hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ダイオキシン分解菌及びその融合菌によるダイオキシン類のバイオレメディエーション

ダイオキシン分解菌及びその菌から作出した融合菌を用いたバイオレメディエーションによる土壌及び焼却灰中のダイオキシン類の分解について検討した。また、天然からスクリーニングしたダイオキシン分解菌の細胞融合により分解力の高い融合菌の作出も試みた。1ダイオキシン分解菌を用いたバイオレメディエーションにより、土壌に添加したダイオキシン類(2,7-DCDD,2,4,8-TCDF,2,3,7,8-TCDD)が30日間の処理で各々約70%,約65%,約60%分解できることを見出した。2ダイオキシン分解菌を用いたバイオレメディエーションにより、ダイオキシン類の汚染された水田土壌中のダイオキシン類が、30日間の処理で約90%の分解できることを見出した(その毒性も約90%解毒できることも分かった)。また、一種の界面活性剤を添加すると、その分解率が更に向上することも見出した。3ダイオキシン分解菌を用いたバイオレメディエーションにより、焼却灰中のダイオキシン類が60日間の処理で約50%分解できることを見出した。また、この処理を繰り返すと分解率は更に大幅に向上することも見出した。4天然から選抜したダイオキシン菌の細胞融合により作出した1種の融合菌を用いたバイオレメディエーションにより、水田土壌中のダイオキシン類が分解できることを見出した。しかし、その分解割合は融合菌を用いた方が若干(数十数%)分解率が高い程度であった。しかも、融合菌は継代を重ねるとその分解能力が低下することも見出した。また、天然から強力なダイオキシン分解菌をスクリーニングすると共に、選抜した菌の細胞融合により親株よりも分解力の高い融合菌の作出も試みた。1ダイオキシン分解菌及びその菌から作出した融合菌を用いたバイオレメディエーションにより、土壌に添加したダイオキシン類(2,7-DCDD,2,4,8-TCDF)の分解を試みた。いずれの場合も1ヶ月で約60%分解できることが分かった。しかし、天然から選抜した菌の方が作出した融合菌よりも分解効率が高かった。これは作出した当初の融合菌の能力は、天然から選抜した菌のそれよりも高かったが、継代を繰り返すうちにその能力が低下したためである。土壌に添加した2,3,7,8-TCDDの分解については検討中であるが、土壌中で菌により分解されていることは確認した。2アルカリ性で働くダイオキシン分解菌を用いたバイオレメディエーションによる焼却灰中のダイオキシン類の分解について検討した。アルカリ性で生育できる菌を数種単離した。その菌を焼却灰のモデルとして、アルカリ性の焼却炭(石炭灰、ダイオキシン類を含まない)にダイオキシン(2,7-DCDD)を添加して分解させた。1ヶ月で約3050%分解した。この結果から、焼却灰中のダイオキシン類の分解は可能と考え、現在検討中である。3バイオレメディエーションの効率を高めるため、天然から強力な菌を選抜すると共に、選抜した菌の細胞融合により親株よりも分解力の高い融合菌を作出することを試みた。天然から数種の強力なダイオキシン菌を選抜した。その中の2種の菌を電気細胞法により融合させ、3種の融合菌を得た。この電気融合法は、化学試薬を用いる方法よりも融合効率が遙かに高かった。融合菌のダイオキシン分解能については現在検討中である。また、そのバイオレメディエーションによるダイオキシン類の効率的な分解を行うための方法を種々検討した。

1ダイオキシン分解菌を用いたバイオレメディエーションによる汚染土壌中のダイオキシン類の分解バイオレメディエーションにより、土壌中のダイオキシン(2,3,7,8-TCDD)(ダイオキシン類の中で最も毒性が強い)が30日間の処理で約60%分解できることを見出した。そして、この方法をダイオキシン類に汚染された水田土壌に適応すると、30日間の処理で約90%のダイオキシン類を分解できることを見出した(その毒性も約90%解毒することが出来た)。さらに、菌の添加量が多くなる程、ダイオキシン類の分解率が高くなることや、一種の界面活性剤を添加することでその分解率を更に向上させることが出来ることも見出した。2ダイオキシン分解菌を用いたバイオレメディエーションによる焼却灰中のダイオキシン類の分解アルカリ性で生育できる菌を用いて焼却灰中のダイオキシン類の分解を試みた。焼却灰の添加量が多くなるに従って、分解率の低下が見られたが、60日間の処理で最高約50%ダイオキシン類を分解することが出来た。また、この処理を繰り返すと分解率は更に向上することも見出した。3選抜した菌の細胞融合により分解力の高い融合菌を作出天然から選抜したダイオキシン菌の細胞融合により作出した1種の融合菌を用いて、水田土壌のバイオレメディエーションによるダイオキシン類の分解を行った。しかし、融合菌を用いた方が若干(数十数%)分解率が高い程度であった。しかも、融合菌は継代を重ねるとその分解能力が低下することも見出した。また、選抜した2種の菌を用いて電気融合法により、継代してもその能力が低下しない融合菌の作出について検討中である。
運動ニューロン細胞死と栄養因子

レセプター型チロシンキナーゼは増殖因子、栄養因子のレセプターとして働く。例えば、NGF,BDNF,NT-3などNGFファミリーに対しては、レセプター型チロシンキナーゼであるTrkファミリーがレセプターであることが明らかにされている。運動ニューロンにおける発生初期の細胞死や、傷害後の細胞死をBDNFやNT-3がある程度阻止することが最近報告され、BDNFやNT-3が運動ニューロン栄養因子として働いていると考えられているが、NGFファミリー以外の栄養因子が存在する可能性も残る。我々は運動ニューロン細胞表面を特異的に認識するモノクローナル抗体SC1を用いたパンニング法により、ニワトリ胚脊髄から運動ニューロンを精製し、RNAを抽出し、RT-PCR法により運動ニューロンに特異的に発現するチロシンキナーゼ群のcDNAをクローニングした。その中でTrkファミリーに含まれない異なるサブタイプのレセプター型チロシンキナーゼが、in situハイブリダイゼーションにより上肢と下肢を支配する運動ニューロンに特異的に発現することを見出した。PCRで得たクローンを用い、全長のcDNAをクローニングし、COS細胞に発現させたところ、自己のチロシン残基をリン酸化することがわかり、運動ニューロンにおいてもチロシンキナーゼとして機能していると推定された。さらに、胚全体のin situハイブリダイゼーションから、この分子はいろいろな組織に発現しており、上肢、下肢の肢芽にも同じチロシンキナーゼが強く発現していることを見出したことから、肢芽中にこのレセプター型チロシンキナーゼのリガンドが存在すると推定された。今後は、肢芽中に存在すると考えられるリガンドを同定し、レセプターのリガンド結合部位に結合する機能阻害モノクローナル抗体を開発することなどにより、これらの分子が運動ニューロン栄養因子ならびにそのレセプターとして働いているかどうかを明らかにする予定である。
糖鎖量子ドットを用いた蛍光イメージング法によるゴルジ体酵素の１分子キネティクス

