hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
浸透圧ストレス応答性トランスポーター遺伝子の発現機構と機能解析

我々は、浸透圧ストレス条件下で、ストレス耐性に関与すると考えられる多数の植物輸送体遺伝子の発現が上昇することを明らかにした。シロイヌナズナ浸透圧ストレス誘導性単糖トランスポーター様遺伝子ESL1は液胞膜に局在性を示し、その局在にはN末端アミノ酸モチーフが必須であった。細胞膜局在性変異型ESL1をタバコ培養細胞に導入し、駆動力としてプロトン勾配を必要としない促進拡散型低親和性グルコース輸送体であることを明らかにした。浸透圧誘導性カリウムトランスポーターKUP6の発現様式と組織特異性、タンパク質の細胞膜局在性を明らかにし、KUP6高発現体は乾燥ストレス耐性が向上することを示した。また、低温ストレス応答性遺伝子Cor413ファミリー遺伝子IM1、IM2、PM1遺伝子について発現様式と組織特異性、タンパク質の細胞内局在性を明らかにした。シロイヌナズナ浸透圧ストレス誘導性ヒスチジンキナーゼ遺伝子AHK1について、その欠損変異体および過剰発現体の解析を行った結果、AHK1が浸透圧ストレスを受容し耐性の獲得に働く遺伝子群の発現を正に制御する浸透圧センサーであることを示した。シロイヌナズナにおいて乾燥・塩・低温ストレス条件下で機能するトランスポーター遺伝子を選抜するために、22kオリゴマイクロアレイ解析により、乾燥・塩・低温ストレス条件下で発現誘導性を示すトランスポーター遺伝子群、および、乾燥・塩・低温ストレス下で強い耐性を示す転写因子DREB1高発現体において顕著に発現上昇し、かつ、そのプロモーター領域にDREB1認識配列を持つ、DREB1により制御されると考えられるトランスポーター遺伝子群を選抜した。寒天培地上で生育したシロイヌナズナについて、乾燥・塩・低温ストレス処理してマイクロアレイ解析したところ、糖のトランスポーターに類似の配列を持つERD6(AT1g08930)、およびその近縁のAT1g08890、AT1g08900、AT1g08920遺伝子群が乾燥・塩・低温ストレス条件下で発現誘導を示した。さらに、糖のトランスポーター様のAT4g35300遺伝子およびペプチドトランスポーター様のAT1g69870遺伝子が、DREB1により制御され低温ストレス時に発現誘導する遺伝子であることが示された。また、土植えを行ったシロイヌナズナを用いて乾燥・塩・低温処理を行った場合には100個以上のトランスポーター遺伝子群が強い発現誘導を示した。ERD6、AT1g08890、AT1g08900、AT1g08920遺伝子群およびAT4g35300、AT1g69870について乾燥・塩・低温ストレスによる発現様式をノーザン法を用いて解析した。これらのストレス誘導性トランスポーターの完全長cDNAを利用して、GFPおよびヘマグルチニンタグを連結した過剰発現のためのコンストラクトを作製し、シロイヌナズナに導入した。さらに、プロモーター領域を単離してGUSレポーター遺伝子に連結し、シロイヌナズナに導入した。また、T-DNAによりタギングされた欠失変異体を収集し、ホモラインを得た。シロイヌナズナ22kオリゴマイクロアレイ解析より、強い浸透圧ストレス応答性を示すトランスポーター様遺伝子として、ERD6遺伝子ファミリーに属する単糖トランスポーター様遺伝子を見いだした。ERD6A、ERD6B、ERD6C、ERD6Dの詳細な発現様式を解析したところ、ERD6A、ERD6B、ERD6Dgは乾燥・塩または低温などのストレス条件下で強く発現誘導することが示された。また、リアルタイムPCRによる解析からERD6A、ERD6Bはストレスのない状態でも植物体の多くの組織で低いレベルの発現が見られることが明らかになった。ERD6遺伝子の植物体における組織特異性を解析するために、プロモーター:GUS形質転換体を作製した。ERD6Aは高塩処理後に植物体全体に強い発現誘導性が見られたが、ERD6Bは維管束組織に強い発現誘導性が見られた。これらの単糖トランスポーター様遺伝子の植物体における機能を明らかにするために、変異体について解析した。ERD6AおよびERD6Bのノックアウト植物体は、寒天培地上では顕著な表現型を示さないが、土植え植物では抽だいの遅延が観察された。乾燥・塩・低温ストレス下で強い耐性を示す転写因子DREB1高発現体を用いてマイクロ解析を行い、DREB1の標的と考与られるトランスポーター様遺伝子を明らかにした。

その中で、低温ストレス下での物質輸送に重要な役割を持っていると考えられるCor413遺伝子ファミリーの発現様式を解析した。その結果、これらの遺伝子は塩・低温ストレス条件下で強く発現誘導されることが示された。また、GFPを用いた一過的発現系で、葉緑体または細胞膜に局在することが明らかになった。本研究では植物の浸透圧ストレス条件下におけるトランスポーター遺伝子の機能を解明することを目指している。浸透圧ストレス誘導性単糖トランポーター遺伝子であるERD6A、ERD6B、ERD6Dは、乾燥・塩または低温などのストレス条件下で強く発現が誘導され、ERD6Aは主に植物の表層組織において、またERD6Bは維管束組織に特異的に発現していることを示した。また、ERD6Aはトランスゴルジ網や前液胞区画と考えられるオルガネラに局在し、ERD6Bは前液胞区画や液胞膜に局在することを示した。さらに、ERD6AおよびERD6BのT-DNA挿入変異体は、土植え植物体で乾燥ストレスに対する耐性が低下していることを明らかにした。これらのERD6は浸透圧ストレス耐性の獲得に関与していることが考えられた。一方、マイクロアレイ解析から強い浸透圧ストレス誘導性を示すカリウムイオントランスポーターをコードすると考えられるKUP6を見いだした。KUP6遺伝子は、乾燥・塩ストレス条件下およびアブシジン酸処理で強く発現が誘導された。KUP6遺伝子は根端および根の維管束で特異的発現を示し、細胞膜に局在することが明らかになった。KUP6遺伝子のT-DNA挿入変異体は土植え条件下で乾燥ストレスに対する耐性が低下し、過剰発現体では耐性が向上した。これらの結果から、KUP6を介したカリウム輸送系が植物の浸透圧ストレス耐性の獲得に重要な役割を持つ可能性が考えられた。シロイヌナズナの乾燥や塩ストレス誘導性のヒスチジンキナーゼ遺伝子に関してT-DNA挿入変異体を解析することによりAHK1が、浸透圧ストレスを受容して、耐性の獲得に働く遺伝子群の発現を正に制御する受容体であることを示した。さらに、AHK1遺伝子を植物中で高発現すると、多くの耐性遺伝子が高発現して植物の乾燥ストレス耐性が向上することを明らかにした。シロイヌナズナのマイクロアレイ解析により、浸透圧ストレス応答性単糖トランスポーター遺伝子ERD6Aおよび相同性遺伝子ERD6Bの発現様式を解析した結果、ERD6AとERD6Bは浸透圧ストレスにより発現様式が異なり、高塩処理下ではERD6Aはストレス後期に発現量が減少し、BRD68はストレス後期に発現量が増加することが示された。さらに、浸透圧ストレスに重要な植物ホルモンであるアブシジン酸によりERD6A発現量は減少し、ERD6B発現量は増加することが明らかになった。ERD6AおよびERD6BのプロモーターにGUSまたはGFP遺伝子を連結し、根における発現の組織特異性を解析した結果、ERD6Aは表皮および皮層、ERD6Bでは内鞘および木部柔細胞において発現することが示された。GFPを用いた一過的発現系による細胞内局在性解析の結果、ERD6Aは細胞膜、ERD6Bは液胞膜に局在することが明らかになった。
アルツハイマ-型痴呆脳における受容体の変動

