hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
紫外線感受性トリコチオディストロフィー細胞を用いたTFIIHのDNA修復機序の解析

紫外線高感受性Trichothiodystrophy(TTD)患者の大部分は、色素性乾皮症(XP)D群遺伝子変異により発症する。しかし、原因遺伝子が共通で、同じくヌクレオチド除去修復(NER)異常を持つXPD患者と異なり、TTD患者では高発癌性はみられない。その原因として、両疾患のNER欠損に質的・量的差異があることが推測されてきた。本研究では、我々が独自に確立したDNA損傷定量法およびin vivo NER解析法を駆使して、XPD過伝子に代表的な異なる変異を持つ3種類の患者細胞におけるDNA修復異常およびXPDのNER欠損との差異について詳細に検討した。その結果、TTD細胞もXPD細胞と同程度にシクロブタン型ダイマーおよび(6-4)型ダイマーの修復が欠損すること、修復欠損の程度に応じて紫外線高感受性となることを明らかにした。すなわち、TTDに高発癌性がみられない理由は、XPにおけるNER欠損との重篤度の違い(量的差異)ではないことがわかった。XPDの修復欠損は、XPD蛋白のhelicase活性が低下することによるが、TTDでは、1)XPD蛋白の変異によってDNAの発現量が低下すること、2)細胞株によってTFIIH発現量に差がなく、NER欠損の程度とは相関しないこと、3)XPD蛋白の変異によってDNA損傷部位へのTFIIHの集積が妨げられること、4)TFIIHのDNA損傷部位への集積阻害の程度とNER欠損の程度が相関することを見出した。In vitroの生化学的手法を用いて変異XPD蛋白の機能を解析した報告もみられるが、3)4)の結果は、我々独自のin vivo NER解析法(小孔照射法)を用いて初めて発見し得たものである。このTFIIHをDNA損傷部位に集積させる機能には、helicaseドメイン外のアミノ酸配列112番目のアルギニンが重要であることを明らかにした。
種子細胞内の脂質蓄積に関与する超微細構造のマイクロ波による破壊

油糧種子から植物油を効率よく圧搾するために,前処理法としてスチーム加熱や焙煎等による外部加熱が行われているが,温度制御が難しく,加熱ムラや過加熱による油の劣化などが問題となっている。本研究課題では簡便な加熱法であるマイクロ波を利用し,マイクロ波加熱と圧搾率との関係を明らかにするとともに,マイクロ波加熱による種子の微細構造の変化を走査電子顕微鏡にて観察した。その結果,マイクロ波加熱は外部加熱に比べて迅速に種子内部まで加熱し,種子細胞内の微細構造が破壊され,圧搾率が向上した。ベクトルネットワークアナライザを用いて国内生産で代表される油糧種子(ナタネ・ヒマワリ)の複素誘電率を測定した。その際、小粒体のナタネや不整形種子のヒマワリなどの個々の複素誘電率の測定は困難であるため、圧搾後の粉砕した圧搾カスをヘキサン溶媒により油脂と脱脂カスとに分離し、プレート状に成型した脱脂カス、油脂、水分を誘電体プローブにてそれぞれ測定し、種子の複素誘電率の近似値を求めた。マイクロ波照射効果についてナタネ・ヒマワリについて検証を行った。ヒマワリ:水分7.0%のヒマワリ種子200gに対して2.45GHz・1.4kWのマイクロ波(NE-1401G, National)を用いて30秒および60秒照射させて圧搾試験を行った結果、無照射区に対し、30秒照射区では種子温度が74°C上昇し、圧搾率は2.1%向上、60秒照射区では種子温度117°C上昇し、圧搾率は4.2%向上した。ナタネ:ナタネ種子400gに周波数2.45GHz、1.4kWのマイクロ波を30秒、45秒、60秒、75秒、90秒照射した結果、60秒照射することにより、圧搾率に有意な差が現れ、90秒照射では、種子温度は120°C程度上昇し、圧搾率は照射しない対照区に比べて1.4倍近く増加した。圧搾後のナタネ油の品質は、各試験区とも、"なたね油"の規格値(水分、酸価、けん化価、よう素価、不けん化物)をほぼ満たす結果となった。油溶性であるクロロフィル量は、圧搾前に加熱することにより油中に溶出する傾向にあり、マイクロ波照射量が多くなるほどその量は増加した。EIA規格WR340(内径呼寸法86.36mm×43.18mm)の特殊導波管および周波数2.45GHz、出力2kWのマイクロ波照射装置を試作し、シングルモードによるナタネ種子へのマイクロ波照射試験を行なった。さらに、電磁界シミュレータ(MW-Studio、エーイーティージャパン)を用いて3次元電界のシミュレートを行い、連続照射による前処理の検討を行った。その結果、導波管内に定在波が生じることがシミュレーションおよび種子加熱試験から明らかになり、今後装置を改良する予定である。以上の研究結果の一部を、農業環境工学関連学会2006年合同大会にて発表。「マイクロ波処理によるヒマワリ搾油率の向上」講演要旨集(CD-ROM)マイクロ波照射処理・外部加熱処理および未処理のナタネ・ヒマワリ種子の内部構造を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。その結果、ナタネでは未処理の種子細胞内で確認された脂質顆粒体周辺の構造体が、マイクロ波処理および外部加熱処理を受けた種子では破壊され、脂質顆粒体においても一部破壊されていることが確認された。その破壊の度合いは、マイクロ波処理された種子の方が外部加熱処理よりも大きい結果となった。さらに、それぞれの処理した種子の圧搾を行った結果、マイクロ波処理による種子の圧搾率が最も高い値を示した。これらのことから、マイクロ波処理により脂質顆粒体周辺の微細構造が破壊され、その結果、圧搾率が向上したことが明らかとなった。さらに、マイクロ波による種子細胞内部までの加熱効果により、種子細胞内の酸化酵素(リパーゼ)が死活化され、油の長期保存中において酸敗を防ぐ効果があることがわかった。以上のことから、マイクロ波処理は、油糧作物をバイオマス資源として利用する上で最も効果的な加熱手法であることが明らかとなった。しかし、ヒマワリでは収穫乾燥後、保存中に外皮に水分が吸着され、マイクロ波を照射した際に多くのエネルギーが種皮の水分に吸収される傾向が見られた。そのため、マイクロ波による種子内部までの加熱が十分に起こらなく、脂質顆粒体周辺の微細構造の破壊ならびに酸化酵素の死活化について十分な効果が得られなかった。そのためシングルモードマイクロ波を利用した効率的なマイクロ波照射手法の開発を行っている。油糧種子に含まれる油脂は細胞内の脂質顆粒に蓄積され,圧搾などの物理的圧力を加えることにより種子外へと搾り出すことが可能である。さらに,加熱により脂質顆粒周辺のタンパク質を含む微細構造を破壊することで,油脂の圧搾効率を向上させることができる。

