hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胃癌幹細胞による腹膜転移形成と宿主免疫回避機構に関する研究

2.ヒト培養胃癌細胞とDCの細胞融合を行うため、健常成人末梢血からリンパ球濾過後比重遠心法で単球を分離し、GM-CSF (キリンビール)とIL-4 (小野薬品工業)にて5日間培養して未熟型DCを誘導し、TNFαにて成熟させ、FACSにて表面抗原解析し、成熟段階を判定した。その後、50%Polyethylene glycol (PEG)を含むRPMI1640溶液中でヒト培養胃癌細胞MKN-45、MKN-74のCD44+細胞、CD44-細胞のそれぞれとDCを1:1で1分間混合したうえで、細胞融合遺伝子導入装置BTX社ECM2001を用いて腫瘍細胞とDCを細胞融合させることにより、細胞融合効率が向上した。胃癌細胞とDCに蛍光標識し、FACS解析によりCD44+胃癌幹細胞とCD44-細胞でDCとの細胞融合効率に差異を調べた。1.ヒト培養胃癌細胞におけるがん幹細胞の免疫抑制能について、ヒト培養胃癌細胞MKN-45、MKN-74をFACSにてCD44+細胞とCD44-細胞の分画に分け、TGF-β、IL-10、VEGF、MICAの免疫抑制因子の発現を調べたが、検出感度が安定せず、まだ十分なデータが得られていない。2.ヒト培養胃癌細胞とDCの細胞融合を行い、FACSにて表面抗原解析し、成熟段階を判定した。FACS解析によりCD44+胃癌幹細胞とCD44-細胞でDCとの細胞融合効率に差異を調べたが、細胞融合率に安定性が欠き、十分なデータが得られていない。1.ヒト培養胃癌細胞におけるがん幹細胞の免疫抑制能およびDCとの融合細胞の免疫刺激能の安定したデータが得られるよう、実験システムの確立を行う。2. CD44+細胞およびCD44-細胞をそれぞれ健常成人末梢血単核球と直接またはTranswellを介して混合培養し、CD4+ T細胞、CD8+T細胞のNKG2D発現、抗腫瘍性サイトカインの産生をFACSおよびELISAで解析し、CD44+がん幹細胞がT細胞機能をCD44-細胞よりも強く抑制するか評価する。さらに、CD44+細胞およびCD44-細胞と健常成人末梢血単核球と直接またはTranswellを介した混合培養に、TGF-β、IL-10、VEGF、MICAそれぞれの抗体を投与して、がん細胞によるCD4+ T細胞、CD8+T細胞のNKG2D発現や抗腫瘍サイトカインの産生抑制が回復するか、CD44+がん幹細胞による免疫抑制もCD44-細胞と同様に回復するかFACSおよびELISAによる解析で評価する。2. MKN-45、MKN-74のCD44+細胞、CD44-細胞と腫瘍細胞融合DCの細胞表面抗原を解析し、DCの活性化指標、腫瘍マーカー、免疫抑制性膜分子などの発現がCD44+胃癌幹細胞とCD44-細胞の間で差があるかを確認する。
19世紀英国のデザインー文芸と産業の間ー

本研究は、19世紀英国デザインについて異なった4つの観点から考察した。(1)ヘンリ-・コ-ルのデザイン改革、(2)小説に記述された生活様式と家政のテキストとの関係、(3)ラファエル前派とウィリアム・モリス、(4)ア-ツ・アンド・クラフツ・ム-ヴメント。コ-ルがデザインの改革を試みたのは、18世紀までのパトロンと職人を失なった当時の産業デザインが極めて低俗であったからである。しかし活気に満ちた中産階級の姿を小説の中に描き出したチャ-ルズ・ディケンズは、コ-ルの改革に反発していた。小説の中の女性たちは、男性にとってのビジネスに匹敵する家政において能力を競った。家政における趣味のテキストが数多く出版され、デザインはそこで大きな発展を見せたが、そのような在り方は、生活の哲学としてデザインを考えようとする私たちの目に健全な姿とは映らない。有能な主婦のイメ-ジへの反発は、19世紀英国内部、ラファエル前派の絵の中で男性を破滅に導く「宿命の女」として息づいてくる。このラファエル前派にモリスが参画することによって近代デザインへの道を拓いてゆくことになる。中世ロマンスへの愛が彼にシンプルで美しい衣装や家具を制作させたのである。ラファエル前派の背景から近代デザインが生まれたと考えることが可能だ。モリスの影響を受けた若いクラフツマンは、ア-ツ・アンド・クラフツ・ム-ヴメントを展開し、チャ-ルズ・ロバ-ト・アシュビ-は、短期間ではあったが、働くものたちのユ-トピアをつくった。ルイス・F・ディの仕事は、19世紀英国産業社会に誕生したデザイナ-意識が、従来の職人とも芸術家とも異なることを示して興味深い。以上の考察を通して、デザインが素材や形態や色彩を考量して生産活動を行なうにとどまらず、人生を如何なる物語にとりまとめるかに深くつながっていることが了解された。上記の研究を3年間で取りまとめるため,初年度は, 19世紀英国の時代的背景と,そこに誕生した芸術運動,ラファエル前派について考案した.各国が近代化を推進していた19世紀,工業先進国であった英国のラファエル前派の活動が,ひろく世界に影響を与え,象徴主義や世紀末芸術一般へと流れていった過程については,既に指摘されている.今回は,増強する生産技術と旺盛な消費意欲に支えられて,大衆の生活の中で新らたな役割を担いはじめた彼らの仕事,デザインを研究の対象とした.ラファエル前派は,ヴィクトリア朝に生まれた芸術の騎士の物語である.ドン・キホーテのように,彼らの頭の中は,中世の騎士道で満たされ,風車の代りに機械と戦いドラゴンの代りに鉄道に挑んだ.それは,芸術,宗教,政治,そして椅子やテーブルまでを通り抜けたヴィクトリア朝の光であったのである.一見,何の新しさも読み取れない絵の中に,実は,神の国を指し示す従来の宗教画から,神の国を地上に建設するデザインへのコペルニクス的転回とでもいうべきものが,隠されていたのである.詩人として,デザイナーとして,社会主義者として,ラファエル前派の最も広汎な才能であったウィリアム・モリスは,絵を描くことをやめて,中世の職人のように椅子やテーブル,ステンド・グラスや布をつくりはじめた.クラフツマンシップから社会秩序を変えることを企てたモリスによって,ラファエル前派の絵の背景が,生活空間へとさしかえられてゆくのである.さまざまなデザイン行政が試みられていた英国においては, 1836年,既に国立デザイン学校が誕生している.しかし,近代デザインがそこに始まるのではなく,一面において極めて反動的な中世主義者たちの文芸を基盤に広がってゆくのは興味深い.デザインが,産業や国家事業からの要請だけでは成立しえない証左でもある.本研究は、19世紀英国デザインについて異なった4つの観点から考察した。

