hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルケン類の実用的不斉官能基化法の開発

現在本反応の不斉化を検討中であるが、これまでに前述の光学活性なトリスオキサゾリン-銅(II)錯体を用いるインダンのアミノ化で28%eeの不斉収率が得られることを見いだした。未だ不十分な値であり、今後改善を検討していく予定である。本研究では、実用的酸素官能基導入法の開発を目的として、不斉エポキシ化、アジリジン化およびC-H結合の不斉ヒドロキシ化の開発に着手している。今年度は、C-H結合の不斉ヒドロキシル化法の開発と医薬品合成中間体として有用な5員環ラクタムの簡便な合成法の開発を目的として研究を行った。筆者らは、光学活性なサレン錯体がメソ-テトラヒドロフランの不斉非対称化反応の優れた触媒であることを既に報告している。今回、この反応を基に窒素原子をアシル基で保護したメソ-ピロリジン類の不斉非対称化を検討した。その結果、サレン錯体のエチレンジアミン部の構造を改善するとともに、窒素原子の保護基を適切に選択することにより、80%ee以上の高選択性を得ることが可能になった。幸いなことに窒素原子の保護基としては、脱保護が容易なN-フェノキシカルバモイル基が良好な結果を与えることが明らかとなった。ただ、テトラヒドロフランの不斉非対称化と今回の不斉非対称化では、異なる溶媒効果が観測されており、不斉誘起機構とも関連して今後の検討課題である。以上のように、昨年度の成果と併せて、サレン錯体によるエナンチオ場選択的C-結合の不斉ヒドロキシル化が一般的合成法として有用であることを初めて明らかにすることができた。まず、昨年度開発した、N-アシルアミンのα位のC-H結合の不斉ヒドロキシル化を用いて(-)-Swainsonineの不斉合成を達成し、その有用性を示した。さらに、光学活性なルテニウムサレン錯体などを用いる不斉官能基化法の研究も行った。既にピリジンN-ーオキシド誘導体を共酸化剤として用いることによりオレフィンの不斉エポキシ化を達成していたが、以前のマンガン錯対の場合とは異なり、高い立体特異性を有するという他にない特徴を有していることがわかってきた。一方、シクロプロパン化でこれまで未解決のシス選択的エナンチオ選択的反応の実現を目的として、中心金属イオンの異なる各種サレン錯体錯体を合成し検討を行った。その結果、(R,R)、-サレンコバルト(II)錯体を触媒に用いて初めて高シスかつ高エナンチオ選択性を達成することができた(シス:トランス98:2、光学純度98%ee)。また化学収率も90%近くと良好であり、実用的な合成反応として期待される。これ以外に、銅-トリス(オキサゾリン)錯体を用いるアリル位のC-Hヒドロキシル化を利用してラセミのオレフィン不斉化を検討し、興味ある知見を得ることができた。さらに、トリス(オキサゾリン)配位子の改良を行い、適用範囲の広いアリル位の不斉酸化を開発することができた。
NOにより形成されるDNA-タンパク質クロスリンクの遺伝的影響と修復

異物進入に対するマクロファージの活性化により生体内で発生するNO及びこれに由来する窒素酸化物の遺伝子レベルでの直接的な毒性や発がんへの関与については未知の部分が多い。これまでの研究から,生物学的に意味のある低濃度のNOの暴露では,DNA損傷としてオキザニンが生成することが示された。オキザニンの構造を考慮すると,核内に存在する低分子アミンやDNA結合タンパク質と損傷がクロスリンクし,二次的に形成されたDNA損傷が細胞致死や突然変異を誘発する可能性がある。そこで,オキザニンを特異的に含むDNA基質を用いて生体ポリアミンとの反応を検討した結果,実際にクロスリンク生成物が生じることが明らかとなった。さらに,オキザニンを含むDNAと核内に存在するDNA結合タンパク質の間でクロスリンクが形成されるか検討した。その結果,オキザニンは,ヒストン,HMGタンパク質,プリン塩基損傷修復酵素(hOGG1等)とクロスリンクを形成すること,さらに,クロスリンク形成速度は,ヒストン・HMGタンパク質に比べDNA修復酵素の方が圧倒的に速いことが明らかとなった。DNA修復酵素で反応が起こったことは,オキザニンがDNA-タンパク質クロスリンクの前駆体としてだけでなく,修復酵素の自殺基質としても重要であることを示している。HeLa細胞の核抽出物を用いた実験でも,抽出物中にオキザニンとクロスリンクする複数のタンパク質が存在することが示された。クロスリンク反応に関与するタンパク質中のアミノ酸を推定するために,個々のアミノ酸の反応性を検討した結果,アルギニン及びリジン側鎖が反応に関与することが示された。クロスリンク修復に対するヌクレオチド除去修復機構の関与を調べるために,DNA-タンパク質クロスリンクを含む長鎖DNA基質を調製した。
脳室内薬物注入による中枢性疼痛(中心痛)制御に関する研究

我々は視床痛で長期間悩まされている症例に対して、大槽内にメチルプレドニゾロン125mgを注入することにより良好な鎮痛効果を得ている。その鎮痛機序の解明のために以下の実験を行った。NMDAレセプターに関与するケタミン麻酔を避けて、成猫にネンブタール30mg/kg腹腔内投与後に気管内挿管を行い、酸素、亜酸化窒素、イソフルランにて麻酔を維持した。前頭部で開頭を行うか、burr holeを設け、さらに脊髄視床路刺激電極挿入のための椎弓切除を上部胸椎で行った。Snider & NiemerのAtlasに従い、第3脳室に30ゲージカテーテルを挿入し、視床に白金微小電極を挿入した。視床に挿入した微小記録電極より、電気活動を記録した。麻酔深度を一定に保ち、数時間の経過観察により、当初は不規則な異常放電すなわちsmall spike、large spike、irregular burstなどの放電がほぼ単一放電となったところで、脊髄視床路の刺激を行うと再びirregular burst firingが認められた。そこで第3脳室内に挿入したカテーテルより50300μgのメチルプレドニゾロンを注入すると高頻度の不規則な自発放電やirregular burst firingが数10分以内に単一放電となった。この状態で脊髄視床路の刺激を行うとコントロールと同様にirregular burst firingを認めたが、単位時間当たりのburst firingは抑制された。以上の結果、すなわちburst firingの抑制が視床痛で鎮痛効果の機序として推測されるが、さらなる研究が必要である。
船が作り出す非定常波動場の解析

