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閉鎖型植物苗生産システムに関する基礎的研究

「閉鎖型植物苗生産システムに関する基礎的研究」は多くの学術的成果をもたらしただけでなく実用的効果をももたらした。本基礎的研究は、閉鎖型植物苗生産システムを用いて、省エネルギ・省資源・省力的に高付加価値苗の生産を行うための多くの基礎的知見をもたらし、さらに実用システムを開発するための基礎データを提供した。さらには、従来の人工光利用苗生産に関する定説をいくつも打ち破った革新的学術成果としても注目を浴びている。研究の成果は原著論文約40編、学会口頭発表約70件、著書(分担執筆を含む)10数編などに公表され、さらに約10編の公表準備中の論文がある。これらの研究成果が認められて、2002、2003年には米国などでの国際会議あるいは国際シンポジウムにおける招待講演を行い、また国内のシンポジウムなどでも数件の招待講演を行った。本研究の成果は、園芸作物の苗生産だけでなく、植林用樹木、食料作物、工芸作物などの苗生産に応用可能であり、用途が広い。本研究において開発した、エネルギ・物質収支に関する解析方法および高付加価値苗生産の方法論は、学術的にも評価され、また今後、基礎研究が広がると期待される。本研究の結果、苗1本を生産するために必要な電気エネルギ量は従来の約1/10に節減され、現行の電気料金では、苗あたり0.5円程度にまで低下した。さらに必要水量は約1/20に低下し、また必要CO_2量は約1/4に低下した。このような結果から、本研究で提案された閉鎖型苗生産システムは実用化が可能になり、協力民間会社により2003年には商品化された。本システムを用いれば、高品質苗生産に関する省資源、省エネルギ、省力が可能になる。現在、農林水産省関連の技術開発補助金の対象課題ともなっている。1)製作した閉鎖型苗生産基本モジュール(寸法:幅1m、長さ5m、高さ1m、4段)のハードウェアおよびソフトウェアを改良して、実際に苗生産をした場合のエネルギ収支(電気、熱、放射および化学エネルギ)と物質収支(CO2、水、その他の化学物質)に関する詳細なデータを環境計測装置で収集し、それにもとづいて理論解析を体系的に行ない、使用電気エネルギと資源(特に、水、化学肥料、CO2および人力)の最小化するための基礎資料と基礎理論を得た。2)生産管理ソフトウェアは、規模拡大や生産方法の変更に柔軟に対応するための自立分散知能型として、オブジェクト指向プログラミングモデルを用いて開発した。自立知能化と分散協調化を徹底するために、基本モジュールに収納するセル成型苗トレイをオブジェクトとし、このオブジェクトが自立的要求に基づいて協調最適化を計るシステムを実現した。この考え方にもとづいた植物生産管理ソフトウェアは世界的に存在しないので、その性能、手法に関して基礎理論的な面から検討し、基本概念と基本手法の確立を行なった。また生産管理ソフトウェアの中核となる、苗の成長モデルは、本年度は。簡単なモデルを基本とした。3)可視光のCCDカメラ複数台を用いて、苗個体群の成長過程を形態および生体情報の側面から3次元的に経時計測し、それらの情報を環境調節、生産管理、生産計画に反映させるための基礎理論を確立した。高解像度の画像情報から、草高、投影葉面積、葉枚数、苗の水分率などを推定した。可視光画像情報を用いた特徴量の3次元的抽出と解析にもとづく理論構築を検討した。4)基本モジュールを用いた育苗中の環境調節により、苗の花芽分化、抽台、休眠などを抑制または促進させて、苗の付加価値を高める技術を開発した。

閉鎖型では、人工光源を用いるので、育苗中の明暗周期、光質および光強度の調節を任意に行なうことが出来た。また育苗中の温度、湿度およびCO2濃度も任意に調節出来た。育苗に関して、上述の環境調節の利点して、数種植物の花芽分化と抽だいを制御した。またトマト第1花房着花節位を10段目から8段目以下に低下させ、初期収量の増大を可能にした。平成12年度の同課題の研究成果にもとづいて、閉鎖型苗生産システムのハードウェアおよびソフトウェアの改良を進めた。この改良型システムを用いて、高付加価値苗生産の知的環境調節技術に関する以下の研究課題について基礎的研究をさらに深めた。第1に、改良型システムにおけるシステム内の環境条件の空間変動を少なくして、その結果、苗の生育の均一性を増大させる方策を検討した。この結果、これらのバラツキを少なくするための気流速度と配風方法を明らかにした。このような状況下において、改良型システムの各棚内における環境条件の微小な空間的バラツキと苗生育の微小なバラツキの関係を多変量解析によって解析した。その結果、環境の微小な空間変動が苗生育の微小なバラツキにおよぼす影響は、線形重回帰によって良く表現できることが判明した。第2に、改良型システムの電気エネルギ、水およびCO_2の利用効率が苗の生育に伴いどのように変化していくかを計測し、これら利用効率の変動におよぼす要因を解析した。その結果、これら利用効率の変動には、システム内の苗の葉面積指数が一義的に影響することが判明した。この結果にもとづき、システムの各種利用効率を長期間にわたり高めるための方策を検討した。第3に、セル成型苗トレイ上にある苗群落の画像からの苗成長情報を、2台のディジタル・カラーカメラを用いてコンピュータ内に取りこんで、苗群落の3次元画像を推定し、苗群落の形態の算定を行った。この算定には、ニューラルネットワークの手法が有効であった。以上により、閉鎖型苗生産システムに関する生産管理ソフトウェア、成長監視画像計測処理システムおよび基本ハードウェアに関する基礎研究が進展し、同システムが実用化できる段階までにいたった。これらの研究成果は数十編の原著論文および総説論文として公表されている。平成13年度の研究成果にもとづいて、閉鎖型苗生産システムのハードウェアおよびソフトウェアの改良を更に進めた。そして高付加価値苗生産の知的環境調節技術に関する以下の研究課題について基礎的研究を深め、本研究の成果を総説として植物工場学会誌に投稿し、掲載が決定された。第1に、改良型システムにおけるシステム内の環境条件の空間変動を少なくして、その結果、苗の生育の均一性を増大させる方策を検討した結果、これらのバラツキを少なくするための気流速度と配風方法が明らかになった。このような状況下において、改良型システムの各棚内における環境条件の微小な空間的バラツキと苗生育の微小なバラツキの関係を多変量解析によって解析した結果、環境の微小な空間変動が苗生育の微小なバラツキにおよぼす影響は、線形重回帰によって良く表現できることが判明したので、この結果に基づく環境改善の方法を考究中である。第2に、改良型システムの電気エネルギ、水およびCO2の利用効率が苗の生育に及ぼす影響を各種の植物苗に関して計測し、これら利用効率の変動におよぼす要因を解析した結果、水およびCO2の利用効率を90%以上に高めることに成功した。また電気エネルギ利用効率は、システム内の苗の葉面積指数が一義的に影響することが判明した。
外国人小児の発達の遅れと発達障害に関する早期発見・早期支援モデルの構築

