hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘリウムフリーMRIのためのマグネット内蔵型安定化電源の開発

そのため我々は、当初の計画を越えてヒトMRI用超電導マグネットへの利用を想定した電源システムの要素技術開発を試みた。具体的には、MOSFETが理想ダイオードとして動作することに注目し、低オン抵抗MOSFETを用いた整流回路を開発、電磁誘導コイルや常伝導マグネットと接続し、その整流回路によりどの程度の電源安定性が得られるかを調べた。加えて、磁場安定性を高めるための磁場モニタリングシステムとして、MgH2を信号源とするNMRプローブを開発、その可能性を調査した。その結果は決して肯定的ではなかったが、MgH2の製造方法などを変えれば、可能性がまだ残っていることが示唆された。計画では、次年度には開発する電源の基本設計を行い、電源実現に向けた次期プロジェクトを計画立案する予定であったが、使用可能な素子が多く見つかりそうなこと、購入予定であったクライオスタットなどが他の研究期間から借りることができ、経費に余裕が出来たことから、今後、ヒトMRI用超電導マグネットへの利用を想定した簡易な電源システムを開発、小型超電導マグネットを用いた実験を試みる。開発する電源としては、一般的な電磁誘導コイルによる発電とMOSFETを用いた超低抵抗整流回路を計画している。電磁誘導コイルによる発電は、ボルトレベルの大きな電圧が期待できるため、少なくとも励磁用には使用可能であると考えている。励磁終了後の磁場レベル維持に関しては、如何に本システムで高い磁場安定性を達成できるかが最も大きな研究課題となると予想している。加えて、もし経費的にも時間的にも余力があるようなら、直流電流の安定性を充分に高めるための、磁場計測系の開発を試みる。一般的な超安定化電源では、フラックスゲート型の非接触高精度電流センサを用いて電流値を計測し、リアルタイムで電流値にフィードバックをかけるが、マグネット内電源の場合は、高磁場環境のためにフラックスゲート型電流センサが使用できない。そこで、電流値が磁場強度から推定可能なことに注目し、NMRプローブなどを用いて磁場強度を計測することにより、より高精度に電流値を推定することを試みる。(理由)本年度購入予定であったクライオスタットを、他の研究施設より無償で借りることが出来たため。(使用計画)先に述べたように、計画が想定以上に順調に進んでいるため、本プロジェクト内で予定していなかった超電導マグネットを用いた電源開発実験を行う予定である。生じた次年度経費は、その新たな実験のために使用する予定である。
自家骨髄移植におけP糖蛋白関連多剤耐性細胞の効果的なpurging法の研究

昨年度は5μg/mlのCyAを抗癌剤に併用すると有意にCFU-GMコロニー形成を抑制することを明らかにした。骨髄のpurgingの際にコロニー形成が強く抑制されるCyA併用には臨床応用上問題があると考えられ、今年度は漢方薬によってP糖蛋白関連多剤耐性細胞の抗癌剤耐性が細胞レベルで克服できるのかどうかを検討した。【方法】K562/ADM(東京大学鶴尾隆教授より分与)のようにP糖蛋白を過剰に発現している耐性細胞株とK562のように発現していない細胞株に対し、in vitroで各種濃度のdoxorubicinと37°Cで72時間接触させ、増殖した細胞数を計測しコントロール(抗癌剤無添加)との比率をだし、増殖抑制効果を算出した。その時に小紫湖湯または十全大補湯を同時併用して、非併用時と50%細胞増殖抑制に必要な抗癌剤濃度(IC_<50>値)を比較した。【結果と考察】K562/ADMでは0.5μg/mlの小紫胡湯を加えたときのみIC_<50>値が1200ng/mlから400ng/mlに低下し、十全大補湯やG-CSFを加えたときには変化がみられなかった。またこの変化は小紫胡湯を加えてもK562親細胞では認められなかった。この現象がP糖蛋白と関連あるものなのかどうかは現在のところ不明である。これまでに漢方薬によるP糖蛋白関連の耐性克服を検討した研究はみられない。今回の結果はまだpreliminaryであり、今後再実験を経て、再現性を持ったデータを集積したいと考えている。もし小紫胡湯がP糖蛋白関連の耐性克服機能を有するとしたら、副作用はこれまでの耐性克服薬剤よりも少ないことが予想され臨床応用も期待される。
セラミックス材料のナノスケール変形ダイナミクスと原子構造解析

TEMその場ナノインデンテーション法、原子分解能STEMと理論計算を併用し,セラミックスにおける変形破壊ダイナミクスと原子構造の研究を行った。ナノインデンテーション法による4H-SiCの微細構造の変形を,TEMによりその場観察を行った.き裂先端の相変態が誘発されることをHRTEMにより観察した.電子線照射により相変態が誘起される性質を利用し、SrNbOxへナノピラーを導入する実験に行った。本研究では、透過電子顕微鏡その場ナノインデンテーション法を用いて実用機能性セラミックス材料における極微視的な変形破壊ダイナミクスのリアルタイム(動的)計測を行い、巨視的な破壊に起因する様々な動的挙動「き裂進展・転位運動・格子欠陥形成・相転移や粒界相互作用」の知見を得る。構造セラミックス材料の信頼性(強度特性、寿命予測、材質劣化、環境順応性)については実用上、最重要課題であるが未だ解決すべき問題が山積している。材料信頼性の向上の実現には、強度や変形破壊に起因するダイナミクスの素因子(発現メカニズム)を微細組織(格子欠陥,粒界構造,不純物分布)さらには原子構造や化学状態(電子状態)と関連づけて材料設計・プロセス技術を制御できるかが鍵となっている。原子・ナノ領域の極微視的「材料強度学」に至っては塑性変形機構(結晶転位論)程度であり、原子ナノレベルき裂発生からマクロレベル損傷破壊に至る変形破壊ダイナミクスの諸現象について学術と工学の両面からも十分に体系化されていない。その理由の一つは、原子・ナノオーダーでの材料の力学計測技術の欠如であった。本研究では、高精度化した透過電子顕微鏡(TEM)ピエゾ駆動ナノインデンターを用いて、実用セラミックスにおける原子ナノ変形破壊挙動をその場観察し、材料強度学への新展開「極微視的ダイナミクスの基礎的知見の導出」を目差す。モデル系として、共有結合性セラミックスである立方晶系窒化ホウ素(c-BN)結晶やイオン結合性セラミックスであるAl2O3結晶を採用した。電顕内その場ナノインデンテーション実験をSiC、c-BNおよびAl2O3結晶を用いて行い、動的な微細結晶構造の変化を捉えることに成功した。初期の変形領域では転位の動的挙動、破壊の段階領域ではクラックの形成過程や伝播挙動を原子スケールで観察にも成功した。本研究では、透過電子顕微鏡その場ナノインデンテーション法を用いて実用機能性セラミックス材料における極微視的な変形破壊ダイナミクスのリアルタイム計測を行い、巨視的な破壊に起因する様々な動的挙動「き裂進展・転位運動・格子欠陥形成・相転移や粒界相互作用」の知見を得る。セラミックス材料の信頼性については実用上、最重要課題であるが未だ解決すべき問題が山積している。材料信頼性の向上の実現には、強度や変形破壊に起因するダイナミクスの素因子を微細組織さらには原子構造や化学状態と関連づけて材料設計・プロセス技術を制御できるかが鍵となっている。原子・ナノ領域の極微視的「材料強度学」に至っては塑性変形機構程度であり、原子ナノレベルき裂発生からマクロレベル損傷破壊に至る変形破壊ダイナミクスの諸現象について学術と工学の両面からも十分に体系化されていない。本研究では、高精度化した透過電子顕微鏡ピエゾ駆動ナノインデンターを用いて、セラミックスにおける原子ナノ変形破壊挙動をその場観察し、材料強度学への新展開「極微視的ダイナミクスの基礎的知見の導出」を目差す。モデル系として、共有結合性セラミックスである立方晶系窒化ホウ素結晶やイオン結合性セラミックスであるAl2O3結晶を採用した。最先端の超高分解能走査透過型電子顕微鏡と第一原理計算手法を駆使し、ダイヤモンドと立方晶窒化ホウ素同士の接合界面の原子構造、結合メカニズムを、原子レベルで決定することに成功しました。研究計画の通り、初年度は電顕内その場ナノインデンテーション実験をSiC、c-BNおよびAl2O3結晶を用いて行い、動的な微細結晶構造の変化を捉えることに成功した。初期の変形領域では転位の動的挙動、破壊の段階領域ではクラックの形成過程や伝播挙動のを原子スケールで観察した。SiCおよびc-BN材料では、塑性変形領域は空間的にもタイムスケール的にも極めて狭く、クラックの形成・伝播が支配的であることが明らかになった。初年度の計画はおおむね順調に進展している材料工学引き続き、成功している電顕その場観察をSiC、c-BNおよびAl2O3結晶にたいして行う。さらにTiO2およびMgOセラミックスにたいしても同様の実験を行う。また、インデンテーション実験を行った試料について、Cs-STEMにより、塑性変形領域で形成された転位の原子スケールの観察および電子状態分析を行う。

