hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫抑制剤 MTX(メトトレキセート)関連リンパ増殖性疾患発生の病理疫学的解析

本研究の目的は、免疫抑制剤MTX(メトトレキセート)投与中の自己免疫疾患患者に発生するリンパ増殖性疾患(MTX-related lymphoproliferative disorders (LPD))の本邦における発症状況を全国規模で調査し、統計学的、臨床病理学的に解析し、MTXがLPDの発症要因であるかどうか解明することである。1)MTX(メトトレキセート)関連リンパ球増殖性疾患(LPD)の本邦における臨床病理学的な特徴を明らかにした。MTXの投与を受けたリウマチ患者に発生したリンパ球増殖性疾患(LPD)を臨床病理学的に検討した。その結果、MTX-LPDの発生要因は大部分原疾患の免疫学的機序の異常により、残りの約1割がMTXの投与が要因であると考えられた(投稿準備中)。2)自己免疫疾患に罹患している患者に発生したリンパ増殖性疾患53例について、臨床病理学的に解析した結果、リウマチ患者は他の自己免疫疾患患者に比べ、発生したLPDが若干異なる特徴を持つことが判明した。また、polymorphousな形態を示すB細胞性LPDやホジキン病、T細胞性LPDは高率にEBV陽性で、これらLPDでは腫瘍発生にEBVが関与することが示唆される(Int J Cancer,103;443-449,2004)。3)各種自己免疫疾患患者(RA,SLE,DM,PSS,AIHA)(大部分MTX非投与)に発生したリンパ球増殖性疾患(LPD)41例についてPCR-SSCP法とダイレクトシークエンス法を行いp53,c-kit遺伝子等の変異の分子生物学的解析を加えた。自己免疫性疾患患者に発生したT細胞性LPDでは従来報告されてきた臓器移植後に発生するLPD同様、p53 geneの点突然変異が高頻度に見られた。自己免疫性疾患患者に発生したLPDではp53 geneの点突然変異がある症例はない症例に比べ予後が不良であり、p53 geneの点突然変異と予後と相関することを明らかにした(投稿準備中)。4)RA患者に発生したリンパ球増殖性疾患(LPD)40例についてCD40発現の臨床的意義について検討した。RA患者に発生したLPDではCD40の発現を認める症例は認めない症例に比べ予後がよく、CD40発現と予後が相関することを分かった(投稿準備中)。その機序については今後の検討課題である。
アイトラッキング技術を用いた捜査のための記憶検出技術に関する研究

本研究では,情報・記憶検出のパラダイムである隠匿情報検査(Concealed Information Test, CIT)におけるアイトラッキング技術,特に瞳孔径指標の有用性を検討した。参加者が模擬窃盗課題を行った後に,記憶あり・なし条件を含むCITを実施し,瞳孔径および皮膚電気活動や心拍数などの自律系生理指標を計測した。分析の結果,参加者が模擬窃盗課題で取ったものを質問した際には,そうでないものを質問した時に比べて10秒程度にわたって瞳孔径がより大きくなった。瞳孔径による記憶のあり・なしの識別性は,従来の自律系指標と比べて遜色なく,瞳孔径を追加することによる増分妥当性も示唆された。本年度は,現在の日本の犯罪捜査で用いられている記憶検出パラダイムである隠匿情報検査(Concealed Information Test, CIT)において,眼球運動および瞳孔径を計測する実験を実施した。実験参加者は模擬窃盗課題において,玩具の紙幣もしくはアクセサリーの何れかを一つ窃取した。続いてCITを実施した。CITの質問は,盗んだ紙幣の金額について尋ねるものと,アクセサリーについて尋ねるものの2種類があり,何れも緩衝質問項目を含めて6項目で構成された。実験参加者は,紙幣かアクセサリーの一方だけを窃取しているため,一方の質問については記憶あり,もう一方については記憶なしとなった。各質問項目は25秒間隔で1つずつディスプレイに提示された。質問の提示時間は5秒であった。また,視覚提示と同時に音声でも質問項目を提示した。測定指標として,眼球運動および瞳孔径をアイトラッキング装置を用いて計測したほか,皮膚電気活動,呼吸運動,心拍数,規準化脈波容積,血流量をポリグラフ装置を用いて計測した。今後は,取得したデータについて分析作業を行う。本年度は,前年度に実施した模擬窃盗課題を用いた隠匿情報検査(Concealed Information Test, CIT)実験結果を分析すると共に,刺激提示方式を変えた新たなCIT実験を実施し,瞳孔径・眼球運動および自律神経系生理指標を計測した。瞳孔径は,瞬目や計測エラー部分等を取り除いた後,質問の繰り返し内で標準化し,関連項目・非関連項目別に平均を求めた。記憶あり条件では,関連項目提示2秒以後の瞳孔径は,同期間の非関連項目提示後に比べて大きくなる傾向が見られた。一方,記憶なし条件では質問提示後の瞳孔径に,関連・非関連項目間の差異は見られなかった。これらの結果は先行研究とも一致し,記憶検出課題であるCITの指標としての瞳孔径の有用性を示唆するものである。さらに,記憶あり・なし条件の識別性をROC曲線下面積で評価したところ,概ね良好な識別性が得られた。また本年度は,質問刺激を一覧形式で提示するCIT実験を実施した。前年度の実験では,個々の質問刺激を逐次的に提示した。先行研究では,このような質問提示形式の場合には眼球運動では記憶・質問の効果が見られないとしばしば指摘されている。そこで新たな実験では,全ての質問刺激を一覧形式で画面上に提示し,ディスプレイ上の文字の変化と音声を組み合わせて提示した。その他の手続きは前年度と同様であり,模擬窃盗を行った後,CITを実施した。質問提示間隔は25秒とし,眼球運動・瞳孔径の他に,皮膚電気活動・呼吸・心拍等の各種生理指標を計測した。他業務の増加に伴って前年度に実施した実験結果の解析作業が遅れたため,本年度実施した実験結果の解析までを十分に行うことができなかった。本年度は,CITの指標としての瞳孔径の相対的有用性を評価するため,瞳孔径を用いた記憶あり・なし条件の識別性を,皮膚電気活動・呼吸・心拍・規準化脈波容積などCITの指標として従来使われてきた自律系指標の識別性と比較した。一昨年度に実施したCIT実験で取得したデータを対象に,記憶あり・なしの各条件で,関連項目・非関連項目間の差分を指標毎にもとめた。これらの値を用いて,受信者動作特性(ROC)曲線下面積によって識別性を評価した。その結果,最も高い識別性を示したのは,皮膚伝導度反応であったが,瞳孔径はそれに次ぐ識別能を示した。質問刺激を一覧形式で提示するCIT実験のデータについて,瞳孔径変化の分析を行った。実験では,模擬窃盗課題で窃取したアクセサリもしくは金額について尋ねる5項目の質問項目・非関連項目を,全て一覧形式でディスプレイに表示した。質問は,ディスプレイ上の文字の変化と音声を組み合わせて行った。アクセサリ・金額について尋ねる質問のうち,一方を記憶あり条件,もう一方を記憶なし条件に割り当てた。分析では,刺激提示後12秒間の瞳孔径を対象とした。得られたデータから瞬きなどを除いた後,個人差の影響を除去するために標準得点に変換し,記憶の有無および関連・非関連項目別に平均を求めた。記憶あり条件では,関連項目提示時の瞳孔径が刺激提示後26秒の間で非関連項目提示時のそれよりも大きかった。一方,記憶なし条件の瞳孔径は,項目間で違いが見られなかった。瞳孔径が,関連項目提示時に非関連項目提示時よりも大きかったという結果は,先行研究や前年度の実験と一致する。しかし,項目間で差異が見られた時間帯などについては,その一貫性を含めてさらに検討の必要性がある。他業務の増加の影響で,実験結果,特に眼球運動の分析までを行うことができなかった。

