hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アメーバ性角膜炎迅速診断法に応用可能なアカントアメーバ特異抗原蛋白質の同定と発現

アカントアメーバのヒト角膜上皮細胞に対する細胞障害性を検討した結果、従来は非病原性とされていた遺伝子型にも傷害性が認められた。この結果は現在用いられている18SrRNA遺伝子による病原性の分類は、角膜炎に関わる病原性を正確に反映するものでは無いことを示唆するものであった。またアカントアメーバが分泌するプロテアーゼが細胞傷害性に大きく影響する可能性は低いこと、さらにはアメーバ性角結膜炎の原因の一つにインターフェロン産生が関与していることが示唆される結果が得られた。病原性種のcDNAライブラリーを作製しウサギ抗体を用いてスクリーニングを実施したが、陽性クローンは得られなかった。本研究は、アカントアメーバの特異抗原蛋白質を標的としたより簡便で迅速な免疫学的検出・同定法開発の基礎となる、アカントアメーバの特異抗原蛋白質の同定を目的として、当該年度は以下の実験を実施した。1)ヒト角膜上皮培養細胞を用いた細胞障害性の検討ヒト角膜上皮培養細胞を用いたAcantahmoeba病原性の評価方法を検討した。病原性の異なるアメーバ(A. castellani、A. polyphaga、A. palestinensisおよびA. astronyxsis)の細胞傷害性を、ヒト角膜上皮細胞(HCE-T)を用いて比較した。その結果、病原性種とされている2種(A. castellanii、A. polyphaga )および非病原性種とされている1種(A. palestinensis)に細胞傷害性が確認された。一方、非病原性種とされている遺伝子型7(T7)であるA. astronyxis 30137株では細胞障害性が認められなかった。現在、細胞傷害性をLactate Dehydrogenase(LDH)で定量化する予備実験中であり、今後はさらに詳細な解析が可能になることが期待される。また、A. castellaniにおいては、昨年度に作製したウサギポリクローナル抗体を用いて中和試験をおこなった結果、。血清をそれぞれ最終濃度50倍、100倍希釈まで細胞傷害性を阻止した。2)蛋白質の解析についてA. polyphaga, hatchetti,およびcastellani(環境およびヒト由来株)のSDS-PAGEをおこなったが、泳動パターンに大きな違いは見られなかった。A. castellaniヒト由来株は、ウサギ免疫血清を作成し原虫抗原のウエスタンブロット解析を行った。現在は当該の抗体を用いて、他のAcanthamoeba属原虫との抗原性の違いを検討中である。アカントアメーバの病原性に関わる抗原蛋白質については未だ明らかになっていない部分が多く、また現在の18SrRNAに基づく病原性種の分類法は、同じ種名のものが別の遺伝子型に分類されるなど分類結果に矛盾が生じる等、新たな分類法の確立が望まれている。そこで本研究では病原性を規定する因子の同定の基礎となるデータの蓄積を目的として次の実験を実施した。1)細胞障害性について:18S rRNA遺伝子による病原性および非病原性種について、ヒト角膜上皮細胞に対する細胞障害性を検討した。その結果、病原性種として分類されている遺伝子型T4であるA. castellani、A. palestinensis、A. hatchettiおよびA. polyphagaではすべての細胞が破壊される強い細胞傷害性が認められた。また従来は非病原性として認識されていた遺伝子型T6であるA. palestinensisにも同様に細胞傷害性が認められた。一方非病原性遺伝子型T7であるA. astronyxsisでは細胞障害性は認められ無かった。これらの結果は、現在普及している18S rRNA遺伝子による病原性の有無の分類は、角膜炎に関わる病原性を正確に反映するものでは無いものであることを示唆するものであった。2)病原性種A. castellaniiの抗原遺伝子同定の試み:A. castellanii 50492株のcDNAライブラリーを作製した。cDNAライブラリーのタイトレーションを実施した結果、オリジナルライブラリーで2.2 x 10の6乗pfu/ml、増幅ライブラリーで6.6 x 10の9乗pfu/mlであった。このライブラリーを、A. castellanii 50492株に対するウサギポリクロナール抗体を用いてイムノスクリーニングを実施したが、陽性クローンは得られなかった。アカントアメーバは局所での寄生はするが全身感染しないため感染血清の確保が難しく、代替として用いたアメーバ破砕抗原への免疫血清ではスクリーニングに適した抗体を得られなかったことがクローンを得られなかった原因であると考えられた。本研究は、アカントアメーバの特異的抗原蛋白質を標的としたより簡便で迅速な免疫学的検出・同定法開発の基礎となる、アカントアメーバの特異的抗原蛋白質の特定を目的とする。

本年度は、角膜炎患者由来のアカントアメーバ病原性株(Acantahmoeba castelanii)の栄養体に特異的に発現されている抗原蛋白質を、環境由来の非病原性株との比較することによって解析する事を目的に、以下の実験を実施した。1.解析用Acanthamoeba種および株の入手:解析用としてATCCよりA. castellanii、2株(環境由来株および角膜炎患者由来株)、A. polyphaga、1株(角膜炎患者由来株)、A.hatchetti、1株(環境由来株)を入手し、PYGC無菌培地で栄養体を継代維持した。また河川水等からのAcanthamoeba環境株の分離を試みた。その結果、ATCCからの4株については栄養体の増殖が認められ現在遺伝子型の解析を進めている。また10種類の環境試料からのAcanthamoeba株の分離を試みたが、非病原性の遺伝子型の分離には至っていない。2.病原性A. castellaniiに対するポリクロナール抗体の作製:病原性株に特異的に発現している蛋白質解析を実施するため、角膜炎患者由来のA. castellanii ATCC 50492株の可溶化蛋白質に対するウサギポリクロナール抗体の作製を試みた。PYGC培地で無菌的に培養したA. castelanii ATCC30234株栄養体の可溶化蛋白室でウサギ2羽を6週間免疫しポリクロナール抗体を作製し、ELISA法により抗体価上昇を確認した。当初の予定よりやや遅れている理由は以下の通りである。1.次世代シークエンサーを用いたA. castellanii cDNAの網羅的な比較解析を実施する予定で準備を進めていたが、方法として適切でない事が判明し、年度途中よりcDNAライブラリー構築からやり直したため。2.環境分離株の無菌培地への馴化に時間を要してしまい、HCE-T細胞への細胞障害性の検討を行なえなかったため。3.年度途中より1名の分担研究者が休職したため。当初の予定より達成が遅れている理由は以下の通りである。1. Acantamoeba ATCC株のPYGC培地への馴化に時間がかり、充分な細胞数を得られるまでに時間がかったこと。2.環境水からの非病原性株の分離培養が出来なかったこと。3. 23年度より1名の分担研究者が休職したこと。(24年度から復職)4.以上の要因により、病原性および非病原性株の蛋白質、遺伝子レベルの解析を進める事が出来なかった。1)Acanthamoeba病原性種に特異的な蛋白質の解析A. castellaniiのcDNAライブラリーを抗アカントアメーバウサギ抗体によりイムノスクリーニングし、選択したクローンのcDNAの塩基配列を特定し、病原性Acanthamoebaで発現している抗原蛋白質を同定する。2)既報の病原性関連因子と細胞傷害性の関連性の検討既報の病原性に関連するといわれる分子(mannose-binding protein: MBP, serine protease, cysteine protease)については、いまだデータベース上の情報が殆どない。
正常および難聴モデルマウス内耳の細胞・細胞外基質間の接合とインテグリンの局在

