hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トリセルラージャンクションを標的とする病原性レンサ球菌の組織侵入機構の解析

劇症型レンサ球菌感染症の発症過程において,化膿レンサ球菌は物理バリアである上皮細胞層の細胞間接着分子を傷害し,組織深部へ侵入する.これまでに,本菌がバリア機能の維持に重要なトリセルラータイトジャンクション(TCJ)から上皮バリアを突破する現象を見出した.本研究では,TCJバリアの機能維持に重要なLSRに着目し,LSRと相互作用する細菌因子を検索するとともに,本菌の上皮バリア突破機構との関連性を検証した.TCJ構成分子であるLSRの組換え体と反応する化膿レンサ球菌の菌体表層タンパク質を免疫沈降により回収し,ヒスチジン三連構造を有するHtpAをLSR結合分子として同定した.LSRとHtpAの相互作用はSPR解析およびELISAで評価した.また,腸管上皮細胞であるCaco-2をトランスウェルフィルターシステムで培養し,in vitro上皮バリアモデルとした.この上皮バリアモデルに,野生株とHtpA欠失株をアピカル部位から感染させ,細菌の下部チャンバーへの到達を上皮バリア通過能として評価した.その結果,HtpA欠失株の上皮バリア通過能は,野生株と比較して有意に低下した.また,化膿レンサ球菌感染細胞におけるZO-1,トリセルリン,オクルディンやE-カドヘリンなどの細胞間接着分子の分解は,HtpAの欠失により著しく抑制した.以上の結果から,化膿レンサ球菌はHtpAのLSR結合能を利用することで,TCJに優先的へ局在し,細胞間接着分子の傷害によりTCJから上皮バリアを突破することが示唆された.化膿レンサ球菌の表層タンパク質HtpAをLSR結合分子として同定し,両タンパク質の相互作用を確認した.また,化膿レンサ球菌の上皮バリア突破にはHtpAが関与することを明らかにしたため,おおむね順調に進展している.肺組織三次元モデルを構築し,HtpAが肺上皮バリアの破綻に及ぼす影響を検討する.また,劇症型レンサ球菌感染症の病態形成へのHtpAの関与をマウス感染モデルで検証し,感染防御抗原としての可能性についても検討する.劇症型レンサ球菌感染症の発症過程において,化膿レンサ球菌は物理バリアである上皮細胞層の細胞間接着分子を傷害し,組織深部へ侵入する.我々はこれまでに,本菌がバリア機能の維持に重要なトリセルラージャンクション(TCJ)から上皮バリアを突破する現象を見出した.また,化膿レンサ球菌による細胞間接着傷害には,溶血毒素による宿主プロテアーゼの活性化および本菌が産生するプロテアーゼが関与することを明らかにした.本研究では,皮膚のバリア機能維持に重要なデスモソームに着目し,本菌プロテアーゼによるデスモソームの破壊と皮膚病態形成機構の関連を検証した.表皮バリアの機能維持に重要なデスモグレイン1 (Dsg1)とデスモグレイン3 (Dsg3)の組換えタンパク質を作製し,臨床分離株の培養上清と反応させた.その結果,複数の臨床分離株培養上清によるDsg1とDsg3の分解が認められた.種々のプロテアーゼ阻害剤を用いて,化膿レンサ球菌が産生する分泌型システインプロテアーゼSpeBがDsg1およびDsg3の分解に関与することを証明した.また,SpeBによるデスモグレインの分解が皮膚病態形成に及ぼす影響をマウス経皮感染実験により検証した.その結果,野生株感染マウスでは,真皮への菌体の侵入とDsg1およびDsg3の破壊を認めた.一方,SpeB欠失株感染マウスでは,デスモグレイン構造が保たれ,菌体は表皮の表層部で観察された.以上の結果から,化膿レンサ球菌が産生するプロテアーゼSpeBは,デスモソーム構成タンパク質であるDsg1およびDsg3を分解することにより,膿痂疹などの皮膚感染症の発症に寄与することが示唆された.化膿レンサ球菌が産生するプロテアーゼと皮膚感染症発症の関連を証明した.また,トリセルラータイトジャンクション(TCJ)構成タンパク質であるLSRの組換え体を作製し,LSRと相互作用する化膿レンサ球菌の表層分子候補が挙がっているため,おおむね順調に進捗している.劇症型レンサ球菌感染症の発症過程において,化膿レンサ球菌は物理バリアである上皮細胞層の細胞間接着分子を傷害し,組織深部へ侵入する.これまでに,本菌がバリア機能の維持に重要なトリセルラータイトジャンクション(TCJ)から上皮バリアを突破する現象を見出した.本研究では,TCJバリアの機能維持に重要なLSRに着目し,LSRと相互作用する細菌因子を検索するとともに,本菌の上皮バリア突破機構との関連性を検証した.TCJ構成分子であるLSRの組換え体と反応する化膿レンサ球菌の菌体表層タンパク質を免疫沈降により回収し,ヒスチジン三連構造を有するHtpAをLSR結合分子として同定した.LSRとHtpAの相互作用はSPR解析およびELISAで評価した.また,腸管上皮細胞であるCaco-2をトランスウェルフィルターシステムで培養し,in vitro上皮バリアモデルとした.この上皮バリアモデルに,野生株とHtpA欠失株をアピカル部位から感染させ,細菌の下部チャンバーへの到達を上皮バリア通過能として評価した.その結果,HtpA欠失株の上皮バリア通過能は,野生株と比較して有意に低下した.

また,化膿レンサ球菌感染細胞におけるZO-1,トリセルリン,オクルディンやE-カドヘリンなどの細胞間接着分子の分解は,HtpAの欠失により著しく抑制した.以上の結果から,化膿レンサ球菌はHtpAのLSR結合能を利用することで,TCJに優先的へ局在し,細胞間接着分子の傷害によりTCJから上皮バリアを突破することが示唆された.化膿レンサ球菌の表層タンパク質HtpAをLSR結合分子として同定し,両タンパク質の相互作用を確認した.また,化膿レンサ球菌の上皮バリア突破にはHtpAが関与することを明らかにしたため,おおむね順調に進展している.トリセルラージャンクション(TCJ)構成分子であるLSRと相互作用する化膿レンサ球菌の菌体表層タンパク質を検索・同定する.同定したTCJ結合タンパク質の組換え体および遺伝子欠失株を作製する.また,同定したTCJ結合タンパク質とLSRの相互作用を解析し,TCJの破綻および菌体の組織侵入に及ぼす影響を検討する.肺組織三次元モデルを構築し,HtpAが肺上皮バリアの破綻に及ぼす影響を検討する.また,劇症型レンサ球菌感染症の病態形成へのHtpAの関与をマウス感染モデルで検証し,感染防御抗原としての可能性についても検討する.平成29年度にLSRと相互作用する菌体表層分子を検索し,MS解析による同定を行う予定であったが,LSRの組換え体作製に時間を要したため,MS解析による同定は次年度に行うように研究計画を修正した.このため,次年度使用額が生じた.平成30年度にLSR結合分子が劇症型レンサ球菌感染症の病態形成に及ぼす影響をマウスモデルで検討する予定であったが,培養細胞モデルを用いた感染実験に時間を要したため,マウス感染実験は次年度に行うように研究計画を修正した.このため,次年度使用額が生じた.
神経発達障害仮説にもとづく精神分裂病の分子遺伝学的研究

