hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高血圧における神経終末でのNE再摂取に関する研究ー体液性因子による影響および神経興奮特の変化についてー

交感神経終末において、ノルエピネフリン(NE)再陵取は、神経間隙のNE濃度を規定する重要な要素である。そこで、各種実験高血圧において、末梢交感神経終末でのNE放出とNE再摂取とともに観察した。高血圧自然発症ラットでは、幼若期、NE放出、NE再摂取とも増加していたが、成熟期にはむしろ抑制傾向を示した。Dahl食塩受性ラットでは、NE放出は増加するが、NE再摂取は抑制されていた。DOCA食塩高血圧ラットでは、NE再摂取の低下が認められた。NE再摂取は、加齢による影響と共に食塩が高血圧の成因に関与していると考えられる高血圧では、重要な役割を果たしていると考えられる。さらに、高血圧自然発症ラットの視床下部synaptosome分画でも橋末梢交感神経系と同様の傾向を示した。NE再摂取には体液性因子が関与していると考えられる。そこで、腎摘食塩負荷高血圧ラットの尿より内因性Na,KーATPase阻害物質を部分精製し、ラット視床下部synaptosomeへのNE再摂取への影響をみた。腎摘食塩負荷高血圧ラットの尿を吸着カラムで処理後、ゲル濾過で得られたNa KーATPase阻害度の高い分画を、ODSカラムを用いた逆相HPLCにて分離すると、Na,KーATPase阻害度、digoxiln様免疫活性の高い分画が得た。さらに、本物質はdigoxineに近い中等度の極性を持っていた。さらに、サイズ排徐HPLCでの保持時間より、本物質の分子量は約400であると推定された。NE再摂取は、ラット視床下部synaplosomeへの^3HーNE摂取により測定し、精製した内因性Na,KーATPase阻害物質を加えNE摂取に及ぼす影響をみた。その結果、部分精製した内因性Na,KーATPase阻害物質物質は、濃度依存的にsynaptosomeへのNE摂取を抑制した。以上より、腎摘食塩高血圧ラット尿より部分精製した内因性Na,KーATPase阻害物質は、dogoxinに近い物質を持ち、交感神経終末でのNE再摂取阻害作用を認めた。末梢交感神経終末において、ノルエピネフリン(NE)再摂取は、神経間隙のNE濃度を規定する重要な要素である。そこで、各種遣伝性高血圧において、末梢交感神経終末でのNE再摂取をNE遊出とともに観察した。ラット上腸間膜動脈潅流標本を用いた検討から、生後7週齢の幼若高血圧自然発症ラットでは、電気刺激時のNE遊出量が対照のWistarーKyotoラット(WKY)に比し増加し、^3HーNEの再摂取量も増加していた。一方、生後13週齢のSHRでは、NE遊出量および再摂取量は対照WKYと差がなかった。潅流標本感のNE含量は、7および13週齢SHRにおいてWKYに比し高値を示した。Dahlラットでは、電気刺激時のNE遊出量は、食塩受性ラットで高く、食塩負荷によりさらに増加した。NE再摂取は、食塩感受性ラットで低下していた。潅流標本のNE含量は、食塩感受性ラットで低下していた。以上より、NE再摂取は、各伝性高血圧の病態により、異なると考えられる。次に、食塩貯留が重要な役割を果たす高血圧における体液性因子の関与を明らかにするため、部分賢摘食塩負荷高血圧ラットを用い、Na,KATPase阻害物質(NKAI)を尿中より精製した。NKAIの分子量は、約400、極性は中等度であった。視床下部スライスをincubateすると、medium中にNKAIが認められた。

部分賢摘漿NKAIは有意に高値であった。分離腸間膜動脈潅流標本に部分賢摘ラット血漿を投与すると、NE遊出量は増加し、その増加はSHRがWKYに比し大きかった。これらの成績から、部分賢ラットの血漿および精製したNAは、視庄下部より調整したSynqptosomeへのOubazn感受性NE再摂取を阻害した.幼若SHRでは、WKYに比しNKAIは有意に高値であった。これらの成績から、部分賢摘食塩高血圧ラットでは、NKAIが産生され、その分泌部位の1つは視床下部と考えられる。NKAIは、NE再摂取を抑制することより、神経間隙のNE濃度を上昇させ、血圧上昇に関与すると考えられる。本年度は、腎摘食塩負荷高血圧ラットの尿より内因性Na,KーATPase阻害物質を部分精製し、交感神経終末のモデルとしてラット視床下部synaptosomeへのnorepinephrine再摂取への影響をみた。7週齢Wistarラットの腎を6070%摘除後、1%食塩水を1週間飲水させ、腎摘食塩負荷高血圧ラットを作成した。1週間後より3日間代謝ケ-ジ内で飼育し、尿を採取した。尿を吸着カラムで処理後ゲル濾過で得られたNa,KーATPase阻害度の高い分画を、ODSカラムを用いた逆相HPLCにて分離すると、保持時間31分、acetonitril 42%でNa,KーATPase阻害度、digoxin様免疫活性の高い分画が得られた。さらに、サイズ排除HPLCで分離すると、保持時間14分に溶出される物質が得られた。分離された物質は、濃度依存性にNa,KーATPaseを抑制した。Digoxin様免疫活性に関しては、本抗体はdigoxinとは濃度依存的に結合を示したが、quabain,digoxinと僅かに結合するのみで、DHEA、γーoleovlーLPCとはほとんど結合を示さなかった。逆相HPLCでの保持時間すなわち極性を分離した物質と既報の脂質、ステロイド、強心配糖体と比較した。本物質はdigoxinに近い中等度の極性を持っていた。さらに、サイズ排除HPLCで保持時間より、本物質の分子量は約400であると推定された。Norepinephrine再摂取は、ラット視床下部synaptosomeへの^3HーNE摂取により測定し、精製した内因性Na,KーATPase阻害物質を加えNE摂取に及ぼす影響をみた。その結果、分離した物質は、濃度依存的にsynaptosomeへのNB摂取を抑制した。以上より、腎摘食塩高血圧ラット尿より部分精製した内因性Na,KーATPase阻害物質は、dogoxinに近い物質を持ち、交感神経終末でのnorepinephrine再摂取阻害作用を認めた。
炭素同位体置換キラル化合物が誘起するエナンチオ選択的アミノ酸合成

