hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ユーザがパスワードを覚える必要のない行動履歴ベース個人認証システムの実装

ホームコンピュータにログとして残るユーザの行動履歴を利用して、「覚える必要がなく、攻撃にも強いパスワード」システムを構築することが本研究の目的である。しかし、ホームコンピューティングはまだ現実のものとなっていないため、本研究では、本認証方式のプロトタイプとして、ユーザの送受信メールの新旧を回答することによってユーザ認証を行うシステムを構築して、認証率を向上させる方法を探求している。本プロトシステムでは、n日以内のメールを最近のメール、m日前以前のメールを過去のメールと定義しており、n日前からm日前までのメールは認証に使用しないという工夫をしている。人間の記憶は曖昧なため、本システムでは、人間の感覚の中で「最近と過去」の狭間に位置する期間を取り除くことにより、記憶の曖昧性を排除している。昨年度は、回答肢の詳細化、曖昧メールのフィルタリングというアイデアを導入し、ユーザの記憶の曖昧性をさらに排除することを試みた。また、プライバシの問題に対しては、認証時にダミーメールを表示させることにより、提示されたメール本文が正規ユーザのメールであるか否かを分からなくするというアイデアを導入した。実験の結果、研究室レベルの限られたユーザに対しては、本改良方式の有効性が示唆される結果が得られた。本年度は、更に本改良方式の有効性を実証するために、1日の平均受信メール数が30通150通の情報系企業の社会人に対して、検証実験を行った。この結果、本改良方式のユーザ認証率が99%を達成可能なことが示された。パスワードによる個人認証には「長いランダムな文字列は覚えられない、短く意味のある文字列は類推される」というトレードオフが存在する。すなわち、覚え易く攻撃にも強いパスワードはあり得ない。しかし、これは「パスワードを覚えようとする」場合の限界である。ユーザがもともと知っている個人的な情報を複数結合してパスワードを構成することができれば、「(既に知っているため)覚える必要がなく、十分に長く、複雑なパスワード」を実現することができる。一方、IPv6の仕様も固まり、いよいよホームコンピューティングの時代が到来する。全ての家電製品の使用ログをホームコンピュータが管理することが可能となる。家電の使用履歴はユーザの生活の痕跡であり、ユーザが実際に体験した情報の集まりである。人間にとって自分が体験したことは事実として記憶に残るため、この家電の使用履歴が「各ユーザが既に知っている情報」となり得る。以上より、ホームコンピュータにログとして残るユーザの行動履歴を利用して、「覚える必要がなく、攻撃にも強いパスワード」システムを構築することが本研究の目的である。しかし、ホームコンピューテイングはまだ現実のものとなっていないため、本研究では、そのプロトタイプとして、ユーザの送受信メールの新旧を回答することによってユーザ認証を行うシステムを作成した。人間の記憶は暖味なため、本システムでは、人間の感覚の中で「最近と過去」の狭間に位置する期間を取り除くことにより、記憶の曖昧性を排除している。基礎実験からは、本システムの可用性が示唆される結果が得られている。しかし、ホームコンピューティングはまだ現実のものとなっていないため、昨年度は、本認証方式のプロトタイプとして、ユーザの送受信メールの新旧を回答することによってユーザ認証を行うシステムを作成した。しかし、このプロトタイプを用いたユーザ認証の基礎実験を行った結果、本人認証率は9割程度までしか達成できないという認証率の低さ、および、不正者が成りすまして認証を行う際にユーザのメールの本文が提示されるというプライバシの問題が明らかになった。そこで本年度は、本方式の認証率を更に向上させるために、回答肢の詳細化、曖昧メールのフィルタリングというアイデアを導入し、ユーザの記憶の曖昧性をさらに排除することを試みた。また、プライバシの問題に対しては、認証時にダミーメールを表示させることにより、提示されたメール本文が正規ユーザのメールであるか否かを分からなくするというアイデアを導入することとした。実験の結果、研究室レベルの限られたユーザに対しては、本改良方式の有効性が示唆される結果が得られている。

また、プライバシの問題に対しては、認証時にダミーメールを表示させることにより、提示されたメール本文が正規ユーザのメールであるか否かを分からなくするというアイデアを導入した。実験の結果、研究室レベルの限られたユーザに対しては、本改良方式の有効性が示唆される結果が得られた。本年度は、更に本改良方式の有効性を実証するために、1日の平均受信メール数が30通150通の情報系企業の社会人に対して、検証実験を行った。この結果、本改良方式のユーザ認証率が99%を達成可能なことが示された。
三次元「高臨場感中継」システムに関する研究

1)連続的な画像処理について、ビデオレートで安定かつ高速に注目対象を追跡するためにK-means Trackerと名づけたアルゴリズムを提案している。この研究成果は英文論文誌(JMM'06,電子情報通信学会'07)、国際会議(FG'06,ICPR'06)に、国内会議(MIRU'06)に発表・報告された。K-meanstrackerの安定化と高速化を向上するために、確信度を導入したRK-meansTrackerと名づけたアルゴリズムを提案し、背景に応じた非ターゲットクラスタ中心の配置法も提案している。これらの研究成果は論文誌(電子情報通信学会'07、電子情報通信学会'08(2編),CVIM論文誌'08)、国際会議(ACCV'07(2編))に、国内会議(CVIM'07(山下記念研究賞),SSII'07,MIRU'07,CVIM'08)に発表・報告された。2)一台の視点固定型アクティブカメラの制御法については、高速かつ自由に運動している非剛体の物体をぶれなく常に画像の中心に撮影するための単眼アクティブカメラの制御法を提案している.知覚モジュールでは,K-meansTrackerより対象の重心位置を追跡している.行動モジュールでは,ビデオレートで対象追跡における制御の特殊性を考慮しながら,PID制御によってパン・チルトユニットの速度制御を行っている.この研究成果は論文誌(システム情報制御学会'07)、国際会議(SPIE'06)に発表・報告された。両眼の視点固定型アクティブカメラの制御法については、Clear Image Captureと名づけた2眼アクティブカメラの制御法を提案している.提案手法では、K-meansTrackerより対象の重心位置を追跡し、信頼度を計算しながら、カメラ間の相対信頼度とエピポーラ拘束を利用して2台のカメラの視線を3D空間中の一点に交わらせる制御を実現し、高速かつ自由に運動している非剛体の物体を一定の大きさで鮮明に,かつ常に画像の中心に撮影することを可能になった。この研究成果は論文誌(システム情報制御学会'07,電子情報通信学会'08)、国際会議(ICINCO'07)、国内会議(MIRU'06)に発表・報告された。3)その他、初期処理について、アクティブカメラで撮影された動画像から移動物体を検出するために、オプティカルフローの白色化によるエゴモーション解析の方法を提案している。また、ステレオカメラより得られたスパースな距離情報を利用して、探索のスケールと領域を制限する顔検出方法を提案し、ビデオレートで顔検出・追跡できるシステムを構築している。これらの研究成果は国内会議(CVIM'06,MIRU'06、PRMU'08)に発表・報告されている。

