hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
引張りを受ける細胞の細胞内力学場評価と力学刺激受容部位の解明

本研究では,引張りを受ける細胞の変形および応答動態を単一細胞レベルで観察可能なデバイスを開発し,細胞の応答評価を行った.まず,デバイスの改良を行い引張り付与時のピントずれを概ね抑制することに成功した.また,二重染色による蛍光輝度比観察法を導入することで,ピントずれに起因する蛍光輝度変化の影響をさらに低減することができた.これらの改良によって,当初の目標であった高時間分解能での細胞応答観察が可能となり,実際に引張りを受ける細胞のカルシウム応答をこれまでにない高時間分解能でその場観察することに成功した.また,画像相関法を用いて,引張りを受ける細胞の細胞内ひずみ分布を計測する系の構築も行った.本年度は,昨年度からの研究成果を受け,新たに蛍光輝度比観察系を導入した.その結果,Fluo3単体での蛍光観察では捉えることのできなかった微弱な細胞内カルシウム応答を観察することに成功した.また,細胞伸展時に生じるピントずれに起因する蛍光輝度の変化についても蛍光輝度比法を用いることによって,その影響を軽減できることを実証した.この実験系改良を受けて,伸展刺激を受ける骨芽細胞の細胞内カルシウム応答を毎秒10フレームの高時間分解能でその場観察することに成功した.しかしながら,当初の目標であった細胞内部での応答発生起点を特定するまでには至らなかった.この原因は,当初の予想よりも伸展刺激付与に対する細胞内カルシウム応答が微弱であり,蛍光指示薬の蛍光輝度変化量が微小であったことが挙げられる.蛍光輝度比観察による高感度化で応答の有無は捉えることができるようになったが,細胞内における蛍光輝度比の不均一性を評価することはできなかった.細胞の応答観察系の改良と平行して,伸展刺激を受ける細胞の細胞内ひずみ分布を測定するための実験系を構築した.遺伝子導入により細胞内のアクチン細胞骨格を蛍光標識し,伸展刺激付与時の変形挙動をその場観察することに成功した.取得した画像から,画像相関法を用いることで細胞内のひずみ分布を計測した.その結果,伸展を受ける細胞内においては,引張り方向と平行なひずみ成分のみではなく,引張り方向と直交した方向のひずみ成分も生じていることが明らかとなった.これは,細胞内でネットワーク構造を形成しているアクチン細胞骨格構造の不均一性・配向性によって生じている可能性を示唆している.これらの結果を踏まえ,細胞のカルシウム応答観察系のさらなる高感度化を達成することによって,伸展刺激を受ける細胞の細胞内力学場とカルシウム応答発生との関連について解き明かすことが可能になると期待される.本研究では,引張りを受ける細胞の変形および応答動態を単一細胞レベルで観察可能なデバイスを開発し,細胞の応答評価を行った.まず,デバイスの改良を行い引張り付与時のピントずれを概ね抑制することに成功した.また,二重染色による蛍光輝度比観察法を導入することで,ピントずれに起因する蛍光輝度変化の影響をさらに低減することができた.これらの改良によって,当初の目標であった高時間分解能での細胞応答観察が可能となり,実際に引張りを受ける細胞のカルシウム応答をこれまでにない高時間分解能でその場観察することに成功した.また,画像相関法を用いて,引張りを受ける細胞の細胞内ひずみ分布を計測する系の構築も行った.本年度は,細胞伸展マイクロデバイスの設計変更により,伸展刺激付与時のピントずれを概ね抑制することに成功した.これにより,初期の目標であった単一細胞レベルでの伸展刺激応答を高時間・空間分解能でその場観察することに成功した.これまでの報告例では,伸展刺激を受ける細胞の応答観察を行う場合に,蛍光画像一枚を取得する時間間隔は数秒数分オーダーの時間分解能であった.これに対して,本研究課題では1秒間に10フレーム以上のビデオ撮影に成功した.これは1枚あたり100m秒オーダーの時間分解能であり,分解能を10倍以上に高めることができた.この成果によって,細胞応答の中でも比較的速い応答である細胞内カルシウムシグナル応答について,その発生起点の特定や細胞内での伝播の様子をその場観察することが可能になり,細胞が伸展刺激を感知する機構の解明に向けて非常に重要な事件観察データを取得することが期待できる.また,細胞伸展マイクロデバイスを駆動する制御装置を開発した.これまでは油圧式三次元マイクロマニピュレーターを使用して手動によりデバイスを駆動していたが,これをヒンジ式ピエゾアクチュエーターを応用した駆動制御装置に置き換えた.これにより,引張りひずみ量ならびにひずみ速度について,より定量的に制御できるようになった.また繰り返し伸展刺激も付与可能となり,様々な力学刺激付与条件下における細胞応答の検討が可能となった.当初計画していた項目のうち,細胞伸展マイクロデバイスの設計変更によるピントずれの抑制は計画通りに達成され,伸展刺激を受ける細胞の高時間・空間分解能でのその場観察が実現された.しかしながら,当初計画していたカルシウムイオン蛍光指示薬Fluo 3を用いた細胞応答観察では,伸展刺激付与に対する細胞のカルシウムシグナル応答を蛍光輝度変化として捉えることができなかった.これに対して,細胞に導入する蛍光指示薬の濃度や伸展刺激付与の際の引張りひずみ量,ひずみ速度などを変化させ,検討したが本年度内において細胞応答を可視化して観察することはできなかった.そのため,やや遅れているとの自己評価とした.本年度は,伸展刺激付与に対する細胞のカルシウムシグナル応答を蛍光輝度の変化として可視化して観察することができなかった.

これは伸展刺激付与に起因するカルシウムイオンの濃度変化が想定よりも小さい可能性が考えられる.加えて,伸展刺激付与時のピントずれは抑制後も数ミクロン程度は発生しており,これが細胞応答観察における蛍光輝度変化に影響を与える可能性があるとの指摘を受けた.そのため,研究計画を一部変更し,二蛍光色素による蛍光輝度比観察が行える実験系を構築することとした.蛍光輝度比観察系の導入により,観察時のSN比の向上が期待でき,さらにピントずれに起因する蛍光輝度変化の影響を除外することができるため,伸展刺激付与に対する細胞のカルシウムシグナル応答を捉えることが可能になると考えられる.本年度からの繰り越し金と,次年度の物品費から研究計画の変更により必要となった蛍光輝度比観察系の導入に必要な装置を購入する.研究計画が当初のものよりやや遅れているため,次年度に計画していたシミュレーションによる細胞内微細構造の変形挙動解析については実施内容を再検討し,課題申請時計上していたコンピューターシミュレーション用ワークステーションの導入を見直す.具体的には変形挙動解析が基礎的なモデル検証にとどまる可能性があるため,導入する計算機を安価なPCへと変更し,その差額を蛍光輝度比観察系のための物品費とする.
鉄イオンによるトランスフェリンの分子スイッチ機構:高次構造変換過程のX線結晶構造解析