正常マウスの蝸牛外側壁における膜貫通型糖タンパクbetal-integrinの局在を、高解像光学顕微鏡レベルで検討した。betal-integrinは蝸牛血管条の辺縁細胞の基底側ならびに中間細胞に発現していた。その発現の時期を出生0日から出生60日に至るまで内耳器官形成の過程で観察したところ、生後12日から15日の間にbetal-integrinの発現強度は飽和しており、血管上の組織学的構造が成熟する時期に一致していた。このbetal-integrinは腎の発生において上皮系細胞と間葉系細胞が接合する際に必須に発現することが報告されており、内耳の器官形成においても上皮系細胞である辺縁細胞と間葉系細胞である中間細胞の接合に重要であることが示唆された。ヒト遺伝性難聴DFN3のモデルであるマウス(Brn4-knockout mouse、癌研究所細胞生物部より供与)の蝸牛外側壁の超微細構造を透過型電子顕微鏡により観察した。このマウスではラセン靭帯の線維細胞の異常や細胞外基質の減少が認められたが、血管条の異常は認められず、辺縁細胞および中間細胞、ならびにその接合部は正常様の形態を呈していた。この動物では線維細胞および細胞外基質に異常が見られたことから、分子レベルではintegrin groupのいずれかの異常が示唆されたが、血管条の構造およびbetal-integrinの発現は保たれていた。以上から、betal-integrinは蝸牛外側壁の器官形成に関与する重要な分子であるが、遺伝性難聴DFN3に関しては直接的な影響を与えていないことが判明した。正常マウス内耳の細胞・細胞外基質間の接合部を形態学的にまた抗インテグリン抗体を用いて免疫組織化学的に解析していく上で、本年度の研究において以下の知見を得た。1.界面活性剤で処理した内耳蝸牛の凍結割断組織を走査型電子顕微鏡を用いて観察した。(1)コルチ器を構成する有毛細胞および支持細胞の細胞接合部位や、支持細胞と蝸牛基底板の細胞・細胞外基質間の接合部を裏打ちする部分にはアクチンに相当する非常に密な細胞骨格構造が認められ、これらを微小管束が連結する規則的な3次元的ネットワークが認められた。この構造は音刺激の振動受容器であるコルチ器の剛性を維持する上で重要な役割を担っていることが示唆された。(2)有毛細胞不動毛間の細胞外架橋構造が、脱膜処理を行った試料においても不動毛の細胞骨格に連結されており、その接合部には径50-70ナノメートルの円盤状の構造が認められた。これらの構造は不動毛間の細胞外架橋構造の付着部にあると考えられている機械電気変換イオンチャンネルが作動する際に、その働きを修飾する可能性があると考えられた。2.抗β1インテグリン抗体(ケミコン社より市販、カタログNo.MAB1997)を用いて成体および発生期のマウス蝸牛におけるβ1インテグリンの発現部位を免疫組織化学的に光学顕微鏡レベルで観察した。蝸牛外側壁の血管条にβ1インテグリンの発現が認められた。発生0日より弱い発現が認められ、生後15日目に染色強度は成体のレベルに達していた。この時期はマウス蝸牛の血管条の成熟と内リンパ電位の形成時期に一致しており、β1インテグリンが血管条の器官形成に関与している可能性が示唆された。
顎関節症;形態変化と滑液成分の関連-破骨細胞を動かす因子に着目して-

本研究の目的は、顎関節治療の一環として行なわれる関節腔洗浄療法の治療の際に採取される滑液を生化学的に解析するとともに、解剖学的所見と臨床症状を調査し、その関連性を追及することである。本年度におこなった内容は以下の通りである。1.北海道大学病院歯科診療センターを受診しclosed lockを伴う顎関節症患者の顎関節腔内滑液を採取した。今回はさらにそのサンプル数を増やして追試をおこなった。サンプルの上清のみを生化学的分析に用いた。生化学的分析としてはEIA kitにてプロスタグランジン濃度を測定した。またその測定したプロスタグランジン濃度と顎関節の臨床症状および検査結果の関連性を調査した。臨床症状は、開口時摂食時の疼痛度をVASにて評価するとともに開口度を測定した。解剖学的所見はMRIにて骨変化を評価し、関節炎・軟骨変化・癒着に関しては関節穿刺術時に同時に行なわれる関節鏡所見にて評価した。プロスタグランジン量と骨変化・関節炎・軟骨変化・癒着の重症度および臨床症状との相関については現在検討中である。本研究の目的は顎関節治療の一環として行なわれる関節腔洗浄療法の治療の際に採取される滑液を生化学的に解析するとともに、解剖学的所見と臨床症状を調査し、その関連性を追及することである。本年度におこなった内容は以下の3つである。1.北海道大学病院歯科診療センターを受診し、関節腔洗浄療法を受けた患者38名(男性3名、女性35名)の滑液の生化学的分析をおこなった。関節炎マーカーとしてprostaglandin E_2(PGE_2)についてERISAをもちいて計測した。その結果、15名(39.5%)にPGE_2が検出された(70.2ng/mg protein)。同時にタンパク量も測定を行い、PGE2検出群(0.912mg/ml)で非検出群(0.684mg/ml)に対して有意に高い値となった。2.上記患者の解剖学所見(MR所見、関節鏡所見)をPGE_2検出群、非検出群の2群間にて検討した。その結果、骨変化および退行性変化ではPGE_2検出群が有意に重症度の高い評価となった。また癒着に関しても有意差はないもののPGE_2検出群に高い評価となった。3.PGE2検出群の2名において頭部X線規格写真の分析(解剖学的分析)を行ったところ、下顎枝後縁(G-Z-N)の前傾が2症例ともに認められた。来年度はさらに症例数を増やすとともに他のサイトカインについて分析をおこなう。また希釈滑液からの顎関節滑液細胞の単離、培養を試みるとともに骨吸収抑制剤の効果についても検討を行う予定である。本研究の目的は顎関節症治療の一環として行われる関節腔洗浄療法の治療の際に採取される滑液を生化学的に解析するとともに、解剖学的所見と臨床症状を調査しその関連を追及することである。本年度に行なった内容は以下の3点である。1.北海道大学病院歯科診療センターを受診しclosed lockを伴う顎関節症患者の上関節腔内滑液を採取した。その後サンプルを3000×gで10分間遠心分離し、上清のみを生化学的分析に用いた。生化学的分析としてはenzyme immunoassay kitにてプロスタグランジン濃度を測定した。その結果、プロスタグランジン量と骨変化の重症度に有意な相関が認められた。しかし関節炎、軟骨変化、癒着の重症度とプロスタグランジン量に相関は認められなかった。2.上記患者の滑液サンプルを用いてサイトカイン(IL-1β,-6,TNF-α)に関してenzyme immunoassay kitを用いてサイトカイン濃度を測定を行なった。3.上記患者の滑液サンプル中の滑膜細胞の単離を行ない、10%FCS含有α-MEMにて培養を試みている。その細胞の性質を分析するとともに同細胞に対する骨吸収抑制剤の効果について検討を行なう予定である。
心肥大の発症機序に関する分子生物学的研究とその臨床応用