この研究成果は英文論文誌(JMM'06,電子情報通信学会'07)、国際会議(FG'06,ICPR'06)に、国内会議(MIRU'06)に発表・報告された。2)一台の視点固定型アクティブカメラの制御法については、高速かつ自由に運動している非剛体の物体をぶれなく常に画像の中心に撮影するための単眼アクティブカメラの制御法を提案している.知覚モジュールでは,K-meansTrackerより対象の重心位置を追跡している.行動モジュールでは,ビデオレートで対象追跡における制御の特殊性を考慮しながら,PID制御によってパン・チルトユニットの速度制御を行っている.対象の速度をP成分,位置をI成分,加速度をD成分に対応付けることにより,対象の運動予測を行いながら,カメラの回転速度を対象の速度に合わせると同時に,対象を画像の中心でとらえるというカメラ制御を実現している.この研究成果は論文誌(システム情報制御学会'07)、国際会議(SPIE'06)に発表・報告された。3)両眼の視点固定型アクティブカメラの制御法については、Clear Image Captureと名づけた2眼アクティブカメラの制御法を提案している.提案手法では、K-meansTrackerより対象の重心位置を追跡し、信頼度を計算しながら、カメラ間の相対信頼度とエピポーラ拘束を利用して2台のカメラの視線を3D空間中の一点に交わらせる制御を実現し、高速かつ自由に運動している非剛体の物体を一定の大きさで鮮明に,かつ常に画像の中心に撮影することを可能になった。この研究成果は国内会議(MIRU'06)に口頭発表・報告された。また、国際会議(ICINCO'07)に発表・報告予定している。4)初期処理について、アクティブカメラで撮影された動画像から移動物体を検出するために、オプティカルフローの白色化によるエゴモーション解析の方法を提案している。この研究成果は国内会議(CVIM'06,MIRU'06)に発表・報告された。1)K-meanstrackerの安定化と高速化を向上するために、確信度を導入したRK-meansTrackerと名づけたアルゴリズムを提案し、背景に応じた非ターゲットクラスタ中心の配置法も提案している。これらの研究成果は論文誌(電子情報通信学会'07、電子情報通信学会'08(2編),CVIM'08)、国際会議(ACCV'07)に、国内会議(CVIM'07,SSII'07,MIRU'07)に発表・報告されている。2)両眼の視点固定型アクティブカメラの制御法については、Clear Image Captureと名づけた2眼アクティブカメラの制御法を提案している.提案手法では、K-meansTrackerより対象の重心位置を追跡し、信頼度を計算しながら、カメラ間の相対信頼度とエピポーラ拘束を利用して2台のカメラの視線を3D空間中の一点に交わらせる制御を実現し、高速かつ自由に運動している非剛体の物体を一定の大きさで鮮明に,かつ常に画像の中心に撮影することを可能になった。
鼻腔におけるVASOHIBIN1の発現、機能についての解析

Vasohibin-1は血管新生を負に調節する新規機能性分子として報告されたが、嗅覚受容体発現に関する別の機能を有している可能性が示唆されたため、鼻腔における発現を検証した。RT-PCR法および免疫染色法によりマウス鼻腔組織での発現は確認できたが、発現が認められたのは嗅覚器受容体神経細胞ではなく血管内皮細胞であったため、嗅覚受容体発現調節へ関与するという仮説を支持する結果は得られなかった。Vasohibin-1は、血管新生を負に調節する新規機能性分子として報告された。本因子が他の血管新生に関わる遺伝子の発現調節に関与しているかどうかをcDNAマイクロアレイ法により解析した結果、Vasohibin-1の過剰発現により数種類の嗅覚受容体の発現が亢進するという予想外の結果が得られた。上記知見は、本因子が血管新生抑制作用以外の機能を有している可能性を示唆している。本研究では鼻腔局所でのVasohibin-1の発現解析を進めた。1 Vasohibin-1の発現についてRT-PCR法による検証マウスの上気道(喉頭、上咽頭、鼻腔、耳管)粘膜を採取し、その中で鼻腔粘膜でのVasohibin-1および内皮細胞のマーカーであるCD31の発現をRT-PCR法により観察した結果、CD31はいずれの上気道粘膜にも発現が認められたが、Vasohibin-1は鼻腔粘膜にのみ発現が認められた。さらに発現する部位について検討すると、鼻腔上方に発現している個体や鼻腔下方(鼻中隔下方)に発現している個体があった。マウスの鼻腔から作成した凍結切片を用いて、Vasohibin-1の免疫染色を行った結果、Vasohibin-1は嗅上皮粘膜下の内皮細胞、嗅球に投射する神経束周囲の内皮細胞に発現していると考えている。CD31との二重染色による確認をすすめている。現在までのところ鼻腔粘膜の発現部位、特に嗅上皮に標的を絞ったVasohibin-1の発現特異性は確認できていないが、鼻腔特異的に血管新生を調節しているのかあるいは嗅上皮に対して何らかの作用を有しているものと推測しており、現在も検証を続けている。上記知見は、本因子が血管新生抑制作用以外の機能を有している可能性を示唆しており、本研究では鼻腔局所でのVasohibin-1の発現や機能について解析を進めた。8週齢マウスの鼻腔、上咽頭、耳管、喉頭、鼻腔の各上皮を採取し、RT-PCR法による遺伝子の発現の再現性を確認した。いずれの組織においても血管内皮のマーカーであるCD31の発現は認められたもののVasohibin-1の発現が認められたのは、鼻腔においてのみであった。さらに発現している組織を同定するべく、また経時的な発現過程を検証すべく胎生14日目、生後1日目、生後8週目のマウス鼻腔のパラフィン切片を作成し免疫染色を施行した。胎生14日および生後1日においては嗅上皮、血管内皮いずれにおいてもVasohibin-1の発現は認められなかった。しかし8週齢になると嗅上皮下層にある血管内皮に一致してVasohibin-1の発現が認められた。成熟した嗅覚器受容体神経細胞にのみ結合する嗅覚標識タンパク質(OMP)を免疫染色し、嗅神経細胞においてVasohibin-1が共発現しているかどうかを検証したが、結果、嗅神経細胞にVasohibin-1の発現は認められなかった。以上からはVasohibin-1が、血管新生抑制以外の機能として嗅覚受容体発現調節へ関与するという仮説を支持する結果は得られなかった。Vasohibin-1の発現は組織別にみた場合血管内皮細胞で発現が確認されているが、器官別にみた場合、各臓器での発現パターンはまだ十分には解析されていない。鼻腔においてもVasohibin-1の発現は血管内皮に限局していたが、胎生期および出生直後には発現しておらず成熟してからVasohibin-1の発現が顕著になるのは新しい知見であり、この時期に血管新生を負に調節する機構が鼻腔において働いている可能性が示唆された。
高温用耐環境コーティングの劣化機構の解明と寿命向上に関する研究