同時に、第一原理計算に基づく、電子状態計算のシミュレーションも行う。最終的に、セラミックスの塑性変形過程およびクラックの形成過程・伝播挙動の動的メカニズムを原子スケールで明らかにする。
長時間作用型核酸医薬(リボン型デコイ)の開発と有効性の検討

デコイ断端を環状に閉鎖したリボン型デコイは生体内での安定性が高く、NFκBとEtsをブロックするリボン型キメラデコイは、従来型のデコイでは効果のなかった腹腔内投与によって、ラット動脈瘤の進展を予防した。その主なメカニズムはマクロファージの機能の制御で、蛋白分解酵素群の分泌を有意に抑制していた。また、リボン型デコイに改良を加えたハイブリット型デコイの静脈投与ではマウス動脈瘤の縮小効果を認め、全身投与による治療法の可能性が示唆された。本年度の研究目的は従来の2重鎖デコイの断端を環状に閉鎖することで分解を遅らせるリボン型デコイの有効性の検討と改良型の開発である。まず動脈瘤の発症・進展に関与する転写因子NFkBとEtsに対するリボン型デコイを合成し、マクロファージ系細胞の培養実験で蛋白分解酵素であるマトリックス・メタロプロテアーゼ(MMP)の分泌抑制効果を検討した。リボン型デコイと従来型デコイは共にMMP-2とMMP-9の分泌を抑制した。さらにリボン型デコイは従来型に比べ有意に強力なMMP-9抑制効果を示した。次にリボン型デコイを使った動脈瘤の低侵襲治療法として、腹腔内投与による治療効果をラット動脈瘤モデルで検討した。ミニポンプで1週間デコイを持続投与すると、従来型デコイ群では効果がなかったが、リボン型デコイ群はコントロール群と比較して有意に動脈瘤の進展を抑制した。病理検査では弾性繊維の破壊を抑制しており、そのメカニズムの検討ではマクロファージの浸潤は抑制しないが、マクロファージが分泌するMMP-9の活性を抑制した。またその他の蛋白分解酵素であるMMP-12、カゼプシンB、カゼプシンKの蛋白発現も抑制しており、マクロファージの機能を制御していると考えられた。従来型は侵襲が伴う動脈瘤への局所投与が必要であったが、リボン型デコイは腹腔内投与で治療効果が得られ、新しい低侵襲治療法となる可能性が示された。さらに静脈内投与を目指してリボン型デコイの改良を進めている。デコイの安定性を高めるため部分的にS化を加えたリボン型デコイをマウス動脈瘤モデルに静脈内投与する実験を実施中であり、次年度もデコイの改良と効果の検討を予定している。NFkBとEtsは動脈瘤の発症・進展に強く関与している転写因子であり、デコイ療法はこれら転写因子の結合活性を阻害し治療効果を発揮する。前年度は2重鎖デコイの断端を環状に閉鎖したリボン型デコイの有効性をラット動脈瘤モデルで評価した。本年度は、このリボン型デコイをさらに改良・インテリジェント化し、臨床応用に向けた研究を進めた。まず前年度に引き続きリボン型デコイの作用メカニズムの検討を培養実験で行った。マクロファージ系細胞にデコイを導入してコラーゲン、エラスチン及び細胞外器質を結合させる酵素の合成能をRCR法で評価した。これらの成果をまとめて論文を作成し、現在投稿中である。次の実験として、これまで評価したリボン型デコイの合成方法を改良することで核酸の部分S化を行い、より効果が強く生体内で安定したデコイを作製した。この部分S化リボン型デコイの静脈投与の有効性をApoEノックアウトマウスにアンジオテンシンIIを持続皮下投与して作成するマウス腹部動脈瘤モデルで検討した。動脈瘤の形成後(アンジオテンシンII投与4週後)に1mg/Kgの部分S化リボン型デコイを1日おきに計3回静脈内投与した。投与後4週目の超音波検査では動脈瘤の縮小効果を認めたが、有意な変化ではなかった。これはデコイ治療の開始時期、投与プロトコールそして投与量が原因と考え、プロトコールを再検討中である。また動脈瘤壁での低い導入効率にも問題があると考えている。そこでデコイをインテリジェント化して構造的に安定性を高めたスペイサー型デコイや徐放性を持つナノ粒子にデコイを封入する方法を開発したので、今後これら新規デコイの有効性も検討していく予定である。動脈瘤に対する無侵襲治療法として、全身投与の可能な核酸医薬(デコイ)の研究開発を行った。これまでに動脈瘤に関与する転写因子NFκBとEtsを阻害するリボン型デコイの腹腔内投与による有効性を動物実験で確認してきたが、作用機序の詳細な検討を進めた。この結果は国際学会(International society of hypertension)で発表し、学術雑誌Molecular Therapyに掲載された。次に、リボン型デコイをベースとして生体内での安定性を高めたスペイサー型NFκBデコイとDDS機能を持ったNFκBデコイ封入ナノ粒子を新規開発したので、その有効性を検討した。デコイ封入ナノ粒子は、ヒト単球系のTHP-1細胞と血管平滑筋細胞のNFκB活性を低用量で低下させ、サイトカイン・ケモカインの産生を有意に抑制した。この細胞実験では特殊な導入方法が不要であり、生体での高い導入効率が期待された。