本研究は、発達の遅れ・発達障害を有する外国人小児の早期発見・早期支援モデル構築を目的とした。現状と課題を探るため10名の保健師を対象に半構成的面接調査を行い、その結果に基づいた自記式調査票を作成し241カ所の保健センターに配布し48ヵ所から回答を得た。乳幼児を持つ外国人母8名、療育施設に通う子どもの外国人母3名を対象に半構成的面接調査を行い、発達に関する情報収集について把握した。これらの結果から今後の課題として、外国人母子への保健福祉サービスの拡大、保健師の外国人母子への支援能力の向上、外国人母への子どもの発達・発達障害と保健医療福祉サービスに対する知識の啓発が明らかになった。本研究の目的は、外国人小児の発達の遅れと発達障害を早期発見し、早期支援を可能にするモデルの構築である。平成26年度は、1)我が国および諸外国の文献検討、および2)外国人が多く居住する市町村の保健センターの保健師を対象とした調査を実施した。1)については、これまで行われている研究を収集し整理した。その結果、在日外国人母子保健サービスの提供や保健福祉サービス活用の支援に書かれてはいたが、発達の遅れ・発達障害を有する外国人小児とその家族の早期発見・早期支援の現状及び課題を明らかした文献やつながる文献はみあたらなかった。2)については、まず法務省の在留外国人統計から外国人が多く居住する市町村を抽出し接触した。研究協力の承諾を得られた群馬県太田市、伊勢崎市、大泉町、東京都大田区、川崎市、大阪市生野区、東大阪市の7つの自治体の保健センターで10名の保健師を対象にインタビューを行った。発達の遅れ・発達障害を有する小児とその家族の支援の現状と課題を探るため、支援対象の小児・家族の特徴、対象把握のきっかけ、保健師の認識した対象の問題、対象の子どもの支援に必要と考えた社会資源、支援の方法、支援の結果および今後の支援、保健師の困った点について実態把握を行った。10事例のインタビューの逐語のトランスクリプトを作成し、現在、半分の分析を終えている。対象把握のきっかけは「乳幼児健診」「他施設からの情報」であり、「言葉の遅れが言語または環境のどちらに起因しているかの判断の難しさ」「日本語力が低いため意思疎通困難」「母親の発達や育児についての知識や認識を確認する難しさ」「保健福祉サービスを説明しても理解が低いため意向確認や導入まで時間がかかる」の課題を抱えて支援していることがわかった。本研究の目的は、外国人小児の発達の遅れと発達障害に関する早期発見・早期支援モデルの構築であり、平成27年度は、26年度に行った外国人が多い市町村の保健センターの保健師を対象としたインタビューの分析結果を基にした質問紙を作成し無記名自記式質問紙調査を実施した。外国人が多い上位100市区町村の市区町村においての保健センター機能を有する273施設に質問紙を配布し、48部回収した。自治体人口は10万人未満6、10万人以上50万人未満28、50万以上12、未記入2であり、外国人割合は、2%未満13、2%以上3%未満10、3%以上4%未満10、4%以上5%未満7、5%以上6、未記入2であった。1歳6か月児健診で発達障害のスクリーニングの方法は、問診43、行動観察34、健診票37、子育てに関する質問紙18、絵カード2、積み木1、意思伝達方法カード1であった。3歳児健診で発達障害のスクリーニングの方法は、問診45、行動観察40、健診票35、子育てに関する質問紙22、絵カード1であった。乳幼児健診時、外国人母の場合、公的な通訳を活用は、常時5、必要時23、その他15(ボランティア、友人、本人により通訳依頼等)であった。乳幼児健診時、子育てに関する質問紙には外国語版の有無については、有30、無14、未記入4であった。それらの言語は英語30、ポルトガル語16、中国語9、スペイン語7、タガログ語6、韓国語5、ベトナム語3、トルコ語1であった。発達の遅れや発達障害の外国人小児の対応における困難では、環境要因によるものか子どもの発達の遅れや障害によるものか判断の難しさ、子どもの発達の状況についての情報収集の難しさ、外国人家族との日本と出身国の生活・文化・考え方の違い、家族が子どもの問題とサービスを理解して意思決定することを支援する難しさ、家族についての情報収集の難しさの順で多かった。今年度は、26年度に行った調査を踏まえて質問紙を作成し、全国規模の調査を行う計画を実施した。平成26年度に行った外国人が多い市町村の保健センターの保健師を対象とした半構成的面接で得られた結果を学会で報告した。平成27年度実施予定であった外国人母を対象とした調査は実施には至っていないが準備を行った。本研究の目的は、外国人小児の発達の遅れと発達障害に関する早期発見・早期支援モデルの構築であり、平成28年度は、1)ブラジルでの調査、2)乳幼児健康診査の来られた外国人母を対象としたインタビュー調査、3)発達の遅れや発達障害が診断され、民間の療育施設に通所している母親を対象としたインタビュー調査、4)外国語版の発達障害に関する資料作成を実施した。1)においては、ブラジルのサンパウロ州で保健センター、子ども病院、自閉症児の療育施設を訪問し、発達障害を有する子どもの発見や支援の現状に関して情報収集を行った。