神経伝達物質受容体は神経間の情報伝達に重要な働きをしており、その受容体の解析はアルツハイマ-型痴呆の病態生理を考える上で重要な問題である。グルタミン酸は中枢神経系の興奮性伝達物質であり、その受容体はキスカル酸受容体、カイニン酸受容体、NMDA受容体の3種類のサブタイプに区別できる。特にNMDA受容体は、学習記憶の生理的な基礎となる機構として、また数々の病的状態下での神経細胞死との関係で注目を集めている。私たちは、アルツハイマ-型痴呆剖検脳の十分洗浄した膜標品を用いて3H-glutamate結合について検討するとともに、NMDA受容体に結合すると考えられている3H-TCPを用いてその結合能を検討した。対照群は10例(年齢70-86才、男6例、女4例)で、すべて肉眼的異常は認められなかった。アルツハイマ-型痴呆群は8例(年齢73-91才、男2例、女6例)で、臨床症状ならびに神経病理学的所見より本症と診断されている。年齢、死後剖検までの時間について、対照群との間に有意な差は認められなかった。検索部位は前頭葉とした。アルツハイマ-型痴呆前頭葉で3H-TCP結合部位の減少が認められ、親和性に変化はなく、最大結合量が有意に減少していた。3H-TCP結合部位とNMDA感受性3H-glutamate結合部位の間に正の相関が認められたことより、アルツハイは-型痴呆脳でのNMDA受容体-イオンチャンネル複合体の主変化は、その数の減少であることが示唆された。今回の結果は、アルツハイマ-型痴呆前頭葉におけるNMDA受容体-イオンチャンネル複合体変化の特異性を強く示唆し、アルツハイマ-型痴呆の病態生理への興奮性アミノ酸受容体の関与を示唆した。
安心・安全社会構築のためのシステム基盤技術の開発とその社会システムへの応用

「不確実性下のプロスペクト理論」を開発し,その介護ロボットの評価や地球環境保全政策評価への応用を試みた.ソーシャルネットワーク分析によるアプローチにより,過疎・高齢化が著しい農山村集落を対象として,高齢者の安心・安全な生活に重要な役割を果たすソーシャル・キャピタルの定量的計測と構造特性抽出を行った.公的年金制度に関して,現行方式から世代別積立方式への移行方法について提案し,そのときの世代内公平性について検討した.「不確実性下のプロスペクト理論」を開発し,その介護ロボットの評価や地球環境保全政策評価への応用を試みた.ソーシャルネットワーク分析によるアプローチにより,過疎・高齢化が著しい農山村集落を対象として,高齢者の安心・安全な生活に重要な役割を果たすソーシャル・キャピタルの定量的計測と構造特性抽出を行った.公的年金制度に関して,現行方式から世代別積立方式への移行方法について提案し,そのときの世代内公平性について検討した.本研究では、安心・安全社会の構築を目的とし、具体的なテーマとして介護ロボットの安心感評価と世代別積立方式に基づく公的年金制度について検討を行っている。介護ロボットの安心感を評価するための方法としてプロスペクト理論および社会ネットワーク分析による二つのアプローチを試みた。Kahneman-Tverskyのプロスペクト理論を不確実性下の環境、すなわち各事象の生起確率が未知かつ複合事象の基本確率が既知である環境で使えるよう拡張し、「不確実性下のプロスペクト理論」を展開した。また、人間の選好を定量化する場合に備え、従来の階層的意思決定論(AHP)の方法論的欠点を補うために「間隔尺度に基づくAHP」を開発した。社会ネットワーク分析によるアプローチでは、限界集落住民を対象とした聞き取りアンケート調査を実施し、人々のつながりと安心感の関係性について分析を行っている段階である。公的年金制度に関して、現行方式から世代別積立方式への移行方法について提案した。具体的な移行方法は、保険料の納付開始年齢に達していない1990年以降生まれの世代には世代別積立方式を順次適用し、そうでない世代には国民年金、厚生年金および共済年金からなる現行方式を適用するというものである。ただし、1990年という値は暫定的な値であり、納付開始年齢に達していなければ任意に選ぶことが可能である。現行方式の財政収支をモデル化し、世代別積立方式に移行する場合とそうでない揚合の国庫負担の推移を示した。今後は、世代別積立方式下における年金額の算定方式を提案し、その算定方式を適用した場合の世代内公平性について検討する。本研究では,安心安全社会の構築を目的としたシステム方法論の開発とその社会システムにおける具体的な課題への応用を目論んでいる.本年度は,昨年度開発した「不確実性下のプロスペクト理論」の地球環境保全政策評価への応用を試みた.また,昨年度開発した「間隔尺度に基づくAHP」を用いて喫煙者がどのような選考に基づいて喫煙するのかを評価するとともに同じ喫煙者の脳活動状況を近赤外分光法(NIRS)によって実測した結果と比較することにより両者の乖離を明らかにした.ソーシャルネットワーク分析によるアプローチにより,過疎・高齢化が著しい農山村集落を対象として,高齢者の安心・安全な生活に重要な役割を果たすソーシャル・キャピタルの定量的計測と構造特性抽出を行った.具体的には,ソーシャル・キャピタルの人的繋がりに注目し,その多面性,重層性及び安定性を定量的に明らかにした.さらに,集落活性化構造の枠組みの中で,種々のソーシャル・キャピタルの関連性をシステム解析的視点から定量的に整理し,ソーシャル・キャピタルの役割を明らかにした.これらの結果は,ソーシャル・キャピタルの形成,蓄積に関する政策的示唆を与える点から意義が高い.公的年金制度に関しては,現行方式の財政収支をモデル化し,世代別積立方式に移行する場合とそうでない場合の国庫負担の推移を評価した.さらに,世代別積立方式下における年金額の算定方式を提案し,その算定方式を適用した場合の世代内公平性について検討した.
感圧・感温塗料によるマイクロ気液二相流の計測