トランスフェリンは血中の鉄イオンを強固に結合し、標的細胞に運搬する機能をもつ。鉄イオンの標的細胞への取り込みに際しては、鉄結合によるトランスフェリンの高次構造変換が分子スイッチとして働き、続くレセプターとの特異的結合のトリガーとなる。この機構を明らかにするため、オボトランスフェリンを用いてX線結晶構造解析を行った。本蛋白質は、相同な2つのローブ(N一ローブとCローブ)から成り、各ローブはトリプシン処理により分離できる。そこで、N-ローブのホロ型とアポ型を用いて高分解能の解析を行い、高次構造変換の機構を明確にすることを試みた。ホロ型はポリエチレングリコール中、アポ型は硫酸アンモニウム中から良質の単結晶を得、重原子置換、回折データの収集、並びにモデリング・リファインメントを行った。その結果、ホロ型では1.65Å、アポ型では1.90Åの分解能で全原子座標を決定した.これらのデータは、トランスフェリンファミリーの構造のうち、現在最も高精度のものである。ホロ型とアポ型の構造比較から、鉄イオンの結合によって起こる高次構造変換の要点は:1)アポ型はホロ型に比べ、Met331とVal247のCaを通る軸を中心にドメイン-1とドメイン-2の間が49度開いた構造をとる。2)鉄イオンに配位する4つのアミノ酸側鎖(Asp60/Tyr92/Tyr191/His250)のホロ型における相対的な配置は、ドメイン-2に位置するTyr92-Tyr191間はアポ型でも良く保持されているのに対し、ドメイン-1に位置するAsp60とHis250は、アポ型で大きく離れていた3)ホロ型では、鉄結合サイトの近傍に位置するLys209とLys301のNZが2.7Åの近距離にあり水素結合による鉄結合の安定化に寄与している。これに対しアポ型ではその特異的相互作用が完全に失われていた。
高速シャッタービデオカメラを用いた時空間偏光分布計測

偏光解析法は、光弾性効果による固体材料の応力解析、薄膜の膜厚測定およびその物性研究などに重要な役割を果たしている。しかしながら、現用偏光解析法には回転検光子などの機械的可動部、ないし複数の光検出器のいずれかを必要とするため、速い現象の時間変化の測定、あるいは精密な空間分布の測定の少なくとも一方を犠牲にせざるをえない状況にある。このような背景の下で本研究はでは、直交2周波局発光を用いたまったく新しい実験方法を開発し、偏光状態の時空間分布の可視化と図的表示を可能とした。実験系の概略を以下に示す。複屈折性を示すサンプルを透過した楕円偏光に、直交する2つの直線偏光成分を持つ局発光をビームスプリッタで重ね、高速電子シャッターを持つビデオカメラ上で干渉させる。局発光の2つの偏光成分の周波数をずらし、かつそれぞれの波面を被測定楕円偏光の波面に対して若干傾けておくと、時間とともに並進する網目状の干渉縞が生じる。この干渉縞をビデオカメラで取り込み、フーリエ解析を行うと、偏光状態の時空間分布が求められる。この実験方法では、ビデオカメラのシャッター時間までの高速変動現象の時空間分布を図表示することが可能である。また、従来の高速偏光計が複数の光検出器を用いているのに対して、本実験方法では一個のビデオカメラのみを用いているため、光学系が簡単かつ調整がきわめて容易である。複屈折サンプルとして、高速な応答性能を持つ反強誘電性液晶を用いて実験を行った。作製した実験系の時間及び空間分解能はそれぞれ100μsと250μmであった。液晶に印加した電圧を変化させ、その直後の複屈折分布の変化を測定した。複屈折分布の過渡応答特性の偏りを調べることができた。
サイトカイン・抗体フラグメント複合体による免疫放射線治療の向上の試み

方法:腫瘍細胞株SCC-3とこれに対する単クローン抗体YK-1抗体モデルを使用。抗体は、ハイブリドーマを接種したヌードマウス腹水より、プロテインGカラムにて精製。F(ab ́)2は、抗体のペプシン処理にて作成。rhIL-2をSPDP処理後、F(ab ́)を2-メカルプトエタノール処理にて作成したFab ́と反応させrhIL-2-Fab ́を作成した。IL-2活性の測定には、マウスの脾細胞をPHA刺激し、洗浄後、各段階の処理IL-2反応物を添加培養し、2日後のH-3-チミジン取り込みで測定した。抗体のRI標識は、サイクリックDTPA無水物法にて作成したDTPA抗体結合物にIn-111を標識した。側腹部に腫瘍を移植したヌードマウスに、rhIL-2-Fab ́またはFab ́とrhIL-2を腹腔内投与、1時間後に標識抗体を腹腔内投与し、2日目、4日目に屠殺、各臓器の放射活性を測定し、体内分布を計算した。結果:培養細胞での検討で、IL-2のSPDP処理により、IL-2活性は、元の約70%に低下した。rhIL-2-Fab ́のIL-2活性はIntact IL-2 1μgに相当するのは、50-80μgであった。ファルマシア社Recombinant Phage Antibody SystemによるFv作成は、有効なFvが得られなかった。ヌードマウスに、(1)rhIL-2-Fab ́50μg投与群、(2)rh-IL-2 1μg及びFab ́50μg投与群、(3)PBS投与群での体内分布は、(3)に比べて(2)群では腫瘍の集積率は1.11.3倍に増加したが、正常臓器(肝、肺、筋肉)への集積も上昇傾向がみられた。(1)群では、腫瘍への集積率が1.01.4倍に増加し、正常組織への集積は有意差はみられなかった。考察:フラグメント化した抗体IL-2結合物による、血管透過性亢進の試みは、腫瘍における腫瘍集積を特異的に増加させ、放射免疫療法の補助手段として有用であると思われる。
北ケニア牧畜民の「近代化」にともなう社会変容の人類学的研究

