hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
昆虫の神経ペプチドホルモン:分子と組織応答

また、甲殻類の脱皮抑制ホルモン(MIP)と血糖上昇ホルモン(PDH)の全構造が新たに同定された(長沢)。神経ペプチドの受容体検索は、ボンビキシンの受容体がカイコ由来の培養細胞(BM-N4)からクローニングされ、インスリン型受容体であることがわかると共に、PTTH受容体が100kDaのペプチドであり、このクローニングの見通しもたつようになった(片岡)。神経ペプチドホルモン産生調節の解明の一貫として、30数コピーあるボンビキシン遺伝子のそれぞれの発現様式がカイコ脳神経分泌細胞でほぼ明らかとなった(岩見)。また、ボンビキシンとPTTHをあわせた体液中濃度の詳細が明らかとなり、PTTH分泌は日変動があることが判明した。ボンビキシンの作用に関しても作業仮説を立てるに十分な知見が得られた(溝口)。神経ペプチドホルモンの発現機構として、前胸腺刺激ホルモン(PTTH)に関しては、アセチルコリンが速い刺激因子であり、セロトニンが遅い刺激因子であることがわかり(相薗)、また成長抑制ペプチド(GBP)の作用は表皮細胞で産生・分泌される血中ドーパミンを介していることが明らかとなった(早川)。神経分泌細胞の神経による分泌調節は、フェロモン生合成活性化ペプチド(PBAN)産生細胞と末梢神経の関係をモデルとして研究した結果、末端交尾受容器から介在神経を経由して産生細胞からの分泌調節と中枢からの分泌調節が拮抗することが示された(市川)。また、これら神経ペプチドホルモンの下流にあるホルモンであるエクジソンと幼若ホルモンの分子レベルでの作用解明のためのモデルとして、末梢ホルモンによる翅成虫原基の蛹決定及び代謝変換の基本的知見の集積がほぼ完了し、遺伝子レベルでの研究が始まった(桜井)。以上、本年度の研究成果は、平成8年度に予定する計画内容を支障なく発展できるものである。本研究は平成6年度から平成8年度に渡る3年間実施された。神経ペプチドホルモンの発現と分泌調節及びこれらの生理作用の視点から、昆虫の変態と休眠の分子機構を探るという初期の目的は果たしつつある。インスリン族ペプチドホルモンであるボンビキシンについては、その30遺伝子コピーの発現パターンとその発現調節全領域の塩基配列決定が終了し、発現調節解析の糸口を付ける一方、ボンビキシン受容体をクローニングし、チロシンキナーゼドメインをもつインスリン受容体ホモローグであることを示した。また、アトモルレベルでの定量法を確立し、その体内動態を明らかにした。前胸腺刺激ホルモンにあっては、その体内動態を超微量で精密に測定する方法を確立し、これまでのPTTH分泌動態とは異なる知見を得、変態の内分泌支配のこれまで支配的であった理解に一石を投じた。さらに、PTTH分泌がアセチルコリン作動性神経により支配されていること、これまでのPTTH分泌臨界期は必ずしもPTTH分泌とは関連がないことを示すと共に、その作用解明の端緒としてのPTTH受容体の解明も進みつつある。更に、蛹変態の初期内分泌調整系、特にJH動態の関連で複雑な系の調節を受けており、その関連分子の動態を明らかにした。
ヒト正常皮膚をSCIDマウスに長期間生着させるための植皮手技に関する基礎的研究

1、ヒト正常皮膚の植皮実験SCIDマウス5匹、nude/scidマウス7匹に対して全層植皮9例、分層植皮3例を1匹につき各1例の植皮として観察することができた。植皮片が経時的に縮小しなくなった時点で生着したものと判断した。その結果、生着と判断されたものは5例で、残り7例では最終的に植皮片が脱落した。生着例と脱落例とで対比してみると、まず、donorでは脱落例の平均年齢が75.2歳であったのに対し生着例の平均年齢が60.6歳とやや若かった。donorの性別では特に差異は認められなかった。植皮片の厚さに関しては全層植皮では脱落しやすい傾向がみられた。また植皮片の植皮時平均面積は生着例94.5mm_2に対して脱落例90.1mm_2であった。そして、植皮片の形状については両者間で目立った差異はみられなかった。植皮片の縮小期間は両者間ではっきりとした差はみられず、植皮後2週から8週まで(平均35日)に完全に脱落するかまたは縮小が停止した。生着例において植皮片の残存率(植皮時の植皮片の面積に対する生着時の植皮片の面積の割合)は4.7%から90%(平均38%)であった。安定生着期間(生着と判定された後マウスが生存し得た期間)は平均53.6日であった(実際には自然死は無くすべて病理組織学的検査のために途中でsacrificeされた)。マウス別ではSCIDマウスに脱落しやすい傾向がみられた。以上をまとめると、「nude/scidマウスに1cm角以上の植皮片を分層植皮の要領で植皮することが望まれる。そして、植皮後およそ1カ月以上経過すると安定した生着が得られ、そのとき植皮片は当初の40%程度に縮小することが予想される」。2、ヒト皮膚化学発癌実験及びアイソトープを利用したヒト皮膚stem cellの局在証明実験前述の植皮手技に基づき今までに倫理的に人体実験できなかったような本実験をin vivoに準じて進めている。
繊毛虫の発生過程の分子遺伝学的研究

