hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時計遺伝子に着目した時間治療法の開発

体内時計の本体は、視神経が交差する視交叉上核(SCN)に位置し、時計遺伝子により制御されている。この遺伝子は中枢のみならず末梢組織でも発現しており、ローカル時計として機能している。すなわち、生体は体内時計の階層構造をうまく利用し、生体のホメオスタシス機構を維持している。時計遺伝子の機能と役割が生理学的側面より明らかにされつつあるが、今後の重要な課題として臨床応用があげられる。本研究では、時計遺伝子に着目した時間治療法を開発することを目的とし、以下の点を明らかにした。実験1:薬物代謝酵素、レセプターの日周リズムの成因としての時計遺伝子およびステロイドの役割を明らかにした。実験2:これらの生体リズムマーカーに着目し、生体リズム(生体内環境)を操作することにより新規時間治療法を開発できることを示した。実験3:SCNの時計遣伝子の日周リズムが薬物投与中に如何に変容するかを明らかにし、新規副作用(時計遺伝子の変容)を克服するための至適投薬設計を構築できることを示した。以上の研究をとおして、時計遺伝子やステロイドなどの生体リズムマーカーのモニタリングを基盤とした最適投薬タイミングの設計が可能となり、薬物治療の個別化、薬物誘発リズム障害の防止につながるものと思われる。本研究では、時計遺伝子に着目した時間治療法を開発することを目的とし、薬物代謝酵素およびレセプターの日周リズムの成因としての時計遺伝子の役割およびそれらの相互関連について検討した。実験動物として自由摂食摂水・明暗周期(明期:0700-1900)条件下で飼育したICR雄性マウスを対象とした。また摂食条件を操作することにより、ステロイドのリズムパターンが異なる2種の動物を作成した。摂食条件としては、1日をとおして自由に摂食可能な群、1日の中で特定の時間(0900-1700)にのみ摂食可能な群の2条件を設定した。肝臓における時計遺伝子の発現は、休息期後半に高値、活動期後半に低値を示す有意な日周リズムが認められ、コルチコステロンの日周リズムと強く相関していた。肝臓における薬物代謝酵素の発現を制御しているmDBP遺伝子の発現も、時計遺伝子やコルチコステロンの日周リズムと相関していた。一方、IFNレセプター遺伝子の発現は、時計遺伝子やコルチコステロンの日周リズムと逆相関関係を示した。これらの遺伝子の日周リズムは摂食条件を操作することによりそのリズムの位相が約12時間シフトした。その他の遺伝子の日周リズムについても現在検討を行っている。本研究は、時計遺伝子に着目した時間治療法を開発することを目的として、レセプターの日周リズムの成因を体内時計の分子機構の側面から検討した。また視交叉上核(SCN)の時計遺伝子の日周リズムが薬物投与中に如何に変容するかを明らかにし、新規副作用を克服するための至適投薬設計を構築することを目的として行われた。また摂食条件の操作あるいはコルチコステロン持続投与により、ステロイドのリズムパターンが異なる3種の動物を作成した。SCN以外の組織における時計遺伝子の発現は、休息期後半に高値、活動期後半に低値を示す有意な日周リズムが認められ、コルチコステロンの日周リズムと強く相関していた。脳幹におけるモルヒネのμ-オピオイドレセプターの発現も、時計遺伝子やコルチコステロンの日周リズムと相関していた。またコルチコステロン持続投与によりリズムは消失した。さらに5-フルオロウラシル(5-FU)あるいはIFNを持続投薬することにより、末梢のみならずSCNでも生体リズムが障害されることを明らかにした。薬物非投与時にはSCNのPer1、Per2、Per3 mRNA発現量はそれぞれ明期(休息期)前半、後半、中間に最高値を示した。

一方、5-FUあるいはIFNの連続投与によりそれらのリズムの振幅は顕著に低下した。行動や体温のリズムは暗期に高値を示すが、投薬によりその振幅は顕著に低下した。このような生体リズム障害は投薬時刻を変えることで回避することができた。生体のホメオスタシス機構を維持しながら治療していくことが、副作用、合併症の防止という点で重要である。
幹および枝の位置、本数、分子量が厳密に制御された新しい両親媒性分枝ポリマーの合成

アニオンリビングポリマーとメトキシメチル基を置換したジフェニルエチレン、及びその誘導体を反応させることで、ポリマー鎖末端、鎖中央、さらに鎖の任意の位置に個数の決まった216個のメトキシメチル基の導入に成功した。さらにそれらをBCI_3で処理することで、定量的に高反応性のクロロメチルフェニル基に変換した。このようにして合成したクロロメチルフェニル基の個数や導入位置が厳密に制御された、新しいクロロメチルフェニル化ポリマーをプレポリマーとして、さらにアニオンリビングポリマーと反応させることで、構造が明確な新規のヘテロアームスターポリマーや分岐ポリマーの合成を行った。また、クロロメチルフェニル基部分に様々な官能基(フェノール、グルコース、パーフルオロアルキルなど)を導入することにも成功し、個数や導入位置が厳密に制御された新規の多官能基化ポリマー合成の経路を開発した。特にグルコース残基を複数個導入されたポリスチレンは、炭化水素溶媒中で逆ミセルを形成し、導入個数により、その形態や会合数が大きく変わるなど、従来にない新しい知見を得た。また、パーフルオロアルキル(Rf)基が導入されたポリスチレンは、Rf基がフィルム表面に濃縮し、さらにその度合いが、Rf基の導入個数や導入位置に大きく依存しており、条件によっては僅か2個のRf基で充分に表面を覆っている事実を見出した。現在、これらのポリマーの溶液中や固体状態における官能基の役割と導入個数や位置の関係について検討中である。さらに、スターポリマーと官能基を組み合わせた複雑な構造の分岐ポリマーの合成も行っている。スチレンやイソプレンのアニオンリビングポリマーとメトキシメチル基を有する親電子試薬を反応させることで、ポリマー鎖末端や任意の位置に複数個のメトキシメチル基の導入に成功した。このようにして得られたポリマーをBC1_3で処理することで、定量的にメトキシメチル基をクロロメチル基に変換した。次に高反応性のクロロメチル基にやや過剰の別のアニオンリビングポリマーを反応させると、効率良くカップリング反応が進行して、クロロメチル基の数だけ、枝ポリマーが導入される。このカップリング反応で用いるリビングポリマーの分子量を変えたり、別種のアニオンリビングポリマーを使用すると、枝の長さが異なった特殊な形のポリマーやヘテロアームを有する分枝ポリマーが合成可能となる。このように、まずアニオンに安定なメトキシメチル基で目的ポリマーの分子設計をした後、反応性の高いクロロメチル基に変換し、次の反応を行うため、従来全く合成されていない新規の分枝ポリマーを得ることが出来ることが、本研究で展開する合成法の大きな特長である。以上の合成法を基にして、構造が明確であり、枝ポリマーの分子量が規制され、分子量分布が極めて狭い(Mw/Mn<1.05)、3本鎖、4本鎖、5本鎖、6本鎖の星型ポリマー、及びH型ポリマーの合成に成功した。またクロロメチル基部分に親水性の大きな糖誘導体を導入することにも成功した。現在、この方法の新たな展開による枝ポリマーの位置と本数が制御されたグラフト共重合体や櫛型ポリマーの合成、及び枝ポリマーとして親水性のポリマーの導入を検討しているところである。スチレンやアルキル置換スチレンのアニオンリビングポリマーにメトキシメチル基を有する1,1-ジフェニルエチレン誘導体やハロゲン化アルキル誘導体を反応させることで、ポリマー鎖末端やポリマー鎖中の望み通りの位置にメトキシメチル基を2から12個導入することに成功した。またポリスチレン末端にジフェニルエチニル基を導入したマクロモノマーとリビングポリスチレンを反応させ、反応点に新たに生じたアニオンと上記試薬の反応により、ポリマー鎖の一定の間隔に複数個のメトキシメチル基の導入にも成功した。このようにして得られたポリマーをBCl_3で処理することで、メトキシメチル基を高反応性を有するクロロメチル基に変換した。やや過剰の別のアニオンリビングポリマー(スチレン、イソプレン)を反応させることで、クロロメチル基の位置にポリマー鎖を導入し、構造が明確な星型ポリマー、H型ポリマー、さらにグラフトポリマーの合成を行った。