本研究ではナタネのマイクロ波照射処理により,ナタネ種子細胞内の微細構造を破壊し,油脂の圧搾率を向上させること,および採取したナタネ油の品質について検討を行った。ナタネ種子はマイクロ波照射により迅速に加熱され,設定温度120°C以上で圧搾率に差異が見られた。外部加熱処理により種子表面温度が120°Cとなるまで加熱したナタネの圧搾率は,マイクロ波照射処理により表面温度が120°Cに達したナタネの圧搾率より低い結果となった。これは,マイクロ波照射処理による加熱は,種子内部まで十分加熱されるのに対し,外部加熱では種子内部までの加熱が不十分であったことが考えられる。また,設定温度120°C程度のマイクロ波照射処理ではナタネ油の品質は劣化しなかった。さらに,マイクロ波照射処理後に圧搾したナタネ油は,未処理および外部加熱処理後に圧搾したナタネ油に比べて貯蔵中のナタネ油の酸価の上昇が抑制され,45°Cの条件で120日間貯蔵後の油の酸価は3mgKOH/g程度であった。それぞれの処理されたナタネの子葉細胞のSEM観察では,加熱されることで脂質顆粒周辺の微細構造体が破壊されるのが確認され,その破壊の度合いは外部加熱処理に比べてマイクロ波照射処理されたナタネ種子に顕著に見られた。
ゲージ共変性を持つゲージ場の量子論

ゲージオン形式はゲージ場の量子論において,量子論レベルでのゲージ共変性を実現するものである.これまで電磁場とヤン-ミルズ場に対して知られていた.本研究はこれを他のゲージ場に適用すること,及び,量子論のゲージ構造を明らかにすることを目指したものであり,以下の成果を得ることができた.1.ゲージオン場(量子論的ゲージ変換の自由度を担う場)に対してもBRST対称性を導入した理論において,ゲージ不変な物理的ヒルベルト空間を構築することができた.さらに,複数のBRST電荷がある場合のBRST代数の表現論を調べることにより,、このヒルベルト空間は通常のゲージ場の量子論のヒルベルト空間と同一視できることも示せた.これにより,種々の物理量のゲージ不変性が自明となった.2.超重力現れる反対称テンソルゲージ場に対するゲージオン場を導入できた.このような場の量子論を扱う場合に注意すべきことは,FPゴースト場やゲージオン場もそれ自身がゲージ場となることである.二階反対称テンソル場のゲージオン部分を抽出すると,質量ゼ口ののFroissart模型のベクトル場版が現れる.この理論のBRST量子化を試み,ゲージオンのゴースト,ゲージオンに対するゲージオンの性質を明らかにしつつある.3.超重力に現れるグラヴィティーノ場はスピン3/2Rarita-Schwingerゲージ場とみなせる.このゲージ場に対するBRST対称なゲージオン形式を構築できた.これは,電磁場におけるタイプIとII,及び,拡張されたタイプIの理論形式に相当するものである.また,この理論に対しても,ゲージ不変な物理的ヒルベルト空間を導入することができた.ゲージオン形式はゲージ場の量子論において,量子論レベルでのゲージ共変性を実現するものである.これまで電磁場とヤン-ミルズ場に対して知られていた.本研究はこれを他のゲージ場に適用すること,及び,量子論のゲージ構造を明らかにすることを目指したものであり,以下の成果を得ることができた.1.ゲージオン場(量子論的ゲージ変換の自由度を担う場)に対してもBRST対称性を導入した理論において,ゲージ不変な物理的ヒルベルト空間を構築することができた.さらに,複数のBRST電荷がある場合のBRST代数の表現論を調べることにより,、このヒルベルト空間は通常のゲージ場の量子論のヒルベルト空間と同一視できることも示せた.これにより,種々の物理量のゲージ不変性が自明となった.2.超重力現れる反対称テンソルゲージ場に対するゲージオン場を導入できた.このような場の量子論を扱う場合に注意すべきことは,FPゴースト場やゲージオン場もそれ自身がゲージ場となることである.二階反対称テンソル場のゲージオン部分を抽出すると,質量ゼ口ののFroissart模型のベクトル場版が現れる.この理論のBRST量子化を試み,ゲージオンのゴースト,ゲージオンに対するゲージオンの性質を明らかにしつつある.3.超重力に現れるグラヴィティーノ場はスピン3/2Rarita-Schwingerゲージ場とみなせる.このゲージ場に対するBRST対称なゲージオン形式を構築できた.これは,電磁場におけるタイプIとII,及び,拡張されたタイプIの理論形式に相当するものである.また,この理論に対しても,ゲージ不変な物理的ヒルベルト空間を導入することができた.BRST対称ななゲージオン形式は,これまで,電磁場とYang-Mills場に対して作られていた.今年度は以下のように,おもに,超重力理論に適用するための研究を行った.1.超重力に現れるグラヴィティーノ場はスピン3/2のRarita-Schwingerゲージ場とみなすことができる.平坦な時空におけるこのゲージ系に対するBRST対称なゲージオン形式を構築することができた.電磁場に対するゲージオン形式では,タイプIとタイプIIといわれる二つの理論形式が存在したが,スピン3/2ゲージ場に対しても同じような二つのタイプの形式が存在することがわかった.これに関しては現在発表準備中である.重力場を背景場として扱っても同様なゲージオン形式を構築できることもほぼ確実になった.これについては来年度の研究で明らかにしていくつもりである.2.超重力には反対称テンソルゲージ場というゲージ場合が現れる.平坦な時空における反対称テンソルゲージ場に対するゲージオン形式を構築することができた.これをBRST対称な形式にするには,それ自身がゲージ場であるFPゴ-スト場を正しく取り扱わなければならない.こにについてもまもなく完成する予定である.また、背景重力場の場合への拡張もそれほどの困難はないと推定する.これに関しても来年度で明らかにする予定である.3.BRST対称なゲージオン形式では,複数のBRST電荷を現れる.ゲージ構造を調べるためには,このBRST代数の表現論が重要になってくる.そこで,BRST電荷が2個ある場合のBRST代数の表現論を調べた.そこではBRSTシングレットに対する中西の定理が重要な役割を果たすことがわかった(発表準備中).BRST対称ななゲージオン形成は,これまで,電磁場とYang-Mills場に対して作られていた.これを,以下のように,超重力理論に適用するための研究を行った.1.BRST対称なゲージオン形式では,複数のBRST電荷が現れる.このようなBRST電荷のもとでの物理的補助条件を考えるためには,このBRST代数の表現論を調べることが重要である.