L型アミノ酸に代表されるキラル生体関連化合物の多くは、可能な2つの鏡像異性体のうち、ほぼ一方から構成されている(ホモキラリティー)。一方で、ストレッカー合成が、アミノ酸の前生物的生成機構と考えられてきた。本研究は、これまでに申請者らが見いだした固体アミノニトリルの顕著な不斉増幅に基づいて、炭素同位体置換により生じる極微小不斉を起源として、アミノ酸をストレッカー反応によって高エナンチオ選択的に合成することを目的とする。アキラルと認識されている化合物の殆どが、同位体まで考慮するとキラルとなり、アミノ酸ホモキラリティーの起源となることを新たに検証、解明する学術的意義をもち極めて先導的、創造的である。
骨組織におけるインスリン・IGF1シグナル抵抗性とセレノプロテインPの関係

近年、2型糖尿病時における骨粗鬆症および骨折のリスクが認識されてきた。しかし、その詳しい原因や機序については明らかになっていない。原因の一つとして骨代謝におけるインスリン作用の変化が言われているが、メカニズムは完全には解明されていない。本研究では、2型糖尿病時に肝臓から分泌されるサイトカイン、セレノプロテインP(SeP)タンパク質が、骨芽細胞のインスリン/IGF1作用を低下させ、骨代謝を抑制しているという仮説を証明し、まだ確立されていない生活習慣病関連骨粗鬆症治療法開発の基盤を構築することである。具体的には高脂肪高ショ糖食マウスや高齢マウスで起こる2型糖尿病に関連した骨粗鬆症や骨折が、肝臓特異的および骨芽細胞特異的なSePノックアウト(KO)マウスでどのように改善されるのかを検証し、シグナル伝達経路も明らかにする。シグナル伝達経路に関しては、単離した初代培養の骨芽細胞を用いた。結果、SePタンパク質を添加した骨芽細胞ではIGF1シグナルが抑制されていることが分かった。また、受容体XをKOした骨芽細胞ではIGF1シグナルの抑制はみられなかった。マウス個体の解析においては、肝臓特異的SeP KOマウスでも全身SeP KOマウスと同じ様に、高脂肪高ショ糖食を与えた際に起こる骨量の減少が軽減され、骨芽細胞特異的受容体X KOマウスにおいても骨量減少は抑制された。一方、SeP KOマウスの卵巣を摘出した、閉経後骨粗鬆症モデルでの骨量の減少は野生型と差はなかった。細胞だけでなく遺伝子組み換えマウスの繁殖、実験も順調に進んでいる。また、加齢に対する糖尿病や骨粗鬆症の影響および、骨折リスクを観察するためのマウスも順調に育っている。数年分の検診データや糖尿病患者検体が集まって来たので、ヒトの骨量や骨折歴のデータと今年度解析した遺伝子組み換えマウスのデータを用いて、ヒトにおけるSePと骨粗鬆症や骨折リスクとの関連を調べる。
グラフェンへの室温高効率スピン注入実現に向けた有機分子-磁性金属界面の分光解析

本研究では、原子層レベル(サブナノメートルオーダ)の分解能を有する深さ分解X線磁気円二色性(XMCD)分光法を用いて単層グラフェンとNi(111)薄膜界面のスピン状態について分光解析を行った。Ni L端励起XMCD測定からは、バルク領域のNi原子層が面内方向に磁気異方性を示す一方で、グラフェン/Ni界面近傍のNi原子層では面直方向に磁気異方性を変化させていることが明らかとなった。炭素K端励起XMCD測定からは、界面Niの磁化状態に応する形で、グラフェンのpバンド領域に面直方向のスピン偏極が誘起されると同時に、p-d混成軌道形成によりグラフェンのスピン-軌道相互作用が大きく増大していることが明らかとなった。本研究成果はグラフェンをベースとするスピントロニクスにおいて原子層レベルでの界面デザインの重要性示すものである。化学気相成長法により強磁性金属(Ni(111))上に成長させた単層・二層グラフェン試料について、深さ方向を分解したX線吸収分光(XAS)と磁気円二色性分光測定(XMCD)を行い、グラフェン構造、及び各々の界面における電子・スピン状態を探った。直線偏光した放射光による炭素内殻励起XAS測定を行った結果、単層グラフェンでは、斜入射(θ=20°)でπ^*軌道由来のピーク強度が、直入射(θ=90°)でσ^*軌道由来のピーク強度が増大する偏光依存性が観測された。これによりNi(111)表面上に平坦で均質な単層グラフェン成長が起きていることを確認した。二層グラフェンについても同様の偏光依存性が確認されたが、単層グラフェンに比べてπ^*軌道由来のピーク強度が減衰していることが分かった。これは、下地のNi層から二層グラフェンのπ^*軌道へ電荷移動が起きていると考えられる。次に、下地のNi層を面内方向に磁化させた後、外部磁場を加えない状態で室温条件下での炭素内殻励起XMCD測定を行った。その結果、二層グラフェンの場合、π^*軌道近傍でスピン偏極状態の存在を示すXMCD信号が検出された。一方で、単層グラフェンについてはXMCD信号は殆ど観測されなかった。単層グラフェンの場合、ラマン分光測定からNi界面における強い相互作用(π-d混成軌道形成)が生じていることが分かっており、同相互作用によりグラフェンのスピン偏極状態が消失していると考えられる。二層グラフェンの場合、恐らくNi3dスピンがグラフェンのπ^*軌道へ電荷移動することで、スピン偏極状態が誘起されていると推察される。本年度はグラフェンへのスピン注入効率を支配するグラフェン/磁性金属界面の電子・スピン状態の理解を目的とし、Ni(111)面上に化学気相成長させた単層グラフェン(SLG)と二層グラフェン(BLG)の各構造について、検出深さを分解したX線吸収分光(XAS)測定、及び、X線磁気円二色性(XMCD)測定を行った。SLG/Ni(111)構造とBLG/Ni(111)構造は、サファイアのc面(α-Al_2O_3(0001))上にNi(111)層(膜厚:30nm)をエピタキシャル成長させた後、約650度に保持した同表面に対して前駆体ガス(ベンゼン、プロピレンなど)を曝露することで作成を行った。その際、曝露量を緻密に制御することでグラフェンの層数制御成長を行った。SLG/Ni(111)構造の場合、C_<1s>→π*共鳴励起領域において、Ni(111)層の面内残留磁化方向の変化に応じてグラフェン由来の強いXMCD信号を室温下で検出することに成功した。これは室温条件下でも、Niと結合しているSLGのπ軌道にスピン偏極が誘起されていることを示している。BLG/Ni(111)構造についても、SLG/Ni(111)構造と同様のCK端励起XMCD信号が検出されたが、その積分強度はグラフェン層数が増加にするにつれて減少することが分かった。観測されたXMCD信号強度の変化は、Ni(111)層とグラフェン層間の交換相互作用の減衰を反映しているものと推察される。NiL端励起XMCD測定から、グラフェン界面近くのNi原子層(一層程度)の面内磁気モーメントが、グラフェン界面から離れたNi原子層の面内磁気モーメントと比較して2-3割程度減少する一方で、面直方向の磁気モーメントが増大することが分かった。