以上の考察を通して、デザインが素材や形態や色彩を考量して生産活動を行なうにとどまらず、人生を如何なる物語にとりまとめるかに深くつながっていることが了解された。昨年度は、ウィリアム・モリスを中心としたデザイン運動の母胎が、ラファエル前派の絵画運動にあったことを見た。本年度は、その後のデザインの展開を、アーツ・アンド・クラフツ・ムーヴメントの中で考察した。この運動は、その後、大陸におけるアール・ヌーヴォー誕生の契機となるなど、デザイン史上、重要な役割を果している。しかし、それだけではない、きわめて今日的な問題を内包していた。アーツ・アンド・クセフツ・ムーヴメントは、マルクスの一年後に生まれたジョン・ラスキンに多大な影響を受けており、それは、機械を前にして人々が感じていた危機感が生みだした社会的、かつ倫理的な運動であった。技術の進歩が必らずしも人類の幸福と一致するわけではないという最初の工業国での認識は、近代産業が導入されていった国々でさまざまな論議を生み、現在に至っている。経済学が生産財の所有形態をめぐっての論争であった19世紀に、ラスキンは「経済学の究極の目的は、あらゆるものを立派に用いることである」と語ったのである。この言葉は現代日本の消費社会を考察するうえでも示唆深い。彼は中世のギルドを夢見ながら、20世紀を透視していた一面がある。ラスキンに刺激されて若いクラフツマンが次々と新しいギルドを設立した。センチュリー・ギルドの意図を伝える美しい雑誌『ホビィ・ホース』なども魅力的であるが、とりわけ心惹かれたのは、チャールズ・ロバート・アシュビーの実験であった。彼は150人の人々とともにチピング・カムデンで、工芸による村おこしの運動を始めた。交通の不便が命取りになって、カムデンのギルドはたった6年間で破産してしまうが、第一次世界大戦が始まる1914年まで農作業とともにクラフトの仕事を続けていた職人たちもいたのである。次年度は、文芸とデザイン運動の接点についても、まとめてゆきたい。本年度は,デザイン資料からは浮上しにくい19世紀英国の生活状況を小説を通して考察した。オ-スティンの『自負と偏見』やディケンズの『荒涼館』から,男性のビジネスに匹敵する家政(Household)が,近代国家制度における国政を等しく,近代家族制度を支えていたことが解読できる。『荒涼館』は,いわば住まいが主人公で,女主人の居なかった不揃いな屋敷がヒロインによって整えられてゆき,ついには二世,つまり第二の「荒涼館」を生みだすに至る。オ-スティンやディケンズの小説に登場する女性たちは,一体,何を典拠に家をしつらえていたか疑問が湧くが,実は多くのテキストが作成されていたのである。なかでも,ロイアル・アカデミ-の会長を努めチャ-ルズ・L・イ-ストレイクの『家政の趣味についてのヒント』(Hints on Household Taste1868)は広く読まれていた。彼自身のデザインには時代的な限界はあるが,実用性を価値の中心に据えることによってデザイン的な統一感を求めようとする点,バウハウスの機能主義から現代へとつながる視野を見い出すことも可能だ。家政のテキストは,男性から女性へと与えられただけではない。女性自身もまた論考を試みており,デザイナ-として評価の高かったウォルタ-・クレインの姉,ル-シ-・クレインの講演は,多くの聴衆を魅了したと言われる。
脳弓下器官神経回路網の構造と機能の解明

代表者らは、これまでに、体液Naレベルの上昇を検出するセンサーがナトリウムチャンネル分子Na_xであること、その部位が脳弓下器官であることをこれまでに明らかにしてきた。前年度、Na_xが脳弓下器官の神経細胞ではなくグリア細胞に発現していることを明らかにしたが、一般にグリア細胞は神経細胞を補助する役割を担っているとされていることから、グリア細胞上のNa_xが感知したNaレベルの情報を摂取行動の制御を担う神経細胞に伝達する機構が存在すると想定されたが、その実体は不明だった。本年度、酵母ツー・ハイブリッド法を用いてNa_xの細胞内領域に結合する分子を探索し、Na^+/K^+-ATPaseがNa_xのC末に結合することを見出した。また、株化細胞及び脳弓下器官細胞を用いた実験から、Naレベルが上昇すると、Na_xを発現するグリア細胞においてグルコースの取り込みと乳酸の放出が高まることを示した。さらに、脳弓下器官の急性スライスを用いた電気生理学的解析から、細胞外Naレベル上昇時にグリア細胞から放出される乳酸がGABA作動性神経細胞の発火頻度を増加させることが示唆された。以上より、脳弓下器官においては、Na_xを発現するグリア細胞が神経細胞の活動を制御するという新しい神経情報伝達機構が存在することが明らかとなった。今後、脳弓下器官神経回路網の制御機構を解明する上で、グリア細胞の主体的役割を組み込んだ、全く新しい神経回路網モデルの構築が必要であると思われる。Na_xチャンネルは電位依存性ナトリウム(Na)チャンネルファミリーに属するが,膜電位の変化によっては開口しない。我々は、これまでに、このチャンネルが細胞外のNaイオン濃度の生理的範囲の上昇に応答して開口するNaレベルセンサーであることを明らかにした。また、Na_xが、脳室周囲器官の一つである脳弓下器官において体液Naレベル増加の検出に関与することを明らかにした。しかし、脳弓下器官におけるNa_xの発現の詳細は不明であり、この知見は、体液Naレベル検出におけるNa_xの役割を明らかにする上で重要な課題となっていた。そこで、中枢におけるNa_xの発現を詳細に検討した。免疫電子顕微鏡法により調べたところ、Na_xが脳室周囲器官の脳弓下器官と終板脈管器官において、グリア細胞である上衣細胞と星状細胞から伸長したニューロン周囲の薄膜状突起に発現することが判明した。脳弓下器官から単離した細胞においてNaイオン・イメージングを行なったところ、上衣細胞及び星状細胞のマーカーであるグリア線維性酸性蛋白質(GFAP)陽性の細胞において、細胞外Na濃度の増加に応答したNaイオン流入が観察された。以上より、体液Naレベル検出中枢である脳弓下器官においては、Na_xチャンネルを発現するグリア細胞が体液Naレベルの生理的増加を検出し、ニューロン活動を制御していることが示唆された。このことから、脳弓下器官の神経回路網の機能を調べる上で、グリア細胞とニューロンとの相互作用を明らかにすることが重要であると考えられる。
Integrinを標的とした糸球体硬化進展の新規機序解明と特異的治療の開発