特にBRSTシングレットに注目し,これに対する中西の定理を用いると,九後-小嶋の物理的補助条件がこのような系に対してもうまく機能することがわかる.これにより,ゲージオン形式における広がったフォック空間のゲージ構造を明らかにすることができた.2.超重力に現れるグラヴィティーノ場はスピン3/2のRarita-Schwingerゲージ場とみなすことができる.背景重力場におけるこのゲージ系に対する対称なゲージオン形式を構築することができた.電磁場に対するゲージオン形式では,タイプIとタイプIIといわれる二つの理論形式が存在したが,スピン3/2ゲージ場に対しても同じような二つのタイプの形式が存在することがわかる.また,複数のゲージオンを導入することにより,これら二つのタイプを含むより拡張された形式も構成できることがわかった.3.超重力には反対称テンソルゲージ場というゲージ場が現れる.背景重力場における反対称テンソルゲージ場に対するゲージオン形式を構築することができた.反対称テンソルゲージ場には,ゴ-ストのゴ-ストと呼ばれる種々のEPゴ-ストが現れるが,それぞれのゴ-スト場に対してもゲージオン場を考える必要がある.これら種々のゴ-ストのゲージオンを統一的に扱うため,超空間などを用いて研究を進めている.また,チャーン-サイモン項を通じてヤン-ミルズ場と相互作用をする反対称テンソルゲージ場についても研究を進めている.BRST対称なゲージオン形式を超重力理論に適用するため,以下の研究を行った.1.超重力に現れるグラヴィティーノ場はスピン3/2のRarita-Schwingerゲージ場とみなすことができる.これまでの研究でこのゲージ場に対するBRST対称なゲージオン形式を構築することができた.これは,電磁場におけるタイプIとIIの理論形式に相当するものである.電磁場ではさらに,複数組のゲージオン場を導入した拡張されたタイプIという理論形式が知られている.スピン3/2ゲージ場についても,このタイプに相当する理論を構築することができた.また,上のすべてのタイプの理論形式において,ゲージ不変な物理的ヒルベルト空間を定義することができた.そして,このヒルベルト空間は,任意値のゲージパラメータをもつ通常の理論形式の物理的ヒルベルト空間と同型であるこを示した.これにより,例えば,S行列のゲージ不変性は自明のものとなった.2.超重力には反対称テンソルのゲージ場が現れる.このような場の量子論をゲージオン形式で扱う場合に注意すべきことは,反対称テンソルゲージ場に対するゴーストもまたゲージ場であるため,ゴーストのゲージオン場も考え得ること,ゲージオン場もまたゲージ場となるため,ゲージオン場に対してもゲージ固定が必要であり,それに伴うゴーストも必要となること,さらにはこのゲージ固定に伴うゲージオン場(ゲージオンに対するゲージオン)も考慮の対象になることである.二階反対称テンソル場のゲージオン部分を抽出すると,質量ゼロののFroissart模型のベクトル場版が現れる.
蝸牛詳細構造モデルによる音響振動および電気現象の解明と臨床へのフィードバック

これまで開発してきた蝸牛モデルをベースとして,より効率的な計算を可能とするため,モデル各部のメッシュ分割方法およびパラメータの見直しを行った.さらに,外有毛細胞の能動性についても,より実際に近いものとなるよう,検討を行った.具体的な項目は以下の通りである.1.蝸牛モデルの最適化これまでのモデルに比べ,より計算の収束性を高めるため,モデルのメッシュ分割方法を見直し,モデル全体の再構築を行った.また,過渡応答解析の時間分割についても見直しを行い,計算の収束性の改善と結果の安定性の確保を行った.さらに,外有毛細胞の能動性を記述する式の再検討を行い,より実際に近い結果が得られるよう,パラメータの再検討を行った.2.構築した蝸牛モデルの機械的振動の検証ヒトの外有毛細胞の能動性の直接観測は事実上不可能であるため,歪成分耳音響放射の計測結果と解析結果を比較することにより,外有毛細胞の能動性の定式化を行った.計測では,市販の計測システムと比べノイズに強く,より高精度で多様な計測を行うため,独自のノイズ低減アルゴリズムを導入した新計測システムを構築し,健聴被検者に対して歪成分耳音響放射の計測を行った.計測で得られた結果とFEM解析で得られた結果とを比較し,外有毛細胞の能動性を記述する式のパラメータ決定を行った.3.疾患シミュレーション構築したモデルを用い,内耳疾患のシミュレーションを行った.今年度は,外有毛細胞の部分欠損および機能低下時の基底板振動振幅と歪成分耳音響放射レベル変化を解析した.その結果,歪成分耳音響放射のレベルと純音聴力との関係を明らかにし,さらに,基底板の基部側に存在する外有毛細胞が,それらに大きな影響を及ぼすことを示した.高周波数域における解析で,計算が安定しない傾向が見られたので,全体的なモデルの見直しを行った.その結果,安定した計算結果が得られるようになったが,全体スケジュールとしては「やや遅れている」状況となってしまった.今後は,様々な疾患のシミュレーションを早急に行い,臨床知見と比較することで,解析の有用性を高めていきたい,次年度は,聴力像や歪成分耳音響放射の計測結果と数値解析結果を比較しつつ,蝸牛機能の個人差を加味したモデル構築を行っていく.このモデルを用い,内リンパ水腫などの各種内耳疾患の発生機序の解明,および耳音響放射の発生メカニズムの解明と臨床データの意味づけ,人工内耳電極デザインの最適化等の臨床応用を行う.具体的項目は以下の通りである.・内リンパ水腫に伴う内耳状態変化による聴力低下機序の解明・内耳疾患関連遺伝子が蝸牛内イオン電流(K+リサイクリング)に及ぼす影響の評価・人工内耳電極の最適設計これまで開発してきた蝸牛モデルをベースとして,モデル各部のメッシュ分割およびパラメータの見直しを行った.さらに,蝸牛内細胞間ネットワークモデル(イオン電流・電位に関する電気回路モデル)の一部として,内有毛細胞におけるMETチャネルおよびイオン流動モデルを構築し,機械的および電気的パラメータの最適化を行った.具体的な項目は以下の通りである.1.蝸牛モデルの構築既に構築してある外有毛細胞のactivity(基底板振動に対応した伸縮力)を考慮した蝸牛有限要素モデルを用い,骨迷路内リンパ液のメッシュ分割方法を変更し,より高周波数まで安定的に解析可能なモデルを構築した.さらに,外有毛細胞のactivityの導入方法を最適化し,より実際に近い蝸牛モデルを構築した.2.構築した蝸牛モデルの機械的振動の検証モデルの検証は,基底板の特徴周波数(Characteristic Frequency, CF)分布や,蝸牛入力インピーダンスなどの各計測結果と,解析結果とを比較することにより行った.また,外有毛細胞の加振力の大きさや非線形性については,ヒトの外有毛細胞の直接的なin vivo計測は事実上不可能であるため,動物実験による知見をベースとしてモデル化・解析を行い,さらにヒトにおける耳音響放射の計測結果と比較しながら修正・決定した.3.蝸牛における機械振動および電気現象のシミュレーションモデルの構築内有毛細胞に存在するMETチャネルおよび各イオンチェネルを考慮した細胞内イオン流動モデルを作成し,蝸牛モデルと組み合わせることで,音刺激により誘発される内有毛細胞膜電位変化とCaイオン濃度変化を解析した.蝸牛モデルを構築し,音刺激に誘発される内有毛細胞膜電位およびCa濃度のシミュレーションを行い,METチャネルが蝸牛における周波数弁別機能に寄与していることを理論的に示せたため,「おおむね順調」とした.しかし,外有毛細胞を含む蝸牛全体のイオン流動モデルはまだ構築できていない等,課題も残されている.これまで開発してきた蝸牛モデルをベースとして,より効率的な計算を可能とするため,モデル各部のメッシュ分割方法およびパラメータの見直しを行った.さらに,外有毛細胞の能動性についても,より実際に近いものとなるよう,検討を行った.具体的な項目は以下の通りである.1.蝸牛モデルの最適化これまでのモデルに比べ,より計算の収束性を高めるため,モデルのメッシュ分割方法を見直し,モデル全体の再構築を行った.また,過渡応答解析の時間分割についても見直しを行い,計算の収束性の改善と結果の安定性の確保を行った.さらに,外有毛細胞の能動性を記述する式の再検討を行い,より実際に近い結果が得られるよう,パラメータの再検討を行った.2.構築した蝸牛モデルの機械的振動の検証