(1)基礎的研究(a)インスリン様増殖因子による心筋細胞肥大(b)内因性エンドセリンによる心筋肥大われわれは以前、ラット培養心筋を用いて、血管収縮物質であるエンドセリン(ET-1)が心筋特異遺伝子発現の亢進を伴う心筋肥大を誘発することを示した(Circ.Res.1991;69:209-215)。本研究では、心筋細胞においてpreproET-1(ppET-1)のmRNAが発現していること、それがangiotensin II(Ang II)により亢進されることをNorthern blot法とin situ hybridization法により示した。さらに内因性のET-1が実際にオートクリン/パラクリン因子として心筋細胞自体に作用している可能性を、最近開発されたETA receptor antagonist(BQ123)を用いる方法、およびppET-1に対するantisense oligonucleotideを用いる方法で示した(J.Clin.Invest.1993;92:398-403)。(2)臨床的研究本研究で、拡張型心筋症および肥大型心筋症の左室心筋において、実験的心肥大で心肥大のマーカーとして用いられるskeletal α-actin mRNAが、肥大の見られない患者群に比べ、増加していることが示された(論文投稿中)。初年度は、ラット心筋培養をもちいたin vitro study中心に行なった。われわれは最近、エンドセリン-1(ET-1)が培養心筋細胞に対して肥大作用をもつことを示した(Circ.Res.1991)ので、本年度はラット培養心筋細胞における、内因性ET-1のオートクリン機構による心筋肥大作用について、ETA receptor antagonistであるBQ-123を用いた実験などで検討した。まずラット培養心筋細胞において、ppET-1mRNAが発現していることがNorthern blotおよびin situ hybridizationにて示された。ppET-1mRNAレベルは、アンギオテンシンII(AngII)、ET-1およびTPAにより30分後をピークに亢進された。つぎに内因性のET-1が実際にautocrine factorとして、心筋細胞自体に作用しているかどうかを検討した。まずBQ-123はET-1によるロイシン取り込みの亢進をdoseーdependentに抑制した。さらに、BQ-123はAngIIによるロイシン取り込みの亢進も同様に抑制した。また、ppET-1のcoding regionに対するantisense oligonucleotideはppET-1mRNAをブロックすることにより、AngIIによるロイシン取り込みの亢進を抑制した。これらのことは、AngIIによる心筋肥大に、内因性ET-1が関与することを示唆すると考えられた。以上により、ET-1が心筋細胞により産生され、内因性ET-1がAngIIによる心筋肥大誘発に関与することが示された。またin vivoにおいてもBQ-123が圧負荷による心肥大を抑制することが示唆された。(1)基礎的研究a)インスリン様増殖因子による心筋細胞肥大b)内因性エンドセリン-1による心筋細胞肥大以前われわれは、血管作動物質であるエンドセリン-1(ET-1)がラット心筋培養細胞に対して、強い肥大誘発作用を持つことを示した(Circ.Res.1991:69:209-215)。本年度はその研究をさらに進展させ、(1)心筋細胞がET-1を産生すること、(2)心筋細胞で産生されたET-1が、オートクリン/パラクリン因子として、心肥大の誘発に関与していることをin vitroで示した(J.Clin.Invest.1993;92:398-403)。(2)臨床的研究われわれは以前、RT-PCR法を用いて心筋生検サンプルより、心筋内のmRNA量を定量化するシステムを開発した(J.Mol.Cell Cardiol.1991;23:1117-1125)。本年度は実際に、各種心疾患患者の心筋生検サンプル中のmRNA量を定量化した。その結果、拡張型心筋症および肥大型心筋症の左室心筋において、実験的心肥大で心肥大のマーカーとして用いられるskeletal α-actin mRNAが、肥大の見られない患者群に比べ、増加していることが示された(論文投稿中)。
細胞内マグネシウム濃度変化によるG蛋白質制御機構の計算機シミュレーションによる解明