糸球体硬化は様々な腎疾患の終末像であり、その病態形成には糸球体ポドサイト(Pod)の傷害および糸球体基底膜からの剥離によって蛋白尿が出現することが重要である。Podが糸球体基底膜に接着するためにはintegrin(ITG)が主な役割を有しており、主要なITG α3β1を中心に研究がなされているが、特異的治療には繋がっていない。本研究の目的は、まだ解明されていないITG α6β1およびそのリガンドであるgalectin-8の糸球体疾患における役割を解明することで、Pod傷害および剥離の新たな機序を解明し、ITGを標的とした新たな特異的治療の開発へ繋げることである。
二酸化炭素の電気化学的固定化技術の開発とクリーンエネルギーの創出

本研究では、電気化学的還元(電解還元)法に着目し、エネルギー源として太陽光を用いて二酸化炭素を電解還元法で有用物質に高効率で変換(固定化)する技術を確立するとともに、電解還元法で生成した生成物からクリーンエネルギーとして利用できる液体燃料を生成することを目的とする。具体的に下記の成果を挙げた。(1)ダイヤモンド電極を用いた二酸化炭素の還元法の確立、(2)有用化学原料の高効率生産、(3)二酸化炭素と海水を原料とする電解還元法の開拓、(4)太陽光エネルギーを用いた電解還元システムの構築本研究では、電気化学的還元(電解還元)法に着目し、エネルギー源として太陽光を用いて二酸化炭素を電解還元法で有用物質に高効率で変換(固定化)する技術を確立するとともに、電解還元法で生成した生成物からクリーンエネルギーとして利用できる液体燃料を生成することを目的とする。本年度は(1)二酸化炭素の電解還元反応の検討・最適化、および(2)電解質溶液(溶媒と支持電解質)の選択、について検討した。(1)については、ダイヤモンド電極と白金電極からなる二室型セルを用い、二酸化炭素をバブリングによって電解質溶液に溶解させた。その後、定電圧(-1.5V、-2.0V)を印加し、電流値の変化と気体発生量をモニターした。試験後は、発生気体と二酸化炭素の減少量から電解還元効率を算出した。最適な電圧は-1.5Vであると結論した。さらに電極間の距離と電解効率の関係性について考察し、電極間が短いほどよいことが分かった。発生気体の同定をガスクロマトグラフ(本研究室の設置)によって、電解液をHPLCによって行い、最適な電解還元の条件を確立した。(2)については、電解質溶液を調整するための溶媒を選択した。初めに、二酸化炭素の溶解度が高いメタノールをアルコールを用いた。さらに、他のプロトン性溶媒、非プロトン性溶媒(DMF,アセトニトリルなど)の検討も行った。支持電解質は、NBu4+, NEt4+, ClO4-, PF6-, BF4-等を検討したが大きな違いは見られなかった。現在、生成気体の溶媒依存性の検証について検討している。平成23年度は下記について検討した。・電解還元により生成したCOとH_2を耐圧容器(本研究室備品)に導入し、Cu/ZnO触媒(市販)存在下で高温(200度)においてメタノールおよびジメチルエーテル生成反応を行った。・電解還元により得たCOとH_2以外の不純物は、ガス分離膜(市販、セラミック製)を用いて除去を行った。・生成したメタノールおよびジメチルエーテルを、蒸留によって分離・精製した。・液体燃料の生成量と反応に要したエネルギー量の関係を算出した。・ダイヤモンド電極表面をアミン、イオン液体、ポリアニリンなどで修飾し、還元効率を調べた。その結果、ダイヤモンド電極単体に比べて還元効率の向上が見られた。・ダイヤモンド電極のボロンドープ率の変化が還元効率や還元生成物に与える影響について検討した。その結果、ボロンドープ率が高いほど、ギ酸の生成効率が向上することがわかった。また、ギ酸以外の生成物は低電位ではほとんど存在せず、生成物の選択性が高いことが明らかになった。一方、高電位ではギ酸の生成効率が激減し、水素が主生成物として生成した。一酸化炭素やメタンもわずかに生成した。・本研究では、ダイヤモンド電極が選択性の高い電解還元反応を与えることを初めて明らかにした。本年度は下記について検討を行った。・太陽電池パネル(本研究室設備)と電解還元セルの電源を接続した。また周辺装置を組み立てた(太陽電池パネルの出力は一枚当たり125 Whであり、電解還元セルを十分に駆動させることができる)・太陽光エネルギーを駆動力とした電解還元の実施した。・天気による発生電力の変化を確認した。・電解還元を行うための必要な電力以外を貯蓄するバッテリーを設置した。・貯蓄した電力を用いて、夜間に電解還元を行う。最終的に24時間稼働する電解還元システムに構築を図った。・使用した太陽光エネルギーと生成した液体燃料エネルギー変換効率の算出を行った。また、本年度はさらに研究を発展させて下記を行った。・BDD電極のボロンドープ率を変化させてCO2還元に対する影響を行った。その結果、ボロンドープ率が低いほど、高効率でCO2が還元されることがわかった。

一方、単位時間あたりの(CO2還元生成物の)生成量はボロンドープ率が高いほど、多いことがわかった。また、BDD電極表面をイミダゾール類縁体で修飾した電極を作製し、CO2還元を行った。その結果、修飾前では高電圧でしか生成しなかった酢酸が、修飾語では低電圧でも生成することが明らかになった。計画した内容については早めに達成し、翌年度の内容に進んでいるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は研究計画に従い、また研究を進めていく中で新しく見つかった興味深い結果についてはそれを発展させていく予定である。
テトラチアフルバレンの積層化による新規電子供与体の開発

平面構造でかつ四カ所の結合可能な部位を有するテトラチアフルバレン(TTF)ユニットを分子内で積層するうえで,二架橋シクロファン型,四架橋並行型,及び四架橋交差型などの様式が考えられるが,本研究では二架橋シクロファン型を中心に(1)架橋鎖の異なるTTFファンの合成とラジカル塩作成,(2)三層TTFファンへの展開,(3)二架橋テトラセレナフルバレン(TSFファン)への拡張を検討した。(1)に関しては,架橋鎖がメチレンジチオからテトラメチレンジオ基までのTTFファンの合成に成功し,TTFユニット間の相互作用をサイクリックボルタメトリ(CV),電子吸収スペクトル(UV)測定,及びX線構造解析により検討した。その結果,相互作用は架橋鎖長に大きく依存することが明らかとなり,架橋鎖が長くなると相互作用が弱くなる傾向が見られた。また,これらのうち,エチレンジチオ架橋体の電解酸化により,TTFファン系電子供与体で最初の金属的な伝導性挙動を示すラジカル塩が得られた。一方,(2)についても,様々な合成ルートを検討した結果,最初の三層TTFファンの合成に成功し,その構造と物性を,CV,UV,及びX線構造解析により明らかにした。さらに,(3)については,比較的原料合成の容易なTTFファン系とは異なり,標的化合物の合成自体が極めて困難であることが予想されていたが,合成法を徹底的に検討した結果,アセチレン化合物を出発原料に用いる環化反応がこの系の化合物の合成に対して極めて有効であることが明らかとなった。実際,ジアセチレン化合物を用いることにより,ワンポットでTSFファンの直接の前駆体が良好な収率で得られ,さらに少量ではあるが,初の二架橋TSFファンの合成にも成功した。
テトラピロール中間体による植物免疫制御機構の解明

