hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
力覚を用いたネットワークコラボレーションの研究

一方、物体とポインタが衝突した瞬間には、反力が生じるが、この情報は予測不可能でありまた重要な情報である。このように、力覚情報には同一ストリームのパケットであっても情報の重要度に差異がある。そこで、重要なパケットにのみ選択的にFECやパケット再送、パケットの2重送信等の各種のパケットロス対策を施すことにより、ネットワークのスループットを確保しつつパケットロスを抑えることを試みた。また画像等の伝送で用いられる階層的な符号化の概念を導入し、その有効性をシミュレーションにより実証した。また、あわせてネットワークの遅延・パケットロス特性を把握することそのものが効率的な力覚伝送につながることから、インターネット遅延の正確な測定とモデル化の検討を平行しておこなった。音声・画像メディアに継ぐ新たなメディアとして力覚(触覚)が、特に共有仮想空間(SVE : Shared Virtual Environments)上でのコラボレーションを行うための新たなインタフェースとして注目を浴び始めている。しかしながら現実のネットワークでは、帯域の制限、無視し得ない遅延、パケットの欠落が生じるため、これらに対する対策を施さない限りは、力覚を用いたコラボレーションアプリケーションを円滑に動作させることは不可能であるため、これらに対する対策は必須である。本年度は、ストリーミングコンテンツとしての触覚情報のネットワーク上の効率的伝送手法の検討と、触覚メディアの3次元(volumetric)データ表現、特に3次元GISへの応用を主眼とした主観評価実験を行った。まず、前年度に引き続き、ネットワークの遅延・パケットロス特性を把握することそのものが効率的な力覚伝送につながるという視点から、インターネット遅延の正確な測定とモデル化の検討をおこなった。特に本年度はアドホックネットワークの伝送上の安定性を評価するための新たなモビリティモデルを検討した。次に、触覚コンテンツを複数の経路を用いて伝送することによる効率化の向上の可能性を検討した。FECの効率的な利用と複数経路の利用により、品質の悪い伝送路上でも安定したコンテンツ配信を行えることを示した。また、3次元空間上の複数の指標を同時に認知するための提示法として、色表現のみによる手法と、触覚の中でも粘性(viscosity)と振動の大きさによる手法の2つを選び、触覚表現を用いることにより、認知時間とユーザの快適性が改善されることを示した。
化学内分泌療法抵抗性前立腺癌における癌周囲微小環境によるHippo経路制御の役割

去勢抵抗性前立腺癌に対し、近年、新規内分泌・化学療法が使用可能となったが、各治療には交叉耐性や副作用が存在し、依然難治症例が多く存在する。よって、前立腺癌において既存の化学内分泌両治療抵抗性機序解明は急務であり、新規治療標的同定の鍵を握る。我々はこれまでのpilot研究から前立腺癌化学内分泌療法耐性に癌微小環境変化とHippo経路活性のそれぞれの重要性を見出している。上記より我々は前立腺癌化学内分泌療法抵抗性において癌微小環境が細胞内Hippo経路を制御し、癌増悪進展に関与すると仮説を立てた。本仮説を細胞株、動物モデル、臨床組織を用いて多角的に解析し、明らかとしたい。
バキュロウイルスによる宿主制御のメカニズムの解明

バキュロウイルスの遺伝子の中には宿主制御に関する多くの遺伝子が存在することが知られているが、ゲノム上に存在する殆どの遺伝子については機能が未知であり、発現レベルにおいても未解明の部分が多い。そこで本年度は、バキュロウイルスに属するAutographacalifornica nucleopolyhedrovirus(AcNPV)と、Bombyx mori NPV(BmNPV)の全推定遺伝子を搭載したDNAチップを作製し、NPVの推定遺伝子が実際に発現しているか解析を行った。更に、AcNPVとBmNPVはゲノムDNAの相同性が78%以上に達する極めて近縁のウイルスであるが、AcNPVはSpodoptera frugiperda由来のSf-9細胞で増殖するのに対して、BmNPVはBombyx mori由来のBmN4細胞で増殖する、つまり、両ウイルスの宿主域は異なるという興味深い知見が得られている。そこで、AcNPVとBmNPVの全遺伝子の非宿主細胞に感染した場合の遺伝子発現プロファイルについても解析を行った。その結果、AcNPV、BmNPVの全推定遺伝子の宿主細胞、及び非宿主細胞における遺伝子発現プロファイルを明らかにすることが出来た。またAcNPVの非宿主細胞における遺伝子発現は遅延していたが、発現量は宿主細胞とほぼ変わりがなかったのに対し、BmNPVは非宿主細胞に於いては著しい遺伝子発現量の減少を示した。これらの結果は、BmNPVがAcNPVより進化したものであり、カイコに特化したことを強く示唆するものとなった。これらの知見について特にBmNPVの遺伝子発現プロファイルの解析については、第21回アメリカウイルス学会、第25回日本分子生物学会、第1回国際鱗翅目昆虫ゲノムワークショップにおいて成果を発表した。
新合成反応の開拓と,生理活性化合物合成への応用

アリルスズとアルデヒドとの反応は有機合成において最も重要な反応の一つであり,その反応機構に関しても多くの研究が行われている。この反応は一般に加熱条件下や高圧下では還状遷移状態を経由し,ルイス酸存在下では非環状遷移状態を経て進行することが知られている。今回第三のメカニズムとでも云うべきプロトン酸触楳による環状遷移状態が存在することを見い出した。これ等の結果を踏まえて梅洋産天然物ヘミブレベトキシンBの合成についても検討を行った。1,プロトン酸触楳による環状遷移状態の介在Z体1a及びE体1bを別々に合成し,ルイス酸存在下,加熱下,及び酸触楳存在下に環化反応を行ったところ表一の結果を得た。ルイス酸を用いた場合には基賃のE,Zに関係なくアンチ体2aが優先して得られるのに対し,加熱条件下ではZ体からシン体,E体からはアンチ体が得られた。この結果は従来の非環状遷移状態及び環状遷移状態モデルに各々よく対応している。ところがプロトン酸存在下では生成物の立体化学が基賃の構造に大きく依存することが判った。このことはカルボニル基とスズ原子の間に強い相互作用があることを示すものである。このことから反応は3,4に示す様に5配位スズ中間体を経る環状遷移状態を経由すると考えられる。2,ヘミブレベトキシンBの合成研究ヘミブレベトキシンBはGymnodiumbreveから単離された魚毒成分であり,4っのエーテル環がトランスに縮合した特異な構造を有している。前述の環化反応を応用することによってこの複雑なポリエーテル環を合成することに着手した。D-マンノースより得られる7を出発原料として8を立体選択的に合成した。この合成にはエポキシドとアルコールとの分子内環化反応を利用した。8を数段階の反応操作でアリルスズ誘導体9へと変換した。この9に対してBF_3・OEt_2を作用させたところ,目的の三環性化合物が95%と高収率で得られた。さらに10,11と経て現在12の合成まで成功している。今後12の側鎖部分を結合して全合成を完成する予定である。
高電界線形加速器とダンピングリングによる大電流低エミッタンス電子ビーム生成の研究

