hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カイコタンパク質翻訳機構の改変による非天然アミノ酸含有シルクタンパク質の創製

また、再生水溶液を乾燥して得られるフィルム中においても、アジド基を選択的に反応させられることを見出した。(2)非組換えカイコ系統へ3種のメチオニン(Met)類縁体(アジドホモアラニン(Aha)、ホモプロパルギルグリシン(Hpg)、ホモアリルグリシン(Hag))を投与したところ、飼料中のMet含量を低減した状態であれば、3種全てのMet類縁体がシルクタンパク質中に取り込まれることを見出した。そのうちAhaとHpgに対しては、クリック反応により選択的に機能性分子を結合することができた。(3)昨年度新たに確立した組換えカイコ系統(PheRS T407A変異体を発現)に各種のPhe類縁体を投与し、それらのシルクタンパク質への取り込み効率を従来の系統(PheRS A450G変異体を発現)と比較したところ、T407A変異体を発現する系統がPhe類縁体の取り込み効率に優れていることを見出した。26年度が最終年度であるため、記入しない。応用昆虫学26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の当初の目的は、(1)PheRS変異体を発現するGMカイコの作出、および、(2)細胞アッセイで非天然アミノ酸の取り込みに有効なPheRSおよびMetRS変異体を見出し、それらを発現するGMカイコの作出に着手すること、の2点であった。これら目的に対してそれぞれ成果が得られていることから、おおむね順調に進展していると判断した。本年度の当初の目標は、「PheRS変異体を発現するGMカイコ幼虫へのPhe類縁体投与による生育・シルク産生量への影響およびタンパク質翻訳機構への取り込み有無を解析し、タンパク質翻訳機構の改変がカイコ幼虫個体でも可能かどうかを明らかにすること」、であった。研究の結果、カイコ幼虫個体でもタンパク質翻訳機構の改変が可能であることが明らかとなり、これまでに4種類のPhe類縁体がシルクフィブロインタンパク質中に導入可能であることを見出した。特に、アジド基を有するAzPheに関しては投与条件を最適化し、取り込み効率を向上させることにも成功した。さらに、当初26年度に計画していたアジド基の反応性検討について一部前倒しで実施し、クリック反応による選択的な修飾が可能であることを明らかにした。以上のことから、当初の計画以上に進展していると判断した。本年度確立したGMカイコ系統に対して種々の非天然アミノ酸を投与し、成育への影響やシルクタンパク質への取り込み効率を解析する。また、引き続き培養細胞を用いた非天然アミノ酸のタンパク質への取り込みアッセイを行い、取り込み条件についての知見を蓄積する。アジド基が導入されたシルクフィブロインはクリック反応を用いた化学修飾が容易に行えることが明らかになったことから、次年度は、アジド基導入フィブロインの特性(アジド基の安定性・反応性、材料への加工性等)をより詳細に明らかにする。これにより、将来的にアジド基導入フィブロインを医用材料等として応用していくための基盤となる知見を蓄積する。また、本年度系統を確立したPheRSのT407A変異体発現カイコ幼虫に対してPhe類縁体の投与試験を行い、A450G変異体発現系統と導入効率を比較する。
口腔がん治療のための科学的根拠

口腔癌の治療に本邦で有用な科学的根拠を確立を目的に、1211例の口腔癌の登録を終え、臨床、画像、病理、機能データ集積と解析を進めた。また、大阪大学だけでなく本研究では部分的に本邦の6施設で多施設共同研究を行った。その結果、口腔癌遠隔転移のリスク因子を同定し、口腔癌における術後補助療法の意義を明確にした。頸部郭清術の胸鎖乳突筋温存における委縮予防の方法、N0頸部の治療戦略決定、下顎歯肉癌の新しく優れたT分類の提言、舌癌の浸潤様式などを明らかにした。これらは、頭頚部癌の中での口腔癌の特徴を示し、今後臨床に役立つものと考えている。口腔がん患者データベースは1116例のデータに増大した。遠隔転移のリスク因子としてを口腔扁平上皮癌516例からロジスティックリグレション解析を用いて判定した。その結果、最近は所属リンパ節や原発巣再発に関連のない遠隔転移単独の発生が多くなっており、そのリクス因子はG3グレードとリンパ節転移を有すること、さらに手術療法以外の治療法の選択であった。中でもG3グレードは、この遠隔転移に特異なリスク因子であることが判明した。(Journal of Oral & Maxillofacial Surgery)にアクセプトされて印刷中である。頸部郭清術変法の胸鎖乳突筋温存における副神経からの支配神経温存について検討した結果、明瞭に胸鎖乳突筋の萎縮との関連を見つけた。写真解析、毛細血管解析、画像解析を行い、最も数値化できるのがImageJを用いた解析で平成25年5月の国際口腔がん学会で発表を予定している。N0頸部の治療方針を検定樹解析でオカルト転移率から算定する方法を2009年Oral Oncolに発表したが、この感受性分析において、どの因子が治療閾値を大きく変化させるのかを解析年度をさらに広げてN0症例287例を用いて行い、その結果、N0頸部を経過観察した後に後発頸部転移を発生したときの制御率が大きく影響することが明らかになった。この制御率の向上が、2000年以降の全生存率にも影響していた。多施設共同研究を立ち上げるための検討部会を立ち上げた。まず、はじめに後ろ向きの共同研究からデータ作成に入った。遠隔転移に関連する因子の同定、遠隔転移を模倣する非結核性抗酸菌症について報告した。頸部リンパ節転移の頸部レベル亜分類による特性の検討においては、術前化学あるいは放射線療法を施行していない133例の頸部レベル分類が終了し、各CT画像との照合が396個の転移リンパ節の約8割終了した。残り80個の位置確認後、論文作成に取り掛かる予定である。口腔がんのN0頸部の後発リンパ節転移の制御に関して、検出できる時期が術後6ヶ月から12ヶ月の間に有意に集積しているため、この時期の検査の重要制と、リスクの症例の場合術後3ヶ月に前倒し検討すべきあること、その結果予防的頸部郭清術施行症例と同等の予後が望めることをOncologyに投稿中である。頸部郭清術変法後の胸鎖乳突筋の萎縮に関して、現在まで90%以上で温存しても萎縮が起こる。しかしながら、筋の活動は維持されると報告されているが、われわれの片側性頸部郭清術変法症例99例を用いてCT画像解析を行い、胸鎖乳突筋の副神経から分布する神経支配の温存によって萎縮が抑制されることを明らかにし、投稿中である。下顎骨・下歯肉腫瘍のT分類のWHO分類に対して、2004年口腔腫瘍学会が多施設共同研究にて1990年代のの1144例を検討し、新しく下顎管分類を提唱した。しかし、新しく6施設の2000年以降の330例の検討では、新しい分類の優位性に疑問が生じた。学会発表し、今後日本におけるT分類の決定を行う上での議論を化されている必要性を説明した。治療後のQOL機能評価について、performance status (PS) scale for head and neck, EORTC QLQ-C30, QLQ-H&N35などを利用して解析に関しては、術前データの不足及びデータ採取方法の変更が必要であることが判明し、改良版を用いたデータ収集を継続している。今回の研究期間に症例数は、1211例の口腔癌症例の登録を終え、臨床、画像、病理、機能データ集積を進めた。口腔癌進行症例の術後療法について、他施設共同研究を行い、リンパ節転移陽性の313例のデータ解析行った。その結果、原発が進行癌、切除マージン近接(5mm未満)、4個以上のリンパ節転移が生存率に悪影響を及ぼす独立因子であり、これらの因子を有する症例には、術後補助療法が必要であると結論に至った。化学放射線療法(CCRT)と放射線単独(RT)では、確かにCCRTの方が全体として良好な結果であったが、症例のバイアスを補正するためにpropensityスコア解析を行ったところ、CCRTの優位性がなかった。頸部郭清変法術によって胸鎖乳突筋が温存されても、90%は委縮することが示されていた。水平断CT画像を取り込み、J imageにて胸鎖乳突筋を解析した。99症例で胸鎖乳突筋支配神経を切断のばあい、著明な萎縮が認められ、切断後神経再建した場合、萎縮は抑制された。神経温存した場合でも、尾側の胸鎖乳突筋は委縮する傾向にあったが、75%は委縮が免れた。