5-アミノレブリン酸(ALA)はテトラピロール代謝経路の前駆体で、ALAを植物に投与するとテトラピロール代謝経路を昂進させる働きを持つ。さらに、ALAは、植物のバイオマス向上や光合成能力の向上をもたらし、低温・塩といった環境ストレスへの耐性を強化する効果を持つ。本研究では、ALAが植物の免疫応答の強化にも効果を持つかどうかを検討した。免疫応答の過程で生じるカロースやグルコシノレート類代謝物の蓄積については明確な効果を確認することができなかったが、それに関わる種々の遺伝子発現調節には効果を持つことを明らかとした。葉緑体のテトラピロール代謝の変転は、多様なプラスチドシグナルを生成する。テトラピロール代謝に関わる遺伝子変異体についてトランスクリプトームのデータを分析したところ、免疫応答に似た防御反応の誘導に関わることがわかった。一方で、テトラピロール代謝経路を昂進させる物質として5-アミノレブリン酸(ALA)が知られている。ALAは農業面での利用が盛んで、作物の成育や塩ストレス耐性の向上を促す。本研究では、植物にALAを投与することで、免疫応答の強化をもたらすかどうかを分子レベルで解析することを目的とする。平成25年度は、ALA投与によって植物の免疫応答が強化されるかを明らかとする計画であった。ALAを投与した後、植物の免疫応答を誘導するflg22を与え、免疫応答の指標であるPR1遺伝子の発現解析とカロース蓄積の定量を行った。PR1の遺伝子発現は、ALA+flg22投与区において上昇した。しかしながら、カロース蓄積に関しては、ALA投与の有無による差異は見られなかった。ALAは投与の仕方によって効果が異なることが知られている。また、実験植物のシロイヌナズナについては、ALA投与による遺伝子発現の解析事例はあるが、生理応答への効果についての報告例は少ない。そこで、ALAの投与方法に問題がある可能性も考えられたため、その方法ついて再検討を行った。ALAの一般的な生理的効果として、植物個体の重量増加が知られている。この点を指標として、ALAの投与方法を検討した。シロイヌナズナ幼苗を使って、個体重量の増加に効果のある方法を調べた結果、ALA含有緩衝液による浸潤法を使った投与であることがわかった。さらにALAの濃度に依存して重量増加がみられることもわかった。現在、この方法をもとに、ALAが免疫応答の強化に効果があるか調べている。一方で、テトラピロール代謝経路を促進させる物質として5-アミノレブリン酸(ALA)が知られている。本研究では、植物にALAを投与することで、免疫応答の昂進をもたらすかどうかを分子レベルで解析することを目的とした。ALAは作物自体の重量の増加をもたらす効果があるが、分子レベルでの研究が進んでいるシロイヌナズナではその効果について調べられていない。そこで、シロイヌナズナへのALAの投与方法の検討を踏まえて、個体重量が増加するかを調べた。シロイヌナズナ幼苗にALAを一定期間投与し、その後の生育状況を観察したところ、わずかではあるがALA投与による個体重量の増加を確認することができた。最終年度では、上記のALA投与方法を利用して、植物の免疫応答の昂進に効果があるか調べた。ALAの免疫応答の昂進効果に加えて、免疫応答の補足効果を調べるために、CAS遺伝子ノックアウト変異体(cas)を使用した。casは免疫応答の一部が欠失した変異体で、flg22(病原性エリシターの一種)処理によるカロース蓄積や一部の防御関連遺伝子の発現誘導が欠失する。シロイヌナズナの野生型およびcasを使用して、ALA投与による免疫応答の昂進、補足効果を検討した。防御関連遺伝子については、ALA投与による昂進効果は確認することができたが、補足効果は見られなかった。カロース蓄積に関しては、昂進効果、補足効果ともに見られなかった。これらの結果から、免疫応答におけるALAの効果は、遺伝子発現レベルでは影響するが、カロース蓄積といった代謝変化には影響が見られない可能性が示された。植物生理学5-アミノレブリン酸(ALA)の生理的な効果は、園芸作物や農作物において効果的であることが知られており、多くの報告事例がある。一方で、実験植物であるシロイヌナズナは、分子レベルでの情報が蓄積されていることを理由に本研究の実験材料として選択したが、シロイヌナズナへのALAの生理的な効果はこれまでにほとんど報告されていない。本研究において、遺伝子発現レベルでの効果は確認することができたが、生理的な効果を観察するためには、ALAの投与方法の再検討が必要であった。そのため、当初の計画より遅延が生じた。

5-アミノレブリン酸(ALA)の投与法の再検討によって、シロイヌナズナへの効果的な方法を見出した。この方法を利用して、ALAによる免疫応答の強化に効果があるかを明らかとする。一方でALA投与によって免疫応答が強化されるかどうかを評価するのが困難である可能性もあるため、免疫応答における種々の反応を相補できるかどうかについても同時に検討する。それを調べるために、免疫応答の制御に関わるCASを利用する。CASは葉緑体タンパク質で、その遺伝子ノックアウト変異体であるcas-1は、flg22によってもたらされる、葉緑体Ca2+上昇、防御関連遺伝子の発現上昇、カロース蓄積、気孔閉鎖、サリチル酸の蓄積上昇といった反応が抑制される。ALAの効果をより明確化するために、ALAを投与したcas-1変異体に免疫応答を誘導し、どういった機能が相補されるかを特定する。これらのデータをまとめ、ALAによる免疫応答への効果を明確化する。当初想定していた計画どおりに結果を得ることができず、実施途中で計画変更を余儀なくされた。結果的には、5-アミノレブリン酸の投与法を改善することで対応策を見出すことができたが、計画外の実施により研究の遅延が生じたため、未使用金となった。25年度に実施できなかった5-アミノレブリン酸(ALA)投与による免疫応答の強化の効果を検証するにあたり、より確実な論証を得るために、免疫応答の指標の1つであるサリチル酸の測定を加える。それは、ALAの効果を及ぼす生理現象を多面的に捉える必要性を感じたことによる。サリチル酸の測定にHPLCを利用するため、その測定に必要なカラム・試薬等の必要備品に未使用分を充当する。また、26年度は、トランスクリプトーム解析と代謝解析を重点的に行う。26年度の使用計画は、当初の予定通り行う。
電子スピン共鳴法による新しいドナー・アリセプター相互作用の研究