特に星型ポリマーは、従来合成例が少なく困難であったヘテロアームを有するA_2B_4、A_2B_8、A_2B_<12>、ABC_2、ABC_4タイプの合成に成功したことより、この種のヘテロアームスターポリマーの新しい一般的合成経路を確立したことになる。さらにグラフト枝の鎖長と枝間隔が一定のグラフトポリマーもこの合成法で得ることが出来た。また反応させるアニオンリビングポリマーとしてt-ブチルメタクリレートのリビングポリマーを用いることで、構造が厳密に制御されたポリ(t-ブチルメタクリレート)セグメントから構成される新しい星型やグラフトポリマーの合成に成功し、現在分子量や組成を変えたポリマーの合成を予定している。アニオンリビングポリマーとメトキシメチル基を置換したジフェニルエチレン、及びその誘導体を反応させることで、ポリマー鎖末端、鎖中央、さらに鎖の任意の位置に個数の決まった216個のメトキシメチル基の導入に成功した。さらにそれらをBCI_3で処理することで、定量的に高反応性のクロロメチルフェニル基に変換した。このようにして合成したクロロメチルフェニル基の個数や導入位置が厳密に制御された、新しいクロロメチルフェニル化ポリマーをプレポリマーとして、さらにアニオンリビングポリマーと反応させることで、構造が明確な新規のヘテロアームスターポリマーや分岐ポリマーの合成を行った。また、クロロメチルフェニル基部分に様々な管能基(フェノール、グルコース、パーフルオロアルキルなど)を導入することにも成功し、個数や導入位置が厳密に制御された新規の多官能基化ポリマー合成の経路を開発した。特にグルコース残基を複数個導入されたポリスチレンは、炭化水素溶媒中で逆ミセルを形成し、導入個数により、その形態や会合数が大きく変わるなど、従来にない新しい知見を得た。またパーフルオロアルキル(Rf)基が導入されたポリスチレンは、Rf基がフィルム表面に濃縮し、さらにその度合いが、Rf基の導入個数や導入位置に大きく依存しており、条件によっては僅か2個のRf基で充分に表面を覆っている事実を見出した。現在、これらのポリマーの溶液中や固体状態における官能基の役割と導入個数や位置の関係について検討中である。さらに、スターポリマーと官能基を組み合わせた複雑な構造の分岐ポリマーの合成も行っている。
血管平滑筋細胞の形質転換機構の解明-調節因子としてのマイクロRNAの関与-

マイクロRNA(miRNA)は遺伝子の転写後にmRNAに結合してその翻訳を制御していて、細胞分化や癌化に深く関わっていると考えられている。血管平滑筋細胞(VSMC)の二つの表現型(収縮型と増殖型)に関わる遺伝子調節に関してはよくわかっていない。我々は、血小板由来増殖因子(PDGF)とナトリウム酪酸塩(NaB)がVSMCの脱分化と分化を誘導できる事を見つけた。これらの薬剤により誘導したVSMCからmiRNAを単離して、miRNAマイクロDNAアレイによりそれぞれの表現型で発現が上昇するmiRNAを網羅的に検索した。その結果、脱分化で顕著に発現が上昇する3種類のmiRNAを発見した。それぞれに関して、詳細な解析をしたところ、2つのmiRNAは脱分化を引き起こし、血管平滑筋細胞の細胞遊走能を促進する事がわかった。近年,我が国においては深刻な高齢化社会を迎えており,それに加えて食生活の欧米化などによる生活習慣の変化などの影響で,虚血性心疾患(狭心症や心筋梗塞),脳血管障害,閉塞性動脈硬化症などの動脈硬化性疾患が増加している。血管平滑筋は形質転換により,収縮能のない脱分化(合成型)細胞に変化し,活発に増殖を繰り返しながら中膜から内膜へと遊走する。遊走した脱分化型平滑筋細胞はコレステロールを蓄積したマクロファージと共に血管内膜に蓄積する。最終的には動脈内膜に肥厚を形成し,その患部は動脈硬化症により狭窄そして閉塞する事が知られている。これらの細胞の分化、脱分化に関して,タンパク質をコードしない非コードRNA,とりわけ中でもマイクロRNAが注目されている。現在までにも発生過程や癌における細胞の脱分化に特定のマイクロRNAの関与を示唆する報告がなされている。我々はこの動脈硬化症を引き起こす血管平滑筋細胞の脱分化に着目して,マウスの血管平滑筋細胞株(ACO1細胞)からマイクロRNAを単離して,マイクロRNAマイクロアレー法により増加もしくは減少するマイクロRNAを網羅的解析に解析した。その結果,十数種類のマイクロRNAが同定することが出来た。現在,リアルタイムPCRによる定量的発現解析により優位差のあるマイクロRNAに関して,標的遺伝子の解析を行っている。また,新たに発見した新規のマイクロRNAに関しても解析を進めている。今後,これらのマイクロRNAが血管平滑筋の脱分化に伴いどのような仕組みで標的遺伝子を抑制し,分化誘導を行うかに関して更に解析を行う予定である。近年、生活習慣の変化などの影響で、虚血性心疾患、脳血管障害、閉塞性動脈硬化症などの動脈硬化性疾患が増加している。この動脈硬化症の要因として、脂肪代謝の異常に伴う血管平滑筋の脱分化が注目されている。通常、血管平滑筋は血管収縮や弾力性などの機能を果たしてが、この収縮型の血管平滑筋が形質転換により、収縮能のない脱分化(合成型)細胞に変化し、活発に増殖を繰り返しながら中膜から内膜へと遊走する。最終的には動脈内膜に肥厚を形成し、その患部は動脈硬化症により狭窄そして閉塞する。ところが、この動脈硬化症を引き起こす血管平滑筋細胞の形質転換の分子メカニズムに関してはいまだに良くわかっていない。我々はこの脱分化のメカニズムを解明するために、血管平滑筋の脱分化に関わるマイクロRNAの検索を行ってきた。マウスの血管平滑筋由来のACO1細胞に引き続き、ヒトの正常血管平婿筋細胞からもマイクロRNAを単離し、それぞれのライブラリーを作成した。脱分化の際に変動するマイクロRNAの機能解析を行っているが、現時点では特許の関係上、詳細を記載できない。最終年度の報告書までには記載できるように申請したい。20年度はプロテオミクス解析に関しても多くの改良を施した。特に脱分化する前の細胞と脱分化後の細胞をABI社のiTRAQ試薬によりラベル化して解析する方法や機能プロテオミクスにおいてリン酸化ペプチドの効率的な分離方法および濃縮方法を検討した。その結果、チタニアなどのIMACとイオントラップ型の質量分析装置を用いる事により、効率的にリン酸化ペプチドを濃縮できる方法が確立できた。これらの成果を応用して最終年度は実際にどのような遺伝子が具体的に動いているのかに関してさらに研究を進めていく。近年、我が国においては深刻な高齢化社会を迎えており、それに加えて食生活の欧米化などによる生活習慣の変化などの影響で、虚血性心疾患(狭心症や心筋梗塞)、脳血管障害、閉塞性動脈硬化症などの動脈硬化性疾患が増加している。

