hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
テーラーメイド補綴歯科医療の確立に向けた新規術前診断法の開発

本課題では以下の3領域の研究を遂行した。生体機能学領域では,交感神経活動やストレスは睡眠中の咀嚼筋活動の個人内変動に重要な因子であり,年齢や日中行動などの因子が筋活動の個人間の違いに関与する可能性が示唆された。細胞生物学領域では,オッセオインテグレーション不全に関与する生物学的因子の探索を患者由来iPS細胞を用いて行い,その過程でiPS細胞の効率的な骨様組織分化誘導技術を見出した。材料学領域では,材料ー生体界面における歯質の個体差を評価し,線形混合モデルにおいて,接着強さと接着部位,気泡,接着面積間に有意差を認めた。以上の結果から,新規術前診断法開発につながる成果を得ることができた。平成25年度は、バイオテクノロジー的アプローチでは、顎堤吸収が重度あるいはインプラントにオッセオインテグレーション不全を示す患者の選定を開始した。また、マウスiPS細胞の骨芽細胞への分化誘導法を確立するとともに、健常者患者から採取した歯肉線維芽細胞からiPS細胞の作製を行い、骨芽細胞への分化誘導を試みた。生理学的アプローチでは、ストレスによって変化することが知られている自律神経系の機能と睡眠時の咀嚼筋活動との関連について、動物とヒトを用いて実験を行った。そのうち、実験動物では、薬物投与によって自律神経活動を中枢性に抑制し、自然睡眠中の咀嚼筋活動の変化を調べた。その結果、睡眠中の咀嚼筋活動は低下したが、覚醒中の咀嚼運動中の咀嚼筋筋活動は変化しなかったので、睡眠中の自律神経系の活動性が咀嚼筋活動を一定レベルに保つために重要な役割を果たす可能性が示唆された。また、ヒト被験者でも睡眠中の咀嚼筋活動を記録するとともに、顎口腔顔面領域の症状の記録や唾液採取を行う実験を開始した。材料学的アプローチでは、予備実験として抜去歯をマイクロCTで撮影し、非破壊的に歯の形態および物性の個体差を確認した。これにより、歯の物性の差を測定するには「X線吸収率」を用いるべきであることが判明した。また微小接着試験体のマイクロCT撮影、さらにその後の接着強さ測定も問題なく行えることを確認した。平成26年度は、バイオテクノロジー的アプローチでは、個々の患者の口腔内細胞からiPS細胞を作成するために必要な、「患者の口腔粘膜細胞を用いたiPS細胞の樹立および解析」の研究計画について、東北大学医学部等ゲノム研究に関する倫理委員会の承認を得た(受付番号2014-1-187)。前年度に引き続き、顎堤吸収が重度あるいはインプラントにオッセオインテグレーション不全を示す患者の選定を行っている。また、マウスiPS細胞から成熟した骨芽細胞への分化誘導法を確立し、その技術について患者口腔粘膜由来のiPS細胞への応用を試みたが、同様の方法では成熟した骨芽細胞への分化誘導は困難であるため、誘導方法の検討を行っている。生体機能学的アプローチでは、動物実験において、ノンレム睡眠の咀嚼筋活動レベルを一定レベルに保つためには、自律神経系の活動性が重要な役割を果たすことを明らかにした。また、ストレス負荷による環境要因の変化に対して睡眠覚醒状態は変化したが、咀嚼筋活動に著明な変化を認めなかった。ヒトの実験から、若年成人の睡眠時ブラキシズム患者と対照群とでは、主観的ストレス状態と唾液中のストレス関連物質の量がほぼ同等であることを確認した。材料学的アプローチでは、「歯質の個人差およびそれにともなう材料ー生体界面(接着界面)の評価」において、患者から提供頂いた抜去歯より微小引張試験体を作製し、歯質部・レジン部共にマイクロCT撮影を行った。これにより「X線吸収係数」を測定し、続いて同試験体の接着試験を行った。また、本年度設置したoptical coherence tomography (OCT)を用いて微小引張試験体内の構造を非非破壊で観察し、歯質ー歯科用レジン界面に存在する欠陥を確認した。平成27年度は、バイオテクノロジー的アプローチでは、前年度に引き続き、歯科治療に関連して歯槽骨反応に特徴を示す患者の選定を行い、インプラントにオッセオインテグレーション不全を示す患者1名を選定した。この患者より採取した歯肉から線維芽細胞を樹立し、現在この細胞からiPS細胞を作製している。また、マウスiPS細胞を用いて確立した骨芽細胞への分化誘導法と同様のプロトコルでは、ヒトiPS細胞では成熟した骨芽細胞への分化を示さないことが明らかとなったため、プロトコルの改良を行った。その結果、マウスiPS細胞の凝集体を浮遊培養で振盪しながら分化誘導することで、三次元的な骨様細胞構造体が作製可能であることが明らかとなった。現在、この方法をヒトiPS細胞に応用し、誘導方法の検討を行っている。生体機能学的アプローチでは、実験動物において、急性ストレスを与えると一時的に睡眠が減少し覚醒が増加したが、睡眠・覚醒中の咀嚼筋活動の様態に変化がある可能性が考えられた。成人被験者では、睡眠時ブラキシズムの重症度によって、一部の睡眠変数に差を認めたが、主観的ストレス評価や唾液中のストレス関連物質の含有量に差を認めない傾向があった。材料学的アプローチでは,歯質の個人差およびそれにともなう材料-

