hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生殖細胞における染色体構築様式とその制御に関する研究

本研究では核内因子Zscan4のin vivoの分子機能の解析を行った。内在性Zscan4を検出する抗体を用いたin vivoにおける発現の検討の結果、着床前初期胚のみならず、生殖細胞でZscan4の発現が見られることが判明した。興味深いことに、卵子のうちNSNと呼ばれる集団ではZscan4は核内に均一に観察されるのに対して、RNA pol IIによる転写が不活性化されているSNと呼ばれる集団ではdot状の核内配置を示すことが明らかとなった。これらの結果はZscan4が着床前初期胚のみならず生殖細胞においても何らかの機能を持つことを示唆している。本研究では生殖細胞と着床前初期胚・ES細胞に共通して見られる特殊な染色体の核内配置を制御する機構の理解を目的とする。マウスES細胞においてZscan4陽性期に特異的に見られる染色体の核内挙動は生殖細胞の減数分裂期のそれと類似点が見られる。そこで今年度はZscan4陽性の細胞集団を生体内で追跡できるようにZscan4c遺伝子座に蛍光レポーターを挿入したノックインマウスを作製した。Zscan4遺伝子座は複数のパラログ遺伝子と偽遺伝子で構成されており、互いに塩基配列レベルで高い相同性があるため通常のgene targeting法の適用が困難であったが、Zscan4c遺伝子の第2イントロン内に特異的なターゲット配列に対するCrispr guide RNAを用いて、この問題を克服できた。現在、ノックインマウスは個体解析に向けて他系統のトランスジェニックマウスとの交配を行っている。またマウスZscan4およびヒトマウスZscan4タンパク質に対する抗体を複数の動物種に対して作製し、生化学的解析や多重免疫染色による染色体構造解析で検討した。抗体によるaffinity精製と質量分析法を用いてマウスES細胞においてZscan4と会合する因子の同定を行った。これにより染色体構造に関連すると推定される複数の因子との会合が明らかとなった。さらにこの質量分析によりZscan4パラログ遺伝子のうち、タンパク質として機能しているものが判明し、塩基配列レベルで高い相同性がある故に従来のRT-PCR法では判定が困難であった問題に決着をつけることができた。またFACSソートによりZscan4陽性のマウスES細胞を回収し、ChIP-seq解析によりZscan4のゲノム上の局在解析を行った。本研究では生殖細胞と着床前初期胚・胚性幹細胞に共通してみられる特殊な染色体配置を制御する機構の理解を目的とする。マウスES細胞においてZscan4陽性期に見られる染色体の核内挙動は、生殖細胞の減数分裂期のそれと類似性が見られる。Zscan4をコードする複数のパラログ遺伝子とpseude遺伝子は7番染色体の900kbの領域に重複して多重遺伝子クラスターを形成している。これらの遺伝子は塩基配列レベルで互いに高い相同性があるために、通常のgene targetingの適用が技術的に困難であった。よって、これまでマウス個体レベルにおけるZscan4の欠損解析は難航を極めていた。Zscan4c遺伝子のイントロン内に特異的なターゲット配列とZscan4f遺伝子のイントロン内に特異的なターゲット配列に対するCrispe gRNAを用いて、Zscan4c-Zscan4f遺伝子間の600kbのクラスター領域を欠失させたES細胞を得ることが出来た。このZscan4c-Zscan4fクラスター欠失ES細胞を用いて、現在キメラマウスの作製を行っておりZscan4c-Zscan4fを欠失するstraight KOとして働くことが期待される。また昨年度にZscan4c遺伝子のイントロン内に特異的なターゲット配列に対するCrispe gRNAを用いて、まずZscan4c遺伝子にGFPとloxP配列をノックインしたES細胞を樹立していた。このZscan4c-GFP-loxPノックインES細胞に対して、下流のZscan4f遺伝子にcherryとloxP配列をノックインすることにより、CreでconditionalにZscan4c-Zscan4f遺伝子間の600kbのクラスター領域を欠失させるタイプのES細胞の取得を試みている。Zscan4は複数のパラログ遺伝子によってコードされているため、この遺伝子の機能欠損マウスを解析するには900kbの領域にまたがる遺伝子クラスター領域を欠損させる必要がある。しかしながらZscan4をコードする配列相同性の高い複数のパラログ遺伝子とpseude遺伝子がクラスターを形成していることが、Crispr Cas9システムを利用しても狙った箇所でのgene targetingを困難にしていた。今回Zscan4c-Zscan4f遺伝子間の600kbのクラスター領域を欠失させたES細胞を得ることが出来たことは、まずZscan4c-Zscan4fを欠損するマウスのin vivo解析に向けた研究材料が得られたという点で大きな前進であったと思われる。また、この組換えES細胞を取得する効率は低いながらも、Crispr Cas9システムを利用すればconditionalにZscan4c-Zscan4f遺伝子間の600kbのクラスター領域を欠失させるタイプのES細胞の取得もおそらく可能であろうとの道筋をつけたと考えられる。一連の研究は、これまで難航を極めていたマウス個体レベルにおけるZscan4遺伝子の欠損マウス解析に向けて大いに貢献したと考えれる。Zscan4はマウス着床前胚2細胞期とES細胞で特異的に発現することが知られている。マウスES細胞は、少なくとも9回の継代のうちに一度の割合でコロニー中モザイク状の" Zscan4陽性の遷移状態"を経ることが示されている。この状態は、あたかも着床前初期胚を模倣するepigenetic修飾の変化やzygotic遺伝子群の活性化を特徴とする。