今年度は,前年度に行った隠匿情報検査の指標としての瞳孔径変化の相対的有効性について再度分析したほか,従来指標に瞳孔径を加えた場合の増分妥当性についても検討を行った。前年度に行った瞳孔径による隠匿情報検査における記憶の有無の識別能と,現在の実践場面で用いられている皮膚電気活動,心拍数,規準化脈波容積,呼吸運動の各指標の識別能との比較では,瞳孔径は皮膚電気活動に次ぐ有効性を持つことが示された。この前年度の分析では,計測上の問題から瞳孔径の測定ができなかった実験参加者のデータも用いて,識別能を比較していた。今年度は,有効な瞳孔径データが得られた実験参加者に限定して,再度分析を行った。各指標について,記憶あり・なし条件で関連・非関連項目間の差分を求め,受信者動作特性(ROC)曲線下面積によって識別能を比較した。その結果,瞳孔径の識別能は,皮膚伝導度反応,規準化脈波容積に次いで高かった。この結果は,前年度の分析結果とほぼ同じであり,隠匿情報検査の指標としての瞳孔径が,従来指標と比べて遜色のない有効性を持つことを示す。さらに,従来指標に瞳孔径を追加することにより,識別能が増加するかどうかについても検討した。各指標に標準化処理を施し,従来指標のみの平均値と,瞳孔径を含めた平均値を算出した。これらの統合指標の識別性を求めたところ,いずれもROC曲線下面積として.90以上の良好な識別能が得られたが,数値としては瞳孔径を加えた方が僅かに識別能が高かった。以上の結果は,瞳孔径を追加することによる増分妥当性を示唆するが,サンプル数の少なさに留意する必要がある。本研究では,情報・記憶検出のパラダイムである隠匿情報検査(Concealed Information Test, CIT)におけるアイトラッキング技術,特に瞳孔径指標の有用性を検討した。参加者が模擬窃盗課題を行った後に,記憶あり・なし条件を含むCITを実施し,瞳孔径および皮膚電気活動や心拍数などの自律系生理指標を計測した。分析の結果,参加者が模擬窃盗課題で取ったものを質問した際には,そうでないものを質問した時に比べて10秒程度にわたって瞳孔径がより大きくなった。瞳孔径による記憶のあり・なしの識別性は,従来の自律系指標と比べて遜色なく,瞳孔径を追加することによる増分妥当性も示唆された。当初計画では,初年度中に実験の実施および分析までを行う予定であった。しかしながら,他業務の負担が増えたことに伴い,実験の実施が遅れたため,実験結果の解析までを行うことができなかった。本年度得られた実験結果について,眼球運動の分析を行うほか,瞳孔径や従来の自律系生理指標を組み合わせた場合の増分妥当性の検討および新たに取得したデータの分析を実施する予定である。また,得られた結果については,随時学会発表および論文化の作業を進める。引き続きデータの分析を行い,瞳孔径等を追加することの効果の有無を調べるほか,成果のとりまとめを進めてゆく。生理心理学次年度は,取得した実験データの分析を行うほか,新たな実験を計画・実施する。提示された項目が記憶と一致するかどうかで,瞳孔径および眼球運動にどのような違いが見られるかを検討する。また,新たな実験として,質問項目を一覧形式で提示する実験を実施する。本年度の実験では質問刺激を1つずつ提示した。
歯胚基底膜のモデルとしての頭部プラコード領域の基底膜

両生類の発生過程を追ってプラコード領域の基底膜とその直下のコラーゲン線維層の形態を透過型電子顕微鏡的に観察すると共に、基底膜の緻密層の基本構造を解明しようとする基礎研究、およびコラーゲン線維層の形成を系統発生的にとらえるため、棘皮動物(Cucumaria frondosa)の表皮基底膜と体壁のコラーゲン線維を観察した。表皮基底膜においては、多角形よりなる格子状構造が観察された。これはYurchencoら(1986)が提出している基底膜の骨格構造に極めて類似しており、type IVコラーゲンからなる基本構造を形態的に提示することができた可能性が高い。切片に傾斜をかけて撮影する、透過電顕による立体写真によって、この構造の三次元的な広がりを示す事ができた。同時に、今まで両生類無尾目の変態中に、尾の表皮基底膜に見られてきた格子状構造も、今回観察した構造と類似のものであると思われ、また、マウス、ニワトリの胚の表皮基底膜で観察されてきた顆粒構造も、今回観察した格子状構造と同種のものであることが考えられた。今回の観察では、表皮直下のコラーゲン線維層の形成も系統発生的に解明が進んだ。脊椎動物や原索動物以前の前口動物である棘皮動物の体壁のコラーゲン線維は、哺乳類の真皮のコラーゲン線維束とは異なる形状と配列を示し、原始型であると考えられた。今回の観察結果は、歯胚の基底膜の研究の基礎データとなるものである。種々のプラコード、すなわち外胚葉の角膜領域、水晶体上皮、鼻板、耳胞直下の基底膜とコラーゲン線維の発生中の変化を両生類幼生を材料に用いて透過型電子顕微鏡的に観察し、非プラコード領域、すなわち表皮、神経管及び眼胞の領域と比較した。角膜領域では基底膜の緻密層は肥厚し、同時に半接着斑及びアンカリング・ファイブリルというた接着装置が発達した。コラーゲン線維は増加し多層構造を形成した。これらの形態は表皮直下の結合組織のそれと類似していた。これら二つの領域、角膜領域と表皮においては、その直下に多量のコラーゲン性結合組織が存在していた。一方、神経管と神経管由来の眼胞は、それぞれ薄い基底膜の緻密層を持ち、周囲にはわずかのコラーゲン線維が認められるだけであった。基底膜の緻密層は発生中に肥厚することはなく、コラーゲン線維も顕著には増加しなかった。これら二つの領域は細胞外基質が乏しかった。鼻板と耳胞は表皮型領域と神経管型領域の中間の性格を示した。これらの領域では基底膜の緻密層は厚くなり、半接着斑とアンカリング・ファイブリルも発達した。コラーゲン線維の数は発生中に増加したが、規則的には配列せず、ランダムな分布を示した。このような異なった領域でのコラーゲン線維の配列の違いはコラーゲン線維周囲の細胞外基質の違いによるものだと考えられる。プラコードの上皮は表皮と同じ起源を持つ。しかし発生中にそれらの形態学的性格は変化し、表皮や角膜における多層のコラーゲン線維層と異なった結合組織を持つようになることがわかった。プラコード領域の基底膜とその直下のコラーゲン線維層の形態を透過型電子顕微鏡的に観察した。前年までの観察で、角膜領域、水晶体上皮、鼻板、耳胞直下の基底膜とコラーゲン線維束の形態について観察してきたが、本年度はそれに加えてプラコード様構造の一つと考えられる両生類の顎嘴について、直下の基底膜とコラーゲン線維束を観察した。顎嘴は表皮と連続している構造であるが、コラーゲン線維の走行が異なり、表皮のコラーゲン線維が規則正しい層板構造を示すのに対し、顎嘴直下のコラーゲン線維は、鼻板、耳胞周囲のそれと類似した不規則な配列を示した。