すなわち、支配神経を愛護的に保護する手術操作が筋肉温存には必要であった。転移リンパ節の被膜外浸潤は予後を悪化させる極めて重要な因子であるが、その中で予後に左右する因子を同定するための共同研究を立ち上げ、画像集積中である。頸部リンパ節転移のマッピングでは、原発巣によって転移部位の特徴があることが分かった。QOL解析では新たにFACT H&Nのデータ集積を開始した。口腔再健皮弁のモニター解析方法として、乳酸値の測定が、有用であることを検討した。舌癌の進展に方向に関して、膜バリアの概念を明らかにするために、切除切片を取り込み画像解析可能が方法を検討した。口腔癌の治療に本邦で有用な科学的根拠を確立を目的に、1211例の口腔癌の登録を終え、臨床、画像、病理、機能データ集積と解析を進めた。また、大阪大学だけでなく本研究では部分的に本邦の6施設で多施設共同研究を行った。その結果、口腔癌遠隔転移のリスク因子を同定し、口腔癌における術後補助療法の意義を明確にした。頸部郭清術の胸鎖乳突筋温存における委縮予防の方法、N0頸部の治療戦略決定、下顎歯肉癌の新しく優れたT分類の提言、舌癌の浸潤様式などを明らかにした。これらは、頭頚部癌の中での口腔癌の特徴を示し、今後臨床に役立つものと考えている。論文投稿には達しているものの受諾までに至っていない。また治、performance status, EORTCQLQ-C30, QLQ-H&N35などのアンケート調査方法、アンケート用紙の改良が必要であることが判明し、もう一度アンケート調査のやり直しを余儀なくなってしまったことにより遅れが生じた。口腔外科確実に検証すべき事項は終了させており、解析結果もほぼ満足のいくものである。形に変えて、世の中の人々に役立つところにシフトされることが今後の課題である。また、多施設共同研究の推進がひつようである。論文のアクセプトが達成でいていない。impact factorの高いところを選択していることも要因として考えられる。また、近年のOpen Access Journalの出現のために、投稿費用がかさむことが危惧される。研究成果学会発表、論文発表などが達成できた。より、インパクトのある論文発表をより短時間で行えるようにがんばりたい口腔がん患者さんからのデータQLQ-C30, H&N35,話し言葉インデックスの集計調査で、集計方法に問題が発覚し、データの信頼性に疑問が生じた。そこで、集積方法を変更した。また新しく、ED-5Q, DASHのデータ集積も開始した。解析を繰り返し行っているが、その都度、データに不適切あるいは信頼性の置けない部位が存在して、その修正に時間を有している。論文の校閲に関して、もう少し予算を使って行うことを考えている。研究は多くのデータ収集は継続しており、その解析に時間が費やされている。もう少し、マンパワーがほしいところであるが、患者個人情報を扱うため、多くの人に関わっていただくことが難しく、現状の進め方しか現時点では困難と考えている。当施設単独の研究と多施設共同研究を両立させていき、多くのエビデンスを発信できるように考える。国際口腔外科学会でも口演発表の機会を得られた。本年度に2回国際学会での発表となるが、日本のデータを国際会議で明らかにすることは意義深いと考えている。
免疫グロブリン領域によるB細胞性リンパ腫検索法の評価:特にPCR法陰性例の検討

本研究では免疫グロブリン重鎖領域に重点をおき,B細胞性悪性リンパ腫と組織学的に確定された症例での,免疫グロブリン領域によるサザンブロット法,PCR法による陽性率とその組み合わせ,腫瘍組織型(濾胞性リンパ腫やび漫性大細胞型など)での陽性率,転座に関連したPCR法の有用性を検討した。症例としてはパラフィン切片および凍結材料よりの抽出DNAが利用出来た節性リンパ節症例(約40例)を中心に,反応性病変,一部節外性のものを加えた。免疫グロブリン遺伝子領域のPCR法によるmonoclonarityの検討では,重鎖のFr2a-LJH, Fr2a-VLJHによる2ステップPCRが再現性を含め比較的安定していた。陰性例については一部は固定材料におけるDNAの保存の問題と考えられたが,同様の条件を未固定材料からの抽出DNAに適用した場合むしろ非特異バンドの出現など判定の問題が生じた。組織型での明らかな陽性率の差はみられなかった。PCRによる(14;18)転座の検討では,濾胞性リンパ腫において,未固定材料抽出DNAを用いたlong distance PCR法で,主に2種類のプライマーペアの設定により,約2/3と比較的高率に(14;18)転座が確認出来た。パラフィン材料でのMBR及びmcr領域に対する通常のPCRでの陽性率は4割台で,材料の状態とともに,短い領域でのプライマー設定や切断点の多様性の関与が考えられた。サザン法陽性,PCR法陰性となった症例で,重鎖領域を用いたinverse PCR法による検討を追加し,一部の症例ではサザン法のバンドに対応するPCRの増幅バンドが確認出来たが,手技的な問題もあり期間中この産物の解析に至らなかった。本研究では免疫グロブリン重鎖領域に重点をおき,B細胞性悪性リンパ腫と組織学的に確定された症例での,免疫グロブリン領域によるサザン法,PCR法による陽性率とその組み合わせ,主要組織型(濾胞性やび漫性大細胞型など)での陽性率,転座に関連したPCR法の有用性を検討する。1.症例の選択本学病理・病態学教室の悪性リンパ腫シリーズより,追加切片や抽出DNA利用可能な症例を選び,WHO分類による組織型,サザンブロット法による免疫グロブリン(JH領域)遺伝子検索結果を確認した。本年度はリンパ節病変についてPCR法を用いた検討を開始し,び漫性大細胞型B細胞性リンパ腫15例,濾胞性リンパ腫10例,及び対照として反応性リンパ節炎5例を中心に解析した。一般に利用されている免疫グロブリン重鎖領域のPCR法や,転座型遺伝子異常において代表的な(14;18)転座(bc12-IgH)について試行を行い,陽性率が高いと思われる条件を選択した。2.PCRによる(14;18)転座の検討では,未固定材料抽出DNAを用いたlong PCR法により,濾胞性リンパ腫において高率に(14;18)転座が証明可能で,MBRとEμに対して設定されたプライマーペアによる陽性率が高かった。パラフィン材料でのPCRとの不一致例について検討中である。3.免疫グロブリン遺伝子領域のPCR法によるmonoclonalityの検討について,重鎖のFr2a-LJH,Fr2a-VLJHによる2ステップPCRが比較的安定していた。これで陰性となった症例について,他のプライマーペアによるmonoclonality証明の可否について,またこの内サザンブロット陽性例については,その制限酵素処理後のDNAを用い,inverse PCR法によるIgH領域の増幅が可能か検討中である。
非平衡合金を前駆体とする燃料電池用メタン直接改質アノード触媒の開発