従来用いられてきた非定常波動場の計測方法は数本の波高計を曳航水槽に設置しその横を通過する船舶が作る非定常波動場のある一断面を計測するものであった。この方法では平面的な広がりを持つ非定常波動場の全貌を把握することは出来ない。また、船体のごく近傍に波高計を近付けることが出来ないため船首部で発生する砕波現象などの計測は出来ない。本研究の特色は上述の短所を克服するため、非定常波動場を写真やビデオカメラで撮影し画像処理の技術を応用して非定常波動場を特徴づける波高等の値を計測するシステムの開発を行うことである。この計測システムが完成すれば従来の計測データとは比較にならない膨大なデータを短時間の内に計算することが可能になる。本非定常波動場計測システムは水槽全体が透明アクリルで出来ており、非定常波動場を写真やビデオカメラで撮影し画像処理を行うのに適した構造となっている。画像処理の手法を使って水波の計測手法の開発を実施した。水槽壁面の撮影により壁面上の(すなわち一直線上の)同時波高計測が可能になった。これは多くの装置を必要としない簡単な計測システムであるが、波崩れを伴う強非線形な波動の計測にも有効であることも示した。また、この解析手法は多くの他の計算にも応用可能なことを示した。平面的な波動の計測方法は成功していないが、今回の成果を発展させれば可能と考えられる。本研究課題の初年度として実施した研究の結果次のような成果を得ることができた。1.実験設備の検討を行うために高校物理の教材として市販されている簡易造波機水槽を使い,光源のあり方及びカメラ位置の検討等種々の技術的検討を行った。その結果,通常のカメラでもある一定の範囲の中で,波の高低を濃淡の差として抽出できることが判った。2.上記の検討のうえに立ち,実験用装置の設計を行った。基本的には五つのシステムより成り立っているものである。(1)水槽(2m×2m×0.4m:アクリル製)(2)水槽支持台(3)造波装置及びその駆動部(4)投光器の設置台(5)カメラ,ビデオの架設台の五システムである。更にオプションとして将来の拡張に耐えられるような設計にした。ただし,この装置を使用しての実験は今年度実施することができなかった。3.理論研究の分野では,非定常波動場を計算するプログラムの整備をほぼ完了することができた。特に,非定常波動場を作り出す原因となる流体力学的特異点分布と波動場の相互関係について検討を深めた。このことは,波動場の構造を理解するうえで欠かすことのできないものである。これらの結果,特異点同志の相互干渉が非定常波動場にどのように現われるか知ることができた。4.非定常分野以外の,定常波動場を研究しているグループとの協同作業を発展させることができた。本年度の研究結果として次の成果と反省を得た。1.船舶が動揺することによるタンク内液体の波動と,船外の入射波,反射波,散乱波が混在する波動場の理論計算を行い,船体まわりの瞬時瞬時における波面の様子を求めた。これによって船の内外に存在する流体の波動場と,流体によって船側に働く荷重の関係について明らかにすることができた。2.船の内外にある流体の挙動-特に自由表面波動-を写真にとり,その理論計算と比較を行うことは本研究課題にとって重要であるが,その実験理論比較計画を立案した。3.大きな水槽でなく小さな水槽における波動場計測システムを開発することが,計測機器の発達で可能になりつつあるが,その実現のために必要な小水槽用曵航台車を製作した。これによりアクリル水槽壁より波動場を撮影することができるようになり非定常波動場の解析が容易に実施できるようになった。4.船体を表現する流体力学的特異点分布とそれが作り出す非定常波動場の関係を調査し,その試計算を行った。

昨年度まで非定常波動場解析技術を使って,今年度いくつかの関連分野への応用を計りいくつかの成果を上げた。1.閉空間内に自由表面を持つ流体が存在する場合,この内部流体の波動と閉空間の動揺の関係を明らかにし,それを画像化し動的に表示することを可能にした。このスロッシング現象は同調した時極めて大きな波動現象を伴うが,この実験結果は上記の画像取り込みによって始めて理論計算との比較が可能となる。2.水槽の片方に設置された造波機の動き,それが造り出す波,そしてその波をもう一方の端に設置された吸収装置(波透過装置)で吸収する時の動きの三量の理論計算結果を同時に画面上に画像化することを可能にした。これらは,いずれ非定常波動場の計測結果あるいは理論計算結果の表示化であり,非定常波動場の理解に大きな効果を果すものである。更に,既設の二次元小水槽の側方から非定常波を撮影し,波振幅を測定できるようになり,急勾配な波でさえ,一度精度良い計測が可能になった。最終的な確認実験は災害のため今年度中は不可能になったが再開でき次第実施する予定である。
各種微生物学的アプローチによるエネルギー回収型廃水処理制御技術の開発