1.種々のCu(【II】)キレート錯体のESRを測定し、電子スペクトルその他のデータと比較して、それらの構造を研究した。とくにCu[(β-dike)(diam)]X(β-dike=β-ジケトナートイオン,diam=N置換エチレンジアミン)および[Cu(daco)【_2】]【X_2】(daco=1,5-ジアザシクロオクタン)について、前者については溶液中の著しいソルバトクロミズム,後者については固体の異常なサーモクロミズムが、それぞれの系における錯体と溶媒分子や陰イオンとのドナー・アクセプター相互作用によるものであることを、ESRの結果を用いて検証した。(曽根・福田)2.種々のN,N ́-2置換ビアクリジニウム塩類・ビキノリニウム塩類を合成し、溶液中光照射下で対アニオンからカチオンへの電子移動反応、結晶中加圧下での分子内・分子間電子移動反応に及ぼす構造の影響を検討した。また種々のパラ置換メソテトラフェニルポルフィリンとそのコバルト錯体を合成し、求核試薬との反応性を研究した。軸配位子となり得る試薬と金属と相互作用には試薬のpKaとの相関が認められ、またメソ位のフェニル核はポルフィリン環とほぼ直交しているのに、なおパラ位の置換基の影響が認められた。さらにC-C結合のラジカル開裂に及ぼす光・熱・圧力等の影響をビス(ベンゾフラノニル)類についてESRによって研究した。(前田)3.ヨウ素およびセシウムと黒リンとの層間化合物の存在を確認し、その構造、電導性などを明らかにした。またAgaTCNQをアクセプターとする数種の電荷移動錯体を合成し、その結晶構造、電子物性を明らかにした。さらに分子内プロトン移動型分子を数種類合成し、プロトンと電子との相互作用の可能性を検討した。両者が強く結合した系を見出すことができれば、全く新しい物性の出現が期待できることがわかった。(丸山)1.種々のCu(【II】)キレート錯体のESRを測定し、電子スペクトルその他のデータと比較して、それらの構造を研究した。(丸山)1.[Cu(N,N,N′,N′-テトラメチルエチレンジアミン)(β-ジケトナト)秤Cl【O_4】の一般式で表わされる銅錯体を多数の有機溶媒に溶解した時に生ずる電子スピシ共鳴(以下ESRと略)の変化を系統的に研究した。その結果、平面型錯イオンの上下から溶媒分子が結合する際の溶媒のドナー性の強さと、配位子上の置換基の電子的効果が組み合わさってESRのg||値と錯体の立体構造(テトラゴナル性)を決定し、從って両者の間には密接な関連があることがわかった。以前に電子スペクトルにもとずいて提案されたこれら錯体の構造モデルは、これによってさらに明瞭な形で裏付けられた。(曽根・福田)2.(1)N,N-置換ビアクリジニウムおよびビキノリニウム陽イオン類の励起状態における電子移動に及ぼす構造の影響を知るため、蛍光の消光と光照射下でのESRの測定を行い、縮合している環の数やメチル基の位置などの効果について種々の規則性を認めた。基底状態における電子的還元についても電気化学的に検討した。(2)ビアクリジニウム塩類固体を加圧する時の電子移動の容易さについて主としてESRによって研究し、若干の還元物を単離同定した。(3)メソテトラフェニルポルフィリン置換体のコバルト錯体が、光照射下で可逆的に有機ラジカルを生成することを認め、また新種の低温サーモクロミズムを発見した。

(4)ビスクマラニル誘導体の加熱・加圧による着色現象を、主としてESRによって研究した。(前田)3.新有機化合物AzaTCNQをアクセプターとする電荷移動錯体のうち、【(TMTSF)_2】AzaTCNQは室温から150Kの間で金属的挙動を示すことを、電気伝導、熱起電力およびESRの測定によって確かめた。また、黒リン単結晶に気体のヨウ素を反応させて生ずる層間化合物は80K以下で金属的挙動を示すので、そのESRによる研究を企画している。(丸山)
遷移金属触媒を用いたボラサイクルの新規合成法の開発

1年目の研究として新規ボラサイクル合成法を開発する傍ら、同様の反応をホウ素以外のヘテロ元素にも展開し、ケイ素挿入反応を実現する検討を行った。その結果、銅触媒および塩基存在下ベンゾフランに対しジシラン反応剤を作用させることで、フラン骨格の開環を伴うシリル化反応が温和な条件下進行することを偶然見いだした。本反応で用いるケイ素反応剤としては1,2-di-tert-butyl-1,1,2,2-tetramethyldisilaneが最適であり、他のジシランやシリルボランは有効ではなかった。このジシランは過去に合成報告はあるものの、有機合成において反応剤として用いられた例は無く、他の反応へのさらなる適用も期待される。溶媒が本反応に与える影響は極めて大きく、THFまたはピリジンを溶媒として用いた時にのみ生成物が得られた。収率の向上を目指してさらなる検討を行ったところ、THFとピリジンを3:1の体積比で混合した共溶媒系が特に有効であった。本反応は、ジシランと銅塩から系中で生じたシリル銅種による付加-脱離型の機構で進行していると考えられ、理論計算により想定反応機構が妥当であることも確認した。なお、反応剤としてシリルリチウムを用いた同様の反応をStuder(独)が報告しているが、シリルリチウムの極めて高い反応性に由来して基質適用範囲が限られるという欠点があった。一方本反応では、シリル銅種はシリルリチウムと比べて反応性が穏やかであるため、クロロ基などのハロゲン原子も共存可能であった。生成物はビニルシランとして十分な反応性を有しており、パラジウム触媒を用いたヨードアレーンとのクロスカップリング反応が良好な収率で進行した。研究計画では新規ボラサイクル合成法の開発を目指していたが、これについては未だ達成できていない。しかし、検討の途中で偶然にもジシラン反応剤の興味深い性質を見いだしただけでなく、活性化基を用いずとも銅触媒によってベンゾフランを開環できることも発見し、多くの予期せぬ成果が得られた。ベンゾフラン骨格の開裂を伴う触媒的なシリル化反応はこれまでに例がなく、ヘテロ芳香環の骨格変換反応の新たな方向性を示すものであると言える。さらに、反応に用いた1,1,2,2-tetramethyl-1,2-di-tert-butoxydisilaneは、その有用性が評価されたことで試薬会社による市販が開始されており、社会的インパクトの大きい研究成果であることは疑いようがない。ベンゾフランの開環シリル化で得られた多くの知見は、遷移金属触媒を用いたボラサイクル合成法を開発する上で多くの示唆を与えるものである。これらの理由から、本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。今回、シリル銅がベンゾフランを容易に開環可能であることを見いだしたが、同時期にStuder(独)らはシリルリチウムを用いたベンゾフランおよびインドールの開環シリルを報告している。これらの知見を踏まえると、シリル銅に類似の化学種であるボリル銅を用いたベンゾフランやインドールの開環ボリル化も十分可能であると期待できる。当初の計画において、ボリル銅種の1,2-付加に基づくインドール骨格の開環には、窒素原子上のスルホニル基および3位のエステル基といった複数の電子求引性基が必要であると予想していた。一方、Studerの開環シリル化ではインドール骨格に電子求引性基を導入せずとも反応が進行しているため、最低限の置換基のみを有する単純なインドール類の方が開環官能基化においてより有利である可能性がある。当初の想定にとらわれることなく柔軟に基質を選択することで、インドール類の開環ボリル化と続く閉環によるホウ素挿入反応の実現を目指す。単純なインドール類でのホウ素挿入を達成した場合、電子的摂動の程度が小さいアザボリン骨格が得られるため、電気化学的性質や光物性などを測定してマテリアルへの応用可能な分子を探索する。