本研究は、ケニア国のトゥルカナ族の集中調査を核として現在牧畜社会において進行している「近代化」へと向かう社会変容の過程を解明することを課題として立案されたが、調査開始時に調査地域内に大規模な難民キャンプが開設されるという予想外の事態があり、そのような特殊な状況下での調査を強いられることになった。しかし結果的には、このような事態は、当初の研究目的に沿った調査と展開するうえで格好の題材を提供することになったと考えられるのであり、興味深い成果を手にすることができた。以下に、1.特に外部から流入する物資や現金への依存にともなって起こっている生業構造の具体的な変化と2.トゥルカナの内部で完結していた彼らのものの考え方が通用しなくなったことにかかわる、今後の変化を方向づける「認識論的」変化の二つの点について、研究実績を概観する。1.については、外国の援助団体による食料援助への依存という要因も重要であり、自給的な牧畜という伝統的な生業活動以外の領域の比重の増大という傾向が強化されている。1)外部からの物資や現金への強い志向:キャンプでの雇用によってもたらされる現金に強く執着し、難民との間で可能な物資の交換のチャンネルを手あたり次第に試みている。また、キャンプ開設にともない外部から多くの商人が流入して、カクマの町に新しい市場が形成されたが、トゥルカナ自身もそこでの商業活動に否応なく巻き込まれつつある。2)キャンプや町周辺への移住:食料援助の配給や難民との物資の交換、市場での商業的交換の機会を求めて、多くのトゥルカナが移住することによって、伝統的牧畜のあり様にも影響を及ぼしつつある。3)市場での家畜の売却:キャンプ開設当時は、難民との機会的な直接取引が中心だったが、それが市場での売買に統合されて定常化し、家畜の現金化という生業構造に根本的変化をもたらす問題が新たな局面を迎えつつある。4)トゥルカナ内部への現金経済の浸透:以上の変化にともなって、さまざまなトゥルカナどうしの「交換」活動が現金を介したものへと変化している。伝統的な病気治療に現金が支払われ、伝統的な加工品も現金で売買されるようになっている。2.の問題は、その影響を直接観察しにくい事柄であるが、今後の変化を方向づける重要なものだと考えられる。1)「雇用」という生活形態の社会的認知の拡大:現金への依存の拡大にともない、家族集団内から雇用者を出そうとする意欲が強まっている。2)学校教育の認知:「雇用」はもっぱら学校教育を受けた者を対象とすること、そして70年代末の干ばつ時に「緊急避難的に」学校に入り、その後伝統的生業の担い手に戻りえぬままに現在「待機中」の状態にある者が無視しえない数になっていることがその背景にある。「子どものうち何人かは学校へ」という考え方が後押しする学校教育の普及は、伝統的生活からの離脱を促進するきわめて直接的な要因として作用する可能性がある。3)他民族との共存を前提とする「近代的」世界観への譲歩:キャンプ開設以来、難民との間でさまざまな紛争が持ち上がったが、その調停においてトゥルカナ的直接交渉の試みはまったく空回りに終わり、彼らの力が及びえない外部的な基準にもとづく判断に単純に飲み込まれることとなった。4)外部に支えられる新しい価値基準の生成:このような変化は、ある期間に起こった過程として具体的に把握することはほとんど不可能であるが、たとえば「病気治療」という領域において、その変化の動きが顕在化しつつある。外部に由来する技術体系を用いる「治療師」の影響力が高まり、病気を他の不幸とは区別して実体化することを背景として、病気治療を具体的な技術として捉えるものの見方が顕在化してきている。それにともなって、病因についての興味を基本的に欠いているトゥルカナの伝統的「病気観」とは異なる、排除されるべきものとしての病気の原因という新しい病気理解が、急速に広まりつつあるようにみえる。このような「変化」が明らかになってきている一方で、トゥルカナの伝統的生業構造やそれを支える「認識論」が、根本的な動揺にさらされて混乱をきたしているというのでは決してない。全体としてみればそれは、このような大きな変動期における一つの「文化」の主体的な「適応」の過程なのだと考えられるはずである。このような過程を追跡する調査・研究がさらに積み重ねられる必要性を痛感した。

1)外部からの物資や現金への強い志向:キャンプでの雇用によってもたらされる現金に強く執着し、難民との間で可能な物資の交換のチャンネルを手あたり次第に試みている。また、キャンプ開設にともない外部から多くの商人が流入して、カクマの町に新しい市場が形成されたが、トゥルカナ自身もそこでの商業活動に否応なく巻き込まれつつある。2)キャンプや町周辺への移住:食料援助の配給や難民との物資の交換、市場での商業的交換の機会を求めて、多くのトゥルカナが移住することによって、伝統的牧畜のあり様にも影響を及ぼしつつある。3)市場での家畜の売却:キャンプ開設当時は、難民との機会的な直接取引が中心だったが、それが市場での売買に統合されて定常化し、家畜の現金化という生業構造に根本的変化をもたらす問題が新たな局面を迎えつつある。4)トゥルカナ内部への現金経済の浸透:以上の変化にともなって、さまざまなトゥルカナどうしの「交換」活動が現金を介したものへと変化している。伝統的な病気治療に現金が支払われ、伝統的な加工品も現金で売買されるようになっている。2.の問題は、その影響を直接観察しにくい事柄であるが、今後の変化を方向づける重要なものだと考えられる。1)「雇用」という生活形態の社会的認知の拡大:現金への依存の拡大にともない、家族集団内から雇用者を出そうとする意欲が強まっている。2)学校教育の認知:「雇用」はもっぱら学校教育を受けた者を対象とすること、そして70年代末の干ばつ時に「緊急避難的に」学校に入り、その後伝統的生業の担い手に戻りえぬままに現在「待機中」の状態にある者が無視しえない数になっていることがその背景にある。「子どものうち何人かは学校へ」という考え方が後押しする学校教育の普及は、伝統的生活からの離脱を促進するきわめて直接的な要因として作用する可能性がある。3)他民族との共存を前提とする「近代的」世界観への譲歩:キャンプ開設以来、難民との間でさまざまな紛争が持ち上がったが、その調停においてトゥルカナ的直接交渉の試みはまったく空回りに終わり、彼らの力が及びえない外部的な基準にもとづく判断に単純に飲み込まれることとなった。4)外部に支えられる新しい価値基準の生成:このような変化は、ある期間に起こった過程として具体的に把握することはほとんど不可能であるが、たとえば「病気治療」という領域において、その変化の動きが顕在化しつつある。外部に由来する技術体系を用いる「治療師」の影響力が高まり、病気を他の不幸とは区別して実体化することを背景として、病気治療を具体的な技術として捉えるものの見方が顕在化してきている。それにともなって、病因についての興味を基本的に欠いているトゥルカナの伝統的「病気観」とは異なる、排除されるべきものとしての病気の原因という新しい病気理解が、急速に広まりつつあるようにみえる。このような「変化」が明らかになってきている一方で、トゥルカナの伝統的生業構造やそれを支える「認識論」が、根本的な動揺にさらされて混乱をきたしているというのでは決してない。全体としてみればそれは、このような大きな変動期における一つの「文化」の主体的な「適応」の過程なのだと考えられるはずである。このような過程を追跡する調査・研究がさらに積み重ねられる必要性を痛感した。トゥルカナ社会における「近代化」へと向かう動きとして、とくに以前から顕在化している持続的な変化と考えられるものは、次の三つである。
高性能電子構造計算プロトタイピング環境の研究開発

