hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マルチメディアコンテンツの著作権保護を目的とした高効率なデジタル指紋符号の開発

デジタル指紋技術は著作権により保護されたデジタルコンテンツが不正に利用された場合に,不正利用者を検出するための技術として注目を集めている.本研究では,画像データや音声データなどのマルチメディアに用いられるデジタル指紋に対し,効率的な符号化法の開発を行った.特に,不正者数がある定数以下の場合に,全ての不正者を検出できるシステムの効率化を行い,少ない計算コストで不正者を検出できる符号化法を提案した.デジタル指紋技術は著作権により保護されたデジタルコンテンツが不正に利用された場合に,不正利用者を検出するための技術として注目を集めている.本研究では,画像データや音声データなどのマルチメディアに用いられるデジタル指紋に対し,効率的な符号化法の開発を行った.特に,不正者数がある定数以下の場合に,全ての不正者を検出できるシステムの効率化を行い,少ない計算コストで不正者を検出できる符号化法を提案した.マルチメディアに対するデジタル指紋符号の研究のため,平成20年度は結託攻撃モデルの拡張とその攻撃に耐性を持つ符号の構成を検討した,特に,マルチメディアのデジタル指紋システムに対して有用な攻撃である『平均化攻撃』と汎用的データに対する研究で主に仮定される『シンボル置換攻撃』を統一的に表現する方法を考案した点に特徴がある.上記の研究と並行して,平均化攻撃に耐性を持つ符号を効率化できる手法を提案した.これにより,本研究分野で先駆的な存在であるW. Trappeらの符号のクラスをより広いクラスに拡張し,従来の符号クラスでは構成できない優れた符号が存在することを示した.提案手法によって構成される符号は不正者の数がある閾値以下のときに不正者の検出を保障できる.提案手法では,強力な誤り訂正符号であるLDPC符号を確定的に構成する際に用いられる有限幾何のテクニックをベースにしている.このように,デジタル指紋符号の開発の際には,符号理論が重要な役割を果たす.本研究では,誤り訂正符号の効率化及び高性能な復号アルゴリズムの開発も行った.さて,不正者に攻撃されたコンテンツから不正者を推定する過程はマルチユーザ通信(特に,多重接続通信路)における符号化システムと類推することができる.そこで,デジタル指紋符号への応用を見据え,マルチユーザ通信における符号化に関する研究を行った.特に,相関のある並列通信路における通信路量領域の導出および確定的な符号構成を提案し,デジタル指紋符号との関連性を考察した.平成21年度はマルチメディアのデジタル指紋システムに対して有用な攻撃である『平均化攻撃』を仮定したもとで,符号長に対して多項式時間で不正者の検出が可能な符号構成法を開発した.平成20年度の研究で開発した符号構成法を用いることにより,符号化の効率性(符号長に対する符号語数の割合)は大幅に改善できるが,不正者の検出アルゴリズムの計算量も符号語数の増加に従って(符号長に対して準指数関数のオーダで)増大する.そこで,先に提案した符号構成法を修正し,不正者の検出アルゴリズムを併せて開発することにより,符号長に対して多項式時間で実行できる高効率なデジタル指紋の符号化システムを実現した.構成される符号は不正者の数がある閾値以下のときに不正者の検出を保障できる.提案手法では,強力な誤り訂正符号であるReed-Solomon符号のリスト復号法をベースに不正者検出アルゴリズムを開発している.このように,本研究におけるデジタル指紋符号の開発には,符号理論が重要な役割を果たすため,誤り訂正符号の効率化,及び高性能な復号アルゴリズムの開発も行った.また,不正者に攻撃されたコンテンツから不正者を推定する過程はマルチユーザ通信(特に,多重アクセス通信路)における符号化システムと類推することができる.そこで,デジタル指紋符号への応用を見据え,マルチユーザ通信における符号化に関する研究も併せて行った.特に,符号器協調を許容する多重アクセス通信路における高性能な符号構成法を提案し,デジタル指紋符号との関連性を考察した.
セルロース系新規ポリマーブラシ型誘導体類の構造解析と機能評価

本研究では、セルロースを出発高分子としたポリマーブラシ型高機能材料の開発および工業的な技術転移を目的とし、検討を進めてきた。得られた新規ポリマーブラシ型セルロース誘導体類は様々な特性を有することが明らかとなっている。また、環境負荷の低減を目指して行った固体セルロースに対する溶剤フリー反応の適用から、同様にポリマーブラシ型セルロース誘導体が得られること、および反応の過程で有機溶媒に親和性の高いもしくは有機溶媒中に分散可能な新規表面改質セルロース材料の生成を見出した。このような背景から、平成20年度の実施項目としては、提出した研究計画書に基づき、[A]多糖類のポリマーブラシ型ベータケトエステル誘導体類の運動制御挙動解析、[B]溶剤フリー系ベータケトエステル化反応によって得られる表面改質セルロース繊維の特性解析、および[C]大環状ケテンオリゴマー多量体の構造解析・特性解析の3点を中心に取り組んだ。その結果、項目[A]においては高分子の剛直性のパラメータであるターン長の異常挙動や、ポリマーブラシ型ベータケトエステル誘導体の主鎖部分が非常に運動性が制御された状態である事を初めて数値的に解析することに成功した。項目[B]においては繊維形態を保持した事による表面ラフネスの増加に伴う高い撥水性の発現(水接触角115°以上)、ホットプレスによりセルロース結晶を保持したまま成型可能な物性の発現(透明/半透明フィルム化)、さらに有機溶媒中での超音波処理によってセルロースミクロフィブリルレベルにまで解繊可能(すなわち撥水型セルロースナノファイバの調製が可能)であることを初めて見出した。項目[C]においてはケテンオリゴマー多量体の調製・精製手法を見出し、解析を進めた。その結果、その大環状構造を初めて論理的・視覚的にとらえることに成功した。本研究では、「従来の合成高分子系材料を超え得る、環境低負荷で生物分解性を有する新規機能性高分子材料開発」のための基礎研究を目的として、セルロースを出発高分子としたポリマーブラシ型高機能材料の開発および工業的な技術転移の検討を進めている。本研究において初めて得られた新規ポリマーブラシ型セルロース誘導体類は、(1)溶液状態での主鎖部分の運動制御挙動、および(2)常温での液晶性発現と成形可能な可塑性を有すること、さらに(3)反応の過程で新規な大環状構造を有するケテンダイマー多量体を生成すること、などの極めてユニークな特性を持つことが明らかとなっている。以上のような状況を背景とし、平成19年度においては、[A]静的光散乱法とコンピュータシミュレーションを組み合わせた解析を用いることで、初めて本研究で得られたポリマーブラシ型セルロース誘導体類の持つ特異的な運動性制御挙動の可視化・数値化に成功し、また[B]固体セルロースに対する溶剤フリー系ベータケトエステル化反応に関する検討においては、最適な調製条件も見出し、木材パルプやバクテリアセルロース等の各種天然セルロース試料から表面疎水化セルロース繊維を調製することに成功したほか、得られた表面疎水化セルロース繊維が繊維携帯・セルロース性の強固な結晶を有しながら、同時に高い掻水性や熱性形成を有すること、および有機溶媒中での超音波処理によって太さ20nm程度の高アスペクト比のセルロースナノファイバの調製に成功した。
強弾性ー強磁性交差相関解明