生成物はビニルシランとして十分な反応性を有しており、パラジウム触媒を用いたヨードアレーンとのクロスカップリング反応が良好な収率で進行した。研究計画では新規ボラサイクル合成法の開発を目指していたが、これについては未だ達成できていない。しかし、検討の途中で偶然にもジシラン反応剤の興味深い性質を見いだしただけでなく、活性化基を用いずとも銅触媒によってベンゾフランを開環できることも発見し、多くの予期せぬ成果が得られた。ベンゾフラン骨格の開裂を伴う触媒的なシリル化反応はこれまでに例がなく、ヘテロ芳香環の骨格変換反応の新たな方向性を示すものであると言える。さらに、反応に用いた1,1,2,2-tetramethyl-1,2-di-tert-butoxydisilaneは、その有用性が評価されたことで試薬会社による市販が開始されており、社会的インパクトの大きい研究成果であることは疑いようがない。ベンゾフランの開環シリル化で得られた多くの知見は、遷移金属触媒を用いたボラサイクル合成法を開発する上で多くの示唆を与えるものである。これらの理由から、本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。今回、シリル銅がベンゾフランを容易に開環可能であることを見いだしたが、同時期にStuder(独)らはシリルリチウムを用いたベンゾフランおよびインドールの開環シリルを報告している。これらの知見を踏まえると、シリル銅に類似の化学種であるボリル銅を用いたベンゾフランやインドールの開環ボリル化も十分可能であると期待できる。当初の計画において、ボリル銅種の1,2-付加に基づくインドール骨格の開環には、窒素原子上のスルホニル基および3位のエステル基といった複数の電子求引性基が必要であると予想していた。一方、Studerの開環シリル化ではインドール骨格に電子求引性基を導入せずとも反応が進行しているため、最低限の置換基のみを有する単純なインドール類の方が開環官能基化においてより有利である可能性がある。当初の想定にとらわれることなく柔軟に基質を選択することで、インドール類の開環ボリル化と続く閉環によるホウ素挿入反応の実現を目指す。単純なインドール類でのホウ素挿入を達成した場合、電子的摂動の程度が小さいアザボリン骨格が得られるため、電気化学的性質や光物性などを測定してマテリアルへの応用可能な分子を探索する。
適応制御を用いた情報圧縮のための最適符号化システムの構成とその応用に関する研究

全極形の信号過程を仮定する従来の予測符号化を見直すことによって、量子化器の影響を低減する道を探り、次に信号過程を極零型に拡張しその入力を求めて量子化伝送する事によって、より広い範囲の信号に適用可能な伝送方式を提案した。この時の入力推定に適応制御システムの手法を用いる。具体的には、量子化器の非線型性に関して新たな解釈を与え、情報圧縮符号化システム全体を一つの未知時変系としての制御対象とみなした上で、符号化問題を、適応システム理論の枠組内で定式化し直す。その際、制御対象の状態ベクトルを状態観測器を通じて適応制御システムに帰還するが、二つの量子化器を用いることによって、理論上、最適符号化システムの構成が可能となることを示した。実際による検証が本年の最大の課題であった。音声々で手書き信号について符号化の実験を計画した。夫々のデータ・ベースについては、他の符号化方との比較評価のために共通のものが必要となるので、既に用意されているものを利用した。促って実際には、シミュレーション・プログラムの作成(C-言語を使用)と、実験結果の解析、整理を行った。特に、二段量子化器の効果を、電送情報量との関連において、従来からの種々の符号化方式と比較評価したが、予想通りの良い結果が得られた。特に音声に関する研究成果は、昭和63年10月27日の電子情報通信学会の研究会で"Speech Coding by Model Reference Adaptive Control"(SP88-73)と題して発表された。
3次元放射伝達シミュレータによる北方森林物理量のリモートセンシング手法の開発

平成12年度にはミズナラ・イタヤ類をはじめとする樹木から成る北海道大学苫小牧研究林にて、係留型の気球によるステレオ写真撮影から林冠の3次元形状を得て、その形状と林床、個葉などの構成要素の分光特性とを用いて、基本的な植生の放射伝達モデルであるSAILモデルにより、森林からの反射係数を算出した。また、比較的構成要素の少ないアラスカの黒トウヒ林で同様に3次元形状と構成要素の分光特性から反射係数を算出して、ランドサットETMデータと比較した。平成13年度には、これらの内、アラスカ北方林について、樹木形状モデルAMAPにより、樹木の形状のモデルを高精度化し、反射係数をSAILモデル、AMAP組み込みモデル、ランドサット間での比較を行った。SAILモデルは森林を均一な媒体と仮定するのに対し、AMAP組み込みモデルでは森林を幾何学的な形状で記述している。構成要素の分光特性は、両モデルで共通の実測データを用いた。その幾何学的形状は実測データに基づいている。今回はAMAPから、林冠の形状を組み込んだが、枝や葉の細部の形状までのモデル化は行わなかった。その結果、AMAP組み込みモデルによるSAILモデルからの大きな改善は確認できなかった。今後、より詳細な構造をモデルに組み込んでいくとともに、方向性反射特性の検証等AMAP組み込みモデルの有効性を検討していく必要があるといえる。また衛星データとモデル計算を比較する際の大気補正の高精度化を行うことも今後の課題である。ミズナラ・イタヤ類をはじめとする樹木から成る北海道大学苫小牧演習林にて夏期に、係留式の気球を用いてステレオ写真撮影を行った。林床に基準点を置くと、写真に基準点が写らないので、演習林保有のクレーンを用いて、林冠部に基準点を配置し、その3次元座標もクレーンのシステムにより得た。撮影した写真について、ディジタル画像化、標定計算の後、ステレオマッチングによる林冠の3次元形状の抽出を試みた。ステレオマッチングは、基本的にはタイ国熱帯湿地林で検証された面積相関法のアルゴリズムを用いたが、相関窓の大きさについては本画像にあったものを選定した。その結果、200m×200mの範囲での林冠の3次元形状を得ることができた。これと併せて、林床、個葉の分光測定を行い、構成要素の分光特性と林冠の3次元形状データとを入力データとして、基本的な植生の放射伝達モデルであるSAILモデルにより、上方への反射係数を算出した。36点でのランドサットETM+データと比較し、定性的な評価をしたところ、おおむね合っていた。合わない要因としては、森林の複雑な形状とそれに伴う反射特性を、SAILモデルの入力パラメータによって表せないことが大きいと考えられる。また、比較的構成要素が少ないアラスカ北方林についても同様な観測、計算を行い。両者のスペクトルの違いについて構成要素の分光特性と構造特性との違いから検討をした。来年度は、定量的な評価、方向性反射特性の評価のために、ステレオ写真から得られた3次元形状と樹木の形状モデルを用いた、モンテカルロ法による放射伝達シミュレータの構築を行う。(676字)平成12年度にはミズナラ・イタヤ類をはじめとする樹木から成る北海道大学苫小牧研究林にて、係留型の気球によるステレオ写真撮影から林冠の3次元形状を得て、その形状と林床、個葉などの構成要素の分光特性とを用いて、基本的な植生の放射伝達モデルであるSAILモデルにより、森林からの反射係数を算出した。
羊膜の生物学的特性の解析及び再生医療への応用