Mg^<2+>イオンの局所的濃度変化によるG蛋白質の制御機構を解明すべく、以下のことを行った。1.G蛋白質・生体膜・イオン複合体モデルの自動構築プログラムの開発2.ラフトモデルの分子動力学シミュレーションによる生体膜界面の特性の検討3.脂質二重膜モデルのライブラリー拡充とデータベースの構築1.の結果、および、これまでの研究成果を博士論文としてまとめあげた。今後、同内容に追加計算の結果を加え、国際誌に投稿する予定である。2.は、前年度に開発した生体膜構築プログラムGLYMMを用いて、ラフトモデルを構築し、その分子動力学シミュレーションを行い、生体膜界面の電気特性、および、イオン濃度を解析した。その結果を、アルツハイマー病の主因であるアミロイドβのラフト上凝集と絡め、論文としてまとめ、国際誌に投稿した。Reviewerからの意見を参考に再計算をし、再投稿を予定している。脂質分子の違いによって、膜界面でのMg^<2+>イオンの局所的濃度変化が起こるかを明らかにするため、GLYMMを用いて、計90種類の異なる脂質分子から成る脂質二重膜モデルのシミュレーションを行い、3.の膜ライブラリーを構築した。結果をデータベースとして構築し、膜界面でのMg^<2+>イオンの挙動を追う基盤を構築した。データベースは学外の研究者にも使ってもらえるよう公開している。3.の内容も博士論文としてまとめた。今後、加筆修正し、国際誌に投稿する予定である。計算機シミュレーションを用いて、Mg^<2+>イオンの局所的濃度変化によるG蛋白質の制御機構を解明すべく、以下のことを行った。(1)Mg配位型とMg解離型G蛋白質の分子動力学計算(2)糖鎖自動構築プログラムの開発(ラフト構築のため)(3)生体膜モデル(ラフトモデル)の構築プログラムの開発とその分子動力学シミュレーション(4)蛋白質・生体膜・イオン複合体のモデル構築プログラムの開発(5)G蛋白質の生体膜界面における分子動力学計算・構造予測(1)の結果、Mgイオンによる低分子量Gタンパク質の制御機構を明らかにすることができた。この結果は、論文としてまとめ、現在、投稿準備中である。(2)、(3)はVMDというソフトウェアのプラグインとしてプログラムを構築した。このプログラムを用いて、ラフトモデルを構築し、その分子動力学シミュレーションを行い、ラフトモデルの性質を再現することに成功した。そして、この結果を今夏のCBI学会2004年大会、および、今冬の生物物理学会年会にて発表した。さらに、今春の日本薬学会物理系部会フィジカルファーマフォーラム2005でも発表予定である。また、本プログラムを用いた応用研究として、アルツハイマーβ蛋白質のラフト膜上での凝集機構の解明も併せて行い、実験結果を裏付けるシミュレーション結果を得ることができた。(2)、(3)のプログラムを利用して、(4)のタンパク質・生体膜・イオン複合体モデルの構築を行い、生体膜に低分子量Gタンパク質であるH-Rasを結合させ、(5)の分子動力学計算を行った。この結果は、今春の日本薬学会第125年会で発表予定である。(1)Mg配位型とMg解離型G蛋白質の分子動力学計算(2)生体膜モデル構築プログラム"GLYMM"の開発(3)脂質二重膜モデルのライブラリー構築(4)G蛋白質・生体膜・イオン複合体モデルの自動構築プログラムの開発(1)の結果を論文としてまとめ、Journal of the American Chemical Societyに投稿し、採択された。(2)は、GLYMMという名前を付け、VMDのプラグインとしてプログラムを構築した。現在も開発を継続している。このプログラムを用いて、ラフトモデルを構築し、その分子動力学シミュレーションを行った。その結果を、日本薬学会物理系部会PPF2005で発表し、総合優秀論文賞を受賞した。脂質分子の違いによって、膜界面でのMg^<2+>イオンの局所的濃度変化が起こるかを明らかにするため、(2)のプログラムを利用して、異なる脂質分子から成る脂質二重膜モデルのシミュレーションを行い、(3)の膜ライブラリーを構築した。現在までに、POPC, POPE, POPS, DPPC, DPPE, DPPS, DMPC, DMPE, DMPS, N-lauryl-SM, N-myristoyl-SM, N-palmitoyl-SM, N-oleoyl-SM, N-arachidoyl-SMの計15種類の計算を終了している。今後さらに種類を増やし、結果をデータベースとして構築するとともに、膜界面でのMg^<2+>イオンの挙動を追う予定である。(2)のプログラムを拡張して、(4)のタンパク質・生体膜・イオン複合体モデルを自動で構築するプログラムを開発し、生体膜にGタンパク質共役型受容体であるウシロドプシンを自動で埋め込むことに成功した。

2.は、前年度に開発した生体膜構築プログラムGLYMMを用いて、ラフトモデルを構築し、その分子動力学シミュレーションを行い、生体膜界面の電気特性、および、イオン濃度を解析した。その結果を、アルツハイマー病の主因であるアミロイドβのラフト上凝集と絡め、論文としてまとめ、国際誌に投稿した。Reviewerからの意見を参考に再計算をし、再投稿を予定している。脂質分子の違いによって、膜界面でのMg^<2+>イオンの局所的濃度変化が起こるかを明らかにするため、GLYMMを用いて、計90種類の異なる脂質分子から成る脂質二重膜モデルのシミュレーションを行い、3.の膜ライブラリーを構築した。結果をデータベースとして構築し、膜界面でのMg^<2+>イオンの挙動を追う基盤を構築した。データベースは学外の研究者にも使ってもらえるよう公開している。3.の内容も博士論文としてまとめた。今後、加筆修正し、国際誌に投稿する予定である。
フォーマル手法およびシミュレーション手法の統合によるハードウェア検証の効率化

フォーマル手法およびシミュレーション手法はハードウェア検証における2つの方式として実用的に用いられてきている.しかし,この2つの方式を組み合わせる方法については,まだ十分研究されていない.本研究では,カバレッジと呼ばれる量的基準に関して,シミュレーション手法で得られた結果をもとに,達成度が不足している部分に対してフォーマル手法を適用することにより,カバレッジの改善が見られることを,数千ゲート程度のブロックモジュールに対する実験によって示した.フォーマル手法およびシミュレーション手法はハードウェア検証における2つの方式として実用的に用いられてきている.しかし,この2つの方式を組み合わせる方法については,まだ十分研究されていない.本研究では,カバレッジと呼ばれる量的基準に関して,シミュレーション手法で得られた結果をもとに,達成度が不足している部分に対してフォーマル手法を適用することにより,カバレッジの改善が見られることを,数千ゲート程度のブロックモジュールに対する実験によって示した.SoC(システム・オン・チップ)など大規模な集積回路の設計においては,設計検証工程の効率化が依然課題となっている.これに対処すべく,近年,多くの新しい手法や技術が提唱・実用化が進んでいる.主な技術として,シミュレーション手法とフォーマル検証手法が用いられているが,この2つの方式はばらばらに適用されているのが実情である.2つの方式を統合する方法については,ほとんど研究が行われていない.本研究では,一方の方式で検証を行った場合の結果を,他方の方式での検証に利用する手法の確立を目指す.さらに,2つの方式をタイトに組み合わせることにより,より網羅性の高いシームレスな検証結果を効率よく得る手法の確立を目指す本年度は,まず,フォーマル検証の過程で得られる中間的な情報を,シミュレーション手法に転用する手法について検討した.有界モデル検査手法をベースとした手法の検討を行った.有界モデル検査では,SATソルバーが内部エンジンとして用いられているが,有界モデル検査を行ったときに,生成される矛盾節と呼ばれる論理式を,SATソルバー実行時に取り出して,その後,シミュレーション用テストベンチにおいて,制約(満足しなければならない条件)として与えるアルゴリズムを確定した.シミュレーションにおける制約は,制約付きランダムパタン生成の利用を想定しているが,シミュレーションは有界モデル検査と異なり,制約が各サイクル毎に独立して有効になるため,複数のサイクルにまたがる制約を処理することができない.このため,1サイクルにのみ言及している制約を用いることを考えている.現在,考案したアルゴリズムについて実装を進めているSoC(システム・オン・チップ)など大規模な集積回路の設計においては,設計検証工程の効率化が依然課題となっている.主な技術として,シミュレーション手法とフォーマル検証手法が用いられているが,この2つの方式はばらばらに適用されているのが実情である.2つの方式を統合する方法については,ほとんど研究が行われていない.本研究では,一方の方式で検証を行った場合の結果を,他方の方式での検証に利用する手法の確立を目指す.さらに,2つの方式を組み合わせることにより,より網羅性の高い検証結果を得る手法の確立を目指す.23年度は,22年度に検討した,有界モデル検査の途中で得られる矛盾節をシミュレーション用テストベンチで制約として与える手法の実装を主として行った.シミュレーションでは制約が各サイクル毎に独立して有効になるため,複数のサイクルにまたがる制約を処理することができず,1サイクルのみに言及している制約を用いている.人工的に作成した小規模な順序機械の例に対しては,ランダムシミュレーションでは,3時間以上かかってもカバーできない状態に,本手法では20秒前後で到達できることを確認できた.現在,この結果をもとに,さらに実用的な例題について実験を進めようとしている.そのためには,ハードウェア記述言語によって作成された設計例からSATソルバーに入力するための記述を得て,本手法により得られた制約を元の設計記述に埋め込む必要がある.商用ツールを利用してこの変換を行うと最適化機能により,制約と元の記述との対応関係が大きく損なわれ,本手法の効果が確認できないことが判明した.フォーマル検証実験用に作成されたベンチマーク例題を用いた計算機実験を行うよう変更して,このために変換ツールの実装を行っている.並行して,シミュレーション結果をフォーマル検証に利用する手法についても検討を行った.SoC(システム・オン・チップ)など大規模な集積回路の設計においては,設計検証工程の効率化が依然課題となっている.主な技術として,シミュレーション手法とフォーマル検証手法が用いられているが,この2つの方式はばらばらに適用されているのが実情である.2つの方式を統合する方法については,ほとんど研究が行われていない.本研究では,一方の方式で検証を行った場合の結果を,他方の方式での検証に利用する手法の確立を目指している.24年度は,23年度に検討・実験した,有界モデル検査においてSATソルバから得られる途中結果を,シミュレーション用テストベンチで制約として与える手法を,より実用的な設計例に対して適用する実験を行った.この手法は,複雑な論理条件を含む設計例では,カバレッジの改善に有効であることが,前年度の予備実験で確認されていたが,実用例では実際に効果がある例を確認することができなかった.このため,SATソルバの利用方法を改変することとした.具体的にはランダムシミュレーションではカバレッジをあげにくい信号線に対して,できるだけ異なるパターンを複数生成するように改変したSATソルバを適用することとした.このようにして得られたシミュレーションパタンをテストベンチで用いることによって,値を変えにくい信号線の値をより多く変化させることにより,全体のカバレッジを増大させる.特にトグルカバレッジに注目して,この手法を設計例に適用したところ,内部の状態変化のための論理条件が複雑であるような設計例に対しては,ランダムシミュレーションではカバーできなかったポイントをカバーできるようになり,また,カバーしにくかった信号線を特定の評価指標で評価したところ,2倍以上のトグル発生の改善が確認できた.