マルチフェロイクス分野で強弾性を含む強い交差相関の現象に関しては研究が進んでいない。本研究の結果、新しい磁性ー強弾性マルチフェロイックの合成に成功した。結晶は、2次元有機ー無機ペロブスカイト化合物であり、室温以上の温度で強弾性転移を、約100Kに傾角反強磁性転移を起こす。傾角反強磁性相では、ヒステリシスの開く方向に著しい方向依存性がある。しかもヒステリシスの開く方向は、強弾性ドメイン方向によって制御が可能であった。この事実は驚くべきもので、強弾性ドメインと磁気ドメインが強く結合していることを示している。27年度は以下の項目を[RNH3][MeX4](R=Et, Me=Fe, Cd, X=Cl)について詳細に調べることにしていた。(EtNH3)[FeCl4]では、傾角反強磁性相で、単結晶状態では非常に大きなヒステリシスが見られるが、強弾性ドメインより小さな粉末にすることにより、磁気相転移温度は、変わらないもののヒステリシスが劇的に小さくなることを見出していた。(光学測定により観察された強弾性ドメインが数百ミクロン程度であることは確認している)このことは傾角反強磁性と強弾性に交差相関によるものと考えられる。本年度は同じ空間群で非磁性の(EtNH3)[CdCl4]と比べることにより、交差相関に磁性が関与していることを証明することにしていた。Cd塩の合成の前に、強弾性状態で応力を与えることで、強弾性ドメインが結晶全体に拡がり、シングルドメインになることが判明したため、Cd塩による間接的証明の前に、各結晶軸に応力をかけて磁気ヒステリシスの変化を観測することによる直接証明を進めることにした。ところが、(EtNH3)[FeCl4]は非常に潮解性が強く、応力をスピリング等でかけて詳細な実験を行う際、非常に困難であることが判明した。そのため、潮解性を持たない新規化合物の作成を進めた。潮解性は、化合物の水に対する溶解度の問題であるため、化合物中に非親水性の部位を導入することで容易に作成できると考えられ、[C6H5C2H5NH3][FeCl4]および[C6H11C2H5NH3][FeCl4]の単結晶を作成した。ともに潮解性がなく、測定に適していることが分かった。磁気測定を行ったところ、(EtNH3)[FeCl4]と同様に、約100Kで弱強磁性転移があり、ごく低温下で非常に大きなヒステリシスを示した。また粉末試料ではヒステリシスが消失することが確認できた。今後この塩を用いて研究を進める。本研究は磁化と強弾性の複合効果解明のための研究である。(EtNH3)[FeCl4]の単結晶において、傾角磁性と強弾性相において、磁気相転移点以下ごく低温下で単結晶の場合大きなヒステリシスが、強弾性ドメインを無くした単一強弾性ドメインで構成された粉末試料ではヒステリシスが消失することが分かっていた。そこで、強弾性複数ドメインの単結晶に応力を加え、単一強弾性ドメインにしたのち、磁気測定を行うことにより、強弾性ドメインウォールの磁性に対するピニング効果について、研究を行うことにしていた。磁気測定を行う際に、スプリング等で応力を加えつつ、ごく低温に冷却し、磁気測定を行う必要があるが、(EtNH3)[FeCl4]の単結晶は潮解性が高く、治具に固定する際に、困難が予想された。そこで潮解性がなく同様の物性を示す、新しいマルチフェロイックスの合成を行った。その結果、潮解性を示さず同様な物性を示す有機無機ハイブリッドマルチフェロイクスの合成に成功した。当初の目的の弾性ー磁化相互作用についての測定はこれから行うことになるが、今回、エチル基をフェニルエチル基、シクロヘキシルエチル基に置換しても、全く同様のマルチフェロイックスが得られたことは、大きな進展であると考えられる。このことは、この系のマルチフェロイックスの誘導体が比較的簡単に創製できることを意味し、今後光学物性の異なるマルチフェロイックス等が数多く作成できる可能性を示すものである。最近、多重強秩序間の交差相関が注目を集めている。これらの物質はマルチフェロイック物質とよばれ、その中でも強い電気ー磁気効果を示す強磁性ー強誘電性の研究が急速に展開されている。一方、第3の強秩序として強弾性秩序が知られているが、強弾性を含む強い交差相関の現象に関しては研究が進んでいない。最近強弾性秩序を持つ有機ー無機ハイブリッド2次元ペロブスカイト型化合物で単結晶では大きな磁気ヒステリシスを示すものの、強弾性秩序が壊れた粉末状にすると、磁気秩序は結晶状態と変わらないものの、ヒステリシスはほとんど消滅することを発見した。この現象は強弾性秩序が磁化ヒステリシスに関係していることを強く示唆するものである。本研究では、この現象に焦点を当て、強弾性秩序と磁化ヒステリシスの関係を2年間で集中的に研究・解明し、合成設計指針を得、本分野の先導的地位を確立することを目的として研究を始めた。その結果、新しい磁性ー強弾性マルチフェロイックの合成に成功した。

しかもヒステリシスの開く方向は、強弾性ドメイン方向によって制御が可能であった。この事実は驚くべきもので、強弾性ドメインと磁気ドメインが強く結合していることを示している。従来の考え方では、強弾性転移温度と磁気転移温度が大きく離れている場合は、双方の強的秩序間には大きな相互作用はないと考えれていたが、これを覆す結果である。論文は化学分野で最高のIFを持つAngew誌に投稿中であり、現在査読中である。マルチフェロイクス分野で強弾性を含む強い交差相関の現象に関しては研究が進んでいない。本研究の結果、新しい磁性ー強弾性マルチフェロイックの合成に成功した。結晶は、2次元有機ー無機ペロブスカイト化合物であり、室温以上の温度で強弾性転移を、約100Kに傾角反強磁性転移を起こす。傾角反強磁性相では、ヒステリシスの開く方向に著しい方向依存性がある。前述のように、潮解性のない新しいマルチフェロイック結晶が得られたので、今後、単結晶に各方位から応力を加え、強弾性ドメインを単一にしたのち、磁気測定を行う。その際、角度依存性を測定することにより、強弾性と磁化の相互作用の詳細について調べ、弾性ー磁化効果を明らかにする。また200K付近に存在する誘電異常の詳細について検討し、強誘電転移なのか反強誘電転移なのか、また(反)強誘電ドメインと強弾性ドメインの関係についても明らかにする。可能であれば、電気分極ー強弾性効果にも踏み込み、明らかにしたい。
ユビキチンリガーゼの多様性の解析

