hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組み合わせ電気パルスによる遺伝子導入実験-電気パルス形状による生体膜透過性制御-

昨年度から引き続き,白血病細胞株HL-60 (Human promyelocytic leukemia cells)を対象として,長時間の低電圧(ミリ秒,数十ボルトから数百ボルト)の矩形波電気パルスと短時間の高電圧(ナノ秒からマイクロ秒,キロボルト)の矩形波電気パルスを組み合わせてGFP導入の実験を行った.昨年度の結果より,先に高電圧短パルスに印加し,しばらくのインターバルの後,引き続き,単発低電圧長パルスを印加する組み合わせパルスがGFP導入の効率化につながることが判明しており,本年度はそのパルス印加順で,各電圧の値と極性を変化して,さらに導入効率の最適化について調査した.具体的な内容として,ナノ秒パルス(200ナノ秒,2 kV...10 kV/cm相当)を印加後,10ミリ秒のインターバル後,幅広い低電圧長パルス(10マイクロ秒1秒,400 V3.5 V...2 kV/cm18 V/cm相当)を印加する2連続パルス実験において,細胞へのダメージとGFP導入数を調査した.調査結果を,キュベットへの投入エネルギーを横軸,印加電界を縦軸にとりプロットした結果,単発低電圧長パルスに最適なパルス条件(幅,電圧)があること,また,このような手法で2連続パルスの最適条件を求められることが示唆された.極性も逆極性の方がダメージが少なく導入率が高くなる傾向がみられた.HL-60細胞だけではなく,メダカ受精卵を使った同様の実験においても同様の傾向となることが分かった.大きく形状の異なるパルスの組み合わせ,特に印加順序によりGFP導入率に大きな差が出ていること,また,後発のパルスパラメータにより,導入率やダメージなどの影響が大きく異なる実験結果が確認できている.パルスの形状が生体膜に対する影響やGFP導入に対する影響を大きく変化させることを示しており,研究はおおむね順調に進展していると考えている.再現性をより高めるために,パルス条件以外に関係する可能性のある,他の条件(懸濁液の状態,印加後の細胞の取り扱い方法など)などによる影響を調査する.また2連続パルス以外の組み合わせについても検討する.白血病細胞株HL-60 (Human promyelocytic leukemia cells)を対象として,長時間の低電圧(ミリ秒,数十ボルトから数百ボルト)の矩形波電気パルスと短時間の高電圧(ナノ秒からマイクロ秒,キロボルト)の矩形波電気パルスを用いてその影響調査とGFP導入の実験を行った.実験を行うにあたりこれら広範囲のパルスを発生させるためのパルス発生回路を製作した.電気の影響調査でそれぞれの電気パルスによる電気的な影響を調査したのち,これら2つのパルスを組み合わせて,生存率とGFP導入率を調査した.実験結果から,それぞれのパルスを単体で印加した場合と単発低電圧長パルスを先に印加したのちに高電圧短パルスを印加した場合にはGFP導入はほとんど見られないこと,一方これらの順序を逆にするとGFP導入個体数が大きく増加することがわかった.また,各電気パルスの極性によってもGFP導入率が異なることが分かった.新規に製作したパルス発生装置による実験は問題なく実施できている.これらを用いた大きく形状の異なるパルスの組み合わせ方によりGFP導入率に大きな差が出ることが確認できている.これはパルスの形状により生体膜に対する影響(役割)が異なっていることを示唆している結果であると思われ,研究はおおむね順調に進展していると考えている.昨年度から引き続き,白血病細胞株HL-60 (Human promyelocytic leukemia cells)を対象として,長時間の低電圧(ミリ秒,数十ボルトから数百ボルト)の矩形波電気パルスと短時間の高電圧(ナノ秒からマイクロ秒,キロボルト)の矩形波電気パルスを組み合わせてGFP導入の実験を行った.昨年度の結果より,先に高電圧短パルスに印加し,しばらくのインターバルの後,引き続き,単発低電圧長パルスを印加する組み合わせパルスがGFP導入の効率化につながることが判明しており,本年度はそのパルス印加順で,各電圧の値と極性を変化して,さらに導入効率の最適化について調査した.具体的な内容として,ナノ秒パルス(200ナノ秒,2 kV...10 kV/cm相当)を印加後,10ミリ秒のインターバル後,幅広い低電圧長パルス(10マイクロ秒1秒,400 V3.5 V...2 kV/cm18 V/cm相当)を印加する2連続パルス実験において,細胞へのダメージとGFP導入数を調査した.調査結果を,キュベットへの投入エネルギーを横軸,印加電界を縦軸にとりプロットした結果,単発低電圧長パルスに最適なパルス条件(幅,電圧)があること,また,このような手法で2連続パルスの最適条件を求められることが示唆された.極性も逆極性の方がダメージが少なく導入率が高くなる傾向がみられた.HL-60細胞だけではなく,メダカ受精卵を使った同様の実験においても同様の傾向となることが分かった.大きく形状の異なるパルスの組み合わせ,特に印加順序によりGFP導入率に大きな差が出ていること,また,後発のパルスパラメータにより,導入率やダメージなどの影響が大きく異なる実験結果が確認できている.パルスの形状が生体膜に対する影響やGFP導入に対する影響を大きく変化させることを示しており,研究はおおむね順調に進展していると考えている.

組み合わせに用いるパルス形状や組み合わせのパターンを増やして,GFP導入や生存率を調査する.また,そのほかの細胞についても同様の実験を行う.再現性をより高めるために,パルス条件以外に関係する可能性のある,他の条件(懸濁液の状態,印加後の細胞の取り扱い方法など)などによる影響を調査する.また2連続パルス以外の組み合わせについても検討する.初年度,予定をしていた打ち合わせが連携研究者の異動により実施できなかったことと海外での成果発表ができなかったために予定していた旅費を使用できなかった.これらは30年度に行う予定である.HL-60細胞を用いた研究成果については特許申請の関係で,2018年度内の学会発表を控えていたため旅費の使用が少なかった.2019年1月31日付で特許出願が完了しており,本年度は成果発表を多く行いたい.2019年6月の国際会議で同内容の発表が決定している.
ユニタリ群のテータ対応の研究