また減数分裂に関連する遺伝子のectopicな発現やセントロメア領域heterochromatinの集合が観察されるなど、生殖細胞における挙動ともある種の類似が見られる。そこで本研究では内在性Zscan4のin vivoの分子機能の解明を行った。Zscan4遺伝子は複数のパラログ遺伝子から構成されるため、内在性Zscan4遺伝子クラスターのZscan4c遺伝子座にGFPをノックインしたES細胞およびマウスを作製して解析を行った。その結果、ES細胞内の内在性Zscan4cの発現パターンは全Zscan4陽性ES細胞のうち約1/3であることが判明し、特定のZscan4遺伝子座のみがstochasticに活性化されていることが示唆された。さらに内在性Zscan4を検出する抗体を用いた免疫染色によるin vivoにおける発現の検討の結果、着床前初期胚の2-cell stageのみならず、GV oocyteおよびパキテン期の精母細胞でZscan4の発現が見られることが判明した。興味深いことに、GV oocyteのうちNSNと呼ばれる集団ではZscan4は核内に均一に観察されるのに対して、RNA pol IIによる転写が不活性化されているSNと呼ばれる集団ではdot状の核内配置を示すことが明らかとなった。これらの結果はZscan4が着床前初期胚のみならず生殖細胞においても何らかの機能を持つことを示唆している。本研究では核内因子Zscan4のin vivoの分子機能の解析を行った。内在性Zscan4を検出する抗体を用いたin vivoにおける発現の検討の結果、着床前初期胚のみならず、生殖細胞でZscan4の発現が見られることが判明した。興味深いことに、卵子のうちNSNと呼ばれる集団ではZscan4は核内に均一に観察されるのに対して、RNA pol IIによる転写が不活性化されているSNと呼ばれる集団ではdot状の核内配置を示すことが明らかとなった。Zscan4遺伝子座は高度に重複したパラログ遺伝子と偽遺伝子で構成されるクラスターを形成しているためgene targetingが困難であると当初予想されたが、cripr-Cas9システムを用いてZscan4c遺伝子第2イントロン中に特異的な塩基配列を含むguide RNAのデザインにより組換え型ES細胞が得られた。この組換え型ES細胞よりキメラマウスを作製し、キメラマウスの次の世代F1へのgerm line transmissionも確認された。Zscan4c遺伝子座に蛍光レポーターを挿入したノックインマウスは個体解析に向けて他系統のトランスジェニックマウスとの交配を行っており、当初の計画以上に早く進行している。さらにマウスZscan4およびヒトマウスZscan4タンパク質に対する良質の抗体を複数の動物種より作製できたので、生化学的解析、多重免疫染色解析やChIP-seq解析を本格的に実行する準備が整った。
ラット象牙質・歯髄複合体構成細胞におけるギャップ結合構成蛋白質の局在

本研究の目的はラット歯牙の象牙質・歯髄複合体においてgap junction構成蛋白質であるconnexinの局在を蛍光抗体法で、connexinのmRNAの発現をin situ hybridization法で観察し、象牙質・歯髄複合体におけるgap junctionの意義を考察することにある。平成9年度までに報告者はラット切歯象牙質・歯髄複合体構成細胞においてconnexin43の局在を蛍光抗体法にて、またconnexin43 mRNAの局在をin situ hybridizationにて検索し、その局在を明らかとして、connexin43は象牙芽細胞の機能発現に関与している可能性が示唆された。平成10年度にはRT-PCR法を用いてmBNAの発現を検索した。その結果、歯胚部では極わずかにしか発現が認められなかったものの、切端側に向うにしたがって、発現が著明となっていった。特に根端部1/3の部分と中央部に発現が著明に認められた。またピークに達してからは切端側に向うにしたがって、発現が減弱していくことも明らかとなった。Connexin43は象牙芽細胞の成熟に伴って増加、減弱しておりことより、石灰化やコラーゲン線維の産生といった機能発現に関与している可能性が示唆された。また切端側に向うに従いconnexin43が減弱することより象牙芽細胞の老化に関係している可能性も示唆された。以上の結果を第40回歯科基礎医学会(名古屋)で発表した。現在、平成9、10年の結果をまとめたものを投稿準備中である。
血小板インテグリン活性化の分子機構の解析

活性化血小板は、動的にアクチン細胞骨格を再構成し、血管への粘着や凝集の反応を引き起こす。このアクチン細胞骨格の再構成には、低分子量Gタンパク質RhoAが関与している事が示されて来た。本研究において、RhoAの血小板におけるエフェクター分子として、2種類のフォルミンタンパク質、mDia1およびDaam1が同定された。フォルミンタンパク質によって細胞質中で重合されたアクチンの量をビーズを用いて半定量的に解析するアッセイ系を新規に確立し、このアッセイ系を用いて両分子がともに細胞質中でアクチンを重合する活性を持つことが確認された。さらに、mDial及びDaam1のアクチン重合活性は、阻害的な分子内結合が活性型Rhoによって解き放たれることにより発揮されることが分かり、Rhoによって直接的に制御されている事が証明された。また、アゴニストによって活性化された血小板中で、Daam1とRhoAが複合体を形成し、その複合体がアクチンを重合する活性を持っていることも示された。これらのことより、活性化血小板中において、活性型になったRhoAがフォルミンと複合体を形成してアクチン細胞骨格を再構成する反応に関与している事が考えられる。さらに、Daam1の主たるアクチン重合ドメインであるFH2ドメインの立体構造を、X線構造解析により解明して報告した。本研究の成果は、血小板の形態変化を司る分子機構を明らかにしたもので、血栓止血学及び細胞生物学(特に細胞骨格制御の分子機構解明)に寄与したといえる。血小板の活性化に応じた凝集反応において必要不可欠なintegrin活性化と、それに引き続くRhoA依存的な動的なアクチン細胞骨格の再構成を担う分子機構を探求するために、申請者がaffinity法で同定したRhoAエフェクター分子、Daam1とmDia1の生化学的解析をこの1年間中心的に行った。mDia1とDaam1はともに低分子量Gタンパク結合ドメインと、actin重合活性を持つとされるFH1-FH2ドメインを持ち、血小板内でもRhoAの活性化に応じてactinを重合する働きがあることが示唆された。申請者は、in vitroで蛍光actinを用いてDaam1及びmDia1がactin重合核形成活性、伸長活性を示すこと、RhoAによる部分的な活性化が見られることを確認した。さらに、申請者は、蛍光actinを用いた従来のアッセイ系は、単量体アクチン結合タンパク等、様々なactin修飾因子を含む細胞質中におけるactinの動態を必ずしも反映していないと考えた。すなわち、細胞質中ではG-actinとF-actinが平衡に達しているのに対し、従来のアッセイ系では非平衡状態から平衡状態への遷移速度の変化を観察している点、また、細胞質中ではADP型actinは重合できないのに対し蛍光actinの系ではATP型でもADP型でも同様に重合可能である点などで細胞内でのactin動態とアッセイ系の間に相違があり、細胞内での動的なactin再構成を研究する上で新しい系の開発が必要とされた。そこで、申請者は、固相化したDaam1やmDia1の活性ドメインを用いて、細胞質中よりactinを重合し、重合したactinの量を定量する系を開発した。また、Daam1のactin重合活性がmDia1など他のactin重合因子に比して著しく低いことに着目し、細胞質中にDaam1のactin重合活性を補助する因子があることを仮定した。そこで、Daam1タンパクに結合する細胞質タンパク質をアフィニティ法で単離した。このタンパク質はactinと相互作用することが一次構造より推測され、現在検討中である。また、東京工業大学の濡木研究室と協力してDaam1のFH2ドメイン(actin重合核形成活性を有するドメイン)の結晶構造を明らかにし、その解析を行った。これは、多細胞生物のforminファミリーのFH2ドメインの構造として、全体像が解かれた初めての例である。今後は、上記細胞質タンパク質がDaam1のactin重合活性に対して与える影響を解析するとともに血小板でのDaam1、mDia1のloss-of-function実験にも取り組む予定である。
患者血清中の自己抗体を用いた消化器ガン診断法の開発