ユビキチン・プロテアソーム系を介したタンパク質分解は様々な生命現象を制御している。標的タンパク質へのユビキチン修飾はE1、E2、E3の3つの酵素群を介して行われるが、中でも、E3が標的タンパク質の特異性を決める重要な働きをしている。Cullin型およびTRIM型E3は多くの生命現象に関与していると考えられている。我々はCullin型およびTRIM型E3の機能解明を目的として、本研究を行った。我々は、Cullin型E3がMrc1、Ctf4、ElonginA、p53およびYpt53の機能を制御していること、そしてLag2がSCF型E3の活性を負に制御することを示した。さらにはTRIM型E3が、エストロゲン受容体、アンドロゲン受容体、Abi2、p53、PIAS3そしてIkkγの機能を制御していることを明らかにした。これらのことは、Cullin型およびTRIM型E3が、多くの標的タンパク質の機能を制御することにより、様々な生命現象に関与していることを示すものである。ユビキチン化修飾による分解制御系が、様々な生命現象に重要な働きを果たしていることが明らかになり、注目を集めてきている。中でも、この分解システムの多様性を決めるユビキチンリガーゼ(E3)の研究が盛んに行われてきており、現在までにE3本体に関してはかなり明らかになってきている。この領域の次の課題は個々のE3に対する特異的基質の同定に移ってきている。そこで本研究では、様々なE3に対する基質を酵母2ハイブリッド法やpull-down法により分離・同定し、さらにはこれら酵素・基質関係により制御される生命現象を解明すること(Degradome解析)を目的とする。近年の質量分析法の技術進歩およびEST計画の進行によるデータベースの充実により微量タンパク質の同定が可能になってきている。そこで本研究では、様々なE3に対する基質を免疫沈降法および質量分析法の組み合わせにより分離・同定し、さらにはこれら酵素・基質関係により制御される生命現象を解明すること(Degradome解析)を目的として研究を進めている。具体的にはCullin型およびTRIM型E3に対する基質の同定を行っている。Cullin型E3は細胞周期、シグナル伝達、DNA複製や転写などに、また一方PML、EFPやTrim32などのTRIM型E3は、多くの癌や白血病に関与していることが報告されている。DNAデータベースを利用しCullin型およびTRIM型E3を網羅的にクローニングし、酵母2ハイブリッド法やpull-down法により相互作用するタンパク質(基質タンパク質の候補)を同定している。そして現在までに複数の基質候補を同定し、解析を進めているところである。本課題では、出芽酵母および哺乳類におけるユビキチンリガーゼの多様性をCullinファミリーとTRIMファミリーを解析している。

Cullin型E3の解析では、出芽酵母やヒトCullin型E3に対する相互作用タンパク質の網羅的探索を進めている。出芽酵母SCF型E3においてDia2がMrc1、CTF4と、Met30がCad1と、Ufo1がRpi1と、Mdm30がGup1と、YJL149wがSwd1と、さらにはYmr258cがYpt52と相互作用することを見出し解析中である。出芽酵母Cu13およびCu18型E3に関してはこれらの構成因子を生化学的に調べ、基質候補を検討中である。また出芽酵母cdc53の結合因子としてLag2を同定しその機能解析を進めている。哺乳類Cullin型E3においては、Fem1BがNek2と、そしてZyg11BがAIFとさらにはElongin AがRNAポリメラーゼIIと相互作用することを見出し解析中である。TRIMタンパク質を網羅的に解析し、ユビキチン化される基質タンパク質の同定および分子論的解明を行った。現在までのところ、約22種類のTRIMタンパク質のcDNAをクローニングし、その生化学的解析を進め、いくつかのTRIMタンパク質において相互作用タンパク質を同定している。TRIM25とTRIM68はそれぞれエストロゲン受容体およびアンドロゲン受容体の活性化に関与し、TRIM21はB細胞における抗体産生の際のタンパク質品質管理に関与していることを見いだしている。また、TRIM32はAbl関連分子Abi2のユビキチン化依存性分解に関与し、その発現レベルが頭頸部癌の悪性度と相関関係があることが判明した。その他にも、転写因子の活性化やクロマチンリモデリングの制御に,多くのTRIMタンパク質が関与している知見を見出している。本課題では、出芽酵母および哺乳類におけるユビキチンリガーゼの多様性をCullinファミリーとTRIMファミリーを解析している。出芽酵母SCF型E3においてDia2がMrc1、CTF4と、Met30がCad1と、Ufo1がRpilと、YJL149wがSwd1と、さらにはYmr258cがYpt52と相互作用することを見出し解析中である。出芽酵母Cul3およびCul8型E3に関してはこれらの構成因子を生化学的に調べ、基質候補を検討中である。哺乳類Cullin型E3においては、Fem1BがNek2と、そしてZyg11BがAIFとさらにはElonginAがRNAポリメラーゼIIと相互作用することを見出し解析中である。
マイクロサージェリーを駆使した新しい中枢神経軸索再生法の確立と分子生物学的評価