1.発生過程の多岐にわたる過程を多様な視点で取組み、以下の成果を得た。(1)接合過程には核分裂誘導物質、及び核分裂停止因子が特定の時期に発現すること、減数分裂の初期に熱ショックを加えると核分裂停止機構を阻害することを発見した。(2)大核特異的モノクローナル抗体を得、核小体蛋白質を認識することを明らかにした。新たに、減数分裂時の小核だけを認識する抗体、接合型O^3特異的抗体、抗口部側繊毛抗体を得、今後それらをプローブに分子の単離を行う。(3)クローン寿命の短い突然変異体の分裂速度を回復する物質ParGFはヒト胎児血清と機能的に類似の作用をもつ。(4)配偶核形成に関与していると考えられる14nm繊維形成蛋白質は細胞骨格として機能する以外に、ミトコンドリアのクエン酸合成酵素として機能する多機能蛋白質であること、この蛋白質と挙動を共にする新たな蛋白質が発見され、EF-1αであることを解明した。(6)短未熟期変異株は概日リズムも短い。リズムと生理活性とは密接な関係がある。未熟期のDNAは成熟期の細胞を未熟にする効果を示し、発生時計がDNA自身の変化に依存することを示唆する。(7)接合型決定遺伝子のsyngen特異性が転換する現象を、syngen間核質移植により発見した。2.ベクターの開発に取組み以下の結果を得た。(1)ゲノムDNAの制限酵素断片を大核に移植することにより、突然変異体tnd2の形質転換に成功した。(2)StylonichiaのベクターTubingen3がテトラヒメナとゾウリムシで有用なベクターになり得る。(3)大核に存在する自己増殖能を有する封入体の構成蛋白質、ミトコンドリア内の3種類の線状プラスミドを発見し、その分子性状を明らかにした。本研究は、繊毛虫の分化過程における大小核の変化、継時的変化を分子レベルでとらえ、その遺伝的制御機構を明かにすることを目的としている。本年度の成果として、まず、接合中の細胞に核分裂誘導物質が存在すること、核分化の途中には核分止を停哉させる機構が存在することを発見した。また、14nm繊維形成タンパク質と繊維束を形成し配偶核形成に密接に関与する新たな蛋白質を発見し、その遺伝子構造からポリペプチド延長因子EF-1аである事を明らかにした。抗クロマチン、抗核膜抗体を得たことにより、発生初期過程で小核と大核とが質的に異なることが証明され、核膜の新たな機能の存在が示唆された。さらに、若い細胞の大核、およびそのゲノムDNAを注射すると若がえることが判明した。このことは、発生過程で遺伝子自体が構造変化を起こしている可能性を示唆している。未熟期の短い突然変異など継時的変化の調節機構に関与する突然変異体を得た。一方、短寿命突然変異株はParGF(ゾウリムシ成長因子)の分泌能力の変異ではないことが明かになった。また、原生動物では初めてGバンド法による染色体の識別が可能になり、老化に伴い広範な染色体異常が起こっていることが確認された。遺伝子の単離のための形質転換系を開発するため、今までに多くの野外株を採集し調査したがプラスミドはまだみつかっていない。しかし、ミトコンドリア内に蛋白質と共有結合したプラスミド様のDNAが発見され、また、遺伝的マ-カ-を用いたゲノムDNA断片の顕微注射により低率ではあるが形質転換させることができた。従って、これらを利用した形質転換系開発の可能性もでてきた。

本年度の成果は以下の通りである。カルモジュリン遺伝子は小核から大核に分化する過程で5'上流域の欠失が起こることが判明した。また、ゾウリムシの大核分化時にカルシウムイオンが密接に関与していることが示唆された。さらに、ミドリゾウリムシでは、未熟期の長さ、接合活性リズムなど接合型の継時的発現に関する変異体が得られた。一方、短寿命変異体の増殖速度を回復させるParGF(ゾウリムシ成長因子)活性をもつ物質として、哺乳類由来の表皮成長因子、トラスフォーミング成長因子、テトラヒメナ由来のcrude sampleが新たに発見された。また、MPF活の探索の過程でゾウリムシとテトラヒメナの細胞抽出液中にcdc2ホモログが存在することも判明した。接合型(E,O)の分化に関し、シンジェン(同胞種)間での大核クロマチン移植を行なったところ、donorの優性形質(E)が現れずに劣性のrecipient(O)が自身の優性形質(E)を示し、接合型決定遺伝子のシンジェン特異性が転換することが示唆された。ゾウリムシの口部装置側繊毛特異的モノクローナル抗体が得られ、繊毛は細胞の場所によって物質最に分化していることが初めて明らかになった。一方、テトラヒメナの染色体Gバンド作成がほぼ完了した。また、接合過程の解析に役立つ様々な染色体変異株、および、in vivo染色体切断法による欠失株の系統的作成法などを開発した。大核DNAの制限酵素断片による形質転換法を用いて、いくつかの遺伝子を含む断片の紋り込みが進んだ。高率な転換には、recipientの細胞周期が重要であることもわかった。また、形質転換用ベクターの候補であるミトコンドリア内プラスミド様DNAはヘアピン状構造を持つこと、野外株ごとに多様化していること等がわかった。繊毛虫の大核と小核の分子的違いを明かにするために、染色体削減株を使うことと微細構造の観察から、小核は凝縮した染色体を有すること、減数分裂に入って脱凝縮すること、接合過程における大核崩壊は減数分裂前期に始まること、等を明かにした。また、小核特異的モノクローン抗体を新たに得た。抗原は核分化の過程で消失する。大核特異的抗体の抗原は核小体を認識していた。大核特異的共生細菌の増殖は宿主蛋白質合成の低下が引金になって、感染型に分化することが明らかになった。ゾウリムシの接合型V特異的モノクローン抗体の作製に成功した。抗原の局在部位、交差反応の検討結果は、接合型物質を認識していることを強く示唆する。微小管に作用する薬剤に抵抗性を有する突然変異株を多数分離した。接合の核の行動には微小管が関与しているので、これらが接合過程にどの様な行動を示すかが今後の課題である。接合時の核の動きに密接に関与している14nm繊維蛋白質は細胞質では細胞骨格として機能し、ミトコンドリアではクエン酸合成酵素として機能する。ミトコンドリア内で繊維を形成するとこの酵素活性は消失する。14nm繊維に結合する蛋白質として新た発見されたEF-1αはアクチン繊維を束化する機能があり、細胞質分裂や食胞形成時に寄与している可能性が示唆される。形質転換系の開発ではスチロニキアのベクターTubingen3をテトラヒメナ、ゾウリムシに導入、ベクターとして有望なことが明らかになった。大核に存在する封入体の構成蛋白質、ミトコンドリア内に存在するplasmid-likeDNAの分子性状を明らかにした。
腫瘍転移巣微小環境メカニズム解明と制御コンセプトの確立

本研究は、癌転移を微小環境ニッチ制御により抑制する新規治療コンセプトの構築を目的とする。本年度は、まず現在本研究室において開発中であるRUNX阻害剤を使用して肺転移制御フェノタイプの検証を行った。研究方法として、免疫不全マウスへRUNX阻害剤をPre-conditioningレジメ(320μg/kg、週2回二週間)で投与した後、ヒトスキルス胃癌細胞株や、トリプルネガティブ乳癌(TNBC)細胞株をIVにて移植する転移アッセイモデルを樹立した。RUNX阻害剤投与群ではヒトスキルス胃癌において、転移巣形成が抑制傾向になることが明らかとなった。一方、TNBCにおいては細胞株により違いがある可能性が高く、複数株での検討、その他の転移アッセイ系なども取り入れ検討を行う。上記結果から、癌細胞の転移メカニズムにおいてRUNXは肺ニッチの重要な接着因子を制御していることが想定されることから、RUNX阻害剤投与によるニッチ環境への影響を、正常肺細胞を用い検討を行った。その結果、癌転移において重要な接着因子とされるタンパク質をHIT接着因子として抽出した(知財申請準備中にて詳細は控えております)。コントロールと比べ、これら因子の発現の制御が確認された。このことから、内因性RUNXをRUNX阻害剤で包括的に制御することで、癌転移に重要である正常細胞側因子を制御可能であることが示唆された。さらなる考察のため、現在、RUNXを包括的に抑制可能な特異的shRNAiを用い検討を行なっている。また、RUNXの特異的KD(Knockdown)実験、O/E(Over-expression)実験を実施することにより、実際にRUNXにより直接的に転写制御される重要な接着因子をさらに絞り込んでいく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト上腸管膜動脈血管平滑筋における血管樹の部位による性格の違いはあるか

