hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
周産期における胎動性・呼吸性運動と睡眠覚醒機構の関連性と発達過程の解明

オレキシンの胎動性・呼吸性活動に対する反応性を、オレキシンが発達初期から投射している場所の一つであり、睡眠覚醒機構の要である橋結合腕傍核レベルで調べた。また、呼吸性活動と胎動性活動、さらに睡眠覚醒リズムによる相互連関を調べるため、睡眠覚醒に重要とされているセロトニンによる呼吸や胎動に対する反応性や呼吸と胎動のリズム協調性を解析した。胎生18日齢では、胎動性活動に対してオレキシンは抑制を示し、呼吸性活動については促進を示した。胎生20日ラットでは、オレキシンにより呼吸リズムが促進された(胎生20日齢では胎動性活動は見られない)。胎生期にもオレキシンが反応している可能性が示唆された。オレキシンにより、呼吸性活動の助長と胎動性活動の抑制がみられることより、胎生期から覚醒フェーズの形成が始まることが示唆された。また、呼吸と胎動のリズムはセロトニンにより活性化し、胎動-呼吸のリズムが同調するが、その同調現象には橋がないと成り立たないこと、光学的測定法で胎動性活動が入力している部位には橋結合腕傍核があり、そこに存在する5-HT1Aレセプターを介してお互いの協調運動が成立していることが、我々の実験結果により判明した。さらに、妊娠ラットによる胎児の活動も調べたところ、胎生17日から胎生19日までは、胎動性活動の中でも全身を使った大きな運動が多くみられ、胎生20日以降では、全身性運動は消失し、手や足を動かす部分的な運動が見られた。これは、摘出脳幹-脊髄標本で得られた胎動性活動の発達経過とよく似ていることや、ヒト胎児22-24週の胎動性活動との共通点が明らかとなり、ラットとヒトの胎動性活動を指標とした相互相関性を見つけることに成功した。以上の結果より、ラット摘出脳幹-脊髄標本の胎動性活動と呼吸性活動における睡眠覚醒による反応性をヒト胎児の研究と関連付けて研究する事が可能となる手法を見い出した。28年度が最終年度であるため、記入しない。胎動性活動と呼吸性活動の胎生期発達においてグリシン性神経伝達との関連性を解析した。胎生期から新生期にかけての胎動性活動の変遷や呼吸性活動の変遷を詳しく解析し、さらに胎動性活動の生成に関わるグリシンに関して、グリシントランスポーターノックアウトマウス(連携研究者の柳川右千夫先生より供与)を使用することによって、胎動性・呼吸性神経回路の発達における動作原理を解析した。グリシンは、胎生期に興奮性であり、生まれる直前から抑制回路となるので、その変遷と胎動性ー呼吸性活動の変化についても解析した。その結果、胎動性活動は、NMDA受容体グリシン結合部位を特異的に遮断する薬物であるDCKAやL-689560により、完全にブロックされた。この事から、胎動性活動は、胎生期においてグリシン受容体よりもNMDA受容体のグリシン結合部位によって形成されていることが明らかとなった。自閉症モデルマウスと言われているグルタミン酸受容体のNR1サブユニットは、NMDA受容体グリシン結合部位に当たるため、胎動性活動の運動量の減少が自閉症の原因である可能性を示唆した。また、グリシントランスポーター(GlyT2-KO)ノックアウトマウスの実験では、全体的なグリシンの供給量が下がる状態となり、胎動性活動の発現回数は減少傾向にあったが、呼吸性活動においては大きな変化を認めなかった。GlyT2-KOマウスの行動学的解析においては、歩行運動が著しく障害され、交代性運動が上手くできない状態にあり、発達期の運動障害を引き起こしていた。自閉症患者の胎動性活動は少ないという臨床データもあるため、自閉症は胎生期の胎動性活動が脳の発達に関与している可能性が示された実験結果と考えられる。初年度では、グリシン性活動の切り口で、自閉症の謎に迫る実験系を用意していたので、それによる実験結果は、順調に仕上がり、胎動性活動が自閉症の原因と言われているNMDA受容体グリシン結合部位により形成されていることを示すことができたので、結果的には順調に進展していると思われる。しかし、光操作装置はあるのだが、集光レンズの遅れにより、光操作セットアップに遅れがあり、光操作遺伝子マウスに関しては、今年度開発が間に合わず、グリシントランスポーターノックアウトマウスでの実験結果となったので、次年度は光操作を入れていきたい。

また、呼吸と胎動のリズムはセロトニンにより活性化し、胎動-呼吸のリズムが同調するが、その同調現象には橋がないと成り立たないこと、光学的測定法で胎動性活動が入力している部位には橋結合腕傍核があり、そこに存在する5-HT1Aレセプターを介してお互いの協調運動が成立していることが、我々の実験結果により判明した。さらに、妊娠ラットによる胎児の活動も調べたところ、胎生17日から胎生19日までは、胎動性活動の中でも全身を使った大きな運動が多くみられ、胎生20日以降では、全身性運動は消失し、手や足を動かす部分的な運動が見られた。これは、摘出脳幹-脊髄標本で得られた胎動性活動の発達経過とよく似ていることや、ヒト胎児22-24週の胎動性活動との共通点が明らかとなり、ラットとヒトの胎動性活動を指標とした相互相関性を見つけることに成功した。以上の結果より、ラット摘出脳幹-脊髄標本の胎動性活動と呼吸性活動における睡眠覚醒による反応性をヒト胎児の研究と関連付けて研究する事が可能となる手法を見い出した。次年度は、オレキシンの光操作法を用いて睡眠覚醒を操作することにより、発達における睡眠覚醒の発現と呼吸性・胎動性活動との関連性を解析する。オレキシン光操作マウスは、連携研究者の名古屋大学・環境医学研究所の山中章弘先生より供与を受ける。予備実験では、胎生20日ラットでは、オレキシンにより、呼吸リズムが促進され、(胎生20日齢では胎動性活動は見られない。)胎生18日齢では、胎動性活動に対してオレキシンは抑制を示した。胎生期にもオレキシンレセプターが発現している事が判明したので、オレキシンレセプターの光操作マウスを使うと胎生期発達の胎動性・呼吸性活動に対する反応性を解析出来る。オレキシンレセプターは脳に広く発現している事が知られているので、この実験には、出来るだけ光を絞って局所に当てるために光集光装置(2波長光集光装置Active High仕様導入予定)を使用する予定である。これを用いて、オレキシンの呼吸性・胎動性活動に対する反応を橋結合腕傍核レベル、延髄(呼吸中枢)レベル、脊髄(胎動性活動の起源)のレベルで調べる予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
高機能人工餌料開発をめざしたウニの栄養吸収および成長機構の解明