高温用耐環境コーティングの環境劣化機構を解明し,その寿命向上法について検討することを目的として研究を実施した.二酸化炭素の削減,起動性能,熱効率などの観点から,次世代のエネルギー源として産業用ガスタービンが注目されているが,高効率ガスタービンの開発のためには,1400°Cを超える高温環境下で高い強度と信頼性を有する材料・部材,とりわけ遮熱コーティング材の開発が必須となっている.そこでは,超合金基材上にセラミックス遮熱層,中間層,耐熱層からなる複合コーティング層をプラズマ溶射によって形成することが主流となっているが,供用中の酸化などによる材質変化や起動・停止に伴って発生する熱応力の変動により,被膜の密着強度が低下することが問題となっている.そこで,本研究では,コーティング材の粒子の変形・凝固過程が、密着強度を大きく左右し,被膜の寿命に大きく拘わっていることに着目し,その形成過程を詳細に分析した.具体的には,種々の条件でプラズマ溶射した試験片について,構造観察,残留応力測定,材料分析を行い,これらの結果と溶射条件との関係について考察した.さらに,界面の状態とコーティング表面の性状との間に相関性がある可能性のある結果を得た.これにより表面測定により界面の状態をモニタリングできる可能性が示唆された.また,界面強度試験を行い,損傷・破壊過程について詳細に観察・計測を行うとともに,これらの結果に基づきミクロ-マクロ統合界面力学による被膜界面のモデリングについて検討した.さらに,適切な寿命予測手法,寿命向上法についても考察を加えた.高温用耐環境コーティングの環境劣化機構を解明し,その寿命向上法について検討することを目的として研究を実施した.二酸化炭素の削減,起動性能,熱効率などの観点から,次世代のエネルギー源として産業用ガスタービンが注目されているが,高効率ガスタービンの開発のためには,1400°Cを超える高温環境下で高い強度と信頼性を有する材料・部材,とりわけ遮熱コーティング材の開発が必須となっている.そこでは,超合金基材上にセラミックス遮熱層,中間層,耐熱層からなる複合コーティング層をプラズマ溶射によって形成することが主流となっているが,供用中の酸化などによる材質変化や起動・停止に伴って発生する熱応力の変動により,被膜の密着強度が低下することが問題となっている.そこで,本研究では,コーティング材の粒子の変形・凝固過程が、密着強度を大きく左右し,被膜の寿命に大きく拘わっていることに着目し,その形成過程を詳細に分析した.具体的には,種々の条件でプラズマ溶射した試験片について,構造観察,残留応力測定,材料分析を行い,これらの結果と溶射条件との関係について考察した.さらに,界面の状態とコーティング表面の性状との間に相関性がある可能性のある結果を得た.これにより表面測定により界面の状態をモニタリングできる可能性が示唆された.また,界面強度試験を行い,損傷・破壊過程について詳細に観察・計測を行うとともに,これらの結果に基づきミクロ-マクロ統合界面力学による被膜界面のモデリングについて検討した.さらに,適切な寿命予測手法,寿命向上法についても考察を加えた.
内包量概念の統合的理解を促す教授法の開発とその教授学習過程の解明

本研究の目的は,内包量の不変性(内包量は外延量の大きさとは無関係に一定であること)と公式との統合的理解を促す教授法を開発し,その教授学習過程を解明することである。その際,本研究では教授要因として比例を取り上げ,式・表・グラフをどのように関連づけて提示することが内包量の統合的理解を促すのかを明らかにする。1年目は,文献研究,予備調査を実施し,授業実践のためのプランや評価課題を作成する。2年目3年目では,小学校及び中学校の内包量に関する授業を実施し,その有効性を検証する。
モデル生物ゼニゴケにおけるマイクロインジェクションを用いたゲノム編集技術の開発