本年度では主に大電力X-バンド(11. 4GHz)クライストロンとその輸送回路の共同開発を行った。現在高エネルギー加速器研究機構では収束系に周期的永久磁石を用いた新型クライストロン(PPMクライストロン)の設計開発を行っているが、浦項加速器研究所ではS-バンド(2. 8GHz)で大電力クライストロンを開発した実績がある。まず、陳と水野が浦項加速器研究所を訪問し、韓国側の研究者と今後の開発方針と日程について議論した。その合意に基づき、朴成柱を高エネルギー加速器研究機構に招騎し、主に電子銃の設計を共同で行った。電テ銃シュミレーションコードEGUNによると、こうして得られた電子銃からのビームはうねりの少ないスムーズなビームであることがわかった。また、黄雲夏も高エネルギー加速器研究機構に招聘し、主に大電力試験に必要な装置(リゾナントリング)の開発を行った。この装置は平成11年5月に新型RF窓の大電力試験に使用する予定である。高エネルギー加速器研究機構では7,8月にATFトンネルを使って新型パルス圧縮装置、DLDS(Delay LineDistribution System)でのTE12モードの安定性に関する実験を行う予定であるが、周囲の温度変化によって実験装置が延び、電磁波の位相が不安定になる問題が懸念されていた。そのための位相安定化装置を黄雲夏と日本側研究者が共同で開発した。C-バンドの領域でも浦項加速器研究所との間にモデューレーター用のインバーター電源の共同開発が進み、より安定で立ち上がりの早いパルスがモデューレーターから得られるようになった。浦項工科大学とのリニアックアライメント、リングコントロール計画に関する共同研究を推進するため、高加速電界線形加速器及び超低エミッタンスダンピングリング加速器を運転する際の地盤の変動や冷却水、空調の振動、気候の変化等がビーム性能に及ぼす影響を浦項工科大学の線形加速器と2GeV放射光リング加速器について実情調査した。冷却設備、電力設備等の加速器に対する設置状況を調べ、加速器のビーム性能に及ぼす影響について話し合った。このことは、高輝度放射光施設並びにリニアコライダー等の将来計画の施設を考えるにあたっても大いに参考となるものであった。Lee氏が高エネルギー物理学研究所の試験加速器を使用して、現在ビーム診断技術の共同開発を進めている。この研究成果は平成9年度に開催される第11回加速器科学研究発表会で報告する予定である。韓国浦項加速器研究所との間の共同研究の主な目的は高エネルギー物理学研究所のARリングと浦項加速器研究所にあるPLS放射光施設を使ってイオンによる速いビーム不安定性と呼ばれる新しいタイプのビーム不安定性が実際に存在するかどうかを実験的に検証することにある。平成8年10月には尹武鉉(Moohyun Yoon)副教授、権勉(Myeon Kwon)責任研究員、李太淵(Taeyeon Lee)責任研究員と黄程淵(Juan Yun Huang)責任研究員の4人がKEKに1週間滞在し、現在までにPLSで観測されているビーム不安定性の詳しい説明や今後PLSで実験するうえでの問題点、また今後の共同研究の実施計画についての打ち合わせを行った。平成8年11月には浦項加速器研究所からMyeun Kwon(権勉)、Suk Sang Chang(張錫相)責任研究員が高エネルギー物理学研究所を訪問し、ARリングにおけるイオンによる速いビーム不安定性の実験に参加した。平成9年2月には高エネルギー物理学研究所の陳栄浩と福間均が浦項加速器研究所を訪問し、同研究所の研究者と共同でPLS加速器においてイオンによる速いビーム不安定性に関する第1回目の実験を行った。その結果、PLS加速器において同ビーム不安定性が観測されているらしいことが解った。今後、さらに精密な実験が必要であり、次回の実験計画についても打ち合わせを行った。また、この訪問と平行して、増田美佳や森義治によって、高エネルギー物理学研究所と浦項加速器研究所との間の電磁石共同開発や線形陽子加速器に関する共同研究の打ち合わせが行なわれた。韓国浦項加速器研究所との間の共同研究には主に2つの課題がある。最初の課題は浦項加速器研究所にあるPLS放射光施設を使ってイオンによる速いビーム不安定性と呼ばれる新しいタイプのビーム不安定性が実際に存在するかどうかを実験的に検証することである。2つめの課題はリニアーコライダーの為に大電力クライストロンモデュレターを共同で開発し、その大電力試験を行うことである。前者の課題に関しては平成9年度中に3回の共同実験を項加速器研究所で行った。その結果、イオンによる速いビーム不安定性が実際に存在することがいろいろな手法を使って確認された。それらの実験結果と解析結果は論文にまとめられ、アメリカのPhysical Review Eに投稿され採用された。また、同実験成果は平成9年7月に高エネルギー加速器研究機構で開催された多バンチビーム不安定性に関する国際ワークショップや平成10年3月に高エネルギー加速器研究機構で開かれた第1回アジア粒子加速器国際会議(APAC98)での招待講演に選ばれ発表された。リニアーコライダーの為の大電力クライストロンモデュレターの共同開発と大電力試験もJong-Suck Oh(呉宗植)を招聘し平成9年度内に2度行なわれた。試験の結果は良好で将来のC-バンドモデュレターの開発の方向性を確立することができた。平成10年度には共同研究の枠を広げ、リニアーコライダーの為のX-バンドRFシステムの共同研究を行いたいと考えている。

そのために、韓国浦項加速器研究所の加速器部宗主幹の高仁沫等が平成10年3月に高エネルギー加速器研究機構を訪れ、研究打合せを行った。本年度では主に大電力X-バンド(11. 4GHz)クライストロンとその輸送回路の共同開発を行った。現在高エネルギー加速器研究機構では収束系に周期的永久磁石を用いた新型クライストロン(PPMクライストロン)の設計開発を行っているが、浦項加速器研究所ではS-バンド(2. 8GHz)で大電力クライストロンを開発した実績がある。まず、陳と水野が浦項加速器研究所を訪問し、韓国側の研究者と今後の開発方針と日程について議論した。その合意に基づき、朴成柱を高エネルギー加速器研究機構に招騎し、主に電子銃の設計を共同で行った。電テ銃シュミレーションコードEGUNによると、こうして得られた電子銃からのビームはうねりの少ないスムーズなビームであることがわかった。また、黄雲夏も高エネルギー加速器研究機構に招聘し、主に大電力試験に必要な装置(リゾナントリング)の開発を行った。この装置は平成11年5月に新型RF窓の大電力試験に使用する予定である。高エネルギー加速器研究機構では7,8月にATFトンネルを使って新型パルス圧縮装置、DLDS(Delay LineDistribution System)でのTE12モードの安定性に関する実験を行う予定であるが、周囲の温度変化によって実験装置が延び、電磁波の位相が不安定になる問題が懸念されていた。そのための位相安定化装置を黄雲夏と日本側研究者が共同で開発した。C-バンドの領域でも浦項加速器研究所との間にモデューレーター用のインバーター電源の共同開発が進み、より安定で立ち上がりの早いパルスがモデューレーターから得られるようになった。
在宅療養高齢者が生き生き過ごすための「コミュニケーションロボット」の活用と評価