糖脂質合成を担うシアル酸転移酵素であるSiaT1は、ゴルジ膜上でGalT1およびSia2とヘテロダイマーを形成することが知られている。この3種類の糖転移酵素について異なる蛍光タンパク質でラベル化し、1分子蛍光顕微鏡を用いた解析行うことで、GalT(モノマー)、GalT1(ホモ)、GalT1-SiaT(ヘテロ)、SiaT1(モノマー)、SiaT1(ホモ)、SiaT1-SiaT2(ヘテロ)、SiaT2(モノマー)、SiaT2(ホモ)について、それぞれの酵素複合体を1分子ずつ(複合体をひとつずつ)区別して解析することを目的として実験を開始した。<糖鎖量子ドット作製方法の改良>糖鎖量子ドットより簡単に作製できるように、作製手順・方法についての条件検討を行った。<蛍光ラベルした糖転移酵素遺伝子の作製>WT-MEFおよびSiaT1-KO MEFについて、その糖脂質および糖タンパク質発現プロファイル解析を行ったところ、WT-MEFではいずれの標的糖転移酵素も発現していることが支持された。SiaT1は糖脂質を基質として作用し、糖タンパク質(N-グリカン)には反応しないにもかかわらず、糖タンパク質糖鎖プロファイルに顕著な変化が観察された。この糖鎖解析方法および観察された現象については、論文として報告済みである。次に、WT MEFよりmRNAを抽出し、逆転写反応によって得られたDNA混合物をテンプレートして、各標的糖転移酵素に対応するプライマーを用いてPCR反応を行い、各糖転移酵素遺伝子のクローニングを行った。反応条件検討およびシーケンス確認の結果、3種の標的遺伝子のうち、SiaT1,SiaT2については正しい配列の遺伝子を得られた。現在GalTについての反応条件の最適化およびシーケンス確認を行うと共に、蛍光タンパク質との融合タンパク質を生成するための遺伝子を作製中である。
ハイリスク妊婦の目標設定への支援の質向上につながる助産師教育プログラムの開発

本研究は、助産師を対象とした長期入院が予想されるハイリスク妊婦に対する妊娠継続における目標設定への支援の質向上、および妊婦との目標の継続的な共有につながる教育プログラムを作成し、その実施可能性と有効性について検討することを目的とする。研究の手順は、1文献検討、2助産師を対象とするインタビュー調査と質問紙調査による妊婦への目標設定の支援および目標共有における現状と課題の把握、3助産師教育プログラムの作成、4助産師教育プログラムの実施とその実施可能性・有効性の検討とする。
妊娠末期の出産不安の自律神経機能に基づく客観的評価と介入メソッドの開発

本研究の目的は、妊娠末期に比較的重度の出産不安を抱く妊婦の自律神経活動を明らかにすることと、心拍変動バイオフィードバックの効果を検証することである。妊娠32-34週の健康な妊婦97名を対象として、出産不安、睡眠の質、疲労感に関する質問紙調査と安静時の心拍変動解析を行った。出産不安の高度な妊婦に対して、心拍変動バイオフィードバック法を3-4週間後履行してもらい、効果を検証した。その結果、重度の出産不安を抱く妊婦では、相対的な副交感神経活動の減少が認められた。心拍変動バイオフィードバックは出産不安の軽減効果がみられたが、自律神経活動、睡眠や疲労感に有意な変化はもたらさなかった。今年度は妊娠34-36週の妊婦を対象とし、出産不安のレベルを尺度を用いて評価することに加え、安静時の心拍変動解析により定常状態の自律神経機能を評価し、2日間連続で腕時計型加速度センサーであるアクティグラフを腕に装着してもらい、得られた加速度データを解析して妊婦の睡眠覚醒リズムと慢性疲労に関しての客観的評価を行った。それらのデータから、出産不安が妊婦の自律神経系に及ぼす影響、ならびに出産不安と身体症状(睡眠障害、慢性疲労)との関係について検討し、心拍変動解析を妊婦の出産不安の日常生活への影響を評価するための補助診断としての有効性を明らかにすることを目的とした。現時点で、妊婦約40例から、データの収集が完了した。しかし、一部、心拍変動のデータがパソコンの誤作動により消失したり、アクティグラフが何らかの原因で作動していなかったりといったトラブルがあり、7-8例のデータ収集は不完全であった。一部のデータを解析したところ、不安尺度の高い妊婦において、主観的な疲労の訴えが強いことが観察できた。妊娠末期の出産不安と睡眠状態、疲労感、および妊娠異常、産後うつとの関係について明らかする目的で、これまで健康な妊婦75名に、妊娠32-34週に出産不安の評価尺度JW-DEQversionA(JW-DEQ)、ピッツバーグ睡眠質問票(PSQI)、エップワース眠気尺度(ESS)、疲労感の評価尺度(VAS)による質問紙調査を実施し、客観的に睡眠覚醒判定を行うアクティグラフを48時間装着した。産後1ヶ月にエンジンバラ産後うつ病調査票(EPDS)を実施した。尺度間の相関はpearsonの相関係数を求め、平均値の差の検定はt検定を実施した。その結果、JW-DEQはVASと弱い正の相関(r=0.29)を認めた。JW-DEQは主観的な睡眠状態を示すPSQI、ESSとは相関を認めず、アクティグラフの活動区間中のpslp、lgsepと弱い正の相関(それぞれr=0.29,r=0.32)を認めた。VASはアクティグラフの就寝区間中のplspと弱い負の相関(r=-0.32)、waso、actxと弱い正の相関(それぞれr=0.25,r=0.3)を認めた。分娩までに異常を発症した妊婦14名(異常妊婦群)と正常妊婦群での比較では、JW-DEQは有意に異常妊婦群が高かった(P= 0.03)。JW-DEQはEPDSと有力な正の相関(r=0.41)を認め、EPDS9点以上と8点以下では、9点以上がJW-DEQが有意に高かった(P=0.009)。これまでの検討から、妊娠中に出産不安が強い妊婦は、自覚のない睡眠状態の悪化が存在し、疲労感が増強していると考えられた。妊娠中の出産不安は、妊娠異常の発症、産後抑うつ状態のリスクを高める可能性が示唆された。また、出産不安に対する心拍変動バイオフィードバックの有効性を検証する目的で、これまで約30例の妊婦のデータを収集しており、次年度で分析を行う。現在、100例近い妊婦からのデータ収集が行われており、その分析の結果、妊娠末期の出産不安が妊婦のQOLに影響し、妊娠・分娩合併症並びに産後うつとも関係することが、統計的に実証できると思われる。また、心拍変動バイオフィードバックについても、その有効性を検証できるだけのデータ収集が期待できる状況にある。本研究の目的は"low-risk"の妊婦が妊娠末期に抱く出産不安の自律神経活動への影響を、安静時の心拍変動の周波数領域の解析値から明らかにすることと、妊娠末期に出産不安を抱く妊婦に対する心拍変動バイオフィードバックの効果を検証することである。最終年度までの期間で、妊娠32-34週の健康な妊婦97名を対象として、出産不安、睡眠の質、疲労感に関する質問紙調査と安静時の心拍変動解析を行った。出産不安が中等度または重度であった妊婦に対して、心拍変動バイオフィードバック法を3-4週間後履行してもらい、その効果を検証した。その結果、出産不安の尺度による評価で、軽度の妊婦は57名、中等度の妊婦は28例、重度の妊婦は12名存在した。HFパワー、LF/HF比、Fatigue-VASは3群間に有意差(一元配置分散分析、p<0.05)を認めた。HFパワーまたはLF/HF比は重度の妊婦が中等度の妊婦より有意に低値または高値だった(p<0.01またはp<0.05)。Fatigue-VASは、中等度の妊婦が軽度の妊婦より有意に高値だった(p<0.05)。心拍変動バイオフィードバックの履行により、群×時間依存変動がW-DEQで認められた(p<0.01)。

