hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
卵巣癌に対する腫瘍壊死因子受容体を介した新しい治療法の研究

本研究ではCRをノックダウンした際の腫瘍増殖制御効果とCR発現細胞による腫瘍増殖抑制と腫瘍壊死因子受容体(TNFR)を介した反応の関連を検討し以下の結果を得た。ヌードマウスの皮下腫瘍においてCRノックダウン群にて有意に腫瘍増殖と転移が促進されることを証明。摘出腫瘍ではTNFR1、TNFR2自体の発現量の違いは認められなかったが、その下流のアポトーシスを引き起こす経路に関与するcaspase8、caspase-3や、抗アポトーシスに関与するNF-κB、c-junの発現量に差を認め、CRはTNFR1の活性化によりcaspase-8、3を介した経路でアポトーシスを誘導している可能性が示唆された。また、癌性腹膜炎モデルにおいても、CR導入により腹水の減少や生存期間の延長が認められたため、病理組織学的ならびに生化学的に作用機序を解析中である。再発卵巣癌では、腹水の貯留が呼吸苦や摂食障害を引き起こし、患者のQOLを著しく低下させている。腹水のコントロールにCR導入という治療法が期待されるが、マウスの腹腔内にCRのcDNAを直接導入したものでは、脂質代謝経路の修飾により羸痩をきたしてしまったため、副作用の少ないCR導入法、理想的には卵巣癌細胞にのみCRを導入する方法を、現在検討中である。今までの研究で、CR発現細胞による腫瘍の増殖抑制、ならびに自然退縮が腫瘍壊死因子受容体を介した反応であることが示唆されているため、今後、周囲の免疫細胞によるTNFαのCRの発現の有無による働きの違いを分析するため、腫瘍細胞のTNFR1ならびにTBFR2の発現や、その下流に発現するCaspaseやNF-κB、AP-1の発現も含めて分析を行う予定である。核内受容体であるPeroxsome proliferator activated receptor(PPAR)αリガンドであるクロフィブリン酸が、Carbonyl Reductaseをの誘導を介して卵巣癌細胞の増殖を抑制する経路を明らかにするのが本研究の目的である。対象卵巣癌細胞に対してヒトCR遺伝子のcDNAを導入しコントロール細胞とCR導入細胞をヌードマウスの皮下に移植し、in Vivoでの腫瘍の増殖形態を観察した。漿液性腺癌株であるOVCAR3と明細胞腺癌細胞株であるTOV21Gにおいて、CR導入による腫瘍の増殖抑制が確認され。増殖が抑制されたCR群の腫瘍細胞内と間質には貪食細胞に対するeatme signalであるMilk fat globule EGF factor 8(MFG-E8)が強発現していたため、その経路として腫瘍周囲のマクロファージが産生するTNFαが腫瘍の増殖抑制に関与している可能性が推察された。腫瘍細胞にはですドメインを有するTNFR2と、それを有するTNFR1が存在しているため、CRが腫瘍細胞に発現するTNFRのサブタイプを決めることにより、腫瘍細胞の運命を決定しているとの仮説をもとに検証した結果、CRはTNFR1とTNFR2の発現には直接影響を与えなかったが、TNFR1を介したCaspase8、Caspase3の活性化によりapoptosisが誘導させることが明らかになった。また同時に、TNFR2を介した経路で発現され、炎症反応やcell survivalに関与するNF-κBの発現は抑制されていることが確認され、CRがアポトーシスの誘導、抗アポトーシス作用の抑制を介して腫瘍の増殖を抑制していることが推察された。さらにCRのsiRNAを用いた実験系で、腫瘍増殖能の増強、ならびに転移・浸潤能の増強も確認され、CRが腫瘍の進展に深く関わっていることが推察された。腫瘍学CRを導入した卵巣癌細胞の皮下腫瘍が予想以上に縮小してしまったため、組織の回収時期をずらして免疫組織学的にTNFR等の発現を再検討している。癌性腹膜炎モデルにおいては、副作用の少ない投与法を検討中である。当初の予定では、腫瘍細胞のTNFR1ならびにTBFR2の発現や、その下流に発現するCaspaseやNF-κB、AP-1の発現の分析まで行う予定であったが、CR cDNAの合成、ならびに遺伝子導入に時間を要したため、当初の予定を完遂できなかった。移植した皮下腫瘍におけるTNFR1、TNFR2の発現を検証する。下流のアポトーシスに関連するCaspaseやNF-κB、AP-1の発現についても検証し、論文として発表する予定である。癌性腹膜炎モデルについては、腹腔内の卵巣癌細胞に対する効果的なCRの導入方法や、他の方法を使って腹腔内の局所でCRが強発現させることができるかの検討を行う。腫瘍細胞内のTNFR1ならびにTBFR2の発現と、その下流に発現するCaspaseやNF-κB、AP-1の発現レベルを、免疫染色等を用いて検証する。また、腫瘍組織内の血管密度をCD31を用いて、アポトーシスの頻度をTUNNEL法を用いて検証する予定である。

皮下腫瘍を作った担癌マウスモデルの他に、腹腔内播種病変形成させた癌性腹膜炎マウスモデルを用いて、癌性腹膜炎におけるCRの働きを検証する。cDNAの増幅やDNA導入等に要する試薬や細胞培養用品は、既存のものを使用したため予想請求額より少なくなったが、今後は新たに購入が必要である。マウスの飼育料、cDNA増幅・導入に用いる試薬、細胞培養用品、免疫染色キットと抗体などの購入に使用する予定である。また、研究結果がまとまり次第学会発表を行うため、参加費や旅費としても使用する予定である。主に、細胞培養用品、遺伝子導入の試薬、マウスの飼育費、免疫染色やwestern blot法に用いるモノクローナル抗体の購入に使用する予定である。他に、情報収集ならびに研究発表のための学会参加費にも使用する予定である。
多感覚環境における変化検出と感覚系間統合を支える脳機能ネットワークのダイナミクス

