hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不斉アザディールス・アルダー反応を用いるトロパンアルカロイド類の合成

含窒素化合物は、医薬品を始め農薬・重合体・機能性材料などに不可欠な化合物であり、その中には、窒素原子が不斉炭素に直接結合しているものが多数ある。その上、その立体配置が機能と密接に関連している例が多い。従って、不斉中心を持つ含窒素化合物の合成法の開発は極めて重要な研究課題である。この中でも最も重要な反応の一つにアザDiels-Alder反応がある。イミ'ンとジエンとのアザDiels-Alder反応は置換ピペリジン誘導体を構築する有用な手法の一つである。これまでに、本反応を立体選択的に促進する触媒系は数例報告されているものの何れも問題が残されており、より活性の高い触媒開発が必要であった。最近、当研究室ではニオブ(V)塩と多座配位BINOL誘導体から得られる新規Lewis酸触媒が、イミンやメソエポキシド、メソアジリジン等に対する立体選択的反応に有効であることを明らかにした。そこで現在、前述のニオブ触媒系を改良することによる高立体選択的アザDiels-Alder型反応の開発を目指して研究を行っている。今年度は、ニオブ(V)アルコキシドと三座配位型BINOL誘導体とから調製される光学活性ニオブ触媒を用いて、イミンとDanishefskyジエンとのアザDiels-Alder反応の最適化を行ったところ、最高96%eeという極めて高い立体選択性で目的物が得られることを見いだした。本反応は芳香族アルデヒド由来のイミンのみならず、脂肪族アルデヒド由来のイミンに対しても高選択的に進行した。また、本反応を応用することにより、天然物プルカロイドである(+)-Anabasineの不斉全合成にも成功した。本手法は様々な光学活性ピペリジン誘導体の効率的合成法提供できると考えられる。含窒素化合物は、医薬品を始め、農薬・重合体・機能性材料などに不可欠な化合物であり、その中には、窒素原子が不斉炭素に直接結合しているものが多数ある。従って、不斉中心を持つ含窒素化合物の合成法は極めて重要であり、中でも最も重要な反応の一つにDiels-Alder反応がある。これまでに、本反応を立体選択的に促進する触媒系は数例報告されているものの、いずれも問題が残されており、より活性の高い触媒開発が必要である。最近、当研究室ではニオブ(V)塩と4配位BINOL誘導体から得られる新規Lewis酸触媒がメソエポキシドやメソアジリジンの開環反応に有効であることを明らかにした。今年度では前述のNb(V)触媒系をDiels-Alder型反応に用い、同反応を従来にはない高い選択性で促進する新合成法の開発を目指して研究を行った。今年度は上述のDiels-Alder型反応の基礎研究を行い、本反応における触媒となるNb(V)に対して有効なニオブ塩・配位子の組み合わせ(ニオブ源、配位子の置換基やハプト数など)を検討した。反応成分であるジエノフィルやジエンをそれぞれ、イミンやDanishefskyジエンとし、反応条件、特に反応溶媒・温度などの検討も行った。現時点で上記の研究より見いだした新規反応系を適用すると、目的化合物が高収率かつ高ジアステレオ選択性をもって得られることを明らかにしている。
記憶学習時におけるAMPA受容体の動態解析

グルタミン酸は哺乳類の中枢神経系における主要な興奮性神経伝達物質であり、その速いシナプス伝達はAMPA受容体により担われている。近年、主にスライス標本を用いたin vitroの解析により、GluR1サブユニットを含んでいるAMPA受容体が神経活動依存的にシナプスへ移行することが、シナプス可塑性において中心的役割を果たすことが示唆されている。しかし、in vivoにおけるAMPA受容体の動態に関しては、ほとんど明らかにされていない。本研究は、申請者らが開発したGFP融合GluR1タンパク質(GFP-GluR1)を神経活動依存的に発現するトランスジェニックマウス[Matsuo et al., Science (2008)]を用いて、主にAMPA受容体の動態を様々な観点から解析を行い、記憶学習のメカニズム解明に努めるものである。平成20年は研究初年度ということでまず、研究代表者が平成20年3月まで所属していたThe Scripps Research Institute (La Jolla, CA, USA)より本研究に用いるトランスジェニックマウスを正式手続きを経て輸入した。更に、動物飼育施設での微生物検査基準を満たすために、これらのマウスより受精卵を得て、クリーンなマウスに移植を行い、クリーンなマウスの作製を行った。また、藤田保健衛生大学・総合医科学研究所内に新たな動物飼育・実験施設の設置工事が行われた。これらの諸手続き、`操作、工事などに予想以上に時間を費やしたため、研究計画は多少遅れている状況であるが、トランスジェニックマウスの繁殖、予備実験が進行中である。
網膜色素上皮細胞に対する酸化ストレスとCTGFおよびMMPとの関連

低酸素-再酸素化およびパラコート添加という2種類の酸化ストレス負荷を培養網膜色素上皮細胞に負荷すると、CTGF及びMMP2の発現が上昇した。次に、強い血管新生作用をもつVEGFの発現が、網膜色素上皮細胞内で酸化ストレス負荷により影響されるか検討したところ、VEGFも酸化ストレス負荷にて発現上昇しており、これらの分子の相互作用により、脈絡膜新生血管が伸展する可能性が示唆された。次いで網膜への酸化ストレス負荷動物モデルの作成と、その動物を用いたin vivoでのCTGFの発現変化を検討した。網膜への酸化ストレス負荷は、ローズベンガルを尾静脈から投与し、後に強照明を与えてから暗室にもどす系を採用した。ローズベンガルの投与量は20mg/kgとし、負荷する光の照度と、暗室にもどしてから網膜切片を作成するまでの時間の検討を、酸化ストレスマーカーであるHO-1(hemeoxygenase-1)の発現変化をみながら行った。その結果、600ルクスの照度で、暗室飼育下30分でHO-1の発現上昇が有意に認められたことから、この系を採用した。この系を用いてICRマウスにストレスを負荷し、網脈絡膜を回収してRT-PCRを行ったところ、CTGFの発現上昇が確認された。免疫組織化学にてCTGF分子の網脈絡膜組織内での発現部位を確認したところ、網膜色素上皮細胞と脈絡膜血管内皮細胞に染色が認められた。CTGFは神経節細胞及び内網状層にも弱い発現を認めた。これらの部位の発現はストレスを加えていない眼球では認められなかったことから、酸化ストレスによるCTGFの誘導が網膜色素上皮細胞ならびに脈絡膜血管周囲で生じ、色素上皮の脆弱化や脈絡膜新生血管の誘導に関与することが示唆された。低酸素-再酸素化およびパラコート添加という2種類の酸化ストレス負荷の系を考え、この系において網膜色素上皮細胞内のhemeoxygenase-1(HO-1)の発現を確認したところ、再酸素化後経時的にHO-1の発現は上昇し、これら2種類の系が酸化ストレス負荷できていることを確認した。次いでこの系において培養網膜色素上皮細胞内のCTGFおよびMMP2が誘導されることをRT-PCR及びnorthern法にて確認した。さらにこれらの分子の誘導の経時変化をmRNAレベルと蛋白レベルで検討したところ、低酸素-再酸素化の系では、再酸素化後60分までは経時的にCTGF mRNAは増加していた。MMP2は再酸素化後5分でmRNAの発現上昇がみられ、以後も持続していた。CTGF蛋白は再酸素後2時間で、MMP2は12時間でピークを認めた。パラコート負荷の系では、パラコートを添加する回数を1,3,5回として発現を検討すると、CTGFでは回数が増えるにつれ、MMP2では1回添加時が最も高い遺伝子レベル、蛋白レベルともに発現のピークをみた。これらのin vitroでの発現変化をvivoレベルでも確認するため、網膜への酸化ストレス負荷マウスモデルを作成した。ローズベンガルを静注したマウスの眼に光刺激を加え、網膜を摘出して遺伝子発現を調べると、HO-1及び両遺伝子の発現上昇を認めた。免疫組織染色では、CTGFについて視細胞外節から網膜色素上皮細胞にかけてシグナルが認められた。これらのデータより、網膜への酸化ストレスにより網膜色素上皮細胞においてCTGF,MMP2の発現上昇することが確認され、これらの分子が加齢黄斑変性発症と関連している可能性が示唆された。