ラットの視神経切断端への血管柄付き末梢神経移植法を確立することによって、視神経軸索の再生効率がさらに上昇するかを検討した。血管柄無しの遊離末梢神経片移植の結果を対照として比較したところ、血管柄付き移植の方が視神経再生数と有髄線維数を有意に増加させることが判明した。マイクロサージェリーを駆使した末梢神経移植による中枢神経軸索再生法の有効性が確かめられた。平成21年度は、視神経切断端に血管付き移植する末梢神経の起源の違いについて重点的に検討した。検討した末梢神経片は、(1)坐骨神経、(2)大腿神経、(3)顔面神経、(4)正中神経の4種である。坐骨神経と大腿神経は、神経片を栄養動脈、静脈付きで選離し、視神経切断端に吻合すると共に、外頚動静脈と微細吻合術を施行した。顔面神経と、正中神経は、神経片の栄養血管を残した上で、切断し、視神経切断端へ吻合移植した。遠位端は切断し、自由遊離片とした。坐骨神経、大腿神経を利用した場合は、手術時間が長時間となり、術者の労力が大きいばかりでなく、手術侵襲が大きく結果が安定しないことが判った。一方で、顔面神経、正中神経を用いた場合は、手術時間が約4時間であり、安定した結果が得られた。大腿神経、顔面神経は末梢神経の径が視神経切断端より小さく、視神経全周にわたって包み込む形の吻合術が出来なかった。また、顔面神経利用時には、特に涙腺の機能が侵されることが多く、角膜表面に障害が起こり、結果が安定しない原因となった。以上の結果より、視神経切断端への栄養血管付き末梢神経移植には、正中神経を利用するめが一番得策であるとの結論に現時点では至っている。その他、これら末梢神経の選択の他に、視神経との吻合術の検討、球後部の視神経へのアプローチ法、正中神経の単離法等の細かい条件検討を行い、ほぼその手法は確立できている。現在、栄養血管なし移植を陰性対照とし、血管付き移植による視神経軸索の再生促進効果を、Fluorogoldの逆行性標識による網膜神経節細胞のカウンティングにより慎重に評価しでいる。ウイスター・ラットの視神経を切断し、切断端に末梢神経移植を行い、移植片への視神経軸索の再生を誘導する。従来の遊離の血管無し移植では主として坐骨神経を用いていた。栄養血管付き末梢神経移植としては、頭部顔面部に位置し視神経への解剖学的距離が近い顔面神経の利用をまず検討した。移植片として顔面神経を切断し末梢部への支配を遮断すると、顔面筋の運動障害により眼瞼部の動きが制限され、その結果角膜表面が乾燥することが判明した。角膜表面の乾燥は、眼球白濁等眼球内へも波及し、網膜組織にも変性等の障害を与えていたため、利用を断念した。そこで、顔面神経以外の末梢神経片を利用することを検討し、正中神経片を血管付きで使用した。前腕部まで大きく切開するため手術侵襲は大きくなった一方で、角膜表面の障害は緩和され網膜組織にも悪影響を与えないことが判明し、この手法を用いて視神経再生の程度を比較した。視神経切断端に同一個体の同側の正中神経を血管無しの遊離で移植吻合した動物と、血管付きで移植吻合した動物を作成し、1ヵ月後に移植片にgranular blueを標識し、2日後に灌流固定して網膜を単離し進展標本として蛍光顕微鏡下で観察した。その結果、血管無し移植720±95個(n=4匹)、血管付き移植1228±201個(n=2匹)の網膜神経節細胞が蛍光色素で標識されており、血管付き移植の方が、視神経再生をより促進することが判明した。現在標本数を増やして正確な統計処理を行っている。同時に、電子顕微鏡観察用に移植末梢神経片をエポンで包埋し薄切後、トルイジンブルーで染色して光学顕微鏡で観察した。その結果、血管付き移植では、神経周膜の構造が良く保たれている傾向があることが判明した。現在、さらに確認・観察を進めている。同時に、電子顕微鏡下で、髄鞘形成の程度に差があるかどうかを比較検討するため、準備を行っている。中枢神経系である視神経を切断すると、哺乳類では自然再生することはない。実験動物を用いて、末梢神経片の自家移植による視神経再生が試みられてきた。しかし、再伸長する視神経は正常の5%以下であり、臨床応用の検討段階としてはほど遠い。将来の臨床応用を見据えて、再生視神経数を増やす試みが数多くなされてきた。そこで本軒究では、マイクロサージェリーの技法を用いて血管柄付き末梢神経移植によって、中枢神経系の軸索再生効率がさらに上昇するかを検討した。Wistar系ラットの右正中神経を、伴走する正中動静脈を栄養動脈とする有茎血管移植として挙上した。右視神経を眼球後部で切断し、眼球側断端に正中神経を11-0ナイロン糸により縫合した。

4週間後、Granular Blueで移植片を標識した。2日後、動物を灌流固定し、再生軸索を持つ網膜神経節細胞をGranular Blue陽性細胞として同定・観察した。同時に移植片を電子顕微鏡観察し、有髄線維の割合を求めた。血管柄無しの遊離の正中神経片移植の動物を対照とした。血管柄付き移植群の再生視神経をもつ網膜神経節細胞数は、対照群に比べて1.5倍有意に多かった。有髄線維の割合は、対象群5%にくらべて50%以上に向上した。血管柄付き移植の効果でシュワン細胞の生存率が向上し、中枢神経軸索再生と有髄化の外環境が向上したためと推測される。マイクロサージェリーを駆使した視神経切断端への血管柄付き末梢神経移植の、中枢神経軸索再生に対する有効性が、動物実験で確かめられた。
Photoreceptome解析による動物の光受容システムの進化及び多様性の研究

本研究では,原始的な動物など進化的にキーとなる動物の光受容システムの解明およびゲノム解読によって初めて見つかった未知の光受容タンパク質の物性解析を行った。・眼を持つ最も原始的な動物であるアンドンクラゲ(刺胞動物)の光受容システムについて,視物質からシグナル伝達カスケードまでの完全解明に成功し,視覚進化の新しい概念を提唱した(論文投稿中)。また,脊椎動物の眼と下等動物の眼の構造に関する網羅的比較解析を行う目的で,アシドンクラゲレンズ眼の完全長cDNAライブラリの作製および30,000クローンのESTデータベースの構築を行った。・脳や肝臓に存在する機能未知視物質類似タンパク質・エンセファロプシンが,光受容タンパク質として機能することを,フグおよびハマダラカのホモログを用いた分光学的・生化学的解析により明らかにした(論文投稿中)。これは,脳や肝臓に未知の光感覚が存在することを示唆する直接証拠である。・昨年度発見したUV感受性パラピノプシンと可視光感受性パラピノプシンが,魚類松果体において近接する光受容細胞で別々に発現していることを突き止め,松果体の色識別への関与がが強く示唆された。・脊椎動物,昆虫類とは独立に色覚を進化させたクモ類の視物質を同定し,節足動物における色覚進化のシナリオを明らかにした(Koyanagi, et. Al.,2008)。さらに,無脊椎動物の視物質の発現に世界で初めて成功し,色覚の分子基盤を明らかにした(Terakita, et. Al.,2008;論文投稿中)。本研究は、光受容システムという、ほとんど全ての動物が持つ機能に注目し、このシステムが動物進化の過程でどのように進化、多様化したのかを分子レベルで明らかにすることを目指している。本年度は、原始的な動物など進化的にキーとなる動物の光受容システムの解明とゲノム解読によって初めて見つかった光受容タンパク質の物性解析を目指して研究を進めた。・本研究で注目した動物の中で、試料の調達が困難な野外生物(アンドンクラゲ、ハエトリグモ、ミツバチ、ムラサキウニ、トラフグ)について、入手経路および分子生物学実験系の確立に成功した。また、上記のすべての動物から光受容タンパク質であるオプシン遺伝子の単離に成功した。特にアンドンクラゲ、ハエトリグモについては、抗体を作製し免疫組織化学的解析によって、視覚との関わりを明らかにした。さらに現在、アンドンクラゲ、ハエトリグモのオプシンの培養細胞での大量発現に成功しつつあり、これまで困難とされていた無脊椎動物オプシンの変異体解析への道が開かれた。また、ハエトリグモのオプシンについては、ショウジョウバエの複眼への遺伝子導入を開始した。尚、ハエトリグモの持つ高度な色覚の分子基盤の解明と節足動物における色覚の進化について、現在論文投稿中である。・硬骨魚類(トラフグ、ゼブラフィッシュ)のゲノム中に20種類を超すオプシンを見出し、そのうち生理機能が不明な10種類のオプシン遺伝子について生理機能解明の第一歩として、抗体作製を開始した。また、視覚以外で機能するパラピノプシン、メラノプシンについて、それぞれにパラログが存在することを見出し、それら全ての培養細胞での発現・分光解析に成功した。その結果、2種類のパラピノプシン、2種類のメラノプシンの間には、吸収する波長、すなわち"色"に違いがあることが明らかとなり、視覚以外での波長識別という新しい概念を導いた。
高品位LB膜の形成と機能性原子団の配列制御