本研究課題は、脳磁図(MagnetoencephJography MEG)を用いて、多感覚環境下での刺激変化検出と感覚系間統合を支える脳機能ネットワークのダイナミクスを解明することを目的とし、3つの下位課題を設定し、年度毎に下位課題を1つずつ実施する計画であった。昨年度は、単一感覚変化時と多感覚同時変化時の脳磁場活動を比較し、非常に多くの脳領域において条件間で有意な相互作用効果とその時間的な変遷を明らかにした。この結果は、本年度7月に開催された第41回日本神経科学大会(神戸)にて、ポスター発表をおこなった。本年度の課題は、相互作用的効果が感覚系間の統合に関与する可能性を検証するため、複数感覚刺激変化の意味的内容(カテゴリー)が一致の場合と不一致の場合の脳磁場を比較することであった。相互作用的経路が感覚系間の統合に関与するのであれば、カテゴリーにおける感覚系間の一致と不一致によって脳磁場に差が表れると予想される。2つ目の下位課題では、複数感覚刺激同時変化のみを含む刺激系列を用い、感覚系間一致時の脳磁場を不一致時と比較した。本研究の特異的な点である「継続刺激中の刺激同時変化」は、同時変化の時間的な前後関係という要因を生むため、比較条件は、変化前の視聴覚間カテゴリーの一致・不一致×変化後の視聴覚間カテゴリーの一致・不一致の4条件となった。センサーデータに基づき、左右の脳半球ごとに9つの誘発成分を同定し、それぞれの潜時と振幅を測定し、条件間で比較した結果、変化前の一致・不一致が影響する脳磁場活動領域や時間帯は、変化後の一致・不一致が影響するそれとは異なる、という結果が得られた。これらの結果は、来年度に開催される第42回日本神経科学大会(新潟)にてポスター発表をおこなう予定である。現在は、これらの活動の信号源推定を行い、より詳細な活動領域について解析中である。本年度は、予定していた二つ目の下位課題の誘発反応解析が進み、その結果は、2019年度の日本神経科学会にて発表予定である。また、現在これらの活動の信号源推定を行い、より詳細な活動領域について解析中である。並行して三つ目の下位課題の解析にも着手していることからも、研究はおおむね順調に進展していると考える。今後の推進方策としては、まず、現在進行中の下位課題3の誘発反応解析を完了させる。そして、誘発反応解析によって予想以上に多くの脳領域で複雑な相互作用的な活動が認められたため、これらの結果を一旦まとめ、考察する。その後、可能であれば、下位課題2,3について周波数解析を実施する予定である。最終的には、三つの下位実験の結果を総合的に考察し、視聴覚間統合にかかわる脳磁場活動の時空間動態についての論文としてまとめる予定である。本研究課題は、脳磁図(MagnetoencephJography MEG)を用いて、多感覚環境下での刺激変化検出と感覚系間統合を支える脳機能ネットワークのダイナミクスを解明することを目的としている。そのために3つの下位課題を設定し、年度毎に下位課題を1つずつ実施する計画であった。本年度の課題(下位課題1)は、単一感覚刺激墾化と複数感覚刺激変化に対する脳反応の差異について、加算法モデルという実験パラダイムを用いて検証することであった。加算法モデルとは、脳波の誘発反応などを指標にした複数感覚入力に関する研究で用いられてきたモデルで、例えば聴覚刺激と視覚刺激を用いた場合、それぞれの単一感覚刺激入力に対する脳反応2つを足した加算反応と複数感覚刺激入力に対する脳反応を比較して、両者の間に差があれば非線形的な相互作用効果があったと判断する、というものである。本実験では、刺激入力だけでなく、刺激変化に対しても感覚系間の相互作用効果が認められるかを明らかにするため、変化刺激を用いて実験を実施した。継続的な刺激提示中の視覚刺激変化、聴覚刺激変化、視聴覚同時変化に対する脳磁場活動を13人の健常被験者から計測し、得られた脳磁図データについて誘発反応解析をおこなった。その結果、時間帯によって異なる相互作用効果が認められた。また、最小ノルム推定法を用いて信号源推定をおこなった結果、非常に多くの脳領域に有意な相互作用効果が認められ、その時間的な変遷も明らかにすることができた。下位課題1のデータについて、周波数領域における相互作用効果の検証を進めようとしているが、周波数データに対する単純な加算法モデルの適用には問題があることが判明したため、本実験データの周波数解析の進め方については、共同研究者と検討中である。解析と並行して、下位課題2にも着手している。よって、本年度の進捗状況としては、おおむね順調に進展していると評価する。

相互作用的経路が感覚系間の統合に関与するのであれば、カテゴリーにおける感覚系間の一致と不一致によって脳磁場に差が表れると予想される。2つ目の下位課題では、複数感覚刺激同時変化のみを含む刺激系列を用い、感覚系間一致時の脳磁場を不一致時と比較した。本研究の特異的な点である「継続刺激中の刺激同時変化」は、同時変化の時間的な前後関係という要因を生むため、比較条件は、変化前の視聴覚間カテゴリーの一致・不一致×変化後の視聴覚間カテゴリーの一致・不一致の4条件となった。センサーデータに基づき、左右の脳半球ごとに9つの誘発成分を同定し、それぞれの潜時と振幅を測定し、条件間で比較した結果、変化前の一致・不一致が影響する脳磁場活動領域や時間帯は、変化後の一致・不一致が影響するそれとは異なる、という結果が得られた。これらの結果は、来年度に開催される第42回日本神経科学大会(新潟)にてポスター発表をおこなう予定である。現在は、これらの活動の信号源推定を行い、より詳細な活動領域について解析中である。本年度は、予定していた二つ目の下位課題の誘発反応解析が進み、その結果は、2019年度の日本神経科学会にて発表予定である。また、現在これらの活動の信号源推定を行い、より詳細な活動領域について解析中である。並行して三つ目の下位課題の解析にも着手していることからも、研究はおおむね順調に進展していると考える。下位課題1に対する周波数解析を進めながら、並行して下位課題2と3つ目を進めていく。解析法によってはデータ量の多さから非常に多くの時間を必要とするため、可能な限り並行して解析を行えるように工夫することで、より効率よく研究を推進して行きたいと考えている。今後の推進方策としては、まず、現在進行中の下位課題3の誘発反応解析を完了させる。そして、誘発反応解析によって予想以上に多くの脳領域で複雑な相互作用的な活動が認められたため、これらの結果を一旦まとめ、考察する。その後、可能であれば、下位課題2,3について周波数解析を実施する予定である。最終的には、三つの下位実験の結果を総合的に考察し、視聴覚間統合にかかわる脳磁場活動の時空間動態についての論文としてまとめる予定である。
トポイソメラーゼ阻害剤により生じたDNA損傷の修復機構の解明