血管病変の主座は病変によって異なることが知られており、高血圧は小さい血管壁の肥厚として現れ、動脈硬化においては大きな血管に病変が現れる。これらの事実は動脈血管樹の部位によって血管平滑筋の性質が異なることを示唆している。我々は血管樹の部位による血管平滑筋の性質に違いがあるかを明らかにすることを目的として実験を行った。ラットを工一テル麻酔下に上腸管膜動脈にポリエチレンチューブを刺入し、周囲組織を剥離し、小腸に入るところで切除した。酸化鉄含有MEMを無菌的に注入し、動脈のみに鉄イオンを沈着させた。動脈末端から4-5mmのところで切除し、小さな血管とした。腸間膜動脈から1cmのところまでを大きな血管として切離した。ラット6頭分を集めて用いた。これらをチューブの中でコラーゲナーゼで消化し、チューブの外側から磁石で動脈平滑筋細胞を引き付けて平滑筋細胞を採取した。培養したところ、大きい血管はpolygonal及び類円形の形態を示すものが多く、小さい血管ではbipolar及び紡錘形の細胞が多かった。アクチン抗体およびデスミン抗体を用いて培養細胞が血管平滑筋細胞由来の細胞であることを同定した。続いて、培養脂肪の増殖能を検索した。大きい血管由来のものより小さい血管由来の細胞の方が増殖能は高かった。これらを変形可能なシャーレに培養し、シャーレを伸長したところ、小さい血管の細胞の方が伸長によって増殖能が高くなることが確認された(Microvascular Research 55+14-28,1998)。我々はヒト上腸管動脈平滑筋細胞においてもこれらのことを明らかにし、中間径フィラメントに加えて、カルポニン、カルデスモン等の分化マーカー及びエンドセリンレセプター、アンギオテンシンレセプターを用いてヒト上腸管動脈血管樹の部位による性質の異なることを明らかにした(Microvascular Research in press)。これらの事実は動脈血管樹の部位によって血管平滑筋の性質が異なることが示唆される。我々は血管樹の部位による血管平滑筋の性質に違いがあるかどうかを明らかにすることを目的として実験を行なった。我々は、ラット腸間膜動脈樹を大きい部分と小さい部分に単離し、培養した。大きい血管はpolygonal及び類円形の形態を示すものが多く、小さい血管ではbipolar及び紡錘形の細胞が多い。アクチン及びデスミンなどを用いて培養細胞が血管平滑筋細胞由来の細胞であることを同定した。続いて、培養細胞の増殖能を検索した所、大きい血管由来のものより小さい血管由来の細胞の方が増殖能は高かった。これらを変形可能なシャーレに培養し、シャーレを伸長した所、同様に小さい血管の細胞の方が伸長によって増殖能が高くなることが確認された(Vascular Research,55,14-28,1998)。今回更にヒト冠動脈の平滑筋細胞における中間径フィラメント、カルポニン、カルデスモンの発現を検索したところ、大きい部分と小さい部分とでは、明らかな違いのあることが確認された。デスミンとカルポニンの発現はほぼ同様で大きな部分にのみ確認され小さい部分には確認されなかった。アクチンとカルデスモンは類似しており、小さい血管の発現が著明であった(Vascular Research,in press)。これらの結果はヒト冠動脈においても大きい部分と小さい部分ととでは機能の違いがあることが示唆された。大きい部分は大きな圧がかかるため、強度が必要で中間径フィラメントのような強い構造が外側にあることが考えられる。

小さい部分では十分に血液を供給したり、抑制したりしなければならないので、収縮に関係するものだけでよいことが考えられる。血管病変の主座は病変によって異なることが知られており、高血圧は小さい血管壁の肥厚として現れ、動脈硬化においては大きな血管に病変が現れる。これらの事実は動脈血管樹の部位によって血管平滑筋の性質が異なることを示唆している。我々は血管樹の部位による血管平滑筋の性質に違いがあるかを明らかにすることを目的として実験を行った。ラットをエーテル麻酔下に上腸管膜動脈にポリエチレンチューブを刺入し、周囲組織を剥離し、小腸に入るところで切除した。酸化鉄含有MEMを無菌的に注入し、動脈のみに鉄イオンを沈着させた。動脈末端から4-5mmのところで切除し、小さな血管とした。腸間膜動脈から1cmのところまでを大きな血管として切離した。ラット6頭分を集めて用いた。これらをチューブの中でコラーゲナーゼで消化し、チューブの外側から磁石で動脈平滑筋細胞を引き付けて平滑筋細胞を採取した。培養したところ、大きい血管はpolygonal及び類円形の形態を示すものが多く、小さい血管ではblpolar及び紡錘形の細胞が多かった。アクチン抗体およびデスミン抗体を用いて培養細胞が血管平滑筋細胞由来の細胞であることを同定した。続いて、培養脂肪の増殖能を検索した。大きい血管由来のものより小さい血管由来の細胞の方が増殖能は高かった。これらを変形可能なシャーレに培養し、シャーレを伸長したところ、小さい血管の細胞の方が伸長によって増殖能が高くなることが確認された(Microvascular Research55+14-28,1998)。我々はヒト上腸管動脈平滑筋細胞においてもこれらのことを明らかにし、中間径フィラメントに加えて、カルポニン、カルデスモン等の分化マーカー及びエンドセリンレセプター、アンギオテンシンレセプターを用いてヒト上腸管動脈血管樹の部位による性質の異なることを明らかにした(Microvascular Research in press)。
希土類元素化合物における多極子秩序の検証とその機構の解明

(1)SmRu_4P_<12>は16KでMI転移とともに異常な相転移現象を示すことが報告され、その背後に軌道(多極子)の秩序が絡んでいることが示唆されている。2007年に^<101>Ru-NQR信号を検出し、結晶構造の空間群が転移点を境に立方晶のIm-3から三方晶のR-3に変化していることを明らかにしたが、これに加え、本年度は単結晶試料を用いたP核NMRの精密測定の相補的研究をおこなった。磁場を結晶[111]方向に印加して単結晶試料のP-NMRの角度分解NMRを行ったところ、磁場誘起モーメントの検出に成功した。(2)Ru-NQRの特性を活用して、Re=La,Pr,Ndについて実験研究を行ってきました。特に強磁性秩序を示すと考えられているNdRu_4P_<12>においてP核とRu核のNMR/NQR測定を行い、NMR・NQRスペクトルと核スピン格子緩和時間の結果からNdの4f電子が局在性を示し、Nd間で強磁性的相関と反強磁性的相関の存在を示唆する結果を得た。この両者の相関とネスティングの性質がMI転移に密接に関係している可能性を提案し、アメリカ物理学会誌、Physical Review Bに報告しました。
LHC-ALICE実験・前方光子検出器のための高速読み出し系の開発