本研究では血清中自己抗体を用いて診断に使える抗原タンパク質のセットの探索を目的としている。この研究において、どれだけ多くの人血清を収集できるかが鍵となる。患者血清についてはインフォームドコンセントの得られた状態での収集を行うことができた。しかしながら、正常人血清については患者群と年齢を合わせての収集が困難であったが、千葉大学病院職員の承諾の得られた方の血清を用いることができた。これまでに、大腸ガン細胞株9種でSDS-PAGE,Western Blottingによるスクリーニングを行い、特に違いの見られる細胞株1種に絞って抗原候補タンパク質の抽出を行うこととした。正常人血清、大腸ガン患者術前・術後血清を各8血清で解析を行い、正常人血清では結合せず、患者血清中の自己抗体にのみ結合する抗原タンパク質を3つ検出している。また、すべての人で必ず自己抗体が反応する抗原タンパク質があることもわかった。3つの抗原タンパク質を同定することもできた。しかし、個人差が非常に大きいため、正常人と患者を100%識別することが困難であった。今回見つけた3つの抗原候補タンパク質も正常人で検出された人は0人であったが、患者では8人中56人で検出された。また、この抗原タンパク質をバリデーション研究のために細胞株からの大量精製を試みたが、もともと細胞中での存在量が少ないこともあり、大量精製が難航しバリデーション研究まで行うことができなかった。バリデーション研究用の患者血清も大腸ガン、食道ガン、胃ガン、膵臓ガンで収集することができたので、今後使用しバリデーション研究を行う。また研究を開始するにあたり、術前・術後で比較することで自己抗体が減少するのではないかと考えていたが、術後採血の時期が手術から1ヶ月程度と短いためか、あまり変化が見られなかった。これについては引き続き、退院後定期健診等でこられた方からの協力をお願いしていく。しかしながら、正常人血清については患者群と年齢を合わせての収集が困難であった。そこで千葉大学病院職員の承諾の得られた方の血清を用いることとした。これまでに、大腸ガン細胞株9種でSDS-PAGE, Western Blottingによるスクリーニングを行い、特に違いの見られる細胞株1種に絞って抗原候補タンパク質の抽出を行うこととした。しかし、個人差が非常に大きいため、正常人と患者を100%識別することが困難である。今後、臨床・検査データを踏まえて画像解析を再度行う必要性がある。また現在、この抗原タンパク質の同定及び、バリデーション研究のために細胞株からの大量精製を行っている。同時に、バリデーション研究用の患者血清も大腸ガン、食道ガン、胃ガン、膵臓ガン等で収集している。これについては、退院後定期健診等でこられた方からの協力のお願いを考えている。
社会ネットワークを利用した創造的な活動の支援に関する研究

本研究では創造的活動をコンピュータで支援する仕組みを提案することが目的とするが,とくに人間間の関係,すなわち社会ネットワーク(social network)に注目し,社会ネットワークを利用することで新しい創造活動支援を実現することを狙っている.創造的活動としては研究論文や文書などの執筆発表活動を対象にして,その活動に有用な情報を適宜獲得したり,関連する人々とコミュニケーションを可能とするような支援を行うことを目標とする.そこで,本研究では調査型研究,モデル構築,システム構築の3つの側面を相補的に実施することで,多面的かつ集中的にこの問題の解決を行った.調査型研究では論文発表データやWebから人間関係の分析を行う.モデル構築では創造的活動支援における社会ネットワークの役割を分析モデル化する.システム構築では実際に社会ネットワークを抽出したり,それに基づく創造活動支援を行うシステムを試作した.具体的な分析としては科研費における計量情報学分析や論文引用ネットワークの分析,大学における教授ネットワークの分析を行った.また消費者間ネットワークと購買行動についての研究も行った.システム構築の具体例としては社会ネットワーク抽出の技術を広く使ってもらうために、「ネットワーク作る君」のシステム構築を行なった。応用システムとしては学術会議支援や博物館来館者支援システムを構築した.本研究では創造的活動をコンピュータで支援する仕組みを提案することが目的とするが,とくに人間間の関係,すなわち社会ネットワーク(social network)に注目し,社会ネットワークを利用することで新しい創造活動支援を実現することを狙っている.創造的活動としては研究論文や文書などの執筆発表活動を対象にして,その活動に有用な情報を適宜獲得したり,関連する人々とコミュニケーションを可能とするような支援を行うことを目標とする.そこで,本研究では調査型研究,モデル構築,システム構築の3つの側面を相補的に実施することで,多面的かつ集中的にこの問題の解決を行った.調査型研究では論文発表データやWebから人間関係の分析を行う.モデル構築では創造的活動支援における社会ネットワークの役割を分析モデル化する.システム構築では実際に社会ネットワークを抽出したり,それに基づく創造活動支援を行うシステムを試作した.具体的な分析としては科研費における計量情報学分析や論文引用ネットワークの分析,大学における教授ネットワークの分析を行った.また消費者間ネットワークと購買行動についての研究も行った.システム構築の具体例としては社会ネットワーク抽出の技術を広く使ってもらうために、「ネットワーク作る君」のシステム構築を行なった。応用システムとしては学術会議支援や博物館来館者支援システムを構築した.本研究では創造的活動をコンピュータで支援する仕組みを提案することを目的とするが,とくに人間間の関係,すなわち社会ネットワーク(social network)に注目し,社会ネットワークを利用することで新しい創造活動支援を実現することを狙っている.創造的活動としては研究論文や文書などの執筆発表活動を対象にして,その活動に有用な情報を適宜獲得したり,関連する人々とコミュニケーションを可能とするような支援を行うことを目標とする.まず,研究者が研究活動をする際に,どのようなネットワークを持って研究を行っているのかの検討を行い,文献データを用いて,トピック,研究者,論文の間の関係を抽出し,ネットワーク構造の関係を取り出すことを試みた.また,平成17年度人工知能学会全国大会において社会ネットワークに着目した学会支援システムを運用した。また、そのネットワークの時系列的な分析を行った。Webからの社会ネットワーク抽出については、同姓同名問題の解決やスケーラビリティの確保など、さまざまな技術的側面から研究を進めている。また、得られたネットワークを創造的なコミュニケーションにつなげていくために、特にシステムのインタフェースやデザイン面からの工夫を重点的に行っている。さらに学会全国大会や国際会議の参加者の社会ネットワークの把握と協同的な創造的活動のため、アバターを用いたオンラインコミュニティ支援のための試作システムであるTelMeA Theatreの運用を、第19回人工知能学会全国大会およびユビキタスコンピューティング関係の国際会議であるUbiComp2005で行い、データを収集した。また、国立民族学博物館における特別展の展示ガイドシステムの設計・導入を行うとともに、博物館の収蔵資料データに対して既存の研究論文等の文章を関連付けや、新たな展示説明文等の執筆を支援するシステムについて検討を行った。本研究では創造的活動をコンピュータで支援する仕組みを提案することが目的とするが,とくに人間間の関係,すなわち社会ネットワーク(social network)に注目し,社会ネットワークを利用することで新しい創造活動支援を実現することを狙っている.具体的には以下のような研究を行った.解析としては,まず特定の大学の教員のソーシャルネットワークをWebマイニングにより抽出した。英語サイト、日本語サイト、大学サイト内の三種類の異なるWebサイトからのソーシャルネットワークの抽出を行い、それぞれの違いに関する分析を行った。また、ネットワーク構造と創造性(今回は各教員の論文数を創造性を示す指標として用いた)との関係について調査を行った。また,本研究ではブログ記事や新聞記事をメタデータとみなし,これらメタデータからの関心動向の解析を行うことで創造的活動の支援を行う.今年度は,(A)複数の言語で記述されたブログ記事を対象とした言語横断型関心解析,(B)感情表現を用いた新聞記事を対象とした感情分析について研究を行った.システム作成としては,人間の関係を利用した情報利用ツールの試作を行った.特に,人間が情報をやりとりする時の関係に着目し,それを利用した効果的な情報利用方法についての研究を行った.また応用面においては,民族学・人類学における研究の発表活動の一環である博物館における展示に着目し、その展示作成や展示見学における創造的活動を支援するシステムの設計・開発を行っている。