本研究は、人型コミュニケーションロボットを用いた継続的モニタリングで、在宅療養支援にかかわる人材育成と、在宅療養高齢者の健康維持・増進支援を目的とする。看護小規模多機能型居宅介護を利用している一人暮らし高齢者(または、高齢者世帯の利用者)が人型コミュニケーションロボットの「メッセージ機能」を活用し、在宅療養支援看護師による身体機能の継続的な評価、人型ロボットの相互コミュニケーション機能を活用した健康管理等に関する情報提供とチェックなどを行うことによって、継続的な健康管理・維持をめざす。
プラント・オパール分析法および電気探査法による水田遺構の事前探査に関する研究

今年度は宮崎:西都原古墳群横穴墓および吾平原横穴墓の墓室土壌に含まれるイネ科植物種をプラント・オパール分析により推定し、その分析結果について検討した。横穴墓には、石棺や木棺が備えられていたと認められる痕跡がないものが多い。埋葬にあたり、棺が用いられない場合、遺体はコモなどで被覆されたり、敷物上に安置されたと考えるのが自然であろう。コモや敷物の材料として、イネ科植物が利用されておれば、死床面にこれらの植物に由来するプラント・オパールが残留している可能性が高い。(1)西都原7号墓ウシクサ族(ススキ、チガヤなど)の茎葉を利用して、コモなどを造る民俗例は多い。当該試料中にも多量のウシクサ族植物が認められることから、これを利用して遺体を包むコモが編まれた可能性は考えられる。ササ類の葉は葉身が短く、編み物には使えないが、葉身を住居の床に敷き詰めたと考えられる発掘例があることを考えると死床にササの葉を敷いた可能性は否定できない。(2)吾平原6号墓当該墓室は阿蘇凝灰岩に堀り込まれており、プラント・オパールの絶対量が少ないのが特徴である。No.9試料で少量のイネとキビ族が検出されている。外部のプラント・オパールが混入する可能性は極めて少ないとみられることから、稲藁が縄として利用された可能性が高い。コモや敷藁も考えられるが、その場合はより多量のプラント・オパールが検出されるはづである。
歯科治療によるストレス負荷時のインフォームドコンセントの効果

インフォームドコンセントの本質である「説明と同意」のなかから,患者が医師から負荷される刺激の情報を十分に説明されることの重要性を検討するために印象採得および浸潤麻酔時のストレス反応に及ぼすインフォームドコンセントの効果について検討を行った.被験者は本学学生とし,I.C.群10名,n-I.C.群10名に分けた.印象採得は上顎をアルジネート印象材で行った.印象採得時のストレ反応は自動血圧計を使用し,血圧および脈拍数の測定を行った.また前腕皮静脈に静脈路を確保し,被験者に負荷を与えないように採血を行い,血中カテコールアミンの測定を行った.各データの測定は印象採得後30分まで経時的に行った.浸潤麻酔時のストレス負荷に対するインフォームドコンセントの効果についてはI.C.群14名,n-I.C.群14名に分けた.上顎前歯部歯肉への浸潤麻酔時のストレス反応は印象の実験と同様の条件で各パラメータにつき測定を行った.その結果,印象採得により血圧.脈拍数および血中カテコールアミンは上昇傾向を示し,これらの上昇率はI.C.群と比較してn-I.C.群のほうが大きかった.印象採得後、I.C.群の収縮期血圧およびノルエピネフリンが15分後に安静時と比較して有意に低下したのに対し.n-I.C群の各パラメータは高値を維持したままであった.浸潤麻酔により血圧は両群とも刺入時に安静時よりも有意な上昇を,カテコールアミンは上昇傾向を示した.これら両者ともに上昇率はn-I.C.群のほうが大きかった.指尖部血流量の変化は、I.C.群は有意な変化を示さなかったのに対し,n-I.C.群は刺入時に安静時と比較して有意な低下を示した.以上より,印象採得および浸潤麻酔といった実験的歯科処置下でインフォームドコンセントにより負荷する刺激の内容を十分に説明することでストレス反応を緩和する効果があることが明らかとなった.インフォームドコンセントの本質である「説明と同意」のなかから,患者が医師から負荷される刺激の情報を十分に説明されることの重要性を検討するために印象採得および浸潤麻酔時のストレス反応に及ぼすインフォームドコンセントの効果について検討を行った.被験者は本学学生とし,I.C.群10名,n-I.C.群10名に分けた.印象採得は上顎をアルジネート印象材で行った.印象採得時のストレ反応は自動血圧計を使用し,血圧および脈拍数の測定を行った.また前腕皮静脈に静脈路を確保し,被験者に負荷を与えないように採血を行い,血中カテコールアミンの測定を行った.各データの測定は印象採得後30分まで経時的に行った.浸潤麻酔時のストレス負荷に対するインフォームドコンセントの効果についてはI.C.群14名,n-I.C.群14名に分けた.上顎前歯部歯肉への浸潤麻酔時のストレス反応は印象の実験と同様の条件で各パラメータにつき測定を行った.その結果,印象採得により血圧.脈拍数および血中カテコールアミンは上昇傾向を示し,これらの上昇率はI.C.群と比較してn-I.C.群のほうが大きかった.印象採得後、I.C.群の収縮期血圧およびノルエピネフリンが15分後に安静時と比較して有意に低下したのに対し.n-I.C群の各パラメータは高値を維持したままであった.浸潤麻酔により血圧は両群とも刺入時に安静時よりも有意な上昇を,カテコールアミンは上昇傾向を示した.これら両者ともに上昇率はn-I.C.群のほうが大きかった.指尖部血流量の変化は、I.C.群は有意な変化を示さなかったのに対し,n-I.C.群は刺入時に安静時と比較して有意な低下を示した.以上より,印象採得および浸潤麻酔といった実験的歯科処置下でインフォームドコンセントにより負荷する刺激の内容を十分に説明することでストレス反応を緩和する効果があることが明らかとなった.口腔内に浸潤麻酔を行なう疼痛実験モデルにより,インフォームドコンセント(負荷する刺激の情報を明らかにすること)によるストレス緩和の効果を検討するために,心理テスト,循環動態および血中カテコールアミンの観察を行なった.方法:被験者は大阪歯科大学学生および講座員28名とした.これらをインフォームドコンセントにより実験内容を明らかにし刺激を予期できる状態にした群(以下I.C.群)14名と,実験直前まで何も説明しない群(以下n-I.C.群)14名の2群に分けた.浸潤麻酔時のストレス反応の測定は,患者監視装置を用い循環動態の測定を,レーザー組織血流計を用いて指尖部血液量の測定を行なった.また肘静脈から採血を行ない血中カテコールアミンの測定を行なった.結果:STAIによる不安の測定の結果,I.C.群では平常安静時と実験前の比較で状態不安は変化しなかったのに対し,n-I.C.群では実験前に状態不安が有意な上昇を示した.循環動態の測定の結果,血圧は浸潤麻酔により両群とも有意な上昇を示し,I.C.群よりもn-I.C.群のほうが上昇率が高くなる傾向が見られた.指尖部末梢血流量はn-I.C.群で浸潤麻酔時に有意な減少を示した.血中カテコールアミンの変動には両群とも有意な変化は見られなかった.