本研究では、CERN研究所・LHC-ALICE実験における次期検出器高度化計画の1つである超前方光子検出器(FOCAL, Forward Calorimeter)用の高速データ読み出しシステムを開発した。実際のFOCAL検出器試作機を用いて、我々が新しく構築した読み出しシステムにより、検出器の性能を評価した。その結果、FOCAL検出器はエネルギー分解能、エネルギー線形性等、所定の性能を有していることが分かった。また次世代高速読み出しシステムVMM2/3の開発をCERN-RD51と開始し、その初期成果を得た。本研究では、CERN研究所・LHC-ALICE実験における次期検出器高度化計画の一つである前方光子検出器(FOCAL)用の高速データ読み出しシステムを開発する。初年度である本年度では、以下の研究・開発を行った。(1)データ読み出しシステムの構築:FOCALのデータ読み出しの試作機として、CERN研究所のRD51グループが開発した、前置増幅器内蔵128チャンネルAPV25,アナログ-デジタル変換器(ADC),フロントエンドカード(FEC)をCERNより購入した。現在、このシステムを筑波大に設置し、LabViewを用いたデータ収集システムを構築中である。(2)検出器プロトタイプ:米国・オークリッジ国立研究所を2014年1月に訪問し、共同研究者であるDavid Silvermyr博士らからFOCALのプロトタイプを譲り受けた。これはシリコン・フォトダイオードとタングステン金属板から構成されており、これを筑波大に設置した。今後は上記の読み出しシステムと統合し、検出器からのシグナルの読み出しテストを行う。更に2月には、米国フェルミ研究所(FNAL)のテストビーム実験に参加し,今後の実験に関する情報収集を行った。(3)シミュレーションによる評価: FOCALのシミュレーションによる評価に着手した。オランダのユトレヒト大学に学生2名を1ヶ月間派遣し、同大学のMarco van Leeuwen博士、Thomas Peitzmann教授の協力のとも、シリコンピクセル上に発生するノイズ耐性の評価や、重イオン衝突による多重粒子生成の環境下における中性パイ中間子の再構成の評価に関するシミュレーションを行った。これらの結果は、ALICE実験の検出器設置提案書(Letter of Intent; LoI)に掲載される予定である。2年目にあたる本年度では、実際のFOCAL試作機を用いてCERN PS/SPS加速器ビームによるテストビーム実験の実施を中心に、以下の研究開発を行った。(1)まず筑波大学にて、FoCal検出器用テストベンチを構築した。これにより、昨年度、米国オークリッジ国立研究所から譲り受けたFoCalを暗箱(筑波大製)に設置し、LEDパルス、宇宙線、レーザー、放射線源等の様々なソースを用いて、読み出しテストが可能となった。また読み出し系には、CERN RD51グループが開発した、APV25チップ(128 chアナログシグナル)およびSRS (Scaleable Readout System)を用い、mmDAQソフトウェアを用いた読み出しに成功した。(2)2014年9月と11月に、それぞれCERN PS加速器、SPS加速器を用いたFoCal検出器の性能評価のためのテストビーム実験を行った。大学院生5名、スタッフ2名が現地でのビーム実験に参加した。ユトレヒト大学の研究グループと共同で実験を行い、それぞれ異なるタイプのFoCal検出器をテストした。我々の検出器は、ノイズの問題が残るものの、初のビームデータ取得に成功し、初期成果を得た。これらの結果を日本物理学会(2件)と日米合同物理学会(Hawaii 2014) (1件)にて報告した。(3)来年度に向けて、CERN-RD51研究グループとの共同研究に着手した。次世代高速読み出し装置「VMMチップ」とその周辺読み出し系をFoCal専用に開発する。本研究では、CERN研究所・LHC-ALICE実験における次期検出器高度化計画の1つである前方光子検出器(FOCAL)用の高速データ読み出しシステムを開発する。最終年度に当たる本年度では、昨年度に見つかった諸問題を解決し、2度目のCERN PS/SPS両加速器を使ったビーム実験を行い、FOCAL試作機の性能評価を行った。また高速読み出し系の開発に向けて、CERN RD51研究グループに新たに参入し、RD51コラボレーションのメンバーとしてVMM2と呼ばれる次世代に読み出しチップの開発を開始し、その初期成果を得た。まず筑波大学において構築したFOCAL専用のテストベンチシステムを用いて、昨年のビーム実験での課題であったノイズについて、その原因特定と除去を行った。電源の見直し、シールドを行うことで、劇的にノイズが削減できた。またLED光源を使ったチャンネルマップの作成や、宇宙線をつかった最小電離粒子通過のシグナルを確認できた。その後、CERN研究所にて2015年10月から11月、PS/SPS両加速器を用いたテストビーム実験を行った。その結果、当検出器は設計通りの性能のエネルギー分解能、位置分解能、線形性を有していることが確認できた。これらの成果を日本物理学会(3月)に発表し、現在は投稿論文の準備を行っている。またRD51コラボレーションと共同で開発、性能評価実験を行ったVMM2チップは、アナログシグナルをフロントエンド部でデジタル処理することで、数MHzの読み出しを可能にする次世代の読み出し機器である。今回RD 51ラボにて、読み出しを基本性能を確認することができた。