液体急冷法により作製した非晶質Ni-Zr合金薄帯に酸化還元処理を施して得られる準安定正方晶ジルコニア担持ニッケル触媒が二酸化炭素の接触水素化反応に極めて高活性を示すことがわかっている。この高活性は非晶質Zr基合金を酸化処理することによって得られる準安定正方晶ジルコニアが触媒担体として重票な働きを担っていることで発現することから、本年度はCu-Zr系非晶質合金薄帯を酸化還元することで、準安定正方晶ジルコニア担持銅触媒を作製し、そのメタノール水蒸気改質反応による水素製造を試みた。Cu-Zr非晶質合金中の銅含有量を30、40、50、60、70at.%と連続的に変化させ、酸化後の正方晶ジルコニアの形成量を調べたところ、銅含有量30、40at.%の合金では、正方晶ジルコニアは形成されず、単斜晶ジルコニアのみが形成されるが、銅含有量が50、60、70at.%と増加するにつれて、正方晶ジルコニアの存在比は増大し、Cu_<70>Zr_<30>(at.%)合金においてその存在比は、約0.7まで上昇した。水素還元による触媒活性化後にメタノール水蒸気改質反応に供したところ、合金前駆体時の銅含有量が30、40at.%の触媒では、ほとんど触媒活性を示さなかったが、銅含有量が50、60、70at.%と増加するにつれて、触媒活性を発現するようになり、その水素発生量は銅含有量、すなわち正方晶ジルコニアの存在比の増大とともに上昇し、Cu_<70>Zr_<30>合金触媒において、反応温度653K、原料供給量LHSV=14の条件にて、最大370ml/min・gに達した。以上のことから、二酸化炭素の接触水素化反応と同様に、メタノールの水蒸気改質反応においても正方晶ジルコニアの触媒担体としての有効性が確認され、またCu-Zr非晶質合金前駆体を酸化処理した際に正方晶ジルコニアが形成される組成範囲および酸化処理条件が明らかとなった。液体急冷法により作製した非晶質Ni-Zr合金薄帯を酸化還元処理することにより新規準安定正方晶ジルコニア担持ニッケル触媒が得られ,二酸化炭素の接触水素化反応に高活性を示すことがわかっている.そこで,急速凝固Ni-Zr合金粉末をガスアトマイズ法により作製し,酸化還元処理を施すことで正方晶ジルコニア担持ニッケル触媒の作製を試みた.触媒活性向上に酸化物担体として大きく寄与する準安定正方晶ジルコニアは合金の酸化処理過程で生成し,その後の還元処理過程ではその構造を変えることはない.そこで急速凝固Ni-Zr合金粉末の酸化過程を詳細に調査した.Ni-Zr二元系合金は,ジルコニウム含有量が多いほどその酸化時の重量増加率は大きくなった.生成酸化物は,Ni-40at%Zr合金粉末は773K,5時間の大気酸化処理後もNi_<10>Zr_7の金属間化合物を有しジルコニアの生成が認められなかった.Ni-70Zr合金粉末は酸化処理後において単斜晶ジルコニアが生成し,触媒担体として有効な正方晶ジルコニアを得ることはできなかった.そこで,正方晶ジルコニアを安定化させる効果をもつ希土類元素を添加し,酸化速度の向上および正方晶ジルコニアの安定化を図った.Ni-30Zr-10Sm合金粉末に酸化処理を施した粉末には,正方晶ジルコニアが優先的に生成し,その後水素還元処理を施し正方晶ジルコニア担持ニッケル触媒として二酸化炭素のメタン化反応に供したところ,二酸化炭素の転換率は523Kにおいて90%に達した.以上の結果から,Ni-Zr二元系急速凝固ガスアトマイズ粉末は,非晶質Ni-Zr合金薄帯と異なり,金属間化合物により構成されているため,酸化処理によって正方晶ジルコニアを生成しないが,Ni-Zr-Sm三元系急速凝固粉末を用いることにより,酸化処理時に触媒活性向上に有効な正方晶ジルコニアを生成すること.がわかった.さらに,水素還元処理によりサマリウム内包正方晶ジルコニア担持ニッケル触媒が得られ、二酸化炭素素の接触水素化反応に極めて高活性を示すことが明らかとなった.液体急冷法により作製した非晶質Ni-Zr合金薄帯に酸化還元処理を施して得られる準安定正方晶ジルコニア担持ニッケル触媒が二酸化炭素の接触水素化反応に極めて高活性を示すことがわかっている。

水素還元による触媒活性化後にメタノール水蒸気改質反応に供したところ、合金前駆体時の銅含有量が30、40at.%の触媒では、ほとんど触媒活性を示さなかったが、銅含有量が50、60、70at.%と増加するにつれて、触媒活性を発現するようになり、その水素発生量は銅含有量、すなわち正方晶ジルコニアの存在比の増大とともに上昇し、Cu_<70>Zr_<30>合金触媒において、反応温度653K、原料供給量LHSV=14の条件にて、最大370ml/min・gに達した。以上のことから、二酸化炭素の接触水素化反応と同様に、メタノールの水蒸気改質反応においても正方晶ジルコニアの触媒担体としての有効性が確認され、またCu-Zr非晶質合金前駆体を酸化処理した際に正方晶ジルコニアが形成される組成範囲および酸化処理条件が明らかとなった。
ペプチドフラグメントを用いたリゾチーム構造形成初期過程の解析