ヒトの外有毛細胞の能動性の直接観測は事実上不可能であるため,歪成分耳音響放射の計測結果と解析結果を比較することにより,外有毛細胞の能動性の定式化を行った.計測では,市販の計測システムと比べノイズに強く,より高精度で多様な計測を行うため,独自のノイズ低減アルゴリズムを導入した新計測システムを構築し,健聴被検者に対して歪成分耳音響放射の計測を行った.計測で得られた結果とFEM解析で得られた結果とを比較し,外有毛細胞の能動性を記述する式のパラメータ決定を行った.3.疾患シミュレーション構築したモデルを用い,内耳疾患のシミュレーションを行った.今年度は,外有毛細胞の部分欠損および機能低下時の基底板振動振幅と歪成分耳音響放射レベル変化を解析した.その結果,歪成分耳音響放射のレベルと純音聴力との関係を明らかにし,さらに,基底板の基部側に存在する外有毛細胞が,それらに大きな影響を及ぼすことを示した.高周波数域における解析で,計算が安定しない傾向が見られたので,全体的なモデルの見直しを行った.その結果,安定した計算結果が得られるようになったが,全体スケジュールとしては「やや遅れている」状況となってしまった.今後は,様々な疾患のシミュレーションを早急に行い,臨床知見と比較することで,解析の有用性を高めていきたい,次年度以降は,構築したモデルを用い,内リンパ水腫などの各種内耳疾患の発生機序の解明,および耳音響放射の発生メカニズムの解明と臨床データの意味づけ,人工内耳電極デザインの最適化等の臨床応用を行う.具体的項目は以下の通りである.・内リンパ水腫に伴う内耳状態変化による聴力低下機序の解明・内耳疾患関連遺伝子が蝸牛内イオン電流(K+リサイクリング)に及ぼす影響の評価・人工内耳電極の最適設計次年度は,聴力像や歪成分耳音響放射の計測結果と数値解析結果を比較しつつ,蝸牛機能の個人差を加味したモデル構築を行っていく.このモデルを用い,内リンパ水腫などの各種内耳疾患の発生機序の解明,および耳音響放射の発生メカニズムの解明と臨床データの意味づけ,人工内耳電極デザインの最適化等の臨床応用を行う.具体的項目は以下の通りである.・内リンパ水腫に伴う内耳状態変化による聴力低下機序の解明・内耳疾患関連遺伝子が蝸牛内イオン電流(K+リサイクリング)に及ぼす影響の評価・人工内耳電極の最適設計モデルの修正のため疾患シミュレーションの実施が遅れ,計算量が当初見込みよりも少なかったため,解析ソフトウエアライセンス購入を一部後ろ倒しした.次年度は予定通りライセンスを購入予定である.
反省的実践家としての家庭科教師の育成に関する理論的・臨床的研究

