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新谷関数の明示公式とその保型形式および保型Ｌ関数への応用

標数2でない非アルキメデス的局所体上の(GSp(2),GSpin(4))に対する不分岐Shintani関数の明示公式はKato--Murase--Sugano(Tohoku Math. J, 2003)により知られていた.今年度は, Kato--Murase--Suganoの手法を踏襲して, Shintani関数の積分表示を証明し,上記の明示公式を任意の非アルキメデス的局所体に拡張した.その際,証明のKey StepであるShintani汎関数の有理型接続の証明を, Bernsteinの有理性定理を用いることで簡略化した.また,その明示公式を用いてMurase--Sugano型の局所ゼータ積分を計算し,不分岐素点においてその局所ゼータ積分がGSp(2)のスピンL-因子とGSpin(4)の標準L-因子の商を表示することを示した.この結果と、前年度に示したGSp(2)の大域的Murase--Sugano型ゼータ積分に対するBasic Identityにより, GSp(2)の大域的Murase--Sugano型ゼータ積分が,有限個の素点の例外を除き, GSp(2)のスピンL-因子とGSpin(4)の標準L-因子の商のEuler積として表されることがわかる.特に,考える保型表現がGSp(2)のレベル1のSiegelモジュラー形式に対応する場合,大域的Murase--Sugano型ゼータ積分は無限素点を除き, GSp(2)のスピンL-因子とGSpin(4)の標準L-因子の商のEuler積として表される.今後は, GSp(2)の正則離散系列表現に付随する実Shintani関数の研究を行う予定である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度は、(1)対称対(SL(2,C),SL(2,R))に関する非ユニタリ主系列表現のdistinguished模型の中の特殊関数を用いた、SL(2,C)上のカスプ形式の構成法の考察、および、(2)分裂直交群上の保型形式に対して導入されたMurase-Suganoゼータ積分による保型L-関数の構成法の、階数2のsimilitude付き斜交群GSp(2)上の(中心指標が自明とは限らない)保型形式への拡張を行った。また、拡張されたゼータ積分を明示的に計算するために、そのゼータ積分の局所因子の被積分関数として現れる局所Shintani関数の明示公式の研究に取り掛かった。(2)直交群上の保型形式に付随するL-関数を調べる手法としてMurase-Sugano (Math. Ann. 1994)により、Shintani関数を用いた保型L-関数の積分表示によるRankin-Selberg法が導入された。この方法の特色はメインとなる直交群の他に、ある二つの代数群をうまく用いる点にある.昨年度は、この手法を階数2のsimilitude付き斜交群GSp(2)上の(中心指標が自明とは限らない)保型形式に拡張した。その際、この方法で用いる代数群をうまく選択する必要があった。(1)SL(2,C)の離散部分群で、Poincare級数が非零となるようなものが存在することは知られている。しかし、そのような離散部分群の具体例は知られていない。昨年度、より具体的なカスプ形式の例を得るべく、具体的な離散部分群に対するPoincare級数の非消滅定理の証明を試みたが、証明するに至らなかった。(2)局所Shintani関数へのHecke環の作用から得られる差分方程式を導出し、それを解くことによりGSp(2)の局所Shintani関数の明示公式を得る予定であったが、差分方程式が複雑で、それを明示的に書き下すに至らなかった。標数2でない非アルキメデス的局所体上の(GSp(2),GSpin(4))に対する不分岐Shintani関数の明示公式はKato--Murase--Sugano(Tohoku Math. J, 2003)により知られていた.今年度は, Kato--Murase--Suganoの手法を踏襲して, Shintani関数の積分表示を証明し,上記の明示公式を任意の非アルキメデス的局所体に拡張した.その際,証明のKey StepであるShintani汎関数の有理型接続の証明を, Bernsteinの有理性定理を用いることで簡略化した.また,その明示公式を用いてMurase--Sugano型の局所ゼータ積分を計算し,不分岐素点においてその局所ゼータ積分がGSp(2)のスピンL-因子とGSpin(4)の標準L-因子の商を表示することを示した.この結果と、前年度に示したGSp(2)の大域的Murase--Sugano型ゼータ積分に対するBasic Identityにより, GSp(2)の大域的Murase--Sugano型ゼータ積分が,有限個の素点の例外を除き, GSp(2)のスピンL-因子とGSpin(4)の標準L-因子の商のEuler積として表されることがわかる.特に,考える保型表現がGSp(2)のレベル1のSiegelモジュラー形式に対応する場合,大域的Murase--Sugano型ゼータ積分は無限素点を除き, GSp(2)のスピンL-因子とGSpin(4)の標準L-因子の商のEuler積として表される.

今後は, GSp(2)の正則離散系列表現に付随する実Shintani関数の研究を行う予定である.(1)SL(2,C)上のカスプ形式に関する情報収集を行いつつ、Poincare級数の非消滅定理の証明を試みる。Poincare級数を用いたSO(n,1)上のカスプ形式の構成の基礎として、対称対(SO(n,1),SO(n-1,1))に関するdistinguished模型の研究も進める。(2)差分方程式を明示的に書き下すことは困難であるように思われるため、D.Prasadにより知られている局所Whittaker関数の積分変換、または、Poison積分によって局所Shintani関数の構成を試みる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
麻酔薬・麻酔法による体内遺伝子、蛋白、代謝物変動の総括的検討

