hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体組織への直接遺伝子導入によるアポトーシス誘導遺伝子のクローニング

本研究の目的は、両生類幼生の変態中の退縮している尾で甲状腺ホルモンにより発現誘導されるアポトーシス誘導遺伝子のクローニングである。1.アポトーシス執行遺伝子群であるXenopus Caspasefamily遺伝子を全てクローニングして、各々、両生類幼生の尾由来の細胞株にトランスフェクションして細胞死誘導活性を調べた。長いprodomainを持つCaspaseの強制発現で細胞死誘導活性が観察された。退縮する尾においてXenopus Caspase family遺伝子の発現は増加するが、甲状腺ホルモンで死んで行く尾由来の筋芽細胞株では増加していなかったため、Caspase遺伝子発現は尾における細胞死誘導の主な原因ではないと考えられる。2.細胞外基質の分解によって筋細胞が足場を失い、アポトーシスを起こすというmurder modelが現在、主流である。しかし、尾由来の筋芽細胞株に甲状腺ホルモンレセプターのドミナントネガテイブ(TRDN)の遺伝子を強制発現させて甲状腺ホルモンのシグナル伝達を阻害すると細胞死が抑制されることから、個々の細胞が自殺するsuicide modelが示唆された。さらに、オタマジャクシの尾の筋細胞にTRDN遺伝子とマーカー遺伝子を導入し、尾がほとんど吸収された時に、尾の切片を作製してマーカー遺伝子の発現細胞の有無を調べた。TRDN遺伝子と共に注入した時のみ、マーカー遺伝子を発現している筋細胞が生き残るので、この結果は甲状腺ホルモンに反応して自殺するsuicide modelを強く支持した。3.in vivoエレクトロポレイションを用い、オタマジャクシの尾の筋細胞にマーカー遺伝子と共に発現型cDNAライブラリーを導入し、器官培養して、細胞死誘導活性を指標としてスクリーニングしてみたが、目的の遺伝子はクローニングされなかった。退縮中の尾に発現が増加する遺伝子として今までクローニングされた遺伝子にも活性は検出されなかった。尾由来の筋芽細胞株で同様のスクリーニングして、有意に細胞死誘導活性があると思われるcDNAグループを解析中である。Programmed cell deathは胸腺皮質や神経組織の発達、指形成、両生類幼生の変態などの発生過程でアポトーシスの形態をとって起きる細胞死である。両生類幼生の変態においては、全身の再構成が甲状腺ホルモンの血中増加により起きる。甲状腺ホルモン受容体は転写因子であるために、甲状腺ホルモンはそのレセプターに結合して、直接、遺伝子の発現を変化させ、幼生の尾を退縮させる。本研究は尾の退縮を引き起こす原因遺伝子の同定を行うことを目的とする。アフリカツメガエルの退縮中の尾からRNAを抽出し、発現型ベクターを用いてcDNAライブラリーを作成した。500cDNAクローン/プールの18プールのDNAをそれぞれ幼生の尾の筋細胞に注入し器官培養してみたが、どのプールでもマーカーであるβ-ガラクトシダーゼ活性が検出された。実験条件を検討してみることは当然必要であるが、幼生の尾由来の細胞への遺伝子導入によるスクリーニングも考慮する価値があると思われる。また尾の退縮中に発現が増加する遺伝子としてD.Brownらがクローニングした遺伝子のうちintegrin α1やMatrix Metalloproteinaseなどいくつか、また我々がクローニングしたXenopus caspase-3などをマーカー遺伝子と共に尾の筋細胞に注入し、器官培養をしてみたが、強い細胞死誘導活性は観察されなかった。陽性対照となりうる遺伝子を得るために、細胞死に深く関わっていると考えられる全てのXenopus caspase遺伝子をPCRによりクローニングすることに成功した(第21日本分子生物学会年会で発表)。このことにより、哺乳類から両生類までアポトーシスに強く関係している遺伝子ファミリーのメンバーが保存されており、細胞死の分子機構も同様に保たれていることを示唆する。

我々はprogrammed cell deathの研究対象として変態過程における両生類幼生の尾の退縮を取り上げ、退縮中の尾で発現の増加する遺伝子やアポトーシス関連遺伝子をクローニングし、甲状腺ホルモンによる尾の退縮の分子機構を解析してきた。前年度に単離したアポトーシス執行遺伝子群であるXenopus Caspasefamily遺伝子(caspase-1,-2,-3,-6,-7,-8,-9,-10)を各々、両生類幼生の尾由来の細胞株にトランスフェクションして細胞死誘導活性を調べた結果、prodomainを持つcaspase-1,-2,-8,-9,-10の強制発現で強い細胞死誘導活性が観察されたが、prodomainを持たないcaspase-3,-6,-7では微弱な活性しか見られなかった。変態中に退縮する尾における細胞死について、発現誘導されるMatrix Metalloproteinase(MMP)によって細胞外基質が分解されることによる細胞死(murder model)が提唱されている。退縮中の尾で発現誘導されている従来報告されている2種類のMMP、新たに我々がクローニングしたものの2種類の合計4種類の遺伝子を筋芽細胞株に強制発現させたが、細胞死は起きなかった。murder modelに疑問を抱き、甲状腺ホルモンレセプターのドミナントネガティブ(TRDN)の遺伝子を細胞に過剰発現させた。甲状腺ホルモンの存在下でもTRDN発現細胞は生き残り、ホルモンの直接作用した細胞だけが自発的に死ぬsuicide modelを強く支持する結果を得た。今後、TRDN遺伝子を尾の筋細胞に注入して生体内の環境でも同様であるか検討したい。無尾両生類(カエル)幼生の変態は甲状腺ホルモンの血中増加をもって始り、劇的な形態変化を起こし、ほぼ全身で再構成が生じる。最も目立つのは尾の退縮であり、それはprogrammed cell death(アポトーシス)の典型例でもある。本研究の目的は、退縮中の尾で甲状腺ホルモンにより発現誘導されるアポトーシス誘導遺伝子のクローニングである。in vivoエレクトロポレイションを用い、オタマジャクシの尾の筋細胞に遺伝子を導入し、細胞死誘導活性を指標としてスクリーニングしてみたが、目的の遺伝子はクローニングされなかった。オタマジャクシの尾由来の筋芽細胞株で外来遺伝子を発現しやすい細胞株にマーカー遺伝子とともに発現型cDNAライブラリーを導入してスクリーニングした。有意に細胞死誘導活性があると思われるcDNAグループを解析中である。一方、生体組織に直接遺伝子を導入する技術を用いて退縮中の尾で起きている細胞死の分子機構を調べてみた。
不均一な濃度場における蒸気の微粒子への凝縮