ニューロトロフィン3(NT-3)遺伝子、脳由来成長因子(BDNF)遺伝子、毛様体神経栄養因子(CNTF)遺伝子を候補遺伝子としてとりあげた。いずれも海馬を中心として中枢神経系に広く分布し、神経細胞の生存に関与し、分裂病の神経発達障害仮説の候補遺伝子と考えられる。NT-3遺伝子:プロモーター領域の-1232の位置にAからCの置換(A/-1232/C)を見出した。この頻度を調べるために、健常対照群92名について、PCR産物を制限酵素FokIで切断し検索したところ、Aアリルは88%、Bアリルは12%であった。この変異と分裂病との関連を検討したが、関連は見られなかった。また既に報告されている-1338がCではなく、Gであることを見出した。BDNF遺伝子:Proeschel et al.(1992)にもとづいてプライマーを作成し多型性を示すPCR産物を得たが、そのサイズは報告と異なり210bp前後であった。そこで塩基配列を調べたところ報告されているCAの繰り返し配列の前に、GCの繰り返し配列が挿入されていた。この多型と分裂病との関連は認められなかった。CNTF遺伝子:すでにnull mutationが報告されているので、この変異と分裂病との関連を検討した。138名の分裂病者と140名の対照について、当該領域を増幅し制限酵素HaeIIIによって切断した。その結果、分裂病群と対照群とにアリルの頻度に差はなかった。次に発症年齢25歳以下と25歳以上に分けた場合と、家族負因の有無で分けた場合で対照群との頻度を比べたが、いずれも差がなかった。したがって、CNTF遺伝子のこの変異が分裂病と何らかの関与をしている可能性は少ないと考えられた。神経発達障害仮説にもとづき、平成7年度は候補遺伝子として、神経成長因子ファミリー遺伝子群のニューロトロフィン-3(NT-3)遺伝子と脳由来成長因子(BDNF)遺伝子をとりあげた。そのうちNT-3遺伝子については、すでに先行研究において第一イントロン領域に2塩基繰り返し配列を発見し、これが精神分裂病と関連することをしめした。それにもとづきNT-3遺伝子の変異を検索した。すなわち一本鎖高次構造多型法と制限酵素断片長多型法を用いて、NT-3遺伝子の全アミノ酸コード領域(現在はまだ推定の第2エクソン)とプロモーター領域のAP-1結合部位およびTATAボックスを含む領域(第1エクソン,5'非翻訳領域も含む)の多型ないし変異を検索した。その結果、アミノ酸コード領域に3つの変異を見いだした。1つはGly-63がGlu-63に変わるミスセンス変異であり、他の2つはサイレント変異であった。(Pro-55とAsn65)。これとは別に、BDNF遺伝子についても検討した。Proeschel et al. (1992)にもとづいてプライマーを作成し、多型性を示すPCR産物を得たが、そのフラグメントサイズはProeschel et al. (1992)の報告とは異なり、210bp前後であった。そこでdirect sequenceとcloning sequenceを行った。その結果、報告されているCAの繰り返し配列の前に、GCの繰り返し配列(n=4-6)が挿入されていた。今後はこれらをさらに確認すると共に、精神分裂病との関連を検討したい。神経発達障害仮説にもとづき、平成8年度は候補遺伝子として、神経成長因子ファミリー遺伝子群のうちciliaryneurotrophic factor(CNTF)遺伝子をとりあげた。CNTFは海馬を中心として中枢神経系に広く分布し、神経細胞の生存に関与し、分裂病の神経発達障害仮説の候補遺伝子と考えられる。

CNTFには、すでにTakahashi et al.(1994)によって、null mutationが発見されている。そこでこの変異と分裂病との関連を検討した。138名の分裂病者と140名の対照について、当該領域をPCRによって増幅し、制限酵素HaeIIIによって切断した。これによって、wild type alleleは切断され、variant type alleleは切断されない。その結果、分裂病群と対照群とにアリルの頻度に差はなかった。次に発症年齢25歳以下と25歳以上に分けた場合と、家族負因の有無で分けた場合で対照群との頻度を比べたが、いずれも差はなかった。したがって、CNTF遺伝子のこの変異が分裂病となんらかの関与をしている可能性は少ないと考えられた。これとは別に、平成7年度に検討した脳由来成長因子(BDNF)遺伝子については、その結果を投稿し、受理された。ニューロトロフィン3(NT-3)遺伝子、脳由来成長因子(BDNF)遺伝子、毛様体神経栄養因子(CNTF)遺伝子を候補遺伝子としてとりあげた。いずれも海馬を中心として中枢神経系に広く分布し、神経細胞の生存に関与し、分裂病の神経発達障害仮説の候補遺伝子と考えられる。NT-3遺伝子:プロモーター領域の-1232の位置にAからCの置換(A/-1232/C)を見出した。この頻度を調べるために、健常対照群92名について、PCR産物を制限酵素FokIで切断し検索したところ、Aアリルは88%、Bアリルは12%であった。この変異と分裂病との関連を検討したが、関連は見られなかった。また既に報告されている-1338がCではなく、Gであることを見出した。BDNF遺伝子:Proeschel et al.(1992)にもとづいてプライマーを作成し多型性を示すPCR産物を得たが、そのサイズは報告と異なり210bp前後であった。そこで塩基配列を調べたところ報告されているCAの繰り返し配列の前に、GCの繰り返し配列が挿入されていた。この多型と分裂病との関連は認められなかった。CNTF遺伝子:すでにnull mutationが報告されているので、この変異と分裂病との関連を検討した。138名の分裂病者と140名の対照について、当該領域を増幅し制限酵素HaeIIIによって切断した。次に発症年齢25歳以下と25歳以上に分けた場合と、家族負因の有無で分けた場合で対照群との頻度を比べたが、いずれも差がなかった。
数学の自己学習を阻害する要因の解明と自己学習力育成のための指導法開発