乳幼児健康診査、発達スクリーニングはなく、親が子どもを連れて小児科を受診して発達障害が見つけられている状況であった。2)においては、外国人集住自治体の群馬大泉町の保健福祉センターの1歳半と3歳児の健康診査目的で来所したブラジル人母8名を対象に半構成的面接を行い、子どもの発達の捉え方や発達に関する情報源について把握した。母子手帳、インターネット、友人や自分の母親、保健センターの保健師や小児科の医師などの医療職者から情報を得ていた。3)においてはポルトガル語で対応している民間の療育施設に通所している子どもの外国人母3名(ブラジル人2名、ペルー人1名*夫がブラジル人のため家庭ではポルトガル語)を対象に半構成的面接を行い、子どもの発達の捉え方や発達に関する情報源、民間の療育施設に通うまでのプロセスについて把握した。外国人母は1歳、1歳半、23歳頃に子どもの発達の遅れを気づき、小児科受診や乳幼児健康診査で自ら保健師に言うなどの行動をとっていた。ポルトガル語で療育してくれる施設の情報は友人やSNSのネットワークの方からであった。4)については、政府広報オンライン『発達障害って、なんだろう』を英語・中国語・ポルトガル語の翻訳を行った。今後、この資料を外国人集住自治体に広めていく予定である。本研究は、発達の遅れ・発達障害を有する外国人小児の早期発見・早期支援モデル構築を目的とした。現状と課題を探るため10名の保健師を対象に半構成的面接調査を行い、その結果に基づいた自記式調査票を作成し241カ所の保健センターに配布し48ヵ所から回答を得た。乳幼児を持つ外国人母8名、療育施設に通う子どもの外国人母3名を対象に半構成的面接調査を行い、発達に関する情報収集について把握した。これらの結果から今後の課題として、外国人母子への保健福祉サービスの拡大、保健師の外国人母子への支援能力の向上、外国人母への子どもの発達・発達障害と保健医療福祉サービスに対する知識の啓発が明らかになった。外国人が多い市町村の保健センターの保健師を対象とした質問紙調査は未実施である。これは、文献検討とともに研究班で研究の進め方について討議した結果、発達の遅れ・発達障害を有する外国人小児とその家族の支援の現状と課題に関する文献はみあたらず、まずはインタビューで現状を明らかにする必要があるという結論に至ったためである。半構成的面接の項目を特定し、その妥当性を確認したうえで、10名の保健師のインタビューを実施した。平成27年度には、26年度に行った文献検討やインタビューの結果を踏まえて質問紙を作成し、全国規模の調査を行う計画である。そして、平成27年度実施予定である外国人母を対象とした調査の準備を進め、実施予定である。平成28年度は平成27年度に行った外国人が多い市町村の保健センターの保健師を対象とした無記名自記式質問紙調査で得られた結果を学会で報告する予定である。そして、外国人母を対象とした「子どもの発達に対する意識」について調査、引き続き外国での子どもの発達に関する資料を収集する予定である。これらの保健師および外国人母を対象とした調査により「発達の遅れ・発達障害を有する外国人小児の発見の支援の現状と課題」を明らかにし、外国人母や保健医療職者を対象とした「外国人小児の発達遅れ・発達障害の早期発見のためのツールやWebサイトを考案する予定である。国際看護平成27年度は平成26年度に行った外国人が多く居住する市町村の保健センターの保健師を対象とした半構成的面接で得られた結果を学会で報告する予定である。
高電圧印加によるガラス表面へのサブミクロン構造誘起

本研究はサブミクロンサイズの表面加工を施すことで、ガラスに光機能性を付与することを目的とする。その第一段階として、科学研究費が交付される2年間で新たなガラスの表面微細加工法を提案し、その適用範囲を検討する。具体的な方法として、無機ガラスをガラス転移温度(Tg)付近で加熱し、電圧(電場E107-8Vm-1)を印加し、イオンの移動を誘起し微構造を作製する。平成18年度の研究により、銀イオンを含んだテルライトガラスをTg付近で加熱し、直流電圧を印加することでアノード側電極近傍に選択的に銀微粒子が析出することがわかった。また、銀析出の機構を調べる中で、試料とステンレス電極の間に挟んだカバーガラスから試料中にアルカリイオン(主にナトリウムイオン)が流入し、これが銀析出に大きくかかわっていることがわかった。また、電圧印加後の試料で第2高調波発生(SHG)が観測されることもわかった。平成19年度は前年度の知見を踏まえ、Ag微粒子の析出機構の詳細を調べた。印加電圧および温度条件を変えて実験を行うことで、析出する微粒子の粒径および体積分率を制御できることがわかった。光リソグラフィによりカバーガラスに微細加工を施すことにより、Ag微粒子を位置選択的に析出させること(パターニング)に成功した。また、カバーガラスの代わりにNaC1をアノードとガラス試料の間に置いて電圧を印加した場合にもAg微粒子の析出が確認された。これよりNa+を供給できる物質を用いればAgの析出現象を誘起できることがわかった。ガラスは優れた光学的特性を持ち、また多様な機能性イオンを構造内に導入可能である非常に有用な光学材料である。申請者はこれまで、バルク体の多孔質ガラスを作製し、ガラスとマクロ孔の屈折率差に起因する多重散乱を利用することにより、可視光のバルク内部への局在化およびこれを用いたレーザー発振・光メモリー効果など光機能性の発現を試みてきた。しかしながら、研究を進めていくうちに、可視光を強く散乱するサブミクロンサイズの細孔を持つガラスに入射した光はほとんどが表面近傍で散乱され、内部には届かないことがわかった。すなわち、光機能性に有効に寄与しているのはバルク全体ではなく表面近傍のみである。この知見を踏まえ、本研究はサブミクロンサイズの表面加工を施すことで、ガラスに光機能性を付与することを目的とする。
自動車ボディパネル用アルミニウム合金板の集合組織形成機構とリジング発生機構の解明

地球環境問題を考える上で、自動車の車体軽量化のためにボディパネルにアルミニウム合金を使用することが望まれている。中でもAl-Mg-Si系合金は、中強度で成形性に優れるという観点からボディパネル材への適用が期待されている材料であるが、成形加工時にリジングと呼ばれる筋状の凹凸が圧延方向に発生するため、アウターボディパネルに用いる際の障害となっている。本研究では、このリジング発生機構を解明するために、Al-Mg-Si系合金中の結晶方位分布に着目した。その結果、Al-Mg-Si系合金のリジング発生を抑制するためには、加工熱処理工程中に生成する変形しやすい結晶粒の発生を抑制することが重要であることがわかった。また、熱間圧延温度を低くすることによって、これらの結晶粒の発生を抑えることが有効であることが明らかになった。自動車の車体軽量化のためにボディパネルにアルミニウム合金を使用することが望まれている。中でもAl-Mg-Si系合金は、中強度で成形性に優れるという観点からボディパネル材への適用が期待されている材料である。しかし、Al-Mg-Si系合金には、成形加工時にリジングと呼ばれる筋状の凹凸が圧延方向に発生するため、アウターボディパネルに用いる際の障害となっている。リジングの発生には集合組織に密接に関係することが知られているが、詳細は不明な点が多い。そこで本研究では、Al-Mg-Si系合金のリジングの発生と加工熱処理工程の関係を、集合組織形成に着目して明らかにし、リジングの効果的な抑制技術への提案を行うことを目的として研究を行っている。今年度は、6111アルミニウム合金を試料として用い、「熱間圧延」→「中間焼きなまし」→「冷間圧延」→「溶体化処理」の加工熱処理工程を施した試料を用いて、熱間圧延温度ならびに中間焼きなましの有無による集合組織形成がリジングに与える影響について検討した。その結果、熱間圧延温度が高いほど、また中間焼きなましを行ったほど、リジングが顕著に発生することを明らかにした。溶体化処理後の圧延面の結晶方位解析を行った結果、リジングが発生する領域において、立方体方位粒がバンド状に分布していることが明らかになった。すなわち、立方体方位粒の分布状態とリジング発生に密接な関係があることが分かった。今後は、立方体方位粒の形成過程について各加工熱処理時の結晶方位分布より明らかにし、リジング発生に起因する集合組織の制御方法について検討する。昨年度、リジングが発生する要因として加工熱処理工程中に形成する立方体方位粒にあること、その分布が圧延方向にバンド状になることが明らかになった。そこで、本年度はこのような立方体方位粒の形成起源を特定するために各工程後の結晶方位分布状態を詳細に解析した。また、その場加熱結晶方位解析を行うことにより、立方体方位粒の成長過程を動的に捉えた。その結果、熱間圧延終了温度が異なる2種類の試料において、その温度が高いほど立方体方位粒の存在頻度が高くなり、冷間圧延後にも残存することが明らかになった。また、その場加熱結晶方位解析を行った結果、熱間圧延板に形成される立方体方位粒は他方位を有する結晶粒よりも成長が高速であることが明らかになった。以上の結果より、Al-Mg-Si系合金のリジング発生を抑制するためには、加工熱処理工程中に生成する立方体方位粒を抑制することが重要であり、熱間圧延温度を低くすることにより、立方体方位粒の発生を抑えることが直接的に効果が得られることが明らかになった。
がん遺伝子のプロモーターを標的としたDNAメチル化を誘導する二本鎖RNAの開発

