や分解酵素への耐性の点からすると端の存在しない"環状型"がより大きく期待されているが、環状型には合成の面で問題があり、これまであまり研究がされてこなかった。そこで、環化反応に環状ベプチドの合成の際に使われるクロロアセチルとシステインによる縮合反応を用い、高収率で極めて早い反応の環化PI-ポリアミドの合成に成功した。今後は、遺伝子特異的な新薬の開発に向けた環状PI-ポリアミドの評価が重要となってくる。光反応塩基の研究では、これまで注目されてこなかった、RNAでの光反応に注目し、その光反応生成物の解析および反応メカニズムの解明を行った。DNAやRNAのような生体高分子の構造は生体内で大きな役割を持っていると考えられているが、生体内での構造決定法がないためその役割についてははっきりしていない。申請者のグループでは5-bromouracilを利用した構造特異的な光反応に注目し、生体内でのDNA構造の決定法へのアプローチを行ってきた。申請者はこのアプローチをRNAへと拡張し、今後のRNAの生体内での構造決定法への可能性を模索している。

これまでDNA中の電子移動に関しては、DNAにelectron donorとなりうる化合物、例えばピレンやアントラキノンなどを共有結合で導入し、さらにelectron accepterの導入によって検出してきた。このようなelectron donorの導入は効率のいい電子移動を引き起こす反面、合成の必要性や長鎖DNA内における任意の場所での電子移動の誘導の難しさなど、いくつかの問題がある。そこで、electron donorを共有結合で導入することなくDNA中の任意の場所での電子移動を可能にするため、DNA配列特異的に結合するピロールイミダゾールポリアミドに、electron donorとなるピレンを結合させた化合物PPI(pyrene-conjugated Pyrrole imidazole polyamide)を合成し、その機能について証明を行った。本研究においてDNAの任意の場所での電子移動が可能となったことで、損傷塩基生成メカニズムへのアプローチや、様々な工学応用などが可能となると考えられる。すでに3報の論文を出しており、ほかにも報告に足る成果が出始めているため。まずはこれまで得られた光反応についての結果をまとめ、論文投稿を行う。次に、細胞のエピジェネティックな調整を行っているとされる、TETプロテインの活性評価を行うためのプロジェクトを開始する。すでに細胞への導入は終わっており、タンパク質の生成から活性評価を、この1年で終わらせることを目的とする。
必須微量元素セレンを運搬する蛋白質の同定と運搬機構の解析

Jurkat細胞の培養に用いられる無血清培地には,Seが亜セレン酸ナトリウムの形で添加されており,Seの添加は細胞,特に免疫系や神経系の細胞の生存維持に必須である.一方,血清添加培養ではSeの添加が不要なことから,血清中にはSeを運搬して細胞にSeを供給する因子が存在すると予想された.これまでの研究から,ヒト血清には2種のSe含有蛋白質が存在することが分かっていたので,このうちいずれがSe運搬作用を有するか欠乏血清を用いて同定した.これらの欠乏血清存在下にJurkat細胞を培養し,いずれの欠乏血清で細胞がSe欠乏になるかを調べた.細胞のSe含量や細胞内のSe含有酵素の活性を測定したところ,Selenoprotein P(SeP)欠乏血清を用いて培養した細胞の場合のみSe含量,cGPx活性,チオレドキシン還元酵素活性の低下が認められたSe欠乏細胞をSePを再添加したSeP欠乏培地で培養し,cGPx活性を測定したところ,添加したSePの濃度に依存したcGPx活性の回復が認められた.以上の研究から,SePがSe運搬蛋白質であることが明らかになった.Se運搬蛋白質を同定できたので,次に細胞への結合様式,取り込み機構について研究を行った.Se75を添加した培地で肝細胞腫Hep-G2を培養し,放射標識SePを培養上清から回収した.抗体を不溶化したカラムを用いて,放射標識SePを調製した.Jurkat細胞に可変量の放射標識SePを加え,細胞への結合量を測定し,スキャッチャードプロットから,受容体数,解離定数を求めた.Jurkat細胞上の受容体数は2,200,解離定数は0.67nMであった.また,放射標識SePと細胞を反応後,架橋試薬を加え,SDS-PAGEで解析したところ,分子量100KのSeP結合分子の存在が明らかになった.Jurkat細胞の培養に用いられる無血清培地には,Seが亜セレン酸ナトリウムの形で添加されており,Seの添加は細胞,特に免疫系や神経系の細胞の生存維持に必須である.一方,血清添加培養ではSeの添加が不要なことから,血清中にはSeを運搬して細胞にSeを供給する因子が存在すると予想された.これまでの研究から,ヒト血清には2種のSe含有蛋白質が存在することが分かっていたので,このうちいずれがSe運搬作用を有するかを欠乏血清を用いて同定することにした.そこでまずヒト血清をSe含有蛋白質であるeGPx,SePに対するモノクローナル抗体あるいは特異的ポリクローナル抗体を不溶化したカラムに添加し,eGPx欠乏血清,SeP欠乏血清をそれぞれ調製した.得られたそれぞれの血清についてeGPxまたはSePが欠乏していることを,研究室で開発したELISA法で確認した.次にこれらの欠乏血清存在下にJurkat細胞を培養し,いずれの欠乏血清で細胞がSe欠乏になるかを調べた.細胞のSe含量(DANを用いる蛍光光度法)や細胞内のSe含有酵素(細胞質に存在するcGPxやチオレドキシン還元酵素)の活性を測定したところ,SeP欠乏血清を用いて培養した細胞の場合のみSe含量,cGPx活性,チオレドキシン還元酵素活性の低下が認められた.培養時間依存性を調べたところ,cGPx活性は1日目で50%,2日目で25%となり,この細胞の増殖速度と一致した.次にSe欠乏細胞を,SePを再添加したSeP欠乏培地で培養し,cGPx活性を測定した.添加したSePの濃度に依存したcGPx活性の回復が認められた.以上の研究から,SePがSe運搬蛋白質であることが明らかになった.Jurkat細胞の培養に用いられる無血清培地には,Seが亜セレン酸ナトリウムの形で添加されており,Seの添加は細胞,特に免疫系や神経系の細胞の生存維持に必須である.一方,血清添加培養ではSeの添加が不要なことから,血清中にはSeを運搬して細胞にSeを供給する因子が存在すると予想された.これまでの研究から,ヒト血清には2種のSe含有蛋白質が存在することが分かっていたので,このうちいずれがSe運搬作用を有するか欠乏血清を用いて同定した.これらの欠乏血清存在下にJurkat細胞を培養し,いずれの欠乏血清で細胞がSe欠乏になるかを調べた.細胞のSe含量や細胞内のSe含有酵素の活性を測定したところ,Selenoprotein P(SeP)欠乏血清を用いて培養した細胞の場合のみSe含量,cGPx活性,チオレドキシン還元酵素活性の低下が認められたSe欠乏細胞をSePを再添加したSeP欠乏培地で培養し,cGPx活性を測定したところ,添加したSePの濃度に依存したcGPx活性の回復が認められた.以上の研究から,SePがSe運搬蛋白質であることが明らかになった.Se運搬蛋白質を同定できたので,次に細胞への結合様式,取り込み機構について研究を行った.Se75を添加した培地で肝細胞腫Hep-G2を培養し,放射標識SePを培養上清から回収した.抗体を不溶化したカラムを用いて,放射標識SePを調製した.Jurkat細胞に可変量の放射標識SePを加え,細胞への結合量を測定し,スキャッチャードプロットから,受容体数,解離定数を求めた.Jurkat細胞上の受容体数は2,200,解離定数は0.67nMであった.また,放射標識SePと細胞を反応後,架橋試薬を加え,SDS-PAGEで解析したところ,分子量100KのSeP結合分子の存在が明らかになった.
肝障害におけるトリプトファン代謝を中心とした免疫学的病態の解明