トポイソメラーゼ阻害剤は、有望な抗がん剤として広く使用されている。この阻害剤は細胞の成長に必須の酵素トポイソメラーゼの働きを阻害することでDNA損傷を導き、細胞を死に至らしめると考えられている。本研究の目的は、このトポイソメラーゼ阻害剤により生じる損傷を修復するヒトのDNA修復機構を解析することであった。その機構を詳細に調べた結果、我々は新規の修復機構を発見することができた。トポイソメラーゼ阻害剤は、有望な抗がん剤、抗生物質として広く使用されている。この阻害剤は、トポイソメラーゼの再結合を阻害することで、チロシンを介したタンパク質クロスリンクおよび一本鎖DNA切断を伴うDNA損傷を導き、この損傷が細胞を死に至らしめると考えられている。しかし現在、この薬剤に耐性細胞が生じることが問題となっている。この本研究は、この一本鎖DNA切断を伴うタンパク質クロスリンクが生体内でどのように修復されるのか?その分子機構を生化学的かつ細胞生物学的に解析して行くことを目的とする。トポイソメラーゼ阻害剤は、それぞれトポイソメラーゼI型の阻害剤カンプトテシン、またトポイソメラーゼII型の阻害剤エトポシドなどが存在する。さらにそれぞれのトポイソメラーゼがDNAの切断末端の3`および5'にチロシンを付加することになる。我々はこの2つのタイプのチロシンが付加したオリゴヌクレオチドを用いて、修復DNA基質を作製した。修復反応を無細胞系転写実験系で行ったが、基質の純度の問題が生じたため、オリゴヌクレオチド基質を用いてDNA切断反応を解析を行う方向に転換した。その結果細胞抽出液を用いて新たな修復切断活性を発見することができた。現在、そのタンパク質の同定を行っている。本研究は、このタンパク質クロスリンクを有する1本鎖DNA切断を生体内でどのように修復するか?その分子機構を生化学的および細胞生物学的に解析していくことを目的としている。無細胞系修復反応によりそれぞれの修復機構を解析する予定であったが、基質の純度および副反応が多く存在したため、精製タンパク質による解析に変更し、現在、再構成系により修復機構を解析中である。本研究は、このタンパク質クロスリンクを有する1本鎖DNA切断を生体内でどのように修復するか?その分子機構を生化学的および細胞生物学的に解析していくことを目的とした。トポイソメラーゼ阻害剤は、それぞれトポイソメラーゼI型の阻害剤カンプトテシン、またトポイソメラーゼII型の阻害剤エトポシドなどが存在し、さらにそれぞれのトポイソメラーゼがDNAの切断末端の3`-および5'-にチロシンを付加することになる。この付加によるチロシンクロスリンク付加体切断末端がDNA損傷になると考えられる。我々はこの2つのタイプのチロシンが付加したオリゴヌクレオチドを用いて、修復DNA基質を作製し、3`-および5-'チロシンクロスリンク付加体切断末端の修復に機能するタンパク質を探索した。その結果、ヌクレオチド除去修復タンパク質である構造特異的ヌクレアーゼERCC1-XPFおよびFEN1を発見した。それぞれ3'-チロシンクロスリンク付加体切断末端はERCC1-XPFにより、5'-チロシンクロスリンク付加体切断末端はFEN1により切断されることでDNA修復合成が可能であることを示した。我々はそれぞれの修復において新規の修復モデルを提唱した。しかしながら、無細胞系修復反応によりそれぞれの修復機構を解析する予定であったが、基質の純度および副反応が多く存在したため、精製タンパク質による解析に変更した。この変更は当初予測されていたので、研究全体としては概ね順調に進展している。

また、結果として精製タンパク質により修復の再構成系を確立できたことは、大きな進展と言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。放射線・化学物質影響科学トポイソメラーゼ阻害剤は、それぞれトポイソメラーゼI型の阻害剤カンプトテシン、またトポイソメラーゼII型の阻害剤エトポシドなどが存在する。さらにそれぞれのトポイソメラーゼがDNAの切断末端の3`および5'にチロシンを付加することになる。3'-および5'-チロシン付加一本鎖DNA切断損傷のDNA基質を作製し、これを切断できる酵素を探索した結果、ヌクレオチド除去修復に関わる構造特異的3'ヌクレアーゼERCC1-XPFが3-チロシン付加一本鎖DNA切断損傷を切断できることがわかった。また、その反応には複製タンパク質因子RPAが必要であることが示唆された。これに加えて、精製タンパク質を添加することで完全にDNA修復合成が観察することができた。これらの点を踏まえて、細胞学的な解析を加えるために、GFP-XPFを作製し、RPAおよびその他のタンパク質分子との局在を解析する予定である。これらの挙動はカンプトテシンによるDNA損傷の新規の修復機構を示唆すると考える。一方、5'-チロシン付加一本鎖DNA切断損傷のDNA基質において、構造特異的5'ヌクレアーゼFEN1がその修復に関わることが明らかとなった。修復がどのように完成するかをDNAポリメラーゼ及びDNAリガーゼを加えることで解析する。また、タンパク質のノックダウンによりその修復活性を細胞学的に解析する予定である。さらに新規のDNAヌクレアーゼがトポイソメラーゼ阻害剤により生じるDNA損傷の修復に関わることが示唆されており、このタンパク質の精製および抗体を作製し、どのように修復に関わるのかを3'-および5'-チロシン付加一本鎖DNA切断損傷基質を用い生化学的にまたこのタンパク質のノックダウン細胞を作製し、細胞学的に解析する。トポイソメラーゼ阻害剤は、それぞれトポイソメラーゼI型の阻害剤カンプトテシン、またトポイソメラーゼII型の阻害剤エトポシドなどが存在する。我々はこの2つのタイプのチロシンが付加したオリゴヌクレオチドを用いて、修復DNA基質を作製したが、基質の純度の問題が生じたため、オリゴヌクレオチド基質を用いてDNA切断反応を解析を行う方向に転換した。この変更は、研究計画に記載された当初計画どおりに進まない時の対応で予測されたものであり、その結果研究全体としてはおおむね順調に進展していると言える。またその変更によって現在、新たな修復切断活性を発見することができたので、新しい研究展開に進んでいる。現在、新規のDNA切断活性を担うタンパク質の同定を行う予定である。いまのところ幾つかの生化学的分画により候補タンパク質が発見できたが、さらに分画を行い、活性を担うタンパク質をマススペクトロメトリー解析により最終的に同定する。
地域連携にもとづく秋田藩家蔵文書の史料学的研究