展示見学者が展示を介してどのような観点から研究者や研究成果に興味を持つかを調査・分析することをひとつの目的として、個々の研究者の展示に対する複眼的な視点を携帯型情報端末を用いて展示設計の中で複層的に提示するシステムを開発し、運用実験および結果の分析を行った。本研究では創造的活動をコンピュータで支援する仕組みを提案することが目的とするが,とくに人間間の関係,すなわち社会ネットワーク(social network)に注目し,社会ネットワークを利用することで新しい創造活動支援を実現することを狙っている.具体的には以下のような研究を行った.本年度は最終年度であるのでいくつかのツールを作成した.研究者が研究活動をする際には,さまざまなネットワークを用いている.そこでトピック,研究者,論文の間の関係を抽出し,それらの関係を利用した情報利用ツールの試作を行った.また,昨年度よりの言語横断型関心解析システムの継続的開発に加えて,(1)スパムブログに関する調査と調査支援ツールの開発,(2)携帯電話とQRコードを用いた実世界における人と人工物の関係に関する調査を行った.社会ネットワーク抽出の技術を広く使ってもらうために、「ネットワーク作る君」のシステム構築等を行なった。分析としては引き続き科研費における計量情報学分析を行った.また消費者間ネットワークと購買行動についての研究も行った.
トライボシステム加振法を用いた液晶分子の配向制御の研究

液晶ディスプレイ(LCD : Liquid Crystal Display)の表示特性は,ガラス基板間に封入されている液晶分子の配向特性により決定される.それ故,液晶分子の配向特性がLCDの安定生産の鍵を握る.現在,液晶分子を配向させるためにラビング布で高分子膜を擦る「ラビング法」が用いられている.しかし,均一な摩擦力負荷のための制御指針が存在しないためLCD生産の低歩留まりにつながっている.本研究では,液晶分子の均一配向を実現するためのラビング法の開発を目的とする.1年目の本年は,LCDの表示特性に影響を及ぼすラビング布の剛性と毛並み方向及びそれらの面内分布評価システムの開発を行い,その有効性を実証した.本評価法の詳細及び得られた結果を以下に示す.(1)臨界の周波数,振幅以上で加振したラビング布上において円盤及び球は,ラビング布の毛並み方向に沿って水平移動及び自転することを明らかにした.さらに加振されたラビング布上における円盤の水平移動速度及び自転速度は,ラビング布の剛性に比例することを実験と理論により明らかにした.これらは,ラビング布の剛性と毛並み方向を加振されたラビング布上における円盤や球の挙動によって評価できることを意味している.(2)ラビング布の剛性,毛並み方向及びそれらの均一性を定量的に評価できるパラメータとして加振されたラビング布上における円盤の水平移動速度,移動方向及びそれらの分散値を導入した.さらに,円盤の水平移動速度分散値,移動方向分散値を両軸としたラビング布の剛性及び毛並み方向の均一性を定量的に評価できる「ラビング布評価マップ」を提案し,その有効性を実証した.液晶ディスプレイ(LCD : Liquid Crystal Display)の表示特性は,ガラス基板間に封入されている液晶分子の配向特性により決定される.それ故,液晶分子の配向特性がLCDの安定生産の鍵を握る.現在,液晶分子を配向させるためにラビング布で高分子膜を擦る「ラビング法」が用いられている.しかし,均一な摩擦力負荷のための制御指針が存在しないためLCD生産の低歩留まりにつながっている.本研究では,液晶分子の均一配向を実現するためのラビング法の開発を目的とする.1年目の本年は,LCDの表示特性に影響を及ぼすラビング布の剛性と毛並み方向及びそれらの面内分布評価システムの開発を行い,その有効性を実証した.本評価法の詳細及び得られた結果を以下に示す.(1)臨界の周波数,振幅以上で加振したラビング布上において円盤及び球は,ラビング布の毛並み方向に沿って水平移動及び自転することを明らかにした.さらに加振されたラビング布上における円盤の水平移動速度及び自転速度は,ラビング布の剛性に比例することを実験と理論により明らかにした.これらは,ラビング布の剛性と毛並み方向を加振されたラビング布上における円盤や球の挙動によって評価できることを意味している.(2)ラビング布の剛性,毛並み方向及びそれらの均一性を定量的に評価できるパラメータとして加振されたラビング布上における円盤の水平移動速度,移動方向及びそれらの分散値を導入した.さらに,円盤の水平移動速度分散値,移動方向分散値を両軸としたラビング布の剛性及び毛並み方向の均一性を定量的に評価できる「ラビング布評価マップ」を提案し,その有効性を実証した.
音楽認知の文化差の生起機序：その神経基盤，脳計算，発達過程の総合的検討

本研究では,調性知覚の処理に焦点を当て,そこに見られる文化的差違の生起機序を検討する。具体的には,幅広い音楽文化の成員を対象に,行動実験と脳機能計測実験を行い,調性知覚の文化差の実態と,調性知覚に関する神経基盤の文化普遍性と文化固有性を明らかにする。また,行動実験で観察された調性知覚をシミュレートできる神経回路網モデルを文化ごとに構築し,そのモデルを文化間で比較することで,脳計算原理における文化普遍性と固有性を見出す。さらに,調性知覚の発達過程における文化差も検討する。最終的には,蓄積した研究知見を基にし,生得的制約と文化的制約の両方を兼ね備える脳内調性知覚情報処理の過程モデルの提案を目指す。
Ｔ細胞分化を制御する転写因子ネットワークの解明