平成23年度は、昨年度に引き続きHepatitis B virusトランスジェニック(HBVTg)/indoleamine2,3-dioxygenase(IDO)-wild-typeマウス及びHBVTg/IDO-knockoutマウスにおいてHBV特異的細胞障害性T細胞(CTL)を移入することにより発症する劇症肝炎の評価を行った。本モデルでは、IDOの欠損による炎症の軽減を組織像及びalanine aminotransferase (ALT)値にて確認した。そして、炎症性サイトカイン及びケモカインの産生においてもIDOの欠損による減少が認められた。さらに、トリプトファン代謝産物であるキヌレニン投与はCTL誘導性肝障害を増悪させたことから、キヌレニン以下のトリプトファン代謝産物は肝細胞に対して障害的に作用していることが考えられた。これまでにHBV特異的CTLはHBV感染細胞を認識すると即時にIFN-_Yを放出し、また、HBVTgマウスの肝細胞はIFN-_Yによる障害を受けやすいことが証明されている(Ito H et al. J Immunol, 182: 391-397,2009)。よって、HBV特異的CTL誘導性肝障害はIFN-_Yとキヌレニン以下のトリプトファン代謝産物が肝炎の重症化に重要な因子であることが考えられた。また、IDO阻害剤である1-methyltryptophan(1-MT)の投与は肝障害を軽減したことから、HBV感染による劇症肝炎の治療に1-MTが有効である可能性が示された。IDOの代謝産物であるキヌレニンの投与はCTL誘導性肝障害の増悪を招くことを証明し、更に、HBVTg/IDO-KOマウスに対するIFN-γとキヌレニンの併用刺激が肝障害の悪化を引き起こすことを確認した。すなわち、CTLが抗原感作により放出するIFN-γとキヌレニンが肝障害の増悪因子であることを示した。また、HBVTg/IDO-WTマウスに対するIDO阻害剤の投与は肝障害を軽減したことから、HBV感染による劇症肝炎の治療にIDO阻害剤が有効である可能性を示した。本研究では、肝障害におけるIDO及びその代謝産物の役割の概要が明らかにし、また新規治療法の可能性も示されたことから、順調に研究が進展したものと考えられる。キヌレニンの投与は本モデルにおいて肝炎を悪化させたが、どのようなメカニズムで肝細胞に対して障害的に作用しているかを解明する必要がる。細胞死に関わるシグナル分子をウエスタンブロット法等で調査することが良いと考えられる。トリプトファン代謝酵素であるインドールアミン酸素添加酵素(IDO)及びその代謝産物は、炎症時において、免疫動態に深く関与する因子として注目を集めている。今回は、Hepatitis B virus (HBV)トランスジェニックマウスにHBV特異的細胞障害性T細胞(CTL)を移入して誘導する急性肝炎マウスモデル(Ando K et al. J. Exp. Med 1993 ; 1541-1554)においてIDOの詳細な役割を解明し、診断治療へ応用することを目的とし研究を行った。本研究においては、HBVトランスジェニック/IDO^<+/+>マウス及びHBVトランスジェニック/IDO^<-/->マウスを作成し、HBV特異的CTLを尾静脈より移入することにより急性肝炎を発症させ、肝障害の変化をALT値、組織像、炎症性サイトカインの産生などにて評価した。そして、IDO阻害剤もしくはトリプトファン代謝産物を投与した状態での肝障害の変化を検討した。実験結果として、IDO^<-/->マウスにおいて有意な肝障害の軽減がALT値および組織標本より確認された。各種炎症性サイトカインの発現においてもIDO^<-/->マウスにおいて有意な減少が確認された。また、IDOの阻害剤を用いた検討においても、阻害剤の投与により肝障害の軽減が確認された。一方でIDOの代謝産物であるキヌレニンの投与は肝障害の増悪を招いた。HBV特異的CTLを投与し急性肝炎を発症するモデルでは、IDOの欠如は炎症の軽減を誘導した。これは、CTLによる直接的細胞障害が引き金になって起こされる炎症においては、IDOの存在が炎症の増悪を招く因子であることが考えられた。また、炎症と同時に産生が増加したキヌレニンは、肝細胞に対して障害的に作用していることが推測された。

よって、HBV特異的CTL誘導性肝障害はIFN-_Yとキヌレニン以下のトリプトファン代謝産物が肝炎の重症化に重要な因子であることが考えられた。また、IDO阻害剤である1-methyltryptophan(1-MT)の投与は肝障害を軽減したことから、HBV感染による劇症肝炎の治療に1-MTが有効である可能性が示された。IDOの代謝産物であるキヌレニンの投与はCTL誘導性肝障害の増悪を招くことを証明し、更に、HBVTg/IDO-KOマウスに対するIFN-γとキヌレニンの併用刺激が肝障害の悪化を引き起こすことを確認した。すなわち、CTLが抗原感作により放出するIFN-γとキヌレニンが肝障害の増悪因子であることを示した。また、HBVTg/IDO-WTマウスに対するIDO阻害剤の投与は肝障害を軽減したことから、HBV感染による劇症肝炎の治療にIDO阻害剤が有効である可能性を示した。本研究では、肝障害におけるIDO及びその代謝産物の役割の概要が明らかにし、また新規治療法の可能性も示されたことから、順調に研究が進展したものと考えられる。キヌレニンの投与は本モデルにおいて肝炎を悪化させたが、どのようなメカニズムで肝細胞に対して障害的に作用しているかを解明する必要がる。細胞死に関わるシグナル分子をウエスタンブロット法等で調査することが良いと考えられる。
本質的安全設計に基づく制御法による空気圧システムの安全高精度制御