数学の自己学習を阻害する要因には,まず数学の学習に対する動機づけ,数学の学習方略といった学習者自身に関わるものと,自己学習時に使用する教科書や問題集などの教材や課題に関わるものの大きく2つが考えられる。本研究では特に,後者に着目して,課題の解答例に対する学習者の認知的要因に焦点を当てた検討を行うことを研究目的の1つとした。特に,今年度は中学生や高校生の数学の自己学習を阻害する要因について,中・高の数学教師がどのように考えているかを明らかにするために,インタビュー調査を実施した。1名の中学校教師(教職経験年数11年)と3名の高校教師(同:各19年,19年,34年)に対して「生徒たちが数学の学習でつまずく原因」を,自身の教育経験に照らして自由に述べてもらった。発話データには,中学・高校共に動機づけや学習方略,基礎学力(読解力や計算力など)に関する言及が含まれた。また中学校では,家庭環境についての言及もあった。教師たちが言及したこれらの要因は,すべて学習者の要因といえる。一方,教科書や問題集などの教材に関しては,「最近の生徒は,問題をじっくり考えることなく,先に解答を見て理解しようとする」との発話が見られた。しかし,この発話は教材自体に関するものではなく,教材の使い方に関するものであるため,これも学習者の要因といえる。結論として,今回インタビューを行なった教師たちからは,本研究で焦点を当てようとしている,課題に対する学習者の認知的要因への言及は見られなかった。このことから,数学の自己学習でつまずく原因について,教師は動機づけや学力などの学習者要因に帰属する傾向があり,教材や課題に関する要因やそれらを学習者がどのように認知しているかといったことには比較的目が向けられないことが明らかになった。
コムギ胚芽無細胞蛋白質合成によるIgG4関連腎疾患の抗原同定と腎病理形態の解析

Helicobactor pylori株(SS1)、Porphyromonas gingivalis株(RDB6613),ヒトB細胞白血病細胞株(Raji)からののコムギ胚芽無細胞蛋白質合成を行った。ビオチン化したこれらの蛋白質をプローブにして、生検組織中で膜性腎症、間質性腎炎、その他の症例の蛍光染色を行い、病理組織学的解析を行った。その結果、IgGの蛍光抗体法の結果と重複するいくつかの候補を得ることができた。現在この現象が他の症例でも共通にみられるか解析中である。また、その他のIgG4関連疾患との関係について研究を継続する予定である。H.pylori, P. gingivalis, Laji細胞株から抽出したDNAのランダムprimerを用いたPCR材料から得たDNAからエントリーベクターを構築した。これを大腸菌へトランスフォームし、ひとつひとつのコロニーを分離し、発現プラスミドのサブクローニングを行った。これらを鋳型にして無細胞蛋白質合成を行い、蛋白質の発現ライブラリーを構築した。H.pylori, P. gingivalisのゲノムライブラリーとLaji細胞株とサイトメガロウィルス感染組織からmRNAを抽出し、逆転写反応によって得られたcDNAからpDONR221-cDNAライブラリーを構築した。このライブラリーを基に、ビオチン結合無細胞蛋白質合成発現ライブラリーを得て、コントロール血清と高IgG4血清の無作為スクリーニングを行っている。スクリーニングはamplified luminescent proximity homogeneous assayで行っているが、現在までのところ再現性のある陽性シグナルを得られていない。原因となる病原体が異なることも考えられるため、引きつづき、様々な病原体感染組織のライブラリーを構築し、スクリーングを行っていきたい。病理学平成25年度中に菌株の蛋白質発現ライブラリーを構築する計画であり、順調な経過と考えている。これまでに構築した無細胞蛋白質ライブラリーに対して、患者血清、健常者血清のスクリーニングを行う。昨年度4月より工学部系の無細胞生命科学工学研究センターと、申請時申請者が所属していた医学部系のプロテオ医学研究センターが発展的に解消合併して、プロテオサイエンスセンターが発足した。このため、申請者が無細胞生命科学工学研究センターの消耗品および設備を共用できることとなった。このため、無細胞蛋白合成にかかる費用を大幅に節約することができた。スクリニーングは回数を増やすと費用がかかるが、今後はこの費用をスクリニーングの数を増やすことに利用し、効率的に実験を行いたい。464,965円を次年度使用可能となったため、当初の計画書どおりのスペックの蛍光顕微鏡の購入費用と、スクリーニングの費用に当てたいと考えている。
極小関節鏡における多画的画像処理診断支援システム開発に関する研究

画像処理装置内に蓄積されたそれぞれの患者データ,関節鏡画像データ,関節内超音波検査画像データ,レントゲン像などの各種画像データは,容易に画像の呼び出し,処理,相互の比較が可能となった.画像処理による関節軟骨の変性度指数と主観的な関節鏡視像による変性度との間に強い相関があることがさらに明確になり,客観的に関節軟骨変性度を評価できることがわかった.また,レントゲン像と関節鏡所見との比較により,従来変形制関節症の進行度の判定に使用されていたレントゲン像では,必ずしも変形性関節症の進行度を反映していないことがわかり,関節鏡の必要性が再認識された.関節内の超音波装置は切除骨による検討により,関節軟骨の観察が可能であることが確認され,臨床的に使用しやすいようにプローベを改良した.実際に生体下に関節軟骨の観察が可能であり,変形性膝関節症や慢性関節リウマチでは軟骨変性の進行が異なっていることが判明した.さらに症例数を増やし,その関節内超音波所見と関節鏡所見を比較した.それによると関節鏡所見が同じように見えても,すでに関節軟骨の厚さに変化のある症例があることがわかった.関節鏡により,軟骨の観察は可能であるが,表面のみしか見えず,関節軟骨内部の変化を見るためには関節鏡視下の超音波断層法が必要であることがわかった。さらに、疾患によっては部位によっても軟骨の厚さが異なっていることが明確になり,今後変形性膝関節症や慢性関節リウマチの病態の解明の一助になりうるものと思われた。また,治療前後の比較も容易に過去の画像データを引き出し,現在の所見との比較検討が可能であるため,その評価も容易であった.以上の結果は,すべて各種の画像データの比較検討より得られたが,我々の画像処理診断支援システムにより画像処理,比較検討が容易でありいままでに得られなかった各種データ間の相関関係などを明らかにすることができた。平成4年度は本研究のシステム作りの年度であった,画像データベースシステムを作成し,患者情報を有機的に保存できるようにした,関節鏡の画像は検査中にビデオフロッピーに記録し,これを他の情報と共に画像データベースシステムに追加していくことにより情報の有機的利用を可能にしている.臨床的には159例の患者に対し極小関節鏡を施行しその患者データおよび画像を本データベースシステムに収集した.その内訳は膝半月板損傷69例,靭帯損傷16例,変形性膝関節症24例,慢性関節リウマチ24例,Perthes病8例,先天股脱3例,大腿骨頭壊死3例,その他12例であった.一方関節内超音波検査はその装置はほぼ完成し,実際の手技を発展させているところである.装置は関節内で利用できる専用の探息子を開発し既存の超音波イメージ装置に接続可能なものにした.基礎実験としては標本関節軟骨に対し関節内超音波装置による関節軟骨の描出と病理切辺の比較により高い描出能力が認められた.また臨床的には膝内障12例,変形性膝関節症5例,慢性関節リウマチ5例,Charcot関節1例の超音波検査を行い他の検査法との比較により有用性が示唆されている.関節鏡画像データ,関節内超音波検査画像データ,レントゲン像などの各種画像データはそれぞれの患者データとともに画像処理装置内に蓄積されてきており,容易に画像の呼び出し,処理,相互の比較が可能となっている.まず,画像処理による関節軟骨の変性度指数と主観的な関節鏡視像による変性度との間に強い相関があることがさらに明確になり,客観的に関節軟骨変性度を評価できることがわかった.