ガス中の微粒子に蒸気や他の粒子が凝縮・凝集して粒子が成長する現象は、気相法による粒子材料の製造、環境大気中の2次粒子の生成過程などと関連して重要である。本研究の理論的検討ではまず、粒子の生成、成長が起こる空間における滞留時間と温度履歴を求めるために、不均一なガス流速と温度の分布を、基礎式であるガスの連続の式、運動方程式、エネルギー方程式を離散化して数値計算で解く計算手法を導いた。次に、この計算で得られた結果を、粒子の原料となる蒸気ならびに粒子のガス流れ、拡散による輸送を表す移流拡散方程式に考慮してやはり数値的に解いた。この方程式は、蒸気およびその化学反応で生じるモノマーの粒子への凝縮、粒子同士の凝集、凝集で生じた不整形の凝集粒子の焼結によって、粒子が時間的に成長しながら形態を変化させていく過程を解析できるポピュレーションバランス式でもある。一方実験では、まず壁面を電気炉で加熱した管型粒子成長装置を製作し、これに導入した金属有機蒸気の熱分解反応で生じるモノマーから、粒子が生成し、成長する過程を検討した。ここでは酸化チタン粒子の生成を検討の対象とし、種々の条件下で得られた反応管出口での粒径分布を、静電分級器と凝縮核計数器を用いて測定した。また生成した粒子を別の加熱管で再加熱し、粒子の成長時に形態を変化させる焼結の影響についても検討した。その結果、反応管出口で凝集体としてのサイズが数nm数百nmの粒子が生じることがわかり、さらに蒸気量、反応温度に対する凝集粒子ならびに一次粒子のサイズ分布の変化が実験的に明らかにされた。さらに実験値にみられた傾向は、計算結果によってうまく説明され、凝縮、凝集による微粒子の成長過程が理論的に評価できる可能性が示された。
胃癌腹膜播種性転移に対する低浸透圧併用による抗癌剤腹腔内投与効果増強の試み

ヒト胃癌細胞株(MKN45)を各種低浸透圧環境下に、Oregon greenで蛍光標識されたパクリタキセル(PTX)で処理したところ、低浸透圧レベルに依存して、細胞内PTX濃度が上昇することが確認された。浸透圧の細胞増殖への影響は浮遊状態で特に顕著であり、低浸透圧刺激+PTX群の細胞増殖が最も抑制された。PTXの膜輸送体(OATP1B3、MDR1)の発現を解析したが、浸透圧変化に伴う遺伝子発現変化は認められなかった。ヌードマウス腹膜播種モデルを用い、播種結節へのPTX取り込みを蛍光顕微鏡で解析しところ、浸透圧の低下に伴い、PTXの播種結節への取り込みが、結節辺縁より上昇することが確認できた。平成26年は、ヒト胃癌細胞株を用い、低浸透圧刺激による細胞内パクリタキセル(PTX)取り込み・抗腫瘍作用への増強効果を解析した。まず、ヒト胃癌細胞株(MKN45)を各種低浸透圧環境下に、Oregon greenで蛍光標識されたPTX(Flutax-2)で2hr処理し、細胞内への取り込みをプレートリーダーで測定したところ、低浸透圧レベルに依存して、細胞内PTX濃度が上昇することが確認できた。また、細胞外へのPTX排出を測定したが、低浸透圧依存的な傾向は認められなかった。PTXの膜輸送体として知られる、OATP1B3、MDR1、MRP2のmRNA発現を解析したが、浸透圧変化に伴う遺伝子発現変化は認められず、低浸透圧に伴うPTXの細胞内取り込み亢進は、脂質二重層を介して生じた可能性が高いと考えられた。さらに、胃癌細胞株を低浸透圧刺激の有無・PTXの投与の有無別に4群化し、一定時間処理後に細胞増殖を解析したところ、低浸透圧刺激+PTX群の細胞増殖が、最も抑制された。現在、種々のイオン輸送体阻害薬・刺激薬を用いた際の、細胞内PTX取り込み状況を検証中である。また、マウス腹膜播種モデルを用い、腹膜播種結節を採取後、MVX10 MacroView(Olympus)を用いて解析したところ、PTXの播種結節への取り込みが確認できた。また、凍結切片を蛍光顕微鏡で観察したところ、PTXの腫瘍組織内分布状況の解析が可能であった。現在、種々の浸透圧・PTX濃度・処理時間における、播種結節へのPTX取り込み状況を解析中である。平成27年は、ヒト胃癌細胞株を用い、トリプシン処理後、浮遊細胞(single cell)の状態での低浸透圧刺激による細胞内パクリタキセル(PTX)取り込み・抗腫瘍作用への増強効果を解析した。Oregon greenで蛍光標識されたPTX (Flutax-2)で処理し、細胞内へのPTX取り込みをフローサイトメトリーで解析したところ、低浸透圧レベルに依存して、細胞内PTX濃度が上昇することが確認できた。さらに、胃癌細胞株を低浸透圧刺激の有無・PTXの投与の有無別に、single cellの状態で一定時間処理後に再培養し、細胞増殖を解析したところ、低浸透圧刺激+PTX群の細胞増殖が最も抑制された。また、ヌードマウス腹膜播種モデルを用い、播種結節へのPTX取り込みをMVX10 MacroView (Olympus)を用いて解析したところ、浸透圧の低下に伴い、蛍光標識されたPTXの播種結節への取り込みが上昇することが確認できた。一方で、ヒト胃癌細胞株における低浸透圧殺細胞効果が、カルシウムブロッカーを用いることにより、調節性容積減少(RVD)の抑制を介して増強されることをin vitro、in vivo両実験系で明らかにした。また、水輸送体の制御を介してRVDを抑制し、低浸透圧殺細胞効果が増強されることも示した。同時に、消化器癌におけるCA12(Journal of Cancer. 2015)、AE1、AE2、NHE1等の、pH制御因子の機能解析・臨床病理学的意義を解明した。当初の研究計画のうち、ヒト胃癌細胞株(接着・浮遊細胞の両状態)における低浸透圧刺激下での細胞内PTX取り込み・殺細胞効果の解析、PTX transporterの発現解析、マウス腹膜転移モデルにおける低浸透圧刺激下での播種結節PTX取り込み解析、マウス胃癌腹膜転移モデルを用いた低浸透圧処理の安全性、腹膜播種形成抑制効果に関する基礎実験は、ほぼ終了している。また、カルシウムチャネル・水輸送体に着目した新たな低浸透圧殺細胞効果増強に関する基礎研究、消化器癌における種々のイオン輸送体・pH制御因子の機能解析も進展しており、研究成果は既に学会で発表し、英文雑誌にも投稿・掲載されている。現在、低浸透圧刺激下での細胞内PTX取り込み亢進の、具体的メカニズム解明のための研究も進行しており、研究目的・研究計画はおおむね順調に進展していると考える。胃癌細胞株を用い、低浸透圧刺激による細胞内PTX取り込み・抗腫瘍作用への増強効果をin vitroで解析した。接着状態での取り込みはプレートリーダーで、浮遊状態での解析は、フローサイトメトリーで行った。両状態で、胃癌細胞株を各種低浸透圧環境下に、Oregon greenで蛍光標識されたPTXで処理したところ、低浸透圧レベルに依存して、細胞内PTX濃度が上昇することを確認した。