本研究は、反省的実践家としての家庭科教師を育成するための方略について検討することを主な目的とした。理論的研究の結果として、生涯にわたる教師としての専門的成長の視座から教員養成教育を位置づけ、日本の教師文化としての授業研究を一つの探究の技法として取り入れることが、家庭科教師の育成に重要であることが明らかとなった。他方、実証的研究の結果として、小学校の教師が有する家庭科教育に関する教師知識は、初任教師と熟練教師ではその量的、質的に違いがあり、熟練教師の教師知識は構造化されていることが明らかとなった。本年度は、研究目的に従い以下の研究を実施した。まず、教師教育全般に関する教師に焦点化した研究では、まず反省的実践家モデルの教師像について批判的な分析を行った。その結果、ショーンによって提唱された反省的実践家の理念は評価されながらも、教職は他の専門職とは文脈や状況が異なること、近年イギリスでは良き教師という考え方が見いだされていること、反省的実践家が自己の専門職としての成長を基盤としているに対し、良き教師は授業の文脈における自己と学習者との関わりに基盤をおいていること、などが明らかとなった。加えて、教師知識に関しては、特に授業を想定した教材化の知識について分析した。その結果、この知識は多様な解釈がされていること、階層性があること、教職経験と関連があること、などが明らかとなった。また、戦後の教育職員免許法施行規則における家庭科に関する科目の変遷について分析した。次に、家庭科教師の生涯にわたる教師としての専門的成長に関する研究では、県内の小学校及び中学校の家庭科授業の実践について収集した資料を分析した。その結果、研究課題は多様な領域から構成されているが、全国的な教育や社会の動向(例えば、食育や家族)、子どもの実態などに応じた設定されていたことが明らかとなった。また、新しい学習指導要領にあわせた食育と環境教育に関係する教材開発をし、現職教育の一環として授業研究を行い、教師教育の視座から分析した。その結果、大学における講義・演習内容について、融合的・学際的な内容を授業の文脈にあわせて取り入れる必要性が明らかとなった。本年度は、諸外国で求められる教師像について、文献研究を中心に欧米諸国の教師像について分析を行った。その結果、フィンランドでは教員養成教育では研究者としての教師像が求められ、そのための大学では教職についても研究ができる多様な講義・演習がシステム化されている。それに対して、現職教育は日本と比べると地方自治体等によるシステム化が行われていないこと、などが明らかとなった。また、イギリスでは1990年代盛んに教員養成教育で提唱されていた反省的実践家の教師像が変容してきたこと、1970年代に提議された生涯にわたる教師としての専門的成長の視座から教員養成教育と現職教育についての国家的な基準が設定されていること、などが明らかとなった。わが国の教師教育について、探究の技法、専門職コミュニティー、専門職の文化の視点から授業研究を歴史的に分析した。その結果、授業研究は伝統的にわが国の教職文化として教師たちの協働に基づく技法であること、などが明らかとなった。臨床的・実証的研究として、これまでに収集した中学校家庭科教師(初任者と熟練者)の教材化に関する知識の分析を行った。その結果、初任者と熟練者では、知識領域によりその量に違いがあること、などが明らかとなった。また、諸外国の動向を参考にしながら、新しい学習指導要領及び政府の食育の方針を考慮して、環境と食に対する子どもの変容を調査する授業を中学校家庭科教師とともに計画・実践した。その結果、教師にとっては新しい教材開発の視点が得られたこと、生徒にとっては自己の生活を振り返りエコの視点で調理をすることの認識が生まれたこと、などが明らかとなった。本年度は、目的に従い下記の研究を行った。理論的研究として、まず、諸外国の家庭科教育についてイギリスを取り上げ、フード・テクノロジーの特色について分析した。その結果、フード・テクノロジーはデザイン・プロセスが基盤どされていることを明らかにし、わが国の小学校家庭科教育の調理実習への示唆を得た。次に、富山県における家庭科教育(小学校)における研修のあり方について調査した。特に、富山県における小学校における授業研究の嚆矢は、明治24年の師範学校附属小学校「附属小学校管理規定」で、明治後期以降、附属小学校は富山県における教育研究や授業研究に関する地域の教育の応用的・技術的な場として位置づけられることになったことなどが明らかとなった。戦後においては、教育委員会による教職ライフステージとニーズに合わせた研修(授業研究を含む)が行われているが、生涯にわたる教師としての専門的成長の視座からすれば、養成教育との一貫性が必ずしも図られているとは限らないことが明らかとなった。臨床的研究として、本年度は小学校教師(家庭科担当)の教師知識に関するオンラインモニタリング調査及び面接を実施した。ここでは初任教師3名と熟達教師3名について分析を行った。結果に関しては、発話量と発話内容による違いについて分析中であるが、現在までのところ発話量及び発話内容ともに両者に違いがあることが明らかである。

またこの調査に合わせて、これまでに行った中学校家庭科教師の教師知識に関する調査データと、今回の小学校教師の調査データを比較して、発話内容め違いについて分析中であるが、両者の発話内容に校種の違いが認められる。さらに、教育実習前後での教育実習生の教えることなどの自信や不安などの変容についてアンケート調査を行った。現在分析中である。本年度は、平成23年度に実施した教師知識に関する実態調査を継続した。教職経験5年未満の初任教師と教職志望学生に対して、ある初任教師が行った小学校家庭科の授業記録ビデオを観察させ、オンラインモニタリング調査により、彼女らが有している教材化のための知識について分析を行った。昨年度の現職教員への調査結果と併せると、学生の段階から教職に就いた初任レベルの段階では、特定の教師知識の量的、質的ともに向上が明らかに認められた。とりわけ、教師知識のうちでも、教材内容についての知識、学習者と学習者の特性に関する知識、教育目標・価値などいくつかの教師知識は、初任レベルの教師から教職経験20年以上の熟練レベルの教師への変容よりも、学生の段階から初任レベルの教師への変容の方が、質的にも量的にも成長の違いが認められることが明らかとなった。次に、平成23年度の研究成果と本年度の研究結果を踏まえながら、小学校初任レベルの教師とともに、教師知識のうちでも向上が認められた教材内容についての知識及び学習者と学習者の特性についての知識に焦点化した家庭科の授業構想と研究授業を行い、子どもの変容を通して教師知識の向上について検討した。その結果、素材の教材化における家庭科の特性を考慮し、学習者の性格を詳細に把握して、教材化し授業実践を行えば子どもの変容が認められること、教師にとっても今後の教材化の視点の育成につながること、などが明らかとなった。なお、教材内容に関して家庭科教育に関するキャリア教育に関しても検討した。加えて、教育実習生の小学校での教育実習前後における教職等への意識変容について調査・分析を行った。その結果、教育実習生の意識や附属学校等における指導教員の指導が、教育実習生の成長の要因になっていることが明らかとなった。理論的研究に関しては、これまで教師教育や授業研究、諸外国の動向などを分析し、それらをまとめいくつかの論文として公表してきた。実証的研究に関しては、各種実態調査を行うとともに、理論的研究から得られた知見などをもとに、授業実践なども試みた。ただ、これまで行ってきた研究や本年度行った実態調査についてのデータについては一部で分析中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は最終年度に当たるため、これまで収集したデータを目的に基づいて分析、整理する。そして、そこから得られた知見に基づき、教育実習の質的改善や教職科目の授業法改善、現職教育における授業研究のあり方への示唆を得るとともに、可能な範囲で具体的に教員養成教育へ取り入れていくことを試みる。
ポアッソンソルバーの現代化