種々のπ電子系を含む機能性両親媒性化合物について,水面上単分子膜の表面圧一面積曲線,蛍光顕微鏡による形態観察および瞬間マルチ測光システムによる可視吸収スペクトルから,単分子膜中における機能性原子団の配列状態を調べた.次にこれらの単分子膜にLB法ならびに水平付着法を適用して様々な高次構造からなる累積膜を形成し,偏光電子スペクトルや赤外スペクトル,光電子分光法などの分光学的手段と電子顕微鏡やX線回折などの機器分析により膜中における分子の配向・充填状態を明らかにし,層状分子組織体における光異性化反応,光重合反応性,光励起エネルギー移動や若干の電気物性との関係から考察した.1)アゾベンゼンを含む雨親媒性化合物について,分子配列におよぼす化学構造の影響を調べるとともに,単分子膜およびLB膜中における光異性化反応を検討した結果,分子面積の増大を伴うtrans→cis反応は抑制され,逆反応が選択的に生じることを見出した.しかし適当な二次元的希釈剤を加えたり,低い表面圧の単分子膜中では発色団の充填状態が緩和するために可逆的な反応が起こる傾向がみられた.またシクロデキストリン長鎖誘導体を用いて,アゾベンゼン誘導体を包接させたLB膜中では可逆的な光異性化反応が生じる.2)メロシアニン長鎖誘導体はアラキン酸カドミウムとの混合膜中で,単量体に比べて長波長側に鋭い吸収および蛍光帯をもつ特異なJ会合体を形成する.このLB膜の吸収スペクトルの温度変化からJ会合体の励起子的挙動の次元性を明らかにした.3)遷移金属錯体であるフェロセンの長鎖誘導体について,長鎖置換基の数により膜中でシクロペンタジェン環の配向を制御することができた.また混合原子価状態の二次元配列が得られた.4)種々のオリゴチオフェンと脂肪酸との混合膜中で,長い分子が直線的に伸びているα-オリゴマーは膜面にほゞ垂直に配向して組みこむことができた.種々のπ電子系を含む機能性両親媒性化合物について,水面上単分子膜の表面圧一面積曲線,蛍光顕微鏡による形態観察および瞬間マルチ測光システムによる可視吸収スペクトルから,単分子膜中における機能性原子団の配列状態を調べた.次にこれらの単分子膜にLB法ならびに水平付着法を適用して様々な高次構造からなる累積膜を形成し,偏光電子スペクトルや赤外スペクトル,光電子分光法などの分光学的手段と電子顕微鏡やX線回折などの機器分析により膜中における分子の配向・充填状態を明らかにし,層状分子組織体における光異性化反応,光重合反応性,光励起エネルギー移動や若干の電気物性との関係から考察した.1)アゾベンゼンを含む雨親媒性化合物について,分子配列におよぼす化学構造の影響を調べるとともに,単分子膜およびLB膜中における光異性化反応を検討した結果,分子面積の増大を伴うtrans→cis反応は抑制され,逆反応が選択的に生じることを見出した.しかし適当な二次元的希釈剤を加えたり,低い表面圧の単分子膜中では発色団の充填状態が緩和するために可逆的な反応が起こる傾向がみられた.またシクロデキストリン長鎖誘導体を用いて,アゾベンゼン誘導体を包接させたLB膜中では可逆的な光異性化反応が生じる.2)メロシアニン長鎖誘導体はアラキン酸カドミウムとの混合膜中で,単量体に比べて長波長側に鋭い吸収および蛍光帯をもつ特異なJ会合体を形成する.このLB膜の吸収スペクトルの温度変化からJ会合体の励起子的挙動の次元性を明らかにした.3)遷移金属錯体であるフェロセンの長鎖誘導体について,長鎖置換基の数により膜中でシクロペンタジェン環の配向を制御することができた.また混合原子価状態の二次元配列が得られた.4)種々のオリゴチオフェンと脂肪酸との混合膜中で,長い分子が直線的に伸びているα-オリゴマーは膜面にほゞ垂直に配向して組みこむことができた.
インターネット上の動画に関するリコメンデーション・システム

本研究ではリコメンデーション・システムの精度を上げるために行動データと選好データの両方を用いた選択モデルを提案し、その有効性を検証した。提案したモデルをインターネット上の動画サイトにおける動画の閲覧履歴と閲覧動画に対する選好データに適用した。分析の結果より行動データと選好データを単独に用いたモデルに比べて両データを用いたモデルが説明力と予測力の面において非常に優れていることが分かり、リコメンデーション・システムにおける両データの有効性を確認した。平成22年度の研究実施計画に記載されているように本年度では先行研究のレビュー、モデルの構築とデータの収集準備を段階的に行った。第1段階では本研究と関わりのあるマーケティングサイエンス、データマイニング、オペレーションリサーチ、計量経済学及び統計学における先行研究においてどういった研究がなされたかをレビューし、それらの成果を参考に本研究で用いる動画の選択モデルの構築を行った。モデルの構築にあたり、消費者行動論や統計学観点からの理論的整合性とマーケティング観点からの実用性を考慮する。また、マーケティングサイエンスやデータマイニングの分野において精通する専門家と意見交換や情報収集を行い、本研究に関する議論を重ねた。考案したモデルの妥当性を検証するために実際の消費者の行動データを用いて分析を行いモデルの推定と予測精度を調べた。従来のモデルと比較し、本研究で提案したモデルの推定精度と予測精度の方が優れていることがわかる。しかし、本研究の目的にあるように行動データと選好データの両方を活用して、インターネット上において個人が動画をどのように閲覧・評価・選択するといった行動を説明するまでには至っていない。本年度では選好データの収集準備にあたっており、両データを用いた分析を次年度行うとする。現段階においてインターネット上の動画に関する選好データの収集に向けて、その調査方法、必要標本数、調査対象者、調査対象地域などの計画を練っているところである。研究実施計画書にあったように、本研究の目的はインターネットの動画サイトにおけるリコメンデーションに対するユーザーの反応を明らかにすることにあり、それを達成するために平成23年度では関連データの収集と実証分析を行った。データの収集段階においては、分析に必要な動画閲覧行動と動画に対する態度のデータの収集を実施した。具体的には、被験者にある動画閲覧サイトにアクセスしてもらい、彼らの各動画の閲覧時間、推奨された動画の選択、お気に入りへの登録などの情報を記録した。被験者が見たい動画にアクセスする際に検索エンジンの利用や推奨動画のクリックなど様々な方法を利用することが可能である。今度もう一度見たい動画があればお気に入りに登録するように指示した。動画を閲覧してもらった後、それまで閲覧した動画に対する態度を測定するためのアンケート調査を行った。また、個人差で閲覧行動がどのように異なるかを明らかにするために、被験者に関するプロファイルデータの収集も実施した。データの収集を終えて、次にデータ処理を行い集計分析によりデータ全体の傾向を検証した。集計結果より、動画サイト上で推薦された動画がよく選択され閲覧されてはいるものの、お気に入り動画どして登録されたケースが少ないということが分かった。ただし、お気に入りに登録された動画に対し被験者が好ましい態度を持っていることが分かった。また、被験者のプロファイルとして収集されたデモグラフィック変数をもとに被験者の間で閲覧行動に関して大きな違いは見られなかった。つぎに、収集したデータに平成22年度に構築したモデルを適用し、実証分析を行った。実証分析では、閲覧行動データのみを用いたモデルと閲覧・態度の両データを用いたモデルの分析を行い、比較を行った。分析結果から、閲覧行動データのみを用いたモデルに比べて閲覧・態度の両データを用いたモデルの説明力と予測精度が非常に優れていることが示されている。
バイオ3Dプリンタを用いたスキャフォールドフリー心筋組織体の薬理試験方法の確立