これらの分子の発現を、手術で摘出した加齢黄斑変性症例の脈絡膜新生血管で免疫組織学的に検討を行ったところ、CTGFの発現が確認された。次に、強い血管新生作用をもつVEGFの発現が、網膜色素上皮細胞内で酸化ストレス負荷により影響されるか検討したところ、VEGFも酸化ストレス負荷にて発現上昇しており、これらの分子の相互作用により、脈絡膜新生血管が伸展する可能性が示唆された。さらに脈絡膜新生血管抑制因子であるtriamcinoloneacetonideを濃度をかえて添加し、酸化ストレス負荷後の網膜色素上皮細胞におけるこれらの分子の発現変化を確認したところ、10nM、1μM、100μMのtriamcinoloneacetonideの添加で、CTGFの発現は濃度依存性に促進され、VEGFは逆に抑制された。CTGF、VEGF発現カスケードの上流にある共通の分子TGFβの発現変化を確認すると、TGFβはVEGFと相関する発現変化を示した。すなわち、triamcinolone acetonideによる網膜色素上皮細胞内におけるCTGFの発現促進は、TGFβを介さないことがわかった。これらの発現変化が実際に脈絡膜血管新生と関連するかどうかを調べる目的で、ヒト臍体静脈血管内皮細胞を用いたtube formationを、酸化ストレスを負荷した網膜色素上皮細胞の培養上清及び、triamcinolone acetonide添加のうえ酸化ストレスを負荷した網膜色素上皮細胞の培養上清を用いて行った。その結果、1μMのtriamcinolone acetonideを添加した上清で、有意にtube formationは抑制されており、これらの分子の発現と血管新生との関連が示唆された。低酸素-再酸素化およびパラコート添加という2種類の酸化ストレス負荷を培養網膜色素上皮細胞に負荷すると、CTGF及びMMP2の発現が上昇した。今年度は網膜への酸化ストレス負荷動物モデルの作成と、その動物を用いたin vivoでのCTGFの発現変化を検討した。網膜への酸化ストレス負荷は、ローズベンガルを尾静脈から投与し、後に強照明を与えてから暗室にもどす系を採用した。ローズベンガルの投与量は20mg/kgとし、負荷する光の照度と、暗室にもどしてから網膜切片を作成するまでの時間の検討を、酸化ストレスマーカーであるHO-1(hemeoxygenase-1)の発現変化をみながら行った。その結果、600ルクスの照度で、暗室飼育下30分でHO-1の発現上昇が有意に認められたことから、この系を採用した。この系を用いてICRマウスにストレスを負荷し、網脈絡膜を回収してRT-PCRを行ったところ、CTGFの発現上昇が確認された。免疫組織化学にてCTGF分子の網脈絡膜組織内での発現部位を確認したところ、網膜色素上皮細胞と脈絡膜血管内皮細胞に染色が認められた。CTGFは神経節細胞及び内網状層にも弱い発現を認めた。
ビーム・スキャン型レーザ・ドップラ法による流速場の多点同時連続計測システムの開発

1.目的:流れの場の計測は、従来、流れの中の固定した一点ないしは数点で連読的に流速変化を記録する、いわゆるオイラー型の計測が行われてきた。熱線流速計やレーザー流速計がこれに当る。これに対し、近年種々の流れの可視化技法が開発されている。前者は定量的で緻密な測定が特徴であり、後者は流れの場の全体的把握に優れている。本研究は、2つのタイプの流速測定法の長所を合わせた計測装置として、ビーム・スキャン型レーザー流速計を開発し、その性能を確認することを目的としている。2.内容:レーザー流速計は非接触型(非プローブ挿入型)流速計として最近開発された新計測法である。本研究では、2本に分光されたレーザー光の交叉焦点を回転ポリゴン・ミラーにより流れの場を高速でスキャンさせ、流れに直角な一直線上の流速を(流れの場が流下することにより実質的には平面上の流速を)ほぼ連続的に計測しようとするものである。中央処理系には、受光系であるフォトマルからの瞬間流速信号と、その時点でのミラー駆動系からのレーザー焦点位置の信号が同時に入力され、処理をしつつ結果が記憶系にストアーされる。本装置の最大スキャン速度は5.8m/s、スキャン幅は710cmであり、充分な実用性を持っている。3.結果:本装置の性能を確認するために、典型的な非定常流れの場である、【◯!1】カルマン渦列、【◯!2】振動流境界層、【◯!3】渦輪について実験を行い、流れの可視化計測の結果とも比較した。その結果、本装置が充分な実用性を持つことが示された。本研究で開発したビーム・スキャン型レーザー流速計は、非定常な流れの場や乱流の組織的渦構造の計測など繰り返しのきかない流れの解明に貢献すると思われる。
卵巣周期発現のための卵巣―子宮間の相互調節機構に関する研究