全身麻酔による遺伝子、蛋白、代謝物の変化をゲノミクス、プロテオミクス、メタボロミクスにより検討し、以下の結果を得た。(1)全身麻酔は脳内時計遺伝子発現を抑制し、概日行動リズムにも影響する。(2)吸入麻酔薬は静脈麻酔薬に比して、脳内蛋白発現変化の程度が大きい。(3)吸入麻酔薬に比して静脈麻酔薬が、時間経過とともに脳代謝に大きな影響を及ぼす。これらの結果は、系統別のさらなる分子生物学的検討の必要性を示唆した。麻酔による遺伝子、蛋白、代謝物の変化を総括的に捉えるために、本年度は、ラットを対象に麻酔薬の違いによる肝代謝関連遺伝子発現の詳細な検討、およびプロテオミクスを用いて麻酔による総括的蛋白発現変動を検討した。セボフルラン麻酔が全身臓器遺伝子変動に及ぼす影響をマイクロアレイ法により検討した結果を基に、肝臓内で有意に変化した8つの薬物代謝関連遺伝子(Cyp7a1、Cyp2b15、Por、Nrli2、Ces2、Ugtla7、Abcbla、Abcc2)発現変化を標的とし、吸入麻酔薬(セボフルラン、イソフルラン)と静脈麻酔薬(プロポフォール、デクスメデトミジン)による麻酔および覚醒後の変動をRT-PCR法にて検討した。吸入麻酔薬と静脈麻酔薬間のみならず吸入麻酔薬間、静脈麻酔薬間においても麻酔後にそれぞれの遺伝子変動は異なっており、また、麻酔覚醒24時間後における遺伝子発現変動の残存効果にも差が認められた。このことより、肝臓におけるプロテオミクス変動との関連を意義あるものとした。プロテオミクスによる検討では、脳内の蛋白発現に及ぼすセボフルランとプロポフォールの影響を麻酔後と覚醒後に検討した。過去に報告した麻酔による脳内サーカディアン遺伝子発現変動と関連する蛋白変動を認めるものと遺伝子発現変動とは関連をもたない変化をするもの、および覚醒後に蛋白変動が残存するものとしないものを同定した。さらに、麻酔薬の違いによりこれらの変化が大きく異なった。以上の結果は、肝臓蛋白への影響に対するプロテオミクスによる追加検討と、脳および肝臓における代謝物変動への影響をメタボロミクスで検討する上で有意義な指標を提供した。麻酔による遺伝子、蛋白、代謝物の変化を総括的に捉えるために、本年度は、ラットを対象にプロテオミクスを用いて麻酔薬の違いによる総括的蛋白発現変動を検討するとともに、麻酔薬の違いによる代謝物変動の相違をメタボロミクス解析により検討した。プロテオミクスによる検討では、脳内および肝臓の蛋白発現に及ぼすセボフルランおよびプロポフォールの影響を麻酔後と覚醒後に検討した。過去に報告した麻酔による脳内および肝臓遺伝子発現変動と関連する蛋白変動を認めるものと遺伝子発現変動とは関連をもたない変化をするもの、および覚醒後に蛋白変動が残存するものとしないものを同定し、その関連性につき検討している。メタボロミクスによる検討では、脳および肝臓における代謝物変動への影響につきMRI測定を中心に検討した。各吸入麻酔薬(セボフルラン、イソフルラン)および各静脈麻酔薬(プロポフォール、デクスメデトミジン)のそれぞれによる代謝物変化に違いを認め、また、麻酔時間や覚醒後も異なった変動すること自体は確認できたが、相違に最も影響する物質の意義について、遺伝子発現やプロテオミクス解析との関連性が不明であり、メタボロミクスの測定法を含め、新たなアプローチの必要性を認識した。これらの結果は、前年度までの遺伝子発現検討をもとに、次年度から全身麻酔による生体変化を遺伝子発現、蛋白変動、代謝物変動の総括的関連性から検討できる体制に繋がると同時に、メタボロミクスの要因分析および質量測定の限界に対する対策および、プロテオミクスの結果をフィードバックした新たな遺伝子発現解析の必要性が認識された。麻酔による遺伝子、蛋白、代謝物の変化を総括的に捉えるために、本年度は、昨年度までの全身麻酔下ラットを対象としたゲノミクス、プロテオミクスおよびメタボロミクス解析の追加研究ならびに得られた結果を総括した。ゲノミクスによる検討では、視交叉上核において吸入麻酔薬セボフルランがNAD+の増加をもたらし、これが時計遺伝子であるPeriod 2を抑制し、さらには、麻酔後の概日行動リズムにも影響することを新たに明らかにした。全脳プロテオミクスによる検討では、静脈麻酔薬プロポフォールとセボフルランでそれぞれ数十種類の発現蛋白の変動を認め、ストレス・細胞死関連蛋白発現は同じ動きを示したが、神経発育系、細胞代謝系、信号伝達系においては、麻酔薬間に蛋白発現の強度および持続時間に相違を認めた。また、セボフルラン麻酔はプロポフォールに比して、蛋白発現変化の程度が大きく、また、長時間影響が残った。全脳メタボロミクスによる検討では、イソフルランによる吸入麻酔が対照群に比して脳代謝の変動が少なかったのに対し、プロポフォール麻酔は脳内酢酸濃度をより増加させ、時間経過とともに脳代謝に大きな影響を及ぼし、その影響が長期に残存することを明らかにした。

しかしながら、上記の2つの検討結果は、静脈麻酔薬と吸入麻酔薬の全脳への効果が、蛋白発現と代謝物変動では全く異なることが示唆され、上記の時計遺伝子変動以外の脳内遺伝子変動を含めて、遺伝子、蛋白、代謝物変化の関連性につき、系統別のさらなる検討の必要性が認識された.
酸素欠陥ペロブスカイト型酸化物における金属イオンの規則配列に関する研究

2種類の金属イオンがBサイトを占有する複合ペロブスカイト型酸化物中の金属イオンの規則配列状態に対するAイオンおよび酸素欠陥の影響を検討した。ここでは、Bイオンとして、規則配列しやすいMg^<2+>とTa^<5+>の組み合わせを選び固定した。酸素欠陥量の影響を検討するため、Aイオンに原子価の異なるSr^<2+>とLa^<3+>を組み合わせた固溶体の合成を試みた。(Sr_<2-x>La_x)MgTaO_y固溶体は、空気中、10001400°Cで焼成することにより、0≦x≦1.0の範囲で単一相が得られ、粉末X線回折法によりすべて立方晶であることがわかった。また、超格子反射の観察によりBイオンは、0≦x≦0.3の範囲で不規則配列、0.4≦x≦1.0の範囲では1:1に規則配列することが明らかとなった。この結果は、既に知られている(Sr_<2-x>La_x)CuTaO_y系と同様に酸素欠陥量の多い組成でBサイトが不規則配列をすることを示している。一方、酸素欠損組成におけるAイオンのイオンサイズの影響を検討するためAイオンに同族のSr^<2+>とBa^<2+>を組み合わせた固溶体の合成を試みた。(Sr_<2-x>Ba_x)MgTaO_y固溶体は空気中、10001400°Cで焼成することで、0≦x≦0.8の範囲で単一相が得られた。0.2≦x≦0.8の範囲では立方晶ペロブスカイト型の回折ピークに加え新たなピークが現われた。これは六方晶として指数づけでき、Bイオンが1:2に規則配列した場合に対応すると考えられた。以上、本研究により酸素欠陥ペロブスカイト酸化物の、酸素欠損量の増加がBイオンの不規則化に関与し、さらに、Aイオンのサイズを変化させることでも、規則配列状態が変化するという知見が得られた。
SLC26ファミリーにおけるトランスポーターとチャネルの差異決定機構の解明