リゾチームの構造形成初期過程の解析をペプチドフラグメントを用いて行った。まず、未修飾リゾチームを酸性条件下でブロモシアンを用いて、Met12とMet105の末側に切れ目を入れたものを調整した。次に、これをV8プロテアーゼ消化により2ヵ所のGlu(7位と35位)のC末側ペプチド結合を切断した。この反応物をゲルクロマトグラフィー及び逆相HPLCを用いて、リゾチームのフラグメント36-105を得た。このフラグメントの蛍光極大は、未修飾リゾチームと同一の340nmであった。また、円偏光二色性(CD)スペクトルを測定すると222nm付近に負の分子楕円率の極小をもつパターンを示し、ヘリックス構造の形成が示された。これらの結果から、このフラグメント内のTrp62またはTrp63が未修飾リゾチームのそれらと同様に溶媒から遮蔽された環境に位置することがわかった。また、このフラグメントに唯一存在するヘリックス88-98は構造を持っていることがわかった。つぎに、このフラグメントをアセチル化して、このヘリックスのC末側に位置するLys96及びLys97の電荷を同時に消失されたフラグメントを調製した。このアセチル化フラグメントにおいて、蛍光極大は354nmまでシフトし、2つのTrp残基は溶媒に露出したことがわかった。一方、CDスペクトルより、ヘリックス構造は消失したことがわかった。ヘリックスC末側に位置する正電荷を消失させ、電荷一ヘリックスダイポール相互作用によるヘリックスの安定性を低下させることにより、Trp残基が溶媒に露出したことから、ヘリックス88-98とTrp62または、Trp63はフラグメント36-105において、相互作用していると結論した。このフラグメント領域は、リゾチームの構造形成初期段階で形成される領域であることから、フラグメントにおける相互作用は、構造形成初期段階で起こっていることが強く示唆された。
マイトファジーを標的とした筋ジストロフィ－の新規治療法開発

申請者はこれまでDuchenne型筋ジストロフィー(DMD)モデル動物では、1オートファジー抑制分子のmTORが活性化する、2欠失したDNAを持つ障害ミトコンドリアが増加する、3脱アセチル化酵素SIRT1活性化薬は骨格筋・心筋の病理と生理機能を有意に改善する、4SIRT1は障害ミトコンドリアをマイトファジーで除去することを報告した。しかし、障害ミトコンドリアがどのようにDMDの病態形成に関与し、SIRT1活性化がいかにマイトファジーを促進するかは不明である。本研究で、障害ミトコンドリアの蓄積という新しい面からDMDの病態を見直し、その病態改善におけるSIRT1活性化の意義を明らかとしたい申請者はこれまでDuchenne型筋ジストロフィー(DMD)モデル動物では、1オートファジー抑制分子のmTORが活性化する、2欠失したDNAを持つ障害ミトコンドリアが増加する、3脱アセチル化酵素SIRT1活性化薬は骨格筋・心筋の病理と生理機能を有意に改善する、4SIRT1は障害ミトコンドリアをマイトファジーで除去することを報告した。本研究で、障害ミトコンドリアの蓄積という新しい面からDMDの病態を見直し、その病態改善におけるSIRT1活性化の意義を明らかとしたい
膵臓酵素に見出した糖特異的結合性の分泌および消化吸収における意義

【研究の目的】膵α-アミラーゼ(PPA)の糖タンパク質糖鎖結合性が、腸内消化吸収に果たす役割を明らかにすることである。【研究の具体的内容】前年度(1年度目)は、「PPAの糖鎖認識による腸管糖質吸収の抑制現象」を発見し、それが食物消化により生じるグルコースの腸管吸収過程において血糖値急上昇を抑制する最も効果的な制御機構であるという仮説を提唱した(J Biol Chem,287,23104(2012)に公表)。本年度(2年度目)は、1年目に見出した「PPAの腸管から毛細血管への移行」について、ブタ小腸とヒト腸上皮細胞Caco-2を用いて次の解析を行い、分子機構の解明を試みた。(1)まず、ブタ小腸を用いた解析を行った。膵液が小腸に分泌されるモデルとして、ブタ十二指腸をPPA溶液中で処理し、共焦点レーザー顕微鏡でPPAの局在を観察したところ、PPAはその糖鎖認識によって経時的に取り込まれた。また、その局在は、PPAのリガンドとして同定されたジペプチジル・ペプチダーゼ4とアミノペプチダーゼNと共局在した。さらに、小腸内の刷子縁膜側と基底膜側のPPAの存在量と酵素活性を測定すると、組織内に取り込まれたPPAは分解されることを明らかにした。(2)次に、Caco-2を用いた解析を行った。PPAをAlexaFluor488で標識し、Caco-2と処理すると、PPAは経時的に取り込まれ、リソソーム経路の途中にある初期エンドソーム抗原1と共局在することを明らかにした。本結果等から、PPAは、その糖鎖認識によって腸管から毛細血管への移行し、途中分解経路にたどることを明らかにした。【意義・重要性】本研究成果は、小腸刷子縁に結合したα-アミラーゼを可及的に除去する機構の発見であり、PPAによる糖吸収抑制を解除する主要な分子機構であることを提示するものである。【研究の目的】膵α-アミラーゼ(PPA)の糖タンパク質糖鎖結合性が、膵臓酵素分泌と腸内消化吸収に果たす役割を明らかにする。【研究の具体的な成果】(1)グライコプロテオームの方法より、十二指腸刷縁子膜(BBM)におけるPPAの糖鎖リガンドを同定した。その結果、糖質代謝・吸収に関わるスクラーゼ・イソマルターゼ(SI)やNa^+/グルコース共輸送体1(SGLT1)、インレクチンを分解しインスリン分泌を抑制し血糖値調節を担うジペプチジル・ペプチダーゼ4(DPP4)などのN-型糖鎖をもつ膜糖タンパク質が同定された。(2)ELISAと免疫沈降法より、SI、SGLT1、DPP4はその糖鎖を介してPPAと結合することが示された。(3)PPAのデンプン分解活性はBBM共存下で増強し、SIのマルトース分解活性はPPAとの結合により増強した。一方、SGLT1のグルコース輸送活性は生理的高濃度のPPAにより顕著に阻害された。(4)十二指腸の免疫組織染色では、PPAは、4°CでBBMに局在し、37°Cで組織内に取り込まれDPP4局在と類似した局在を示した。PPA局在はマンナンにより阻害された。(5)酵母に発現させアミロース吸着体により精製して得たヒトレコンビナント膵α-アミラーゼは、PPAと同様の糖結合性があることがビオチン化ポリマープローブを用いたELISA法により示された。【成果のまとめ】PPAの糖鎖結合性は、SIとグルコース生成を促進する一方で、PPAが高濃度になるとSGLT1によるグルコース吸収を阻害し、組織および血中への急激なグルコース上昇を抑える機能をもつことが明らかになった。またPPAの糖鎖結合性は、PPAが腸組織内へ取り込まれる足がかりとなり、DPP4の関与が示唆された。さらに、膵α-アミラーゼの糖鎖結合性は、ブタだけでなくヒトにも同様に存在することが示された。

