hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シグナル応答の分子的解析

植物は、種々の外的環境因子に応答し生体内の代謝を調節している。生物がストレスに反応しつつ恒常性を維持できるのは、ホメオスタシスに関与する一連の代謝調節の結果である。本研究では、酸素欠乏下でのエネルギー生産のためには、解糖系やアルコール発酵・ヌクレオチド代謝系遺伝子群の協調的な発現が必須である事を示した。転写調節の分野でいくつかの新知見が得られた。新たなbZIP型の因子HALF-1のcDNAクローンを得、その構造を解明した。イネEm遺伝子のABAおよびVP1による制御に関わるシス配列を決定し、VP1がb-Zip型タンパク質と相互作用する可能性を示した。タバコのキチナーゼ遺伝子のエチレン応答性制御エンハンサーと、それに結合する核タンパク質を同定した。タバコ光化学系核遺伝子群の光誘導は転写レベルで制御され、mRNAの安定性や翻訳効率は光による影響を受けないことが示された。ArabidopsisのTATA結合蛋白(TBP)がTATA配列の所で、DNAを折り曲げることを証明した。この他、ArabidopsisのCDC2遺伝子ファミリーに属する細胞周期制御に関わるCDC2a遺伝子と機能不明のCDC2b遺伝子の転写調節領域の構造に類似性は無く、異なった転写制御を受けていることを明らかにした。さらに、外的因子とのシグナル応答においては、植物の自己防御反応に関する遺伝子群の発現情報伝達系に、低分子量GTP結合タンパク質が関与すること、ウイルスの複製酵素、移行蛋白質と植物の遺伝子の相互作用によって局所壊死病斑形成、そのほかの抵抗性応答が起きることを明らかにした。本研究は、植物が生体外から感受する種々のシグナルに対する植物側の応答について、細胞内におけるいくつかのカスケードに焦点をあて解析した。以下に各班員の成果を要約する。内宮は、ATP,ADP,AMPのバランス調節に重要なアデニレートキナーゼ遺伝子が嫌気的に発現誘導されることを示した。このことは、酸素欠乏下でのエネルギー生産のためには、解糖系、アルコール発酵系の遺伝子のみでなくヌクレオチド代謝系遺伝子の活性化も必要な事を示す。岩淵は、ヒストン遺伝子の転写因子HBP-1ファミリーの生化学性質を調べ、因子遺伝子の発現が自己制御されている事を示した。大橋は、病斑形成ストレスやサリチル酸で誘導されるタバコタンパク質の遺伝子発現は負の制御によることを示した。酒井は、黄化トウモロコシ芽生えからジベレリン結合タンパク質を精製した。下村は、膜局在性オーキシン結合蛋白質の遺伝子構造を決定した。白石は、抵抗応答に至る原形質膜内情報伝達系に、ポリホスホイノシトール代謝系の存在を明らかにした。進士は、タバコ・キチナーゼ遺伝子のエチレン応答性制御エンハンサーのGCCボックスの機能をレポーター遺伝子実験によって明らかにした。内藤は、ダイズ7S種子貯蔵タンパク質のα'サブユニット遺伝子の発現が温度依存性となったアラビドプシス変異株を分離した。町田は、タバコプロテインキナーゼ遺伝子NPK1の分化との関与を推定した。山崎は、アラビドプシスのTATAボックス結合性蛋白質(TBP)のTATA配列認識パターンや、DNAを折り曲げる性質が、動物や酵母と類似していることを見い出した。吉川は、疫病菌のエリシターおよびサプレッサーの受容体をダイズ膜から可溶化し、分離・精製する事に成功した。渡辺は、植物のウイルス抵抗性応答にウイルス移行蛋白質と原形質連絡、リン酸化酵素との相互作用の関与を示した。加藤は、rRNA遺伝子の試験管内転写系を開発した。以上、本研究課題が当初予想した以上の成果を上げつつある事を示している。
温度圧力可変培養器を用いた資源開発に有用な耐熱性・耐圧性微生物のスクリーニング

前年度の当該研究によって確立された耐熱性・耐圧性微生物のスクリーニング手法を用いて,資源開発とりわけ石油資源の開発に有用な耐熱性・耐圧性微生物の分離を目的として研究を行なった。微生物を利用した石油の生産技術をフィールドレベルで展開している中華人民共和国吉林省の吉林油田において8つの生産井から油層永試料を採取した。これらの試料を研究室において,高温(50-75°C)および高圧(1-5MPa)条件下で5代にわたって継代培養し,耐熱性・耐圧性微生物をスクリーニングした。これと並行して各継代培養液の微生物群集構造解析も行ない,継代培養による微生物の淘汰状況をモニタリングしながら継代培養実験を進めた。実験に供した8試料のうちすべての継代培養で増殖が認められた試料は4試料であった。さらに,石油資源の開発に有用な機能性および各継代培養における微生物群集構造の再現性の高さを指標として検討した結果,非水溶性ポリマーの生成が認められ,継代に拠らず安定した微生物群集構造を示す1種類の集積培養菌がスクリーニングされた。非水溶性ポリマーは微生物が集合して形成されており,これを生産する微生物を石油の生産に利用した場合,微生物によって生成された非水溶性ポリマーが油層内の流れの卓越した領域を閉塞して,流れの不均一性を均一に改善し,生産効率の向上に資する効果が期待できる。同集積培養菌は50°C,1MPaの条件下で培養すると,1cm^2あたりに1.0×10^6個の微生物が集まった非水溶性ポリマーを生成し,石油の生産に有用な集積培養菌であるといえる。さらに同集積培養菌の培地に硫酸イオンを添加すると目視レベルで非水溶性ポリマー生成量の増加が認められた。同集積培養菌は,もともと油層内に生息していたため,フィールドへの適用可能性も高いと考えられ,石油の生産に有用な耐熱性・耐圧性微生物の獲得に成功したといえる。筋湯温泉および別府温泉(いずれも大分県)において地下から湧出する熱水やその付近の高温土壌を合計21試料採取し,保温しながら実験室内へ輸送して培養実験に供した。本年度は温度のみを数段階に変化させ,酵母エキスを主成分とした人工培地および廃糖蜜を主成分とした自然培地を用いた培養実験を行った。5080°C,嫌気条件下で培養実験を行い,710日間の培養後,微生物の増殖が認められた試料については新たな培地に継代培養し,これを5代にわたって繰り返すことにより,高温・嫌気条件下で増殖可能な微生物をスクリーニングした。各継代培養液について微生物群集構造を解析した結果,継代が進むにしたがって微生物種数が減少し,微生物種の淘汰が認められたため,本手法によって好熱性微生物のスクリーニングが可能であることが示された。酸性物質を生成し培養液のpHを3.04.0にまで低下させる集積培養菌が8種類(人工培地・50°Cで3種類,自然培地・50°Cで4種類,同・70°Cで1種類),バイオフィルムを生成する集積培養菌が2種類(いずれも人工培地・50°C)スクリーニングされた。これらのバイオフィルムは微生物細胞が集まって構成されており,1cm^2あたりに約2.0×10^6cellsの微生物細胞が観察された。バイオフィルムを生成する集積培養菌の一つについて,微生物群集構造解析によって分離された塩基配列の異なるDNAをそれぞれシークエンシング解析した結果,硫黄酸化細菌の一種であるThiomonas thermosulfatasが集積培養菌の中で優勢種として増殖していることが分かった。Thiomonas thermosulfatasが栄養塩として利用する硫黄分(チオ硫酸ナトリウム)を培地(自然培地)に添加して50°Cで培養した結果,バイオポリマー生成量の飛躍的な増加が認められたため,この微生物がバイオフィルムの生成に関わっていることが推察された。このように平成18年度は,石油の増進回収に有用なバイオフィルム生成好熱性微生物や,in-situでの鉱物資源のバイオリーチングに有用な酸生成好熱性微生物が複数種得られた。