1.研究代表者を中心として得られた知見二次元完全流体中の翼まわり流れを有限要素計算によって定める際、計算対象の翼型を含む十分大きな円を設定してこの円の内部から翼型を除いた二重連結領域を計算領域とする。円形境界部分には透過境界条件を設定して、内部領域でのラプラス問題を離散化して有限要素数値計算をする。透過境界条件を代用電荷法によって近似する二次元外部ラプラス問題の有限要素一代用電荷結合解法を提案しその正当性をしめした。円外ヘルムホルツ問題の基本解近似解法において、波源点・拘束点等間隔同相配置の場合の一意可解性と誤差評価に関する結果を得た。2.分担者が著しい成果を収めた研究課題の例(分担者名)(1)任意次元ラドン変換の反転公式とその近似計算式の導出(渡辺二郎)。(2)非対称アーベル逆変換におけるニューラルネットワーク計算(竹田辰興、福原誠)。(3)無限領域放射散乱問題に対する領域分割法と仮想領域法を適用した有限要素数値解法(加古孝)。(4)遅延微分方程式から定まる力学系の数値解析のための基礎研究(小藤俊幸)。(5)ある楕円型偏微分作用素の固有値問題に関連した自由境界問題(大西勇)。(6)結晶表面のらせん転位の成長を記述する反応拡散方程式と界面法定式の理論解析(中村健一)。(7)3次元外部ヘルムホルツ問題に対する有限要素数値計算(小山大介)。(8)地球マントル対流の三次元数値シミュレーション並列計算コード(田端正久)。(9)非有界多重連結領域から各種標準スリット領域への等角写像の代用電荷法による数値計算法とその有効性の確認(天野要)。(10)SINC関数近似に基づく1次元ポアッソンソルバーの理論誤差解析(杉原正顯)。(11)残差切除法の数理的基礎づけ(高橋匡康)。(12)バイオインフォーマティクスにおけるポアッソンソルバーの位置づけ(井原茂男)。(13)ナノテクノロジーの構造形成に現れる混相流の基礎方程式系の導出(安田英典)。1.研究代表者を中心として得られた知見二次元完全流体の中での翼まわり流れを流れ関数を用いて計算する。スチェクロフ作用素による透過境界条件を、計算対象の翼型を含む十分大きな円の周上に設定して、翼まわり流れの流れ関数を有限要素法で数値計算する。十分一般な翼型に対して対応できることを目指して、翼外調和関数有限要素コード、HF-EW-FEM、の作成を開始した。さらに、透過境界条件を代用電荷法によって近似することを目指して外部ラプラス問題の有限要素-代用電荷結合解法を研究している。2.分担者が著しい成果を収めた研究課題の例(分担者名)(1)非適合有限要素による軸対象ポアッソン方程式解法の最良近似節点位置選択法(田端正久)。(2)非有界多重連結領域から各種(平行、円弧、放射)スリット領域への等角写像の代用電荷法による数値計算法の提案と数値実験による有効性の確認(天野要)。(3) SINC関数近似に基づく1次元ポアッソンソルバーの理論誤差解析(杉原正顯)。(4)混層流における非対称行列圧力ポアッソンソルバーの性能評価(安田英典)。(5)無限領域におけるヘルムホルツ方程式の領域分割有限要素反復解法(加古孝)。

(6)空間非一様反応項をもつ拡散方程式の界面方程式の導出とその考察(中村健一)。(7)ニューラルネットワークを用いた偏微分方程式の数値解法における形状因子の導入(竹田辰興、福原誠)。(8)ポアッソンソルバーと波動方程式を用いた外部ヘルムホルツ方程式の数値計算法(小山大介)。(9)ある楕円型偏微分作用素の固有値問題に関連した自由境界問題(大西勇)。(10)滑り境界条件の下での粘性液体の定式化(渡辺二郎)。3.研究打ち合わせ会の開催1998年9月17日から19日まで文部省共済組合箱根宿泊所において合宿形式で実施した。分担者の他に専門家を招待して講演を依頼した。1.研究代表者を中心として得られた知見二次元完全流体の中での翼まわり流れを流れ関数の有限要素計算によって定める手法に関連して研究を実施した。この手法ではスチェクロフ作用素による透過境界条件を、計算対象の翼型を含む十分大きな円の周上に設定して、対応する境界双一次形式を導入する。このスチェクロフ双ー次形式を代用電荷法によって近似する手法の正当性を示して、モデル問題につき数値実験を指導する学生院生の協力により実施し、良好な結果を得た。2.分担者が著しい成果を収めた研究課題の例(分担者名)(1)地球マントル対流の数値解析におけるストークス方程式、マントル対流方程式のソルバーの効率化、並列化.(田端正久)。(2)非有界多重連結領域から(平行、円弧、放射)標準スリット領域への等角写像の代用電荷法による数値計算法、並びにこの計算法の二次元ポテンシャル流解析における有効性の確認(天野要)。(3)Neumann境界条件付きPoisson方程式の離散化によって得られる悪条件連立一次方程式に対するGCR法系列の解法の収束性(杉原正顯)。(4)熱流動を伴う体系を対象とした気泡流動計算における圧力ポアッソン方程式に対する各種解法の性能比較(安田英典)。(5)任意の次元の空間における空間次元より小さい任意次元のラドン変換の球面平均を用いた反転公式の導出と、この反転公式の再構成計算における有効性の確認(渡辺二郎)。(6)二次元導波路における数値解法の研究と、その音声合成問題へ応用(加古孝)。(7)ニューラルネットワークを用いた偏微分方程式と積分方程式の数値解法.コンピュータトモグラフィの新手法開発.ガウスニュートン法による求解の高速化.(竹田辰興.福原誠)。(8)結晶表面に現れるらせん転位の成長を記述する曲率流方程式とその近似反応拡散方程式の解析および数値計算、「らせん進行波解」の一意存在および安定性に関する考察(中村健一)。(9)外部へルムホルツ方程式の波動方程式型数値計算法の半離散近似問題の数学解析(小山大介)。3.研究打ち合わせ会の開催1999年9月15日から17日まで国家公務員共済組合宿泊所KKR片瀬ニュー向洋において合宿形式で実施した。1.研究代表者を中心として得られた知見二次元完全流体中の翼まわり流れを有限要素計算によって定める際、計算対象の翼型を含む十分大きな円を設定してこの円の内部から翼型を除いた二重連結領域を計算領域とする。この領域に基本の三角形分割を設定し自動的に細分して行く計算コードを指導する院生の協力により作成し数値実験を実施した。
ワクチン導入がアフリカでのロタウイルス下痢症および流行株変異に与える影響の検証