ウニは北海道において重要な漁業資源であるが、それらの天然資源は減少している。そのため、養殖システムの開発が重要となってきている。そのためには栄養吸収機構を理解する必要があるが、基礎的な生理学的知見が少ない。そこで本研究では、ウニの栄養吸収機構の基礎的知見得ることを目的とし、以下の知見を得た。1.エゾバフンウニを用いて、消化器官(咽頭、食道、胃、腸、直腸)における組織観察を行った。その結果、咽頭と食道ではこれまで1種類の顆粒細胞の存在が報告されていたが、本研究により少なくとも2種類の顆粒細胞が存在していることが明らかとなった。2.キタムラサキウニ消化管由来のアルカリセリンプロテアーゼ(SUPase)のcDNAおよび構造遺伝子をクローニングした。SUPaseのアミノ酸配列は、スブチラーゼに属する他の酵素の触媒領域と33-46%の同一性を示すこと、さらに、Asp-His-Serからなる荷電リレーを構成するアミノ酸も良く保存されていることから、SUPaseはスブチラーゼに分類されるプロテアーゼであることが明らかになった。3.キタムラサキウニ消化管由来のセルラーゼ(SnEG54)のcDNAをクローニングした。SnEG54のアミノ酸配列をGHF9に属するセルラーゼである、シロアリ、ホヤ、アワビの触媒ドメインのアミノ酸配列と比較したところ、51-57%の相同性を示した。1.エゾバフンウニを用いて、消化器官(咽頭、食道、胃、腸、直腸)における組織観察を行なった。SUPaseの触媒領域294残基部分のアミノ酸配列は、スブチラーゼに属する他の酵素の触媒領域と33-46%の同一性を示すこと、さらに、Asp-His-Serから成る荷電リレーを構成するアミノ酸も良く保存されていることから、SUPaseはスブチラーゼに分類されるプロテアーゼであることが明らかになった。また、SUPaseの構造遺伝子がキタムラサキウニ染色体DNAからクローン化できたことから、本酵素がウニ自身の遺伝子産物であることが確認された。3.ウニ類の消化器官は、栄養の吸収のみならず生殖巣の発達に重要なタンパク質類を合成している可能性が示唆されている。本年度では、エゾバフンウニの主要卵黄タンパク質cDNAのクローニングを行い全塩基配列の決定を終了した。1.昨年度、キタムラサキウニ消化管由来のペプチダーゼの一つであるスブチラーゼcDNAのクローニングを行った。本年度では、エゾバフンウニを用いて消化官由来のスブチラーゼの精製を試みた。エゾバフンウニ消化官を破砕し、ゲル濾過法、陰イオン交換クロマトグラフィー法、アフィニティークロマトグラフィー法を用いてスブチラーゼを精製した。精製したタンパク質のN末端アミノ酸配列を解析した結果、キタムラサキウニスブチラーゼのアミノ酸配列と90%と高い相同性を示した。このことから、精製されたタンパク質はエゾバフンウニスブチラーゼであることが確認された。2.ウニ類の消化器官は、栄養吸収のみならず生殖巣の発達に重要なタンパク質を合成している可能性が示唆されている。これまでに、エゾバフンウニの主要卵黄タンパク質(MYP)cDNAのクローニングを行い、消化器官(咽頭、食道、胃、腸、直腸)において、MYP mRNAが発現していることが明らかとなった。本年度は、タンパク質レベルで発現が認められるか、免疫組織学的解析法によりMYPの腸における局在解析を行った。免疫陽性反応は、エオシン好性細胞、繊毛上皮細胞の一部および結合組織に認められた。これらのことから、消化器官を構成する細胞においてMYPは合成・蓄積・分泌されている可能性が示唆された。
花粉症の発症機序におけるHRFの役割

ヒスタミン遊離因子(HRF)は一部のIgEやIgGと結合し、マスト細胞依存性アレルギー反応に関わることが報告されている。しかし、他のアレルギー疾患への関与は未だ不明である。本研究では花粉症発症機序におけるHRFの役割と解析することを目的として研究を行った。HRFによるマスト細胞の活性化反応には二量体形成が重要であることを明らかとした。ブタクサ花粉症マウスモデルを用いた研究結果から、HRF阻害剤がブタクサ花粉誘導性アレルギー症状および抗体産生増強を抑制することが観察され、HRFが花粉症の病態形成にも関与することが示唆された。ヒスタミン遊離因子(以下HRF)のアレルギー炎症に対する効果を検討することが本研究の目的である。我々はすでに喘息や食物アレルギーにHRFが関与している結果を得ているが花粉症に対してどのように作用するか不明である。HRFは単量体および二量体で存在しHRF反応性IgEと結合することはすでに報告しているが、マスト細胞に対する活性化に違いがあるかどうかは不明である。本申請者らは二量体HRFがマスト細胞上に存在するHRF反応性IgEを架橋しマスト細胞活性化を誘導すると考えており、二量体HRFがマスト細胞活性化に必要かどうかを調べることは、今後の研究結果を理解するうえで必要不可欠である。そこで研究実施計画を変更し、本年度はマスト細胞活性化において単量体HRFと二量体HRFの効果が異なるかどうかを検討した。単量体および二量体HRFは大腸菌で発現し精製した後、ゲルろ過カラムをもちいて精製した。抗原感作したマウス組織より回収したマスト細胞を用いて、細胞活性化後のLAMP-1発現の変動を指標にマスト細胞活性化試験を行った。抗原を用いて組織マスト細胞を刺激するとマスト細胞上のLAMP-1発現が抗原濃度依存的に上昇した。二量体HRFで刺激したマスト細胞も同様にLAMP-1発現が上昇したのに対し、単量体HRFはマスト細胞の活性化を誘発しなかった。以上の結果から、マスト細胞活性化には二量体HRFが必須であることが証明された。より詳細なHRFの作用機序を解明することが、その後のin vivoでのHRFの役割を理解する上で重要であることと判断したため、研究実施計画を変更し、in vitroでの二量体HRF作用の確認を最初に検討した。組織マスト細胞を精製する際、使用するコラゲナーゼの種類や作用時間、さらには精製方法やその後のマスト細胞検出方法の検討が予想以上に困難だったため、研究の進捗状況がやや送れてしまった。ヒスタミン遊離因子(Histamine-releasing factor:HRF)はアレルギー炎症反応に関わる液性因子として同定された。我々は先行研究でHRFのN末19アミノ酸とH3ドメインを介してある種のIgEやIgGの可変部領域と結合しアレルギー反応の責任細胞であるマスト細胞の活性化を誘導することを報告している。またHRF阻害剤を開発し、気管支炎症マウスモデルに処置したところ、喘息症状の改善が観察された。これらのことから、他のアレルギー病態に関してもHRFが関与し、開発したHRF阻害剤がアレルギー症状を改善すると予測し検討を行ったのが本研究の目的である。当該年度では生体内レベルでのHRFの役割を検討する目的で花粉症マウスモデルを用いて解析を行った。マスト細胞依存性花粉症マウスモデルとしてブタクサ花粉を連続投与するマウスモデルを採用した(Kato et al, PLoSOne, 2014)。ブタクサ花粉を6回/週で3週間連続投与すると2週目よりブタクサ花粉投与マウスでくしゃみ回数の有意な増加が観察され、この増加傾向はブタクサ花粉依存性であった。花粉症誘導マウスの血中総IgEおよびIgG1量を測定すると、誘導したマウスで有意な総IgE量の増加が見られた。一方、総IgG1量の有意な増加は観察されなかった。HRF反応性IgE抗体価に関しては測定感度の改善が必要であることが示唆された。次年度は本花粉症マウスモデル症状発症期にHRF阻害剤を投与し、花粉症発症におけるHRFの役割を検討する予定である。初年度に研究計画を変更し、HRF単量体および二量体のマスト細胞活性化機序に対する解析を先行させ、in vivoの解析を本年度に実行した。次年度はHRF阻害剤による症状の改善結構の有無が検討可能である。ヒスタミン遊離因子(Histamine-releasing factor: HRF)はIgE依存性マスト細胞/好塩基球活性化反応に関わる液性因子として同定された。我々の先行研究でHRFは一部のIgEおよびIgGと結合し、その結合にはHRF分子内のN末端19アミノ酸およびH3ドメインと抗体の可変部領域が関わることを証明した。また、HRFに反応する(HRF反応性)IgEを投与したマウス耳介ではHRF誘導性のアレルギー反応が誘発されるが、反応しない(HRF非反応性)IgE投与耳介では反応が観察されないことから、HRF依存性アレルギー反応にはHRF反応性IgEが関与することが明らかとなった。一方、結合部位の探索実験から新規HRF阻害剤を開発し、喘息マウスへ投与した結果、マスト細胞依存性喘息症状が改善され、HRFが新規アレルギー治療の候補分子と成ることが示唆された。本申請研究ではHRFの花粉症発症機構における役割を解析することを目的とし研究を行った。