しかしながら、ポストゲノム時代の到来の中、おおきな発見が相次いだ。その一つが蛋白質をコードしていないmiRNAの発見である。そして、miRNAが細胞の癌化(脱分化)や分化におおきく関わっている事が明らかになってきた。昨年度、本研究では、マウスの血管平滑筋細胞の脱分化の過程で発現レベルが特に上がるmiRNAの3種類に関して細胞内の強制発現を試みた。この3種類は癌化に深く関与していると考えられている。成熟miRNA一過的に発現させるように工夫したプラスミド用いてNucreofectorを用いて導入した正常ヒト血管平滑筋細胞の細胞遊走能に与える影響を調べた。その結果、この3種類のmiRNAのうち2種類はpDGF-BBに対する細胞遊走能が3倍にも増加した。そのことからこの3種類のmiRNAは血管平滑筋細胞を脱分化に導き、細胞遊走能を上昇させていると考えられる。今後、これらのマイクロRNAがどのような蛋白脂質をターゲットにしておるのかに関して更に調べ、血管平滑筋の脱分化に伴いどのような仕組みで標的遺伝子を抑制し、分化誘導を行うかに関して引き続き解析を行う予定である。
DNAのキラリティーを利用したDNA-リガンド相互作用の研究

DNAリガンドによる塩基配列認識機構の解明は、遺伝子発現など生命現象の根幹に関わる重要な課題である。われわれはDNA-リガンド相互作用を分子・原子レベルで理解するために低分子量金属錯体を研究対象とし、特にアキラルなポルフィリン錯体がキラルなDNAに結合するときに誘起されるCD(Circular dichroism)を利用して研究を進めてきた。major groove binding,minor groove binding,intercalationなど結合モードによりポルフィリン錯体が異なった誘起CDスペクトルを示しこれより結合様式が帰属できることを明らかにしたが、さらに、これを定量的解析に発展させ、2通りの分解方法の開発を並行して行った。1つは遺伝的アルゴリズムとsteepest descent methodとを組み合わせたもの、もうひとつはCDスペクトルのDNA濃度による規格化を行いr値に対する変化から半経験的に解析する方法である。前者ではスペクトル近似にLorentz曲線やGauss曲線を使わず、光のエネルギーに対するt-分布関数を採用しC、言語によるプログラミングを行った。た。成分数に対するerrorの低下が落ち着いた段階を目安として成分数を見積もった。おおむねシミュレーションには成功している。現在結合定数、サイト数を求めるプログラム書きの最終段階である。もう1方の解析法は、3成分という少ない成分数でスペクトルのシミュレーションがうまくいくが、結合モードとの対応などにさらなる工夫が必要である。DNA結合蛋白とDNAの相互作用様式解析に用いるべく、ペプチド(アミノ酸残基)を結合した修飾ポルフィリンの合成も試みた。われわれはDNA-リガンド相互作用を分子・原子レベルで理解するために低分子量金属錯体を研究対象として研究を行ってきた。金属錯体は、中心金属の種類によりDNAへの結合モードが変わり、また、金属の酸化還元を利用したDNA鎖切断が可能であるなどのために解析に好都合だからである。DNAがキラルであるために、キラルでない金属錯体がDNAに結合すると金属錯体にCD(Circular dichroism)が誘起されることがある。これまでの研究から誘起CDスペクトルを利用すると、結合モード、たとえばmajor groove binding,minor groove bindingにより、異なった波長位置にピークを示すことを発見し、CDスペクトルにより結合様式が帰属できることを明らかにしてきた。本年度(平成9年11月から)はこの研究をさらに発展させ、定量的解析に着手した。結合定数を求めるために、温度変化、塩濃度変化させたスペクトル測定を行った。温度変化はDNA2重らせんがほどける可能性があるので検討後、塩濃度変化による方法を採用した。塩濃度0-350mMでDNAに構造変化が起きないかを構造変化に敏感なCDスペクトルで検討し、変化のないことを確認した。次に、ポルフィリン錯体とDNAとの相互作用を、相対比を様々に変え、かつ塩濃度を変えて誘起CDスペクトルを測定した。r値よりも塩濃度に大きく依存していることが明らかになった。現在定量的解析に必要なデータを蓄積しているところである。た。さらに、金属錯体の吸収体がDNAのそれとは離れているために、DNAおよび錯体両領域の情報を用いて解析を進めることが可能である。これまでの研究で、ポルフィリン錯体は結合モード、たとえばmajor groove binding,minor groove binding intercalationにより異なった誘起CDスペクトルを示すことを発見し、CDスペクトルから結合様式が帰属できることを明らかにしてきた。現在、この研究を定量的解析に発展させている。