本年度は、子宮および卵巣における各種生理活性物質の影響ならびに遺伝子発現について検討し、以下のような知見を得た。1.研究材料の安定した確保を目的として、ウシ子宮内膜から単離し、継代培養および凍結保存した上皮ならびに間質細胞が子宮機能の解析に供することができるかを子宮内膜のProstaglandin(PG)F_<2α>合成能を指標として検討した。その結果、上皮細胞は1回まで、間質細胞は少なくとも4回まで継代および凍結保存しても子宮機能の解析に十分なPGF_<2α>合成能を有することが明らかとなった。2.ウシ黄体において、Hepatocyte growthfactor(HGF)mRNAおよびHGFレセプター(c-met)mRNAが発情周期を通じて発現することを明らかにした。また、HGFおよびc-met mRNAはともに、黄体退行期に発情周期の他のステージと比較して有意に高い発現が認められた。また、黄体組織より単離した黄体細胞においてもHGFおよびc-met mRNA発現が認められた。しかし、培養黄体細胞のProgesterone、PGF_<2α>およびPGE_2合成におよぼすHGFの有意な影響は認められなかった。研究代表者は、すでにHGFがウシ黄体内の血管内皮細胞の増殖を促進することを明らかにしている。これらのことからHGFは、発情周期を通じた黄体における局所機能調節因子のひとつとして、黄体の機能調節あるいは細胞の増殖・分化に関与する可能性が考えられる。本年度は、卵巣および子宮内膜における各種生理活性物質の影響ならびに遺伝子発現について検討し、以下のような知見を得た。2.ウシ子宮内膜において、HGF mRNAおよびc-met mRNAが発情周期を通じて発現していることを明らかにした。HGF mRNA発現に発情周期を通じて顕著な変化は認められなかったが、c-met mRNAは、黄体中期および黄体後期に発情周期の他のステージと比較して有意に高い発現が認められた。研究代表者は、すでにHGFがウシ子宮内膜上皮細胞の増殖および主要な黄体機能調節因子であるProstaglandin F_<2α>合成を促進すること、また、HGF mRNAが間質細胞に、c-met mRNAが間質細胞および上皮細胞に発現することを明らかにしている。これらのことからHGFは、子宮における発情周期を通じた局所機能調節因子のひとつとして、間質細胞から分泌され、間質細胞および上皮細胞のレセプターを介してオートクラインならびにパラクライン機構により作用する可能性を示唆した。(1)の成果は、Journal of Reproduction and Development誌に掲載され、(2)の成果は、平成14年11月に岡山で開催された第27回日本比較内分泌学会において発表した。
生殖現象とサイトカインクロストーク-神経-免疫-内分泌相関からの検討-

社会的にも少子少産が問題となる中で、不妊および流産.早産および妊娠中毒症の病因、病態を明らかにし、適切な治療法を提唱することが望まれている。本研究課題では、これらの病態を神経-免疫-内分泌ネットワークに注目し、サイトカインの立場から明らかにすることを目的とした。母子接点の場である妊娠子宮内膜(脱落膜)では末梢血に比し、Th2細胞のみならずTc2細胞も増加することが判明した。これらのTh2、Tc2細胞の集簇が着床局所のみに起こるのか、または脱落膜内で均等に起こるのかを検討するために、抗CRTH2抗体と抗CD3もしくは抗CD8抗体を用いた二重蛍光抗体法を用いることでType2細胞、Tc2細胞の局在を同定することに初めて成功した。その結果、Th2、Tc2細胞は着床部に選択的に集簇していることが明らかになった。またCRTH2陽性細胞の走化因子であるプロスタグランジンD_2(PGD_2)合成酵素であるhPGDSがトロホブラスト、子宮内膜腺、子宮上皮細胞に発現しており、PGD_2を介してTh2、Tc2細胞が着床部に集簇していることを明らかにした。一方、習慣流産例で絨毛染色体正常例では着床部のTh2、Tc2細胞の集簇が不十分であることが明らかとなった。同じ習慣流産例でも絨毛染色体異常例では、着床部へのType2細胞の集簇が起こっているため、Type2細胞の集簇が認められなければ免疫学的胎児許容機構が破錠し、流産となる可能性を初めてヒトで示すことができた。早産の原因として炎症の関与が指摘されている。そこで妊娠20-28週に頚管粘液中IL-8と頚管長を同時に測定し、IL-8高値群と頚管長短縮例に治療を行なった。その結果、IL-8高値例に治療を行なうことにより早産率が有意に減少することが明らかとなった。頚管中のIL-8が高値となる機序を膣細菌叢から検討すると、Lactobacillus属の消失により種々の病原体が膣内で増加することにより頚管に炎症が生じ、一部の症例では早産に至ることが明らかとなった。妊娠中毒症例の末梢血中のTh1/Th2比を検索すると、正常妊娠に比し有意に高値となった。次に、より簡便な方法で末梢血Th1/Th2比を同定する方法を考案した。血清中のGranulysin値と末梢血中Th1/Tb2比を比較したところ、両者に有意な正の相関を認めた。また血清中のGranulysin値は妊娠中毒症例の血庄と正の相関を元した。したがって、Th1優位な免疫環境が妊娠中毒症の高血圧と密接に相関することが初めて明らかとなり、Th1優位な免疫環境が妊娠中毒症の病態と極めて密接に相関することが明らかとなった。