これは、グラフェン-Ni間に共有結合が形成されることで界面近傍のNi原子層の磁気異方性が変化したことに因るものと推測される。グラフェンをベースとするスピントロニクスに於いて、強磁性電極からグラフェン内に効率的にスピン注入を行うことが重要な基盤技術の一つとなる。グラフェンへのスピン注入の効率化・制御にはグラフェン/強磁性金属界面の電子・磁気状態の理解が特に重要であると考えられる。本研究では、Ni(111)表面上に成長させた単層グラフェン(SLG)の二層構造(SLG/Ni(111))について、深さ方向を分解したX線吸収分光(XAS)と磁気円二色性分光測定(XMCD)を行い界面磁気構造の解析を行った。SLG/Ni(111)試料は超高真空化学気相成長(UHV-CVD)法を用いて作成した。始めに原子レベルで平坦なサファイア(α-Al2O3)基板上に膜厚30nmのNi(111)薄膜をエピタキシャル成長した後、短時間のポストアニールを行うことで、平坦なNi(111)表面を得た。次に約650度に保持したNi(111)薄膜に超高真空下(<10-6Pa)でベンゼンガス(C6H6)を100 Langmuirだけ曝露することでNi(111)表面にSLGをエピタキシャル成長した。Ni L端励起XMCD測定から、Niバルク層が面内容易磁化を示す一方で、SLG界面に隣接するNi原子層に垂直磁気異方性が生じていることが明らかとなった。C K端励起XMCD測定では、界面近傍のNi原子層の磁化方向に対応する形で、C 1s→π*励起領域に明瞭なXMCD信号が観測された。これはSLG/Ni界面で生じるπ-d混成によりSLGのπバンドのスピン-軌道相互作用が増大していることに因るものと考えられる。以上の結果を踏まえると、グラフェンへのスピン注入(検出)効率はPMAを示す磁性電極を用いることで大幅に改善されることが期待される。本年度の設定目標は、(1)磁性金属上への高品質・大面積な単層・多層グラフェン構造の層数制御成長と、(2)同構造の特に界面に着目した電子・スピン状態の分光解析である。目標(1)については高品質かつ大面積の単層・二層グラフェン試料の層数制御成長に成功している。目標(2)については深さ分解分光手法を用いることでグラフェン/磁性金属構造のヘテロ界面近傍、及び、二層グラフェンの各層の電子・スピン状態を初めて明らかにしている。以上から、研究の進捗は概ね順調であると判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画通り、グラフェン/磁性金属構造を磁性電極としたスピン注入素子の作成を行い、非局所測定からスピン注入効率の測定を試みる。また発展的課題として、グラフェンと格子整合性が高く、且つ、絶縁特性を有する六方晶窒化ホウ素(h-BN)をバッファ層として挿入したグラフェン/h-BN/Ni構造の作成を行い、各界面における電子・スピン状態の分光解析を行う。さらに、スピン注入素子の作成を行い物性測定の計測を行う。
乳児期の母親に対する『携帯メール』を用いた育児支援プログラムの構築

育児支援のツールとして、『育児不安に関する自己査定』と『研究者からの育児情報の提供』を中心とした携帯アプリケーションを開発した。生後3週目より、2週間に1度の頻度で自動的に育児不安に関する質問項目を送信し、母親が回答を送信すると、その時期に適した育児情報が送信されてくるシステムである。携帯メールを用いた育児支援プログラムは、母親にとって「便利で安心できる」ものであり、「安心」や「励まし」、「不安の解消」に役立っていた。改良したアプリケーションでは他の母親の育児不安の回答を閲覧できるようにしたが、「大変なのは自分だけではない」という連帯感を育み、育児に対し前向きにとらえる手助けになっていた。平成23年度中に携帯アプリケーションを作成し、10例の母子を対象に質的調査を実施したデータを用いて、平成24年度は、その内容を分析し、修士論文にまとめ、その一部を紀要に発表した。【論文趣旨】今回開発した育児支援プログラムは、『育児不安に関する自己査定』と『研究者からの育児情報の提供』を中心としたものである。育児不安に関する質問項目は、この時期の母親が抱きやすい育児不安と母親自身の疲労感や睡眠不足、イライラ感などを含めた17項目に絞った。産後間もない母親の負担を軽減するため回答を簡易化するために、チェックボックス形式とした。育児情報には、それぞれの時期に特徴的な『赤ちゃんの状態』『親の心身の状態』『赤ちゃんの世話』に加えて、『医療に関連する情報』を含めた。さらに、母親同士の連帯感を形成することを目的として、育児不安調査の集計結果を返信メールに含めた。2)作成した携帯アプリケーションを用いた育児支援により、週数の経過とともに育児不安を訴える項目数は低下した。全期間を通して多くの母親が『皮膚トラブル』に関する不安を訴えていた。また、生後9週程度まで児の『泣き』や『睡眠』に関する不安を訴える母親が半数以上みられた。また、携帯メールによるタイムリーな育児上の提供が、母親の不安の解消に役立った。さらに、外に出にくい時期の母親にとって、他の母親の状況が把握できることは孤立感の軽減につながった。3)携帯アプリケーションによる育児不安での高育児不安群と、育児ストレス尺度による高育児ストレス尺度群ではおおよその一致がみられたため、携帯アプリケーションによる育児不安の調査項目は妥当であったと考えられた。平成25年度は前年度までに得られた研究結果から携帯アプリケーションの改善を行った。主な改善点は主に以下の4点である。1)利便性の向上として:出産日を入力することにより、2週間ごとに確実に自動送信できるようにした。また育児情報も週ごとにフォルダを作成し、適切な週数のもののみ重点的に読めるように配慮した。また、確認フォームも作成し、研究者・母親の双方がアプリケーションを使用しやすいように工夫した。旧アプリケーションでは、対象者をある程度グルーピングして育児支援メールを送信していたため、生後3週といっても3週に入る母親もいれば、4週に近い母親もいた。また育児情報もアップされた情報は継続してすべて表示されていたが、分類して表示するようにした。2)母親同士の連帯感を高めるための工夫として:他の母親がどのように回答したのかわかる画面を作成すると共に閲覧回数がわかるように工夫した。また、母親同士のコミュニティの場を提供するために、掲示版を作成した。3)育児不安の具体的状態の把握にむけて:母親の要望により、育児不安の回答欄を「ある」「なし」のみの選択肢だけではなく、「どちらともいえない」と「自由記載欄」を増設した。4)母親が自身の育児不安の経過を把握できるための試みとして:母親が自身の育児不安が軽減(もしくは増加)していることを再認識できるように育児不安の経過グラフを表示できるようにした。殆どの母親は、時間の経過とともに育児不安が軽減されていくため、母親自身が自らの客観的な状況を把握できるようにすることで、より育児不安の軽減がされることを期待してグラフの作成を行った。当初計画よりも研究の進展があり、平成23年度中に携帯アプリケーションを作成し、10例の母子を対象に質的調査を実施できた。【研究の具体的内容】1.携帯アプリケーションの作成:「育児不安」や「育児ストレス」「子育て支援」に関連した既存文献を読み、育児不安が抽出されやすい「携帯メール」での質問項目や提供する育児情報について検討し、携帯アプリケーションを作成した。2.生後1ヶ月健診時と生後4ヶ月時の面接調査の実施:育児不安の内容や影響因子、その解決方法、児に対する思い、「携帯メール」の評価などに関して、半構成面接を行った。3.生後1ヶ月時点と生後4ヶ月時点での「育児ストレステスト」、生後4ヶ月での「携帯メールを用いた育児支援プログラム」の評価調査を実施した。【結果】現時点での結果を報告する。1.子どもの「泣き」について、ストレスを強く感じる母親は、全体的に育児に対してストレスを強く感じていた。