結合定数を求めるために、種々のr値(化合物のDNA塩基対のモル比)で塩濃度0-500mM(r値によっては0-700mM)の間で15-18点塩濃度を変えた精密なスペクトルデータ1セットを収集し終えた。現在解析のアルゴリズムを検討しているところである。これと平行して、現在研究対象としているポルフイリンマンガン錯体と異なり、相互作用モードがイオン強度に大きく依存せず、水溶性が高く、DNAの塩基配列認識部位をもつことでConservative CDの寄与を減少させるポルフィリン誘導体をデザインし、合成を進めている。DNAリガンドによる塩基配列認識機構の解明は、遺伝子発現など生命現象の根幹に関わる重要な課題である。われわれはDNA-リガンド相互作用を分子・原子レベルで理解するために低分子量金属錯体を研究対象とし、特にキラリティーに着目して研究を行ってきた。アキラルなポルフィリン錯体がキラルなDNAに結合するとCD(Circular dichroism)が誘起される。これまでの研究で、ポルフィリン錯体は、major groove binding,minor groove binding,intercalationなど結合モードにより異なった誘起CDスペクトルを示し、CDスペクトルから結合様式が帰属できることを明らかにしてきたが、これを定量的解析に発展させている。DNA-ligand相互作用に複数の様式が同時に存在する場合には、蛍光,紫外可視スペクトル等から固有結合定数、結合サイト数を求める方法論は未だ確立されているとは言い難い。スペクトルの規格化法を変えることで、複数の相互作用の様式のそれぞれに対応する強度が線型にスペクトルに反映する事が明らかになり、現在スペクトルの四則演算でそれぞれの結合作用様式に対応する様式毎のスペクトルに分解し、逆にこの分解したスペクトルを用いて、実験データーのシュミレーションを線形最小2乗法を用いて行っている。これと平行して、porphineのmeso位から伸ばした側鎖にDNAと相互作用するligandをconjugateし、ポルフィリンをプローブとした誘起CDスペクトルを測定することで、それらligandのDNAに対する結合能、塩基配列選択性を定量的に評価することを目標とした研究を行っている。現在、側鎖の合成及ぴカップリング法の検討、解析ソフトの開発を行っている。
動画像簡易計測システムによる中高年者への遠隔的健康運動指導

介護予防・健康増進としての運動は、単に集団体操やフィットネスだけでは楽しくない。近年、欧米では、アーケードゲームを福祉施設に設置し、高齢者のリハビリを兼ねたレクレーション活動が盛んである。体感型ゲームスポーツだと、ゲームになじむ若者とそうでない高齢者が体力差や技能差を意識せずに一緒に楽しめる。しかし、多くの体感型ゲームスポーツでは、視覚や脳機能と、一部の身体機能のみを使う場合が多く、理にかなった運動動作になっていない。これらの問題点を解決し、同時に、情報弱者(デジタルデバイド)をなくするために、体感型ゲームスポーツと動画双方向通信を組み合わせ、遠隔指導による地域高齢者スポーツ活動を推進した。平成24年度の目標は、平成23年度(初年度)の準備に引き続いて、本格的に運動指導を実施することであった。運動内容には、独自に構成した柔軟運動と筋力トレーニング中心のメニューに加えて、近年急速に普及してきている体感型ゲームスポーツを新たに組み込んだ。実施場所については、芦田信之研究分担者の研究拠点:成美大学に運用センターを設置し、実施箇所として同大学のある京都府福知山市の社協の地域高齢者組織「いきいきサロン私市」を選んだ。7月22日、8月25-26日に上述の柔軟運動と筋力トレーニング、体感型ゲームスポーツを実施し、遠隔通信状況も含めて良好な結果を得た。平成25年度に予定していた実験結果の検証と改善計画の作成を前倒しで行うことができた。平成23年度(初年度)の目標は健康増進運動プログラムの準備を行ない、試験的に実施することで、準備には実施場所の選定と設営、動画像計測システムと双方向遠隔通信の設置と試運転、運動指導士の運動メニューの用意、参加者の募集を含んでいた。運動指導士による運動メニューを用意し、トレーニング機材は新規購入した。運動内容は、体感型ゲームスポーツとして近年急速に普及してきているマイクロソフトKinect Xboxを採用して、トレーニングメニューを新たに組みなおした。試験的実施場所として芦田信之研究分担者の研究拠点:成美大学のある京都府福知山市を選んだ。8月25日を中心に、動画像簡易計測システムと双方向遠隔通信装置を千里金蘭大学と福知山成美高等学校に設置し、動画像計測データの取得や遠隔的運動指導の運用試験を行なった。その結果に基づいて、健康増進運動プログラムの試験的実施を行った。3月24日を中心に、福知山市大江町河守中央の市北部保健福祉センターで運動メニューと体力測定を実施して、遠隔的に動画像を大学研究室に送り、運動指導士と医師がデータの妥当性を確認し解説した。これらの結果は、インドネシア・バリで2011年11月2225日に開催されたTENCON2011において一部公表された(Survey of mobilephone radiowaves condition in ruralarea for two-waycommunications in disaster. N. Ashida, M. Fukui, Y. Nasu, T. Higashi, TENCON2011, 981-984, 2011)。また、2012年4月18日付の両丹日日新聞の第1面で、「遠隔地から直に体操指導ーテレフィットネス成美大学教授が研究」として掲載された。本研究の最終目的は、地域コミュニティにおける障害者も含めた全構成員の健康づくりのあり方を模索する中で、元気でもないが然りとて介護が必要なわけでもない、いわゆる「非元気・非要介護」高齢者、つまり、要介護状態へ移行するリスクの高い集団を対象に、一緒に頑張る仲間やコミュニティで多職種連携によるスカイプを用いた集団運動教室を開催し、僻地に住む人も含めて低コストの運動指導を提供し、運動習慣を維持してもらうためのシステムの構築と運用にあった。平成26年度(最終年度)には京都府福知山市において、過去3年間に構築して試験運用したシステムを本格的に運用した。「成美大学の地域健康福祉センター」と「公民館」の相互間で、映像と音声をスカイプにより遠隔通信できるように設定した。実施後の調査結果では、わかりやすさに関して、電波状況の悪さや音声と画像の不明瞭さについての指摘があった。また、プログラム全体に渡る観察記録・ビデオ映像・インタビューの結果、通信技術を用いた遠隔運動指導は座位や立位姿勢の体操に利用できるが、そのときに、指導内容を適切に理解できる工夫や、指導対象をある程度同質化することが必要であると考えられた。研究全体での課題として、定常的に実施するにあたっては医療・運動・福祉など関連分野のスタッフを十分に配置できないこと、参加者の健康・体力レベルにバラツキがあること、僻地ではインターネット接続環境が確保されていないこと、が挙げられる。スタッフ不足は、介護保険制度の介護予防特定高齢者施策の一環としてテレフィットネスセンターと介護施設を双方向通信で結び、施設スタッフが補助者となり連携することで解決することも一法である。