PTXの膜輸送体の発現を解析したが、浸透圧変化に伴う遺伝子発現変化は認められず、脂質二重層を介する取り込み増強効果が示唆された。また、ヌードマウス腹膜播種モデルを用い、播種結節へのPTX取り込みをMVX10 MacroView・蛍光顕微鏡で解析した。浸透圧の低下に伴い、蛍光標識されたPTXの播種結節への取り込みが結節辺縁より上昇することが確認できた。一方で、胃癌細胞株における低浸透圧殺細胞効果が、K+チャンネル阻害剤により調節性容積減少(RVD)の抑制を介して増強されることを明らかにした。また、癌細胞への温熱刺激における、水輸送体のAutophagyを介する制御機序の解明(Int J Oncol. 2017)や、水輸送体の制御を介してRVDを抑制し、低浸透圧殺細胞効果が増強されることも示した(J Cancer. 2016)。同時に、消化器癌におけるAE1 (Oncotarget. 2017)、NHE1(Oncotarget. 2017)、TRPM7 (Anticancer Res. 2017)等の細胞生理学的因子や、アポトーシス阻害因子(Dig Dis Sci. 2017)の機能解析を行った。更に、癌幹細胞に特異的に発現するイオンチャネルを同定した(J Gastroenterol. 2017)。ヒト胃癌細胞株(MKN45)を各種低浸透圧環境下に、Oregon greenで蛍光標識されたパクリタキセル(PTX)で処理したところ、低浸透圧レベルに依存して、細胞内PTX濃度が上昇することが確認された。浸透圧の細胞増殖への影響は浮遊状態で特に顕著であり、低浸透圧刺激+PTX群の細胞増殖が最も抑制された。PTXの膜輸送体(OATP1B3、MDR1)の発現を解析したが、浸透圧変化に伴う遺伝子発現変化は認められなかった。ヌードマウス腹膜播種モデルを用い、播種結節へのPTX取り込みを蛍光顕微鏡で解析しところ、浸透圧の低下に伴い、PTXの播種結節への取り込みが、結節辺縁より上昇することが確認できた。当初の研究計画のうち、ヒト胃癌細胞株における低浸透圧刺激下での細胞内PTX取り込み・殺細胞効果の解析、PTX transporterの発現解析、マウス腹膜転移モデルにおける播種結節PTX取り込み解析の基礎実験は、ほぼ終了している。また、マウス胃癌腹膜転移モデルを用いた低浸透圧処理の安全性、腹膜播種形成抑制効果に関する基礎研究、消化器癌における種々のイオン輸送体の機能解析も進展しており、研究成果は既に国内外の学会で発表し、英文雑誌にも投稿・掲載されている。現在、in vitroでは、様々なイオン輸送体阻害薬・刺激薬を用いた際の細胞内へのPTX取り込み状況の検討、in vivoでは、種々の浸透圧・PTX濃度・処理時間における播種結節へのPTX取り込み状況を解析しており、研究目的・研究計画はおおむね順調に進展していると考える。次年度以降は、低浸透圧刺激下での細胞内PTX取り込み亢進の、具体的メカニズム解明を試みる。即ち、PTXの膜輸送体(OATP1B3、MDR1、MRP2)の阻害剤や、水銀を用いて水輸送をブロックした条件下での、低浸透圧刺激下での細胞内PTX取り込み状況の変化をフローサイトメトリーで解析する。それにより、低浸透圧刺激下での細胞内PTX取り込み亢進が、脂質二重層を介するものであるかどうかを検証する。さらに、マウス腹膜転移モデルを用い、播種結節へのPTX取り込み効果増強に最適な低浸透圧処理条件を検討した後、低浸透圧併用PTX腹腔内投与の播種性進展抑制効果検討する予定である。
報化施工による斜面掘削ための施工管理システムの構築に関する研究

斜面やトンネルなどの地盤構造の施工においては、地山が不連続面をもち、その分布並びに地山の組成および風化の程度が場所によって異なるために、設計に先立ち行われる調査によって、地山の特性を性格に把握することはできない。そのため、設計の段階において、掘削によって生じる地山の挙動を正しくシミュレートすることは難しい。そこで、それを補うために施工中に地山の挙動を計測し、その測定された結果から、地山の安定性を評価し、また、測定結果を設計にフィードバックさせて、現設計の妥当性を検討する、いわゆる"情報化施工"の概念に基づき、その構成要因のいくつかについて実験的・解析的に検討を行った。斜面のモニタリングにおいては計測は応力測定に比べて、比較的容易に、かつ制度よく行うことができる変位測定が主体となる。そこで、まず、掘削中に測定される変位から、周辺地山のひずみ分布を求める方法として、逆解析法を開発した。これは、先にトンネルなどの地中構造物において開発・適用した非弾性ひずみを考慮した方法を斜面に拡張したものである。また、地山の安定性を評価する上で欠かせない管理基準値として、変位から直接的に求めることができるひずみ量の規準値としての限界ひずみを不均一な地盤材料について再検討した。次に、この手法を発展させ、掘削斜面において計測した変位から、すべり面の形状およびすべり面の強度定数を逆算し、現状の安全率を求める方法の確立のため実験的検討を行った。このとき、滑り面の形成はせん断剛性の低下に大きく影響されることを考慮し、砂を用いた中空円筒型ねじりせん断試験を実施し、せん断ひずみとせん断剛性・垂直剛性の関係を調べた。その結果、すべり面の形成過程において想定される応力状態においてせん断ひずみが増加する間は、せん断剛性のみが著しく低下するが、垂直剛性はほとんど変化しないことが確認された。この関係を利用すれば変形の増加に伴う剛性の適切にモデル化することができ、変位計測に基づく斜面の情報化施工において材料の基本特性と現場計測結果に基づいた合理的な安全率の推定が可能となることが示された。
十全大補湯の抗腫瘍効果の分子病理学的解明:新規抗癌剤開発の糸口