1)羊膜上皮、間葉系細胞、臍帯間質細胞を超低付着培養ディッシュにて浮遊培養することで自己複製能(self-renewal)があるsphereを回収できた。そのsphereは、幹細胞マーカーのNanog, Oct3/4, SSEA4の遺伝子発現を遺伝子レベル(RT-PCRによる)、タンパクレベル(ウエスタン、免疫染色による)で発現していることが明らかになった。2)国立がんセンター清野透博士との共同により,E6E7及びhTERT、bmil, cyclin inhibitorなどをウイルスにより導入し、羊膜上皮細胞、羊膜間葉系細胞、臍帯間葉系細胞の11株の不死化に成功した。11株の中からPDL50を超えても増殖能・形態に変化のない株を選出し、骨、軟骨、脂肪細胞などへ分化誘導することに成功した。3)我々が開発したヒト乾燥羊膜を1)翼状片除去後、2)緑内障における眼房水トンネル形成術等の眼表面再建術に臨床応用し、手術時間の短縮、治療が困難なより大きな組織欠損部に対応可能となるなどの利点が示された。4)乾燥羊膜(加工羊膜)の、i)乾燥羊膜の上皮面は組織との癒着抑制に働き、間質面は組織付着性がよく、また上皮面であってもスカフォールドとして働き、眼結膜の病変切除部に移植した乾燥羊膜上に結膜細胞が増殖被覆することが明らかになった。ii)生羊膜に比べ扱い易く、皺が発生しにくい、適した大きさ・形状に容易にカットでき、手術時間の短縮、治療が困難なより大きな組織欠損部に対応可能となるなどの利点が示された。iii)ヘルペス性角膜炎を治療するために疎水性の抗ウイルス剤を可溶化するためのポリマーを開発した。可溶化した抗ウイルス剤を乾燥羊膜に含浸させ、軟膏剤との治療効果を家兎で比較すると同程度の効果が見られた。羊膜細胞の幹細胞の同定と分離のためにsphere形成能を用いた幹細胞の分離を試みた。具体的には分離した羊膜上皮、間葉系細胞、臍帯間質細胞を超低付着培養ディッシュにて浮遊培養しsphereの形成条件を検討した。同時に三次元培養でありながら細胞接着刺激を与えないMebiol Gel内においてもsphere形成を試みた。更に形成されたsphereを回収後に分散させ、再度超低付着培養ディッシュにて浮遊培養し再びsphereを形成する自己複製能(self-renewal)があるか否かを検討した。その結果、自己複製能を有するsphereを回収でき、幹細胞マーカーのNanog, Oct3/4, SSEA4の遺伝子発現をRT-PCRまたはウェスタンブロット法、免疫組織染色にて検討した結果、いずれの遺伝子も発現していることが明らかになった。またこれらの因子について、マウスのES細胞との発現強度を比較検討した結果、マウスES細胞と同等の発現強度が見られた。マトリジェル、乳酸-ポリエチレングリコール含有の合成高分子ポリマー上に、sphere由来細胞を播種し、肝、心筋、軟骨細胞への分化誘導をかけ、細胞種(羊膜上皮、間葉系細胞、臍帯間葉系細胞)による誘導を検討した結果、軟骨細胞、骨細胞、脂肪細胞などに分化誘導する可能性が明らかになった。また高密度で播種すると、自らfeederとなることでディッシュとの接着を回避させると浮遊培養と同じようなsphere形成が見られることから、高密度で播種し、sphere様のコロニーが形成されるか否かを検討した結果、上記のspheroidと同様にsphere形成が見られ、自己複製能が見られた。このように、羊膜細胞からにsphere

形成能のある幹細胞が同定でき、幹細胞を分離できる可能性が示唆された。1)羊膜細胞の不死化及び臨床への応用:羊膜による個体差などから実験の誤差等が生じるのを軽減するためと、羊膜由来細胞を不死化し細胞株を確立するために、国立がんセンター清野透博士との共同により,E6E7及びhTERT、bmil, cyclin inhibitorなどをウイルスを用いて導入し、羊膜上皮細胞、羊膜間葉系細胞、臍帯間葉系細胞の11株の不死化に成功した。11株の中からPDL50を超えても増殖能に変化のない株を選出した。現在、PDLについては30を超えた細胞も出てきている。形態に関する変化は不死化成立当初と比較し現時点では認められなかった。これらの株について造腫瘍性が無いことを動物実験にて確認し、分化誘導を試みた結果、骨、軟骨、脂肪細胞などへ分化誘導することに成功した。2)我々が開発したヒト乾燥羊膜については、富山大学附属病院倫理委員会において既にその臨床使用が承認されているので、羊膜を手術室にて無菌的に採取し、その後の操作は研究室内に設置されたGNP準拠のクリーンルームにて行い、乾燥過程のみ無菌的操作でない為、臨床使用の前にγ線滅菌を施し、眼結膜の病変切除部に移植した。その結果、乾燥羊膜上に結膜細胞が増殖被覆することを確認した。また乾燥羊膜を、翼状片除去後、緑内障における眼房水トンネル形成術等の眼表面再建術に臨床応用した結果、手術時間の短縮、治療が困難なより大きな組織欠損部に対応可能となるなどの利点が確認された。このように、乾燥羊膜は、適した組織への移植により、より多面的な臨床応用が可能となることが示唆された。加工羊膜(乾燥羊膜)の臨床への応用のための以下の基礎研究を行った。i)乾燥羊膜を位相差電子顕微鏡を用いた接着斑などの構造解析、免疫組織染色法による解析により、開発乾燥羊膜の生物学的特性を検討した結果、乾燥羊膜の上皮面は組織との癒着抑制に働き、間質面は組織付着性がよく、また上皮面であってもスカフォールドとして働き、眼結膜の病変切除部に移植した乾燥羊膜上に結膜細胞が増殖被覆することが明らかになった。ii)乾燥羊膜の生物学的特性を生かしより適した疾患へのより良い使用法を模索した結果、翼状片除去後、緑内障における眼房水トンネル形成術等の眼表面再建術に臨床応用に適していた。従来の生羊膜に比べ非常に扱い易いので、皺が発生しにくい、適した大きさ・形状に容易にカットでき、手術時間の短縮、治療が困難なより大きな組織欠損部に対応可能となるなどの利点が明らかになった。iii)薬物徐放性機能を有するヒト乾燥羊膜治療デバイスの開発抗ウイルス剤(アシクロビル)をヒト乾燥羊膜に内包させたることによりヘルペス性角膜炎に効果を示す徐放剤パッチを作製し、薬物内包P(VLA-co-VAL)ミセルの羊膜への含浸方法の検討と徐放の最適化をはかった。その結果、ポリマーに包接されたアシクロビルは安定で、保存中沈殿等は観察されなかった。また、ポリマーによるアシクロビルの可溶化は可能であるが、3mg/mlが現状のポリマー濃度では上限となることが明らかになった。iV)薬物内包P(VLA-co-VAL)ミセルを含浸したヒト乾燥羊膜のヘルペス性角膜炎における治療効果を解析した。
Ｒ／Ｓポックスダイアグラムの散布形状によるトラフィックの異常検知