チームの構成員をさらに広げるにあたっては、多職種間の連携促進ツールとして、施設スタッフの理解と実践に向けた教育プログラムの開発が必要であると考えられる。健康スポーツ科学全研究期間内に明らかにする事項A)E)について、進行状況は以下の通り非常に順調である。A)開発した動画像簡易計測システムとウェブカメラによる双方向遠隔通信に近年のユビキタス技術を加えて、健康増進運動プラグラムを構成する→上述の通り、予定通り順調に実施できた。B)複数の社会生活の場を選定して、プログラムを適用する→最初の取っ掛かりとして、研究分担者の研究拠点である成美大学の所在地、京都府福知山市を選んだが、実施内容は深いものとなり、計画は予定を超えて進んだ。C)プログラムの導入と維持が容易なように、コスト(ヒトとモノ)の低減化を追求する→新しい体感型ゲームスポーツKinect Xboxの導入を含めて、初年度の検討を踏まえて予定通りに実施できた。D)参加者の意識調査とコストの算定を繰り返して、費用対効果を検証・改善する→計画を越えて、前倒しで実施でき、次年度には改善された計画で実施できることとなった。E)指導用のテキストとビデオ教材を含めた汎用的なプログラムを取りまとめる→前述の改善計画の中には、さらに進化させたプログラムの構築が含まれている。最終年度に予定していた「研究成果の社会・国民への発信」は、今年度も学会発表とマスコミを通じて実現させることができた。全研究期間内に明らかにする事項A)E)について、進行状況は以下の通り非常に順調である。この点は平成24年度から変わりはない。B)複数の社会生活の場を選定して、プログラムを適用する→最初の取っ掛かりとして、研究分担者の研究拠点である成美大学の所在地:京都府福知山市を選んだ。順調な試験運用に引き続いて、福知山市からの協力を得て、今年度の本格運用が実現した。C)プログラムの導入と維持が容易なように、コスト(ヒトとモノ)の低減化を追求する→新しい体感型ゲームスポーツKinect Xboxの導入を含めて、検討段階を終了し、予定通り来年度以降に実施できるようになった。D)参加者の意識調査とコストの算定を繰り返して、費用対効果を検証・改善する→計画通りに実施できた。E)指導用のテキストとビデオ教材を含めた汎用的なプログラムを取りまとめる→平成26年度に作成できる予定である。
金属ナノクラスターのキラル化学:基礎学理の解明と展開

サイズが2nm以下の光学活性(キラル)金ナノクラスターのシステマティックな合成に世界に先駆けて成功し、その光学活性の起源が表面配位子のもたらす不斉場にあるという概念を提唱した。更に、金に比べて約1桁大きな不斉光学応答を持つキラル銀ナノクラスターの作製にも成功した。この結果は巨大な光学活性性能を持つ金属クラスターの作製指針を与える重要なものとなった。また、その表面配位子の状態解明を目指して振動円二色性(VCD)を研究した結果、銀クラスター表面とカルボキシル基との相対的な配座関係が重要である事が分かった。更に、ナノクラスター表面配位子と、新たに加えたキラル分子との静電相互作用やボロン酸エステル結合生成を利用する事により、その金属ナノクラスターの不斉変換を達成した。以上、金属ナノクラスターの光学活性は、金属の種類や配位子の構造に大きく依存して発現していることを明らかにした。研究代表者はこれまで、サイズが2nm以下のキラル金ナノクラスターエナンチオマーの作製に世界に先駆けて成功し、その光学活性の起源が、表面配位子のもたらすdissymmetric fieldにあるという概念を提唱した。本年度は、その内容を詳細に検討するため、(1)「金」以外のキラル金属ナノクラスターの合成・不斉光学特性の評価、(2)振動円二色性分光(VCD)測定の最適化と基礎データの蓄積、を主な課題として研究を実施した。その結果、リガク(株)佐々木明登博士の協力もあり、金ナノクラスター作製で確立された合成手法の一部改良により、13nmの範囲で精密にサイズ分別されたキラル銀ナノクラスターの作製が可能である事を明らかにした。ここで作製された銀ナノクラスターは、金に比べて約一桁も大きな光学活性性能(異方性因子)を有する興味深い事実が明らかとなった。電子遷移に基づく吸収・円二色性(CD)スペクトルやそのサイズ効果を詳細に調べた結果、光学活性性能の増強効果は「銀」特有のものであり、銀クラスターの場合は中心金属コアが歪んで不斉となり得る可能性のあることを見出した。この結果は巨大な光学活性性能を持つ新たな金属クラスターの作製指針を与えるものである。一方で、キラル金ナノクラスターの水/油間の「相関移動」実験を実施し、通常の分光特性を変えることなくキラルな状態を保ったままの相関移動に成功した。相関移動に伴いそのCDスペクトルの変化は著しく、「金」の場合は表面配位子のdissymmetric fieldモデルを支持する結果が得られた。更に、今年度導入したVCD分光計による測定の最適条件検討にも注力した。本装置は汎用機器とは言い難く、様々な条件を最適化・決定する必要があり、特に、研究代表者が行う金属クラスターに対しては、濃度、溶媒、測定手順などがスペクトルのひずみに大きく影響を与えることが分かった。その結果、最適な溶媒、測定条件等のノウハウを蓄積することができ、本格的な測定に向けての重要な知見が得られた。研究代表者はこれまで、サイズが2nm以下のキラル金ナノクラスター及びその鏡像異性体の作製に世界に先駆けて成功し、その光学活性の主な起源が表面配位子のもたらすdissymmetric fieldにあるという概念を提唱してきた。更に、金以外の金属材料を検討し、キラル銀ナノクラスターの精密合成にも成功した。得られたキラル銀ナノクラスターの光学活性性能は金に比べて約1桁大きく、金と銀でコアの構造・歪みが異なる可能性も示唆された。これらの成果を踏まえて、本年度は(1)金属ナノクラスター表面の配位子の吸着状態、特にそのコンフォーメーションの詳細を明らかにする事、(2)表面配位子の反応を応用して金属ナノクラスターの不斉変換、即ち、光学不活性な金属ナノクラスターにキラリティを付与・誘導する手法を開発する事、を主な研究目的として研究を行った。表面配位子の吸着状態は振動円二色性(VCD)の測定を通して行った。VCDは充分に確立された測定手法ではなく研究代表者にとって挑戦的であったが、溶媒、濃度、測定方法などを種種検討し、銀ナノクラスター表面配位子に対して興味深い結果を得る事ができた。また合わせてab initio加計算によって種々コンフォーメーションの妥当性を検討・考察した結果、理論計算では溶媒効果を含めなければIR及びVCDの結果を再現しない事、フリーな表面修飾子ではCOO^-基がSH基に対してtrans位にあるが、銀ナノクラスター表面ではNH_2基が銀表面に対してtrans位にある可能性が示唆された。