生体界面の評価において、従属変数を接着強さ,共変量を気泡・レジンおよび象牙質のX線吸収係数・接着部位・接着面積,固定因子を歯の個体差として一般線形モデルで解析した結果,歯質の差が接着強さに影響を及ぼすことを明らかにした。また、材料-生体界面に及ぼす唾液の影響において、接着被着面(CAD/CAM用レジンブロック)に唾液を作用させ、より臨床に近い環境における接着試験を行う実験系を確立した。バイオテクノロジー的アプローチについては、オッセオインテグレーションに特徴を示す患者1名が選定でき、現在iPS細胞の作製に取り掛かっている。今後さらに同様の患者を数名選定する必要がある。並行して、試験管内での研究では、iPS細胞の骨芽細胞分化誘導技術が確立しつつあり、研究は進展している。生体機能学的アプローチにおいては、動物実験、ヒトの実験ともにサンプル数を増やすことができた。また、動物実験では、急性ストレスに対して睡眠・咀嚼筋活動に質的な変化を見出し、ヒトにおいてはストレスと睡眠・咀嚼筋活動に重症度別の比較が可能となった。材料学的アプローチについては、初年度に設置したOCTを用いて順調に非破壊的観察を実現している.また,唾液による接着阻害を確認する実験系を確立し,本年度の研究準備が整っている.平成28年度は,バイオテクノロジー的アプローチでは,インプラントにオッセオインテグレーション不全を示す患者1名より採取した歯肉から初代線維芽細胞を樹立したが,未だiPS細胞の樹立には至っていない.また,患者特異的な骨組織の特徴を試験管内で再現することを目的に,ヒトiPS細胞から成熟した骨芽細胞への分化誘導法の確立を進めた.その結果,ヒトiPS細胞の胚様体を発生の段階を模して骨芽細胞に分化誘導することで,三次元的な石灰化骨芽細胞塊が作製可能であることが明らかとなった.今後,この技術を応用し,患者由来のiPS細胞から試験管内で骨様組織を作製することで,患者の骨代謝についての体質を試験管内で検討する技術に繋がることが期待される.生体機能学的アプローチでは,実験動物の睡眠中および覚醒中に発生する非機能的な咀嚼筋活動を解析すると,睡眠と覚醒とでストレスに対する応答性が異なる可能性が考えられた.また,小児被験者では,睡眠時ブラキシズムが,日中問題行動や睡眠習慣などの環境要因と関連する可能性が明らかになった.さらに,成人被験者では,睡眠時ブラキシズムの発生状態をストレスレベルの個人差で説明することは難しいが,睡眠中に併発する呼吸や運動に関連する一過性のイベントとの発現様態が睡眠時ブラキシズムの個人差を説明する可能性を示した.材料学的アプローチでは、CAD/CAM冠用レジンに対するヒト唾液汚染により表面特性は変化し,接着強さが著しく低下する.また,唾液汚染除去の方法により,接着能の回復程度に差がみられた.なお,当初は被着面に付着するタンパク質の違いがあると仮説を立てたが,本研究遂行により,被着面に付着するタンパクは検出されず,付着物はイオンであることが明らかとなった.本課題では以下の3領域の研究を遂行した。生体機能学領域では,交感神経活動やストレスは睡眠中の咀嚼筋活動の個人内変動に重要な因子であり,年齢や日中行動などの因子が筋活動の個人間の違いに関与する可能性が示唆された。細胞生物学領域では,オッセオインテグレーション不全に関与する生物学的因子の探索を患者由来iPS細胞を用いて行い,その過程でiPS細胞の効率的な骨様組織分化誘導技術を見出した。材料学領域では,材料ー生体界面における歯質の個体差を評価し,線形混合モデルにおいて,接着強さと接着部位,気泡,接着面積間に有意差を認めた。
変形性顎関節症における幹細胞の局在と顎関節修復機構の解明

老化促進マウス(SAM)のうち変形性顎関節症を自然発症するSAMP8を供試しBrdU (5-bromo-2'-deoxyuridine)を一定期間投与することにより顎関節部にラベルを保持し続けた細胞(LRCs)の局在を調べた結果、関節包、靭帯関節円板に局在した。間葉系幹細胞マーカーであるSTRO-1、CD146抗体を用い蛍光免疫二重染色を施しLRCsとするのを確認した。SAMP8の顎関節は軟骨表面が粗造になり下顎頭の形態変化を認めた。また下顎枝の長さが対照群であるSAMR1と比較し減少した。顎関節症モデルより、STRO-1、CD146抗体陽性細胞とLRCsは対照群と比較し有意に減少した。【目的】1)マウス顎関節における組織幹細胞の局在の探索を胎生期ラべリング法を用いて組織学的に解析する。2)顎関節症モデルによる顎関節の組織学的変化と組織幹細胞の動態を免疫染色を用いて解析する。【結果】老化促進マウス(SAM)のうち変形性顎関節症を自然発症するSAMP8を供試しBrdU (5-bromo-2'-deoxyuridine)を一定期間投与することにより分裂した細胞をラベルし,一定期間の無投与期間後(2, 3ヶ月)顎関節部にラベルを保持し続けた細胞(LRCs)の局在を調べた結果,関節包,靭帯関節円板に局在した。また間葉系幹細胞マーカーであるSTRO-1, CD146抗体を用い蛍光免疫二重染色を施しLRCsとするのを確認した。当初予定していた計画どおりほぼ順調に進んでいる。2)顎関節症モデルによる顎関節の組織学的変化と組織幹細胞の動態を免疫染色にて解析する。3)顎関節をμCTにより解析する。胎生期ラベリング法の確立し,組織学的評価が順調に進行できている。十分な予備実験を行ったためと考える。1)マウス顎関節における組織幹細胞の局在の探索を胎生期ラべリング法を用いて組織学的に解析する。これらの結果から顎関節症モデルによる組織学的変化と組織幹細胞の動態を解明するため、不正咬合モデルマウスを作製し顎関節症,変形性関節症を惹起させ顎関節の形態異常と組織幹細胞の動態を解明した。方法はマウス臼歯にレジンを添加させ咬合高径の過高させた。このモデル系ラットに胎生期ラベリング法を用いたのち顎関節部を摘出し固定,脱灰後,厚さ5μmの薄切切片を作成し顎関節の組織学的変化および細胞増殖活性(PCNA),細胞死(TUNEL), LRCsの局在の経時的な変化を観察した結果、顎関節後縁に関節軟骨の破壊を認め、PCNA, TUNEL陽性細胞の発現と一致した。また,間葉系幹細胞マーカーであるSTRO-1, CD146抗体を用い蛍光免疫二重染色を施しLRCsと一致するか確認した結果、STRO-1, CD146抗体陽性細胞とLRCsは対照群と比較し有意に減少した。