(2)次に、Caco-2を用いた解析を行った。PPAをAlexaFluor488で標識し、Caco-2と処理すると、PPAは経時的に取り込まれ、リソソーム経路の途中にある初期エンドソーム抗原1と共局在することを明らかにした。本結果等から、PPAは、その糖鎖認識によって腸管から毛細血管への移行し、途中分解経路にたどることを明らかにした。【意義・重要性】本研究成果は、小腸刷子縁に結合したα-アミラーゼを可及的に除去する機構の発見であり、PPAによる糖吸収抑制を解除する主要な分子機構であることを提示するものである。申請時には、PPAの1つの糖鎖リガンドについて解析する予定であったが、SIとSGLT1の2つについての解析を遂行できた。また、組織染色によるPPA取り込み実験と、レコンビナントヒト膵臓α-アミラーゼの精製と糖結合性の実験は、申請時の計画には無い実験であり、新たな知見を得たため。(1)本研究により得た新たな知見である、PPAの組織への取り込み(エンドサイトーシス)についての研究を進める。具体的には、蛍光標識したPPAを腸上皮細胞Caco-2細胞や十二指腸組織に取り込ませ、経時変化や、エンドソームマーカータンパク質、PPA糖鎖リガンドのDPP4との共局在を調べる。(2)申請時に計画したPPAの糖鎖認識部位の特定を行う。これまでの検討の結果、PPAは溶解度が低く、PPAIとPPAIIのアイソフォームが含まれていることから結晶化が困難であった。そこで、レコンビナントヒト膵臓α-アミラーゼを用いて特異糖との共結晶化を試み、X線結晶構造解析により糖鎖認識部位の特定を試みる。
GPCカラムを新重合反応場とする単分散型高分子合成への挑戦

本研究では、一般に高分子の分子量分布を測定する際に用いるGPCカラム(サイズ排除ゲル浸透クロマトグラフィー)を新しい重合反応の場として用いることにより、分子量分布の狭い高分子を連続フロー法により合成することを目的として研究を行った。GPCカラム内では、分子量の小さな高分子が遅く、分子量の大きな高分子が速く通過する。従って、GPCカラム内でモノマー溶液を流しながら重合反応を行うと、分子量の小さな高分子の滞留時間は長くなるため、より大きな高分子へと生長するための反応時間が与えられることになる。一方分子量の大きな高分子は速やかに流出されるため、結果として、分子量の定まった(分子量分布の狭い)高分子が得られるものと期待された。連続フロー法の重合反応場として用いたGPCカラムは、東ソー社製TSK-GEL G2000HHRとTSK-GEL G4000HHR(内径が21.5mm、長さが30cmの分取型カラム)で、排除限界分子量は、それぞれ1万と40万であった。モノマー溶液の送液速度を2.3mL/m、溶液の滞留時間を30分に設定した。まず、ラジカル開始剤を用いるビニルモノマーの均一溶液重合反応を検討したが、重合体はほとんど得られなかった。これはラジカル種がモノマーと衝突するよりも速く、カラム内でのケージ反応により失活しているものと推察された。そこで、次にジアミンとテトラカルボン酸二無水物との重縮合によるポリアミック酸からポリイミドの合成を検討した。この場合は、上記のカラムを重合反応場とすることによって分子量の制御が認められたが、分子量分布はモノモーダルではなく、3つ以上の極大値を有していた。現在、この原因究明とモノモーダル化への改良検討を続行している。本研究では、一般的に分析で用いられるGPCカラム(サイズ排除ゲル浸透クロマトグラフィー)を新しい重合反応の場として用いることにより、非常に分子量分布幅の狭い高分子を簡便に、また連続的フロー法にて得るための新手法を開発することを目的としている。そこで、平成17年度は、まずサイズ排除ゲルが充填された直径2.5cmで長さが25cmの反応管カラムを作成した。充填するサイズ排除ゲルの特性に応じて、カラム内部を通過する生長高分子の滞留時間が異なるので、リビング的な重合反応においては、この特性に対応した分子量の高分子が得られるものと期待された。そこで、GPCカラムとしての特性(排除限界分子量)が2,500と10,000の2種類を用いることにした。ここで用いるカラムに要求される性質としては、高圧送液条件下で漏れがないことや充填剤のパッキングが一様であることなど、一般的な液体クロマトグラフィー用カラムに要求されている事柄があげられるが、いずれもクリアーすることができた。次に、この重合反応管カラムにモノマー反応溶液等を送り込むための送液システムを開発した。基本的には、液体クロマトグラフィーの装置を改良して、送液の液量が多くても対応できるようにすること、装置全体の耐圧特性を高めること、液体ループの容積を100倍1000倍ほど増加させて最大5mLのモノマー溶液を任意に重合反応管カラムへ導入する工夫も行った。これらによって、目的の研究を実施するための準備が整った。そこで、平成18年度は、このフロー式反応装置システムを用いて、リビング的な重合反応を実施して、真に単分散型の高分子合成に挑戦する。
核融合炉心プラズマ構造形成に対する水素同位体効果に関する研究