同集積培養菌は50°C,1MPaの条件下で培養すると,1cm^2あたりに1.0×10^6個の微生物が集まった非水溶性ポリマーを生成し,石油の生産に有用な集積培養菌であるといえる。さらに同集積培養菌の培地に硫酸イオンを添加すると目視レベルで非水溶性ポリマー生成量の増加が認められた。同集積培養菌は,もともと油層内に生息していたため,フィールドへの適用可能性も高いと考えられ,石油の生産に有用な耐熱性・耐圧性微生物の獲得に成功したといえる。
電子顕微鏡内引張による金属セラミックス接合界面近傍の組織変化のその場観察

この研究の重要な課題は、金属とセラミックの異種材料の接合界面の組織観察が可能な透過電顕試料の作成方法を確立することである。異種材料ではイオン研磨の速度が異なるため、両者をともに薄く研磨することが困難である。これを克服するには、異相界面近傍をあらかじめ機械的に研磨しておいてその部分をイオンシリングで優先的に研磨することが有効であると考えられたので、微小領域を研磨できるディンプリング装置を製作した。この装置により直径約1mmの領域に最大深さ40μmの窪みをつけることができた。窪みをつけた試料ではイオンシリングの際に研磨領域を特定できるばかりでなく、研磨時間の短縮が可能である。電顕内引張試料の作成にも窪みをつけた試料が有効であった。幅約2mmの試料に約0.5mmの間隔で窪みをつけ、その領域をイオン研磨してふたつの穴を得て、その周辺の薄い部分を観察することを試みた。この窪みの作成にもイオン研磨が用いられた。約0.2mmの間隔で穴をあけることに成功し、その周辺は透過電顕観察可能なほどに薄くなっていた。試料に応力が働いている時の転位の運動のその場観察をおこなった。Al合金中にSicを分散させた材料の異相界面近傍では、試料加熱の際に両者の熱膨張の差に起因すると考えられる応力により転位が運動する様子を観察することができた。変形した試料でも異相界面近傍のAl合金マトリックス中に転位が集積していることが観察された。数100°Cまでの変形ではSic内には転位などの欠陥の新たな形成は見られず、Al合金内でのみ転位の運動が顕著であることが認められた。セラミックスの欠陥の同定についてもこの研究課題で詳細に行ない、とくに面欠陥の同定には高分解能電顕法が有効であることが明らかになった。本研究で用いられた試料作成法は多くの金属セラミックス材料に利用できる。
部分的脾動脈塞栓術(PSE)を用いた肝臓再生～自家骨髄幹細胞移植と関連して～

兎を用いた実験で,慢性肝障害のモデルを作成できた。血清学的、肉眼的、組織学的に肝臓の線維化を認めた。骨髄幹細胞は大腿骨および脛骨から採取することができ、幹細胞を含む単核球を得た。それぞれ生食動脈内注入、骨髄細胞の注入、脾動脈塞栓術の施行、骨髄幹細胞の注入および脾動脈塞栓術を行った。骨髄細胞の注入および脾動脈塞栓術群では、総ビリルビンの低下が認められたが死亡例が多数で十分な検討ができなかった。前年度は、家兎慢性肝障害モデルの作成のため、四塩化炭素を0.1ml/kg、週2回腹腔内投与し、6週間経過後、毎週採血を行い、血清ビリルビン値の上昇を確認できた肝機能異常家兎に対して、以下の肝機能改善実験を行う。家兎はランダムに、(1)コントロール群、(2)目家幹細胞移植群、(3)PSE群、(4)自家幹細胞移植群+PSE併用群の4群に分け、それぞれの手技(治療)を行う予定であった。最終的には自家幹細胞移植群+PSE併用群の優位性を示すことを目的としている。家兎の慢性肝障害モデル作成について、計20匹について週2度の四塩化炭素の腹腔内投与を行った。当初6週間の投与を基本に考えていたが、15匹について急性肝障害のためと思われる食欲不振や死亡が確認された。5匹についてはビリルビン値の上昇が認められ、うち2匹については剖検にて肝の線維化が認められたが、モデル作成率に問題がのこり、投与期間・方法の改善の余地があり、今年度への課題と思われた。また、幹細胞採取については健常家兎に対して行い、5匹全例で成功した。また、脾動脈塞栓術については、健常家兎3例全例に行い、手技は成功したが、うち2例で早期の死亡(3日以内)が確認された。脾動脈の塞栓率は9割程度であった。慢性肝障害の3匹については、幹細胞移植とともに脾動脈塞栓術を行ったが、早期に全例死亡した。今年度は、上記のモデルを確認し、脾動脈塞栓術の試適割合を決定し、動物数を増加させる予定である。日本白色兎を用いた実験結果では,慢性肝障害のモデルを作成することが可能であった。25匹の検討により血清学的に肝機能低下と、肉眼的、組織学的に肝臓の線維化を認めた。ビリルビン値は四塩化炭素の投与前後で有意に低下を認めた(p<0.0001)。正常兎を用いた実験で、骨髄幹細胞は必要とする全例で大腿骨および脛骨から採取することができ、充分量の幹細胞を含む単核球を得た。また簡便な2重管方法の確立にも成功した。また脾動脈塞栓術も、正常兎を用いて確立、4Frカテーテルを用いた手技で35割程度の塞栓により生存が確認できた。これらをくみあわせて、ビリルビン値が上昇した慢性肝障害の兎に対して、それぞれ生食動脈内注入(コントロール群)、骨髄細胞の注入(骨髄幹細胞群)、脾動脈塞栓術(partial splenic embolization(PSE))の施行(PSE群)、骨髄幹細胞の注入および脾動脈塞栓術(骨髄幹細胞+PSE群)を行った。骨髄細胞の注入および脾動脈塞栓術を行った群では、血清学的に総ビリルビンの低下が認められたが、コントロール群、PSE群、骨髄幹細胞群でも、術中術後に兎が死亡し、慢性肝障害モデルの兎に対する麻酔、カテーテル手技、骨髄幹細胞採取が兎にとって過負荷となり、死亡例が多数でたため十分な検討ができなかった。兎に対して骨髄幹細胞を採取する手技と、脾動脈塞栓術を行う手技は十分に確立することができた。今後は四塩化炭素にて作成した肝障害モデルではなく、非アルコール性脂肪性肝炎モデル(NASHモデル)を用いて対して手技を行い、慢性肝障害の改善効果について検討する予定である。
地域貢献に直結した大学の基盤及び体制づくりの方法に関する研究