SAMP8の顎関節は軟骨表面が粗造になり下顎頭の形態変化を認めた。また下顎枝の長さが対照群であるSAMR1と比較し減少した。顎関節症モデルより、STRO-1、CD146抗体陽性細胞とLRCsは対照群と比較し有意に減少した。関節症モデルによる組織学的変化と組織幹細胞の動態を解明する。不正咬合モデルマウスを作製し顎関節症,変形性関節症を惹起させ顎関節の形態異常と組織幹細胞の動態を解明する。方法はマウス臼歯にレジンを添加させ咬合高径の過高させる,あるいはマウス臼歯の抜歯による咬合高径の不足による。このモデル系ラットに胎生期ラベリング法を用いたのち顎関節部を摘出し固定,脱灰後,厚さ5μmの薄切切片を作成し顎関節の組織学的変化および細胞増殖活性(PCNA),細胞死(TUNEL), LRCsの局在の経時的な変化を観察する。また,間葉系幹細胞マーカーであるSTRO-1, CD146抗体を用い蛍光免疫二重染色を施しLRCsと一致するか確認する。靭帯,関節円板,下顎頭損傷モデルには胎生期ラベリング法を行った4週齢マウスから顎関節部を摘出し各部位に損傷を加えたのち,器官培養を行い,組織の再生過程における組織幹細胞の動態を追求し,顎関節部再生過程の特異性を明らかにする。顎関節の組織学的変化および細胞増殖活性(PCNA),細胞死(TUNEL), tenomodulin(腱靭帯の強靭結合組織に発現)について観察する。scleraxis(腱,靭帯の組織幹細胞マーカー)骨代謝関連遺伝子(ColI,osteoponcin, MMP9, MMP13, Osterix)のプローブを使用する。SDF-1, BMP刺激による靭帯,関節円板,下顎頭損傷後の治癒過程に対する作用を明らかにする。炎症性サイトカインの1つであるSDF-1は骨髄や心臓など組織が修復される際の関与が報告されており間葉系幹細胞の損傷部への集積を促進し,集積した骨髄間葉系幹細胞により治癒作用を促進させることが報告されている。靭帯,関節円板,下顎頭軟骨損傷モデルにSDF-1, BMPを投与することにより軟骨損傷部の治癒過程を促進させるメカニズムを明らかにし有効性の検討をする。細胞増殖,細胞死, tenomodulinについて観察しscleraxis,ColI,osteoponcin, MMP9, MMP13, Osterixについても検討する。顎関節再生メカニズムの解明は顎関節症の病態を明らかにする。顎関節疾患染色用一般試薬の予備があり、購入しなかったため。次年度は染色用一般試薬、抗体を購入予定である。
多核細胞である骨格筋が筋線維タイプ変化を生じる機構の解明

本研究は,多核細胞である骨格筋の細胞内物質や情報の共有化のメカニズムについて調べた.その結果,グルコースの細胞内レベルを一定に保つための能動的な輸送システムの存在,ならびに,特異的なタンパク質の発現を細胞内で均一化する機構の存在を示すデータを得ることに成功した.今後,多核細胞の骨格筋が均一の形質を保持する機構において,筋線維全体の形質発現の調節を司るようなシステムの解明が求められる.トレーニングによって形態や機能が変化する可塑性に富んだ骨格筋線維は,他の細胞と異なり複数の細胞核が配置している「多核細胞」である.この特徴は,骨格筋適応のメカニズムを解明する上での重要なポイントである.本研究は,同一の筋線維内のそれぞれの筋核において,細胞質内環境の変化に対する情報の共有化メカニズムの有無について明らかにすることを目的としている.そのための研究モデルとして,in vivo環境下において,細胞質内の物質動態を明らかにする実験モデルの構築を試みた.実験系の構築のために,本研究では細胞内グルコースに着目した.グルコースは解糖系のエネルギー基質として重要な物質であが,これまで,細胞外から細胞内への取込機構を中心に研究が進められ,特定の糖取り込み膜輸送体タンパク質が明らかにされている.その一方,筋細胞内のグルコース拡散・輸送に着目した研究は少なく,その機構は明らかにされていない.そこで,本研究はin vivo条件下において蛍光グルコース誘導体(2-NBDG)をマイクロインジェクションにて筋細胞へ注入し,グリコーゲンレベルが変動する運動前後において,グルコース拡散性を調べた.その結果,筋細胞内におけるグルコースは,比較対象とした複数の蛍光色素よりも拡散性が高い可能性が示された.この結果は,細胞活動に必須の物質を筋線維内で共有するための輸送システムの存在を示唆するものであり,筋線維の形質を維持するための手がかりとなる結果を得ることができた.骨格筋線維(骨格筋細胞)は多核細胞であり,一定の間隔で核が存在する.特定の核が支配する領域を筋核ドメインと呼んでいる.骨格筋線維は,ミオシン重鎖(MHC)のアイソフォームによって大きく速筋や遅筋に分類されている.そして,筋線維タイプごとに収縮特性(収縮速度),代謝特性(エネルギー産生能力)が異なっている.しかしながら,細胞全体が同一の形質を保持するメカニズムは不明である.本研究は,多核細胞である骨格筋細胞が,1本の筋線維において均一な形質発現を支える機構についての手がかりを得たいと考えている.研究申請時では,この目的に対して,逆説的に,遅筋と速筋を同時に発現する骨格筋の作成を試みようと考えていた.このようなハイブリッド線維(同一の筋線維で速筋と遅筋が混在する)が可能であれば,多核細胞の骨格筋が均一の形質を保持する機構において,筋線維全体の形質発現の調節を司るようなシステムは否定されるためである.現在まで,エネルギー代謝の主要な物質であるグルコースの細胞内動態を明らかにする研究モデルの確立とその動態解析を終了している.しかしながら,当初の目的であるハイブリッド線維の存在を検討できるようなモデルを確立するまでには至っていない.トレーニングによって形態や機能が変化する可塑性に富んだ骨格筋線維は,他の細胞と異なり複数の細胞核が配置している「多核細胞」である.この特徴は,骨格筋適応のメカニズムを解明する上での重要なポイントである.本研究は,同一の筋線維内のそれぞれの筋核において,細胞質内環境の変化に対する情報の共有化メカニズムの有無について明らかにすることを目的とした.そのための研究モデルとして,速筋線維に遅筋化を誘導する因子(AMP,PGC1αetc.)を局所的に発現させることで遅筋線維への筋線維タイプ変化を生じさせ,速筋と遅筋が同一の筋線維内で発現する「ハイブリッド筋線維」の作成を目標とした.現在までのところ,筋線維タイプの形質発現に影響する因子を導入するための実験モデルの作成に取り組んでいる.実験系の構築のために,本研究では細胞内グルコースに着目した.グルコースは解糖系のエネルギー基質として重要な物質であるが,これまで,細胞外から細胞内への取込機構を中心に研究が進められ,特定の糖取り込み膜輸送体タンパク質が明らかにされている.その一方,筋細胞内のグルコース拡散・輸送に着目した研究は少なく,その機構は明らかにされていない.そこで,本研究はin vivo条件下において蛍光グルコース誘導体(2-NBDG)をマイクロインジェクションにて筋細胞へ注入し,グリコーゲンレベルが変動する運動前後において,グルコース拡散性を調べた.その結果,筋細胞内におけるグルコースは,比較対象とした複数の蛍光色素よりも拡散性が高い可能性が示された.この結果は,細胞活動に必須の物質を筋線維内で共有するための輸送システムの存在を示唆するものであり,筋線維の形質を維持するための手がかりとなる結果を得ることができた.本研究は,多核細胞である骨格筋細胞が,1本の筋線維において均一な形質発現を支える機構についての手がかりを探ることを目的としている.この研究課題に対して,逆説的に,遅筋と速筋を同時に発現する骨格筋の作成を試みることを目標にして研究をスタートさせた.このようなハイブリッド線維(同一の筋線維で速筋と遅筋が混在する)が可能であれば,多核細胞の骨格筋が均一の形質を保持する機構において,筋線維全体の形質発現の調節を司るようなシステムは否定されることになる.現在までのところ,筋線維タイプの形質発現に影響する因子を導入するための実験モデルの作成に取り組んでいる.