本年度は生体レベルでのHRFの役割を解明するため、Katoらが樹立した花粉症マウスモデルを用いて、その役割を検証した。花粉症が発症したマウスにHRF阻害剤を投与したところ、花粉抗原投与後のくしゃみ回数が阻害剤非投与群と比較して、有意に抑制されていた。またHRF阻害剤投与マウスでは血中総IgE/IgG1抗体価の有意な低下も観察された。今後は、花粉症マウスでの血中HRF反応性抗体価および鼻炎患者血清中のHRF反応性抗体価の変動を検討し、これらの値が新たな花粉症発症のバイオマーカーと成りうるか、さらにはHRF阻害剤が新たな花粉症治療薬となるかどうかについて解明していきたい。ヒスタミン遊離因子(HRF)は一部のIgEやIgGと結合し、マスト細胞依存性アレルギー反応に関わることが報告されている。しかし、他のアレルギー疾患への関与は未だ不明である。本研究では花粉症発症機序におけるHRFの役割と解析することを目的として研究を行った。HRFによるマスト細胞の活性化反応には二量体形成が重要であることを明らかとした。ブタクサ花粉症マウスモデルを用いた研究結果から、HRF阻害剤がブタクサ花粉誘導性アレルギー症状および抗体産生増強を抑制することが観察され、HRFが花粉症の病態形成にも関与することが示唆された。本年度における研究結果から、二量体HRFがマスト細胞活性化に重要であることが証明された。次年度からは花粉抗原で感作し、鼻腔内に花粉抗原を投与したマウスにHRF阻害剤を予防的および治療的に投与し、花粉症におけるHRFの役割を解析する予定である。特に本年度の研究結果から二量体HRFの重要性が示されたので、鼻汁中や鼻粘膜組織中の二量体HRF量の定量も次年度より開始するよう予定である。生体レベルでの解析がすでに行われており、平成29年度に花粉症発症におけるHRFの役割およびその詳細な作用機構を解析することは十分可能である。今後はHRF反応性IgE測定方法の改善を試み、現在行なっている花粉症マウスモデルのHRF反応性IgE抗体価およびHRF反応性IgG抗体価、さらにはHRF量の測定を行う予定である。さらにHRF阻害剤を症状誘発期に投与しHRFと花粉症発症との関連性を解析する予定である。アレルギーマウス組織マスト細胞回収の条件検討の遅延のため、必要マウス数が使用計画より少なかったこと、および初年度の研究計画を変更したため花粉症マウスモデルを変更し、使用する花粉抗原の種類が変更したため次年度よりin vivoによるHRFの効果を検討するため、本年度繰越した予算はマウスの購入に使用する予定である。次年度はin vivoによる検討が中心となり、新たに花粉症マウスモデルへのリコンビナントタンパク質や中和抗体/細胞除去抗体の投与実験を計画している。そのため、生じた次年度使用額はそれらの試薬購入に当てる予定である。
ナノ構造を有する非平衡酸化鉄による環境汚染ガス分解