以上よりインフォームドコンセントを行なわなかった被験群では刺激の情報が不足することにより浸潤麻酔時の疼痛刺激に加え,不安や恐怖などの情動変化による交感神経活動が著明になることが示唆された.歯科治療に対して,患者は不安や恐怖感を持っている.また治療中に侵害刺激を与えることも多く,これらのストレスが原因となり,歯科の受診を遠ざけていることも否定できない.また全身的偶発症を招くことも少なくなく,歯科治療時の精神的および肉体的ストレスを緩和することは重要であると思われる.歯科治療経験がないか極めて少ない健康な本学学生ボランティア28人(平均24.9歳)を被験者とし.実験日までにあらかじめ口腔内に浸潤麻酔を行うこととその術式と予想される口腔内状況をインフォームドコンセントによって十分に説明したグループ(IC群)と実験直前まで何も説明しないグループ(n-IC群)に分け、心理テストSTAlおよび不安と疼痛に対するVisual Analogue Scale(VAS)を行った.被験者を仰臥位にし血圧、指尖部血流、脈拍数、静脈路より血中カテコールアミンの測定を行った。30分間安静にした後、安静時データの測定を行い、上顎市歯部歯肉口唇移行部に浸潤麻酔を行った。麻酔開始時、2分後、5分後15分後にデー夕の測定を行った.状態不安尺度は、IC群では安静時と実験直前と変化しなかったのに対し、n-CL群では実験直簡に有意に増加した(P<0.01).拡張期血圧は浸潤麻酔により両群ともに有意に上昇し、n-IC群で麻酔後も安静時より有意に高い値を示したが、IC群では2分後5分後には有意差を示さなかった.指尖部末梢血流量は、浸潤麻酔によりn-IC群のほうが大きな減少を示し、安静時との比較で有意な減少がみられた.浸潤麻酔によりエピネフリンの変化は、n-IC群のほうが大きな上昇率を示す傾向が見られ、15分後にはn-IC群で上昇したのに対し、IC群では低下を示した.以上のことからインフォームドコンセントにより刺激時に交感神経の興奮が緩和抑制されたため、経時的に刺激以外の因子、すなわち実験に対する不安、恐怖などの情動因子による交感神経活動が低下したことによると考えられる.
放射線照射の及ぼすヒトがん細胞ミトコンドリア代謝への影響の解析

放射線(X線)照射後のがん細胞ミトコンドリア代謝の経時的変化を(1)ミトコンドリア代謝の亢進した細胞に集積する放射性医薬品Tc-99m hexakis-2-methoxy-isobutyl-isonitrile(MIBI)を用いて,また(2)ミトコンドリア膜電位をシアニン色素であるDiOC6(3)(3,3'-dihexyloxacarbocyanine iodide)を用いてflow cytometryにて測定することにより,検討した.細胞はヒト肺癌細胞A549を使用した.さらに照射後のがん細胞ミトコンドリア代謝に及ぼす,細胞周期の影響および照射前後に温熱処理(温熱療法)を加えた場合の影響をそれぞれ検討した.1.3Gyおよび9Gy照射1時間後にTc-99m MIBIの細胞集積はコントロールに比し,それぞれ10.5+/-1.6%,16.8+/-5.6%増加した(p<0.01).その後,いったんコントロールと同程度の集積を示し,9Gy照射8時間後に再び14.6+/-3.6%と増加した(p<0.05).しかし3Gy照射群では第2のピークは生じなかった.2.フローサイトメトリによるDiOC6(3)を用いてミトコンドリア膜電位を測定すると,3Gyおよび9Gy照射直後に膜電位はコントロールに比し,それぞれ5.0+/-2.1%(p<0.05),5.6+/-3.0%と増大した.その後,3Gy照射群ではコントロールと明らかな差はみられなかったが,9Gy照射群では,照射8および12時間後にコントロールに比較してそれぞれ13.1+/-2.l%,15.9+/-1.3%(p<0.01),膜電位は減少した.以上1,2からX線照射後にがん細胞ミトコンドリア代謝は一過性に亢進し,その後低下していくことが示された.3.放射線照射後のG2-blockを阻害する薬剤caffeineを用いて,細胞周期とミトコンドリア代謝の関連を検討したが,caffeineの有無によるミトコンドリア膜電位の有意な変化はみられず,ミトコンドリア代謝は細胞周期に非依存性であることが示唆された.4.照射直前または直後の加温処理により照射後のミトコンドリア膜電位の一過性増大は遷延して出現すること,またこの膜電位の増大は放射線照射による細胞障害からの修復に先行するかたちで生じることが示された.放射線(X線)照射後のがん細胞ミトコンドリア代謝の経時的変化を(1)ミトコンドリア代謝の亢進した細胞に集積する放射性医薬品Tc-99m hexakis-2-methoxy-isobutyl-isonitrile(MIBI)を用いて,また(2)ミトコンドリア膜電位をシアニン色素であるDiOC6(3)(3,3'-dihexyloxacarbocyanine iodide)を用いてflow cytometryにて測定することにより,検討した.細胞はヒト肺癌細胞A549を使用した.さらに照射後のがん細胞ミトコンドリア代謝に及ぼす,細胞周期の影響および照射前後に温熱処理(温熱療法)を加えた場合の影響をそれぞれ検討した.1.3Gyおよび9Gy照射1時間後にTc-99m MIBIの細胞集積はコントロールに比し,それぞれ10.5+/-1.6%,16.8+/-5.6%増加した(p<0.01).その後,いったんコントロールと同程度の集積を示し,9Gy照射8時間後に再び14.6+/-3.6%と増加した(p<0.05).しかし3Gy照射群では第2のピークは生じなかった.2.フローサイトメトリによるDiOC6(3)を用いてミトコンドリア膜電位を測定すると,3Gyおよび9Gy照射直後に膜電位はコントロールに比し,それぞれ5.0+/-2.1%(p<0.05),5.6+/-3.0%と増大した.その後,3Gy照射群ではコントロールと明らかな差はみられなかったが,9Gy照射群では,照射8および12時間後にコントロールに比較してそれぞれ13.1+/-2.l%,15.9+/-1.3%(p<0.01),膜電位は減少した.以上1,2からX線照射後にがん細胞ミトコンドリア代謝は一過性に亢進し,その後低下していくことが示された.3.放射線照射後のG2-blockを阻害する薬剤caffeineを用いて,細胞周期とミトコンドリア代謝の関連を検討したが,caffeineの有無によるミトコンドリア膜電位の有意な変化はみられず,ミトコンドリア代謝は細胞周期に非依存性であることが示唆された.4.照射直前または直後の加温処理により照射後のミトコンドリア膜電位の一過性増大は遷延して出現すること,またこの膜電位の増大は放射線照射による細胞障害からの修復に先行するかたちで生じることが示された.放射線照射後のミトコンドリア膜電位の経時的変化を,ヒト肺癌がん細胞A549を用いて解析した.ミトコンドリア膜電位はシアニン色素であるDiOC6(3)(3,3'-dihexyloxacarbocyanine iodide)を用いてflow cytometryにて測定することとした.また,測定したミトコンドリア膜電位は照射直後のコントロール群(非照射群)の膜電位との比で表示した.