結論:“low- risk"でありながら重度の出産不安を抱く妊婦では、出産不安が中等度の妊婦と比較すると有意な副交感神経活動の減少が認められた。この所見は、重度の出産不安を抱く妊婦の高い特性不安傾向が、背景にあった可能性がある。心拍変動バイオフィードバックは出産不安の軽減に有効と考えられるが、自律神経活動、睡眠や疲労感に有意な変化はもたらさないと思われる。本研究の目的は、妊娠末期に比較的重度の出産不安を抱く妊婦の自律神経活動を明らかにすることと、心拍変動バイオフィードバックの効果を検証することである。妊娠32-34週の健康な妊婦97名を対象として、出産不安、睡眠の質、疲労感に関する質問紙調査と安静時の心拍変動解析を行った。出産不安の高度な妊婦に対して、心拍変動バイオフィードバック法を3-4週間後履行してもらい、効果を検証した。その結果、重度の出産不安を抱く妊婦では、相対的な副交感神経活動の減少が認められた。心拍変動バイオフィードバックは出産不安の軽減効果がみられたが、自律神経活動、睡眠や疲労感に有意な変化はもたらさなかった。今年度は60例のデータ収集を目標としたが、目標には届かなかったが40例のデータ収集が達成できた。データ解析の結果、慢性疲労と出産不安との関連が示唆され、研究の方向性が明確となった。さらなるデータ収集を行うとともに、より合理的な統計分析法を検討して論理的かつ明確な結論を導き、その成果を学会等で発表し、学術論文として投稿する予定である。産婦人科学、母性看護学当初の計画では、データ収集を60例を目的としたが、信頼のできる結果を得るために、可能であれば80例以上のデータ収集を行いたい。また、もうひとつの研究テーマである、出産不安に対する心拍変動バイオフィードバックの有効性に関しても、並行して研究を開始したい。本格的にデータ分析を行うのが次年度であることから、論文執筆に必要な研究図書の購入が、予定より少なかったことによる。研究分担者が研究依頼をするにあたって、妊婦への研究謝礼の紙おむつの購入を20万予定したが、実際に研究を開始してみると多くの妊婦は協力的であり、研究謝礼は現時点で必要性が認められていない。そこで、代わりにデータ解析に必要なノートパソコンを購入した(10,9800円)が、残りの金額が繰越となった。論文執筆に必要な研究図書を何冊か購入し、本格的なデータ分析を行って論文執筆を行う予定である。アクティグラフが不足しており、次年度に新たに購入するアクティグラフの購入資金として使用する予定である。
東南アジア・ネットワーク型海民社会の形成過程：民族考古学を軸とする複合的研究

本研究ではインドネシアを軸とした海民の民族考古学的フィールド調査と現地での資料収集、またこれらをベースに、海民やネットワーク型社会の成立過程に関する歴史・考古学的な分析を行えたことがまず挙げられる。その成果として、本研究では東南アジアににおける海民やその社会の原型(プロトタイプ)が新石器時代期まで遡れる可能性を指摘しえた。いっぽう、現代における海民を対象とした空間・地政学的な分析では、現代の国境線やインドネシアにおける州・県といった境界線を意識的、戦略的に超えながらネットワークを拡大する海民の動態の把握・理解を進めることができた今年度の実績の一つとして、インドネシアの北マルク諸島マレ島での土器づくり村の民族考古学的フィールド調査の実施と、土器を船に積んで北マルク諸島からイリアンジャヤまで各地に運ぶことを生業としている海民的要素の強い人々の現状把握と土器を介した海域ネットワークに関するデータを収取することができた。一方、同じく北マルク諸島に位置するカヨア島でのフィールド調査では、海民バジャウ(サマ)による海域ネットワークの歴史的な成立過程に関する民族考古学的な調査を実施できたほか、カヨア村落の地政学的情報の収集を行うことができた。2015年度においては、前年度にインドネシア・北マルク州カヨア島に位置する新石器時代遺跡の発掘調査で出土した遺物の整理・分析を進めることができた。炭素年代測定も15点の人骨、炭化物、貝類サンプルの年代値を得ることができ、下層の新石器時代層が先行研究により数点の測定値で指摘されていた紀元前1400年までは確実に遡ることを確認できた。一方、下層の上限年代は紀元前900年頃となることが判明したほか、上限の初期金属器時代期の年代は、紀元前200年紀元後80年頃に形成されたことが確認できた。またより古い遺跡の発掘を目的とした、スラウェシ中部東岸域での遺跡踏査を実施し、完新世中期以前に遡り、人類による海洋資源利用や海洋適応の痕跡を残す可能性の高い遺跡を発見することができた。これらの遺跡は2016年度に発掘する計画である。2015年度は、長期的フィールド調査はできなかったものの、これまでのデータ整理と蓄積を共著本としてまとめ、東南アジアの海民に関する総合的な検討を進められたことは成果の一つと認識できる。まず最終年度に実施した研究の成果としては、研究代表の小野がインドネシアにおいて長期の民族考古学的なフィールド調査および現地での資料分析を実施できたことがあげられる。またインドネシア滞在中には、成果の一部をバリで開催された国際シンポジウムにおいて発表した。これは研究機関全体を通じて得られてきた成果とも重なるが、東南アジア海域におけるネットワーク型海民社会が、約2000年前頃から開始される金属器時代以降に確立されていった歴史的プロセスを、これまでの民族考古学的研究によるデータと共に指摘できた。また新たな海民に関わる民族考古学的データとして、北スラウェシ沿岸に居住するサマ・バジャウ系集団に関わる情報の収集、北マルク諸島のカヨア島に居住するサマ・バジャウ系集団の出自や現状に関わる情報の収集と整理も行った。カヨア島では、過去に数回の考古学調査が行われており、これらの調査で約3400年前に遡る新石器時代から1800年前頃の金属器時代に至るまで、人類活動の痕跡が確認されている。本科研プロジェクトでは、これらの考古学的痕跡が先史時代における海民的集団によるものかについても、民族考古学的なアプローチより検討を加えた。一方、分担研究者の長津もインドネシアおよび日本国内において、積極的にサマを中心とする東南アジアの海民に関する地域情報学的データの収集に努めた。両者の成果と進捗状況については、2016年7月に行った研究打ち合わせで統合化を図り、これまでの成果を含めた新たな海民論を『海民の移動誌』(仮題)として一般向けの学術書の形で刊行する計画も進めた。この成果本は、本科研終了1年内となる平成29年度内には刊行する予定である。いっぽう、現代における海民を対象とした空間・地政学的な分析では、現代の国境線やインドネシアにおける州・県といった境界線を意識的、戦略的に超えながらネットワークを拡大する海民の動態の把握・理解を進めることができた当初の計画通り、主要な研究対象地域の一つである北マルク諸島で、2か所の地域において民族考古学的なフィールド調査を実施でき、必要となるデータを得ることができたことは本研究が順調に進展しつつある点として評価できる。一方、もう一つの研究対象地域であるスラウェシ島でのフィールド調査は実施することができなかったため、次年度への課題としたい。2016年度は最終年度でもあるため、これまでの成果をまとめ刊行することのほか、代表者、分担者ともに長期的なフィールド調査を計画しており、新たなデータの収集に専念し、本研究をさらに飛躍させる計画である。地域研究北マルク諸島においては引き続き、マレ島を中心とした民族考古学的調査を行い、とくにネットワーク性の現状や歴史的な成立過程にかかわるデータの収集に努める。一方、フィールド調査や地政学的情報の収集が遅れているスラウェシ島では、その沿岸に数多くあるサマ系の村落を軸に民族考古学的調査を実施する計画である。