2.子どもの「泣き」に対して過敏な母親は、自分の時間(家事時間も含む)を持てずにストレスを強く感じている傾向があった。3.STAI得点が高い母親については、もし風邪を引いたら・・など、「不安」を自ら作り出しているような様子がうかがえた。3.子どもがいる生活のイメージづくりができていた母親は、育児による生活の変化もストレスを強く感じることなく受容していた様子がうかがえた。4.夫が育児休暇を取得したり、両親が近くにいる母親は育児に関する不安を抱きにくい傾向があった。5.携帯メールに関する質問紙調査では、「その時期に適した育児情報が送信されてくるのでよかった」「他のお母さんの状況がわかり安心できた」など好意的な意見が見られた。今後は、これらの結果の分析を更にすすめ、携帯メールを用いた育児支援へ向けての方法を検討する予定である。最終年度は、初年度に収集したデータをもとに、携帯メールを用いた育児支援プログラムを改良したものを用いて、30例の母親に研究協力を依頼し、データを収集した。4か月間を継続してのデータ収集のため、数名はまだデータ収集中である。プログラムの改良点は、1母親通しの連帯感を高めるため、他の母親の育児不安の回答率を閲覧できるようにしたこと2連帯感を高めるための掲示板の作成3育児情報の洗練4母親の回答した内容の確認フォームの作成の4項目である。上記4項目の改良を行ったプログラムを用いて、生後3週目から2週間に1度のペースで育児情報を提供するとともに、育児不安の経過を調査し、生後1ヶ月と4ヶ月の時点で育児不安の状況を質問紙調査を行い、育児不安の増減を調査した。また生後4か月時点では、携帯メールを用いた育児支援プログラムに関する評価を質問紙調査で実施した。最終的なデータ分析を実施している段階であるが、子どもの成長発達段階に適した育児情報の提供は母親の育児不安感を軽減させる効果があり、また、母親は専門家からの育児情報ということに対しても安心感を抱いていることがわかった。他の母親の状況が閲覧できることに対しては、「大変なのは自分だけではないんだ」という安心感や連帯感を育んでいた。数名の母親は、コメント欄に現在生じている育児不安内容を記述して送信していた。専門家からの回答を期待していたが、今回の育児支援プログラムを多数を相手にしたプログラムの構築を目的としたものであったため、個人的な対応の可否については、今後検討の余地が残った。詳細については、今後詳しく分析をしていく予定である。育児支援平成24年度は、当該年度までに収集したデータを分析し、結果を修士論文にまとめた。論文として中間的に総括することで、携帯メールを用いた育児支援プログラムの大部分を占める携帯アプリケーションにおいて改良が必要な部分が正確に把握することができた。産休を取得したため、期間を延長せざるを得なかった。最終年度として、データ収集と分析を行う予定である。当初平成24年度に、本調査として計画していた質的調査を終了することができた。
口腔扁平上皮癌の前転移niche形成における、骨髄由来細胞の役割の解明

腫瘍が遠隔臓器に転移する際に重要な役割を果たす「前転移niche」の形成には、骨髄由来細胞が重要な役割を果たすことが報告されている。しかし、口腔癌における前転移nicheと骨髄由来細胞の関係は未だ明らかとなっていない。申請者は、放射線照射を行なったヌードマウスに、GFPヌードマウスより採取した骨髄細胞を移植することで、骨髄細胞のみGFPでラベルされたGFP陽性骨髄移植ヌードマウスを作製し、同マウスにヒト由来口腔癌細胞を移植し高転移臓器を検索することで、口腔癌における前転移nicheと骨髄由来細胞の関係、および前転移niche形成に関与する骨髄由来細胞を特定することが可能と考えた。平成30年度は、GFP骨髄移植ヌードマウスの作製を行った。ヌードマウスは放射線感受性が高く、線量の調整に時間を要した。しかし、最終的に至適の線量を決定することができた。これにより骨髄細胞のみGFP陽性のヌードマウスをGFP骨髄移植ヌードマウスの実験系を確立した。得られたマウスは、骨髄組織を採取し、標本作製を行うことで、骨髄細胞が全てGFP陽性細胞に置き換わっていることを確認を行った。骨髄細胞はGFP陽性細胞で置換されており、間葉系の細胞はGFP陰性であった。これらも、従来の骨髄移植モデルで得られている知見と一致しており、ヌードマウスにおけるGFP陽性骨髄細胞の移植実験系を確立したことを裏付ける結果を得た。また高転移臓器において、GFP陽性細胞が集簇していることも、明らかとなった。ヌードマウスは、放射線照射の感受性が強く、線量の調整に苦慮したため。しかし、調整の末、30年度内に骨髄移植マウスの確立を行えたため、次年度からは、スムーズに実験を行うことができると考えられる。GFP骨髄移植ヌードマウスの作製に成功したため、本年度は口腔扁平上皮癌の高転移臓器と低転移臓器を、腫瘍移植実験を行い特定する。特定した臓器における、前転移nicheの形成について、検討を行う。GFP陽性骨髄移植ヌードマウスの作製に時間を要したため、組織の検討に用いるはずだった各種抗体や実験器具購入費を使用しなかったため。
正常多様性形質の分子遺伝学的研究

