hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
咀嚼刺激によるストレス緩和作用：オキシトシンの働きの検証

これまでに、摂食することで、延髄のプロラクチン放出ペプチド産生ニューロンが活性化され、視床下部ではオキシトシン産生ニューロンが活性化し、摂食が終了するということが報告されている。ストレス負荷と同時に、咀嚼を活性化することで、ストレスに対する全身性および脳内応答領域の反応が抑制して働くことが明らかとなってきている。そこで、本研究では、ストレス環境下における咀嚼器官の活性化は、視床下部をはじめとして脳内の特定部位が活性化することで、ストレス反応を緩和するという仮説を構築した。実験にはストレス環境モデルとして、拘束ストレスを使用した。また、抗ストレス群として拘束ストレス時に咀嚼させる実験モデルを用いた。ストレス下において咀嚼器官が活性化することで、ストレス反応が緩和されているかを検証する実験を行った。拘束ストレス環境下で咀嚼させることで、ストレス反応を受けて活性化するマーカーの分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼであるリン酸化細胞外シグナル調節キナーゼ(pERK)の発現が視床下部の室傍核で有意に減少していた。また、帯状皮質の3領域において前部、中部および後部でのpERKを免疫組織化学的に染色し活性化した細胞数を確認した。前帯状皮質では拘束ストレス下での咀嚼群においてpERKの免疫反応性細胞の数は有意に増加していた。以上の結果より、咀嚼することで、視床下部の室傍核は活性化され、前帯状皮質では咀嚼はストレス応答性細胞の増加を阻害することでストレス効果の減少に関与しているということが検証された。これまでに、摂食することにより、延髄のプロラクチン放出ペプチド産生ニューロンが活性化されることで、視床下部ではオキシトシン産生ニューロンが活性化し、摂食が終了するということが報告されている。また、近年では、オキシトシンにはストレス緩和作用があることが報告されている。一方、ストレス負荷と同時に、咀嚼器官を活性化することで、ストレスに対する全身性および脳内応答領域の反応が抑制されることが明らかとなってきている。そこで、本研究では、「ストレス下における咀嚼器官の活性化は、視床下部のオキシトシン産生ニューロンを活性化し、オキシトシンが放出されることで、ストレス反応を緩和する。」という仮説を構築した。本研究の目的は、1ストレス環境下の実験系を構築すること、2咀嚼の実験系による脳内の活性化を確認し、本仮説を検証することである。その結果、ストレス環境下において咀嚼させることにより、拘束ストレス負荷時の酸素分圧が増加されることが確認された。また、視床下部と扁桃体においては血流量が増加することが明らかになった。拘束ストレス負荷時に咀嚼刺激をさせることによって視床下部の室傍核でのストレス反応を受けて活性化するマーカーの分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼが有意に減少することが分かった。以上、これらのデータは、咀嚼することで、脳内の血流が増加し、その結果、視床下部の室傍核は活性化されるという仮説に合うものである。これまで得られたデータは、仮説に合致している。一方、ストレス負荷と同時に、咀嚼を活性化することで、ストレスに対する全身性および脳内応答領域の反応が抑制して働くことが明らかとなってきている。実際には、咀嚼をすることによりストレスが緩和される動物実験モデルを用いて、ストレス下における咀嚼器官が活性化することで、ストレス反応が緩和されているかという仮説を検証する実験を行った。拘束ストレス負荷時において咀嚼させることで血漿コルチコステロン濃度は有意に抑制されていることが明らかとなった。同様に拘束ストレス環境下で咀嚼させることで、ストレス反応を受けて活性化するマーカーの分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼであるリン酸化細胞外シグナル調節キナーゼ(pERK)の発現が島皮質と中脳中心灰白質において有意に減少していた。これまでに、拘束ストレス負荷時の酸素分圧が増加され、視床下部と扁桃体においては血流量が増加することが明らかとした。拘束ストレス負荷時に咀嚼刺激をさせることによって視床下部の室傍核でもpERKは有意に減少することを明らかとした。以上の結果より、咀嚼することで、脳内の血流が増加し、その結果、視床下部の室傍核は活性化され、島皮質や中脳中心灰白質の脳領域と視床下部とを共有し抗ストレス作用として関与しているということが検証された。昨年度はストレス環境の拘束ストレス負荷において咀嚼させ、酸素分圧は増加、視床下部と扁桃体において血流量が増加することが明らかとした。続いて、咀嚼をさせない実験モデルではどのような影響を及ぼすのか検証する予定であった。