近年,注目を集めるマイクロ熱流体デバイス内部での流体現象の解明を可能とする計測法を開発するため,酸素分子との相互作用あるいは雰囲気温度によって発光強度が変わる色素分子をプローブとした感圧塗料(PSP),感温塗料(TSP)によるマイクロスケール計測法の確立を行った.また気液二相状態にも適用可能とするため,従来空気中での使用に限定されていたPSPの液中での特性評価を行った.さらにPSP・TSPの同時計測を可能とする複合センサーの開発に取り組んだ.近年,注目を集めるマイクロ熱流体デバイス内部での流体現象の解明を可能とする計測法を開発するため,酸素分子との相互作用あるいは雰囲気温度によって発光強度が変わる色素分子をプローブとした感圧塗料(PSP),感温塗料(TSP)によるマイクロスケール計測法の確立を行った.また気液二相状態にも適用可能とするため,従来空気中での使用に限定されていたPSPの液中での特性評価を行った.さらにPSP・TSPの同時計測を可能とする複合センサーの開発に取り組んだ.平成22年度は,感圧塗料(PSP : Pressure-Sensitive Paint)による微小流路内での非定常酸素濃度計測について主に調査を行った.酸素濃度の異なる2流体が平行に流入する混合流路内の計測を行い,流入するRe数の違いによる流動様式の変化について明らかにした.流入Re数が比較的小さい場合には,流れは定常であるが,Re数の増加に伴い2流体の混合面の振動を伴う流れ,流路全域にわたって濃度が非定常に変化する流れに遷移していく様子が確認された.また先行研究においては流路を2次元と見なせ,かつ混合領域が無限に長い場合についてのみ研究されていたが,実際の流路においては内部流が2次元流れと見なせるような長さや深さを確保するのはスペースや作製等の観点から困難であるため,本研究では流路の3次元性を考慮した調査を行った.その結果,流路内で流れが定常から非定常に遷移する臨界Re数は流路長さに依存しないことを明らかとした.また,流路深さを変化させると臨界Re数は大きく変化し,臨界Re数は流路深さの-1.5乗に比例することを明らかにした.以上の結果から過去の研究例では考慮されていなかった流路の3次元性を十分に考慮する必要があること示した.また気液二相流計測を達成するために水中でのPSPの適用に向け色素及びバインダーの基礎特性の評価を行い,選定を行った.その結果,空気中で一般に使用されているPSPが水中においても優れた感度を示すことが分かり,気液二相流計測の可能性を示すことができた.近年,注目を集めるマイクロ熱流体デバイス内部での流体現象の解明を可能とする計測法を開発するため,酸素分子との相互作用あるいは雰囲気温度によって発光強度が変わる色素分子をプローブとした感圧塗料(PSP),感温塗料(TSP)によるマイクロスケール計測法の開発を行った.これまで数100μm程度に留まっていたPSPの空間分解能を,PSPを高秩序分子膜化した感圧分子膜(PSMF)を開発することにより劇的に向上させ,顕微鏡下において代表長さが50μmとなるマイクロノズル内を流れる気体流の計測を実現し,マイクロスケールでの気体流計測技術を確立した.本成果は,マイクロ気体流れでの圧力分布計測を始めて可能にした例であり,極めて卓越した成果である.PSPは従来気体流の圧力計測に用いられてきたが,その原理から気相・液相を問わず酸素濃度計測法としての応用が期待でき,本研究ではまず気体流での非定常酸素濃度計測を行い,詳細な流動構造の可視化及びその解析が可能であることを示し,酸素濃度計測としての計測法の確立を行った.加えてPSPの水中での特性評価を行い,気体中で使用される構成のPSPが水中においても優れた特性を示すことが明らかとなり,同一のPSPの構成で気相・液相を問わず酸素濃度の計測が可能であることを示し,本手法による気液二相流計測の実現可能性が示された.さらにTSPに使用する新規の色素として,量子ドットに着目しその特性評価を行った.その結果,量子ドットを用いたTSPが十分な温度感度を有することを確認した.そして,酸素濃度及び温度の同時計測を可能とするため,PSPの発光波長と干渉しない吸収・発光を示す量子ドットを用いたTSPとPSPの複合化を行った.その結果,従来のPSP・TSPの複合塗料に比べPSP・TSP間の相互作用を抑えた優れた複合センサーの実現可能性を示した.
はり制振架構の実証試験

慣用の建築構造に容易に適用可能で、信頼性の高い受動的な振動制御方式(パッシブ制振)として研究代表者が提唱したはり制振架構の実現可能性と制振効率を実証するための試験研究を行ない、以下のような効果を得た。1)制振用ダンパーの開発数次にわたる試作と試験を経て、建築架構のはりに内蔵可能な小型で効率的なダンパーである“粘弾性体でシールした乱流ダンパー"の開発に成功した。2)ダンパーの抵抗特性の解明粘弾性シールした乱流ダンパー単体の加振試験により、粘性抵抗と乱流抵抗を複合したダンパーの抵抗力特性を明らかにするとともに、粘弾性理論と円管内液流理論にもとづいたダンパー抵抗の理論モデルを構築し、制振架構の振動応答解析に組み入れるための抵抗力シミュレーションの方式を提案し、有効性を確認した。3)制振架構の加振試験実大の1/3縮尺で1層および3層の鉄骨骨組にダンパーを組み込んで制振架構試験体となし、大型振動台上で自由振動,正弦波加振および地震波加振を行なった。制振方式としては、はり制振のほかにブレースにダンパーを組み込んだブレース制振についても試験を行なった。1層骨組の試験ではダンパーが大きな減衰力を発揮すること、地震応答は非制振の場合の1/2程度に抑制されることなどが実証された。3層骨組の試験では、開発中間段階にあったダンパーの不具合により所期の成果を得られず、継続研究に持ち越された。当初の計画に従い、以下の研究を行った。1)はり制振用ダンパーの試作と加振試験粘性ダンパーの加振試験により抵抗則モデルを作成した。また新たに粘性・乱流複合ダンパーを試作・試験し、実現可能との見通しを得た。2)1層フレームの加振試験1/3スケールの1層はり制振鉄骨フレームに粘性ダンパーを組み込んで振動台上で加振し、応答特性を調査した結果、はり制振方式の効果が高いことが確認された。3)地震応答シミュレーション粘性ダンパーをMaxwell流体を含む4要素モデルに仮定した場合の、制振骨組の時刻歴積分プログラムを作成し、加振試験結果のシミュレーションにより有効性を確認した。4)3層フレームの試作次年度の試験に備えて、3層の鉄骨フレーム試験体を設計、製作した。粘性シールした乱流ダンパーを用いた制振骨組について、以下の研究を実施した。1)粘弾性体でシールしたダンパーの加振試験粘性シールした昨年度試行のダンパーより更にコンパクトで強力なダンパーとして、ピストン・シリンダー間を粘弾性体でシールした乱流ダンパーを試作し、アクチャエータによる加振試験を行ってその抵抗特性を調査した。2)1層制振フレームの加振試験はり開口部に粘弾性体でシールした乱流ダンパーを組込んだ1層の鉄骨フレーム(はり制振骨組)を大型振動台上で加振し、正弦波および地震波に対する応答特性を調査し、制振効果を確認した。はり制振形式と合せて、新たにブレースにダンパーを組込むブレース制振形式についても同様の加振試験を行なった。3)地震応答解析ダンパーの粘性抵抗をMaxwell流体を含む4要素モデルと仮定して3層骨組の各層に配置した場合の振動応答時刻歴積分プログラムを作成し、地震応答解析を行なった。4)3層試験フレームの加力試験来年度の加振試験を予定している3層の鉄骨フレーム試験体の静的加力試験を行ない、剛性マトリックスを作成し、理論値と比較した。粘弾性体でシールした乱流ダンパーを組み込んだ制振架構について、以下の研究を実施した。