174名成人における巻舌/平舌、組み手パターン、組み腕パターン、耳垂付着部の形状、前毛髪線の形状、一重/二重まぶたなどのいわゆる正常多様性形質について、全ゲノムSNPsとの関連研究を行った。優性遺伝モデルの下で、組み腕パターンのみが10^<-4>以下のp値を示す4種のSPEN遺伝子内SNPがみられたが、右型組み腕93名と左型80名全員のSPENのシーケンシングでは2群に分けるような変異あるいは多型はみられなかった。他の形質ではいずれも明白な関連SNPは検出されなかった。したがってこれらの正常多様性形質は遺伝形質ではないとは言えないが、少なくとも1遺伝子形質ではないと結論できる。まき舌・平舌、フジ/平坦額、組み手/組み腕、耳垂付着型、一重/二重まぶたなどのヒト正常多様性形質を規定する遺伝子(群)の同定とその機序の解明を目的として研究を開始した。平成22年度は、始めに本研究の計画・実施に関して、北海道医療大学「ヒトゲノム・遺伝子解析に関する倫理審査委員会」および札幌医科大学「倫理委員会」の審査\承認を得た。次いでインフォームドコンセントの基に本研究への参加に同意するボランティアにおいて、各多様性形質保有の有無を観察・記録した後、血液採取およびDNAの抽出・保存を行った。また、一部の形質については家計を集積した。しかし、本研究への参加を希望する学生は予想以上に少なく、現在DNA採取例は10数例であり、家系は1家族のみで計画実施の遅れがある。したがって、SNP・連鎖解析も遅れている。次年度は研究戦略の練り直しが必須で、対象を北海道医療大学の教職員に拡大変更する必要がある。ヒトの古典的正常2型性形質のうち、巻き舌/平舌、前毛髪線中央突出/平坦前毛髪線、右/左組み手、右/左組み腕、耳垂付着/非付着、一重/二重まぶたについて、北海道内3施設から成人日本人計174名を集積し、インフォームドコンセントを得て、各表現型の頻度を算出した。このとき、いずれの表現型か判定が困難なものは算定から除外した。その結果、巻き舌は63.6%、前毛髪線中央突出(富士額)は47.5%、右組み手は44.5%、右組み腕は53.8%、右一重まぶたは31.4%、左一重まぶたは33.6%であった。耳垂付着型は判定自体が困難i個体が多かったため全て算定しなかった。算定した上記表現型を規定する遺伝子(群)を同定するため、3施設中2施設から集積した被検者から採血後、DNAを抽出しサンプルとした。自動ジェノタイピングが可能なアフィメトリクスSNP5.0を用いてゲノムSNPsとの関連解析(GWAS)を行った。結果として、巻き舌/平舌、組み手および組み腕について、優性遺伝と仮定した場合、危険値(p)く10^<-5>以下を示す3種、2種および2種のSNPsを同定した。劣性遺伝と仮定した場合の関連SNPは同定できなかった。他の表現型に関しては有意差を示すデータが得られなかった。今後は候補領域について他の1施設からの試料におけるGWASで再現性を確認し、さらに同表現型の家系例を用いたマイクロサテライトマーカーによる連鎖アレルタイピングを行い候補SNPの伝達を確認し、加えてハプロタイプ解析で連鎖領域を特定する予定である。平成22年度に行った174名におけるヒト古典的正常2型性形質の各表現型頻度を基に23年度は全ゲノムSNPとのGWASを施行した。結果として巻き舌/平舌、組み手および組み腕について、p値<10-5以下を示す3種、2種および2種のSNPsを同定し、従来の遺伝性と一致した。他の表現型では有意差を示すデータが得られなかった。24年度は上記SNPsと表現型を優性・劣性遺伝モデルとして検定したが、いずれも多くの表現型では有意差が消失した。唯一組み腕に関して4種のSNP座でp<5.86×10-5、p<4.14×10-5、p<0.0001、およびp<0.0001を示した。4種中3SNPはショウジョウバエ転写因子のヒトホモログSPEN遺伝子のイントロン中にあり、1個はSPENのエクソン11にある非同義置換(nsSNP)であった。関連が明白なSNPsと候補遺伝子を探索すべく、組み腕形質に関する96名の右腕上位と96名の左腕上位において、SPENの全15エクソンのシーケンシングを行った。SPENはSNP豊富遺伝子で1,000以上のイントロン中のSNPs、コード領域だけでも348個のcSNPを含む。

エクソン11は8,176 bpで多数のミスセンス変異や同義バリアントが含むので、17個のPCRプラーマーでオーバーラップさせて解析し、他のエクソンは1種のPCR産物をシークエンスした。計32個のPCR産物でSPEN遺伝子のエクソン部分をカバーさせ、直接シークエンス解析した。結果は多数の新規および既知のSNPsは検出されたが、右腕上位と左腕上位の2群に分離する多型あるいは変異は検出されなかった。他の表現型でやや有意だったSNPs付近には候補遺伝子がなく未だ解析していない。今後は、有意だった他の表現型の候補領域について解析を進めたい。また試料数を増やして検討予定だが、試料の収集に限界を感じている。解析に必要なサンプル採取が当初、ボランティアを予定していたが、見込み違いで研究者が所属する大学学生のボランティアの申し出が全くなく、そのための初年度の遅れがひびいている。家系サンプルの採取も遅れている。23年度に3施設からのサンプルが得られたので、研究を加速させて最終年度には結論を出したい。24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)収集試料の問題点:収集試料は原則的に連結不可能試料であり、解析したデータに疑問があっても原点に戻れない。これは大量試料の収集で解決する心づもりである。(2)偽陽性データの解析:今年度得た候補領域データが偽陽性である可能性がある。これを確かめるために、各表現型(とくに巻舌/平舌)の家系例を集積し、候補領域の連鎖解析を行う。また、巻舌/平舌の若干名においてエクソーム解析を行い、同様の領域であることを確認する。
単一細胞技術を用いた海綿内で共存する天然化合物生産細菌の特定およびその培養