動物実験はApoE欠損マウスにアンジオテンシンIIを持続皮下投与して作成する動脈瘤モデルを使い、動脈瘤が形成される4週後から新規デコイの静脈投与を週1回行った。コントロール群の血管径は拡張したままだが、どちらの治療群も1週間毎に約10%の瘤径減少が観察された。また静脈内投与された新規デコイは血管外膜側と周囲組織に浸潤したマクロファージに導入されており、肝臓、腎臓そして肺にも蛍光シグナルを認めている。本研究開発ではデコイの改良によって動脈瘤の縮小効果が確認された。臨床では、動脈瘤症例が対象となるため、日常の診療で行える静脈投与によって縮小効果を持つデコイ療法の確立は大きな意義を持っている。さらに血管特異性をデコイに付与できれば、新しい治療法になると考えている。
鳥類性染色体の遺伝子、進化と分子生態学的研究

(1)ニワトリ卵母細胞のランプブラッシ染色体上のクロモメア(染色小粒)と反復配列ファミリーとの対応関係:ニワトリの大部分の品種ではW染色体の約65%の領域はXhoIファミリー、EcoRIファミリー反復配列からなるが、ファヨウミ(エジプト種)ではXhoIファミリー含量が約1/6であること、EcoRIファミリーには高反復型と低反復型があることを利用して、両反復配列のプローブを用いて反復回数の異なる品種および個体のランプブラッシ染色体に対して蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)を行った。その結果、両反復ファミリーがそれぞれ異なったクロモメアを形成することが示された。(2)ニワトリZ染色体上のDMRT1遺伝子に関する研究:研究協力者のM.Schmid教授,I.Nanda博士(ドイツ、ヴュルツブルグ大学)はこれまでにクローニングされたニワトリZ染色体(雌雄共通の性染色体)上の遺伝子の多くが、ヒトでは9番染色体(常染色体)に存在することに注目した。特にDMRT1遺伝子は、その変異によりヒトではXY性染色体構成を持ちながら表現型が女性化することで、雄性の分化に関与することが推定されており、そのホモログがニワトリではZ染色体上にあることから、ニワトリでも雄性分化に関与するのではないかと推定されている[I.Nandaet al.Nature Genet.21 : 258-259(1999)]。我々はニワトリZ染色体上のDMRT1遺伝子のごく近傍にMHM領域と名づけたBamHI2.2kb配列が反復した部位を見いだし、この配列が雌の1本のZ染色体上では低メチル化修飾で、活発に転写され、転写されたRNAが核内の転写部位近傍のDMRT1遺伝子部位に接するように集積すること、雄の2本のZ染色体上では共に高メチル化修飾を受け、転写されないことを見いだした。このMHM-RNAの集積が雌でのDMRT1遺伝子の転写抑制に関与するのではないかと考え、このモデルを検証するべく実験を進めている。(3)ニワトリW染色体上のWpkci遺伝子の発見と機能解析:雌の5日胚のcDNAライブラリーから、雌胚特異的に発現するクローンを単離し、その塩基配列がPKCI(protein kinase C interacting protein)遺伝子のものと類似していることからWpkciと名づけた。WpkciはW染色体の非ヘテロクロマチン末端部に位置すること、ニワトリのPKCI遺伝子はZ染色体の長腕セントロメア近くに位置することがFISHにより示された。GFP-融合タンパク質としてWpkciをニワトリ胚由来の繊維芽細胞で発現させると核に局在した。雌胚中ではWpkciとPKCIがヘテロダイマーを形成して、PKCI機能を妨げることにより、雌の性分化の引き金が引かれるのではないかと考え、それを実証すべく研究を進めている。

GFP-融合タンパク質としてWpkciをニワトリ胚由来の繊維芽細胞で発現させると核に局在した。雌胚中ではWpkciとPKCIがヘテロダイマーを形成して、PKCI機能を妨げることにより、雌の性分化の引き金が引かれるのではないかと考え、それを実証すべく研究を進めている。水野はニワトリのZ染色体上の遺伝子IREBP、ZOV3,Z染色体特異的なMHM領域、Z染色体長腕端部のマクロサテライト配列、W染色体上の偽遺伝子配列EE0.6、W染色体特有のXhoiI,ECoRIファミリー反復配列をクローニングし、マグレガーと共同で染色体上の局在部位を、雌の減数分裂前期のランプブラッシ染色体に対する蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)で決定し、共著論文として発表した[S.Mizuno and H.Macgregor,Cytogenet.Cell Genet.80:149-157(1998),I.Solovei et al.,Chromosome Res.6:323-327(1998)]。水野はIREBP,ZOV3,EE0.6の平胸類の相同配列をダチョウ、エミュからクローニングし、これらが深胸類と70-90%の高い配列相同性をもつことを示した。これらの平胸類の配列をプローブとしてダチョウ、エミュの有糸分裂中期染色体にFISHを行い、これらが1対の相同染色体上に局在していること、ダチョウの雌では一方の染色体上でIREBP遺伝子が欠失していることを明らかにした。これらの結果は、深胸類、平胸類の性染色体が共通の1対の相同染色体から進化してきたこと、ダチョウではW染色体の形態分化が初期段階ではあるが認められることを示すものである(Ogawa et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,95:4415-4418(1998)]。今後、鳥類と爬虫類の性染色体の起源を調べるため、1998年9-10月に水野(研究協力者、伊藤、寺西とともに)、ガギンスカヤがドイツ、ヴュルツブルグ大学のシュミットの研究室に集まり爬虫類でZW性染色体構成をもつヘビ類のゲノムDNAの調製と染色体標本の作製を行った。一方、ニワトリZ染色体上のMHM領域は雌でのみメチル化修飾のレベルが低く、転写されるが、雄の2本のZ染色体上では共に高メチル化で、転写は不活性である。ZZZ,ZZWの性染色体構成をもつ3倍体ニワトリのMHM領域の転写活性を調べるため水野の研究協力者、寺西は1999年3月にオーストラリアのクィーンズランド大学のピム教授の研究室へ行き、3倍体ニワトリからの組織切片調製、DNA,RNA抽出を行った。(1)ニワトリZ染色体上のDMRT1遺伝子に関する研究研究協力者のM.Schmid教授,I.Nanda博士(ドイツ、ヴェルツブルグ大学)はこれまでにクローニングされているニワトリのZ染色体(雌雄共通の性染色体)上の遺伝子の多くが、ヒトでは9番染色体(常染色体)に存在することに注目した。特にDMRT1遺伝子は、その変異によりヒトではXY性染色体構成を持ちながら表現型が女性化することで、雄性の分化に関与することが推定されており、そのホモログがニワトリではZ染色体上にあることから、ニワトリでも雄性分化に関与するのではないかと推定されている[Nature Genet.21: 258-259(1999)]。我々はニワトリZ染色体上のDMRT
人工適応型エージェントモデルのための進化計算手法の開発およびその応用研究