本研究では、CERN研究所・LHC-ALICE実験における次期検出器高度化計画の1つである超前方光子検出器(FOCAL, Forward Calorimeter)用の高速データ読み出しシステムを開発した。実際のFOCAL検出器試作機を用いて、我々が新しく構築した読み出しシステムにより、検出器の性能を評価した。その結果、FOCAL検出器はエネルギー分解能、エネルギー線形性等、所定の性能を有していることが分かった。また次世代高速読み出しシステムVMM2/3の開発をCERN-RD51と開始し、その初期成果を得た。FoCal検出器の読み出しシステムの構築に成功し、また2回の加速器ビームを使った実験により、検出器に応答、電磁シャワーの検出、シグナルの読み出しが正常に行えることを確認した。来年度以降は、検出器からのノイズの除去、および新規高速読み出しシステム(VMM2)を採用し、本研究の最終目的であるFoCal検出器用の高速読み出しシステムの構築を目指す。27年度が最終年度であるため、記入しない。原子核物理学(実験)H27年度では、2015年10月から11月にかけて、再度CERN PS, SPS両加速器を用いたテストビーム実験の実施する。前回のビーム実験ではできなかった次の測定を行う。1)別タイプのFoCal検出器(MAPS,ユトレヒト大製)とのシグナル同期、2)電源やアナログシグナル・サムボード上でのノイズを軽減し、エネルギー分解能の向上。なお、このビーム実験での読み出しには、既存のAPV 25チップとSRSシステムを使用する。同時に、6月頃からCERNのRD51グループと共同で、次世代高速読み出しチップVMMの開発に着手する。大学院生1名を長期でCERN研究所に派遣し、現地の研究者と共同で開発にあたる。更に、ALICE実験内におけるFoCal検出器設置提案書(LoI)の承認を7月頃に行い、本実験開始に向けたプロジェクトの推進を我々が中心となって行う。FOCALの読み出し部分については、まだシステムの構築途中の段階ではあるが、必要な装置・機器類は全てそろっており、技術的な問題はない。来年度、システムの構築を完了し、データ収集系のテストを行える段階にまで到達している。またオークリッジ研究所の全面協力によって、FOCAL検出器の実際のプロトタイプを筑波大に設置できたことは計画外の収穫であった。今後、同プロトタイプ検出器を使って、レーザー・線源・加速器ビームによる検出器、および読み出しシステムの性能評価に活用することが出来る。更に、我々が行った検出器シミュレーションに関しては、ALICE実験の実験装置提案書の作成に対して大きく貢献することができた。2014年度では、筑波大に設置した全ての装置を稼働させ、実際に検出器からのシグナルの読み出しテストを行い、評価する。
家庭内資源配分と格差継承のミクロ実証分析

本研究課題では家庭内での資源配分と継承について家計個票データを使用した実証分析を行い、以下の結果が得られた。(A)夫婦間での資源配分については、世帯所得における妻の所得割合が高いほど、妻のための消費支出割合は増加し、妻の家事負担割合が減少する。(B)親子間での所得の連関程度は、先進国の中では日本は中程度であり、所得連関の4-5割は教育支出による。(C)親世帯の所得が同じであれば子世帯の所得が低いほど親世帯からの援助が多くなり、親世帯の援助は所得再分配的である。本研究では,家族の中でどのように資源が分配されているのか,また,親から子へどのような経路で資源が継承されているのか,家計個票データを用い,パネルデータ分析・ミクロ計量経済学分野の最新の研究成果を活用しながら,実証分析を行う.分析においては,家庭内における資源配分と親子間での経済状況の格差の継承に着目し,(A)家族形態と家計の所得プール仮説,(B)親から子への教育投資と所得格差の継承,(C)親から子への援助による格差の継承,の3つの側面から実証的に明らかにし,今日の日本が直面する社会的課題を議論する上での基礎研究として貢献する.本研究課題では家庭内での資源配分と継承について家計個票データを使用した実証分析を行い、以下の結果が得られた。平成20年度は,パネルデータ及びミクロ計量経済学の進展に関する知見を得,また近年各国で研究の拡がりが著しい世代間所得格差の継承とその要因分析に関する文献サーベイを行った.世代間所得格差の継承については,基本的な線形関数分析に加え,近年ではノンパラメトリックな非線形関数分析やquantile regressionを用いた分析に拡がりをみせているため,これらを加えた分析を行う.また,研究項目(A)(B)(C)のうち,(B)「親から子への教育投資と所得格差の継承」に関し,以下の3点について分析結果を得ており,論文を執筆中である.(1)日本「消費生活に関するパネル調査」を使用して,日本の世代間所得格差の継承の程度の推定を行った.親の所得から子の所得に対する弾力性は有配偶男性で0.4,女性では0.3程度であり英米よりも弾力性が低い,つまり継承の程度が弱いが,北欧諸国等よりは弾力性が高い,つまり継承の程度が強いことが示唆されている.(2)さらに,上記の所得格差の継承のうち,教育投資による格差継承の割合の推定を行った.親の所得が子の教育選択に与える影響と,子の教育選択から学卒後の所得への影響の推定から,教育水準,塾・予備校通学,高等教育機関の選択が主要な教育を媒介とした所得水準の継承経路と認められる.教育選択と教育のリターンの推定値から,親子間の所得水準継承程度の少なくとも3割程度は教育を媒介とした経路によるものであることが示唆されている.(3)韓国the Korean Labor & Income Panel Study (KLIPS)を使用して,韓国の世代間所得格差の継承の程度の推定を行った.対象サンプルは,父子関係に限っている.弾力性は0.3程度と考えられ,日本よりもやや継承の程度が弱いことが示唆されている.本研究は,家族の中でどのように資源が分配されているのか、また、親から子へどのような経路で資源が継承されているのか、実証的に明らかにすることを研究目標としている。本年度は特に、親から子への所得格差の継承程度の推計と、教育投資を通じた所得格差の継承の程度について実証分析を行った。分析においては、家計個票データを用いている。所得格差の継承分析においては通常、複数年平均を用いた回帰分析と、操作変数法が採用されている。本研究ではこれらの分析に加えて、ノンパラメトリック回帰分析、及びSIMEX (Simulation Extrapolation)分析等を採用した。本年度の研究成果としては、まず、日本の世代間所得格差の継承の程度の推定を行った分析の論文が査読付き海外専門誌に掲載された。親の所得から子の所得に対する弾力性は有配偶男性で0.4、女性では0.3程度であり英米よりも弾力性が低い、つまり継承の程度が弱いが、北欧諸国等よりは弾力性が高い、つまり継承の程度が強いことが示唆されている。さらに、日本における所得格差の継承のうち、教育投資による格差継承分析に関して論文にまとめた。親の所得が子の教育選択に与える影響と、子の教育選択から学卒後の所得への影響の推定から、親子間の所得水準継承程度の35割程度は教育を媒介とした経路によるものであることが示唆されている。また、世代間所得格差の継承に関して、アジアではシンガポール以外の国については推計が行われていないことから、日本との比較の視点から韓国に関しても世代間所得格差の継承の程度の推定を行い、論文にまとめ、conferenceやセミナー報告を行った。韓国では弾力性は男性で0.3程度、女性では0.4近いとことが示唆されている。