われわれはSV40・T抗原トランスジェニックマウス(TGマウス)による発癌モデル系において十全大補湯の延命効果を確認した。これをもとに、「十全大補湯の抗腫瘍効果の分子病理学的解明:新規抗癌剤開発の糸口」の課題で挑戦的萌芽研究助成を受けた(平成20-22年度)。十全大補湯は、SV40・T抗原TGマウスに生後4週目から投与を開始した(投与群)。非投与群はSV40・T抗原TGマウスとこのTGマウスの背景マウスのFVBマウスとした。これらを生後8週、15週、25週、32週と経時的に安楽死させ、腫瘍、脾、肝組織からRNAを抽出し、cDNAアレイで遺伝子発現プロファイルを検討した。各群は、最少でも3匹以上を実験に供し、cDNAアレイで遺伝子発現プロファイルの結果を平均し、解析ソフトで検討した。その結果、(1)腫瘍:投与群と非投与群の眼球腫瘍では、cDNA遺伝子発現プロファイルは、有意な変化は認められなかった。(2)脾:投与群では非投与群に比し、pre-Bリンパ球遺伝子、ケモカインCCL21群などの免疫関連遺伝子群の発現が亢進し、MMP9,RAB44,MMP25などの細胞増殖・運動・浸潤の遺伝子群の発現が減弱していた。(3)肝:薬剤代謝に関与するLEAP2、cytochrome P450family3などが亢進していた。炎症に関するもので亢進したのはHAMPで、減弱したものはケモカインリガンドCXCL14などであった。その他に、SV40/T抗原の細胞癌化に関与するLipocalin2、細胞接着に関与するフィブロネクチン1などが亢進していた。それらの結果をreal-time PCRで確認した。以上の結果を以下のように総括した。(1)十全大補湯投与により免疫能が活性化し、腫瘍の増殖を抑制し、延命効果があったとの単純な仮説には至らないだろう。(2)十全大補湯投与により脾で細胞運動・浸潤の遺伝子群の発現が高度に減弱していた。これは、腫瘍細胞にそれらの遺伝子群を発現させる能力がなく、脾の細胞にそれらの遺伝子群を発現させ、血中に放出された遺伝子産物を腫瘍細胞が利用するのではないか、それを十全大補湯が抑制するとの仮説が成立するか?(3)十全大補湯投与により肝臓で発現の減弱した遺伝子群の科学的・実証的な解析ができない。新たな実験系が必要である。われわれは、本研究に有効な発癌モデルマウスにおいて癌の浸潤・転移の機構をcDNA microarrayを用い分子生物学的に研究してきた。その発癌モデルマウスとは、眼の水晶体上皮にのみ発現するαクリスタリン・プロモーターを有し、SV40-T抗原が1コピーないしは2コピーのみ宿主DNAに組み込まれているトランスジェニックマウスで(αT3)、2コピー組み込みマウスでは約1年3ヶ月、1コピー組み込みのマウスでは約1年6ヶ月の経過で、全マウスで眼球から発生した腫瘍が頭蓋内進展・他臓器転移して死亡する。われわれは、この実験モデルを用いて各種抗癌剤の抗腫瘍効果を判定して良好な成果を得ている。また、われわれは、和漢薬の中で、特に十全大補湯をtargetに研究を継続してきたが、十全大補湯の抗腫瘍効果について研究分担者の中村が免疫学的解析を行った結果、宿主のマクロファージが十全大補湯により有意差の出ない程度に活性化された。この解析結果は科学的に説得力に乏しいものと考えられた。われわれは、今迄の研究成果を検証し、研究計画の実現性と妥当性を検討することから本研究計画は出発すると考えた。具体的には、(1)当該実験モデルが本研究計画に分子生物学的論理性に合致するか?(2)和漢薬の抗腫瘍効果を分子生物学的実証性を以って解明できるか?(3)更にその成果を分析し、新規抗癌薬剤の開発にまで繋がるか?である。平成20年度は、研究代表者は、1)実験モデルマウスを飼育・維持し、2)経時的にマウスを犠死させ、実験に供与し、3)cDNA microarraryにて変異遺伝子を解析した。その結果、数個の免疫に関連した遺伝子が高発現していることが判明した。現在、RT-PCR, Western blot,免疫沈降法を用いてデータを検証している。

われわれは、今迄の研究成果を検証し、研究計画の実現性と妥当性を検討することから本研究計画は出発すると考えた。具体的には、(1)当該実験モデルが本研究計画に分子生物学的論理性に合致するか?(2)和漢薬の抗腫瘍効果を分子生物学的実証性を以って解明できるか?(3)更にその成果を分析し、新規抗癌薬剤の開発にまで繋がるか?である。平成20、21年度はそれらの課題について検討を加えた。平成22年度は総括する予定である。われわれはSV40・T抗原トランスジェニックマウス(TGマウス)による発癌モデル系において十全大補湯の延命効果を確認した。これをもとに、「十全大補湯の抗腫瘍効果の分子病理学的解明:新規抗癌剤開発の糸口」の課題で挑戦的萌芽研究助成を受けた(平成20-22年度)。十全大補湯は、SV40・T抗原TGマウスに生後4週目から投与を開始した(投与群)。非投与群はSV40・T抗原TGマウスとこのTGマウスの背景マウスのFVBマウスとした。これらを生後8週、15週、25週、32週と経時的に安楽死させ、腫瘍、脾、肝組織からRNAを抽出し、cDNAアレイで遺伝子発現プロファイルを検討した。各群は、最少でも3匹以上を実験に供し、cDNAアレイで遺伝子発現プロファイルの結果を平均し、解析ソフトで検討した。その結果、(1)腫瘍:投与群と非投与群の眼球腫瘍では、cDNA遺伝子発現プロファイルは、有意な変化は認められなかった。(2)脾:投与群では非投与群に比し、pre-Bリンパ球遺伝子、ケモカインCCL21群などの免疫関連遺伝子群の発現が亢進し、MMP9,RAB44,MMP25などの細胞増殖・運動・浸潤の遺伝子群の発現が減弱していた。(3)肝:薬剤代謝に関与するLEAP2、cytochrome P450family3などが亢進していた。炎症に関するもので亢進したのはHAMPで、減弱したものはケモカインリガンドCXCL14などであった。その他に、SV40/T抗原の細胞癌化に関与するLipocalin2、細胞接着に関与するフィブロネクチン1などが亢進していた。それらの結果をreal-time PCRで確認した。以上の結果を以下のように総括した。(1)十全大補湯投与により免疫能が活性化し、腫瘍の増殖を抑制し、延命効果があったとの単純な仮説には至らないだろう。(2)十全大補湯投与により脾で細胞運動・浸潤の遺伝子群の発現が高度に減弱していた。これは、腫瘍細胞にそれらの遺伝子群を発現させる能力がなく、脾の細胞にそれらの遺伝子群を発現させ、血中に放出された遺伝子産物を腫瘍細胞が利用するのではないか、それを十全大補湯が抑制するとの仮説が成立するか?(3)十全大補湯投与により肝臓で発現の減弱した遺伝子群の科学的・実証的な解析ができない。新たな実験系が必要である。
ナノ分子集合体を用いるタンパク質高効率リフォールディング法の開発