咀嚼させない実験モデルとして考えた胃瘻増設モデルの設立が難しく、実験モデルの作成に時間がかかったことから遅れが生じた。実験モデル作成に時間がかったことから、並行して、拘束ストレス環境下で咀嚼させ、ストレス反応を受けて活性化するマーカーの分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼの発現実験を行った。これまでに、摂食することで、延髄のプロラクチン放出ペプチド産生ニューロンが活性化され、視床下部ではオキシトシン産生ニューロンが活性化し、摂食が終了するということが報告されている。ストレス負荷と同時に、咀嚼を活性化することで、ストレスに対する全身性および脳内応答領域の反応が抑制して働くことが明らかとなってきている。そこで、本研究では、ストレス環境下における咀嚼器官の活性化は、視床下部をはじめとして脳内の特定部位が活性化することで、ストレス反応を緩和するという仮説を構築した。実験にはストレス環境モデルとして、拘束ストレスを使用した。また、抗ストレス群として拘束ストレス時に咀嚼させる実験モデルを用いた。ストレス下において咀嚼器官が活性化することで、ストレス反応が緩和されているかを検証する実験を行った。拘束ストレス環境下で咀嚼させることで、ストレス反応を受けて活性化するマーカーの分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼであるリン酸化細胞外シグナル調節キナーゼ(pERK)の発現が視床下部の室傍核で有意に減少していた。また、帯状皮質の3領域において前部、中部および後部でのpERKを免疫組織化学的に染色し活性化した細胞数を確認した。前帯状皮質では拘束ストレス下での咀嚼群においてpERKの免疫反応性細胞の数は有意に増加していた。以上の結果より、咀嚼することで、視床下部の室傍核は活性化され、前帯状皮質では咀嚼はストレス応答性細胞の増加を阻害することでストレス効果の減少に関与しているということが検証された。今後は咀嚼刺激とオキシトシンのストレス反応における役割を検証する実験を行っていく予定である。今後は咀嚼や摂食刺激がオキシトシンに関わることでストレス緩和作用を持つかを検証する実験を行っていく予定である。実験の進捗状況より、次年度以降に使用する物品が増加する見込みとなったことから今年度分を残すことにした。本年度は実験の殆どが実験モデルの作成に時間を費やしており、モデル作成にしか使用しておらず、余りが出た。本年度末より、新たにストレス反応を受けて活性化するマーカーの発現の実験を構築したことから次年度では、既存の実験モデルの構築とその実験、および、マーカーの発現実験をすることに使用する予定である。物品費などに使用予定。
自己生成ナノ磁性粒子分散型複相膜の高誘電率化とその発現機能の解明

近年の多種多様化する次世代電子機器に対応するため、新たな機能材料の開発が重要な研究課題になっている。本研究は、新たな複機能材料として、ナノグラニュラー薄膜に着目しており、多機能性発現の可能性について研究を行った。その結果、常温で1000に達する常温誘電率を観測して、極めて特異な現象である。このような非常に大きな誘電率を有する薄膜材料は、高集積化、高機能複合化、低コスト化の観点より、次世代通信機器のスマートデバイスへの応用として期待される。さらに、Magneto-Electric効果(ME効果)として、磁場依存性について誘電率が約6%変化することも確認された。現在、国内および国外において次世代デバイスを考慮した様々な誘電材料、磁性材料などの研究・開発が進められている。本研究では、巨大誘電率を有するナノ磁性粒子分散型複相膜の探査と生成条件の検討、ナノ磁性粒子分散による誘電性および磁気特性との相関性の検討、ナノ磁性粒子ーセラミックス間の界面構造の解析と発現機構の解明の検討を行い、巨大誘電率を有するナノ磁性粒子分散型複相膜の高誘電率化の解明を目的に研究展開を計画的に行った。本研究では、学術的にユニークな現象であるナノ磁性粒子分散型構造が巨大誘電率および磁気特性に及ぼす影響についてを行った。また、電磁気学的に誘電体の物理的現象論を明らかにするためには、磁界中における検討(Magneto-Dielectric効果)を行い、磁場に対して誘電率が5%以上変化することが確認された。この内容については現在、論文投稿中である。また、今後の研究の展開として、高い誘電率がナノ磁性粒子の存在により発現する現象及び、誘電特性の温度依存性(-100°C150°C)についてより詳細に調べ、その現象論を解明する事は極めて重要である事が必要である。ナノ磁性粒子が誘電率に影響を及ぼす解明には、温度に対するナノ結晶構造と誘電性の相関性についての知見が効果的である事が期待される。ナノ磁性粒子分散による複相膜の創製及び得られた膜の電気特性、磁気特性に対して、磁場印加、電場印加、及び温度制御による評価が今後の更なる研究展開に必要であり計画している。本申請者は、新たな複機能材料として、ナノグラニュラー薄膜に注目して開発研究を行っており、誘電性ー磁性、光学性ー磁性のような量子間相互作用による多機能性発現の可能性について研究を開始した。自己生成ナノ磁性粒子分散型複相膜において、強磁性と共に一定の粒子量において、誘電率が増加傾向を示す現象を見出した。さらに、最近では1000にも達する常温誘電率を観測しており、極めて特異な現象である。常温において1000にも達する誘電率を有する薄膜材料は、高集積化、高機能複合化、低コスト化の観点より、次世代通信機器のスマートデバイスへの応用として有力視されている。また、国内・国外においても、常温測定における誘電体薄膜の誘電率が1000に達する薄膜材料の報告はない。このような異常に高い誘電率がナノ磁性粒子の存在により発現する現象をより詳細に調べ、その発現機構を解明する事は極めて重要であると考え、本研究課題を提案を行っている。本研究所にて得られている、自己生成ナノ粒子分散型複相膜についての様々な知見を基に、Y2O3酸化物ターゲットに10mm×10mmのCo合金チップを張り付けた複合ターゲットを作製し、誘電性セラミックスとナノ磁性粒子より形成される自己生成ナノ磁性粒子分散型複相膜の作製を、スパッタ装置を用いて行った。また、現在はマトリックスの結晶質を上げるため、基板加熱機構を用いて成膜を行っている。得られた膜の電気特性を、本申請による設備備品にて評価するとともに、Magneto-Dielectric効果の検討を行うため、電磁石を用いて磁場を印加しながら誘電特性評価を行っている。また、分子動力学シミュレーションにより検討を行うために、成膜する組成系の元素の最適なパラメータの選定を行っている。本研究にける目的の一つである、自己生成ナノ磁性粒子分散型構造が巨大誘電率をはじめ、各種物性にどのように寄与するのかナノ結晶構造解析により検討することにより、発現機構の解明をについて、誘電率は自己生成ナノ磁性粒子分散化に伴い増加傾向をする知見が得られている。これは、様々な予備的シミュレーションにより、ナノ磁性粒子とセラミックス界面の、分子の拡散係数、すなわちイオンの変位が寄与し、磁性ナノ粒子とセラミックス構造の界面における格子振動が誘電特性(誘電分極)に影響しているものと考えられる。従って、自己生成ナノ磁性粒子分散型複相膜におけるナノ磁性粒子とセラミックス界面には、ユニークな機能性の発現が期待される。