看護学の大学の地域貢献の在り方と、それを実現する大学の諸活動の基盤及び体制づくりについて検討した。1看護学実習による実習施設への影響調査本学及び教育実績を持つ同系他大学の実習施設につき、教員及び施設側看護職者を対象に面接調査を実施し、大学が外部から当該施設にかかわること、学生が看護本来のあり方を求めて発言することが及ぼすプラスの効果の特徴や課題が明確化できた。2研究活動等が築いた看護実践の場との関係の分析本学教員が取り組んだ共同研究につき、面接調査や自己点検評価の内容を分析した結果、プラスの影響としては、看護実践の改善、授業での実践紹介等が挙げられた。また、現地看護職者向けの研修は、共同研究と同様に、プラスの影響が確認でき、引き続き働きかけることの必要性が示唆された。3現地看護職の生涯学習支援ニーズ調査岐阜県内の看護職12,501名を対象に、自記式質問紙郵送調査を行ない、7,952名の回答を得た。その結果、看護学専門図書館活用への期待が大きいこと、共同研究や研究支援事業については、一層強力なPRが必要なこと、を確認した。4地域貢献に直結する大学内の体制づくりとそのモデル方式の開発外部施設との連携強化手法として、ビデオ会議システムを大学院生指導等に試行し、本システムの有効性を確認した。また、看護職者研修では、開発した地域連携サーバを用い、電子掲示板の機能を用いた議論を試行した。5国内外の大学の地域貢献のための組織と活動の現状調査国内及び豪州の公立大学での看護学分野の地域貢献の現状・課題を調べた結果、地域貢献活動の評価及び公表の方法、地域貢献活動と教育研究活動の連携、卒業者に対する就業及び生涯学習への支援について、その重要性を確認した。看護学の大学の教育・研究活動における地域貢献のありようを描き、地域貢献に直結した大学の活動の基盤及び体制づくりの具体的な方式を追求するために、以下の内容に取り組んだ。1看護学実習における実践の場への影響調査大学教育経験の深い大学の看護学実習が現場の看護実践に与えた影響を調べるために、当該大学の実習施設の看護職を対象にインタビュウ調査を行った。影響についての評価は、当該大学の教員と共有する形で取りまとめを実施中であるが、大学の教育活動を通して行う看護実践向上への貢献の分析は、次年度も継続する計画である。2本学の日常の研究活動実績における看護実践の場との関係の分析(1)共同研究活動が看護実践の場に与えた影響調査:本学教員と共同研究活動を実施している現地看護職を対象にインタビュウ調査を行い、実践改革に与えた影響を調べたところ、共同研究活動が実践の改善・充実に寄与していることを確認した。また、現地組織内での研究経過の共有が不十分である等の課題が明らかになった。(2)大学の研修が看護実践の場に与えた影響調査:本学の研修を受けた看護職を対象にインタビュウ調査を行い、研修の看護実践への影響を調べたが、データが不十分なため、次年度に追加調査を行う。3現地看護職からの大学への要望・ニーズの調査岐阜県内の看護職の生涯学習支援ニーズを調べるために、自記式質問紙による郵送調査を行った。現在、データ入力中である。4地域貢献に直結する大学内の体制づくりとそのモデル方式の開発遠隔地の病院と本学をテレビ会議システムを用いて中継し、事例検討を試みた結果、外部との情報共有・連携を図る上で非常に有用であることを確認した。5国内外の大学の地域貢献・社会貢献のための組織と活動の現状調査先発の公立大学における看護学分野の地域貢献の現状・課題を把握した。

地域との連携を促進する有効な方法を検討するために、公立の看護系大学3校を訪問し、意見交換をしながら、データ収集を実施した。看護学の大学の教育・研究活動における地域貢献の在りようを描き、地域貢献に直結した大学の活動の基盤及び体制づくりの具体的な方式を追求するために、以下の内容に取り組んだ。1看護学実習における実践の場への影響調査本学及び大学教育経験の深い大学の実習施設の看護職16名を対象に面接調査を行った。影響についての評価は、当該大学の教員と共有する形で取りまとめを実施中である。2本学の日常の研究活動実績における看護実践の場との関係の分析(1)共同研究活動が看護実践の場に与えた影響調査:本学教員と共同研究活動を実施している現地看護職26名を対象に行った面接調査のデータを分析した。それらを大学内の関係する教員に報告し、全学的にも検討したが、再度結果を集約中である。(2)大学が実施した研修が看護実践の場に与えた影響の調査:本学の研修を受けた看護職5名を対象に面接調査を行った。なお、データ分析は、次年度も継続実施する。3現地看護職の生涯学習支援ニーズ調査岐阜県内の看護職12,501名を対象に、自記式質問紙による郵送調査を行った。回答の得られた7,952名の集計は終了したが、その結果分析を実施中である。次年度に調査結果の概要を調査対象者へ報告する。4地域貢献に直結する大学内の体制づくりとそのモデル方式の開発県域の広大さや看護職者の職場の条件に合わせた研究支援や研修の機会を作ることを目指した開発であるが、多様な手法を開発するため、インターネット上で県内看護職者と情報を共有して意見交換を行うためのグループウェアやデータベースシステムを構築中である。次年度に試行し、その評価を行う。5国内外の大学の地域貢献のための組織と活動の現状調査公立大学(国内及びオーストラリア)における看護学分野の地域貢献の現状・課題について調査した結果を整理し、地域との連携を促進するための有効な方法を検討した。看護学の大学の教育・研究活動における地域貢献の在り様を描き、地域貢献に直結した大学の活動の基盤及び体制づくりの具体的な方式を追求した。1看護学実習における実践の場への影響調査本学及び教育実績を持つ同系他大学の実習施設につき、教員及び施設側看護職者を対象に面接調査を実施し、大学が外部から当該施設にかかわること、学生が純粋な姿勢で看護本来のあり方を求めることが及ぼすプラスの効果の特徴や課題が明確化でき、看護実践向上への大学の貢献の特質を考察した。2研究活動等が築いた看護実践の場との関係の分析本学教員が取り組んだ共同研究につき、面接調査や自己点検評価の内容を分析した結果、プラスの影響としては、看護実践の改善、授業等で実践紹介等が挙げられた。また、現地看護職者向けの研修は、共同研究と同様に、プラスの影響が確認でき、引き続き働きかけることの必要性が示唆された。3現地看護職の生涯学習支援ニーズ調査岐阜県内の看護職12,501名を対象に、自記式質問紙郵送調査を行ない、7,952名の回答を得た。その結果、看護学専門図書館活用への期待が大であり、共同研究や研究支援事業については、一層強力なPRの必要性が示唆された。
転写因子NRSFの機能抑制マウスを用いた新規心臓イオンチャネルのクローニング