周期やFourier係数による保型形式の数論的構造の記述を,低次のユニタリ群の保型表現に拡張するため,それらの保型表現をテータ対応によって構成する研究を進めた.実ユニタリ群の間の局所テータ対応,および非アルキメデス局所体上の2変数ユニタリ群の間のそれを表現の内視論による分類を用いて記述した.周期やFourier係数による保型形式の数論的構造の記述を,低次のユニタリ群の保型表現に拡張するため,それらの保型表現をテータ対応によって構成する研究を進めた.実ユニタリ群の間の局所テータ対応,および非アルキメデス局所体上の2変数ユニタリ群の間のそれを表現の内視論による分類を用いて記述した.古典的な楕円保型形式はモジュラー曲線上の線束の切断として、自然に代数体やその整数環上の構造を持つ。実際の整数論の研究に際しては、その構造は保型形式のCMサイクル上の周期やFourier係数に表れる。志村、Waldspurgerらによって得られたこれらの結果をレベル付き、つまり分岐を持つ保型表現に拡げることを目指して研究を進めている。保型形式のCM周期はランク1の群上の保型表現の楕円的トーラス上の周期積分の特別な場合と見なすことができる。GL(2)以外の場合にはこの周期も内視論の影響を受けると考えられる。しかし非自明な内視論の影響がある場合の周期については、Gross-Prasad,池田・市野、Gan-Gross-Prasadによる予想があるのみである。そこでSL(2), 2変数ユニタリ群のように、ランク1で非自明な内視論を持つ場合のトーラス上の周期の記述を進めている。保型形式の周期の記述にはテータリフトの満たすシーソー等式を用いるものと、Jacquetの相対跡公式を計算する方法がある。相対跡公式と内視論の関係はわかっていないため、当研究では通常の跡公式とシーソー等式を用いている。まずこのテータリフトに用いる実ユニタリ群のテータ対応を整備した。柏原・Vergneによる実ユニタリ群のテータ対応は大域類似を持たない局所データに依存しているため、これまでのこのテーマについての計算結果は保型形式論に適用できなかった。そこでHarris-Kudla-Sweetによるダブリングを用いたWeil表現の構成(これまでのものとは同型でない)に対するFock模型を計算し、それによる楕円的緩増加表現の間のテータ対応を記述した。現在は実ユニタリ群の内視論の計算を進めており、その結果と合わせて実ユニタリ群のテータ対応についてのPrasadの予想を確立しようと考えている。シーソー等式は局所類似を持っており、Fock模型のない非アルキメデス的な場合にはこれを多用して局所テータ対応を計算する。このシーソー等式と内視論の明示的記述を組み合わせて、GL(2)の既約指標に対する齋藤・Tunnellの公式を2変数ユニタリ群に拡張した。またこれにより2変数ユニタリ群に対する局所Gross-Prasad予想が、内視論による表現のパラメタづけに対して正確に成り立つことが確かめられた。ここで用いた2変数ユニタリ群の内視論の計算は原稿にまとめられており、現在出版に向けて改訂を進めている。第一段階であったランク1ユニタリ群のテータ対応については前年度に大筋で解決したため、今年度からはその応用に重点を移している。まずアルキメデス的な場合のユニタリ群のテータ対応についてのPrasad予想を解決するため、Voganによる明示的Langlands対応とendoscopyによるLanglands対応を計算し、相互の関係を決定した。非アルキメデス局所理論や大域理論ではテータ対応の記述に用いる局所Langlands対応が未だ整備されていない。そこでその際に用いられるArthur-Selberg跡公式およびそのendoscopyを用いた安定化のプロセスについて、勉強会や計算を進め、その一部について整数論サマースクール「Arthur-Selberg跡公式入門」で連続講義を行った。一方、得られた2変数ユニタリ群のテータ対応は土井・長沼リフトなど、楕円保型形式のリフトの自然な拡張や精密化とも見なされる。従ってそれらのリフトを用いたL関数の(微分)値の研究(Gross-Zagier公式など)や、Siege1保型形式の構成などに幅広い応用が期待される。今年度は特にSiegel保型形式やそのJacquet-Langlands対応の構成への応用について考察を進めた。特にSp(2)に関連する群のWeil表現とユニタリ群のそれの間の関係を明らかにしたが、これを用いて吉田リフトなどの古典的リフトの拡張や精密化を図ることは来年度の課題としたい。この際にも跡公式の比較によるSp(2)やその内部形式上の保型形式の記述が必要だが、これについても計算を始めている。当該研究では,二つのユニタリ群の保型形式の間のテータ級数を積分核とする積分変換であるテータリフトの明示的記述およびその整数論的な応用を目標としている.第一にこれまで整数論への応用に適した記述のなかった実ユニタリ群の間の局所テータ対応の記述を進めている.表現のVoganのLanglands分類による局所テータ対応の記述はすでに得ており,これをLanglads,Shelstadの内視論で書き下すことを目指した.具体的には表現の内視論的分類の基盤となる軌道積分のtransferとそれに基づく内視論的指標等式を得る必要があり,これをほぼ完成した.現在論文を作成中である.これは同時にユニタリ群の局所テータ対応にたいするPrasad予想を実ユニタリ

群の場合に解決すると期待される.非アルキメデス局所体上のユニタリ群の間の局所テータ対応を一般に決定する問題については依然,道筋も見えていない.そこですでに決定した1変数ユニタリ群の間のテータ対応の応用を追求している。具体的には1980年代から盛んに行われた,テータ対応による種数2のSiegel保型形式や四元ユニタリ群上の保型形式の構成の精密化を目指している.この種の応用は以前から考察していたが,古典群上の保型表現の内視論的分類を進めるJ.Arthurのプロジェクトが完成の段階に入り,今年度初頭から発表され始めたことにより,現実的なものとなった.現在のところ不分岐局所理論の計算ができた段階だが来年度中には完成を目指したい.この研究では低次のユニタリ群の保型表現をテータ対応を用いて記述することを目標としていた.特殊直交群やシンプレクティック群などの古典群の保型表現についてはArthurによるendoscopic classificationが完成しており,そのユニタリ群での類似もC.P. Mokにより確立されつつある.我々の目標はこの分類とテータ対応の関係を明らかにすることであるが,今年度はまずアルキメデス局所理論を考察した.局所大域原理の記述のみを目的とするendoscopic classificationと違い,テータ対応や周期の研究には個々の既約表現にラベル付けが必要となる.その基盤となる保型内視論の補助データを固定し,実ユニタリ群とその内視群の間の移行因子を決定した.さらにそれを用いた実ユニタリ群の既約二乗可積分表現の内視リフトを明示的に記述した.これらは抽象的には1980年台にShelstadが証明していることであるが,テータ対応への応用には種々の補助データを用いた明示的な記述が必要で,それは彼らの結果に含まれない.年度の終盤はseesawdual pairに応用するために,低次の直交群とシンプレクティック群の間の局所テータ対応のendoscopic classificationによる計算を進めた.こちらは現在進行中であり,次の研究課題につながっている.Siegel保型形式の構成や得られたSiegel保型形式の数論的性質の研究などの応用の過程で,すでに得られたユニタリ群のテータ対応の記述に大きな改訂,精密化が必要なことがわかった.このためその部分についての論文発表が遅れている.またSiegel保型形式の既知の構成と自分の定式化との比較検討が意外に困難であった.24年度が最終年度であるため、記入しない。実ユニタリ群のテータ対応の内視論的分類による記述を用いてPrasad予想を精密に定式化し,証明する.それを用いてユニタリ群上の保型形式に付随するL関数の値へのPrasad予想の帰結を解明する.また今年度得られたユニタリ群のテータ対応の新たな定式化を反映してランク1ユニタリ群のテータ対応の記述を書く.応用として4変数ユニタリ群上の保型形式や,Siegel保型形式の構成,特に吉田リフト,荒川リフトの記述を統一的に行う.最終年度であるので成果の発表を進める.24年度が最終年度であるため、記入しない。
植物の成長に伴い菌根菌は変わる―植物の生活史段階による菌共生パターン多様化の解明