小規模な例題では効果を確認できたが,実設計例に対しては,9.で述べたように,利用している商用ツールの特性によって,効果を確認するための計算機実験を行うことができなかったため.24年度が最終年度であるため、記入しない。基本的には本来の計画通り実装と計算機実験を進める予定である.ただし,上記で述べたようにツール上の問題については,フォーマル検証実験用のベンチマークを利用することにより対応する予定であり,変換ツールの作成などそのための準備を進めている.24年度が最終年度であるため、記入しない。
超音波による微小気泡の凝集体形成を利用した生体内細胞デリバリー技術の創成

本研究により、細胞に特異的に付着する受容体を用い、細胞を包含した微小気泡の凝集体を形成した。さらに音響放射力を利用して細胞を運搬するための基本的な技術を開発した。微小気泡と細胞はそれぞれ別々の波長で励起発光するように染色した。水槽中に設置された複数の超音波音源からの音波が、蛍光顕微鏡の同一視野内に焦点を形成するような実験系を構築した。形成した音場中の空間的形状や位置を視野内で変化させ、凝集体の動態を画像処理により追跡した。その結果、微小気泡の破壊を押さえることにより、凝集体を制御可能な持続時間を向上させることに成功した。また、超音波照射位置精度を動物実験によって検証し、その有効性を確認した。近年、治療のために特別に調製した細胞を患者に注入する造血幹細胞移植や免疫細胞療法などの細胞移植治療が行われている。特定の部位を標的とする場合はカテーテルを用いる手段もあるが、通常は血流に任せる以外に送達手段が無く、副作用の心配もある。そのため、我々がこれまでに行ってきた音響放射力を利用した微小気泡およびその凝集体の動態制御のための技術を応用することにより、生体内で細胞を送達できる可能性が有る。本研究は、細胞の周囲に微小気泡を付着させた凝集体を形成することにより、超音波の音響放射力を利用して細胞を血流中で運搬するための技術を開発することを目的とする。本研究では、マウス由来のColon-26細胞と、それに特異的に付着するトランスフェリンを表面に付着させた微小気泡(バブルリポソーム)を用いた。微小気泡の細胞への接着を促進するため、懸濁液中に均一に超音波を照射するための円筒形チャンバを製作した。微小気泡と細胞をそれぞれ別々の波長で励起発光するように染色し、細胞表面に接着した微小気泡の量を計測したところ、チャンバ内で音圧100kPa-ppの正弦波、照射時間を30秒とした場合に、細胞の接着量が最も高くなることが分かった。またこの条件で作成された、微小気泡付き細胞を水中に浮遊させ、駆動用超音波として中心周波数5MHzで音圧300kPa-ppの正弦波の平面波を照射したところ、細胞の分布に変化をもたらすことに成功した。一方、微小気泡を接着させていない細胞に関しては、同様の実験での音波照射下でも細胞の位置は変化しなかった。本実験より、微小気泡を細胞に接着させることにより、音響放射力が細胞の動態に影響することが明らかとなった。現在,診断目的で使われている超音波造影剤すなわち微小気泡を用いた低侵襲治療の研究が盛んに行われている.また,細胞を利用した低侵襲ながん治療が開発されている.しかし,体内に投与した微小気泡や細胞の挙動は血流に依存し,体内で拡散するため,投与量に対して疾患部へ到達する量が低いという問題があった.今回は微小気泡の凝集体を用いて2つの試みをしている.1つは,治療応用可能な微小気泡の複数経路同時捕捉を検討した.生体内の血管は分岐を繰り返す複雑な構造をしており複数経路に同時に微小気泡を捕捉できれば治療効率向上が期待できる.2つめに細胞を包含した微小気泡凝集体の動態制御を検討した.静水中,流水中での細胞を包含する微小気泡凝集体の制御法を検証した.静水中の細胞を包含した微小気泡は超音波照射によって音波の進行方向へ誘導することができた.流水中では分岐を有する人工血管流路において所望の経路へと細胞を包含した微小気泡凝集体を誘導できた.本研究では、マウス由来のColon-26細胞と、それに特異的に付着するトランスフェリンを表面に付着させた微小気泡(バブルリポソーム)を用いている。前年度と同様の条件で、細胞を包含した微小気泡凝集体を形成した。微小気泡と細胞はそれぞれ別々の波長で励起発光するように染色している。ポリエチレングリコールモノメタクリレート(PEGMA)にて成形した微小閉空間に凝集体を含んだ懸濁液を封入し、蛍光顕微鏡にて観察する実験系を構築した。微小閉空間内に対して制御用の超音波を照射し、視野内の凝集体の動態を画像処理により追跡した。さらに、超音波の連続照射時間を調整し、凝集体が視野内に常に収まるように複数方向から制御用の超音波を照射することによって凝集体の移動距離を計測した。実験の結果、中心周波数7MHz以上では、照射時間が2secを超えると凝集体を動かすことはできなくなった。一方、中心周波数5MHz以下では、6secの照射時間内に最大1.5mm程度の距離を移動させることができた。またこれまでに用いた全ての周波数範囲において、音場内の最大音圧に比例して凝集体の移動距離は長くなった。微小気泡の共振周波数は10MHz以上であることから、高周波数では微小気泡の崩壊が進み、細胞の推進力が低下したと考えられる。本研究では、マウス由来のColon-26細胞と、それに特異的に付着する微小気泡(バブルリポソーム)を用いて微小気泡ー細胞凝集体を形成し、様々な超音波照射条件の下での凝集体の挙動を観測し、生体に応用するために必要な凝集体の形成条件と、照射音波の時間的または空間的な条件を検討した。