トカマクのプラズマ周辺部に輸送障壁を形成するHモードにおいて、水素同位体が閉じ込め性能に及ぼす影響を評価し、プラズマを内部と周辺部に分離し、両者を繋ぐ大域的な相互作用を定量的に理解した。水素同位体質量の増加とともに閉じ込めが改善するのは、磁気軸シフトによって周辺部が安定化するためであることが分かった。プラズマ形状が異なる英国カラム核融合研究センターJET及び量子科学技術研究開発機構JT-60において、磁気軸シフトが周辺部に及ぼす影響とプラズマ形状の関係を解明した。高三角度・低楕円度では、高圧力化による不安定性で圧力勾配が低下するが、輸送障壁幅が広がり、周辺圧力を高く維持できることを示した。本研究ではトカマク式核融合炉においてプラズマ周辺部に形成される輸送障壁によって閉じ込めが改善される高閉じ込めモード(Hモード)を対象として、水素同位体質量が炉心プラズマ閉じ込め性能に及ぼす影響を理解する。同時に、これを発展させ、プラズマを乱流的輸送が支配する炉心内部プラズマ及び電磁流体力学的不安定性が構造を決定する周辺プラズマを分離し、両者を繋ぐ大域的な相互作用を理解することを目的としている。平成25年度は,英国カラム研究所のJET装置への実験参加を行い,タングステン材ダイバータが周辺ペデスタル構造に与える影響に関する解析を行った。炭素壁状況下では、Hモードの閉じ込め性能はプラズマ形状の高三角度化によって改善されていたが、金属壁状況下ではこの高三角度化による効果が見られなくなった。これは衝突周波数が増大すると起こる自発電流の減少が原因となっている可能性を指摘した。JET装置におけるITER-Like-Wall実験では、炭素壁と比べて、ペデスタル領域での自発電流は減少しており、密度・温度・圧力分布に三角度による相違は見られなかった。一方で、コア部の閉じ込め改善を伴うハイブリッド放電では、加熱パワーが小さく、衝突周波数が高い領域ではペデスタル圧力に三角度による相違は見られなかったが、加熱パワーの増大に伴って、衝突周波数が減少し、高三角度と低三角度のペデスタル圧力に明確な差が現れた。これは、衝突周波数減少に伴う自発電流の増加によって、プラズマ周辺部のMHD安定性限界が拡大するという性質を如実に表す結果である。本研究では、トカマク式核融合炉においてプラズマ周辺部に形成される輸送障壁によって閉じ込めが改善される高閉じ込めモード(Hモード)を対象として,周辺プラズマ構造と周辺部に局在する不安定性に及ぼす影響を理解し,将来の核融合炉における周辺プラズマ性能を定量的に予測することを目的としている.特に周辺ペデスタル構造は炉心プラズマ全体の閉じ込めや核融合炉の出力に対する境界条件となるため適切な予測とその制御が求められる.これまでに周辺プラズマにおける無次元量による周辺ペデスタル幅の定量化が行われてきており,周辺ペデスタル幅は規格化ポロイダルベータ値の平方根に比例することが知られている.しかし,この無次元量による評価は衝突周波数やプラズマ形状を固定した実験下で行われているため,特に衝突周波数による効果は未だよく分かっていなかった.そこで平成26年度は国立研究開発法人日本原子力研究開発機構JT-60Uにおいて周辺ペデスタル幅の衝突周波数依存性を調べた.衝突周波数を積極的に増大させたところ,圧力勾配駆動型の電磁流体力学的不安定性で発生によって制限される周辺ペデスタル幅に大きな差異が見られなかった.しかし,周辺電流が低下した領域で,さらに衝突周波数を上げた実験では周辺ペデスタル幅の増大が観測されており,電磁流体力学的不安定性の発生領域がペデスタル構造に寄与しているという重要な知見を得た.本研究結果はNuclear Fusion誌に掲載された他,リスボン(ポルトガル)で開催される第41回ヨーロッパ物理学会プラズマ物理に関する国際会議において発表する.本研究では、トカマク式核融合炉においてプラズマ周辺部に形成される輸送障壁によって閉じ込めが改善される高閉じ込めモード(Hモード)を対象として,周辺プラズマ構造と周辺部に局在する不安定性に及ぼす影響を理解し,将来の核融合炉における周辺プラズマ性能を定量的に予測することを目的としている.特に周辺ペデスタル構造は炉心プラズマ全体の閉じ込めや核融合炉の出力に対する境界条件となるため適切な予測とその制御が求められる.一方,英国カラム核融合研究センターでは,近年ITERを想定した金属壁を導入した実験を実施しているが,金属壁下では金属不純物流入を防ぐために燃料粒子の定常的なガス注入を行うという特徴的な運転が必要となる.そこで平成27年度は,英国カラム核融合研究センターJETにおいて,周辺ペデスタル構造へのガス注入の影響を調べた.高・低三角度プラズマで重水素ガス注入率のスキャン実験を実施した.周辺部はいずれの場合も高トロイダルモード数のMHD不安定性によって決定され,高三角度ではガス注入率の増加とともに急速に周辺ペデスタル幅が増大した.一方で,低三角度配位では周辺ペデスタル幅の変化は小さかった.JET金属壁では周辺部は高トロイダルモード数のMHD不安定性で支配され,三角度の低下に伴って安定領域は縮小した.さらにガス注入率の増加とともに周辺電流密度が低下し,安定性境界に沿って周辺圧力勾配が減少するため,高三角度の方が周辺圧力勾配の変化が大きく,周辺ペデスタル幅は周辺圧力勾配の減少に対応して増大する傾向があることを示した.周辺ペデスタル幅が広がることで,低い圧力勾配でも周辺領域を不安定化させるのに十分なブートストラップ電流を保持していると考えられる.本研究結果は2015年10月にドイツで開催された第15回Hモード物理及び輸送障壁に関するIAEA技術会合において発表した.

これまで研究を進めてきた国立研究開発法人日本原子力研究開発機構JT-60Uを含め,新たに英国カラム核融合研究センターJETの実験結果を解析し,主に水素同位体,衝突周波数,周辺電流密度に準じた周辺分布データベースに基づいたプラズマ境界構造の評価とELM特性の解析し,それらを包括的にまとめ,国際会議発表を行ったため.本研究では、トカマク式核融合炉においてプラズマ周辺部に形成される輸送障壁によって閉じ込めが改善される高閉じ込めモード(Hモード)を対象として、周辺プラズマ構造と周辺部に局在する不安定性に及ぼす影響を理解し、将来の核融合炉における周辺プラズマ性能を定量的に予測することを目的としている。特に周辺ペデスタル構造は炉心プラズマ全体の閉じ込めや核融合炉の出力に対する境界条件となるため適切な予測とその制御が求められる。近年、炉心プラズマの高プラズマ圧力化で起こる磁気軸シフトが周辺プラズマ部のMHD不安定性を抑制することが示され、周辺プラズマはプラズマ境界近傍で局所的な特性を持つものではなく、プラズマ全体との大域的な相互作用の下でその性質が決定されることが分かってきた。そこで本研究では、プラズマ断面形状が大きく異なる英国カラム核融合研究センターJET及び量子科学技術研究開発機構JT-60において、磁気軸シフトが周辺プラズマ構造に及ぼす影響とプラズマ断面形状の関係を解明した。炉心プラズマが高圧力化すると、プラズマの楕円度によらず、周辺プラズマ圧力は三角度とともに上昇した。高楕円度では、三角度とともに周辺圧力勾配が増加するが、周辺輸送障壁幅は変化しなかった。一方で、低楕円度では周辺圧力勾配が低下するが、周辺輸送障壁幅が増加した。特に高三角度・低楕円度では、高プラズマ圧力化により、圧力駆動型のMHD不安定性が発生し、圧力勾配が低下するが、輸送障壁幅が広がり、周辺プラズマ圧力を高く維持できることを示した。本研究成果は2016年10月に京都で開催されたIAEA核融合エネルギー会議において口頭発表に選抜された。トカマクのプラズマ周辺部に輸送障壁を形成するHモードにおいて、水素同位体が閉じ込め性能に及ぼす影響を評価し、プラズマを内部と周辺部に分離し、両者を繋ぐ大域的な相互作用を定量的に理解した。水素同位体質量の増加とともに閉じ込めが改善するのは、磁気軸シフトによって周辺部が安定化するためであることが分かった。プラズマ形状が異なる英国カラム核融合研究センターJET及び量子科学技術研究開発機構JT-60において、磁気軸シフトが周辺部に及ぼす影響とプラズマ形状の関係を解明した。高三角度・低楕円度では、高圧力化による不安定性で圧力勾配が低下するが、輸送障壁幅が広がり、周辺圧力を高く維持できることを示した。
クラウドコンピューティング環境による次世代ｅラーニングスタイルに関する研究開発

