hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
接合伝達プラスミドを応用する大規模なDNA移動に関する研究

これらの株の構造確認と、接合伝達のアッセイのためにこれらの株およびBEST323株にpUB110の導入を行っている。またBEST323からpLS19の脱落株作製中に、近縁の納豆菌株から脱落しにくい小型プラスミド(pLS30)を偶然見い出した。安定なプラスミドは接合伝達に必須なのでこのプラスミドの解析も開始した。(1)16年度で得たpLS20のドラフトシーケンスに基づいてクロマイ耐性の薬剤マーカーを付加したpLS20catを構築した。(2)pLS20cat自身が固形培地上で接合伝達することを確認した後の条件検討の過程で、従来は報告されていない液体培養中でのKineticsを調べた。その結果、供与菌、受容菌ともに接合伝達のタイミングは一過性であることを発見した。詳細な解析の結果、再現性のある接合伝達システムの標準実験プロトコールを確立した(→研究発表1)。(3)16年度に分離した小型の安定なプラスミドpLS30に、スペクチノマイシン耐性マーカーを導入したpLS3001を構築した。このマーカーを指標にして、pLS3001がpLS20catの接合伝達システムで、枯草菌間を接合伝達することを確認し、小型の安定なdelivery plasmidとしての有効性を実証した(→研究発表2)。(4)pLS3001を納豆菌に接合伝達させることを試みたが、納豆菌(recipient)に特異的な選択マーカーが乏しく、結果は示せなかった。納豆菌以外の広範なrecipientにも応用可能な選択システムが今後の課題である。(5)pLS30以外のプラスミドの接合伝達能を検定した結果、当研究室で保持するプラスミドで接合伝達を示したのはpUB110のみであり、期待した抗菌物質生合成遺伝子群が載っているプラスミドは接合伝達能を失っていた。pLS20の接合伝津はtypeIVのsecretion systemに非常に似ているので、汎用接合伝達プラスミドを最初からデザインして構築する方が実用的であると思われる。(6)pLS20配列を全て枯草菌ゲノム中に組み込む試みは、期待した成果は得られなかった。組み込まれると枯草菌がlethalになる遺伝子群の存在が示唆され、別の組み込み手法を適用する必要がある。
マイクロプラズマリアクターの非定常操作による新反応場の構築

この研究では、我々がこれまで行ってきたマイクロプラズマリアクターによる有機化合物の革新的反応法の研究をさらに発展させ、反応ガスの周期的変動操作とプラズマのOn-Off制御を同期させる非定常操作を触媒の導入と共に行うことにより、マイクロプラズマリアクターが持つ特徴を効果的に発揮させ、この反応解析を通して、マイクロプラズマリアクターの有する特徴を明確に示すことで、新しいプラズマ化学反応操作であるマイクロプラズマリアクター技術の基礎学理の確立を目的とするものである。今年度はプロヒレンの水素化実験を中心に行った。触媒にはアルミナに担持したニッケルを利用した。実験の操作条件は、非定常操作の周期、プラズマの印加電庄、供給ガスの流量であり、これらを変化させた時の転化率や選択率・収率に与える影響を調べた。プロピレン供給時にプラズマを発生させると、シロピレン転化率が電圧の増加に伴って上昇した。一方、水素供給時にプラズマを発生させても同様に電圧の増加によって転化率は上昇したが、プロピレン供給時のプラズマに比べて転化率の上昇は小さい結果となった。生成物の分析により、前者ではプラズマによるプロピレンの直接分解が起こっていることがわかった。また、後者ではプラズマによる触媒反応の促進が示された。触媒反応のシミュレーションを用いて反応器内の濃度分布の経時変化を検証した結果、水素供給時のプラズマは、気相水素と吸着したプロピレンの反応速度を上昇させると推測された。本研究を総括し、マイクロプラズマリアクターにおける周期的変動操作とプラズマの導入は、新しい反応場を提供するポテンシャルを十分に秘めていると考えられた。この研究では、反応ガスの周期的変動操作とプラズマのOn-Off制御を同期させる非定常操作を触媒の導入とともに行い、この反応解析を通してマイクロプラズマリアクターの有する特徴を明確に示すことから、新しいプラズマ化学反応操作としてのマイクロプラズマリアクター技術の基礎学理を確立することを目的とするものである。この非定常操作では、有機物導入中はプラズマを点火させず、酸素供給中にプラズマを点火させ、酸素活性種の保持や反応促進のため触媒を導入する。この操作により有機物はプラズマに曝されず、また酸素ガスとも混合されず、そして触媒上に保持された酸素活性種のみが有機物導入中に反応し、部分酸化が進む。これら一連の操作により、マイクロプラズマリアクターの特性が十分活かされ、反応の高効率化が図られると考えられる。平成18年度は、反応系としてプロパンからプロピレンへの部分酸化反応を、充填層型プラズマ反応器を用いて検証した。触媒にはV_2O_5/γ-Al_2O_3を用いた。電源は100Vの商用電源をスライダックで可変し、これをネオントランスで昇圧したものである。反応器全体を電気管状炉で囲み反応器温度を調節した。周期的変動操作には、PCに接続されたマスフローコントローラとソリッドリレーを用い、前者によりPCから出力されるアナログ信号でプロパン、酸素の流量を調節し、後者でプラズマ電源のスイッチのOn-0ffを制御した。実験の結果、プロパンの転化率に関しては、酸素供給時にプラズマを発生させた非定常操作の効果が確認されたが、プロピレンの選択率は向上せず、COやCO_2への転化が進行する結果となった。得られた結果や従来のアンエアロビック酸化の報告を考察すると、V_2O_5の酸化状態が反応選択率に大きく影響すると考えられ、この酸化状態をうまくコントロールできると期待される効果が得られると推測された。
衛生材料の鉛直および水平方向の吸水性評価装置の開発