またより広域的なマクロな視点からの生態・地政学的情報の収集と解析も進めていく。2015年度は他の業務の関係上、当初予定していたフィールド調査を実施することがきなかったため、次年度使用額が発生した。2016年度は、長期の研究調査期間を確保できた。このため、フィールド調査や研究発表を行い、研究目的を達成する予定である。
口腔インプラントにおけるセラミックコーティング材の吸収動態

結果ハイドロキシアパタイトHAp、フルオロキシアパタイトFAp、三リン酸カルシウムTetraを焙焼して作製したパウダーを、出力30kW45kW、距離75mm130mm、アルゴン、ヘリウム、ネオンガスによりチタンロッドにプラズマ溶射した。各材料の引っ張り強さは、HAp600、FAp600、HAp900、FAp900、Tetra1450(数値は焙焼温度)の順に平均31、38、43、47、45(MPa)、硬度は130、225、210、385、360(HV0.25)だった。コーティング状態をX線分析した結果、高温度ほど結晶度が高いことが示唆された。HApとTetraは、溶射時にコーティング層の分解を認めたので溶射時パラメーターに影響され、FApは化学的に安定していたので影響はないものと思われた。In-vivoで組織学的に各セラミックは骨と接触していた。標本毎にコーティングの分解・結晶状態は異なり結晶層の厚みが大きい程機械的に安定していた。埋入時に対する6カ月後の層の厚さは、コンピューター分析によりTetra1450が63.6%、以下HAp600 AH72.7%、HAp600 AN70.0%、FAp600 AH62.5%、FAp600 AN87.5%、HAp900 AH77.8%、HAp900 AN77.8%、FAp900 AH88.9%、FAp900 AN92.9%と測定された。考察セラミックはプラズマスプレーによって効果的にコーティングされた。機械的に安定し、高純度のコーティングを得る為には高結晶のパウダー調製が重要である。In-vivoでは経過と共に層の厚みが漸減しておりCaイオンとPイオンが骨内へ放出しているものと思われた。コーティング材の分解程度がその種類と溶射時パラメーターによって変化することが示唆されたので、将来的にはより安定性の高いセラミックコーティングの条件を捜していきたい。
幼弱期の脳で合成される脳ニューロステロイドは神経回路構築を調節する。

性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)を分泌する神経細胞であるGnRHニューロンは、幼弱期神経細胞様の特徴を持った神経細胞である。本研究は、幼弱期神経細胞のモデルとしてGnRHニューロンを用い、脳ニューロステロイドであるアロプレグナノロンやエストロゲンの作用機構の解析を行った。さらに、脳ニューロステロイド合成の調節因子として知られるメラトニンの作用を解明するため、その受容体を同定し、受容体の発現調節機構・作用機構の解析を行った。脳は、局所的にステロイドホルモン(ニューロステロイド)を合成する。ニューロステロイドとして従来からよく知られているアロプレグナノロンのみならず、脳特に記憶・学習の中枢である海馬は、性ステロイドホルモンのエストロゲン(女性ホルモン)をも合成し、シナプス可塑性を調節している(Ishii, et. al. Neuroscientist(2007))。神経回路網構築の調節には、神経細胞の電気的活動が重要であるため、アロプレグナノロン及び性ステロイドホルモンを含めた脳ニューロステロイドによる神経細胞興奮の調節機構を解析した。この解析過程でGnRHニューロンがGABAに対して興奮性を示し、幼弱期神経細胞様の特徴を持つことを発見した(Yin, et. al.J. Neuroendocrinol.(in press))。それゆえ、幼弱神経細胞のモデルとしてGnRHニューロンを用い、脳ニューロステロイドによる神経活動の調節機構の解析を行った。ニューロステロイドであるアロプレグナノロン及びTHDOC(tetrahydroxydeoxycorticosterone)は、GnRHニューロンの興奮性GABA_A受容体電流を急性的に増強した。さらに、GnRHニューロンの電位依存性カリウムチャネルの発現を解析したところ、膜ステロイド受容体として働くBKチャネルが発現していることを見出した(Hraizumi, et al.,J. Phisiol. Sci.(2008))。GnRHニューロンの株化細胞であるGTI-7細胞を用いて脳ニューロステロイドであるエストロゲンの作用を検討したところ、生理的濃度の17β-estradioiが、エストロゲン受容体βを介してBKチャネルサブユニットの発現を増やすことでBKチャネル電流を増強していることが判明した(Nishimura, et al. Endocrinology.(2008))。ニューロステロイドとして従来からのよく知られているアロプレグナノロンのみならず、脳、特に記憶・学習の中枢である海馬は、エストロゲン(女性ホルモン)をも合成し、シナプス可塑性を調節している(Hojo et al, Mol. Cel. Endocrinol.(2007))。GnRHニューロンはGABAに対して興奮性を示し、幼弱期ニューロンの特徴を持つ(Yin et.al., J. Neuroendocrinol.(2008))。この細胞は、神経伝達に関わる各種イオンチャネルや受容体を発現している(Kato ei al. J. Neuroendocrinol(2009))。GnRHニューロンは、ニューロステロイドに感受性の高いタイプのGABA_A受容体を発現しており、アロプレグナノロン及びTHDOC(tetrahydroxydeoxycorticosterone)といった一連のニューロステロイドは、興奮性GABAA受容体電流を急性的に増強した。脳ニューロステロイド産生は、睡眠ホルモンであるメラトニンによって調節されることが筒井グループの報告で明らかになっている。メラトニンは、MTI及びMT2という2種類の受容体を介して作用を発揮する。ラットではこれら受容体が同定されておらず、メラトニン作用の研究が滞っていた。それゆえ、ラットでこれら受容体を同定し、生化学解析・発現解析を行った(Ishii et.al. J. physiol.Sci.(2009))。GnRHニューロンでは、MT1受容体が発現しており、電気生理学的解析からGABAA受容体電流を急性的に調節した。さらに、細胞株(GTI-7細胞)を用いた解析では、MTI受容体はGnRHの作用により発現が抑制されることが判明し(Ishii et.al. Neuroendocrinology(in press))、幼弱期でのメラトニン作用の重要性が示唆された。
大脳皮質高次視覚領野における複雑運動知覚の情報表現