1、Cl^-チャネルとして機能するSLC26A9の397番目のバリン残基は、SO_4^<2->トランスポーター(SLC26A1,2)で保存されているアミノ酸残基をはじめ、ほぼすべてのアミノ酸で置換不可能であり、タンパク質発現に必須の部位であることを明らかにした。2、SLC26A9とH^+,K^+-ATPaseの共発現細胞においてA9とH^+,K^+-ATPaseが分子会合していることを免疫沈降法により見出した。しかし、パッチクランプ法およびATPase活性測定の結果より、SLC26A9のチャネル機能とH^+,K^+-ATPaseのポンプ機能は独立していることが示唆された。3、SLC26A7発現ベクターを導入したH^+,K^+-ATPaseβサブユニット安定発現HEK293(HEKβ)細胞において、A7タンパク質の発現が見られた。しかし、発現するSLC26A7の原形質膜への分布はわずかであるため、原形質膜での発現には、さらなる発現補助因子が必要であると考えられた。4、SLC26A7ノックアウトマウスを用いた研究により、エタノールによる胃酸分泌細胞の傷害性がA7欠損により増悪することを組織学的に見出した。パッチクランプ法により、A7ノックアウト胃酸分泌細胞のCl^-電流値の大きさは野生型に比べ有意に小さく、両者の差分の電流は、Cl^-チャネル阻害薬のDPCに感受性でありA7由来の成分であると考えられた。また、cGMP誘導性のCl^-電流上昇およびエタノール傷害に対する保護効果が、A7欠損により消失した。これらの結果より、胃酸分泌細胞においてSLC26A7とは別にエタノール傷害に対する保護効果をもつCl^-チャネルが存在し、SLC26A7はそのチャネルの調節に関わり、細胞防御機構に必須の分子であることが示唆された。平成22年度はSLC26ファミリーの中でチャネルとして機能するSLC26A7とA9に着目し、細胞における発現メカニズムの差異の検討、およびそれぞれのチャネル電流測定系の確立を行った。SLC26A9をクローニングし、極性細胞に強制発現したところアピカル膜に発現していた。SLC26A7をクローニングし、HEK293細胞、LLC-PK1細胞において一過性発現を試みたが、プロテアソームによる分解によりタンパク質レベルでの発現が見られず、Cos-7細胞においてはタンパク質レベルで強制発現することができたが、原形質膜に分布しなかった。これらの結果より、チャネルとして機能するSLC26A7とA9は異なる発現メカニズムを持つことが明らかとなった。SLC26A9のチャネル機能を検討するため、SLC26A9を発現させたCos-7細胞においてパッチクランプホールセル記録法を行ったところ、膜電位および時間に非依存的なCl^-電流が観測された。また、この電流はフルフェナミン酸感受性であり、NPPB非感受性であった。胃酸分泌細胞の基底側膜にSLC26A7が発現していることが報告されている。SLC26A7 Cl^-チャネルの性質を検討するため、マウス単離胃腺の胃酸分泌細胞基底側膜にパッチクランプ法を適用した。その結果、膜電位と時間に依存しないNPPB感受性のCl^-チャネル電流が観測された。また、このCl^-チャネルはcGMP依存性Cl^-チャネルであり、マウス胃酸分泌細胞の静止膜電位の形成に部分的に関与していることを明らかにした。平成23年度は、Cl^-チャネルであるSLC26A7とSLC26A9の機能について研究を進めた。SLC26A9のCl^-チャネル機能に重要な機能部位を検討するため、チャネル型(SLC26A7、A9)において保存されているアミノ酸を非チャネル型(SLC26A1、A2)のアミノ酸に変異させた4種類のSLC26A9の変異体(S230R、G299H、R353E、V397K)を作製した。V397K変異体においてSLC26A9由来Cl電流の消失が見られたため、SLC26A9の397番目のバリンがCl^-チャネルとSO_4^<2->トランスポーターの機能差異の決定に重要なアミノ酸である可能性が示唆された。また、SLC26A9チャネルの機能調節機構について検討した。SLC26A9は胃酸分泌細胞のアピカル膜に発現するため、浸透圧変化および胃プロトンポンプとの機能連関が調節因子として考えられる。SLC26A9発現細胞において、細胞外を高張にすると浸透圧依存的にCl電流の抑制が見られ、細胞外高張による細胞収縮が、SLC26A9の機能調節因子であることが示唆された。胃プロトンポンプを安定発現させた細胞において、SLC26A9のT-RExシステムを導入した。作製した細胞系において、免疫蛍光染色によりSLC26A9が胃プロトンポンプと同じアピカル膜に発現することがわかった。前年度の研究より、SLC26A7が胃酸分泌細胞の静止膜電位形成に関与する可能性を見出した。本年度は、SLC26A7ノックアウトマウスを用いて、詳細な検討を行った。ノックアウトマウスの胃酸分泌細胞において、野生型マウスより小さなCl電流が見られ、静止膜電位に寄与するCr成分が減少することがわかった。これらの結果より、SLC26A7が胃酸

分泌細胞のハウスキーピング機能を担うCl^-チャネルの分子実体もしくは調節因子であることが示唆された。1、Cl^-チャネルとして機能するSLC26A9の397番目のバリン残基は、SO_4^<2->トランスポーター(SLC26A1,2)で保存されているアミノ酸残基をはじめ、ほぼすべてのアミノ酸で置換不可能であり、タンパク質発現に必須の部位であることを明らかにした。2、SLC26A9とH^+,K^+-ATPaseの共発現細胞においてA9とH^+,K^+-ATPaseが分子会合していることを免疫沈降法により見出した。しかし、パッチクランプ法およびATPase活性測定の結果より、SLC26A9のチャネル機能とH^+,K^+-ATPaseのポンプ機能は独立していることが示唆された。3、SLC26A7発現ベクターを導入したH^+,K^+-ATPaseβサブユニット安定発現HEK293(HEKβ)細胞において、A7タンパク質の発現が見られた。しかし、発現するSLC26A7の原形質膜への分布はわずかであるため、原形質膜での発現には、さらなる発現補助因子が必要であると考えられた。4、SLC26A7ノックアウトマウスを用いた研究により、エタノールによる胃酸分泌細胞の傷害性がA7欠損により増悪することを組織学的に見出した。パッチクランプ法により、A7ノックアウト胃酸分泌細胞のCl^-電流値の大きさは野生型に比べ有意に小さく、両者の差分の電流は、Cl^-チャネル阻害薬のDPCに感受性でありA7由来の成分であると考えられた。また、cGMP誘導性のCl^-電流上昇およびエタノール傷害に対する保護効果が、A7欠損により消失した。これらの結果より、胃酸分泌細胞においてSLC26A7とは別にエタノール傷害に対する保護効果をもつCl^-チャネルが存在し、SLC26A7はそのチャネルの調節に関わり、細胞防御機構に必須の分子であることが示唆された。SLC26ファミリーにおけるCl^-チャネル機能とSO_4^<2->トランスポーター機能との差異決定に重要なアミノ酸残基を、SLC26A9変異体の電気生理学的解析により見出した。また、SLC26A9の機能が高浸透圧による細胞縮小により調節されることを見出し、胃酸分泌細胞に発現するSLC26A9の役割を示す知見を得ることができた。ノックアウトマウスを用いた実験により、SLC26A7が胃酸分泌細胞の基底側膜においてハウスキーピング機能を担う分子実体と関連している可能性を見出した。現在これらの研究成果をまとめた論文を作成中である。SLC26A9の点変異体に関して、V397K変異体がSO_4^<2->トランスポーターとして機能するか検討し、チャネルとトランスポーターの機能変換メカニズムを明らかにする。SLC26A9とH^+,K^+-ATPaseの発現細胞を用い、分子生物学的実験により2分子間の相互作用、電気生理学的実験によりSLC26A9チャネル機能を検討することで、H^+,K^+-ATPaseとの機能連関メカニズムの詳細を明らかにする。また、SLC26A7の細胞防御機能メカニズムを検討する。胃酸
顎運動を制御する神経回路網の研究、特に免疫組織化学と分子組織化学を用いた研究