本研究では、ゼニゴケをモデルとする遺伝子機能解析を促進するため、CRISPR RNAおよびCas9タンパク質の複合体のマイクロインジェクションによるゲノム編集法の開発を目指した。標的とする遺伝子として、気室形成制御因子NOPPERABO1 (NOP1)を選択した。NOP1が欠失すると、葉状体に気室が形成されず、葉状体表面の緑色が薄くなるとともに表面が滑らかになるので、変異表現型を容易に観察できる。NOP1遺伝子を標的とするCRISPR/Cas9複合体を導入したところ、nop1変異表現型を示す株を得た。この株の標的配列中に5塩基対の欠失が認められ、ゲノム編集を確認した。本研究では,植物科学および生殖科学における日本発の新しいモデル生物として注目されているゼニゴケを用いた遺伝子機能解析を促進するため,CRISPR/Cas9のマイクロインジェクションによるゲノム編集法の開発を目指す。まず,マイクロインジェクションに適した細胞を得るための条件を検討した。分化能および数量という点では胞子,あるいは発生が始まって間もない胞子由来の細胞が最適と考えた。ゼニゴケ胞子を偏光青色光下で培養すると,1細胞からなる原糸体が光の振動面に対して垂直な方向へと先端成長する。この時,伸長する原糸体先端部周辺の細胞壁は比較的薄いと考えられ,実際に穿刺しやすいことが判明した。次に,上記の細胞を用いてマイクロインジェクションを実施する際に用いるニードル形状およびインジェクション操作を最適化した。インジェクション操作の基本的な項目である1ニードルの形状(主に先端径),2穿刺操作(細胞支持体の材質および形状,ニードルのアプローチ方向など),3穿刺部位および穿刺深度についてはほぼ確立できたと考える。現段階では,マイクロインジェクションのモニターにはFITC-デキストランを使用している。マイクロインジェクションにより,細胞質内への液体の注入はほぼ確実に行えるようになったが,穿刺後に生存できないという問題が明らかになった。穿刺後の生存率を上昇させる条件を検討したところ,光の遮断およびある種の細胞膜保護作用をもつ物質の添加が有効であることが判明した。現在穿刺後の生存率を挙げるために,穿刺後の培養条件を最適化している。アグロバクテリウム法でガイドRNA遺伝子およびCas9遺伝子を導入する方法により,代謝遺伝子およびメチル化関連遺伝子の改変に成功した。前者については機能喪失による表現型が観察されたが,後者についてはゲノム配列に変化が見られたものの,明らかな表現型は観察されなかった。マイクロインジェクション後の細胞が死滅するという問題が生じたため,mRNA注入などの実験を実施できなかった。本研究では,ゼニゴケをモデルとする遺伝子機能解析を促進するため,CRISPR/Cas9のマイクロインジェクションによるゲノム編集法の開発を目指す。穿刺する細胞の選択および操作については,初年度に基本的な知見が得られている。しかし,穿刺後の細胞は数日間しか生存することができず,この問題は解決できていない。マイクロインジェクションによりFITC-Dextranが細胞内に注入されたことを確認した後,液胞や細胞そのものに明らかな損傷が見られないにも関わらず,穿刺された細胞は本来分裂を開始するべき条件下でも分裂せずに死滅した。葉緑体の自家蛍光を指標とすると,穿刺の翌日以降に次第に弱まり,消失することが観察された。自家蛍光が消失した葉緑体は,顕微鏡下では褐色を呈していた。この変化は,穿刺後の培養において光照射を制限することでその進行を抑制することは可能であるが,現状では阻止するには至っていない。実験上の新たな問題として,胞子の品質のばらつきが大きいことが挙げられる。これまでは,採取した胞子を滅菌後直ちに超低温保存処理していたが,この方法で保存した細胞の生存率および成長速度に試料間の差が見られ,数回の実験毎に条件を見直す必要があった。そこで,実験に用いる胞子の発芽率および成長速度のばらつきを実験間で最小限に抑制するための超低温保存法を開発した。超低温保存処理前に適切な処理(培養環境の調整)を行うことで生存率が向上し,一定の試料から多数の試料を確保することが可能となった。初年度に設定した細胞および操作の条件により,マイクロインジェクションによるFITC-Dextranの細胞内への注入はコンスタントに可能となっている。しかし,マイクロインジェクション後,液胞や細胞そのものに明らかな損傷が見られないにも関わらず,穿刺された細胞は本来分裂を開始するべき条件下でも分裂していない。そのため,CRISPR/Cas9の注入作業が遅れている。本研究では、ゼニゴケをモデルとする遺伝子機能解析を促進するため、CRISPR/Cas9のマイクロインジェクションによるゲノム編集法の開発を目指した。昨年度まで、マイクロインジェクションにより試料が細胞内に注入されたことを確認するためにFITC-Dextranを用いていた。しかし、本年度の研究により、FITC-Dextranそのものがゼニゴケに対して細胞毒性をもつことが判明した。そこで、注入する試料として改変緑色蛍光タンパク質eGFP遺伝子のmRNAを用いたところ、注入後3日以内に強い緑色蛍光が観察された。これは物理的に導入された生体分子がゼニゴケ細胞内で機能することを示している。次に、CRISPR RNAおよびCas9タンパク質の複合体をゼニゴケ細胞に導入し、ゲノム編集を試みた。標的とする遺伝子として、気室形成制御因子

NOPPERABO1 (NOP1; Ishizaki et al. Plant Cell 25:4075-4084)を選択した。この遺伝子が欠失すると、葉状体に気室が形成されなくなり、葉状体表面の緑色が薄くなるとともに表面構造が滑らかになるので、nop1変異表現型を容易に観察できる。NOP1遺伝子を標的とするCRISPR/Cas9複合体を導入したところ、nop1変異表現型を示す株を得た。この株を調べたところ、標的配列中に5塩基対の欠失が認められ、CRISPR/Cas9によるゲノム編集を確認した。今後はプロトコルを最適化して効率を改善するとともに、CRISPR/Cas9複合体およびDNA断片の同時に注入によるノックインも試みる。本研究では、ゼニゴケをモデルとする遺伝子機能解析を促進するため、CRISPR RNAおよびCas9タンパク質の複合体のマイクロインジェクションによるゲノム編集法の開発を目指した。標的とする遺伝子として、気室形成制御因子NOPPERABO1 (NOP1)を選択した。NOP1が欠失すると、葉状体に気室が形成されず、葉状体表面の緑色が薄くなるとともに表面が滑らかになるので、変異表現型を容易に観察できる。この株の標的配列中に5塩基対の欠失が認められ、ゲノム編集を確認した。マイクロインジェクション後の細胞が死滅するという問題が生じたが,マイクロインジェクション操作そのものは確立できている。また,マイクロインジェクション後の回復培養法も確立しつつあるので,mRNA等の注入実験に移行する。穿刺後に細胞が死滅するという問題は,インジェクションを可視化するために用いているFITC-Dextranが原因である可能性が否定できないので,別の蛍光色素あるいはmRNAの注入による蛍光タンパク質の発現にて評価を行う。また,細胞の生死判定色素を用いて穿刺後の変化をより詳細にモニターする。本年度はマイクロインジェクション後の細胞の生存率の改善を優先的に実施し,次世代シーケンサによる解析を実施しなかったため。ゲノム編集株の作成が遅れており,年度内でのゲノム解析に至らなかったため。本年度に研究代表者が作成したゲノム編集株の解析を実施するための解析費用として使用する。ゲノム編集株を作成し,そのゲノム解析に用いる。
有機色素薄膜による位相共役光学素子の偏光特性の解析とデバイス設計への応用