1.照射直後から照射群(3Gy,9Gy)のミトコンドリア膜電位はコントロールに比較して増大した(3Gy,1.05+/-0.02,p<0.05;9Gy,1.06+/-0.03).2.照射1時間後には,膜電位はコントロールおよび3Gy照射群で増大した(control,1.15+/-0.03;3Gy,1.15+/-0.02).しかし9Gy照射群ではむしろいったん減少した(1.01+/-0.02,P<0.01).3.照射8時間後では,コントロール群でミトコンドリア膜電位は再び増大した(1.28+/-0.03).一方,非照射群に比較して照射群では減少していた(3Gy,1.18+/-0.03;9Gy,1.20+/-0.05).4.照射12時間後では,コントロール群(1.25+/-0.03)に比し,照射群ではミトコンドリア膜電位は有意に減少した(3Gy,1.16+/-0.02,p<0.05;9Gy,1.06+/-0.02,P<0.01).以上からヒト肺がん細胞A549では,放射線照射直後に一過性のミトコンドリア代謝の亢進が生じること,また,照射12時間後には照射線量に依存してミトコンドリア代謝は低下することが示唆された.放射線照射後のがん細胞ミトコンドリア代謝の経時的変化を,Tc-99m hexakis-2-methoxy-isobutyl-isonitrile(MIBI)を用い,ヒト肺癌細胞(A549)について解析した.3Gyおよび9Gy照射1時間後にTc-99mMIBIの細胞集積はコントロールに比し,それぞれ10.5+/-1.6%,16.8+/-5.6%増加した(p<0.01).その後,いったんコントロールと同程度の集積を示し,9Gy照射8時間後に再び14.6+/-3.6%と増加した(p<0.05).しかし3Gy照射群では第2のピークは生じなかった.平成13年度の研究で施行した,フローサイトメトリを用いたミトコンドリア膜電位の測定結果と比較すると,照射後早期のミトコンドリア代謝の亢進は一致した所見であった.一方,9Gy照射8時間後にはミトコンドリア膜電位は有意に低下していたが,今年度のTc-99m MIBIをもちいた検討では上記の通り,むしろミトコンドリア活性の再亢進を示唆する所見がみられた.このことから,照射後早期のTc-99m MIBI集積は,従来からいわれるようにミトコンドリア膜電位に依存するが,8時間後には膜電位に非依存性となり,膜電位以外の要因にTc-99mMIBI集積が影響を受けているものと推察された.また,照射後のG2-blockを阻害する薬剤caffeineを用いて,細胞周期とミトコンドリア代謝の関連をflow cytometryによるミトコンドリア膜電位測定から検討した.照射8-12時間後に生じるG2 blockによるG0/G1期の細胞の減少所見は,Caffeineの投与により,認められなくなった.しかしcaffeineの有無によるミトコンドリア膜電位の有意な変化はみられず,ミトコンドリア代謝は細胞周期に非依存性であることが示唆された.一般にがん細胞では,放射線照射により生じた細胞障害が修復することが知られている.そのひとつに亜致死性障害からの回復(sublethal damage repair, SLD repair)がある.SLD repairを阻害する要因として加温処理が知られている.平成15年度は.放射線照射後のSLD repairとミトコンドリア代謝の関連性を検討する目的で,照射直前または直後に温熱処理を行い,温熱療法の放射線照射後のミトコンドリア代謝に与える影響を検討した.細胞はヒト肺癌細胞A549を用い,温熱処理はそれ単独ではコロニーアッセイで明らかな抗腫瘍効果を生じない41°Cで1時間加温とした.X線照射はコロニーアッセイで細胞生残率を25%に低下させる
白内障発生における遺伝子発現に及ぼす宿主因子の影響

1.はしがき人の白内障の発症機構を解析する目的で,申請者らは,新たな動物モデルを作出した.典型的遺伝性白内障として,世界的にも有名なNAKANOマウスは遺伝的背景が不明である上に,非近交系であるという欠点を持っている.そこで,この遺伝子(nct)を,遺伝系の判明している近交系BALB/Cマウスに導入して,新らしいモデルを作成した.このような試みは全く見られていない.本研究は,この新らしいモデル動物BALB/C-nct/nctを用いて,白内障遺伝子と他の宿主因子との関係を明らかにしようというものである.2.研究成果(1)BALB/C-nct/nctマウスの確立,雄NAKANOマウスを雄BALB/Cに交配し, F1からF2をつくり,その白内障マウスnct/nctをBALB/Cに戻し交配した.これを1サイクルとして, 7回反復することにより, BALB/C-nct/nctを作出した.更に,この戻し交配を2回重ねても,以下に記述した成果について,両者に異りのないことを確認した.(2)BALB/C-nct/nct白内障の特性3.結語戻し交配7回で安定した白内障モデル動物が樹立できた.白内障はマイルド型に変り,白内障遺伝子の発現に宿主側の因子が影響を与えていることが究明された.発症時期が遅くなったことで,未だ実験半ばのものもあるが,更にそれらを整理しながら,今後は,白内障遺伝子発現に及ぼす外部因子の影響をしらべたい.1.はしがき人の白内障の発症機構を解析する目的で,申請者らは,新たな動物モデルを作出した.典型的遺伝性白内障として,世界的にも有名なNAKANOマウスは遺伝的背景が不明である上に,非近交系であるという欠点を持っている.そこで,この遺伝子(nct)を,遺伝系の判明している近交系BALB/Cマウスに導入して,新らしいモデルを作成した.このような試みは全く見られていない.本研究は,この新らしいモデル動物BALB/C-nct/nctを用いて,白内障遺伝子と他の宿主因子との関係を明らかにしようというものである.2.研究成果(1)BALB/C-nct/nctマウスの確立,雄NAKANOマウスを雄BALB/Cに交配し, F1からF2をつくり,その白内障マウスnct/nctをBALB/Cに戻し交配した.これを1サイクルとして, 7回反復することにより, BALB/C-nct/nctを作出した.更に,この戻し交配を2回重ねても,以下に記述した成果について,両者に異りのないことを確認した.(2)BALB/C-nct/nct白内障の特性3.結語戻し交配7回で安定した白内障モデル動物が樹立できた.白内障はマイルド型に変り,白内障遺伝子の発現に宿主側の因子が影響を与えていることが究明された.発症時期が遅くなったことで,未だ実験半ばのものもあるが,更にそれらを整理しながら,今後は,白内障遺伝子発現に及ぼす外部因子の影響をしらべたい.
相関ノイズを用いた最適化問題の解法