本研究は、本質的安全設計に基づく機械システム制御法「パッシブダイナミック制御(PDC)」を空気圧システムに適用したものである。PDC実現のためにブレーキなどを装備した実験装置を製作し、直動型及び揺動型空気圧シリンダ(2軸)の連続位置決め制御と軌道追従制御、2リンク空気圧ゴム人工筋マニピュレータの円軌道追従制御などにおいて、その効果を確認した。さらに、PDCを市販のエアバランサに適用し、実システムに対しても有効であることを示した。本質的安全設計に基づく機械システム制御法「パッシブダイナミック制御(PDC)」に関して、以下の成果を得た。1 PDC空気圧シリンダの高精度追従制御PDC空気圧シリンダ2本からなるX-Y軸実験装置を用いた軌道追従実験により、PDCの有効性を示した。2 PDCを用いるインタロックに関する研究インタロックは、機械が作業する領域を危険領域と定めて危険領域に人間がいないことを確認する相互インタロックと、危険領域を機械が逸脱していないことを確認する自己確認型インタロックで実現される。ここでは、PDCを適用することによって、自己確認型インタロックの介入をできる限り回避して、本来の目的の稼働率を確保するシステムを提案した。さらに、それを上記1)のPDC空気圧シリンダの軌道追従制御に適用した。3 PDCの空気圧ゴム人工筋制御への適用空気圧ゴム人工筋(McKibben型アクチュエータ)は、軽量で柔軟であるなどの性質により福祉機器への適用が研究されているが、一方で制御性に問題がある。PDCは制動力が可変なブレーキ機構により、高剛性とコンプライアンス性を合わせ持つ制御であり、空気圧ゴム人工筋の制御にPDCを適用すれば、その制御性を向上させることが期待できる。今年度は、ゴム人工筋2本に、高応答が得られるMRブレーキを組み込んだアクチュエータを製作し、PDC適用の基礎実験を行った。そして、位置決め制御と正弦軌道追従制御実験で期待通りの良好な結果が得られた。1 PDCの空気圧ゴム人工筋制御への適用空気圧ゴム人工筋は、軽量、柔軟、高出力などの性質により人間共存型のロボットや福祉機器等への適用が期待されているが、強い非線形性を有するため正確な数学モデルを得ることが難しく、高精度な制御が困難である。PDCは、アクチュエータに代わってレーキ操作が主となる制御方式であり、空気圧ゴム人工筋に対する有効性が期待できる。今年度は、ゴム人工筋にMRブレーキを組み込んだアクチュエータを用いて、PDC適用の実験を行った。1リンクシステムによる位置決め制御と正弦軌道追従制御実験において、PI制御との比較により、PDCの有効性を示した。また、2リンクシステムにおいて、円軌道追従制御を行い、良好な結果が得られた。さらに、重量物持ち上げ制御実験用の装置を開発した。2 PDC揺動型空気圧シリンダの高精度追従制御昨年度までに開発したPDC揺動型空気圧シリンダを用いて、位置決め制御と追従制御実験によりPDCの有効性を示した。3開発したPDCエアバランサの有効性検証昨年度、市販のエアバランサを改良したPDCエアバランサを開発した。本年度は、この装置を用いた実験を行い、制御性と安全性の検証を行った。その結果、小さな力で重量物を上下させるマテリアルハンドリング装置としての可能性を明らかにした。1 PDC空気圧ゴム人工筋マニピュレータの高精度追従制御昨年度までに、空気圧ゴム人工筋にMRブレーキとセンサを組み込んだPDCゴム人工筋アクチュエータを開発し、基礎実験によりPDCの有効性を示した。今年度は、まず一部に問題が生じたアクチュエータの構造を再検討し、新たに作り直した。さらに、2リンクPDCゴム人工筋マニピュレータを改良し、位置決め制御と円軌道追従制御実験を行った。昨年度の問題点を解決し、より高精度な制御を実現した。これにより、ブレーキで位置や速度を制御することの有効性が明らかになった。従来法との比較などは今後の課題である。また、このアクチュエータを鉛直方向に設置した装置を開発し、重量物の持ち上げ制御の基礎実験を行った。PI制御との比較において、優れた制御を実現した。ただし、まだ検討、改良すべき点は多い。2 PDC揺動型空気圧シリンダを用いた2リンクマニピュレータの高精度追従制御昨年度までに開発したPDC揺動型空気圧シリンダを2本用いた2リンクマニピュレータを開発し、位置決め制御と円軌道追従制御実験を行った。この実験でも、PDCの有効性を示す結果が得られた。3 PDC空気圧シリンダによる囲い込み制御の提案PDC空気圧シリンダを2本用いた水平面での軌道追従制御を「囲い込み制御」と名付け、これまでの実験結果を新たな観点から評価した。
周期的成長パターンの形成機構