心臓に存在するイオンチャネルのうち,胎児型イオンチャネルの発現制御にはNeuron Restrictive Silencing Factor(NRSF)という抑制性転写因子が重要な機能を果たしている。NRSF優性抑制変異体を発現するトランスジェニックマウス(dnNRSF Tg)の心室筋では,これらの胎児型心臓チャネルの発現量が顕著に増大している。我々はこのdnNRSF Tgマウス心室筋において,新たに(1)-70mV付近から活性化され,(2)一価の陽イオンにたいして非選択的な透過性を有し,(3)Ca拮抗剤によって抑制される電流を発見した。これらの性質は洞房結節ペースメーカー細胞にのみ存在する持続性内向き陽イオン電流(Ist)に酷似していた。Istは未だにその分子の実体が不明である。そこで次に我々はdnNRSF Tgマウス心室筋からIstをクローニングすることを試みた。まずNRSFが結合するRE-1という配列をもつ遺伝子をRE-1 databaseを用いて検索した。その結果,電位依存性Caチャネルα2サブユニット,同じくγ2サブユニット,α1Dサブユニット,low voltage activated Caチャネルα13-3が候補としてヒットした。そこでRT-PCRを用いてdnNRSF Tgマウス心室筋のcDNAからCaチャネルα2,γ2,α1Dサブユニット遺伝子のクローニングを行った。これらをHEK293細胞に発現させ,その生理学的性質をIstと比較した。その結果,電位依存性と薬理学的性質はIstに類似した電流を記録することができたが,イオン透過性は全く異なっており,Istとは別のイオン電流であると結論した。現在は継続してlow voltage activated Caチャネルα13-3の全長cDNAをクローニングすることを試みている。
RAにおける生物製剤の臨床応用を目指した創薬開発

1滑膜Tリンパ球と単球との接着による活性化に対するIL-18の影響我々は、RA滑膜組織中のTリンパ球と単球の接着による活性化に対するIL-18の影響を検討した。その結果、IL-18は、単球からの用量依存性のIL-1β、TNFα産生増大効果を示した。Phytohemagglutinin(PHA)刺激されたT細胞と単球のco-culture系において、核内NFκB、リン酸化IkBそしてPI-3 kinaseは増加しており、IL-18刺激によりさらに増大した。また、NFκBおよびPI-3kinaseの阻害剤の添加によりIL-18の産生は抑制された。以上の結果より、IL-18は、NFκBやPI-3-kinaseの活性化を介してRA滑膜組織のTリンパ球と単球の接着による活性化をさらに増大させる事が明らかとなった。また、IL-18は単球上のTNFαレセプター、VCAM-1、ICAM-1の発現も増大させた。2新規(高特異性、高感度)抗カルパスタチン抗体測定法の開発カルパスタチンは、関節破壊酵素であるカルパインの生体内抑制因子でカルパイン活性を調整している。RAにおける抗カルパスタチン抗体の測定は既に他の研究者によって行われているが操作性および特異度(50%程度)に問題があった。我々は、抗原として赤血球由来のカルパインを使用したELISA法を開発し、患者の抗体を測定した。その結果、RA患者血清中IgG型抗カルパスタチン抗体の陽性率は82.8%であったが、他の疾患では以下の通りであった。OA8.3%、SLE5.6%、強皮症0%、MTCD O%、シューグレン症候群20%。以上の結果から、抗カルパスタチン抗体はRAの診断に有用であることが明らかとなった。RA培養軟骨細胞とピットフォールアッセイによるサイトカインの骨・軟骨への影響の検討RA関節滑膜では多くの破骨細胞が存在し関節破壊を行っているが、in vivoで破骨細胞を評価する適当なモデルはない。今回、我々はサイトカイン、具体的にはIL-18、IL-23の骨破壊への影響をin vivoで検討するため、SCID-HuRAgマウス(RAの組織をSCIDマウスに移植して作製されるRAモデル動物で、その組織は免疫担当細胞をはじめ酵素、蛋白質もドナーであるヒトと一緒である)を改変した新たなin vivo評価法を確立した(SCID-HuRAg-pit法)。関節リウマチ患者より提供頂いた滑膜組織を、同時に得られた骨ともに免疫不全SCID(CB17/Icr Crj-SCID)マウスの背部に移植した。移植4週後に摘出し滑膜組織と骨組織を病理的に観察したところ、骨の生着率は症例によって異なった。また、同一症例であっても細胞成分の多い、パンヌスに接した部分では骨生着率は高かったが、細胞成分の少ない部位では骨の壊死が目立った。また、壊死骨の周囲であっても、破骨細胞や骨芽細胞が認められた。これらの結果から、本モデルにおいては、滑膜組織による骨破壊を検討することは難しいと考えられた。関節リウマチ患者より提供頂いた滑膜組織をdentineと共に免疫不全SCID(CB17/Icr Crj-SCID)マウスの背部に移植した。移植2、3、4週後にdentinを摘出、Hematoxylin染色後その表面のピット(吸収窩)を顕微鏡下で観察した。その結果、3週目に滑膜組織中に存在する破骨細胞による顕著なピットホールが認められた。4週目ではdentin一面にピットが認められた。4週面のdentin表面を電子顕微鏡にて観察したところ、dentin slice上に破骨細胞とピットが確認された。これらの結果から、本モデル(SCID-HuRAg-pit法)を用いることによりサイトカイン(IL-18、Il-23)による破骨細胞への影響をin vivo系で評価できると考えられる。

その結果、RA患者血清中IgG型抗カルパスタチン抗体の陽性率は82.8%であったが、他の疾患では以下の通りであった。OA8.3%、SLE5.6%、強皮症0%、MTCD O%、シューグレン症候群20%。以上の結果から、抗カルパスタチン抗体はRAの診断に有用であることが明らかとなった。
内在性D-セリンの細胞外液中濃度調節機構の解明と臨床応用に関する研究

D-セリンは、本研究グループの西川らによって1991年に新たに見出された内在性アミノ酸である。D-セリンは、高次脳機能に関与するNMDA型グルタミン酸受容体のコ・アゴニストとして作用し、精神分裂病患者の症状改善作用および精神分裂病様症状発現薬投与動物の異常行動抑制作用をもつことや、脳に選択的でNMDA受容体と酷似した分布を示すことから、精神機能の調節に関わる未知の情報処理系を構築している可能性がある。本研究では、内在性D-セリンの局在とその機能的意義を調べる目的で、キノリン酸の局所注入により神経細胞体を選択的に破壊しラット前頭葉(両側性破壊)において、細胞外および組織中のD-セリンと他のアミノ酸、ドーパミン、セロトニン、等を測定した。キノリン酸注入8日後の前頭葉皮質では、D-セリン、GABA、グルタミン酸、およびグリシンの組織中濃度が著明に低下した。これに対して、L-セリンは有意な低下を示したものの、上記のアミノ酸より変化がはるかに小さかった。線条体では、グルタミン酸とグリシンの有意な低下が認められたが、D-セリンやGABAの濃度には変化がなかった。さらに、キノリン酸注入部位で、in vivoダイアリシス法を用いて細胞外液への放出を観察したところ、D-セリン放出が著明に低下することがわかった。一方、細胞レベルにおkるD-セリンの分布を解析するため、D-セリンをkeyhole limpet hemocyaninにグルタールアルデヒドで架橋したものを抗原として、D-セリン-グルタールアルデヒドを認識するD-セリン特異的抗体を作製した。本抗体を用いて、グルタールアルデヒドで固定した海馬初代培養標本で免疫組織化学的検討を行ったところ、D-セリン様免疫反応がニューロンおよびアストログリアに検出された。これらの結果から、1)前頭葉皮質においてはD-セリンが神経細胞に含まれているか、内在性D-セリンの組織および細胞外液中の濃度調節に神経細胞が関与している、2)線条体への投射線維にはD-セリンが存在しないこと、3)内在性D-セリンはニューロンとグリアの双方に含有されている、などの可能性が示唆された。D-セリンは、本研究グループによって1991年に新たに見出された内在性アミノ酸である。本年度は、内在性D-セリンの局在とその機能的意義を調べる目的で、キノリン酸の局所注入により神経細胞体を選択的に破壊しラット前頭葉(両側性破壊)において、細胞外および組織中のD-セリンと他のアミノ酸、ドーパミン、セロトニン、等を測定した。また、ドーパミンとセロトニンの濃度には有意な低下は認められなかった。