本研究では,人工適応型エージェントシステムの意思決定機構として応用可能な,Deep Neural Network (DNN)およびクラシファイアシステムの開発を行う.DNNは高いデータ認識能力から近年注目を集めており,人間の脳に似た情報処理構造を持つため,エージェントシステムにも適しており,DNNには煩雑な計算が伴い,汎用計算機での利用が難しいため,これを構造最適化することで処理を簡略化する必要がある.また,ルール群を適応的に獲得するクラシファイアシステムが離散的な環境には適しており,本研究ではこれもエージェントシステムに適した改良を行う.さらに,開発したシステムを応用したゲーム理論や電力市場に関するシミュレーションを行うことも目的とする.研究期間内に,(i)ニューラルネットワークの構造最適化手法の開発,(ii)クラシファイアシステムの改良,(iii)応用研究に関する研究成果を上げた.具体的には,(i)ではニューラルネットワークに対する構造最適化手法を拡張することで,主にDNNを対象とした探索的なニューラルネットワークの構造最適化手法を開発した.(ii)ではXCS (eXtended Classifier System)やACS (Anticipatory Classifier System)などのクラシファイアシステムに関して,主にエイリアス問題を解決することにより,人工適応型エージェントの意思決定機構として応用可能なシステムへと改良した.さらに,(iii)として電力市場に関するシミュレーション分析や構造最適化されたDNNの音声データ識別タスクへの適用研究を行っている.また,クラシファイアシステムの一種であるAnticipatory Classifier System (ACS)に関する研究についても一定の成果が得られている.さらに,機械学習の一種である粒子群最適化手法の改良や,社会ネットワーク分析や非協力ゲームへの機械学習の応用研究を行った.当初の計画では,平成28年度にはニューラルネットワークの構造最適化手法に関する研究のみを行う予定であった.研究実績で述べたとおり,平成29年度以降に行う予定であったクラシファイアシステムの改良やその応用研究についても一定の成果が得られている.人工適応型エージェントの基礎技術となる,予測的クラシファイアシステム(ACS)の改良を行った.また,Deep Neural Networkの一種であるDeep Belief Network (DBN)の構造最適化手法の開発に成功した.また,電力市場にクラシファイアシステムを応用した市場分析を行った.構造最適化したDBNの応用研究として,音声認識,高次元時系列データの高精度な処理が必要となるデータ駆動型制御への応用研究などを行っている.一方,意思決定やゲーム理論に関する研究として,意思決定者の選好構造を反映する多目的強化学習の開発や,協力ゲームにおける利得配分方法の電力市場およびサプライチェーンマネジメントへの応用研究を行っている.さらに,統計手法の一種であるトピックモデルの電力市場への応用研究を行った.当初の予定どおり,クラシファイアシステムの改良およびニューラルネットワークの構造最適化手法の開発がおおむね完了しており,ゲーム理論や電力市場への適用研究も順調に進んでいるといえる.さらに,サプライチェーンマネジメントへの適用研究や,機械学習の主な比較手法として多くの文献で扱われる,統計手法の電力市場への応用研究も行っており,十分な研究成果が得られているといえる.本研究では,人工適応型エージェントシステムの意思決定機構として応用可能な,Deep Neural Network (DNN)およびクラシファイアシステムの開発を行う.DNNは高いデータ認識能力から近年注目を集めており,人間の脳に似た情報処理構造を持つため,エージェントシステムにも適しており,DNNには煩雑な計算が伴い,汎用計算機での利用が難しいため,これを構造最適化することで処理を簡略化する必要がある.また,ルール群を適応的に獲得するクラシファイアシステムが離散的な環境には適しており,本研究ではこれもエージェントシステムに適した改良を行う.さらに,開発したシステムを応用したゲーム理論や電力市場に関するシミュレーションを行うことも目的とする.研究期間内に,(i)ニューラルネットワークの構造最適化手法の開発,(ii)クラシファイアシステムの改良,(iii)応用研究に関する研究成果を上げた.具体的には,(i)ではニューラルネットワークに対する構造最適化手法を拡張することで,主にDNNを対象とした探索的なニューラルネットワークの構造最適化手法を開発した.(ii)ではXCS (eXtended Classifier System)やACS (Anticipatory Classifier System)などのクラシファイアシステムに関して,主にエイリアス問題を解決することにより,人工適応型エージェントの意思決定機構として応用可能なシステムへと改良した.さらに,(iii)として電力市場に関するシミュレーション分析や構造最適化されたDNNの音声データ識別タスクへの適用研究を行っている.クラシファイアシステムの改良や,応用研究を計画通り進める.当初の計画ではゲーム理論や電力市場への応用を予定していたが,当初の計画以上に研究を進めることができたため,他の応用分野についても模索する.当初の研究計画通り,昨年度の研究成果に基づいた人工適応型エージェントモデルを開発し,意思決定やゲーム理論への応用研究を行う予定である.当初見積額よりも減額された物品があったことと,当初の研究計画よりも進んだため学会・論文発表が予定よりも回数が多くなったため.当初の研究計画よりも部分的に研究が進んだため学会・論文発表が予定よりも回数が多くなり,前倒し支払い請求を行ったが,当初見積額よりも減額された物品があったため結果として使用額に差が生じた.平成30年度は研究成果の発表を多く行う予定としており,論文発行や学会発表などに使用する予定.実験のための計算機およびその周辺機器の購入.
PS-tagを用いるOne-stepタンパク質間相互作用検出システムの開発