また,レントゲン像と関節鏡所見との比較により,従来変形性関節症の進行度の判定に使用されていたレントゲン像では,必ずしも変形性関節症の進行度を反映していないことがわかり,関節鏡の必要性が再認識された.一方,関節内の超音波装置は臨床的に使用しやすいように改善し,症例数を増やし,その結果と関節鏡所見を比較した.それによると関節鏡所見が同じように見えても,すでに関節軟骨の厚さに変化のある症例があることがわかった.関節鏡により,軟骨の観察は可能であるが,表面のみしか見えず,関節軟骨内部の変化を見るためには関節鏡視下の超音波断層法が必要であることがわかった.また,治療前後の比較も容易に過去の画像データを引き出し,現在の所見との比較検討が可能であるため,その評価も容易であった.以上の結果は,すべて各種の画像データの比較検討より得られたが,我々の画像処理診断支援システムにより画像処理,比較検討が容易でありいままでに得られなかった相関関係などを明らかにすることができた.今後,さらに症例数を増やし検討していく予定である.画像処理装置内に蓄積されたそれぞれの患者データ,関節鏡画像データ,関節内超音波検査画像データ,レントゲン像などの各種画像データは,容易に画像の呼び出し,処理内相互の比較が可能となった.画像処理による関節軟骨の変性度指数と主観的な関節鏡視像による変性度との間に強い相関があることがさらに明確になり,客観的に関節軟骨変性度を評価できることがわかった。また,レントゲン像と関節鏡所見との比較により,従来変形性関節症の進行度の判定に使用されていたレントゲン像では,必ずしも変形性関節症の進行度反映していないことがわかり,関節鏡の必要性が再認識された.一方,関節内の超音波装置は臨床的に使用しやすいように改善し、症例数を増やし,その結果と関節鏡所見を比較した.それによると関節鏡所見が同じように見えても,すでに関節軟骨の厚さに変化のある症例があることがわかった。関節鏡により,軟骨の観察な可能であるが,表面のみしか見えず,関節軟骨内部の変化を見るためには関節鏡視下の超音波断層法が必要であることがわかった.さらに患者によっては部位によっても軟骨の厚さが異なっていることが明確になり今後病態の解明の一助となりうるものと思われた.また,治療前後の比較も容易に過去の画像データを引き出し,現在の所見との比較検討が可能であるため,その評価も容易であった。以上の結果は,すべて各種の画像データの比較検討より得られたが、我々の画像処理診断支援システムにより画像処理,比較検討が容易でありいままでに得られなかった相関関係などを明らかにすることができた.
細胞内アダプター蛋白質Lnkおよびその類似蛋白質群のリンパ球分化における作用

種々のシグナル伝達系で細胞内アダプター蛋白質群が重要な機能を果たすことが示されつつある。主にリンパ系組織で発現されるLnkは、SH2ドメインと被チロシンリン酸化部位を持つアダプター蛋白質であるが機能の詳細は不明であった。本研究ではLnkの機能について、lnk欠損マウス(lnk-/-)の作製及びLnk類似蛋白質を同定・解析することにより検討を試みた。lnk-/-では予想に反してT細胞の分化及び増殖は正常であったが、B細胞過剰産生が観察された。B細胞過剰産生はlnk-/-骨髄細胞を正常マウスに骨髄移植することで再現された。さらにlnk-/-未分化骨髄細胞を放射線照射なしにRAG2-/-マウスに移入すると、RAG2-/-骨髄細胞が共存するため正常細胞が生着できないような環境下でも骨髄に生着してB細胞を産生し、lnk-/-前駆細胞が高い増殖分化能を獲得していることがわかった。lnk-/-前駆細胞ではc-kitチロシンキナーゼ受容体依存性増殖が亢進しており、Lnkがチロシンキナーゼ型受容体からのシグナルを抑制してB細胞数の恒常性を維持していることが示唆された。またLnkはこれまでの報告より大きな蛋白質で、SH2及びPHドメインを持ち、SH2-BやAPSとともに新しいアダプター蛋白質ファミリーを構成することを明らかにした。一方、LnkとSH2-Bの相同領域を指標にして脾臓胚中心で発現するcDNAを単離した。経過中にc-kit結合分子としてヒトAPSが報告され、単離したものはマウスAPSと判明した。SH2-BやAPSがリンパ球にも発現することを明らかにし、さらにSH2-B欠損、APS欠損マウスを作製し解析中である。Lnk類似蛋白質群の作用機構解明は、アダプター蛋白質群の作用機構の理解に貢献し、増殖・分化の新たな制御技術の開発へと応用できる可能性が期待される。Lnkは、SH2ドメインとチロシンキナーゼが認識可能な配列を持つ細胞内アダプター蛋白質で、リンパ系組織で比較的強く発現されるがその機能について詳細はまだ明らかではない。Lnkの生体内での作用を明らかにするため、Lnk欠損(Lnk-/-)マウスを作製した。Lnk-/-ではT細胞の分化、増殖反応に全く異常はみられなかったものの、脾臓および骨髄のB細胞およびB前駆細胞数が顕著に増加しておりB細胞の過剰産生が観察された。骨髄移植実験により、B細胞過剰産生はLnk-/-B前駆細胞の内因性異常に起因することを確かめた。さらにLnk-/-造血前駆細胞を分離し各種造血因子に対する反応性を検討した結果、Stem Cell Factor(SCF)に対して高感受性になっていることがわかった。LnKはAPSやSH2-Bとよく似た構造を持ち、アダプター蛋白質ファミリーを形成する。このアダプター蛋白質ファミリーの機能を総合的に理解する目的で、マウスAPSの全長cDNAを単離し各組織における発現を検討した。APSは脾臓、骨髄などリンパ組織以外に、脳、筋組織で発現することがわかった。LNKが未熟B前駆細胞から成熟B細胞に至るまで発現するのに対し、APSは主に成熟B細胞にのみ発現することがわかった。またAPSゲノム遺伝子断片を単離して夕一ゲッティングベクターを作製し、ES細胞での相同組換えによりAPS欠損マウスを作製した。