一方、線条体では、グルタミン酸とグリシンの有意な低下が認められたが、D-セリンやGABAの濃度には変化がなかった。さらに、キノリン酸注入部位で、in vivoダイアリシス法を用いて細胞外液への放出を観察したところ、D-セリン放出が著明に低下することがわかった。GABA、グルタミン酸、ドーパミンおよびセロトニンの所見は従来の報告と一致しており、破壊が適切であることが確認できた。これらの結果から、1)前頭葉皮質においてはD-セリンが神経細胞に含まれているか、内在性D-セリンの組織および細胞外液中の濃度調節に神経細胞が関与している、2)線条体への投射線維にはD-セリンが存在しないこと、などの可能性が示唆された。D-セリンは、本研究グループの西川らによって1991年に新たに見出された内在性アミノ酸である。D-セリンは、高次脳機能に関与するNMDA型グルタミン酸受容体のコ・アゴニストとして作用し、統合失調症患者の症状改善作用および統合失調症様症状発現薬投与動物の異常行動抑制作用をもつことや、脳に選択的でNMDA受容体と酷似した分布を示すことから、精神機能の調節に関わる未知の情報処理系を構築している可能性がある。今年度は、細胞レベルにおけるD-セリンの分布を解析するため、D-セリンをkeyhole limpethemocyaninにグルタールアルデヒドで架橋したものを抗原として、ウサギを免疫しD-セリン-グルタールアルデヒドを認識する抗血清を得た。DirectbindingELISAにより、このウサギ抗血清の特異性を、種々のアミノ酸を用いたELISA法でさらに検討した。アミノ酸単独のままではプレートに結合しないため、各アミノ酸をBSAと結合させた複合体を作製して用いた。ウサギ抗血清はD-serineと濃度依存性に強い反応を示した。抗原の濃度が高い場合、D-cysteineとD-threonineとも交差反応を示したが、D-serineに対する反応性に比べると明らかに弱かった。一方、この抗血清はglycine、L-serine、D-alanine、L-alanine、L-cysteine、D-aspartic acidとは反応しなかった。さらに、ウサギ抗血清中のD-serineと反応する抗体を、抗原を用いたアフィニティーカラムクロマトグラフィーによって精製した。本抗体を用い、グルタールアルデヒドで固定した海馬初代培養標本で免疫組織化学的検討を行ったところ、D-セリン様免疫反応がニューロンおよびアストログリアに検出された。これらの結果から、内在性D-セリンは脳内のニューロンとグリアの双方に含有されている可能性が示唆された。
複式干拓締切り過程における三次元流動解析法の研究

複式干拓締切過程で発生する土砂輸送,海底地形変形,海域の濁りなどは,底層から表層に至る全層での流動変化を詳細に知ることによって初めて厳密な予測が可能になる。その意味で,近辺海域の環境保全を重視した干拓工事の安全施工には3次元流動解析が必要不可欠である。ところが,潮差の大きい沿岸域における3次元流動解析の問題点は,解析途上で干潟が発生し,差分格子点が消滅する点にある。この問題を解決すべく,以下の検討を行った。先ず,2つのアプローチから3次元流動解析アルゴリズムの開発を進めた。その一つが,3次元運動方程式と連続式にコントロールボリューム法を適用して,直接差分展開式を求をようとするもので,従来から開発済みの鉛直2次元解析で得られたコントロールサーフェスに関する知見を導入した。他方が,2次元単層モデルから得られた線流量を,3次元の運動方程式と連続式を用いて鉛直方向に振り分ける方法である。干潟の発生を考慮した2次元単層モデル(陽解法)は既に開発しており,これを応用したものである。さらに,計算時間の短縮を目指して陰解法の検討も行った。また,3次元流動解析では粘性項の評価に交換係数モデルを使用したが,その際重要となる渦動粘性係数(渦動拡散係数)や底面剪断応力の評価法を検討する段階で,これら水理パラメータの設定法を検証するため,底泥の巻き上げを伴う浅海域の濁り解析(2次元単層モデル)や干拓貯水池における塩分解析(鉛直2次モデル)などを行った。さらに,3次元解析の計算結果の検証データを得るため,長崎県諌早湾で大潮時に底面近傍の流速分布の測定を中心とした現地観測を行った。以上を総合して,水位変動が大きく,差分格子点が消滅する浅海域の3次元流動解析アルゴリズムを解明し,実用可能な新しい知見を得た。本研究の目的は,複式干拓締切過程における潮流速の3次元予測手法の開発にある。実海域の潮流速を数値シミュレ-ションによって予測しようとする場合,計算結果の妥当性を検討するための実測デ-タが非常に重要となる。特に,本研究で開発を予定している3次元流動解析法の検証には,潮流速の平面的な分布と併せて,鉛直分布の実測デ-タが必要不可欠となってくるが,このようなデ-タは極めて少ないのが現状である。そこで,今年度は研究の第1歩として,鉛直プロファイルの測定を可能にする現地観測用の流速計を開発し,検証デ-タの蓄積に努めた。先ず,現地観測用プロペラ流速計の開発を完了した。この流速計は,プロペラの回転の検出に磁界の通過にともなって電位差を生じるホ-ルICを利用しており,小型軽量を特徴とし,これを鉛直方向に並べることによって流速の鉛直分布を密に測定することが可能となった。現地観測は,現在干拓事業が進行中の長崎県諌早湾で行なった。現地観測は鉛直方向の測点が十数点になるが,全測点の出力信号を同時に収録するために設備備品費に計上したデ-タ集録装置を使用した。一方,質量保存則及びナビアスト-クス運動方程式の3次元差分化を行ない,アルゴリズムにおけるメッシュの増減法の検討を開始した。その際,既に開発済みの平面2次元及び鉛直2次元の流動解析コ-ドのアルゴリズムを応用することによって開発を進めている。これまでに平面2次元場を対象として,固定境界(陸境界)の処理と干潟の発生に伴う計算点の消失を処理するために,境界指標を定義し,これを利用してアルゴリズムを簡略化・汎用化している。

