hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ロコモティブシンドローム予防を目指した適正なビタミン摂取についての基盤研究

マウスやラットに多量のビタミンEを摂取させると、骨量が低下することが報告された。また、ビタミンKとCは、主に骨タンパク質の合成を通して骨量の維持に貢献することも知られている。そこで本研究では、ラットの骨量に及ぼすビタミンK、E、C摂取の影響を明らかにすることを目的とした。実験には、ビタミンC合成不能であるODSラットを用いた。実験1: 4週齢の雄性ODSラットを4群に分け、2群には基本飼料(対照群)またはビタミンK無添加・ビタミンC過剰飼料(-K+C群)を18週間摂取させた。残りの2群にはビタミンK無添加飼料またはビタミンK過剰飼料を16週間摂取させ、それぞれをビタミンK・C無添加飼料(-K-C群)とビタミンC無添加・ビタミンK過剰飼料(-C+K群)に切り替えて、さらに2週間飼育した。基本飼料にはビタミンC(300mg/kg)を含むAIN-93飼料を用い、過剰飼料のビタミン含量は各基本量の10倍量とした。主要臓器のフィロキノンおよびメナキノン-4濃度は、-K-C群と-K+C群の間に差はなかった。主要臓器のビタミンC濃度は、-K-C群と-C+K群の間に差はなかった。大腿骨骨密度は、対照群に比べて-K-C群と-C+K群で低下していた。実験2:ビタミンEとCを用いて対照群、-E-C群、-E+C群、-C+E群の4群を設け、実験1と同様の実験を行った。主要臓器のα-トコフェロール濃度は、-E-C群と-E+C群の間に差はなかった。主要臓器のビタミンC濃度は、-E-C群と-C+E群の間に差はなかった。大腿骨骨密度は、対照群に比べて-E-C群と-C+E群で低下する傾向が見られた。以上の結果から、ビタミンC不足が骨量を低下させることと、ビタミンKやEの栄養状態の違いは成長期のラットの骨量に大きな影響を与えないことが推察された。平成29年度に研究を開始し、まず本学動物実験委員会による承認を得た。また、ビタミンK定量用のHPLC装置一式を新規購入し(平成29年7月納品)、定量条件の設定を行った。ラットを用いてビタミンE摂取が骨のビタミンK濃度とビタミンKの生理作用に及ぼす影響についての実験を行い、得られた成果が2018年のJNSV誌に掲載された。また、6ヶ月齢の雄性リタイアラットが入手できたため、老齢期のラットの骨代謝に及ぼすビタミンEとKの影響についても検討を行っている。さらに、上記「研究実績の概要」に記載した実験を行い、得られた成果を日本ビタミン学会第71回大会で発表する予定である。上記「現在までの進捗状況」に記載の老齢期のラットを用いた実験をさらに進める。6ヶ月齢のラットを6群に分け、1群は6ヶ月齢の時点で屠殺した。残りの5群については、フィロキノン(PK)とα-トコフェロールの添加量の異なる飼料を15ヶ月齢まで飼育する。また、骨代謝に及ぼすビタミンCの影響を明らかにするために、ビタミンCを遺伝的に合成できないODS od/odラットを用いた実験を行う。ODS od-odラットにα-トコフェロール、PK、アスコルビン酸の添加量の異なる飼料を2ヶ月間摂取させる。各実験の評価項目は、ビタミンE、ビタミンK、ビタミンC、血液凝固能、血清の低カルボキシル化オステオカルシン濃度、大腿骨の骨密度、骨吸収及び骨形成関連遺伝子の発現、抗酸化活性等を予定している。上記「現在までの進捗状況」に記載した老齢期のラットの骨代謝についての実験を引き続き進める。また、骨代謝に及ぼすビタミンCの影響を明らかにするために、ビタミンCを遺伝的に合成できないODSラットを用いて、ビタミンCと炎症との関係を調べる。
シロアリを利用した持続的土地・資源利用の環境地理学的研究

アフリカ南部や東南アジアの乾燥地では、シロアリのニンフ、繁殖虫および働きアリが食べられ、シロアリによって形成される塚の土は作物肥料として利用されたり、農地そのものとして使われたりしている。さらに、シロアリ塚の土は建築材料として床や壁に利用される。この研究では、南部アフリカの南アフリカ・ジンバブエ、東南アジアのタイ・ラオスを中心に、農耕と結びついたシロアリおよびアリ塚の多様な利用法を明らかにすること、シロアリが現地の人々にもたらす貢献・再生力と利用可能性を実証的に調査し、自然と人間の共生関係のユニークかつ新たな持続的土地利用の地域システムとして提示する。シロアリは、アジア・アフリカ各地で食用や飼料として、巣の一部であるアリ塚の土は肥料、薬用、信仰対象など多様な利用がなされ、農漁畜産業、食生活、精神生活において豊かな暮らしを構築する上で持続的に用いられており、重要な資源に位置づけられる。本研究は、シロアリおよびその生産物であるアリ塚を用いた持続的な生物資源利用に注目し、農業・生活の持続性にもたらす貢献、再生力と利用可能性を実証的に明らかにし、アフリカ、アジア、中米地域で現地調査を実施し、その結果をもとに実証的な比較を行い、関わり方と広がりから普遍性を検討することを目的とした。本年度は、研究の枠組み作りを国際ワークショップによって行った後、東南アジア地域、南部アフリカ地域、中南米地域でのシロアリとアリ塚利用に関する現地調査によるデータ収集を実施した。研究の枠組みと展望は学会発表および論文にて公表し、新たな視点と今後の展開への課題をつくった。ラオスでは、住民の生活圏内におけるアリ塚分布とアリ塚の形成メカニズムの生態観察を実施し、住民の利用を支える基盤となる、アリ塚分布と位置、アリ塚形成メカニズム、塚内コロニー、農耕利用や利用に関わる信仰を明らかにし、一部を学会発表および論文により公表した。南部アフリカでは、広域調査による利用の特徴とバリエーション、南アフリカ北部を対象とした集落における利用実態(建築材料、食用、薬用)とアリ塚分布の生息環境による分布および形態差を調査し、データのとりまとめをおこなった。メキシコではシロアリの分布と、同様のアリの巣より排出される土の肥料利用を明らかにし、農耕と生物利用に関する新たな知見が得られ、今後の考察および研究課題の構築に有益なものとなった。ラオスを調査地として、住民のアリ塚利用を明らかにする上で重要な、アリ塚形成(塚の形成速度、外的ストレスに対する再生可能性、ハタラキアリの行動)に関する観察環境を整備し、そのデータ収集に着手でき、さらに初期データをもとに学会発表ができた。南アフリカでは、周辺地域の状況をふまえた上で、住民の生活におけるアリ塚、塚の土、シロアリの利用をインテンシブに継続調査できる良好な条件の調査地を見つけることができ、今後の研究を発展させる上での足がかりを作ることができた。またリンポポ大学との今後の研究協議もでき、調査研究の協働体制を作ることができた。いっぽう、これまでの研究の知見よりアリ塚の農耕利用・土地利用が特徴的であることがわかっており、研究対象地の候補としているジンバブエに関しては、調査許可申請中のため、対象地でのインテンシブな調査を行えず、本年度は広域調査となった。本年度は、東南アジア地域、南部アフリカ地域、中南米地域でのシロアリとアリ塚利用に関する現地調査によるデータ収集を実施した。利用の実態は学会発表にて公表し、今後の考察に関する課題を提示した。東南アジア地域ではラオス平野部の村および周辺地域を対象として、住民の生活圏内におけるアリ塚分布とアリ塚の形成メカニズムの生態観察を実施し、継続的に調査を進めているアリ塚の形成速度、分布の特徴、農耕利用やアリ塚およびシロアリ利用に関わる事例を明らかにした。南部アフリカでは、南アフリカ共和国リンポポ地域におけるアリ塚分布の生息環境による分布および形態差の観察調査、利用の特徴とバリエーション集落における利用実態(農耕肥料、建築材料、食用、薬用)の聞き取りおよび観察調査を行った。また、中南米地域では、パナマおよびニカラグラにおけるシロアリの生息分布と利用について調査し、アリ塚土の利用方法に関する新たな知見が得られ、今後の世界レベルでのシロアリ・アリ塚利用文化の分布に関する考察に有益なものとなった。現地調査での資料・データ収集が順調に進んでおり、最終年度での総合的考察を行うための材料が揃いつつある。当初調査対象地の一つとしていたジンバブエは現地の都合により調査が困難となったが、南アフリカにおいて同様のシロアリ・アリ塚利用のみられる地域で調査を実施し、多くの成果を得た。本年度は、高さ57m、直径1520mほどの巨大アリ塚が密集するジンバブエ都市郊外を調査対象地として現地調査を実施した。対象地域のアリ塚分布、アリ塚の形状と内部構造、周辺農地でのシロアリの行動、アリ塚の場所および土利用、土地利用とその歴史について、計測・測量・観察・聞き取り調査をおこなった。