本研究では、量子化学計算プログラムのアルゴリズムや具体的な実装方法の学習を容易にするためかつ、実装のプロトタイピングにも利用可能な、スクリプト言語を利用した電子構造計算のプロトタイピング環境の研究開発を実施した。スクリプト言語としてRubyを利用した。一般にスクリプト言語実装ではネイティブコードに比較して実行時間が増加するが、分子積分ならびに線形ライブラリのネイティブコード実装を利用することで解決した。実行時間については、13000次元程度のCI計算で10分程度と、学習用には十分な実行時間といえる。また、実装が複雑なCASSCFのCSFベース実装について、コメント部分を除き1000行強程度と非常に見通しの良い実装となった。開発したプログラムについて国内で5回の講習会を実施した。その際には参加者からフィードバックを受け、入力方法やコメントの作成等コードをより理解しやすいものとし、オープンソースリポジトリに公開することで、普及に努めた。小原の分子積分に対する一般漸化表式を利用し,分子軌道法プログラムの分子積分ライブラリをC言語により実装した.また,分子積分呼び出しAPIを整備し実装することで,外部プログラムから利用可能なモジュールとすることが出来た.具体的には,分子積分の種類として重なり積分,運動エネルギー積分,核引力積分,電子反発積分を実装し分子軌道法のエネルギーを計算することを可能とした.外部インターフェースとして,CやFortran,Ruby,Python言語を準備し,現在頻繁に利用されるプログラミング言語から利用可能とした.ハミルトニアン行列生成のためのCSFベースエネルギー表式計算ライブラリの開発として,佐々木によるTensor-recoupling法を分子対称性向けに再定式化し,これに基づきプログラムを作成した.また,このプログラムとDRTを利用したCSF生成法を組み合わせることで,Full CIならびにSecond-order CIのCSFに対するすべてのハミルトニアン行列要素を求めることを可能にした.ただ,5000次元以上のエネルギー表式生成の場合では実行時間が問題となったため,エネルギー表式生成の際に,軌道数の多いExternal部分に対しSymbolicアルゴリズムを適用することで実行時間の大幅な削減に成功し,C言語実装とも組み合わせることで,50000次元の計算にも十分利用可能であることを示した.ライブラリのドキュメント化については,Ruby付属ライブラリであるRDocや種々のプログラミング言語から利用可能なDoxygenを利用して自動ドキュメント化可能とした.これにより,ほぼすべてのライブラリ部分の関数のドキュメントを生成した.また,2つの学会において成果の発表を行い,国内の4研究室において,大学院学生向けに作成したプログラムの講習会を実施し,利用促進に向け活動した.本年度の当初予定では,プログラム全体の各モジュールのAPIを設計し,これに基づきプロトタイピング環境の根幹である分子積分とハミルトニアン行列エネルギー表式生成のプログラムを作成することであった.これに対し,分子積分実装については種々の分子積分タイプを実装することが出来,分子積分計算の最も重要な全波動関数の電子相関を考慮したエネルギー計算を可能とすることが出来た.これに付随しRubyやPythonから利用可能なAPIを準備することでC,Fortran,Ruby,Pythonから利用可能な分子積分モジュールを準備することが出来た.また,エネルギー表式プログラムについてはすべて実装し動作を確認した.しかしながら実行時間に問題が有ることが分かったため,プログラムを高速化するためのSymbolic表式を新たに追加開発する等の工夫を行い,実用上問題のない性能とすることが出来た.そのため全体として概ね予定通りといえる.本研究では、量子化学計算プログラムのアルゴリズムや具体的な実装方法の学習を容易にするためかつ、実装のプロトタイピングにも利用可能な、スクリプト言語を利用した電子構造計算のプロトタイピング環境の研究開発を実施した。本年度開発した分子積分ならびにハミルトニアンエネルギー表式生成プログラムを利用し既存のGSL/BLAS/Lapack線形ライブラリの利用環境と組合せることで,RHF計算や積分変換,CI計算,MP2, 4計算を可能とする.これらの計算をすべてモジュール化し,RubyやPythonのスクリプト言語から利用可能とする.本年度プログラムを開発し,講習会を実施した上でプログラムの利用者から要望の多かったプロパティ計算向けの分子積分の実装を開始し,分子積分開発の継続を行う.また,並列計算について,ACPやMPI通信ライブラリを利用した実装を行い,特にRHFの並列計算計算における性能評価を行う.プログラムの利用促進のため,学会発表並びに研究室を訪問しての利用講習会を行う.国内において量子化学研究を行っている5研究室において講習会を実施した。研究プログラムを含む発表後、主に大学院生にプログラムの説明をしながら実際に利用してもらい、プログラムを配布した。さらに今後のプログラム開発継続のために意見を受けた。論文投稿のための英文校正費を計上していたが,その代わりに学会発表にて公表したため.学会発表分もまとめ,次年度に論文投稿を行うために利用する.

国内における量子化学研究をしている4研究室において講習会を実施した.研究セミナーを含む発表後,主に大学院生にプログラムの説明し実際に使用してもらい,プログラムを配布した.さらに今後のプログラム開発のための意見を聞いた.
3次元配向性コラーゲンマテリアルによる骨再生