接着細胞の自己凝集能を利用したスフェロイドを任意の形態で積層することで、足場材料を使用せずに3次元組織を作製出来る「バイオ3Dプリンタ」を開発してきた。我々は既にバイオ3Dプリンタを用いた心筋構造体を作製方法を確立している。管状の心筋組織体は体内で血液の送り出すこと為の補助型人工心臓として利用することを研究目的としているが、課題として、臓器移植代替法として本技術を確立する為には、多大な時間を要する。そこで本研究では、本技術を早い時期に医療に活かす為に、新薬開発の為の動物実験代替法として使用できないか検討した。平成30年度は、ヒト心筋組織体を剣山上に作製方法、及び収縮力の評価方法を検討した。その結果、「剣山の針」の移動量から心筋組織体の収縮力を評価出来ることがわかった。更に、心筋組織体を用いて様々な薬剤の薬理応答性試験、心毒性の評価試験を検討した。その結果、可逆性があることが知られている薬剤を加えると心筋組織体の収縮力、拍動回数が薬剤依存で増減し、薬剤を除去、洗浄して培養することで、薬剤添加前の値に戻ることから、我々の作製した心筋組織体は可逆性も評価できることがわかった。更に心毒性に関しては、心臓内に累積する量が増加することで心毒性が生じる薬剤を用いて、収縮力の評価と組織染色による心筋細胞特異的なタンパク質量の増減、細胞の生存率を評価することで検証できることがわかった。以上のことから、薬理応答性に関しては、剣山の針の移動量のみで評価することが可能であり、心毒性に関しては組織染色の結果と組み合わせることで評価出来ることが明らかになった。平成30年度に検討する項目であった「バイオ3Dプリンタを用いたヒト心筋構造体の作製」、「剣山の針の移動量を利用した構造体の収縮力解析システムの確立」を挙げており、両者共に、達成している。従って、2年目に遂行する「ヒト心筋構造体に対する各薬剤の薬理試験」に取り組んでいる所である。平成31年度は、「ヒト心筋構造体に対する各薬剤の薬理試験」を検討する予定だが、既に初期検討は完了している為、速やかに心筋組織体への薬理応答性の実験結果を得ることが出来る。実験結果を解析し、ヒトの心臓と何処まで薬理応答性が合致しているのか、データ解析をする予定である。研究分担者の下戸健准教授が平成30年度にカナダへ留学した為、福岡工業大学側の分担項目である「収縮力解析システム」を確立する為の機器、道具などの準備が間に合わなかった。従って、翌年度には、次年度使用額と合算して、収縮力システムを確立する為に、装置の部品などを購入する予定である。
ダイズの根粒・菌根二重共生系の成立に関与する宿主遺伝子の網羅的解析

本研究ではダイズの根粒・菌根二重共生系で発現する宿主遺伝子をDNAマイクロアレイによって網羅的に解析し、二重共生系の成立に必須な遺伝子を探索した。その結果、根粒単独共生、菌根単独共生および二重共生に共通して発現する遺伝子は34個あることが判明した。この中からType1メタロチオネイン遺伝子とCPRD49遺伝子に着目し発現特性をreal-time RT-PCR法によって検討し、Type1メタロチオメイン遺伝子は根粒と菌根で顕著に発現している遺伝子であることを確認した。また本遺伝子についてはダイズの毛状根形質転換体を作出し、GUS染色法によってダイズ根細胞内における発現部位の解明を試みた。平成23年度はダイズ(品種エンレイとEn6500)を温室栽培し根部のRNAを抽出した.そしてDNAマイクロアレイを用いて根粒菌と菌根菌の接種に対して共通的または特異的に発現する宿主遺伝子を網羅的に解析した.実験結果の詳細は以下のとおりである.(1)ダイズ栽培とtotal RNAの抽出ダイズの品種エンレイとオートレギュレーション機構が欠損した突然変異体(En6500)をワグネルポットに播種しガラス温室内で栽培した.試験区は,非接種区,根粒菌接種区,菌根菌接種区,二重接種区を設けた.根粒菌と菌根菌はダイズの播種時に接種を行ない,播種から6週問後(開花期)にダイズを収穫し,根部からtotal RNAを抽出した.(2)DNAマイクロアレイ解析抽出されたtotal RNAは滅菌水に溶解させ,超低温槽を用いて-80°Cで保存した.ダイズのアレイ解析には理化学研究所が中心となって開発し現在アジレント社より市販されているダイズオリゴDNAマイクロアレイを用いた。得られたデータは解析ソフト(GeneSpring ver.9等)を用いて解析した.エンレイおよびEn6500の根粒菌接種区,菌根菌接種区および二重接種区の各スポットの発現値を非接種区の値で除して発現比を算出し,発現比が2倍以上を示す遺伝子を発現上昇遺伝子とした.その結果エンレイの場合,根粒菌の接種で187個,菌根菌の接種で441個の遺伝子が発現上昇していることが判明した.根粒菌と菌根菌とで共通して発現上昇した遺伝子は34個であった.来年度以降はこの34個の遺伝子の中から共生関係に重要と思われるものを抽出し,発現定量・局在性解析等の実験に供試する予定である.En6500の結果については現在解析を進めている.最終年度である平成25年度は、前年度のマイクロアレイ解析で明らかになった二重共生特異的遺伝子の中から、重要な遺伝子を選抜しその特性を調べた。1.二重共生特異的遺伝子の発現量の変化マイクロアレイ解析で明らかになった二重共生特異的遺伝子から、Type1メタロチオネイン遺伝子とCPRD49遺伝子を見い出した。これらの遺伝子の塩基配列をダイズ完全長cDNA配列データベースから取得し、両遺伝子を特異的に増幅するプライマーを設計した。そして栽培した各生育段階のダイズ(品種エンレイ)試料についてリアルタイムPCRを行い、両遺伝子の発現量の変化を明らかにした。2.二重共生特異的遺伝子の発現部位の解析本実験ではAgrobacterium rhizogenes MAFF210265株を用いて二重共生特異的遺伝子であるType1メタロチオネイン遺伝子のプロモーター領域とGUSレポーター遺伝子との融合タンパク質を発現するダイズの毛状根形質転換体を作製することを試みた。まずプロモーター領域を含めたメタロチオネイン遺伝子を特異的に増幅するプライマーを設計しエンレイの根細胞から遺伝子配列を増幅した。これをGUS遺伝子を含むbinary vector pDs204hへ導入し、次にこのvectorをA. rhizogenesに取り込ませた。1週間程度栽培したエンレイの下胚軸に形質転換したA. rhizogenesを接種し14日間生育させた。発生した毛状根に菌根菌を接種し6週間生育させ、毛状根内のGUS発色部位を観察した。その結果、目的遺伝子のA. rhizogenesへの導入並びにダイズ毛状根の作製までは成功したが、毛状根内部のGUS発色部位を観察することはできなかった。このようにA. rhizogenesから毛状根への遺伝子導入の方法を確立することが今後の課題として残された。前年度のマイクロアレイ解析で明らかになった二重共生特異的遺伝子の中から,重要な遺伝子としてType1メタロチオネイン(MT1)遺伝子を選び,その特性を調べた.(1)MT1遺伝子の発現量の変化ダイズ品種エンレイをポット栽培し,根から抽出したtotal RNA試料を逆転写しcDNAを合成した.