ヒトの健康維持に必須の免疫系の機能調節に重要なT細胞の分化を制御する転写因ネットワークの解明を目指して研究を行った。本研究の成果として、胸腺内でのCD4ヘルパーとCD8キラー系列決定機構においてThpok転写因子とRunx転写因子の拮抗的相互作用が中心的な役割を果たすこと、Thpok遺伝子のエピジェネティック制御機構の解明、新規のThpok発現調節因子としてBcl11b転写因子とSATB1転写因子の同定といった成果を得た。また、CD4ヘルパーT細胞には腸管ではCD8を再発現し、キラー活性を有する細胞へのリプログラムする分化可塑性を有していることを明らかにした。T細胞は免疫反応を担うと共に免疫応答の調節を行う重要な細胞群であり、異なる機能を持つ幾つかの細胞亜群から構成される。T細胞の機能異常や分化バランスの異常によって種々の免疫疾患が誘発されることから、これら免疫疾患の病態を理解し、医療に応用可能なT細胞分化制御技術を開発することは医学・免疫学の重要な課題である。本研究課題では、異なるT細胞亜群の分化を制御する転写因子ネットワークの解明を目的に研究を遂行する。本年度は免疫応答を負に制御し、その分化異常が自己免疫疾患の発症と深く関与する制御性T細胞(Treg)の分化に着目して研究を行った。制御性T細胞特異的にRunx転写因子の機能不全を誘導したマウスを作製した所、Treg細胞は存在するが自己免疫疾患が自然発症したことから、Runx転写因子の機能がTreg細胞の免疫抑制機能の獲得に重要であることが明らかとなった。次にその分子機構を解析し、Treg細胞の分化に必須のFoxp3遺伝子内の複数の発現制御領域にRunx転写因子複合体が結合することで、Foxp3の発現を正に制御していることを明らかにした。新たな自己免疫疾患モデルマウスを確立し、Treg細胞分化を制御する転写因子ネットワークの一端を解明した研究成果は、自己免疫疾患発症機序の解明に繋がるものであり、国際科学雑誌『Immunity』及び『Journal of Experimental Medicine』に発表した。その他、胸腺内でのNKT細胞分化にRunx1転写因子を介した遺伝子発現抑制機構が関与すること、Runx転写因子複合体の機能は正常なγδT細胞分化に必須であることを明らかにした。本年度は胸腺内でのヘルパー系列とキラー系列への分化運命を制御する転写因子ネットワークの新たな構成転写因子を同定した。MAZR転写因子はCD8の発現を負に制御する転写因子として同定されたが、その遺伝子変異マウスを解析することでMAZRがThPOK遺伝子内のサイレンサー活性を生に制御することでキラー系列への分化誘導にも重要な役割を果たすことを明らかにし、その成果を国際科学雑誌『Nature Immunology』に発表した。またNKT細胞分化でのThPOK転写因子の機能を明らかにした成果を『Journal of Experimental Medicine』に発表した。その他、ThPOKサイレンサー結合因子複合体の精製による新規ThPOKサイレンサー結合因子の同定の成果とThPOK遺伝子内の新規エンハンサー領域の同定とその機能解析の成果を『第14回国際免疫学会議』で発表した。またRunx転写因子複合体の機能が皮膚免疫で重要なγδT細胞(DETC細胞)の分化に必須であるLTi細胞ことを明らかにした。本年度は胸腺内でのヘルパー系列とキラー系列への分化運命を制御する転写因子ネットワークの中で最も重要な機能を持つThPOK遺伝子の発現制御機構の解明を中心に研究を行った。特にThPOK遺伝子内のサイレンサー結合因子の同定を試み、その結果新たなサイレンサー結合因子を同定した。更に発生工学的手法によるそれら分子の機能解析を行い、T細胞分化制御転写因子ネットワークの新規構成転写因子を同定し、その成果を国内及び国際会議で発表した。その他、ThPOK遺伝子内の新規エンハンサー領域の同定とその機能解析を行い、またThPOK遺伝子のエピジェネティクな発現制御機構について特にヒストン修飾を中心に解析した。

またT細胞分化制御に重要なCD8遺伝子の発現制御機構に関して、新たな知見を得、その一部は共同研究の成果として「Proc.Natl.Acad.Sci.USA」も発表した。その他に、皮膚免疫で重要なγδT細胞(DETC細胞)の分化過程でRunx転写因子複合体の機能解析を行った。T細胞は免疫応答を担うと共にその調節を行う重要な細胞群であり、異なる機能を持つ細胞亜群から構成される。T細胞の機能や分化バランスの異常によって種々の免疫疾患が誘発されることから、これら免疫疾患の病態を理解し、医療に応用可能なT細胞分化制御技術を開発することは医学・免疫学の重要な課題である。本研究課題では、T細胞の分化を制御する転写因子ネットワークの解明を目的に研究を遂行した。平成25年度は本研究の中心課題である胸腺内でのヘルパー/キラー系列制御機構の中核であるThpok遺伝子の発現制御機構について、制御領域間の相互作用の解析、局所クロマチン構造修飾、制御機構の進化的な側面から研究を行った。制御領域間相互作用解析では、制御領域の位置関係を改変する合成生物学的解析を、局所クロマチン構造の計測には新規手法であるiChIP法を施行した。またサイレンサー結合因子として同定したBcl11b転写因子、SATB1転写因子に関して主に変異マウスの表現型解析を行った。その結果、これら制御因子による3次元的な局所クロマチン構造の変化がThPOK遺伝子の発現調節スイッチとして機能していることを示す知見を得た。また昨年度にThpok遺伝子のエピジェネティック制御に関して論文を発表したが、今年度は国際共同研究の成果として、ヒストン脱アセチル化酵素であるHDACがCD4ヘルパーT細胞分化過程でのCd8遺伝子の発現抑制やRunx3遺伝子の発現抑制を介して、ヘルパーT細胞機能の獲得とその維持に重要な働きをしていることを明らかにし、国際雑誌「Nature Immunology」に報告した。また、Runx転写因子はCD4ヘルパーT細胞でのCCケモカイン遺伝子群の発現抑制に必須であることを確認した。Runx転写因子はTh1細胞でのIL4遺伝子の発現抑制に関与するが、この過程ではRunx1遺伝子近傍から産生される非コード長鎖RNAとRunx複合体との会合が重要な働きをする新規の知見を得た。T細胞は免疫応答を担うと共にその調節を行う重要な細胞群であり、異なる機能を持つ幾つかの細胞亜群から構成される。T細胞の分化バランスの異常によって種々の免疫疾患が誘発されることから、免疫疾患の病態を理解し、医療に応用可能なT細胞分化制御技術を開発することは医学・免疫学の重要な課題である。平成24年度は胸腺内でのヘルパー/キラー系列への分化運命制御において最重要と位置づけられるThPOK遺伝子の発現制御機構の解明を中心に研究を行った。
教育費負担と学生に対する経済的支援のあり方に関する実証研究