本研究課題では、プロテオーム解析におけるタンパク質の機能解析の支援技術として、独自に開発したポリスチレン親和性ペプチド(PS-tag)を利用した迅速かつ高感度なタンパク質問相互作用検出システムを開発することを目的とした。リガンドタンパク質であるOASSのC末端にPS-tagを遺伝子融合したOASS-C-PS-tagを組換え大腸菌にて発現し、野生型OASSと同様な方法で精製した。また、野生型OASSの表面にPS-tagを2価性架橋剤によってランダムに標識したOASS-R-PS-tagを調製した。3種類のリガンドタンパク質のPSプレートへの固定化量、配向性、および安定性を比較した。ところ、PS-tagを融合または標識されたOASS-C-PS-tagおよびOASS-R-PS-tagは親水性PS plate上に安定かつ高密度に固定化できることが明らかとなった。さらに、Serine Acetyltransferase(SAT)との相互作用を検出したところ、OASS-C-PS-tagおよびOASS-R-PS-tagを固定化したPS plateから強いシグナルが得られた。したがって、PS-tagをリガンドタンパク質に融合または標識することでタンパク質間相互作用をin vitroで高感度に検出できることが明らかとなった。
塩基性固体合成プロセスに基づく新しい気体透過材料の構築と温室効果ガス分離への応用

本研究では「分子ふるい」を可能とする機能膜材料の開発を行い,最終的には,得られる膜を用いた温室効果ガス分離システムを構築する.従来の気体分離膜材料は,透過ガスの選択性と透過性を両立させることは難しかったが,本研究では新たに剛直かつ塩基性の固体材料を設計しこれを気体分離膜材料として用いることで従来の膜材料を凌駕する新たな機能性膜を創成する.開発する新規材料には多数のヘテロ原子と多重結合を導入し,これにより塩基性かつ剛直な材料となるよう分子設計を行った.このようなコンセプトで設計された気体分離膜は特に酸性ガスである二酸化炭素の分離に有効であると考えられる.本研究では「分子ふるい」を可能とする機能膜材料の開発を行い,最終的には,得られる膜を用いた温室効果ガス分離システムを構築する.従来の気体分離膜材料は,透過ガスの選択性と透過性を両立させることは難しかったが,本研究では新たに剛直かつ塩基性の固体材料を設計しこれを気体分離膜材料として用いることで従来の膜材料を凌駕する新たな機能性膜を創成する.開発する新規材料には多数のヘテロ原子と多重結合を導入し,これにより塩基性かつ剛直な材料となるよう分子設計を行った.このようなコンセプトで設計された気体分離膜は特に酸性ガスである二酸化炭素の分離に有効であると考えられる.
情報化時代における地理情報の利活用に関する研究―「参加型GIS」を事例に―

平成23年度の研究活動は、地理空間情報の社会における活用に関する事例調査と空間分析を行い、その成果を国内および海外の学会で発表し、学術雑誌への投稿を行った。日本国内を対象とする調査活動は、地域安全活動への地理空間情報およびWebマップ活用を中心に研究を実施し、その成果をRGS-IBG2011にて発表した。また、過年度より継続して分析活動を行なってきた京町家GISデータベースに関する空間分析は、国内の学術雑誌への投稿と海外の論文集への寄稿を行った。両者の分析にあたっては、定量的分析とともに定性的分析も行った。地理空間情報の社会活用に関しては、英語圏における研究動向を参照し、近年の地理情報科学の大きな潮流ともなっている「ネオ地理学」と「ボランタリーな地理空間情報」に関する研究についての調査を実施した。前者については、Webマッピングツールによる地理空間情報の視覚化・情報共有に関する研究を行い、汎用的なサービスを用いて実際にサービス(『亀岡市篠町の住民がつくるWeb版安心・安全地図』『京都市明細図オーバーレイマップ』)を実装するとともに、これらWebマップを活用した実証研究を実施した。後者については、ユーザー参加型の地図作成プロジェクトであるOpenStreetMapに関する事例研究に着手し、ユーザーによって投稿された地理空間情報の時空間的な遷移について定量的に集計したほか、情報の妥当性についても検証を行った。また情報共有過程についても、OpenStreetMapの組織的・制度的側面からのアプローチに基づき整理を行った。上記の実証研究で得られたデータと成果は、地理空間情報の社会活用のあり方として考察を加えるとともに、地理空間情報科学や既存の地理学、さらには周辺領域での基礎的資料としての活用を意図した情報共有手法を確立した。平成22年度は,地理空間情報の社会における活用に関して世界的な動向を中心に研究し,その成果を展望論文として発表した.また,日本国内での実証的研究を進め,国内および海外の学会で発表した.地理空間情報の社会における活用についての調査活動は,市民参加におけるGIS活用を中心に,これまでの研究では明らかにされていなかったWebおよびこれに関連する技術やサービスを中心に,2000年以降の主に英語圏での事例を調査し展望論文としてまとめた.この論文では従来のGISを用いた取り組みにWebを併用することによって,専門知の蓄積のみならず,日常生活やまちづくりに関わる地理空間情報を効率的に収集・蓄積・活用できることが明らかとなった.論文中では,概念的な検討と共に,国内外の先行事例を詳しく検討し,今後予想される展開についても考察した.また,これらの分野で取り上げられている地理空間情報の内容として,従来のGIS研究において中心的であった定量的データのみならず,市民調査等から得られる定性的データを組み合わせて分析することで新たな知見を探索的に発見する質的GISの可能性についても検討した.現在の地理空間情報と重ね合わせ,操作しやすいインターフェースで提供されることにより,景観変遷に関する視覚的研究だけでなく,例えばまちづくりの基礎的な材料になることが期待される.これらの研究は続行中であり,平成23年度にかけて論文執筆を進める予定である.平成23年度の研究活動は、地理空間情報の社会における活用に関する事例調査と空間分析を行い、その成果を国内および海外の学会で発表し、学術雑誌への投稿を行った。
電力系統状態推定の実用化に伴なう諸問題の総合的研究