歯胚のエナメル上皮の基底膜には、表皮基底膜に見られるようなアンカリング・ファイブリルが認められず、平行配列した無周期性原線維が基底膜の緻密層に垂直に接しているのが見られるが、同様の構造を棘皮動物で(Cucumaria frondosa)の表皮および食道上皮において認めた。これらの部位においては基底膜および半接着斑の発達は良かったが、真皮(粘膜固有層)側の構造は脊椎動物のそれと大きく異なり、長い無周期性のマイクロファイブリル様の線維によって占められていた。このような構造は、表皮(粘膜上皮)と真皮(粘膜固有層)との原始的な結合様式を示すものと考えられ、今回の観察結果は歯胚のエナメル上皮基底膜の性格を探る上での基礎データとなり得るものである。両生類の発生過程を追ってプラコード領域の基底膜とその直下のコラーゲン線維層の形態を透過型電子顕微鏡的に観察すると共に、基底膜の緻密層の基本構造を解明しようとする基礎研究、およびコラーゲン線維層の形成を系統発生的にとらえるため、棘皮動物(Cucumaria frondosa)の表皮基底膜と体壁のコラーゲン線維を観察した。表皮基底膜においては、多角形よりなる格子状構造が観察された。これはYurchencoら(1986)が提出している基底膜の骨格構造に極めて類似しており、type IVコラーゲンからなる基本構造を形態的に提示することができた可能性が高い。切片に傾斜をかけて撮影する、透過電顕による立体写真によって、この構造の三次元的な広がりを示す事ができた。同時に、今まで両生類無尾目の変態中に、尾の表皮基底膜に見られてきた格子状構造も、今回観察した構造と類似のものであると思われ、また、マウス、ニワトリの胚の表皮基底膜で観察されてきた顆粒構造も、今回観察した格子状構造と同種のものであることが考えられた。今回の観察では、表皮直下のコラーゲン線維層の形成も系統発生的に解明が進んだ。脊椎動物や原索動物以前の前口動物である棘皮動物の体壁のコラーゲン線維は、哺乳類の真皮のコラーゲン線維束とは異なる形状と配列を示し、原始型であると考えられた。今回の観察結果は、歯胚の基底膜の研究の基礎データとなるものである。
非負値テンソル分解を用いたオーファン受容体結合リガンドの同定及び機能解明

Gタンパク質共役型受容体は、既存薬の多くが関与する、重要な創薬ターゲットであるが、リガンド未知のオーファン受容体が未だ多く存在する。本研究では、非負値テンソル分解というアルゴリズムを利用して、1細胞RNA-Seqデータに含まれる細胞間相互作用(Cell-Cell Interaction: CCI)を網羅的に検出し、CCIに特異的に共発現するオーファン受容体とリガンドのペアを特定することで、オーファン受容体に結合するリガンド、及びそれらの結合が関与する細胞機能を同時に推定する。本研究で得られる、オーファン受容体ーリガンドー細胞機能の三項関係は、新規創薬ターゲットとして期待される。
上咽頭癌の早期診断マーカーの確立と中国南部フィールドワークを通しての実験的検証

Epstein-Barrウィルス(EBV)感染は、国際がん研究機関IARCにより、「ヒトに対し発がん性あり」(Group 1)と評価され、リンパ腫や胃癌、上咽頭癌の発症に関与する。中国南部では上咽頭癌の有病率が高く、我々は広西医科大学と共同研究により、上咽頭癌患者の生体試料において、DNA損傷、DNAメチル化、microRNAなどのバイオマーカーについて検討を行ってきた。平成30年度は、上咽頭癌および非がん患者の組織および血漿を用いて、DNAを抽出し、メチル化感受性および依存性制限酵素で処理し、メチル化定量PCR法によりメチル化率を定量した。上咽頭癌組織および血漿での候補遺伝子メチル化率は、いずれも癌患者で有意に高い値が得られた。スクリーニング方法として、DNAメチル化率は有意なROC曲線AUCを得られたが、組織に比べ血漿試料では十分に高い感度と特異度は得られなかった。フィールドにおいて血漿中のDNAメチル化率により上咽頭癌を判別するには、他のマーカーとの組む合わせることが有用であることが示唆された(第89回日本衛生学会総会、2019年2月;論文準備中)。マイクロアレイやRNA seqの公開データベースを用いて、メチル化率差がある遺伝子を探索し、Growth differentiation factor 10 (GDF10)を見出し、上咽頭癌における発がんへの関与を検討した。上咽頭癌において有意に発現が低下し、プロモーター領域の高DNAメチル化が明らかになった。また、病期IIIIVでは、病期IIIに比べGDF10遺伝子発現レベルが低かった。上咽頭癌細胞にGDF10を導入したところ、細胞遊走および浸潤が抑制され、GDF10が上皮間葉転換を阻害し、がん抑制作用を持つことが示唆された(第77回日本癌学会学術総会、2018年9月;論文準備中)。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。中国南部ではEpstein-Barrウィルス(EBV)感染が関与する上咽頭癌の有病率が高く、我々はこれまでに当該地域にある広西医科大学との共同研究により、上咽頭癌患者と非癌患者の生体試料においてEBV-DNA、炎症関連DNA損傷塩基、microRNA発現などのバイオマーカーについて検討を行ってきた。平成28年度は、DNAメチル化異常に注目し、Methyl Cap sequencing法と遺伝子発現マイクロアレイを組み合わせ、がん組織においてプロモーター高メチル化・低発現遺伝子候補をゲノムワイドに探索し、さらにBisulfite Amplicon Sequencing (BAS)法により、各CpGのメチル化率を測定し、当該領域において癌患者群と非癌患者群のメチル化率は有意に差がある遺伝子を見いだした。すなわち、これらの候補遺伝子のDNAメチル化率が上咽頭癌患者をスクリーニングするバイオマーカーとなる可能性を示した(論文投稿中)。さらに、上咽頭癌組織でRERG (RAS like estrogen regulated growth inhibitor)遺伝子のプロモーター領域が有意にメチル化され、発現が低下していることを見いだしている。また、簡便な酵素法を併用した定量PCR法により、上咽頭癌組織での有意に高いRERGのメチル化率を確認しており、スクリーニング方法としての妥当性が示唆された(論文投稿中)。RERG発現ベクターを上咽頭癌細胞株に安定導入することで、細胞増殖および細胞遊走を抑制し、ヌードマウス皮下への移植により腫瘍形成能、血管新生および上皮間葉移行の抑制を確認し、RERG遺伝子ががん抑制作用を有することを明らかにした。DNAメチル化定量方法について既に検討を終え、一部の候補遺伝子について生検試料を用いた検討で良好な結果を得ている。今後さらに咽頭ぬぐい試料や血液などのより侵襲性の低い試料の検討にはいっており、おおむね順調に進捗していると考える。平成29年度は、DNAメチル化を高精度に検出するために、次世代シークエンサーを用いてBisulfite Amplicon Sequencing (BAS)法により、各CpGのメチル化率を測定し、当該領域において癌患者群と非癌患者群のメチル化率は有意に差がある遺伝子を見いだし、候補遺伝子のDNAメチル化率が上咽頭癌患者をスクリーニングするバイオマーカーとなる可能性を示した(BMC Cancer 17, 489, 2017)。さらに、上咽頭癌組織でRERG (RAS like estrogen regulated growth inhibitor)遺伝子のプロモーター領域が有意にメチル化され、発現が低下していることを見いだした。簡便な酵素法を併用した定量PCR法により、上咽頭癌生検組織での有意に高いRERGのメチル化率を見いだし、スクリーニング方法として有意なROC曲線を得られた(J Exp Clin CancerRes 36,88,2017)。現在、マイクロアレイやRNA seqの公開データベースを用いて、メチル化率差がある遺伝子を探索し、より検出精度の高いバイオマーカーを検討している。タウリンは遊離アミノ酸の一種であり、抗炎症作用、抗がん作用があるとの報告がある。ヒト正常上咽頭および上咽頭癌から樹立された細胞株を用いて、タウリンのがん抑制効果について検討した。タウリンは上咽頭癌細胞の増殖を抑制したが、正常細胞株においては細胞毒性作用がほとんど認められなかった。