本研究では、中温UASB汚泥のバルキング原因菌に焦点を当て、その微生物を分子遺伝学的に同定し、その生態と機能を明らかにすることを試みた。フルサイクルrRNAアプローチをバルキング汚泥内の糸状性細菌に適用したところ、その細菌は、真正細菌の門レベルで新規なクローンクラスター(KSB3門)に属していた。これまで、中温UASB汚泥の糸状性バルキングは観察されているものの、その現象に関与する微生物の同定例は皆無であった。KSB3門細菌の発見は、UASB汚泥にとって第二のバルキング原因菌の発見でもあった。バルキング前の健全なUASB汚泥にKSB3門細菌に特異的なプローブを用いたFISH解析を行ったところ、KSB3門細菌は、グラニュール汚泥表面に主要な微生物群の一つとして存在していることが観察された。次に、KSB3門細菌の生育環境とその遺伝学的多様性を調査するため、KSB3門細菌に特異的なプライマーセットを用いたクローン解析により10種の中温・高温嫌気汚泥を調査した。10種の嫌気汚泥の内、2種の中温UASB汚泥のみKSB3門細菌由来の16SrRNA遺伝子クローンを回収した。そのクローンの塩基配列の相同性は、98%以上であった。このような生育環境の狭さと遺伝学的多様性の低さは、KSB3門細菌が、ある特別な生育環境を要求することを示唆しているのかもしれない。あらゆる培養技術を駆使してKSB3門細菌の培養分離を行ったが、培養分離することは困難であった。培養困難であったKSB3門細菌の基質資化能を推定するために、配列特異的SSU rRNA切断法に基づいた新規基質推定法を考案、適用した。また、上述した基質推定法で推定された基質に対して、既存の基質推定法であるMAR-FISH法を適用した。その結果、KSB3門細菌は、グルコースやマルトースのような廃水中の糖を利用している細菌群であることが判明した。近年、上昇流嫌気性スラッジブランケット反応器(UASB)プロセスの普及と適用廃水種の拡大に伴い、現在まで認知されなかった問題が認知されてきている。特に深刻な問題として、内部に形成されるグラニュール汚泥が、かなりの頻度で突発的に浮上する問題が確認されており、処理プロセスで重大な問題となっている。この浮上問題には、多くの場合ある種の糸状性嫌気性微生物が関与していることが明らかになりつつある。本研究では、嫌気性廃水処理でのバルキング問題に焦点をあて、これを解決することを最終目標に掲げている。本年度は、特定したバルキング原因菌の一つであるChloroflexi門細菌に焦点をあてた。本細菌群は、非常に分離培養が困難であることから、その生理、生態に関する情報が皆無であった。様々な試みの結果、各種本研究では、産業廃水などを処理する中温、高温UASBグラニュール汚泥より、4株(中温性2株、高温性2株)の上記細菌を分離・培養することに成功している。そこで、さらにこれらの生理学的特徴を把握し、上記細菌のグラニュール汚泥内における役割を明らかにすることを試みた。これら4株はpH7.0付近に至適pHを持ち、また中温性2株の至適温度は37°C、高温性2株は55°C付近であった。また、分離株は、酵母抽出液存在下でスクロースやグルコースなどの糖類を基質として利用することが可能であった。上記細菌群に特異的なDNAプローブ用い、グラニュール汚泥切片に対しFISH (Fluorescence in situ hybridization)を適用すると、Chloroflexi門細菌は、汚泥表面に多数存在することを確認した。これらの結果より、UASB汚泥内のChloroflexi門細菌は、嫌気的発酵の初期段階を担いながら、それと共に糸状性の菌体を絡めて有機酸等の2次発酵を担う微生物やメタン生成古細菌を内包し生育しているのではないかと考えられた。今後、さらなる詳細な生理学的情報の収集により、バルキングを起こすメカニズムを明らかにしていく予定である。近年、嫌気性廃水処理プロセスの普及と多様な廃水種への適用範囲の拡大に伴い、現在まで認知されてこなかった問題が頻繁に確認されてきている。その中で特に深刻な問題は、糸状性微生物の異常増殖による汚泥のバルキング化である。バルキング化した汚泥は、通常の汚泥と比較して浮上しやすく、汚泥の流出に伴うプロセスの破綻が懸念される。従って、バルキング現象の解明とその制御技術の確立は、プロセスを安定的に運転する上で極めて重要な課題である。本研究では、嫌気性バルキング現象を明らかにするために、その原因となる糸状性微生物に対し微生物分類学的、分子遺伝学的な解析を試みてきた。最近、食品加工工場からの糖系廃水を処理する嫌気性廃水処理プロセス内において、上記細菌とは形態学的に明らかに異なる微生物による汚泥のバルキング化が観察された。本年度は、そのバルキング化した汚泥を対象とし、そのバルキング原因微生物の特定と分子遺伝学的同定、及びその微生物の特異的検出技術の確立を行った。バルキング化した汚泥を顕微鏡観察したところ、その大部分が比較的太い糸状性微生物によって構成されていた。本糸状性微生物を分子遺伝学的に同定するために、16S rRNA遺伝子に基づいたバルキング汚泥内微生物のクローン解析を行った。

その結果、最も高頻度に検出されたクローン(30クローン中27クローン)は、分子系統的にどの門にも属さない極めて新規な細菌由来の塩基配列であった。得られた塩基配列が、バルキング汚泥に優占的に存在する糸状性微生物由来のものであるかを確かめるため、この塩基配列に特異的なDNAプローブを作成しバルキング汚泥に対してFISH法を適用した。その結果、本プローブは、バルキング汚泥を構成する糸状性細菌のみを特異的に検出することが判明した。以上のことから、本糸状性細菌は、現在まで全く分離・培養されたことのない、門レベルで未知な細菌であることが明らかとなった。本研究では、中温UASB汚泥のバルキング原因菌に焦点を当て、その微生物を分子遺伝学的に同定し、その生態と機能を明らかにすることを試みた。フルサイクルrRNAアプローチをバルキング汚泥内の糸状性細菌に適用したところ、その細菌は、真正細菌の門レベルで新規なクローンクラスター(KSB3門)に属していた。これまで、中温UASB汚泥の糸状性バルキングは観察されているものの、その現象に関与する微生物の同定例は皆無であった。KSB3門細菌の発見は、UASB汚泥にとって第二のバルキング原因菌の発見でもあった。バルキング前の健全なUASB汚泥にKSB3門細菌に特異的なプローブを用いたFISH解析を行ったところ、KSB3門細菌は、グラニュール汚泥表面に主要な微生物群の一つとして存在していることが観察された。次に、KSB3門細菌の生育環境とその遺伝学的多様性を調査するため、KSB3門細菌に特異的なプライマーセットを用いたクローン解析により10種の中温・高温嫌気汚泥を調査した。10種の嫌気汚泥の内、2種の中温UASB汚泥のみKSB3門細菌由来の16SrRNA遺伝子クローンを回収した。そのクローンの塩基配列の相同性は、98%以上であった。このような生育環境の狭さと遺伝学的多様性の低さは、KSB3門細菌が、ある特別な生育環境を要求することを示唆しているのかもしれない。あらゆる培養技術を駆使してKSB3門細菌の培養分離を行ったが、培養分離することは困難であった。培養困難であったKSB3門細菌の基質資化能を推定するために、配列特異的SSU rRNA切断法に基づいた新規基質推定法を考案、適用した。また、上述した基質推定法で推定された基質に対して、既存の基質推定法であるMAR-FISH法を適用した。その結果、KSB3門細菌は、グルコースやマルトースのような廃水中の糖を利用している細菌群であることが判明した。
糖代謝異常の臓器特異的病態マーカーとなるエクソソーム内在長鎖非コードRNAの探索