一方、不斉変換については、キラル相間移動という手法を適用した。種々の相間移動剤を検討した結果、エフェドリニウム系の相間移動剤が好ましく、粒子径を変化させることなく水相から油相への相間移動を行うことができた。またその相間移動に伴い、元々ラセミ配位子で修飾された光学不活性な金ナノクラスターは新たに光学活性を持つようになり、世界で初めて金ナノクラスターの不斉変換に成功した。本研究代表者は、キラル配位子によって表面修飾されたキラル金属(金・銀)ナノクラスターを世界に先駆けて作製し、その光学・不斉光学特性の研究を通じて、金属ナノクラスターが発現する光学活性の起源解明に注力してきた。その結果、表面配位子の「不斉場」が重要な原因である事を明らかにした。また、光学活性の起源が金属の種類に依存する事も見出し、最近のイギリス王立化学会出版の総説(Nanoscale, 2010, 2, 343.)にも詳細に取り上げられた。今年度は、真に「アキラル」な配位子で修飾された金属ナノクラスターの不斉変換を達成し、その光学活性性能をコントロールする事を主な目標として研究を行った。そのためには、アキラルな配位子とそれを用いた小さなクラスターの合成、そのアキラルな配位子と相互作用するキラルな物質の探索、が必須となる。種々検討した結果、メルカプトフェニルボロン酸が非常によい配位子である事、この配位子を用いて合成した場合、コア直径0.8nm程度のサイズの揃った銀ナノクラスターが得られる事が明らかとなった。フェニルボロン酸はシスジオール類、とりわけキラル糖類と水溶液中で強く結合する事が知られており、これを利用して作製された銀ナノクラスターとフルクトース(キラル糖類)との結合による不斉変換を試みた。その結果、フルクトースの添加によってCotton効果が発現し、その濃度の増加に伴って円二色性(CD)シグナルの強度の増加が認められた。即ち、不斉変換及びその強度のコントロールが可能である事を明らかにした。得られたCD強度は、直接キラルなチオールを表面修飾したクラスターに比べて約1桁小さく、配位子不斉場の影響による光学活性の発現である事が明らかとなった。この結果はまた、既に本研究代表者が明らかにしたキラルチオール修飾銀ナノクラスターの光学活性の起源と対比するものであり、配位子の構造に応じて複数の要因が光学活性発現の起源に関わることを明らかにした。
哺乳類の季節繁殖の性差：RNAseqを用いた遺伝的基盤と多様化の仕組みの解明

哺乳類は光周性の遺伝的仕組みを共有するが、光周性が制御する季節応答には性差や個体差がある。申請者は、日本固有種のアカネズミが哺乳類で最も多様な繁殖期を持つことに着眼し、環境温度が繁殖に与える影響が雌雄で異なる可能性を見出してきた。さらに分担者らはアカネズミの全ゲノムを明らかにした。そこで本研究では、温度への応答に性差があるとの仮説のもと、RNAseqによる網羅的遺伝子発現解析を用いて、アカネズミの季節繁殖を制御する遺伝的基盤と繁殖期が多様化する仕組みを解明する。網羅的遺伝子発現解析に供する解析対象サンプルや解読範囲を少しでも絞り込むため、まず1年目であるH29年度には日長と環境温度に対する雌雄の繁殖応答について表現型解析を進めた。その結果、自然光を取り入れた涼しい室内では、本来の繁殖時期である春、秋、冬に加え、非繁殖期の夏にも繁殖できることが明らかとなり、暑熱ストレスによる繁殖抑制が示唆された。さらに、これまでの研究では、広い室内で雌雄同居時にしか繁殖状態の誘導が思うように進まず、インキュベータを用いた温度制御試験に成功していなかった。そこで検討を重ねた結果、異性の飼育ケージから床材を定期的に供給し、異性由来の性的刺激を与えることで、雌雄ともにインキュベータ内での単独飼育時に繁殖状態を誘導できる飼育試験方法を確立した。この方法によって、繁殖に不適だと考えられる環境温度域では、メスの繁殖状態が悪くなるが、オスではそのような反応はみられないか、みられた場合も遅れて生じることが明らかとなった。これらはメスの応答性が高いことを示唆する予測どおりの結果であったが、個体差が大きく評価しづらい現象であるため、反復試験を継続している。また、野外で個体の体温変動をモニタリングすることで、繁殖期の開始時期を明確にすることができた。以上の成果について学会発表で講演した。網羅的遺伝子発現解析には高額の費用を要するため、あらかじめ解析対象サンプルや解読範囲を絞り込む必要がある。そこで、H29年度には、日長と環境温度に対する雌雄の繁殖応答について表現型解析を進めた。その結果、自然光を取り入れた涼しい室内では、非繁殖期の夏にも繁殖できることが明らかとなった。これは日長と環境温度に対する本種の繁殖応答を考察する上で大きな進展である。これまでの研究では、雌雄同居時にしか繁殖状態の誘導が思うように進まず、日長や環境温度が繁殖に与える影響は、野外調査と半野外施設および飼育室内での同居実験の成果を比較しながら調べてきた。ただし、同居によって対象種を繁殖させるには広いケージでの飼育が必要なことから、インキュベータ内での実験ができず、環境温度変化への応答は詳細に調べられなかった。そこで、単独飼育でインキュベータを用いた繁殖誘導試験の確立を試みたところ、異性由来の性的刺激を与えることで、雌雄ともにインキュベータ内での単独飼育時に繁殖状態を誘導できることがわかった。この方法によって、繁殖に不適だと考えられる環境温度域では、メスの繁殖状態が悪くなるが、オスではそのような反応はみられないか、みられた場合も遅れて反応することが明らかとなった。これらは予測どおりの結果であったが、個体差が大きく評価しづらい現象であるため、反復試験を継続している。以上の実験手法によって、今後、日長や環境温度変化を独立に経験させた個体の繁殖状態を調べられるようになった。また、野外で個体の体温変動をモニタリングすることで、宮崎集団の繁殖期の開始時期・終了時期を明確にすることができた。以上のように、表現型解析は一部当初計画より進んだが、網羅的遺伝子発現解析については、関連文献の発表が加速しているために、ターゲットとなる候補遺伝子を含む領域の選定や試験方法の確定を慎重におこなうこととした。H29年度のインキュベータ内での単独飼育試験によって、環境温度への繁殖応答の雌雄差が観察されているが、これには個体差がみられたことから、試験開始前の飼育環境要因や繁殖状態の微細な個体差が影響を及ぼしていた可能性がある。そこで、試験開始前の環境条件を制御し、完全に非繁殖状態にある個体を用いて、環境温度を良い条件にした時に繁殖が誘導されるか調べる。さらに異性由来の刺激を成熟個体由来と非成熟個体由来の2区に分け提示することで、時期的に先に繁殖状態に移行するのは雌雄のどちらである可能性が高いか調べる。繁殖期の終了が環境温度によって誘導されているかを調べるために、環境温度を悪化させていく条件で同様の実験をおこなう。これに加えて、野外で個体の体温変動をモニタリングすることで、繁殖期の終了時期を明瞭にする。これまでの実験では、外から非侵襲的に観察できる生殖器官の外貌変化を繁殖兆候の明瞭な指標として用いてきた。しかし、検証すべき環境要因とその条件が絞り込めれば、それに応じて体内で起こる変化を指標にすることで、環境変化への雌雄の繁殖応答をより詳細に調べられる可能性がある。そこで、H30年度には、日長や環境温度の変化に対する性分泌物や内部生殖器の形態や機能の変化を調べる。特に、メスの腟分泌物の性状とオスの精子生産を調べる。H29年度の成果から、異性由来の刺激を提示しながら同時に光や環境温度の変化を経験させた個体の繁殖状態を評価できる系が確立できたため、これらから網羅的遺伝子発現解析にサンプルを供する。これと並行して、H30年度には、野外集団からのサンプリングを実施する。宮崎集団および真逆の繁殖季節を持つ高標高地域集団から個体を採集し、網羅的遺伝子発現解析にサンプルを供する。