紙や布のような多孔性物質への外力によらない、半径方向への液体浸透の過渡現象に注目し、これを電気容量法で追跡する測定装置を試作した。水平に対置した2枚の平行平板電極の片方に細孔をあけ、これを通して液溜から水を連続的に補給する。両電極間に試料を挟み、矩形波を加える。ここで接した瞬間から、電気容量は鋭く変化する。これを記録し、半径方向への浸透濡れ現象を初期からリアルタイムに追跡し、浸透特性を解析した。ろ紙(半径5mm)に対する1秒以下の水の過渡浸透速度は、水の接する面の粗さに支配され、粗面の方が平滑面より大きい。水の補給孔の直径と、浸透速度の関係を検討し、適当な直径として3mmとした。細孔の直径が大きいほど過渡期の浸透速度が大きく、速く平衡浸透量に達する。紙への液滴の半径方向の浸透にたいして、浸透面積Aと時間tの関係は、A=Kt^nであたえられる。ここで、kは紙や液体の性質に関する定数である。そこで、実験結果について、Aとtの関係を両対数プロットすると、3つの異なる勾配(n)をもつ直線からなることがわかった。まず、0.5秒以下の過渡期では、n=1.8前後が検出され、これまで発表されている定常状態よりかなり大きい値である。続いて、n=0.9の領域であり、この値はMarmurの定常状態(液体の補給が無限)でのnと一致するさらに、n=0.3の領域が続く。この値は、Marmur(液体の補給を停止)やKissa(液滴)の得た値と一致するが、本結果の場合試料サイズが有限であるため、試料境界に近づいて浸透速度が減速するために生じたものである。nやその持続時間は、試料の浸透特性を決める指標になることがわかった紙や布のような多孔性物質への外力によらない、半径方向への液体浸透の過渡現象に注目し、これを電気容量法で追跡する測定装置を試作した。nやその持続時間は、試料の浸透特性を決める指標になることがわかったこれまで、電気容量測定技術を応用した浸透濡れの定常状態はもちろん1秒以下の過渡現象が極めて精度よく測定できる過渡的浸透濡れ測定装置を開発した。そこで、この測定原理を応用し、無限液体の試料面に鉛直な浸透速度と水平方向への浸透速度を測定する装置を開発し、かみおむつを始めとする各種衛生材料の鉛直方向と水平方向の過渡および定常の浸透速度ならびに平衡浸透量の評価法を確立することを目的に平成5年度は、装置の試作を中心に仕事を進めた。水平に置かれた2枚の平行平板電極に、試料を挟み、ファンクションジェネレイターから矩形波を加える。この時、片方の電極板に水を注加する細孔をあけ、そこから条件の規定された液体を送る。試料に液体が接触した瞬間と、もう一方の電極に液体が到達する信号から、鉛直浸透速度が測定される。また同時に、液体は細孔から周辺へ水平方向へ浸透拡散し始め、電気容量が鋭敏に増加する。この容量変化すなわち液体の浸透量の変化をフロッピーと記録紙に記録させ、コンピューターで、データ処理及び解析を行なった。(1)電気容量測定装置の方は、これまでの測定回路の一部を手なおしして、増幅した。(2)平板電極の片方の電極板の中央に水を接触させる細孔をあける例のない測定法なので電極系は測定対象に最適なものを試作しなければならない。電極板に開けた補給孔の大きさの検討を行い、水平浸透測定セル電極を完成(表面素材測定用)した。(3)液体供給系の完成研究成果は、既に繊維学会平成5年度年次大会し、さらに6年度年次大会で発表する。

平成5年度中に、紙や布のような多孔性物質の半径方向への液体浸透過渡現象測定装置の試作を終え、平成6年度はこの装置にいくつかの改良を加え、連続的に液体を補給しながら半径方向への浸透特性を解析した。ろ紙(Advantec,no.2,半径5mm)に対する1秒以下の水の過渡浸透速度は、水の接する面の粗さに支配され、粗面の方が平滑面より大きい。水の補給孔の直径と、浸透速度の関係を検討し、適当な直径として3mmとした。細孔の直径が大きいほど過渡期の浸透速度が大きく、速く平衡浸透量に達する。紙への液滴の半径方向の浸透の動力学にたいして、D'Arcyの法則と連続の式から、浸透面積Aと時間tの関係について次式が導かれている(Kissa、1981)。ここで、kは紙や液体の性質に関する定数である。そこで、実験結果について、Aとtの関係を両対数プロットすると、3つの異なる勾配(n)をもつ直線からなることがわかった。まず、0.5秒以下の過渡期の浸透は、時間依存性が大きく、n=1.8前後であった。続いて、n=0.9の領域であり、この値はMarmur(1992)の定常状態(液体の補給が無限)でのnと一致する。さらに、n=0.3の領域が続く。この値は、Marmur(液体の補給を停止)やKissa(1981、液滴)の得た値と一致するが、本結果の場合試料サイズが有限であるため、試料境界に近づいて浸透速度が減速するために生じたものである。
牛乳・牛肉製品の高付加価値化を目指した天然型CLAの抗がんメカニズムの解明

平成18年度に実施した研究結果から、天然型CLAを作用させたヒト乳がん細胞株において呼吸代謝関連酵素群の発現量が減少するという新知見を得た。このことに基づき、本年度は、細胞の呼吸に関連する酵素群の発現量を生化学的手法により測定すると共に、細胞内で産生されるアデノシン3リン酸(ATP)の量をルシフェラーゼアッセイにより測定し、乳がん細胞の呼吸代謝に及ぼす天然型CLAの影響を解析した。その結果、天然型CLAの添加により乳がん細胞株MCF-7の解糖系関連酵素群の発現量は有意に減少した。しかし、細胞内のATP量には有意な差異を認めなかった。同時に細胞内ミトコンドリア量ならびにミトコンドリアにおける呼吸基質の酸化活性についても検討を行ったが、それらにも明確な差異は認められなかった。このことから、天然型CLAは解糖系酵素群の発現量には影響を及ぼすが、それらの発現量の低下は直接細胞内のATP量に影響を及ぼすものではないことが示された。一方、天然型CLAはエストロゲンによる細胞周期関連たんぱく質であるcyclin D1およびcyclin Eの発現量を低下させることがウェスタンブロッティングにより確認された。さらに、免疫染色法による検討結果から、エストロゲンおよび天然型CLA共存下で培養した乳がん細胞内において、エストロゲン受容体の核内への移行が天然型CLAの存在により阻害されることが示された。エストロゲン受容体の核内への移行阻害がどのような機序で起こるかについてを本年度の研究において明らかにすることはできなかったが、これらの結果は、天然型CLAはエストロゲンによる増殖シグナルの核内への伝達を阻害し、核内における細胞増殖に直接関与する種々のたんぱく質の発現量の低下を介して、乳がん細胞の増殖を阻害することを強く示唆するものであった。牛乳および牛肉に含有される脂肪酸の一つであるcis-9,trans-11共役リノール酸(天然型CLA)の乳がん細胞増殖抑制作用の機序を解明する目的で、ヒト乳がん細胞株であるMCF-7の細胞内タンパク質発現に及ぼす天然型CLAの影響を解析した。ウエスタンブロッティングにより細胞周期タンパク質の発現量を解析した結果、細胞周期をGO/Gl期からS期へ進行させる作用をもつサイクリンD1およびサイクリンEの発現量が天然型CLAの存在により顕著に抑制された。また、このサイクリン発現抑制は、主要な乳がん細胞増殖因子であるエストロゲン(E2)と細胞内に存在するエストロゲン受容体(ER)との結合阻害、あるいはE2-ER複合体の核内移行の阻害に起因することが示唆された。フローサイトメトリーによる細胞周期解析の結果、天然型CLA存在下にて培養したMCF-7ではGO/G1期にある細胞数が有意に増加していたことから、上記のサイクリン発現量の低下が乳がん細胞の増殖抑制に重要であることが確認された。一方、天然型CLAを作用させたMCF-7のプロテオーム解析結果から、天然型CLAはMCF-7内の遺伝子転写に関与するタンパク質群、熱ショックタンパク質、呼吸関連酵素群の発現量を低下させていることが示された。以上の結果から、天然型CLAは細胞周期関連タンパク質の発現抑制に伴う細胞周期の延長、転写因子および熱ショックタンパク質の発現低下によるタンパク質合成能の低下、ならびに呼吸関連酵素群の発現量低下に伴うエネルギー産生能の低下という複合的な機序を介して、乳がん細胞に対する増殖抑制作用を示していることが示唆された。
１８世紀における小説ジャンルの起源研究－スターンのテクスト分析を中心に