空間的に複雑な動きを伴う運動情報が高次視覚領野でどのように処理され、視覚運動の情報処理の領野間での機能的な違いを調べるために、高次視覚野MT野及びFST野の複雑運動に対する応答特性を調べた。空間的に一様な視覚運動情報は高次視覚領野MT野で符号化されているが、空間パターンを伴う複雑運動情報はFST野などのより高次視覚領野で処理されていると考えられる。過去の視覚運動研究で用いられてきた視覚運動パラメータと、複雑運動の両方の属性を持たせる為、平均の運動方向と運動ベクトルの空間連続性の二つのパラメータを刺激軸とした。運動方向は8段階、空間連続性を8段階設定しMT野及びFST野の神経応答を調べた。MT野では、運動方向選択的だが運動ベクトルの空間連続性非選択的な応答を示す神経細胞が見つかったが、それ以外に運動方向に対しても選択性を示し、且つ運動ベクトルが空間的に連続的に変化する場合に強い応答を示す細胞がいることが分かった。FST野には運動方向に対して低い選択性を示す細胞も存在し、そのような細胞は運動方向に対しては非依存的だが運動ベクトルの空間連続性に選択性を示すことが分かった。これらの結果から、複雑運動情報はMT野から段階的に高次視覚領野で処理され、運動による形状知覚や質感知覚が実現されていくことが示唆される。また、様々な空間パターンの複雑運動刺激を作成し応答特性を計測した結果、両領野の神経細胞から空間パターン依存的な応答が見られた。複雑運動刺激と神経応答の相関解析から受容野特性を解析した結果、MT野細胞では運動方向の組み合わせに対して応答が見られる例が観察された。このことから、MT野で既に運動情報の統合が始まり、FST野ではより複雑な高次受容野構造をしていることが示唆される。我々は物の動きから様々なことを判断している。ターゲットの運動方向や速度を検出することで、迫ってくる物体から逃避したり、動きを追従して掴むこともできる。これまで運動視の生理学研究では、一方向へ動く運動に対しての神経細胞応答が主に調べられてきた。しかし物体認識には、一方向へ動く運動だけでなく複雑な動きも重要な情報となる。バイオロジカルモーションと呼ばれる手や足など骨格の連動運動だけから、どのような生き物かを判断することができるし、液体のような流動運動から粘性を判断することもできる。これまでの研究で高次視覚領野MT野には、物体の運動方向と、速度に選択的に応答する細胞が多数存在することがわかっている。しかし、自然界には一方向の運動だけでなく、複雑な運動が存在する。それにもかかわらず、複雑運動が大脳視覚高次領野のどこで処理されているのかは未だにわかっていない。FST野の神経細胞は、一様な視覚運動刺激にはあまり反応しないが、複数の運動ベクトルが受容野内に同時に呈示されるとよく応答するという報告があるが(Rosenberg et al. 2008, Mysore et al. 2010)、FST野がどのような機能的役割を果たすのかはよくわかっていない。本研究では、これまで明らかにされていなかった、空間的に複雑な動きを伴う運動情報が高次視覚領野でどのように処理され、視覚運動の情報処理が領野間でどのように機能的な違いがあるのかを電気生理学的手法を用いて明らかにする。28年度は、複雑運動刺激をデザインし作成し、MT野から電気生理実験を行った。複雑運動刺激の刺激軸には、心理実験で用いられてきた運動ベクトルの空間的な連続性をコントロールする指標である離散ラプラシアンを採用した。局所ベクトルの運動エネルギーの総和を一定にしたまま、空間的な連続性だけを変数として刺激空間を作ることで、運動ベクトルの空間的な配置をパラメトリックに操作することができる。これを実現するために、小さなパッチ状のランダムドット運動刺激をグリッド状に配置した視覚刺激を作成した。運動方向は8段階、空間連続性を8段階設定し、運動方向と運動ベクトルの空間連続性の2軸を刺激空間とした。予測としては、MT野神経細胞は運動方向など視覚刺激の運動特性に対して選択性を示すが、空間的な連続性に対しては依存的な活動を示さないと考えていた。逆にFST野神経細胞は運動方向には選択性を示さず、空間連続性にのみ選択的な応答を示すという予測を立てた。実際にMT野神経細胞から電気生理学的に応答特性を測定したところ、ほぼ予想通りの応答が得られた。しかし、刺激の空間配置条件を数パターン用いて実験をしたところ、空間配置パターン依存的に活動強度に差が見られたことから、運動刺激の一部の空間配置によって影響を受けた可能性が考えられた。このことから運動刺激の運動方向と空間連続性だけでなく、空間配置自体も刺激のパラメータとして考慮していく必要があることが分かった。現段階では、MT野、FST野の両領野から記録を行う予定のうち、MT野からの記録までは進んでいる。これまでの研究で高次視覚領野