最適化問題では、ローカルミニマムに捕らわれて最適解が得られない場合が多い。この主の問題はNP困難であり、最適解を求める一般的な解法はない。そこで、準最適な解を効率よく求めることが必要である。本研究の目的は、ニューラルネットワークで導入された相関ノイズを最適化問題へ適用し、より良い解が得られるかどうかを評価することである。最適解や準最適解は系のアトラクタとして存在するので、相関ノイズによりアトラクタ間の遷移が効率的に起れば、より良い解に到達する可能性がある。今年度は、主に次のテーマについて検討した。昨年度に引き続き、最適化問題の一例である巡回セールスマン問題に、相関ノイズを導入し、最適解の出現頻度を求めた。最大30都市の場合まで評価を行ったが、従来手法であるシミュレーテッドアニーリングと同様に、規模が大きくなるにしたがって、最適解を得ることが難しくなった。そこで、最適解に近い準最適解の出現頻度を評価した。その結果、同じ計算時間内では、本手法の方がより良い解の出現頻度が高くなる傾向が見られた。すなわち、相関ノイズの方が独立ノイズ等に比べ、効率的に良い解を求めることができることがわかった。次に、相関ノイズの数理的なメカニズムを探るために、連想記憶モデルを用い、アトラクタ間の遷移について調べた。我々の相関ノイズの研究により、相関ノイズは熱ゆらぎ(独立ノイズ)と異り、アトラクタ間の遷移を起こすことが可能であることがわかった。また、どのような条件の場合に、状態遷移が起こり得るかが明らかになりつつある。メカニズムを明らかにできれば、最適化問題においても、さらに良い解を見つけることが可能になると考えられる。以上のように、相関ノイズによる状態遷移のメカニズムに一定の成果が得られ、また、最適化問題においても良い結果が得られた。最適化問題においてローカルミニマムに捕われ、よい結果を得ることができないととがしばしば起こる。このような問題に対して、外部からランダムな入力を与えたり、シミュレーテッド・アニーリング(SA)のように熱ノイズを加えたりして、ローカルミニマムから脱出させる方法が取られている。しかしながら、これらの手法ではランダムな外乱を与えているので、必ずしも次の状態が改善されているわけではない。また、最適解に至るまでに非常に長い時間を要すると言う問題もある。本研究では、このような問題に対して相関ノイズを導入し、ローカルミニマムからの脱出性能を評価する。相関ノイズを用いると、サンプル依存性が発生し、解の周辺を有限の確率で探索することが可能になる。まず、評価するために、理論的な解析が容易な連想記憶モデルを取り上げ、アトラクタの状態遷移を解析した。大きく分類すると、次の2つのモデルについて検討した。1.シナプス結合を自己想起型と系列想起型の結合型にしたモデル。相関ノイズが無い場合は自己想起型として働き、点アトラクタに収束させる。相関ノイズにより、点アトラクタから脱出し、次のアトラクタへ遷移が可能であることを示した。また、その状態分布を理論的に求めた。相関ノイズではなく熱ノイズの場合には状態遷移は起こらないことから、相関ノイズによる状態遷移であることが言える。2.記憶パターンに相関構造を入れたモデル。あるアトラクタに収束した後、相関ノイズにより、混合状態のアトラクタへ遷移が可能であることを示した。熱ノイズでは、混合状態のアトラクタが不安定化してしまうので、このような状態遷移をさせることはできない。以上のように、連想記憶モデルに相関ノイズを導入し、状態遷移について理論的に解析を行った。これにより、相関ノイズの特徴の一部を明らかにすることができた。相関ノイズを導入すると、相関によりサンプル依存性が発生する。また、すぐに解へ収束するのではなく、一定の分布を持ち続ける。これにより、解の周辺を有限の確率で探索することになり、より適切な解への収束が見込まれる。今年度は、相関ノイズの役割を検討するために、連想記憶モデルのダイナミクスとCDMAの復調ダイナミクスを解析した。連想記憶モデルはランダムなパターンをアトラクタとして埋め込むことが容易であり、アトラクタ間の状態遷移を解析することができる。相関ノイズによるアトラクタ間の遷移とカオス的な遷移を比較するために、カオス的な振る舞いを理論的に解析した。アトラクタの変化を調べるために分岐図を構成した。次に、CDMAでは双安定な領域において、いくつかのダイナミクスを検討し、その復調性能を評価した。通常のマルチユーザ復調では、ダイナミクスの違いにより性能に差がでることがわかった。また、良い解(アトラクタ)へ収束せず、悪い解へ収束していることが確認できた。相関ノイズを導入し、アトラクタ間の遷移が可能であるかを今後も検討したい。さらに、最適化問題の一例である巡回セールスマン問題に、相関ノイズを導入し、最適解の出現頻度を解析した。相関の無いランダムなノイズは熱ノイズとみなせ、シミュレーテッド・アニーリング(SA)に対応する。SAと提案手法を比較した結果、現在のところ、規模の小さい場合であるが、良い結果が出始めている。規模が大きな場合については、まだ解析していない。引き続き相関ノイズの入れ方やクーリング方法などを検討する。

本研究の目的は、ニューラルネットワークで導入された相関ノイズを最適化問題へ適用し、より良い解が得られるかどうかを評価することである。最適解や準最適解は系のアトラクタとして存在するので、相関ノイズによりアトラクタ間の遷移が効率的に起れば、より良い解に到達する可能性がある。今年度は、主に次のテーマについて検討した。昨年度に引き続き、最適化問題の一例である巡回セールスマン問題に、相関ノイズを導入し、最適解の出現頻度を求めた。最大30都市の場合まで評価を行ったが、従来手法であるシミュレーテッドアニーリングと同様に、規模が大きくなるにしたがって、最適解を得ることが難しくなった。そこで、最適解に近い準最適解の出現頻度を評価した。その結果、同じ計算時間内では、本手法の方がより良い解の出現頻度が高くなる傾向が見られた。すなわち、相関ノイズの方が独立ノイズ等に比べ、効率的に良い解を求めることができることがわかった。次に、相関ノイズの数理的なメカニズムを探るために、連想記憶モデルを用い、アトラクタ間の遷移について調べた。我々の相関ノイズの研究により、相関ノイズは熱ゆらぎ(独立ノイズ)と異り、アトラクタ間の遷移を起こすことが可能であることがわかった。また、どのような条件の場合に、状態遷移が起こり得るかが明らかになりつつある。メカニズムを明らかにできれば、最適化問題においても、さらに良い解を見つけることが可能になると考えられる。以上のように、相関ノイズによる状態遷移のメカニズムに一定の成果が得られ、また、最適化問題においても良い結果が得られた。
改良コンディショナルリプログラミングによる2型肺胞上皮細胞の新規培養法と機能解析