水槽中に設置された単板また2次元アレイトランスデューサが、蛍光顕微鏡の同一視野内に焦点を形成するような実験系を構築した。視野内にはポリエチレングリコールモノメタクリレート(PEGMA)にて成形した微小閉空間を設置し、凝集体を含んだ懸濁液を封入した。ここで形成した超音波音場の変化に対する、凝集体の挙動を計測した。中心周波数37MHzの範囲で、最大500kPa-ppの高音圧で凝集体を押し出す方法では、凝集体の初速度は音圧の2乗に比例して上昇することが分かった。また、その過程で凝集体を数秒10秒程度の連続照射に曝した場合、凝集体の制御能が低下することが分かった。これは、高音圧によって微小気泡が崩壊したためと考えられる。この結果を受けて、最大音圧250kPa-ppの定在波音場を用いて、音圧値の低い節の空間的移動によって凝集体の位置を変化させた場合、制御可能な持続時間が30秒以上にまで向上し、20マイクロメートル/sの速度では60%以上の凝集体を移動させることができた。これは定在波を用いて低音圧の節で捕捉するため、微小気泡の破壊を押さえることができたためと考えられる。本研究により、超音波音場の照射条件に対する凝集体の挙動を解析し、凝集体の特性を評価するための手法を確立した。本研究により、細胞に特異的に付着する受容体を用い、細胞を包含した微小気泡の凝集体を形成した。さらに音響放射力を利用して細胞を運搬するための基本的な技術を開発した。微小気泡と細胞はそれぞれ別々の波長で励起発光するように染色した。水槽中に設置された複数の超音波音源からの音波が、蛍光顕微鏡の同一視野内に焦点を形成するような実験系を構築した。形成した音場中の空間的形状や位置を視野内で変化させ、凝集体の動態を画像処理により追跡した。その結果、微小気泡の破壊を押さえることにより、凝集体を制御可能な持続時間を向上させることに成功した。また、超音波照射位置精度を動物実験によって検証し、その有効性を確認した。現在までに、目的通りに細胞に微小気泡を付着させることと、音響照射力によってその細胞を動かすことに成功したため、おおむね順調に進展していると考えている。微小気泡および細胞の濃度については、生体応用を考慮した場合の現実的な値を設定でき、また照射超音波については生体応用に適している1MHzの連続波を用いて成功している。懸濁液を取り出して微小気泡と細胞の分布を蛍光観測し、微小気泡の付着の度合いや細胞の制御能を評価することについても当初の予定通りである。ただ、現状での実験条件について、使用している細胞は一種類のみであり、しかも直接治療に応用できないため、今後は動物実験を見据えた治療細胞の選定と、細胞に特異的に接着する微小気泡の調整が必要となる。本手法の発展により、同治療における投与効率の欠点を克服し、薬物との連携を様々に設定できる新しい治療法の可能性が拓ける。今後は細胞をT細胞に変更して、同様の試行を試み、細胞ー微小気泡凝集体の制御性を確認する。十分な制御性が確認された場合は、組織への定着実験と、生体内での制御実験に適用する。28年度が最終年度であるため、記入しない。医用生体工学、医用超音波本研究は(a)免疫細胞を含んだマイクロバブル凝集体の形成、(b)局所的音響放射力形成による人工血管内のバブル凝集体の誘導、(c)超音波照射後の細胞に付着した微小気泡の評価、の3段階に分かれている。超音波照射によるマイクロバブルの凝集現象は、これまでの先行研究の通り既知であるので、まず(a)により目的とする細胞を凝集体に含ませる手法を確立する。
天然高分子のゲル化反応を利用した難濾過性コロイド懸濁質の除去法に関する研究

天然高分子であるアルギン酸ナトリウムとカルシウムイオンのゲル化反応を利用し,コロイド粒子をゲル内に包括させ懸濁系から除去する新規なコロイド分離プロセスについて検討を加えた。本研究で得られた結論は以下の通りである。1.アルギン酸ナトリウム水溶液にコロイド粒子としてベントナイトを懸濁させ,この混合液を塩化カルシウム水溶液に滴下し,コロイド包括ゲルを生成させた。この後,ゲル懸濁液を目開き0.84mmの篩に通し,篩に残る程度の強度のゲルが得られる調製条件を求めた。生物工学の分野で菌体・生物細胞などをアルギン酸ゲルに固定化する際には,アルギン酸ナトリウム水溶液,塩化カルシウム水溶液とも10000ppm程度の高濃度で用いられているが,両者ともその10分の1程度の濃度で十分な強度のゲルが得られることがわかった。2.塩化カルシウム水溶液10000ppmの条件下で,ベントナイト包括ゲルを調製し,ゲルを圧搾脱水した。ベントナイト包括ゲルの圧搾速度は,未処理のベントナイトの圧搾速度より速くなっていた。また,単にアルギン酸ナトリウムとベントナイトを混合しただけで,カルシウムによるゲル化を行わない場合には,逆にベントナイト単独の圧搾速度より遅くなった。したがって,ゲル化が圧搾速度の改善に本質的にかかわっていることになる。圧搾速度の尺度である圧密係数を求めたところ,ゲル中のアルギン酸ナトリウムとベントナイトの比が1:92:8程度のところで最大値が得られた。3.上の条件で調製したベントナイト包括ゲルの圧縮透過試験を行ったところ,未処理のベントナイトケ-クに比べ100分の1程度の透過比抵抗を示した。このことと2の結果より,ゲル化により,ベントナイトケ-クの内部の構造が大幅に変化し,脱水処理に適した構造となっていることが推察される。本年度は,アルギン酸ナトリウム水溶液中にコロイド粒子を懸濁させ,この混合液を塩化カルシウム水溶液に滴下し球状のコロイド包括ゲルを生成させ,このゲルを脱水する最もシンプルな固液分離プロセスについて検討した。本年度得られた結論は以下の通りである。1.アルギン酸の水溶液およびカルシウム水溶液が濃厚であるほど強固なゲルが形成される。また,ゲル懸濁液の上澄み中の遊離アルギン酸量は,混合液中のカルシウムとアルギン酸濃度比が10以上であればほぼ0となった。したがって,これ以上のカルシウム量の下ではアルギン酸は全量ゲル化する。2.圧縮透過試験により,ゲルの平均的な網目の大きさを求めたところ,数10kPa程度の圧力下では数μm程度であった。滴下混合により生ずるゲルの表面はこれ以下の緻密な網目となっているものと予想される。3.ベントナイトを難濾過性コロイド粒子として用い,アルギン酸ゲルに包括させた。ベントナイト包括ゲルの圧縮平衡データは,ベントナイト単独の場合と大略一致しており,ゲル化処理は脱水可能な水分量を変化させるわけではないことが判明した。4.ベントナイト包括ゲルの圧搾速度は,未処理のゲルより速くなっており,100kPaで予圧密し1000kPaで圧搾した場合,圧密係数が二倍程度になっていた。また,圧縮透過試験の結果,ゲル化処理したベントナイトスラッジの透過比抵抗は未処理のものの最大1/1000程度にまで改善されており,本手法が難脱水性スラッジの固液分離処理に極めて有効であることが判明した。