本年度は1)エクソソーム内在長鎖非コードRNAの網羅的解析結果の検証とともに、種々の検討を行う中で発見した2)糖取り込みに関わる細胞内長鎖非コードRNAの検討を行った。1)マウスC2C12骨格筋細胞にセラミドによるインスリン抵抗性を惹起させ、分泌されたエクソソーム中のRNA含有量の変化をマイクロアレイ法にて解析した。その結果、セラミド処置によって変化する長鎖非コードRNAのリストが得られた。得られた個々の長鎖非コードRNAが実際にセラミドの影響を受けるのかについて確認実験を行なった。アレイの結果からmRNAやmiRNAの変化も得られたため、これらを含めてエクソソーム中の核酸マーカーの病態的な意義づけに関する基礎データが得られた。2)糖尿病治療薬であるメトホルミンを作用させた骨格筋細胞において長鎖非コードRNAの発現量変化を解析した。その中で発現量が最も大きく低下したlncRNA(Dreh)についてsiRNAによるノックダウンを行なったところ、培地のグルコース濃度が低下し、[3H]-2-deoxyglucoseの取り込みが増加していた。さらにその機序を探る目的でグルコース輸送体の発現を検討したが、GLUT1とGLUT4のmRNA発現量や細胞内タンパク質発現量に変化は認めなかった。そこで細胞膜タンパクを抽出し検討を加えたところ、ノックダウン群においてGLUT4のタンパク質発現が増加していた。これまでの報告からメトホルミンは骨格筋細胞において細胞膜のGLUT4発現増加を介して糖の取り込みを促進することが知られている。そのような知見と本研究結果とを総合すると、メトホルミンの糖取り込み作用にlncRNA Drehの低下が関わっているものと考えられた。3)研究分担者:木村敦准教授が主体となる研究に参画し、本研究で得られたエクソソーム採取技術を用いて一定の成果が得られた。本研究は糖代謝異常の臓器特異的病態マーカーとなるエクソソーム内在長鎖非コードRNA(lncRNA)の探索を目的としている。本年度は主に培養細胞におけるインスリン抵抗性(感受性低下)モデルの検証とともに、培養液中に分泌されたエクソソームの最適な抽出方法の検討を行った。1)培養細胞の検討には、骨格筋細胞のモデルとしてマウスC2C12骨格筋細胞を、脂肪細胞のモデルとして3T3-L1脂肪細胞を用いた。これらの細胞に対して、パルミチン酸、細胞透過性セラミドあるいはインスリンの長時間暴露の処置を行い、ウエスタンブロット法によるAktリン酸化を指標としてインスリン作用の低下を検討した。今後行う比較実験のためには骨格筋細胞と脂肪細胞の双方がほぼ同等のインスリン作用低下を示すモデルが必要であり、処置条件の検討を繰り返し行った。2)培養液中に分泌されたエクソソームの抽出に関して、3種類の方法(ポリマー沈殿法、リン脂質アフィニティー法、サイズ排除法)を比較検討した。エクソソームの確認はウエスタンブロット法を用い、CD63蛋白質の発現にて行った。さらに、エクソソームの存在を透過型電子顕微鏡にて確認した。また、エクソソームを含有する溶液よりRNAを抽出し、その収量や質の検討を加えた。これらの検討をもとに、現時点でぼぼベストに近い抽出方法を確立した。3)エクソソームに内在するlncRNAの検討に先んじて、インスリン抵抗性を惹起した細胞における細胞内lncRNAの変化をlncRNA PCR arrayにて検討した。その結果、同様の処置を行っても細胞種が異なる場合、その変化するlncRNAも異なるプロファイルを示すことが示唆された。以上、本年度はこれから行う病態マーカー探索の基盤として重要となる実験条件および手技の確立などの基礎的検討を主に行った。病態モデルの確定や良質なエクソソーム内在RNAの採取は、今後の研究において重要な基盤となるため慎重に検討を重ねている。このため、予定よりもやや時間を要している。一方、当初の計画段階では予定していなかった透過型電子顕微鏡によるエクソソームの確認やRNA収量の検討を加えていたり、先んじて細胞内lncRNAの発現に関する検討も行っていることを踏まえると、全体として研究は着実に進展しているものと考える。本研究は糖代謝異常の臓器特異的病態マーカーとなるエクソソーム内在長鎖非コードRNAの探索を目的とする。本年度は主に、1)エクソソーム内在長鎖非コードRNAの網羅的解析、2)糖代謝に関わる細胞内長鎖非コードRNAの探索を行った。1)マウスC2C12骨格筋細胞に細胞透過性セラミドを作用させることでインスリン抵抗性を惹起した群と対照群の2群を設定し、両者の細胞培養培地から昨年度に確立したカラムを用いた方法(サイズ排除法)にてエクソソームを抽出した。エクソソーム分画の確認はWestern blot法にてマーカータンパク質であるCD63の検出で行った。次に、エクソソームから抽出したRNAを鋳型としてssDNAライブラリを作成し、マイクロアレイ法を用いてエクソソーム内に含まれる遺伝子発現を網羅的に解析した。尚、マイクロアレイ解析に用いたAffymetrix社のClariom D Arrayは、本研究の目的とする長鎖非コードRNAを約3万種カバーしており、十分な検討が可能なチップである。発現解析の結果より、エクソソーム内に数多くのnoncoding遺伝子が検出できたとともに対照群と比較したセラミド群における長鎖非コードRNAの変化リストが得られた。

今後、得られた個々の長鎖非コードRNAが実際にセラミド処置にて有意に変化するのかについて確認実験を行うとともに、セラミド誘導以外のインスリン抵抗性モデルにおいても同様の変化が得られるのかについて検討を進めていく。2)糖尿病治療薬であるメトフォルミンを作用させた骨格筋細胞における長鎖非コードRNAの変化を解析しており、その中で糖代謝に関連するものを探索中である。このような検討からインスリン抵抗性を反映する細胞外長鎖非コードRNAを探索し、バイオマーカーとしての意義の確立を目指している。エクソソーム分画からマイクロアレイ解析のプローブ作成に必要な量のRNAを採取できるようになるまでに多少時間を要したが、年度内に骨格筋インスリン抵抗性モデルにおけるエクソソーム内在長鎖非コードRNAの発現解析を行うことができた。また、細胞内長鎖非コードRNAと糖代謝との関連に関しても探索および解析を進めており、全体として研究は着実に進展しているものと考える。本年度は1)エクソソーム内在長鎖非コードRNAの網羅的解析結果の検証とともに、種々の検討を行う中で発見した2)糖取り込みに関わる細胞内長鎖非コードRNAの検討を行った。1)マウスC2C12骨格筋細胞にセラミドによるインスリン抵抗性を惹起させ、分泌されたエクソソーム中のRNA含有量の変化をマイクロアレイ法にて解析した。その結果、セラミド処置によって変化する長鎖非コードRNAのリストが得られた。得られた個々の長鎖非コードRNAが実際にセラミドの影響を受けるのかについて確認実験を行なった。アレイの結果からmRNAやmiRNAの変化も得られたため、これらを含めてエクソソーム中の核酸マーカーの病態的な意義づけに関する基礎データが得られた。2)糖尿病治療薬であるメトホルミンを作用させた骨格筋細胞において長鎖非コードRNAの発現量変化を解析した。その中で発現量が最も大きく低下したlncRNA(Dreh)についてsiRNAによるノックダウンを行なったところ、培地のグルコース濃度が低下し、[3H]-2-deoxyglucoseの取り込みが増加していた。さらにその機序を探る目的でグルコース輸送体の発現を検討したが、GLUT1とGLUT4のmRNA発現量や細胞内タンパク質発現量に変化は認めなかった。そこで細胞膜タンパクを抽出し検討を加えたところ、ノックダウン群においてGLUT4のタンパク質発現が増加していた。これまでの報告からメトホルミンは骨格筋細胞において細胞膜のGLUT4発現増加を介して糖の取り込みを促進することが知られている。そのような知見と本研究結果とを総合すると、メトホルミンの糖取り込み作用にlncRNA Drehの低下が関わっているものと考えられた。3)研究分担者:木村敦准教授が主体となる研究に参画し、本研究で得られたエクソソーム採取技術を用いて一定の成果が得られた。計画書通りに研究を推進する。良質なサンプルが採取され次第、エクソソーム中のRNAをマイクロアレイ法(Clariom D Array、Affymetrix社、昨年発売されたlncRNAの網羅的解析が可能な次世代マイクロアレイ)にて網羅的に解析し、病態特異的lncRNAの探索へと研究を進める予定である。
航空機用電気推進システムの開発