本研究は、我が国の教育費の家計負担が諸外国に比べ著しく重く、とりわけ低所得層ではローン負担が重く、ローン回避傾向がみられることを明らかにした。そのため大学進学等について、所得階層別格差が大きく、しかも2006年当時と比べて拡大していること、経済的理由で進学を断念している者が毎年少なくても6万人にのぼると推計した。これに対して、学生に対する経済的支援について、給付奨学金や所得連動型制度の導入など具体的な制度設計を含めた政策的提言を行った。本研究は、大学教育に対する費用負担と学生支援の現状を明らかにすることを目的として、海外調査と国内実証研究の2つの柱からなる。海外調査については、これまでの調査結果と新たに収集した資料をもとに、アメリカ、イギリス、オーストラリア、スウェーデン、ドイツ、韓国、中国の7カ力国に日本を加えた「教育機会均等への挑戦-授業料・奨学金の8カ国比較」を近く、東信堂より刊行する。さらに、この成果をもとに、イギリス、中国、オーストラリアについて、東京大学大学総合教育研究センターのワークショップとして、成果を公開している。諸外国に比較して我が国の家計の教育費負担の重さと学生への経済的支援の少なさが明らかにされた。実証研究については、「東京大学の学生の時系列分析」を2011年5月の日本高等教育学会で報告し、それを含む3つの東大生調査の分析を行った「学生から見た東京大学-3つの東大生調査から-」を東京大学・大学総合教育研究センターより刊行した。これらから、家計の教育費負担が年々増加していること、学費の中で授業料負担が増加しており、修学費などが減少していることが明らかにされた。さらに、全国大学生協連合会の「学生生活実態調査」と「新入生の保護者の教育費負担調査」について、1991年からの調査の時系列分析を実施することになり、準備を進めている段階である。また、リクルート「カレッジ・マネジメント」誌の協力を得て、「全国大学授業料・奨学金調査」を実施する準備を進めている。さらに、日本学生支援機構「学生生活調査」については、平成20年度と22年度調査の個票を分析する準備を進めている。また、東京大学の卒業生を対象とした「卒業生調査」についても、来年度実施に向けて、準備を進めている。これには、さらに他の大学卒業生も対象に加えるか検討中である。本研究は、海外調査と国内実証研究の2つの柱からなる。海外調査については、平成25年度は、中国とイギリスに現地調査を行った。それぞれ学生支援に関する公的機関、政府関係者、研究者へのインタビューと資料収集を行った。特にイギリスについては、日本学生支援機構との合同調査で、我が国でも導入が検討されている所得連動型返済プランについて、実務者や研究者から基本的な思想から詳細な制度設計にいたるまで、情報を入手することができた。これまでの調査結果と新たに収集した資料をもとに、アメリカ、イギリス、中国、オーストラリアに関する比較研究を実施し、成果を公表した(下記、雑誌論文参照)。実証研究については、文部科学省先導的大学改革推進委託事業「高等教育機関への進学時における家計負担に関する調査研究」を東京大学が受諾し、本研究の研究代表および連携研究者がこれに委員として参加した。さらに同じく文部科学省生涯学習施策に関する調査研究事業「専修学校における生徒・学生支援等に対する基礎調査」に研究代表者および連携研究者が参加した。これらによって、日本学生支援機構「学生生活調査」や「専修学校基礎調査」や文部科学省「子どもの学習費調査」などの既存調査や、専門学校調査、専門学校生調査、昨年度本研究において実施した「高校卒業生の保護者調査」と同様の調査として「高校卒業者の保護者調査」や「高校3年生保護者調査」や「中学3年生の保護者調査」などを実施した。このように、本研究の研究代表及び連携研究者が委託事業などの調査研究に参加することにより、より大規模な様々な調査を実施することができ、成果を報告書として取りまとめるとともに、さらに分析を継続している。海外調査については、中国とアメリカに現地調査を行い、これまでの調査結果と新たに収集した資料をもとに、アメリカ、イギリス、オーストラリア、スウェーデン、ドイツ、韓国、中国の7カ国に日本を加えた「教育機会均等への挑戦ー授業料・奨学金の8カ国比較」を、東信堂より2012年10月に刊行した。また、東京大学・大学総合教育研究センターより「オバマ政権の学生支援改革」として報告書を刊行した。さらに、「日英高等教育改革の動向」シンポジウムを4月に開催し、6月に大学総合教育研究センターワーキングペーパーとして刊行した。これらの一連の調査とシンポジウム等により諸外国に比較して我が国の家計の教育費負担の重さと学生への経済的支援の少なさが明らかにされた。この成果の一部をAccess and Cost-Sharing in Japanese Higher Educationとして同年11月の北京フォーラムで報告するとともに、ワーキングペーパーとして刊行した。実証研究については、「高校卒業生の保護者調査」を2012年10月に実施し、1,064名から回答を得た。

この結果、私立大学だけでなく国公立大学についても、所得階層による格差が拡大していることが明らかにされた。さらに、全国大学生協連合会の「学生生活実態調査」について、1991年からの調査の時系列分析を実施し、同主催のシンポジウム「バブル崩壊後の学生の変容と現代学生像」(2012年11月)において、分析結果の一部を報告し、同名で報告書が刊行された。また、「カレッジマネジメント」誌の協力を得て、「全国大学授業料・奨学金調査」を2012年6月に実施し、結果の一部を同誌12月号に掲載した。さらに、日本学生支援機構「学生生活調査」については、平成20年度と22年度調査の個票の分析を実施中である。本研究は、海外調査と国内実証研究の2つの柱からなる。海外調査については、平成26年度は、イギリスとデンマークに現地調査を行った。国内実証研究については、連携研究者と研究協力者により分析を行い、これまでの調査結果と新たに収集した資料をもとに、これら2カ国に日本の調査統計分析を加えた「教育費負担と学生に対する経済的支援のあり方に関する実証研究」を、東京大学大学総合教育研究センターものぐらふ13として2015年3月に刊行した。日本の調査統計分析としては、全国大学授業料・奨学金調査、私立大学学部別授業料調査、大学独自奨学金調査の3つの調査を分析し、全国の大学の状況について分析した。これに対して、大学生、専門学校生、ひとり親家庭の経済的支援について、「学生生活調査」や「高校生保護者調査」や「専門学校生調査」から分析を行った。さらに高校生の進路と所得階層の関連について、「高卒者保護者調査」と「高校生保護者調査」から分析した。これらに加えて、日本学生支援機構の奨学金の延滞要因についての分析を行った。これらの一連の調査とシンポジウム等により諸外国に比較して我が国の家計の教育費負担の重さと学生への経済的支援の少なさが明らかにされた。保護者調査の結果から、高等教育への進学を望みながら、経済的理由で進学を断念した者が毎年少なくても1万人以上にのぼると推計された。科研の4年間の成果の一部をもとに、関係者への成果の還元のため、イギリス、アメリカ、中国、日本の学生支援の研究者を招聘し、日本学生支援機構と共催で3月9日10日に国際シンポジウム「高等教育の費用負担と学生支援ー日本への示唆」を国際交流館と東京大学において実施した。また、これらの調査結果をいくつかの雑誌に掲載することにより成果の周知を図った。26年度が最終年度であるため、記入しない。教育社会学26年度が最終年度であるため、記入しない。海外調査、実証研究とも概ね順調に進展しているが、研究計画のうち、大学院生に対する調査については、まだ、計画段階で実施は来年度以降になる予定である。さらに、教育費負担の推計についても、調査結果を待って来年度以降実施する予定である。このため、ほぼ計画通り進行していると考えられる。
視床-大脳皮質神経回路における同期的神経発火の機能解析