大腸菌などの宿主から得られるタンパク質は、インクルージョンボディと呼ばれる不溶で不活性な凝集体として回収されることが多い。工業的に用いられている希釈法は、タンパク質変性作用を持つ化合物を用いてインクルージョンボディを可溶化した後、リフォールディング緩衝液中に希釈し、タンパク質の自発的な再生を促す手法である。この手法は高いタンパク質濃度では分子間相互作用に伴うタンパク質の凝集化が起こるため、現在、数十数百倍もの希釈が必要となっている。本研究では再生媒体として逆ミセルを用いたタンパク質リフォールディングを検討した。逆ミセルは、両親媒性の界面活性剤分子が、微水存在時に有機溶媒中で形成するナノスケールの分子集合体である。両親媒性物質である界面活性剤を添加すると、水分子が界面活性剤の親水部に保護され一定の分子集合体構造となる。逆ミセルは、水を核とした球状のナノ集合体であり,内水相と呼ばれるナノスケールの水空間を有している。逆ミセル内水相のサイズはタンパク質一分子のそれと近似していることから、逆ミセルの内核水相に保持されたタンパク質はナノ集合体中に個々隔離され、タンパク質同士の再凝集を防ぐことができる。逆ミセルを形成する界面活性剤として親水部がアニオン性であるDi-2-ethylhexyl sullfosuccinatesodium salt(AOT)を用いて変性RNaseAのリフォールディングを行った。時間と共に逆ミセル中でRNaseAの活性が回復していることが活性測定よりわかった。また、逆ミセル法が同スケールの希釈法に対してはるかに効率が高いことを示すことができた。更にフォールディング補助タンパク質GroELを添加することで再生速度の短縮に成功した。他に、RNaseA以外のタンパク質cytochrome cやcarbonic anhydrase Bにおいても応用可能であることを示した。本研究の目的は、従来の変性タンパク質リフォールディング法に変わる新規のリフォールディング法を創設することにある。希釈法に代表する従来法では、一度に処理可能な変性タンパク質が少量であり、工学的なスケールアップが困難であった。そこで本研究では、「逆ミセル」を媒体とした高濃度リフォールディング法を確立することを目的とした。逆ミセルは有機溶媒中で構成されるナノスケールの分子集合体であり、界面活性剤と微量水により自発的に集合化する性質がある。微量水は逆ミセル内部に存在し、有機溶媒中に水溶性物質を溶解する際に有効である。そこに、変性タンパク質を溶解し、リフォールディング操作を施すことで、タンパク質間の相互作用を抑えてタンパク質高濃度下での操作が可能となる。実際、これまでもいくつかのタンパク質において有用性が認められており、本手法の更なる一般化を求めて、インクルージョンボディへの適応も視野に入れている。これまでに、大腸菌によるタンパク質発現系を組み、実際に凝集型RNaseAの回収を行い、逆ミセル系への適応を検討し、凝集タンパク質の可溶化、及び高度にタンパク質間の相互作用を抑え再凝集を防ぐなど、良好な結果が得られている。また、逆ミセル中にフォールディング補助タンパク質を溶解し、フォールディング促進効果を期待したところ、添加系において驚くべき速さでフォールディングが完成することも明らかとしている。今後、これまでのミセル系とは違う構成物においてタンパク質再生の詳細な検討を測っていく予定だ。
受動型共振式光ジャイロによる航空機慣性航法に適合した高性能達成のための総括的研究

受動型リング共振方式光ファイバジャイロの分解能および零点安定性の制限要因である光ファイバリング共振器中での偏波変動および光カー効果に対する独自の対策、並びに共振点捕捉用の負帰還制御を高性能化する独自の手法を施した実験系により、航空機の慣性航法用に適合する高性能を実現するための具体的な指針を得ることが本研究の目的である。まず光ファイバ共振器中での光カー効果によるドリフトを低減するために最近発明した独自の手法を理論的に検討し、実験系に組み入れてその機能を検証することに成功した。光カー効果による共振点変化を回転によるそれと分離検出して、その成分のみを補償できる方式である。次に、光ファイバ共振器中での偏波変動によるドリフトを低減する方法を複数考案・検討し、偏波軸を90度捩って接続する手法が最も優れていること、また他の手法でも中程度の性能は達成可能であることを見い出した。これらの検討を基に、偏波軸を90度捩って接続した共振器、共振点捕捉用の新しい負帰還制御方式として開発した部分的デジタル帰還方式、更に後方散乱誘起ドリフトの独自の除去手法であるb-psk変調法を盛り込んだ実験系を構成し、約10^<-5>rad/秒という世界的に最高グレードの零点安定性を達成することに成功した。更に、光ファイバ共振器が示す光カー効果を用いて後方散乱誘起ドリフトが除去出来ることを提案し、実験によりその検証にも成功した。更に、高価な偏波維持光ファイバを用いずに通常の単一モード光ファイバによる共振器においても、その偏波変動誘起ドリフトを低減できる独自の手法を発明した。光ファイバリング共振器中で生じる誘導ブリルアン散乱を活用したリングレーザジャイロに関しても、偏波変動の影響を中心に、出力安定化の研究を進めた。上記のように多くの成果を挙げることができ、本研究の目的を達成し得たと考えている。受動型リング共振方式光ファイバジャイロの分解能および零点安定性の制限要因である、光ファイバリング共振器中での偏波変動および光カ-効果に対する独自の対策、並びに共振点捕捉用の負帰還制御を高性能化する独自の手法を施した実験系を構成して、航空機の慣性航法用に適合する高性能を実現するための具体的な指針を得ることが本研究の目的である。この研究目的を遂行するのために、本年度は、以下ように研究を進めた。まず、光ファイバ共振器中での光カ-効果によるドリフトを低減するために最近発明した独自の手法を理論的に検討し、実験系に組み入れてその機能を検討することに成功した。光カ-効果による共振点変化を回転によるそれと分離検出して、その成分のみを補償できる方式である。次に、光ファイバ共振器中での偏波変動によるドリフトを低減するために、偏波維持光ファイバ共振器のリ-ドファイバ部分にファイバ偏光子を設けるという独自の手法と、共振器中で偏波軸を90度捩って接続するという米国からの提案とを比較し、更に、共振器を単一偏波光ファイバで構成する手法についても理論的に検討した。この結果、偏波軸を90度捩って接続する手法が最も優れていること、また他の手法でも中程度の性能は達成可能であることを見い出した。