特別研究員として最後の年だった本年度は、三年間の研究の成果をまとめることができた、充実した一年だったと言える。特に、本年度は、「経済」「交換」「貨幣」といった観点から18世紀小説を論じるという統一的なパースペクティヴを獲得し、これまでの調査・研究の成果をうまくアウトプットすることができた。。7月には日本ジョンソン協会の年次大会で「経済人としてのガリヴァー」というタイトルで発表を行い、18世紀初頭当時の経済状況・経済思想との関係でジョナサン・スウィフトの『ガリヴァー旅行記』を分析した。本発表は「徹底討議:『ガリヴァー旅行記』の読みの可能性」というパネルのなかでの発表であり、このパネルへの参加を通して、多くの研究者と意見交換を行うことができ、非常に有益な学会発表となった。11月にはイギリスのノーサンブリア大学で開催された国際スターン学会で「『トリストラム・シャンディ』における摩滅と所有」というタイトルの発表を行った。ロレンス・スターンの『トリストラム・シャンディ』におけるジョン・ロックの所有論のパロディに着目することで、スターンのテクストがロックの(現代社会を支えている)所有論を脱構築していることを論じた。両発表とも、まだ内容を論文にまとめることはできていないが、近日中に論文として完成する予定である。この二つにとどまらず、「経済」や「貨幣」に着目することで、18世紀の小説や諸テクストを分析する手法は、今後も多くの成果を生み出せるはずである。11月後半にはアメリカ西海岸の大学図書館で資料調査を行い、既存の枠にとらわれず、18世紀の多様なテクストを多様な学問分野の成果を利用しながら考察するための材料を得ることができた。今後も、この三年間で得た知識と方法論をもとにして、18世紀イギリス小説の起源についての研究を進めて行きたい。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度の前半は、7月のロンドン大学で行われた国際学会"Laurence Sterne 1713-2013 : The Tercentenary Conference"への準備に当てられた。日本人という視点からロレンス・スターンという作家について考察し直すために、日本に最初に彼を紹介した英文学者・小説家である夏目漱石に焦点を当てた発表を行った。「小説」(novel)というジャンルが勃興したばかりの18世紀後半のイギリスで活躍したスターンと、明治維新以降の西洋化のなかで「小説」が人工的なかたちで突然輸入された時代に生きた漱石とを比較することで、スターン文学の特異性、そして小説というジャンルの歴史性について考察を深めることができた。この学会においては、自らの発表内容について議論することができたばかりでなく、4日間にわたる会期のなかで多くの発表を聞くことができ、また世界中のスターン研究者、18世紀英文学研究者と交流することができ、スターンという本研究にとっての最重要人物についての知見を大いに深めることができた。帰国後は、ロンドンでの学会発表の内容を論文にまとめた。その後、19世紀アメリカの特異な作品『白鯨』(ハーマン・メルヴィル)についての論文を執筆した。19世紀アメリカという本来の専門(18世紀イギリス)とは異なる分野に題材をとったが、「小説とは何か」を問う本研究にとって非常に実りある考察を行うことができた。並行して、18世紀イギリス小説に関する先行研究を読み続け、この分野についての知識と多様な方法論を修得した。本年度の研究はインプットに専念した。「18世紀における小説ジャンルの起源研究」という非常にスケールの大きいテーマを設定しているため、広範囲にわたる領域の一次文献と先行研究を読む必要があった。直接的な研究対象である18世紀イギリスの小説作品のテクストやそれに関する研究書・論文のみならず、それを分析するための批評理論や文学理論の再検討、さらに小説を歴史的なコンテクストのなかで捉えるために同時代の思想・歴史に関する文献を広く読んだ。その結果、これまでの「小説起源論」では深く考察されてこなかった問題がいくつか明らかになり、今後とりくむべき課題が明確になった。平成27年度は以下の課題について、学会発表・論文投稿を行い、研究成果をアウトプットする予定である。具体的に言えば、以下の二点が今後の課題となる。第一に、メタ小説史の試みである。「小説の起源」をめぐる先行研究はどれも、「小説」とは何かを著者の関心に基づいて恣意的に定義し、それを当てはめることで、ある時代のある作家や作品に「小説の起源」を見出してきた。それに代わる「真実の」小説史の記述を試みる以前に、いつ誰がどのような立場から小説の歴史を記述し言説化してきたかをメタ歴史記述的に考察したい。そこでは、20世紀以降の近代的な文学研究の言説のみならず、18世紀当時の「小説」についての言説をも分析対象とし、とくに先行研究では本格的に検討されてこなかった、同時代のフランス、また少し後のロマン主義時代のドイツ、そして革命直後のアメリカにおけるイギリス小説の言説化・概念化に着目することで、既存の文学史を刷新することをめざす。第二に、昨今研究がさかんな「フィクション」をめぐる考察を応用することで、18世紀当時の小説ジャンルのあり方を再検討する。

特に、本年度は、「経済」「交換」「貨幣」といった観点から18世紀小説を論じるという統一的なパースペクティヴを獲得し、これまでの調査・研究の成果をうまくアウトプットすることができた。。7月には日本ジョンソン協会の年次大会で「経済人としてのガリヴァー」というタイトルで発表を行い、18世紀初頭当時の経済状況・経済思想との関係でジョナサン・スウィフトの『ガリヴァー旅行記』を分析した。本発表は「徹底討議:『ガリヴァー旅行記』の読みの可能性」というパネルのなかでの発表であり、このパネルへの参加を通して、多くの研究者と意見交換を行うことができ、非常に有益な学会発表となった。11月にはイギリスのノーサンブリア大学で開催された国際スターン学会で「『トリストラム・シャンディ』における摩滅と所有」というタイトルの発表を行った。ロレンス・スターンの『トリストラム・シャンディ』におけるジョン・ロックの所有論のパロディに着目することで、スターンのテクストがロックの(現代社会を支えている)所有論を脱構築していることを論じた。両発表とも、まだ内容を論文にまとめることはできていないが、近日中に論文として完成する予定である。この二つにとどまらず、「経済」や「貨幣」に着目することで、18世紀の小説や諸テクストを分析する手法は、今後も多くの成果を生み出せるはずである。11月後半にはアメリカ西海岸の大学図書館で資料調査を行い、既存の枠にとらわれず、18世紀の多様なテクストを多様な学問分野の成果を利用しながら考察するための材料を得ることができた。今後も、この三年間で得た知識と方法論をもとにして、18世紀イギリス小説の起源についての研究を進めて行きたい。本年度は論文等として発表することはできなかったが、研究の方向性(方法論、扱う資料等)は定まっており、今後その成果を発表できる予定であるから。27年度が最終年度であるため、記入しない。「研究実績の概要」にも記したように、1メタ小説史の検討、2フィクショナル論を応用した小説論、という二点を中心に18世紀イギリス小説を分析していく。国際学会で発表し、英語で論文を発表することもできたので、当初の計画には達しているが、先行研究を調べれば調べるほど知識不足を自覚させられ、「研究の目的」を達成するためには、今後より一層のリサーチが必要である。本研究を推進するためには、想定していた以上に多くの分野に関する先行研究を踏まえる必要があることがわかったので、今後はひたすら多くの文献を調査し、それを論文にまとめたい。
CDIOプロセスを活用した対話力向上支援のための工学系交流教育プログラムの開発