本研究では周期的な成長の結果として得られる同心円状パターンに注目し、細菌コロニー形成と結晶成長についてその形成機構を解明すべく、実験を行った。細菌は遊走期と停止期とを交互に繰り返して同心円状コロニーを形成する。本研究により、枯草菌の同心円状コロニーの形成には次のような著しい特徴があることがわかった:1.中心からの大局的な化学信号は存在しない。2.マクロなスケールで周期的成長に関する位相の引き込みは起こっていない。3.最も外側のテラスの形成がコロニー成長に大きく寄与している。4.菌を接種してからコロニーが成長し始めるまでの準備期間は、接種した菌の密度がある程度以下になると長くなる傾向がある。5.最も外側のテラスが拡がっている遊走期では、そのテラスはバクテリア細胞の単層からなる。拡がりがとまって停止期に入ると、増殖によりテラスの厚さはどんどん増える。ある程度の厚さに達すると、次の遊走期が始まる。6.遊走期が始まった後に成長先端のすぐ後方を切断すると、その後の1回目の遊走期がより早く終了し、次の停止期が延長される。以上の実験事実から現象論的には次のことが結論される:1.コロニー成長にとって最も外側のテラスの菌密度が重要な要素である。2.菌密度には2つの閾値が存在し、遊走期が始まるためには菌の密度がある値以上に増える必要があり、停止期は菌の密度がある値以下に低下するために起こる。今後はこの仮説をよりミクロの立場から確認することが課題である。この研究の過程で、霊菌と大腸菌も適当な条件下で同心円状コロニーを形成することを発見した。周期的な結晶成長の例としてはアスコルビン酸を取り上げ、その場合の同心円状パターンの形成機構を解明することを一つの目標にした。そのために、メタノール溶液中のアスコルビン酸の濃度および温度と周囲の湿度をパラメータにし、その成長の様子を詳しく観察して、モルフォロジー・ダイヤグラムを確立した。その結果、周囲の湿度が成長パターンの選択に最も重要な要素であることがわかった。本研究では周期的な成長の結果として得られる同心円状パターンに注目している。その一例として、アスコルビン酸の結晶成長に見られる同心円状パターンに注目し、その形成機構を解明することを一つの目標にした。そのために、まずメタノール溶液中のアスコルビン酸の濃度と周囲の湿度をパラメータにして、その成長の様子を詳しく観察して、モルフォロジー・ダイヤグラムを確立した。また、溶媒としてのメタノールの役割が副次的であり、周囲の水蒸気が水になってメタノールに入れ替わり溶媒となるために、初めから水を溶媒とする場合に比べ、結晶成長が始まる時間が約1/20に短縮されることがわかった。バクテリアでは、枯草菌とプロテウス菌は遊走期と停止期とを交互に繰り返して同心円状コロニーを形成する。これについては、プロテウス菌の場合で得られた、遊走期の開始と停止期の開始にそれぞれバクテリアの細胞密度の高低の閾値があるという我々の実験的な仮説が枯草菌の場合についても妥当かどうかを詳しい観察と測定によって調べた。その結果は、枯草菌の場合もプロテウス菌とほぼ同様な結論であった。

霊菌では、寒天培地の栄養濃度とその固さを変えたときに得られるコロニーのパターンが枯草菌の場合のそれと幾分違うことが予備実験でわかっていた。そこでまず、これら二つの量をパラメータとして、霊菌のコロニーパターンのモルフォロジー・ダイヤグラムの確立を目指した。それがようやく完了しつつあり、枯草菌では見られなかった花びら状パターンが観察される領域があることがわかった。また、霊菌の場合でも同心円状コロニーが成長することがはっきりしてきたが、成長の様子はプロテウス菌や枯草菌のように、遊走期と停止期がはっきりしていない。今後はこの同心円状コロニーの成長特性を実験的に明らかにしていかなければならない。本研究では、点状の初期状態から出発し、周期的に成長することによって得られる同心円状パターンに注目している。具体的には、バクテリアコロニーと結晶成長で見られる同心円状パターンに絞って、その成長機構の解明を目標とする。バクテリアでは、枯草菌とプロテウス菌は遊走期と停止期とを交互に繰り返して同心円状コロニーを形成する。これについては、これまでの我々のプロテウス菌についての研究によって得られた「遊走期の開始と停止期の開始にそれぞれバクテリアの細胞密度の高低の閾値がある」という実験的な仮説が、枯草菌の場合についても妥当かどうかを詳しい観察と測定によって調べた。その結果は、枯草菌の場合もプロテウス菌とほぼ同様な結論であった。この仮説が正しいとすれば、他のバクテリアでも適当な条件下で同心円状コロニーを形成しても不思議ではない。これを確認することも、今後の目標の一つである。それがようやく完了し、枯草菌では見られなかった花びら状パターンが観察される領域があることがわかった。また、霊菌の場合でも同心円状コロニーが成長することがはっきりしたが、成長の様子はプロテウス菌や枯草菌のように、遊走期と停止期がはっきりしていない。今後はこの同心円状コロニーの成長特性を実験的に詳細に測定しなければならない。結晶成長では、アスコルビン酸の場合に見られる同心円状パターンに注目し、その形成機構の解明を目標にした。まずメタノール溶液中のアスコルビン酸の濃度と周囲の湿度をパラメータにして、その成長の様子を詳しく観察して、モルフォロジー・ダイヤグラムを確立した。次のステップは、特に同心円状成長だけに注目し、その成長特性を明らかにすることである。本研究では周期的な成長の結果として得られる同心円状パターンに注目し、細菌コロニー形成と結晶成長についてその形成機構を解明すべく、実験を行った。細菌コロニーについては、枯草菌、プロテウス菌は遊走期と停止期とを交互に繰り返して同心円状コロニーを形成する。我々のこれまでの実験により、枯草菌の同心円状コロニーの形成には次のような著しい特徴があることがわかった:1.中心からの大局的な化学信号は存在しない。2.マクロなスケールで周期的成長に関する位相の引き込みは起こっていない。3.最も外側のテラスの形成がコロニー成長に大きく寄与している。4.菌を接種してからコロニーが成長し始めるまでの準備期間は、接種した菌の密度がある程度以下になると長くなる傾向がある。
学習者の特性を用いた個人適応型学習支援システムの構築