海洋カイメンからは多くの有用天然化合物が発見されており、本研究では、これらの化合物を作成しているバクテリアを探索・同定するために、新たなアプローチとして、単一細胞解析技術を基盤とした研究を試みた。結果、Onnamide A化合物の生産菌の同定に成功し、難培養微生物からの化合物の同定を初めて達成した。更に、ゲノム解析を行った結果、この細菌はPseudomonas、Bacillusや放線菌に並び、数十種類以上の化合物合成遺伝子クラスターを保有していた。無脊椎動物であるカイメンからは、様々な分野において重要な生理活性を持つ二次代謝産物が多く発見されている。カイメンが多数の細菌と共生関係にある事から、近年ではカイメンから発見されている二次代謝産物が共生細菌由来である事がわかった。しかしながら、これらの共生細菌を取得や同定するためには様々なアプローチが紹介されたが、未だに確かな成果が得られていない。本研究は、新たなアプローチとして単一細胞解析に着目し、カイメン内の共生細菌と二次代謝産物の関連性を単一細胞レベルで解析を試みた。海綿からは様々な天然化合物が検出されており、これらの化合物は医療分野において、非常に重要とされている。これらの化合物を得るためには、海綿そのものを破砕し化合物を抽出する方法が通常である。しかしながら近年では、海綿内で検出されている化合物は海綿そのものからではなく、生産元は海綿と共生しているバクテリアである事が推測されている。現在でもメタゲノム解析より、様々なポリケチド遺伝子が発見されているが、ポリケチドとそれを合成するバクテリアの直接的な関連はまだ証明されていない。本研究ではこの関連性を明らかするためには、単一細胞技術に着目し、ポリケチド合成バクテリアの同定を行った。本年度は、T.swinhoeiの黄色種海綿に対し、Onnamide A生産バクテリアの同定を試みた。用いた手法として、黄色種海綿を破砕し、海綿抽出液からバクテリア画分を獲得した。得られた画分に対し、フローサイトメーターにより単一細胞の分離を行い、MDA法を用いてゲノムDNAを増幅した。その後、増幅したゲノムDNAに対し、Onnamide Aを合成するポリケチドシンターゼ(PKS)遺伝子群に特異的なプライマーおよびバクテリアの16S rDNA遺伝子に対する縮重プライマーを用いてNested PCRを行い、それぞれの遺伝子を増幅した。最終的に増幅されたサンプルに対して、シーケンス解析を行った。その結果、48サンプル中、16サンプルから2種類の遺伝子の増幅が確認できた。またそれぞれのサンプルから得られた増幅産物のシーケンス解析の結果、それぞれPKS遺伝子、Entotheonella sp.であることが確認された。これらの結果により、単一細胞技術を用いた事でOnnamide Aを生産するバクテリアの同定に成功した。本研究においては、当初の計画よりやや遅れている。平成23年度の計画内ではTheonella swinhoeiの黄色種および白色種海綿からそれぞれ検出されている天然化合物Onnamide A、Misakinokide Aの生産バクテリアの同定を計画していたが、研究実績の概要の通り、本年度は黄色種海綿からの生産バクテリアの同定のみに成功した。その理由としては、1)白色種海綿からのバクテリアのハンドリングが思ったより難しかった。今回初めて、白色種海綿から得られるバクテリアの数は黄色種海綿から得られるバクテリアの数より非常に少なかったとの事を知ったため、実験で扱えるサンプルの量は少なかった。2)単一細胞の単離を行った後のゲノム増幅の条件検討が思ったより困難であった。また、3)フローサイトメーターを用いてバクテリアの単一細胞の単離は初めて行っていたため、系の立ち上げおよび最適化は予定より時間がかかった。本研究はやや遅れているに見えるが、黄色種海綿からのOnnamide A生産バクテリアの同定に成功した事により、予定通り、次年度にゲノム解読および同定したバクテリアの培養を行う事ができる。また、バクテリアの単一細胞のハンドリング技術を確立した事により、今年度成功できなかった白色種海綿からのMisakinolide A生産バクテリアの同定は次年度で生かす事ができると思われる。次年度の研究費用は計画通り、ゲノム解読および培養の条件検討実験で使用する予定。また、今年度は、海綿からのバクテリアの同定にかかる費用を計画当初より少ない金額で行えたため、今年度の余った分を次年度のゲノム解読および培養の条件検討実験で使用する予定である。
離散構造体の計算理論に関する形式的証明と自動検証

組合せ数学,論理と計算に関するセミナー等を中心に離散構造体に関する数学の形式化として,有限オートマトン,スティッカー系,ファジー・データベースの定式化を行った.研究集会「高信頼な理論と実装のための定理証明および定理証明器」では数学,計算機科学,産業界の各方面から,国内外合わせて約80名の参加者が集い,形式証明に関する結果の理解と今後の展開への道筋を共有することが出来た.また,同時期に公開された400年来の難問であったケプラー予想の形式証明については,解説記事を速報すると同時に,数学教育現場に携わる先生方等への今後の数学の形式化についての傾向と展開について広報した.組合せ数学,論理と計算に関するセミナー等を中心に離散構造体に関する数学の形式化として,有限オートマトン,スティッカー系,ファジー・データベースの定式化を行った.研究集会「高信頼な理論と実装のための定理証明および定理証明器」では数学,計算機科学,産業界の各方面から,国内外合わせて約80名の参加者が集い,形式証明に関する結果の理解と今後の展開への道筋を共有することが出来た.また,同時期に公開された400年来の難問であったケプラー予想の形式証明については,解説記事を速報すると同時に,数学教育現場に携わる先生方等への今後の数学の形式化についての傾向と展開について広報した.本年度の具体的な研究成果のひとつは有限オートマトンとスティッカー系の形式化を行い従来手法でのミスを指摘し形式的に厳密な手法を提案したことである.本成果はAFCA(1st Int. Workshop on Applications and Fundamentals of Cellular Automata)において公表し論文集に掲載されている.また, 2014年3月には日本数学会年会において講演発表も行った.その他,変換理論に関する調査研究とサーベイを行い,様々な関連分野の研究者との情報交換を行った.特に,組合せ数学,離散数学に関する研究集会を3回,論理と計算に関する研究集会を1回開催し関連分野の研究者らとの詳細な討論を行った.また,具体的な定理証明系のシステムに関する情報交換をCoqについては産業技術総合研究所のAffeldt氏,平井氏らと, Mizarについては信州大学の師玉教授,中西氏と,そして, IsabelleについてはSheffield大学のStruth氏と今後の研究計画について打合せを行った.最終年度は離散数学と理論計算機科学の合同研究集会の開催により,今後の当萌芽研究課題の継続と発展のための礎を作る事を第一に考えた.特に数学理論の形式化だけでなく,産業界でのソフトウェア開発研究者との交流と課題の共有のための研究集会を企画した.形式証明は日本においては普及していないので,海外からの研究者を招聘し交流を行った.具体的には,証明支援系Coqを用いたプログラム検証研究について米MITのA.Chlipara氏,また,数学理論,特に群論の奇数位数定理の形式化のためのCoqモジュール開発者である仏INRIA研究所のC.Cohen氏を招待講演者とし,九州大学IMI数学理論先進ソフトウェア開発室主催,統計数理研究所数学恊働プログラム共催で研究集会「高信頼な理論と実装のための定理証明および定理証明器」を開催した.本会は予想以上に盛況であり,企業研究者9名,大学院生26名を含む総数74名の参加者が全国から参集し,本研究課題への関心が高いことが明らかになった.個別の主結果は以下の3点である.(1)分子計算のモデルであるスティッカー系とオートマトンに関する形式証明について日本数学会において講演を行い研究成果を九州大学レポジトリに公開し,数学理論の形式証明支援系の応用とソフトウェア検証技術との関連の広報も行った. (2)3次元球の最密充填問題であるケプラー予想の形式証明が2014年8月にT.Halesらで完了し公表されたが,その解説記事「ケプラー予想の計算機による証明と検証について」を数学セミナー誌へ掲載し数学の形式証明研究の広報を行った.(3)関係計算理論の重要性に気がつき,グラフ理論の形式化よりも優先するべきと判断し,関係計算理論の形式証明へ着手した.その中で,ファジー関係計算を用いたデータベース理論の一般化,および,その制御理論への応用について成果を公表した.関係計算,および,データベースを用いた制御系の信頼性評価への応用可能性が評価された.理論計算機科学高速大量計算の必要性が生じたため,当初予定よりも高性能の計算機を購入することにした.その納入時期が遅れたため,次年度の購入となる.2014年12月に3日間のTheorem Proving and Prover's meetingにおいて海外からの研究者を招聘するとともに,国内外の研究者との積極的な討論を行う.その開催費用の一部を本科研費から支出する予定である.
脂肪酸合成酵素発現を標的とした酢酸ＰＥＴによる腎癌イメージングの臨床的研究