本研究では、若者の1)世代や文化の異なる人たちと対話する能力、2)(国内外を問わず)対話を通して人間関係を構築する能力、3)対話から得た知識を活用して工学的な観点から問題を解決する能力、などを育むことを目的に、就労前の工学系学生・生徒の対話力を、ものづくりを通して育成するための教育プログラムを構築する。具体的には地域や国外の技術者キャリアを持つ方々と、共同実験施設を利用して学生・生徒とチームを組んでプロジェクト活動を行う。プロジェクト活動としては競技参加型プロジェクトや地域貢献活動を取り上げたイベント実施型プロジェクトを考えている。学習者はプロジェクト活動においてCDIOプロセス実習を体験する。社会人基礎力育成のために学習者が退職技術者の支援を得ながらCDIOプロセス実習を体験することに重点をおいた教育システムを構築していく。28年度は昨年度に引き続き、下記内容の研究を実施した。特にその対話から得た知識を活用して工学的な観点から問題を解決する能力を涵養する教材を作成した。1)工学教育として効果的な競技的要素を含んだ教材を検討した。LEGO WeDoおよびEV3等の工作とScratchプログラミングの両方の機能を備えたキットを活用し、どのような世代間が適切であるかを検討した。2)児童生徒を対象としたプロジェクトにおける工学系モノつくり教材キットを開発した。また、教材はチーム内で対話できるものにした。道具を多く活用して工作するもの、ペーパークラフトのようなもの、非接触型スキャナーによりアニメーション作成などを検討した。3)遠隔操作型教材の開発を検討するため、Webを利用した操作型教材としてどのようなものが適切であるかを昨年度に引き続き調査した。27年度は下記内容の研究を実施した。1)工学教育として効果的な競技的要素を含んだ教材を検討する。LEGO MINDSTORMSEV3などの工作とプログラミングの両方の機能を備えたキットを活用し、どのような世代間が適切であるかを検討した。道具を多く活用して工作するもの、ペーパークラフトのようなもの、非接触型スキャナーを活用するものなどを検討した。3)遠隔操作型教材の開発を検討するため、Webを利用した操作型教材としてどのようなものが適切であるかを調査した。対話を重視した科学講座の運営が良好であるため。科学講座については海外においても実施することができたため。当初の予定通りに推進する。今年度は昨年同様に工学教育として効果的な競技的要素を含んだ教材を検討する。また、児童生徒を対象としたプロジェクトにおける工学系モノつくり教材キットを充実させる。今年度購入を予定していたプロトタイプ製作用3Dプリンタの購入を見合わせたためである。3Dスキャナーとの連携を考えた機種選定を検討していたためである。今年度中に購入する予定であった機材を次年度において購入する。これは研究推進の順序に変更が生じたためであり、その進捗には影響しない。
プロスタグランジントランスポータの発現・機能解析とその制御による癌治療への応用

近年・プロスタグランジン類(PGs)の新しい作用として抗腫瘍効果が見いだされ、新しい作用機構を有する抗腫瘍薬としての応用が期待されている。一方、最近PGsを基質として認識し、輸送するトランスポータ(PGT、QAT1、LST1など)が相次いで同定されている。しかし、これらトランスポータがPGsの組織細胞動態にどのように関与しているのかは不明である。初年度の研究では、PGsのin vivo体内動態解析を中心に進め、QAT1がPGsの全身動態に重要な役割を果たしていることを示した。本年度は、癌細胞由来の培養細胞を用いて、細胞レベルでのPGs輸送解析を行った。細胞レベルでのPGs輸送解析には、制癌剤のスクーリニングに繁用されているヒト肺癌由来培養上皮細胞A549を用いた。まず、A549細胞におけるPGTの発現をRT-PCR法を用いて解析したところ、PGTmRNA由来と考えられるバンドを検出した。そこで、A549細胞における[^3H]PGE_1取り込みに及ぼす種々のトランスポータ阻害剤の影響について検討した結果、ブロモクレゾールグリーン(BCG)やスルホブロモフタレイン(BSP)の共存によって、[^3H]PGE_1の細胞内取り込みは顕著に増大した。一方、プロベネシドやパラアミノ馬尿酸(PAH)による影響は観察されなかった。BSPやBCGはPGT介在性輸送を強く阻害すること、およびプロベネシドやPAHはPGT介在性輸送にはほとんど影響しないことが報告されている。従って、本研究によって得られた知見は細胞内に取り込まれた[^3H]PGE_1あるいはその代謝物の細胞内からの排出にPGTが関与していることを示唆するものである。以上、BSPやBCGの併用が細胞内PG蓄積を増加させ、ひいてはPGsの薬理効果を高めることが期待できる可能性が示唆された。プロスタグランジン(PGs)の全身動態に関与するトランスポータを解明することを目的として、PGsのin vivo体内動態解析を中心に進めている。これまでの研究によって得られた主な知見を以下に示す。ラットに[^3H]prostaglandin E_1(PGE_1)を単回静脈内投与し、その1分後の各組織における^3Hの放射活性を測定することで、[^3H]PGE_1の組織移行性について評価した結果、組織/血漿中濃度比で表された[^3H]PGE_1の組織移行性(見かけのKp値)は腎皮質で最も高く、以下、腎髄質、肝、肺の順に高い移行性が観察された。腎乳頭、小腸、心臓、胃、精巣、脳および眼におけるKp値は、腎皮質のそれに比べ、10分の1以下と低いものであった。この様に、[^3H]PGE_1の組織移行性は組織間によって大きく異なり、その組織移行性が何らかのトランスポータで決定されていることが示唆された。そこで、プロスタグランジントランスポータmRNAの組織発現分布をRT-PCR法によって解析したところ、プロスタグランジントランスポータmRNA発現レベルは、腎皮質、腎髄質、腎乳頭、肝、肺等において、同程度に発現していることが観察され、[^3H]PGE_1の組織移行性と対応しなかった。一方、PGsを基質として認識するorganic anion transporter1(OAT1)の組織発現分布とは、[^3H]PGE_1の組織移行性がよく対応していることから、OAT1阻害剤プロベネシド併用投与時における[^3H]PGE_1の組織移行性を調べた結果、腎皮質への[^3H]PGE_1移行は顕著に低下するとともに、[^3H]PGE_1の全身クリアランスは低下した。従って、OAT1がPGsの体内動態に重要な役割を果たしていることが考えられることから、それをさらに明確にするため、現在、組織レベルおよび細胞レベルでの解析も進めている。