また血清中のGranulysin値は妊娠中毒症例の血庄と正の相関を元した。したがって、Th1優位な免疫環境が妊娠中毒症の高血圧と密接に相関することが初めて明らかとなり、Th1優位な免疫環境が妊娠中毒症の病態と極めて密接に相関することが明らかとなった。異物である胎児を許容する機構として、妊娠時には細胞性免疫を誘導して胎児傷害を引き起こすTh1免疫が抑制される一方で、液性免疫を誘導するTh2免疫(Th2細胞、Tc2細胞)が優位になることが推定されていたが、ヒト妊娠子宮内でのTh2、Tc2細胞の分布や局在については全く知られていなかった。申請者は平成13年度に、従来Th2細胞のmarkerであったCRTH2がTc2細胞のマーカーでもあることを見い出した。次いでCRTH2抗体を用いてヒト妊娠初期脱落膜中のTh2、Tc2細胞率をflow cytometry(FCM)法で検討すると、両者とも末梢血の約6倍に増加することを見い出し報告した(Clin. Exp. Immunol.2001, 123;105-111)。また他のTh2、Tc2 markerであるCCR4に対する抗体を用いた検討においても同様の結果を得た(Am. J. Reprod. Immunol. in press)。Th2、Tc2細胞の同定は細胞内サイトカインの同定をFCMにて行なうため、組織切片上でのこれら細胞の同定は行ない得なかった。申請者らは世界に先駆けて、T細胞のマーカーであるCD3、CD8とTh2、Tc2細胞のマーカーであるCRTH2の二重蛍光染色法によりTh2、Tc2細胞の同定を行なうことに成功した。その結果、Th2、Tc2細胞は脱落膜に均一に分布するのではなく、着床部にこれらの細胞が集簇していることを見い出した。さらにTh2、Tc2細胞の集簇にプロスタグランジンD_2が関与することを見い出した(Mol. Hum. Reprod. 2002, 8; 181, Am. J. Reprod. Immunol. in press)。これらの知見は免疫と内分泌の新たな相関の発見である。一方、神経-免疫系相関では、妊娠ラットを妊娠919日まで反復寒冷刺激を行なったところ、流早産はないのにもかかわらず羊水中のIL-1β高値が確認された。胎仔の脳重量/体重比は、寒冷ストレス群で有意に小さく、また成長した後もfear conditioningの値が高値(恐怖感、不安感が強い)であることが判明し、胎生期の母体へのストレスが出生後の仔の行動異常につながることを見い出した。現在、脳内サイトカイン産生につき検討中である。社会的にも小子小産が問題となる中で、現代社会の抱えるストレスによる月経不順、不妊、流産および新生児死亡の70%を占める早産、母体死亡や新生児死亡の主要因である妊娠中毒症をサイトカインの立場から検討した。その結果、common γ鎖欠損マウスでは性周期が不順となり、性周期にcommon γ鎖を受容体とするIL-2、IL-4、IL-9、IL-15、IL-21が性周期に何らかの役割を果たすことを指摘し得た。今後は視床下部周辺での、これらサイトカイン発現マップを作製する必要があると考えられた。正常妊娠例では着床部にTh2細胞の集簇が認められることを初めて証明した。またこの集簇にプロスタグランディン(PG)D_2が関与することを指摘し得た。さらに習慣流産例において胎児染色体異常例では着床部にTh2細胞は集簇しているが、胎児染色体異常例ではTh2細胞の集籏が認められないことを示した。これは母体免疫系が流産を引き起こすことを明確にした初めての報告である。さらに習慣流産例の非妊時子宮内膜にはTh2細胞の異常は認められないことから、着床期から妊娠初期にかけての母体免疫反応の異常が流産を引き起こすことを指摘しえた。
日本における環境法の法執行と住民参加

廃棄物は人間の活動の様々な段階で生じ、それを構成する物と量は、主に消費の形態と、産業構造、経済構造により決まる。経済が発展し、市民の生活様式が変化するにつれて、生じるゴミの量は増大し続け、産業廃棄物の種類はますます多様になる。ゴミ処理施設を適切で安全なものにすることは困難になっている。ゴミ処理業者による適切な処理と、ゴミの不法投棄は、日本において深刻な社会問題になっている。これらの問題は、地域の人々の目に映る産業廃棄の処理施設のイメージを悪いものにもしている。研究の主要な焦点は日本の産業廃棄物の不法投棄である。研究はまず日本の産業廃棄物の不法投棄問題を一般的に概観した。そこでは日本における定義と歴史、産業廃棄物の不法投棄現状、産業廃棄物の不法投棄の処理、最近の産業廃棄物の不法投棄問題、そして環境法や産業廃棄物に関する法の発達を通覧することを試みた。次に、日本の不法投棄の実例を調査していた。そこでは日本における不法投棄の形態と理由が明にされた。これらの問題は、地域の人々の目に映る産業廃棄物の処理施設のイメージを悪いものにもしている。次に、日本の不法投棄の実例を調査している。
複合メディアの構成要素としての言語の役割に着目した読解力育成授業の開発研究

様々な複合メディアによってもたらされる情報が支配する社会を生きる学習者にとって文字言語のみならず、非言語や、非連続テクストの読解も含めた複合メディアを読み解く力が必要である。メディアを批評的に読む実践は多く報告されているが、文字言語を複合メディアの一つの構成要素と捉える読解力育成、意味内容表示機能に加えて「見せる文字」としての文字言語の役割に着目した表現力育成の授業研究はまだ少ない。そこで、文字言語だけでなく、非言語と呼ばれる写真や動画も含めたメディア読解力を育成する実践を行ってきた。これまでの実践研究で明らかになった課題は大きく3つあった。1.国語科ならではの批評の視点、読解力を育てる学習内容の提案2.義務教育9年間の系統的カリキュラム開発(評価規準の作成)3.教師の機器操作への抵抗を克服できる簡単な教材の提案これらの課題を克服するために、メディア理論『Literacy in the new media age』(Gunther Kress, Routledge, 2003)の読解、イギリスのメディア教科書(中学生)の教師用指導書の分析を行い、イギリスの例を参考に日本で公開されているメディアを収集し、教材としての妥当性を検討した。具体的には、メディア独自の様式、技法、約束事を中学生に理解させるのにふさわしいと思われる広告、ニュース、ドラマ(静止画、動画)を選定し、内容、ターゲットオーディエンスを換えてパイロット授業として実践した。評価規準については、学年ごとのレベルをある程度整理したが、「文字言語」が中心に書かれた指導要領との関連の検討、教科横断的な規準となりうる項目の扱いについて、今後も検討を要する。2009年8月に、大阪府内研修で静止画、動画を用いた実践提案を行い、池田市内の中学校にも実践協力をしていただいた。2009年23月の実践の成果と合わせて、今夏実践報告を予定している。
分散システムでの時間的振る舞いの予測に関する研究