1)粘弾性体でシールした乱流ダンパーの改良と加振試験ピストンとシリンダーの間に粘弾性物質を充填して内圧に対してシールした液流ダンパーの、上下のピストンを心棒で結合する方式と外部枠で結合する方式により、よりコンパクトで高圧に耐えるよう改良し、アクチュエーターによる加振試験を行ない、ダンパーの抵抗特性を明らかにした。2)ダンパー抵抗のモデル化ダンパーの加振試験の結果にもとづき、シール部の粘弾性抵抗とオリフィス内の乱流抵抗よりなる理論モデルを構築し、パラメータの同定を行った結果、実験結果によく適合する解析モデルを得た。3)制振架構の加振試験実大の1/3縮小で、1層および3層の鉄骨架構試験体に粘弾性シール乱流ダンパーを、はり形式およびブレース形式で組み込み、振動台上で正弦波加振および地震波加振動を行ない、制振架構の地震応答特性を示す資料を得るとともに、架構システムの制振効果を実証した。
エナメル上皮腫の浸潤機構解明による新規治療法の開発

エナメル上皮腫は、主に青年期に顎骨内に生じる良性腫瘍である。本腫瘍は良性腫瘍にもかかわらず頻繁に再発するが、そのメカニズムは不明である。エナメル上皮腫の重要な病理組織学的特徴は、良性腫瘍にもかかわらず被膜を欠くこと、さらに腫瘍の一部が間質に突起状に陥入することで浸潤性に増殖することである。この突起状構造はbuddingと呼ばれ、腫瘍の再発に深く関係すると考えられる。本研究は、budding発生の分子メカニズムを解析し、budding形成を阻害することで再発を防ぐ新規治療法を開発することを目的とする。
転移リンパ節と頚動脈との関係に関するCTおよび超音波画像診断

本研究では、頚部転移リンパ節の頚動脈への浸潤の有無に関する、信頼性の高いCTおよび超音波診断基準を確立することを目的とした。現在症例を蓄積中であるが、これまでに得られた結果は以下の通りである。転移リンパ節と頚動脈との癒着が疑われた20症例を対象として、両者の関係に関するCT所見と手術所見および病理所見との対応を行った。対象症例はいずれもCT画像上で、両者の間に明らかな脂肪層の介在が認められなかったものであるが、そのCT所見を以下の3型に分類した。すなわち、I型:動脈の1/4周未満においてリンパ節と接する、II型:動脈の1/4周半周においてリンパ節と接する、III型:動脈の半周以上においてリンパ節と接する、とした。更に動脈壁の断裂像の有無に関しても可能な限り評価を行った。上記20症例中、III型に分類された1例およびII型に分類された8例中1例においては、手術に際して転移リンパ節と動脈との癒着が認められ、両者の剥離は不可能であった。同II型の1例は、CT画像上で動脈壁の明らかな欠損が認められるものであった。他の症例については、II型の2例が手術に際して両者の剥離が困難であったものの、病理学的に摘出物断端に腫瘍浸潤は認められなかった。II型の8例中5例およびI型の全例では、癒着は見られず、剥離は容易であった。以上の結果より、リンパ節と動脈との接する範囲や動脈壁の状態について注意深い読影を行えば、CT検査は、両者の関係を知る上で信頼性の高い診断法となり得るものと考えられた。一方超音波検査所見については、横断および縦断画像における動脈壁欠損像の有無を診断基準とすることの有用性を検討中であるが、現在までのところ、同診断基準によればfalse positive症例が多く、結論には至っていない。今後更に検討を進める予定である。
ホメオスタシスを有する人間型ハンドの恒常性を利用した物体識別

柔軟な皮膚を持ち,ヒトと類似した構造を持つロボットハンドを開発し,ひずみ振動を連関学習することにより,滑りを未然に防ぐような把握制御を実現した.ヒータを備えたハンドシステムを開発し,ひずみセンサと温度センサによって,さまざまな対象物を識別できることを実験により示した.センサの信号強度がノイズ強度に比較して小さいような環境で安定なセンシングを実現するための,確率共鳴現象を基にしたひずみ測定の方法を提案した.ヒトの場合,触った物体の温度と体温の違いから材質を感じたり,長く触っていると物体の局所的な温度が体温と近くなり,異物と感じなくなるなど,ホメオスタシス(生体恒常性)が知覚,特にハプティクスに大きく影響している.本研究では,把持物体の材質や形状識別を対象とし,このようなホメオスタシスをロボットに持たせることによって,ヒトと同等の知覚能力をもたらすことができるという仮説を提起し,実際に恒常性を持つロボットハンドを開発することによって,これを構成的に証明することを目的とする.(1)柔軟な皮膚を持ち,人間と類似した劣駆動構造を持つロボットハンドを開発し,滑りの学習についての実験を行った.ロボットハンドには,ひずみの振動を検知するPVDFフィルムと,ひずみゲージが皮膚内に埋め込まれており,ひずみ振動をニューラルネットワークを用いた連関学習に入力することにより,滑りを未然に防ぐような把握制御を実現した.(2)ヒータを備えたハンドシステムを開発し,ひずみセンサと温度センサによって,さまざまな材質からなる対象物を識別可能であることを,実験により示した.(3)センサの信号強度がノイズ強度に比較して小さいような,ノイズの大きい環境下においても,恒常的に安定なセンシングを実現するために,冗長なセンサ系を利用した,確率共鳴現象を基にしたひずみ測定の方法を提案した.実際に,シリコン皮膚下に複数のセンサを埋め込み,これらの信号間の確率共鳴現象を利用することによって,ノイズに比較して極めて小さい信号を取り出せることを,実験により確認した.柔軟な皮膚を持ち,ヒトと類似した構造を持つロボットハンドを開発し,ひずみ振動を連関学習することにより,滑りを未然に防ぐような把握制御を実現した.ヒータを備えたハンドシステムを開発し,ひずみセンサと温度センサによって,さまざまな対象物を識別できることを実験により示した.センサの信号強度がノイズ強度に比較して小さいような環境で安定なセンシングを実現するための,確率共鳴現象を基にしたひずみ測定の方法を提案した.ヒトの場合,触った物体の温度と体温の違いから材質を感じたり,長く触っていると物体の局所的な温度が体温と近くなり,異物と感じなくなるなど,ホメオスタシス(生体恒常性)が知覚,特にハプティクスに大きく影響している.本研究では,把持物体の材質や形状識別を対象とし,このようなホメオスタシスをロボットに持たせることによって,ヒトと同等の知覚能力をもたらすことができるという仮説を提起し,実際に恒常性を持つロボットハンドを開発することによって,これを構成的に証明することを目的とする.平成23年度は,このような実験を行うための柔軟な皮膚を持ち,人間と類似した駆動構造を持つロボットハンドを開発し,滑りの学習についての実験を行った.このロボットハンドには,ひずみの振動を検知するPVDFフィルムと,ひずみゲージが皮膚内に埋め込まれており,ひずみ振動を検出することによって,初期滑りを知覚することができる.本年の実験を通して,ニューラルネットワークを用いた連関学習によって,このような初期滑りを,ひずみゲージで予測することができることを検証し,この予測を用いて,滑りを未然に防ぐような把握制御を実現した.温度恒常性を含むホメオスタシスをロボットハンドに実装するために,新たな機構とセンサシステムに関する検討と,それを用いた把握の実験があらかじめ必要であった.本年の実験により,人と同等の構造を持つハンドを開発することができ,また本研究でターゲットとしてるすべり検出と防止を学習する方法についての基礎的な知見が得られた.平成24年度は,開発したロボットハンドに温覚センサを取り付け,既に埋め込まれているひずみ振動センサ,ひずみセンサと併せて,非常に高密度に受容器が埋め込まれたロボットハンドシステムを開発する.そして,ホメオスタシスに基づく学習を提案し,人のものと相似なマニピュレーションの実現を目指す.ロボットハンドの開発費と,研究発表のための旅費に主に使用する予定である.研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は異なったが,研究計画に変更はなく,前年度の研究費も含め,当初予定通りの計画を進めていく.
コンピュータ支援診断・検出を活用した歯科医療情報ライブラリの構築