従って、本研究によって得られた知見は細胞内に取り込まれた[^3H]PGE_1あるいはその代謝物の細胞内からの排出にPGTが関与していることを示唆するものである。以上、BSPやBCGの併用が細胞内PG蓄積を増加させ、ひいてはPGsの薬理効果を高めることが期待できる可能性が示唆された。
金属と微量の異種金属の相乗作用

金属触媒を2種類以上用いると、単独の触媒ではおこなえない変換反応が進行したり、効率的に多段階の反応がおこなえたりすることがある。触媒量の金属錯体の反応性を検討していたところ、レニウムとマンガンの錯体にユニークな触媒作用があることを見いだし、今年度も、それら触媒を用いるβ-ケトエステルとアルキンからの芳香族化合物の合成を中心に研究を進め、以下の反応を見いだした。(1) [ReBr(CO)_3(thf)]_2とイソシアニドを触媒に用いると、環状のβ-ケトエステルのケトン基の隣の炭素-炭素単結合に末端アルキンが挿入して環拡大反応が進行する。本挿入反応のあとにフッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)を添加したところ、ビシクロ[3.3.1]骨格を有する化合物が穏和な条件下に生成することを見いだした。この反応は、環拡大反応で得られた8員環化合物からのエタノールの脱離を伴う分子内環化反応により進行したと考えている。(2)レニウム触媒を用いると、環状あるいは非環状の1,3-ジカルボニル化合物の炭素-炭素単結合に末端アルキンが挿入することを見いだしている。直鎖のβ-ケトエステルでは、挿入反応のあとに、TBAFを添加すると、アルコールの脱離を伴う分子内環化反応が促進され、2-ピラノン誘導体が高収率で得られた。2-ピラノンはDiels-Alder反応のジエン成分として有用であり、それを利用して多置換芳香族化合物の位置選択的合成をおこなった。(3) α位に置換基のないβ-ケトエステルとアルキンにマンガン触媒を加え加熱すると、β-ケトエステルとアルキンが1対2で反応し、[2+2+2]付加環化によるベンゼン誘導体が得られることを見いだしていたが、β-ケトエステルに代えて1,3-ジケトンを用いたところ、類似の環化三量化体に加え、脱アシル化した化合物が得られた。この化合物はSc(OTf)_3と水を添加すると、選択的に合成できることがわかった。金属触媒を2種類以上用いると、単独の触媒では行なえない変換反応が進行したり、効率的に多段階の反応を行なえたりすることがある。今年度は、偶然に見いだしたレニウムとマンガンの錯体にユニークな触媒作用に焦点をあて、新反応の開拓を行ない、以下の新しい反応を見いだした。(1)ひずみのない炭素-炭素単結合への不飽和分子の挿入反応は困難である。以前に[ReBr(CO)_3(thf)]_2とイソシアニドを触媒に用いると、環状のβ-ケトエステルのケトン基の隣の炭素-炭素単結合に末端アルキンが挿入して環拡大反応が進行することを見いだしている。この炭素-炭素結合切断をともなうアルキン挿入反応が直鎖化合物においても進行すること、挿入反応のあとにフッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)を添加すると、アルコールの脱離を伴う分子内環化反応が促進されて2-ピラノン誘導体が得られることがわかった。また、同様の作用が、レニウムと同族のマンガン錯体にもあることを見いだした。(2)マンガン触媒による1, 3-ジカルボニル化合物と末端アルキンの[2+2+2]付加環化反応を見いだした。この反応は、アルキンの環化三量化反応の欠点を補う反応となる。なお、類似の反応が、東大の中村、辻からも同時期に報告された。(3)レニウム触媒[ReBr(CO)_3(thf)]_2存在下、鎖状のβ-ケトエステルと末端アレンを反応させたところ、[3+2]付加環化反応が立体選択的に進行し、シクロペンテン誘導体が生成した。また、この反応では生成するシクロペンテノン環上の3箇所の炭素原子の立体化学は完全に制御されることがわかった。(4)塩化金(I)をレニウム錯体と同時に用いることで、アルデヒドと2当量のシリルアセチレンからジエチニルメタンを一挙に合成する方法を前年度に報告したが、この反応の2段目は、プロパルギルアルコールの水酸基を脱離基として利用し、そこへのシリルアセチレンの求核付加反応である。この反応の適用範囲を調べた結果、求核剤として、1, 3-ジカルボニル化合物が使えることがわかった。

直鎖のβ-ケトエステルでは、挿入反応のあとに、TBAFを添加すると、アルコールの脱離を伴う分子内環化反応が促進され、2-ピラノン誘導体が高収率で得られた。2-ピラノンはDiels-Alder反応のジエン成分として有用であり、それを利用して多置換芳香族化合物の位置選択的合成をおこなった。(3) α位に置換基のないβ-ケトエステルとアルキンにマンガン触媒を加え加熱すると、β-ケトエステルとアルキンが1対2で反応し、[2+2+2]付加環化によるベンゼン誘導体が得られることを見いだしていたが、β-ケトエステルに代えて1,3-ジケトンを用いたところ、類似の環化三量化体に加え、脱アシル化した化合物が得られた。この化合物はSc(OTf)_3と水を添加すると、選択的に合成できることがわかった。
化学生物学に基づくB型肝炎ウイルスゲノム複製機構における新規創薬標的分子の探索