また、タウリンは上咽頭癌細胞においてコロニー形成を抑制し、アポトーシスを誘導した。タウリンはPTENの発現を誘導し、Aktの活性化を抑制することでアポトーシスを誘導することが示唆された(論文準備中)。DNAメチル化定量方法について既に検討を終え、一部の候補遺伝子について生検試料を用いた検討で良好な結果を得ている。今後さらに血液などのより侵襲性の低い試料の核酸抽出方法の検討にはいっており、おおむね順調に進捗していると考える。Epstein-Barrウィルス(EBV)感染は、国際がん研究機関IARCにより、「ヒトに対し発がん性あり」(Group 1)と評価され、リンパ腫や胃癌、上咽頭癌の発症に関与する。中国南部では上咽頭癌の有病率が高く、我々は広西医科大学と共同研究により、上咽頭癌患者の生体試料において、DNA損傷、DNAメチル化、microRNAなどのバイオマーカーについて検討を行ってきた。平成30年度は、上咽頭癌および非がん患者の組織および血漿を用いて、DNAを抽出し、メチル化感受性および依存性制限酵素で処理し、メチル化定量PCR法によりメチル化率を定量した。上咽頭癌組織および血漿での候補遺伝子メチル化率は、いずれも癌患者で有意に高い値が得られた。スクリーニング方法として、DNAメチル化率は有意なROC曲線AUCを得られたが、組織に比べ血漿試料では十分に高い感度と特異度は得られなかった。フィールドにおいて血漿中のDNAメチル化率により上咽頭癌を判別するには、他のマーカーとの組む合わせることが有用であることが示唆された(第89回日本衛生学会総会、2019年2月;論文準備中)。マイクロアレイやRNA seqの公開データベースを用いて、メチル化率差がある遺伝子を探索し、Growth differentiation factor 10 (GDF10)を見出し、上咽頭癌における発がんへの関与を検討した。上咽頭癌において有意に発現が低下し、プロモーター領域の高DNAメチル化が明らかになった。また、病期IIIIVでは、病期IIIに比べGDF10遺伝子発現レベルが低かった。上咽頭癌細胞にGDF10を導入したところ、細胞遊走および浸潤が抑制され、GDF10が上皮間葉転換を阻害し、がん抑制作用を持つことが示唆された(第77回日本癌学会学術総会、2018年9月;論文準備中)。1.咽頭ぬぐい試料や血液などのより侵襲性の低い試料でのDNAメチル化率の検出方法を確立する。2.血液等の試料における、microRNA(EBV由来、ヒト由来)を測定し、バイオマーカー候補を探索する。1.血液より循環DNAを効率よく抽出し、メチル化率の検出方法を検討する。2.メチル化DNAマイクロアレイの公開データベースから得られる他の遺伝子候補を探索する。3.血液等の試料におけるバイオマーカー候補遺伝子のメチル化率を測定する。
テキストデータに対する高次元小標本回帰問題へのトピックモデルに基づくアプローチ