また,干拓貯水池の鉛直2次元場を対象として,水位の変化にともなって差分格子点が増減するアルゴリズムも開発済みである。これらのアルゴリズムを有機的にリンクすることによって,3次元潮流場でのメッシュの増減のアルゴリズムを開発中である。本研究の最終的な目的は,干潮時に干潟が発生するような浅海域での3次元流動解析の計算コードの開発にある.開発に際して,計算結果の妥当性を検証するための実測データが非常に重要となる.ところが,実海域での潮流速の実測データ,特に本研究で開発を予定している3次元流動解析の計算結果の検証に必要となってくる潮流速の鉛直分布の実測データは極めて少ないのが現状である.この点を補完するため,平成3年度に引き続き現地観測による検証データの蓄積に努めた.今年度の観測は,平成4年7月31日の大潮下げ潮時と12月14日の大潮上げ潮時に干拓事業が進行中の長崎県諌早湾で行った.諌早湾は,干潮時に広大な干潟が露出する典型的な干拓適地である.観測地点は,平均水深約3mで,大潮干潮時には水深がほぼゼロ,大潮満潮時には約6m程度の水深となり,閉鎖性内湾での潮位の変動に伴う流況をとらえるためには極めて良好な地点である.さらに,潮流場での鉛直方向の渦動粘性係数等を詳細に検討するため,現地観測と並行して水理実験用回流水槽を用いて室内実験を行った.この水理実験用回流水槽は,インバータ・モータをパソコンで制御することによって,実海域の潮流場のように周期的に変動する流況を再現できるものである.一方,質量保存則及びナビア・ストークス運動方程式の三次元差分化を行ない,アルゴリズムにおけるメッシュの増減法の検討を昨年度に引き続き行った.すでに開発済みの平面2次元流を対象とした境界処理アルゴリズムと,水位の変化にともなって差分格子点が増減する鉛直2次元流を対象に開発したアルゴリズムを有機的にリンクすることによって,現在,すでに仮想海域を対象とした基本コードの開発は完了した.これらを基にした実海域を対象とした計算コードの開発を現在進めているところである.複式干拓締切過程で発生する土砂輸送,海底地形変形さらに海域の濁りなどは,底層の流動変化を詳細に知ることによって初めて厳密な予測が可能となる。その意味で,近辺海域の環境保全を重視した干拓工事の施工には3次元流動解析が必要不可欠である。ところが,潮差の大きい沿岸域における3次元流動解析の問題点は,解析途上で干潟が発生し,差分格子点が消滅する点にある。この問題を解決すべく,昨年度に引き続き,以下の検討を行った。先ず,2つのアプローチから3次元流動解析アルゴリズムの開発を進めた。その一つが,3次元運動方程式と連続式にコントロールボリューム法を適用して,直接差分展開式を求めようとするもので,従来から開発済みの鉛直2次元解析で得られたコントロールサーフェスに関する知見を導入した。他方が,2次元単層モデルから得られた線流量を,3次元の運動方程式と連続式を用いて鉛直方向に振り分ける方法である。干潟の発生を考慮した2次元単層モデル(陽解法)は既に開発しており,これを応用したものである。さらに,計算時間の短縮を目指して陰解法の検討も行った。また、3次元流動解析では粘性項の評価に交換係数モデルを使用したが,その際重要となる渦動粘性係数(渦動拡散係数)や底面剪断応力の評価法を検討する段階で,これら水理パラメータの設定法を検証するため,底泥の巻き上げを伴う浅海域の濁り解析(2次元単層モデル)や干拓貯水池における塩分解析(鉛直2次元モデル)などを行った。
DNAトポアイソメレースを用いた脳腫瘍細胞周期解析と治療への応用の検討

DNAトポアイソメレースIIは、DNA複製に際し、二本鎖DNAの切断と再結合を触媒し、DNAのトポロジーを変換、維持する酵素であり、αとβの2種のアイソザイムが存在する。近年、我々はDNAトポアイソメレースIIαエピトープを認識する抗体を用いた神経系腫瘍に対するDNAトポアイソメレースIIα免疫組織染色法を共同研究(菊池韶彦博士;名古屋大学医学部病態制御研究施設医真菌研究部門教授)にて安定確立し、DNAトポアイソメレースIIαの脳腫瘍悪性度マーカーとしての臨床応用が期待されている。この測定法が確立し臨床応用がなされれば、脳腫瘍の鑑別診断や治療後の経過観察が簡便になる上、組織のDNA修復機構や悪性転化への生着機序の解明にも役立ち、さらに神経系細胞の腫瘍化機序解明の糸口にもなると考えられ、その貢献度は極めて大きいと考えられる。そこで我々は各種の神経系腫瘍におけるDNAトポアイソメレースIIαの発現動態を解明し、神経系細胞の腫瘍化や悪性化に関する詳細な検討をすると共に、更にDNAトポアイソメレースIIa阻害剤が既に臨床の場で使用されている事から、この薬剤を用いた神経系腫瘍への治療の応用も検討した。細胞におけるDNAトポアイソメレースIIα発現の有無を確認するために、免疫組織染色法及びFlowcytometryを用いて検討した。DNAトポアイソメレースIIα陽性細胞として知られるHelacell lineをpositive controlとして、抗DNAトポアイソメレースIIα抗体と反応させた後に、第二抗体としてペルオキシダーゼ標識の抗体を用い、その後基質にて発色させた後に検鏡して、陽性細胞を確認。一方、第二抗体としてFITC標識抗体を用いることで、Flowcytometryにて蛍光光度を横軸に、細胞数を縦軸として各細胞腫のパターンを比較検討した。また各種細胞を同一条件下にて培養し、その増殖率を経時的に生細胞数をトレパンブルー染色にて検鏡し、算定することで比較検討。さらに、DNAトポアイソメレースIIαの発現によって、細胞に対するDNAトポアイソメレースIIα阻害剤の抗腫瘍剤(Etoposid)の影響に変化を認めるかを検討した。抗DNAトポアイソメレースIIα抗体が脳腫瘍の生化学的診断に臨床応用可能かを判定するため、脳神経疾患施設にて経験した症例の摘出組織内のDNAトポアイソメレースIIαを同定し臨床的検討を行なった。さらにDNAトポアイソメレースIIαの経時的な変動と臨床評価との相関性を比較検討する目的で、同一症例での経時的なDNAトポアイソメレースIIαレベルの測定とその病態を解析した。方法としては、菊池昭彦博士が開発したDNAトポアイソメレースIIα抗体を用い、抗原の同定とその分布をABC法やPAP法にて観察する。標準品としてはHela細胞の培養細胞からえられるDNAトポアイソメレースIIαを使用する。この感度は極めて微量でも同定できしかも安定であり、他の類似物質との交差性は認められていない。この抗体を用いて脳腫瘍の症例も含めた検体の腫瘍組織に含まれるDNAトポアイソメレースIIαをそれぞれ観察した。染色組織において以下の2点を特に注目する。1:脳腫瘍疾患(グリオーマ)より採取した組織検体内のDNAトポアイソメレースIIα分布を算定し、組織診断・悪性度との相関関係を比較検討した。2:同一症例において経時的に組織内DNAトポアイソメレースIIα陽性細胞率を測定することにより、その臨床的病態変化や治療効果の判定にDNAトポアイソメレースIIαのlabeling index(%)が評価可能かを検定している。方法として、染色組織において各種神経系疾患【非脳腫瘍疾患、脳腫瘍疾患(グリオーマ系以外の腫瘍も含む)】より採取した組織検体内のDNAトポアイソメレースIIα分布を算定し、組織診断・悪性度との相関関係を比較検討した。また同一症例において経時的に組織内DNAトポアイソメレースIIα陽性細胞率を測定することにより、その臨床的病態変化や治療効果の判定にDNAトポアイソメレースIIαのlabeling index(%)が評価可能かを検定した。その結果よりDNAトポアイソメレースIIαの組織内labeling indexの算定は、グリオーマの診断、治療効果の判定などに有用と考えられる。しかし、その一方で何が起因として細胞の増殖、悪性化などその組織構築に変動が起こるのか、その腫瘍化に呼応してDNAトポアイソメレースIIαを質的変化を誘導する反応が起こり、その先導の一端を担うものは依然として不明である。そのため、腫瘍の種類などの原疾患に拘わらず上昇することがあり、この点は今後のこの疑問の糸口として念頭におくべき問題であることが示唆されている。又、DNAトポアイソメレースIIαの遺伝子発現が癌の増殖機構にも関与している可能性があるのか。特に脳腫瘍(グリオーマ)においてはDNAトポアイソメレースIIαがその増殖に深く関与していることが示唆されており、今後DNAトポアイソメレースIIαの生理的役割の解明はその病態解析に重要な意味を持ってくるものと思われる。