現地で入手した過去の航空写真との比較および住民への聞き取りにより、このアリ塚群が作り出す景観は、この地域が農地として開かれその後住宅地への変化する中で、アリ塚の残存群であり、農地利用と塚土採取の相互関連で形成されてきたことが明らかとなった。周辺のブッシュ地帯でもアリ塚群がみられるが、巨大群は少なく、このような利用と結びついてアリ塚が巨大化してきたことが推測された。現地のアリ塚は、近年の都市化・住宅地化の進展に伴い、農地および肥料としての利用が少なくなりつつあり、住民にとっても利用価値が減少しており、塚土のレンガ材料採取にかこつけて破壊を含めた除去が起こっている状況が確認された。塚土はレンガ用には通年で採掘されており、その周辺での農地の拡大用や施肥への利用も少なくなっており、持続的な利用から居住地としての利便性を求めて土地の平坦化への傾向が高まっていることが明らかとなった。今回の調査では、巨大なアリ塚を半裁し内部構造を明らかにすることも行った。その結果、生きた菌園や巣の存在が確認され、生きているアリ塚であることを明らかにすることができた。またシロアリの通路跡も確認され、形成史を解くための特徴を見いだすことができた。日中でもシロアリのハタラキアリがエサ採取のために畑で活動していることが確認されたことからも、アリ塚形成と農業との関連が指摘された。アフリカ南部や東南アジアの乾燥地では、シロアリのニンフ、繁殖虫および働きアリが食べられ、シロアリによって形成される塚の土は作物肥料として利用されたり、農地そのものとして使われたりしている。さらに、シロアリ塚の土は建築材料として床や壁に利用される。この研究では、南部アフリカの南アフリカ・ジンバブエ、東南アジアのタイ・ラオスを中心に、農耕と結びついたシロアリおよびアリ塚の多様な利用法を明らかにすること、シロアリが現地の人々にもたらす貢献・再生力と利用可能性を実証的に調査し、自然と人間の共生関係のユニークかつ新たな持続的土地利用の地域システムとして提示する。本年度は、前年度に設定した調査地において、農業利用、生活の諸側面における利用および認識に関してインテンシブな聞き取りおよび観察調査を実施データ収集につとめる。本年度は、生態観測と継続観測をうまく行えるように、センシング技術を利用した装置の開発・設置も行う。これにより、シロアリのアリ塚形成の証左となる行動データの収集をめざす。住民の利用においては、農地と集落および個々の住居とアリ塚との関係からみる土地利用の特徴、アリ塚土利用程度とアリ塚・シロアリの利用持続性を明らかにするために、継続的データ、量的データを集めることにより、利用の実態を定量的に明らかにすることをめざす。最終年度では、これまでの調査地域(タイ、ラオス、南アフリカ、ジンバブエ)でのシロアリとアリ塚利用に関する補足調査とそれによって得られるデータの分析を行う。農業利用、生活の諸側面における利用および認識に関して、時期をずらして聞き取りおよび観察調査を実施し、調査データの補充に努める。また、センシング技術を活用してアリ塚の形態と生態に関するデータ収集と分析方法を構築し、実地調査を行う。具体的には、前年度の成果を踏まえ以下の4点を検討する。
自己免疫病犬におけるT細胞機能に関する基礎的検討