容易で確実な歯槽骨の垂直骨増生は歯科インプラント治療を長期に成功させるために求められている。この研究は三次元配向性コラーゲンを使用して垂直性骨増生の効果を検討した。三次元配向性コラーゲン担体は、分化メディアとラット血液によって形態が変化しない適切な強さを持っており、細胞接着数でコントロールよりも大きな値を示した。マイクロCT画像はコントロールと三次元配向性コラーゲン担体間の骨化比率に違いを示した。また、摘出したラット大腿骨に突起状の骨を認めた。以上の結果から三次元配向性コラーゲン担体は、垂直の骨増生を促進するための新しい可能性であることを示したが、結果は不安定でありさらなる研究が必要である。1. 3次元配向性コラーゲンマテリアルの作成コラーゲンマテリアルの作成は、50μmの配向性コラーゲンストリングスを20本および30本コラーゲンシート上に配列し、配列したシートを100層積層することで、立体構造を持つマテリアルとした。20本配列のストリングス間は285μmで空孔率は0.86、30本配列のストリングス間は177μm空港率は0.76となる。20本および30本配列のストリングス間隔は、骨形成に最適なポアの直径(300400)よりも小さいが骨形成を行うには十分な直径であると考えた。2. 3次元配向性コラーゲンマテリアル内の細胞数播種した細胞混濁液に製作したコラーゲンマテリアルを設置し、コラーゲンマテリアル内の細胞数を測定したところ、30本配列がコントロール(テルプラグ)および20本配列よりも多い傾向を示した。各担体内の細胞数と担体外の細胞数を比較したところコントロールでは10%が内部で80%が外部であった。コラーゲンマテリアルでは20本および30本ともに内部20%で外部5%であった、ほぼ全ての細胞が毛細管現象によりマテリアル内に取り込まれたものの、結果として内用液量が減少したため、マテリアル周囲の細胞が死滅したものと考えられる。また、製作したコラーゲンマテリアルは細胞混濁液に浸された状況でも毛細管現象によりマテリアル上部にまで細胞混濁液が到達し、かつその形態を保持したままであるのに対し、コントロールは形態が保持できず細胞混濁液内に完全に浸漬している状態となっていた。常に血液等が供給される状態であり、粘膜組織の圧力がある移植実験において、コラーゲンマテリアルの特性は有利に働くものと考えられる。1.移植用3次元配向性コラーゲンマテリアルの作成前年度に規定した3次元配向性コラーゲンマテリアル空孔率0.86(配向性コラーゲンストリングス20本配列、ストリングス間285μ)をベースに埋入用3次元配向性コラーゲンマテリアルを作成した。直径2.7mm、長さ3mmの円柱状とした。円柱状に成型する過程において積層する配向性コラーゲンシート間の接着が強いものと弱いものの二種を作成した。接着強度の強い3次元配向性コラーゲンマテリアルは取り扱いが容易だが、血液等の吸収による膨張に時間がかかり、接着強度の弱い3次元配向性コラーゲンマテリアルは容易に形体が変形してしまうため取り扱いが難しいが、血液等の吸収による膨張が速やかである特性をもっている。2.3次元配向性コラーゲンマテリアルの埋入8週齢雄性SDラットの頭蓋部に骨欠損を作成し一方に3次元配向性コラーゲンマテリアル他方にコントロールとして3次元配向性コラーゲンマテリアルと同サイズのテルプラグを埋入した。頭蓋部の出血量が少なく3次元配向性コラーゲンマテリアルの膨張が少なかったため、骨欠損部への3次元配向性コラーゲンマテリアルの固定が不安定となり、埋入後CTにて確認したところCT撮影期間に全ての3次元配向性コラーゲンマテリアルが脱落した。そこで8週齢雄性SDラットの大腿部に骨欠損を作成し3次元配向性コラーゲンマテリアルを埋入しCTにて確認したところ、埋入後3週目に既存骨よりも高い位置に類骨と思われる硬組織が3次元配向性コラーゲンマテリアル群で観察された。コントロールのテルプラグ群では骨の治癒は認めたものの類骨上の硬組織は認められなかった。3次元配向性コラーゲンマテリアルの埋入部位において既存骨よりも高い位置に類骨状の硬組織を認めたことは、3次元配向性コラーゲンマテリアルによる垂直的骨造成の可能性を示している。埋入実験において硬組織を認めたことは本年度の研究予定がおおむね順調に推移しているものと考える。一方で、3次元配向性コラーゲンマテリアルの骨欠損部への固定が血液等による膨潤に左右され、膨潤後では埋入時に3次元配向性コラーゲンマテリアルが破損してしまうこと、膨潤が容易な低強度の3次元配向性コラーゲンマテリアルでは埋入時に破損してしまうことなど、3次元配向性コラーゲンマテリアルの操作性に問題があることが明らかとなった。また、コントロール群では骨の治癒が順調であるが、類骨状の硬組織が観察される部位ではコントロールと比較し治癒が遅れているように観察されることからより速い垂直的骨造成がかのうとなる3次元配向性コラーゲンマテリアルを作成する必要があると考える。次年度は類骨状の骨が骨へと進展していくことの確認および、より操作性が向上し治癒期間を短縮させる3次元配向性コラーゲンマテリアルの作成を行っていく予定である。

これまでの研究成果からポーラスサイズを確保できる配向性コラーゲン線維を20本配列したシートを積層し埋入実験用コラーゲン担体を作製した。作製の過程でコラーゲンシート間の接着力が密のものと疎のものを作製できることが判明したため、接着力の密と疎の二種類の埋入用配向性コラーゲン担体を作製した。密のコラーゲン担体は埋入作業時も形体を保持することが可能であるが、繊維間間隙が狭く、血液の吸収力に劣り、疎のコラーゲン担体は繊維間間隙が広く、血液の吸収力に富むが、埋入作業時に形体が破損する傾向が認められた。また埋入後、密の担体は血液を吸収し膨張するまでの時間が長いため、埋入窩内で安定するまでの時間が長くなり、粘膜閉鎖までの総処置時間が延長するが、形態を保持することが容易であった。一方疎のものは血液を吸収し膨張するまでの時間が短いため、短時間で埋入窩に安定するが、粘膜閉鎖時に形体が変形することが多かった。埋入用コラーゲン担体はこれまでin vitroで使用していた担体よりもサイズが小さいことから、接着強度の差が埋入作業に大きく影響を与えたと考えられる。前年度に埋入した際と同様に、ラット大腿骨に移植した上記二種類の三次元配向性コラーゲン担体はCT画像において、既存骨よりも垂直方向に類骨様との石灰化像を発現させることが認められた。類骨が全く認められ無い試料では、早期のコラーゲン担体の脱落等が考えられ、これは、疎のコラーゲン担体に多く認められた。類骨様の石灰化像を認めた試料では、摘出した大腿骨に突起状の骨を形成していることが認められた。以上の結果から骨造成担体としての可能性が示唆された。しかし、埋入実験のように担体に外力が加わる条件下では、埋入時に破損することも含め結果が安定せず、上記二種いずれの担体でも骨造成を認めない試料もあり、確実に骨造成が可能であると判断する結果には至らなかったと考えられる。容易で確実な歯槽骨の垂直骨増生は歯科インプラント治療を長期に成功させるために求められている。この研究は三次元配向性コラーゲンを使用して垂直性骨増生の効果を検討した。三次元配向性コラーゲン担体は、分化メディアとラット血液によって形態が変化しない適切な強さを持っており、細胞接着数でコントロールよりも大きな値を示した。マイクロCT画像はコントロールと三次元配向性コラーゲン担体間の骨化比率に違いを示した。また、摘出したラット大腿骨に突起状の骨を認めた。以上の結果から三次元配向性コラーゲン担体は、垂直の骨増生を促進するための新しい可能性であることを示したが、結果は不安定でありさらなる研究が必要である。予備実験として作成したコラーゲンマテリアルは円柱状にすることを目標としていたためコラーゲンシート上にコラーゲンストリングスを配置し、これを巻くことで円柱状の形態とした。その結果、最終的に採用した積層型よりも高い毛細管現象を示したが、巻き方によって空孔率が変化すること、培養液内でコラーゲンシートが開き円柱状を維持できない問題が生じた。そこでコラーゲンシートを積層し担体を作成することとしたが、コラーゲンシートに20本および30本のコラーゲンストリングスを配置し、さらにそのシートを100層積層することにかなりな時間が必要であった。9個の担体を作成するのに34か月必要であった。
無加湿条件下で作動する中温型燃料電池用複合電解質膜の開発