ソフトリアルタイム分散処理システムのためのネットワークの構成として、LAN区間については、EthernetパケットのVLANヘッダにある優先度を使った有限離散値の優先度による優先制御を採用することとし,WAN区間やコンピュータでのスケジューリングにはEDFを用いることを提案した.WAN区間やコンピュータ側でのEDFスケジューリングとの遅延時間配分によって決定される,LAN区間1ホップでの遅延条件と,パケット優先度割り当ての確率分布から,LAN区間で割り当てる優先度を決定するアルゴリズムを提案した.コンピュータ上でのスケジューリングについては,EDFによるスケジューリングでの応答時間について,解析によりその予測方法を求めた.また,WAN区間において、遅延時間制御を行いながら,より効率的にネットワークを活用するアルゴリズムORC-GPSを提案した.ORC-GPSは複数ホップ経路において、EDFやGPSよりもより広いスケジュール可能領域をもつという優れた特徴をもつ,ORC-GPSは基本的にクラスベースのスケジューリングアルゴリズムであり、クラス毎に必要とされる遅延時間を基にクラスおよびそのパラメータを決めることができる,LAN区間での優先度割当による遅延制御には限界があり,ある特定の値からあまり大きく変動しないことから,LAN区間でも優先クラスによる遅延制御は行うが,主としてWAN区間で遅延の制御を行うことになり,そこでORC-GPSを活用する.全体の遅延からLAN部分で想定されるおよその固定量の遅延を差し引き,残部分を基にORC-GPSのパラメータを設定することにより,所定の遅延を実現することができる.ソフトリアルタイム分散処理システムのためのネットワークの構成として、LAN区間については、EthernetパケットのVLANヘッダにある優先度を使った有限離散値の優先度による優先制御を採用することとし,WAN区間やコンピュータでのスケジューリングにはEDFを用いることを提案した.WAN区間やコンピュータ側でのEDFスケジューリングとの遅延時間配分によって決定される,LAN区間1ホップでの遅延条件と,パケット優先度割り当ての確率分布から,LAN区間で割り当てる優先度を決定するアルゴリズムを提案した.コンピュータ上でのスケジューリングについては,EDFによるスケジューリングでの応答時間について,解析によりその予測方法を求めた.また,WAN区間において、遅延時間制御を行いながら,より効率的にネットワークを活用するアルゴリズムORC-GPSを提案した.ORC-GPSは複数ホップ経路において、EDFやGPSよりもより広いスケジュール可能領域をもつという優れた特徴をもつ,ORC-GPSは基本的にクラスベースのスケジューリングアルゴリズムであり、クラス毎に必要とされる遅延時間を基にクラスおよびそのパラメータを決めることができる,LAN区間での優先度割当による遅延制御には限界があり,ある特定の値からあまり大きく変動しないことから,LAN区間でも優先クラスによる遅延制御は行うが,主としてWAN区間で遅延の制御を行うことになり,そこでORC-GPSを活用する.全体の遅延からLAN部分で想定されるおよその固定量の遅延を差し引き,残部分を基にORC-GPSのパラメータを設定することにより,所定の遅延を実現することができる.本研究テーマは、今年度は、コンピュータとネットワークの二つの側面に分けて検討を行った。まず、ネットワーク構成方法の検討では、パケット受付制御を行わないこととした。これは本検討で対象としているシステムは、応答の締め切りを有る程度過ぎても、大きな障害にならないシステム、すなわちソフトリアルタイムシステムであり、この仮定の下ではパケット受付制御は適さないためである。またネットワークの構成としては、長距離を結ぶWAN区間と短距誰を結ぶLAN区間とからなり、それぞれネットワーク構成について検討した。LANについては、最近のSwitching Hubを使ったDuplexのEthernetでは、パケットの衝突が発生しないようになってきているため、この構成を取る。ただし、同一方路へのパケットが同時にhubに到着した場合、キューイング遅延が発生するため、この遅延の制御が必要であり、EthernetのVLANヘッダにある優先度を使った優先制御を採用することとし、現在評価を行っている。またこの優先度は有限離散価しか取ることができないため、この制限とWAN区間やコンピュータ側で使用しようとしているEDFによるスケジューリングとのマッピングについても、現在検討を進めている。WAN区間については、DiffservによるクラスベースキューイングよりもEDFを使うのが有効であることがわかったが、EDFではアルゴリズムのオーバーヘッドが大きいため、実効上クラスベースキューイングで置き換えられるかどうかについて、比較検討を行っている。コンピュータ側の検討では、サーバによる処理のパフォーマンスについて検討を行い、ローカルタスクよりもリモートタスクを優先する方がシステム全体のパフォーマンスが向上することをシミュレーションにより確認した。理論検討については、複雑なシステムであるために、検討は難航している。本研究テーマは、今年度も、コンピュータとネットワークの二つの側面に分けて検討を行った。ネットワークの側面に関する検討では、LAN区間の構成要素として検討している優先制御機能付きEthernetの評価を完了し、優先度割り当ての分布と遅延特性の関係を明らかにした。この特性に基づき、WAN区間側でのEDFスケジューリングとの遅延時間配分によって決定される、LAN区間1ホップでの遅延条件と、パケット優先度割り当ての確率分布から、LAN区間で割り当てる優先度を決定するアルゴリズムを提案し、評価を行なった。ただし、LAN区間での遅延特性は、LAN区間全体の優先度分布と関連し、さらにLAN区間のみで遅延特性を満足できない場合には、影響がWAN区間にまで波及するため、繰り返しの必要なアルゴリズムとなっており、その効率化が課題となっている。WAN区間でのクラスベースキューイングによるEDFの代替は、LAN区間と同様、優先度分布の問題に帰着する。この場合、注目する経路におけるクロストラヒックの影響を排除するために、MPLSによる経路制御を行なうことが前提である。ただし、通信を行なう相手が固定でない、つまり、確率的にRPCを行なう相手が変わる場合については、EDFの場合も含めて、効率良いネットワーク利用のための遅延予測方法を検討する必要がある。コンピュータ側の検討において、タスクの実行

途中に通信やサーバアクセスによる中断がある場合の時間的振る舞いについて理論検討を行なってきたが、良い結果は得られていない。そこで、クライアント側でのサーバ呼び出しに制約条件を与えた上で、さまざまなクライアント負荷パターンを使ったシュミレーションを実施し、時間的振る舞いに予測可能性を与えるためにはどのような条件を与えるべきかについて、現在検討を行なっている。ネットワークの側面に関する検討では、WAN区間において、遅延時間制御を行いながら、より効率的にネットワークを活用するアルゴリズムORC-GPSを提案した。この提案に関して、2件の論文発表を行い、またさらにそれぞれ1件の国際会議論文と雑誌論文を準備中である。ORC-GPSは複数ホップ経路において、EDFやGPSよりもより広いスケジュール可能領域をもつという優れた特徴をもつ。ORC-GPSは基本的にクラスベースのスケジューリングアルゴリズムであり、クラス毎に必要とされる遅延時間を基にクラスおよびそのパラメータを決めることができる。昨年度の検討結果から、LAN区間での優先度割当による遅延制御には限界があり、ある特定の値からあまり大きく変動しないことから、LAN区間でも優先クラスによる遅延制御は行うが、主としてWAN区間で遅延の制御を行うことになり、そこでORC-GPSを活用する。全体の遅延からLAN部分で想定されるおよその固定量の遅延を差し引き、残部分を基にORC-GPSのパラメータを設定することにより、所定の遅延を実現することができる。コンピュータの側面に関する検討では、クライアント側でのサーバ呼び出しの実行間隔や各サーバでの処理時間および遅延時間に関する検討を行った。しかし、タスクの実行途中でサーバ呼び出しが多段に入る揚合に、EDFスケジューリングによる各段での遅延時間制限の割当、各クライアントの実行におけるサーバ呼び出しの段数、および多数あるクライアントの中での遅延時間制限の分布状況の関係について、パラメータが多いため、未だ特定の方法を推奨するところまでは至っていない。科学研究費補助金による研究期間は本年度で終了するが、今年度構築した実証実験システムを活用し、タスク実行制御に関わるさらなる検討、およびネットワーク側検討結果との統合による実験を継続していく予定である。
遺伝性糖尿病マウスにおけるマグネシウム負荷食による子宮筋異常収縮の改善効果の検討