位相共役波発生効率の偏光特性および時間応答特性は、位相共役波の偏光特性・記録特性を利用した実時間光情報処理デバイスへの応用において最も基礎的な特性となるものである。本研究では、有機色素分散薄膜における飽和吸収を利用した位相共役波発生効率に注目し、色素のエネルギー準位を4準位系で近似したモデルに基づく解析結果と実験結果を比較することにより、位相共役波の特性を明らかにすることを目的とし、非線形透過率、位相共役波の偏光依存性および時間応答特性の測定を行った。その結果、以下のような知見が得られた。1.非線形透過率および位相共役波の過渡応答特性を測定した結果、光照射および光強度に依存する過渡応答の変化が観測された。それらの特性と同時に燐光と位相共役波の記録成分の特性を測定した結果、その原因が湿度や薄膜乾燥時の残留溶媒の影響によるものであることが分かった。また、これらの影響は薄膜作成時の乾燥条件や試料の保管条件に注意することにより除去できることが分かった。2.上記の点に注意して縮退4光波混合による位相共役波発生効率のポンプ光強度依存性を、ポンプ光とプロープ光を平行に偏光させた場合と直交させた場合で測定した。これらの結果を上記のモデルに基づいて解析した偏光特性と比較した結果、種々の条件の下で解析結果は実験結果を非常によく説明できることが分かった。また、偏光特性の応用上重要なベクトル位相共役波の発生条件についても理論的な予測と実験結果は一致した。3.位相共役波を用いた実時間干渉法への応用において、最適な薄膜パラメータや実験条件を予測して干渉実験を行ったところ、ほぼ所望の結果が得られた。本研究では、飽和吸収を利用した位相共役波発生効率の偏光特性および時間応答特性に注目し、色素のエネルギー準位を4準位系で近似したモデルに基づく解析結果と実験結果を比較することにより、位相共役波の特性を決めるパラメータを明らかにすることを目的とする。これらの特性は、有機色素分散薄膜による位相共役波の偏光特性・記録特性を利用した実時間光情報処理デバイスへの応用において最も基礎的な特性となるものである。本年度はキサンテン系色素の飽和吸収特性に注目し、購入品を用いて非線形透過率、位相共役波の偏光依存性および時間応答特性の測定を行った。1.湿度の影響により、非線形透過率の過渡応答特性に光照射に依存する変化が見られることが分かった。非線形透過率と同時に燐光特性の測定を行った結果、これは湿度の影響による非放射遷移の遷移確率の増加に伴う燐光寿命の減少によるものであり、光照射により湿度の影響が緩和されるためであることが分かった。2.縮退4光波混合による位相共役波発生効率のポンプ光強度依存性を、ポンプ光とプローブ光を平行に偏光させた場合と直交させた場合で測定し偏光特性を明らかにした。また、位相共役波の発生効率を上記のモデルに基づいて理論的に計算した結果は実験結果と比較的よく一致したが、直行偏光のポンプ光強度の強いところで実験結果とのずれが見られた。3.位相共役波の過渡応答特性を測定した結果、比較的弱いポンプ光強度では、湿度の影響と同様な光照射に依存する過渡応答の変化が見られた。また、直行偏光の場合、強いポンプ光強度において位相共役波発生効率の急激な減少が見られたが、これが2.で述べた計算結果とのずれの一因となっていることが予想され、これらの過渡応答特性について現在さらに検討を行っている。

本研究では、飽和吸収を利用した位相共役波発生効率の偏光特性および時間応答特性に注目し、色素のエネルギー準位を4準位系で近似したモデルに基づく解析結果と実験結果を比較することにより、位相共役波の特性を決めるパラメータを明らかにすることを目的とする。これらの特性は、有機色素分散薄膜による位相共役波の偏光特性・記録特性を利用した実時間光情報処理デバイスへの応用において最も基礎的な特性となるものである。本年度は、昨年度に引き続きキサンテン系色素の飽和吸収特性に注目し、購入物品を用いて、位相共役波の偏光依存性および時間応答特性の測定を行った。その結果、以下のような知見が得られた。1.昨年度問題になっていた位相共役波の過渡応答特性における不安定性について、記録特性をもつ位相共役波のホログラフィ成分の特性を測定した結果、その原因が湿度や薄膜乾燥時の残留溶媒め影響によるものであることが分かった。また、これらの影響は薄膜作成時の乾燥条件や完成した試料の保管条件に注意することにより除去できることが分かった。2.上記の点に注意して縮退4光波混合による位相共役波発生効率のポンプ光強度依存性を、ポンプ光とプローブ光を平行に偏光させた場合と直交させた場合で測定した。これらの結果を上記のモデルに基づいて解析した偏光特性と比較した結果、種々の条件の下で解析結果は実験結果を非常によく説明できることが分かった。また、偏光特性の応用上重要なベクトル位相共役波の発生条件についても理論的な予測と実験結果は一致した。3.位相共役波を用いた実時間干渉法への応用において、最適な薄膜パラメータや実験条件を理論的に予測して干渉実験を行ったところ、ほぼ所望の結果が得られた。
細胞老化システムから解明する手根管症候群の病態メカニズムと新規治療法の開拓

手根管症候群(Carpal Tunnel Syndrome, CTS)は、絞扼性神経障害の中で最も多く、有病率は,国や人種により異なるもののおおよそ414%とされ,非常に高い.近年、正中神経を慢性的に圧迫する原因が、滑膜組織の線維化病態にある可能性が示唆されてから、滑膜線維化病態の制御方法の開発が注目されている。本研究課題では、我々がこれまで着目してきたPDGFRα陽性細胞の蓄積に、細胞老化システムの破綻が影響するとの仮説を立て、細胞老化システムの正常化が本疾患の治療に結びつくか,動物モデルで検討し、新規治療法の開発へ結びつけることを目的としている.当該年度は、手根管症候群の患者および対照群から滑膜下結合組織を採取し、PDGFRα+細胞の細胞老化因子及び細胞老化関連分泌因子の検討を行なっている。方法は、滑膜組織からOut growth法で接着細胞を採取し, PDGFRα+細胞を培養し、p16, p14, p53, p21, Rbなど細胞老化関連因子のタンパク質発現および遺伝子発現をFACS,蛍光免疫染色, Real-Time-PCRなどで解析中である。また、手根管症候群患者および対照群のPDGFRa+細胞の培養上清を回収し, IL-6, IL-8など細胞老化関連分泌因子(senescence-associated secretory phenotype)について, Proteome arrayを用いて解析し, CTS患者群および対照者群でSASPの違いを検討している。手根管症候群および対照群組織の採取が完了し、各種解析を予定通り実施中であるため。本年度の結果から出されたCTS患者のPDGFRα+細胞に高発現/低減する細胞老化因子について、各種細胞老化誘導方法(irradiationなど)を用いて、正常ウサギ(NZW)/ラット(SD)から採取した線維芽細胞に誘導し、ウサギ/ラットの手根管滑膜に生着させ, In VivoにおけるTGFβシグナル,線維化関連因子の発現,マクロファージなど免疫細胞との相互作用, SASP因子の発現の変化など, FACS,免疫組織学解析などを用いたタンパク質解析, Real-Time-PCRなどを用いた遺伝子発現解析を行い, PDGFRα+細胞の細胞老化因子の滑膜線維化への影響を明らかにする.手根管症候群(Carpal Tunnel Syndrome, CTS)は、絞扼性神経障害の中で最も多く、有病率は,国や人種により異なるもののおおよそ414%とされ,非常に高い.近年、正中神経を慢性的に圧迫する原因が、滑膜組織の線維化病態にある可能性が示唆されてから、滑膜線維化病態の制御方法の開発が注目されている。本年度の結果から出されたCTS患者のPDGFRα+細胞に高発現/低減する細胞老化因子について、各種細胞老化誘導方法(irradiationなど)を用いて、正常ウサギ(NZW)/ラット(SD)から採取した線維芽細胞に誘導し、ウサギ/ラットの手根管滑膜に生着させ, In VivoにおけるTGFβシグナル,線維化関連因子の発現,マクロファージなど免疫細胞との相互作用, SASP因子の発現の変化など, FACS,免疫組織学解析などを用いたタンパク質解析, Real-Time-PCRなどを用いた遺伝子発現解析を行い, PDGFRα+細胞の細胞老化因子の滑膜線維化への影響を明らかにする.
GDP型Rab27a変換機構の解明とインスリン分泌後のエンドサイトーシス