このマウスを詳細に解析中である。種々のシグナル伝達系で細胞内アダプター蛋白質群が重要な機能を果たすことが示されつつある。主にリンパ系組織で発現されるLnkは、SH2ドメインと被チロシンリン酸化部位を持つアダプター蛋白質であるが機能の詳細は不明であった。本研究ではLnkの機能について、lnk欠損マウス(lnk-/-)の作製及びLnk類似蛋白質を同定・解析することにより検討を試みた。lnk-/-では予想に反してT細胞の分化及び増殖は正常であったが、B細胞過剰産生が観察された。B細胞過剰産生はlnk-/-骨髄細胞を正常マウスに骨髄移植することで再現された。さらにlnk-/-未分化骨髄細胞を放射線照射なしにRAG2-/-マウスに移入すると、RAG2-/-骨髄細胞が共存するため正常細胞が生着できないような環境下でも骨髄に生着してB細胞を産生し、lnk-/-前駆細胞が高い増殖分化能を獲得していることがわかった。lnk-/-前駆細胞ではc-kitチロシンキナーゼ受容体依存性増殖が亢進しており、Lnkがチロシンキナーゼ型受容体からのシグナルを抑制してB細胞数の恒常性を維持していることが示唆された。またLnkはこれまでの報告より大きな蛋白質で、SH2及びPHドメインを持ち、SH2-BやAPSとともに新しいアダプター蛋白質ファミリーを構成することを明らかにした。一方、LnkとSH2-Bの相同領域を指標にして脾臓胚中心で発現するcDNAを単離した。経過中にc-kit結合分子としてヒトAPSが報告され、単離したものはマウスAPSと判明した。SH2-BやAPSがリンパ球にも発現することを明らかにし、さらにSH2-B欠損、APS欠損マウスを作製し解析中である。Lnk類似蛋白質群の作用機構解明は、アダプター蛋白質群の作用機構の理解に貢献し、増殖・分化の新たな制御技術の開発へと応用できる可能性が期待される。
単純ヘルペスウイルス変異株(HF10)を用いた癌治療

1.先に終了した合計6人の再発乳癌に対する第1相臨床試験で得られたデーターおよび標本を経時的な変化を加えてさらに詳細に検討し、今後の続く臨床試験のための安全性と有効性のための基盤を整備した。この再発乳がんに対する臨床試験の詳細なデーターを国内外の学会で発表し、学術誌等に発表した。2.平成16年度に名古屋大学医学部内の倫理委員会およびIRBの承認を受け、平成17年度から合計3人の切除不能進行膵癌患者を対象として臨床試験を実施した。開腹時に膵癌病巣に直接ウイルスを接種しIL12,IFNα,NK活性を含む各種採血データー、画像診断、腹腔廃液等の検査を施行した。ウイルス接種による副作用はなく安全性に問題はなかった事を確認し、接種後の対象患者の経過を追跡調査した。3.HF10を腹腔内投与する第1相臨床試験を開始するための基礎実験を施行した。種々の癌細胞による腹膜播種モデルを作成しHF10の抗腫瘍効果を調べ生存期間の延長と抗腫瘍免疫の惹起に関連したデーターを得た。癌性腹膜炎患者の腹水と血液を採取し腹水と血液内に存在すると考えられる単純ヘルペスウイルス抗体の腫瘍溶解性ウイルスへの影響を検討し抗体陰性者と比較して陽性者の血液では腫瘍溶解性ウイルスの活動性が低下することがわかった。4.HF10と抗癌剤の併用についてHF10単剤の使用と比較し抗癌剤との併用は抗腫瘍効果を上げるかヒト膵癌細胞を使用して腫瘍溶解性ウイルスとGemcitabine (GEM)との併用にてIn vitroとIn vivoにて検討した。ウイルスとGEMとの併用は抗腫瘍効果を上げることを示した。5.将来の医薬品としての認可を考慮してさらに高精度のGMP規格に適合するウイルスの作成を海外の研究所に委託し作成が完了した。1.臨床試験治療用変異単純ヘルペスウイルスHF10接種と免疫について我々はマウスを使った動物実験にてウイルス接種による抗腫瘍免疫の惹起を示す結果を得ており、ウイルス接種と免疫との関係について注目している。再発乳癌に対する第一相臨床試験では血液生化学上免疫系ではIL10、IL12、IFNでの変化は認めなかったが、NK活性は接種後短期間で上昇例を認めた事を踏まえて、新たな進行膵癌症例に対する第一相臨床試験をデザインし、ウイルスを腫瘍への局所接種し、その前後でのIL12、IFNα、NK活性の変化を調査する事とした。平成16年度中に名古屋大学医学部倫理委員会およびIRBの承認を受け、平成17年度から合計6人を対象として施行するところまで準備が進んだ。2.肝転移症例への応用実験(門脈内投与)治療用変異単純ヘルペスウイルスHF10の接種経路についてHF10を用いた癌治療の効果は非常に高く、臨床応用に大きな期待ができるが、実際の投与方法として上記の局所注入や腹腔内接種以外に血管内への注射について検討した。ウイルスの血管内注射で心配されるのは、アデノウイルスの血管内注射で以前ペンシルバニア大学で起きたような生体の過剰反応によって引き起こされた人命損傷の事故であり、これを回避する目的で薄い油膜にウイルス溶液を包んで門脈投与し肝転移モデルでの抗腫瘍効果とともにIgA、IgM、IgGの変化について観察する実験を施行し、この投与方法により効果的でより安全な血管内投与ができることを実証した。3.癌性腹膜炎に対する臨床応用腹水産生マウス腹膜播種モデルを使用して癌性腹膜炎のための臨床応用のための基礎実験の収集を始め、ウイルス単独群以外に抗癌剤併用群との検討も行っている。