本研究では、超伝導回転機(発電機、電動機)、インバータ、三相超伝導ケーブル、冷熱を提供する極低温液体燃料と熱交換して超伝導部材を運転温度に維持する冷却システムから成る航空機電気推進システムを開発する。まず小型・軽量な超伝導回転機の概念設計を目指す。120-200人乗りの1通路ナローボディ相当の航空機を想定して全推力は20MWとし、これを複数の発電機、電動機で担わせる。超伝導線材は、高電流密度特性により鉄の飽和磁束密度以上の高磁界を容易に発生でき、回転機の無鉄心化を可能にし、常電導機と比較して圧倒的な小型・軽量化をもたらす。回転機は、二次元磁気双極子モーメントが磁界中で回転トルクを受ける、電機子巻線に三相交流を通電することにより大きさ一定、定速の回転磁界が発生する、と言う原理原則に立ち返り、これまでの鉄と銅線で構成された回転機の設計理論・経験則から脱却し、全超伝導回転機の設計指針について検討する。また、燃料にLH2、LNGを選定することにより、燃料の冷熱を回転機の冷却に活用し、電機子は絶縁耐力と冷却能力の観点からサブクール液体窒素(65K)もしくは液体水素(20K)浸漬冷却とし、回転界磁子はヘリウムもしくは水素ガスの密閉空間で自らの回転によりガス冷却され、このガスは電機子容器の内壁により冷却される構造とする。初年度は、まず最先端の高Jc、低交流損失REBCO超伝導テープ線材の臨界電流Ic(B,T,θ)、交流損失Q(B,T,θ)特性を温度T=25K-77K、磁場B=0-5Tの領域で実測し、また独自に考案したREBCO薄膜テープ線材の低交流損失化・大電流容量化の手法を適用した超伝導導体の電磁特性を評価した。これに基づき、ギャップ磁束密度Bg、動作温度Top、電動機個数・回転数をパラメータとして、全超伝導同期機の重量、交流損失(発熱)、必要超伝導線材長等のパラメータ依存性を調べた。本研究では、まず、最先端の高Jc、低交流損失REBCO超伝導テープ線材の臨界電流Ic(B,T,θ)、交流損失Q(B,T,θ)特性について、温度T=25K-77K、磁場B=0-5Tの領域で実測により評価した。また独自に考案したREBCO薄膜テープ線材の低交流損失化・大電流容量化の手法を適用した超伝導導体の電磁特性についても理論・実験により評価した。これに基づき、ギャップ磁束密度Bg、動作温度Top、電動機個数・回転数をパラメータとして、全超伝導同期機(発電機、モータ)を概念設計し、JMAGによる数値解析により、巻線磁界分布、回転機特性、さらに、重量、交流損失(発熱)、必要超伝導線材長等のパラメータ依存性をも調べつつある。まだ、途中段階ではあるが、全超伝導同期機単体では20kW/kg以上の出力密度を得ており、電気推進システム全体でも現行のターボファンジェットエンジンの5-6kW/kg以上の出力密度を算出している。さらに、効率も98%以上となっている。これらの数値は、具体的な高温超伝導線材の電磁特性の測定結果、および、これまでのサブクール液体窒素・ヘリウムガス冷却に関する知見に基づいており、確度は高く、今後の研究展開により航空機用電気推進システムの実現に大きな期待を抱かせる結果となっている。当初の計画通り、初年度に引き続き、まずは航空機用全超伝導発電機・電動機の最適構造を数値解析による特性評価を通じて探っていく。また、冷却システムにおける熱的・エネルギー収支面についての考察、インバータにおける発熱量、ケーブルの交流損失および侵入熱についての考察を経て、電気推進システムの構成について検討を進める。さらに、航空機用電気推進システムの概念設計を行い、重量、サイズ、効率、出力密度等を明らかにしていく。初年度は、まず最先端の高Jc、低交流損失REBCO超伝導テープ線材の臨界電流Ic(B,T,θ)、交流損失Q(B,T,θ)

特性を温度T=25K-77K、磁場B=0-5Tの領域で実測し、また独自に考案したREBCO薄膜テープ線材の低交流損失化・大電流容量化の手法を適用した超伝導導体の電磁特性を評価した。これに基づき、ギャップ磁束密度Bg、動作温度Top、電動機個数・回転数をパラメータとして、全超伝導同期機の重量、交流損失(発熱)、必要超伝導線材長等のパラメータ依存性を調べた。本研究では、まず、最先端の高Jc、低交流損失REBCO超伝導テープ線材の臨界電流Ic(B,T,θ)、交流損失Q(B,T,θ)特性について、温度T=25K-77K、磁場B=0-5Tの領域で実測により評価した。また独自に考案したREBCO薄膜テープ線材の低交流損失化・大電流容量化の手法を適用した超伝導導体の電磁特性についても理論・実験により評価した。これに基づき、ギャップ磁束密度Bg、動作温度Top、電動機個数・回転数をパラメータとして、全超伝導同期機(発電機、モータ)を概念設計し、JMAGによる数値解析により、巻線磁界分布、回転機特性、さらに、重量、交流損失(発熱)、必要超伝導線材長等のパラメータ依存性をも調べつつある。まだ、途中段階ではあるが、全超伝導同期機単体では20kW/kg以上の出力密度を得ており、電気推進システム全体でも現行のターボファンジェットエンジンの5-6kW/kg以上の出力密度を算出している。さらに、効率も98%以上となっている。これらの数値は、具体的な高温超伝導線材の電磁特性の測定結果、および、これまでのサブクール液体窒素・ヘリウムガス冷却に関する知見に基づいており、確度は高く、今後の研究展開により航空機用電気推進システムの実現に大きな期待を抱かせる結果となっている。当初の計画通り、初年度に引き続き、まずは航空機用全超伝導発電機・電動機の最適構造を数値解析による特性評価を通じて探っていく。また、冷却システムにおける熱的・エネルギー収支面についての考察、インバータにおける発熱量、ケーブルの交流損失および侵入熱についての考察を経て、電気推進システムの構成について検討を進める。さらに、航空機用電気推進システムの概念設計を行い、重量、サイズ、効率、出力密度等を明らかにしていく。
朝鮮中世における朱子学の伝来・普及と対モンゴル(元朝)関係