がんは、細胞内での特定の遺伝子発現やシグナル伝達経路の制御が多段階的に破綻することによって生じる疾患である。そのためがん治療を考えた場合、これらの現象に関わる分子を標的とした治療法の開発が望まれる。本研究では、erbB2などのがん遺伝子のプロモーターのCpG配列を標的とした二本鎖RNAを構築して、DNAメチル化を介した転写レベルでのがん遺伝子発現抑制およびがん細胞の増殖抑制について検討することを目的とする。この二本鎖RNAによるDNAメチル化を介した転写レベルでの遺伝子発現抑制は、独創性が高く、また将来的ながん治療についてユニークで新しい治療薬としての応用が期待できると考えている。二本鎖RNAによるDNAメチル化誘導とがん遺伝子の転写レベルでの発現抑制を組み合わせることによってがん治療への応用を目指した新たな研究の創造が期待できる。はじめにがん遺伝子erbB2に対するそのプロモーター領域を標的とした二本鎖RNAの設計を行った。二本鎖RNAの標的部位は、CpG配列に富んだ領域を選択している。この設計をもとに500塩基程度の長鎖の二本鎖RNAを発現するベクターを構築した。このベクターは、同じ遺伝子領域からセンス鎖プロモーターとアンチセンス鎖プロモーターから二本鎖RNAを発現させるシステムである。転写されたRNAは、細胞核内でdsRNAを形成して、細胞核内に存在するリボヌクレアーゼによって21-25塩基の短いRNAにプロセシングされると考えている。このベクターをMCF-7細胞に導入し、導入96時間後にゲノムDNAを回収し、ゲノムDNA上のerbB2プロモーター領域のメチル化についてメチル化感受性制限酵素を用いて解析した。その結果、二本鎖RNA発現ベクターを導入した細胞においてerbB2プロモーター領域のメチル化が検出された。
環境調和型電極反応を用いた非天然型アミノ酸の合成と機能性フォールダマーの創製

新たな構造特性と機能を併せ持つ新規な人工タンパク質の創製には、天然に存在しない人工アミノ酸を用いることが有用である。本研究では人工アミノ酸の効率的合成とその利用を目的とし研究遂行した。その結果、入手容易な天然アミノ酸から有機化学的手法と電気化学的手法を駆使したハイブリット手法により、人工アミノ酸の効率的合成に成功した。また、合成したアミノ酸とその誘導体は、酸化触媒として機能することを明らかとした。研究目的は、従来研究してきたアミノ酸の設計合成とそのペプチド二次構造研究に、環境調和型の電気化学的手法を導入した革新的なクリーン分子変換を行うことにより、新規非天然型アミノ酸の合成と機能性ペプチドフォールダマーヘの展開を行うというものである。平成19年度は、ピロリジンやピペリジン等の環状アミン類、L-プロリン、L-ピペコリン酸等の環状アミノ酸から電極酸化反応を鍵反応としたアザビシクロ骨格の構築と、それらから誘導されるアザビシクロ-N-オキシル類の合成を行った。合成したアザビシクロ骨格の構築と、それらから誘導されるアザビシクロ-N-オキシル類の合成を行った。合成したアザビシクロ-N-オキシルは、アルコールの酸化を触媒する有機メディエーターとして汎用される2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル(TEMPO)に替る有機メディエーターとして機能することを明らかとした。特に、メントールの様な立体的に嵩高いアルコールに対して、アザビシクロ-N-オキシルはTEMPOよりも効率的なメディエーターとして働くことを見出した。これらのN-オキシルを用いたアルコール類の酸化反応は、過ヨウ素酸ナトリウムをバルク酸化剤として用いた化学的酸化法のみならず、N-オキシルとブロモアニオンをダブルメディエーターとした電極酸化法にも有用であった。現在は、光学活性アミノ酸を原料とした光学活性なアザビシクロ-N-オキシルの合成と、それらをペプチドへ導入した機能性分子の設計-合成を行っている。平成20年度は、1)ハイブリット手法による光学活性アミノ酸・ペプチドの合成、2)アミノ酸およびペプチド触媒を利用したアルコール類の不斉酸化、の2段階に分けて研究を行った。1)に関する研究では、D-ピペコリン酸を出発原料として有機化学的および電気化学的手法を駆使したハイブリット法により、アザビシクロ骨格を有する光学活性ビシクロアミノ酸と含有ペプチドの合成を行った。2)に関する研究では、合成したアミノ酸とペプチドをN-オキシル化し、N-オキシル含有アミノ酸およびペプチドを触媒として用いた二級アルコールの不斉電極酸化反応を検討した。その結果、アミド置換基により選択性が異なり、低中程度の効率でアルコールの不斉酸化が進行することを見出した。
小腸上皮多糖受容体を介した自然免疫修飾を利用した健康増強に資する高機能性食品開発