本研究は,野外実験と器内の共生培養実験を組み合わせたアプローチによって,植物が生活史のどの段階でどのように共生する菌パートナーの種類を変化させるかを明らかにするとともに,菌共生パターン変化の適応的意義と進化過程を解明することを目的とする。平成30年度は,ラン科クロヤツシロラン(オニノヤガラ属)と菌の共生培養系の確立をめざす研究を中心に実施した。オニノヤガラ属は木材腐朽菌や落葉分解菌と共生するため,菌従属栄養植物としては例外的に共生培養が可能であることが知られている。中でもクロヤツシロランは,ライフサイクルが短く小型で扱いやすいため,菌従属栄養植物の生物学的特性を解明するためのモデル植物として最適である。そこで平成30年度は,クロヤツシロラン種子と共生菌の培養器の中における共生培養系を確立することをめざし,最適な培地をまず検討した。1)マルトエキス寒天培地,2)滅菌した落葉片を置床した寒天培地,3)滅菌落葉培地,以上3種類の培地に滅菌した種子を播種し,共生菌として担子菌門のクヌギタケ属とホウライタケ属のそれぞれ1菌株を接種して,25°C暗黒下で培養を行った。その結果,すべての培地で培養開始から1530日後に発芽を確認した。1)と3)では菌糸が過繁茂したのに対し,2)では菌糸が適度に伸長し実生の生育過程を正確に観察できたため,2)の培地が植物と菌間の相互作用を解明する実験系に最適であることが明らかになった。サンプル収集、データ解析ともに概ね予定通りに進行している。当初の計画通りに実施するが、昨年度、野外調査で収集できなかったサンプルの入手により注力する予定である。
発がんリスク評価を目指した諸臓器の前がん状態におけるDNAメチル化異常の研究

組織検体においてゲノム網羅的DNAメチル解析を施行し,ゲノム規模のDNAメチル化異常が,腎・肝における多段階発がん過程に前がん段階から寄与することを示した.前がん状態におけるDNAメチル化プロファイルはがんに継承され,がんの悪性度や症例の予後を規定する可能性がある。慢性肝炎・肝硬変症で経過観察中の患者において,肝細胞がん発生リスク評価指標となるDNAメチル化プロファイルを同定した.発がんリスク評価の実用化のため,速やかに前向き試験に着手したい組織検体においてゲノム網羅的DNAメチル解析を施行し,ゲノム規模のDNAメチル化異常が,腎・肝における多段階発がん過程に前がん段階から寄与することを示した.前がん状態におけるDNAメチル化プロファイルはがんに継承され,がんの悪性度や症例の予後を規定する可能性がある。慢性肝炎・肝硬変症で経過観察中の患者において,肝細胞がん発生リスク評価指標となるDNAメチル化プロファイルを同定した.発がんリスク評価の実用化のため,速やかに前向き試験に着手したい本研究は,前がん状態におけるDNAメチル化異常の意義の理解を進めることを目的としている。平成19年度には,通常型腎細胞がん症例51例・肝細胞がん症例25例の手術材料を病理診断に供した残余の検体より,がん組織ならびにがんの背景にある非がん組織をコンタミネーションなく収集した。正常対照として,尿管がんに対する腎尿管摘出術などで切除された腎組織や大腸がん肝転移などで切除された肝組織を収集した。これらの組織より高分子量のDNAを抽出し,BACアレイを基盤としたメチル化CpGアイランド増幅法(BAMCA法)によりゲノム網羅的なDNAメチル化解析を行った。腎細胞がん・肝細胞がんいずれにおいても,正常組織に比して担がん症例の非がん組織で既にゲノム規模のDNAメチル化異常が認められた。ゲノム規模のDNAメチル化異常を示すBACクローンの数は,がんでさらに増加していた。持続する肝炎ウイルス感染を伴う慢性肝炎や肝硬変症は,ゲノム規模のDNAメチル化異常を伴う前がん状態にあると考えられた。腎細胞がんの背景にある非がん腎組織は,組織学的に特記すべき所見を示さないにも関わらず,DNAメチル化に着目すると前がん状態として認識し得た。前がん状態にある非がん組織の教師なしクラスター解析を行い,より悪性度の高いがんを生じる可能性のあるDNAメチル化プロファイルを抽出した。正常組織と前がん状態にある組織のDNAメチル化プロファイルを比較し,両者を区別するのに最も有用なDNAメチル化の変化を示すBACクローンの候補を抽出した。平成19年度のゲノム網羅的解析により,DNAメチル化異常を伴う前がん状態からより悪性度の高いがんを生じる可能性が示されたので,平成20年度には,臨床検査としての実用化を目指し,発がんリスク評価の指標となるDNAメチル化プロファイルの同定を継続する。前がん状態におけるDNAメチル化異常の意義についての理解を進めるため,腎がんおよび肝細胞がん症例の手術検体よりがん組織と非がん組織を採取し,BACアレイを基盤としたメチル化CpGアイランド増幅法(BAMCA法)によりゲノム網羅的なDNAメチル化解析を行った.腎がん症例の非がん腎組織では,非腎がん症例の正常腎組織に比して既にゲノム規模のDNAメチル化異常が認められた.腎がんの背景にある非がん腎組織は,組織学的に特記すべき所見を示さないにも関わらず,ゲノム規模のDNAメチル化異常を伴う前がん状態にあると考えられた.非がん腎組織の教師なしクラスター解析によって,より悪性度が高く,症例の予後を不良とするがんを生じる可能性のある前がん状態のDNAメチル化プロファイルを同定した.同様に,腎がんの教師なしクラスターによって,より悪性度が高く,症例の予後不良な腎がんのDNAメチル化プロファイルを同定した.非がん腎組織と腎がんの,がんの悪性度や症例の予後と相関するのではなく,前がん状態におけるDNAメチル化プロファイルはその症例に生じたがんに受け継がれ,がんの悪性度や症例の予後を決定する可能性があると考えられた.肝細胞がん症例の慢性肝炎ないし肝硬変症の状態にある非がん肝組織と肝細胞がんを有さない症例の正常肝組織のBAMCA法の結果を比較して,両者を区別でき,かつ肝細胞がんにおいてもその変化が受け継がれるDNAメチル化の変化を示すBACクローンを抽出した.これらのBACクローンにおけるDNAメチル化状態を指標として,検証セットとして解析した肝細胞がん症例の非がん肝組織を,発がん高リスク群と判定し得た.これらのBAC領域におけるDNAメチル化異常を指標として,発がんリスク評価を行える可能性がある.
サイン波型の磁気構造をもつ重い電子系物質のドハース-ファンアルフェン効果