本研究における具体的検討課題は、(1)最適観測器配置の決定、(2)動的状態推定の性能評価、(3)階層型状態推定器の構成、(4)中間母線を考慮した推定手法の開発、に大別され、それぞれの成果要旨は次の通りである。1.状態推定に際しての最適観測器配置については、従来よりの開発アルゴリズムを実規模系統に適用し、候補観測器の分散をも考慮する手法が有効なことを明らかにすると共に、観測器冗長度に関する指針を得ることができた。2.実規模系統を用い、動的推定器の詳細な性能評価を実施した結果、静的な場合と比較し、少なくとも数倍の精度向上が可能であるとの知見が得られた。3.階層構造を有する状態推定法に関しては、初めに目的協調法に基づく静的推定に対するアルゴリズムを確立したが、系統一括推定による場合と一致する結果が得られるとの、著しい特徴を有することが明らかとなった。更に、同手法の動的推定への拡張について検討を加え、様々なシミュレ-ションにより、近似的な方法となるものの開発アルゴリズムの有効性が確認された。4.精度向上の観点から不可欠と考えられていた、中間母線の考慮についても考察を加え、階層型推定器においてもその機能を有することが可能となった。最終的な検討の結果、階層型動的推定器が総合的に優れた性能を有していることが明白となった。特に、必ずしも計算機システムの並列化が必須のものではないとの知見が得られ、その有用性が一層明確になったものと考える。更に、各部分系統では小規模の推定計算で済むこととなり、観測器最適配置、推定器最適化機能に加え、異常検出・同定アルゴリズムの適用等についても、その実現が容易なものとなる。本研究では,電力系統の状態推定問題に対して,各種問題解決アルゴリズムの開発と実規模系統への適用,段階構造を持つ推定器の構成と実現,動的推定の実規模系統シミュレーションに基づく性能評価,更に各機能の総合的な性能把握が中心的課題であるが,本年度の研究成果は次の通りである. 1.状態推定機能の実現に際しては,系統内で発電機・負荷を持たない母線の取り扱いがひとつの問題であった.そこで等号制約条件を付加し制約付最適化手段法を適用することにより,従来の手法に修正を加える形でアルゴリズムを完成している.シミュレーションの結果,静的推定の精度に大巾な改善がみられ,またこの方法は,特に後述する段階推定器において有効であるとの見通しが得られた.更に動的推定への拡張が課題である.2.最適観測器配置に関しては,筆者等が開発した静的推定における観測変数の推定法の特性把握を詳細に行った.その結果,推定器精度の観点からは,オフライン計算となるものの非常に有効な方法であるとの結論を得た.なお,実規模系統に対し適用可能なアルゴリズムも完成し,今後更に検討を加える計画である.また誤りデータが存在する場合の可観測性,可検出性,可同定性についてもその解析手法を開発している.3.大規模系統では,段層構造を持つ推定器が必須のものとなるが,筆者等はすでに分割協調理論のうちの目的協調法を適甲した構成法を確立している.そこでこの手法に基づくアルゴリズムを完成し,すでに確立している.そこでこの手法に基づくアルゴリズムを完成し,すでに提案されていた方法との詳細な比較によりその優れた性能が明らかになった.この段層目的推定器についても,動的推定への拡張が63年度以降の課題であったが,評価関数の分解学,理論的な側面からの基本的な検討はすでに終えている.本研究では、電力系統の状態推定問題に対して、各種問題解決アルゴリズムの開発と実規模系統への適用、階層構造を持つ推定器の構成と実現、動的推定の実規模系統シミュレーションに基づく性能評価、更に各機能の総合的な性能把握が中心的課題であるが、本年度の研究成果は次の通りである。

1.状態推定機能の実現に際しての中間母線の取扱いについては、制約付最適化手法を適用し、前年度に引き続きモデル系統による詳細な検討を行った。その結果、後述する階層型推定器に対しても、中間母線の扱いを無視できないとの知見が得られ、その具体的アルゴリズムを理論的に確立した。2.最適観測器配置については、従来よりの開発アルゴリズムを実規模系統に適用し、その有効性を確認した。特に推定精度に関する指標の値を算定することにより、冗長度についての指針を得ることができ、また候補観測器の標準偏差をも考慮する手法が更に有効であることが、定量的に明らかになった。3.動的な状態推定に対しては、やはり実規模系統を用いシミュレーションを行ったが、静的推定器と比較し、一桁近く精度の向上が可能であるとの知見が得られた。しかし推定器最適化アルゴリズムについては、ランプ状の状態変動を想定しているため、最適化の結果を必ずしもそのまま採用できないとの結論となった。4.階層構造を有する推定法に関しては、前年度完成していた静的アルゴリズムの動的な場合への拡張を検討した。目的関数の分割に対しては、近似的な方法を採用しなければならないが、階層型動的状態推定器の基本的な構成方法を確立することができた。なお、階層型静的推定器については、実規模系統を用い、更に詳細にその性能を把握した。本研究では、電力系統の状態推定問題に対して、各種問題解決アルゴリズムの開発と実規模系統への適用、階層構造を持つ推定器の構成と実現、動的推定の実規模系統シミュレ-ションに基づく性能評価、更に各機能の総合的な性能把握が中心的課題であるが、本年度の研究成果は次の通りである。1.階層構造を有する推定法に関しては、前年度基本的な検討を終えていた動的階層推定アルゴリズムを完成し、実規模系統を含む様々なシミュレ-ションによりその有効性を確認した。評価関数の分割に際し、近似的な方法を採用しなければならなかったが、幾つかの仮定が妥当であることが確認された。特に計算時間に関しては、一括型動的推定の数分の一にまで削減され実用化に対し有用なものとなった。2.状態推定機能におけるいわゆる中間母線の取扱いについても、前年度一括型静的推定器に対し理論的に完成していた方法に基づき、階層型推定器、動的推定器におけるアルゴリズムを確立した。階層推定の場合には、再び近似的な手法が不可欠となったが、実規模系統を含む幾つかのモデル系統での試算の結果、推定精度向上の観点から有効であるとの結論が得られた。3.最後に電力系統状態推定実用化のための、最終的な検討を行った。前年度まで更に本年度の検討により、階層型動的推定器が総合的に優れた性能を有していることが明白となった。特に、必ずしも計算機システムの並列化が必須のものではないとの知見が得られ、その有用性が一層明確になったものと考える。更に、各部分系統では小規模の推定計算で済むこととなり、観測器最適配置、推定器最適化機能に加え、異常検出・同定アルゴリズムの適用等についても、その実現が容易なものとなる。
火災の前駆的燃焼状況下及び鎮火後のファイヤーデブリスのニオイ測定に関する研究