2年目の計画として、初年度に得られたT細胞全般を認識するモノクローナル抗体に加え、ヘルパー・インデューサー,サプレッサー・キラーT細胞を認識するモノクローナル抗体の作製を行った。1)ヘルパー・インデューサーT細胞を認識するモノクローナル抗体の作製:約3カ月齢の子犬の胸腺細胞をマウスに免疫し、このマウス脾細胞とマウスミエローマ細胞(P_3X63)を融合させてハイブリドーマを作製した。これらのハイブリドーマ培養上清について、免疫組織化学的検索を行った結果、胸腺髄質・皮質,腸間膜リンパ節の傍皮質・髄質を特異的に染色するハイブリドーマ1株を樹立した。この抗体について、犬の胸腺組織を用いてウエスタンブロッティング法で検索した結果、分子量約33KDと45KDの抗原を認識していた。このモノクローナル抗体はヘルパー・インデューサーT細胞(ヒトのCD_4に相当)を認識していると考えられた。2)サプレッサー・キラーT細胞を認識するモノクローナル抗体の作製:大量の牛血清アルブミンを静脈内注射して、免疫寛容状態にした犬の胸腺細胞を1)と同様にマウスに免疫し、ほぼ同様な方法でハイブリドーマの作製を行った。これによって得られたハイブリドーマ培養上清について、免疫組織化学的検索を行った結果、胸腺髄質・皮質、腸間膜リンパ節の髄質・傍皮質を特異的に染色するものが7株存在した。3)現在、3系統のハイブリドーマについて、腹水法による抗体作製を行っており、一部の抗体については精製が終了している。今後は1992年度予算で設置されたセルソーター、セルアナライザーを用いて、これら抗原陽性細胞の分布状況ならびにその機能について分析する予定である。初年度の計画として、T細胞表面抗原に対するモノクロ-ナル抗体の作製から着手した。1)T細胞全般を認識するモノクロ-ナル抗体の作製:約3カ月齢の子犬の脳をホモジナイズして、コンプリ-トまたはインコンプリ-トアジュバントと共に繰り返えし免疫したマウスの脾細胞とマウスミエロ-マ細胞(P_3X63ーAg8.653)を融合させてハイブリド-マを作製した。樹立したハイブリド-マ30株の培養上清について、免疫組織化学的検索を行ったところ、脳組織神経細胞層の細胞と胸腺髄質の細胞を特異的に染色するものが9株存在した。これらのうちの一部を、犬の脳組織を用いてウエスンブロッティング法で検討した結果,分子量約20ー30KDの抗原を認認していた。以上のことから、これらのモノクロ-ナル抗体の一部はヒトのCD_3(成熟T細胞全般に分布),マウスのTky1、2と同様の抗原を認識できるものと考えられた。2)ヘルパ-・インデュ-サ-T細胞を認識するモノクロ-ナル抗体の作製:子犬の胸腺細胞をアジュバントなしでマウスに繰り返えし免疫し,そのマウス脾細胞を1)と同様にミエロ-マ細胞と融合させてハイブリド-マを作製した。現在5株のハイブリド-マ上清について、免疫組織化学的方法とウエスタンブロッティング法により持異性を検討中である。今回樹立できたハイブリド-マ数が少いため、再度細胞融合を行うための準備も進めている。3)サプレッサ-・キラ-T細胞を認識するモノクロ-ナル抗体の作製:大量の牛血清アルブミン(BSA)を静脈内注射して免疫寛容状態にした犬の脾細胞を準備して、現在マウスに免疫中である。※)当初の予定よりも少し遅れているが、おおむね順調に進行している。
特発性肺線維症急性増悪特異的自己抗体におけるペプチド・抗体療法の開発

特発性肺線維症急性増悪症例では、アポトーシス関連自己抗体が血清中および気管支肺胞洗浄液中に存在していた。抗アネキシン1抗体、抗Bax inhibitor 1抗体は死亡した症例に出現し、抗Bid抗体は急性増悪の病状の改善とともに上昇していた。抗原蛋白を用いたELISPOT解析および細胞内サイトカインアッセイにより、アポトーシス関連自己抗体は急性増悪症例の末梢血リンパ球のTH2免疫反応を増強し、アポトーシス細胞貪食を抑制する傾向が認められた。II型肺胞上皮癌培養株(A549)cDNAライブラリーを用いたSEREX(serological analysis of recombinant cDNA expression libraries)法により、特発性肺線維症急性増悪関連自己抗体として抗アネキシン1抗体を検出した。QIA express蛋白質精製システムを用いて6XHisタグ標識アネキシン1抗原蛋白を作成し、Ni-NTA HisSorb PlateによるELISA法を用いた解析によって、特発性肺線維症急性増悪症例においては高力価の抗アネキシン1抗体が血清中および気管支肺胞洗浄液中に存在していることが明らかとなった。BAL液中のCD4陽性Tリンパ球の免疫グロブリン可変部領域の解析で明らかとなったアネキシン1N末端の抗原性を有するペプチド部分に対するpolyclonal抗体を作製した。この抗体を用いたWestern blot解析により、特発性肺線維症急性増悪症例において、アネキシン1のN末端エピトープに対する免疫反応が重要な役割を果たしていることが示唆された。II型肺胞上皮癌培養株(A549)c DNAライブラリーを用いたSEREX (serological analysis of recombinant cDNA expression libraries)法により、特発性肺線維症急性増悪関連自己抗体として抗アネキシン1抗体を検出した。BAL液中のCD4陽性Tリンパ球の免疫グロブリン可変部領域のTEPITOPE解析で明らかとなったアネキシン1N末端の抗原性を有するペプチド部分に対するpolyclonal抗体を作製した。BAL液から得られたT細胞及びマクロファージを用いてアネキシン1のN末端ペプチドに対するT細胞のBrdU活性の測定では、アネキシン1が血清中に検出された症例の一部にN末端ペプチドによるBAL液中のT細胞の活性化が認められた。アネキシン1のN末端エピトープに対する免疫反応が特発性間質性肺炎急性増悪において重要な役割を果たしていることが示唆された。特発性肺線維症急性増悪特異的自己抗原蛋白を用いたELISPOT解析および細胞内サイトカインアッセイにより、抗アネキシン1抗原(N末端エピトープ)やBid抗原は急性増悪症例の末梢血リンパ球のTH2免疫反応を増強していることが確認された。同抗原はアポトーシス細胞食食を抑制し、TH2免疫反応を強める傾向が認められた。急性増悪関連自己抗原蛋白のエピトープを抑制するアナログペプチドおよび同抗原蛋白に特異的に結合するsingle-chain antibodyを複数作製した。これらの付加によって、増強したTH2免疫反応の抑制するアナログペプチドや抗体の同定が可能であった。同ペプチドや抗体の付加によってマクロファージによるアポトーシス細胞の貧食が回復し、すみやかなアポトーシス関連抗原の除去が観察された。急性増悪特異的自己抗原は、免疫反応をTH2の方向にシフトし、線維化を促進する傾向を有していた。肺胞上皮のアポトーシスによりII型肺胞上皮から遊離した急性増悪関連自己抗原は、抗原自体がマクロファージの抗原貧食による除去を抑制し、肺胞腔内に長期間残存することが示唆された。急性増悪関連自己抗原は急性増悪における肺の線維化に重要な役割を果たしており、アナログペプチドやsingle-chain antibodyによる急性増悪関連自己抗原に対する免疫反応の抑制は、特発性肺線維症の急性増悪における有効な治療法になり得る可能性が示唆された。
ゲノム情報を用いたヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーの全容の解明

ヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーは、トランスポーターの本体である12回膜貫通型のタンパク質(主サブユニット)と、1回膜貫通型の補助因子(補助サブユニット)が、ジスルフィド結合によって連結することにより形成される。ヒト及びマウスゲノムデータベースをLAT1、BAT1、及びCAT1のアミノ酸配列を用いて、BLAST検索行った。その結果、SLC7-N15と名付けた新規遺伝子を同定した。各遺伝子のEST database検索の結果、SLC7-N4、SLC7-N5は、偽遺伝子と判断し、他の遺伝子の解析を行った。SLC7-N1は、12回膜貫通構造を持ち、ヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターの主サブユニットの一つと考えられ、AGT-1と命名した。AGT-1は腎のみに発現が見られ、近位尿細管及び遠位尿細管の血管側に存在していた。AGT-1は、未知の補助サブユニットと連結すると考えられたため、既存の補助サブユニットである4F2hcあるいはrBATとの融合タンパク質を作製し、機能解析を行った。AGT-1は、Na^+非依存性酸性アミノ酸トランスポーターであることが明らかになった。SLC7-N2は、14回膜貫通構造を持ち、特にアルギニンに対して親和性の高い塩基性アミノ酸トランスポーターであったため、CAT5と命名した。CAT5は胎盤の合胞体絨毛細胞に存在し、一酸化窒素(NO)生成の基質としてのアルギニンの細胞への供給とともに、塩基性アミノ酸の胎盤関門透過における役割が示唆された。SLC7-N3は、14回膜貫通構造を持ち、小型の中性アミノ酸と塩基性アミノ酸を輸送するため、y^+Asc-1と名付けた。本研究によりヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーの全メンバーの構成と機能が明らかになり、将来の病態解析及び創薬への応用に向けた基盤的な情報が確立された。本研究は、研究代表者らが分子実体解明を推進してきたヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーのゲノム上の全メンバーを明らかにし、その機能を同定することにより、ヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーの全容を明らかにすることを目的として行われている。主サブユニットはヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーのSLC(solute carrier)7ファミリーに属する。平成14年度は、既知のSLC7ファミリーのcDNA配列を用い、公開されたヒトゲノム及びマウスゲノム塩基配列を検索し、このファミリーに属するさらに4種の未同定の遺伝子(暫定的にSLC7-N14と命名)が存在することが明らかにした。4種のcDNAの全長cDNAクローンを得て、DNAシーケンシングを行ったところ、SLC7-N1及びSLC7-N2は、14回膜貫通構造を持ち、SLC7ファミリーの既知の塩基性アミノ酸トランスポーター群に類示すること、SLC7-N3は12回膜貫通構造を持ち、未知の補助サブユニットと連結するAsc-2と比較的高い相同性を有すること、SLC7-N4は、6回膜貫通構造を持ち、ヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーの他のメンバーの半分のサイズの膜タンパク質であることが明らかになった。アフリカツメガエル卵母細胞に発現させることにより、SLC7-N1は、アラニンをNa^+の存在化で輸送する小型中性アミノ酸のNa^+依存性トランスポーターであること、及びSLC7-N2は、アルギニンを中心とする塩基性アミノ酸のNa+非依存性トランスポターであることが示された。

本研究は、研究代表者らが分子実体解明を推進してきたヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーのゲノム上の全メンバーを明らかにし、その機能を同定することにより、ヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーの全容を明らかにすることを目的として行われている。ヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーは、トランスポーターの本体である12回膜貫通型のタンパク質(主サブユニット)と、1回膜貫通型の補助因子(補助サブユニット)が、ジスルフィド結合によって連結することにより形成される。主サブユニットはSLC(solete carrier)7ファミリーのヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターファミリーのに属する。平成15年度は、前年度に新たに同定した4種の未同定の遺伝子の機能及び発現局在の解析を行った。SLC7-N2は、塩基性アミノ酸トランスポーターCAT14と比較的高い相同性を有し、特にアルギニンに対して親和性の高いNa^+非依存的な塩基性アミノ酸輸送活性を示したため、CAT5(cationic amino acid transporter 5)と命名した。CAT5は主に胎盤に発現し、免疫組織学的検討により合胞体絨毛細胞に存在することが明らかになった。従ってCAT5については、一酸化窒素(NO)生成の基質としてのアルギニンの細胞への供給とともに、塩基性アミノ酸の胎盤関門透過における役割が示唆された。また、SLC7のメンバーのAsc-2及びAGT1は、その補助サブユニットが未同定であるが、これを明らかにするためにグルタチオン-S-トランスフェラーゼとの融合タンパク質を作製し、そのcDNAをマウス胚に注入することにより、融合タンパク質を強制発現するトランスジェニックマウスを作製することができ、今後の新しい課題への展開が考えられる。
１細胞解析法を用いた糖尿病性腎症でのエピゲノム異常成立機構の解明