中枢神経系の主要な興奮性伝達物質であるグルタミン酸の脳内分布については、従来おもにその合成酵素であるglutaminaseを免疫組織化学的に同定することにより解析が進められてきた。本研究はグルタミン酸に対するポリクロナール抗体を用いて、三叉神経運動核と三叉神経感覚群におけるグルタミン作動性の神経細胞体と神経終末を同時に検出し解析することを目的とした。実験には雌Wistar系ラットを用いた。実験動物を2.0%パラホルムアルデヒドと0.25%グルタールアルデヒドの混合溶液にて灌流固定を施した後に、脳幹部の凍結連続切片を作製し、免疫組織化学的にグルタミン酸様免疫活性を示す神経細胞体と神経終末についてそれぞれFITCを用いて標識し、蛍光顕微鏡下に観察した。実験の結果、グルタミン酸免疫陽性の神経線維と終末は、解剖学的に定義される三叉神経運動核の周囲の小細胞性網様体には少数が観察されるものの、同核内においては運動ニューロンの細胞体と近位樹状突起に接してごく少数しか認められなかった。これに対してグルタミン酸免疫陽性の神経細胞体は三叉神経主感覚核に多数、三叉神経脊髄路核の吻側亜核背内側部と腹外側部に少数、そして同中位亜核に多数が観察された。これら三叉神経感覚核群の内側に接する橋・延髄の小細胞性網様体には免疫陽性の神経細胞体と神経線維が多数観察された。これらの結果より、従来報告されてきた、三叉神経運動核に対するグルタミン酸作働性の前運動ニューロンは、三叉神経運動ニューロンの細胞体や近位樹状突起というよりはむしろ、同核内において遠位樹状突起上にシナプス結合する事が示唆された。今後、この部位において免疫電顕を用いたシナプスの構造解析が重要と考えられる。ラットの三叉神経運動核のニューロンに直接接触する神経終末のうちGABA、セロトニン(5-HT)、エンケファリン(ENK)、サブスタンスP(SP)にそれぞれ免疫活性を示す神経終末の分布について、開咬筋支配ニューロンと閉口筋支配ニューロンそれぞれをシナプス後要素として定量的に解析した。実験にはWistar系ラット31匹を用いた。一側の咬筋あるいは顎二腹筋前腹にCholera Toxin B Subunit(CTB)を0.55.0μl注入した。この後に実験動物を23日間生存させ、2%パラフォルムアルデヒドと0.25%グルタールアルデヒドの混合溶液にて灌流固定を施した。脳幹部において厚さ30μmの凍結連続切片を作製し、CTBとGABA、5-HT、ENK、SPをそれぞれ二重蛍光法により標識させた。咬筋および顎二腹筋前腹に注入されたCTBにより逆行性に標識された三叉神経運動核のニューロンは、同核の背外側亜核と腹内側亜核にそれぞれ限局していた。これらに対して、GABA免疫神経終末は咬筋支配ニューロンに統計学的に優位に多くの終末を形成した。一方、5-HT免疫神経終末は顎二腹筋支配ニューロンに対して多くの終末を形成した。ENK、SP免疫陽性神経終末については、上記2種のニューロンの間に優位な差を認めなかった。以上の結果より、咀嚼筋を支配する運動神経細胞に対する上位中枢の制御については、少なくともその標的ニューロンの機能に対応した神経化学的な多様性の存在することが明らかとなった。中枢神経系の主要な興奮性伝達物質であるグルタミン酸の脳内分布については、従来おもにその合成酵素であるflutaminaseを免疫組織科学的に同定することにより解析が進められてきた。本研究はグルタミン酸に対するポリクロナール子抗体を用いて、三叉神経運核と三叉神経感覚群におけるグルタミン作動性の神経細胞体と神経週末を同時に検出し解析することを目的とした。

実験には雌Wistar系ラットを用いた。実験動物を2.0%パラホルムアルデヒドと0.25%グルタールアルデヒドの混合溶液にて潅流固定を施した後に、脳幹部の凍結連続切片を作製し、免疫組織化学的にグルタミン酸様免疫活性を示す神経細胞体と神経終末についてそれぞれFITCを用いて標識し、蛍光顕微鏡下に観察した。実験の結果、グルタミン酸免疫陽性の神経線維と終末は、解剖学的に定義される三叉神経運動核の周囲の小細胞性網様体には少数が観察されるものの、同核内においては運動ニューロンの細胞体と近位樹状突起に接してごく少数しか認められなかった。これに対してグルタミン酸免疫陽性の神経細胞体は三叉神経主感覚核に多数、三叉神経脊髄路核の吻側、亜核背内側部と腹外側部に少数、そして同中位亜核に多数が観察された。これら三叉神経感覚核群の内側に接する橋・延髄の小細胞性網様体には免疫陽性の神経細胞体と神経線維が多数観察された。これらの結果より、従来報告されてきた、三叉神経運動核に対するグルタミン酸作動性の前運動ニューロンは、三叉神経運動ニューロンの細胞体や近位樹状突起というよりはむしろ、同核内において遠位樹状突起上に上にシナプス結合する事が示唆された。今後、この部位において免疫電顕を用いたシナプスの構造解析が重要と考えられる
小豆種皮および餡の小豆色の発現に関する食品化学的研究