レンチナンによる腸管炎症抑制の機構としては、腸上皮細胞基底膜側に発現しているTNF-α受容体であるTNFR1の発現量が減少し、それに伴いNF-κBの核内移行、炎症性サイトカインの産生が抑制されると想定されている。そこで本研究では、レンチナンが誘導する細胞膜でのTNFR1の発現変化を可視化することによって検討した。TNFR1-GFP融合タンパク質の細胞膜での発現量が、レンチナン処理により有意に低下することが明らかになった。さらに、全反射照明蛍光顕微鏡観察により、レンチナンによる細胞膜に存在するTNFR1量の減少は、TNFR1の細胞膜への輸送が抑制されるためであることが明らかとなった。レンチナンの小腸への影響を確認するため、レンチナンの経口または経肛門投与によるDSS大腸炎による体重減少における影響を検討した。DSS大腸炎による体重減少が、レンチナンを経口投与または経肛門投与することで有意に抑制された。しかし、レンチナンの経肛門投与と経口投与を比較すると、経口投与の方が強い抑制効果を示していた。また、DSS大腸炎によって結腸で増加したサイトカイン発現についても、レンチナンの経口投与群では全てのサイトカインで抑制傾向を示した。このことから、レンチナンは小腸を介することでより強い抑制効果を発揮することが示唆された。DSS大腸炎の発症や病態にTh1/Th2サイトカインが関与していることが報告されていることから、代表的なTh1/Th2サイトカインであるIFN-γとIL-4 mRNA発現の回腸での変化を測定したところ、レンチナンの経口投与群のみでIFN-γの増加傾向とIL-4の減少傾向が見られた。しかし、この変化はDSS大腸炎が緩和したことによる二次的な変化である可能性も考えられたため、DSS大腸炎を起こさないマウスでも同様の現象が見られるのかを検討したところ、レンチナンの経口投与によって回腸でのIFN-γmRNA発現の有意な増加と結腸での増加傾向が認められたが、レンチナンの経肛門投与では回腸と結腸の両方とも増加は認められなかった。さらに、IFN-γ産生細胞であるヘルパーT(Th)1細胞のマーカー遺伝子Tbx21と、Th1細胞の誘導に必要なIL-12のmRNA発現も経口投与群の回腸で増加した。これらのことから、レンチナンは先行研究で明らかになっている結腸での作用に加えて、回腸でのTh1型の免疫応答を増強して腸炎を抑制しているという新規の抑制機構を見出した。計画していたDSS誘導腸炎モデルマウスを用いた実験で、レンチナンに抑制効果が見られたので、進捗状況としては当初の予定通り進んでいると思われる。それに加えて、投与法によりレンチナンの効果が異なることが明らかとなって点は、予想していた作用機序と異なる機構が考えられ、レンチナンが有する新たな抑制機構の手がかりが見出されたので、計画以上に進展していると判断した。我々の研究室では、レンチナンが抗炎症効果を示すこと、および腸上皮細胞に発現しているDectin-1受容体によって認識されることを明らかにした。また、この腸管炎症抑制の機構としては、腸上皮細胞基底膜側に発現しているTNF-α受容体であるTNFR1の発現量が減少し、それに伴いNF-κBの核内移行が抑制され、IL-8の産生量が減少することが明らかになっている。そこで本研究では、レンチナンが誘導する腸上皮細胞におけるTNFR1の細胞膜発現調節機構を可視化することで検証した。TNFR1とGFPの融合タンパク質をCaco-2細胞に発現させ、レンチナンを添加し6時間反応させた後に、抗TNFR1抗体で細胞膜上に発現するTNFR1を蛍光免疫染色後、共焦点レーザー顕微鏡(CLFM)を用いて観察し細胞膜上のTNFR1の発現変化を評価した。また細胞膜上に発現・消失する1分子TNFR1の動きを、全反射照明蛍光顕微鏡(TIRF)を用いて観察した。レンチナン処理1時間後から観察を開始し、増減数をカウントすることにより細胞膜上のTNFR1の減少率を算出した。CLFMでの観察により、TNFR1とGFPの融合タンパク質ではCaco-2細胞の細胞膜上には発現しないが、内部ドメインを除去したTNFR1とGFPの融合タンパク質は細胞膜上に発現するようになること、またその内部ドメイン除去TNFR1-GFP融合タンパク質の細胞膜での発現量が、レンチナン処理により有意に低下することが明らかになった。さらに、TIRFでの観察により、レンチナン処理によって細胞膜上に発現してくるTNFR1数が減少したのに対して、消失していく数は大きく変化しなかったことから、レンチナンによる細胞膜に存在するTNFR1量の減少は、TNFR1の細胞膜への輸送が抑制されるためであることが明らかとなった。今まで予想していた抗炎症性の機構の内、レンチナン処理による腸管上皮におけるTNFR1の消失がエンドサイトーシスによるものではなく、レンチナン処理によって細胞膜上に発現してくるTNFR1数が減少したのに対して、消失していく数は大きく変化しなかったことから、レンチナンによる細胞膜に存在するTNFR1量の減少は、TNFR1の細胞膜への輸送が抑制されるためであることを明らかにすることができた。このことは、今までの報告にはない新しい現象である事から、当初の計画以上に進展していると評価した。レンチナンが、腸管においてどのようにレンチナンが認識されているのかを検討した。この際先ず自然免疫で知られている受容体の中和抗体をin vitro腸管炎症モデル系の小腸上皮細胞側(Caco-2細胞)に前処理したところ、Dectin-1処理区でのみ有意な抑制が認められた。

このことをin vivoでも確認するため、Dectin-1 KOマウスを用いたDSS誘導腸炎モデルマウスを行った。その結果、Wild型ではレンチナンによる抑制が認められたのに対して、KOマウスではその効果は予想通りキャンセルされた。以上の結果から、レンチナンによる抗炎症効果は、腸上皮細胞に発現しているDectin-1を介して引き起こされることが明らかとなった。レンチナンによる抗炎症効果を発揮する臓器をはっきりさせるために、レンチナンを経口および経肛門投与することで確認した。その結果、どちらの投与方法でも有意な抑制は確認できたが、経口投与のほうがより抑制が顕著であった。また、DSS大腸炎によって結腸で増加したサイトカイン発現についても、レンチナンの経口投与群では全てのサイトカインで抑制傾向を示していた。このことから、レンチナンは小腸を介することでより強い抑制効果を発揮することが示唆された。以上をまとめると、レンチナンによる抗炎症作用は、先ず小腸上皮細胞に発現しているDectin-1受容体によって認識され、それが引き金となってTNFR1の細胞膜への輸送が抑制された結果、基底膜側でのTNFR1量が減少し、炎症下で発生したTNF-alphaの認識が緩和されるからであることが明らかとなった。レンチナンによる腸管炎症抑制の機構としては、腸上皮細胞基底膜側に発現しているTNF-α受容体であるTNFR1の発現量が減少し、それに伴いNF-κBの核内移行、炎症性サイトカインの産生が抑制されると想定されている。そこで本研究では、レンチナンが誘導する細胞膜でのTNFR1の発現変化を可視化することによって検討した。TNFR1-GFP融合タンパク質の細胞膜での発現量が、レンチナン処理により有意に低下することが明らかになった。さらに、全反射照明蛍光顕微鏡観察により、レンチナンによる細胞膜に存在するTNFR1量の減少は、TNFR1の細胞膜への輸送が抑制されるためであることが明らかとなった。DSS誘導腸炎モデルマウスにおける結腸での炎症抑制機構と回腸での抑制機構を明らかにすることで、レンチナンが有する新規機能を明らかにし、回腸での炎症認識が結腸に伝達されるかどうかを明らかにする。今回までの研究成果はレンチナン処理によるTNFR1消失に関してのみの結果であるが、今後はレンチナン受容体であるDectin-1を本当に介しているのかを中和抗体を用いた実験で、また既に報告している結果との相違がなぜ生じているのかをエンドサイトーシス特にクラスリン依存型エンドサイトーシス阻害剤を用いる実験で明らかにすることで、レンチナンによる炎症性腸疾患の改善効果を明らかにしていく予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。食品化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
プロテアソームの免疫遺伝学的研究