天然高分子であるアルギン酸ナトリウムとカルシウムイオンのゲル化反応を利用し,コロイド粒子をゲル内に包括させ懸濁系から除去する新規なコロイド分離プロセスについて検討を加えた。本年度得られた結論は以下の通りである。1.アルギン酸ナトリウム水溶液にコロイド粒子としてベントナイトを懸濁させ,この混合液を塩化カルシウム水溶液に滴下し,コロイド包括ゲルを生成させた。この後,ゲル懸濁液を目開き0.84mmの篩に通し,篩に残る程度の強度のゲルが得られる調製条件を求めた。生物工学の分野で菌体・生物細胞などをアルギン酸ゲルに固定化する際には、アルギン酸ナトリウム水溶液,塩化カルシウム水溶液とも10000ppm程度高濃度で用いられているが,両者ともにその10分の1程度の濃度で十分な強度のゲルが得られることがわかった。2.塩化カルシウム水溶液10000ppmの条件下で,ベントナイト包括ゲルを調製し,ゲルを圧搾脱水した。ベントナイト包括ゲルの圧搾速度は,未処理のベントナイトの圧搾速度より速くなっていた。また,単にアルギン酸ナトリウムとベントナイトを混合しただけで,カルシウムによるゲル化を行わない場合には,逆にベントナイト単独の圧搾速度より遅くなった。したがって,ゲル化が圧搾素戸の改善に本質的にかかわっていることになる。圧搾速度の尺度である圧密係数を求めたところ,ゲル中のアルギン酸ナトリウムとベントナイトの比が1:92:8程度のところで最大値が得られた。3.上の条件で調製したベントナイト包括ゲルの圧縮透過試験を行ったところ,ゲル化により,ベントナイトケ-クの内部の構造が大幅に変化し,脱水処理に適した構造になっていることが推察される。
多元環の表現論とその関連分野の研究

先づ、上記研究代表者、研究分担者順に研究実績を報告することにする。1)多元環の表現論において多元環の被覆の表現論の重要性が明らかになりつゝある。特に、被覆上の加群の研究において加群の導来圏との関連が興味ある研究対象となって来ている。〓を多元環Aの被覆とし、Aの大局次元が有限の場合D^b(A)〓mod〓であることが分かっている。本研究においてGrothendieck群の同型:K_o(D^b(A))〓K_o(mod〓)が成立するための条件を完全に決定した。すなわちAのカルタン行列式の値が±1となることである。この結果は多元環の大局次元有限のときカルタン行列式は+1であるという予想と関連して興味ある。2)可換環上のChevalley群について、その中心部分群および正規部分群を決定、また基本部分群の生成元と基本関係による群表示などを研究した。3)導来圏の研究は半遺伝子環の研究を導く。この研究は半遺伝子環で単列的なものの構成と関連している。すなわち、加群の自己準同型環が単列的になる必十条件として、加群の直既約直和因子間の関係、すなわち、どの直和因子も他の直和因子の部分商加群と同型にならないことを証明している。4)Picard-Vessiot理論のホップ代数学的分析をおこない、その拡張をおこなっている。5)ω-安定的加解群について、次の事実を証明した。すなわちランク2の可換部分群が存在するか、その群と初等的に等しい非加算部分群が一つしか存在しないかのいづれかである。6)素数分布に関する本橋、Harmannの結果の拡張に成功した。なお上記以外の分担者による15編以上の研究発表がなされている。
音楽操作の蓄積と再利用に関する研究