本研究は糖尿病性腎症にみられるエピゲノム異常とその成立メカニズムを解明し、それを診断・治療法に応用することを目的としている。1細胞解析技術を用いてmRNAレベルの解析を進めたところ、安定して解析できるmRNAは、ある程度の発現量がある遺伝子に限られることが判明した。そこで本年度は、1細胞解析技術に準拠したサブポピュレーションの解析を進めた。昨年度の近位尿細管の成果に続き(Am J Physiol 2018)、マウスメサンギウム細胞をサブポピュレーションとし糖尿病での変化を解析した。メサンギウム領域拡大に関与するTGF betaが糖尿病で脱メチル化し、発現の亢進が持続することが明らかになった。メチル基供与体となる葉酸を投与することにより、糖尿病でのTGF betaの脱メチル化と発現亢進は抑制されることが明らかになった。この結果は、エピジェネティック異常が治療標的になりうる可能性を示唆するものである。これらの所見を論文発表した(Sci Rep 8, 16338, 2018)。さらにDNAメチル化情報が乏しいヒト腎臓の近位尿細管を選択的に採取し、Illumina Infinium EPICキットによる解析を進め正常近位尿細管のメチロームデータを取得した。つぎに腎臓のほかの構成成分および膀胱上皮と比較し、ヒト近位尿細管特異的なメチル化部位を同定した。糖尿病罹患者のうち腎臓機能障害がみられる症例の尿中には、障害された尿細管細胞が落下し、尿中には、尿細管細胞の増加を反映したエピゲノム異常が尿中に生じていることが考えられた。そこで糖尿病症例の尿中で近位尿細管特異的なメチル化値を測定したところ、eGFRが減少している症例で近位尿細管特異的なメチル化パターンに近づいていることが明らかになった。尿中の近位尿細管特異的なメチル化値の解析により腎機能悪化症例を層別化できる可能性が示唆された。糖尿病性腎症でみられるエピゲノム異常の成立メカニズムを1細胞解析法を用いて解明することを本研究の目的としている。エピゲノム異常を予防・治療することにより、糖尿病性腎症の進行を抑制することができると考えられる。初年度である本年度は1細胞でのmRNA解析の手法確立と、候補遺伝子の選定を進めた。コントロールマウス腎臓をメディコーンシステムで処理したのちソーターを用いて近位尿細管を単一細胞に分離した。単一細胞用のキットによりcDNAを作成しqPCRで候補遺伝子の発現が検出可能であることを確認した。しかしこの際、臓器から単一細胞を分離する過程で生じるデブリスの混入が解決課題として残った。単一細胞解析条件設定に並行して、コントロールおよびdb/dbマウスの近位尿細管細胞mRNAのマイクロアレー解析結果から、単一細胞解析のための候補遺伝子を抽出した。近位尿細管特異的遺伝子としてHnf4a, Sglt2、エピゲノム異常を来すAgt, Metなどに着目して検討を進めた。エピゲノム異常下流の検討のため、ヒトでDNAメチル化と発現が変化することが知られているHSD11b2について腎臓特異的なKOマウスを作成し、高血圧の原因になることを報告した(Hypertension in press)。次年度にむけて、単一細胞解析により安定した結果が得られる条件設定を進めるとともに、エピゲノム異常の成立メカニズム解明のため、培養細胞を用いて検討を行うこととした。エピゲノム異常を呈する遺伝子Agtを標的として、培養ヒト近位尿細管細胞に各種糖尿病刺激、ならびに代謝経路の抑制薬・siRNAを添加し、Agt発現を変化させる代謝異常の同定を進めた。また、メサンギウム細胞でのエピゲノム異常の同定に向けて、db/dbマウスに生じるDNAメチル化変化の検討を開始した。コントロールマウスから単一細胞を分離し、qPCRにより解析する実験系を確立させた。一方、単一細胞とデブリスの判別が困難であるという問題も認識された。来年度にむけて、この問題をどう解決するかが課題として残った。さらに近位尿細管細胞mRNAの網羅的解析結果からエピゲノム異常成立に関連する遺伝子の抽出を進めることができた。また、メサンギウム細胞の異常、ならびに培養細胞を用いた解析にも着手した。本研究は糖尿病性腎症にみられるエピゲノム異常とその成立メカニズムを解明し、それを診断・治療法の開発に応用することを目的としている。一方、エピゲノム異常が生じる遺伝子は、病的意義をもつ可能性が高いものの、必ずしも発現量が多い遺伝子に限られない。そこで、1細胞解析技術に準拠したサブポピュレーションの解析を進めることとした。本年度は1)ソータによる近位尿細管細胞の収集によるマウスの解析、2)メサンギウム細胞をプライマリーカルチャーして選択的に収集したうえでのマウスの解析、3)レーザーマイクロダイセクションにより、S3近位尿細管細胞を分取したヒトサンプルの解析を進めた。その結果、糖尿病モデルマウスdb/dbの近位尿細管では核内レセプターPXRのプロモータ部位に脱メチル化が生じ、その結果PXRの発現が持続的に上昇していることが明らかになった。PXRの腎臓での作用は明らかでなかったが、

検討の結果、糖新生酵素PCK1や線維化因子RGC32などの発現を上昇させることがわかり、糖尿病性腎症の進展に関与する可能性が示唆され論文発表した(Am J Physiol Renal Physiol 314, F551, 2018)。メサンギウム細胞を用いた検討では、糖尿病マウスでは線維化因子TGFbetaのプロモータ部位が脱メチル化していることが明らかになり、培養細胞実験系を併用して分子メカニズムを含め現在論文を投稿中である。ヒト腎臓のDNAメチル化情報はいまだ報告が乏しく、近位尿細管を選択的に採取し、解析を進め、複数の選択的脱メチル化部位を同定した。併せて糖尿病患者の尿中DNAメチル化を計測し、診断的な利用ができるか検討を進めている。1細胞解析技術に準拠したサブポピュレーションの解析の体制を整えて、研究の目的であるエピゲノム異常とその成立メカニズム解明を進めることができた。動物モデルとして、メサンギウム細胞と近位尿細管細胞での知見を発表してきている。さらに、レーザーマイクロダイセクションを用いた腎臓尿細管の解析結果に基づき、糖尿病患者には尿中エピゲノム異常が生じていることを示唆するデータが得られてきており、診断的利用を目標に研究を進めている。本研究は糖尿病性腎症にみられるエピゲノム異常とその成立メカニズムを解明し、それを診断・治療法に応用することを目的としている。1細胞解析技術を用いてmRNAレベルの解析を進めたところ、安定して解析できるmRNAは、ある程度の発現量がある遺伝子に限られることが判明した。そこで本年度は、1細胞解析技術に準拠したサブポピュレーションの解析を進めた。昨年度の近位尿細管の成果に続き(Am J Physiol 2018)、マウスメサンギウム細胞をサブポピュレーションとし糖尿病での変化を解析した。メサンギウム領域拡大に関与するTGF betaが糖尿病で脱メチル化し、発現の亢進が持続することが明らかになった。メチル基供与体となる葉酸を投与することにより、糖尿病でのTGF betaの脱メチル化と発現亢進は抑制されることが明らかになった。この結果は、エピジェネティック異常が治療標的になりうる可能性を示唆するものである。これらの所見を論文発表した(Sci Rep 8, 16338, 2018)。さらにDNAメチル化情報が乏しいヒト腎臓の近位尿細管を選択的に採取し、Illumina Infinium EPICキットによる解析を進め正常近位尿細管のメチロームデータを取得した。つぎに腎臓のほかの構成成分および膀胱上皮と比較し、ヒト近位尿細管特異的なメチル化部位を同定した。糖尿病罹患者のうち腎臓機能障害がみられる症例の尿中には、障害された尿細管細胞が落下し、尿中には、尿細管細胞の増加を反映したエピゲノム異常が尿中に生じていることが考えられた。そこで糖尿病症例の尿中で近位尿細管特異的なメチル化値を測定したところ、eGFRが減少している症例で近位尿細管特異的なメチル化パターンに近づいていることが明らかになった。尿中の近位尿細管特異的なメチル化値の解析により腎機能悪化症例を層別化できる可能性が示唆された。1細胞でのmRNA解析の手法をより安定させて、コントロールマウスとdb/dbマウスの近位尿細管細胞mRNAの比較を進める。当初はqPCRで進め、安定すればRNA sequencingを行う。
代数曲面から導れる可積分系

(1)有理数体Q上定義されたn次元アーベル多様体Aに対して、その周期Ωがジーゲル上半空間\H\の点として定まる。論文[1]において、つぎの定理が証明された。周期Ωは\HCM(g,C)における代数的な点とする。このとき、Aが虚数乗法型であるためには、ΩにおけるTheta constansの比がすべて代数的であることが必要十分である。この定理はさらに、準同型環に一定の制限を設けて得られる志村多様体にも拡張される。この定理の応用として、各種の多変数保型関数の特殊値の代数性の判定ができ、またその特殊値によって各種の類体の構成が可能となった。(2)(4)においてp進解析的手法による数論の研究が行われた。(2)では数体の分岐と微分方程式の特異点における解の分岐との類似性がp進版でも成立することが証明された。(4)では、楕円曲線における、p進周期の概念を導入し、楕円曲線論における意味(Hasseの不変量との関係等)が研究された。(3)では、古来からの有理直方体問題にアーベル多様体の理論を用いて新しい観点からの現象の解明がなされた。
プローブデータを用いた動的経路交通量と所要時間の予測シミュレーションモデル