プロテアソームは,MHCクラスI分子によって提示されるペプチドを産生するプロテアーゼである.本課題では,クラスI分子による抗原提示を促進する機能をもつと想定されるIFN-γ誘導性プロテアソーム・サブユニットの構造・機能・起源を明らかにすることを目的として研究を推進し,以下の成果を得た.1) IFN-γ誘導性20Sプロテアソーム・サブユニット遺伝子の起源:MHCの染色体重複モデルの提唱IFN-γで発現が誘導される3個の20Sプロテアソーム・サブユニットは,クラスI分子による抗原提示システムが誕生した際に,構成的に発現されるサブユニット遺伝子が重複して形成されたものと考えられる.われわれは,1)この重複が,個々の遺伝子の重複ではなく,MHC領域を巻き込んだ染色体領域の重複の一環としておこったものであること,2)上記の重複は脊椎動物進化の初期段階,具体的には有顎脊椎動物の共通祖先におこったと考えられること,などを明らかにした.これら一連の研究により,MHCという遺伝領域のゲノム構成を理論的に説明する「MHCの染色体重複モデル」が提唱された.2) IFN-γによって制御されるプロテアソーム・サブユニット遺伝子群のクローニングとその構造解析IFN-γによって制御されるプロテアソーム・サブユニット遺伝子群を129/SvJマウスから系統的にクローニングすることにより,遺伝子構造と染色体局在を決定し,さらに発現制御機構の解析を行った.これまでに,20Sプロテアソーム・サブユニットMECLl,Z,XをコードするPsmblO,Psmb7,Psmb5遺伝子,およびプロテアソーム・アクチベーターPA28α,β,γサブユニットをコードするPsme1,Psme2,Psme3遺伝子の解析が終了している.現在,これらの遺伝子クローンを使用して,knock outマウスの作製が進行中である.プロテアソームは,MHCクラスI分子によって提示されるペプチドを産生するプロテアーゼである.本課題では,クラスI分子による抗原提示を促進する機能をもつと想定されるIFN-γ誘導性プロテアソーム・サブユニットの構造・機能・起源を明らかにすることを目的として研究を推進し,以下の成果を得た.1) IFN-γ誘導性20Sプロテアソーム・サブユニット遺伝子の起源:MHCの染色体重複モデルの提唱IFN-γで発現が誘導される3個の20Sプロテアソーム・サブユニットは,クラスI分子による抗原提示システムが誕生した際に,構成的に発現されるサブユニット遺伝子が重複して形成されたものと考えられる.われわれは,1)この重複が,個々の遺伝子の重複ではなく,MHC領域を巻き込んだ染色体領域の重複の一環としておこったものであること,2)上記の重複は脊椎動物進化の初期段階,具体的には有顎脊椎動物の共通祖先におこったと考えられること,などを明らかにした.これら一連の研究により,MHCという遺伝領域のゲノム構成を理論的に説明する「MHCの染色体重複モデル」が提唱された.2) IFN-γによって制御されるプロテアソーム・サブユニット遺伝子群のクローニングとその構造解析IFN-γによって制御されるプロテアソーム・サブユニット遺伝子群を129/SvJマウスから系統的にクローニングすることにより,遺伝子構造と染色体局在を決定し,さらに発現制御機構の解析を行った.これまでに,20Sプロテアソーム・サブユニットMECLl,Z,XをコードするPsmblO,Psmb7,Psmb5遺伝子,およびプロテアソーム・アクチベーターPA28α,β,γサブユニットをコードするPsme1,Psme2,Psme3遺伝子の解析が終了している.現在,これらの遺伝子クローンを使用して,knock outマウスの作製が進行中である.主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスI分子によって提示されるペプチドの産生に与るマルチ・サブユニット・タンパク質分解酵素であるプロテアソームの構造と機能を解析することにより以下の結果を得た。1)IFN-γ刺激によってプロテアソームにとりこまれるPSMB10(MECL1)サブユニットとMECL1サブユニットによって置換されるPSMB7(Z)サブユニットをコードするマウス遺伝子をクローニングし,その構造を決定した.その結果,これらの遺伝子はともに8個のエクソンからなり,同一のエクソン・インドロン構造をもっていることが明らかになった.Psmb10遺伝子のプロモータ領域には2個のIFN-stimulated response elementsが存在した。これらのエレメントを欠落させるとIFN-γ誘導性が消失することをCAT assayを用いて確認した。また,PSMB10,PSMB7サブユニットをコードする遺伝子はいずれもMHC外でコードされており,前者は第8染色体のSntb2遺伝子,後者は第2染色体のGrp78遺伝子近傍に存在することが明らかとなった.2)PA28アクテベータ複合体は20Sプロテアソームに結合することにより,MHCクラスI分子によって提示されるペプチドの産生を促進する機能をもっている.マウスのPA28alpha,beta,gammaサブユニットをコードする遺伝子を単離しその構造を決定することにより,これら三つの遺伝子は類似したエクソン・イントロン構造をもっていること,alpha,betaサブユニットをコードする遺伝子は約6kb離れて,その3′-endを向き合うようにして第14染色体上に存在することなどが判明した.プロテアソームは,MHCクラスI分子によって提示されるペプチドを産生するプロテアーゼである.