佐竹家の関係史料を収蔵する一般財団法人千秋文庫・秋田県公文書館・秋田市立中央図書館明徳館・秋田市立佐竹史料館・仙北市樺細工伝承館(佐竹北家文書の寄託先)などに赴き、それぞれが収蔵する史料を調査するとともにデジタル撮影をおこない、これらを史料編纂所のデータベースに登録するための作業を進めた。千秋文庫からは、重要な調査対象である『佐竹文書』を史料編纂所として借用し、本科研が史料編纂所史料保存技術室による解体修理に協力することで、佐竹家が伝えてきた中世から近世初頭にかけての文書の料紙データ蓄積などをおこない、将来的な検討に備えた。また、史料編纂所データベース上での検索の便を向上させるため、雇用した学術支援職員により、千秋文庫所蔵『佐竹文書』などの一点目録作成を進めるとともに、謝金にて、史料編纂所日本古文書ユニオンカタログデータベースにおける『秋田藩家蔵文書』データの更新・追加をおこなった。また、佐竹家と深い関係を有する越後の上杉家について、『大日本古文書上杉家文書之一』の本文データ入力をおこない、将来的に史料編纂所の古文書フルテキストデータベースに登録する基礎作業を終えた。これらの成果をふまえ、研究代表者金子が大坂の陣における佐竹家の動向を、秋田藩の修史事業の過程で成立した戦功書上や、その後に成立した軍記などをもとに明らかにした。また研究分担者及川は、佐竹義宣の鷹狩を分析することにより、本多正純事件との関わりにおいてその政治的な意図を明らかにした。交付申請書の研究実施計画に書いた、秋田県公文書館・千秋文庫への調査を複数回おこなっただけでなく、研究協力者の助言により、秋田市立中央図書館明徳館に所蔵されている蓮沼家文書の調査も行うことができ、また、秋田市立佐竹史料館所蔵の佐竹家関係文書の調査も実施できたため。2018年度に引きつづき、秋田県公文書館・千秋文庫への調査を複数回おこなうとともに、デジタル写真を撮影してそれらを史料編纂所データベースに登録する作業を行う。また、既撮影の関係史料に関する目録データの整備も進め、よりデータベースの精度を向上させたい。さらに『秋田藩家蔵文書』収録文書の原文書の所在をたしかめ、原文書があり、未調査のものについては調査・撮影をおこなう。地域連携という点では、この研究成果を秋田県の生涯学習センターの講座にて話すことにより、地元の一般市民への成果還元をおこなう予定である。
直接的官能基化反応を基軸とする高効率的合成手法の開拓

本研究では、基質をin situ且つ触媒的に活性化し新たな結合形成を実現する「直接的官能基化反応」の特長を最大限に活かし、効率的なπ共役系(高)分子の合成手法の開拓を行った。具体的には、ヘテロ芳香族化合物の直接的アリール化反応の開発、さらにそれを基軸とする直接的重合反応の開発を行った。特に後者はポリ3ヘキシルチオフェンを代表とするポリチオフェン類を高い分子量及び側鎖の位置選択性で与える、高効率的な合成手法である。直接的アリール化反応を基軸とするポリチオフェン類の新規合成法開発を行った。本研究以前に、パラジウム触媒存在下ホスファアルケン配位子を用いることによりDMF中でプロモチオフェン類の重合反応が低効率ながら進行することを見出していた。ポリチオフェンの溶解性が良いTHFを溶媒として用いて、主に配位子の検討を詳細に行った。その結果、酢酸パラジウムとトリス(o-メトキシフェニルホスフィン)を用いると、重合反応が効率的に進行することを見出した。しかしながら、系中での触媒活性種の分解が問題となった。そこで、酢酸パラジウムに代えて熱安定性に優れたHerrmann-Beller触媒を触媒前駆体に用いたところ、より高活性且つ安定性に優れた触媒系を構築できた。すなわち、2-ブロモ-3-ヘキシルチオフェンの反応は効率よく進行し、対応するポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)が分子量33,400、側鎖の位置規則性93%で得られた。分子量等に関してまだ改善の余地は残すものの、これまでのクロスカップリング反応を用いた重合反応と比べ、有機金属試薬の調製を必要としないことから、より効率的な合成法となりうる。またそれ故にこれまで合成困難であった構造を有するポリマーの合成法として確立すべく検討を行っている。一方、位置規則性が93%にとどまる理由は直接的アリール化反応における副反応であるホモカップリング反応によるものだと考えられ、反応経路の解明を合わせて行っている。これまで直接的アリール化反応における副反応の議論は乏しいが、本反応においては副反応による構造がポリマー鎖中に取り込まれる。反応時間により位置規則性の変化が見られることからも直接的アリール化反応の経路解明のよいプローブとなると考えられ、本研究において引き続き検討する。直接的アリール化反応を基軸とするブロモチオフェン類の"直接的重合反応"の開発に取り組んだ。これまでに直接的アリール化反応を機能性分子合成へと応用した例は乏しく、特に実用的なレベルでの重合反応は皆無であった。前年度の研究成果を基にさらに詳細な検討を行い、Herrmann-Beller錯体を触媒前駆体として、さらに二座配位も可能であろうと考えられるトリス(o-ジメチルアミノフェニル)ホスフィンを支持配位子として用いて詳細に条件を検討したところ、2-プロモ-3-ヘキシルチオフェンの重合反応が効率よく進行し、望みのP3HTを分子量約30,000、head-to-tail選択性98%で与えた。側鎖に酸素官能基を有するいくつかの基質においても対応するポリチオフェン類が効率的に得られることを見出している。さらにこれまで直接的アリール化反応に関して副反応や機構等の議論は乏しかったことから、本重合反応は良いプローブになると考え、検討を行った。まずMALDI-TOF MSなどの解析からhead-to-tail選択性が反応の進行と共に向上すること、またやはり反応の進行に伴い、脱プロモ化されたポリマー鎖が得られてくることなどが明らかとなった。そこでさらにモデル基質を用いた解析を行ったところ、ホモカップリング反応に由来する副生成物の生成は反応の初期段階において特に顕著であること、反応が進行して基質の共役が伸びるにつれて望みのクロスカップリング反応の反応性が向上することなどを見出した。現在、さらに錯体化学的な観点からも解析を行っている。
拡張π電子系アクセプター骨格を有する新規高性能半導体ポリマーの開発