東海北陸自動車道の美並ICから東名高速道路の岡崎ICまでを対象区間として,東海北陸自動車道経由,中央自動車道経由,東海環状自動車道経由のそれぞれの経路における車両の走行軌跡を把握するために,調査車両のフロント部分にGPSレシーバーを設置し,調査区間を走行させ,1秒ごとの車両の位置(緯度・経度)を記録した.また,車両の挙動や道路状況などを把握するために,調査車両内にデジタルビデオカメラを設置し,車両の前方を撮影した.このフローティング調査では,美並ICから15分間隔で3台の車両を流入させた.3台はそれぞれ異なる経路を選択させ,基本的に走行車線を流れに沿って走行させた.フローティング調査と同時に,対象区間の各経路を走行する車両1台ごとの旅行時間を把握するため,美並ICの下流地点,中央道の経路上,東海環状の経路上,名古屋ICの上流・下流地点,岡崎IC上流地点の6地点において,高解像度デジタルビデオカメラを使用して,各車両のナンバープレートを撮影した.調査によって得られたGPSに記録された1秒ごとのデータを,GIS上で表現した.これによって,車両の時空間上での走行挙動のデータを整理した.ナンバープレートの情報からは,経路ごとの車両の所要時間の変動の詳細を把握することができた.これらの車両の走行軌跡データ,所要時間データ,及び別途入手した断面交通量データの基礎的な分析を進め,動的な交通流の挙動と経路選択行動の実態を把握することができた.上記の交通実態調査で得られた車両の挙動データに基づき,対象区間における交通シミュレーションモデルを開発した.このモデルを用いることによって,インターチェンジ間の所要時間を精度良く再現できることがわかるとともに,経路選択率を変更することによって渋滞を緩和し,所要時間の増加を防ぐことが可能であることを明らかにした.東海北陸自動車道の美並ICから東名高速道路の岡崎ICまでを対象区間として,東海北陸自動車道経由,中央自動車道経由,東海環状自動車道経由のそれぞれの経路における車両の走行軌跡を把握するために,調査車両のフロント部分にGPSレシーバーを設置し,調査区間を走行させ,1秒ごとの車両の位置(緯度・経度)を記録した.また,車両の挙動や道路状況などを把握するために,調査車両内にデジタルビデオカメラを設置し,車両の前方を撮影した.このフローティング調査では,美並ICから15分間隔で3台の車両を流入させた.3台はそれぞれ異なる経路を選択させ,基本的に走行車線を流れに沿って走行させた.フローティング調査と同時に,対象区間の各経路を走行する車両1台ごとの旅行時間を把握するため,美並ICの下流地点,中央道の経路上,東海環状の経路上,名古屋ICの上流・下流地点,岡崎IC上流地点の6地点において,高解像度デジタルビデオカメラを使用して,各車両のナンバープレートを撮影した.調査によって得られたGPSに記録された1秒ごとのデータを,GIS上で表現した.これによって,車両の時空間上での走行挙動のデータを整理した.ナンバープレートの情報からは,経路ごとの車両の所要時間の変動の詳細を把握することができた.これらの車両の走行軌跡データ,所要時間データ,及び別途入手した断面交通量データの基礎的な分析を進め,動的な交通流の挙動と経路選択行動の実態を把握することができた.上記の交通実態調査で得られた車両の挙動データに基づき,対象区間における交通シミュレーションモデルを開発した.このモデルを用いることによって,インターチェンジ間の所要時間を精度良く再現できることがわかるとともに,経路選択率を変更することによって渋滞を緩和し,所要時間の増加を防ぐことが可能であることを明らかにした.東名高速道路の岡崎ICから名古屋ICまでの区間における車両の走行軌跡を把握するために,調査車両のフロント部分にGPSレシーバーを設置し,調査区間を走行することにより,1秒ごとの車両の位置(緯度・経度)を記録した.また,車両の挙動や道路状況などを把握するために,調査車両内にデジタルビデオカメラを設置し,車両の前方を撮影した.調査では,岡崎ICから30分間隔で4台(場合によっては2台)の車両を流入させた。基本的に走行車線と追越車線に分かれて走行させ,その車線の流れに沿って走行させた.ただし,交通の流れを乱している車両がいた場合には,車線変更により対処させた.各車両には運転手,GPSレシーバーの操作とデジタルビデオカメラを用いて撮影する係の計2名が乗車した.また,調査車両を同じ車線に3台同時に走行させ,車両の追従挙動を計測した.フローティング調査と同時に,岡崎ICから名古屋ICまでの区間を走行する車両1台ごとの旅行時間データを把握するため,岡崎IC付近と名古屋IC付近において,高解像度デジタルビデオカメラを使用して,各車両のナンバープレートを撮影した.調査によって得られたGPSに記録された1秒ごとのデータを,GIS上で表現した.これによって,車両の時空間上での走行挙動の把握ができた.ビデオ画像からは車両の周辺状況を記録し,自由走行,追従走行の判定を行った.ナンバープレートの情報からは,車両の所要時間の変動の詳細を把握することができた.入力・整理された車両の走行軌跡データ,車両間距離データ,所要時間データ,及び別途入手した断面交通量データの基礎的な分析を進め,交通量観測値と車両軌跡の間の動的な関係を把握した.東海北陸自動車道の美並ICから東名高速道路の岡崎ICまでを対象区間として,東海北陸自動車道経由,中央自動車道経由,東海環状自動車道経由のそれぞれの経路における車両の走行軌跡を把握するために,調査車両のフロント部分にGPSレシーバーを設置し,調査区間を走行させ,1秒ごとの車両の位置(緯度・経度)を記録した.また,車両の挙動や道路状況などを把握するために,調査車両内にデジタルビデオカメラを設置し,車両の前方を撮影した.