固体高分子型燃料電池は、高い出力密度を得られるという特徴と、高い信頼性を有する燃料電池であることが知られており、自動車駆動用電源、定置型分散電源、携帯機器電源などの用途向けに開発が進められている。現在、作動温度(80°C)による効率低下を向上させるために中温領域(100200°C)において、無加湿でプロトン伝導性を示す電解質膜を開発することが強く望まれている。本研究では酸ナノポーアの中に塩基性モノマーを導入し、水代わりの伝導パスとして利用することにより、安定な電解質膜の合成やハイブリッドの界面での伝導による高プロトン伝導体の作製を目的とした。無加湿条件下で作動する中温型燃料電池用複合電解質膜としてナフィオン酸のナノポーアの中にbzの塩基を導入し、導入した塩基によるプロトン伝導パスが可能な複合電解質膜の作製を行った。作製方法としてはより柔軟性を持つ膜を得るためにautoclave法を用いた。柔軟性は少し改善されたが、室温で作製したものと大きな差はなかった。プロトン導電性は過剰なbzが導入されることにより増加し、200°Cで0.01S/cmの高い導電性を示した。また、SAXSとXRD測定から複合膜はクラスタ構造を有しているのが確認できた。しかしながら、熱的安定性や機械的安定性はナフィオン自身のガラス転移点を超えることができなかった。Na-bz(50wt%)複合膜を用いて無加湿条件で電池の評価を調べたところ150°Cで最大26mW/cm^2の出力密度を得た。しかし、ガラス転移以上での不安定によりセル評価でも安定な特性を得ることはできなかった。より高プロトン伝導度や高温ガラス転移点を持つ複合膜の設計が必要である。無加湿条件下で作動する中温型燃料電池用複合電解質膜としてナフィオン酸のナノポーアの中に1,2,4-triazoleやbenzimidazoleの代わりに1,2,3-triazoleを導入し、Nafion-1,2,3-triazoleハイブリッド(複合)膜を得た。作製方法としては室温とオートクレープ法を用いた。両方とも柔軟性や均一性を有し、SAXSとXRD測定から複合膜はクラスタ構造を有しているのが確認できた。これらのことから1,2,3-triazoleはNafionのナノポーア構造に導入され、伝導パスとしての役割を果たすことができると考えられる。また、オートクレープ法を用いることで電解質膜の伝導度はドライNafionより3桁、RT法より一桁高い、200°Cで1mS/cmの高伝導度を得た。さらに、Nafion-1,2,3-triazole複合膜は200°Cまでの熱的安定性を有し、ガラス転移点もNafionより少し高かった。オートクレープ法を用いて作製した膜のより詳しい構造解析、伝導度の向上、電池への特性評価などを今後予定している。固体高分子形燃料電池は、高い出力密度が得られるという特徴と、高い信頼性を有する燃料電池であることで、自動車駆動用電源、定置型分散電源、携帯機器電源などの用途向けに開発が進められている。本研究では酸ナノポーアの中に塩基性モノマーを導入し、水代わりの伝導パスとして利用することにより、中温領域で使用可能な安定且つ高プロトン伝導性を有するプロトン伝導体の創製について研究した。無加湿条件下で作動する中温型燃料電池用複合電解質膜としてナフィオン酸のナノポーアの中にモノマーとして1,2,3-triazoleを導入し、Nafion-1,2,3-triazoleハイブリッド(複合)膜を得た。作製方法として室温とオートクレープ法を用いて、作製方法を最適化した。これらのことから1,2,3-triazoleはNafionのナノポーア構造に導入されているのが分かった。また、オートクレープ法で作製した複合膜は加湿や無加湿条件の両方でも安定した膜であるのが硫酸処理やFTIR測定から分かった。さらに、組成分析やNMR観察からNafion酸のナノ-ポーアの中に導入された1,2,3-triazoleの構造が変わっているのが分かった。今後、Nafion酸のナノ-ポーアの中に導入される量の最適化や固体NMRなどにより詳しい構造解析や複合膜が加湿・無加湿の両方で安定していることから加湿と無加湿で高性能電池の作製を行う予定である。
近代解釈学の成立史―シュライアマハーを中心に方法概念の歴史的系譜から

1、シュライアマハー解釈学の前史の研究。かかる前史を、宗教改革以降の一般解釈学およびプロテスタント聖書解釈学における意味ならびに解釈学の方法的二分法に即して検討した。(1)解釈学を樹立したダンハウアーがテクストの意味を「文字の意味」と「字義的意味」に分類したことを承け、以降の解釈学においてはこの二分法に基づく解釈の方法的二分法が採られる。(2)18世紀中葉、当時の聖書の歴史研究の進展を承け、「字義的意味」を求める方法が、著者に関わる歴史的状況に基づく「歴史的解釈」の方法として整備される。(3)かかる解釈学における二分法を、シュライアマハーは「文法的解釈」と「技術的・心理的解釈」という独自の二分法に改変する。彼の独自性は、それぞれの契機を、言語と意図の二元論に基づけた点、さらには後者を生成論的な再構成の方法として整備した点にある。2、シュライアマハーの聖書解釈学の研究。シュライアマハーの聖書解釈学は、一般解釈学を聖書解釈に特殊化することによって構成される。彼の独自性は、聖書の神学的な要素を一般解釈学の論理の下で捉え返した点にある。具体的には、(1)「霊感」を、キリストの言行を記録する際の使徒達の忠実性を求める意志として、(2)「信仰の類比」を、世俗の書物と同様な平行個所比較の方法の下で捉え返す。3、解釈学と論理学の関係性に関する研究。(1)解釈学を樹立したダンハウアーは解釈学を論理学の一部として構想した。(2)18世紀前半の啓蒙主義の解釈学においては、解釈学が論理学の方法の応用として構想される。(3)シュライアマハーはそれを批判し、解釈学を論理学から切り離すことを要請する。ただし彼は同時に論理学をあらたに彼独自の弁証法として再構成した上で、解釈学と弁証法とを補完関係に置くことを求める。4、以上の研究を各章として、従来の研究と共に、博士論文として総括し、平成25年3月7日に博士学位申請論文として東京大学に提出し、現在審査中である。なお、以上の研究は、フンボルト大学ベルリンにおける研究を含む(平成24年7月22日から同年12月15日まで)。1.シュライアマハーによるプラトン解釈の研究。(1)ギリシアから近代へいたるプラトン解釈の歴史的展開におけるシュライアマハーのプラトン解釈の位置づけとその独自性の検証。とりわけ解釈における「歴史意識」に注目し、近代のプラトン解釈の代表格であるテンネマンとの比較においてその差異を際立たせた。両者の差異の本質は還元主義的論理の有無にあるが、研究ではそれを「体系・連関」概念の内実の差異、ならびにプラトンにおける「密教的教義」の承認の有無に即して検討した。(2)シュライアマハー解釈学の形成過程におけるプラトン解釈の意義の検討。初期のプラトン解釈がどのようにして中期以降の解釈学の理論形成に影響を与えたのかを検証した(なお申請段階では本研究を「体系」に即して行うとしたが、それを「歴史意識」に即したものに変更した)。2.シュライアマハー解釈学におけるtechnisch概念の研究。シュライアマハー解釈学における「技術的technisch解釈」の内実ならびにシュライアマハー解釈学の全体構成における位置づけを検討した。その際先行研究では見逃されていたテクストの歴史的な編成の過程に注目した。それにより、初期における「技術的解釈」が、先行研究の主張とは異なり、後期の「心理的解釈」とは異なる内実を有することが明らかとなった。また、著作と著者の生との関わりという「追構成」における本質的な契機がどのような時期にどのような経緯で解釈学の理論に導入されたのかという具体相が明らかとなった。またそれに伴い「解釈」という行為そのものに対するシュライアマハー自身の捉え方の歴史的変遷も明らかとなった(なお本研究も申請内容と一部異なる。申請した「談話」についての研究を解決する上で不可欠の問題として逢着したものである)。1.technisch概念に即したシュライアマハー解釈学の形成史の検証。(1)初期の解釈学の構想においては「文法的/技術的」という対概念が「言語/思考」ではなく「普遍/個別」という対概念に対応することを論証。(2)中期の体系化において「文法的/技術的」という対概念が「言語/思考」へと収斂する展開を検証。(3)中期のテクストにおいて「技術的解釈」の項目が途中で中断され、晩年の欄外注記という形で完成させられた理由を、両者の間に構想された彼の『美学』における制作論の変化として捉え返した。2.シュライアマハーにおける「感情(Gefuhl)」概念の検討。(1)『宗教論』『倫理学』『心理学』における「感情」概念の規定と『美学』における規定との比較研究。(2)「感情」が「認識」との対概念として「個別性」において特徴づけられるが、一方で感情の「共有」、その「普遍化」が、芸術や宗教において求められていることを指摘。(4)そこから『美学』とりわけ芸術の制作と受容における「感情」の役割を精査。(5)かかる『美学』における「感情」概念と、『解釈学』における「自己移入」概念とを峻別する必要性の指摘。(6)一方で『美学』における独自の制作論の規定(魂の励起→原像の形成→仕上げ)が、『解釈学』における「心理的解釈」の規定(萌芽的決断→省察→構成)に与えた影響を吟味した。