現在重要なインフラとなっているインターネット上で悪意あるトラフィックが疎通した場合、これは異常トラフィックとして検知できる。インターネットトラフィックはランダム時系列であり、異常トラフィックが混在していないときには2次の自己相似過程に従っている。R/Sポックスダイアグラムはこの自己相似パラメータ推定に用いられるものであるが、異常トラフィック混在時には独特な散布形状を呈する。本研究ではこの散布形状を異常トラフィック検知に援用し、異常トラフィックを検知し得ることを見出した。本申請課題はR/Sポックスダイアグラムの散布形状に注目して、トラフィックの異常検知を試みようとするものである。本研究の主たる意図はハーストパラメータの推定ではなく、R/Sポックスダイアグラムの散布形状に注目した異常トラフィックの同定の試みである。悪意あるトラフィックが多く疎通する現状において、異常トラフィックの同定は今後のインターネットの発展に寄与し得る有用な研究の一つとなる。ターゲットに向けて悪意あるアクセスを意図する場合、脆弱なポートを探る目的でsynパケットによるポートスキャンが実行されることが多い。しかし近年、スキャン検知を逃れる方法として、synパケットを用い、低レートで周期的にスキャンをする方法も取られる。低レートスキャンは単なるレベルシフトとしての検知は困難である。そこで本研究では、低レートであるが周期的となるsynパケットフローの周期に着目し、この周期推定にR/Sポックスダイアグラムの特徴的散布形状を用いてみることを試みた。この特徴的散布形状モードは人間の大腿部の脚形状に類似することから、本研究ではこれをR/Sポックスレッグライン(R/S Pox Leg-Line)特性を名づけた。初めに、シミュレーショントラフィック生成によりR/Sポックスレッグライン特性の特徴を把握し、これを参照しつつ、キャンパスにおいて取得された実トラフィックデータに対するレッグライン特性を調べてみた。この結果synパケットによる低レートスキャン攻撃の検知とその周期推定に、本提案法は有効であることを確認できた。本提案による方法は単なる周期推定のみを意図したものではなく、R/Sポックスダイアグラムの形状変化から、トラフィック状態の自己相似性からの推移の程度も同定できる可能性を有していて、今後はトラフィック異常検知のみならず、融通性のあるトラフィック状態同定法として活用し得る。本研究ではインターネット上で疎通している「異常」トラフィックの検知を目的とし、R/S解析で用いられるポックスダイアグラムの特徴的な形状変化に着目することとした。R/S解析は、ランダム過程が自己相似性を示すときの自己相似パラメータHの推定に用いられる方法の一つで、Hはポックスダイアグラム上での回帰直線の傾きとして求められる。疎通トラフィックにフラッド攻撃やスキャンなどの悪意あるトラフィックが混在しているときには、R/Sポックスダイアグラムが特徴的な散布形状を呈する。昨年度までの実績報告では低レートのポートスキャンに対し、R/Sポックスダイアグラムがその途中で折れ曲がりを呈し、この折れ曲がり点はスキャン周期Tに一致していることを述べた。折れ曲がりの形状は人間の脚部の折れ曲がりに類似していることに鑑み、これをR/Sポックスレッグライン特性と命名していた。当該トラフィック時系列は周期信号を含むランダム時系列と見なせるので、たとえばフーリエ解析によりその周期を見出せると考えられる。しかし実際にパワースペクトル解析を実施してみた結果、当該スキャン周期以外にも複数のスペクトルが認められ、スキャン周期を把握するという目的からは、R/Sポックスレッグライン特性に対する優位性は高くはなかった。本研究でのR/Sポックスダイアグラムの援用は、疎通トラフィックに異常がある場合と無い場合の両モードを検討できるという長所に注目したものであった。フーリエパワースペクトル解析の摘要は、自己相似パラメータ推定に用いるペリオドグラムの採用と同義であり、トラフィック時系列に周期成分が混在している場合であってもHの推定は可能である。本研究ではR/Sポックスダイアグラム援用とフーリエパワースペクトル解析との組み合わせにより、より高度な異常トラフィック検知の扱いの可能性を示すことができた。本申請課題はトラフィック時系列のランダム特性、特に定常ランダムとは異なる特性が重畳されたときのR/Sポックスダイアグラムの散布形状に注目してトラフィックの異常検知を試みようとするものである。ダイアグラムの散布形状は決定論的なトレンドや周期列の重畳によっても特徴的に変化することはシミュレーション時系列によって既に確認していたが、当年度は実トラフィックによってもこのことを確認した。具体的にはsynパケットによる周期的な攻撃トラフィックに注目し、種々の時系列パターンに対してR/Sポックスダイアグラムを導出してみた。この結果、トラフィックフロー量が急に増加するようなレベルシフトとフロー量増加が周期的に現れるような時系列に対する特徴的な変化が顕著に認められた。ネットワークトラフィックには自己相似性が認められる場合があることはよく知られていて、この自己相似性の程度を表す評価パラメータであるハーストパラメータHの評価法は複数提案されている。R/S解析もその一つで、この方法ではR/Sポックスダイアグラムを用いることから「グラフ的な方法」とも呼ばれることがある。自己相似過程は定常確率過程で、この過程に対するR/Sポックスダイアグラムは当該区間の時系列の累積範囲Rと標準偏差Sの両対数グラフ上でふくらみを有する右肩上がりのプロットになる。