目的赤小豆(Vigna angularis)は日本では文化的にも独特の位置を占める豆で、とくにその色が珍重されるが、未だに種皮色素の構造も、その加工食品である飽の色についても化学的な知見がほとんどない。本研究では、種皮色素の化学構造を明らかにすること、および、製餡加工工程において、種皮色素がどのように餡へと移行して餡の紫色が発色するのかを解明することを目的に行なった。方法および結果赤小豆種皮から色素を抽出して分析する条件の検討を行ない、トリフルオロ酢酸を含むアセトニトリル水溶液で抽出し、逆相HPLCで分析する手法を確立した。赤小豆種皮には、二種類のアントシアニンとは違う発色団を持つと推定される色素が含まれることを初めて見いだした。そこで、これらの色素の単離精製法を検討した。溶媒抽出後、アンバーライトXAD-7カラムクロマトグラフィー、次いでゲルろ過カラムクロマトグラフィーを行うことにより、かなり色素の純度の上った色素を微量であるが得た。同時に、ケルセチンを同定した。種皮色と餡色の違いを明らかにする目的で、製餡加工工程試料から成分を抽出して、HPLC分析を行なった。渋切り水には、色素はほとんど含まれず、無色のポリフェノール成分が多く溶出することがわかった。さらし餡に、種皮に含まれる2種の色素が存在することがわかり、同時に、餡では、無色のポリフェノール量い対する色素の含有量が増えていることがわかった。渋きり操作により、赤茶色系統の発色をするポリフェノール類が除去されることがわかった。1.目的赤小豆(Vigna angularis)は、赤飯、餡などに調理加工され食される、日本では文化的にも独特の地位を占める豆である。しかし、赤小豆種皮色素およびそれを製餡加工して得られる小豆色をした餡の色素の化学構造は、未だ全く明らかになっていない。この解明を目的に、種皮色と餡色に関与する色素の抽出と分析、構造解明を目指した。2.方法および結果赤小豆種皮を水に浸漬して膨潤させ、手で剥いて種皮を得た。これを温風乾燥したもの500mgに各種の溶媒10mLを加えて室温で1時間抽出後の抽出液を濃縮乾固し、HPLCで分析した。HPLC分析方法は、通常我々が植物色素の分析に用いていた従来法よりもさらに最終段階での溶媒の極性を下げ、0.5%TFA含有-10%CH3CN aq.から0.5%TFA含有-20%CH3CN aq.までの20分間のリニアグラジエントの後0.5%TFA含有-40%CH3CN aq.までの10分間のリニアグラジエント、さらに10分間0.5%TFA含有-40%CH3CN aq.とした。9種の溶媒条件を検討した結果、3%トリフルオロ酢酸含有50%アセトニトリル水溶液、および70%アセトン水溶液による抽出で、それぞれ濃い赤茶色の抽出液が得られた。改良した条件でHPLC分析したところ、従来見落としていた色素ピーク(保持時間32分37分、主に3ピーク)が新たに検出された。この保持時間30分以降に検出される、極性の低い色素は豆の登熟につれ増加することがわかり、赤小豆種皮色の発色に関与する可能性が高いと推定された。今後は、この色素ピークに着目し、色素の単離および餡にこの色素が存在するかどうかを確認する。1.目的赤小豆(Vigna angularis)は、赤飯、餡などに調理加工されて食される、日本では文化的にも独特の地位を占める豆である。しかし、赤小豆種皮色素、およびそれを製餡加工して得られる小豆色をした餡の色素の化学構造は未だ全く明らかになっていない。

2.方法および結果昨年度の確立した方法で、種皮および餡の色素分析を行なった。北海道産の小豆(品種エリモショウズおよびしゅまり)の登熟種皮を液体窒素で凍結後粉砕し、3%TFA含有50%CH3CN水溶液で抽出した。通常の方法で製餡した試料の1)原料小豆種皮、2)煮熟小豆、3)渋きり水、4)煮熟後の種皮、5)さらし餡、6)加糖餡、をそれぞれ凍結乾燥して同様に抽出した。抽出試料を逆相カラムを用いてHPLCで分析し、比較した。登熟小豆種皮の抽出液中に、既報のシアニンとは全く異なる紫色色素を検出できた。この色素は煮熟小豆、皮、さらし餡にも含まれ、これが餡色を表す色素である。一方、渋きり水には全く含まれていなかった。エリモショウズとしゅまりの餡色は、種皮色が同じであるのにも関わらず、大きく異なり、しゅまりの方がより紫色である。しかし、いずれの品種から調製しあ餡にも同程度の量の紫色色素が含まれていたことから、餡色の違いは、共存成分の影響によると推定された。さらに、大量の小豆種皮から、この色素の単離方法を検討中である。70%アセトン水溶液で抽出し、これを各種クロマトグラフィーによる精製条件の検討を行なっている。目的小豆(Vigna angularis)より、種皮色素の抽出・分析および単離方法を確立し、種皮色素の化学構造を明らかにすることを目的とした。さらに、小豆を製餡加工して得られる餡は、小豆種皮の色調とは子となる紫色をしている。小豆種皮の色素がどのように餡へと移行するのかを、餡色素の分析および製餡加工工程試料の分析により解明することを行なった。方法および結果小豆種皮色素の大量精製条件の検討を行なった。ゲル担体との相互作用が強いクロマトグラフィーを用いると、色素の吸着や分解などがおきて、収量が大変低くなることがわかったので、溶媒分画とゲルろ過カラムクロマトグラフィーを用いた精製法を検討した。約10Kgの小豆種皮から水抽出により紫外吸収成分を除去後、含水アセトンにより抽出し、得られた残渣をメタノールおよび酢酸エチルで分画した後、ゲルろ過カラムクロマトグラフィーを行なった。かなり色素の純度の上った粗色素画分を得られるようになった。種皮色と餡色の違いを明らかにする目的で、製餡加工工程試料から成分を抽出して、HPLC分析を行なった。渋切り水には、色素はほとんど含まれず、無色のポリフェノール成分が多く溶出することがわかった。さらし餡には、相対的に色素含有量が増えていることがわかった。
人口の減少・超高齢化に対応した二次救急医療施設の機能と建築・設備計画に関する研究

まず打合せ会議にて、研究の目的の確認、研究・調査の方法の検討、などを行い、2018年度研究計画の確認・検討を行った。その結果、本年度は北海道郡部における典型的医療圏である帯広医療圏と釧路医療圏における救急医療機関を対象とした調査を行うこととした。結果として帯広医療圏にある二次救急医療機関3ヶ所、釧路医療圏にある二次救急医療機関2ヶ所、両医療圏にある三次救急医療機関2ヶ所に対して訪問調査を実施した。調査内容は、施設の基本属性、受け入れた各種傷病者数、救急部の運営、救急部の建築・設備の状況、である。また合わせて現地観察調査も実施し、救急部内の諸室構成と整備している主な医療機器の種類・内容・配置場所等についても確認した。なお当初は対象と設定していなかった三次救急医療機関や救急搬送を担っている広域消防局に対しても、当該医療圏における救急医療の全体像を把握するために訪問調査を実施した。以上の結果、受け入れている傷病者の属性と、受け入れ機関の救急部の医療機能、医師の配置や建築・設備の整備状況に関係が見られる傾向が把握でき、救急部における建築・設備の整備要件を検討する資料を得ることができた。また本研究の関連として、日本建築学会2018年度大会学術講演会にて、本研究に先行して訪問調査を行った成果である北海道における二次救急医療機関事例の救急部の運営と建築・設備について口頭発表を行い、研究者らと意見交換を行った。まずは北海道における典型的な救急医療の実態を把握するために、当初とは異なる医療圏の救急機関を調査対象としたが、結果として調査に協力が得られた施設数の確保や各種データを計画どおり収集することができ、その結果から想定していた研究の方向性も確認できたと考える。また9月に発災した北海道胆振東部地震による影響で一部調査の実施が危ぶまれたが、時間的余裕をみた計画に従って研究をすすめていたこともあり、一定期間後に調査の協力を得られたことも幸いであった。今年度は当初予定していた23ヶ所の医療圏における救急医療機関を対象とした訪問調査を実施すると共に、可能な限り各医療圏における三次救急医療機関や救急搬送を担っている消防局への訪問調査も昨年度と同様に実施する。また研究成果とりまとめの見通しを立てることを目標として、研究分担者との調査結果の分析や意見交換のための会議も積極的に実施する。昨年度は、研究代表者と研究分担者間のスケジュール調整が上手くいかず、特に研究分担者の訪問調査実施に伴う旅費の支出額が当初予定より少なかったことが主な原因と考える。今年度は調査実施企画をより事前に立案して研究分担者間のスケジュール調整を円滑に行うことで、旅費を中心とした計画どおりの支出となる見込みである。
黄砂の呼吸器疾患への影響調査と遺伝子解析によるアレルギーの増悪・感受性要因の解明