本研究では、(1)トピックモデルを用いた少量のテキストデータからの高次元回帰問題と、(2)web上のユーザの検索行動データを状態空間モデルに統合した自動車販売台数予測問題に対する検討を行った。成果は以下である。(1)リッジ回帰やlasso回帰などのいくつかの縮小推定手法が、教師ありトピックモデルの性能を改善するために効果的であることを実験的に示した。(2)検索行動量が状態空間モデルを利用した自動車販売台数予測問題の精度を上げるために使えることを実験的に示した。本年度は予測モデルの定式化と、小規模なデータによる予備実験を実施した。(1)モデルの定式化ではSupervised LDA(以下、sLDA)を用いた自動車販売台数の予測手法を定式化すると共に、WebやSNSのテキストデータ以外のデータを組み合わせる手法を検討した。sLDAを用いた手法では、自動車販売のシェアをトピックの重み比率として、各自動車の販売台数を予測する手法を考案した。学習法としては、マイクロブログのデータを入力としてその時点の自動車販売台数のシェア割合を出力とする教師データから教師あり学習を行う手法を考案した。また、テキストデータ以外のWeb上のデータとして検索行動量に注目し、これを状態空間モデルによって自動車販売数予測を行う手法を考案した。(2)基本手法の性能を測定するために、マイクロブログのテキストデータ(出現回数上位1万単語の月毎の出現回数)からの自動車販売台数予測実験を行った。基本手法としては、単純な重回帰、LASSO、sLDAを用いた提案手法を用いた。データとしては、マイクロブログのテキストデータ約20億件の投稿を用い、2010年3月1日から2012年12月31日までの2年分を学習区間とし、それ以降2013年7月31日までの7ヶ月をテスト区間とした予備実験を行った。実験の結果、単純な重回帰手法は性能が悪く、予想通りLASSOやsLDAを用いた手法の性能が高いことが分かった。(3)評価データの拡充については順調に進み、マイクロブログの投稿データの2015年度分(おおよそ全データ(日本語)の5%をサンプリングしていると推定される)、自動車販売数データについても2015年度分を新たに整備した。実際の予測実験を行う段階で、マイクロブログのデータが極めてノイジーであることが分かった。特に、自動車販売においては販売促進のためのマイクロブログの利用が活発であり、販売促進による発言、あるいはボットと呼ばれる機械的に生成された発言を取り除く操作をしなければ、精度のよい予測は困難である。このため、初年度はマイクロブログデータのクリーニグに大きな時間をかけてしまい、本格的なモデルの検討に入れなかった。クリーニグは現在も継続中であるが、ある程度のところで見切りを付けて、次年度は早めにモデルの検討に入りたい。一方、Webの検索行動量を状態空間モデルで取り込み予測する手法の性能が想像以上に高いことが判明した。この部分については、当初の計画以上に順調に進展しており、次年度の発展が確実に期待できる。本年度は、テキストデータからの回帰手法と自動車販売台数の予測を切り分けて研究を行った。(1)テキストデータからの数値予測を行う手法としてsupervised LDA(以下、sLDA)を基本とし、様々な回帰手法を組み合わせて高次元小標本回帰手法を検討した。sLDAは高次元なテキストデータをトピックと呼ばれる低次元空間に縮約し、トピック割合(確率)から回帰を行う手法である。トピック割合の共線性(相関)の問題を解決するために、トピック割合からの回帰に代表的な縮小推定手法であるリッジ回帰、Lasso、エラスティックネット、主成分回帰の4つを取り上げ、それぞれをsLDAと組み合わせる手法を検討した。実際のデータを用いた性能比較から、トピック空間は低次元ながらやはり縮小推定を用いる方が高い精度が出ることが分かった。特に学習データが少ない場合は、単純なリッジ回帰でも十分に安定して高い性能が出ることが分かった。学習データ量が多くなってくるとより複雑なLassoやエラスティックネットなどの縮小推定手法が優位になってくることを明らかにした。(2)自動車販売台数の予測については、昨年度に検索行動量を用いた時系列モデリングが予測精度改善に効果的であることが分かったため、今年度は状態空間モデルをさらに改良し、評価実験を行った。評価実験では、検索行動量としてGoogle TrendとWikipediaのページ閲覧数を用いた。実験対象とした22車種の販売台数予測実験において、15車種に対して検索行動量を取り入れたモデルの性能向上を確認した。また、改良したモデルの中では、特に検索行動量に対する状態空間モデル中の重みを動的に変更する手法が高い性能を上げることを実験的に示した。成果は以下である。マイクロブログデータのクリーニングを進めながら、遅れているモデルの検討を進める。また、同時に当初の計画通り、様々な手法を同じデータで評価することにより、各種モデル(基本とする手法単体、提案する組み合わせ、状態空間モデル)の長所・短所、用いるデータ(テキストと検索行動量の時系列)の効果の違いを実験的に明らかにしていく計画である。

また、マクロブログデータのクリーニングを自動化するための、ノイズを除去するモデルの開発もクリーニングの進捗次第では検討する。初年度の研究で、マイクロブログのテキストデータを用いた予測よりも、検索行動量の時系列を用いて状態空間モデルで予測するモデルの性能が極めて高いことが分かった。このため、基本的な研究推進方策としては、検索行動量を状態空間モデルで予測する手法をベースとし、これをテキストデータの情報によってさらに性能を高める手法の開発を研究の軸として研究を推進していく。手法としては、状態空間モデルの設計に自由度があるため、(1)テキストデータのトピックモデルを用いた要約量を直接外部変数として統合する手法、(2)テキストデータの要約量をトレンド成分等に分解し、一部の成分を統合する手法など、複数の手法を検討する計画である。データの拡充については、自動車販売台数データに対して2016年度もこれまで同様の拡充を行う計画である。マイクロブログのサンプリングデータについては、取得対象としていたサービスのサンプリングに対するポリシーが7月頃に変更になる可能性があり(有料化等)、その時点で今後の計画を再検討する。情報工学3月末に研究成果発表のために学会に出席する予定であったが、入試業務のために参加できなくなったことにより、未使用額が生じた。未使用額は、データ整備のために必要となる計算機の購入費に当てる計画である。
持続可能性に向けたイノベーション・システムの構造・機能・進化：データ駆動型分析

社会的な課題の解決には,科学技術,経済,政治などの様々な要素が複雑に絡み合った問題の構造を学際的な観点から正確し,イノベーションを創出する必要がある。これまでの産学官連携は,比較的限られたアクター間でネットワークを形成し,主に特定の産業における技術的な開発を目的としていた。それに対して,サステイナビリティなどの社会的課題に向けたイノベーションの創出においては,必要となる知識が非常に多様で,関連するステークホルダーがより広範に社会に存在する。したがって,様々なステークホルダーとの連携を通じて、関連する多様な知識を統合的な活用し、社会実験を実施していくことが効果的である。近年、世界的にエネルギー・水・食料などの資源の制約の下、地球レベルにおける持続可能性(サステイナビリティ)に関する懸念が強まってきている。こうした技術、経営、政策、制度が相互に関わる複雑な問題に対しては、各ステークホルダーがそれぞれ単独で対処していくことが非常に困難であり、ネットワークを通じて多様な主体が共創的に取り組むことにより、社会レベルでのイノベーションを創出していく必要がある。サステイナビリティの追求においては、大学・企業・公的機関などが連携して戦略的な取り組みを行うことで、長期的かつ包括的な観点からイノベーションを創出し、環境保全に貢献しつつ産業競争力を両立させることが課題となっている。本研究では、関連する多様なアクターの間での有機的な連携を通じて、科学技術的知識をユーザーのニーズと組み合わせて新しい機能を生みだし、制度に影響を与えながら広く社会で活用していくイノベーション・システムの構造・機能・進化を分析するため基礎的な検討を行った。近年急速に蓄積され入手可能になった自然環境、科学技術、経済、社会などに関する様々なデータ・情報を活用し、イノベーションのプロセスにおける各フェーズとその関係に関する詳細な分析するための概念と方法論を調査した。科学、工学、社会科学、人文学において蓄積された知見を学融合的な観点から取り入れ、データ駆動型の方法論を具体的に開発し、様々なデータを収集し駆使するアプローチを学術的に探求・深化することで、技術・戦略・制度を組み合わせてイノベーションを創出するデザインとアクション・プランの基盤となる研究を行った。サステイナビリティに関わる重要な領域として、エネルギー、水、食料、保健分野のイノベーションを取り上げ、日本・欧州・米国・新興国を含めた国際的な観点から比較分析に向けた基礎的な検討を行った。近年世界的にエネルギー・水・食料などの資源の制約の下、地球レベルにおける持続可能性(サステイナビリティ)に関する懸念が強まってきている。本研究では、関連する多様なアクターの間での有機的な連携を通じて、科学技術的知識をユーザーのニーズと組み合わせて新しい機能を生みだし、制度に影響を与えながら広く社会で活用していくイノベーション・システムの構造・機能・進化を分析してきた。近年急速に蓄積され入手可能になった自然環境、科学技術、経済、社会などに関する様々なデータ・情報を活用し、イノベーションのプロセスにおける各フェーズとその関係に関する詳細な分析を行っている。科学、工学、社会科学、人文学において蓄積された知見を学融合的な観点から取り入れ、データ駆動型の方法論を開発し、様々なデータを収集し駆使するアプローチを学術的に探求・深化することで、技術・戦略・制度を組み合わせてイノベーションを創出するデザインとアクション・プランを検討している。本研究では、関連する多様なアクターの間での有機的な連携を通じて、科学技術的知識をユーザーのニーズと組み合わせて新しい機能を生みだし、制度に影響を与えながら広く社会で活用していくイノベーション・システムの構造・機能・進化を分析する。近年急速に蓄積され入手可能になった自然環境、科学技術、経済、社会などに関する様々なデータ・情報を活用し、イノベーションのプロセスにおける各フェーズとその関係に関する詳細な分析を行った。