CeNi_2Al_5の磁気構造は基底状態でサイン波構造をしていることがわかっている。このようなサイン波の磁気構造は伝導電子を媒介とした近藤効果が何らかの働きをしているのではないかと考えられる。それを実験的に確かめることが今回の研究目的である。具体的には、CeNi_2Al_5,及びLaNi_2Al_5の磁気抵抗とドハース-ファンアルフェン効果の実験を行った。1 LaNi_2Al_5,の磁気抵抗とdHvA効果の研究:横磁気抵抗の実験結果では、フェルミ面の中で開いた軌道が特別な方向に存在することが明らかになった。dHvAの実験では13個のブランチが検出された。バンド計算がなされ、磁気抵抗から予想された開いた軌道はバンド計算から得られたフェルミ面で非常に良く説明された。また、実験から得られたdHvA信号の角度依存性は、バンド計算から得られたそれと完璧に一致した。この事により、CeNi_2Al_5の研究への実験・理論両面での基礎が確立した。J.Phys.Soc.Jpn.に投稿済み。2 CeNi_2Al_5のdHvA効果の研究:交流帯磁率法によるdHvA効果の実験で、今まで知られていた相変化よりもはっきりとした、更に多くの相変化が発見され、相図が新たに完成された。この相のなかの4つの領域でdHvA振動が観測され、重い有効質量をもつ電子が見いだされた。Ceの4f電子を遍歴的に扱った遍歴モデルのバンド計算と、4fを局在型として扱うLaNi_2Al_5のバンド計算との2つの計算結果を、実験結果と詳細に比較検討した結果、最低磁場相以外ではdHvA信号の角度依存性は、いくらかの矛盾点はあるものの、4fを局在とした計算結果と類似しており、4f電子は局在していると考えられた。1相でのdHvA信号の角度依存性は、2つの計算結果のどちらともはっきりしなかった。しかし、このようなサン波の磁気構造は伝導電子を媒介として近藤効果が何らかの働きをしているのではないかと考えられる。それを具体系に確かめることが今回の研究目的である。初年度の具体的な目的は(1)ドハース=ファンアルフェン効果の実験の立ち上げ、と(2)CeNi_2Al_5及び参照物質としてのLaNi_2Al_5の作製とそれらの磁気抵抗である。(1)については、学内共同利用施設の15テスラ、15mKの希釈冷凍機付きの超伝導磁石の準備がなされている。データが出せるまでに至っていない。(2)については、100mKないし150mKにおいてCeNi_2Al_5のすべての主軸(a,b,c軸)に対しての横磁気抵抗のデータが得られた。また、LaNi_2Al_5についてはすべての横磁気抵抗の角度依存性が得られた。その結果、もともとLaNi_2Al_5は補償された金属と考えられるが、今回の実験結果とよく一致した。一方、CeNi_2Al_5の場合、仮に、Ceの4f電子を局在電子と見て価電子数をLaNi_2Al_5と全く同じであると考えると、CeNi_2Al_5は補償された金属になる。

しかしながら、CeNi_2Al_5の横磁気抵抗の実験結果は、LaNi_2Al_5のそれと全く逆の傾向を示していた。すなわち、CeNi_2Al_5の4f電子は、局在電子としての振る舞いではなく、明かに横磁気抵抗に関与していると考えられた。近藤効果の影響によってCeの4f電子が遍歴しており、それによりフェルミ面の形状が変形されている可能性が示唆された。CeNi_2Al_5の磁気構造は基底状態でサイン波構造をしていることがわかっている。このようなサイン波の磁気構造は伝導電子を媒介とした近藤効果が何らかの働きをしているのではないかと考えられる。それを実験的に確かめることが今回の研究目的である。具体的には、CeNi_2Al_5及びLaNi_2Al_5の磁気抵抗とドハース-ファンアルフェン効果の実験を行った。1 LaNi_2Al_5の磁気抵抗とdHvA効果の研究:横磁気抵抗の実験結果では、フェルミ面の中で開いた軌道が特別な方向に存在することが明らかになった。dHvAの実験では13個のブランチが検出された。バンド計算がなされ、磁気抵抗から予想された開いた軌道はバンド計算から得られたフェルミ面で非常に良く説明された。また、実験から得られたdHvA信号の角度依存性は、バンド計算から得られたそれと完璧に一致した。この事により、CeNi_2Al_5の研究への実験・理論両面での基礎が確立した。J.Phys.Soc.Jpn.に投稿済み。2 CeNi_2Al_5のdHvA効果の研究:交流帯磁率法によるdHvA効果の実験で、今まで知られていた相変化よりもはっきりとした、更に多くの相変化が発見され、相図が新たに完成された。この相のなかの4つの領域でdHvA振動が観測され、重い有効質量をもつ電子が見いだされた。Ceの4f電子を遍歴的に扱った遍歴モデルのバンド計算と、4fを局在型として扱うLaNi_2Al_5のバンド計算との2つの計算結果を、実験結果と詳細に比較検討した結果、最低磁場相以外ではdHvA信号の角度依存性は、いくらかの矛盾点はあるものの、4fを局在とした計算結果と類似しており、4f電子は局在していると考えられた。I相でのdHvA信号の角度依存性は、2つの計算結果のどちらともはっきりしなかった。
フィリピン海プレートの沈み込みの北限に関する研究

1.四国東部中央構造線周辺地域(中央構造線をはさむ南北各々約10kmの範囲で計4地点、参照点として四万十帯で1地点)において広帯域(400-0.0005Hz)のMT比抵抗調査を行った。2.本研究の結果を示す。(1)中央構造線以北では、表層部の数kmは若干の差異はあるが、共通して地殼上部・下部を通して10kΩmの高比抵抗基盤がみられ、この構造が80km程度まで続く。その下にはマントル上部に対応すると考えられる比抵抗層(50Ωm)がある。すなわち、本研究の目的であった「100Ωmの比抵抗値をもつと仮定したフィリピン海プレートの存在」は、ここでは、確認されない。一方、(2)中央構造線以南(三波川帯)については上部地殼内に共通して厚さ10km程度の低比抵抗領域(50Ωm)が存在する。このため深部構造は今回の観測からはみえにくくなっており、フィリピン海プレートの構造を詳細に議論するはできないが、南側の観測点では、地下約30kmにフィリピン海プレートに対応する可能性がある数100Ωmの構造がみられる。また、(3)参照点の四万十帯の構造は、三波川帯の南側の観測点で得られた構造と似ているが、ここでは上部地殼内の比抵抗領域20km程度と厚い。フィリピン海プレートの沈み込みに対応する構造も確認された。3.今後の課題として、三波川帯において、(1)上部地殼内に共通して存在する低比抵抗層の形態及び成因を明らかにすること、(2)質の高い長周期帯の記録を得るなどして、フィリピン海プレートの先端を比抵抗構造として明らかにすること等が残された。4.本研究の成果は、95年3月末の地球惑星科学関連学会において報告させていただきます。
感覚神経回路における同期発火の神経機構とその情報科学的意義の解明