近年、我々はDNAトポアイソメレースIIαエピトープを認識する抗体を用いた神経系腫瘍に対するDNAトポアイソメレースIIα免疫組織染色法を共同研究(菊池韶彦博士;名古屋大学医学部病態制御研究施設医真菌研究部門教授)にて安定確立し、DNAトポアイソメレースIIαの脳腫瘍悪性度マーカーとしての臨床応用が期待されている。この測定法が確立し臨床応用がなされれば、脳腫瘍の鑑別診断や治療後の経過観察が簡便になる上、組織のDNA修復機構や悪性転化への生着機序の解明にも役立ち、さらに神経系細胞の腫瘍化機序解明の糸口にもなると考えられ、その貢献度は極めて大きいと考えられる。そこで我々は各種の神経系腫瘍におけるDNAトポアイソメレースIIαの発現動態を解明し、神経系細胞の腫瘍化や悪性化に関する詳細な検討をすると共に、更にDNAトポアイソメレースIIa阻害剤が既に臨床の場で使用されている事から、この薬剤を用いた神経系腫瘍への治療の応用も検討した。細胞におけるDNAトポアイソメレースIIα発現の有無を確認するために、免疫組織染色法及びFlowcytometryを用いて検討した。DNAトポアイソメレースIIα陽性細胞として知られるHelacell lineをpositive controlとして、抗DNAトポアイソメレースIIα抗体と反応させた後に、第二抗体としてペルオキシダーゼ標識の抗体を用い、その後基質にて発色させた後に検鏡して、陽性細胞を確認。一方、第二抗体としてFITC標識抗体を用いることで、Flowcytometryにて蛍光光度を横軸に、細胞数を縦軸として各細胞腫のパターンを比較検討した。また各種細胞を同一条件下にて培養し、その増殖率を経時的に生細胞数をトレパンブルー染色にて検鏡し、算定することで比較検討。さらに、DNAトポアイソメレースIIαの発現によって、細胞に対するDNAトポアイソメレースIIα阻害剤の抗腫瘍剤(Etoposid)の影響に変化を認めるかを検討した。
ボラノニトロンを用いる炭素-炭素結合形成反応の開発

保護されたオキシムにBF_3・OEt_2を作用させて発生させたボラノニトロンがアルケンと分子間環化付加反応を起こす事を見出した。エステル基を有するオキシムの場合は3,5-trans-イソキサゾリジンを、アミド基を有する場合は3,5-cis-イソキサゾリジンを立体選択的に与える事も見出した。本手法は、1,3-anti,1,3-synアミノアルコールを合成できる優れた方法になった。またボラノニトロンに炭素ラジカル種が効率良く付加する事も見出した。分子内オキシムーオレフィン環化付加反応はN-無置換イソキサゾリジンを構築できる非常に有用な反応である。本反応はオキシムからNH-ニトロンへの異性化を経て反応が進行するが、NH-ニトロンへの異性化が熱力学的に不利である事が知られている。従って、反応には高温条件が必須であり、反応に用いることができる基質は制限されている。それに対し、我々は2つの親和性(窒素とホウ素、ケイ素と酸素)を用いる事により、この問題を解決している。即ち、TBSで保護されたオキシムに対してBF_3・OEt_2を作用させる事で、緩和な反応条件下でボラノニトロンを発生させ、アルケン類との分子内環化付加反応の開発に成功している。平成20年度は、本手法を分子間反応へと応用した。その結果、発生したN-ボラノ-C-エトキシカルボニルニトロンは様々なアルケン類と分子間環化付加反応を起こし、種々の置換様式のイソキサゾリジンを良好な収率で与えることを見出した。本反応は種々の末端アルケン(スチレンや1-ヘキセン等)との反応の場合、協奏的に環化付加反応が進行し、3, 5-trans-イソキサゾリジンを与えたが、1-置換環状アルケン(1-メチルシクロペンテンや1-メチルシクロヘキセン)の場合には、段階的な反応が優位に進行し、逆の立体化学を有する3, 3a-cis-イソキサゾリジンを与えることが分かった。また本反応で末端アルケンと反応して得られたイソキサゾリジンを変換反応に付すことで、生理活性天然物によく見られる部分構造である1, 3-anti-アミノアルコールへと導くことにも成功した。即ち、TBSで保護されたオキシムに対してBF3・OEt2を作用させる事で、緩和な反応条件下でボラノニトロンを発生させ、アルケン類との分子内環化付加反応の開発に成功している。平成20年度において、本手法を分子間反応へと適用したところ、エチルグリオキシレート-O-tert-ブチルジメチルシリルオキシムから発生したN-ボラノ-C-エトキシカルボニルニトロンは、アルケン類と分子間環化付加反応を起こし、種々の置換様式の3,5-trans-イソキサゾリジンを立体選択的に与えることを見出した。平成21年度は、tert-ブチルジメチルシリルオキシイミノ-N,N-ジメチルエタンアミドを用いて本環化付加反応を検討した。その結果、興味深い事に3,5-cis-イソキサゾリジンが立体選択的に得られることが分かり、また反応中間体が(Z)-2-ジフルオロボルノオキシムイミノ-N,N-ジメチルアセトアミドであることも見出した。本反応で末端アルケンと反応して得られたイソキサゾリジンを変換反応に付すことで、1,3-syn-アミノアルコールへと導くことにも成功した。分子内オキシム-オレフィン環化付加反応はN-無置換イソキサゾリジンを構築できる非常に有用な反応である。従って、反応には高温条件が必須であり、基質は制限されていた。即ち、TBSで保護されたオキシムに対してBF3-OEt2を作用させる事で、緩和な反応条件下でボラノニトロンを発生させ、アルケン類との分子内環化付加反応の開発に成功している。