学習者の学習意欲・興味を活かして学習の行える、個人適応機能を備えた学習支援システムについて研究を進めている。本研究は、学習意欲の持続のために、学習者の内発的学習意欲のうち自己効力感と自己決定感に着目している。学習支援システムのプロトタイプを作成し、実験を行った。システムは、学習者の学習に対する自己評価と学習の遂行結果を用いて自己評価領域を求め、自己効力感を損なわないように次の学習範囲を決定する。また、学習者の自己決定感を高めるため、学習者主導で学習を進め、学習の目標点や学習を始める項目を学習者が設定する。さらに、学習中においてシステムより提示された学習範囲の中から、学習者が次の学習項目を決定する。プロトタイプシステムでは、小学校の算数を学習教材に取り上げている。自己効力感と自己決定感を考慮した本システムにより学習者の学習が持続できるか、長期間の実験を行う必要がある。そのため、一般公開に必要な機能をプロトタイプシステムに追加し、Web上で公開実験した。実験は、学習履歴を収集するとともに、アンケート調査を行った。この実験の結果より、学習支援システムを小学生が利用するためには、操作を補助する機能が必要なことが分かり、操作を補助する機能をシステムに実装した。また、実験で収集した学習履歴の分析を行った。これにより、学習者の学習意欲を持続させるためには、学習履歴情報を活用して学習の行き詰まり状態を検出し、学習者に適切な支援情報を提供する機能が必要なことが分かった。教師の個々の方針に応じて柔軟に教材構造の作成できる機能と、学習者の意欲・興味を活かして学習の行える個人適応機能を備えた学習支援システムの構築を進めている.柔軟に教材構造の作成できる機能を持たせるため、学習教材の構造化の手法としてISM(Interpretive Structural Modeling)構造化手法を用いた.指導者は、教材の学習項目に対して指導したい順や学習項目間の上下関係を指示することにより自分の教育方針に応じて、個々の学習者に必要な学習項目の教材構造を作成できる.また、学習者の意欲・興味を活かして学習が進められるように、学習者の学習に対する特性を分析した。学習者の特性として、年齢、興味度、やる気、理解したい程度、学習の進め方等を取り上げた.さらに、個々の学習者の理解力に適応するため学習時間、学習内容等の学習履歴情報を活用する.現在、学習項目間の上下関係を入力することにより、自動的に学習項目の教材構造を作成できるシステム、学習者の特性として学年・関心のあること・学習目標を取り上げ特性を活かした学習支援システムのプロトタイプ、学習者の学習履歴情報として正解・不正解の情報を取り入れた学習支援システムのプロトタイプを作成した.今後、これら個々のプロトタイプシステムの試行を行い、最終的には、これらの機能を持つ学習支援システムの構築を考えている.学習者が学習意欲を失わずに学習を持続するためには、学習に対する達成感を高めることが有効である。そこで、内発的学習意欲の『やれば、できるんだ』という自己効力感と『自分で決めている』という自己決定感に着目し、学習者の学習意欲・興味を活かして学習の行える、個人適応機能を備えた学習支援システムのプロトタイプを作成した。教材の構造は、昨年作成したISM構造化手法を用いた教材構造作成機能を用いている。プロトタイプシステムを用いてシステムの利用面と運用面における実験を行った。現在、学習履歴情報を活用して学習の行き詰まり状態を検出し、学習者に適切な支援情報を提供する機能を検討している。また、自己効力感と自己決定感を考慮した本システムにより学習者の学習が持続できるか、長期間の実験を行うことを考えている。

本研究は、学習意欲の持続のために、学習者の内発的学習意欲のうち自己効力感と自己決定感に着目している。学習支援システムのプロトタイプを作成した。システムは、学習者の学習に対する自己評価と学習の遂行結果を用いて自己評価領域を求め、自己効力感を損なわないように次の学習範囲を決定する。また、学習者の自己決定感を高めるため、学習者主導で学習を進め、学習の目標点や学習を始める項目を学習者が設定する。さらに、学習中においてシステムより提示された学習範囲の中から、学習者が次の学習項目を決定する。プロトタイプシステムでは、小学校の算数を学習教材に取り上げている。自己効力感と自己決定感を考慮した本システムにより学習者の学習が持続できるか、長期間の実験を行う必要がある。そのため、一般公開に必要な機能を追加し、プロトタイプシステムをWeb上で公開実験した。実験は、学習履歴を収集するとともに、アンケート調査を行った。この実験の結果より、学習支援システムを小学生が利用するためには、操作を補助する機能が必要なことが分かり、操作を補助する機能をプロトタイプシステムに実装した。また、実験で収集した学習履歴の分析を行った。これにより、学習者の学習意欲を持続させるためには、学習履歴情報を活用して学習の行き詰まり状態を検出し、学習者に適切な支援情報を提供する機能が必要なことが分かった。
核内受容体を介したクロマチン制御とDNAメチル化による遺伝子発現制御機構の解明

ビタミンD31α-水酸化酵素[1α(OH)ase]は、活性型ビタミンD[1α,25(OH)_2D_3]生合成の最終段階を制御する鍵酵素である。これまでに我々は本遺伝子の1α,25(OH)_2D_3依存的な転写抑制機構に着目し、プロモーター上に存在するビタミンDの負の応答配列[1αnVDRE]に直接結合する転写制御因子VDIRを同定した。VDIRは1α,25(OH)_2D_3によりVDRと結合しヒストン脱アセチル化酵素(HDAC2)を含む転写抑制化複合体を呼び込み、ヒストン脱アセチル化を介し転写を抑制し(Murayama, Kim et al.,EMBO J.,23,1598,2004)、また染色体の構造調節も担うことを明らかにした(Fujiki, Kim et al.,EMBO J.,24,3881,2005)。今回我々はVDIR-VDR転写抑制化複合体の構成因子を同定することにより新規の転写抑制機構の解明を試みた。生化学的手法により複合体精製を行った結果、DNAメチル化酵素(Dnmt1)がこの転写抑制化複合体に含まれることが明らかになった。Dnmt1はDnmt3bと共にVDIRおよびVDRと1α,25(OH)_2D_3依存的に相互作用することにより1α(OH)ase遺伝子の転写を抑制した。また、ChIP assayにより1αnVDRE上でDnmt1とHDAC2が経時的にリクルートされることが明らかになった。実際、1α(OH)ase遺伝子プロモーター上に存在する3箇所のCpG配列が1α,25(OH)_2D_3依存的にメチル化されることが明らかになった。これらの結果より、1α(OH)ase遺伝子のビタミンDによる転写抑制においてヒストン修飾と共にエピジェネティクスな制御が関与することを見出すことができ、新たな転写抑制機構の存在を証明することが出来た。活性型ビタミンDは1α(OH)aseは生体内カルシウム恒常性維持や骨代謝を厳密に調節することから1α(OH)ase遺伝子発現調節機構の把握は活性型ビタミンDの生理作用を理解する上で極めて重要と考えられてきた。VDIRは1α,25(OH)_2D_3によりVDRと結合しヒストン脱アセチル化酵素(HDAC2)を含む転写抑制化複合体を呼び込み、転写を抑制することを明らかにした(Murayama, Kim et al., EMBO J.23,1598,2004)。我々はVDIR-VDR転写抑制化複合体の構成因子を同定することにより本遺伝子の精巧な転写抑制機構の解明を試みた。生化学的手法によりタンパク精製を行った結果、DNAメチル化酵素(Dnmt1)がこの転写抑制化複合体に含まれることが明らかになった。この結果より、1α(OH)ase遺伝子の発現抑制においてヒストンの脱メチル化と共にDNAメチル化が協調的に働き、転写をより積極的に抑制する機構が存在することを見出した。