これらの検討を基に、偏波軸を90度捩って接続した共振器、共振点捕捉用の新しい負帰還制御方式として開発した部分的デジタる帰還方式、更に後方散乱誘起ドリフトの独自の除去手法であるbーPSK方調法を盛り込んだ実験系を構成し、約10^<-5>rad/秒という世界的に最高グレ-ドの零点安定性を達成することに成功した。更に、光ファイバ共振器が示す光カ-効果を用いて後方散乱誘起ドリフトが除去出来ることを提案し、実験によりその検証にも成功した。受動型リング共振方式光ファイバジャイロの分解能および零点安定性の制限要因である、光ファイバリング共振器中での偏波変動および光カー効果に対する独自の対策、並びに共振点捕捉用の負帰還制御を高性能化する独自の手法を施した実験系を構成して、航空機の慣性航法用に適合する高性能を実現するための具体的な指針を得ることが本研究の目的である。今年度は、光ファイバ共振器中での偏波変動によるドリフトを低減するために、偏波維持光ファイバ共振器による独自の手法と、共振器を単一偏波光ファイバで構成する手法について理論的に検討・発表した。更に、微小回転入力時に生じる入出力間の非線形性(ロックイン現象)を光ファイバ共振器が示す光カー効果を用いて解除できることを提案し、実験的に検証して発表した。これらの検討を基に構成した実験系により得られた零点安定性約10^<-5>rad/秒は世界的にも最高のグレードである。更に本年度は、高価な偏波維持光ファイバを用いずに、通常の単一モード光ファイバを用いて構成した共振器においても、その偏波変動誘起ドリフトを低減できる独自の手法を発明した。これは単一モード光ファイバを捩ることにより生じる円複屈折性を積極的に活用したものであり、その機能を解析的に証明するとともに、計算機シミュレーションにより性能制限要因の振る舞いを把握することに成功した。実現可能なパラメータにより高い性能が達成可能である。また、光ファイバリング共振器に比較的強い光を入射すると内部で誘導ブリルアン散乱光が生じ、これがレーザ発振を始める。この効果によりリングレーザジャイロが構成可能になる。この方式に関しても、偏波変動の影響を中心に、出力安定化の研究を進めた。上記のように多くの成果を挙げることができ、本研究の目的を達成し得たと考えている。
キャプトデイティブ準安定ラジカルを利用した新しい高分子の合成および分解

本研究では、当初の目的に従って逆の極性の置換基を同時にオレフィン炭素上にもつ新しい化合物を合成し、(1)これらモノマーを用いた高分子の合成とそのキャラクタリゼーション、ならびに(2)生成ポリマーあるいはこれらオレフィンの二量体などについてそれらの熱解離反応の研究を行い、以下の成果を得た。(1)まず、逆の極性置換基をオレフィンの隣接炭素原子上にもつ化合物として種々の桂皮酸ニトリルを合成し、そのラジカル重合反応性の検討ならびにポリマーのキャラクタリゼーションを行った。その結果、このニトリル類の中には大きな立体障害にもかかわらず単独重合するものもあり、立体的に嵩高い剛直な構造のポリマーを与えることを見出した。また、幾何異性体あるいは置換基の種類によっても重合性が大きく変化することもわかった。(Makromol.Chem.,Rapid Commun.,14,649(1993);Makromol.Chem.,in press)。さらに、逆の極性置換基を同一オレフィン炭素原子上にもつスチレン系モノマーをいくつか新しく合成してそのラジカル重合反応性を検討したところ、核置換基の種類によって重合速度が大きく変化するなど特異的な重合挙動を示すこともわかった(Trends in Polym.Sci.,1,361(1993);第42回高分子年会(1993年5月)、討論会(1993年9月)。(2)これらキャプトデイティブ化合物の重合から得られたポリマーの熱解離反応を比較研究したところ、比較的低温でも容易に解重合し、モノマーを再生することを見出した(Makromol.Chem.,in press)。また、キャプトデイティブ置換二量体あるいはオリゴマーの重合触媒としての機能を速度論的に調べたところ、スチレン、メタクリル酸メチルなどのモノマーの他、酢酸ビニルなどについても有効な重合開始剤となることを認めた(Polym.Int.,32,83(1993);Makromol.Chem.,194,2719(1993))。
積層化再生組織内における血管前駆構造体の形成機構と機能に関する研究

細胞シート三次元積層化共培養システムを用いて、積層化再生組織内における血管前駆構造体の形成機構ならびに移植後に誘導される毛細血管新生の機序について検討を行った。血管内皮細胞に発現する分泌型糖タンパク質と細胞内タンパク質をコードする二種類のヒト遺伝子を新たに見出した。特に、後者の遺伝子に対するsiRNAを血管内皮細胞に導入した場合、マトリゲル上で誘導されるネットワーク形成に抑制が認められたことから、この遺伝子が血管前駆構造体形成に関わる分子の一つである可能性が示唆された。一方で、血管前駆構造体を有する積層化再生組織において胎盤増殖因子PlGFならびに細胞外マトリックス分解酵素MMP-9の産生亢進が認められたことから、両分子の皮下移植時に誘導される毛細血管網形成への関与が示唆された。組織工学的手法を用いて作製した再生組織の移植後における機能発現には、ホストの血管系との結合による酸素・栄養分の供給および老廃物の除去が重要である。申請者は、再生組織内に毛細血管網を導入する方法として、血管内皮細胞をシート状態にある培養細胞(細胞シート)でサンドイッチ状に挟み込んで組織再構築を行う積層化技術を確立している。それを用いることで、積層化再生組織内において挟み込んだ血管内皮細胞が網目状のネットワーク構造(血管前駆構造)を形成すること、さらにその積層化再生組織を皮下組織へ移植した場合に組織内に構築された血管内皮細胞の網目構造を反映するような毛細血管網形成が移植後早期に誘導されることを見出した。本研究では、この細胞シート三次元積層化共培養法によって再構築された積層化組織を新しい血管新生モデルとして用い、血管前駆構造体の形成機構ならびに移植後に誘導される血管新生の機序を解明することで、血管形成に関する新たな知見の獲得を図る。今年度においては、ヒト大動脈由来血管内皮細胞をヒト皮膚由来線維芽細胞シートで挟み込んで作製した血管前駆構造体を有する積層化組織ならびに線維芽細胞のみで構成された積層化組織を用い、血管前駆構造体形成に関わる分子を同定するためにDNAマイクロアレイ解析による網羅的探索を行った。その結果、血管前駆構造体を有する積層化組織で特異的に発現する分子を複数同定した。この中には、血管新生の過程で発現することが知られている分子がいくつか含まれていた。今後は、これらの分子が挟み込んだ内皮細胞特異的な発現様式なのか、さらに血管前駆構造体形成にどのように関与しているのかについて検討を行う予定である。また、移植後早期に誘導される血管新生の機序に関しては、積層化組織が産生する液性因子の関与が考えられるため、現在その培養上清の解析を進めている。当該年度においては、前年度に実施したDNAマイクロアレイ解析結果を基に、特に血管前駆構造体を有する積層化組織のみで発現を認められ、かつ機能が不明である遺伝子に絞り込んで解析を行った。その中の1つの遺伝子に関しては、各種ヒト由来の正常細胞およびガン細胞での遺伝子発現を調べた結果、血管内皮細胞特異的な発現様式である可能性が示された。さらに、タンパク質レベルでの解析を行うために発現ベクターを構築し、ハムスター卵巣由来CHO-K1細胞に一過性に遺伝子導入を行った。その結果、培養上清中に遺伝子産物を検出できたことから、分泌型のタンパク質である可能性が示唆された。今後は、この分子が実際に血管内皮細胞で産生されているのかを検証するとともに、血管前駆構造体形成への関与を含めてどのような機能を有するのかを検討する。一方、血管前駆構造体を有する積層化組織の移植後における血管新生の機序に関しては、積層化組織から産生された液性因子による関与が大きいものと考え、血管前駆構造体の有無による条件下で培養上清中に分泌されたタンパク質の比較を行った。その結果、血管前駆構造体を有する積層化組織において、特にVEGFファミリーに属するサイトカインであるPlGF(胎盤増殖因子)ならびに細胞外マトリックス分解酵素であるMMP-9の産生が亢進していることが明らかとなった。以上のことにより、これらの分子が移植後の毛細血管網誘導に関与している可能性が示唆された。血管内皮細胞特異的な遺伝子発現を示し、哺乳類細胞への遺伝子発現ベクター導入実験により分泌型タンパク質である可能性が示唆された分子に対し、実際に血管内皮細胞で産生されているタンパク質なのかについて検証を行った。ウエスタンブロットの結果、ヒト血管内皮細胞のライセートおよび培養上清において約50kDa付近にバンドを検出することができた。