B型肝炎ウイルス(Hepatitis B virus: HBV)による肝炎の治療戦略拡充のために、新たな創薬標的分子の選定が求められている。本研究では、ゲノム複製に特化した独自の培養細胞評価系を用いて、HBVゲノム複製を阻害する化合物を見出し、これを用いた化学生物学的研究により創薬標的分子の同定を目指した。その結果、本研究にて3つの阻害剤を同定するとともに、そのうちの1つに、直接作用のみならず間接的にも抗HBV効果を発揮するポテンシャルを見出した。B型肝炎ウイルス(Hepatitis B virus: HBV)による肝炎の治療戦略を拡充するために、既存薬とは異なる新たな創薬標的分子を選定することが求められている。申請者らは、「HBVゲノム複製機構の阻害は治療効果と相関する」という作業仮説のもと、ゲノム複製に特化して高効率化した培養細胞評価系を構築した。本研究では、この評価系を用いてHBVゲノム複製を制御する化合物を見出し、これを用いた化学生物学的研究によりウイルス増殖の分子基盤に迫るとともに、新たな創薬標的分子を同定することを目的とする。本年度は以下の研究成果を得た。(1)構築済みのHBVゲノム複製評価系を用いて、化合物ライブラリー(約3万化合物)を1次スクリーニングした。ヒットした化合物の選択性を2次スクリーニングにより判別した後、ウイルス粒子産生系(HepG2.2.15細胞)を用いて3次スクリーニングを実施した。その結果、HBVゲノム複製を選択的に阻害する2種の化合物を見出した。(2)上記1と同様にして、微生物培養液サンプル(約4千サンプル)をスクリーニングした。これまでに高い選択性を示す活性成分の単離には至っておらず、次年度も継続して進める。(3)上記1にて取得した化合物の1種について作用機序解析を実施した。その結果、この化合物はウイルスポリメラーゼの逆転写反応時に直接作用することで、HBVゲノム複製を阻害することが示唆された。一方、本化合物の既知生理活性から、宿主因子を介した間接的な阻害作用の発揮の可能性もあることから、次年度以降にさらに追求する必要がある。本研究の目的は、HBVゲノム複製を抑制する化合物を見出し、この作用機序解析を通して新たな創薬標的分子を同定することである。当年度においては、HBVゲノム複製を阻害する化合物の取得に重点を置き、この達成を最も重視した。そこで、当年度に計画したスクリーニングカスケードを構築し、化合物ライブラリーのスクリーニングを実施した。その結果、ウイルスゲノム複製を選択的に阻害する2種の化合物を見出した。これらは、これまでにHBVゲノム複製を阻害するという報告はない。本研究によって初めて見出した化合物であり、新たな知見の獲得が強く期待される。一方、微生物培養液サンプルについては、阻害活性を示す数種の化合物を単離したが、それらの選択性は低いものであった。さらに有効な化合物を求めて、次年度もスクリーニングを継続する必要がある。当年度は取得した化合物の1種について、HBVゲノム複製評価系、HepG2.2.15細胞、及びトランスフェクション実験などにより、化合物の作用機序を解析した。その結果、本化合物は逆転写反応中のウイルスポリメラーゼに直接作用することで、HBVゲノム複製を阻害することが強く示唆された。現在、この結果を検証するために、in vitro逆転写反応アッセイの構築を進めている。一方、既に報告されている本化合物の生理活性は、その多くが宿主因子への作用である。このことから、本化合物は宿主因子を介した間接的な作用によっても抗ウイルス活性を発揮する可能性が挙げられた。今後、本化合物の詳細な作用機序を理解するためには、この可能性についても追求する必要があると考えている。そこで本研究では、ゲノム複製に特化した独自の培養細胞評価系を用いて、HBVゲノム複製を制御する化合物を見出し、これを用いた化学生物学的研究により、新たな創薬標的分子を同定することを目的とする。2年目は前年度に見出した化合物の作用機序解析、および微生物培養液サンプルのスクリーニングを実施し、以下の研究成果を得た。(1)前年度に見出した化合物の1種について、初年度の研究から、ウイルスポリメラーゼの逆転写反応の直接阻害が示唆された。そこで本年度は、既存薬のエンテカビルに耐性を示すポリメラーゼに対する阻害効果を調べた。その結果、本化合物はエンテカビル耐性ポリメラーゼにも阻害活性を有することが示された。一方、本化合物の既知生理活性から、宿主因子を介した抗ウイルス活性の発揮の可能性が挙げられた。このことから、培養細胞に及ぼす影響を転写レベルで解析した結果、化合物によってインターフェロン系遺伝子や抗ウイルス活性を有するAPOBECタンパク質の発現誘導が認められた。(2)前年度に取得した別の化合物について、上記1と同様にして薬剤耐性の影響を調べた結果、エンテカビル耐性ポリメラーゼにも阻害活性を保持することが示された。また、本化合物(独自の天然物誘導体)の立体構造を決定した。(3)前年度に引き続き微生物培養液サンプル(約6千サンプル)をスクリーニングした。その結果、高い選択性を示すサンプルを見出し、この活性成分を単離・同定した。同定した化合物の構造情報から、ウイルスポリメラーゼが有するRNase H活性の阻害作用が推察された。

本研究の目的は、HBVゲノム複製を抑制する化合物を見出し、この作用機序解析から新たな創薬標的分子を同定することである。当年度においては、前年度に見出した化合物の作用機序の知見を深めるとともに、前年度に実現できなかった微生物培養液サンプルからの目的化合物の取得に重点を置き、この達成を最も重視した。前年度に見出した化合物の1つは、臨床上問題になっている薬剤耐性ポリメラーゼにも阻害活性を有するだけでなく、宿主の抗ウイルス応答を惹起するbifunctionalな作用を示す可能性が示唆された。HBVの完全排除・根治を図る上では、宿主自然免疫系の惹起は極めて効果的な治療戦略と考えられている。本化合物の作用機序の有望性を明らかにする必要があり、最終年度も継続して追求する。一方、前年度に取得した別の化合物については、構造情報が不十分だったため、改めて構造決定を行った。上記化合物と全く異なる構造であるとともに、薬剤耐性の影響を受けずに阻害活性を発揮することから、これまでとは異なる作用機序の可能性がある。さらに当年度は、微生物培養液サンプルから、HBVゲノム複製を阻害する化合物の単離に成功した。同定された化合物の構造から、ウイルスポリメラーゼが有するRNase H活性の阻害が作用機序として推察された。RNase H活性は有望な創薬標的の1つに挙げられており、本化合物を活用してこれを検証できると考え、現在、in vitro酵素アッセイ系の構築を進めている。以上、これまでの研究を通して、HBVゲノム複製を阻害する3種の化合物の同定に成功した。それぞれに異なる作用機序が示唆されることから、最終年度には多面的な化学生物学的研究を展開できると考えている。B型肝炎ウイルス(Hepatitis B virus: HBV)による肝炎の治療戦略拡充のために、新たな創薬標的分子の選定が求められている。本研究では、ゲノム複製に特化した培養細胞評価系を用いて、HBVゲノム複製を阻害する化合物を見出し、これを用いた化学生物学的研究を展開することで、創薬標的分子の同定を目的とした。本研究にて3つの化合物を見出し、以下の研究成果を得た。(1)医薬品として承認された核酸アナログの1種に、ウイルスポリメラーゼの逆転写反応を直接阻害する作用を見出した。この作用は既存薬のエンテカビル(ETV)に耐性を示すポリメラーゼにも有効であった。一方、化合物本来の生理活性の1つに、自然免疫の活性化が指摘されている。そこで、化合物処理した細胞を解析した結果、インターフェロン誘導性遺伝子やAPOBECタンパク質の発現誘導を確認した。(2)初年度に見出した天然物誘導体は、ETV耐性ポリメラーゼにも有効であった。一方、野生型HBV粒子を産生するHepG2.2.15細胞では、10倍ほどの阻害活性の低下が認められ、作用機序の特定には至らなかった。(3)微生物培養液サンプルのスクリーニングから、抗HBV活性を示すpuberulonic acidを単離した。本化合物は金属イオンと配位しうるトロポロン骨格をもつことから、HBVポリメラーゼのRNase H活性の阻害が予想された。
腸内細菌叢の変動に伴う食品由来スカトール量の変化と肝機能との関係性について