麻酔下のラットにおいて,脊柱僧帽筋を部分的に露出してin vivo環境下の単一骨格筋線維を顕微鏡下に設置した.この条件下において,マイクロインジェクション法により細胞内に対して物質を直接的に導入するモデルを確立した.次に,このモデルの有用性を確認するために細胞内へ蛍光グルコースを注入し,その動態観察を行った.マイクロインジェクション法により2種類の蛍光グルコース誘導体(2-NBDG,2-NBDLG:鏡像異性体)または蛍光色素FITCを筋細胞へ注入した後,それぞれ20分間観察した.その結果,2-NBDGはFITCおよび2-NBDLGと比較して拡散距離が有意に延長した.これらの結果は,筋細胞内におけるグルコースには能動的な輸送(拡散)機構が関与している可能性を示唆するものである.現在まで,エネルギー代謝の主要な物質であるグルコースの細胞内動態を明らかにする研究モデルの確立とその動態解析を終了している.しかしながら,当初の目的であるハイブリッド線維の存在を検討できるようなモデルを確立するまでには至っていない.骨格筋は環境的な要因によって形態や機能が変化する可塑性に富んだ組織である.他の細胞と異なり複数の細胞核が配置している「多核細胞」である.この特徴は,骨格筋適応のメカニズムを解明する上での重要なポイントである.本研究は,同一の筋線維内のそれぞれの領域において,細胞質内環境の変化に対する情報の共有化メカニズムの有無について明らかにすることを目的とした.はじめに,骨格筋細胞において,細胞全体が同一の形質や機能を保持するためには,細胞内環境を均一化するための物質輸送機構の存在が必要であると考えた.そこで,エネルギー基質として重要なグルコースに着目して,骨格筋細胞内の拡散・輸送システムについて検証した.実験にはWistar系雄性ラットの脊柱僧帽筋を用いた.麻酔下において,マイクロインジェクション法により2種類の蛍光グルコース誘導体(2NBDG,2NBDLG, :鏡像異性体,MW:342)と蛍光色素FITC(MW:389)またはRhodamine B Dextran(MW:70,000)を筋細胞へ注入した後,それぞれ20分間観察した.筋線維内分布の広がり(分散)の経時変化から拡散速度を評価した.その結果,蛍光Dグルコース2NBDGの線維内の拡散速度は,蛍光Lグルコース2NBDLGよりも高値を示した.また,2NBDGは分子量の近いFITCや高分子量Rhodamine B Dextranと比較しても,拡散速度は有意に高かった.本研究の結果は,分子量の違いだけではなく,グルコース構造によって筋細胞内の拡散動態が異なることを示唆している.このことは細胞全体が同一の形質や機能を保持する機構の存在を示唆するものであるが,本研究は,その機序を解明するには至らなかった.本研究は,多核細胞である骨格筋の細胞内物質や情報の共有化のメカニズムについて調べた.
アイヌ語アーカイブを対象としたEnd-to-End音声認識の研究

我が国における代表的な消滅危機言語であるアイヌ語を対象として、音声認識の研究を行った。アイヌ語アーカイブを構築している博物館から音声データの提供を受けて、発話の区分化と音素及び単語の系列との対応付け(アノテーション)を行った。アイヌ語の専門家である研究分担者と議論しながら、認識の単位を設計した。近年研究が進展している深層学習に基づくEnd-to-Endモデルに基づいて認識システムを構築した。これは、単語辞書や複雑な認識プログラムを必要とせず、音響モデルや言語モデルを内包するリカレントニューラルネットワーク(LSTM)のみで構成し、音声(音響特徴量)から音素/単語列を直接写像するものである。本研究では、音素単位・単語単位のモデルに加えて、サブワード(ワードピース)単位のモデルも学習し、比較及び統合を行った。音素単位認識率では音素単位のモデルが、単語単位認識率ではワードピース単位のモデルが、最も高い精度を得た。両者の特長を融合するために、End-to-Endモデルの枠組みで、それらのマルチタスク学習を導入した。その結果、対象話者2名という条件であるが、単語単位認識率85%(音素単位認識率95%)の精度を実現した。音声認識誤りのパターンを分析し、今後の改善のための方策を検討した。また、比較的データ量の多い話者を対象として、End-to-Endモデルに基づいて音声合成も試みた。音声認識・合成ともにアイヌ語においては初めての事例である。アイヌ語アーカイブの2名の話者を対象として、単語単位認識率85%(文字単位認識率95%)の精度の音声認識を実現した。これは期待以上の精度であり、アーカイブのタイムスタンプ付与の自動化には十分であると考えられる。これに加えて、音声合成も試作した。話者数を増やし、多様なデータを対象として、音声認識モデルを発展・評価する。その際に、日本語の転移学習や日本語訳とのマルチターゲット学習なども検討する。音声合成についても改善を図る。研究に必要なパソコンなどの機材が今年度は現有のものでまかなえたためで、来年度に購入する予定。
真菌ssグルカンの簡易検出法の作製