乳幼児の重症下痢症の原因になっているロタウイルスに対するワクチンがアフリカを含め世界各地に導入されている。本研究は、ワクチンの流行株に与える影響を検証する基盤情報の構築のため、マラウイにおける小児下痢症入院患者検体の解析を行った。その結果、アフリカ諸国で特徴的に多いG8株は、ウシロタウイルスとの頻繁な遺伝子分節再集合の結果ではなく、ヒトの間で流行を繰り返していること、アフリカに突発出現したG12株は同時期に流行しているWa型のヒトロタウイルスと交雑を起こした証拠が得られたが、DS-1型の株との交雑の痕跡はなかった。本研究の成果は、マラウイにおけるロタウイルスの重要な分子疫学的基盤情報である。ロタウイルスは、地球規模で見ると年間50万人以上の5歳未満児の死亡原因になっている。世界でもっとも広く使われているワクチンは,血清型がGlP[8]である単価ワクチンである。このワクチンが、血清型が完全に異型であるG2P[4]ウイルス株に対しても有効であることは、本研究に先行する研究(20062009)によって示したが、同時に、地域の流行株がワクチンとは血清型の共通性が全くないG2P[4]株にシフトしていたことも見出した。一方、この単価ワクチンのマラウイにおける臨床試験での重症ロタウイルス下痢症の発生予防に対する有効性は49.5%と低いものであった。しかし、この臨床試験の期間中に流行していたロタウイルス株をみると、アフリカに特徴的なG8株が多数検出される一方で、ワクチン株と同型の野生株は13%に過ぎなかった。そこで、本研究では、この単価ロタウイルスワクチンとマラウイで流行している野生株との間の遺伝子レベルでの相同性を見るための第一歩として、代表的なウイルス株の分離培養を試みた。細胞培養で分離したウイルスのgenotypeは、G8P[4]が8株、G8P[6]が1株、G12P[6]がshort pattern viruses2株、long pattern2株、G9P[8]2株、G1P[8]が3株、G1P[6]、G12P[8]、G2P[4]の3つが1株ずつであった。ワクチンの臨床試験時のマラウイにおけるロタウイルス流行株を分離株として得たことにより、分子疫学レベルでの研究を行う基盤ができた。世界でもっとも使われているロタウイルスワクチンは,血清型がG1P[8]である単価ワクチンである。この単価ワクチンのマラウイにおける臨床試験での重症ロタウイルス下痢症に対する有効性は49%と低いものであった。本研究では単価ロタウイルスワクチンがマラウイでのロタウイルス下痢症および流行株変異に与える影響を検証することを最終目標に、マラウイで流行しているロタウイルス株の遺伝子解析と、ワクチンと流行株との異同について、遺伝子型の相違およびゲノムRNA全体での相違の解析を行った。具体的には、過去10年間の保存検体から,分子疫学的解析に必要なウイルス株を電気泳動分析にもとづき約40株の細胞培養分離株を選出し、これらのウイルス株を大量培養し、ウイルス粒子とゲノムRNAの精製を行った。また、昨年度の研究においてワクチンの臨床試験時にマラウイで流行していた21株の代表的ロタウイルス株の分離に成功したが、これら21株とワクチン株であるRIX4414株および代表的G8P[4]株であるMAL60を使って全ゲノムの相同性解析をRNA-RNA hybridization法により行った。さらに、この中から5株を選び、VP7、VP4、VP6、NSP4遺伝子分節の塩基配列を決定し、RIX4414株および代表的ヒトロタウイルスを対照に分子系統解析を行った。その結果、マラウイで流行しているウイルス株とRIX4414株との関係は、ワクチンが高い有効性を示している世界の他の地域での流行株とRIX4414株との関係と大きく変わらないことがわかった。すなわち、マラウイでワクチンの有効性が低い原因は、当初、原因としてもっとも疑われた流行株がワクチン株と大きく異なっているためでなさそうである。本研究は、単価ロタウイルスワクチンがマラウイでのロタウイルス下痢症および流行株変異に与える影響を検証することを最終目標としている。このために、マラウイで行われた単価ロタウイルスワクチンの有効性を検証するための臨床試験に際して、ワクチン接種者およびプラセーボ接種者から発症したロタウイルス下痢症に由来するウイルス株の解析を行ってきている。2007年から2008年にかけて行われた臨床試験のときに、それ以前の10年間でまったく見られなかったG12P[6]が全体の27%に達し、もっとも優勢なロタウイルス遺伝子型となった。このG12P[6]株の出現は次の二点からきわめて重要である。

第一に、G12P[6]はG2P[4]と同様、ワクチン株の遺伝子型であるG1P[8]に対して、完全に異型であること。第二に、この前後から世界的にG12株の増加が報告されるようになり(G12株が優勢株となった世界で最初の報告は、我々が行ったネパールでの調査で明らかになった)、今や六大遺伝子型の一つになりつつあること、である。そこで、本研究では、緊急の課題として、突発出現したマラウイでのG12P[6]株のうち4株(MAL12, MAL39, MAL40およびMAL88)の全ゲノムレベルでの遺伝子解析を行い、その性状や起源を明らかにすることを目的とした。全ゲノム解析の結果、MAL12とMAL40の遺伝子型が、G12-P[6]-I1-R1-C1-M1-A1-N1-T1-E1-H1であり、Wa-like genotype constellationであること、また、MAL39とMAL88の遺伝子型が、G12-P[6]-I2-R2-C2-M1-A2-N2-T2-E2-H2であり、DS-1-like genotype constellationでありながら、VP3遺伝子をWa-like genotype constellationのウイルスから遺伝子再集合現象により獲得していることがことが明らかになった。マラウイでは、G12株が最近突発出現したにもかかわらず、なぜ、このような多様性をもっているのか明らかにすべく、さらに解析が必要である。本研究は単価ロタウイルスワクチンがマラウイでのロタウイルス下痢症および流行株変異に与える影響を検証することを最終目標としている。マラウイをはじめアフリカ諸国で特徴的に見られるG8ロタウイルス株の動向が特に問題となる。G8ロタウイルス株はアフリカ以外の地域ではきわめてまれである一方、ウシロタウイルスには普遍的に見られるので、種間伝播が強く疑われてきた。本研究では、最初に1997年から2007年までの10年間にわたり収集された299株のG8ロタウイルス株の分布を解析した。その結果、G8ロタウイルス株の検出頻度には大きな変動があり、最低は2005-2006年の5.2%であり、最高は2000-2001年の54%であった。また、G8ロタウイルス株はP[6],P[8]およびP[4]という3つの異なるP型と組み合わさり、それぞれの相対頻度は、59%, 10%および31%であった。この10年間の調査期間のうち、最初の5年間では、G8P[6]株が73%と大半を占め、これにG8P[4]株が27%と続いた。しかし、後半の5年間では状況が一変し、G8P[6]株は10%に激減する一方、G8P[4]およびG8P[8]がそれぞれ47%および43%を占めた。これらのG8株から各年代および異なるP型との組み合わせを反映するように代表的株を選び出し、細胞培養に馴化させ、最終的に27株の全ゲノム塩基配列決定を行った。この結果、その遺伝子構成は1株のゲノグループ間遺伝子分節交雑体を除き、G8-P[4]/P[8]/P[6]-I2-R2-C2-M2-A2-N2-T2-E2-H2であった。すなわち、ウイルス表層を構成しウイルス中和に関与するタンパク質をコードする遺伝子分節以外の内部および非構造タンパク質はヒトロタウイルスDS-1ゲノグループのそれと一致し、ウシロタウイルスの種間伝播の痕跡は認められなかった。
Sensorimotor gating障害の分子基盤と脳基盤の解明

Sensorimotor gating (SMG)とは、外界から過剰な感覚刺激を受けた時に驚愕反応を抑制し、必要な刺激に注意を向けるという感覚フィルタリング機能である。SMGは辺縁系皮質ー線条体ー淡蒼球ー視床(CSPT)回路が関与し、さらに海馬が大脳皮質を介して制御している。SMGの検査法では聴覚刺激を用いたプレパルスインヒビション(PPI)検査が汎用されている。先行研究では統合失調症や気分障害患者でPPIが全体としては低いものの、高い例もある。本研究では、SMGとヒト患者の脳脊髄液中のモノアミン類や炎症関連物質、脳の海馬や白質の病変との関連を調べ、SMG障害の分子基盤および脳基盤について明らかにする。
核融合炉用超伝導マグネットにおける極低温冷媒の核反応に関する研究