歯科で汎用されるパノラマX線画像および歯科用コーンビームCT(CBCT)画像を解析し、骨粗鬆症のスクリーニングや、歯の欠損・埋伏・歯周病などに関する歯科疾患の情報を取り出すコンピュータ診断/検出支援(Computer-Aided Diagnosis/Detection: CAD)システムを開発した。パノラマおよびCBCT画像データを収集して歯科画像ライブラリを構築し,CADにより解析した。CADによる骨粗鬆症スクリーニングでは骨粗鬆症の可能性がある患者を検出する感度は94.5%,特異度は94.9%であった。深層学習を用いた歯の自動識別は,90%以上の精度で歯の状態を識別可能であった。本研究の目的は、歯科臨床での利用が増加しているデジタルパノラマX線撮影および歯科用コーンビームCT(CBCT)の画像データを解析しすること。これらのデータから、骨粗鬆症や動脈硬化などの全身疾患、および歯の欠損・埋伏・歯周病などに関する歯科疾患の情報を取り出すコンピュータ診断/検出支援(Computer-Aided Diagnosis/Detection: CAD)システムを開発することにある。また、解析されたデータを分類して格納し、利用者が必要とする情報を検索できる歯科医療情報ライブラリを検討する。平成26年度においては、パノラマ画像を標準化するアルゴリズムおよびパノラマX線画像に適用する各種CADアルゴリズムの検討をおこなった。パノラマ画像から骨粗鬆症をスクリーニングするCADの開発においては、これまでに検討してきた下顎皮質骨の厚さの自動計測に加え、骨粗鬆症の進行にともない粗造となる皮質骨の形態変化を評価するアルゴリズムを開発した。さらに、歯科用CBCT画像から歯を抽出するアルゴリズム開発のため、撮影条件および撮影領域(FOV)サイズの異なるCBCT画像データを収集し、画像濃度(CT値)等について基礎的検討をおこなった。平成27年度研究実績の概要本研究の目的は、歯科臨床での利用が増加しているデジタルパノラマX線撮影および歯科用コーンビームCT(CBCT)の画像データを解析しすること。平成27年度には、これまでに蓄積したパノラマX線画像のライブラリから、歯科放射線専門医が骨粗鬆症の疑い程度のクラス分類をおこなった症例データベースを作製した。同データベースの症例を、本仮題で開発したアルゴリズムを備えたソフトウエアで処理し、CADによる骨粗鬆症スクリーニングの検出精度を検討した。さらに、平成26年度にひき続き、歯科用CBCT画像から歯を抽出するアルゴリズム開発のためのコーンビームCT画像データ収集、および画像濃度(CT値)の標準化について基礎的検討をおこなった。X線画像の収集および使用に関する朝日大学歯科学倫理委員会承認(26169号)に基づき、およびこれまで収集した10種類を越える装置のデジタルパノラマ画像を蓄積した。このうち、予備的に選抜した成人女性の画像から、3名の歯科放射線指導医が骨粗鬆症の疑い程度のクラス分類(13)をおこない、分類が一致した症例による骨粗鬆症疑い症例のデータベースを確立した。専門医のクラス分類結果をゴールドスタンダードとして、26年度に開発したCADアルゴリズムを用いてクラス分類をおこなった結果、CADによるクラス分類による正診率はクラス1が94.9%,クラス2が92.5%,クラス3が90.0%であった。骨粗鬆症の可能性があるクラス1または2を検出する感度は94.5%,特異度は94.9%であった。骨粗鬆症スクリーニングに関する上記の成果、頸動脈石灰化検出、および歯の検出に関するアルゴリズム開発の進捗状況を学会等で発表した。研究の進捗状況として、当初計画と同程度の進捗であると判断した。これらのデータから、骨粗鬆症や動脈硬化などの全身疾患、および歯の欠損・埋伏・歯周病などに関する歯科疾患の情報を取り出すコンピュータ診断/検出支援(Computer-Aided Diagnosis/Detection: CAD)システムを開発することであった。また、解析されたデータを分類して格納し、利用者が必要とする情報を検索できる歯科医療情報ライブラリを検討することも目指している。