本研究ではRab27aをGDP型に変換するEPI64に着目し、その新たな結合パートナーであるGαの結合特性や役割を解析することでエンドサイトーシスの開始シグナルの解明を目指す。エンドサイトーシスは、インスリン分泌の量とタイミングを決めるために必須であり、その破綻は2型糖尿病の新たな原因となりうる。しかし、これまでの研究ではインスリンを放出するまでの過程を扱い、その後のステップを扱った研究は皆無である。本研究は、申請者が同定したGDP型Rab27aシグナルを解析することで、開口放出後のエンドサイトーシスシグナルの解明を行う。本年度は、GaがEPI64を活性化するメカニズムを解析した。まず、Gaには、2つのシグナル経路が備わっている。GTP型に変換されたGaと、Gaの変換によって解離し活性を示すGbrである。そこで、どちらの分子がPIP3産生を制御しているのかを調べた。具体的には、非刺激状態のMIN6細胞にGTP型やGDP型Gaを発現し、GaシグナルのPIP3産生への寄与を検討した。また、Gbrの寄与は、阻害剤Galleinを用いて検討した。次に、グルコースによるエンドサイトーシスに関与するPI3キナーゼの同定を試みた。さらに、MIN6細胞をグルコースで刺激し、同定したPI3キナーゼの細胞内動態を解析した。また、Gaのノックダウンや過剰発現、Gbr阻害剤がPI3キナーゼの細胞内動態に及ぼす影響を検討した。以上の結果より、GaがEPI64を活性化するメカニズムが明らかになった。本研究成果は、次年度以降に行うGαの上流シグナルを解析する上で極めて重要であると共に、GDP型Gタンパク質によるシグナリングという意味からも基礎生物学上重要な知見である。従って、本年度の研究計画は、当初の計画以上に進展していると考えている。本研究では、EPI64とその結合タンパク質であるGαが、インスリン顆粒膜のエンドサイトーシスを制御する分子メカニズムを、以下に従って解明する予定である。平成29年度:EPI64とGαの結合様式を解析する。平成30年度:GαによるEPI64の活性制御機構を解析する。平成31年度:Gαの上流シグナルを解析する。本年度は、GαによるEPI64の活性制御機構を明らかにした。平成31年度は、前年度の成果を基盤Gaの上流シグナルの解析を行う。1) GDP型GaをリガンドとしたアフィニティカラムにMIN6細胞の抽出液をアプライし、結合タンパク質をマス解析により同定する。2)同定したレセプターとGaの結合を生化学的に解析する。3)同定したレセプターに加えて、Gaシグナルに関わる分子の各変異体やsiRNA、中和抗体をHEK293細胞に導入し、レセプターのグルコース応答性をGaの活性化を指標に検討する。4)同定したレセプターのsiRNAや変異体をMIN6細胞に導入し、Gaシグナルに関わる分子の細胞内動態やPIP3産生、エンドサイトーシスに及ぼす影響を共焦点レーザー顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡で解析する。本年度は、EPI64とGαの結合を生化学的に解析した。まず、Gαの特異的抗体とリコンビナントタンパク質を作製した。次に、免疫沈降実験と精製タンパク質を用いた結合実験より、GαとEPI64が細胞内で複合体を形成すること、その結合が直接で特異的であることを明らかにした。次に、EPI64のフラグメントを作製し、Gα結合ドメインを同定した。さらに、同定した結合部位をもとにドミナントネガティブ/アクティブ変異体の作製を行った。また、マウス膵切片を免疫染色し、EPI64とGαが膵B細胞で共発現していることを明らかにした。以上の結果より、EPI64とGαの結合様式が明らかになった。本研究成果は、次年度以降に行うGαによるEPI64の活性制御機構を理解する上で極めて重要であると共に、GDP型Gタンパク質によるシグナリングという意味からも基礎生物学上重要な知見である。本年度は、EPI64とGαの結合様式を生化学的な手法により明らかにした。

本研究ではRab27aをGDP型に変換するEPI64に着目し、その新たな結合パートナーであるGαの結合特性や役割を解析することでエンドサイトーシスの開始シグナルの解明を目指す。エンドサイトーシスは、インスリン分泌の量とタイミングを決めるために必須であり、その破綻は2型糖尿病の新たな原因となりうる。しかし、これまでの研究ではインスリンを放出するまでの過程を扱い、その後のステップを扱った研究は皆無である。本研究は、申請者が同定したGDP型Rab27aシグナルを解析することで、開口放出後のエンドサイトーシスシグナルの解明を行う。本年度は、GaがEPI64を活性化するメカニズムを解析した。まず、Gaには、2つのシグナル経路が備わっている。GTP型に変換されたGaと、Gaの変換によって解離し活性を示すGbrである。そこで、どちらの分子がPIP3産生を制御しているのかを調べた。具体的には、非刺激状態のMIN6細胞にGTP型やGDP型Gaを発現し、GaシグナルのPIP3産生への寄与を検討した。また、Gbrの寄与は、阻害剤Galleinを用いて検討した。次に、グルコースによるエンドサイトーシスに関与するPI3キナーゼの同定を試みた。さらに、MIN6細胞をグルコースで刺激し、同定したPI3キナーゼの細胞内動態を解析した。また、Gaのノックダウンや過剰発現、Gbr阻害剤がPI3キナーゼの細胞内動態に及ぼす影響を検討した。以上の結果より、GaがEPI64を活性化するメカニズムが明らかになった。本研究成果は、次年度以降に行うGαの上流シグナルを解析する上で極めて重要であると共に、GDP型Gタンパク質によるシグナリングという意味からも基礎生物学上重要な知見である。従って、本年度の研究計画は、当初の計画以上に進展していると考えている。本研究では、EPI64とその結合タンパク質であるGαが、インスリン顆粒膜のエンドサイトーシスを制御する分子メカニズムを、以下に従って解明する予定である。平成29年度:EPI64とGαの結合様式を解析する。平成30年度:GαによるEPI64の活性制御機構を解析する。平成31年度:Gαの上流シグナルを解析する。本年度は、GαによるEPI64の活性制御機構を明らかにした。平成30年度は、前年度の成果を基盤にGαによるEPI64の活性制御機構を検討する。1. Gαには、2つのシグナル経路が備わっている。GTP型に変換されたGαと、Gαの変換によって解離し活性を示すGβγである。そこで、どちらの分子がEPI64の活性を制御しているのかを調べる。2.申請者は、Gαの発現を抑制した細胞では、EPI64の活性化に必要なPIP3が産生されないことを既に見出している。そこで、グルコースによるエンドサイトーシスに関与するPI3キナーゼの同定を試みる。3. PI3キナーゼの細胞内動態を共焦点レーザー顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡で解析する。さらに、Gαのノックダウンや過剰発現、Gβγ阻害剤がPI3キナーゼの細胞内動態に及ぼす影響を検討する。平成31年度は、前年度の成果を基盤Gaの上流シグナルの解析を行う。1) GDP型GaをリガンドとしたアフィニティカラムにMIN6細胞の抽出液をアプライし、結合タンパク質をマス解析により同定する。
抗リン脂質抗体症候群の検査診断指針の作成と動静脈血栓症発症機序の解明