このcDNA試料を10倍づつ5段階に希釈した.MT1遺伝子の塩基配列をダイズ完全長cDNA配列データベースから取得し,プライマー設計ソフトを用いてMT1遺伝子を特異的に増幅するプライマーを設計した.このプライマーを用いて各希釈段階の試料についてリアルタイムPCRを行い,相対的発現量を求めた.その結果,MT1遺伝子は菌根菌を単独で接種した場合が最も高く発現すること,次いで根粒での発現が高いことが判明した.またダイズの生育が進行するにつれて発現が変化することもわかった.(2)MT1遺伝子の発現部位の解析本実験ではAgrobacterium rhizogenes株を用いてMT1遺伝子のプロモーター配列とGUS遺伝子との融合タンパク質を発現するダイズの毛状根形質転換体の作製をおこなった.バーミキュライト培土にエンレイ種子を播種し2週間人工気象器内でポット栽培した.その後エンレイの下胚軸にA. rhizogenes株を接種し接種部分が培土に埋まるようにして3週間生育させた.その結果,ダイズ根に毛状根を発生させることに成功した.予定どおりダイズ品種エンレイとEn6500についてDNAマイクロアレイ解析を終了することができた.また宿主の発現遺伝子を調べたところ,根粒菌と菌銀菌の接種によって共通して発現上昇する34個の遣伝子を見い出すことができた.25年度が最終年度であるため、記入しない。予定どおり重要な二重共生特異的遺伝子としてType1メタロチオネイン遺伝子を見い出すことができ,本遺伝子の発現特異性を明らかにすることができた.発現部位の解析についてはAgrobacterium rhizobium株を用いてダイズに毛状根を発生させることができたが,実際の発現部位解析は次年度に持ち越すこととなった.平成鉛年度の成果としてダイズに根粒菌または菌根菌を接種することによって共通して発現する宿主遺伝子を34個発見することができた.平成24年度以降は,これらの選伝子の中から特に共生関係にとって重要である遺伝子を抽出し,計画どおり発現定量解析(リアルタイムPCR法)と発現の局在性解析(プロモーターGUS法)を行う予定である.25年度が最終年度であるため、記入しない。まずメタロチオネイン遺伝子の発現ベクターを開発し,ダイズ根における遺伝子発現部位を明らかにする.また初年度のマイクロアレイ解析の結果からオートレギュレーション機構に関与する二重共生特異的遺伝子を明らかにし,その発現の特性と局在性を明らかにする.以上の実験結果を持って3年間の研究のまとめをおこなう.
オッセオインテグレーションを形成するタンパク質の解析