画像所見腎癌の存在が疑われて腎摘除術または腎部分切除術の予定された13症例に対して酢酸PETを施行した。解析対象は13症例の13腎腫瘍であった。酢酸PETの後に手術を実施した。手術で得られた組織を切り出して、腫瘍組織を得て、術後の癌組織標本を用いて脂肪酸合成酵素(FASN)の発現量をウェスタンブロッティング法を用いて測定した。また、血管密度を評価するために、血管内皮細胞に対するCD31抗原の発現量を同じくウェスタンブロッティング法を用いて測定した。これらの結果と、酢酸PETによるトレーサー集積の関連について評価した。トレーサー集積の評価は、PET`画像上で病変部に関心領域を置いて半定量解析を行った。結果、13腫瘍の内12腫瘍でPET画像においてトレーサーの高集積を認めた。Standardized uptake value(SUV)法を用いた評価では、高SUV値を示す腫瘍ほど、ウェスタンブロッティング法によるFASN発現量も高値を示した。PET画像でトレーサーが低集積であった1腫瘍は、腫瘍径が1.0cmであり、高集積であった12腫瘍は全て腫瘍径が2.0cm以上であった。
小児患者の保護者に対する映像媒体を用いた服薬指導の有用性

小児患者に薬剤情報を提供する場合、患児が学童期以上にならなければ理解力が不十分であるため、保護者、主に母親を対象とした服薬指導および情報提供が中心となる。服薬に対する保護者の意識-理解は患児のコンプライアンスに大きな影響を与えるため、保護者に服薬指導を行うことは重要である。文書を用いた従来の指導は投薬方法の伝達に限界があり、動画を用いた指導は従来の指導法に比べ簡便に投薬方法を指導できると考える。本研究では、投薬テクニックを実演した動画.の作成、患児への投薬経験の無い保護者に対し作成した動画を用いて投薬テクニックの服薬指導を行い、その有用性を評価することを目的とした。本研究の成果として、まず動画コンテンツの作成を試みた。コンテンツは(1)練って飲ませる方法、(2)水に混ぜて飲ませる方法を盛り込む内容とした。即ち、(1)および(2)のそれぞれについて、偽薬を用いて投薬テクニックを実演したものをビデオカメラで撮影した。撮影した動画には動画編集ソフトを使用し、ポイントとなる位置に注釈をつけるようにした。この他に、粉薬を練ったり水に混ぜる際は作りおきをせず1回分ずつ投与直前に調製する、乳児に対してはミルクの味が変わりミルク嫌いになる場合があるのでミルクに混ぜないことなど、調製時に注意すべき点を加えた。
非一様情報源に対する高効率非可逆データ圧縮