本研究では、黄砂がスギ花粉症、気管支喘息やアトピー性皮膚炎の病態を炎症性メディエータの発現を伴って増悪させることを動物実験で実証した。また黄砂が炎症誘導にあずかる転写因や遺伝子群の発現を変化させることを明らかにした。黄砂の継続的な曝露では、黄砂は一旦アレルギー気道炎症を悪化させるが、曝露の長期化につれてTGF-β誘導による免疫寛容が起こり、アレルギー気道炎症が減弱化することが分かった。調査研究では、黄砂飛来時に花粉症を持った人、あるいは持たない人の眼、鼻、咽頭等に影響が見られた。慢性閉塞性肺疾患(COPD)患者では黄砂日と呼吸機能や症状の変化との間に関連性が見られなかった。黄砂日における来院患者には鼻炎や花粉症患者が多く、続いて気管支喘息患者で、主訴は咳が最も多く半数を超えていた。以上の結果から、黄砂はアレルギー疾患を増悪する環境要因であることが判明した。1.呼吸器疾患患者を対象とした調査:PEF(ピークフロー)測定中の喘息患者163名(5年間)の合計491回の黄砂日後のPEF値は6%が低下し、黄砂日が多い年ほど影響が強いが自覚症状は乏しかった。2010年3月黄砂日後受診した主に喘息患者212名に問診を行った結果、25%が上気道症状悪化を訴えた。2.喘息発症動物に対する黄砂のアレルギー増悪作用の検討/黄砂によるアトピー性皮膚炎増悪モデルの確立:卵白アルブミン(OVA)をICRマウスに気管内投与して喘息モデルを誘発した後に黄砂を投与(OVAを投与した1日後に黄砂を投与)して喘息病態への黄砂の影響を調べた。黄砂はOVAによって誘発された喘息病態を更に悪化させた。しかし、黄砂とOVAの同時投与が最も喘息病態を悪化させることが分かった。Nc/Ngaマウスの皮膚にダニ抗原と黄砂を塗布してアトピー性皮膚炎(AD)の臨床症状を調べた結果、明らかに黄砂はADの臨床症状を悪化させることが分かった。3.黄砂気管内投与動物における炎症誘導性の転写因子・シグナル伝達物質の解析:黄砂を気管内投与したマウスの脾臓および肺のリンパ節のIL1βmRNA発現を解析したところ、対照群に比べ両リンパ組織において有意にmRNA発現が増強していた。この結果から黄砂は近傍のリンパ節のみならず、全身性に影響を及ぼすことを示唆した。4.ヒト鼻粘膜上皮細胞と気管支上皮細胞における炎症性サイトカイン遺伝子群の解析:気道上皮細胞(気管支上皮細胞NHBE、鼻粘膜上皮細胞HNEpC)を黄砂で刺激し、炎症性サイトカインのmRNAの発現量を検討した。さらにそれらに対するIL-4の影響について検討した。その結果、気管支上皮細胞においてIL-1B, IL-6, IL-8, TNFαは黄砂で誘導されること、IL-1β, IL-8, TNFαはIL-4存在下で誘導が増強されることを見いだした。また、鼻粘膜上皮細胞においてTLR2, CXCL2, CCL3, IP10, IL-6, IL-8, TNFαは黄砂で誘導がかかり、IL-4存在下で誘導が増強されることが明らかとなった。1.慢性呼吸器疾患患者における黄砂の影響調査:黄砂飛来後の問診による調査結果では、影響ありが25%であり、喘息および鼻炎/花粉症合併の喘息の診断例が影響を受けやすかった。強い黄砂飛来日後、再来患者1000名にアンケート調査を行った結果、影響ありが40%でくしゃみ、鼻水、眼掻痒、咳の順に各々100名以上の訴えがあった。2.スギ花粉症発症動物に対する黄砂(ASD)のアレルギー増悪作用の検討:アジュパントのAlumを用いた系と用いない系でスギ花粉抗原(Cryj1)にて花粉症を発症させたマウスに黄砂を点鼻投与して、アレルギー増悪作用を調べた。Cryj1+Alum系ではASDのアレルギー炎症の悪化が認められた。しかしAlumを用いないCryj1系では花粉症誘導は弱くASDの増悪作用も見られなかった。3.細胞内転写因子とシグナル伝遮物質の解析:黄砂を経気道曝露したマウスの脾臓細胞におけるシグナル伝達分子を解析したところ、オートファジーに関連するp62が顕著に増強していたことから、細胞生存シグナルに黄砂が影響していることを示唆した。