ニオイを指標とした火災感知から燃焼残渣物分析までを行う事を目的とした。ニオイの定性・定量測定そして感知には基準のニオイが必要であり、ニオイ基準に木材やプラスチックの酸化熱分解時に発生するニオイを選定した。このニオイ基準を用いて、実大燃焼時のニオイを検証した結果、火災時のニオイ変化を検知できた。燻焼燃焼や火源から離れた位置では、ニオイの変化の方が従来型の火災感知器より早い時間に検知できた。また、室内雰囲気のニオイをベースに設定しニオイ分を除去し、火災によるニオイ変化を明確に示せた。ニオイによる火災感知は、火源から遠い位置や燻焼燃焼のように緩慢に進展する火災に対して特に有効性が高い。火災時には、熱、煙、炎の他にニオイも発生する。人の五感の中でもニオイには明確な指標がないため、熱分解初期に可燃性物質から発生するニオイの質、および強度などの基礎データは、殆ど報告されていない。そこで以前より、木材やプラスチック材料の酸化熱分解時に発生するニオイの変化に関する研究を行ってきており、今年度は、実大規模燃焼実験時に発生するニオイの変化を測定した。なお、緩慢な火災では、ニオイで火災に気づいた事例が多くあることから、急激に発達する火災を想定した実験を行うこととした。燃焼実験の建物は、2.7×2.7×2.4 m(H)の室内に0.3m (H)の天井裏空間を設置した。壁は12.5mmの石膏ボード、天井は9mmの石膏ボード、床面は12mmの合板の上に3mmの化粧合板を張った。建物には、腰高窓および出入口用のドアをそれぞれ設置した。出入口ドアは19cm開いた状態とした。室内には,ソファー(1.2×0.43×0.7m (H))、コミック誌を入れた3段カラーボックス、液晶テレビを置いたテレビ台を設置した。火源は、エゾマツの3×4×30cmの角材48本を井桁に組み上げ、クリブとした。このクリブおよび床面の一部には、合計約400gの灯油を散布し、クリブ下部に着火した。部屋中央の高さ2.55m(天井裏)以外の測定点で、着火直前の0分および着火から1分間で灯油の類似度が上昇したことより、散布した灯油を検出できた。燃焼が進展すると、炭化水素系の類似度が上昇した。これまでの研究では、木材およびプラスチック系材料が酸化熱分解時には、アルデヒド系の類似度が上昇していた。しかし、本実験では、アルデヒド系の類似度の上昇は見られなかった。これは、火災拡大(燃焼)が非常に早く進み、木材の熱分解時に発生するアルデヒド系物質が発生後、短時間で熱分解や酸化したためと考えられる。(1)火災を特徴付けるニオイの選出:建物火災を対象とする際には、内装材や家具などが対象可燃物となる。そのため、一般的に販売されている、ソファー、コミック誌、カラーボックス、ディスプレイ等の生活用品である可燃物が燃焼時に発生するニオイを実規模実験により明らかにした。(2)火災と認識するニオイの定量的測定:緩慢に進展する火災では、アルデヒド系の類似度が上昇することが分かっていたが、急速に進展する火災では、アルデヒド系の類似度ではなく、炭化水素系の類似度が上昇することが分かった。(3)燃焼実験: TG-DTAやコーンカロリメータ試験装置では、緩慢に加熱される火災を対象としているため、今年は、急速に火災が進展する状況での実規模燃焼実験を行い、そこから発生するニオイガスを測定した。火災時に在館者は、ニオイの変化により火災に気づく事が多い。火災現場では、可燃性液体のニオイにより、火災原因調査の補助的な役割となる場合もある。本研究は、ニオイによる火災感知および燃焼残渣物中の可燃性液体の検出手法の開発を目的としている。本年度は、様々な物質の酸化熱分解時に発生するニオイガスを基準に採り、実規模燃焼実験におけるニオイ変化より、火災を示すニオイ基準ガスの選定を行った。燃焼残渣物中の可燃性液体は、灯油と対象として検出を試みた。(1)火災を特徴づけるニオイの選出:木材(7種類)、合成高分子材料(9種類)をそれぞれ一定昇温速度で酸化熱分解させた際のガスをにおい識別装置にて測定した。ニオイの強度が最も高い点(1)とその5分前に採取したガス(2)をそれぞれ、火災を示すニオイとして基準ガスに設定した。(2)火災と認識するニオイの定量的測定:実規模燃焼実験で採取した燃焼残渣物中の灯油を検出するため、常温、温浴による加温、200°C付近まで加熱した場合の3種類の手法を採った。その結果、加熱すると検出の可能性が高いことが分かった。(3)実規模燃焼実験:実規模燃焼実験には木造4畳半2間(出火室A室、隣室B室)を用いた。建物内には家具を設置し、床にはスタイロ畳を敷いた。A室の畳上に灯油1Lを散布後着火し、A室、鴨居(A・B室の間)、B室よりガスを採取した。基準ガスにスギ、PSを採った際、A室、B室共に火災感知器が反応する前の、着火から1分間にスギ及びPSの類似度が上昇し、木質やプラスチック材料から発生するニオイの変化が見られた。スギとPSのそれぞれの基準ガス1と2を比較すると、A室では2の方の類似度が高かったが、B室では殆ど違いは見られなかった。

着火2分後のA室は、PSの類似度が急激に上昇し、タタミの木質系材料から、ポリスチレンフォームへと燃焼・熱分解が移行したとことが分かった。(1)火災を特徴づけるニオイの選出:建物火災を対象とする際には、内装材や家具など、木質系材料から合成高分子材料まで様々な物質を対象とする必要がある。今年度は、各種材料を対象として、酸化熱分解時に発生するニオイガスを基準ガスに選定することにより、既存の悪臭防止法に定められている9種類の基準ガスよりもより明確に火災の指標となる可能性があると考え、実行した。(2)火災と認識するニオイの定量的測定:これまでの研究では、悪臭防止法に定められている9種類の基準ガスのうち、アルデヒド系のニオイに類似性が大きくなることが既に分かっている。しかしながら、酸化熱分解時にアルデヒド系物質を放出しないような合成高分子材料や炭化水素系材料では、アルデヒド系のニオイだけでは、検知することが困難となる。そのため、各種材料の酸化熱分解時のニオイガスのガス濃度を変化させて基準にとることにより、ニオイの強さを定量的に明らかにした。また、可燃性液体の検出では、燃焼残渣物を加熱することにより、可燃性液体成分を放出でき、検出できる可能性が高いことが分かった。(3)燃焼実験:昨年度は、1室で急激に進展する火災を模擬した燃焼実験を行った。今年度は、2間の実大実験を行うことにより、垂れ壁などでニオイガスが一度火災室に溜まる状態から流出していく状態のニオイ変化を実験的に明らかにした。流動距離、温度が変化しても、ニオイの質は大きく変化しないことを明らかとした。ニオイは分子規模の大きさであり、煙は分子が集合した粒子の大きさで形成されている。この事は、ニオイによる火災感知が実用化されれば、既存の熱・煙感知器よりも早い段階で火災を感知できる可能性を示唆している。本研究では、1年目に1室の燃焼拡大に伴う火災感知の状況、2年目に火災室から隣室への燃焼拡大に伴う火災感知の状況を明らかにした。本年度は、75%縮尺の一部二階建ての縮小家屋模型を用いて、その1階室内で火災が発生した際に、隣室及び2階部屋のニオイ変化、ガス濃度変化及び煙・熱感知器の感知状況を実験的に明らかにすることを目的とした。実験は、1.8m×1.8m×1.8m(4畳半部屋の75%縮尺)の模擬空間を3室(1階部分に2室、2階部分に1室)並べた配置とし、出火室(1階)で発生した煙、ガス及び煙は、垂れ壁下を通して隣室に進展し、隣室中央部に設けた開口部(階段スペースを想定)を通り、2階部分へ流れ拡散する構造とした。発生するニオイを捉えるため、実験は可燃物の種類を変えて3回行った。1回目はタオル(綿100%)、2回目はプラスチック製ゴミ箱、3回目は木材クリブをそれぞれ火源材(可燃物)とした。ニオイの解析には、ニオイ基準ガスが必要であり、木材(スギ、ヒノキ等)、プラスチック(ポリエチレン、ABS等)の酸化熱分解時に発生するガスをニオイ基準として用いた(昨年までの研究)。その結果、1回目は火源近傍に設置した煙感知器よりも15秒程度早くニオイの変化が見られた。2階天井に設置したニオイ、ガス、煙及び熱感知器は変化が見られなかった。2回目以降の実験では、1回目に行った燃焼時のニオイが付着しており、これらを除去するため実験開始前のニオイをベースに用いると、2階の熱感知器よりもニオイは早い時間で変化した。以上の事から、ニオイは流動拡散距離がのびても、早くに火災感知が可能であると考えられる。
天然物創薬を志向した生物活性天然中分子の高効率全合成