本研究では、印刷によって作製可能な次世代の太陽電池および電界効果トランジスタの高性能化を達成するため、ベンゼン環が多数縮環したピレノビスチアジアゾールと呼ばれる新しい化合物の構築と効率的合成手法、さらにこの化合物を高分子化することに成功した。合成したポリマーは、600 nmまでの可視光領域に強い吸収を持ち、有機薄膜太陽電池および電界効果トランジスタのp型半導体として、高い可能性を有することが明らかとなった。半導体ポリマーを用いた薄膜太陽電池や電界効果トランジスタといった有機電子デバイスは、軽量、低コスト、柔軟で大面積化が可能な次世代のエレクトロニクスとして注目されている。本研究では、より高性能なデバイスを達成するために、新たな電子不足芳香環であるピレノ[4,5-c:9,10-c']ビスチアジアゾール(PyTz)を合成し、それらを主鎖に導入した新規半導体ポリマーの開発を目的に研究をおこなっている。平成26年度では、まず本研究の軸となる未知のPyTz骨格を構築するため、容易に入手可能なピレンを出発原料とし、Ru触媒を用いた酸化、続くオキシム誘導体への変換と還元、最後に塩化チオニルを用いたチアジアゾール環形成反応によりPyTz骨格の構築をおこなった。しかしながら、剛直で広いπ系をもつため、溶解性が極めて低く、目的のPyTzを得ることができなかった。そこで、先に可溶性置換基を導入する合成経路を発案した。上記と同様、ピレン酸化をおこなった後、カルボニル基をメトキシ基に変換し、臭素化を経て、クロスカップリング反応により、可溶性基であるアルキルチオフェンの導入に成功した。その後、メトキシ基の脱メチル化、酸化、オキシムへの変換と還元の計4ステップでPyTzの前駆体を合成した。先ほどと同様に、塩化チオニルを用いたチアジアゾール環形成反応によりPyTz骨格の形成をおこなったところ、アルキルチオフェンを導入したPyTz誘導体の合成に世界で初めて成功した。今後は、得られた誘導体を臭素化することでモノマーとし、すでに合成しているビチオフェン誘導体とのクロスカップリング反応を用いた共重合反応により、目的のポリマーを合成し、有機薄膜太陽電池および有機電界効果トランジスタへの応用をおこなう。半導体ポリマーを用いた有機デバイスは、低コストでのデバイス作製が可能であるほか、柔軟かつ伸縮可能な次世代のエレクトロニクスとして注目されている。まず昨年度に合成を達成したPyTzモノマー前駆体(PyTz-2T)における基礎物性の調査をおこなった。優れたアクセプターとして知られるベンゾチアジアゾール誘導体(BTz-2T)と比較した場合、PyTz-2Tはより拡張したπ電子系を持つにもかかわらず、100 nm程度の短波長シフトと、0.4 eV大きいエネルギーギャップが得られた。また、算出したHOMOレベルは0.2 eV程度低いことから、BTz-2Tよりも共役が拡張していないことが明らかとなった。これは理論化学計算より、ベンゾチアジアゾールのo-キノジメタン構造がピレン周辺のベンゼン環によって安定化を受けるため、キノイド性が低下したことによる。この結果から、PyTzは新たな種の弱い拡張π電子系アクセプターであることを見出した。このような特徴は、高効率タンデム型太陽電池のフロントセル材料として大いに期待できる。また、確立した合成法を用い、PyTz誘導体の大量合成をおこなったところ、反応スケールの増加に伴い、目的物が全く得られないことが分かった。種々の反応条件を精査したが、全く改善は見られていない。その結果、ポリマーとして展開するためのPyTzが得られていない現状にある。現在、PyTz効率的合成法を別途確立するため、計6ステップでの新たな合成経路を設計し、途中までの合成を終了している。本研究では、新規電子不足芳香環ユニットであるPyTz骨格の開発と基礎物性の解明を目的とするほか、様々な可溶性側鎖を導入したオリゴチオフェンやチエノチオフェンと組み合わせた新規半導体ポリマーを合成し、有機電子デバイス材料としての可能性を調査すること、高性能な有機電界効果トランジスタおよび有機薄膜太陽電池の開発を目的としている。しかし概要にて述べたように、本研究の鍵となるPyTz骨格およびその誘導体の合成には成功しているものの、現在確立している合成手法では、非常に収率が低い問題点がある。さらに、大量合成のために反応スケールを増加させると、収率の低下のみならず精製が極めて困難となるため、これが半導体ポリマーへと展開するためのモノマーを十分に得られない大きな要因である。これは、合成中間体であるピレンテトラオンのカルボニルを4ヵ所同時にオキシムへと変換し、アミノ基へと変換する反応効率が低いほか、得られた化合物がほぼ精製不可能なためである。用いる反応剤の当量や反応温度、溶媒や添加剤といった反応条件を種々検討したが、問題解決には至っていない。したがって、より効率的なPyTz骨格の合成法を開発することが急務であり、当初計画していた予定よりも遅れている現状である。半導体ポリマーを用いた有機電子デバイスは、次世代のエレクトロニクスとして注目されている。

本研究では、高性能な半導体ポリマーを開発するために、新たな電子不足芳香環であるピレノビスチアジアゾール(PyTz)を合成し、それらを主鎖に導入した新規半導体ポリマーの開発を目的に研究をおこなってきた。比較的安価な出発原料を用い、反応条件を精査した結果、PyTz骨格の構築に成功した。物理化学特性を調査した結果、PyTz誘導体は代表的な強いアクセプターであるベンゾチアジアゾール(BTz)よりも大きなエネルギーギャップと深いHOMOを有する新たな種の弱いアクセプターであることが明らかとなった。さらに平成28年度では、より効率的な合成手法の開拓をおこなったところ、これまでと同様の出発原料から、計6ステップ、全収率20%でPyTzモノマーの大量合成に成功した。得られたモノマーを用い、クロスカップリングによる共重合により、PyTzとチオフェン誘導体と組み合わせた種々の新規PyTzポリマーの合成に世界で初めて成功した。また、得られたポリマーは、強い分子間相互作用を持つポリマーであることが明らかとなった。紫外ー可視吸収スペクトルより、合成したPyTzポリマーは630 nmまでの可視光領域に吸収を持ち、2 eV程度の大きなエネルギーギャップを有するポリマーであることが明らかとなった。これは、BTz系ポリマーよりも0.3 eV程度大きな値であり、PyTzが弱いアクセプターであることに起因する。このような特徴は、近赤外領域に強い吸収を有するn型半導体を用いたフラーレンフリー太陽電池のp型半導体として極めて適したものであるほか、強い凝集力は高性能トランジスタを実現する高い可能性を秘めている。これらの結果から、PyTzポリマーは高性能有機電子デバイスを達成するための優れた候補であることが期待できる。本研究では、印刷によって作製可能な次世代の太陽電池および電界効果トランジスタの高性能化を達成するため、ベンゼン環が多数縮環したピレノビスチアジアゾールと呼ばれる新しい化合物の構築と効率的合成手法、さらにこの化合物を高分子化することに成功した。合成したポリマーは、600 nmまでの可視光領域に強い吸収を持ち、有機薄膜太陽電池および電界効果トランジスタのp型半導体として、高い可能性を有することが明らかとなった。本研究で最も重要であり、困難であるのは、これまでに報告例のない未知のピレノビスチアジアゾール(PyTz)骨格を構築する点にある。予定していた合成経路でのPyTz骨格構築はできなかったが、別経路での合成を検討した結果、PyTzの骨格に成功した。今後、組み合わせる予定のドナーユニットや導入する様々な種類の可溶性側鎖はすでに十分な量のサンプルを合成していることや太陽電池やトランジスタ素子の作製・評価の体制は整っていることから、様々な種類のPyTzポリマーの合成から有機電子デバイスへの応用はスムーズにおこなうことが可能である。そのため、現在までの研究はおおむね順調に進んでいる。今後はまず、急務とされる別手法でのPyTz骨格の効率的合成手法の開発をおこなう。チアジアゾール環形成反応において重要な点は、隣接した位置に二つのアミノ基を導入する点である。これまでは、ケトンのオキシムを経由した変換によりアミンを得ていたが、極性の高い官能基を複数有するこの手法では精製が極めて困難となる。そこで、臭素を触媒的なアミノ化によって変換する経路を設計した。
抗シガトキシン抗体の調製およびシガトキシンの全合成研究