難治性肺疾患の特発性肺線維症においては、遺伝素因と環境素因による2型肺胞上皮細胞の脆弱が病態形成に重要である。しかし、分離・培養の技術的困難から、ヒト疾患肺での2型肺胞上皮細胞の機能解析は進んでいない。そこで本研究では、ヒトの2型肺胞上皮細胞の培養技術を新たに確立し、手術検体を用いて2型肺胞上皮細胞の機能解析を行う。本研究の成果は、特発性肺線維症の病態に基づく新しい診断法・治療法開発の基盤になる事が期待される。
窒素－酸素結合と多重結合の相互協力に基づく新規有機合成反応の開発

窒素ー酸素が連結した官能基群と多重結合の相互に作用に着眼した新しい有機合成反応を開発した。N-アルコキシエナミンとトリアリールアルミニウムを反応させるとα位に求核種が反応し、αーアリールカルボニル類を得ることに成功した。不飽和結合と連結されたアルコキシアミドの場合は、遷移金属触媒存在下、閉環ー転位反応が進行しイソキサゾール誘導体が得られた。不飽和結合を有するオキシムエーテルをトリエチルボランと反応させると、ラジカル付加ー転位ー閉環反応が連続的に進行し、置換ベンゾフロピロール類が得られることを見出した。これに対して、ヒドラゾン類は置換インドール酢酸誘導体を与えることを明らかにした。多重結合への付加反応は官能基化の簡便さ、原子効率などの点から有機合成化学に大きな役割を果たしている。多重結合に有用な付加価値をもたせるには、連結させる官能基を工夫する必要がある。申請者は官能基としてアルコキシアミン、オキシムエーテル、アルコキシアミドを選択し、それらの特性を利用する多重結合の活性化法に焦点をあてた新規結合形成反応を開発することを目的とした研究を行い、平成26年度は下記の点を明らかにした。(1)アルコキシアミンと連結した多重結合の反応性開拓N-アルコキシエナミン類のα位極性転換反応の適用範囲を明らかにする目的で、ケトンのα位へのヘテロ環直接導入法を検討した結果、チオフェンおよびフランのような電子豊富な芳香族ヘテロ環を導入することに成功した。すなわち、基質として各種鎖状、環状ケトン類を用いて、イソキサゾリジン存在下tris(2-thienyl)aluminumあるいはtris(2-furyl)aluminumと反応させると、目的通りα位にチオフェンあるいはフラン環を有するケトン類が収率よく得られることを明らかにした。同様に、ベンゾチオフェン、ベンゾフランおよびインドール類もケトン類のα位に直接導入できることを見出した。(2)オキシムエーテルと連結した多重結合の反応性開拓新規生物活性物質の創製を目指して、ラジカル付加反応を含む連続反応を開発することを目的として、O-アリール共役オキシムエーテル類のラジカル付加反応を検討した。その結果、ラジカル開始剤として、トリエチルボランを用いてラジカル反応を行うと、ラジカル付加反応、3,3-シグマトロピー転位反応、閉環反応、ラクタム化反応が連続して進行し、ベンゾフロピロール類が得られることを見出した。この骨格は、これまで天然からは単離されておらず、新規生物活性物質創製に繋がる興味深い骨格である。置換基効果等も検討した結果、適用性の広い反応であることも明らかにした。申請者は官能基としてアルコキシアミン、オキシムエーテル、アルコキシアミドを選択し、それらの特性を利用する多重結合の活性化法に焦点をあてた新規結合形成反応を開発する。平成27年度は下記の点を明らかにした。(1)アルコキシアミンと連結した多重結合の反応性開拓アルコキシエナミン誘導体の新規二重求核反応を開発して、多置換アミン類の新規合成法を開発した。まず、基礎的研究として、アルデヒドとイソキサゾリジンより得られるN-アルコキシエナミンへのフェニル化反応を検討した。アルデヒドをイソキサゾリジン存在下、トリフェニルアルミニウムと反応させると、目的のαーフェニルアルデヒド類が得られた。以上の結果をもとに、次に二重求核反応を検討した。まず、アルデヒドとイソキサゾリジンより得られるエナミンに対してフェニル化を行った後、アリルマグネシムブロミドを用いてアリル化を行うと、多官能性ホモアリルアミンが得られることを明らかにした。第二の求核種としては、トリブチルスズシアニドおよび還元剤も用いることができることを明らかにした。(2)オキシムエーテルと連結した多重結合の反応性開拓これまで、Oーアリール共役オキシムエーテル類のラジカル反応をトリエチルボラン存在下行うと、ラジカル付加反応、3,3-シグマトロピー転位反応、閉環反応、ラクタム化反応が連続して進行し、ベンゾフロピロールが得られることを見出している。今年度はオキシムエーテル部分をヒドラゾンに代えてその反応性を検討した。その結果、ピロロインドリンは得られず、様々なインドール酢酸誘導体が得られることを見出した。アルコキシアミンと連結した多重結合の反応性開拓として、前年度までに開発した極性転換反応を連続反応に組み込み多官能性アミン類の合成に展開し、その成果を論文として公表した。さらに、オキシムエーテルと連結した多重結合の反応性開拓については、類似体であるヒドラゾンに展開して、様々なインドール酢酸誘導体を合成することができた。このことにより、本反応においては、オキシムエーテルとヒドラゾンでは、反応性が異なることも明らかにすることができた。こちらの成果も論文にして公表している。現在、アルコキシアミド類と連結した多重結合の反応性開拓についても成果がではじめており、来年度に、主として素反応を最適化する。ヘテロ原子・炭素原子から構成される多重結合連結系は、高度な酸化段階とその協同効果から、高度に官能化された化合物群を合成するための優れた基質となりえる。本研究では、Nーアルコキシエナミン、NーアシルオキシエナミンやNーアミノエナミンなどのヘテロ多重結合連結系に着目し、有機合成化学におけるそれらの潜在的有用性を発掘する研究を行った。