MT野には、物体の運動方向と、速度に選択的に応答する細胞が多数存在することがわかっている。しかし、自然界には一方向の運動だけでなく、複雑な運動が存在する。それにもかかわらず、複雑運動が大脳視覚高次領野のどこで処理されているのかは未だにわかっていない。FST野の神経細胞は、一様な視覚運動刺激にはあまり反応しないが、複数の運動ベクトルが受容野内に同時に呈示されるとよく応答するという報告があるが(Rosenberg et al. 2008, Mysore et al. 2010)、どのような機能的役割を果たすのかはよくわかっていない。本研究では、これまで明らかにされていなかった、空間的に複雑な動きを伴う運動情報が高次視覚領野でどのように処理され、視覚運動の情報処理が領野間でどのように機能的な違いがあるのかを電気生理学的手法を用いて明らかにする。29年度は、前年度に行ったMT野神経細胞の電気生理実験データを解析し、実験刺激の問題点の改善を行った。複雑運動刺激の刺激軸には、心理実験で用いられてきた運動ベクトルの空間的な連続性をコントロールする指標である離散ラプラシアンを用いた。運動方向は8段階、空間連続性を8段階設定し、運動方向と運動ベクトルの空間連続性の2軸を刺激空間とした。28年度の実験に用いた視覚刺激の作成方法では、1試行中に提示する複雑運動刺激の空間配置パターンが一定であったため、複雑運動刺激に対する神経細胞の応答が運動ベクトルの空間的な連続性に対する応答なのか、空間配置パターンに起因するのか区別することができなかった。この問題を改善するために、1試行中に呈示する複雑運動刺激の運動ベクトルの空間連続性は保ちつつ、空間配置パターンが経時的に変化するものを考案した。この視覚刺激により、空間配置パターン非依存的な、運動ベクトルの空間連続性に対する選択性を定量的に調べることができる。また、29年度は実験システムの改良およびセットアップを行った。29年度より所属先が変わったため、実験システムの再構築を行う必要があった。視覚刺激呈示装置、記録装置を構築し、実験コントロールシステムを開発した。またMT/FST野の両領野から電気生理記録をするための記録用チェンバーの取り付け手術を行った。空間的に複雑な動きを伴う運動情報が高次視覚領野でどのように処理され、視覚運動の情報処理の領野間での機能的な違いを調べるために、高次視覚野MT野及びFST野の複雑運動に対する応答特性を調べた。空間的に一様な視覚運動情報は高次視覚領野MT野で符号化されているが、空間パターンを伴う複雑運動情報はFST野などのより高次視覚領野で処理されていると考えられる。過去の視覚運動研究で用いられてきた視覚運動パラメータと、複雑運動の両方の属性を持たせる為、平均の運動方向と運動ベクトルの空間連続性の二つのパラメータを刺激軸とした。運動方向は8段階、空間連続性を8段階設定しMT野及びFST野の神経応答を調べた。MT野では、運動方向選択的だが運動ベクトルの空間連続性非選択的な応答を示す神経細胞が見つかったが、それ以外に運動方向に対しても選択性を示し、且つ運動ベクトルが空間的に連続的に変化する場合に強い応答を示す細胞がいることが分かった。
空気混入流の水理特性に基づく階段状水路水理設計法の開発

階段状水路上の流れは空気混入流として特徴づけられる.階段状水路の水工設計のためには,空気混入水流の特性すなわち空気混入水流の水深,空気混入率,流速,および比エネルギーを知ることが重要である.最近,研究代表者は広範囲の水路傾斜角度とステップ高さに対して,空気混入擬似等流の水理特性を明らかにした.しかしながら,空気混入不等流の空気混入特性は明らかにされていない.この研究では,空気混入不等流の水面形方程式を導出した.また,広範囲の水理量に対して,空気混入不等流の水理量を明らかにした.この結果に基づき,空気混入skimming flowを対象とした階段状水路の水理設計法を示した.急傾斜地の水路や堰・ダムを流下する高速流を傾斜面上で減勢させる方法として階段状水路の利用は有効である.階段状水路で大流量のときに生じるskimmingflowでは,水路に流入した流れは,平坦水路床の傾斜水路よりも短い流下距離で水面から空気が混入しはじめる.この位置をinception point(空気混入開始断面)と呼び,その下流側では空気混入流となる.この空気混入流は不等流区間を経て,各ステップごとの水深と流速が同じ大きさになる擬似等流状態となる.階段状水路の水工設計のためには,不等流区間ならびに擬似等流区間の空気混入流特性(空気混入流の水深,流速,比エネルギー)を知ることが重要である.擬似等流区間の空気混入流特性については平成24年度のJournal of Hydraulic Research [50(4),427-434]で明らかにした.平成25年度は,フィルダムなどで多く用いられる水路傾斜角度θ=19°を対象に,相対ステップ高さS/dc=0.7と0.9(Sはステップ高さ,dcは限界水深)のskimming flowについて,研究代表者が開発した解析的に空気混入不等流の水面形を求める方法[土木学会論文集B1(水工学)69(4), I_913-I_918]を適用し,実験で得られた水深の測定値との比較・検討を行い,その解析法の妥当性を確かめた.また,θ=19°の空気混入不等流区間の空気混入率分布式および流速分布式を明確にした.これによって,θ=19°のS/dc=0.70.9での空気混入不等流の空気混入率,空気混入流の流速,空気混入流水深,および比エネルギーなどの特性量が解析的に算定可能になった.階段状水路上の流れは空気混入流として特徴づけられる.階段状水路の水工設計のためには,空気混入水流の特性すなわち空気混入水流の水深,空気混入率,流速,および比エネルギーを知ることが重要である.最近,研究代表者は広範囲の水路傾斜角度とステップ高さに対して,空気混入擬似等流の水理特性を明らかにした.しかしながら,空気混入不等流の空気混入特性は明らかにされていない.この研究では,空気混入不等流の水面形方程式を導出した.また,広範囲の水理量に対して,空気混入不等流の水理量を明らかにした.この結果に基づき,空気混入skimming flowを対象とした階段状水路の水理設計法を示した.急傾斜地の水路や堰・ダムを流下する高速流を傾斜面上で減勢させる方法として階段状水路の利用は有効である.階段状水路のskimmingflowでは,水路に流入した流れは平坦な傾斜水路よりも短い流下距離で,水面から空気が混入しはじめる.この位置をinception point(空気混入開始位置)と呼び,その下流側では空気混入流となる.この空気混入流は不等流区間を経て,各ステップ上の水深と流速が繰り返し同じ大きさになる擬似等流状態となる.階段状水路の水工設計のためには,擬似等流区間ならびに不等流区間の空気混入流特性(空気混入流水深,流速,エネルギー水頭)を知ることが重要である.階段状水路の空気混入不等流の水面形は,従来解析的には求められないと考えられていた.本年度は,水路傾斜角度θ=18°55°の階段状水路に対して,設計流量のときに推奨されている相対ステップ高さS/dc≧0.2 (S:ステップ高さ,dc:限界水深[dc=(qw2/g)1/3; g:重力加速度; qw:水の単位幅流量])のskimmingflowの空気混入不等流を対象に,解析的に空気混入流の水面形を求める方法を開発し,その妥当性を水路傾斜角度θ= 55°の実験およびBung(2011)のθ= 18°と27°の実験によって確かめた.また,空気混入不等流中の空気混入率分布式および流速分布式を明確に示した.これによって,空気混入不等流区間の空気混入率C,空気混入不等流の流速u,空気混入流水深,およびエネルギー水頭などの特性量の算定が可能になり,水路傾斜角度θおよび相対ステップ高さS/dcが空気混入不等流の特性量に与える影響が明らかにされた.急傾斜地の水路や堰・ダムを流下する高速流を傾斜面上で減勢させる方法として階段状水路の利用は有効である.階段状水路で大流量のときに生じるskimmingflowでは,平坦傾斜水路よりも短い流下距離で水面から空気が混入される.