本研究は,家族の中でどのように資源が分配されているのか、また、親から子へどのような経路で資源が継承されているのか、実証的に明らかにすることを研究目標としている。本年度はまず、教育投資による格差継承分析に関して実証分析結果をまとめた論文について改訂作業を行い、GCOE-GLOPEII Working Paper SeriesNo.40「教育と世代間所得連関の実証分析」にまとめた。さらに査読付き専門誌に投稿を行い、評価を受けて追加の改訂作業を行っている。本研究課題では,家庭内での資源の配分や継承の実証分析を行ってきた。家庭内での資源配分に関しては、夫婦間での消費及び時間配分に関して、世帯所得に占める妻の所得の割合が高いほど、妻のための消費支出割合は増加し、妻の家事負担割合が減少することが示された。また、夫の親との同居は妻の家事負担割合を増加させる一方で、妻の消費割合を増加させる。親子間での所得の連関に関して、欧米での研究が先行しアジアでは研究が緒についたところであり、日本との比較の視点から東アジア諸国に関しても同様の分析を行ってきた。連関の程度は、日本は英米よりも小さいが北欧・カナダ等より大きい可能性があることが示唆されている。また、韓国は男性については日本よりもさらに親子間の連関が小さいが、女性では日韓で連関の大小が逆転している。このような親子間での所得連関はどのような経路を通じて生じるのか。遺伝や家庭環境等とともに、学校教育投資がその主要経路として考えられる。このような研究は欧米でもまだ少ないが、所得連関の3-5割は教育経由である、つまり、親が高所得であるほど子の教育水準が高く、子の高所得の可能性が高くなる。日本・韓国ともに所得連関の4-5割程度が教育水準によることが示された。最後に、親世帯から子世帯への金銭的・物質的な援助の影響を分析した。子世帯の所得が低い場合、子供が幼い場合、また親と同居している場合に、親からの家計援助がある確率が高くなることが示された。親世帯からの援助は、必ずしも子世帯の家計に貢献しているとは言えず、むしろ、消費水準や貯蓄水準の低いような子世帯に対して援助がなされている可能性がある。また、親の所得階層の影響は明確ではない。総じて、親世帯から子世帯への援助は所得格差の継承よりも所得再分配の傾向にあることが示唆された。
比較演劇史の方法論の構築

研究機関の3年間に、数回の研究打ち合わせ会と、6回の研究例会をもったが、研究例会では、日本の伝統演劇史および近現代演劇史、イギリス演劇史、アメリカ演劇史、フランス演劇史、ドイツ演劇史、ロシア演劇史のこれまで書かれた代表的な著作を取り上げ、それぞれの問題点の検討と比較を行なった。各例会の課題と報告者は、次のとおりである。第1回2002年9月演劇の理論と歴史報告者毛利三彌小田中章浩第2回2003年3月日本の演劇史報告者天野文雄林公子毛利三彌第3回2003年9月フランスの演劇史報告者小田中章浩アメリカの演劇史報告者楠原偕子第4回2004年3月ロシアの演劇史報告者永田靖ドイツの演劇史報告者山下純照第5回2004年9月近代日本の演劇史報告者神山彰現代日本の演劇史報告者菊川徳之助第6回2004年12月27-28日総括討論全員これによって、いずれの場合も、演劇史の方法論について必ずしも意識的であるわけではないことが、明らかになったが、それは、演劇史とは何か、という歴史哲学的な問いが問われることの稀であることにもよるのだろう。だが、方法論を欠くことが、演劇史の叙述として評価を低くするとはかぎらないことが議論された。それは、比較演劇史の方法論とは、必ずしも交わらないことであるかもしれず、この問題の追求は、われわれの今後の課題として残された。3年計画の第1年目としての本年度は、4回の研究会(5月、9月、12月、3月)をもったが、そのうち2回は、日本演劇学会大会にあわせたものである。研究会では、まず日本語で書かれた近年の代表的な演劇史研究をとり上げることとし、その分野を専門領域とする研究分担者の報告をもとに討論を行った。とり上げた演劇史研究は、次の6点である。()内は報告者。河竹登志夫『演劇概論』東京大学出版会(毛利三彌)渡辺守章『舞台芸術論』放送大学教育振興会(小田中章浩)毛利三彌『東西演劇の比較』放送大学教育振興会(永田靖)『岩波講座能・狂言』全7巻岩波書店(天野文雄)『岩波講座歌舞伎・文楽』全10巻岩波書店(林公子)芸能史研究会編『日本芸能史』全7巻法政大学出版局(毛利三彌)初めの3点は、比較演劇の視点による記述が中心であり、われわれの課題に直接かかわる問題を含んでいるが、それだけに、難点も多いことが指摘された。あとの3点は、日本の伝統芸能を対象としながら、それぞれまったく異なる演劇研究方法に基づくもので、日本演劇全体を扱う研究方法を探る上で、多くの示唆が得られた。3年計画の2年目である15年度も、4回の研究会(9月、12月、3月)を持った。本年度は、西欧の演劇史研究をとりあげ、それぞれの特異性に基づく研究方法の比較検討を行ったが、具体的には、以下の国の演劇史をとりあげた。( )内は報告者がとりあげた主な演劇史書。討論を通じて、演劇学全般における演劇史研究の位置づけが、それぞれの国によって異なることが明らかにされた。それは一過的な演劇を研究対象とすることの意味の自覚によることであることが知られ、日本の演劇研究との比較において、多大の示唆をうけた。また、本年度は、イェール大学教授で現代演劇の代表的研究者の1人であるJoseph Roach氏を招聘し、無形遺産としての演劇に関する公開の討論を行った。ここでも、演劇が無形であることから生じる継承、維持のあり方と相互関係の問題が論じられ、比較研究の重要性が改めて強調された。