最終年度は、以下に示す2つの研究課題について重点的に取り組んだ。(1)β、γー不飽和ケトンの新規合成法の開発:Nーアルコキシエナミンに対してビニルアルミニウム試薬を作用させると、NーO結合の開裂と同時に、ビニルアルミニウム試薬上のビニル基がエナミンのβ位に付加する反応が起こり、β、γー不飽和ケトンが生成することを見出した。本反応は、温和な条件下進行することを特徴とし、これにより鎖状から環状に至る幅広いβ、γー不飽和ケトン類が合成できた。これらの研究成果は査読付き論文ならびに学会にて発表した。(2)Nーアシルオキシエナミンの新規転位・求核付加反応:表題のエナミン基質に対してアリールアルミニウム試薬を作用させると、含窒素4級炭素中心を含む環状アミン類を与えることを見いだした。本反応は、まずOーアシル基の[3,3]-シグマトロピー転位が進行したのち、生じたイミン中間体への有機アルミニウム試薬の付加反応を経て進行しているものと考察した。新たに見出した反応の基質適用範囲とともに、その有用性の一端をフェンサイクリジン系麻酔薬であるチレタミンを合成において示した。窒素ー酸素が連結した官能基群と多重結合の相互に作用に着眼した新しい有機合成反応を開発した。N-アルコキシエナミンとトリアリールアルミニウムを反応させるとα位に求核種が反応し、αーアリールカルボニル類を得ることに成功した。不飽和結合と連結されたアルコキシアミドの場合は、遷移金属触媒存在下、閉環ー転位反応が進行しイソキサゾール誘導体が得られた。不飽和結合を有するオキシムエーテルをトリエチルボランと反応させると、ラジカル付加ー転位ー閉環反応が連続的に進行し、置換ベンゾフロピロール類が得られることを見出した。これに対して、ヒドラゾン類は置換インドール酢酸誘導体を与えることを明らかにした。アルコキシアミンと連結した多重結合の反応性開拓として、新規性のある極性転換反応を見出し、それを用いたカルボニル化合物へのヘテロ環の直接導入法を開発し、その成果を論文にまとめることができた。更に、オキシムエーテルと連結した多重結合の反応性開拓についても、予想以上に成果が上がり、ベンゾフロピロール類といったこれまで余り注目されていなかった三環性ヘテロ環化合物を合成することができ、その成果を論文に投稿し、アクセプトされた。平成28年度は、下記の点を明らかにする予定である。(1)アルコキシアミンと連結した多重結合の反応性開拓ー今年度は、カルボニル化合物類のα位極性転換反応を不斉反応に展開する。各種光学活性なイソキサゾリジンを合成し、これらのイソキサゾリジン存在下でのカルボニル化合物のαーアリール化反応を検討する。さらに、本手法を応用し、カルボン酸誘導体のα位への求核種導入反応を検討する。本手法が成功すれば、カルボン酸誘導体のα位にアリール基を直接、しかも簡単な操作で導入できる。(2)アルコキシアミドと連結した多重結合の反応性開拓ーNーアリルオキシプロピンアミドを基質として、種々の遷移金属触媒を用いて閉環反応を検討する。
周産期と乳児期初期をつなぐ生後1ヶ月齢児の脳・身体活動から探るヒトの発達の連続性

周産期から乳児期初期における脳の機能発達を明らかにするため、近赤外分光法(fNIRS)を用いた計測データより、脳の血流における酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)と脱酸素化ヘモグロビン(deoxy-Hb)の位相差を表す指標(hPod)を算出した。満期産児および早産児を対象に、出生から生後6ヶ月の時期においてhPodを検討したところ、同位相から逆位相への発達的変化が認められたが、出生から数ヶ月経過した時点においては、早産の児の中でもより早く生まれた群(early preterm群)で、逆位相への変化が緩やかであることが示された。hPodは発達初期の脳の機能発達を示す有用な指標と考えられる。本年度は、「NIRSによる大脳皮質の機能的活動の計測」を中心に実施した。生後1ヶ月齢付近およびその前後の乳児の脳機能発達を明らかにすることを目的とし、新生児生後3ヶ月の児を対象に、fNIRSを用いた計測を実施した。2014年4月2015年3月の期間において、延べ107名の計測を実施した。自然睡眠時の脳の自発活動を記録し、血液中に含まれる酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの相対的な時間変化の位相同期の程度を検討した。その結果、生後間もない時期には、両者が同位相の振る舞いを示すのに対して、発達に伴い逆位相の方向に変化することが明らかになった。特に、その変化は出生後の比較的短い期間に急激に生起することが確認された。また、この特性は、受胎後の期間ではなく、出生後の期間に応じて認められるものであったことから、胎内環境から離れることによる様々な環境の変化と強く関係する特性であることが示唆された。28名の児に関しては、複数回のfNIRS計測を実施し、縦断的な変化を検討した。その結果、上記で明らかになった特徴が認められ、横断的・縦断的に結果の安定性が確認できた。また、疾患あるいは疾患のリスクのある児の計測も進めており、それらの児の特徴から、定型発達の特性をより明確にする作業に取り組んだ。本年度に得られた研究成果の一部は、国内で開催された学術集会にて報告し、その内容について議論した。また、次年度以降に予定している「動作解析装置による身体運動の計測」のための予備的な検討・議論をおこなった。NIRSによる大脳皮質の機能的計測に関して、H26年度に計測した10chチャンネルの装置によって取得したデータの解析および成果のまとめに取り組んだ。その成果は、日本赤ちゃん学会および日本光脳機能イメージング学会にて発表するとともに、論文化を進めた。また、H27年度より、より多チャンネルを有するNIRS装置(43チャンネル)を用いて、新生児から生後3ヶ月の時期の児の脳機能計測を実施した。2015年4月2016年3月の期間において、のべ36名の児の計測をおこなった。特に本年度は、病児あるいはリスク児ではなく、定型発達の児の新生児期および生後1ヶ月の時期の計測に着手することができた。動作解析装置による身体運動計測に関しては、乳児期における自発運動のビデオカメラによる撮影および簡便な神経学的検査項目による発達状況の観察を試みた。自発運動をはじめとした運動発達特性が、病児あるいはリスク児と定型発達の児でどのように異なるかに関する検討に着手することができた。多チャンネルNIRSの計測を順調に実施していること、また定型発達の児の計測フィールドを整え計測に着手できたこと、さらに運動発達の検討を進めることができたことから、プロジェクトの後半における発達の理論的検討に向けたステップを着実に進めることができている。新生児期から生後半年までの乳児のNIRSを用いた脳機能計測のデータを包括的に解析、検討した。その結果、脳血流中の酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化の位相関係に関する発達的変化を明らかにすることができた。この関係性を示す指標をHemoglobin Phase of Oxygenation and Deoxygenation(hPod)と命名した。この指標は、定型発達における変化を示すだけではなく、早産などによる非定型発達の道筋を解明するための有用な指標となることが示唆された。本知見は科学論文として掲載された。また、H27年度に開始した多チャンネルのNIRS計測を、病院の小児科にて継続的に実施し、データを蓄積することができた。運動発達に関しては、これまで取り組んできた自発運動および随意運動の発達的変化について、その意義を考察した。これは総説論文として掲載された。課題実施期間の後半を迎え、脳機能発達および運動発達に関して明らかになった知見を、それぞれ論文としてまとめることができた。このことにより、理論的考察を深めることができた。最終年度において、乳児の睡眠状態による脳を含む身体の生理機能の状態を明らかにすることを目指した。睡眠中の児を対象として、前年度に導入したマルチセンサーシステムにより、脳波・眼電・筋電・体表温度の計測を実施した。50名の児を対象とした計測をおこない、データを得ることができた。脳波および眼電データより、静睡眠・動睡眠の推移を明らかに捉えることができ、また筋電および体表温度も、睡眠段階の推移にともない明確な違いが見られることを明らかにすることができた。特に、体表温度に関しては、近位(鎖骨下)と遠位(足の甲)を計測し、それらの差をリアルタイムで追うことにより、睡眠段階の変化をクリアに捉えるられることが確認できた。