初年度,2年次ではメカニカルミリングを施したウスタイト(FeO)およびマグネタイト(Fe304)を用い,500°CでCO2固定を行う研究を進めた。その結果,FexOを用いた773KでのCO2分解実験では,5min以上ミリングした試料はCO2を炭素原子まで分解することが明らかになった。また,Fe304を用いた実験では,ミリング時間が72時間より長い領域では,二酸化炭素分解実験後に試料に含まれる炭素濃度は,ミリング時間が長い試料ほど高く,これは72時間以上のミリングでマグネタイトがウスタイトに相変化したことが大きな原因であること明らかにした。最終年度ではその成果を受け,スラグに含まれるFeO成分に注目した。スラグを用いたCO2固定に関して,スラグ中の主成分であるCaOを利用する報告はいくつか存在するが,スラグ中のFeOに注目し,その有効利用について検討を加えた研究はほとんどなされていない。実験試料として,代表的な水砕製鋼スラグを用いた。実験の結果,CO2固定量はミリング時間3hまでは増加し,3h以上のミリング時間で停滞・減少傾向が確認された。CO2固定能が向上した原因としては比表面積の増大が大きな寄与をしていると考えられるが,それだけで全ての傾向を説明できないことが分かった。そこで,XRD, EDXを用いて試料の表面組成がどのように変化するかを調べたところ,ミリング時間が経過するにつれ,見かけ上のFeO濃度が増加していることが分かった。この原因として,ミリングに伴い製鋼スラグ内部に含まれるFeOが表面に露出したことが考えられる。すなわち,ミリングに従いCO2固定能が向上したのは,ミリングによる活性化およびFeOの表面露出化の相乗効果によるものと考えられる。近年、酸化鉄を利用して二酸化炭素を炭素へ直接分解させる研究が精力的になされている。申請者は、その研究の一環として,メカニカルミリングしたマグネタイトを用いて二酸化炭素を炭素に分解させることを目的として研究を進めた。この際,メカニカルミリングによるマグネタイトの結晶構造変化についても同時に精査した。メカニカルミリングは高エネルギー型振動ボールミルを使用して行った。二酸化炭素分解実験は,作製した試料5gをアルミナ製ボートに入れ,圧力計のついた石英管中に0.05MPaの二酸化炭素とともに封入し,この石英管をあらかじめ773Kに熱しておいた炉の中に入れ,石英管内部の圧力変化を測定することでおこなった。その結果,ミリング時間が72時間より長い領域では,二酸化炭素分解実験後に試料に含まれる炭素濃度は,ミリング時間が長い試料ほど高く,これは72時間以上のミリングでマグネタイトがウスタイトに相変化したことが大きな原因であることが分かった。昨年度はメカニカルミリングしたマグネタイトを用いて二酸化炭素を炭素に分解させることを目的として研究を進め,ミリング時間が72時間より長い領域では,二酸化炭素分解実験後に試料に含まれる炭素濃度は,ミリング時間が長い試料ほど高く,これは72時間以上のミリングでマグネタイトがウスタイトに相変化したことが大きな原因であること明らかにした。これを踏まえ,本年度はメカニカルミリングしたウスタイト(FeO)を用いて,不活性雰囲気下でミリングした試料を0.05MPa-CO2と共に反応装置へ封入し,773Kの反応温度で3h保持するCO2分解実験を行った.二酸化炭素分解実験を行った。その結果,FexOを用いた773KでのCO2分解実験では,5min以上ミリングした試料はCO2を炭素原子まで分解することが明らかになった.この際,CO2分解量はミリング時間60minまでは単調に増加し,それ以降は増加しなかった.試料の比表面積はミリング60minまでで顕著に増加しており,これはCO2分解反応を促進させる要因と考えられる.また,FexOが安定に存在しうる共析分解温度(843K)以上でのCO2分解活性は773Kでのそれより小さかった.したがってこの実験では,FexO試料の共析分解で生成するFeがCO2分解を担っていると考えられる.この場合,ミリングによってCO2分解活性が向上した理由はFexO試料の微細化による反応面積の増大で共析分解反応が促進されたためであると説明できる.また,CO2分解後に炭素は単体(グラファイト)の形態で固定されており,ミリングしたFexOを炭素固定サイクルに適用できる可能性が示された.初年度,2年次ではメカニカルミリングを施したウスタイト(FeO)およびマグネタイト(Fe304)を用い,500°CでCO2固定を行う研究を進めた。

CO2固定能が向上した原因としては比表面積の増大が大きな寄与をしていると考えられるが,それだけで全ての傾向を説明できないことが分かった。そこで,XRD, EDXを用いて試料の表面組成がどのように変化するかを調べたところ,ミリング時間が経過するにつれ,見かけ上のFeO濃度が増加していることが分かった。この原因として,ミリングに伴い製鋼スラグ内部に含まれるFeOが表面に露出したことが考えられる。すなわち,ミリングに従いCO2固定能が向上したのは,ミリングによる活性化およびFeOの表面露出化の相乗効果によるものと考えられる。
膨潤溶剤分子をプルーブに用いた石炭内非共有結合及びその架橋形成反応の評価

高効率な石炭転換技術の開発には、石炭中の非共有結合を常温200°Cの低エネルギーで改質し架橋形成を抑制すれば、より効率的な石炭転換プロセスの確立が可能なことが示唆されており、石炭構造及びその架橋形成反応を定量的に評価することが重要である。そこで、本研究ではまず、膨潤溶剤をプルーブにするという着想に基づき、石炭の溶剤膨潤時,脱離時の重量,体積,熱的経時変化を連続的に測定し、溶剤によって切断された非共有結合の数とエンタルピー収支から算出した非共有結合切断に伴う熱量を求め、石炭中の非共有結合強度分布を評価する方法を確立した。この結果、低品位炭の非共有結合は約20kJ/mol付近にピークがある強度分布をもっていることがわかった。次に原炭及び上述の方法で蒸気膨潤し架橋点(=非共有結合部位)をキャッピングした試料をCPP-MSによって迅速に低温熱分解し、そのCO,CO2,H2O生成速度の比較から、石炭の架橋形成速度と非共有結合の強度分布の関係を定量的に評価する方法を提出した。これに基づいて、石炭の熱分解中に形成していく架橋の種類とその速度を定量した結果、300500°Cで無機ガスの生成すとともに石炭の熱分解活性が大きく低下していくこと、転化率、タール収率を向上するには、この低温での架橋形成反応を抑制することが重要であることが明らかになった。これらの知見に基づき、低温での架橋形成速度を抑制し外部からの水素化速度を促進する新熱分解法として、極性溶剤蒸気及び水素供与性溶剤での膨潤した石炭の迅速熱分解を試み、転化率、タール収率をこれまでの約2.3倍まで飛躍的に増加させることに成功した。
センサフュージョンによる大岩の自動破砕システムの開発