本研究ではまず、肝臓に対するスカトールの効果について検討を行った。ラットに28日間スカトール含有食を摂取させた結果、主に肝臓で制御されている胆汁酸代謝に異常が生じた。しかし、肝臓、回腸、結腸において、TNFalphaの発現量に変化がなかった事から、この摂取期間では炎症反応が惹起されない事が示唆された。また、胆汁酸代謝の変動が動脈硬化の発症・進展に対して影響を与えるのか解析を行った。代表的な二次胆汁酸であるデオキシコール酸が、血管平滑筋細胞の増殖能・遊走能を亢進させていた。以上から、消化管内でのスカトールの濃度上昇は胆汁酸代謝を変化させ、動脈硬化の発症・進展を導く可能性が考えられた。近年、我が国では、生活習慣病患者の増加が深刻な社会問題となっているが、その原因の1つとして、食生活の欧米化に伴う高脂肪・高タンパク質食摂取による摂取カロリーの過剰が挙げられている。そのため、エネルギー消費と生活習慣病の発症機構の関係性について非常に注目を集めているが、腸内細菌とその代謝産物との関係性について、その重要性の認識とは相反し、詳細なメカニズムは明らかとなっていない。これまでに、高脂肪食を摂取すると、脂肪を効果的に吸収するために、胆汁酸の分泌量が増加する事が知られている。また、肥満状態においては、糞中の総胆汁酸量の上昇、加えて、腸内細菌叢の構成バランスの変化が報告されている。そこで、高脂肪食摂取に伴う腸内の胆汁酸量の増加が悪玉細菌の割合を増やし、同時に、高タンパク食摂取によって悪玉細菌から産生されるスカトール量が著しく腸内で増加すると予想した。加えて、増加したスカトールが腸から吸収され肝臓に蓄積される事で肝機能に影響を与え、生活習慣病の発症・進展に寄与しているという仮説を立てるに至った。現在までに、以下の様な結果を得ている。(1)スカトール摂取によって、肝臓における胆汁酸合成酵素であるCyp7A1の発現量が上昇していた。(2)Cyp7A1の発現上昇に伴い、スカトール摂取群において糞中胆汁酸量が増加し、特に細胞毒性が高い2次胆汁酸量が顕著に増加していた。(3)HepG2細胞を用いて、スカトールのFXRに対する転写活性を調べたところ、スカトールの濃度依存的にFXRの転写活性は低下していた。加えてこれまでに、本研究で顕著に上昇したある種の2次胆汁酸が、血管平滑筋細胞の作用する事で動脈硬化の発症及び進展への関与を見出している事から、高脂肪・高タンパク質食摂取による腸内細菌の変動はスカトールの産生量を増加させる事で、生活習慣病の発症に発症に関与する可能性が示唆された。近年、我が国では、生活習慣病患者の増加が深刻な社会問題となっているが、その原因の1つとして、食生活の欧米化に伴う高脂肪食摂取による摂取カロリーの過剰が挙げられている。そこで、高脂肪食摂取に伴う腸内の胆汁酸量の上昇が悪玉細菌の割合を増やし、同時に、動物性タンパク質摂取によって悪玉細菌から産生されるスカトール量が著しく腸内で増加すると予想した。本年度については、以下の様な結果を得ている。(1)回腸及び門脈において、抱合型胆汁酸であるタウロコール酸量が増加していた。(2)糞中において、二次胆汁酸であるデオキシコール酸とその関連胆汁酸の総量が上昇していた。(3)肝臓及び回腸において、胆汁酸代謝を制御するFXRの標的遺伝子の発現量に変化はなかった。(4)肝臓及び回腸末端において、炎症性サイトカインの1つであるTNFalphaの発現量に変化はなかった。以上から、スカトールは肝臓における胆汁酸合成系遺伝子の発現量と回腸末端及び門脈でのタウロコール酸量を増加させるが、肝臓及び回腸末端では炎症反応が惹起されない事が示唆された。胆汁酸代謝を制御するFXRとその標的遺伝子についての発現量に変化がなかった事から、メカニズムの解明が今後の課題である。病態

生理学スカトールは強い糞臭を有しているため、いかに摂食量を落とさずにラットにスカトール添加食を摂取させるのか、その条件検討に非常に時間を有した。ラットの摂食量を変化させず、かつ個体に影響を与えるスカトール量を予備検討より見出し、スカトールが個体に与える影響をいくつか明らかにしている。今後は、スカトールが個体に与える影響をさらに詳細に解析を行っていく事で、腸内環境が悪化した際に産生されるスカトールが肝臓に与える影響について解析を行う。加えて、どのような条件の高脂肪・高タンパク食をラットに摂取させる事で、盲腸内容物または糞中にスカトールが検出されるのか確認を行い、個体への影響についてどの程度の相関関係を見出せるか解析を行う予定である。今年度の研究が当初の予定から遅れたために次年度使用額が生じた。次年度使用額は昨年度の研究費と合わせ、個体解析に用いるラット、分子生物学試薬(プラスミド精製キット、RNA抽出試薬、real-time PCR法試薬関連、制限酵素、DNA修飾酵素、プロモーター活性測定試薬等)、細胞生物学試薬(細胞培養関連試薬、遺伝子導入試薬、阻害剤、siRNA等)、タンパク解析試薬(タンパク抽出・精製関連試薬、抗体、ウェスタンブロット法関連試薬、免疫組織染色法関連試薬等)、プラスチック消耗品(チップ、チューブ、細胞培養ディッシュ等)を購入予定である。また、学会発表における旅費及び論文の校正料や投稿料の計上も行っている。
移動通信における最適クロスレイヤー技術の研究