食中毒は,古くから現在に至るまで人類の食生活を脅かしてきた。日本を含め周りを海に囲まれている島国では,魚介類が主なたんぱく源であるが,その中には猛毒を有する種も少なくない。フグ毒や下痢性貝毒などが有名な例である。シガトキシン(CTX)は,魚介類による世界最大規模の食中毒シガテラの原因毒であり,フグ毒テトロドトキシンの100倍も強力な毒性を持つ。年間2万人以上もの中毒患者が発生するので社会的大問題となっており,中毒の予防のための抗CTX抗体の調製が急務である。しかし,CTXは天然から超微量しか得ることができないので,抗体調製が滞っている現状にある。そこで化学合成によるCTXの供給を目的として本研究を行った。まず不明であったCTXの絶対配置は,AB環部分を化学合成して天然物のCDスペクトルを比較して決定した。さらに,この部分構造を抗原として用い,抗CTX抗体の調製を行った。CTXの様な巨大分子の全合成は非常に困難であり,新規な化学合成の方法論の開発は必要不可欠である。特に効率的な各フラグメントの連結法の開発は重要な課題である。私は,アルキル化反応とオフィンメタセシス反応を利用した連結法を確立した。この方法を利用してCTXのABCDE環部の立体選択的合成を完了した。またTebbe試薬を用いた閉環メタセシス反応と立体選択的なアセタールの還元を利用し,CTXのIJKLM環部の立体選択的合成を完了した。現在,これらのフラグメントを用いて全合成の最終段階を検討中である。シガトキシン(1)のAB環部をメチルD-グルコシドから立体選択的に合成し,C2位の絶対配置を決定した。また本学農学部の安元教授との共同研究により全ての絶対配置を決定した。D,F,I環部に対応するメソ型7,8,9員環エーテルを共通の合成中間体から出発し,環拡大反応を徹底的に利用して合成し,リパーゼAKを用いた不斉アセチル化により,それぞれ高い光学純度でモノアセテートへ変換する事ができた。L-アスコルビン酸から合成した光学活性なアリルアルコールを出発原料として用いた。この二級水酸基の不斉を足掛かりとし,Ireland-Claisen転位,ヨードラクトン化等を鍵反応として,L環部の連続する全ての立体化学を制御した。更に,キラルなビピロリジン型配位子を用いた不斉オスミウム酸化により水酸基の導入を行い,LM環部の合成に成功した。光学活性な8員環エーテルから出発し,当研究室で開発したパラジウム触媒による高立体選択的テトラヒドロピラン合成法,および酸触媒を用いる環化法を利用して,HIJ環部の立体選択的合成に初めて成功した。シガトキシンの様な巨大分子を効率的に合成する上で効率的な各フラグメントの連結法の開発は必要不可欠である。私は,1)アセタールの立体選択的環元開裂とオレフィンメタセシス反応を利用した連結法,2)高井-野崎反応とメチルアセタールの立体選択的還元を利用した連結法,3)立体選択的アルキル化反応とオレフィンメタセシス反応を利用した連結法の開発に成功した。シガトキシン(1)は,魚介類による世界最大規模の食中毒シガテラの原因毒であり,中毒予防のための抗シガトキシン抗体の開発が急務である。天然から極微量しか得ることのできない(1)を化学合成によって供給する事を目的として研究を行った。前年度では,環拡大法および酵素による不斉化反応を利用した光学活性中員環エーテルの合成法を開発したが,大量合成を行う上でいくつかの問題点があることか明かとなった。

そこで,この問題点を解決すべく検討を行った結果,アルドール反応とオレフィンメタセシス反応を利用した新規中員環エーテルの合成連結法を開発し,(1)のD(E)環部の短段階合成に成功した。更にこの方法と,立体選択的な共役付加および還元反応を利用し,(1)の8員環エーテルI環部の効率的合成に成功した。(1)の様な巨大分子を効率的に合成する上で効率的な各フラグメントの連結法の開発は重要な課題であり,前年度までに(1)アセタールの立体選択的還元開裂とオレフィンメタセシス反応を利用した連結法,(2)高井-野崎反応とメチルアセタールの立体選択的還元を利用した連結法,(3)立体選択的アルキル化反応とオレフィンメタセシス反応を利用した連結法を確立した。今年度は,新たにシリルリンカーと閉環メタセシス反応を利用した新規フラグメント連結法の開発に成功し,この方法を利用した(1)のDEF環部の合成をほぼ完了した。更に(3)の連結法を利用し,(1)のABCDE環部の立体選択的合成を達成した(投稿準備中)。また,光学活性LM環フラグメントおよび光学活性8員環エーテルI環部から,閉環メタセシス反応を利用し,(1)のIJKLM環部の立体選択的合成をほぼ完了した。シガトキシン(CTX)は,魚介類による世界最大規模の食中毒シガテラの原因毒である。年間2万人以上もの中毒患者が発生するので社会的な大問題となっており,中毒予防のための抗シガトキシン抗体の開発が急務である。しかし,CTXは天然から極微量しか得ることができないので,抗体調製が滞っている現状にある。そこで化学合成によるCTXの供給を目的として本研究を行った。CTXの様な巨大分子の全合成は非常に困難であり,新規な化学合成の方法論の開発は必要不可欠である。特に効率的な各フラグメントの連結法の開発は重要な課題である。前年度までにアルキル化反応とオレフィンメタセシス反応を利用した連結法を確立した。今年度は,この方法を利用してCTXのABCDE環部の立体選択的合成を完了した(発表済)。また,Tebbe試薬を用いた閉環メタセシス反応と立体選択的アセタールの還元を利用し,CTXのIJKLM環部の立体選択的合成を完了した(発表済)。現在,これらのフラグメントを用いて全合成の最終段階を検討中である。
前臨床大動物モデルを用いた加齢退縮胸腺の若年化による免疫寛容誘導能の再賦活化戦略