Palau'amineの短段階合成を達成するために、昨年度はC環上にグアニジノ基を有する環化前駆体をStrecker反応により構築し、このものが強塩基処理によりトランスアザビシクロ[3.3.0]オクタン骨格(D/E環)を与えることを見出した。そこで本年度では、A,B環の基となるピロールカルボン酸部位を導入した環化前駆体でのD/E環構築に取り組んだ。同様の手法によってピロールアミドを導入した環化前駆体を10工程以内で合成した。この環化前駆体を強塩基で処理したところ、期待したD/E環の形成は示唆されたものの、即座に分解し単離することが困難であった。種々検討した結果、C環の基となるC10位のエステル部位をtert-ブチルエステルへと変更することで、D/E環が構築された環化体を単離精製できることを見出した。これにより、ABCDEF環全ての環構造を短工程で構築することが可能となった。現在、palau'amineの構造活性相関研究のため、クロル基とアミノメチル基を除去したpalau'amine誘導体を20工程以内で合成する検討を行なっている。また、palau'amineの短段階全合成を達成するための新たな触媒検討を行い、立体的にかさ高いカルボン酸部位への縮合を強力に促進する新たなDMAP誘導体の開発に成功した。さらに、本年度までに得られたpalau'amine合成の知見を利用し、ピロールの新規変換法の開発や他の天然物の全合成を達成している。以上の研究成果により、平成29年度では国内学会発表39件、国際学会発表3件、招待講演8件、原著論文4報、総説1報、著書1冊の成果を得た。29年度が最終年度であるため、記入しない。Palau'amineの短段階合成を達成するために、CF環グアニジノ基を導入した前駆体でのD/E環構築に取り組んだ。E環に相当するシクロペンタン環上にピラゾール環を縮環させた後、Strecker反応によって含窒素4置換炭素を構築した。ついで、ピラゾリジン環上の二つの窒素にグアニジノ基を導入することで、CF環グアニジの基を導入したD/E環構築前駆体を合成した。この基質に対して強塩基を作用させると、N-N結合の開裂に続くアミドアニオンの付加により、D/E環となるトランスアザビシクロ[3.3.0]オクタン骨格を構築できた。すなわち、palau'amine合成の最大の難関とされる5,5-トランス環の構築を、予めCF環上にグアニジノ基を導入した基質で達成できた。この成果により、第一世代全合成に比べて大幅な工程数の短縮が可能となった。今後は、第一世代合成の半分以下の工程数での全合成の達成を目指す。また、Kansuinine Aの左フラグメント及び右フラグメントの合成を完了し、それらの連結にも成功した。今後は、マクロ環化の検討を行い全合成を達成する予定である。さらに、生物活性天然中分子の機能解析に必要となる蛍光分子の開発研究を行い、独自に開発した1,3a,6a-トリアザペンタレンの最適化および応用研究を展開した。これらの研究成果により、1,3a,6a-トリアザペンタレンが生物活性天然中分子の機能解析研究に有効であることを明らかにできた。以上の研究成果により、平成28年度では国内学会発表34件、国際学会発表1件、招待講演6件の成果を得た。また、原著論文としては査読付き論文7報を発表した。Palau'amineの短段階合成を達成するためには、CF環のグアニジノ基を導入した基質で、トランスアザビシクロ[3.3.0]オクタン骨格(5,5-トランス環)を構築する必要があった。現在までに、ストレッカー反応を用いることで、CF環上にグアニジノ基を導入した基質での含窒素4置換炭素の構築に成功した。この前駆体に対して、第一世代の5,5-トランス環構築反応を適用したところ、5,5-トランス環(D/E環)の構築が確認できた。これにより、palau'amine合成における最大の課題を解決することができたことから、研究はおおむね順調に進展していると判断した。また、Kansuinine Aの左フラングメントと右フラグメントの合成を達成した。また右フラグメントの合成では、更なる合成ルートの最適化を行い、大幅な工程数の削減にも成功した。それらのフラグメントの連結は円滑に進行し、残る課題は最後のマクロ環化のみとなった。以上の結果より、おおむね順調に進展していると判断できる。

種々検討した結果、C環の基となるC10位のエステル部位をtert-ブチルエステルへと変更することで、D/E環が構築された環化体を単離精製できることを見出した。これにより、ABCDEF環全ての環構造を短工程で構築することが可能となった。現在、palau'amineの構造活性相関研究のため、クロル基とアミノメチル基を除去したpalau'amine誘導体を20工程以内で合成する検討を行なっている。また、palau'amineの短段階全合成を達成するための新たな触媒検討を行い、立体的にかさ高いカルボン酸部位への縮合を強力に促進する新たなDMAP誘導体の開発に成功した。さらに、本年度までに得られたpalau'amine合成の知見を利用し、ピロールの新規変換法の開発や他の天然物の全合成を達成している。以上の研究成果により、平成29年度では国内学会発表39件、国際学会発表3件、招待講演8件、原著論文4報、総説1報、著書1冊の成果を得た。Palau'amineの第二世代合成研究では、CF環上にそれぞれグアニジノ基を導入した基質での5.5ートランス環構築に成功したことから、今後は本法を適用したpalau'amineの短段階全合成および種々の類縁体の迅速な合成を目指す。まずは、活性にあまり影響を及ぼさないと考えられるクロル基および1級アミノメチル基を除去した誘導体を合成し、このものがpalau'amineと同等の活性を有するかについて明らかにする。この誘導体に活性が認められた場合には、本誘導体の15工程以下での合成を達成する。またこれと並行して、palau'amineの類縁天然物であるStyloguanidineの初の全合成を目指す。Kansuinine Aの全合成研究では、左フラグメントと右フラグメントの連結法について更なる効率化を試みる。具体的には、マイクロリアクターを用いたカップリング反応によって、大量合成に適用可能な条件の確立を目指す。本法により十分な量のカップリング体が得られるようになれば、最後のマクロ環化反応の検討を行い全合成を達成する。29年度が最終年度であるため、記入しない。