複数の送受信アンテナを用いて空間多重伝送を行うMIMO伝送と,マルチパス環境下でも良好な伝送特性を維持できる直交周波数分割多重(OFDM)とを組合わせたMIMO-OFDM無線通信において,マルチユーザ検出(MUD)を前提とするチャネル割当を行い,周波数利用効率の高いランダムアクセス技術を確立した.具体的には,(1)異なるインターリーブを用いて信号を多重するインターリーブ分割多重,(2)同一時間・周波数で多重されたパケットをMUDで分離し,再送されたパケットを合成する再送制御,等を検討した.(1)マルチユーザ検出の研究スループット向上のため,マルチユーザ検出によるパケット分離を検討する.更なる改善のため,ARQ等の再送制御や適応変調を導入し,同一チャネル干渉条件下での性能維持のために,送信プリコーディングや干渉キャンセラの検討を合せて行う.(2)スケジューリングの研究マルチユーザ検出を前提にしたスケジューリング制御を検討する.具体的には,スケジューリングを拘束条件付き非線形最適化問題ととらえ,その解法アルゴリズムを検討する.さらに,スケジューリングで必要となる伝送路情報を効率的にフィードバックする手法や,基地局がスケジューリングを自律分散的に行う場合を想定し,自律分散アルゴリズムを検討する.また,時変動チャネルに追従するため,伝送路情報の予測アルゴリズムについても検討する.(3)室内実験系の構築マルチFPGAボードによる室内実験系を構築し,検討したアルゴリズムの動作実験を行い検証する.複数の送受信アンテナを用いて空間多重伝送を行うMIMO伝送と,マルチパス環境下でも良好な伝送特性を維持できる直交周波数分割多重(OFDM)とを組合わせたMIMO-OFDM無線通信において,マルチユーザ検出(MUD)を前提とするチャネル割当を行い,周波数利用効率の高いランダムアクセス技術を確立した.具体的には,(1)異なるインターリーブを用いて信号を多重するインターリーブ分割多重,(2)同一時間・周波数で多重されたパケットをMUDで分離し,再送されたパケットを合成する再送制御,等を検討した.本年度は,(1)OFDMの切替中継方式と,(2)固有モードMIMO-OFDM伝送におけるピーク対平均電力比(PAPR)低減法に焦点を絞り,研究を行った.具体的内容は以下の通りである.1)移動通信における中継システムとして,i)雑音が加わったアナログ信号を再送するAF(Amplify-and-Forward)と,ii)復号して再送するDF(Decode-and-Forward)を切替える方式を検討した.中継局において, CRC復号による判定誤りが検出された場合はAFを行い,誤りが検出されない場合にはDFを行う.さらに送信側とは異なる符号化を行いHARQ(Hybrid ARQ)と同様の高信頼化を図る.また,受信側で直接受信と中継局経由の受信信号の合成メトリックを求め,復号に必要なビットLLRを算出するために,まずプリアンブル信号を用いてチャネル推定とレプリカ誤差の平均電力推定を行い,合成メトリックの重み係数をレプリカ誤差の平均電力値から求める方法を提案した.2)移動通信における固有モードMIMO-OFDM伝送において,線形プリコーディングの効果を保持したまま,PAPRを低減する方法を提案した.固有モードMIMO-OFDM伝送は,チャネル情報(CSI)を用いて送信信号に線形プリコーディングを施し,優れた伝送特性を実現できる.しかしながら,OFDMに起因して,PAPRが高くなるという問題を依然として有する.このPAPRを低減するために, OFDMのピーク低減手法である選択マッピング(SLM)や部分系列伝送(PTS)を拡張した.これらの拡張方式は,線形プリコーディングの効果を損なわずに固有モードMIMO-OFDM伝送へ適用できる.本年度は,(1)同一チャネル干渉条件下のMIMO-OFDM伝送における最小BER規範送信プリコーディングと空間フィルタを用いる最尤受信,及び(2)MIMO-OFDM移動通信における通信路情報アナログ・フィードバック方式に焦点を絞り,研究を行った.具体的な内容は以下の通りである.(1)同一チャネル干渉条件下でのMIMO-OFDM移動通信・下り回線において,基地局で最小BER規範プリコーディングを行い,移動局で干渉を抑圧する空間フィルタと最尤検出を用いる伝送方式を想定し,プリアンブルとしてZadoff-Chu系列を用いたチャネル推定法を検討した.上記の伝送方式では,干渉を抑圧するために干渉及び雑音の自己相関行列の情報が必要となる.この自己相関行列の推定精度を高めるため,直交性が優れたZadoff-Chu系列を所望基地局および干渉基地局のプリアンブルとして用い,干渉局のプリアンブルを用いて推定されたチャネル・インパルス応答から干渉及び雑音の自己相関行列を求める方法を検討した.(2)送信プリコーディングを行うMIMO-OFDM移動通信システムでは一般的に,チャネル情報をディジタル方式で移動局から基地局ヘフィードバックしているが,より少ないシンボル数でフィードバックできるアナログ方式を検討した.提案するアナログ・フィードバック方式は,移動局で推定した下り回線のチャネル周波数応答を,従来のアナログ・フィードバック方式と異なり,(i)多重せずにアナログ信号として送信する.さらに(ii)推定精度を向上させるためlog圧縮を導入し,(iii)送信プリコーディングに必要なSNRも合わせてフィードバックする.基地局では,まず上り回線のパイロット信号を用いて上り回線のチャネル・インパルス応答を最小2乗法で推定し,この推定値とフィードバック信号から下り回線のチャネル・インパルス応答とSNRを最小2乗推定する.本年度は,(1)再送制御を行う上りOFDMA

パケット伝送におけるターボマルチユーザ検出と適応多重制御,及び(インターリーブ分割多重と適応リソース割り当てを用いるMIMO-OFDM IDMA,に焦点を絞り研究を行った.具体的な内容は以下の通りである.(1)移動通信における上り回線OFDMAパケット伝送のスループットを改善するため,複数の移動局のパケットを同一時間・周波数に多重し,再送されたパケットを合成しながら,多重されたパケットを分離するマルチユーザ検出(MUD)が検討されている.さらなるスループット改善のため,最大事後確率(MAP)推定に基づき,復号器の出力であるビット対数尤度比(LLR)を用いることでMLDをMAP検出に拡張したターボマルチユーザ検出(T-MUD)を提案した.また,スループットをさらに改善するため,初送のとき以外,多重されるパケット数を増加させる適応多重制御を導入した.(2)移動通信の上り回線において,インターリーブ分割多重(IDM)と適応リソース割り当てを適用したMIMO-OFDMインターリーブ分割多元接続(IDMA)を提案した.提案方法では,全サブキャリアを複数のリソースブロック(RB)に分割し,IDMは同一のRBにインターリーバのみが異なるストリームを多重する.このIDMを各ユーザに対して適用することで,伝送レートを一定としたまま使用するRB数を減らすことができる.また,適応リソース割り当てにより,各ユーザのSINRを向上させ,高スループット化を目指す.この適応リソース割り当ては,まず,他ユーザからの干渉を考慮せずSNR基準で各ユーザにRBを割り当て,その後,他ユーザがどのRBを使用するかを考慮してSINR基準のリソース割り当てを繰り返し行う.本年度は(1)ラティス・リダクションによる量子化を用いた多次元探索によるMIMO信号検出,及び(2)OFDM移動通信におけるファクターグラフに基づくチャネル推定を用いた逐次MAP受信,に焦点を絞り研究を行った.具体的な研究内容は以下の通りである.(1)MIMO通信における準最適信号検出の一つとして,MMSEの検出結果を起点にMMSEの雑音強調の方向へ信号候補を多次元探索する方法が提案されている.しかしながら,MIMOチャネルに非常に強い空間相関がある場合,ビット誤り率特性が著しく劣化するという問題があった.そこで,多次元探索で求めた信号候補を量子化する際,ラティス・リダクションを用いて空間相関による劣化を軽減する方法を提案した.計算機シミュレーションにより,提案方式は非常に強い空間相関を有するMIMOチャネルにおいても,良好なビット誤り率特性を維持できることを明らかにした.(2)OFDM移動通信では従来,チャネル推定の追従性能を高めるため,カルマンフィルタでチャネル推定を行い,インパルス応答の時間微分を含む微分モデルを生成過程として用いる方法が検討されてきた.このチャネル推定は,EMアルゴリズムに基づき,チャネル推定と信号検出を交互に逐次的に行うMAP受信へ適用されている.