さらに、この分子のリコンビナントタンパク質を産生する細胞株を作製し詳細に解析を行った結果、(1)小胞体-ゴルジ体を介した経路で分泌されること、(2)N-結合型糖鎖が付加されていることが認められ、この分子が血管内皮細胞より産生される新規糖タンパク質であることが明らかとなった。また、血管前駆構造体を有する積層化組織のみで発現を認められ、かつ機能が不明である別の遺伝子に関しても解析を行った。各種ヒト由来の正常細胞およびガン細胞での遺伝子発現を調べると、血管内皮細胞特異的な発現様式である可能性が示された。次に、この遺伝子を蛍光タンパク質と融合させて哺乳類細胞に一過性に発現させると、細胞骨格に似た繊維状の構造体を形成するのが観察された。その細胞内局在性から細胞骨格制御への関与が考えられたため、siRNA導入によるマトリゲル上で誘導される血管内皮細胞ネットワーク形成への影響について調べた結果、抑制される傾向が示された。以上の結果より、この遺伝子は血管前駆構造体形成に関わる分子の一つである可能性が示唆された。
アジア・太平洋地域における学生流動性向上のための枠組みに関する研究

アジアあるいはASEAN域内の短期交流を促進する枠組み・メカニズムには既存のものがあり、これまで一定の成果は上げられている。しかし、タイ、シンガポール、マレーシア3カ国の留学生政策に限ってみれば、温度差はあるものの、既存の枠組みの推進する短期留学は必ずしも優先順位は高くなく、ASEAN統合というアジェンダに対しASEAN人材を学生交流で育てていくといった動きが必ずしも強いとは言えない。この地域としての交流の枠組みと、各国政府の政策にはある種の「ずれ」が見られる。1.実地調査5月、シンガポールにおける第1回現地調査を行った。シンガポール国立大学、国立図書館などを訪問し、シンガポールの学生流動性、留学生政策形成過程に関するインタビュー及び資料収集を行った。8月にはアジアの留学生が圧倒的多数を占める米国において調査を行い、国際教育研究所(Institute of International Education)、コロンビア大学などにおいて、アジア学生の流動性に関するインタビュー及び資料収集を行った。9月以降は、得られたデータを、シンガポール、タイ、マレーシアの学生流動性の動向と留学生政策形成過程、そして(2)アセアン域内大学間協力・交流の機関・ネットワークの2項目に分けて整理・分析を行った。なお、タイにおける調査も予定していたが、不安定な政治情勢のため、次年度に行うこととした。2.学会発表6月に、日本国際理解教育学会及び日本比較教育学会において研究発表を行い、他の研究者から多くのフィードバックを得た。7月にはベルギー・ブリュッセルで開催された欧州大学協会主催によるEU-アジア高等教育プラットフォーム・ラウンドテーブルに招待され、アジアにおける学生流動性について発表を行い、アジア・欧州の実務家・研究者と交流を行った。また同月、パリで開催された世界高等教育会議(ユネスコ主催)に出席し、世界の学生の流動性に関する多くのデータを得、また人的ネットワークを拡げた。3月には、米国で開かれた比較国際教育学会において研究成果を2件発表し、世界各国から集まった出席者から多くのフィードバックを得た。3.論文作成欧州大学協会(ブリュッセル)の国際化ガイドブックの1章として日本の国際化政策について、また、マレーシア理科大学の高等教育研究所の紀要に日本の学生の流動性について寄稿した。当初の対象国であるタイ、シンガポール、マレーシアの留学生政策に関する情報の収集については、これまでの調査で得た情報や知見を補完あるいは更新するため、電話及びメールによる照会、インタビューを行った。8月には世界の留学生政策の潮流を探るため、米国(ワシントンDC等)の国際交流団体などにおいて資料収集、インタビューを行った。また、タイ、シンガポール、マレーシア3カ国に加えて、アセアンの留学生市場において重要な国となりつつあるベトナム、インドネシア、フィリピンについても情報収集を開始した。分析の視点については、質保証を伴った国際交流、学習成果の保証、地域主義、ボローニャ・プロセスの影響、日本への示唆という点も取り入れている。なお、タイ、シンガポール、マレーシアにおける現地調査を3月に予定していたが、東日本大震災の発生により、次年度に延期することとした。学会発表としては、5月に日本高等教育学会において、6月は、世界比較国際教育学会及び日本比較教育学会において研究発表を行い、他の研究者から多くのフィードバックを得た。7月にはマレーシアにおいて海外大学のブランチキャンパス(モナシュ大学サンウェイ校・ノッティンガム大学マレーシア校)において実地調査を行った。2月にはアセアンで最大人口を誇り、留学生市場において重要な国となりつつあるインドネシアで実地調査を行い、高等教育省各部局、インドネシア大学、ナショナル大学、BINUS大学、日本大使館、JICAを訪問し、学生の受け入れ・送り出しの政策と実態について最新の情報の把握を行った。学会発表としては、5月に北米の比較国際教育学会において、6月は日本国際理解教育学会において研究発表を行い、他の研究者から多くのフィードバックを得た。また、9月の欧州高等教育協会(EAIE)第23回大会(コペンハーゲン)及び2月の国際教育管理者協会(Association of International Education Administrators:AIEA)年次大会(ワシントンDC)において世界的な学生の流動性についてヒアリングを行うとともに、ネットワーク形成を行った。最終報告書の作成に着手し、3カ国にインドネシアを加え留学生交流政策の比較分析を行っている。中心となる視点は国益と地域益の相互関係であり、各国が取る政策がアセアンという地域の学生交流政策とどう関わっているかである。比較分析により、地域としての学生交流の拡大策への示唆が得られると考える。
楽曲圧縮ドメインにおける楽曲検索・分類・構造分析に関する研究