空気混入開始断面をinception pointと呼び,下流側では空気混入流となる.この空気混入流は不等流区間を経て,各ステップごとの水深と流速が同じ大きさになる擬似等流状態になる.階段状水路の水工設計のためには,不等流ならびに擬似等流の空気混入流特性(水深,流速,比エネルギー)を知ることが重要である.平成26年度は,フィルダムなどで多く用いる水路傾斜角度θ=19°,26°,30°および重力式ダムなどで多く用いるθ=50°を対象に相対ステップ高さS/dc(Sはステップ高さ,dcは限界水深)のskimmingflowについて,研究代表者が開発した解析的に空気混入不等流の水面形を求める方法[土木学会論文集B1(水工学)69(4),I_913-I_918]を適用し,水深および空気混入率の測定値との比較検討を行った.その結果,解析法の妥当性が明確になった.平成24年度平成26年度の研究期間全体を通じて得られた成果として,広範囲な水路傾斜角度とステップ高さのもとで,洪水時に形成される空気混入skimming flowの水面形状,流速,空気混入率,エネルギーを明らかにした.また,研究代表者が開発した空気混入水流の水面形を解析的に求める方法が水路傾斜角度θ=19°55°のskimming flowに対して適用可能であることが確かめられ,θ=19°55°の階段状水路の水理設計法を確立した.水工水理学研究代表者は空気混入流の水面形計算法の開発を試み,平成23年度に空気混入流の水面形方程式の導出に成功した[Journal of Hydraulic Research,49(3),404-407].しかしながら,水面形を解析的に求めるために必要な空気混入率の大きさと分布については解析的に求めることができなかった.本研究課題において,平成24年度に気相の連続式と気泡の拡散モデルを用いて空気混入不等流の空気混入率の大きさと分布を求める方法を階段状水路に適用し,その方法の妥当性を水路傾斜角度θ=55°の実験によって確かめることに成功した[土木学会論文集B1(水工学),69(4), I_913-I_918].これによって,空気混入水流の水面形と空気混入率の分布と大きさを解析的に求めることが可能になった.本年度は,研究実施計画にしたがい,水路傾斜角度θ=19°,相対ステップ高さS/dc=0.7と0.9の階段状水路における空気混入率と流速を計測し,空気混入不等流の水理特性を明らかにした.その結果,研究代表者が開発した空気混入不等流の水面形および空気混入率の分布と大きさの解析方法[土木学会論文集B1(水工学)69(4), I_913-I_918]がθ=19°のS/dc=0.70.9においても適用可能であることを確かめることができた.すなわち,S/dc≧0.7のskimmingflowの場合,広範囲な水路傾斜角度θ=19°55°に対して,研究代表者が提案している空気混入不等流の水面形を解析的に求める方法が適用できることを明らかにした.本年度の研究実施計画予定にしたがい,水路傾斜角度θ=55°と30°の階段状水路における空気混入率Cと流速uを計測し,空気混入水流の水理特性を明らかにした.また,θ=18°と27°の実験データを最近発表されたBung(2011)の論文から抽出し,新たに開発した空気混入流の水面形計算法の適用性を確認することができた.すなわち,水路傾斜角度θ=18°から55°の広範囲な水路傾斜角度に対して,提案した空気混入水流の水面形計算法が適用できることを確認できた.しかしながら,Bung(2011)の実験は相対ステップ高さS/dc(S:ステップ高さ,dc:限界水深[dc=(qw2/g)1/3; g:重力加速度; qw:水の単位幅流量])の範囲が狭いため,相対ステップ高さを系統的に変化させた実験を実施する必要は残されている.水路傾斜角度θ=19°のとき,相対ステップ高さS/
脱炭酸反応が拓く有機フッ素化合物の新合成戦略

フッ素原子の特異性によって含フッ素化合物は医薬品や農薬,材料として幅広く応用されている。近年では,芳香族化合物に対するトリフルオロメチル化が盛んに研究されているが,その一方で,ジフルオロメチレン基を導入する手法は限られている。私たちはこれまでに,脱炭酸反応を用いた芳香族ジフルオロメチル化合物の合成を報告している。今回,ジフルオロメチレン基の導入法として,脱炭酸反応を鍵反応とする炭素ー炭素結合形成などを新たに開発した。すなわち,ジフルオロメチレン基を有する芳香族カルボン酸塩を用い,脱炭酸反応によって求核的,もしくはラジカル的に多様なジフルオロメチレン化合物に誘導した。有機フッ素化合物は、フッ素原子が醸し出す特異な性質により、医薬・農薬、並びに液晶等の機能性材料として注目を浴びている。ジフルオロメチレン化合物(-CF2-基を有する化合物)は、エーテル(またはカルボニル化合物)の等配電子体として働くことが知られており、その効率的な合成法の開発が望まれている現状である。平成25年度は、脱炭酸を鍵反応とする有機フッ素化合物の新合成法の開発に向けて、以下のアプローチで研究を実施した。(1)脱炭酸反応による炭素ー炭素結合形成:平成25年度は、2-アリールジフルオロ酢酸カリウム(Ar-CF2CO2K)の脱炭酸反応により生じたアニオン種と求電子剤との反応を実施した。まず、今回の脱炭酸反応に用いる芳香族ジフルオロメチレンカルボン酸塩を、銅触媒クロスカップリング反応と加水分解反応によって合成した。DMSO溶媒中、2-アリールジフルオロ酢酸カリウムに対し、ヨウ化銅を用いて170 °Cでアルデヒド、ケトンなどの求電子剤と反応させたところ、脱炭酸反応が進行し、興味深いことに、本脱炭酸反応では、ベンゼン環上にシアノ基、エステル基などの官能基を有するカルバニオン種(ArCF2-)が、加熱する反応操作だけで発生したことになる。(2)脱炭酸反応による炭素ーヘテロ元素結合形成:脱炭酸反応によるジフルオロメチレン基の隣にヘテロ元素官能基(X)を導入することを検討した。DMF溶媒中、180°Cの加熱条件下、2-アリールジフルオロ酢酸カリウム(Ar-CF2CO2K)のに対しジフェニルジスルフィドを作用させると、脱炭酸反応が進行し、良好な収率で、(α-チオフェニル)ジフルオロメチル化芳香族化合物が得られた。さらに平成25年度は、フッ素置換基を有するリン脂質化合物の選択的合成とその物性の評価(集合体形成の挙動の調査)を実施した。平成26年度は、25年度に得た知見を発展させ、以下のアプローチで研究を実施した。(1)脱炭酸反応による炭素ー炭素結合形成:平成25年度に2-アリールジフルオロ酢酸カリウム(Ar-CF2CO2K)の脱炭酸反応により生じたアニオン種と求電子剤(アルデヒド、ケトン)との反応を見出だし、平成26年度は基質適用範囲を徹底的に調査した。銅塩存在下、2-アリールジフルオロ酢酸カリウムに対し、イミンやヨウ化アリールと反応させたところ、目的の脱炭酸カップリング生成物が得られた。(2)脱炭酸反応による炭素ーヘテロ元素結合形成と応用: DMF溶媒中、180°Cの加熱条件下、2-アリールジフルオロ酢酸カリウムに対しジフェニルジスルフィドを作用させると、脱炭酸反応が進行し、良好な収率で、(α-チオフェニル)ジフルオロメチル化芳香族化合物が得られた。平成26年度は(α-チオフェニル)ジフルオロメチル化芳香族化合物の選択的酸化を行ない、対応するスルホキシド、およびスルホンを作り分けることに成功した。(3)ラジカル反応による有機フッ素化合物の合成電子供与基を有するアリールジフルオロ酢酸カリウムに対し、銀/銅混合酸化触媒を作用させると、ラジカル的脱炭酸反応が進行し、1,2-ジアリールテトラフルオロエチレンが中程度の収率で得られた。さらに、ラジカル付加反応によって、フッ素置換基を有するリン脂質化合物を合成し、集合体形成の挙動の物性調査を実施した。平成27年度は、25年度および26年度に得た知見を発展させ、以下のアプローチで研究を実施した。(1)脱炭酸反応による炭素ーヘテロ元素結合形成と応用: 2-アリールジフルオロ酢酸カリウムに対しジフェニルジスルフィドを作用させると、脱炭酸反応が進行し、良好な収率で、(α-チオフェニル)ジフルオロメチル化芳香族化合物が得られた。平成27年度は(α-チオフェニル)ジフルオロメチル化芳香族化合物,その誘導体であるスルホキシド、およびスルホンの合成化学的応用を試みた。中でも(α-チオフェニル)ジフルオロメチル化