本課題では、クラスI分子による抗原提示を促進する機能をもつと想定されるIFN-γ誘導性プロテアソーム・サブユニットの構造・機能・起源を明らかにすることを目的として研究を推進し,以下の成果を得た.1) IFN-γ誘導性20Sプロテアソーム・サブユニット遺伝子の起源:MHCの染色体重複モデルの提唱IFN-γで発現が誘導される3個の20Sプロテアソーム・サブユニットは,クラスI分子による抗原提示システムが誕生した際に,構成的に発現されるサブユニット遺伝子が重複して形成されたものと考えられる.われわれは、1)この重複が,個々の遺伝子の重複ではなく,MHC領域を巻き込んだ染色体領域の重要な一環としておこったものであること,2)上記の重複は脊椎動物進化の初期段階、具体的には有顎脊椎動物の共通祖先におこったと考えられること,などを明らかにした.これら一連の研究により,MHCという遺伝領域のゲノム構成を理論的に説明する「MHCの染色体重複モデル」が提唱された.2) IFN-γによって制御されるプロテアソーム・サブユニット遺伝子群のクローニングとその構造解析IFN-γによって制御されるプロテアソーム・サブユニット遺伝子群を129/SvJマウスから系統的にクローニングすることにより,遺伝子構造と染色体局在を決定し,さらに発現制御機構の解析を行った.これまでに,20Sプロテアソーム・サブユニットMECL1,Z,XをコードするPsmb10,Psmb7,Psmb5遺伝子,およびプロテアソーム・アクチベーターPA28α,β,γサブユニットとコードするPsme1,Psme2,Psme3遺伝子の解析が終了している.現在,これらの遺伝子クローンを使用して,knock outマウスの作製が進行中である.
スクアレン酸化抑制に基づく食品機能維持と疾病予防：農工医連携によるアプローチ

スクアレンはサメの肝油やオリーブ油に含まれる機能性脂質で、抗ガン・抗心筋梗塞作用を有する。また生体でスクアレンはヒトの皮脂に存在し、皮膚を保護する役割を果たす。しかしスクアレンは容易に酸化されるため、スクアレンの酸化を介した食品の機能性の喪失や皮膚の老化・炎症が懸念されている。本研究課題では農学・反応工学・医学の三者を融合した"農工医連携"により、スクアレン酸化物の詳細な構造解析を通じた食品や生体中のスクアレン酸化原因の解明や、各種抗酸化物質によるスクアレン酸化抑制効果の評価を行う。こうした異分野融合的な取り組みをもって、スクアレンの酸化抑制を通じた食品機能性の維持や皮膚疾患の予防に挑戦する。
腫瘍内の増殖因子およびその受容体含量からみた尿路性器癌の検討

腎細胞癌患者から得た腫瘍組織の膜分画について、アイソトープラベルのEGFを用い上皮増殖因子受容体(EGFR)に対するEGFの解離係数、最大結合量を検討した結果、腎細胞癌症例においてEGFRの検出されない症例もみられたが、52例中38例にEGFRが検出され、そのKd値は10^<-10>M、最大結合量はfmcl/mg蛋白のレベルであった。なお正常腎ではそのほとんどにEGFRは検出されなかった。腎細胞癌の病理所見とEGFR量について検討すると、組織像ではFuhrmanの核型度と正の相関することを除けば、他の項目と相関はみられなかった。なおpM1群ではpM0群より有意に高いEGFRが存在することが示された。52例のうち13例が死亡しているが、これらはすべてEGFR陽性例であった。これらの事実は予後因子としての病理組織の限界を示すと同時に、腫瘍の生化学的評価の有用性を示したものと考えられた。また、転移巣と原発巣とのEGFRレベルには両者に差はみられなかったが、インターフェロン投与後に摘除した転移巣につきEGFRレベルを測定すると、そのレベルは明らかな低下を示した。これはインターフェロンの抗腫瘍効果がEGFRを介することを示唆するものであり、興味深い知見であった。正常組織、および原発巣、転移巣組織につきEGFとTGF-αを染色し、その染色性につき比較、検討を行った。正常組織ではTGF-αは染色されなかったが、EGFは尿細管、糸球体でわずかに染色された。一方、腎細胞癌の原発巣、転移巣組織ではEGFおよびTGF-αのいずれも染色されたが、その程度をみると転移巣での染色性は原発巣よりはるかに高度であった。特にTGF-αの染色性にその傾向が顕著に認められた。以上の事実は転移巣において腫瘍増殖にオートクリン機構が関与していることを示唆するものであった。腎細胞癌組織、前立腺肥大症組織の膜分画中におけるEGF受容体をEGFをligandとするScatchard分析法にて検索する方法を確率した。これにより両組織ともKd値が10^<-10>molのsingle classのbinding siteが検出された。正常腎組織ではEGFのspecific bindingはみられなかったが、腎細胞癌組織ではその大部分で検出され含量測定が可能であった。この結果を従来の腫瘍評価法である病理組織学的評価、TNM分類、腫瘍の大きさ、生存率などと比較検討した。この結果、EGF受容体量と核異形度が相関することが示された。またEFG受容体が検出されない腎細胞癌ではその予後が良く、全例生存していることが示された。これに対し、EGF受容体含量が高いものほど予後不良であった。また転移を有する腎細胞癌ではEGF受容体は原発巣のみならず転移巣でも検出されたが、その含量は両者において差がみられなかった。また前立腺肥大症ではEGF受容体は上皮細胞に検出され、間質組織にはみられなかった。免疫組織学的に腎細胞癌、前立腺肥大症組織、前立腺癌組織についてEGF受容体、EGF,TGF-α,c-erbB_2の染色を試みた。この解析は未だ充分ではないが、転移を有するものではTGF-αが濃染される傾向が示され、転移巣におけるTGF-αとEGF受容体とのオートクリン機構の存在が示唆された。

正常腎組織、腎細胞癌の原発巣および転移巣の組織につき、抗EGFR、抗EGF、抗TGF-αのモノクロナール抗体を用い処理した後、ABC法にて発色させ、その染色性につき検討した。その結果、正常腎組織では尿細管、集合管、血管、糸球体でEGFRがわずかに染色される程度であったが、腎細胞癌組織では原発巣も転子巣も一様に濃染された。一方、EGFは正常腎ではヘンレ上行脚、遠位尿細管でわずかな染色性がみられたが、腎細胞癌では良く染色され、特に転移巣では原発巣より強い染色性が観察された。TGF-αについてみると正常腎では全く染色されないが、原発巣では染色され、転移巣で特に強い染色性を示した。この染色性はEGFより強いものであった。以上の事実は腎細胞の悪性化とともに、増殖因子のオートインダクションが起きていることを示唆するものであり、また転移巣においては細胞増殖に関しTFG-αを主とするオートクリン機構の存在することを示したものと思われる。52症例の腎細胞癌のEGFRに対するScatchard分析にて、EGFRが陰性の14症例は遠隔転移、所属リンパ節への転移がみられず全例生存していることが確認されたが、死亡例の13例は全例EGFRが陽性であった。これらより腎細胞癌組織におけるEGFR存在は症例予後決定因子の一つであると考えられた。
傍糸球体装置で基質接着因子インテグリンのリン酸化が血圧調節に関与する機序の解析