初年度はマグネシウム(Mg)を負荷しない場合の基礎的データを得た。まず、健常マウスと糖尿病マウスを、Mgを負荷しない食餌を与えた場合(N群)と、それにトレーニングを加えた場合(T群)、トレーニングに加えて食餌を制限した場合(TD群)に分け、それらの摘出子宮筋自発収縮のMgイオン感受性を調べた。健常マウスとしてC57/BL(以下C57)、自然発症型糖尿病マウスとしてKK/Ta(以下KK)を使用した。C57とKKにおいてN群よりT群、T群よりTD群で収縮の振幅、頻度ともにMgによるIC50は高濃度側に移行した。このIC50が高濃度側に移行することは、子宮筋のMgイオン感受性の低下を意味する。C57とKK両群ともにトレーニングのみより、食餌制限を加えることでIC50は高濃度側に移行し、その程度はC57よりKKの方が大であった。つまり糖尿病マウスの方が食餌制限の影響が大きいことが示された。次年度はMgを負荷したマウスにおける子宮筋収縮に対してMgの抑制作用がどのように変化するかを検討した。Mg負荷したKKでは、血清のMg濃度はMg負荷した対照のC57と比べ有意に増加したが、子宮筋のMg濃度はC57と変わらなかった。Mg負荷をしない場合、子宮筋の外液Mgに対する感受性は、KKで有意に高くなった。しかし、Mg負荷によりその差が消失したことから、組織Mg濃度と収縮力との関連性が強く示唆される。オキシトシン拘縮において、Mg負荷は拘縮の振幅を抑制し、その最大値への時間を短縮した。これらのことより、Mgがオキシトシンとその受容体との親和性、および受容体数等に対して、何らかの影響を及ぼしている可能性が強く示唆された。初年度はマグネシウムを負荷しない場合の基礎的データの蓄積に主眼を置いた。まず、健常マウスと糖尿病マウスを、マグネシウムを負荷しない食餌を与えた場合(N群)と、それにトレーニングを加えた場合(T群)、トレーニングに加えて食餌を制限した場合(TD群)に分け、それらの子宮筋のマグネシウムイオン感受性を調べた。使用したマウスの週齢は5067週で、各群47匹とした。トレーニングは1日3時間、12日間の回転かご式運動とし、食餌制限は平均摂取量の約半分量(C57:1.6g;KK:1.9g)とした。12日間のトレーニング終了後、その翌日子宮筋を摘出、筋標本(約1×5mm)の自発収縮を記録し、灌流液のマグネシウム濃度を正常液の1.1mMから2.2mM、5.5mM、11mM、22mMと増加してマグネシウムによる収縮抑制を各群で調べた。マグネシウムによる収縮抑制は振幅、頻度について調べ、各々についてIC50を求めた。N群では、振幅、頻度ともにマグネシウムにより2.2mMを除いて濃度依存性に抑制され、22mMでは30%以下にまで低下した。しかし、C57よりKKにおいては抑制の程度は小さかった。T群でも振幅、頻度ともにマグネシウムによる濃度依存性抑制が観察されたが、C57、KKともにIC50は高濃度側に移行した。TD群ではC57、KKともにIC50はさらに高濃度側に移行した。つまり、C57とKKにおいてN群よりT群、T群よりTD群で振幅、頻度ともにIC50は高濃度側に移行した。

このIC50が高濃度側に移行することは、子宮筋のマグネシウムイオン感受性の低下を意味する。C57とKK両群ともにトレーニングのみより、食餌制限を加えることでIC50は高濃度側に移行し、その程度はC57よりKKの方が大であった。つまり糖尿病マウスの方が食餌制限の影響が大きいことが示された。次年度はマグネシウムを負荷したマウスにおける子宮筋収縮に対してマグネシウムの抑制作用がどのように変化するかを検討する予定である。初年度はマグネシウム(Mg)を負荷しない場合の基礎的データを得た。まず、健常マウスと糖尿病マウスを、Mgを負荷しない食餌を与えた場合(N群)と、それにトレーニングを加えた場合(T群)、トレーニングに加えて食餌を制限した場合(TD群)に分け、それらの摘出子宮筋自発収縮のMgイオン感受性を調べた。健常マウスとしてC57/BL(以下C57)、自然発症型糖尿病マウスとしてKK/Ta(以下KK)を使用した。C57とKKにおいてN群よりT群、T群よりTD群で収縮の振幅、頻度ともにMgによるIC50は高濃度側に移行した。このIC50が高濃度側に移行することは、子宮筋のMgイオン感受性の低下を意味する。次年度はMgを負荷したマウスにおける子宮筋収縮に対してMgの抑制作用がどのように変化するかを検討した。Mg負荷したKKでは、血清のMg濃度はMg負荷した対照のC57と比べ有意に増加したが、子宮筋のMg濃度はC57と変わらなかった。Mg負荷をしない場合、子宮筋の外液Mgに対する感受性は、KKで有意に高くなった。しかし、Mg負荷によりその差が消失したことから、組織Mg濃度と収縮力との関連性が強く示唆される。オキシトシン拘縮において、Mg負荷は拘縮の振幅を抑制し、その最大値への時間を短縮した。これらのことより、Mgがオキシトシンとその受容体との親和性、および受容体数等に対して、何らかの影響を及ぼしている可能性が強く示唆された。
メバロン酸合成経路に着目したヘスペリジンによる骨代謝制御メカニズムの解明