このフローティング調査では,美並ICから15分間隔で3台の車両を流入させた.3台はそれぞれ異なる経路を選択させ,基本的に走行車線を流れに沿って走行させた.ただし,交通の流れを乱している車両がいた場合には,車線変更により対処させた.フローティング調査と同時に,対象区間の各経路を走行する車両1台ごとの旅行時間を把握するため,美並ICの下流地点,中央道の経路上,東海環状の経路上,名古屋ICの上流・下流地点,岡崎IC上流地点の6地点において,高解像度デジタルビデオカメラを使用して,各車両のナンバープレートを撮影した.調査によって得られたGPSに記録された1秒ごとのデータを,GIS上で表現した.これによって,車両の時空間上での走行挙動の把握ができた.ビデオ画像からは車両の周辺状況を記録し,自由走行,追従走行の判定を行った.ナンバープレートの情報からは,経路ごとの車両の所要時間の変動の詳細を把握することができた.これらの車両の走行軌跡データ,所要時間データ,及び別途入手した断面交通量データの基礎的な分析を進め,動的な交通流の挙動と経路選択行動の実態を把握することができた.上記の交通実態調査とは別に,所要時間情報に対するドライバーの意識調査も実施した.この調査から,所要時間の情報提供に求められる精度や,所要時間と経路選択行動の関係が明らかになり,シミュレーションモデルで目指す再現精度に関する情報を得ることができた.昨年度に引き続き,東海北陸自動車道の美並ICから東名高速道路の岡崎ICまでを対象区間として,東海北陸自動車道経由,中央自動車道経由,東海環状自動車道経由のそれぞれの経路における車両の走行軌跡を把握するために,調査車両のフロント部分にGPSレシーバーを設置し,調査区間を走行させ,1秒ごとの車両の位置(緯度・経度)を記録した.また,車両の挙動や道路状況などを把握するために,調査車両内にデジタルビデオカメラを設置し,車両の前方を撮影した.このフローティング調査では,美並ICから15分間隔で3台の車両を流入させた.3台はそれぞれ異なる経路を選択させ,基本的に走行車線を流れに沿って走行させた.フローティング調査と同時に,対象区間の各経路を走行する車両1台ごとの旅行時間を把握するため,美並ICの下流地点,中央道の経路上,東海環状の経路上、名古屋ICの上流・下流地点,岡崎IC上流地点の6地点において,高解像度デジタルビデオカメラを使用して,各車両のナンバープレートを撮影した.調査によって得られたGPSに記録された1秒ごとのデータを,GIS上で表現した.これによって,車両の時空間上での走行挙動のデータを整理した.ナンバープレートの情報からは,経路ごとの車両の所要時間の変動の詳細を把握することができた.これらの車両の走行軌跡データ,所要時間データ,及び別途入手した断面交通量データの基礎的な分析を進め,動的な交通流の挙動と経路選択行動の実態を把握することができた.上記の交通実態調査で得られた車両の挙動データに基づき,対象区間における交通シミュレーションモデルを開発した.
膵癌、膵炎におけるlumicanの細胞増殖分化に及ぼす役割

Lumicanは小型ロイシンリッチプロテオグリカンファミリーに属し、創傷治癒過程や乳癌、大腸癌、子宮頸癌などの癌組織で豊富に発現している。乳癌組織の癌周囲の間質におけるlumicanの発現が低分化腺癌、低エストロゲン受容体発現、低年齢の癌発症と関連していることが報告されている。リンパ節転移のある進行大腸癌ではlumicanの発現と予後の増悪との関連が明らかとなった。膵臓癌組織においては、lumicanが間質組織だけでなく癌細胞にも豊富に局在することが知られている。膵臓癌におけるlumicanの役割について膵臓癌培養細胞と膵臓癌組織を用いて検討した。膵臓癌培養細胞(PANC-1,MIA PaCa-2,KLM-1,Capan-1,PK-1,PK-8)においてlumican mRNAとlumicanタンパクの発現がみられた。正常膵臓組織の免疫組織化学染色ではlumicanが膵島のα細胞に局在し、膵臓癌周囲の慢性膵炎様組織ではα細胞と腺房細胞に豊富に局在していた。膵臓癌組織では53例中30例(57%)の癌細胞にlumicanの局在がみられ、53例中36例(68%)の間質組織にも局在が認められた。膵臓癌細胞内のlumicanの発現と臨床病理学的因子との関連はみられなかったが、間質組織のlumicanは、女性に多く局在し、進行度,後腹膜浸潤、十二指腸浸潤と正の関連を示した。膵臓癌細胞にlumicanが陽性の症例では、陰性の症例に比べ予後が良い傾向がみられた。一方、間質にlumicanが陽性の症例では、陰性の症例に比べて予後が悪い傾向がみられた。これらの結果より膵臓癌組織においては、癌周囲の間質組織のlumicanが癌の増殖、浸潤に重要な役割を果たしていることが考えられた。現在、膵臓癌細胞内と細胞外へ分泌されるlumicanの性状について結合糖鎖に注目して検討中である。Lumicanは小型ロイシンリッチプロテオグリカンの一種で、創傷治癒過程や癌組織で豊富に発現している。乳癌組織においてlumicanは間質の線維芽細胞で産生され、癌周囲のlumican発現が乳癌の組織学的分化度、エストロゲン受容体の発現や発症年齢と関連していることが報告されている。膵臓癌組織においてもlumicanが豊富に局在しており、lumicanが間質組織だけでなく癌細胞にも局在していることを現在までに明らかにした。膵臓癌におけるlumicanの役割を膵臓癌培養細胞と膵臓癌組織を用いて検討した。膵臓癌培養細胞(PANC-1,MIApaca-2,PK-8,PK-45H)においてlumican mRNAとlumicanタンパクの発現がみられた。正常膵臓組織では免疫組織化学染色においてlumicanは膵島のα細胞に局在しており、膵臓癌周囲の慢性膵炎様組織ではα細胞と腺房細胞に豊富に局在していた。膵臓癌組織ではlumicanは53例中30例(57%)の癌細胞に局在がみられ、53例中36例(68%)の間質組織に局在が認められた。膵臓癌細胞にlumicanが陽性の症例では陰性例に比べ予後が良い傾向がみられた。