1.治療用変異単純ヘルペスウイルスHF10接種と免疫について先の再発乳癌に対する第1相臨床試験を終了し、平成16年度に名古屋大学医学部内の倫理委員会およびIRBの承認を受け、平成17年度から合計3人の切除不能進行膵癌患者を対象として臨床試験を実施した。開腹時に膵癌病巣に直接ウイルスを接種しIL12,IFNα,NK活性を含む各種採血データー、画像診断、腹腔廃液等の検査を施行した。ウイルス接種による副作用はなく安全性に問題なかった事を確認した。将来の医薬品としての認可を考慮しさらに高精度のGMP規格に適合するウイルスの作成を海外の研究所に委託した。平成18年度末までにさらに高濃度、高精度のこのGMP規格のウイルスを使用した臨床試験の再開を予定している。2.癌性腹膜炎に対する臨床応用HF10を腹腔内投与する第1相臨床試験を開始するための基礎実験を施行している。種々の癌細胞による腹膜播種モデルを作成しHF10の抗腫瘍効果を調べ生存期間の延長と免疫の惹起に関連した抗腫瘍免疫の獲得に関連したデーターを得た。癌性腹膜炎患者の腹水を採取し腹水内に存在すると考えられる単純ヘルペスウイルス抗体のHF10への影響を検討している。また腹腔内投与する場合には、直接腫瘍内に接種する場合に比較して投与HF10の量が多量となるため、臨床試験ではさらに高濃度、高精度のGMP規格のウイルスを使用する事を予定している。3.HF10と抗癌剤の併用についてHF10単剤の使用と比較し抗癌剤との併用は抗腫瘍効果を上げるかヒト膵癌細胞を使用して腫瘍溶解性ウイルスとGemcitabine(GEM)との併用にてIn vitroとIn vivoにて検討した。ウイルスとGEMとの併用は抗腫瘍効果を上げることを示した。これらの研究の成果については、国内外の学会および学術雑誌等で発表した。1.平成17年度から合計3人の切除不能進行膵癌患者を対象として臨床試験を実施し開腹時に膵癌病巣に直接ウイルスを接種した。平成18年度にはその結果を元にILI2,IFNα,NK活性を含む各種採血データー、画像診断、腹腔廃液等を詳細に検討しウイルス接種による副作用はなく安全性に問題はなく一例では腫瘍マーカーの下がった例も確認した。2.腫瘍溶解性ウイルスの血管内投与の可能性について詳細に検討し血管内被細胞に取り込まれることと、血液内に存在すると考えられる単純ヘルペスウイルス抗体の腫瘍溶解性ウイルスへの影響により抗体陰性者と比較して陽性者の血液では腫瘍溶解性ウイルスの活動性が低下することがわかった。動物モデルでは血管内投与でも十分な抗腫瘍効果を示すことができた。3.集学的医療の試みとしてHF10と放射線療法の併用にてHF10単剤の使用と比較し抗癌剤との併用は抗腫瘍効果を上げることができるかまたウイルスのreplicationに与える影響についてヒト膵癌細胞を使用して腫瘍溶解性ウイルスとradiationとの併用にて検討中である。4.ウイルス感染によって変化した細胞膜表面抗原に対して感作した腫瘍特異的なリンパ球の誘導など、癌ワクチンすなわち全身療法としての効果について検討中である。このウイルスの感染によって誘導されたCTL, CD4/8,NKを介した抗腫瘍免疫の惹起について詳細に研究し癌抑制に利用できるようにしたい。5.将来の医薬品としての認可を考慮してさらに高精度のGMP規格に適合するウイルスの作成を海外の研究所に委託し平成18年度末に作成が完了した。
大質量星の重力崩壊とコンパクト天体の形成にともなう高エネルギー天体現象の研究

低速で自転する大質量星の重力崩壊に着目した研究を行った。特にニュートリノがどのように放出されるか、またそれによって高密度物質の状態方程式に関してどこまで情報を引き出すことができるかを調べた。その結果、ニュートリノ観測によりブラックホール形成と高密度領域での核物質の圧縮率が推定できることなどを明らかにした。また、超新星コアでおこる流体力学不安定性についても線形解析と数値計算により系統的な研究を行った。本年度は、大質量星の重力崩壊の長時間進化をいろいろな側面から研究した。超新星コアの1次元球対称なダイナミクスのシミュレーションでは、バウンス後1秒にわたる輻射流体力学の計算を行い、状態方程式の違いが与える影響を明らかにした。この研究の延長として、ブラックホールをつくる重力崩壊モデルの計算も行い、ニュートリノ放射における通常の超新星とは異なる特徴を指摘した。これは現在Physical Review Lettersに投稿中である。一方、降着衝撃波の非球対称摂動に対する不安定性を数値的に解析し、そのメカニズムと超新星爆発に果たす役割を明らかにした。さらにこの不安定性へニュートリノとアルファ粒子との非弾性衝突が及ぼす影響も調べた。この結果は現在論文にまとめているところである。また、このモードの線形段階での不安定性の振る舞いも現在解析中である。原始中性子星の冷却を含む更なる長時間計算をするため、準定常近似を用いたコードを開発し、これまでにバウンス後5秒まで計算ができている。一方、多次元の輻射輸送計算は、流束制限つき拡散近似モジュールがほぼ完成し、流体モジュールと結合したテストの最終段階に達している。コンパクト天体の形成に関する磁場の役割に関する研究では、マグネター表面からのニュートリノ風への超強磁場の影響を1次元のラグランジ法を用いて調べた他、ブラックホール形成に伴うジェットの生成とそこでの元素合成についてオイラー法を用いたシミュレーションにより系統的に研究し、その結果を発表した。今年度は、(1)非常に大きい質量を持った星の重力崩壊とそこからのニュートリノ放出、(2)重力崩壊型超新星コアの安定性、及び(3)強く磁化した大質量星の重力崩壊と元素合成の3点に関して研究を行った。(1)については、現在の宇宙でも存在すると考えられている40倍の太陽質量をもった星と、宇宙初期に第1世代星としてのみ存在したと考えられる100-1000倍の太陽質量を持った星に着目した。どちらも重力崩壊のあとにブラックホールを形成すると考えられる。球対称性を仮定し、一般相対論的な輻射流体力学シミュレーションを行い、ダイナミクスの特徴とニュートリノの光度、スペクトルを計算し、その観測可能性を議論した。特に前者では、ニュートリノの光度とスペクトルが通常の超新星と定性的に異なるため、その観測からブラックホールの形成がわかること、またブラックーホール形成までにかかる時間から高密度核物質の性質が推定できる可能性があることを世界で始めて指摘し、Physical Review、Lettersに発表した。(2)については、最近話題になっているStanding Accretion Shock Instability(SASI)と対流を同じ定式化のもとで線形解析し、それらの関係を明らかにするとともに、2次元軸対称を仮定した数値計算で、不安定の非線形成長とその飽和を詳細に明らかにした。また、そこから放出される重力波についても計算を行った。(3)については、ガンマ線バーストの有望なシナリオの一つであるコラプサーモデルにもとづき、そこで起こると期待される重元素の合成を2次元のMHDシミュレーションにより定量的に明らかにした。今年度は(1)強磁場超新星、(2)ブラックホール形成と高密度状態方程式、及び(3)超新星コアの流体力学的不安定性の3つのテーマに沿って研究を進めた。(1)の強磁場超新星に関する研究では、従来我々が研究してきた高速自転と強磁場の組み合わせによる即時爆発のシナリオに沿って、若いパルサーの観測でよく知られている固有速度の起源に関する新たな機構の提唱を行った。そこでは、最近の進化計算で示唆されている、双極子的な磁場が赤道面対称性を破って存在する事が仮定されており、結果は数1001000km/sの固有速度を出しうるというものであった。また、アルフベン波によるエネルギー輸送で超新星爆発を起こす斬新な機構も発表した。(2)のテーマでは、通常の超新星とは異なり、質量が非常に大きな親星の重力崩壊でブラックホールが形成されるような場合に、ニュートリノがどのように放出されるか、またそれによって高密度物質の状態方程式に関してどこまで情報を引き出すことができるかを調べた。その際、現在の宇宙でも形成されていると考えられる親星の質量領域だけでなく、第1世代星の質量領域でも系統的な研究を行い、観測の可能性について興味深い結果を得た。(3)に関しては、中性子星のg-mode固有振動の振幅、それが超新星爆発に果たす役割についての研究結果を発表した。また、定常降着衝撃波の3次元非軸対称モードに対する不安定性の数値的解析を行い、線形成長ならびに非線形飽和の様相を明らかにした。今年度は以下の3点について重点的に研究を行った。(1)重力崩壊型超新星コアにおける降着衝撃波不安定、(2),ブラックホールへの移流優勢降着流における不安定、(3)ブラックホール形成をともなう