3.宗教改革からシュライアマハーへいたるドイツ圏における解釈学の歴史的展開を「著者」概念を中心に歴史記述。そこには主に(1)テクスト分析から著者の意図へ、(2)複数の方法の両立から単一の歴史的方法へ、(3)逐語霊感説から霊感説の否定(限定)へという大きな流れがあることを論証。これらの解釈学における著者の契機とシュライアマハー解釈学における著者の契機を個々の方法概念に即して比較検討することを通じて、解釈学全体におけるシュライアマハー解釈学の位置づけ、さらにはその形成史を追構成することを試みた。1、シュライアマハー解釈学の前史の研究。かかる前史を、宗教改革以降の一般解釈学およびプロテスタント聖書解釈学における意味ならびに解釈学の方法的二分法に即して検討した。(1)解釈学を樹立したダンハウアーがテクストの意味を「文字の意味」と「字義的意味」に分類したことを承け、以降の解釈学においてはこの二分法に基づく解釈の方法的二分法が採られる。(2)18世紀中葉、当時の聖書の歴史研究の進展を承け、「字義的意味」を求める方法が、著者に関わる歴史的状況に基づく「歴史的解釈」の方法として整備される。(3)かかる解釈学における二分法を、シュライアマハーは「文法的解釈」と「技術的・心理的解釈」という独自の二分法に改変する。彼の独自性は、それぞれの契機を、言語と意図の二元論に基づけた点、さらには後者を生成論的な再構成の方法として整備した点にある。2、シュライアマハーの聖書解釈学の研究。シュライアマハーの聖書解釈学は、一般解釈学を聖書解釈に特殊化することによって構成される。彼の独自性は、聖書の神学的な要素を一般解釈学の論理の下で捉え返した点にある。具体的には、(1)「霊感」を、キリストの言行を記録する際の使徒達の忠実性を求める意志として、(2)「信仰の類比」を、世俗の書物と同様な平行個所比較の方法の下で捉え返す。3、解釈学と論理学の関係性に関する研究。(1)解釈学を樹立したダンハウアーは解釈学を論理学の一部として構想した。(2)18世紀前半の啓蒙主義の解釈学においては、解釈学が論理学の方法の応用として構想される。(3)シュライアマハーはそれを批判し、解釈学を論理学から切り離すことを要請する。ただし彼は同時に論理学をあらたに彼独自の弁証法として再構成した上で、解釈学と弁証法とを補完関係に置くことを求める。4、以上の研究を各章として、従来の研究と共に、博士論文として総括し、平成25年3月7日に博士学位申請論文として東京大学に提出し、現在審査中である。なお、以上の研究は、フンボルト大学ベルリンにおける研究を含む(平成24年7月22日から同年12月15日まで)。当初の計画では、(1)technisch概念に即したシュライアマハー解釈学の形成史と、(2)シュライアマハーの『解釈学』と『美学』との関係を考察することが計画されていたが、研究の進展にともないその一部は変更されたものの、全体としては、その目的は十分に果たされたと言え、さらにそれに加えて、以上の研究を通じて明らかとなった新たな問題点に即して、シュライアマハー解釈学へ至る解釈学の前史を歴史記述するという新たな課題を達成することができたためである。今後の推進方策としては、第一に、以上の研究成果を踏まえて、博士論文を仕上げることが求められる。
複合体結晶構造に基づく抗腫瘍性物質の作用機構解明