一方、間質組織のlumicanの局在と後腹膜浸潤、十二指腸浸潤には関連がみられ、間質にlumicanが局在している症例ではlumican陰性例に比べて予後が悪い傾向がみられた。これらの結果より膵臓癌組織においては、癌細胞内におけるlumicanと癌周囲の間質組織におけるlumicanは異なった役割を果たしていると考えられた。Lumicanの膵臓癌細胞の増殖動態に対する役割を、recombinant lumicanタンパクやlumicanのsiRNAなどを用いて今後さらに検討する予定である。Lumicanは小型ロイシンリッチプロテオグリカンファミリーに属し、創傷治癒過程や乳癌、大腸癌、子宮頸癌などの癌組織で豊富に発現している。乳癌組織の癌周囲の間質におけるlumicanの発現が低分化腺癌、低エストロゲン受容体発現、低年齢の癌発症と関連していることが報告されている。進行大腸癌における検討ではlumicanの発現と予後の増悪とが関連していた。膵臓癌組織においても、lumicanが間質組織だけでなく癌細胞にも豊富に局在することを明らかにしてきた。膵臓癌におけるlumicanの役割について膵臓癌培養細胞と膵臓癌組織を用いて検討した。膵臓癌培養細胞(PANC-1,MIA PaCa-2,KLM-1,Capan-1,PK-1,PK8)においてlumican mRNAとlumicanタンパクの発現がみられた。正常膵臓組織の免疫組織化学染色ではlumicanが膵島のα細胞に局在し、膵臓癌周囲の慢性膵炎様組織ではα細胞と腺房細胞に豊富に局在していた。膵臓癌組織では53例中30例(57%)の癌細胞にlumicanの局在がみられ、53例中36例(68%)の間質組織にも局在が認められた。膵臓癌細胞内のlumicanの発現と臨床病理学的因子との関連はみられなかったが、間質組織のlumicanは、女性に多く局在し、進行度,後腹膜浸潤、十二指腸浸潤と正の関連を示した。膵臓癌細胞にlumicanが陽性の症例では、陰性の症例に比べ予後が良い傾向がみられた。一方、間質にlumicanが陽性の症例では、陰性の症例に比べて予後が悪い傾向がみられた。これらの結果より膵臓癌組織においては、癌周囲の間質組織のlumicanが癌の増殖、浸潤に重要な役割を果たしていることが考えられた。現在、膵臓癌におけるlumicanと細胞増殖因子との相互作用、影響について検討中である。
標本化格子の位相変調に基づく電子透かし手法の開発と静上画像への応用に関する研究

1.攻撃耐性の改良本方式は,付加情報復号に際し原画像を基準として必要とすることが特徴である.この特徴をさらに積極的に活かし,静止画符号化(JPEG)に対する復号誤り率を減少させる方法を提案した.この結果,例えばテストチャート"Zelda"において,JPEG圧縮比を17としても約1,000ビットの情報を全く誤りなく埋め込むことが可能で,しかも付加情報埋め込みに伴うSN比の劣化は,0.1dB以内におさまることを明らかにした.2.符号化信号処理手法の検討位相変調の際に使用する補間手法について,静止画符号化(JPEG)に対する耐性を通して検討した.この結果,例えばテストチャート"Zelda"において,JPEG圧縮比3.6,位相シフト量0.1において,スプライン補間または帯域制限補間を適用すれば,復号誤り率を双一次補間の場合の1/5まで低減できることを明らかにした.3.特徴を利用した結託攻撃の参加者を特定可能とする手法正当な利用権利を有する複数のユーザーが結託して,各ユーザーがそれぞれの画像データを持ち寄り,対応する画素ごとに算術平均し,新しい画像データを作成することで埋め込み情報を無効とするという,最も簡単な結託攻撃を受ける場合の結託攻撃の回避方法について検討を行った.この結果,特定の条件下で,結託者数が10名以内であればこれらの違反者を特定できることを明らかした.4.今後の展開(誤り訂正符号と暗号手法に基づく電子透かし)本方式は,高画質であるという特長があるものの攻撃耐性の向上についてはかなりの制限があることが本研究で判明した.今後このような手法を発展させる方向として,単独ではなくシステムとして組み合わせて利用することが考えられる.その試みとして,多層符号化の埋め込み手法としての応用と誤り訂正符号との組み合わせが考えられ,今後このような研究を発展させていく予定である.1.攻撃耐性の改良本方式は,付加情報復号に際し原画像を基準として必要とすることが特徴である.この特徴をさらに積極的に活かし,静止画符号化(JPEG)に対する復号誤り率を減少させる方法を提案した.この結果,例えばテストチャート"Zelda"において,JPEG圧縮比を17としても約1,000ビットの情報を全く誤りなく埋め込むことが可能で,しかも付加情報埋め込みに伴うSN比の劣化は,0.1dB以内におさまることを明らかにした.2.符号化信号処理手法の検討位相変調の際に使用する補間手法について,静止画符号化(JPEG)に対する耐性を通して検討した.この結果,例えばテストチャート"Zelda"において,JPEG圧縮比3.6,位相シフト量0.1において,スプライン補間または帯域制限補間を適用すれば,復号誤り率を双一次補間の場合の1/5まで低減できることを明らかにした.3.特徴を利用した結託攻撃の参加者を特定可能とする手法正当な利用権利を有する複数のユーザーが結託して,各ユーザーがそれぞれの画像データを持ち寄り,対応する画素ごとに算術平均し,新しい画像データを作成することで埋め込み情報を無効とするという,最も簡単な結託攻撃を受ける場合の結託攻撃の回避方法について検討を行った.この結果,特定の条件下で,結託者数が10名以内であればこれらの違反者を特定できることを明らかした.4.今後の展開(誤り訂正符号と暗号手法に基づく電子透かし)本方式は,高画質であるという特長があるものの攻撃耐性の向上についてはかなりの制限があることが本研究で判明した.今後このような手法を発展させる方向として,単独ではなくシステムとして組み合わせて利用することが考えられる.その試みとして,多層符号化の埋め込み手法としての応用と誤り訂正符号との組み合わせが考えられ,今後このような研究を発展させていく予定である.符号化信号処理手法について,静止画符号化(JPEG)に対する耐性を通して,復号誤り率の観点から検討を行った.その結果,スプライン補間および帯域制限補間による符号化処理は,その処理量は増加するものの,双1次補間による処理よりも付加情報の復号誤り率を小さくできることを明らかにした.たとえば,標準画像"Zelda"の場合,JPEG圧縮比3.6,位相シフト量a=0.1において復号誤り率を双1次補間の場合の約1/5にまで低減できることを示した.付加情報の復号に際し原画像を基準として必要とする特徴をさらに積極的に活かし,符号化画像の復号誤り率を減少させる方法を提案した.本方法では,付加情報復号の際の基準画像として,圧縮符号化処理を行った後の加工画像を原画像の代わりに使用する事によって,復号誤り率を減少させるだけでなく埋め込み可能な付加情報量を増加させた.シミュレーション結果によれば,例えばテストチャート"Zelda"において,JPEG圧縮比を約17としても約1,000ビットの情報を全く誤りなく埋め込むことが可能で,しかも付加情報埋め込みに伴うSN比の劣化は,0.1dB以内におさまった.結託攻撃の回避方法について検討を行った.検討対象は,正当な利用権利を有する複数のユーザが結託して各ユーザがそれぞれの画像データを持ち寄り,対応する画像毎に画素値を算術平均し,新しい画像データを作成することで埋め込み情報を無効にするという,最も簡易かつ基本的な結託攻撃を受ける場合である.まず,結託攻撃後得られる合成位相のシフト量について考察を行い,合成位相シフト量から合成前の位相シフト量が推定できる条件を求めた.このような条件の下でウォルシュ関数を付加情報として埋め込み,位相復調後の出力を改めてアダマール変換することにより,結託した複数の違反者をいずれも特定出来ることを明らかにした.1.標本化格子の位相変調に基づく電子透かしの復号信号処理の検討