研究期間の3年目になる2004年度には、数回の研究打ち合わせ会と、2回の研究例会をもった。例会の課題と報告者は、次のとおりである。第1回2004年9月近代日本の演劇史報告者神山彰現代日本の演劇史報告者菊川徳之助第2回2004年12月27-28日総括討論全員第1回の研究例会では、日本の近代および現代の演劇史、とりわけ、伊原敏郎の『日本演劇史』全3巻と大笹吉雄の『日本現代演劇史』全8巻を中心に、それぞれの特徴、方法を検討した。第2回目には、3年間の共同研究の総括として、全員による討論を行った。この討論のために、各自が報告要旨を用意し、それに基づいて報告を行い、その上で、忌憚のない相互批判をまじえながら、2日間にわたって討論を繰り広げた。これまでに検討してきたイギリス演劇史、アメリカ演劇史、フランス演劇史、ドイツ演劇史、ロシア演劇史、日本の伝統演劇および近現代演劇史のそれぞれの問題点を指摘し、比較演劇史の新しい方法を模索した。過去の演劇史のいずれにおいても、演劇史の方法論については必ずしも意識的であるわけではないことが明らかになり、演劇史とは何かという歴史哲学的な問いの必要性も痛感された。もっとも、方法論を欠くことが、演劇史の叙述として評価を低くするとはかぎらないという議論もあり、比較演劇史の方法論の追求を、各々がいっそう進めていくことを確認して、3年間の共同研究を締めくくった。
加齢と共に低下するステロイドホルモンであるDehydroepiandrosterone(DHEA)は抗酸化作用を持ち、内皮由来一酸化窒素の産生増加作用を持つインスリン様増殖因子の産生を亢進する。冠動脈造影上、異常を認めない男性6名(5070才)にてDHEA(25mg/日)3ヶ月間投与前後で内皮機能を表す上腕動脈虚血後の反応性充血時の拡張反応(FMD)を超音波にて検討したところFMDは2.23±1.16%から6.89±0.60%へと改善した(P<0.01)。DHEAにて内皮機能が改善したことから女性における動脈硬化に対するエストロゲン補充療法と同様に男性においてのホルモン補充療法となる可能性が期待される。また、あらゆる心疾患の終末像であり人口の高齢化に伴い増加している心不全の成因として酸化ストレスの増加その防御機構の低下が報告されているが、慢性心不全患者ではDHEA血中レベルは心不全の重症度に応じて低下し、酸化ストレスの指標であるThiobarbituric acidrelated substancesと逆相関を有することが明らかになった。DHEA補充療法は慢性心不全患者においては心不全治療薬となる可能性も期待できる。一方、夜間睡眠中に松果体から分泌され日中はほとんど分泌されない日内変動を有するメラトニンは加齢と共に夜間の分泌も低下する。相対的交感神経緊張の指標である心拍変動の低下は心事故の発生と密接な相関があるが、労作性狭心症患者においてはメラトニンの夜間血中レベルは低下しており、その血中レベルに応じて心拍変動が低下することや就眠前のメラトニン内服がそれを回復することを明らかにした。メラトニンの内服が相対的交感神経緊張を緩和し冠動脈疾患を有する患者の心事故発生を低下させる可能性が示唆された。血管内皮細胞は一酸化窒素(NO)を産生・放出し、動脈硬化を防いだり、血管を拡張させているが、日本人に多い冠攣縮性狭心症の患者においては冠動脈内皮からのNOの産生放出が低下している(Circulation94:364-371;1996)。冠攣縮は主として夜間から早朝にかけて出現するが、一方、メラトニンは夜間睡眠中に松果体から分泌され日中にはほとんど分泌されない日内変動を有するホルモンである。最近、冠攣縮の機序に酸化ストレスの関与が示唆されているが、このメラトニンも強力な抗酸化作用を有している。冠攣縮患者ではメラトニンの夜間分泌が低下しており、それに伴う酸化ストレスの増加が冠攣縮の日内変動と関係している可能性がある。よって、冠攣縮性狭心症患者19例(61±1歳)と年齢の一致させた対照者24例にて2時、8時、14時、20時に採血し、血漿メラトニン値(pg/ml)をRIA法で、酸化ストレスの指標である血漿Thiobarbituric acid reactive substance(TBARS,MDA/ml)をTBA法で測定した。その結果、血漿メラトニン値は、両群とも2時にピークの日内リズムを示したが、冠攣縮患者群では対照群に比し、有意に高値を示していた。血漿TBARS値は2群とも、2時にピークの日内変動を示したが、両群間において有意な差はなかった。冠攣縮患者で夜間のメラトニン分泌の増加は過剰な酸化ストレスをさける代償機転である可能性があると思われた。この結果の一部を1998.11月、ダラスでのアメリカ心臓協会学術集会(AHA)にて発表した。
環境自律応答する移動型転写分子ロボットの創出

自律的に動作する分子ロボットを構築する為に、DNAナノ構造物(DNA origami)上に転写酵素(T7 RNA polymerase、以下T7 RNAP)と基質遺伝子を集積化した"転写ナノチップ"を構築し、観察を行った。本年度は、前年までの基本的な性質の評価を踏まえ、制御システムの導入に注力した。具体的には、基質遺伝子と、固定部位の間に、センサーとして機能するリンカーを入れ、外部シグナルによって、ナノチップの機能のON/OFFを制御した。活性を溶液反応系で測定した所、外部シグナル依存的に、ナノチップの転写活性をON/OFFできる事がわかった。続いて、論理演算子の組み込みを行った。外部シグナルとして、microRNA(miRNA)を用いた実験系を計画・実施した所、3入力のAND、OR、多数決回路を構築することができた。これらの演算子付ナノチップを、人工細胞に見立てたエマルジョンの中に閉じ込めて、非常に薄い濃度で活性を測定した所、1分子で動作することがわかった。すなわち、1分子のチップで、検出・演算・出力の機能を併せ持つ、自律的ナノデバイスの構築に成功した。そこで、このナノチップを組合わせた遺伝子回路を構築し、人工細胞の中に入れた所、miRNAのプロファイルに自律的に応答する事に成功した。これらの成果は、従来、多種・多数の生体因子を用いる必要があった論理機能の実現が、1分子のチップで実現できる事を示唆しており、従来作製することが難しかったより複雑な遺伝子回路の構築に有用であると期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。自律的に動作する分子ロボットを構築する為に、DNAナノ構造(DNA-tile)上に多数の蛋白質を固定した"DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステム"を構築し観察を行った。本年度は、T7-RNAポリメラーゼ(T7-RNA polymerase、以下RNAP)蛋白質をモデル蛋白質として用い、機能モジュールとしての性質を明らかにした。具体的には、DNA-tile上にRNAPと、(RNAPが転写する)遺伝子を集積化し(以下Gene-nano-chip)、転写活性を溶液反応系で測定した。その結果、Gene-nano-chipには自律動作する分子ロボット構築に都合の良い性質が備わっている事が明らかになった。1つめは合理設計性であり、Gene-nano-chip上のRNAPと基質遺伝子間の距離を制御することで、転写活性を設計できる事が明らかになった。2つ目は、直交性であり、自身の内部遺伝子を高効率に転写する一方、溶液中を漂う外部遺伝子はあまり転写しないという性質が明らかになった。これらの性質を利用する事で、無細胞翻訳系PUREsystemにおいて、2つの遺伝子の発現量を合理設計可能である事を示した。また、人工細胞に見立てたエマルジョンの中で、1個のnano-chipの測定を行った所、10^4-10^5のRNAPに相当する活性を持っている事を明らかにした。また、分子ロボット構築には、機能モジュールとして1ユニット単体で動作する必要があるが、従来の反応拡散系では、濃度を希釈していくと、ランダムな配分により、重要な因子が欠けてしまい、確実に動作できなくなる可能性があった。一方、nano-chipでは、必要な因子を全部集積化するので、この問題を回避できる可能性がある。そこで、人工細胞を用いて、完結したユニットとして機能することを確認した。これらの結果は、従来は経験則的に反応設計が行われてきた転写活性を工学的なアプローチで反応設計可能な事を示しており、生物化学反応の制御にDNA-蛋白質ハイブリッドナノシステムを用いる事の有用性を示唆する。本研究では、自律的に動作する分子ロボットの構築を目的としている。初年度は、構築した機能モジュールが必要な動作用件を満たすことを、活性測定から示し、次年度の基盤を確かにした。自律的に動作する分子ロボットを構築する為に、作成したGene-nano-chipを2つの方向性で発展させていく。1つは、自律性を付与させるために、Gene-nano-

chipに分子スイッチやセンサーの組込を行う。まずは、溶液内のmiRNA検出を目的とする。他方は、Gene-nano-chipを試験管内だけでなく、細胞内などの様々な環境への適用を試みる。いずれの方向性に関しても、ナノシステムの特徴である、ナノメートル精度での分子配置、という性質を生かし、蛋白質相互作用における分子間距離の影響評価や、逆に距離制御による反応制御に注力する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ディオファントス問題と大域体上のイデアル格子問題を用いた公開鍵暗号の設計と解析