哺乳類は光周性の遺伝的仕組みを共有するが、光周性が制御する季節応答には性差や個体差がある。申請者は、日本固有種のアカネズミが哺乳類で最も多様な繁殖期を持つことに着眼し、環境温度が繁殖に与える影響が雌雄で異なる可能性を見出してきた。さらに分担者らはアカネズミの全ゲノムを明らかにした。そこで本研究では、温度への応答に性差があるとの仮説のもと、RNAseqによる網羅的遺伝子発現解析を用いて、アカネズミの季節繁殖を制御する遺伝的基盤と繁殖期が多様化する仕組みを解明する。網羅的遺伝子発現解析に供する解析対象サンプルや解読範囲を少しでも絞り込むため、まず1年目であるH29年度には日長と環境温度に対する雌雄の繁殖応答について表現型解析を進めた。その結果、自然光を取り入れた涼しい室内では、本来の繁殖時期である春、秋、冬に加え、非繁殖期の夏にも繁殖できることが明らかとなり、暑熱ストレスによる繁殖抑制が示唆された。さらに、これまでの研究では、広い室内で雌雄同居時にしか繁殖状態の誘導が思うように進まず、インキュベータを用いた温度制御試験に成功していなかった。そこで検討を重ねた結果、異性の飼育ケージから床材を定期的に供給し、異性由来の性的刺激を与えることで、雌雄ともにインキュベータ内での単独飼育時に繁殖状態を誘導できる飼育試験方法を確立した。この方法によって、繁殖に不適だと考えられる環境温度域では、メスの繁殖状態が悪くなるが、オスではそのような反応はみられないか、みられた場合も遅れて生じることが明らかとなった。これらはメスの応答性が高いことを示唆する予測どおりの結果であったが、個体差が大きく評価しづらい現象であるため、反復試験を継続している。また、野外で個体の体温変動をモニタリングすることで、繁殖期の開始時期を明確にすることができた。以上の成果について学会発表で講演した。網羅的遺伝子発現解析には高額の費用を要するため、あらかじめ解析対象サンプルや解読範囲を絞り込む必要がある。そこで、H29年度には、日長と環境温度に対する雌雄の繁殖応答について表現型解析を進めた。その結果、自然光を取り入れた涼しい室内では、非繁殖期の夏にも繁殖できることが明らかとなった。これは日長と環境温度に対する本種の繁殖応答を考察する上で大きな進展である。これまでの研究では、雌雄同居時にしか繁殖状態の誘導が思うように進まず、日長や環境温度が繁殖に与える影響は、野外調査と半野外施設および飼育室内での同居実験の成果を比較しながら調べてきた。ただし、同居によって対象種を繁殖させるには広いケージでの飼育が必要なことから、インキュベータ内での実験ができず、環境温度変化への応答は詳細に調べられなかった。そこで、単独飼育でインキュベータを用いた繁殖誘導試験の確立を試みたところ、異性由来の性的刺激を与えることで、雌雄ともにインキュベータ内での単独飼育時に繁殖状態を誘導できることがわかった。この方法によって、繁殖に不適だと考えられる環境温度域では、メスの繁殖状態が悪くなるが、オスではそのような反応はみられないか、みられた場合も遅れて反応することが明らかとなった。これらは予測どおりの結果であったが、個体差が大きく評価しづらい現象であるため、反復試験を継続している。
網羅的プロテオーム解析を駆使した難治性悪性腫瘍の新しい疾患マーカーの探策