これまでに、パノラマ画像を標準化するアルゴリズムおよびパノラマX線画像に適用する各種CADアルゴリズムの検討をおこなった。また、これまでに蓄積したパノラマX線画像のライブラリから、歯科放射線専門医が骨粗鬆症の疑い程度のクラス分類をおこなった症例データベースを作製した。さらに、歯科用CBCT画像から歯を抽出するアルゴリズム開発のためのコーンビームCT画像データ収集、および画像濃度(CT値)の標準化について基礎的検討をおこなった。平成28年度は,パノラマおよびCBCT画像データの収集と解析を進め、画像ライブラリを拡充した。歯の状態を、ア)健康な歯である、イ)部分的に金属などが詰められている、ウ)金属が被せてある、エ)歯がない(抜かれている)、オ)橋渡し(ブリッジ)になっている、の如くパターン分類し。ヒトの顔の認証などパターン認識において高い能力を発揮する深層学習技術を用いて歯の自動識別アルゴリズムを開発して識別能力のテストをおこなった。今後、X線画像から歯の状態をパターン化して認識し、画像上の歯と照合して「歯式」を決定してテキスト(コード)データを出力する本格的アルゴリズムへの展開が期待できる。研究計画に沿って、研究材料となるX線画像の収集および使用に関して朝日大学歯科学倫理委員会の承認(26169号)を得た。これに基づき画像管理(PACS)システムに蓄積されたパノラマX線画像、およびこれまで収集した10種類を越える装置のデジタルパノラマ画像データを検討に用いた。これまでに開発した骨粗鬆症スクリーニング、頸動脈石灰化の検出、上顎洞X線透過性、および歯槽骨吸収(歯周病)解析のCADを改良し、上記画像を用いて検出能を検証し、学会等で発表した。なお、当初は平成26年度に開始を予定していたネットワークを利用したCADの運用試験は27年度以降に実施する事となったが、当初は27年度に予定していたCBCT画像解析CAD開発のための画像データ準備に取りかかることができたため、当初計画と同程度の進捗であると判断した。平成28年度パノラマおよびCBCT画像データの収集と解析を進め、画像ライブラリを拡充する。健全歯、保存・補綴治療済みの歯、および埋伏・未萌出歯を識別して抽出し、分析結果をデータ(歯式)として出力するCAD確立のための画像データベースとして、画像データと連係した歯式のゴールドスタンダードとして、アノテーション付きの画像データベースを確立する。さらに、平成27年度にひき続き、根尖、歯槽骨頂部、および歯頸部の位置座標を抽出し、歯周病の進行と関係する歯槽骨吸収の概略的な程度を自動的に評価するCADなどについて検討を続ける。歯科用CBCTに関しても、ボリューム画像データから歯を抽出して歯式を自動作成するアルゴリズムを検討する。
固体酸化物形燃料電池小型分散電源システムの電力負荷追従運転に関する基礎的研究

集合住宅の電力需要は,過渡変化の時定数が時間オーダーの長周期で大きな日変動成分に,時定数が秒分オーダーの短周期の比較的小さい瞬時変動成分が重畳したものとなっている.本研究では,固体酸化物形燃料電池を用いた集合住宅用の小型分散電源システムの柔軟な電力負荷追従運転を実現するために,日変動成分に対しては燃料電池の部分負荷運転で,また瞬時変動成分に対してはインバータの構成と制御法の工夫により対応することを考え,検討を行ってきた.このうち,日変動成分への対策については,固体酸化物形燃料電池は熱ストレスに対して脆弱で運転中はできるだけセル内の温度分布を一定に保つ必要があるが,その空気利用率を負荷に合わせて最適に制御するような部分負荷運転を行えば負荷が変化してもセル内の温度分布が定常的にも過渡的にもほとんど変化しないことを数値シミュレーションにより示し,平板型固体酸化物燃料電池は可変負荷運転可能であることを明らかにすることができた.一方,瞬時負荷変動に対しては燃料電池の制御だけで追従することはできないので,燃料電池と負荷の間に入るインバータ部に蓄電装置である電気二重層コンデンサを設置することにより対応することを提案し,電気二重層コンデンサを備えたインバータの模擬実験装置を用いた実験とそれに対応する数値シミュレーションの両面から,インバータの電力負荷追従運転法の検討を行った.その結果,電気二重層コンデンサを備えたインバータは,十分高速に負荷の瞬時変動に追従し,負荷の瞬時変動成分を吸収するのに十分な性能を有していることを明らかにすることができた.集合住宅の電力需要は,過渡変化の時定数が時間オーダーの長周期で大きな日変動成分に,時定数が秒分オーダーの短周期の比較的小さい瞬時変動成分が重畳したものとなっている.本研究では,固体酸化物形燃料電池を用いた集合住宅用の小型分散電源システムの柔軟な電力負荷追従運転を実現するために,日変動成分に対しては燃料電池の部分負荷運転で,また瞬時変動成分に対してはインバータの構成と制御法の工夫により対応することを考え,検討を行ってきた.このうち,日変動成分への対策については,固体酸化物形燃料電池は熱ストレスに対して脆弱で運転中はできるだけセル内の温度分布を一定に保つ必要があるが,その空気利用率を負荷に合わせて最適に制御するような部分負荷運転を行えば負荷が変化してもセル内の温度分布が定常的にも過渡的にもほとんど変化しないことを数値シミュレーションにより示し,平板型固体酸化物燃料電池は可変負荷運転可能であることを明らかにすることができた.一方,瞬時負荷変動に対しては燃料電池の制御だけで追従することはできないので,燃料電池と負荷の間に入るインバータ部に蓄電装置である電気二重層コンデンサを設置することにより対応することを提案し,電気二重層コンデンサを備えたインバータの模擬実験装置を用いた実験とそれに対応する数値シミュレーションの両面から,インバータの電力負荷追従運転法の検討を行った.その結果,電気二重層コンデンサを備えたインバータは,十分高速に負荷の瞬時変動に追従し,負荷の瞬時変動成分を吸収するのに十分な性能を有していることを明らかにすることができた.固体酸化物形燃料電池は,セラミックを高温で使用しているため,熱ストレスに対して脆弱で,温度変動がセルの剥離や亀裂などの破損の原因となるという欠点がある.従って,セルに急激な温度変動が加わる起動・停止の回数を必要最小限に抑える必要があるのはもちろん,運転中もできるだけセル内の温度分布を一定に保つ必要がある.このような運転は,一定出力でベースロード運転とすれば容易に実現可能であり,従来想定されていた大規模集中電源であればそのような運転でも問題ない.しかし,小型分散電源は可変負荷運転できなければ普及しないと予想される.この場合,負荷が変化すると,セル内の熱バランスが変化するので,通常はセル内の温度分布も変化することになる.従って,固体酸化物形燃料電池を小型分散電源に適用するためには,負荷が変化してもできるだけセル内の温度分布が一定に保たれるようなその運転制御方法を確立しておく必要があると考えられる.そこで,今年度は,平板型固体酸化物燃料電池の可変負荷運転の実現を目指して,その単セル板に対する解析コードを開発し,それを駆使した数値シミュレーションにより,負荷が変化してもセル破損の原因となる温度分布変化ができるだけ起こらないような運転制御方法に関する検討を行った.その結果,空気流量と入口ガス温度を一定で運転すると,負荷変化にともなってセル内温度分布が大幅に変化するが,空気利用率と入口ガス温度を一定で運転すると,その変化が大幅に緩和されることがわかった.さらに,この空気利用率と入口ガス温度一定の制御をベースとして両条件を微調整する最適制御を行えば,並行流タイプおよび対向流タイプのどちらのセルについても,負荷が変化してもセル内の温度分布が定常的にも過渡的にもほとんど変化しないことを明らかにし,平板型固体酸化物燃料電池は可変負荷運転可能であることを確認した.固体酸化物形燃料電池は,セラミックを高温で使用しているため,熱ストレスに対して脆弱で,温度変動がセルの剥離や亀裂などの破損の原因となるという欠点がある.従って,セルに急激な温度変動が加わる起動・停止の回数を必要最小限に抑える必要があるのはもちろん,運転中もできるだけセル内の温度分布を一定に保つ必要がある.このような運転は,一定出力でベースロード運転とすれば容易に実現可能であり,従来想定されていた大規模集中電源であればそのような運転でも問題ない.しかし,小型分散電源の場合,電力負荷追従運転を行う必要があるので,ある程度の負荷の動揺は避けられないと予想される.この場合,負荷が変化すると,セル内の熱バランスが変化するので,セル内の温度分布も変化することになる.