本年度の目的は,感覚系神経回路を模した数理モデルにおいて,発火の情報科学的意義を解明することである.申請当初の研究実施計画では生理実験の研究者と共同し,感覚系の神経細胞集団における同期発火のデータ解析を想定していたが,本年度はモデルと学習手法の理論構築に従事した.これは,前年度までの研究が機械学習の手法として工学的に利用価値が高いため,数理の立場からだけでも情報科学的意義の解明を十分に推進できると考えたためである.神経回路モデルを機械学習の視点から観ると,階層型モデルでは規格化因子の計算が困難である.この困難性を回避する学習手法の確立は工学的に意義深い.そこで本年度は規格化因子の計算を避ける学習手法として知られるscore matching法の幾何学的な特徴の解析とその特徴を活かしたアルゴリズムの開発を行った.神経回路モデルの学習において,アルゴリズムは学習の収束を高速化することに成功した.また,階層型モデルは画像・音声認識において近年,高い性能を発揮しているが,その学習を可能にする技術の中でも勾配法は重要である.そのような勾配法の中でWeight Normalizationと呼ばれる手法に着目し,この手法が学習の収束を高速化するメカニズムを理論とシミュレーションから明らかにした.さらに,前年度からの継続研究として,生理学的に妥当な対数重み分布の結合によって自発発火を再現するモデルをシミュレーションにより解析した.その結果,入力刺激に応じて脳波に近い周波数を持つ集団同期と発火・非発火の双安定状態が実現することを明らかにした.以上の研究成果をまとめて,国内学会7件における発表,および査読有り国際学会における3件の発表,査読有り英文誌における2件の発表を行った.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,感覚系神経回路の理論モデルを構築し,同期発火の情報処理メカニズムを解明することである.現実の神経回路で生じる発火活動と情報処理を理論モデル上で再現するためには,適切なシナプス結合強度をモデルに組み込む必要がある.特に,現実の神経回路では,シナプス結合強度が入力刺激に応じて一定の規則で変化する,学習という現象が知られている.本年度は, 2層神経回路モデルにおいて,シナプス結合の学習が抽出する情報を理論計算によって明らかにした.具体的には,制限付きボルツマンマシン(RBMモデル)を使って,入力刺激に応じた学習後のシナプス結合強度の値を解析的に求めた.求めたシナプス結合強度に対し,同時発火確率分布を計算することで, RBMモデルでは入力刺激の一部を各ニューロンが表現しており,層内のニューロンが同時に同期発火することで入力情報全体を表現できることが判明した.さらに,学習後のRBMモデルは入力刺激の中から特徴的な情報だけを選択できることも理論的に明らかにした.本研究成果は, 26年度に実施予定であった同期発火分布の定式化および定量化をRBMモデルによって達成しつつ, 27年度に実施予定であった同期発火による情報表現の解明も部分的に達成している.特に,本研究成果は入力刺激の種類に依存せず,視覚・聴覚・嗅覚といった様々な感覚系に普遍的な性質を解明している点で重要である.また, RBMモデルの学習は,機械学習の一手法として画像認識や音声識別で実用されていることから,本年度の研究成果は神経回路の理論モデルとしてだけでなく工学的手法の性能評価としても意義がある.以上の研究成果をまとめて,国内学会2件における口頭発表, 1件におけるポスター発表,および査読有り国際学会における1件のポスター発表を行った.前年度からの継続研究対象であるRBMモデルでは,アルゴリズム開発によるRBMモデルの性能の向上を進めた.RBMモデルでは,既存手法において学習の収束や解の性質の理論保証がない点が短所として知られていた.この問題に対し,本年度は,シナプス結合パラメータの値を特定の形に制約することで,最尤解への収束が保証された学習を実現できることを明らかにした.研究実施計画では入力情報とモデルが表現できる情報の関係を議論することを目的のひとつに挙げていたが,提案手法はモデルが表現できる情報を特定しながら効率の良い入力情報の抽出が実現可能であることを明らかにしており,目的のひとつを達成しているといえる.また本年度は,同期発火による発火の分離と結合を再現するモデルとして,昨年度に研究を行った共通入力モデルと異なるモデルの研究も行った.感覚系を含む脳神経では入力刺激が遮断されても自発的な発火が起こることが生理実験によって報告されている.この自発発火活動を再現する配線構造を組み込んだモデルとして,シナプス結合重みの分布を対数正規分布に制限して再現するSSWDモデルが知られている.SSWDモデルは生理学的に妥当な配線構造や重み分布を取り込んでいるため,共通入力モデルよりも実際の脳神経に近い挙動を再現できることが期待される.このSSWDモデルにおいて,入力刺激が加わると自発発火状態が脳波のγ波に対応する集団同期に遷移することをシミュレーション実験によって明らかにした.さらに,自発発火時と同期発火時の個々のニューロンの発火率は相関していることを定量的に評価できた.本研究は, SSWDモデルが力入刺激の柔軟な結合と分離を実現できることを示しており,神経科学の知見としても脳型情報処理デバイスを開発するうえでも重要な発見である.