大質量星の重力崩壊におけるハイペロンやクォーク等の出現のダイナミクスへの影響。以下順に成果をまとめる。(1)我々は、定常衝撃波を伴う降着流における不安定の線形段階から非線形飽和にいたる進化を3次元シミュレーションにより詳細に調べた。その結果、3次元的不安定は軸対称2次元的不安定よりも飽和振幅が小さいもののニュートリノ加熱に与える影響は同程度となることが明らかになった。また、非軸対称モードが卓越することはなく、それによりパルサーの自転を誘起することは考えにくいことも示した。一方、降着流自身が回転している場合は、回転方向にパターンが回る非軸対称モードの成長が助長されることも見出した。これは線形解析の結果とも矛盾しない。(2)ブラックホールへの定常衝撃波を伴う遷音速降着流においても(1)同様の非軸対称不安定が存在することを線形解析と数値シミュレーションにより明らかにした。完全に一般相対論的な定式化を用いたため、ブラックホールの自転による慣性系の引きずりの影響を明らかにすることができた。また、不安定を引き起こす角運動量とベルヌイ定数の組合せが、大質量星の進化モデルの予言するものに近いこともわかった。(3)角運動量をほとんど持たない大質量星の重力崩壊とブラックホール形成の観測はまだないが、我々はこうした天体から放出されるニュートリノから何がわかるかを系統的に調べてきた。今年度は、ハイペロンやクォークの出現の影響に着目した。その結果、これらの粒子の生成は、その後のブラックホール形成を早めること、また、核子のみでやわらかい状態方程式の場合との区別はより詳細な比較を必要とすることなどを明らかにした。
少ない材料で多様な発想を引き出すことができる工作教材の開発

本研究の目的は、小学校図画工作科での工作に表わす授業づくりの一環として、少ない材料でも多様な発想を引き出すことができる工作教材を開発することにある。「少ない材料」への着目は有り余るほどの多種多様な材料からではなく、必要最小限の材料から無限の可能性を見出そうとするものであり、「限りある資源をどう活用するか」という世界的な課題へもつながるものである。「多様な発想」への着眼は「つくろうとするものが思い浮かばない」という理由で自信をなくしている子どもたちや工作指導に不安をもつ教師への解決方法の一つを提案するものである。開発した工作教材は10教材。それらの一部は全国的な月刊誌に掲載された。授業過程の構造図を作成することによって、一目で全体の状況が分かるように配慮した。工作教材からの発展例として「絵に表わす」「粘土で表す」という教材も提起した。教材開発のための基本となる考え方は、著書(共著)にも記した小学校教員を対象とした講習会を開催し、研究成果の普及も図った(開催地:埼玉県本庄市、北海道江別市、北海道札幌市、宮城県大崎市など)。また「多様な発想」への着眼は「つくろうとするものが思い浮かばない」という理由で自信をなくしている子どもたちや工作指導に不安をもつ教師への解決方法の一つを提案するものである。たとえば「動くビー玉ワールド」(ビー玉の動きから発想する手立てを示した)、「ぼくやわたしのすいぞくかん」(見たこともないような新種の魚を発想するための手立てを示した)、「ぼくのおひさま、わたしのおひさま」(様々なおひさまを創りだすためのプロセスを示した)などというものである。また、工作教材からの発展例として「一枚アニメ」(繰り返す動きから発想を広げる教材である)や「テラコッタ風紙粘土でつくる/かお・カオ・顔」(多様な発想を生み出すための創作のプロセスを示した)などのように「絵に表わす」「粘土で表す」という教材も提起した。また、教材開発のための基本となる考え方を著書(共著)にも記した(例:『子どもの心に語りかける表現教育』「4章:授業の前にすべきことは何か」「5章:子どもたちが<自らの表現>を生み出すための授業づくり」『子どもの心に語りかける表現教育』。著者名・出版社名は次のページの[図書]に記載した)。さらに、小学校教員を対象とした講習会を開催し、研究成果の普及も図った(開催地:埼玉県本庄市、北海道江別市、北海道札幌市、宮城県大崎市など)。
推測秘匿性に基づく情報理論的暗号理論の新展開