感覚入力(視覚・聴覚・体性感覚)は、一旦視床に集約し、その後大脳皮質へ運ばれる。視床における神経細胞群(視床リレー細胞)は、同期して発火することが知られている。この発火の同期性の機能的役割を明らかにするためには、視床からの同期出力が大脳皮質でどのように受け取られるか調べる必要がある。本課題では、視床と大脳皮質が連結したスライス標本を用いて、この問題に取り組んだ。視床リレー細胞は、大脳皮質4層主要細胞であるregular-spiking cell(RS細胞)に直接興奮を与えるだけでなく、大脳皮質4層内のfast-spiking interneuron(FS細胞)を介しフィードフォワード抑制入力をRS細胞に与えることがこれまで知られていた。しかしながら、同期発火は複数の視床細胞で生じるものであるから、複数の視床細胞から大脳皮質4層細胞へのシナプス配線図の理解が必須である。平成18年度においてこの問題に取り組んだ結果、複数の視床リレー細胞があるRS細胞に収束性のシナプス結合を形成していた場合、その同じ投射線維がFS細胞にも収束性のシナプス結合を形成するという結合ルール(収束性フィードフォワード抑制回路)を見出した。平成19年度では、この特徴的な抑制回路がどのように機能しているのか、スライスパッチクランプ記録にダイナミッククランプ法を組み合わせることによって取り組んだ。結果、FS細胞が脱分極状態にあると、視床からの入力が同期していた方がよりよく大脳皮質4層主要細胞(RS細胞)を興奮させることが分かった。しかしながら、同じ神経配線上でただFS細胞を静止膜電位付近に過分極させると、逆に視床からの入力タイミングがむしろずれた方がよりよくRS細胞を興奮させることが明らかとなった。これらの結果は、大脳皮質4層介在性抑制細胞であるFS細胞の膜電位に依存して、異なる同期タイミングの視床入力が大脳皮質へ伝播することを示唆している。感覚入力(視覚・聴覚・体性感覚)は、一旦視床に集約し、その後大脳皮質へと送られる。視床における神経細胞群(視床リレー細胞)は、同期して発火していることが知られている。そこで本課題では、視床と大脳皮質が連結したスライスをマウス体性感覚領域において作成し、視床-大脳皮質神経回路の電気生理学的解析を行う。視床リレー細胞は、大脳皮質4層主要細胞であるregular-spiking cell (RS cell)に直接興奮を与えるだけでなく、皮質4層内のfast-spiking interneuron (FS cell)を介しフィードフォワード抑制入力をRS cellに与えることが知られている。同期発火は複数の視床細胞で生じるものであるから、複数の視床細胞からこれら大脳皮質4層細胞へのシナプス配線図を知ることが重要である。そこで本年度は、大脳皮質4層細胞のトリプルパッチクランプ記録に、複数の視床細胞の単一繊維刺激を組み合わせ、多対多のシナプス配線パターンを調べた。結果、単一視床繊維はRS cellとFS cellに発散性のシナプス結合を形成していることが明らかになった。定量的に解析すると、RS cellに投射する視床繊維は近接するFS cellに非常に高い確率(97%)で発散性結合を形成していた。この結果は、RS cellへの直接結合と、FS cellを介したフィードフォワード抑制結合は、非常に正確にカップルしていることを意味している。加えて、複数の視床繊維はFS cellの方により強い収束性結合を形成していることも明らかとなった。この結果は、FS cellの方がより多くの視床入力を受けることを意味している。
有機無機複合体多層薄膜を用いた新規蓄光デバイスの開発

本研究課題の新規蓄光デバイスは、配列化した半導体ナノ粒子層とインターカレーションイオンを収納できるナノ空間を作る有機分子との複合体で構成される。自己組織化によってナノ構造を有する半導体材料を物理気相蒸着法および湿式化学合成法を用いて作製し、サイズ制御と構造解析を行った。物理気相蒸着法として、分子線エピタキシー法を用いてSi基板表面上にGaAsナノ粒子を蒸着させた。得られたナノ粒子薄膜に対して、高分解能透過型電子顕微鏡による観察を行った。成長時間を変えてナノ粒子の形状異方性を調べたところ、格子ひずみが加わる方向と、基板と平行な面における形状異方性との間に、強い相関があることを明らかにした。また、湿式化学合成法として、界面活性剤水溶液中での化学合成により様々な形状を有するZnOナノ結晶を合成した。作製条件が形状変化に与える影響について重要な知見を得た。得られた試料の蓄光性を評価したが、蓄光性が非常に低いことが分かった。これは、試料中に多くの格子欠陥が存在するため、光励起キャリアの寿命が短いことが原因だと考えられる。一方、放射状に伸びた形状のZnO結晶については、放射状ロッドの隙間にナノ空間を有するため、水溶液中で優れた光触媒特性を発揮することが分かった。本研究課題の新規蓄光デバイスは、配列化した半導体ナノ粒子層とインターカレーションイオンを収納できる隙間を作る有機分子層との多層膜で構成される。基板上の半導体ナノ粒子サイトには優先的に有機分子が吸着するため、規則的な配列構造を有した有機分子層の作製のためには、サイズや形状が制御された半導体ナノ粒子薄膜が必要となる。本年度は、基板との格子定数の違いに起因する格子ひずみによって高密度に自己組織化した半導体ナノ粒子薄膜を作製し、サイズと形状の制御に関する研究を行った。分子線エピタキシー法を用いてSi(100)基板表面上にGaAsナノ粒子を蒸着させた。成長温度は673K、成長速度は0.8monolayer/min、V/III族分圧比は30とした。ナノ粒子の成長過程は反射高速電子回折によりその場観察した。ナノ粒子薄膜を作製後に、基板表面に対して垂直方向および平行な方向から高分解能の透過型電子顕微鏡(TEM)による観察を行い、形状と結晶構造を評価した。基板垂直方向からのTEM観察の結果、ナノ粒子は長方形の底面を持ち、それぞれのエッジは<011>方向と平行であり、サイズの増大にともない、積層欠陥が導入され、形状の異方性が増大することが分かった。一方、断面観察の結果、GaAsナノ粒子は堆積量の増加にともない基板表面と小さな角度を持つstepped mound型の構造から、4つの{111}ファセットからなるhut cluster型のGaAsナノ粒子に成長することが分かった。これらの結果より、粒子の高さの増大にともない格子ひずみが増大し、ナノ粒子中の{111}面に積層欠陥が導入されることによってひずみを緩和し、この{111}面の積層が増大する方向に結晶が増大するため、底面が長方形の形状異方性を持つナノ粒子が形成するものと考えられる。今年度は、自己組織化によってナノ構造を有する半導体材料を物理気相蒸着法および湿式化学合成法を用いて作製し、サイズと形状の評価を行った。物理気相蒸着法として、分子線エピタキシー法を用いてSi(100)基板表面上にGaAsナノ粒子を蒸着させた。ナノ粒子薄膜を作製後に、基板表面に対して垂直方向および平行な方向から高分解能の透過型電子顕微鏡(TEM)による観察を行った。成長初期のGaAsナノ粒子は基板と平行な面内においてほぼ東方的な形状を持つが、底面のサイズが20nmを超えるほどの大きさを持つと、徐々に<011>方向に伸びた異方的な形状に変わることが分かった。これは、<011>方向に優先的に積層欠陥や転位が形成され、その結果蓄積された格子ひずみが異方的に緩和されるためだと考えられる。