芳香族化合物とアルケンとの付加反応が円滑に進行する知見を得た。(2)ラジカル反応による有機フッ素化合物の合成1:平成26年度に引き続き、ラジカル的脱炭酸二量化反応の条件を精査した。銀/銅系酸化触媒を用い、電子供与基を有するアリールジフルオロ酢酸カリウムのラジカル的脱炭酸反応を検討し、生成物の1,2-ジアリールテトラフルオロエチレンの収率向上を行った。分子内にビニル基を有する化合物を用いて、ラジカル的脱炭酸反応を試みたが、目的の環化生成物は得られなかった。(3)ラジカル反応による有機フッ素化合物の合成2:ラジカル付加反応によって、ペルフルオロアルキル基を有するリン脂質化合物を合成した。ペルフルオロアルキル基のリン脂質物性に及ぼす効果(集合体形成の挙動などの変化)を綿密に調査した。現在のところ、脱炭酸反応による炭素ー炭素結合形成、炭素ーヘテロ元素結合形成、ラジカル種を用いる合成反応はそれぞれ順調に進んでいる。有機フッ素化合物は、フッ素原子が醸し出す特異な性質により、医薬・農薬、並びに液晶等の機能性材料として注目を浴びている。ジフルオロメチレン化合物(-CF2-基を有する化合物)は、エーテル(またはカルボニル化合物)の等配電子体として働くことが知られており、その効率的な合成法の開発が望まれている現状である。平成28年度は、2527年度に得た知見を発展させ、以下のアプローチで研究を実施した。(1)ラジカル反応による有機フッ素化合物の合成:平成27年度に引き続き、ラジカル的脱炭酸二量化反応の条件を精査した。銀/銅系酸化触媒を用い、電子供与基を有するアリールジフルオロ酢酸カリウムのラジカル的脱炭酸反応を実施した。特に28年度はラジカル的脱炭酸によるクロスカップリング反応を検討した。その結果、炭素-水素結合切断を伴うクロスカップリング体が低収率ながら得られた。(2)脱炭酸による芳香族モノフルオロメチル化合物の合成:ヨウ化アリールを出発原料として銅触媒クロスカップリングによって誘導した2-アリールジフルオロ酢酸エステルに対し、金属マグネシウムによる還元的脱フッ素化を行うことで2-アリールモノフルオロ酢酸エステルに変換する手法を展開した。さらに、2-アリールフルオロ酢酸エステルの加水分解後、脱炭酸反応による炭素-炭素結合形成反応および炭素-硫黄結合形成反応を実施した。脱炭酸反応を経由して種々の官能基導入を行うことにより、様々な置換基を有するモノフルオロメチル化芳香族化合物に誘導した。フッ素原子の特異性によって含フッ素化合物は医薬品や農薬,材料として幅広く応用されている。近年では,芳香族化合物に対するトリフルオロメチル化が盛んに研究されているが,その一方で,ジフルオロメチレン基を導入する手法は限られている。私たちはこれまでに,脱炭酸反応を用いた芳香族ジフルオロメチル化合物の合成を報告している。今回,ジフルオロメチレン基の導入法として,脱炭酸反応を鍵反応とする炭素ー炭素結合形成などを新たに開発した。すなわち,ジフルオロメチレン基を有する芳香族カルボン酸塩を用い,脱炭酸反応によって求核的,もしくはラジカル的に多様なジフルオロメチレン化合物に誘導した。現在のところ、脱炭酸反応による炭素ー炭素結合形成、炭素ーヘテロ元素結合形成、ラジカル種を用いる合成反応は順調に進んでいる。
クライオ質量分析による単一細胞内物質分布直接観察法の研究

(1)【クライオMALDI用試料作成法の検討】細胞試料を極低温ステージに装着し、パルスレーザー光を照射して生成したイオンの質量電荷比を質量分析装置で測定して局在している物質の同定を行う。これを細胞内の様々な箇所で行うことにより、細胞内における物質分布のイメージングを行うことを考えている。このための試料調製として、サンドイッチフラクチャー法により大腸菌の急速凍結・割断・凍結乾燥を行うことを考え、条件探索を行った。残念ながらクライオMALDIステージが完成していないため、予備実験として割断・凍結乾燥試料に2.5-dihydroxybenzoic acid(DHBA)溶液を滴下し風乾後、N2パルスレーザーMALDI-TOF質量分析計によって生成イオンの観測を行った。今後、使用マトリックスの選定、質量分析パラメータの最適化等を実施する必要が認められた。(2)【フーリエ変換質量分析装置の超高感度化】細胞内物質分布の直接観察には極限の超高感度検出が必要である。本年度は超高感度フーリエ変換質量分析装置をさらに超高感度化する改造を行った。フーリエ変換質量分析装置を超高感度化するための要となるのがイオン源から検出部へイオンを高効率に輸送するための、広い質量範囲にイオン透過特性を持つ4重極イオンガイドの導入である。4重極イオンガイドのイオン透過性シミュレーションを実施し、高分子量蛋白質イオンの透過性能を格段に向上するための4重極イオンガイド設計を行い、製作を開始した。現在、4重極イオンガイドの一部とイオン源真空チャンバー、連結部のベローズフランジの製作は完了しているが、他の部品とクライオMALDIステージは製作中である。製作終了後、速やかに特性評価を行う予定である。