深在性真菌症の補助診断として用いられているss-グルカン検出法の改良を目指して、無脊椎動物由来のss-グルカン認識タンパク(BGRP)及びC型レクチンのdectin-1のss-グルカン結合活性を検討し、ss-グルカン構造特異性及び検出感度などの観点から真菌ss-グルカンの検出に適したBGRP類を選抜した。更に、BGRPの発現法の検討、ELISA法やイムノクロマト法での検出感度向上を目指した。実験動物モデルにおいて、血中ss-グルカンの検出を試み、微量ss-グルカンが検出可能であることが示された。(1→3)-β-D-ルカンBGは主に真菌細胞壁に含まれる多糖体である。BGは免疫賦活活性を有し、抗悪性腫瘍薬として臨床応用されている。また、深在性真菌症診断における重要な血中マーカーでもある。特異性が高く、簡便なBG検出法を開発する目的で、無脊椎動物である昆虫のβ-グルカン認識タンパク(BGRP)に着目し、その構造特異性を検討した。数種類の昆虫の幼虫よりRNAを抽出し、RT-PCRによりBGRPのcDNAを得た。発現ベクターに挿入し、大腸菌または293T細胞での発現により各BGRPを得た。各種BGへの結合活性は、固相化BGにBGRPを反応させ、HRP標識2次抗体の結合により評価した。評価したBGRPのうち特に結合特異性の異なった二種類のBGRPについて更なる検討を行った。アルカリで前処理し、高次構造を変化させたBGや、(1→6)-β-D-グルカンとの結合性を評価した。また、これらBGRPを用いて各種BGの測定を行った。本研究で作成したBGRPのアミノ酸配列は互いに高い相同性を有していた。抗腫瘍性BGのソニフィラン(SPG)への結合特異性に基づき、BGRPは二種類に大別できた。SPGに結合した鱗翅目由来のB-BGRPはSPGのアルカリ処理後に結合しにくくなり、SPGに結合しなかった鞘翅目由来のT-BGRPはアルカリ処理SPGと結合した。以上の結果から今回作成したBGRPにはSPG結合性に違いがあることがわかった。これらのBGRPの結合性がSPGのアルカリ処理で変化することから推測されるようにBGの高次構造の違いをBGRPが認識することを示唆している。また、BGRPの結合性の違いを用いて、起源や構造の異なるBGを特異的に識別できる可能性が示された。【目的】(1→3)-β-D-グルカン(BG)は主に真菌細胞壁に含まれる多糖体である。前年度のELISA法によるBGRP結合結果を参考にイムノクロマトグラフィー(IC)法の構築を行なった。【方法】3種類の昆虫の幼虫より得たBGRPのcDNAを発現ベクターに挿入し、大腸菌及び293T細胞での発現により各BGRPを精製した。まず、金コロイド標識法によりBGに結合したBGRPを可視化し、固相化BGにBGRPを反応させ結合性を評価した。次に、ビオチン標識BGRP-Fcを作製し、ストレプトアビジンペルオキシダーゼと発色基質との組み合わせにより高感度検出系の作成を試みた。評価したBGRPのうち特に結合特異性の異なった2種類のBGRPについて特異性の再現を行った。【結果】抗腫瘍性BGのソニフィラン(SPG)への結合特異性に基づき、BGRPは2種類に大別できるが、SPGに結合した鱗翅目由来のB-BGRPはSPGのアルカリ処理後に結合しにくくなり、SPGに結合しなかった鞘翅目由来のT-BGRPはアルカリ処理SPGと結合した。またBGの分岐度の違いによって、B-BGRPとT-BGRPの反応性が異なることが示された。金コロイド標識法では、十分な感度が得にくかったが、ビオチン標識BGRPの結合でng/mlオーダーの検出が可能になった。【結論】以上の結果から今回作成したBGRPにはBGの分岐度と高次構造の違いで反応性が大きく異なり、BGの3重らせん構造への反応性が高いことがわかった。血中標的物質を検出するための前処理法によっては反応性が大きく異なることが明らかになった。次年度は血中検体の検出が可能であるか、その測定条件も含め動物モデルなども用いて検討する。真菌症診断の精度・利便性を高める目的で真菌β-D-グルカン(BG)の高特異性・高感度・簡便な測定法の開発を目指した。

真菌多糖の血液診断キット(イムノクロマトグラフィー、ELISA)を試作し、真菌感染動物モデル試料中のBG検出を行い、実用性を評価した。3種のBGRPタンパク(Bm、Pi及びTcBGRP)を大腸菌発現系により大量作成し、ビオチン標識体を作製した。BGRPの未標識体とビオチン標識体との組み合わせによりBGを挟むサンドイッチELISAのシステムを応用した検出系を作製した。イムノクロマトグラフィー(IC)の試作品として、各種BGRPをメンブランモジュールに固定化した後、BGを作用させ、ビオチン標識BGRP及びStreptavidin-HRPO及びTMBでBG検出する系を構築した。BmBGRP及びPiBGRPは試料中に含まれるSchizophyllanに反応し、BGの存在をスポット状に表すことが出来たが、TcBGRPでは全く陽性反応が認められなかった。TcBGRPはSchizophyllanでなく、無分岐構造の(1→3)-β-D-グルカンには反応することからICでもその特異性が維持されていることが判明した。真菌感染マウスモデルとして、Schizophyllanを投与したマウスの血漿を経時的に採取し、ELISAで血漿中BGのモニタリングを試みた。尾静脈投与したBGについては23分後にピークを示し、24時間後には約90%が血中から消失することが明らかとなった。100ng/mlオーダーの濃度のBGが血中に存在する場合は、本ELISA法によっても十分BGを検出可能であることが示された。BGRPの作製法の確立、各種BGの反応特異性の再現、高感度検出を目的としたBGRP標識など、ほぼ計画通り進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。野生型マウス、dectin-1KOマウス、及び補体受容体KOマウスを用い、精製多糖体、菌体(生菌、死菌)投与による感染モデルマウスを作製する。経時的部分採血により得られた感染マウス血中の遊離BGを検出する。本検出には可溶型dectin-1、23年度の検討で候補となった昆虫由来BGRP及びマウスBG mAb、を用いて検出感度及び特異性の比較を行い、高感度、高特異性検出法としての有用性を評価する。
抗リン脂質抗体症候群の流産モデルマウスの作成