我々は要約,簡約,編曲など,これまで音楽家が楽譜に対して行ってきた高次の音楽操作を,一般ユーザでも可能にすることを目指し研究を進めている.曲の一部にユーザが変更を加えたいと考えた場合,2つの問題が生じる.まず,音楽初心者は自分の望むとおりに加工を行うことは難しい.また,むやみに加工を行った場合,音楽的な構造が失われてしまう.我々はこれまで深層学習を用いた音楽構造の抽出や,抽出した構造を用いてメロディを加工する試みを行ってきた.そこで我々は,音楽的な構造を維持しながら楽曲に高次の音楽的操作を適用可能にするための基盤的な枠組みの確立を目的としている.確立する枠組みは,音楽初心者の音楽製作を可能とするだけでなく,音楽製作の現場で生産性を向上させるためのツールとしても用いられることを目指している.本年度は音楽理論GTTMに基づき音楽をコントロールする体験を提供するシステムメロディースロットマシンを構築した.スロットマシンのダイヤルに並んだメロディは音楽理論GTTMに基づくメロディモーフィングによって生成されているため,ダイヤルを回転させてもメロディの装飾的な部分には変化が生じるが,大局的な構造は一貫している.ダイヤルを回転させるとメロディの変化に応じてホログラフィ(AR:拡張臨場感)表示された演奏者の動きも変化する.メロディには音符数の多い激しいものから音符数の少ない穏やかなものまで複数あり、体験者は、スロットダイヤルを使って各時系列におけるバリエーションを設定していくことで、自分の望むメロディを探求することができる.メロディ操作をデモンストレーションできるシステムを構築したことで,我々が目標としている未来の音楽生成の姿をより明確にとらえることが可能となった.メロディモーフィングに加えて様々な音楽操作を音楽理論GTTMに基づき実現していく.深層学習に基づく新たな音楽分析器を構築した.GTTMの分析は,グルーピング構造分析,拍節構造分析,タイムスパン木分析の順に進むが,グルーピングと拍節構造を深層学習により自動獲得することに成功した.また,グルーピング構造を獲得するネットワークと拍節構造を獲得するネットワークを結合して一つのネットワークとしてマルチタスク学習すると,性能がさらに向上することが確認された.正解データを効率的に作成するエディタを開発した.これまで開発した分析ツールは,楽譜は五線譜ではなく,横軸が時間,縦軸が音高となっているピアノロール譜面で構成されていた.本年度,五線譜を用いた分析ツールを開発した.これにより,音楽家が楽曲を分析し,分析結果を入力する作業が大幅に効率化された.プロの音楽家による正解データの蓄積を行った.先行する科研費プロジェクトで8小節の長さの300曲の正解データを作成したが,深層学習を用いてタイムスパン木の抽出を可能とするため,さらなる分析データの拡充を行っている.現在,32小節の長さの50曲の正解データの作成に着手している.ポリフォニ版のGTTMを検討した.オリジナルのGTTMの分析は,モノフォニーおよびフォモフォ二に対応しており,ポリフォニの分析はできない.アイマークカメラで記録したポリフォニーからフォモフォ二への編曲作業を逆にたどることで,ポリフォニのGTTM分析を行う手法を確立した.ポリフォニのGTTM分析データの蓄積を開始した.予定通り順調に進捗している。特に,音楽家による正解データの作成は当初1名の音楽家に依頼する予定であったが,3名に分担いただけることになり大幅に予定を上回るペースで進行している.我々は要約,簡約,編曲など,これまで音楽家が楽譜に対して行ってきた高次の音楽操作を,一般ユーザでも可能にすることを目指し研究を進めている.曲の一部にユーザが変更を加えたいと考えた場合,2つの問題が生じる.まず,音楽初心者は自分の望むとおりに加工を行うことは難しい.また,むやみに加工を行った場合,音楽的な構造が失われてしまう.我々はこれまで深層学習を用いた音楽構造の抽出や,抽出した構造を用いてメロディを加工する試みを行ってきた.そこで我々は,音楽的な構造を維持しながら楽曲に高次の音楽的操作を適用可能にするための基盤的な枠組みの確立を目的としている.確立する枠組みは,音楽初心者の音楽製作を可能とするだけでなく,音楽製作の現場で生産性を向上させるためのツールとしても用いられることを目指している.本年度は音楽理論GTTMに基づき音楽をコントロールする体験を提供するシステムメロディースロットマシンを構築した.スロットマシンのダイヤルに並んだメロディは音楽理論GTTMに基づくメロディモーフィングによって生成されているため,ダイヤルを回転させてもメロディの装飾的な部分には変化が生じるが,大局的な構造は一貫している.ダイヤルを回転させるとメロディの変化に応じてホログラフィ(AR:拡張臨場感)表示された演奏者の動きも変化する.メロディには音符数の多い激しいものから音符数の少ない穏やかなものまで複数あり、体験者は、スロットダイヤルを使って各時系列におけるバリエーションを設定していくことで、自分の望むメロディを探求することができる.メロディ操作をデモンストレーションできるシステムを構築したことで,我々が目標としている未来の音楽生成の姿をより明確にとらえることが可能となった.正解データの蓄積を続け,深層学習に基づき高度な音楽分析を自動で達成する分析器の構築を進める.メロディモーフィングに加えて様々な音楽操作を音楽理論GTTMに基づき実現していく.
ホウ素元素の特性を活かした創薬研究と中性子捕捉治療への応用

中性子照射によって薬物キャリアーからの薬物放出を制御するためのDDS開発を目的として、ホウ素デリバリーシステムを開発した。具体的には、生体膜構成脂質の1つであるホスファチジルコリンの構造に着目して、現在臨床に用いられている低毒性ホウ素イオンクラスター(BSH)を水溶性部位に導入し分子設計した同じ不斉炭素立体構造を有するミリストイル型(C14)、パルミトイル型(C16)、ステアロイル型(C18)のそれぞれエステルリンカー型(DMBL, DPBL, DSBL)、カーバメイトリンカー型(DMCBL, DPCBL, DSCBL)の6種類の光学活性なホウ素含有脂質の合成に成功した。また、ホウ素コレステロールに関してもエステルリンカー型、カーバメイトリンカー型の2種類の合成に成功し、これらを含む粒子径100nmのリポソームを構築した。このリポソームにはポリエチレングリコール(PEG)を修飾し、生体血管内でのステルス性の向上を狙った。リポソームの安定性試験を実施し、ホウ素脂質の至適量を決定した。細胞レベルでの新たな評価系の開発を目的として、ハイスループットスクリーニング法を中性子照射実験系で初めて行えるシステム「Cyborg488」を開発した。このシステムでは、96ウェル細胞プレートをMTTアッセイ法を組み合わせたもので、1回の照射に約500検体を評価することが出来る。30分ホウ素リポソームとcolon26マウス大腸がん細胞を接触させた後、細胞培地を交換し、ホウ素薬剤が培地に存在しない状態で約1時間培養後、30分の中性子照射を行った。アッセイ結果を図2に示す。パルミトイル型ホウ素脂質(DPBL、DPCBL)ならびにステアリル型ホウ素脂質(DSBL)を用いたホウ素PEGリポソームで高い細胞成長阻害活性を示すことを見出した。中性子捕捉療法は脳腫瘍および皮膚がんの治療に用いられてきたが、最近頭頸がんの治療にも成功しその応用範囲の拡大が注目されている。現在、出力の弱い加速器による中性子捕捉治療の実現のためにもがん細胞内へのホウ素の高濃度送達が必要とされている。本研究ではリポソームを用いたドラッグデリバリーシステムに注目し、リポソームの脂質二重膜内にボロンを取り込ませることにより高濃度で腫瘍細胞組織へボロンを選択的に集積させることを目的とし、研究を行った。具体的には、安定したリポソームを形成し、血中滞留性が高くまたリポソーム膜層に高濃度に取り込まれるボロン脂質を開発するために、水溶性ホウ素イオンクラスターであるニド型カルボランを親水性部位に導入したジステアロイルホスファシジルコリン型リン脂質(DSPC)の有機合成を行った。また、合成したホウ素イオンクラスター型脂質とジステアロイルホスファシジルコリン型リン脂質、コレステロールからリポソームを調整した結果、およそ100nmの大きさのリポソームを調整することに成功した。さらに、がんを移植したマウスを用いて中性子照射を行ったところ、ホウ素リポソームを投与しないマウスに比べ1.5倍ほど延命効果が得られた。この結果を踏まえ、さらに新しいホウ素脂質の開発を行った。生体膜を構築しているリン脂質と同じキラリティーを有する様々な長さの炭素鎖を有する二本鎖ホウ素脂質の開発に成功した。