ヘスペリジンによるメバロン酸合成経路を介した骨代謝への作用とその作用機序に関して検討を行った。糖転移ヘスペリジンを含む飼料にメバロン酸またはファルネシルピロリン酸を添加し、2ヶ月間飼育観察を行ったところ、糖転移ヘスペリジンとメバロン酸併用により大腿骨骨密度の骨量減少を糖転移ヘスペリジン単独より抑制した。さらに、ヘスペレチンはRAW264細胞から破骨細胞への分化を用量依存的に抑制した。これらの結果から、ヘスペリジンはコレステロール合成経路の下流を調節し、骨吸収を抑制することで骨代謝を改善する可能性が示唆された。本年度の目標としてメバロン酸合成経路に着目したヘスペリジンによる骨代謝制御メカニズムを検討するために、メバロン酸(MV)またはゲラニルゲラニオール(GG・OH)とヘスペリジンを併用投与して骨量減少抑制効果について検討した。その結果、大腿骨全BMDおよび骨質の指標となる最大点荷重試験はOVXで低下したが、ヘスペリジン単独で増加し、さらに、ヘスペリジン+MV併用群で増加した。しかし、ヘスペリジン+GG併用群はOVX群と同等の値だった。血清中骨形成マーカーであるオステオカルシン(OC)はOVXで上昇したが、ヘスペリジン+GG併用群以外でその上昇を抑制した。血中骨代謝関連因子について、破骨細胞の分化形成に関与する可溶性RANI(Lおよび可溶性RANKLと破骨細胞の分化阻害物質である可溶性OPGとの比はOVXで上昇したが、特にαG+MV併用群で著しく上昇を抑制した。これらの結果から、ヘスペリジンの骨代謝調節は、HMG-CoA還元酵素を阻害に関与した調節と推測していたが、ヘスペリジンとGG-OHとの併用投与で骨密度上昇効果がみられなかったことから、ヘスペリジンはコレステロール合成経路の下流で何らかの影響を示すことが示唆された。今後は、骨代謝調節関連遺伝子の評価およびファルネシルピロリン酸(FFP)とヘスペリジンとの関係も検討していく予定である。現在、骨細胞培養実験を行い、ヘスペリジンによる破骨細胞の分化抑制活性や培養破骨細胞による骨吸収抑制活性を評価しているところである。これまで、動物実験において、柑橘系フラボノイドであるヘスペリジン(配糖体)による骨粗鬆症予防効果に関して明らかにしてきたが、その作用機序などは多くは明らかになっていない。本年度の目標として、ヘスペリジンのアグリコンであるヘスペレチンによる骨代謝調節作用が間接的なのか直接的なのかを明らかにする目的で、骨細胞培養実験系を構築し、検討した。マウスマクロファージ様細胞株RAW264細胞およびマウス大腿骨由来骨髄細胞を用いて検討を行った。前者はRANKLを分化刺激し、十分な破骨細胞が形成されるのを確認した後にヘスペレチンを添加させたことで、破骨細胞分化を抑制してしたことを確認した。後者はマウスから採取した骨髄細胞を用いて、破骨細胞の分化誘導を行い、ヘスペレチンを添加した。現在、再現性を含め、検討を行っている。一方、骨代謝調節関連mRNA発現量も測定し、ヘスペレチンによって骨吸収調節に関わるmRNA発現量が低下した。さらに、ヘスペリジンの骨代謝調節は、コレステロール合成経路を阻害し、骨代謝調節に影響すると推測していたが、コレステロール合成経路の上流よりも下流域でヘスペレチンが制御することが示唆された。すなわち、ヘスペレチンあるいはヘスペリジンによって、ファルネシルピロリン酸が低下したことによって、破骨細胞または骨芽細胞の分化になんらかの影響を及ぼす可能性が考えられた。これまで、骨粗鬆症モデルマウスを用いた動物実験において、柑橘系フラボノイドであるヘスペリジン(配糖体)による骨粗鬆症予防効果に関して明らかにしてきたが、その作用機序などは多くは明らかになっていない。本年度の目標として、1)ヘスペリジンのアグリコンであるヘスペレチンによる骨代謝調節作用が間接的なのか直接的なのかを明らかにする目的で、骨細胞培養実験系を構築し、検討した。マウスマクロファージ様細胞株RAW264細胞を用いてヘスペリジンのアグリコンであるヘスペリチンによる破骨細胞分化誘導への影響、2)卵巣摘出骨粗鬆症マウスにおけるメバロン酸合成経路へのヘスペリジンの影響の2つについて検討を行った。前者はRANKLを分化刺激し、十分な破骨細胞が形成されるのを確認した後にヘスペレチンを添加させたことで、破骨細胞の分化を抑制した。すなわち、アグリコンのヘスペレチンが破骨細胞を抑制し、骨量減少抑制作用がみられることが示唆された。一方、後者の実験では、これまでの検討結果から、ヘスペリジンの骨量減少抑制作用はコレステロール合成経路の上流よりも下流で作用することが推測されたことから検討を行ったところ、ファルネシルピロリン酸合成を阻害する可能性が示唆された。

すなわち、ヘスペレチンあるいはヘスペリジンによって、ファルネシルピロリン酸が低下したことによって、破骨細胞または骨芽細胞の分化になんらかの影響を及ぼす可能性が考え、骨吸収抑制薬のビスフォスフォネートと同様な作用を示すことが推察された。交付申請書通りこれまでの研究成果をもとに、「メバロン酸合成経路に着目したヘスペリジンによる骨代謝制御メカニズムの解明」を目的とし、動物および分子レベルの研究を立案し、概ね実行できている。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在、ヘスペレチンの骨吸収抑制に関して研究を遂行しているが、今後は、ヘスペレチンが骨形成促進に関わるかどうかも含め上記を併せて評価する予定である。
ソフトウェアー電波分光計の開拓

今後の電波天文学で発展するサブミリ・テラヘルツ波帯では、ミリ波帯に比べて同じ速度幅を観測するのに観測周波数に比例した広い周波数帯域幅を同時観測できる電波分光計が必要である。また単一鏡で主流となりつつあるマルチビーム受信機を用いた観測では性能のそろった多数の電波分光計を必要とする。このような電波分光計では性能が安定且つ一定性能が要求される。そのため近年の電波分光計はデジタル分光計が主流となりつつある。しかしデジタル分光計は1種の専用計算機のようなものなので、従来は専用のLSIを組んでハード的に開発・製造を行っていた。しかし開発費が非常に高いこと、製造ラインは数年で廃棄されてしまうこと、分光点数などの性能に自由度が少ないことなどの問題があった。そこで本研究では、市販コンピユータの最近の急激な性能向上に着目して、ソフトウェアーで自由度の高い電波分光計を安価に開発した。受信機からの出力を1024MHzの高速時間サンプリングした観測データを2bitsでA/D変換し、データキャプチャーボードで32bits変換したあと市販パソコンに取り込む。パソコンの中でデータに窓関数をかけたあと高速フーリエ変換し、結果を2乗することによってパワースペクトルを得る電波分光計を実現した。周波数帯域幅は最大512MHzであり、分光点数は可変である。またこのソフトウェアー電波分光計を実際に望遠鏡に接続して天体を観測し、正しい電波強度が得られることも確認した。これによって、市販パソコンを用いたソフトウェアーデジタル分光計を開発することができた。電波望遠鏡で線スペクトルを観測するためには、電波分光計が必須である。従来よく使われてきたのは音響光学型電波分光計のようにアナログ型分光計であるが、時間安定度が悪くまた同じ性能のものを複数個作ることは困難であった。デジタル型分光計は、デジタル回路を組んで行うために時間安定度が高くまた同じ性能の製品を大量に作ることができるので、最近は実際の観測にも供されている。しかし、従来のデジタル型分光計はハードのデジタル回路を組み合わせて作るために、全く最初から設計して専用LSIの生産ラインを建設するためには億円単位の経費が必要である。またハードウェアーの回路を用いるために、観測時の融通性が少ない。そこで我々は性能が時間的に安定し、同じ性能のものを多数作ることが可能であり、周波数分解能などの性能パラメータが容易に変更可能であり、且つ安価に製作できるソフトウェアー電波分光計を開発した。これは最近の高速CPUを搭載した市販のパーソナルコンピュータを用いたものである。本年度はそのプロトタイプを開発し、試験した。時間的に流れてくる観測信号を高速でサンプリングし、それを離散フーリエ変換したあと2乗することによってパワースペクトルを得るという原理である。フーリエ変換には高速フーリエ変換を用いた。但し、有限時間のサンプリングなので、周波数スペクトルには有限の周波数分解能が発生し且つサイドロープもできる。このサイドロープを抑えるためにハミングの窓関数をかけた。開発の結果、周波数帯域幅が512MHz、分光点数が1万点以上の電波分光計を実現することができた。これを実際の電波望遠鏡に搭載して天体を入れて試験したところ、初期の性能が達成され且つ時間安定度も非常に高いことが実証された。今後は、より高速のCPUを搭載したパーソナルコンピュータを複数台並列化して、処理の高速化を図る予定である。
計算科学によるアストロバイオロジーへの理論的挑戦