本研究では抗リン脂質抗体症候群患者(APS)で確認される自己免疫性補体活性化が、APSの主症状である流産の発症と関連することや、APSから帰納して不育症や習慣流産一般において同様の機序があることを示した。APSの患者血清で高度な補体活性化が認められ、それが補体C1qに対する自己抗体(抗C1q抗体;aC1q)の存在と相関するという知見は研究者が解明した(科研費研究番号25461466 )。病原性を有するaC1qは、陰性荷電リン脂質に結合したC1qが構造変化をきたし表出するエピトープを標的として補体活性化を促す。aC1qは、APS患者(APS)・原因不明の不育症患者(RPL)において、非APS膠原病患者(CTD)や健常人(HC)に比べ高率、高力価に発現していることを確認した。また、aC1q陽性例では補体C3が低値で補体活性化と相関していた。次に、流産におけるaC1qの関与を動物モデルで検証した。8-12週齢の妊娠BALB/cマウスにマウスモノクローナルaC1q(JL-1:500μg/kg)、マウスコントロールIgG(500μg/kg)、またはPBSを妊娠8、12日目に経尾静脈的に投与し、妊娠16日目において有意な胎仔吸収率の亢進、胎仔/胎盤重量の低下、血清C3a値の上昇、胎盤組織への補体関連蛋白(C1q,C3,C4d)沈着の亢進を認め、血清C3a値と流産率は逆相関関係を示した。これらはいずれも、抗C5a受容体抗体の前投与でコントロール群と同程度に改善した。血清C1q値はJL-1投与群で軽度上昇する傾向にあったが有意差は認めなかった。これらから、aC1qは習慣流産における新たな病原性自己抗体である可能性が示唆され、その存在は補体系の活性化を介し胎盤不全を惹起しうると考察され、新たな治療ターゲットおよび病態マーカーになる可能性がある。抗リン脂質抗体症候群(APS)は習慣流産をその主要な病態像として有するが、研究者はAPS患者での検討から、補体活性化がAPS流産の一因であると考え、APS患者を含めた習慣流産患者に高率に補体古典経路第1蛋白(C1q)に対する自己抗体が出現していることを発見した。本研究では抗C1q抗体を投与しマウス流産モデルを作成する。H28年度はマウスモノクロナル抗C1q抗体であるJL-1をbalb/cマウス, C57BL/6マウスに投与してその効果を確認した。投与量・スケジュールはAPS患者血清をマウスに投与する既存の「APSモデルマウス」を参考にして、500μg/kgを胎盤プラグ確認をday0として、day8,12に尾静脈より投与して、day16に屠殺して流産を評価した。その結果、JL-1投与群はコントロール抗体投与群に比べ、胎仔数、胎盤重量のいずれも有意に低下し、胎仔吸収率が有意に上昇した。また、補体経路活性化に伴い出現するペプチドであり炎症惹起作用を有する穴フィラトキシンである血中C3a濃度の上昇を認め、胎盤病理においてC1q, C3, C4dの沈着を有意に亢進させた。これらからJL-1は胎盤局所及び全身の補体系活性化を促し、その結果として流産をきたすと考えられた。また、抗C5a受容体抗体の投与は流産を回避させ、胎仔重量の回復も認められ、抗補体治療が効果的に流産を抑制することが示唆された。positiveな結果が出ており当初の計画以上に進展している。本研究では、すでに先行する研究の結果として、産科的抗リン脂質抗体症候群や原因不明の不育症患者といった自己免疫的機序が背景にあると想定される流産患者において、有意に補体C1qに対する自己抗体(抗C1q抗体)が出現していることを横断的検討で解析している。今回、本研究においては、流産における抗C1q抗体の関与を動物モデルで示すために、8ー12週齢の妊娠BALB/cマウスにマウスモノクローナル抗C1q抗体(JL-1:500μg/kg)、マウスコントロールIgG(500μg/kg)、またはPBSを妊娠8日目および12日目に経尾静脈的に投与し、妊娠16日目における胎仔吸収率、胎仔重量、胎盤重量、血清C3a値、胎盤における補体沈着について各群間で比較した。また同様の検討を、抗補体活性化抗体(抗C5a受容体抗体)を前投与して行った。その結果、JL-1投与群では各コントロール群と比較して、胎仔吸収率が有意に高く(p < 0.01)、胎仔および胎盤重量が有意に低値で(p < 0.05)、血清C3aは有意に高値を認めた(p < 0.01)。血清C3a値と流産率は逆相関の関係を示した。また、JL-1投与群において、胎盤組織において広範な補体沈着を認めた。さらに、抗マウスC1q抗体投与群におけるこれらの変化は、抗C5a受容体抗体の前投与によりコントロール群と同程度に変化した。これらのことから、抗C1q抗体は習慣性流産における新たな病原性自己抗体である可能性が示唆され、その存在は補体系の活性化を介して胎盤不全を惹起しうると考察している。

予定していたより研究の進展が明らかである。当初の仮説通りに抗C1q抗体を用いた流産モデルを作成することができた。今後は論文投稿を進めていき、また解析した結果について、周辺領域も含めて病態理解を進める予定である本研究では抗リン脂質抗体症候群患者(APS)で確認される自己免疫性補体活性化が、APSの主症状である流産の発症と関連することや、APSから帰納して不育症や習慣流産一般において同様の機序があることを示した。APSの患者血清で高度な補体活性化が認められ、それが補体C1qに対する自己抗体(抗C1q抗体;aC1q)の存在と相関するという知見は研究者が解明した(科研費研究番号25461466 )。病原性を有するaC1qは、陰性荷電リン脂質に結合したC1qが構造変化をきたし表出するエピトープを標的として補体活性化を促す。aC1qは、APS患者(APS)・原因不明の不育症患者(RPL)において、非APS膠原病患者(CTD)や健常人(HC)に比べ高率、高力価に発現していることを確認した。また、aC1q陽性例では補体C3が低値で補体活性化と相関していた。次に、流産におけるaC1qの関与を動物モデルで検証した。8-12週齢の妊娠BALB/cマウスにマウスモノクローナルaC1q(JL-1:500μg/kg)、マウスコントロールIgG(500μg/kg)、またはPBSを妊娠8、12日目に経尾静脈的に投与し、妊娠16日目において有意な胎仔吸収率の亢進、胎仔/胎盤重量の低下、血清C3a値の上昇、胎盤組織への補体関連蛋白(C1q,C3,C4d)沈着の亢進を認め、血清C3a値と流産率は逆相関関係を示した。これらはいずれも、抗C5a受容体抗体の前投与でコントロール群と同程度に改善した。血清C1q値はJL-1投与群で軽度上昇する傾向にあったが有意差は認めなかった。これらから、aC1qは習慣流産における新たな病原性自己抗体である可能性が示唆され、その存在は補体系の活性化を介し胎盤不全を惹起しうると考察され、新たな治療ターゲットおよび病態マーカーになる可能性がある。SLEモデルマウスであるMRL/lprマウスは加齢に伴い、抗C1q抗体を産生することが知られている。平成29年度は同マウスよりモノクロナル抗C1q抗体を同マウスより精製し、2次的にマウスに投与することによってJL-1と同様の効果が得られるか確認する。また、APSで特徴的な補体調節因子異常(H因子低下など)を加味してモデルを作成し(例えばH因子KOマウスに抗C1q抗体投与)、H28年度に作成したモデルに対して追加的な効果やAPS重症例で認められるような胎盤及び他臓器への血栓症の合併があるか確認する。すでに予定していた抗C1q抗体を用いた習慣流産(不育症)モデルマウスの作成を行い、抗C1q抗体が補体活性化を介して胎盤不全を惹起し、流産や胎仔発育不全を来す可能性があることを示した。今後は、より詳細な抗C1q抗体の存在により活性化される補体活性化機構や補体活性化の母胎への影響について解明を進める
パーソナル・ネットワーク分析の観点からのイノベーションの普及過程の解明