進行中の糖尿病性腎症では腎糸球体の血管障害による血流低下を傍糸球体細胞が感知して、血圧上昇に働く酵素であるレニンの分泌を亢進させて高血圧を誘導するが、傍糸球体細胞の血流/血圧感知によるレニン分泌の調節機構の詳細は未だ明らかではない。私はヒトとラットの糖尿病の進行過程で、傍糸球体装置に数種のリン酸化β1インテグリンの特異的な発現を観察しており、これらのリン酸化β1インテグリンの発現変化がレニン分泌制御に関与している可能性が考えられた。本研究ではレニン分泌能を持つ傍糸球体細胞とその調節機能を持つ緻密斑細胞の株細胞を用いて、圧感知機能とリン酸化β1インテグリンの関わり明らかにし、その機序を解析する。
血縁者間の競争が対立行動の進化に与える影響

本研究では、雄同士の攻撃性に地理的変異の見られるススキスゴモリハダニの遺伝的集団構造を解析し、近年の血縁選択理論の検証を目的としている。南琉球と中琉球にて、雄同士の攻撃性が中間的な個体群と強い個体群を2個体群ずつ、九州にて攻撃性が強い個体群と弱い個体群を1個体群ずつ、巣、ススキの株、ススキ野原の単位で採集した。これら計6個体群から個体毎にDNAを抽出し(N=192)、東京農業大学生物資源ゲノム解析センターの協力の下、Illumina HiSeq 2500を用いてRAD-seqを行った。現在、そのシークエンスデータを用いて集団構造を解析しているところである。個体間の協力や対立は、様々な種において観察されているが、その説明として血縁選択説は広く受け入れられている。近年の研究により、分散が限られている集団では、集団の平均血縁度と対立(いやがらせ)行動の関係は非線形になることが、理論的に示めされている。しかし、その実証研究は未だ数少ない。そこで本研究では、分散性が低く、オス同士の攻撃性に地理的変異の見られるススキスゴモリハダニStigmaeopsis miscanthi (Acari: Tetranychidae)の遺伝的集団構造を解析し、集団の平均血縁度を測定することにより、近年の血縁選択理論を検証することを目的としている。初年度である平成26年度は、オス同士の攻撃性が中間的である南琉球個体群と、攻撃性の強い北・中琉球もしくは九州個体群を採集し、オス同士の攻撃性の強さと生息地の冬の寒さの推定、および集団の遺伝的構造解析を行う予定であった。沖縄県石垣島および沖縄県本島にて、攻撃性が中間的な個体群および強い個体群を、集団の遺伝的構造の解析が行えるような方法(巣単位、ススキの株単位、ススキフィールド単位での採集)でもって採集することができた。また、飼育を行う上で必要である設備を整え、寄主植物の鉢植えを確立し、個体ごとにDNAを抽出する方法と道具も確立した。しかし、オス同士の攻撃性の強さと生息地の冬の寒さの推定、および集団の遺伝的構造解析にはまだ至っていない。個体間の協力や対立は様々な種において観察されているが、その説明として血縁選択説は広く受け入れられている。そこで本研究では、分散性が低く、オス同士の攻撃性に地理的変異の見られるススキスゴモリハダニの遺伝的集団構造を解析し、集団の平均血縁度を測定することにより、近年の血縁選択理論を検証することを目的としている。初年度は、南琉球と中琉球にて、雄同士の攻撃性が中間的な個体群と強い個体群を2個体群ずつ、巣、寄主植物であるススキの葉、ススキの株、ススキ野原の単位で採集した。二年目である平成27年度は、九州にて、攻撃性が強い個体群と弱い個体群を1個体群ずつ同様の手法にて採集した。これら計6個体群から個体毎にDNAを抽出し、東京農業大学生物資源ゲノム解析センターの次世代シークエンサー(Illumina HiSeq 2500)を用いてRADシークエンスを行った。現在はそのシークエンスデータを用いて、集団構造を解析中である。当初の計画通りには進んではいないが、初年度は半年間(10月から3月)しかなく、次年度はまるまる1年間あることを考えると、比較的研究は順調に進んでいると言える。また、今後の研究を進める上で必要な環境を整えることができ、そして何より、遺伝的集団構造の解析が叶うような方法でダニが採集できるかが一番の心配であったが、攻撃性の強い個体群、中間的個体群では、予定通りに採集することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。行動生態学当初の予定通り研究をすすめる。まずは、オス同士の攻撃性の弱い個体群も同様の方法にて採集する。そして、昨年度採集した個体群とともに、冬の寒さの推定、オス同士の攻撃性の強さの推定、遺伝的集団構造の解析と血縁度の測定を行う。
IoT機器のサイドチャネル攻撃耐性評価のためのテストベッド構築

プロジェクト遂行への効率化を目的として,当初の計画から実行順を修正し,まず,仕様書・実装の調査に基づく脅威分析を行った.より具体的には,(I)機器への認証情報の遠隔初期設定,(II)機器間グループへの参加・離脱管理,および(III)ファームウェアアップデートを包含するIoTフレームワークであるLWM2MとThreadを対象として脅威分析を実施した.その結果,リバースエンジニアリングなどの従来良く知られた脅威に加え,(i)サーバ・ゲートウェイにおける遠隔からマイクロアーキテクチャ・サイドチャネル攻撃,および(ii)エッジデバイスの暗号実装としてデファクトスタンダードになりつつあるDTLS(Datagram Transport Layer Security,暗号通信のための通信プロトコル)の電力解析攻撃を,IoT特有で,これまでに見逃されていた重要な脅威として洗い出した.その過程で得た知見を元に,日本銀行が主催する情報セキュリティ・セミナーにおいて,IoTセキュリティに関する講演を行った.以上の分析に基づき,テストベッドを構成するサーバ・ゲートウェイ・エッジデバイスを調達し,それらの設定・立ち上げを行った.また,脅威を検証するための実証実験に先駆けて着手した.(i)マイクロアーキテクチャ・サイドチャネル攻撃については,優先して評価環境構築・実証実験を優先して行った.その結果,サーバにおける攻撃の実現可能性を明らかにするための可視化を行なうとともに,ゲートウェイにおいて問題の存在を検証するためのチェックツールを開発した.(ii) DTLSについては,エッジデバイスを模したマイコン上にDTLSを移植し,電力解析攻撃の安全性評価を行なうためのテストベッド構築を行った.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。