従って,固体酸化物形燃料電池を小型分散電源に適用するためには,負荷が時間的に動揺した場合のセル内温度分布の変動を数値シミュレーションにより詳細に検討しておく必要があると考えられる.そこで,今年度は,平板型固体酸化物燃料電池の単セル板を解析対象として,その電気的・熱的特性の数値解析コードを駆使した数値シミュレーションにより,導入する燃料ガスと空気の流量は一定のままで,負荷電流に振幅が同一で周期の異なる正弦波の変動を与えた場合のセル内温度変動に関する検討を行った.その結果,周期が数分オーダーよりも長い緩やかな負荷動揺に対しては,セル温度を一定に保つための何らかの温度制御が必要であるが,それよりも周期の短い速い負荷の動揺に対しては,温度変動が小さくなるので,温度制御の必要はないことを明らかにすることができた.集合住宅の電力需要は,過渡変化の時定数が時間オーダーの長周期で大きな日変動成分に,時定数が秒分オーダーの短周期の比較的小さい瞬時変動成分が重畳したものとなっている.本研究では,固体酸化物形燃料電池を用いた集合住宅用の小型分散電源システムの柔軟な電力負荷追従運転を実現するために,日変動成分に対しては燃料電池の部分負荷運転で,また瞬時変動成分に対してはインバータの構成と制御法の工夫により対応することを考え,検討を行ってきた.このうち,日変動成分への対策の検討は昨年度までに終了したので,本年度は瞬時変動成分への対策を中心に検討を行った.瞬時負荷変動に対しては燃料電池の制御だけで追従することはできないので,燃料電池と負荷の間に入るインバータ部に蓄電装置である電気二重層コンデンサを設置することにより対応することを提案し,まず,電気二重層コンデンサを備えたインバータの模擬実験装置を用いた実験とそれに対応する数値シミュレーションの両面から,インバータの電力負荷追従運転法の検討を行った.その結果,電気二重層コンデンサを備えたインバータは,時定数が0.10.3秒で負荷の瞬時変動に追従し,負荷の瞬時変動成分を吸収するのに十分な性能を有していることを明らかにすることができた.このように,電気二重層コンデンサの設置により瞬時負荷変動の大部分は吸収できるが,その負荷変動が若干は燃料電池にまで及ぶ可能性がある.そこで,次に,平板型固体酸化物燃料電池の交流インピーダンス特性の数値シミュレーションにより,この若干の負荷変動が燃料電池の動作に及ぼす影響の検討を行った.その結果,0.10.3秒の時定数領域では燃料電池の交流インピーダンスは小さく,この若干の負荷変動は燃料電池の動作に悪影響を及ぼさないことを明らかにすることができた.
非脱分極性筋弛緩薬OrgNC45の薬物動態力学

非脱分極性筋弛緩薬である0rgNC45は,短時間作用性で,心血管系に及ぼす影響も少なく,排泄は主に肝臓に依存している点が特徴とされている.現在,同じく非脱分極性筋弛薬であるPancuronium bromicleが広く用いられているが,今後は, 0rgNC45の用いられる機会が増加するものと思われる.今回,我々は, GO-enflurane麻酔下に, 0rgNC45の少量(0.05mg/kg)と大量(0.2mg/kg)の単回投与を行い,それぞれについて経済的に筋張力の変化を測定するとともに血漿中0rgNC45の濃度の測定を行った.血漿中0rgNC45濃度の測定は,高速液体クロマトグラフィーにより,解析は, two-compartment modelによった.その結果,少量投与群と大量投与群の間に有意の差を認めた薬物動態学的パラメータは, elimination half-ifeとperipheral compartmentであった.なお両群とも, central compartmentは,ほぼ循環血液量と, disthbution volume at steadi stateは,ほぼ間質液量と一致した.elmination half, lifeで有意差が認められたことに関しては,大量投与群においては, clearanceが大きい傾向にあり,血液からの消失が増大した結果と思われた.ただ今回の実験では,大量投与群において50分を経過した時点でもほとんど100%ブロックの状態であったため,作用時間,回復時間に及ぼす影響,つまり筋弛緩硬化との関連は,評価できなかった.また少量投与群において,各症例のパラメータと誘発張力の単収縮が25%, 50%に回復するのに要する時間との間に相関は,認められなかった.非脱分極性筋弛緩薬である0rgNC45は,短時間作用性で,心血管系に及ぼす影響も少なく,排泄は主に肝臓に依存している点が特徴とされている.現在,同じく非脱分極性筋弛薬であるPancuronium bromicleが広く用いられているが,今後は, 0rgNC45の用いられる機会が増加するものと思われる.今回,我々は, GO-enflurane麻酔下に, 0rgNC45の少量(0.05mg/kg)と大量(0.2mg/kg)の単回投与を行い,それぞれについて経済的に筋張力の変化を測定するとともに血漿中0rgNC45の濃度の測定を行った.血漿中0rgNC45濃度の測定は,高速液体クロマトグラフィーにより,解析は, two-compartment modelによった.その結果,少量投与群と大量投与群の間に有意の差を認めた薬物動態学的パラメータは, elimination half-ifeとperipheral compartmentであった.なお両群とも, central compartmentは,ほぼ循環血液量と, disthbution volume at steadi stateは,ほぼ間質液量と一致した.elmination half, lifeで有意差が認められたことに関しては,大量投与群においては, clearanceが大きい傾向にあり,血液からの消失が増大した結果と思われた.ただ今回の実験では,大量投与群において50分を経過した時点でもほとんど100%ブロックの状態であったため,作用時間,回復時間に及ぼす影響,つまり筋弛緩硬化との関連は,評価できなかった.また少量投与群において,各症例のパラメータと誘発張力の単収縮が25%, 50%に回復するのに要する時間との間に相関は,認められなかった.血漿中ORGNC45(ベクロニウムブロマイド=以下VB)濃度の測定は、高速液体クロマトグラフィーにより測定し、解析は、非線型最少二乗法を用いtwo-comoaxtment modelで行った。VB少量投与群(0.05mg/kg)及び、VB大量投与群(0.2mg/kg)より得られた薬物動態学的パラメータを比較したところ、有意差を認めたのは、elimination half-lifeとperipheral compartmentであった。elminationhalf-lifeで有意差が認められたことに関しては、大量投与群においては、clearanceが大きい傾向にあり、血液からの消失が増大した結果elimination half-lifeが短かくなったものと思われた。しかし、VB投与後、少量投与群では、60分、一方大量投与群では、120分と最少二乗法による解析の時間に差があったためではないかと思われた。そこで、大量投与群においても同様に60分後までのデータにて解析を行ってみたが、その結果得られたclearance値はさらに大きくなり、少量投与群と有意差を認めるほどとなった。また大量投与によるclearance増大の機序としては、一般に薬物が肝臓のみで代謝され消失すると仮定した場合、肝血流が充分大きければ、蛋白と結合していないfreeの薬剤のみが肝臓に取り込まれ代謝されると考えられる。従ってVBの大量投与により肝臓に取り込まれる、freeのVBが増加したのではないかと推測された、しかし、同じ非脱分極性筋弛緩薬のパンクロニウムブロマイドと同様に蛋白結合が小さいと思われるVBにおいて、大量投与によるfreeのVBの増加がclearanceに影響を与えるほどの因子か否かは、今後検討を要するところである。
HIV-1プロテアーゼ阻害剤ジデムナケタールの不斉全合成研究