医薬品会社によって創り出されたイノベーションである「新薬」の普及過程には、採用者である医師のパーソナル・ネットワークが重要な役割を果たしている。本研究では新薬普及期間の医師のパーソナル・ネットワークの分析を行うとともに、その分析結果の解釈、医薬品の普及過程における医薬品会社のMRの活動の究明を、医薬品会社へのインタビューを通じて行った。本研究の目的は、パーソナル・ネットワーク分析を用いてイノベーション普及のメカニズムを解明することにある。本年度は初年度にあたり、調査対象である医薬品業界の最近の業界動向について調査を行うとともに、本調査の目的を達成するための適切な調査条件と調査方法について検討を加えた。本研究では新薬というイノベーションの普及過程においてMR(医薬情報担当者)が重要な役割を果たすという仮定のもと、新薬が普及する過程でのMRのパーソナル・ネットワークの調査・分析の準備を進めた。文献・資料調査ならびに医薬品企業へのヒアリングから、MRのパーソナル・ネットワーク調査を実施するにあたりつぎのような課題が明らかになった。医薬品の普及に影響を与える要因はひとつではない。したがって新薬が普及する過程においてMRの情報提供活動とは別の要因が普及に大きく影響している場合を避け、調査対象とする新薬を慎重に選ぶ必要がある。また、新薬の普及期間中に研究対象となるMRグループに人の移動がある場合はネットワークの分析する際にその影響を配慮する必要があると言える。そして医薬品会社に医薬品普及のためのパーソナル・ネットワーク作りの戦略的含意を提示するためには、各MRの医薬品普及への貢献度の測定方法も慎重に検討する必要がある。調査の対象となる新薬の特定や、新薬普及の成果としての各MRのパフォーマンスのデータ提供など、医薬品会社の十分な理解と協力が必要不可欠である。そこで、イノベーションの普及過程に関する先行研究を精読するとともに、ネットワーク分析による成果とネットワークを構成する個々のパフォーマンスとの関連性の解明を試みる先行研究を精読し、質問項目を作成した。アンケート実施の際には質問対象となる新薬の普及に影響した諸要因を検討し、質問項目を再調整する必要が生じると考えられる。前年度に行われた医薬品企業への面談調査の実施を含む研究の結果、医薬品会社のMRによるパーソナル・ネットワークの調査から有益な情報を得るためには、まずはMRが医薬品の情報やデータのやり取りを行う医療従事者のパーソナル・ネットワークの分析を行う必要があるという結論に至った。医薬品を使用することで得られた情報やデータが蓄積されることで医薬品のさらなる普及へとつながると仮定するならば、医療従事者の間で情報やデータがどのように形成され、やりとりされるのかを明らかにすることは、医薬品普及のメカニズム解明に不可欠であると言えよう。そこで医療従事者のパーソナル・ネットワークについて、つぎの手順で分析を行った。まずは医薬品の普及に影響を与える要因のひとつが医学会の各領域で発表される学術論文であると捉え、ある特定の専門領域において影響力があると考えられる学術誌を特定し、その学術誌の中で特定の医薬品の研究を行っている論文を抽出した。そしてその論文の著者データを用い、論文執筆者が形成するパーソナル・ネットワークを分析した。共著者データを用いたパーソナル・ネットワーク分析の有用性については筒井(2015)において発表しているが、特定の医薬品の普及に影響を与える論文ならびにパーソナル・ネットワークを扱うためにはデータの抽出方法をより慎重に行う必要があるという課題を残した。そのため本研究では、ある医薬品に特定し、その普及に影響があると考えられる論文と共著者データを慎重に絞込みをした上で、研究者間のパーソナル・ネットワーク分析を行った。上述の分析の結果、ある医薬品の普及の促進に影響を与える人物ならびに人々の関係が発見された。これらの分析結果について医薬品の普及に関わる企業や人物と意見の交換を行うことで研究の次の段階へと展開させることが今後の課題である。企業調査の結果、2つの理由で医薬品会社のMRへの調査が遅れている。1つ目はMRが扱う情報やデータを形成しやりとりする立場にある医療従事者のパーソナル・ネットワーク分析を行う必要が高まったためである。ふたつめの理由は、医薬品会社や医療従事者からの情報のアクセスの問題である。本研究の研究を進める上でも、研究結果が妥当であるか客観的に判断を仰ぐためにも、医薬品会社や医療従事者の協力を得る必要である。しかし(医薬品業界に限らず一般的に企業は)企業組織内部の様々な情報はもちろんのこと、医薬品普及についての戦略的意思決定、医療従事者自身の見解を、外部者である研究者に提供できる範囲には制約があるということが実感である。そこで、まずは一般に公表されている情報を用いた研究を行った。研究の結果、医薬品普及に影響のある情報提供者であると考えられる人々(論文の著者)のパーソナル・ネットワークの中には、医療従事者だけでなく医薬品会社の関係者も含まれていた。筒井(2015)においても学術論文の共著者分析から医薬品会社の関係者が浮かび上がるという結果を得られたが、筒井(2015)よりもより慎重にデータを吟味した本研究の結果でも同様に医薬品会社の関係者が浮かび上がってきた。そのため、研究前に予想していたより医薬品会社から多くの協力を得られなかったとしても、一般に公開されている情報を用いた分析であっても学術的貢献を得ることができると想定している。最終年度となる本年度は、前年度以前からの調査を含めた3つの領域からそれぞれひとつずつ、現在既に市場に普及している医薬品を選びその普及過程について、情報をやりとりしていると想定される医療従事者たちによるパーソナル・ネットワークの分析ならびにMRの情報収集活動の調査を実施した。医療従事者のパーソナル・ネットワークについては、医薬品を採用する医療従事者に影響力があると想定される学会誌の論文データからネットワークの描画、分析を行った。

2つの医薬品については医薬品会社へのインタビューを実施し分析結果の妥当性の確認ならびに分析結果の解釈の聞き取りを行った。1社の医薬品会社の了解を得て学会報告した研究では、普及期間を前期と後期に分けた上で分析を行った。その結果、形成される多数のネットワークの各ネットワークに「影響力のある人物」が属していることが前期において顕著に見られた。また、論文に付与されたキーワードを分析することで、医薬品の普及過程における研究内容の変容、研究グループ別の研究テーマの違いを明らかにした。普及過程におけるMRの情報収集活動については、受け入れ可能な医薬品会社において調査を行った。医薬品の普及に成果をあげるMRは概して大きなパーソナル・ネットワークを形成している。未発表の研究成果、特にMR調査の研究結果については、医薬品会社に開示の許可を得られるよう協議を行い必要な場合は追加調査を実施した上で、次年度以降に公表する予定である。本研究では医療従事者の情報や知識の蓄積と共有に注目してきたが、医薬品普及には既存の医薬品や治療方法の影響も考察する必要があると考えられる。平成29年に採択予定である、課題番号17K03983「既存市場へイノベーションが普及する過程における製品価値と採用者ネットワークの解明」にて取り組む予定である。医薬品会社によって創り出されたイノベーションである「新薬」の普及過程には、採用者である医師のパーソナル・ネットワークが重要な役割を果たしている。本研究では新薬普及期間の医師のパーソナル・ネットワークの分析を行うとともに、その分析結果の解釈、医薬品の普及過程における医薬品会社のMRの活動の究明を、医薬品会社へのインタビューを通じて行った。本研究の目的達成のためには調査企業協力のもとオリジナルデータの収集・分析を行う必要がある。かねてよりヒアリング、インタビューを実施してきた企業の状況が変化したため当該企業において本研究を行わず、新たに別の企業へ調査交渉を行うこととなった。来年度も引き続き一般に公開されている情報を用いて医薬品の普及に影響があると考えられる情報を提供する人々のパーソナル・ネットワークを分析し、そのネットワーク内での医薬品会社の関係者の位置づけを検討する。また、医薬品会社や医療従事者の協力から情報の利用の許可が得れるならば、それらの情報も同様にパーソナル・ネットワークの分析に活用する。医薬品会社や医療従事者の協力をどれほど得ることができるかが今後の研究の展開に大きく関わってくると考えられる。したがって医薬品会社や医療従事者の協力の程度が小さい順に、今後の研究の推進方法を述べる。(i)一般に公開されている情報から医薬品の普及に影響を与える情報を提供していると考えられる人々のパーソナル・ネットワークの分析を行い普及のメカニズムを解明する。
意味空間への情報マッピングに基づくクロスメディア検索に関する研究