抗リン脂質抗体測定ELISAの開発とAPS検査診断指針の作成に関する研究では、リン脂質抗体症候群(APS)の検査診断に必須である抗カルジオリピン抗体(aCL)および抗β2グリコプロテインI抗体(aβ2GPI)、更には、近年注目されている抗ホスファチジルセリン/プロトロンビン抗体(aPS/PT)測定の標準化を目的に、日本抗リン脂質抗体標準化ワークショップ(APS-WS)に参加している多施設(山口大学・北海道大学・金沢大学・北海道医療大学)共同研究にて、10種類の市販ELISAキットについて健常人基準範囲及び臨床的カットオフ値を設定した。更に、膠原病患者(APS合併例及び非合併例を含む)を対象とした前向き臨床検討により、本研究で設定した健常人基準値を用いて陽性・陰性の判定を行った場合、同じ抗体を測定するELISAキットであれば施設間差およびキット間差は認められず、ほぼ一致した結果が得られることを見出した。これらの研究成果を、日本血栓止血学会標準化委員会シンポジウムで発表した。抗リン脂質抗体の血栓形成作用の解明に関する研究では、aCL/β2GPIとaPS/PTが共存することにより,APC系凝固制御機構が強力に抑制されること,更には単球からのTFおよびTNF-α産生が増幅されることを明らかにした.APC系凝固制御機構に対する抑制作用は,主に静脈血栓症の発症に関連していると推測される.一方,TFおよびTNF-αの産生促進作用は,動脈・静脈問わず血栓形成の中心的な役割を担っていると考えられた.平成30年の研究実施計画は、多施設共同にて、市販の抗リン脂質抗体測定ELISAの標準化であり、概ね順調に進んでいる。認識エピトープ別抗リン脂質抗体測定ELISAの開発とAPS検査診断指針の作成に関しては、多施設共同の臨床研究にて、確立したELISAに加え、市販キットや研究・開発中のELISAも含めて、それぞれの合併症に特異的な抗リン脂質抗体の組み合わせを特定し、効率よく的確にAPSを鑑別するための検査診断指針を作成する。各種抗リン脂質抗体の血栓形成作用および細胞傷害作用の解明に関しては、独自開発のヒト動脈(静脈)内皮細胞・単核球・血小板の共培養実験系:接触系・非接触系を用いて、細胞表面TF発現・接着分子の発現・各種サイトカインの産生・一酸化窒素(NO)産生・活性酸素種(ROMs)産生・血小板活性化などを促進させる抗リン脂質抗体のタイプおよび組み合わせを検討する。抗リン脂質抗体測定ELISAの開発とAPS検査診断指針の作成に関する研究で、抗リン脂質抗体を測定するためのELISAキットの購入価格が当初予定していたより割安だったため、分担者の試薬購入費用が少しだけ未使用額が生じた。この未使用額については、2019年度の実験試薬購入に充てる。
可換環上の表現論とホモロジー代数の研究

最初に、本研究においては、研究課題に掲げられたよりも更に広い意味での表現論や、数論に及ぶ代数学の幅広い成果が着実に得られたことを、報告しておきたい。次に研究代表者並びに分担者の研究実績について順に解説する。吉野は、次数付き正規環上での極大CM加群の分類論をDemazureの表示にもとづく方法で完成させて、更に同様の議論をBuchsbaum加群の分類へと発展させた。斉藤は、局所体上の四元数環の乗法群の表現の指標公式を与え、保型形式の空間の各部分空間に於けるヘッケ作用素の跡公式を与えた。加藤は、アフィンヘッケ環を用いてR行列を構成したほか、ヘッケ環の表現の双対が自己同型より得られることを示した。西山は、あるLie超代数(Orthosymplectic超代数)の調和振動子表現とそこに実現される超双対の理論を展開した。行者は、概均質ベクトル空間におけるLefshetz Principleを研究したほか、generalized Verma moduleのさらなる一般化を導入し、b関数との関連を明らかにした。
カーボンナノマテリアル複合材微小工具による微細・複雑・マイクロ形状鏡面創成加工