Faulknerらによってパラオ産ホヤより単離構造決定された,高いHIV-1プロテアーゼ阻害活性を有するジデムナケタールの不斉全合成について研究を行った.まず,左側側鎖の合成について検討を行った。すなわち,エナンチオ選択的クロチル化反応を鍵反応としてキラル中心を高立体選択的に構築し左側側鎖のエナンチオ選択的合成に成功した.次に,分子右側のスピロケタール部位の合成について検討した.その際,スピロケタール部位を4つのフラグメントに分割し,高度に収束的な合成経路を立案した.まず,4つのフラグメントをそれぞれ,市販の光学活性ビルディングブロック,または酵素反応などを駆使して高エナンチオ選択的に合成した.次に,4つのフラグメントのうち,2つずつをそれぞれ鈴木宮浦カップリングないしはアルケニルリチウムのアルデヒドへの付加反応を用いて結合し,最後に2つのフラグメントの結合によりスピロケタール前駆体の合成に成功した.このものの保護基の脱保護により速やかにスピロケタール化が進行し,分子右側部位に相当するスピロケタール部位の合成を達成した.本合成経路は,他のグループによって報告されているスピロケタール部位の合成経路より直線工程における工程数が格段に少なく,非常に効率的な合成経路といえる.また,今回合成に成功した左側側鎖部位と右側スピロケタール部位双方を合わせると,ジデムナケタールの炭素数は揃っており(エステル部位等は除く),双方のフラグメントの結合による全合成の達成も近いと考えている.また,スピロケタール部位の合成に関し,現在欧文誌に速報として論文作成中である.Faulknerらによってパラオ産ホヤより単離構造決定された,高いHIV-1プロテアーゼ阻害活性を有するジデムナケタールの不斉全合成について研究を行っている.当初の計画に沿ってまず,直接的不斉アルドール反応を基盤としたスピロケタール部位の構築について検討を行った.まず,モデル反応として5-オキソ-1,9-ノナンジアールに対し不斉亜鉛二核錯体触媒を用いた2-ヒドロキシアセトフェノンの不斉アルドール反応を行ったところ,光学活性ケトテトラオール体をジアステレオマー混合物として得た.アルドール反応のジアステレオ選択性は約2:1であった.この混合物に対し酸性条件下環化反応を行い,スピロケタール体を得ることに成功した.目的の立体化学を有するスピロケタール体の光学純度は96%eeと高い値を示したが,アルドール反応のジアステレオ選択性が低いことから,多くのジアステレオマーを副生した.以上のことから,スピロケタール骨格構築法として直接的アルドール反応の適用は現在のところ困難であると判明した.現在は異なる基質を用い,エナンチオ選択的ジヒドロキシル化反応によるスピロケタールの構築法の開発について検討中である,一方,側鎖部位の不斉合成についても検討を行った.まず,側鎖部位とスピロケタール部位の直接的アルドール反応による結合を考案し,側鎖部位をアルドール反応の求核試薬として用いることとした.そこでD-デオキシリボースを出発原料として用い,側鎖部位を求核試薬として合成した.このものを用い,モデル反応として市販のアキラルなアルデヒドに対し直接的アルドール反応を行ったが,反応は複雑となり目的の付加体を得るには到らなかった.そこで,側鎖部位を親電子試薬として用いることとし,化合物を再度デザインした.現在,エナンチオ選択的クロチル化と,ジヒドロキシル化を鍵反応とした側鎖合成について検討中である.Faulknerらによってパラオ産ホヤより単離構造決定された,高いHIV-1プロテアーゼ阻害活性を有するジデムナケタールの不斉全合成について研究を行っている.まず,昨年度検討したアキラルなジアルデヒドへのエナンチオ選択的アルドール反応を用いた光学活性スピロケタールの合成法について論文を欧文誌に投稿し,すでに掲載された.次に,本年度の計画に基づいて,高度に収束的なスピロケタール部位の合成経路の開発について検討を行った.すなわち,スピロケタール部位を4つのフラグメントに分割して合成した.まず,メチル基が結合したキラル中心を有する4つのフラグメントのうち,3つのフラグメントを市販のキラル合成素子を基に合成した.さらにもう一つのフラグメントは,対称性を有する酸無水物から酵素を用いたエナンチオ選択的モノエステル化を経て合成に成功した.この4つのフラグメントの2つのフラグメントへの収束について検討したところ,一方のフラグメントについては,鈴木-宮浦カップリングを行い立体選択的な構築に成功した.しかしながら,もう一方のフラグメントどうしのカップリング反応についても鈴木-宮浦カップリングを駆使して検討を行ったが,カップリング反応は困難であった.以上の結果から,2つめのフラグメントを野崎-檜山-岸カップリングで合成することとし,現在,そのためのフラグメントを合成中である.また,スピロケタール構築のための最後のカップリング反応,すなわち4つから2つのフラグメントを合成した後の最後のカップリング反応にジチアンを用いる計画であった.しかしながら,本年度のフラグメントの合成における知見から,ジチアンカップリングは困難と予想されたことから修正を加え,それに基づいたフラグメントの合成を行っている.Faulknerらによってパラオ産ホヤより単離構造決定された,高いHIV-1プロテアーゼ阻害活性を有するジデムナケタールの不斉全合成について研究を行った.まず,左側側鎖の合成について検討を行った。すなわち,エナンチオ選択的クロチル化反応を鍵反応としてキラル中心を高立体選択的に構築し左側側鎖のエナンチオ選択的合成に成功した.次に,分子右側のスピロケタール部位の合成について検討した.