本研究では、質的に異なるマルチメディア・コンテンツを意味空間と呼ばれる仮想的な空間にマッピングすることにより、コンテンツの意味に基づく検索を可能とする手法について研究を行い、キーワードから画像コンテンツや映像コンテンツを検索可能とするシステムを構築し、良好な評価結果を得た。また、ユーザの嗜好に適応可能な検索技術やコンテンツの高速検索技術についても研究開発を行った。1.高精度なクロスメディア検索モデルの開発マルチメディア・コンテンツの特徴量(たとえば、画像の色やテクスチャ等に関する特徴量)とコンテンツに付与された言語的なメタ情報との間の相関関係を正準相関分析に基づき学習することにより、メタ情報の付与されていない未知コンテンツに対する意味を推定するモデルに関し研究開発を行った。また、このモデルの高精度化として、サポートベクターマシン等で用いられているカーネル特徴空間上で特徴量とメタ情報との相関を推定するカーネル正準相関分析に関し検討した。2.言語・画像メディア間のクロスメディア検索上記で研究した正準相関分析に基づくクロスメディア検索モデルを用いて、与えられたキーワードからそのキーワードに関連した画像を検索する言語・画像メディア間のクロスメディア検索システムを試作した。評価実験では、Corel画像データベースから抽出したカラー写真画像1000枚を用い、特徴量としてはLUV色特徴量を用いた。学習データに対する精度はきわめて高いが、未知データに対しては十分な精度が得られなかったため、今後、カーネル特徴空間上でのモデルを用いた手法で評価を行う。3.言語・映像メディア間のクロスメディア検索映像内の字幕(テロップ)を解析することで、与えられた検索質問キーワードが出現する映像シーンを高精度かつ高速に検索する手法について研究開発を進めた。開発した手法では、検索キーワードに含まれている文字が映像内のどの字幕に存在しているかを字幕内の文字画像特徴量と検索キーワードに対応する文字画像特徴量との距離計算に基づいて決定する。文字画像特徴量は多次元ベクトルで表現されるため、高速な検索を行うために各字幕画像特徴量を多次元索引化することで、検索キーワードの文字画像特徴量との距離を近傍検索し、検索キーワードが出現する映像シーンを高速に検索するシステムを開発した。1.高精度なクロスメディア検索モデルの研究開発マルチメディア・コンテンツから得られる特徴量とコンテンツに付与されたメタ情報との間の確率的相関関係を学習することにより、メタ情報の付与されていない未知コンテンツを意味空間上にマッピングする手法として、サポートベクターマシンで用いられているカーネル関数を導入したカーネル正準相関分析を用いた特徴量とメタ情報間の相関学習に関し検討を進めた。また、カーネル正準相関分析のプログラム開発を行い、次年度以降に対する予備的な実験を行った。2.クロスメディア検索のユーザ適応化技術の研究開発マルチメディア・コンテンツ検索やクロスメディア・コンテンツ検索では、ユーザごとに期待される検索結果が異なると考えられるので、ユーザからのフィードバック情報に基づき、検索システムをユーザに適応化する技術に関し研究を行った。今年度は、コンテンツ間の距離を楕円体距離を用いて定義する場合に関して、フィードバック情報から距離計量行列を学習する手法に関して検討し、プログラム開発を行った。また、作成したプログラムを用いて、ユーザの感性に基づき画像コンテンツを分類した結果から、楕円体距離の距離計量行列を学習することにより、高精度な類似画像検索を行うシステムを開発した。3.クロスメディア検索に向けた高速検索技術の研究開発マルチメディア・コンテンツ検索やクロスメディア・コンテンツ検索では、多くの場合、コンテンツを特徴量の多次元ベクトルで表現するため、多次元ベクトルの高速検索技術に関して研究を進めた。今年度は、楕円体距離に基づく多次元ベクトルデータの高速検索に関し、距離計量行列をコレスキー分解した結果を用いて検索対象となるベクトルデータをインデキシングすることにより、コンテンツを高速検索する手法を開発した。また、開発した手法を、大量の画像データを用いた類似画像検索実験により評価し、良好な結果を得た。1.高精度なクロスメディア検索モデルの研究開発昨年度より、カーネル正準相関分析に基づき、コンテンツ特徴量とメタ情報間の相関関係を学習するクロスメディア検索手法について研究してきた。この手法を言語メディアと画像メディア間の検索に適用し評価を行った。この結果、単なる正準相関分析に基づく方法よりも、カーネル正準相関に基づく手法のほうが、高い精度を得られることを確認した。2.クロスメディア検索に向け高速検索技術の研究開発3.映像メディアに対する検索技術の研究開発映像データからの字幕領域抽出手法、および、字幕の文字画像特徴量と検索キーに対応する文字画像特徴量との間の距離に基づき、キーワードから映像シーンを検索する手法の研究開発を行った。3時間の映像データおよび91単語の検索キーを用いた評価実験において99.59%の平均適合率を達成することができた。1.高精度なクロスメディア検索モデルの研究開発マルチメディア・コンテンツから計算的に得られる種々の特徴量とコンテンツに付与されたメタ情報との間の相関関係を、カーネル正準相関分析により学習する手法について研究を進め、本手法を言語メディアと画像メディア間のクロスメディア検索に適用した。キーワードと画像特徴量との間に高い相関関係が存在する場合には、キーワードに基づき対象の画像コンテンツを高い精度で検索することができるようになった。2.映像メディア・音楽メディアに対する検索技術の研究開発映像中の字幕の文字画像特徴量と検索キーに対する文字画像特徴量との間の距離に基づき、キーワードから映像シーンを検索する手法について研究を行った。文字画像特徴量を多次元索引化することにより、距離計算を高速化することができた。

また、音楽検索に関しては、ハミングを入力キーとし、距離尺度にEarth Mover's Distanceを用いた類似音楽検索手法について研究を進め、500曲のMIDIデータを対象に、提案手法の評価を行ったところ、従来手法よりも高い検索精度を達成することができた。