磁場閉じ込め方式核融合炉に使用される超伝導マグネットでは大量の極低温冷媒が使用される。この冷媒に対する中性子照射による核反応生成物を評価した。仮定として冷媒の体積を100m^3とし,超臨界圧ヘリウムと液体窒素について計算した。液体窒素は将来のマグネットの冷媒として有望とされている。中性子束についてはSSTRの計算結果を使用した。その結果,問題となる反応は液体窒素を冷媒とした場合で,^<14>N(n,2n)^<13>Nと^<14>N(n,P)^<14>Cである。^<14>Nの濃度はほとんど100%であるため,放射性核種は総量で35GBqとなった。濃度も規制値を超える。窒素を冷媒に使用する場合には規制を受けることは避けられない。そして半減期の長い^<14>Cについては,回収装置を設けるのが望ましい。本研究では,炭素を酸化もしくは還元し,化合物として分離することを試みた。炭素化合物の露点・霜点が窒素に対して高いことを利用する。実証試験として,粒径12mmの銅の粒子を詰めたフィルターを液体窒素温度に固定した。そのフィルターにN_2,O_2,CH_4,CO_2,C_2H_4,C_2H_6がそれぞれ10ppm混入したヘリウムガスを通過させた。出口のガスをガスクロマトグラフィーで成分分析すると,CO_2,C_2H_4,C_2H_6だけが回収されていることが確認された。炭素を化学的に化合物に変換することができれば,低温凝縮によって容易に回収できることがわかった。液体窒素と放射線(γ線)の相互作用には,さらに溶存酸素による爆発の問題がある。これは不安定なオゾンや窒素酸化物の氷ができるためにおこる。そのため液体窒素から完全に酸素を分離して使用する必要がある。その分離方法として酸素の常磁性を利用した磁気分離法を提案する。まずヘリウムについて問題となる反応は^3He(n,p)^3Hである。^3Heはヘリウム中に0.1ppmの微量で存在する。1年間の照射に対し,発生する^3Hは9MBqとなる。一方濃度は0.6Bq/gとなる。この反応は低速中性子に対しても断面積があり,一方計算では高速中性子のみ考慮した。従って放射能は1桁大きい値になる可能性もある。しかしながら放射線障害防止法の定める規制量(濃度)74Bq/gは超えないと考えられる。従ってヘリウムは放射化の少ない冷媒と言える。次に窒素について検討した。問題となる反応は^<14>N(n,2n)^<13>Nと^<14>N(n,p)^<14>Cである。本研究では対応として,窒素を閉サイクルで使用すること,半減期の長い^<14>Cについては回収装置を設置することを提案する。回収装置として,炭素の化合物が窒素より凝固点が高いことを利用することを提案し,模擬装置を設計・製作した。今後この装置の実証試験を行う。

液体窒素と放射線(γ線)の相互作用には,さらに溶存酸素による爆発の問題がある。これは不安定なオゾンや窒素酸化物の氷ができるためにおこる。そのため液体窒素から完全に酸素を分離して使用する必要がある。その分離方法として酸素の常磁性を利用した磁気分離法を提案する。
水素結合による酸化剤活性化に基づく酸化的炭素－炭素結合形成反応の不斉触媒化と応用

アミノ糖のモデルとして単純な環状ヘミアミナールを基質とした反応開発を行った。ピロリジン環2位でケトンα位と結合した化合物はアルカロイド合成の重要中間体として汎用性が高い。一方でその構築には、イミニウムイオンを活性中間体として経由する生合成経路を模倣した方法が数例報告されているものの、基質の適用範囲が限定的であり光学純度は中程度にとどまっていた。私はアザマイケル反応による環化を経由する新たな反応経路に立脚した汎用性の高い合成法を確立した。ハードアニオン共役ソフト金属触媒である一価銅アルコキシドを触媒として用いることで、ヘミアミナールからわずかに生じる開環体のアルデヒドと、ケトン由来の銅エノラートとの間でアルドール反応が進行する。脱水反応に続くアザマイケル反応もDTBM-SEGPHOSリガンドを用いた1価銅触媒によって制御されることで光学純度の高いピロリジン環の構築に成功した。本反応系はピロリジン環構築である5員環のみならず、6,7員環形成にも適用しうる基質一般性の高い反応系である。また、本反応で得られたキラルピペリジン化合物を2種類の反応条件に付すことで、lasubine IまたはII合成の重要キラル合成中間体へも容易に変換可能であり、アルカロイド類のキラルビルディングブロックとして有用であることを実証した。本反応では系中で生じる銅エノラートがフリーの水酸基及び水存在下においても求核剤として機能しており、ソフト金属触媒がハードな官能基存在下でも失活することなく働きうることを示しており、現在はグルコースなどの糖を基質としたC-グリコシド化反応の開発を行っている。医薬合成に実際に使用でき、医薬合成を効率化できる触媒反応の開発を目標として研究に取り組んだ。その過程で本年度には、ソフトな金属とソフトなアルキンとの選択的相互作用により、アルキニルケトンのα位プロトンが活性化され、選択的なエノラート生成が実現できることを見出した。この触媒的エノラート生成法を用いて、アルデヒドに対する触媒的不斉アルドール反応の開発を行った。触媒金属としては銅を用い、DTBM-SEGPHOSをキラル配位子とすることで、芳香族アルデヒド、脂肪族アルデヒドの双方に適用できる反応となった。さらにα位に置換基を有するアルキニルケトンにも適用できる、ジアステレオ選択性を兼ね備えた一般性の高い反応も達成できた。エナンチオ選択性は、80%ee後半から90%ee以上、ジアステレオ選択性も7:1程度の高い選択性が発現できた。さらにアルドール体を、銀触媒の反応に付すことで、アルドール体の分子内オキシMichael反応が進行し、合成的に有用なキラルジヒドロピラノン誘導体をワンポットで合成することに成功した。本反応は、単純な構造を有するアルデヒドやアルキニルケトンを出発原料として、非常に温和な触媒条件により医薬骨格として汎用される次ヒドロピラノン誘導体をキラリティーを定めて簡単に合成できる点がポイントである。本反応の開発により、糖誘導体の効率的エナンチオ選択的合成へと展開できるものと期待される。すでに1つの反応開発を達成しており、世界的トップジャーナルに受理されている。ソフトメタル化を契機とする触媒的不斉反応の開発をさらに進展させていく予定である。特に、保護基フリー合成への展開を主眼として、研究を推進する。