星形成領域の観測では現在、原始星周囲でグリコールアルデヒド(単純な糖分子)など多様な有機分子が検出されている。これら有機物の多くは、ダスト表面の氷マントルでのラジカル反応によって生成されると考えられている。今年度は、その素過程に関わる量子化学計算を行うとともに、化学反応ネットワーク計算によって有機物の生成過程やその物理環境への依存性を調べた。量子化学計算では、メタノールの光解離に注目した。メタノールは6原子以上の分子からなる星間分子で最も存在量が多く、その光解離によって生成されるラジカルは、より大きな有機分子の材料になると考えられている。メタノールの光解離ではCH2OHやCH3Oなど複数の生成物が可能であり、分岐比はその後の有機分子生成に影響を与えるので重要である。そこで時間依存密度汎関数法(TD-DFT)を用いて励起状態ダイナミクスシミュレーションを行い、メタノールの光解離反応機構を調べた。その結果、気相実験で得られている分岐比を説明するには、第一励起状態が重要であることが示された。またこの結果をもとに固相での光解離分岐比についても考察を行った。この結果は論文としてまとめChemical Physics Lettersに掲載された。反応ネットワーク計算では、星形成前の氷マントルの形成から原始星形成周囲での有機物の昇華まで一貫したモデル計算を行った。その結果、氷マントル内でのラジカルの挙動や有機分子生成過程をモデル化する上で、氷マントルの層構造を考慮することが本質的に重要であることを明らかにした。星形成前の紫外線減光や温度によってその後の有機分子生成経路が変化することも示した。またアウトバースト天体の観測を行い、昇華したばかりの有機分子輝線を多数検出した。結果の一部は国際会議での講演および論文として発表し、現在さらに1編論文を執筆中である。生命の材料物質となるアミノ酸の生成については、分子雲から原始地球までさまざまな環境での反応過程が提案されている。しかし現在までのところ、どの環境、過程が最も効くのか定量的な評価はできていない。定量化には各過程で起こる素反応の反応経路や反応速度の解明が不可欠である。本研究ではパイロットスタディーとして、星間分子雲でのアミノ酸生成における素反応の反応経路や活性化エネルギーを第一原理に基づく量子科学計算によって解明する。今年度はGarrod et al. (2013)で提唱された星間分子雲でのグリシン生成の主要な反応を、HCNを出発物質にする経路とアンモニアとメタンを出発物質にする経路に分け、それぞれについて活性化エネルギーの有無を調べた。その結果、HCNを出発物質とするの経路ではHCNへの水素付加反応で7.75 KJ/mol、アンモニアを出発物質とする経路ではCH3COOH + OHの反応で33.41 KJ/molの活性化エネルギーが存在することがわかった。これらが各経路での最大のエネルギー障壁となる。よって低温下ではHCNを出発物質にする経路の方が効率がよいと予想される。しかし、Garrod (2013)のモデルは本研究で調べた主要反応以外にも多くの反応を含んでおり、それらがバイパスとして機能する可能性もある。活性化エネルギーによって系全体としてのグリシン生成効率がどれくらい変化するかは、ネットワーク計算で調べる必要がある。これらの結果は論文にまとめ、近日中に学術雑誌に投稿する予定である。化学反応ネットワークモデルを用いたキーリアクションの選定を行う予定であったが、他の研究に時間を取られ、完了することができなかった。定量化には各反応過程でおこる素反応の反応経路や反応速度の解明が不可欠である。本研究ではパイロットスタディとして、分子雲でのアミノ酸生成における素反応の反応経路や活性化エネルギーを第一原理に基づく量子化学計算によって解明する。素過程を反応速度式に組み込んで反応系の数値モデルを構築することで、アミノ酸が豊富に生成される温度や紫外線強度などの条件を導く。分子雲や星形成コアでは、星間塵表面の氷マントル中でラジカル反応によってさまざまな有機分子が生成されると考えられている。本研究ではGarrod(2013)によって提案されたラジカル反応によるグリシン生成の素反応を密度汎関数法を用いて調べてきた。その結果(1)反応経路の一部にGarrod(2013)で考慮されていなかった生成物の分岐があること、しかし(2)反応経路中、最も活性化エネルギーの大きい反応でもその値は7.75 kJ/mol以下であり、反応系全体としては低温でも十分反応が進むこと、が分かった。この結果を学術論文にまとめた。一方、比較的安定な分子を材料とし、アミノアセトニトリルやヒダントインを経由するグリシン反応経路についても素反応の活性化エネルギーを密度汎関数法で求めた。その結果、反応経路上の活性化エネルギーは100 kJ/mol以上であることが分かった。ダスト表面が水氷で覆われていることから、水分子が反応系の近傍にある効果も考慮すると活性化エネルギーは低下する傾向になったが、100K程度以下の星形成領域では反応はほとんど進まないことが分かった。代わりに放射性同位元素による加熱の効く隕石母天体では反応が進む可能性がある。グリシンの生成過程については2編の学術論文にまとめることができた。一方、化学反応ネットワークモデルについては、計算コードへのキーリアクション抽出機能の実装を完了し、現在、計算を進めている。