申請時の年次計画では,入力刺激の識別と表現の性能を配線構造を組み込んだ共通入力モデルにおいて,発火相関を使って評価することを予定していた.しかし共通入力モデルに比べて,昨年度の研究で解析が大きく進んだRBMモデルの方が,入力情報の学習まで組み込まれているため,入力刺激の識別と表現を評価するうえで神経科学的にも工学的にも重要と考えられる.そこで,本年度は共通入力モデルではなくRBMモデルの解析を進めた.その結果として,表現の性能を評価したうえで新しい学習手法を提案できたので,おおむね順調に進展しているといえる.また,入力刺激の識別の評価は, RBMモデルへの入力に教師データも含めれば本年度までの性能評価や提案学習手法を適用できるため,来年度以降に容易に取り扱うことができる.RBMモデルの研究の一方で,本年度は新しくSSWDモデルの解析を所属研究室の学生や外部組織の研究者と共同で行った.共同研究者の協力もあり,わずか1年足らずで, SSWDモデルが同期発火のメカニズムの解明や情報科学的意義を知るうえで欠かせない現象であるγ波や発火率分布の保存を再現することを突き止めた.SSWDモデルの発火ダイナミクスと入力情報のコーディング・エンコーディングとの関係を定量的に評価することは来年度以降の課題として残っているが,迅速にSSWDモデルにおける同期発火の再現に成功したことから,おおむね順調に進展しているといえる.本年度の目的は,感覚系神経回路を模した数理モデルにおいて,発火の情報科学的意義を解明することである.申請当初の研究実施計画では生理実験の研究者と共同し,感覚系の神経細胞集団における同期発火のデータ解析を想定していたが,本年度はモデルと学習手法の理論構築に従事した.これは,前年度までの研究が機械学習の手法として工学的に利用価値が高いため,数理の立場からだけでも情報科学的意義の解明を十分に推進できると考えたためである.神経回路モデルを機械学習の視点から観ると,階層型モデルでは規格化因子の計算が困難である.この困難性を回避する学習手法の確立は工学的に意義深い.そこで本年度は規格化因子の計算を避ける学習手法として知られるscore matching法の幾何学的な特徴の解析とその特徴を活かしたアルゴリズムの開発を行った.神経回路モデルの学習において,アルゴリズムは学習の収束を高速化することに成功した.また,階層型モデルは画像・音声認識において近年,高い性能を発揮しているが,その学習を可能にする技術の中でも勾配法は重要である.そのような勾配法の中でWeight Normalizationと呼ばれる手法に着目し,この手法が学習の収束を高速化するメカニズムを理論とシミュレーションから明らかにした.さらに,前年度からの継続研究として,生理学的に妥当な対数重み分布の結合によって自発発火を再現するモデルをシミュレーションにより解析した.
認知症高齢者に対する機能的口腔ケアが認知機能に及ぼす影響

グレリンは海馬に作用して認知機能を維持・改善する可能性があると報告されている。本研究は、長期間継続的にグレリン分泌を評価するため、非侵襲的に採取可能な唾液を用いたグレリン濃度測定法を確立し、機能的口腔ケアによる新たな認知症予防法を模索するという目的で行った。そこで認知症高齢者から唾液採取が可能な方法を提案するに至ったが、唾液中グレリン濃度測定に関してはさらなる検討が必要であった。当初の予定では、昼食前後に採血を行い血漿中グレリン濃度を測定することでグレリン分泌リズムと認知機能の関連性を検討することとしていた。しかし、本人ならびにご家族から採血について同意を得られない場合も多い。そこで、対象施設の増加についてけんとうしつつも、採血可能な対象者数が少なくなってしまった場合に備えて、唾液中グレリン濃度を測定することでグレリン分泌リズムを評価することが可能か考慮しておく必要が考えられた。また、認知症高齢者は服用薬剤の副作用や口腔機能低下などから安静時唾液分泌量が低下している可能性が高い事、ならびに刺激時唾液採取法が確立されていない事から、まずはサリベットを用いた刺激時唾液採取法を確立する必要があった。そこでこれまでに、43名の認知症高齢者(認知症高齢者の日常生活自立度3以上は17名を含む)を対象とした調査を実施したところ、サリベットを用いた刺激時唾液採取法により、対象者全員から刺激時唾液採取が可能であり、ELISAによる検討に十分な唾液量が確保できることがわかった。しかし、本人ならびにご家族から定期的な採血について同意を得られない場合も多い。そこで、非侵襲的に得られる唾液におけるグレリン濃度を測定することでグレリン分泌リズムを評価することが可能か検討する必要が生じた。また、認知症高齢者は服用薬剤の副作用や口腔機能低下などから安静時唾液分泌量が低下しており、安静時唾液採取による唾液の確保は困難である。また従命不可能な認知症高齢者にも対応可能な刺激時唾液採取法が確立されていない。そのため、サリベットを用いた刺激時唾液採取法を確立する必要があった。これまでに43名の認知症高齢者(認知症高齢者の日常生活自立度IIIMを17名含む)を対象とした調査を実施したところ、本法により対象者全員から刺激時唾液採取が可能であり、ELISAによる検討に十分な唾液量が確保できることが分かった。現在日本で購入可能なグレリンELISAキットは、唾液サンプルの適応がない。そこで、唾液中グレリン濃度が測定可能なキットを海外から入手する必要があった。ELISAを用いた唾液中グレリン濃度測定を行った研究は散見されるのみであり、今回実際に高齢者の唾液を用いて測定可能であったものを採用することとした。今後は本キットを用いて唾液中グレリン濃度を測定し、グレリン分泌リズムを評価していくこととしている。当初の予定では、血漿中グレリン濃度を測定して認知機能との関連を検討することとしていた。しかし、実行するためには定期的な採血が必要であり、対象施設がグループホームや老人ホームなどの認知症高齢者の生活の場であったこともあり、本人ならびにご家族から同意が得られにくかった。採血を実施したとしても症例数が少なく十分な検討が得られず、また採血という侵襲を与えることが倫理上不適切である可能性も考えられた。唾液サンプルを用いて測定を行う方法も考えられたが、認知症高齢者における唾液採取方法が確立されていなかったこと、ならびに唾液サンプルを用いたELISA法を採用した先行研究は散見されるのみであったことから、これらの検討に時間を要した。当初の予定では、昼食前後に採血を行い血漿中グレリン濃度を測定することで、グレリン分泌リズムと認知機能の関連性を検討することとしていた。しかし、本人ならびにご家族から定期的な採血について同意を得られない場合が多かったため、非侵襲的に得られる唾液中のグレリン濃度を測定することで評価可能か検討した。また、認知症高齢者は服用薬剤の副作用や口腔機能低下などから安静時唾液分泌量が低下している場合が多く、安静時唾液採取法による唾液の確保は困難であった。また、従命不可能な認知症高齢者にも対応可能な刺激時唾液採取法が確立されていないことから、サリベットを用いた刺激時唾液採取法が応用可能か検討した。43名の認知症高齢者(認知症高齢者の日常生活自立度IIIMを17名含む)に対して調査を行ったところ、全員から唾液採取可能であったことから、本法を用いて唾液採取を行い、唾液中グレリン分泌リズムを検討することとした。現在日本で購入可能なグレリンELISAキットの測定対象となる検体に唾液は含まれておらず、実際に測定不可能であった。そこで唾液中グレリン濃度測定が可能なキットを海外より入手し、7名の認知症高齢者より唾液中グレリン濃度測定を実施し、認知機能検査であるMoCA-Jを同時に評価した。それぞれの対象者におけるのグレリン分泌リズムとMoCA-Jの値の3か月間の変化を示す。これらの結果を踏まえて、今後も対象者を増やしつつ長期的に変化を追い、グレリン分泌リズムと認知機能の変化に相関を認めるかについて検討を続けていく予定である。