チタン製インプラントがオッセオインテグレーションを獲得したとき、プロテオグリカンを豊富に含むアモルファスレイヤーと呼ばれる層が形成される。本研究では、この中に含まれているタンパク質を網羅的に解析することを目的とした。タンパク質はブタの下顎骨から抽出した。この抽出したタンパク質を二酸化チタンを担体としたクロマトグラフィー法を用いて、チタンに結合するタンパク質を分離した。タンパク質の同定には質量分析器を用いた。二酸化チタンと直接結合するタンパク質は約3000種あった。その中にはプロテオグリカン以外のタンパク質も認められた。今後は、これら同定できたタンパク質の機能解析を実施する予定である。平成26年度において、研究計画どおりにタンパク質の抽出、二酸化チタンカラムの作製、クロマトグラフィー、質量分析の結果が得られた。その結果から、骨からグアニジン#1、EDTA,グアニジン#2の段階抽出したタンパク質ごとに二酸化チタン表面に付着するタンパク質は今までに明らかにされていたタンパク質以外のものが多数同定された。その中には、オッセオインテグレーションを構成すると考えられていたプロテオグリカンは無論のこと、それ以外のタンパク質も多数同定された。代表的なものはアルブミンなどの血清成分、また、成長因子の付着も認められた。さらに、二酸化チタンに付着したタンパク質を溶出するにあたり、変性剤であるグアニジン、界面活性剤であるSDS、酸性溶液である蟻酸、アルカリ性溶液である水酸化ナトリウムで溶出すると、変性剤であるグアニジンではほとんど溶出が認められなかった。このことは、二酸化チタンのクロマトグラフィー法を用いたタンパク質の吸着実験は二酸化チタンと直接結合しているタンパク質の解析に有用であることが明らかになった。さらに、二酸化チタンに吸着したタンパク質の石灰化能を調べたところ、段階抽出したグアニジン溶出液、EDTA溶出液にて高い石灰化能を示し、その他では弱い石灰化能を示した。オッセオインテグレーションを形成するタンパク質を同定とそのタンパク質の石灰化能を明らかにすることが本研究の目的である。上記目的を達成するために、ブタ下顎骨からカルシウム結合タンパク質、不溶性コラーゲン、水溶性タンパク質を段階抽出し、二酸化チタン粉末に付着させた。そして、二酸化チタンに付着能を有する骨由来タンパク質の同定を質量分析器を用いて行った。また、タンパク質を付着させた二酸化チタン粉末にカルシウムを付着させ、アリザリンレッドS染色の変法を用いて、石灰化能を明らかにした。二酸化チタンへの付着能を有するタンパク質は約2800種類同定された。それらには、既存の報告と同様のタンパク質であるデコリン、オステオカルシン、アルブミンなどが同定された。その一方で、成長因子、酵素など細胞外マトリックス以外のタンパク質も多数同定された。また、各段階抽出したタンパク質の石灰化能を調べたところ、二酸化チタンに付着したカルシウム結合タンパク質は、その他の骨由来タンパク質と比較して石灰化能が低いことが明らかになった。既存の報告では、二酸化チタンと骨の間にオステオカルシン、オステオポンチンなどのカルシウム結合タンパク質が存在することが明らかにされているが、本研究の結果からは二酸化チタン表面の石灰化に寄与する程度はそれほど高くないことが示唆された。本研究では、個々のタンパク質ではなく、性質が類似したタンパク質の混合物を用いているために、二酸化チタン表面の石灰化に寄与するタンパク質の同定をすることはできなかった。in vitroの研究は計画以上に順調に進展している。しかしながら、研究モデルの変更が必要になっており、より生体内に近い環境での研究モデルの探索が必要となってくる。本研究課題では、二酸化チタンに直接付着する可能性がある骨由来のタンパク質を網羅的に解析した。いままでの報告では、プロテオグリカンの糖鎖が二酸化チタンに付着していると考えられてきた。しかし、本研究の結果から、二酸化チタンにはアルブミンなどの糖鎖が付加されていないタンパク質をも直接結合する可能性が示唆された。そして、細胞外基質のみではなく、成長因子やサイトカインなども結合する可能性があることが明らかになった。また、骨由来のタンパク質を各段階抽出をし、二酸化チタンに付着させたのちに石灰化能を調べたところ、カルシウム結合タンパク質以外のタンパク質が石灰化能が高いことが明らかになった。さらに、カルシウムイオンが溶媒に含まれていない状態でもタンパク質は二酸化チタンに結合することが明らかになった。本研究の結果は、いままでのオッセオインテグレーションのメカニズムとは異なる結果となった。特に、カルシウムイオンを介さずにタンパク質が直接二酸化チタンに結合する可能性があることが、興味深い結果となった。また、クロマトグラフィー法を用いた本研究手法は、二酸化チタンと骨由来タンパク質の結合を解明するために有用であることが明らかになった。本研究期間では、網羅的な解析のみであったが、今後は、各種タンパク質の二酸化チタンへの結合能や結合様式を明らかにしていく。また、本実験手法はvitroのみの結果を反映しているものであり、vivoでの評価にも応用することを検討していく。

その中にはプロテオグリカン以外のタンパク質も認められた。今後は、これら同定できたタンパク質の機能解析を実施する予定である。研究計画は順調に進行している。網羅的な解析であること、実験手法が単純であること、共通機器に優れた解析能力を有するものがあることが理由であると考えられる。また、人的資源としての大学院生が、有効に活用しており、ソフト、ハードの面で円滑に回ったと考えられる。今までの実験で用いた二酸化チタン粉末では、表面エネルギーなどを考慮に入れた事件モデルではないため、今後、粉末ではなく二酸化チタン板を用いてタンパク質の付着実験や石灰化能の機能実験を行う必要がある。また、オッセオインテグレーションを獲得した二酸化チタンと骨の間にはアモルファスレイヤーと呼ばれるプロテオグリカン層が存在すると考えられている。プロテオグリカンのみを骨組織から抽出、精製し、同様の実験を行うことによりプロテオグリカンと二酸化チタンの化学的結合様式を明らかにする。インプラント本研究では、in vitroでのタンパク質の吸着を解析したが、今後はin vivoでの解析が必要になると考えられる。in vivoでは動物実験にて二酸化チタン製インプラントの埋入を行い、in vitroで同定されたタンパク質が、実際に付着しているかを免疫組織化学的に確認する。さらに、溶出実験の結果から、二酸化チタンに付着したタンパク質は化学的に非常に強い結合をしていると考えられるので、その結合様式の解析、一度二酸化チタンに付着したタンパク質の動態などを今後、検討していくこととする。
コンピュータ制御によるパルス電析ナノ構造膜の電気・磁気特性

最近の高真空技術の進歩に伴って、物質の微細組織を原子レベルで制御可能となり、ナノオーダ物質として新材料開発への期待から注目されている。強磁性・非磁性原子からなる多層膜や微粒子析出型合金もその一例であり、強磁性内部のスピン配列を制御し、磁気的、電気的特性の向上が求められている。これは、主として気相法によるものであるが、我々は液相からの電気化学的手法である電析法によっている。電析法は現在広く行われている気相薄膜成長法より幾つかの点で優れた利点を有する。例えば、電析条件さえ適当であれば、電位・電析時間を人為的に調節することにより人工的に制御された物質を作製できる。そこで、我々はコンピュータを用い、電極電位の波形,通過時間を精密に制御し、以下のような実験結果を得た。1)強磁性・非磁性多層膜の作製Co, AuやAgの金属イオンを含む溶液から周期的パルス電位を調節することにより、原子単位(ナノオーダー)で制御された強磁性Coと非磁性Au及びAgとの組み合わせの多層構造薄膜を作製可能とした。次にこれらの磁住及び電気的性質を詳細に調べた。パルス時間間隔をコンピュータにより極限的に短くすることにより、平均膜厚を1原子層以下に制御した非平衡Co-Au, Ag強磁性合金膜を作製した。次にこれらの磁性及び電気的性質を調べた。最近の高真空技術の発達に伴って、物質の微細組織を原子レベルで制御可能となり、ナノオーダ物質として新材料開発への期待から注目されている。強磁性、非磁性原子からなる多層膜や微粒子析出型合金もその一例であり、強磁性内部のスピン配列を制御し、磁気的、電気的特性の向上が求められている。これは、主として気相法よるものであるが、我々は,液相からの電気化学的手法である電析法によっている。電析法は現在広く行われている気相薄膜成長法よりも幾つかの点で優れた利点を有する。例えば、電析条件さえ適当であれば、電位,電析時間を人為的に調節することにより人工的に制御された物質を作製できる。次にこれらの磁性及び電気的性質を詳細に調べた。パルス時間間隔をコンピュータにより極限的に短くすることにより、平均膜厚を1原子層以下に制御した非平衡Co-Au, Ag強磁性合金膜の作製した。最近の高真空技術の発達に伴って、物質の微細組織を原始レベルで制御可能となり、ナノオーダ物質として新材料開発への期待から注目されている。電析法は現在広く行われて気相薄膜成長法よりも幾つかの点で優れた利点を有する。

パルス時間間隔をコンピュータにより極限的に短くすることにより、平均膜厚を1原子層以下に制御した非平衡Co-Au, Ag強磁性合金膜の作製した。次にこれらの磁性及び電気的性質を調べた。