海洋産抗腫瘍性物質アプリロニンAと細胞骨格タンパク質アクチンの複合体の結晶構造が明らかになっている。そこで、結晶構造に基づき、アクチンとの親水的な相互作用に重要な部分が集中しているアプリロニンA側鎖末端部分を含む分子を合成した。前年度までの研究から、アクチンとの相互作用には親水的な相互作用だけなく、脂溶性の相互作用も重要であることが分かったので、メチレン鎖を延長し、芳香環を含む分子を合成したところ、活性が向上し、最も強いものはアプリロニンAの約13分の1の活性を示した。ヘテロ芳香環としてオキサソール環を導入した分子も合成したが、アクチンに対する活性はむしろ下がった。一方、腫瘍細胞に対して細胞毒性試験を行ったところ、10μg/mLにおいても細胞毒性を示さなかった。各種抽出エキスなどに、この人工分子を添加して細胞毒性試験を行い、作用の増強が見られるかどうかについて現在検討を進めている。また、アプリロニンAと同様にアクチン脱重合活性を有する海洋産マクロリド、レイジスポンジオライド類の合成研究を行った。レイジスポンジオライドAもマクロラクトン環と側鎖部からなる分子であり、アクチンとの結晶構造はアプリロニンAのものと非常によく似ている。Patersonアルドール反応、クロチルボレーション反応(Roush法)、および立体選択的還元反応を鍵反応として、側鎖部分の合成を達成した。また、マクロラクトン部に対応する2つのセグメントを合成した。今後、各セグメントの連結を検討する。アクチン脱重合作用を有する海洋産マクロリド、ミカロライドBの全合成研究を行った。側鎖部およびマクロラクトン部に相当するセグメントを不斉クロチルボレーションや立体選択的還元反応を鍵反応としてそれぞれ合成した後、両者をオレフィンクロスメタセシス反応により連結した。これでミカロライドBのほぼ全ての炭素原子を含む重要中間体の合成が達成できたことになるので、今後マクロラクトン化反応と側鎖部の官能基変換によりミカロライドBの全合成を目指す。また、ミカロライドBの側鎖部に関して、2種の人工類縁物質を合成したところ、いずれも顕著なアクチン脱重合活性を示した。アクチン脱重合作用を有する海洋産抗腫瘍性物質アプリロニンAに関連して以下の研究を行った。最近、研究代表者らによりアクチンに作用する抗腫瘍性物質とアクチンの相互作用が、複合体の結晶構造解析によって明らかになった。この結晶構造に基づき、相互作用に重要と考えられる部分構造を有する有機小分子を設計した。立体選択的アルドール反応、高井ヨードオレフィン化反応、BuchwaldらのN-アルケニル化反応を鍵反応として用い、その合成を短段階で効率良く達成することが出来た。合成した小分子のアクチン脱重合作用を評価したところ、アプリロニンAの約130分の1程度と弱いながらも、活性を示した。この結果を受けて、活性の向上を目指して新たな誘導体を設計し、オレフィンクロスメタセシス反応を用いて炭素鎖を伸長した誘導体を合成した。今後、この誘導体の活性を評価した後、さらに活性向上を目指して研究を進める。また、アプリロニンAと類似の化学構造を有し、強いアクチン脱重合作用を有する他の海洋産マクロリドの合成研究に着手した。
対サイバー攻撃アルゴリズムのスループットと電力性能比を向上する計算機システム

対サイバー攻撃アルゴリズムの研究として、(1)個人情報を濫用するAndroidアプリケーションの検知、(2)標的型攻撃の挙動の解析およびネットワーク遮断対策、(3)IPv6の実装差を用いた不正DNS誘導、(4)偽無線LANサービスの検知の研究を実施した。(1)についてはAndroidアプリケーションが利用するAPIの頻度から正規のアプリケーションと個人情報を濫用するアプリケーションへの判別を試み、その成果は国内研究会および国際会議にて発表を行った。(2)については、標的型攻撃で用いられるマルウェアを攻撃を受けた組織のネットワークを模した仮想環境に誘導する研究、および、ネットワーク遮断対策時のリスク評価計算について研究を行った。前者については、仮想環境上の少数のホストを用いて実組織のネットワーク構成を模す方法について検討を行い、国内シンポジウムにおいて発表を行った。後者については、ネットワーク遮断時の候補提示において、情報流出の経路となる可能性もとにしたリスク計算の提案を行い、国際会議にてポスター発表を行った。(3)については、IPv6においてDHCPv6とRDNSSの2つのDNSサーバ割り当て方法の実装状態によってはサブネット内の悪意のある端末によって不正DNSサーバへの誘導することができること、および、複数DNS参照によるDNSサーバ間の結果検証を行う提案をし、国際会議にて発表を行った。(4)については、APまでの遅延を覗いたバックボーンネットワーク部の遅延の統計の差異から接続中の無線LANサービスの判別を行うことが可能ことを確認する予備実験を行い、結果を国内シンポジウムにおいて発表した。GPGPUを利用したアクセラレーションによる対サイバー攻撃アルゴリズムの低消費電力化として、One Class SVMを用いた通信トラフィックからの悪性通信の検出方法のGPGPUによるアクセラレーションを行った。また、複数の機械学習系アルゴリズムの実行スループットと検知精度の形で、電力性能比の評価を行った。これらの成果は国内研究会で発表を行った。また、研究で利用するトラフィックデータセットの更新と一般公開を行った。対サイバー攻撃アルゴリズムを実行するプロセッサの低消費電力化に関する研究として、キャッシュメモリと分岐先バッファ(BTB)に関する低消費電力化研究をまとめ、論文とした。また、ALUカスケーディングを利用したスループット向上、性質の異なるL0キャッシュを用いた低消費電力化について研究を実施し、国際会議にて発表した。サイバー攻撃に対抗するアルゴリズムの研究として、マルウェアの検知/解析に関する研究として、通信トラフィックからのHTTPを利用したC&Cサーバとの通信の検出方法、通信のセッションシーケンスを行なう方法、感染した端末のプロセスからのAPIコールログよりマルウェアと推定されるプロセスを決定するアルゴリズムについて研究を行い、国内外の研究会等で発表を行った。また、サイバー攻撃を緩和するネットワークを構築するアルゴリズムとして、Active Directoryのようなディレクトリサービスと実トラフィックデータからアクセス制御リストを生成するアルゴリズムの研究についてまとめ、論文として発表した。研究計画にあった種々の対サイバー攻撃アルゴリズムの電力性能比評価については完了した。また、クライアントのGPUを利用した対サイバー攻撃アルゴリズムの低消費電力化についても研究成果を得た。一方で、FPGA化による電力性能比向上については、この研究テーマを希望する学生が現れなかったため、平成28年度に予定していた内容を進めることができていない。代替として、対サイバー攻撃アルゴリズム側についての攻撃検知精度に改善に関する研究をいくつか実施した。対サイバー攻撃アルゴリズムを実行するプロセッサの低消費電力化に関する研究として、DVFS下での最上位キャッシュの制御による消費電力削減の研究を行い、論文誌論文として発表した。サイバー攻撃に対抗するためのアルゴリズムの研究として、seq2seqモデルを用いたプロセスのマルウェアらしさの推定、および、HTTPSトラフィックの特徴を利用したC&C通信の抽出の研究を行い、国際会議にて発表した。また、侵入検知システムに設定するシグネチャ数の削減による消費電力削減、および、ソーシャルネットワークの動向からの重大化する脆弱性の推定について研究を行い、国内研究会で発表を行った。GPGPUおよびFPGAを利用した対サイバー攻撃アルゴリズムの低消費電力化については、他で行われている機械学習系アルゴリズムや深層学習系アルゴリズムの低消費電力化の研究の進歩が著しく、そちらの成果を応用した物との比較において大きな優位性を出す難しいと感じたため、規模を縮小して推進している。代わりに、IoT向きの軽量プロトコルであるMQTTやIPv6における攻撃についての対サイバー攻撃について模索し、国内研究会で発表を行った。対サイバー攻撃アルゴリズムの性能向上に関する研究、および、それを実行する汎用プロセッサの低消費電力化に関するについては順調である。一方で、GPGPUやFPGAを利用した低消費電力化については、他の研究の進歩が著しく、本研究において大きな優位性を出すことが難しいと感じたため、規模を縮小している。代わりとして、近年普及の著しいIoTの基盤側へのサイバー攻撃に対する研究を進めている。