本研究は、高麗時代の朝鮮半島に元朝治下の中国より朱子学が伝来・普及した背景について、対元関係を軸に解明するものである。最終年度となる本年度は、まず13世紀末から14世紀初頭にかけての初期段階において、高麗知識人が朱子学を摂取するにいたった契機として、元の禿魯花(turγaγ=質子)制度、および禿魯花が充当されるケシク(kesig=皇帝の宿衛)制度との関連性を総合的かつ詳細に解明した。すなわち根本資料の一角をなす「崔文度墓誌銘」(韓国国立中央博物館所蔵)や『櫟翁稗説』(お茶の水図書館所蔵)の実物調査をふまえた考察を通じ、当該期には安〓・白頤正・李斉賢・崔文度などの朱子学先駆者が、みな禿魯花として、あるいは禿魯花をへてケシクの構成員となった国王・王族のケシク勤務に随従して元都に長期滞在し、そのなかで朱子学に触れた状況が実証的に解明され、元との政治関係が朱子学伝播を媒介する構造の一端が明らかになった。以上の成果は12月9・10日開催の九州史学会大会(於九州大学)において「朱子学の高麗伝来と元朝ケシク制」と題して発表した。また14世紀の状況について両国交流の制度的環境(外交・交通など)を含めた基礎リサーチを完了した。すなわち14世紀前半には、元で開始された科挙への応試が高麗国内の朱子学学習熱を刺激し、かかる背景のもとで国家規模の蒐書事業が推進され、また高麗国内でも朱子学書が刊行されるにいたった。さらに双方の交流パイプが拡大・深化するなか、元の儒教振興政策・中国知識人の高麗訪問、高麗人の元での科挙受験や仕官にともなう人的交流や留学機会の増加、交易商品としての書籍移入など、朱子学の学習契機にも多様化がみられた。その後14世紀後半には元との関係が冷却化するものの、移入された元版本やその複製本の刊行による基盤整備のもと、高麗国内における朱子学振興の態勢が強化されていったとみられる。本研究は、高麗時代の朝鮮半島に元朝治下の中国より朱子学が伝来し普及した政治的・社会的背景の解明を目的とするが、本年度は、基本資料の史料的性格を検討することに重点をおいた。とりわけ、朝鮮への朱子学伝来の嚆矢として知られる安〓(12431306)の事跡を再評価する作業の一環として、その伝記資料『晦軒先生実記』(以下『実記』と略称)の性格を明らかにすべく、書誌学的・歴史学的な調査を行った。具体的には、日本および韓国の図書館・研究機関等に赴いて『実記』の伝本を調査するとともに、その出版が行われた韓国の全羅道谷城・忠清道論山・慶尚道晋州の祠廟等を実地に訪問して、関係者からの聞き取りと版木の実物調査などを行った。その結果、『実記』の版本が少なくとも8種類を数え、それぞれ内容に異同があること。またそれらが、18世紀半ばから20世紀初めにかけて、安〓の後孫と周辺士族によって複雑な過程をへて繰り返し刊行されてきたことなど、従来知られていなかった事実が明らかになった。そして、こうした基礎的な原典調査の結果、従来『実記』に基づいて語られてきた、安〓による朱子学書の将来という伝承については、信憑性に重大な問題があることが明らかになり(朝鮮中期以降の述作である疑い)、朱子学伝来の契機については同時代史料に立ち返って再検討する必要があること。その際には特に安〓と元朝宮廷の密接な政治的関係(質子(turγaγ)としての中国滞在)に着目する必要があること、などの見通しを得るにいたった。また以上の調査と並行して、14世紀後半に元刊本を翻刻したとされる高麗刊本『近思録』について、各種の漢籍目録を精査し、中国版の諸伝本と対照することによって、その底本が台湾故宮博物院に蔵される元刊本『近思録』と同版であることを確認した。本研究は、高麗時代の朝鮮半島に元朝治下の中国より朱子学が伝来・普及した背景について対元関係を中心に解明するものだが、本年度はまず昨年度に続き、朝鮮朱子学の先駆者とされる安〓の事跡について追加調査を行った。その結果、安〓研究の基本資料とされる『晦軒先生実記』について昨年度判明しなかった刊本2種を新たに確認し、計10種の刊本に対する書誌学的・歴史学的調査結果を再整理して、18世紀後半20世紀初における本書の刊行史を復元した(『年報朝鮮学』9所載論文)。そのうえで、同書に叙べられた安〓による1290年の朱子学書将来という所伝に史料批判を加え、これが朝鮮中期以降の文献に基づく不確かな伝聞情報である疑いが濃いこと。安〓の朱子学学習契機としては、それ以前の1279年より質子として元都に長期滞在した経験が注目されることを解明した(『史淵』143所載論文)。また韓国ソウル大学校奎章閣所蔵の『大学或問』を調査し、元末1342年に中国福建で刊行された『四書輯釈』の一篇の複製本であることを確認した。