本研究課題では,入力データの忠実な復元を必ずしも要求しない情報源符号化である非可逆データ圧縮を対象として,効率的な符号の構築を目標としている.これは情報理論分野における基本的な問題のひとつであり,入力データを表現するための符号語の長さ,および符号語から得られる復元データと入力データとの差分量を表す歪みが性能の尺度として用いられる.これらの間にはトレードオフの関係が存在し,その理論的な限界は情報理論的な量であるレート・歪み関数により与えられる.一様な確率分布に従う離散的情報源に対しては,最近になりメッセージ伝搬型の符号化法により理論的性能限界に迫る非可逆データ圧縮法が報告されているが,より一般の確率分布に対しては比肩する結果が必ずしも実現されていないことが本研究課題の動機となっている.本年度は,多値情報源に対する符号化においてトレリス符号と呼ばれるクラスの符号の適用を想定し,自由距離に関して優れた畳込み符号の構成を行った.これは雑音のある通信路において信頼性の向上を実現する通信路符号化において最良の復号誤り確率を達成するものであるが,情報源符号化においても経験的に優れたレート・歪み性能を達成するクラスの符号となっている.また,非一様情報源に対して前年度までは確率的な非線形トレリス符号の構成を検討していたが,確定的な符号の構成可能性に関して検討を行い,線形符号である畳込み符号を基にして新たにトレリス符号を構成する方法とその性能に関して調査した.本年度は,多元情報源に対する符号化を想定し,多元アルファべット上で構成される畳込み符号の構成を行った.通信路符号化において最も重要な性能指標は符号系列間距離の最小値を指す自由距離であるが,与えられたトレリスの状態数および符号化率に対してこれを最大とする符号を構成した.なお,最近別グループにより同種の報告がなされているが,本研究では距離構造に関してより詳細な調査を行った上で最適な符号を特定していることから,より優れた性能を達成するものである.さらに,これは一様分布に従う多元情報源に対する非可逆符号化にも適したる符号となっている.前年度には非一様情報源に対する使用を目的として確率的に構成されるトレリス符号を検討したが,符号の記述および最小距離の観点で課題が残されていた.このため,非線形トレリス符号を確定的に構成する方法に関して基礎的な検討を実施し,畳込み符号を基に距離構造に優れた符号を得る手法を考案した上で,その性能の検証を通して符号設計法に関する知見を得ている.また,多数の送信者が共通の受信者に対して各々のメッセージを送信する環境において,それらの間に介在する中継局が符号化を行った上で受信者に対して中継を行うネットワーク符号化変調に関して性能解析を行った.これは,中継者が行う符号化を非可逆符号化へと拡張を見据えている点で本研究課題とも連動した話題となっている.中継局による符号化の過程で生じる誤りが受信側での復号誤り確率に与える影響に関して定量的な評価を行い,数値実験と整合することを示している.本年度は,記憶の無い非一様2元情報源に対する符号化として,既存の線形符号に対して変換を施すことで非線形トレリス符号を構成する方法に関して検討と評価を行った.しかし,そのレート・歪み性能に関して,現状では改善の余地が残されているため,検討済の方法に関してその得失を整理した上で,性能に優れた確定的符号の構成を次年度以降に継続して行う予定である.さらに,より一般的な設定への拡張として,情報源の確率的な構造が変動しえる状況における符号化とその性能,記憶のある情報源に対する性能のよい非可逆データ圧縮に関して検討を継続する.また,機械学習の手法を取り入れた情報源符号化に関して初期的な研究を開始しており,従来の非可逆符号化に対するアプローチを補完することで,これまでには得られていないレート・歪み性能の達成を目指す.本研究課題では,入力データの忠実な復元を必ずしも要求しない情報源符号化である非可逆データ圧縮を対象として,効率的な符号の構築を目標としている.これは情報理論分野における基本的な問題のひとつであり,入力データを表現するための符号語の長さ,および符号語から得られる復元データと入力データとの差分量を表す歪みが性能の尺度として用いられる.これらの間にはトレードオフの関係が存在し,その理論的な限界は情報理論的な量であるレート・歪み関数により与えられる.一様な確率分布に従う離散的情報源に対しては,最近になりメッセージ伝搬型の符号化法により理論的性能限界に迫る非可逆データ圧縮法が報告されているが,より一般の確率分布に対しては比肩する結果が必ずしも実現されていないことが本研究課題の動機となっている.本年度は,非一様な確率分布に従う2元情報源に対して,トレリス符号と呼ばれるクラスの符号を適用し,その設計法と性能に関して検討を行った.従来の符号理論では,その扱いやすさから有限体上のベクトル空間として定義される線形符号が,理論・実用の両面における研究の対象となってきた.しかし,非一様情報源に対する線形符号化では理論限界は達成不可能であることが示されており,このため従来の枠組みを超えた新たな方法論が必要とされる.そこで,線形符号である畳込み符号を一般化することで定義され,非線形符号を直接的かつ簡便に構成できること,歪みに関して最適な符号語を効率的に決定するアルゴリズムが存在することなどの利点を有するトレリス符号を取り上げ,その状態数を増大することで理論限界に迫る性能を達成可能であることを明らかにしている.本年度は,非一様2元情報源を対象として,性能の高い符号化を行う上で必要とされる設計指針を探るととともに,符号を構成することを計画していた.

従来の符号理論が主たる対象としてきた線形符号の使用は,上記の情報源に対しては性能の観点から適さないため,非線形符号を構成する上での方法論を明らかにする必要がある.特に本年度は,トレリスと呼ばれる有向グラフの上で定義される2元非線形符号をコードブックとした符号化を対象として検討を行った.これは,非線形符号を直接的に定義できること,および最適な符号語を効率的に特定できるアルゴリズムが存在する利点がある.具体的な検討課題として,種々の符号化レートに対する,トレリスの形状および状態数,記号の確率分布と配置法,最小ハミング距離,符号の周期的構造などの観点から,符号の設計指針を多角的に検討した.その上で,確率的に生成されたトレリス符号は,その状態数を上げることで理論限界に迫る性能を達成し得ることを確認している.また,より一般的なアルファベット上の情報源に対する符号化に向けて,通信路符号としての多元トレリス符号に関する基礎的な検討も併せて遂行した.本研究課題では,入力データの忠実な復元を必ずしも要求しない情報源符号化である非可逆データ圧縮を対象として,効率的な符号の構築を目標としている.これは情報理論分野における基本的な問題のひとつであり,入力データを表現するための符号語の長さ,および符号語から得られる復元データと入力データとの差分量を表す歪みが性能の尺度として用いられる.これらの間にはトレードオフの関係が存在し,その理論的な限界は情報理論的な量であるレート・歪み関数により与えられる.一様な確率分布に従う離散的情報源に対しては,最近になりメッセージ伝搬型の符号化法により理論的性能限界に迫る非可逆データ圧縮法が報告されているが,より一般の確率分布に対しては比肩する結果が必ずしも実現されていないことが本研究課題の動機となっている.本年度は,多値情報源に対する符号化においてトレリス符号と呼ばれるクラスの符号の適用を想定し,自由距離に関して優れた畳込み符号の構成を行った.これは雑音のある通信路において信頼性の向上を実現する通信路符号化において最良の復号誤り確率を達成するものであるが,情報源符号化においても経験的に優れたレート・歪み性能を達成するクラスの符号となっている.また,非一様情報源に対して前年度までは確率的な非線形トレリス符号の構成を検討していたが,確定的な符号の構成可能性に関して検討を行い,線形符号である畳込み符号を基にして新たにトレリス符号を構成する方法とその性能に関して調査した.本年度は,多元情報源に対する符号化を想定し,多元アルファべット上で構成される畳込み符号の構成を行った.通信路符号化において最も重要な性能指標は符号系列間距離の最小値を指す自由距離であるが,与えられたトレリスの状態数および符号化率に対してこれを最大とする符号を構成した.なお,最近別グループにより同種の報告がなされているが,本研究では距離構造に関してより詳細な調査を行った上で最適な符号を特定していることから,より優れた性能を達成するものである.さらに,これは一様分布に従う多元情報源に対する非可逆符号化にも適したる符号となっている.前年度には非一様情報源に対する使用を目的として確率的に構成されるトレリス符号を検討したが,符号の記述および最小距離の観点で課題が残されていた.