目的:大岩の破砕を自動的に検出する手法として,過去の研究でその有効性が実証された力覚による方法の他に,いくつかの知的センサ情報を融合して,大岩破砕判断アルゴリズムを開発し,一連の大岩自動検出・破砕システムの構築を目的としている.さらに個別要素法を用いて大岩内に形成されるき裂に進展状況を数値シミュレーションにより検討することを目的とする.研究結果:(1)油圧ブレーカ装置の設計・製作3自由度を有する油圧ブレーカを設計・製作し,油圧ブレーカの打撃により大岩が破砕され,また「のみ」の部分に貼付した歪ゲージの動作確認を行った.(2)「のみ」の滑りの検出大岩を油圧ブレーカで破砕する際,ブレーカの「のみ」の部分を大岩に押し付けるが,その際の「のみ」の滑りを歪ゲージからの信号を用いて検出するアルゴリズムを開発した.(3)大岩破砕実験による歪データの取得油圧ブレーカモデルに設置された力覚センサより,「のみ」に作用する歪のデータを計測した.また歪データより,破砕の有無を判別するアルゴリズムを提案した.(4)大岩破砕実験による大岩画像データの取得油圧ブレーカモデルに設置された視覚センサより,破砕の直後における大岩の画像を取得した.また画像データより,破砕の有無を判断するアルゴリズムを提案した.(5)力覚と視覚の融合による制御実験および自動破砕判断システムの開発力覚センサでは,リアルタイムによる判断が可能であるので,まず力覚センサの情報を基に大岩破砕の有無を判断し,破砕が行われていないと判断された場合についてのみ,画像データを処理し,破砕の有無を確認した.その結果,成功率の高い判断アルゴリズムの構築が可能となった.(6)個別要素法による大岩破砕の数値シミュレーション個別要素法を用いて大岩破砕の数値シミュレーションを行い,破砕に及ぼすのみの先端の形状および大岩内に形成されるき裂の進展過程について考察した.目的:大岩の破砕を自動的に検出する手法として,過去の研究でその有効性が実証された力覚による方法の他に,いくつかの知的センサ情報を融合して,大岩破砕判断アルゴリズムを開発し,一連の大岩自動検出・破砕システムの構築を目的としている.さらに個別要素法を用いて大岩内に形成されるき裂に進展状況を数値シミュレーションにより検討することを目的とする.研究結果:(1)油圧ブレーカ装置の設計・製作3自由度を有する油圧ブレーカを設計・製作し,油圧ブレーカの打撃により大岩が破砕され,また「のみ」の部分に貼付した歪ゲージの動作確認を行った.(2)「のみ」の滑りの検出大岩を油圧ブレーカで破砕する際,ブレーカの「のみ」の部分を大岩に押し付けるが,その際の「のみ」の滑りを歪ゲージからの信号を用いて検出するアルゴリズムを開発した.(3)大岩破砕実験による歪データの取得油圧ブレーカモデルに設置された力覚センサより,「のみ」に作用する歪のデータを計測した.また歪データより,破砕の有無を判別するアルゴリズムを提案した.(4)大岩破砕実験による大岩画像データの取得油圧ブレーカモデルに設置された視覚センサより,破砕の直後における大岩の画像を取得した.また画像データより,破砕の有無を判断するアルゴリズムを提案した.(5)力覚と視覚の融合による制御実験および自動破砕判断システムの開発力覚センサでは,リアルタイムによる判断が可能であるので,まず力覚センサの情報を基に大岩破砕の有無を判断し,破砕が行われていないと判断された場合についてのみ,画像データを処理し,破砕の有無を確認した.その結果,成功率の高い判断アルゴリズムの構築が可能となった.(6)個別要素法による大岩破砕の数値シミュレーション個別要素法を用いて大岩破砕の数値シミュレーションを行い,破砕に及ぼすのみの先端の形状および大岩内に形成されるき裂の進展過程について考察した.目的:本研究では,大岩の破砕を自動的に検出する手法として,過去の研究でその有効性が実証された力覚による方法の他に,いくつかの知的センサ情報を融合して,大岩破砕判断アルゴリズムを開発し,一連の大岩自動検出・破砕システムの構築を目指すことを目的としている.本年度では,油圧ユニットを用いたブレーカモデルを作成し,さらにこのモデルにビジョンシステムを搭載し,力覚と視覚の融合によるアルゴリズムについて検討する.結果:(1)油圧ユニットを用いたブレーカモデルの設計・製作コンピュータにより制御可能な油圧ブレーカを設計・製作した.油圧ブレーカは3本の油圧シリンダーを用いて3次元空間内を移動できるようにし,大岩の位置・高さの変化に対応できるように工夫した.(2)力覚と視覚の融合による制御実験および自動破砕判断システムの開発作成された油圧ブレーカモデルの動作確認を行うとともに,油圧ブレーカモデルに力覚と視覚センサを設置し,「のみ」に作用する歪のデータを計測した.さらに視覚センサにより大岩の画像をサンプリングし,大岩の自動検出および位置計測のための画像処理法について検討した.(3)安定した「のみ」の押し付けに関する研究安全で,かつ信頼性の高い大岩破砕判断アルゴリズムを構築するためには,安定した「のみ」の押し付けが可能で,かつ破砕を知らせる情報が出やすいように打撃を工夫することが極めて重要である.そこで,のみの滑りを認識するアルゴリズムについて,主として歪データを用いて考察した.また力覚と視覚の融合による破砕判断アルゴリズムについて検討した.

目的:本研究では,大岩の破砕を自動的に検出する手法として,過去の研究でその有効性が実証された力覚による方法の他に,いくつかの知的センサ情報を融合して,大岩破砕判断アルゴリズムを開発し,一連の大岩自動検出・破砕システムの構築を目指すことを目的としている.本年度では,昨年度に作成された油圧ユニットを用いたブレーカモデルを用いて詳細な大岩破砕実験を行うとともに,個別要素法を用いて大岩内に形成される亀裂に進展状況を数値シミュレーションにより検討する.研究結果:(1)大岩破砕実験による歪データの取得油圧ブレーカモデルに設置された力覚センサより,「のみ」に作用する歪のデータを計測した.また歪データより,破砕の有無を判断するアルゴリズムを提案した.(2)大岩破砕実験による大岩画像データの取得油圧ブレーカモデルに設置された視覚センサより,破砕の前後における大岩の画像を取得した.また画像データより,破砕の有無を判断するアルゴリズムを提案した.(3)力覚と視覚の融合による制御実験および自動破砕判断システムの開発昨年度の実験結果および本年度の実験結果を基に,大岩破砕の有無を判断するアルゴリズムについて検討した.力覚センサでは,リアルタイムによる判断が可能であるので,まず力覚センサの情報を基に大岩破砕の有無を判断し,破砕が行われていないと判断された場合についてのみ,画像データを処理し,破砕の有無を確認した.その結果,成功率の高い判断アルゴリズムの構築が可能となった.(4)個別要素法による大岩破砕の数値シミュレーション個別要素法を用いて大岩破砕の数値シミュレーションを行い,破砕に及ぼすのみの先端の形状および大岩内に形成される亀裂の進展過程について考察した.
臨床看護師が喚起する怒り感情の処理に関する研究