4.黄砂がアトピー性皮膚炎症状に与える影響:黄砂はダニ抗原誘発控アトピー性皮膚炎症状を総IgEの増加とともに悪化させた。黄砂単独ではアトピー性皮膚炎の誘発は認められなかった。5.ヒト気管支上皮細胞と鼻粘膜細胞を用いた遺伝子解析:ヒト正常気管支上皮細胞および鼻粘膜上皮細胞を黄砂で刺激し、3時間後、24時間後にmRNAを抽出、3'IVT Express kitを用いcDNAを合成した。マイクロアレイにより発現の変動を検討した。IL-33はIgE抗体によらないTh2気道炎症において重要な役割を果たしでいるがIL-33の受容体であるIL1RL1が黄砂刺激24時間後の気管支上皮細胞で非常に強く誘導されていた。今後、他の遺伝子も含め、結果の検証を進めて行く。1)呼吸器内科新患者に黄砂飛来による影響調査を行った結果、呼吸器・アレルギー症状で受診した1568例中374名(23.9%)に影響が見られ、主訴は咳が最も多く、黄砂飛来頻度の高い月の方が低い月よりも多く受診者に影響が見られた。2)2012年3/233/26と2012年3/314/2に採取した黄砂のPAHs、アニオン・カチオンと元素分析を行った結果、PM2.5由来の成分が多く、黄砂成分は僅かであった。3)卵白アルブミン(OVA)と黄砂(ASD)を4回、8回マウスに気道投与して喘息におけるリモデリングへの影響を調べた結果、OVA+ASD4回投与では強いアレルギー炎症と気道粘膜下の線維化(リモデリング)が見られたが8回投与ではこれらはむしろ軽減し、免疫寛容が誘導された。4)in vitroにおける黄砂の細胞内イベントへの影響を骨髄由来マクロファージを用いて解析した。転写因子であり細胞毒性にも関わるNF-κBを、黄砂が活性化することが示唆された。5)ダニ抗原と黄砂を用いてNC/Ngaマウスにおける黄砂のアトピー性皮膚炎症状に与える影響について検討した結果、ダニ抗原単独群に比べてダニ抗原+黄砂群では臨床症状の悪化に加えて罹患皮膚組織学的検討においても表皮の肥厚ならびに細胞浸潤において悪化傾向が認められた。一方、血清中IL-13は両群とも上昇は認められなかった。6)ヒト正常気管支上皮細胞および鼻粘膜上皮細胞を黄砂で刺激し、非刺激細胞とともに、3時間後、24時間後にmRNAを抽出、3'IVT Express kitを用いcDNAを合成した。CXCL3, CXCL2, IL8, IL23A, TNF, LIFが黄砂刺激3時間後の気管支上皮細胞で2.5倍以上強く誘導されていた。東関東大震災により業者からのスギ花粉抗原'(Cryj1)購入が滞り、入手はできたものの停電等で若干抗原純度が低かったためCryj1によるマウス花粉症モデルの作成に手間取った。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は黄砂飛来時と呼吸器疾患患者の病態との関連を過去のデータから分析すると共に、引き続き呼吸器疾患患者を対象としたアンケート調査を行う。動物実験では喘息発症動物を用いた黄砂の気道のリモデリングへの影響を、アレルギー反応指標を用いて明らかにする。黄砂によるアレルギー増悪モデルマウスの免疫系細胞である脾臓細胞等の細胞内転写因子とシグナル伝達物質の解析し、アレルギー増悪との関連を縛る。ヒトのサンプルでは黄砂と花粉自然曝露時の花粉症患者末梢血の遺伝子解析を行い、花粉症に対する黄砂曝露の影響を調べる。ヒト鼻粘膜細胞を用いた遺伝子群とインフラマソーム関連遺伝子の多型解析を行い、多型がその遺伝子に及ぼす影響について検討する。
分子生物学的手法を用いた遺伝性骨系統疾患原因遺伝子の機能病態解析

平成18年度実施した実験内容について示す。昨年度に引き続き、軟骨無形性症を代表とする遺伝性骨系統疾患の原因遺伝子である線維芽細胞増殖因子受容体3 Fibroblast Growth Factor Receptor 3(FGFR3)の遺伝子変異に関する機能解析をすすめた。FGFR3正常株、変異株(軟骨無形性症遺伝子変異)の発現系の構築:整形外科領域で重要な軟骨細胞での異常について機能解析を試みるためにマウステラトーマ細胞株であるATDC5細胞株、ラット軟骨肉腫細胞株であるRCS細胞株、ヒト軟骨肉腫細胞株であるOUMS細胞株を用いて変異株の発現系の構築を試みた。発現を評価するためにFGFR-3抗体を用いた免疫染色を行い、またbFGFを用いた変異株の表現型の変化について検討を行った。しかし前年度報告したように軟骨肉腫細胞株については、それぞれの細胞株の成熟度と細胞が出す細胞外マトリックスのために遺伝子導入が困難であり、発現は認められたものの、表現型での正常株との差は認められなかった。これについては発現量の問題なのかを現在検討している。ATDC5細胞株についてはTransient expressionを行い、軟骨の成熟段階での正常株、変異株での変化をみるように解析をすすめた。発現量の調整が困難であり、定量的な解析は現時点で出来てはいないが、変異株での軟骨細胞の増殖が遅延している結果を得た。前述のように、定量的解析が出来ていないため、現在でも解析を継続している。以上平成16年度に行った研究内容について記載したが、平成17年度は(3)の定量性の評価、並びに(5)を用いた発現量、signal伝達での機能解析を主に施行予定である。平成17年度実施した実験内容について示す。昨年度に引き続き、線維芽細胞増殖因子受容体3 Fibroblast Growth Factor Receptor 3(FGFR3)の遺伝子変異に関する機能解析をすすめている。(1)FGFR3正常株、変異株の発現系の構築:FGFR3に関する機能解析がすすみ、それに従ってその遺伝子変異を含めた機能解析の報告が散見された。このため整形外科領域で重要な軟骨細胞での異常について機能解析を試みるためにマウステラトーマ細胞株であるATDC5細胞株、ラット軟骨肉腫細胞株であるRCS細胞株、ヒト軟骨肉腫細胞株であるOUMS細胞株を用いて変異株の発現系の構築を試みた。軟骨肉腫細胞株については、それぞれの細胞株の成熟度と細胞が出す細胞外マトリックスのために遺伝子導入が困難であり、現在のところ有効な正常株、異常株ともに発現が認められず、現在も遺伝子導入の方法、条件をかえて試行している。軟骨肉腫細胞株ではstable expression系の作成を行っている。ATDC5を用いては、transient, stableの両方での発現系の構築を試みている。Transient expression系では、遺伝子導入後軟骨分化段階までFGFR3を発現しうるかを検討している。またそれぞれの細胞株において、内在性のFGF受容体によって生じる効果について検討を行い、上記受容体発現後の解析の基礎データーを作成した。
TGF-βスーパーファミリーによる細胞内シグナル伝達機構の解明

TGF-βスーパーファミリー遺伝子群は、個体発生ならびに癌化との関わりが、最近特に注目されている。しかしながら、30種類近くあるTGF-βスーパーファミリーリガンドとTGF-βスーパーファミリー受容体の間では、必ずしも1対1の相対関係が成立せず、複数のリガンドが異なる親和性をもって受容体を共有していることが知られている。このことは、TGF-βスーパーファミリーの多様な作用のメカニズムを解明する上で重要なポイントと考えられ、われわれは、本研究において、TGF-βスーパーファミリーにおけるリガンド受容体の明確な対応関係を明らかにすることならびにシグナル伝達経路を解明することを大きな目的として研究を行った結果、以下に示す成果を得た。1)新規セリン/スレオニンキナーゼ型受容体ならびに種々のタイプII受容体を、様々な組み合わせでCOS細胞に共発現させ、TGF-βスーパーファミリーリガンドとの結合能を、親和性架橋結合法ならびに非標識リガンドを用いた定量的結合検定法にて解析することにより、新たにBMPファミリーに属するGDF-5の受容体を同定した。2)TGF-βtype I受容体細胞内領域に変異導入を行うことにより、TGF-βの増殖抑制シグナルとマトリックス誘導シグナル伝達経路を分離しえた。3)BMPにより特異的に発現が誘導される遺伝子を同定するために未分化間葉系細胞を用い、differential display法を行なった結果、新規シグナル伝達分子、BORG(BMP/OP-responsive gene)のクローニングに至った。4)新規セリン/スレオニンキナーゼ、ASK1の解析を進めた結果、ASKIが、TNFや、様々なストレスによって誘導されるアポトーシスのシグナル伝達分子のひとつであることを明らかにした。TGF-βスーパーファミリー遺伝子群は、口腔顎顔面領域における諸器官の発生ならびに癌化との関わりが、最近特に注目されている。しかしながら、30種類近くあるTGF-βスーパーファミリーリガンドとTGF-βスーパーファミリー受容体の間では、必ずしも1対1の相対関係が成立せず、複数のリガンドが異なる親和性をもって受容体を共有していることが徐々に明らかになりつつある。このことは、TGF-βスーパーファミリーの多様な作用のメカニズムを解明する上で重要なポイントと考えられ、われわれは、本研究において、TGF-βスーパーファミリーにおけるリガンド-受容体の明確な対応関係を明らかにすることならびにシグナル伝達経路を解明することを大きな目的として研究を行った結果、本年度以下に示す成果を得た。4)新規セリン/スレオニンキナーゼ、ASK1の解析を進めた結果、ASK1が、TNF-aや、様々なストレスによって誘導されるアポトーシスのシグナル伝達分子のひとつであることを明らかにした。
サイドチャネル攻撃に対して安全な公開鍵暗号に関する研究