科学、工学、社会科学、人文学において蓄積された知見を学融合的な観点から取り入れ、データ駆動型の方法論を具体的に開発し、様々なデータを収集し駆使するアプローチを学術的に探求・深化することで、技術・戦略・制度を組み合わせてイノベーションを創出するデザインとアクション・プランを検討した。イノベーション研究、科学技術政策科学的知識について、科学論文の共著、特許の共願、研究開発コンソーシアムへの参加、共同研究、製品化、金融、社会的な反応などに関するデータベースを基に、様々なチャネルを通じた情報・知識の流れを分析を行った。例えば、共同研究契約や研究開発コンソーシアム、技術委員会のレポート・報告書、新聞記事などを活用し、関わった個人や組織を特定し、著者となっている科学論文、発明者となっている特許などのデータベースを形成した。マクロ的な観点から、産学官を含めた各アクターがネットワークを形成して行う活動を科学論文、特許、商品化、金融、社会的受容などの形で時系列に追跡することにより、それぞれのネットワークの構造・機能・進化の相違点をシステム的に分析することが可能となり、イノベーションのプロセスにおける相関・因果関係を検証することができると考えられる。これまでに得られた結果を基にして、科学論文、特許、製品、社会的反応などに関わるデータベースを構築し、大学・企業・公的機関などの間の連携ネットワークをマクロ的に分析するとともに、各アクターからのインタビューを通じてミクロ・レベルの情報収集を行い、企業戦略・公共政策・制度設計の観点から、日本・欧州・中国を含めた国際比較分析を行っている。データベースを基にしてアクターを特定し、その活動を基礎研究・製品開発・社会での実用化という形で時系列に追跡することにより、アクター間での共同活動に着目したネットワーク構造を形成し、それぞれの構造・機能・進化の相違をシステム的に分析している。イノベーション・システムを構成する要素として、知識、アクター、制度を想定し、その構造・機能・進化を同定して理論的なモデルの形成を目指している。マクロなデータ分析とミクロ・レベルでのインタビューなどで得られた情報を基にして、各国・地域のデータに応用することで、社会的・文化的に異なる条件でイノベーション・システムのメカニズムがどう異なるのか、実証的な検証を行っている。国・地域間でのイノベーション・システムの親和性、その相互作用を通じた変動を理解することで、日本の優れた技術が海外でも有効に活用されるための可能性と課題も明らかになる。科学的価値、企業利益に関する経済的価値、サステイナビリティなどの社会的価値の効果的な組み合わせがどのように行われるのか、大学の研究者が中立的な立場から新しい科学技術の評価・標準化を先導することができるのか、新しい科学技術が環境保全のような社会的機能へ展開される際の産学官のそれぞれの固有の役割は何かなど、様々な側面について日本を含めたアジア・米国・欧州の国際比較を行っている。
論理IPの盗用を防ぐ堅牢な論理暗号化アルゴリズムの研究

論理暗号化手法およびそれに対する攻撃手法の両面から研究を行った.論理暗号化に関してはまず既存手法のサーベイを行った.既存手法の多くはSAT攻撃という今ではよく知られた攻撃手法が提案される前に発表されているため,SAT攻撃に対する耐性という意味では適切とは思えないものもある.そこで,SAT攻撃に対してより多くの反復回数を要するように暗号化回路を変換する手法を実装し,評価を行った.実験の結果,予想どおり反復回数が増大することは確認されたが,一回の反復にかかる時間は短縮される傾向が確認され,総合的には明確な差は確認できなかった.SAT攻撃のアルゴリズムに関しても考察を行い,既存のSAT攻撃のアルゴリズムの問題点をいくつか見出した.特に大きな問題は,SAT攻撃では一回の反復を行うたびに評価対象の論理式のサイズが増加するということである.そのため多くの反復回数を要する例題の場合に計算時間が増大するという傾向がある.そこで,反復の度に追加される論理式のうち,すでに存在している部分論理式を再利用できる場合にはあらたな論理式を追加しないような工夫を行った.その他いくつかの課題を解決した新しいSAT攻撃のアルゴリズムの開発を行い,評価実験を行った.ベンチマーク回路を用いた実験では本提案手法は既存手法より数倍から十倍以上の高速化を達成しており,新規開発を行ったSAT攻撃アルゴリズムの優位性が確認された.暗号化手法によりSAT攻撃の計算時間が変化することはほぼ予想どおりであった.また,新規開発のSAT攻撃のアルゴリズムが高速化されたことにより,論理暗号化の耐性評価がよりシビアに行える環境を構築できたと言える.SAT攻撃のアルゴリズムの改良自体も学術的に大きな成果である.予定どおり,誤り訂正論理合成手法を応用した論理暗号化手法の開発を行い,SAT攻撃に耐性を持つことの確認とその他の構造ベースの攻撃手法に対する耐性の考察を行う.また,Anti-SATと呼ばれるSAT攻撃に対する耐性を持つ論理暗号化手法に関する,SAT攻撃以外の攻撃手段の一般化の検討を行う.論理暗号化手法およびそれに対する攻撃手法の両面から研究を行った.論理暗号化に関してはまず既存手法のサーベイを行った.既存手法の多くはSAT攻撃という今ではよく知られた攻撃手法が提案される前に発表されているため,SAT攻撃に対する耐性という意味では適切とは思えないものもある.そこで,SAT攻撃に対してより多くの反復回数を要するように暗号化回路を変換する手法を実装し,評価を行った.実験の結果,予想どおり反復回数が増大することは確認されたが,一回の反復にかかる時間は短縮される傾向が確認され,総合的には明確な差は確認できなかった.SAT攻撃のアルゴリズムに関しても考察を行い,既存のSAT攻撃のアルゴリズムの問題点をいくつか見出した.特に大きな問題は,SAT攻撃では一回の反復を行うたびに評価対象の論理式のサイズが増加するということである.そのため多くの反復回数を要する例題の場合に計算時間が増大するという傾向がある.そこで,反復の度に追加される論理式のうち,すでに存在している部分論理式を再利用できる場合にはあらたな論理式を追加しないような工夫を行った.その他いくつかの課題を解決した新しいSAT攻撃のアルゴリズムの開発を行い,評価実験を行った.ベンチマーク回路を用いた実験では本提案手法は既存手法より数倍から十倍以上の高速化を達成しており,新規開発を行ったSAT攻撃アルゴリズムの優位性が確認された.暗号化手法によりSAT攻撃の計算時間が変化することはほぼ予想どおりであった.また,新規開発のSAT攻撃のアルゴリズムが高速化されたことにより,論理暗号化の耐性評価がよりシビアに行える環境を構築できたと言える.SAT攻撃のアルゴリズムの改良自体も学術的に大きな成果である.予定どおり,誤り訂正論理合成手法を応用した論理暗号化手法の開発を行い,SAT攻撃に耐性を持つことの確認とその他の構造ベースの攻撃手法に対する耐性の考察を行う.また,Anti-SATと呼ばれるSAT攻撃に対する耐性を持つ論理暗号化手法に関する,SAT攻撃以外の攻撃手段の一般化の検討を行う.当初,当該年度に成果発表を行おうと考えていたが,次年度(2019年度)6月の国際会議で発表することにしたためにその分の旅費を次年度に繰り越した.
衛星重力・高度計、地上データを用いたエンダービーランドでの南極氷床変動の追跡