精神科病棟、一般病棟に勤務する看護師の患者に対する怒り喚起場面と、その影響を研究した。まず、総合病院、精神科病院に勤務する看護師を対象とした記述式質問紙による調査の分析を行い、怒りを喚起する場面の特性と対処過程、その影響を類型化した。怒り場面は、患者の不快な言語表現、迷惑行為と暴力、職務上の障碍となる患者の言動に3分された。感じた怒りの表出欲求の有無の相互作用に関する学習と、職務意欲という観点から検討した。ついで、精神科、一般病棟看護師34名を対象とした面接調査を行い、上記の質問紙調査で、明らかにできなかった看護師の怒り感情の処理過程での感情コントロールにおける問題点や対象の問題理解の特徴及び、困難さを質的に分析した。面接で得た資料は研究補助者によって入力、文章化した。分析の結果、看護師ほ怒りを感じだその場面で自分の感情を適切な形で表現し、患者と話し合うことが心理的な援助と重なり合っているが、そのことを十分理解していない例も多く、怒りを表出することを看護サービスでの禁忌として受け止め、怒り感情の表出を抑制していた。そのことによって、患者との必要な交流をも妨げていた。これらの結果を精神科と一般病棟とで比較した結果、精神科病棟の看護師は、怒り感情を表出することを不適切と捉える例は少ないが、表出の適切性については十分な理解が得られず、困難感をもっていた。さらに、怒り喚起の経験に関する認知の在り方によって、学習体験となったり、ストレス因とLて看護への嫌悪感や離職願望につながるなど異なった影響が見られた。これらの結果は、第21回日本精神衛生学会(2005.10)で発表し、また、研究成果として投稿を予定している。また、看護師の怒りの表現をコントロールする必要性が明らかになったが、怒り表出のコントロールやアサーションの修得モデルに関するビデオやDVDなど映像の提示したところ、この問題に関する関心を深めた。1名古屋大学内の研究倫理委員会に研究計画を提出し、その承認を得た。2研究対象者である精神科病棟勤務の看護師と勤務する施設長の了解を得た。3これまでに、14名の看護師の了解を得て面接した。3月中にさらに8名を加える予定である。まず、看護師個人の職業的個人的要因として、年齢,性、看護師の職業歴に関連して臨床経験年数、経験領域について質問した。次に、それぞれの看護師の(1)患者看護において体験した怒り喚起場面と(2)対処方法(看護師自身の怒り感情の表出の有無と表出の方法)、(3)その対処方法についての妥当性の評価、(4)怒り感情の喚起と対処の経験が看護師の専門性に与えた影響について質問した。当初、面接は1時間前後を予定していたが、対象者から得られる情報量が多く、2時間以上に及ぶ場合もあった。4面接で得た情報は研究補助者によってワープロに文章化し、対象者個人を特定できないデータとした。5現在、このデータは質的に分析中であるが、それに先立ち、分析ソフトによるデータ管理を試みた。ただし、最終的にこのソフトを使ってデータ解析するかどうかは、さらに分析を加えた上で決定する。分析結果では、精神科看護師が喚起する怒りの場面は、境界人格障害患者との関わりのエピソードが圧倒的に多く、統合失調症患者が看護師に対して示す攻撃なエピソード場面があげられた。これらについては、日本看護学会にて発表を予定している。7内科病棟に勤務する看護師の怒り喚起場面についての経験に関する面接も現在、計画中であり、施設内の研究倫理委員会の了解を得ている。面接対象となる看護師の勤務先は、大学病院の内科系6病棟であり、本年3-7月中に面接実施予定であり、準備中である。

また、看護師の怒りの表現をコントロールする必要性が明らかになったが、怒り表出のコントロールやアサーションの修得モデルに関するビデオやDVDなど映像の提示したところ、この問題に関する関心を深めた。
低リスクMDSのメチル化阻害剤の有効性と相関する遺伝子異常の探索

骨髄異形成症候群を対象としたメチル化阻害剤の治療抵抗性メカニズムを解明するために、アザシチジン治療が奏効した後に再燃した症例を対象として、全エクソームシークエンシングを行い、さらに機能や配列に基づく選別によって28遺伝子を抽出した。同時に、shRNAライブラリを用いて細胞株MOLM13にアザシチジン抵抗性を付与する遺伝子を選定した。これらの遺伝子を発現抑制したところアザシチジン作用条件下でも細胞増殖能が保持されており、重要な候補と考えられる。骨髄異形成症候群(MDS)の治療法として近年Azacitidine療法が選択肢として挙げられるようになった。しかしその治療効果は永続的ではなく、有効性が証明されている高リスクMDSの場合では、治療開始後、約1年で大多数の症例が治療抵抗性となることが知られている。抵抗性となった症例には、azacitidineへの耐性を有するクローンの出現が認められる。そこで我々はAzacitidine療法中に耐性を獲得する機序の解明を目的とした。当院でMDSに対してAzacitidine療法を施行され、奏効が得られた後に、病勢増悪もしくは急性白血病への進展が認められた患者を対象とした。これらの症例を治療前、奏効中、病勢増悪後の時点での検体を収集し、Ion Torrent社のIon Protonで全エクソームシークエンスを施行した。コントロール検体としては骨髄血中のT細胞を使用した。その結果、病勢増悪後に新規出現もしくは増加傾向を認める遺伝子異常を確認した。その結果、Azacitidine療法の経過で増加傾向を示す遺伝子が各々5,000-10,000個認められた。さらにコントロール検体の全エクソームシークエンスの結果から絞り込みを行い、variant allele frequency(VAF) 30%以上の新出変異もしくは増加傾向を示す遺伝子97個、VAF 20%以上の新出変異遺伝子87個を抽出した。これらをサンガーシークエンスによりValidationし、計14個の新規出現もしくは増加傾向を示す遺伝子異常を同定した。同時に、低リスク群のMDS症例を対象としたAzacitidine療法の有効性を検証する他施設臨床試験の倫理申請およびゲノム倫理申請をおこない、承認を得て開始した。これによって、多数の検体の使用を集積し、抵抗性メカニズムの全体像を把握する。DNAメチル化阻害剤であるアザシチジンは骨髄異形成症候群におけるkey drugであるが有効例においてもその持続期間が約1年と短く、疾患再然と関与する遺伝子の同定は耐性化メカニズムの解明を通じて、耐性成立の克服・投与患者の選別に役立ち、治療成績の向上につながるものである。我々は、アザシチジン治療が奏効した後に再燃した4症例を対象として、治療前とアザシチジン治療後不応性となった際の腫瘍細胞のゲノムを全エクソームシークエンシングにて比較した。診断時と再然時の変異の差を検討することでMDSの発症ではなく治療不応性に関与する遺伝子に特化した点が特徴である。シークエンスで確認できた変異に対してはSNPsの除去やアザシチジン投与前後の変異頻度の比較を行い、397遺伝子(456箇所)の変異が抽出され、更に機能や配列に基づく選別によって28遺伝子に絞り込みを行った。これらの遺伝子はdeep sequencingにて、確認を行った。その結果、7つの遺伝子が抽出された。同時に、shRNAライブラリを骨髄異形成症候群由来細胞株であるMOLM13に感染させ、アザシチジン添加後に生存する耐性細胞にtransfectしたshRNAを同定することで、耐性化細胞において発現が低下する遺伝子群を検討した。2回のアザシチジン添加実験でそれぞれ253個、44個の遺伝子が候補として挙がり、2つの遺伝子群の共通項として、7つの遺伝子を抽出することが出来た。上記で挙げられた計14個の候補遺伝子についてクローニングおよびshRNA construct作製を行い、in vitroで骨髄系腫瘍の細胞株を用いたアザシチジン耐性化を確認中である。造血器腫瘍平成25年度の計画のうち、Azacitidine療法によって治療抵抗性となった症例のwhole exome sequencingを4症例に対して施行し、サンガーシークエンスにより確認をおこない、計14個の新規出現もしくは増加傾向を示す遺伝子異常を同定することが出来た。また、低リスク群のMDS症例を対象としたAzacitidine療法の有効性を検証する全国臨床試験は倫理申請およびゲノム倫理申請をおこない、承認を得て開始することが出来た。しかし、他施設での倫理承認および実際の症例登録が進むする必要があり、そのため他施設からの検体収集がやや遅れている。本年度は当施設で治療を行った症例を用いて検証を行った。そのため、本年度は臨床研究の症例の登録と検体の蓄積を進め、数を増やすことで遅れている部分を取り戻すことが必要と考える。今後、本研究は以下のような点を主に進めていく。・抵抗性メカニズムの全体像の把握:開始した臨床研究を推進し、症例の登録と検体の蓄積を進めることで、抵抗性メカニズムの全体像を把握し、より多くの症例で重複してみられる抵抗性メカニズムを優先的に検証する。