本研究では,平成23年度より3年間,クラウドコンピューティング環境による次世代eラーニングスタイルに関する研究開発に関する研究開発を行った.学習スタイルとしては,平成23年度には学習者が仮想化デスクトップを経由してeラーニングを行う場合を,24年度には学習者が電子書籍を使用しながらeラーニングを行う場合を,また25年度にはクラウドコンピューティング環境側で学習者の学習履歴を取得可能なシステムの試作を行い,それぞれについて実証実験を行い評価を行うことで一定の有効性を確認することができた.得られた研究成果は関連する学会において発表を行った.平成24年度は,前年度に引き続き次世代eラーニングスタイルの検討を行った.特に学習者が電子書籍を使用しながらeラーニングにより学習する場合について,検討を行った.具体的には英語,統計,情報基礎といった科目を想定し,学習者がこれらの科目をオンライン環境ではeラーニングで学習し,オフライン環境では電子書籍により自習を行う,という学習スタイルを取り上げ,実際に電子書籍を試作して教員や学生による評価を行った.その結果,想定する科目によって同じ電子書籍でも様々な技術仕様が考えられることが明らかとなり,その仕様に依存して教員や学生の評価もかなり変わってくることがわかった.技術的な面も含めた電子書籍の仕様としては,モバイル端末も含めた複数OSへの対応,音声や動画のファイル形式,図表の簡便なオーサリング方法,電子書籍教材としての文章記述法,章末問題の出題形式などが検討課題となった.これらの項目について,オンライン環境ではいくつかがLearning Management System(LMS)で実現可能であるが,学習者がオフライン環境の電子書籍に移行したときに違和感なく学習が続けられるようにするにはどのような実装であるべきかについて,いくつかの知見が得られた.以上の検討で得られた成果は,平成24年度中に研究分担者の所属大学2校で公開フォーラムを2回開催して広く共有を図るとともに,平成24年度中に査読付国際会議で1件,国内学会で計6件の学会発表を行った.平成25年度は前年度に扱った,学習者が電子書籍を利用しながらeラーニングにより学習する場合のうちで,特に演習室等において教員との対面形式による実習を想定した学習スタイルを扱った.具体的には教員側がHTML5とJavascriptとを援用したWebページの形式で教材を作成すると,Webを経由して学習を行った学習者の学習履歴の取得や可視化を実現するツールのプロトタイプを試作した.さらにこのプロトタイプを用いた教材作成の基礎的なフローの構成も行った.このプロトタイプを用いて,研究代表者らのグループで実際に演習室での授業を想定した実証実験を行ったところ,蓄積された学習履歴から学習者の行動の詳細をある程度把握可能であることが確認できた.研究代表者,研究分担者による定常的な研究活動に加えて,すべてのメンバーが進捗を報告し,議論を行う全体会議を2013年度中に計3回,また,学外から専門家を招へいして講演会を開催し,議論を行う拡大全体会議を同じく計3回(うち,2回は1泊2日の合宿形式で開催),また,研究代表者および研究分担者の所属する2大学を会場とした公開シンポジウムを計2回開催した.結果として,平成25年度に開催した研究打ち合わせや講演会は計8回にのぼり,活発な研究活動が行われたものと思われる.また,関連する学会において少なくとも計13件の報告を行い,また1冊の専門書籍の刊行を行った.今後の課題としては,平成25年度に作成したプロトタイプの機能やフローをさらに充実させるとともに,実用化にむけた仕様検討や組織作りを加速させることなどが挙げられる.本研究では,平成23年度より3年間,クラウドコンピューティング環境による次世代eラーニングスタイルに関する研究開発に関する研究開発を行った.学習スタイルとしては,平成23年度には学習者が仮想化デスクトップを経由してeラーニングを行う場合を,24年度には学習者が電子書籍を使用しながらeラーニングを行う場合を,また25年度にはクラウドコンピューティング環境側で学習者の学習履歴を取得可能なシステムの試作を行い,それぞれについて実証実験を行い評価を行うことで一定の有効性を確認することができた.得られた研究成果は関連する学会において発表を行った.平成23年度は,クラウドによるサービスのうちで特に仮想化デスクトップのeラーニングへの活用,というテーマを取り上げることとした.まず,4-6月で研究分担者で協力しながら仮想化デスクトップによるシステムの実験環境の構築を行った.7月以降は,研究分担者の所属する計4大学の被験者のべ30名程度を対象に,同環境を使ってeラーニングに特有と思われる基本的な操作,およびネットワーク回線の品質(遅延および帯域)のデータ測定を行い,ユーザビリティ中心の評価を行った.ここで,基本的な動作とは,(1)ブラウザによるログイン,(2)掲示板への書き込み,(3)ワープロソフトによる簡単な文書作成,(4)動画視聴の4種類である.その結果,仮想化デスクトップ経由の操作についてのユーザビリティは,ネットワークの遅延の影響を受けやすいこと,情報リテラシーの相対的に高いユーザであれば,ワープロソフトによるレポート作成程度まで活用可能であること,また,動画の再生等,大量のネットワークトラヒックを伴う操作はユーザビリティの評価が低いこと,など,これまで知られていなかった傾向が明らかとなった.こうして得られた研究成果は,平成23年度中に論文発表2件,および学会発表5件を行うことで取りまとめ,公表した.今後の課題は,クラウドサービスには今年度取り上げた仮想化デスクトップ以外にも様々なサービスがあるため,それらのサービスとeラーニングの関連をどのように明らかにするか検討していくことにあると思われる.研究実績の概要で述べたとおり,平成24年度中に公開フォーラム2回を開催し,さらに査読付国際会議で1件,国内学会で計6件の学会発表を行っている.