南極エンダービーランドの白瀬氷河流域において,GRACEによる衛星重力データ,Envisatの衛星高度計データ,南極観測隊による雪尺データ,RACMOの表面質量変動モデルデータを用い,最近の氷床変動における質量バランスについて詳細な比較検討を行った.その結果,この地域では近年の降雪量の増加に伴い,特に大陸沿岸に近い地域で氷床質量が増加していることを確認した.次に,積雪量の多かった2008年2012年について,GRACEと他のデータを比較することで,大陸縁辺からの流出量に変化がみられるかについて検討を行ったが,流出量の顕著な変化は見られなかった.本研究では、GRACEの衛星重力データおよび衛星高度計データに地上での測地・地形・雪氷データなどを組み合わせることにより、東南極・エンダービーランドでの流域スケールの氷床質量変動を高分解能で捉えるとともに、地上でのGNSSや重力データなども用いることで、氷床変動がどのように起こっているかを明らかにすることを目的としている。今年度は、まず、最新のGRACEデータについて、フィルター処理による短波長成分の減衰を出来るだけ少なくするよう工夫を行い、空間的に高分解能な時系列データを作成し、特に昭和基地周辺ならびに白瀬氷河流域の地域に着目し、そこでの質量変動の時空間分布の詳細について検討を行った。その結果、大陸内部より大陸沿岸地域での変動が大きく、また、変動の強度が経年的に変化していることを確認した。また、衛星高度計データについては、最も長期間の時系列データが利用できるEnvisatのデータを用いることとし、最新のデータについて、幾つかのテスト処理を実施することでデータ処理方法の検討を行い、氷床高度の時空間変化についての予備的な解析を実施した。この結果、エンダービーランド地域では、GRACEによる質量変動と同様、大陸沿岸域での変動が大きく、また、変動そのものに経年的変化があることも確認した。これらの経年的変動は、この地域での降雪と密接に関連すると考えられるため、地域大気気候モデル(RACMO2)による表面質量収支量データの提供を受け、そのデータとの比較検討にも着手した。一方、変動量と氷床や基盤地形等との関連についての検討を行うため、既存の氷床地形・基盤地形データや重力異常データとの比較を行なった。その結果、変動の大きい地域が、大陸山地と沿岸地域との間に存在する、大陸氷床から海洋への遷移域に対応した低重力異常地域と比較的よく対応しそうであることを見出した。本研究では、衛星重力データおよび衛星高度計データに、大気気候モデルや地上での測地・地形・雪氷データなどを組み合わせることにより、東南極・エンダービーランドでの流域スケールの氷床質量変動を高分解能で捉えるとともに、地上でのGNSSや重力データなども用いることで、氷床変動がどのように起こっているかを明らかにすることを目的としている。一般に、南極氷床の質量収支の研究で用いられる衛星重力データについてはGIAモデル補正に関する曖昧さ、衛星高度計データについては表層の積雪やフィルンの密度に関する曖昧さ、また、気候モデルについてもキャリブレーションに関する曖昧さなどがあるため、これらのデータを組み合わせることで、その曖昧さを減らすとともに、定量的な精度見積を与えることが重要である。そこで、今年度の研究では、GRACE衛星重力データによる氷床質量変動、Envisat高度計による氷床高度、RACMO2モデルによる表面質量収支データを組み合わせることで、白瀬氷河流域での質量収支について、定量的な検討を行った。具体的には、それぞれのデータを用いた最近の質量変動トレンドを求めるとともに、白瀬氷河流域で特に急激な質量増加が指摘されている2008-2010年の期間について、GRACEの質量変動トレンドを説明しうる高度計データとモデルデータの変動幅について検討を行った。その結果、3者のデータは基本的に整合しており、現実的に考えうる表層の積雪層とフィルン層の平均的な厚さ変化の範囲で、これらのデータを矛盾なく説明できることが判明した。また、これらの変動の詳細を探るため、昨年度に引き続き、衛星高度計による空間的に高分解能な高さ変動データと、氷床表面地形や風系との関連などについても検討を行っており、今後、地上データとの比較も試みながら、より詳細な解析を継続する予定である。GRACEデータ、衛星高度計データ、RACMO2モデルについては、これらのデータを組み合わせることにより、白瀬氷河流域地域での急激な質量増加や質量変動トレンドを量的に矛盾なく説明できる結果を得ており、これらの内容について、地球惑星科学連合や日本測地学会など国内での学会発表に加え、チェコで開催される2015年国際測地学・地球物理学連合(IUGG)総会や2015年米地球物理学連合(AGU)秋期大会でも発表を行い、現在、論文執筆中である。今後、地上データとの比較研究などをより推進する必要があるが、得られた結果は重要な新しい知見を含んだものであり、全体として、概ね順調な達成状況であると考える。