我々はこれまでに、(1)胸腺が免疫寛容誘導に重要な役割を果たすこと、(2)胸腺外因子が胸腺の若年化を促進することを前臨床大動物ミニブタモデルで報告した。胸腺が加齢退縮したレシピエントや、胸腺を摘出した若年レシピエントでは免疫寛容誘導が困難である。本研究は胸腺が加齢退縮している成人レシピエントの免疫寛容戦略として、胸腺若年化を誘導するLH-RHアナログ投与による免疫寛容能向上性を検討した。我々これまでに免疫寛容誘導における胸腺の重要性をミニブタモデルで立証し(J Exp Med 1997 ; Transplantation 1999)、加齢退縮した胸腺を若返らせることで胸腺固有の能力が再生し、免疫寛容誘導能が再賦活化される可能性を検討してきた(Nobori S.PNAS 2006等)。本申請研究ではミニブタを用い、(1)外因性因子であるLH-RH投与による加齢退縮胸腺の若年化の確認、(2)若年化胸腺による加齢レシピエントの免疫寛容の誘導、(3)若年胸腺移植による免疫寛容の誘導と機序の検討を目的としている。本研究により、外因性因子投与による加齢胸腺若年化がもたらす免疫寛容能向上性を前臨床大動物実験により検討し、臨床移植の大多数を占める成人レシピエントに対する革新的な免疫寛容誘導戦略の考案を目指す。平成22年度はLH-RH投与による胸腺若年化がもたらす免疫寛容誘導能の再賦活化を検討(目的1)する実験に着手し、MHC確立クラウンミニブタを用いた検討により以下の結果を得ている。結果2:LH-RH投与により胸腺若年化を得た加齢動物に対し(n=3)、MHC完全不適合腎移植を行い、胸腺若年化による免疫寛容誘導能の評価を行っている。1例は術後28日で拒絶されており、この症例についてはLH-RH投与による胸腺若年化の程度について組織学的評価を中心に詳細な検討を行っている。残り2例は現在実験進行中であるが、術前生化学検査・FACSデータからは胸腺若年化が得られていると考えられ、結果が期待されるところである。平成23年度は、目的2および目的3を遂行し、胸腺若年化による免疫寛容誘導能の再賦活化(目的2)およびメカニズムを検討した(目的3)。目的2「胸腺若年化による免疫寛容誘導能の再賦活化」:組織適合性抗原(MHC)確立ミニブタを用いた胸腺血管移植実験系で、胸腺若年化による免疫寛容賦活能(4例)および胸腺加齢化による免疫寛容喪失能(対照群3例)を検討した。(1)若年化における宿主胸腺の役割:加齢胸腺の若年化と免疫寛容賦活能を検討するに当たり、MHC不適合モデルでは、ホスト胸腺の存在が移植胸腺の若年能を阻害することを確認した。(2)胸腺の若年化と免疫寛容能:宿主胸腺摘出後、加齢胸腺を若年宿主に移植した症例で、移植胸腺の若年化を細胞解析(FACS)、組織所見で確認し、in vitro試験で免疫寛容を確認した。平成24年度に腎移植での免疫寛容賦活能を確認する。(3)対象群の加齢促進モデルでは、若年胸腺は、加齢宿主への穆植後2ヶ月からFACS、組織で、加齢に伴う変化を確認し、加齢促進は移植後4ヶ月以降でより明らかに認められた。加齢化胸腺の免疫寛容能を平成24年に腎移植により検討する。目的3「再賦活化メカニズム検討」:(1)胸腺若年化を目的とした胸腺移植実験において、胸腺の若年化過程での胸腺細胞の分画および制御性T細胞(D4+CD25+FoxP3+)の変化を検討した。若年胸腺により、末梢血制御性T細胞は上昇し、その胸腺グラフトの加齢化に伴いその上昇が止まることが確認した。(2)Extrinsic Factorの解明:LH-RHアゴニスト投与後(胸腺若年化目的)、テストステロン(TS)の著しい減少を確認している。胸腺加齢メカニズムにおけるTSの役割を明らかにする目的で若年ブタにTS投与を行った結果、TS投与後、早期の加齢促進効果は認めなかった.平成24年度は、以下の目的2、3を遂行した。目的2「胸腺若年化による免疫寛容誘導能の再賦活化」:我々はこれまでに若年宿主ミニブタは、短期高濃度カルシニュリン阻害剤投与によりMHC不適合腎が生着するが、宿主胸腺摘出宿主または加齢宿主は移植腎を拒絶することを報告している。平成24年度は、組織適合性抗原(MHC)確立ミニブタを用いて胸腺の若年化と免疫寛容の関係を以下の方法で能討した。1若年宿主1の自己胸腺摘出後(n=2)、宿主1とMHC適合の若年宿主内で若年化されたMHC適合加齢胸腺(n=2)を宿主1に血管茎付胸腺移植を行い(n=2)同時にMHC不適合腎を移植した(n=2)。MHC不適合腎は胸腺無摘出若年宿主と同様に安定した移植腎機能を示した。

これは若年化された加齢胸腺が自己若年胸腺と同様の免疫寛容機能を有することを示している。2次にLH-RHアゴニスト投与により加齢胸腺を若年化させた加齢宿主にMHC不適合腎の移植を行った(n=2)。LH-RHアゴニスト投与後2-3ヶ月間で胸腺若年化が得られたが、MHC不適合移植腎機能の延長は認めるが、免疫寛容までは至らなかった3更にMHC不適合胸腺による能動的免疫寛容に、その移植胸腺の若年性維持が必要かを確認した。MHC不適合若年胸腺を加齢宿主に移植すると若年胸腺の加齢化は進むが、加齢に至る前に免疫寛容が誘導され、ドナー腎は生着した(n=2)。1-3を総合すると、加齢動物では末梢メモリー細胞が免疫寛容誘導を阻害する可能性が考えられるとともに生理的若年化と薬剤性若年化の免疫寛容能に相違があることが示唆される。目的3「再賦活化メカニズム検討」:これまでのテステロンの検討に加え、血清insulin-like growth factor1 (IGF1)値と胸腺内IGFレセプターの発現を検討し、ともに加齢により減少することを確認した。大動物移植モデルであり、その遂行に事件を要するが、実験目的を完遂するための経過として、おおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、胸腺若年化のメカニズムの更なる検討に比べ、腎移植モデルにおいて、胸腺若年化による免疫寛容誘導Protocolの確立を目指す。また、その成果の学会発表並び論文発表を行う。
割合概念の理解の変化と教授介入