震災の影響で予算の執行が遅れたものの,実質的には当初の予定の半分の期間で研究費申請時に明記していた研究計画を達成することができた.平成24年度まででeラーニングや電子書籍による次世代の学習スタイルに関する基礎的な検討はかなり進んだ.このため,最終年となる平成25年度は実際のシステムや教材を本格的に実装し,評価実験を行う予定である.その結果を関連学会で研究会を設置して幅広い議論や知見の普及を図る予定である.また,平成23, 24年度と同様,研究分担者の所属大学を会場に公開フォーラムを行うとともに,積極的に学会発表も行う予定である.平成23年度に取り上げた仮想化デスクトップ以外にもクラウドサービスは様々に存在する.平成24年度以降は,これらのサービスのうちでeラーニングに関連が深いと思われるサービスを取り上げてユーザビリティの評価を行っていく計画である.平成24年度からの繰り越し予算が少なからずあるが,これらは平成25年度に制作予定の試作用eラーニングシステムや電子教材の開発費用に充当する予定である.また,関連学会における公開フォーラムの開催費用としても支出予定である.平成24年度以降は,平成23年度に構築した実証実験環境をもとに,一部機器を購入して機能の追加を行う計画である.このようにして構築した新しい実証実験環境を用いて,eラーニングの環境として利用した場合のユーザビリティの評価を行い,論文投稿,学会発表を行う費用として使用する計画である.
無限状態モデル検査を用いた高信頼性ソフトウェアの自動検証に関する研究

(1)再帰的プログラムのモデル検査法:実行履歴に基づくアクセス制御付きプログラム(HBACプログラム)の安全性検証法において、種々の最適化を行うことにより、高速検証が行えることを実証した。提案手法ではモデル検査問題を文脈自由文法(CFG)の空判定問題に帰着しており、アクセス権の個数に対して指数的な検証時間を要する。そこでCFGを構成する際、uselessな規則の構成を防ぐ最適化法を提案した。Chinese-Wallポリシとオンラインバンキングシステムの2つの例題について最適化の効果を実測した結果、最適化を行うことにより、前者の例ではアクセス権の数が80個のとき約64秒、後者の例では60個のとき約0.01秒で検証を行えた。(2)再帰的プログラムの情報フロー解析法:HBACプログラムに対しモデル検査に基づく新しい情報フロー解析法を提案した。これにより、実行系列上に拡張された情報フローに関する性質を調べることができる。また、自己合成法と呼ばれる新しい情報フロー解析法を一般の再帰プログラムに適用できるように拡張した。(3)実行履歴に基づくアクセス制御モデルの表現能力の比較:セキュリティオートマトン、狭履歴オートマトン、スタック検査、HBACをアクセス制御機構にもつプログラムの表現能力を比較した。(4)実行履歴に基づくアスペクト折込み機能の形式モデル:pointcut and adviceの形式モデルA-LTSを提案し、A-LTSの受理言語、決定性文脈自由言語、線形文脈自由言語のクラスはすべて互いに他を含まないことを証明した。(5)その他(a)等式系と書換え系を内部にもつ木オートマトンの諸性質を明らかにしした。(b)公開木戦略(DTS)とよばれる信用交渉戦略の計算量および効率の良いDTS実行アルゴリズムを示した。(c)CFGの構文解析法を応用し、相互作用をもつRNAの2次構造予測法を提案した。(1)再帰的プログラムのモデル検査に関する研究.(a)我々が以前より取り組んでいる,実行履歴に基づくアクセス制御付きプログラム(HBACプログラム)の安全性検証法において,種々の最適化を行うことにより,高速な検証が可能であることを実証した.我々のモデル検査アルゴリズムでは,検証対象のプログラムに対するモデル検査問題を,文脈自由文法(CFG)の空判定問題に帰着しており,一般にアクセス権の個数に対して指数的な検証時間を要する.そこで,CFGを構成する際,uselessな規則(開始記号から到達しないか,または,終端記号列を一つも生成しない規則)の構成を防ぐ最適化法を提案した.Chinese-Wallポリシとオンラインバンキングシステムの2つの例題について最適化の効果を実測した結果,どちらの検証例においても,最適化を行わない場合,アクセス権の数が5個程度までしか検証できなかったのに対し,最適化を行うことにより,前者の例ではアクセス権の数が80個のとき約64秒,後者の例では60個のとき約0.O1秒で検証を行えた.(b)プログラムの実行による情報流出を解析する手法として情報フロー解析が有効である.本研究では,HBACプログラムに対し,モデル検査に基づく新しい情報フロー解析法を提案した.提案手法を用いることにより,プログラムの実行完了時に出力の機密度(security class, SC)がどのようになるかだけでなく,「SCがτであるような値を引数として関数fが呼び出されたならば,いっかSCがτ'である値を引数として関数gが呼び出される」のような,実行系列上に拡張された情報フローに関する性質を調べることができる.(2)実行履歴に基づくアスペクト折込み機能の形式モデル:Aspect-J等で採用されているPA (pointcut and advice)の形式モデルA-LTSを提案した.

A-LTSと既存の計算モデルの表現能力を比較した結果,A-LTSの受理言語,決定性文脈自由言語,線形文脈自由言語のクラスはすべて互いに他を含まないことを証明した.その系として,A-LTSにはプッシュダウンシステムのモデル検査法が適用可能であることがわかった.(1)情報フロー解析(a)HBAC情報フロー解析:昨年度、実行履歴に基づくアクセス制御付プログラムHBAC(History-Based Access Control)に対するモデル検査器を実装し、その有効性を実証した。今年度はこのモデル検査法を応用した情報フロー解析を開発した。情報フロー解析を行うことにより、「望ましくない情報漏えいが生じない」という意味でアクセス制御が意図通りに機能しているかどうかを確認できる。従来の情報フロー解析法では主にメソッドの入出力間の情報フロー関係を解析していた。これに対して我々は、モデル検査法を応用することにより、一般の実行系列上に拡張された情報フロー解析を行う手法を提案することができた。(b)最近、自己合成法と呼ばれる情報フロー解析法が提案されている。これは解析精度が従来の型推論に基づく解析法より精度がよいという特長をもつ。本研究では、自己合成法を一般の再帰プログラムに適用できるように拡張した。(2)実行履歴に基づくアクセス制御モデルの表現能力の比較:Schneiderのセキュリティオートマトン、Fongの狭履歴オートマトン、スタック検査、IIBACをアクセス制御機構にもつプログラムの表現能力を比較した。(3)その他:上記(1)の言語理論ベースの手法を用いて、以下のような研究成果を挙げた。(a)等式系と書換え系を内部に演繹系としてもつ木オートマトンの諸性質を明らかにし、XML文書処理への応用についても考察した。(b)公開木戦略(DTS)とよばれる信用交渉戦略が知られている。文脈自由文法(CFG)によるモデル化を用いてDTSの計算量を明らかにし、妥当な前提条件のもとで効率良く動作するDTS実行アルゴリズムを示した。(c)CFGの構文解析法を応用し、相互作用をもつRNAの2次構造予測法を提案した。