Ring-Learning With Errors(LWE)問題に対する攻撃には、大きく分けて格子攻撃及びイデアルを用いた識別・探索攻撃がある。最終年度においては、イデアルを用いた識別攻撃の改良を試みた。これまで1つのイデアルを用いていたが複数のイデアルを用いる攻撃に拡張し、用いるイデアルの組み合わせにより識別攻撃の精度が大きく変わることが実験で確認できた。つまり、イデアルの最適な組み合わせを理論的に解析することで、識別Ring-LWE問題に対する非常に有効な攻撃になることが期待できる。また、最終年度にはディオファントス方程式に対する安全性評価を実施した。具体的には、ある種のディオファントス方程式の困難性に基づく耐量子暗号の候補が選択平文攻撃下における識別不可能性を満たすかどうかの検証を行った。既存攻撃では、格子攻撃及び代入攻撃による検証が主であり、多くの実験による検証では、それらの攻撃は推奨パラメータに対しては有効でないとされていた。本研究では、代入攻撃の改良を試みた。既存の代入攻撃では、暗号文(多変数多項式)の全ての変数に秘密鍵の部分情報を含むある特殊な値を代入することで識別攻撃を行っていた。本研究では一部の変数のみに値を代入し、非常に低い階数の格子における最近ベクトル問題を解くことで識別を行う攻撃を提案した。提案方式では最も時間がかかる秘密鍵の部分情報が必要なく、推奨パラメータに対しても数秒で効率よく識別できることが実験により確認できた。2年間の研究期間において、関数体上のRing-LWE及び有理整数環上のディオファントス方程式に基づく暗号の構成には至らなかったが、それらの暗号の構成と安全性解析の手法の研究において有益な知見を得ることができた。また、本研究の成果を国内研究会3件、国内招待講演1件、国際会議1件の発表を申請者及び共同研究者により行った。十分な性能の量子計算機が完成すると、現在の公開鍵暗号基盤が崩壊してしまう。そのため、量子計算機登場後も安全な耐量子暗号に関する研究が盛んである。また、ビッグデータの解析・利活用が活発であるが、ビッグデータには多数の個人情報が含まれる場合が多くそれらを保護したまま解析と利活用を行う必要がある。そのため、準同型暗号という、暗号化したままデータの様々な解析を可能とする暗号技術が注目されている。しかし、既存の耐量子暗号や準同型暗号は暗号文や鍵サイズが大きく、効率の改善が大きな課題である。平成29年に、分解体上のRing-LWEを利用した耐量子準同型暗号が構成された。Ring-LWEは代数体が関連した計算困難な問題で、耐量子暗号や準同型暗号の構成に利用されており、通常は円分体の利用が推奨されている。そのため、平成29年度は当初の計画にあった関数体上のRing-LWE問題に基づく暗号の構成・解析よりも、分解体上のRing-LWEの安全性を十分に検討するとともに円分体・分解体以外のRing-LWEに適した代数体の検討を優先した。安全性の解析においては、Ring-LWEベースの準同型暗号において用いられる特殊なパラメータ設定を利用した格子攻撃を円分体と分解体それぞれの場合に適用し、様々なパラメータに関して計算機実験を行った。その結果、実用的なパラメータに近づけていくと、分解体の場合の方が解読時間がより長くなる傾向にあることが分かった。この結果から、分解体の場合の方がより効率的な耐量子準同型暗号の構成を可能にすることが期待できる。現状での研究成果をまとめ、国内の研究集会2件で講演を行い、国際会議にも投稿している。また、円分体や分解体以外の代数体上のRing-LWEや、当初の計画にある関数体上のRing-LWEや有理数体上のディオファントス問題に着目した耐量子暗号の検討にも着手している。当初の計画では、平成29年度に代数体上のRing-LWEの関数体類似の構成・解析を行うはずであったが、いまだ構成の段階にも至っていない。その理由として、円分体のほかにも分解体というRing-LWEに適した代数体の存在という重要な示唆がなされ、当初の計画にあった関数体上のRing-LWEの構成・安全性解析よりも、分解体上のRing-LWEの安全性解析を優先した。当初は円分体の関数体類似上でのRing-LWEを検討する計画であったが、分解体やそのほかの代数体の関数体類似も考察する必要が出てきたため、この判断は妥当であると考えている。

既存の代入攻撃では、暗号文(多変数多項式)の全ての変数に秘密鍵の部分情報を含むある特殊な値を代入することで識別攻撃を行っていた。本研究では一部の変数のみに値を代入し、非常に低い階数の格子における最近ベクトル問題を解くことで識別を行う攻撃を提案した。提案方式では最も時間がかかる秘密鍵の部分情報が必要なく、推奨パラメータに対しても数秒で効率よく識別できることが実験により確認できた。2年間の研究期間において、関数体上のRing-LWE及び有理整数環上のディオファントス方程式に基づく暗号の構成には至らなかったが、それらの暗号の構成と安全性解析の手法の研究において有益な知見を得ることができた。また、本研究の成果を国内研究会3件、国内招待講演1件、国際会議1件の発表を申請者及び共同研究者により行った。今後は、現在進行中である円分体や分解体以外の代数体上のRing-LWEや、当初の計画にある関数体上のRing-LWEや有理数体上のディオファントス問題に着目した耐量子暗号の検討を進める。しかし、当初の計画になかった円分体上のRing-LWEの安全性解析を優先したため、上記の暗号全てに関して、十分な安全性解析や他の量子暗号との安全面・効率面に関する比較を行うことは困難と考えられる。そのため、平成30年度には、上記暗号の安全性解析や効率化の検討、他の耐量子暗号との比較よりも、上記暗号の構成のための基礎研究を優先し、安全性証明可能な暗号の構成を行っていく。平成29年度は国際会議・国内会議での発表や情報収集を十分に行うことができなかったが、次年度はその点を改善するため前年度に比べ旅費が高額になる見込みである。また、次年度は論文の発表数も増やすため、掲載や校正の費用が増額する見込みである。また、必要な専門書の購入も行う計画である。