そこで、今年度の研究では、特に顕著な増加傾向が見られる2008年から2010年の質量収支に着目し、この変動がこの期間の降雪量の増加で説明可能なのか、あるいは白瀬氷河の流量の変化(水平方向の流出入量変化)を伴っているのかを、表面フィルン層の質量収支モデルおよびレーダー衛星高度計による表面高度変化データとの比較から検討を行った。その結果、変動はほぼ降雪量増加のみで説明可能であり、水平方向の流出入変化はほとんどないか、あるいは存在するとしても、GIAモデルの誤差と同程度であることが判明した。さらに、本研究では、衛星データやモデルデータとは独立な日本南極観測隊による雪尺観測データとの比較も行い、上記結果が妥当であることを示した。これらの結果については、日本測地学会講演会、極域科学シンポジウムで発表を行っており、現在、さらに追加の解析を行うとともに、投稿論文の作成準備中である。当初予定では、昨年までの研究成果ならびに上記研究実績の概要に記載の内容について、研究発表を行うと共に研究論文を作成し、投稿予定であった。しかしながら、本年度になって、日本南極隊による雪尺観測データの提供を受け、そのデータとの比較を実施したこと、さらに、白瀬氷河下流域でのGNSSブイを用いた氷河流速の実測データなども利用できるようになったことから、さらにこれらのデータも考慮に入れ、本研究のまとめを行うこととした。このため、予定していた論文発表にはいたらず、研究の進捗状況としてはやや遅れた状態となっている。本研究では、衛星重力データおよび衛星高度計データに、大気気候モデルや地上での測地・地形・雪氷データなどを組み合わせることにより、東南極・エンダービーランドでの流域スケールの氷床質量変動を高分解能で捉えるとともに、地上でのGNSSや重力データなども用いることで、氷床変動がどのように起こっているかを明らかにすることを目的とした。一般に、南極氷床の質量収支の研究で用いられる衛星重力データについてはGIAモデル補正に関する曖昧さ、衛星高度計データについては表層の積雪やフィルンの密度に関する曖昧さ、また、気候モデルについてもキャリブレーションに関する曖昧さなどがあるため、これらのデータを組み合わせることで、その曖昧さを減らすとともに、定量的な精度見積を与えることが重要である。そこで、本研究では、特に顕著な増加傾向が見られる2008年から2010年の質量収支に着目し、この変動がこの期間の降雪量の増加で説明可能なのか、あるいは白瀬氷河の流量の変化(水平方向の流出入量変化)を伴っているのかを、表面フィルン層の質量収支モデルおよびレーダー衛星高度計による表面高度変化データとの比較から検討を行った。本研究では、さらに、衛星データやモデルデータとは独立な、日本南極観測隊によって実施された雪尺観測データとも比較を行い、上記結果が妥当であることを示した。
生体内電子移動中間状態モデル負イオンのレーザー分光研究

1.ホルムアミドクラスター負イオン(521量体)の光電子スペクトルを測定すると、電子束縛エネルギーが0.51.2eVに極大を持つバンドと2.OeV付近から立ち上がるバンドの2つが観測された。これらのバンドの強度比はクラスターの生成条件により変化するので、それぞれが別種の異性体に起因することが分かった。低エネルギー側のバンドを溶媒和電子型負イオン、高エネルギー側をラジカルアニオン型と帰属できるが、クラスターサイズ増大に伴う安定化は後者の方が顕著であり、より局在化した電子束縛を反映している。また、9量体では特異的に他のサイズよりも幅の狭い形状のラジカルアニオンバンドが強く現れることが見出された。2.ベンゾニトリル負イオンの溶媒和クラスター(水およびメタノール)の3ミクロン帯における光電子脱離効率を測定すると、ほぼ平滑な直接脱離の信号に加えて溶媒分子の振動バンド構造が現れた。これらはいったん離散的な振動状態に励起された後に電子連続帯に遷移する過程、すなわち振動自動電子脱離によって生じている。強い水素結合の存在を示す大きく低波数シフトしたバンドが観測されたが、そのバンド位置はDFT計算(B3LYP/6-31+G**)による最適化構造として得られた直鎖構造のものとよく一致した。また、Fano理論に基づくバンド形状の解析とDFT計算の結果から、溶媒分子の水素結合OH伸縮振動が負イオンから電子を汲み出すポンプのように振舞うことが示された。タンパク質における長距離電子移動反応中間状態のモデルとしてホルムアミドクラスター負イオン(FA_n^-)を対象に,光電子分光および光電子脱離効率の測定を行い,電子局在化に関わる相互作用について検証した.用いた負イオン生成法では小サイズの負イオンは検出されなかったが,n=7での急激なイオン強度の増大が観測された.n【greater than or equal】7の光電子スペクトルには,1.0eV付近にピークを持つバンドと2.0eV付近から立ち上がるバンドの2つが観測された.更に電子脱離効率スペクトルの測定によって、低エネルギー側の光電子バンドを溶媒和電子状態、高エネルギー側のバンドをラジカルアニオン状態と帰属できた.溶媒和電子状態のバンドがn=7において急激に相対強度を増すため,電子付着の直後は長距離力により電子が広い空間的分布を持った溶媒和電子状態を形成し,その後の非断熱遷移によりラジカルアニオンへの局在化が起こると結論した.特異的にラジカルアニオンの強度が増大するn=9を除いて,2つのバンドの強度比はクラスターサイズにはほとんど依存しないので、分子の再配向を伴うラジカルアニオンへの非断熱遷移には高い活性化障壁を生じることがわかった.また,n=9の異常性は偶発的な異性体間における安定構造の類似によると推察された.以上の結果はPhys.Chem.Chem.Phys.誌8巻7号(2006)に掲載されたが、査読者2名による評価が良好であったため、編集者から表紙イラストの提供を依頼され、同号の表紙を飾っている。ベンゾニトリル負イオンの溶媒和クラスター(水およびメタノール)の3ミクロン帯における光電子脱離効率を測定すると、ほぼ平滑な直接脱離の信号に加えて溶媒分子の振動バンド構造が観測された。これらはいったん離散的な振動状態に励起された後に電子連続帯に遷移する過程、すなわち振動自動電子脱離によって生じていると考えられる。溶媒分子の水素結合OH伸縮振動バンドは中性クラスターと比べると大きく低波数シフトしており、強い水素結合の存在を示すが、そのバンド位置は理論計算(B3LYP/6-31+G(d, p))による最適化構造として得られた直鎖構造のものとよく一致した。また、このバンドの形状が幅広くかつ非対称なFano shapeであるため、電子連続状態と水素結合OHの運動の間に特異な非断熱相互作用が働いていることが示唆された。これを解釈するために、溶媒分子を振動基準座標方向に変位した際の垂直電子脱離エネルギーの変化を計算した。

その結果、溶媒分子の運動により誘起された負イオンと溶媒分子間の非断熱的電子移動が電子脱離過程を促進させていることが明らかになった。更に、一連の芳香族カルボニル化合物(アセトフェノン、ベンゾフェノン、フルオレノン)の溶媒和負イオンの電子励起状態を光電子脱離分光と理論計算(DFTもしくはTDDFT)により探索し、過去に測定された凝集相の吸収スペクトルに対する解釈における問題点(溶媒の配位数および配位構造)を明らかにした。