・抵抗性メカニズムと考えられる異常の細胞株での再現:これまでの方法で同定された遺伝子異常は、造血不全に関与している可能性が高いと考えられる。そこで、細胞に上記で同定された遺伝子異常を導入して、表現型の再現性が見られるかを確認する。具体的には、ヒト造血器系細胞株もしくはマウス骨髄細胞を用いて、強制発現、shRNAによる発現抑制、変異遺伝子の導入など、同定された異常に応じた手法を用いる。・遺伝子異常の是正による表現型の変化の確認: MDSの細胞株から同定された異常を有するものを用いて、異常を是正することで、表現型の変化が見られるかを確認する。具体的には、同定された異常が遺伝子発現の低下の場合には強制発現を、発現上昇の場合にはshRNAによる抑制を行う。観察するパラメータはサイトカインによる分化刺激への反応性や、形態異常など異形成の改善とする。
ハワイ日系人の戦時抑留体験をめぐる記憶のポリティクス

本研究は三か年度を計画し、ハワイ日系人抑留・転居経験の既存の歴史叙述を考察し、新たな叙述を行う。どのように「記憶」が注目され忘れられたのかを検証するために、歴史的事実も含めて検証する。ハワイ日本文化センターやハワイ大学、日系アメリカ人市民連盟ホノルル支部などにより、1980年代ごろから収集されてきたオーラルヒストリー資料と、補償申請に関する法的文書などを用い、戦中戦後の「軍による立ち退き組」の経験を記述し、彼らの「記憶」の扱われ方を明らかにする。
オリゴチオフェン―金微粒子系でのレドックス電気伝導スイッチング

ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)は最も成功した導電性高分子であるが、その部分構造であるEDOT(E)の中性体は3量体で難溶であり、それより長いオリゴマーの精密合成は困難である。そのため、構造が明確な3,4-ジオキシチオフェンのオリゴマーのチオラートを金微粒子の周りに取り囲ませるためには、E体と可溶性の置換基が導入可能なプロピレンジオキシチオフェン(ProDOT(P))との混合オリゴマーを用いることが有効であると期待される。昨年度までに、ジエチル基をもつプロピレンジオキシチオフェン(P(Et))と、Eを組み合わせた混合4量体E2P(Et)2の誘導体のうち、その両端をメチルチオ基でふさいだMeS-E2P(Et)2-SMeが、室温空気中でも安定なラジカルカチオンを与え、さらにジクロロメタン溶媒中、低温でπダイマー形成能を有することを明らかにしている。このE2P(Et)2ユニットを金微粒子上にチオラートとして組み込むために、チオール基の前駆体であるSCN基をもつ誘導体MeS-E2P(Et)2-SCNの合成法を検討した。E2P(Et)2は高いHOMO準位をもつため、一般に用いられているSCN基の導入法では容易に分解することがわかった。そのため、種々の方法を検討し、中程度の収率でSCN基を導入し、MeS-E2P(Et)2-SCNとして単離する方法を確立することができた。さらに、合成したMeS-E2P(Et)2-SCNを水素化リチウムアルミニウムでチオール体に還元した後、常法により金微粒子を作成したところ、MeS-E2P(Et)2-Sが配位した金微粒子が合成できることを確認した。EDOTとProDOTを組み合わせたオリゴマーユニットに、チオールの前駆体となるSCN基を導入する方法を確立した。またその混合オリゴマーのチオールを配位子させた金微粒子の合成にも成功した。EDOTとProDOTを組み合わせたオリゴマーのチオール体と、金微粒子上に配位させたその混合オリゴマーとの違いを各種スペクトルで確認する。また電気化学測定により、金微粒子上の混合オリゴマーのラジカルカチオン種の安定性を検討する。また、金微粒子間で混合オリゴマーのπダイマー形成を介する伝導パス形成が観測されるかを、そのキャストフィルムの伝導度を中性とヨウ素ドープ状態で比較することにより観測する。さらに溶液中での金微粒子の自己会合挙動について検討する。ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)は、最も成功した導電性高分子であるが、その部分構造であるEDOT(E)のオリゴマーは、酸素置換基の高い電子供与性によりカチオン種を高度に安定化させうるものの、3量体(E3)で既に難溶であるため、そのオリゴマーのラジカルカチオン種のπダイマー形成能に関する研究は限定的であった。本研究において、可溶性のエチル基を2個組み込んだプロピレンジオキシチオフェン(ProDOT(P))とE体を組み合わせた混合オリゴマー分子を探索し、その中でE2-P(Et)2体の両端をメチルチオ基でキャップした分子が、可溶性、ラジカルカチオン種の安定性、およびπダイマー形成能を併せもつ分子であることを見い出した。さらに、EDOTやProDOTのみで構成されるオリゴマーでは、第1酸化電位と第2酸化電位が融合し、ラジカルカチオンがジカチオンと中性種へと不均化してしまうのに対し、今回合成したE2P2体では、E2部分がP2部分よりドナー性が高いために第1酸化電位と第2酸化電位が有意に拡がり、不均化が起こりにくくなったために、ラジカルカチオン状態が安定化できたため、πダイマー形成能を示すことも明らかにした。一方、2個のイソプロピル基を導入したProDOTモノマーの合成が可能であることを確認し、その3量体の両端をメチルチオ基でキャップした分子P(iPr)3を合成した。さらにP(iPr)3をSbCl5で化学的に酸化し、再結晶させたところ、ラジカルカチオンとジカチオンが混在したと思われる単結晶が得られ、そのX線結晶解析の結果から、オリゴマーのπ系が嵩高いイソプロピル基により引き離されることが示され、この部分がπ系を被覆する効果があることがわかった。EDOTとProDOTを組み合わせたオリゴマーユニットがπダイマー形成能を示すことを明らかにした。また、イソプロピル基を導入したProDOTがπ系を被覆する効果を示すことも確認できた。