1)割合に関するインフォーマルな知識研究1で、子どもは、学校で正式に割合を学習する以前に、割合に関するかなり豊かなインフォーマルな知識を獲得していることが、実証された。その中で、子どもは、割合の基本となる意味、割合における合成・分解の意味などを獲得していた。研究2では、割合に関して公式的な教授をまったく受けていないにも関わらず、子どもは、割合に関する第2用法の問題を解決することができることも、証明された。たとえば割合を学習していない5年生に[40個のおはじきの90%はいくつでしょう?]といったかなり難しい問題を提示した。この問題に対して、彼らは、インフォーマルな方略を利用して、完全な正答をえたものが11%、ほぼ正答に近い35という答えを含めると、45%の子どもが正答に逮達していた。こうした解決は、インフォーマルな方略によってもたらされていることも、分かった。つまり、割合が100をベ一スにしており、その1%または10%などを基に90%を構成するといった方略による解決であった。2)割合を学習した後の困難性所究3では、割合を学習した後の子どもが、なぜ割合に困難性をもつかを検討した。まず、割合で用いられる用語、つまり基にする量や比べる量といった用語を理解していないのではないかということが、考えられる。このため、問題を与えて、どの数値が基にする量で、どれが比べる量かを同定させた。その結果、割合の第1用法では47%の正答率、第2用法では60%、第3用法では36%の正答率となった。こうして、手どもは問題を与えられても、問題における要素の同定が困難であることが分かった。これであれば、問題を表象する以前の問題があることが、示唆された。研究4では、割合を学習し終えた6年生に割合問題を与え、どのような方略で問題解決をおこなうかを検討した。その結果、教室で学習した公式による解決を利用したのは、わずか7%のみの子どもであることが判明した。残りの子どもは、いくつかの演算をおこない、答が何となく違うということで、計算を繰り返す子どもなどが、35%にも上っていることも明らかになった。本年度は、割合概念の困難性の背景を探るために、まだ割合を学習していない4年生とすでに割合の学習を終えた5年生を対象にして、インフォーマルな知識のあり方と学習後の知識を面接調査で検討した。問題は、40個のビ-玉を示して、ここから50%、25%、あるいは75%の量をとらせる問題や、割合を求めるためには基にする量と比べる量の両方が必要だが、部分となる情報を削除した問題を与えて、問題のおかしさを指摘できるかどうかを検討するものであった。対象者は、4年生26名、5年生28名であり、1人に対する所用時間は20分から35分ほどであった。その結果、4年生は、50%の問題ではほとんどの子供が正答し、25%の問題に対しては、その半分、75%に対しては、50%と25%の分をあわせたものという方略を採用して解決した。こうして、割合を公式には学習していない4年生の割合の基になるインフォーマルな知識は、かなり豊かなものであることが、証明された。

ところが、割合の学習を終えたばかりの5年生では、50%の問題こそ正答できたものの、25%や75%の問題に対しては、かなりの抵抗を示し、計算で解決しようとして答を求められない子どもが80%にも達した。これは、記号としての割合を学習したことで、これまでインフォーマルな知識を働かせることが可能な状況でさえも、混乱が生じていることを示したものである。本年度は、割合を学校で正式に学習する以前の4、5年生が、日常生活をとおして獲得しているインフォーマルな知識について検討した。その結果、5年生では、量としての割合概念については、学習後の6年生とほぼ同じ知識をもっていることが見いだされた。また、割合における合成・分解の側面についても、4年や5年生の理解の程度は、6年生が獲得している知識とほとんど同じであることが見いだされた。加えて、割合の第2用法については、個別の面接をとおして分析をおこなった。その結果、50%や25%については、割合を学習していない5年生でも、インフォーマルな知識で十分に解決することが、分かった。さらに75%の問題では、50%と25%との合成、あるいは100%から25%を取り去るという方略で、この問題を解決できた。最後に、90%問題では、答の範囲を少し緩やかな基準(±1の範囲)で設定すると、5年生も40%の子どもが、インフォーマルに90%問題を解決できた。そこでの方略は、10%を産出して正確に求めるもの、75%より多いからという直感的に解決する方略が観察された。こうして、割合を学習していない5年生でも、90%問題というかなり難しい問題に対してインフォーマルな方略を適用して問題を解決できることが分かった。さらに驚いたことは、割合の公式を学習した6年生の結果である。彼らの解決方略の多くは、学習した公式にしたがうものが多く、インフォーマルな知識を活用して解決するように要求すると、その知識を使えないことが見いだされた。たとえば、90%問題では、これを公式では適切に解決できても、その内の80をこえる子どもがインフォーマルなには解決できず、こうして手続きを学習することでインフォーマルな知識が抑制されていることが見いだされた。1)割合に関するインフォーマルな知識研究1で、子どもは、学校で正式に割合を学習する以前に、割合に関するかなり豊かなインフォーマルな知識を獲得していることが、実証された。その中で、子どもは、割合の基本となる意味、割合における合成・分解の意味などを獲得していた。研究2では、割合に関して公式的な教授をまったく受けていないにも関わらず、子どもは、割合に関する第2用法の問題を解決することができることも、証明された。たとえば、割合を学習していない5年生に〔40個のおはじきの90%はいくつでしょう?〕といったかなり難しい問題を提示した。この問題に対して、彼らは、インフォーマルな方略を利用して、完全な正答をえたものが11%、ほぼ正答に近い35という答を含めると、45%の子どもが正答に達していた。こうした解決は、インフォーマルな方略によってもたらされていることも、分かった。つまり、割合が100をベースにしており、その1%または10%などを基に90%を構成するといった方略による解決であった。2)割合を学習した後の困難性研究3では、割合を学習した後の子どもが、なぜ割合に困難性をもつかを検討した。
Organ-on-a-Chip技術を応用した新規歯胚分化誘導法の開発

本研究はヒトiPS細胞の分化誘導実験において,細胞間相互作用の再現に適したツールであるOrgan-on-a-Chip技術を用いて,歯胚細胞の上皮-間葉相互作用を模倣し,歯胚への安定した分化誘導の実現を図る。同目的を達成する為,ヒトiPS細胞由来の歯胚上皮・間葉系細胞をChip上で共培養し,歯胚形成と関連があるFGF3,FGF4,FGF10やBMP4を培地中に添加して分化誘導を促進させる。更に,申請者らが過去に樹立した,各種FGFをリガンドとするFGFR3のゲノム編集ヒトiPS細胞を,歯胚細胞へと分化させてChip上で同様に培養し,安定した分化誘導能を備えた歯の発生モデルChipの確立を試みる。