本研究は、長期間継続的にグレリン分泌を評価するため、非侵襲的に採取可能な唾液を用いたグレリン濃度測定法を確立し、機能的口腔ケアによる新たな認知症予防法を模索するという目的で行った。そこで認知症高齢者から唾液採取が可能な方法を提案するに至ったが、唾液中グレリン濃度測定に関してはさらなる検討が必要であった。当初の予定では、血漿中グレリン濃度を測定して認知機能との関連を検討することとしていた。しかし、実行するためには採血が必要となり、対象施設がグループホームのため認知症高齢者の共同生活の場であったこともあり、本人ならびに家族から同意が得られにくかった。その時点で採血を実施したとしても症例数が少なく十分な検討が得られないため、採血という侵襲を与えることが倫理上布施季節であると考えられた。また、唾液サンプルを用いるなどの別の方法に変更する場合についても、認知症高齢者における唾液採取方法がまだ確立されていないために、事前に実施可能かどうか検討してから行わなければならなかった。以上より、研究調査の中断に至ったことからやや進捗が遅れている。現在、グループホームや特別養護老人ホームなどに対象施設を広げることが可能かについて検討している。唾液サンプルを用いた測定については、本人、ご家族ならびに施設の理解が得られやすいと考えられることから、随時調査を実施していくこととしている。高齢者歯科学今後は、グループホームだけではなく、医療施設などにも対象施設を広げることが可能かについて検討し、当分野の関連施設にも実施可能かについて調査する。また、唾液サンプルから検出可能かどうかについても同時に検討を行い、実施可能と判断されれば、方法の変更を行う。産休や傷病により当分野のスタッフが少なくなった分、研究時間の減少を余儀なくされた。また、唾液サンプルを用いた測定の確立を行う必要があり、その分の遅延も生じた。そのため、本来は予定していなかった次年度使用額が生じた。対象者応募が予想を下回ったこと、ならびにサンプル採取方法の変更を検討するために研究調査の中断に至ったため、消耗品や設備の購入についても一旦中止した。ただし、基本的にはサンプル採取キットの変更にとどまり、ELISA法を用いた測定については変更しないことが決まったため、次年度の早い段階に購入する予定としている。また、機能的口腔ケアの介入についても未実施のため、人件費・謝金についても発生していない。次年度にまとめて実施する予定としている。物品費については、主に測定のための消耗品やELISAキット購入に充てる。人件費については、主に研究に協力いただく施設スタッフに対する謝金とする。その他については、論文作成時の費用とする予定である。物品費としては、次年度の早い段階でELISA実施に用いるアスピレーターなどの備品購入を行う予定である。消耗品としては、当初計の画に加え、唾液サンプルを使用するため、唾液採取キット(サリベット)ならびに唾液中グレリン濃度測定を行えるELISAキットの追加購入を行う。また、障害者歯科学会や認知症予防学会などでの発表を行うため、旅費を計上している。
ヒトの正常上皮細胞及び前癌病変の培養を用いる多段階発癌の解析

我々はヒトの上皮細胞の多段階発癌を考えるために2つの培養系を開発した。大腸腺腫細胞前癌病変として、また、子宮頸部上皮細胞は正常上皮と考えている。家族性大腸腺腫の患者より高度に分化した緩慢な増殖性を有する、これまで報告された癌遺伝子の増幅や突然変異、また、染色体異常の全くみられない上皮細胞系(FPCKー1)を確立した。癌研究所付属病院の子宮筋腫の手術材料から常に1症例について10^7個以上の細胞を得ることのできる正常ヒト子宮勁部上皮細胞培養系を確立し、その基本性格を分析した。この培養系の開発に当たりカルシウムイオン濃度と培養条件(増殖因子の組み合わせ、組織培養法の応用)を工夫し、従来の上皮細胞培養系と異なった考えを用いた。これらの細胞は正常細胞の一つの指標である限られたガラス器内での寿命を有する上皮細胞であることを確認した。非常に正常に近いと考えられる(Vogelsteinらの仮説に登場するような遺伝子の変化をまったく持たない)ヒト大腸腫腫細胞系はこれまでに報告のないユニ-クなものである。また、正常ヒト子宮勁部上皮細胞培養系も、従来困難であった正常ヒト上皮細胞の供給を確実にし、将来の分子生物、生科学的解析にも道を開くものである。これら用いて多段階発癌の解析を行う。研究方法として、1.上皮細胞の増殖動態を調べる、2.遺伝子および染色体の異常を調べる(癌遺伝子、癌抑制遺伝子)3.外から導入した遺伝子の発癌への関与を調べる(ras,HPV,p53)。
がん細胞の飛び道具「エクソソーム」のトランスオミクス解析

本年度は、メタボローム解析に適したエクソソーム回収法の開発を行った。複数のエクソソーム回収キット、サイズ排除カラムを購入し、エクソソームの回収量とその純度について、従来から用いられている超遠心法と比較し評価した。エクソソーム回収キットに関しては、比較的良好に回収できるものもあったが、溶液組成が開示されていなかったり界面活性剤が含まれているものがあり、質量分析に適さないものがあった。サイズ排除カラムに関しては、精製度が高く質量分析に適したものもあったが、カラムが小さく回収量が足りないものが多かった。この点については、次年度以降大容量カラムの作成を各メーカーに要請していく。また、得られたエクソソーム中に含まれる代謝物の網羅的解析法の開発も実施した。回収したエクソソームは量が限られ、これらを効率よく各メタボローム測定に供するためには前処理の最適化が必要であったため、同一サンプルから親水性代謝物、脂質代謝物を同時に抽出する方法を検討した。さらに、常酸素下と低酸素下で培養を行ったすい臓がん培養細胞から放出されたエクソソーム中に含まれる代謝物の測定を実施した。主成分分析の結果から、常酸素下と低酸素下ではエクソソームの代謝物プロファイルが異なることが判明した。また、細胞との比較によって、エクソソーム中の代謝物量はその放出元である細胞中の量を反映しないことが分かった。このことは、エクソソームの形成過程において、特異的な代謝物の取り込み機構が存在する可能性を示唆するものである。当初予定していた検討項目はほぼ全て年度内に完了したため。今後は、がん上皮間葉転換におけるトランスオミクス解析を実施する予定である。
配位子による位置選択性制御を活用した新規触媒反応の開発と多置換化合物合成への展開