また、ChIP assayにより1αnVDRE上でDnmt1とHDAC2が経時的にリクルートされることが明らかになった。実際、1α(OH)ase遺伝子プロモーター上に存在する3箇所のCpG配列が1α,25(OH)_2D_3依存的にメチル化されることが明らかになった。これらの結果より、1α(OH)ase遺伝子のビタミンDによる転写抑制においてヒストン修飾と共にエピジェネティクスな制御が関与することを見出すことができ、新たな転写抑制機構の存在を証明することが出来た。
能動視覚による動的な空間知覚と立体形状認識システムの構築

本研究では、人間の能動的な視覚機構の数理的な構造、特に注視のための身体運動と眼球運動の視覚情報処理における役割と、立体形状知覚センサとしての仕掛けを解明するため、その機構を模した自らも高速で移動したり首を振ったりできる能動的な搭載カメラによって、刻々変化する空間環境をとらえ、カメラの置かれている空間や対象の形状を実時間で認識するシステムを構築した。さらに、このとき、このような目的で認識にとってよりよい画像を得るような運動をカメラ自らが想起して行動するための、能動視覚の基本原理の確立を目指した。これらの成果をもとに、ロボット視覚への応用を始めとする、画像センサによる3次元環境理解システムの実用化を図る。本年度は第一年度の成果を統合し、人間の視覚情報処理における眼球の能動制御の仕掛けを解明するとともに、能動視覚をもつロボットを実現して、その視覚による空間知覚と運動制御を実現した。そのために、1能動的な視覚によるロボットの行動制御の原理を考察し、カメラの台数、運動の自由度、環境条件を拡張した実験システムによって、有効性を検証した。2実環境の認識と、行動の制御の基本原理としての能動的は視覚系の有効性を検証し、画像処理から一体となったロボットアームの制御システムとして構築し実用化を図った。3研究を統括し、実用的な実環境下における認識システムの構築の基礎となり得る、知能機械としてのロボット視覚の理論を構築した。以上の研究成果を学術雑誌、国際学会にて発表した。人間の視覚では、その高度な情報処理能力とともに、一方で、眼球の様々な運動機構を巧みに利用して、巧妙な光学系により空間や対象の知覚・認識を行なっている。特に、人間の視覚において、両眼を融合して能動的に注視線を制御することで、ずっと容易に空間の認識をしていると思われる。機械がインテリジェンスを持つためには、自らの置かれた動的な環境をすばやく的確に認識する能力を持つ必要がある。このとき、機械が眼(カメラ)を持ち、このような能動的な運動機構を模すことができると、的確で柔軟な認識システムが構築できる。本研究では、人間の能動的な視覚機構の数理的な構造、特に注視のための身体運動と眼球運動の視覚情報処理における役割と、立体形状知覚センサとしての仕掛けを解明するとともに、その機構を模した自らも高速で移動したり首を振ったりできる能動的な搭載カメラによって、刻々変化する空間環境をとらえ、カメラの置かれている空間や対象の形状を実時間で認識するシステムを構築する。さらに、このとき、このような目的で認識にとってよりよい画像を得るような運動をカメラ自らが想起して行動するための、能動視覚の基本原理を確立する。そして、ロボット視覚への応用を始めとする、画像センサによる3次元環境理解システムの実用化を図る。画像センサの高性能化とコンピュータの高速化により動画像を実時間で処理できる可能性が高まりつつある一方で、上記のような能力を実現する能動視覚の理論的なバックグラウンドは完成されていない。これに対して、研究者らはこれまでの研究により、視覚がちょっとした能動的な行動能力を持つと、画像からの空間知覚のための計算がはるかに易しくなるという知見を得て、対象の形状や動き、自らの動きに応じてより良い視点を得る運動制御の手法を提案した。そして、本年度は、これらの理論を実現し実用化システムに結び付ける、実際の動画像を取り扱う、それも、そもそも動画像にはどのような情報が内在されており、それをどのようにして効率良く抽出するかの情報処理の理論に基づいた、動画像解析システムを構築している。招聘したFranck Galpin氏が学位論文としてまとめている動画像の高効率符号化、特に、3次元シーンの構造を考慮した符号化を提案と、その研究を3次元空間の認識への拡張が、本システムでのおおきな特徴であり、次年度は試作システムを適用して、高能率、高機能な動画像解析を実現していく予定である。
『海人の刈藻』を中心とする院政期物語文学研究の開拓