これまで,推測秘匿性をもつ共通鍵暗号・秘密分散法・放送型暗号,認証符号などについて検討を行ってきた.今年度は認証符号のうち,調停者が必ずしも信用できる存在ではなく,攻撃することも考慮した認証符号(A^3-code)について,推測秘匿性をもつプロトコルを提案し,その最適性を示した.また,推測秘匿性に重要な役割を果たす乱数生成(今回はPeresの乱数生成)についても新しい知見を得た.このように,推測秘匿性を満たす暗号プロトコルも基本的なものは充実してきたと考えている.今後は,より高度な暗号プロトコルの検討に移りたい.具体的にはマルチパーティ計算(Multi-Party Computation; MPC)における推測秘匿性を考える予定で,その準備として,まずは完全秘匿性を保証するMPCを様々な角度から検討した.その過程で,完全秘匿性をもつMPCに関連する幾つかの成果が得られた.具体的にはカードでMPCを行うカード暗号で,2入力のXOR/AND/NORを同時に計算する非常に効率の良いプロトコル(semi-honestモデル)やその不正検知手法(maliciousモデル),PEZ dispenserを用いてprivate MPCを行うPEZプロトコルの大幅な効率化などである.また,MPCの安全性に関するチュートリアルを行った(招待講演).その他,本研究と関連の深い暗号技術に関して幾つかの成果を得た.論文化されたものとしては,秘密分散法に関して,埋め込み画像を推測出来ないような画像秘密分散(Secret Image Sharing; SIS)について研究し,埋め込み画像が機械学習攻撃に対しても頑健なProactive SISを提案している.本研究で設定した(A)(D)の4課題は,共通鍵暗号・秘密分散法・放送型暗号,認証符号などの基礎的なプロトコルに対して一定の結果を得ることが出来ており,さらに今年度は,A^3-codeなどの拡張された方式に対しても検討を行った.従って,研究期間の半分を過ぎた段階で,当初の目的の最低ラインには達しつつあると考えている.今後は,高機能暗号などを視野に入れた,より複雑な要求を満たす暗号プロトコルに対して,さらに検討する必要がある.今後の研究の推進方策で詳しく説明する通り,マルチパーティ計算(MPC)をターゲットに出来ればと考えている.MPCは暗号理論・情報理論の両分野で検討されているが,推測秘匿性を満たすMPCを検討するためには,両者の知見が必要になることが予測される.この研究に向けた準備として,完全秘匿性をもつMPCの安全条件について整理した.この結果をもとにMPCの安全性に関するチュートリアルを行ったが(招待講演),本研究課題の視点から先行研究を整理するのに極めて有用であった.また,完全秘匿性を保証するMPCを様々な角度から検討するにあたって,完全秘匿性をもつMPCに関連する幾つかの成果が得られた.これらの成果は,推測秘匿性をもつMPCの検討において重要な役割を果たす可能性がある.その他に,本研究に関連する要素技術として,埋め込み画像を推測出来ないような画像秘密分散法を提案した.この場合の推測は「推測秘匿性」の数学的な定義通りではないが,機械学習という形の推測がSISに与える影響を検討したことになっており,本研究課題としては重要な進展であると考えている.概要にも述べたとおり,MPCなどの比較的高機能な暗号に対する推測秘匿性を考察したい.とくにMPCは出力を(復号して)公開することで,本来秘匿されるべき入力の情報が不可避的に漏洩する場合があり,その様な漏洩と推測秘匿性の関係を考察することは工学的にも重要である.まずは課題(A)「安全性概念の相互関係の体系化」を完成させる.具体的には,完全秘匿性の場合も複数の定式化(シミュレーションベース・確率的・情報理論的など)の諸定義の関係を整理した上で,安全性証明の方法論を検討する.進捗状況で述べた準備によって,完全秘匿性に対するMPCの定義をを推測秘匿性をもつ定義に拡張することは,形式的には可能であると予想している.しかし,それらの具体的意味づけは,深く検討する余地があると考えている.さらに,推測秘匿性を満たし,完全秘匿性を満たさないMPCが構築出来るか(課題(B))や構成したプロトコルの情報量的な評価(課題(C))を行う.課題(B)については,MPCは秘密分散法を用いる構成がよく知られているため,推測秘匿性をもつ秘密分散法をうまく使いながら,推測秘匿性をもつMPCプロトコルを構築し,課題(C)の解決を図る.課題(B), (C)がうまくいく場合は課題(D)におけるプロトコルの効率化は達成される可能性が高い.しかし,推測秘匿性を満たすことで高機能化できる暗号システムは(MPCに限らず)まだ見つかっていない.この点について,MPCを例に検討を行う.並行して,MPCや秘密分散法など,関連する要素技術についても引き続き検討を行う.情報理論的暗号は,理論上,最強の安全性を保証する暗号方式および安全性概念である.この概念を現実的な形で緩和する概念として最近,推測成功確率に基づく安全性(推測秘匿性, Guessing Secrecy, GS)が提案されている.推測秘匿性は,攻撃者の計算能力を考慮することなく従来の情報理論的安全性の枠組みを緩和した安全性概念であり,理論的な観点から非常に興味深い.また,安全性の緩和によって,効率や機能に優れた暗号方式が実現できるといった工学的な観点からの利点も期待できる.本研究グループは推測秘匿性の研究初期からこのテーマに取り組み,複数の基礎的かつ重要な知見を得ている.

本研究課題ではこれらの知見をもとに,推測秘匿性に基づく情報理論的暗号理論に関する理論体系を基礎から応用まで確立し,情報理論的暗号理論に新しい展開をもたらすことを目標としている.具体的には,本研究において明らかにしたい事柄は次の4点である.(A)推測秘匿性と他の安全性概念の相互関係の体系化.(B)完全秘匿性と(平均・最悪)秘匿性との間の安全性ギャップに着目した,暗号プリミティブ構成の基本原理の解明.(C)情報量を用いた,推測秘匿性を満足する暗号方式の効率性評価.(D)推測秘匿性をもつ暗号プロトコルへの展開,高効率化と高性能化.申請時の予定では,平成29年度は課題(A),(B)について重点的に研究を進めることになっていた.本年度は計画通り,課題(A),(B)に関連して得られた成果を国際会議で発表した.それ以外に,(D)について推測秘匿性を満たす放送型暗号プロトコルとその諸性質を解明することに成功し,国際会議で発表した.全体的には予定通りか,予定より少し早く研究が進展している.平成29年度は課題(A),(B)について重点的に研究を進めることになっており,課題(A),(B)に関連して得られた成果を国際会議で発表した.それ以外に,(D)に関連して,推測秘匿性を満たす放送型暗号プロトコルとその諸性質を解明することに成功し,国際会議で発表した.以下に少し詳しく説明する:(A), (B)について:平均推測秘匿性(Average GS)を満足するが最悪推測秘匿性(Worst-case GS)を満たさない暗号プリミティブとして,共通鍵暗号があげられる.ここで共通鍵暗号に最悪推測秘匿性を要求すると,その共通鍵暗号は完全秘匿性を満たすことが分かっている.すなわち,共通鍵暗号における最悪推測秘匿性は,平均推測秘匿性と完全秘匿性の中間の安全性としての意味をもたない.我々は,秘密分散法においては最悪推測秘匿性が平均推測秘匿性と完全秘匿性の中間の安全性として意味をもつことを明らかにし,その成果をICITS2017のworkshop trackにて発表した.ここで報告した事実は,一つの例であって一般的な構成法については今後の課題となっている.(D)について:推測秘匿性をもつ放送型暗号プロトコルを提案し,符号化効率について評価した.この中で,放送型暗号においては,平均・最悪推測秘匿性のvariantとして,強い平均推測秘匿性(strong Average GS, sAGS)および弱い最悪推測秘匿性を新しく提案し,それらの関係を明らかにした.さらに,sAGSを満足する放送型暗号の構成法を示し,それが暗号文と鍵のサイズに関してある種の最適性を満足することも示した.この成果をICITS2017のconference trackで発表した.その他,本研究テーマと関係の深い,情報理論的暗号理論に関する結果を幾つか得ることが出来た.これまで,推測秘匿性をもつ共通鍵暗号・秘密分散法・放送型暗号,認証符号などについて検討を行ってきた.今年度は認証符号のうち,調停者が必ずしも信用できる存在ではなく,攻撃することも考慮した認証符号(A^3-code)について,推測秘匿性をもつプロトコルを提案し,その最適性を示した.また,推測秘匿性に重要な役割を果たす乱数生成(今回はPeresの乱数生成)についても新しい知見を得た.