プロテオーム解析技術の進歩と共に、疾患プロテオミクスが注目されている。消化器系悪性腫瘍においては各種画像診断、内視鏡診断を駆使した早期診療体系が存在するものの、低侵襲の検査が常に求められている。そこでプロテインチップシステム(SELDI-TOF MS)と多重蛍光標識たんぱく質発現ディファレンス解析法(2D-DIGE)を組合せた包括的プロテオーム解析手法を用いて、各種消化器癌のプロテオーム解析を行った。食道癌の癌部・非癌部組織を2D-DIGEにより皮革したところ、両者で発現量がことなるたんぱく質が計74個検出され、これらのスポットを同定した結果、従来食堂癌との関連が知られていなかった195kDaたんぱく質があらたな癌抑制因子候補として見出された(Protemics 2006)。一方、膵切除術を受けた膵癌症例12例の術前・術後に採取された血清をSELDI-TOF MSにより解析した結果、術前後に有意に変化する複数のたんぱく質・ペプチドピークが検出されたが、とくに顕著であった6630Daのたんぱく質を精製・同定した結果、これまで膵癌との関連が知られていないたんぱく質であった。この663Daたんぱく質の術前の血清レベルが高い群では低値群に比し予後が明らかに不良であった。また同たんぱく質は膵癌細胞の培養上精においても確認された。したがって、この6630Daたんぱく質は膵癌の新しい主要マーカーとなるだけでなく、予後因子としても重要であると考えられる(論文投稿中)。また、各種消化器癌のリスクファクターである習慣飲酒を検出するバイオマーカーの探索をSELDI-TOF MSと2D-DIGEを組み合わせて進め、成果をあげた(Alcoholism Clin Esp Ros,2007)。ポストゲノム時代に入り、ゲノムに対応する用語としてプロテオームが登場し、その解析技術の急速な進歩に伴い、疾患プロテオミクスが注目されている。消化器系悪性腫瘍においては各種画像診断、内視鏡診断を駆使した早期診断体系が組まれているが、各検査の盲点があることに加えて、検査の非侵襲性も求められている。そこで、プロテインチップシステム(SELDI-TOF MS)と多重蛍光標識タンパク質発現ディファレンス解析法を独自に組み合わせた網羅的プロテオーム解析技術を利用し、消化器系悪性腫瘍の血清プロテオーム解析を行った。初年度は食道がんと膵がんを対象とし、食道がん患者の術前、術後血清の比較解析をイオン交換チップを組み合わせたSELDI-TOF MSにより行い、前後で発現量の変化が明らかな数個のピークを検出し、うち1つのピークについてはHPLC法を組み合わせて部分精製、同定をおこなった(投稿中)。現在、同タンパク質をより簡便に検出するためのアッセイ系の構築を進めている。一方、外科切除術が施行された計12例の食道がん症例の癌部、非癌部を対象とし、多重蛍光標識タンパク質発現ディファレンシャル法による解析をおこなった。癌部、非癌部間で発現レベルが異なるスポットが計74個あり、そのうち51スポットを同定することができた。その中でも特に195kDaのタンパク質は食道がんの非癌部と比較して、癌部で著明に発現が低下していた。この変化はウェスタンブロット、免疫組織学的染色によっても確認された(Proteomics 2006)。一方、ERCPを施行した慢性膵炎、膵管がん、膵管内乳頭粘液性腫瘍(IPMN)症例から検査時に膵液を採取し、SELDI-TOF MSによる解析をおこない、特にIPMNでその発現が増加しているピークが検出された。現在、その精製、同定を進めている。平成18年度はプロテインチップシステム(SELDI-TOF MS)を用いた膵癌の新しい血清マーカーの探索を行った。

膵切除術を受けた膵癌症例12例の術前・術後に採取された血清をSELDI-TOF MSにより解析した結果、術前後に有意に変化する複数のたんぱく質・ペプチドピークが検出されたが、とくに顕著であった6630Daのたんぱく質を精製・同定した結果、これまで膵癌との関連が知られていないたんぱく質であった。この6630Daたんぱく質の術前の血清レベルが高い群では低値群に比し予後があきらかに不良であった。また同たんぱく質は膵癌細胞の培養上清においても確認された。したがって、この6630Daたんぱく質は膵癌の新しい腫瘍マーカーとなるだけでなく、予後因子としても重要であると考えられる。また、このたんぱく質の発現をsiRNAにより抑制すると培養膵癌細胞の増殖能が低下し、アポトーシスが誘導されることも確認された(論文投稿中)。一方、習慣飲酒は食道癌のリスクファクターの一つである。申請者らはこれまでにSELDI-TOF MSを用いた習慣飲酒の新規マーカーの探索を行ってきたが、質量分析計による解析には限界がある。そこで、中・高分子量たんぱく質の網羅的解析を目的として、まず血清中に多量に存在するアルブミン、グロブリンなどを選択的に除去した後に一次元目の泳動にアガロースを用いる多重蛍光標識たんぱく質発現ディファレンス解析(2D-DIGE)を行った。断酒目的で入院されたアルコール依存症例を対象として、断酒前後の血清たんぱく質の比較解析を行った結果、断酒前後で発現レベルが有意に変動する血清たんぱく質を8個検出・同定することができた。
異種金属イオン間での分子内O-O結合形成機構に立脚した新規酸素発生錯体触媒の創製

人工光合成の実現には高活性な酸素発生触媒の開発が必要不可欠である。これまで、多くの酸素発生触媒が報告されているが、分子内O-Oカップリング機構により酸素を生成する錯体触媒の報告例は少ない。一方、植物の光合成における酸素発生中心(OEC)は、MnとCaの二種金属イオンから構成され、それぞれの金属イオンが重要な役割を果たしていると推定されているが、その機構は憶測の域を出ない。本研究では、新奇な異種金属二核錯体を合成し、その酸素発生触媒機能およびO-O結合形機構に及ぼす異種中心金属イオンの効果を明らかにする。光合成および人工光合成において水からの酸素発生反応は極めて重要なプロセスである。植物の光合成の酸素発生触媒中心であるMn4Ca錯体は、CaとMn間の分子内O-Oカップリング機構によって反応を促進すると提案されているが、その詳細は憶測の域を出ない。一方、異種金属イオンからなる複合金属酸化物が高い酸素発生触媒能を示すことが報告されているが、それらの触媒機構も未解明である。このように酸素発生反応では、異種金属イオンが重要な役割を果たしていると推定されるが、役割および機構は明らかにされていない。本研究課題では、アンチリジン架橋配位子を用いて新規異種金属二核錯体を合成し、分子内O-Oカップリング機構に立脚した高活性な酸素発生錯体触媒の開発を目指す。また、機構解析によりO-O結合形成に及ぼす異種金属イオンの効果を明らかにする。アンチリジン架橋配位子を有するルテニウム単核錯体を文献法に従って合成し、そのルテニウム錯体に種々の異種金属単核錯体を反応させることで異種金属二核錯体の合成を試みた。イリジウム単核錯体を作用させ得られた反応溶液に、飽和NH4PF6水溶液を添加し、カチオン性化学種を沈殿させることで暗褐色固体を得た。その粗生成物をカラムクロマトグラフィーを用いて精製することでルテニウム-イリジウム異種金属二核錯体を得ることに成功した。また、1H-NMRおよびUV-Visスペクトル測定から錯体が水溶液中において安定に存在することを明らかにした。研究実施計画通り新規な異種金属二核錯体の合成に成功した。さらに、その錯体が水溶液中で安定であることを明らかにした。合成した異種金属二核錯体の酸素発生触媒活性の評価とその触媒反応機構の解明に着手する。