高麗では1371年に『四書輯釈』中の『中庸或問』が複製されたので、上記の『大学或問』もまたこれと1組の出版物だった可能性が高く、高麗人の朱子学受容過程を示す貴重な新一次資料となる。また上記の『中庸或問』についても、韓国現存の実物(寶物指定)を調査し、匡郭の違いから本書が覆彫以外の方法で複製されたことを確認して、朱子学がモノ(書籍)を通じて高麗に流入する具体的過程の一端を解明した。さらに安〓以外の高麗知識人の朱子学学習に関する調査を進め、質子の派遣や元の科挙への応試が重要な契機となった様相を分析したが、これらを含む現段階における全体の成果と展望を、中国社会文化学会の大会シンポジウム(7月10日於東京大学)と韓国全北大学校主催の国際シンポジウム(12月3日於全北大学校)において口頭発表した。本研究は、高麗時代の朝鮮半島に元朝治下の中国より朱子学が伝来・普及した背景について、対元関係を軸に解明するものである。最終年度となる本年度は、まず13世紀末から14世紀初頭にかけての初期段階において、高麗知識人が朱子学を摂取するにいたった契機として、元の禿魯花(turγaγ=質子)制度、および禿魯花が充当されるケシク(kesig=皇帝の宿衛)制度との関連性を総合的かつ詳細に解明した。すなわち根本資料の一角をなす「崔文度墓誌銘」(韓国国立中央博物館所蔵)や『櫟翁稗説』(お茶の水図書館所蔵)の実物調査をふまえた考察を通じ、当該期には安〓・白頤正・李斉賢・崔文度などの朱子学先駆者が、みな禿魯花として、あるいは禿魯花をへてケシクの構成員となった国王・王族のケシク勤務に随従して元都に長期滞在し、そのなかで朱子学に触れた状況が実証的に解明され、元との政治関係が朱子学伝播を媒介する構造の一端が明らかになった。以上の成果は12月9・10日開催の九州史学会大会(於九州大学)において「朱子学の高麗伝来と元朝ケシク制」と題して発表した。また14世紀の状況について両国交流の制度的環境(外交・交通など)を含めた基礎リサーチを完了した。すなわち14世紀前半には、元で開始された科挙への応試が高麗国内の朱子学学習熱を刺激し、かかる背景のもとで国家規模の蒐書事業が推進され、また高麗国内でも朱子学書が刊行されるにいたった。さらに双方の交流パイプが拡大・深化するなか、元の儒教振興政策・中国知識人の高麗訪問、高麗人の元での科挙受験や仕官にともなう人的交流や留学機会の増加、交易商品としての書籍移入など、朱子学の学習契機にも多様化がみられた。その後14世紀後半には元との関係が冷却化するものの、移入された元版本やその複製本の刊行による基盤整備のもと、高麗国内における朱子学振興の態勢が強化されていったとみられる。
分岐パターンのもつ階層性の解析

本研究では、様々な分岐パターンの性質を数理的に記述・定量化する手法の確立および発展を目指している。主として確率論や離散数学を用い、本質を損なわずできるだけ厳密な情報が得られるモデル化に取り組んでいる。今年度は分岐パターンを土台とした物理現象として、特に破壊過程に着目して研究を行なった。単純には、破壊とは1つの物体が複数個の破片に"分岐"していく過程である。それぞれの破片は2つずつに壊れていき、一定の確率で"破壊の停止"が起こるという条件を加えたモデルを考察した。このモデルでは破片のサイズ分布を厳密に計算することができ、それがベキ的な分布となる。破片サイズがベキ分布にしたがうことは数多くの実験でみられる特徴であり、本モデルではシンプルな設定のもとで破片のベキ分布を厳密に導出することができた。なお、分岐構造のみを考えると、このモデルはゴルトン・ワトソン分枝過程という古典的な確率過程に分類される。破片の長さという量を付加することで自明でないベキ分布を得ることができた。破壊現象は確率的な現象である。これに対し、"デザインされた破壊現象"に相当するのが折り紙である。折り紙でも、紙を折っていくことで複数の領域に分かれていき、分割の過程を木構造で表すことができる。折り紙の分岐パターンを調べる前段階として、まず分割された各領域のサイズ分布を調べた。破壊現象にみられるベキ分布ではなく、折り紙におけるサイズ分布はおおむね対数正規分布にしたがうことが明らかになった。対数正規分布は、過去の履歴が掛け算で作用している状況で一般的に現れることが知られているが、折り紙では"折り重ね"のために対数正規性が現れていると予想し、これを確認するために1次元的な折り紙のモデルを構築した。本研究の目的は多様な系で観察される分岐パターンを統一的に理解することである。そのために分岐パターンの階層性に注目し、Horton-Strahler解析という手法で定量化および解析を行なった。今年度はまず拡散律速凝集(DLA)のクラスターの分岐構造の解析を進めた。単純な数理モデル(ランダムモデル)においては逆分岐比という確率変数に対して中心極限定理が成立することが示唆されているが、他の分岐系についても同じ性質が成り立つかは明らかでなかった。DLAクラスターでも中心極限定理が成立し、粒子数が大きい極限での定性的なふるまいはランダムモデルと共通点があることを数値的に確認した。この結果はDLAクラスターの統計性について新たな知見を与えるとともに、中心極限定理が分岐パターンを解析する新しい手法になると考えている。粉粒体と水の混合液を2枚のガラスの間に挟み乾燥させると、粉粒体が掃き集められることで迷路状の分岐パターンがつくられる。実験および数値モデルから得られた迷路状パターンの分岐解析を行い、迷路状パターンが位相的自己相似性をもつことを示した。分岐比がおよそ4.4、枝長比がおよそ2.7であった。これらの値と迷路状パターンのフラクタル次元との関連に関する研究が現在進行中である。さらに、分岐系の単純化したモデル(ランダムモデル)において、全ての次数の逆分岐比に対する中心極限定理の解析的な証明が得られた。この結果は現在論文にまとめている段階である。
最小ベクトル問題と格子アルゴリズムの公開鍵暗号への応用に関する研究