平成20年度において、本手法を分子間反応へと適用したところ、エチルグリオキシレート-O-tert-ブチルジメチルシリルオキシムから発生したN-ボラノ-C-エトキシカルボニルニトロンは、アルケン類と分子間環化付加反応を起こし、3,5-trans-イソキサゾリジンを立体選択的に与えることを見出した。平成21年度は、tert-ブチルジメチルシリルオキシイミノ-N,N-ジメチルエタンアミドを用いて本環化付加反応を検討した。その結果、3,5-cis-イソキサゾリジンが立体選択的に得られることが分かり、また反応中間体が(Z)-2-ジフルオロボルノオキシムイミノ-N,N-ジメチルアセトアミドであることを見出した。本反応で末端アルケンと反応して得られたイソキサゾリジンを変換反応に付すことで、1,3-syn-アミノアルコールへと導くことにも成功した。平成22年度は、tert-ブチルジメチルシリルオキシイミノ-N,N-ジメチルエタンアミドを用いる上記反応の適用範囲拡大を目指し、検討した結果、様々なアルケンと反応することが分かり、収率良く3,5-cis-イソキサゾリジンが得られてくることを見出した。
拡張ローレンツ方程式に基づくカオス暗号およびカオス認証に関する研究

星形ネットワーク型高次元カオス振動子を表現する拡張ローレンツ方程式を用いて暗号化、送信者認証、および、秘密鍵交換のすべてを行うストリーム暗号システムの実現を目指し、要素アルゴリズムとしての暗号化、認証、鍵交換方法を開発した。ただし、鍵交換には量子通信も利用できる。暗号化に利用される2進疑似乱数列の安全性は、乱数検定の標準手法であるNIST SP800-22およびTestU01 BigCrush統計検定により確認された。今後は、これらのアルゴリズムをハードウェアシステム上に実装して実証実験を行い、量子計算機の実用化にも耐える新しい暗号システムを実現する。研究代表者は、平成27年4月に立命館大学に任用された長憲一郎助教、および、修士課程学生2名とともに研究を推進し、以下の研究成果を得た。連携研究者のアドバイスを受けて、量子鍵配送の共同研究先の探索している。1.拡張Lorenz方程式が生成するカオス列を擬似乱数列として利用した使い捨てパッド型暗号システムの理論を確立し、ソフトウェア化した。当該研究室内で2台の計算機を用いて、暗号・復号実験を行い、理論通りの暗号通信が実行可能であることを確認した。カオス同期を利用した暗号文解読が不可能な通信周波数帯を同定し、この周波数帯で音声データが暗号化された。暗号通信実験では音声データが用いられたが、ASCIIコードあるいはSJISコードで表現された2進文字列に対しても暗号システムは有効である。研究成果を英文論文誌(IEEE TCAS I)および国際学会(NOLTA2015)で発表した。2.秘密暗号鍵交換を、拡張Lorenz振動子または拡張Roessler振動子を利用して実行するためのアルゴリズムを発見した。この暗号鍵交換法は、従来の通信ネットワーク上で実行可能であり、セキュリティも十分に高いと推測される。研究成果を英文論文として投稿予定である。この手法は量子鍵配送の代替法となり得る。3.カオス同期を利用した送信者認証のための理論を構築した。送信者のIDには、量子鍵配送で交換したビット列、あるいは、2で述べた手法によって交換したビット列の一部を用いる。研究成果を英文論文(IEEE TCAS II)に投稿し、査読結果を受けて、再投稿予定である。4.拡張Lorenz方程式が生成する擬似乱数列の複雑さを統計的に検定した。NISTの基準に合格する複雑性が確認された。研究成果の一部を、英文論文(NOLTA, IEICE)として発表した。研究の計画時には想定していなかった新しい研究成果、即ち、カオス同期を利用した暗号鍵交換法を発見し、ソフトウェア化を実現することができた。また、当該研究室内において、暗号通信の計算機実験を行うことができるようになったことも大きな進捗である。平成28年4月までに得られた研究成果を基に、平成28年度は5報の英文論文を投稿する予定である。これらの理由により、「当初の計画以上に進展している」と自己評価した。研究代表者は、立命館大学理工学部の長憲一朗助教および修士課程学生2名とともに研究を推進し、平成28年度において以下の研究成果を得た。1.異なる係数行列で特定される拡張Lorenz振動子間の間歇的結合による信号交換に基づいて、送信者から受信者に暗号鍵を安全に配送するためのアルゴリズムを開発した。2.このアルゴリズムをソフトウェア化して遠隔地にある2台のコンピュータ上に実装し、暗号鍵配送実験を行った。4秒程度で120ビット長の暗号鍵交換が実行されることを確認した。120ビット長の暗号鍵は2の120乗の規模の暗号鍵空間を構成する。これは、総当たり攻撃に対する安全性を担保する暗号鍵空間の規模である。この暗号鍵交換手法は、量子鍵配送の代替手段となり得る。3.拡張Lorenz振動子が生成するカオス列を疑似乱数に変換するための特別なアルゴリズムを開発した。生成した疑似乱数について、NIST SP 800-22に開示されている疑似乱数評価プロトコルを用いてその安全性を統計検定した結果、15種類すべての統計検定に合格することが明らかとなった。(前年度においては一部の評価プロトコルに合格できなかった。)4.1秒当たり10の9乗ギガビットを達成目標として、疑似乱数の高速生成を可能とするために拡張Lorenz方程式の写像モデル化を行った。5.上記研究成果について、国際学会における英語発表を3件行った。査読付き英文論文誌については、2件が投稿中、1件が査読結果を受けて改訂中、また、更に2件が投稿予定である。国際学会では暗号分野の専門家との情報交換を進め、今後の共同研究の可能性を確保した。拡張Lorenz方程式によって生成される疑似乱数の安全性評価が完了し、その安全性がNIST SP 800-22を基準として確認されたことは、本手法の暗号システムとしての実用性が担保された。今後の最大の課題は、暗号鍵交換を量子鍵配送によって実行できることを実証実験によって確認することであるが、量子鍵配送を実行できる共同研究機関は未決定である。ただし、量子鍵配送の代替手段として、異なる拡張Lorenz振動子間の間歇結合によるカオス部分同期に基づく鍵配送プロトコルを開発し、ソフトウェア化と実証実験を行ったことは重要な研究成果であった。これらの理由により、本研究課題は概ね順調に進捗していると判断した。研究代表者は、立命館大学理工学部に所属の長憲一朗助教、および、理工学研究科機械システム専攻に所属の修士課程学生1名とともに研究を行い、最終年度において以下の研究成果を得た。