本研究では、カーボンナノマテリアル複合材微小工具を試作し、微細・複雑・マイクロ形状鏡面創成加工を試みる。・同時3軸NC制御マイクロ研磨装置の試作超音波振動子を用いてカーボンナノマテリアル複合材微小工具を一方向に往復駆動させるマイクロ加工ヘッド、およびPCを用いてマイクロ加工ヘッドを3軸同時制御を行い、滞留時間を制御することにより局所の加工量を制御する同時3軸NC制御マイクロ研磨装置の試作を行った。・カーボンナノマテリアル複合材微小工具の試作これまでに、水ガラスをボンド材とするカーボンナノチューブ含有工具の試作を行い、鏡面創成実験を施した。その結果、砥石中のカーボンナノチューブが潤滑材として作用したため、本工具は非常に硬質であるにもかかわらず、ワークに対する攻撃性をほとんど示さないことが分かっている。そこで、本砥石は硬質で弾性変形能が小さく、ワークに対する攻撃性が小さいことから、これを微小円筒工具形状に成形し、それを3軸NC制御することにより、直径が1mm以下のマイクロ金型の研磨工具に適応可能であると考えられる。そこで、本試作砥石の成型加工を行った。しかしながら、試作した砥石は非常に脆く、成型中に容易に脱落して小径工具へ成型が困難であった。また、成型ができたものであっても、先端にマイクロクラックが多数入っており、マイクロ研磨実験の際に容易に崩れてしまった。これは、ナノチューブと結合材とのぬれ性が悪く、その界面で容易に剥離したためだと考えられる。本研究ではカーボンナノマテリアル複合材微小工具を試作し、微細・複雑・マイクロ形状鏡面創成加工を試みる。・カーボンナノチューブを砥粒とする工具電気泳動法を用いてカーボンナノチューブを金属電極に吸着させ、軸付砥石を作製した。そして、これを回転させながらスライドガラスに押しつけて、除去加工を試みた。その結果、ガラスに対する除去加工は可能であり、最大深さ250nmの加工痕が得られた。しかしながら、その付近にナノチューブの付着が見られ、洗浄後も除去することは困難であった。これは結合材の強度が弱いため、脱落したナノチューブがスクラッチ部に入り込んだためだと考えられる。・水ガラスボンド・カーボンナノチューブ含有工具水ガラス中にカーボンナノチューブを添加して機械的に混合し、その後、乾燥・成形して砥石とした。そして、これを台金に貼り付けてカップ型砥石とし、研磨盤に取り付け、シリコンウエハの加工を試みた。加工前後のシリコンウエハの重量を測定したところ、重量変化はほとんどなく、加工は行われていなかった。さらに、興味深いことに、このまま加工を継続してもシリコンウエハ表面に焼けや砥石の破損などは見られなかった。これは砥石中のカーボンナノチューブが潤滑材として作用したため、本工具は非常に硬質であるにもかかわらず、シリコンに対する攻撃性をほとんど示さなかったと考えられる。本砥石は硬質で弾性変形能が小さく、ワークに対する攻撃性が小さいことから、これを微小円筒工具形状に成形し、それを3軸NC制御することにより、直径が1mm以下のマイクロ金型の研磨工具に適応可能であると考えられる。さらに、工具形状を任意の形状に成型することにより、複雑形状への適応も可能であると考えられる。現在、本砥石の所定の工具形状へ成型することを試みるとともに、3軸NC制御の研磨機を作製中である。
肺の虚血・再環流障害の機序解明とその治療・予防策の開発

片側肺を虚血、対側肺をコントロールとして用いることのできる遊離環流肺標本の確立、本モデルを用いて正常組織酸素、炭酸ガス分圧下で虚血傷害がoxygen radaicals, TNF-の産生により起こることを実証した。さらに、肺静脈圧を一定陽圧に保つことにより虚血傷害が阻止できることを見出した。また、虚血傷害により傷害肺からはTNF-, oxygen radicalsが放出されて、対側肺(遠隔臓器の代表)の透過性亢進を来すことを立証し、肺傷害による多臓器傷害発現機序の研究の端緒を開いた。肺の虚血再還流障害は低酸素症を伴わず起こり、炎症性サイトカインmRNAが虚血肺に発現し、虚血再還流障害の原因と推定されることを明らかにしてきた。このモデルにおいて、虚血の際に虚血血管床を虚脱(0mmHg,OPVP群)させておいた場合と、一定の圧をかけておいた場合(5mmHg,5PVP群)とで、サイトカインmRNAとその蛋白の発現、および、虚血・再還流障害の程度に相違があるか否かを決定することを目的とした。遊離還流換気ラット肺標本で左右肺動脈を周囲組織から遊離して、選択的に片肺動脈を遮断可能なモデルを作製した。このモデルで選択的片側肺虚血60分後に遮断を解除、30分の再還流を行なった。TNF-α,IL-1β,IL-6,IL-10 mRNAの発現をRT-PCR, in situ hybridizationで検索し、それぞれの蛋白の産生と産生細胞をサイトカインとCD34(血管内皮細胞)に対する抗体を用いたdouble staining(immunofluoreecence)で検索した。肺血管/肺胞上皮の透過性の評価はbronchoalveolar lavage(BAL)fluid中のアルブミン量と湿/乾重量比で求めた。OPVP群では、虚血肺で還流圧の上昇、BAL液中のアルブミンの増加、湿/乾重量比の増加、サイトカインmRNAとそれぞれの蛋白の発現を血管内皮細胞(CD34 positive cells)上に認めたが、5PVP群ではこれらがすべて抑制された。虚血中の5mmHgの肺静脈圧が虚血再還流障害を防止するのみでなく、サイトカインmRNA,サイトカイン蛋白の産生を阻害することが明らかとなった。肺血管内皮に一定の伸展圧を与えておくことが、虚血障害の予防に効果的であり、肺の虚血再還流障害、肺移植の際の臓器保存の研究に新たな局面を開くものである。ラットの摘出遊離肺標本で、片側肺を両側肺換気下に60分間環流遮断(虚血)後30分間再環流(両側肺環流)を行なった。環流液を再環流した場合(TACBI(-))と、single pathとして再環流させなかった場合(Non-R)、また、環流液にTumor necrosis factor-αconverting enzymeinhibitor(TACEI, Y-41654,Mitsubishi PharmCorp, Osaka,10μg/ml)を加えて虚血/再環流を行なった(TACEI+)場合の3群で比較した。肺組織よりmRNAを抽出しRT-PCRでサイトカインmRNA発現の半定量的評価、in situ hybridizationによるサイトカインmRNA発現の評価、肺組織の2重染色(CD34 antigen染色とサイトカイン蛋白の蛍光免疫染色)によるサイトカイン蛋白の血管内皮細胞での検出および半定量、環流液中のTNF-αの定量(ELISA)、肺胞洗浄液中の蛋白量、TNF-α濃度、肺組織の湿乾重量比を求めた。虚血/再環流肺でTNF-αmRNAが血管内皮細胞(CD34-positive cells)に発現し、TACEI群で最大であった。肺湿乾重量比とBAL液蛋白濃度は3群すべてで虚血肺が内部コントロール肺よりも有意に(p<0.005)増加した。さらに、コントロール肺のBAL液中の蛋白濃度が群間で差があり、Non-R<TACEI<TACEI(-)であった。環流液中およびBAL液中のTNF-αは、TACEI(-)群で有意に高値を示した。片側肺の虚血/再環流モデルで、虚血肺はコントロール肺の血管内皮/肺胞上皮の透過性を環流液を介して亢進させTACEIはこれを殆ど抑制したが完全ではなく、TNF-α以外の液性因子の関与も示唆された。我々の開発した遊離片側虚血再還流ラット肺標本を用いて、片側肺を虚血に、同時に対側肺の還流を維持しておくと、1時間の片側肺の虚血(虚血中も換気は保たれており組織低酸素によるanoxic injuryではないことが立証されている)は虚血肺に肺水腫をきたすだけでなく、対側健常肺にも透過性亢進をきたし、虚血肺からのTNF-α放出がその原因であることを報告してきた。