このE2P(Et)2ユニットを金微粒子上にチオラートとして組み込むために、チオール基の前駆体であるSCN基をもつ誘導体MeS-E2P(Et)2-SCNの合成法を検討した。E2P(Et)2は高いHOMO準位をもつため、一般に用いられているSCN基の導入法では容易に分解することがわかった。そのため、種々の方法を検討し、中程度の収率でSCN基を導入し、MeS-E2P(Et)2-SCNとして単離する方法を確立することができた。さらに、合成したMeS-E2P(Et)2-SCNを水素化リチウムアルミニウムでチオール体に還元した後、常法により金微粒子を作成したところ、MeS-E2P(Et)2-Sが配位した金微粒子が合成できることを確認した。EDOTとProDOTを組み合わせたオリゴマーユニットに、チオールの前駆体となるSCN基を導入する方法を確立した。またその混合オリゴマーのチオールを配位子させた金微粒子の合成にも成功した。末端基R=SHをもち、末端基側から2個ProDOTで被覆させたEDOT混合の部分被覆4量体を合成し、金微粒子上に吸着させる。さらに酸化種の安定性とπダイマー形成能を確認して行く。EDOTとProDOTを組み合わせたオリゴマーのチオール体と、金微粒子上に配位させたその混合オリゴマーとの違いを各種スペクトルで確認する。また電気化学測定により、金微粒子上の混合オリゴマーのラジカルカチオン種の安定性を検討する。また、金微粒子間で混合オリゴマーのπダイマー形成を介する伝導パス形成が観測されるかを、そのキャストフィルムの伝導度を中性とヨウ素ドープ状態で比較することにより観測する。さらに溶液中での金微粒子の自己会合挙動について検討する。
アウトソース型データベースにおける類縁遺伝子の秘匿検索

MEDLINEアブストラクトのような生物医学文献から疾患に関連する遺伝子を探索する手法が多数提案されている.疾患と遺伝子の関連の度合いは,その疾患名と遺伝子名が共出現する文献の数で測定することができる.本研究では,文献集合から特定の疾患に関連する遺伝子群を抽出し,それらを特有性の観点から順位付けするアルゴリズムを提案した.これにより副作用の可能性が小さい関連遺伝子を識別することが可能になり,効率的な創薬に貢献できる.提案手法は遺伝子間の用語共起頻度に基づいて疾患との推移的な関連性についても考慮する.更に,公開されているデータセットを用いて提案手法の精度評価を行った.これまでに,個人差や疾患の原因になると言われている一塩基多型の塩基配列を対象とした,データアウトソーシング環境におけるプライバシー保護検索手法を提案し,実装を行って効率性を評価した.本研究では当初,一般的な類縁遺伝子の検索を想定していたが,遺伝子間の類似度を測る編集距離計算や大規模データセットとの照合が必要となるといった計算コストの観点から制約が厳しく,より現実的に応用が可能な問題設定とした.具体的には,特定の疾患に関連することが知られる遺伝子群のみを検索対象とし,類縁の範囲を一塩基多型に絞ることでプライバシー保護アルゴリズムの選択や照合方法において計算効率の改善を図った.提案手法を計算機上に実装し,照合に使う種々のパラメータやデータセットの特性を変化させて効率性の評価を行った結果,この制約は遺伝子を用いた疾患の診断を行う際には十分現実的なモデルであると考える.ただし,更なる効率化の可能性が残されており,今後の課題としている.この他,関連する研究成果として,生物医学文献における遺伝子と疾患の共起ネットワークから隠れた関連性を評価する手法を提案した.本手法は,外部で管理されているグラフ構造のデータベースに対して利用者の部分的な遺伝子疾患ネットワークを問合せとして未知の関連性を予測する際に,自身の問合せ内容を保護しながら結果を得る問題に応用できる.ただし,本応用についての具体的な手法や評価は今後の課題としている.MEDLINEアブストラクトのような生物医学文献から疾患に関連する遺伝子を探索する手法が多数提案されている.疾患と遺伝子の関連の度合いは,その疾患名と遺伝子名が共出現する文献の数で測定することができる.本研究では,文献集合から特定の疾患に関連する遺伝子群を抽出し,それらを特有性の観点から順位付けするアルゴリズムを提案した.これにより副作用の可能性が小さい関連遺伝子を識別することが可能になり,効率的な創薬に貢献できる.提案手法は遺伝子間の用語共起頻度に基づいて疾患との推移的な関連性についても考慮する.更に,公開されているデータセットを用いて提案手法の精度評価を行った.一塩基多型(SNP)とは,標準的な塩基配列と一塩基が異なることであり,各個人差の原因とも言われていることから個人向け医療への応用が期待されている.一方,コスト削減のため,データベースの運用管理をアウトソースすることがある.このようなサービスを利用してSNP検索システムを実現する場合,委託先の管理者からも利用者のSNP情報を秘匿化できることが望ましい.攻撃者が背景知識を持つ場合,暗号化されたデータや問合せの頻度を用いた攻撃に対する耐性を持つ必要がある.本年度は,ハッシュに基づく索引構造と秘匿検索プロトコルを用いて,プライバシー保護SNP検索システムを実装し,その効率性について評価した.具体的には,既存のDNA配列に対するハッシュ型の索引付け手法を基に,統計的頻度解析攻撃に対して耐性のあるように改良を加えて索引構築方法を考案した.索引とクライアントから送信されたデータとの照合方法には,秘匿共通集合プロトコルを採用してSNP間の配列の類似性を評価した.更に,本提案方式を実装し,様々なパラメータを実データを考慮して変化させ,効率性の評価を行った.また,ある特定の診断をするために選択したSNP集合と無関係な対象について,これらと照合計算を行うのは無駄であるので,すべてではなくダミーの照合対象を確率的に選択することによって安全に照合計算を省略する方式を提案した.これにより大幅に処理が効率化されることが確認できた.これまでに,個人差や疾患の原因になると言われている一塩基多型の塩基配列を対象とした,データアウトソーシング環境におけるプライバシー保護検索手法を提案し,実装を行って効率性を評価した.本研究では当初,一般的な類縁遺伝子の検索を想定していたが,遺伝子間の類似度を測る編集距離計算や大規模データセットとの照合が必要となるといった計算コストの観点から制約が厳しく,より現実的に応用が可能な問題設定とした.具体的には,特定の疾患に関連することが知られる遺伝子群のみを検索対象とし,類縁の範囲を一塩基多型に絞ることでプライバシー保護アルゴリズムの選択や照合方法において計算効率の改善を図った.提案手法を計算機上に実装し,照合に使う種々のパラメータやデータセットの特性を変化させて効率性の評価を行った結果,この制約は遺伝子を用いた疾患の診断を行う際には十分現実的なモデルであると考える.この他,関連する研究成果として,生物医学文献における遺伝子と疾患の共起ネットワークから隠れた関連性を評価する手法を提案した.