王朝物語『海人の刈藻』を〈院政期物語〉の代表的作品として位置付け、〈院政期物語〉の特質を捉える試みである。その結果『海人の刈藻』は、前時代の藤原頼通の時代の文芸の趣向や、同時代の歴史的な事実を取り込み、それらを『栄花物語』の叙法に倣い表現する、歴史物語取りの濫觴となる作品であることが明らかとなった。そして物語の内実は、協調融和による理想社会の標榜である。このように〈院政期物語〉は、頼通の時代の文芸を吸収し、かつ歴史物語的な叙法に学びながら、平和共存的な貴族社会の実現を目指した物語としてその特質をまとめることができる。この分析結果を一つの指標として王朝物語研究は新たな段階へと進むこととなる。当該年度においては、昨年度の研究成果を活字化するなどして公表した。また、前年度に引き続き、内外の研究者との交流を通して、院政期文学についての認識を深めるとともに、その知見を踏まえながら『海人の刈藻』について研究を進めた。まず、研究成果としては、論文「按察家の人々ー『海人の刈藻』を中心としてー」(久下裕利編『源氏以後の物語ー継承の構図』武蔵野書院、2012年、所収)、論文「院政期物語としての『海人の刈藻』ー『栄花物語』もしくは藤原頼通の時代からの継承ー」(中野幸一編『平安文学の交響享受・摂取・翻訳』(勉誠出版、2012年、所収)を発表した。いずれも、発表直後から高い評価を得ている(武蔵野書院発行のPR誌に於ける横井孝・久下裕利・豊島秀範・仁平道明氏による座談会)。国内においては日記文学会の分科会である『四条宮下野集』研究会ならびに『建礼門院右京大夫集』研究会に数次にわたって参加し、研究報告を行った。これにより有意義な知見を得ることができた。とくに前者においては、研究会での注釈研究の成果を、宇治平等院ミュージアム鳳翔館紀要『鳳翔学叢』第八輯(2012年刊)に掲載した。また続稿を『鳳翔学叢』第九輯(2013年刊)に掲載する予定である。院政期直前の藤原頼通の時代に成った『四条宮下野集』、院政期直後の後鳥羽院時代に成った『建礼門院右京大夫集』について比較検討することで、その間に位置する院政期の文学の特質について、考察を深めることができた。以上の研究活動とその成果の公表によって、院政期物語研究の意義を発信できたと考える。当該年度については、概ね研究計画通りに遂行し、研究成果を論文としてまとめることができた。次年度、研究をさらに深めていくことにおいて、意味のある成果であった。本研究は院政期を代表的する物語である『海人の刈藻』の特質を、同時代的な観点から剔抉することを目的としている。昨年度は院政期の前時代である「藤原頼通の時代」における文藝の趣向が、『海人の刈藻』に色濃く投影されている事実について論考を発表した。その時、あらためて浮上してきた課題が『栄花物語』との関わりである。『栄花物語』は藤原摂関家の全盛期を描く歴史文学の大作である。続篇では藤原頼通の時代と白河院の院政期を描いている。『海人の刈藻』は『無名草子』に「世継をいみじくまねびて」と評されるように、『栄花物語』を摂取した作り物語の嚆矢でもある。そこであらためて『栄花物語』との直接的な影響関係があるという仮説のもと、つぶさに比較検討した結果、これまで漠然と捉えられていた以上に、『栄花物語』固有の表現の摂取がしかと確認できたのである。そのことについては、昨年度に大略、論考で発表したところであるが、今年度ではさらに『海人の刈藻』の影響作である中世王朝物語『風につれなき』に焦点化することで、いわば歴史物語取りといったものが、後代の物語にどのように受け継がれ、展開しているかを検証した。その結果、『風につれなき』における『栄花物語』摂取は、『栄花物語』全編にわたるものであり、『風につれなき』を枠づける手法として大きな意味を持つことが明らかとなった。文体においても同時代の『いはでしのぶ』とは大きく異なることをかつて論じたが、『風につれなき』という作品は『海人の刈藻』と同様に「世継をいみじくまね」た中世王朝物語の代表作として、あらためて評価しなおしていく必要があることを見出した。このことについて『王朝歴史物語氏の構想と展望』(新典社刊、2014年)にて論考を発表し、併せて歴史物語取りの手法について、今後広く探索する必要性を強調するものである。これをもって本研究の総括としたい。

この分析結果を一つの指標として王朝物語研究は新たな段階へと進むこととなる。当該年度においては、様々な研究大会・研究会への参加、研究者との交流を通して、院政期文学についての認識を深めるとともに、その知見を踏まえながら『海人の刈藻』について研究を進め、論文を発表した。2011年8月にヨーロッパ日本学協会(EAJS)会議の大会(於エストニア・タリン大学)に参加し、研究報告ならびに研究打合せなどを行った。国内外の研究者と広く交流することで、院政期物語文学研究の展望について、有益な知見を数々得ることができた。本大会では『源氏物語』の注釈書である『窺原抄』について報告を行った。国内においては日記文学会の分科会である『四条宮下野集』研究会ならびに『建礼門院右京大夫集』研究会に数次にわたって参加し、有意義な成果を得ることができた。とくに前者においては、研究会での注釈研究の成果を、宇治平等院ミュージアム鳳翔館紀要『鳳翔学叢』(2012年刊)に掲載し、連載することとなった。院政期直前の藤原頼通の時代に成った『四条宮下野集』、院政期直後の後鳥羽院時代に成った『建礼門院右京大夫集』について比較検討することで、その間に位置する院政期の文学の特質について、考察を深めることができた。以上の知見を生かし、当研究の主題である『海人の刈藻』の研究を進め、論文を作成した。論文「按察家の人々ー『海人の刈藻』を中心としてー」を『源氏以後の物語ー継承の構図』(武蔵野書院、2012年)に、論文「院政期物語としての『海人の刈藻』ー『栄花物語』もしくは藤原頼通の時代からの継承ー」を『中野幸一先生傘寿記念論集(仮)』(勉誠出版、2012年)に掲載することとなった。この二編で院政期物語としての特質を新たに提示することができたと考える。以上、当該年度については、概ね研究計画通りに遂行し、研究成果を論文としてまとめることができた。次年度以降、研究をさらに深めていくことにおいて意味のある成果であった。「院政期物語文学研究の開拓」という目的において、様々な研究会に参加し、研究成果を報告し、論文として公表した。また、院政期物語文学についての基礎的な考察を、『海人の刈藻』という作品を通して具体的に行い、二編の論文にまとめることができたことにおいて、順調に進展していると評価することができる。「院政期物語文学研究の開拓」という目的において、様々な研究会に参加し、研究成果を報告し、また、院政期文学についての基礎的な考察を『海人の刈藻』という作品を通して具体的に行い、二編の論文にまとめることができたことによって、順調に進展していると評価することができる。当該年度の活動を概ね継続・履行することで、研究目的の達成に一層努めたい。具体的には研究会への参加・発表、報告書・論文の作成、またそのための資料収集、資料調査のための出張、文献収集を重ねることを主とする。当該年度の活動を概ね履行することで、研究目的の達成に一層努めたい。研究計画を推進し、研究活動を具体的に行うために、主として資料収集、研究会への出張において適切に使用する。研究計画を推進し、研究活動を具体的に行うために、資料収集、研究会への出張において適切に使用する。また膨大な文献資料の整理と収集、また学会・研究会への資料持参や、インターネットへのアクセスの便宜のため、タブレット型PCの導入を予定している。
信増炭素手法による分子変換