非接触型や接触型ICカードの爆発的な普及に伴い,ICカードを利用した電子サービスが広がりつつある.ICカードのサービスでは高速性・小メモリ性を実現できる楕円曲線暗号が脚光を浴びているが,ICカード上のデータ処理はサイドチャネル攻撃による秘密鍵の解読が脅威となっている.近年,べき演算の途中で入力されるメモリ値の消費電力や,アドレス値の違いによる消費電力の違いの利用など,サイドチャネル攻撃は複雑かつ強力になる状況が続いている.本研究はサイドチャネル攻撃に対して安全かつ効率的な楕円曲線暗号のスカラー倍算のgeneric modelの構築を実現した.非接触型や接触型ICカードの爆発的な普及に伴い,ICカードを利用した電子サービスが広がりつつある.ICカードのサービスでは高速性・小メモリ性を実現できる楕円曲線暗号が脚光を浴びているが,ICカード上のデータ処理はサイドチャネル攻撃による秘密鍵の解読が脅威となっている.近年,べき演算の途中で入力されるメモリ値の消費電力や,アドレス値の違いによる消費電力の違いの利用など,サイドチャネル攻撃は複雑かつ強力になる状況が続いている.本研究はサイドチャネル攻撃に対して安全かつ効率的な楕円曲線暗号のスカラー倍算のgeneric modelの構築を実現した.近年,非接触型や接触型ICカードの爆発的な普及に伴い,ICカードを利用した電子サービスが広がりつつある.これら電子サービスに不可欠な技術である暗号,本人認証,ディジタル署名を実現するのが公開鍵暗号である.ICカードのサービスでは高速性・小メモリ性を実現できる楕円曲線暗号が脚光を浴びているが,ICカード上のデータ処理はサイドチャネル攻撃による秘密鍵の解読が脅威となっている.サイドチャネル攻撃は,楕円曲線暗号の主要演算である「べき演算」の構成要素の加算G+Gと2倍算2Gの二つの演算の電力消費量の違いを利用する攻撃であり,差分電力解析攻撃(DDPA)と単純電力解析攻撃(SPA)が存在する.近年,べき演算の途中で入力されるメモリ値の消費電力の違いや,アドレス値の違いによる消費電力の違いを利用するなど,サイドチャネル攻撃は複雑かつ強力になり,その度に新たな回避策が必要になるという状況が続いている.つまり,攻撃が厳密にモデル化されていないため,次々と新しい条件で新しい攻撃が提案され,その度に,既存の実装方法の楕円曲線暗号は解読され,新しい耐攻撃演算アルゴリズムが必要になるという繰り返しが続いている.本研究はサイドチャネル攻撃のモデル化と安全性の証明を目的とし,本年度は以下の研究を行った.1.ランダム化初期点(RIP)を用いたスカラー倍算アルゴリズムBRIP, EBRIPは,全てのDPA及びSPAに強力なアルゴリズムだが,Address-bit DPA(ADPA)を考慮するとメモリが増加する問題があった.本研究ではこの問題点を解消し,小メモリ量でADPAにも強力な方法を提案した.2.DDPA対策の一つにスカラーのbit表現をランダム化させる方法がある.既存の方法では,確率的にランダム化がされないビットが存在し,そのビットを利用した攻撃があった.本研究ではこの問題を解決し,全てのビットが確率的にランダム化される方法を提案した.近年,非接触型や接触型ICカードの爆発的な普及に伴い,ICカードを利用した電子サービスが広がりつつある.これら電子サービスに不可欠な技術である暗号,本人認証,ディジタル署名を実現するのが公開鍵暗号である.ICカードのサービスでは高速性・小メモリ性を実現できる楕円曲線暗号が脚光を浴びているが,ICカード上のデータ処理はサイドチャネル攻撃による秘密鍵の解読が脅威となっている.サイドチャネル攻撃は,楕円曲線暗号の主要演算である「べき演算」の構成要素の加算と2倍算の二つの演算の電力消費量の違いを利用する攻撃であり,差分電力解析攻撃(DPA)と単純電力解析攻撃(SPA)が存在する.近年,べき演算の途中で入力されるメモリ値の消費電力の違いや,アドレス値の違いによる消費電力の違いを利用するなど,サイドチャネル攻撃は複雑かつ強力になり,その度に新たな回避策が必要になるという状況が続いている.つまり,攻撃が厳密にモデル化されていないため,次々と新しい条件で新しい攻撃が提案され,その度に,既存の実装方法の楕円曲線暗号は解読され,新しい耐攻撃演算アルゴリズムが必要になるという繰り返しが続いている.本研究はサイドチャネル攻撃に対して安全なスカラー倍算のアルゴリズム構築を目的とし,本年度は以下の研究を行った.1.テーブルを利用するスカラー倍算において,テーブルサイズがフレキシブルに設定可能でありかつ高速なアルゴリズムの一般化を実現した.2.ランダム化初期点(RIP)を用いたスカラー倍算アルゴリズムEBRIPは,全てのDPA及びSPAに強力な予備計算テーブルを利用するアルゴリズムである.しかしながら,利用可能なテーブルの大きさが限られており,汎用性がないという問題があった.本研究では,1の手法を適用することで,全てのDPA,SPAに強力かつテーブルサイズをフレキシブル設定可能なアルゴリズムを提案した.近年,非接触型や接触型ICカードの爆発的な普及に伴い,ICカードを利用した電子サービスが広がりつつある。これら電子サービスに不可欠な技術である暗号,本人認証,ディジタル署名を実現するのが公開鍵暗号である。ICカードのサービスでは高速性、小メモリ性を実現できる楕円曲線暗号が脚光を浴びているが,ICカード上のデータ処理はサイドチャネル攻撃による秘密鍵の解読が脅威となっている。サイドチャネル攻撃は,楕円曲線暗号の主要演算である「べき演算」の構成要素の加算G+Gと2倍算2Gの二つの演算の電力消費量の違いを利用する攻撃であり,差分電力解析攻撃(DDPA)と単純電力解析攻撃(SPA)が存在する。