湿式化学合成法として、水溶液中での化学反応を利用して、単結晶ZnOを一括合成した。ZnOは一次元的なロッド状の形状を持ち、格子欠陥に起因するオレンジ色の蛍光を示した。また、界面活性剤水溶液中での合成により、ロッドが放射状に伸びた形状のZnOが得られることが分かった。この放射状ロッドの隙間の空間での光化学反応を利用した新しい光機能性の発現が期待される。本研究課題の新規蓄光デバイスは、配列化した半導体ナノ粒子層とインターカレーションイオンを収納できるナノ空間を作る有機分子との複合体で構成される。昨年度に引き続き、今年度は自己組織化によってナノ構造を有する半導体材料を物理気相蒸着法および湿式化学合成法を用いて作製し、サイズ制御と構造解析を行った。物理気相蒸着法として、分子線エピタキシー法を用いてSi基板表面上にGaAsナノ粒子を蒸着させた。得られたナノ粒子薄膜に対して、高分解能透過型電子顕微鏡による観察を行った。成長時間を変えてナノ粒子の形状異方性を調べたところ、格子ひずみが加わる方向と、基板と平行な面における形状異方性との間に、密接な相関があることを明らかにした。また、湿式化学合成法として、界面活性剤水溶液中での化学合成により様々な形状を有するZnOナノ結晶を合成した。作製条件が形状変化に与える影響について重要な知見を得た。得られた試料の蓄光性を評価したが、蓄光性が非常に低いことが分かった。これは、試料中に多くの格子欠陥が存在するため、光励起キャリアの寿命が短いことが原因だと考えられる。一方、放射状に伸びた形状のZn0結晶については、放射状ロッドの隙間にナノ空間を有するため、優れた光触媒特性を持つことも分かった。
糖関連中分子の位置選択的精密合成

本研究では、糖関連物質の合成において不可避であった多段階の保護-脱保護に基づかない、無保護糖の連続位置選択的官能基化に基づく新しい逆合成解析により、生理活性配糖体中分子の効率的合成法の開発を研究対象としている。この達成により、同一官能基の反応性をも制御し得る有機合成化学の力を示すとともに、合成の煩雑さが発展を妨げている糖質科学の発展に貢献する事を目的としている。今年度は前年度に一般性およびメカニズムを明らかにした無保護グルコースを用いる光延条件グリコシル化および当研究室で既に開発されている触媒的位置選択的アシル化を鍵反応とし、連続位置選択的官能基化に基づく二量体エラジタンニンcoriariin Aの全合成に取り組んだ。アグリコン部ジカルボン酸のダブルグリコシル化は、前年度の検討の甲斐あって期待通り高いβ選択性で進行した。続く有機触媒による4,4'位選択的ダブルアシル化は検討を要したが、中程度の収率で所望の中間体を選択的に得る条件を見出した。触媒-基質の水素結合駆動による位置選択的アシル化反応において、水素結合形成を阻害する極性溶媒を少量添加することが鍵であった。その後、6,6'位選択的ダブルアシル化も検討を要したが、光延条件にて達成することができた。残る水酸基のアシル化と4,6位ガロイル基の酸化的カップリングを経て、糖水酸基に保護基を利用することなく、グルコースから7工程でcoriariin Aの全合成を達成した。また、coriariin Aの全合成途中で条件によってアシル化される位置が変化することを見出し、天然物の位置異性体合成へと展開可能な興味深い知見も得ることができた。29年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は我々の研究室ですでに開発されていた無保護グルコースを用いる光延条件グリコシル化の一般化及び詳細なメカニズム解析を行った。その結果、多種の無保護糖(マンノース、ガラクトース、キシロース等)に対してSN2型でグリコシル化反応が進行することを見出した。また、本グリコシル化は溶媒依存で反応経路が異なることを明らかにした。すなわち、比較的低極性のジオキサン中ではSN2型で、高極性のDMF中ではSN1型で反応が進行する。さらに、確立したグリコシル化反応を適用し、天然アシルグリコシド(thotneoside C、tecomin、perilloside B)及び天然フェノールグリコシド(skimmin、apigenin 7,4'-di-O-glucosides)の一段階立体選択的合成を行った。このうちtecomineの合成についてはグラムスケールでの実施も可能であった。さらに抗腫瘍活性二量体エラジタンニンcoriariin Aの全合成の鍵反応である、アグリコン部ジカルボン酸のダブルグリコシル化が高いβ選択性で進行する条件を見出した。現在までに、本研究の基盤である無保護糖を用いる光延条件グリコシル化の一般化とメカニズム解析が完了し、どの程度の基質に適用可能か予測がつきつつある。特にメカニズムに関しては、溶媒依存で立体選択性発言メカニズムが全く異なることを明らかとしている。本結果は標的としていたβグリコシドだけでなく、βの糖を基質とすればαグリコシドも立体選択的に合成可能であることを示唆しており、重要な知見と言える。また、申請段階で合成ターゲットとしていた配糖体天然物の半数の合成を達成しており、想定している研究課題は達成可能と考えている。