研究の目的は,MPEG-4/Audio圧縮技術に焦点を当て,できるだけMPEG-4/Audio圧縮の枠組みを逸脱せず,一貫した楽曲検索方式を構築することである.本年度は,2つの研究テーマを研究目標としていた1.楽曲検索システムの試作:本テーマの今年度の目標は,1万5千曲の楽曲を用いて楽曲データベースシステムを構築し,これらデータを検索するための検索プロトタイプシステムを構築するであった.この目標に対し,約1,400枚の音楽CDから約1万8千曲の楽曲を取得し,これら楽曲に対してTwinVQ圧縮を実行し,圧縮過程で算出される各係数と圧縮データを取得した.部分曲を問い合わせとして用いるリズム検索機能,音質検索機能を実現し,それら検索機能を組み合わせた楽曲推薦システムを試作した.ただし,プロトタイプシステムへの楽曲の登録は,約3.5千曲である.2.楽曲構造分析を用いた類似曲検索:本テーマの本年度の目標は,楽曲のさび部分から楽曲特徴量を抽出することによりカバー曲検索への応用を行うことであった.この目標に対し,まず圧縮過程で算出される自己相関係数を用いたカバー曲検索に着目した.カバー曲とカバー曲の原曲との間には,テンポ,ピッチ,曲調などの変化により,単純な距離計算ではカバー曲検索が可能でないことが分かった.ただし,原曲に対して,ピッチを変化させた楽曲の検索に対しては,自己相関係数が有効であることが分かった.研究の目的は,MPEG-4/Audio圧縮技術に焦点を当て,できるだけMPEG-4/Audio圧縮の枠組みを逸脱せず,一貫した楽曲検索方式を構築することである.本年度は,2つの研究テーマを研究目標としていた1.楽曲検索システムの試作:本テーマの今年度の目標は,1万5千曲の楽曲を用いて楽曲データベースシステムを構築し,これらデータを検索するための検索プロトタイプシステムを構築するであった.この目標に対し,約1,400枚の音楽CDから約1万8千曲の楽曲を取得し,これら楽曲に対してTwinVQ圧縮を実行し,圧縮過程で算出される各係数と圧縮データを取得した.部分曲を問い合わせとして用いるリズム検索機能,音質検索機能を実現し,それら検索機能を組み合わせた楽曲推薦システムを試作した.ただし,プロトタイプシステムへの楽曲の登録は,約3.5千曲である.2.楽曲構造分析を用いた類似曲検索:本テーマの本年度の目標は,楽曲のさび部分から楽曲特徴量を抽出することによりカバー曲検索への応用を行うことであった.この目標に対し,まず圧縮過程で算出される自己相関係数を用いたカバー曲検索に着目した.カバー曲とカバー曲の原曲との間には,テンポ,ピッチ,曲調などの変化により,単純な距離計算ではカバー曲検索が可能でないことが分かった.ただし,原曲に対して,ピッチを変化させた楽曲の検索に対しては,自己相関係数が有効であることが分かった.本研究では,TwinVQで圧縮された楽曲圧縮データを対象とした,楽曲データマネージメントシステムのプロトタイプシステムの構築を行い,その性能評価を行う.本年度の目標は,1)楽曲検索に用いる特徴量の検索性能の評価を行い,提案する特徴量が検索に用いることが可能かどうかを示す,2)楽曲から音楽的に意味のある区間(小節,段など)に分割するための楽曲基本情報の抽出し,抽出した情報を用いた楽曲分割アルゴリズムを提案する、ことであった.目的1に対して,我々はTwinVQ圧縮過程において算出される自己相関係数を用いた楽曲検索システムのプロトタイプを構築し,検索実験を行った.その結果,自己相関特徴係数を用いることにより,ビットレートに対して頑強な検索が実現可能であることが分った.目的2に対して,我々は自己相関係数の時系列から1小節の長さを抽出する節長抽出アルゴリズムを提案した.本節長抽出アルゴリズムは,拍や拍子を抽出する必要がなく直接楽曲を小節などに分割できるという特徴を有する.本節長抽出アルゴリズムを実際の楽曲データ64曲に適用したところ,61曲から音楽的に意味のある長さ(節長,半節長,倍節長)を抽出した.すなわち,95.3%の楽曲から音楽的に意味のある長さを抽出した.さらに,抽出された節長を基に楽曲を分割し,分割された自己相関係数列の各部分系列を節として取扱うことにより楽曲の構造が分析可能であるかどうか検討した.本研究では,TwinVQで圧縮された楽曲データを対象とした楽曲データマネージメントシステムのプロトタイプの構築を行いその評価を行う.本年度の目標は,1)TwinVQ圧縮ドメインで楽曲構造の分析が可能であるかどうかを確認する,2)検索に用いる距離を換えても検索漏れを生じず検索が可能な索引空間を構築する,ことであった.目的1)に対して,我々はTwinVQ圧縮過程で算出される自己相関係数列に対して平成16年度に開発した節長抽出アルゴリズムを適用し,算出された節長を基礎に楽曲を音楽的に意味のある小節や段に分割する楽曲分割アルゴリズムを開発した.さらに,楽曲分割アルゴリズムを適用して楽曲を区間に分割し得られた区間情報を基に、楽曲中の区間と区間の類似性を用いて楽曲の大きな繰り返しパターンを抽出することにより楽曲の構造分析を試みた.実際に41曲の楽曲に対して楽曲構造分析を行ったところ,ほぼすべての楽曲で楽曲の大きな繰り返しである1番2番の構造を抽出できた.また、俗にいう"Aメロ""Bメロ""さび"の区間抽出に関しても有効であることがわかった.本研究の目的は,MPEG-4/Audio圧縮技術に焦点を当て,できるだけMPEG-4/Audio圧縮の枠組みを逸脱せず,一貫した楽曲検索方式を構築することである.本年度は,2つの研究テーマを研究目標としていた

1.楽曲検索システムの試作:本テーマの今年度の目標は,1万5千曲の楽曲を用いて楽曲データベースシステムを構築し,これらデータを検索するための検索プロトタイプシステムを構築するであった.この目標に対し,約1,500枚の音楽CDから約1万8千曲の楽曲を取得し,これら楽曲に対してTwinVQ圧縮を実行し,圧縮過程で算出される各係数と圧縮データを取得した.部分曲を問い合わせとして用いるリズム検索機能,音質検索機能を実現し,それら検索機能を組み合わせた楽曲推薦システムを試作した.ただし,プロトタイプシステムへの楽曲の登録は,約3.5千曲である.2.楽曲構造分析を用いた類似曲検索:本テーマの本年度の目標は,楽曲のさび部分から楽曲特徴量を抽出することによりカバー曲検索への応用を行うことであった.この目標に対し,まず圧縮過程で算出される自己相関係数を用いたカバー曲検索に着目した.カバー曲とカバー曲の原曲との間には,テンポ,ピッチ,曲調などの変化により,単純な距離計算ではカバー曲検索が可能でないことが分かった.ただし,原曲に対して,ピッチを変化させた楽曲の検索に対しては,自己相関係数が有効であることが分かった.