我々はこれまでに、基質捕捉型配位子であるジヒドロキシターフェニルホスフィン(DHTP)を開発し、様々な位置選択的反応に用いてきた。DHTPとパラジウムから成る触媒を用いると、入手容易なジクロロアニリン類と末端アルキンのオルト位選択的薗頭カップリングと環化によりクロロインドールが得られることを既に報告している。また、クロロアレーンを用いるN-無置換インドールのCーHアリール化を検討し、本触媒を用いるとインドールのC3位でCーHアリール化が選択的に進行し、C3-アリール化体が得られることを見出した。一方、DHTP以外の配位子では、N1位選択的に反応が進行しN-アリール化体を得た。本合成法により、様々なクロロアレーンをインドールのC3位に導入した。さらに興味深いことに、3-メチルインドールを基質として用ると中程度の収率ながらC3ー二置換インドレニンが得られた。そこで、今年度はC3ー二置換インドレニン類の合成についてより詳細に検討を行い、反応条件の最適かを行うことで基質一般性を拡大させることができた。また、インドールの2位に置換基を有する基質は、これまでの反応条件では収率が高くなかったことから、反応条件を精査したところ、収率を大幅に向上させることができた。これにより、PdーDHTP触媒を用いるN無置換インドール類のC3位アリール化の基質一般性を拡大させることができた。さらに、クロロアレーンを用いるN-無置換インドールのC3位選択的CーHアリール化の反応開発で得た知見を基に、クロロアレーンを用いるピロールの位置選択的アリール化の検討を行った。その結果、適切な配位子を選択することにより、Nー無置換ピロールのC2位選択的アリール化およびC3位選択的アリール化が可能であることを見出した。本反応は様々なNー無置換ピロール類およびクロロアレーン類に適用可能であることも明らかにした。今年度は、パラジウムーDHTP触媒を用いる位置選択的反応の開発の一環として、同触媒を用いるクロロアレーンを用いる3-メチルインドールのC3位選択的CーHアリール化によるインドレニン合成ついてさらに検討を行い、得られた成果を学会発表した。また、これまで収率が低かったインドールの2位に置換基を有する基質についてもさらに反応条件を検討することで収率を向上させることができた。DHTP以外の他の配位子を用いる反応の結果との比較を行い、これらの合成や反応は基質捕捉型配位子DHTPを用いることで初めて可能となることを示すことができた。さらに、クロロアレーンを用いるN-無置換インドールのC3位選択的CーHアリール化の検討結果を基に、インドール以外の基質を用いる反応についても検討を行い、ピロールにおいて位置選択的に反応が進行することを見出した。用いる配位子を替えることでひとつの原料化合物からC2位アリール化体およびC3位アリール化体を作りわけることが可能である。平成31年度には、これらの反応についてより詳細に検討を行い、基質一般性の拡大を目指す。また、得られた化合物をさらに変換して多用な置換パターンを持つインドール誘導体及びピロール誘導体を合成する予定である。平成31年度は以下の項目について検討を行っていく。(1)パラジウムーDHTP触媒を用いるN-無置換インドールのC3位選択的CーHアリール化について、現在の反応条件では低収率にとどまっている基質について、最適化した反応条件を用いて基質一般性の検討を行う。また、医薬品を含む種々のクロロアレーン類との反応を行い、基質一般性の拡大を目指す。反応機構の解明については、NMRや質量分析法を用いた反応中間体の検出を引き続き検討する。また、速度論的検討も行う。加えて、3-置換インドールからのC3二置換インドレニン合成の反応条件の最適化と基質一般性の検討を行う。(2)ピロール類の位置選択的アリール化について、基質一般性の検討を行う。様々な置換パターンを持つピロール類を基質として用いた場合にそれぞれについて位置選択的に反応が進行する反応条件を見出していく。さらに、得られた多置換ピロールを変換し、多置換ピロリジン類などの合成を目指す。(3)これまでに開発した位置選択的反応を活用し、様々な多置換ベンゾフラン類やインドール類、ピロール類の合成を行う。複数の合成ルートを検討することで、1つのルートのみでは達成できない多様な置換パターンを有するベンゾフラン類、インドール類、ピロール類を得ることを目指す。そこで、同触媒を用いる位置選択的反応を活用し、多置換インドール類の合成について検討した。まず、2,4,6-トリクロロアニリン誘導体から3つの異なる置換基を有する2,5,7-三置換インドール類の合成を行った。反応条件を種々検討した結果、N-アセチル-2,4,6-トリクロロアニリンを基質として用いると、アミノ基のオルト位選択的に薗頭クロスカップリングが進行し、続く環化により5,7-ジクロロインドールが得られた。

さらに、本触媒を用いて5,7-ジクロロインドールの熊田ー玉尾ーCorriuカップリングを行うと、反応はC7位選択的に進行し、5-クロロ-2,7-二置換インドールを得た。最後にC5位のクロロ基を変換することで、3つの異なる置換基を有する2,5,7-三置換インドール類を得た。また、クロロアレーンを用いるN-無置換インドールのCーHアリール化を検討した。その結果、本触媒を用いるとインドールのC3位でCーHアリール化が選択的に進行し、C3-アリール化体が得られることを見出した。一方、DHTP以外の配位子では、N1位選択的に反応が進行しN-アリール化体を得た。DHTPのヒドロキシ基がリチウム塩を介してインドールを捕捉することで、インドールのC3位での反応が加速され、他の配位子と異なる位置選択性を示したと考えられる。本合成法により、様々なクロロアレーンをインドールのC3位に導入した。さらに興味深いことに、3-メチルインドールを基質として用るとC3ー二置換インドレニン)が得られた。今年度は、パラジウムーDHTP触媒を用いる位置選択的反応の開発の一環として、これらの位置選択的反応を活用する2,4,6-トリクロロアニリン誘導体から3つの異なる置換基を有する2,5,7-三置換インドール類の合成を行った。同触媒を用いる位置選択的反応を活用することで、様々な-三置換インドール類を得ることに成功した。そして、得られた成果をまとめ、論文として発表した。また、学会発表を行った。また、同触媒を用いるクロロアレーンを用いるN-無置換インドールのC3位選択的CーHアリール化の開発を行い、得られた成果を論文として発表した。これらの合成や反応は、DHTP以外の他の配位子を用いる反応の結果との比較を行い、基質捕捉型配位子DHTPを用いることで初めて可能となるものであることも示すことができた。加えて、クロロアレーンを用いるN-無置換インドールのC3位選択的CーHアリール化の検討結果を基に、インドール以外の基質を用いる反応についても検討を行ったところ、他の基質においても位置選択的に反応が進行する例を見出した。平成30年度には、これらの反応についてより詳細に検討を行っていく予定である。また新規配位子の開発においては、新たにチオフェン環を有するDHTP類縁体を合成した。合成した配位子を用いて様々な反応を行ったところ、DHTPやこれまでに合成したナフタレン環を有するDHTP類縁体とは異なる反応性・位置選択性を示すことが明らかとなった。平成30年度には、これらの反応についてさらに詳細に検討を行っていく予定である。一方、これらの反応の機構解明については、NMRや質量分析による中間体の検出の難しさから目立った成果が得られなかった。今後、反応中間体を検出するためにさらなる工夫と検討が必要であると考えている。我々はこれまでに、基質捕捉型配位子であるジヒドロキシターフェニルホスフィン(DHTP)を開発し、様々な位置選択的反応に用いてきた。DHTPとパラジウムから成る触媒を用いると、入手容易なジクロロアニリン類と末端アルキンのオルト位選択的薗頭カップリングと環化によりクロロインドールが得られることを既に報告している。