暗号理論と格子(Lattice)アルゴリズム(発明者の名前に由来して,LLLアルゴリズムということもある)の関わりについての初めての事例は,1983年にAdlemanが提案した「ナップザック暗号の解読法」である.この発見により,ほとんどのナップザック暗号が格子アルゴリズムの適用によって解読された.Hastadは85年に,格子アルゴリズムが,法を用いる低次の多項式の整数解の解法に有効なことを発見し,「RSA暗号の同報通信環境」での使用方法に注意が必要なことを指摘した.これは,暗号利用法の安全性に格子アルゴリズムが関わっていることを指摘した初めての事例である.その後,格子アルゴリズムを暗号解読に用いる研究は一段落した観があったが,96年にCoppersmithがHastadの結果を強化・拡張すると,格子アルゴリズムを用いた解読法が再び注目された.Coppersmithの結果はRSA暗号と素因数分解問題の攻撃法として様々なところに応用された.一方,解読への応用だけでなく,01年にFujisakiらがRSA暗号モードの一つであるRSA-OAEPの安全性証明を格子理論を用いて完成した.本書は、平成16年度から18年度科学研究費補助金基盤研究(C)(2)によって実施した「最小ベクトル問題と格子アルゴリズムの公開鍵暗号への応用に関する研究」の研究成果報告書である.本研究では格子理論の暗号理論への脅威を更に明らかにする研究を行った.より具体的には,(1)量子アルゴリズムを用いて新たな最小ベクトル問題の解法を構成し,(2)多くの公開鍵暗号の攻撃に用いられたCoppersmithの結果を新たなRSA型の問題と素因数分解問題に適応し,そして(3)格子に関わりが深いナップザック暗号を再評価した.これにより,本研究は公開鍵暗号の安全性と耐性を格子理論観点からの再評価を行った.暗号理論と格子(Lattice)アルゴリズム(発明者の名前に由来して,LLLアルゴリズムということもある)の関わりについての初めての事例は,1983年にAdlemanが提案した「ナップザック暗号の解読法」である.この発見により,ほとんどのナップザック暗号が格子アルゴリズムの適用によって解読された.Hastadは85年に,格子アルゴリズムが,法を用いる低次の多項式の整数解の解法に有効なことを発見し,「RSA暗号の同報通信環境」での使用方法に注意が必要なことを指摘した.これは,暗号利用法の安全性に格子アルゴリズムが関わっていることを指摘した初めての事例である.その後,格子アルゴリズムを暗号解読に用いる研究は一段落した観があったが,96年にCoppersmithがHastadの結果を強化・拡張すると,格子アルゴリズムを用いた解読法が再び注目された.Coppersmithの結果はRSA暗号と素因数分解問題の攻撃法として様々なところに応用された.一方,解読への応用だけでなく,01年にFujisakiらがRSA暗号モードの一つであるRSA-OAEPの安全性証明を格子理論を用いて完成した.本書は、平成16年度から18年度科学研究費補助金基盤研究(C)(2)によって実施した「最小ベクトル問題と格子アルゴリズムの公開鍵暗号への応用に関する研究」の研究成果報告書である.本研究では格子理論の暗号理論への脅威を更に明らかにする研究を行った.より具体的には,(1)量子アルゴリズムを用いて新たな最小ベクトル問題の解法を構成し,(2)多くの公開鍵暗号の攻撃に用いられたCoppersmithの結果を新たなRSA型の問題と素因数分解問題に適応し,そして(3)格子に関わりが深いナップザック暗号を再評価した.これにより,本研究は公開鍵暗号の安全性と耐性を格子理論観点からの再評価を行った.1.最短ベクトルの係数の存在範囲についての考察格子L内の最短ベクトルを量子計算により探索するアルゴリズムがHoyerらにより与えられているが、このアルゴリズムを用いるためには、格子Lの有限部分集合で最短ベクトルを必ず含むようなものを予め求める必要がある。そのような部分集合Mを構成する方法の一つに、最短ベクトルをLの基底ベクトルで表現した時の係数の存在範囲を絞り込むことがあり、今年度我々は以下のことを示した:(1)Lenstra達による簡約基底内の最短ベクトルの長さを利用して最小ベクトルの係数の存在範囲を絞り込みMを具体的に構成できることを示した。(2)Lenstra達の簡約基底計算アルゴリズムにおいて計算時間と計算精度を制御するパラメータδを変化させた時の部分集合Mの大きさの変化について、数値実験的な考察を行った。(「2005年暗号と情報セキュリティシンポジウム」にて口頭発表)2.Coppersmithの方法によるP^RQ型合成数の素因数分解法についてCoppersmithは1996年に、格子の簡約基底を用いてPQ型合成数を(素因子Pの半分が既知であるという仮定の下で)多項式時間で素因数分解できることを示した。我々は昨年、Coppersmithの結果をP^rQ型合成数(rは既知とする)に対して適用し、素因子Pの何割が分れば素因数分解されるかを評価したが、今年度はその結果の改良に成功した。(早稲田大学・小宮山雄木氏、宮永望氏、NTT・内山成憲氏との共同研究、「2005年暗号と情報セキュリティシンポジウム」「平成17年春の日本応用数理学会研究部会・同準備会連合発表会"数論アルゴリズムとその応用"研究部会(JANT)セッション」にて口頭発表)1.最短ベクトルの係数の存在範囲についての理論的考察前年度われわれは、格子L内の最短ベクトルの係数の存在範囲についての数値実験的な考察を与えた。

この研究の動機は、量子計算により最短ベクトルを探索するために格子Lの有限部分集合で最短ベクトルを必ず含むようなものを予め求める必要があることであった。われわれは、前年度の成果であった、(1)Lenstra達による「LLL簡約基底」内の最短ベクトルの長さを利用した最小ベクトルの係数の存在範囲の絞込み、(2)Lenstra達の簡約基底計算アルゴリズムにおいて計算時間と計算精度を制御するパラメータδを変化させた時の部分集合Mの大きさの変化についての数値実験的な考察、という2つの結果をもとにして、今年度は古典計算(LLL簡約基底の計算)と量子計算両方の計算量をパラメータδの式で表し、全体の計算時間を最小とするδの最適値を導き出した。前年度われわれは、P^rQ型合成数N(rは既知とする)に対して素因子Pの何割が分かれば残りの部分を求めてNを素因数分解できるかを評価した。これは、Coppersmithが1996年に提案した、LLL簡約基底を利用してPQ型合成数を(素因子Pの半分が既知であるという仮定の下で)素因数分解する方法の拡張に当たる。Vanstoneらは1995年に、RSA暗号において素数P,Qの一部をID情報で代用することによりセンタが管理する公開鍵N=PQの一部分を管理しないで済む方法を提案した。われわれは今年度、Vanstone方式をP^rQ型合成数に適用し、それがCoppersmithの攻撃法に関して安全であるための条件について考察した。(内山成憲氏(NTT)との共同研究、情報セキュリティ研究会(電子情報通信学会)にて口頭発表)平成18年度の研究実績は次の3つのテーマに分かられている.(1)既知上位ビットを用いた無平方整数の素因数分解本研究ではk個異なる同じビット長の素因数を持った合成数Nの新しい素因数分解アルゴリズムを提案する.但し,各素因数の上位(1/(k+2)+ε)log Nビットが与えられる.εが固定の場合,提案アルゴリズムの計算時間は(log N)のヒューリスティクス多項式時間になる.提案された素因数分解アルゴリズムはCoppersmith法を基にした新しいk変数整数多項式を解くアルゴリズムから構成された.(2)高木版のRSA暗号の安全性評価.Mayは,RSA暗号において,秘密鍵$dを求めることと$N$の素因数分解が計算量的に決定的の意味で等価であることを示した.その一方で,高木によりN=p^rqで,ed=1 mod((p-1)(q-1))であるRSA暗号の改良版が提案されている.この方式は,通常のRSA暗号よりも復号が高速であるという特徴を持つ.本研究では,高木版のRSA暗号においても,同様の等価性が成り立つことを示す.証明中において,LLLアルゴリズムへの入力となる係数行列$T$が,三角行列とならない,そのため,この問題を解決する新しい技術を開発している.(3)ナップザック暗号における密度の再考多くのナップザック暗号は,低密度攻撃に対して脆弱である.平文のハミング重みを小さくすることにより,密度を大きくし,低密度攻撃を防ぐ方式が提案されている.