有機系物質を構築する上で,現在開発されている増炭素手法は多くの欠点を有している.本研究では現在不可能視されている物質変換を実現するため,また現在多段階間接法を余儀なくされている物質変換を超短縮化するために新しい増炭素法の開発を行った.そのため反応基質の活性化法の研究,分子変換に必要な新しい反応剤の開発と応用の研究,分子形状に基因する新しい分子変換法の開発研究,多官能有機分子の化学修飾による特異的分子変換法の開発研究などを系統的に展開させた.本年度の成果を以下に要約する.(1)高歪ヘテロ三員環の環拡大反応性を解明し,多数の中員ヘテロ環骨格合成ルートを開拓した.本法によりヘテロ環骨格に一段階で効率よく多数のヘテロ原子と官能基を導入することが可能になった.(2)新規不斉のシクロプロパン類を容易に合成する道が開けた. 100%eeの不斉C3試薬の開発した.(3)生化学的なヘムのN-アルキル化のメカニズムを合成化学的手法として発展させ種々のN-置換ポルフィリンを一段階で効率よく合成した. (4)一炭素環拡大反応について検討し,選択的に,かつほぼ定量的に環拡大生成物を得られることを見い出した.(5)一酸化炭素取り込み増炭素反応をセレンを触媒とするカンボニル化反応において,セレン基準100万%という超高率を達成した.(6)全く新しいアミノ酸の保護一脱保護法が確立できた.本研究による分子変換のための新方法論の開拓は従来の目的物質合成のための制限された研究とは異なり,画期的な応用範囲の広い物質変換手法の開発をもたらし,化学の発展と化学を基盤とする生産手段の発展に多大の貢献をするものと期待される.なお,本研究はいづれも新しい特長的な増炭素手法による分子変換反応である.有機系物質を構築する上で,現在開発されている増炭素手法は多くの欠点を有している.本研究では現在不可能視されている物質変換を実現するため,また現在多段階間接法を余儀なくされている物質変換を超短縮化するために新しい増炭素法の開発を行った.そのため反応基質の活性化法の研究,分子変換に必要な新しい反応剤の開発と応用の研究,分子形状に基因する新しい分子変換法の開発研究,多官能有機分子の化学修飾による特異的分子変換法の開発研究などを系統的に展開させた.本年度の成果を以下に要約する.(1)高歪ヘテロ三員環の環拡大反応性を解明し,多数の中員ヘテロ環骨格合成ルートを開拓した.本法によりヘテロ環骨格に一段階で効率よく多数のヘテロ原子と官能基を導入することが可能になった.(2)新規不斉のシクロプロパン類を容易に合成する道が開けた. 100%eeの不斉C3試薬の開発した.(3)生化学的なヘムのN-アルキル化のメカニズムを合成化学的手法として発展させ種々のN-置換ポルフィリンを一段階で効率よく合成した. (4)一炭素環拡大反応について検討し,選択的に,かつほぼ定量的に環拡大生成物を得られることを見い出した.(5)一酸化炭素取り込み増炭素反応をセレンを触媒とするカンボニル化反応において,セレン基準100万%という超高率を達成した.(6)全く新しいアミノ酸の保護一脱保護法が確立できた.本研究による分子変換のための新方法論の開拓は従来の目的物質合成のための制限された研究とは異なり,画期的な応用範囲の広い物質変換手法の開発をもたらし,化学の発展と化学を基盤とする生産手段の発展に多大の貢献をするものと期待される.なお,本研究はいづれも新しい特長的な増炭素手法による分子変換反応である.
脳腫瘍の生物学的活性に基づく新しい病理診断基準の確立に関する研究

ヒト脳腫瘍の症例を収集し病理形態学的検索を行なった。画像計測ソフトを開発し、形態情報のパラメーターを自動計測した。腫瘍の多態性はエントロピー概念の導入により数値化することができ、これが腫瘍の悪性度分類と相関することを明らかにした。免疫組織化学検索のために抗体の開発をすすめ、Olig2の合成ペプチドに対して、ポリクローナル抗体を作製して、様々な解析に利用した。この抗原はoligodendroglioma系統およびastrocytoma系統の腫瘍に発現しており、しかもその発現はGFAP発現とは相補的であり、両者が同時に発現することはないことを明らかにした。抗体の作製法については特許を出願し取得した。Olig2抗体を用いて6例のpapillaryglioneuronaltumorを検索したところ、本腫瘍の構成細胞には神経細胞と星細胞のほかに第3の構成要素として乏突起膠細胞が含まれていることを明かにした。脳腫瘍378例のティッシュマイクロアレイ標本について37種類の神経系組織関連抗体を用いて免疫組織化学的検索を行った。免疫組織化学的所見はスコア化し、クラスター解析により分析した。その結果、脳腫瘍は7群に分類された。星細胞系腫瘍と乏突起膠細胞系腫瘍を識別する抗原、高異型度膠腫と低異型度膠腫を識別する抗原が見いだされた。膠芽腫におけるepidermalgrowthfactor receptor遺伝子の増幅をchromogenic in situ hybridization(CISH)法で検索し、75症例中14例に遺伝子増幅が検出された。遺伝子増幅した細胞の腫瘍内での局在を詳細に解析することができた。1.本研究の対象であるヒト脳腫瘍の症例を収集し、データベースへの登録を行なった。群馬大学およびその関連病院、厚生労働省がん研究助成金・野村班、群馬脳腫瘍研究会、東北脳腫瘍研究会などの症例を含め、グリオーマ約150例、髄膜腫約70例の資料を収集した。2.腫瘍の組織学的形態から客観的な評価が可能な所見を取り上げるため、画像計測のためのコンピューターソフトを開発した(Tanaka G et al.,2003,2004)。開発されたソフトを用いることにより、細胞密度、腫瘍細胞核面積、核の多態性、p53陽性率、MIB-1陽性率などが迅速にかつ客観的に評価できるようになった。3.神経組織に対する抗体を作製し、神経系腫瘍の免疫組織化学検索を進めた。ヒト松果体に対するモノクローナル抗体を作成し、産生された多数の抗体を用いて網膜芽腫の免疫組織化学的検索を行なった(Sawai J, et al.,2003)。また、神経細胞とoligodendrogliaの転写因子であるOlig1およびOlig2の合成ペプチドに対してポリクローナル抗体を作製し、グリオーマをはじめとする脳腫瘍の免疫組織化学的検索を進めた(Yokoo H, et al.,2004)。4.Tissue Arrayer (Beecher Instruments, Silver Spring, MD, USA)を購入し、脳腫瘍の組織マイクロアレイの作製技術に関する基礎的検討をおこなった。その結果、作製上の問題点が明らかとなり、それらの解決法を見いだし、常に均一な組織マイクロアレイを作製することができるようになった。ただいまグリオーマおよび髄膜腫の組織マイクロアレーの作成が完了している。1.研究対象とするヒト脳腫瘍の症例を収集し、形態学的解析を行なった。解析した項目は、細胞密度、多態性、腫瘍細胞核面積、核分裂像、GFAP陽性率、MIB-1陽性率などである。この形態学的解析には昨年開発したパーソナルコンピューター用の画像解析ソフト(Tanaka G et al.,2004)を用いた。腫瘍の多態性をエントロピーにより表現することにより、純粋に形態学的概念である多態性を数値化することができ、これが腫瘍の悪性度分類と相関することが明らかになった。