しかしながら、各種パラメータを最適化は行っているが、誘電体相と磁性体相の複相化について、シミュレーションの改善が必要であり、更なる工夫を必要としている。巨大誘電率を有するナノ磁性粒子分散型複相膜の探査と生成条件の検討として、前年度のスパッタリング法により得られたデータを基に、各種スパッタ条件の最適化する。また、得られた膜の微構造観察及び組成分散の解析を電界放射型走査電子顕微鏡及びEDS/WDSコンバインシステムを用いて行う。ナノ磁性粒子分散による誘電性の発現及び磁気特性との相関性の検討については、誘電性ー磁性の相関性の検討を行うとともに、自己生成ナノ磁性粒子分散型に伴う誘電特性の変化を、ナノ磁性粒子と誘電性マトリックスの観点から検討する。ナノ磁性粒子ーセラミックス間の界面構造の解析と発現機構の解明については、決定したパラメータを用いて、最適なポテンシャルパラメータの相互作用モデルを決定する。また、実験にて成膜した薄膜のシミュレーションモデルを作製し、原子、分子、及びイオンを単位とする、自己生成ナノ磁性粒子分散型のシミュレーションをする。特にナノ磁性粒子とセラミックスの界面に着目し、ミクロ(ナノ結晶構造)とマクロ(各種物性)のナノ結晶構造解析を行う。ここで分子動力学法を用いることにより、熱力学的観点(ギブスの自由エネルギー)からシミュレーションする方法により結晶構造の安定性を検討することを試みた。さらに、本申請者の用いるプログラムより、各種イオンの変位は、イオンの拡散係数として示す事を工夫する。また、イオンの変位を軌跡として示すことができ、本申請の目的である、自己生成ナノ磁性粒子分散型複相膜の高誘電率化の発現機構の解明に寄与できる。スパッタリング法による複合機能応答型薄膜作製に必要となる、各種酸化物ターゲットは、消耗品としてターゲット類として計上する。また、誘電特性測定用基板として石英基板及び、バッファ層を用いた基板類及びその前後処理のための薬品類やガラス器具、評価に用いる薬品類などを、消耗品として計上する。国内旅費については、日本セラミックス協会等の学会における成果発表を行うものとして計上する。その他として、海外の学術誌Journal of the American Ceramic Society等に1編以上投稿する予定であり、その掲載料を計上する。
P-450酵素型酸化触媒反応の開拓と有機合成への応用

オキソ金属活性種によるP-450酵素型の触媒的変換反応の開拓とそれに基づく工業プロセス開拓と精密有機合成への展開を目的として、低原子価金属錯体触媒と過酸化物によるP-450酵素型酸化反応の一般性と適用範囲の検討を行った。ルテニウム触媒存在下、種々の第3アミンやアミドをアルキルヒドロペルオキシドで酸化して窒素のα位にアルキルジオキシ基を導入する生合成型の酸化反応の精密有機合成への応用を検討した。炭素求核剤の存在下に酸化反応を行うことにより一段階で窒素のα位にシアノ基等の炭素官能基を導入する新反応の開拓に成功した。また、含酸素化合物の酸化を検討し、本酸化触媒系によりアルコールやフェノールが特異的に酸化されることを見いだした。特に4-アルキルフェノールの酸化では、酸化に続くルイス酸との反応によるアルキル基の位置選択的転移による新規置換キノン合成法を見いだし、これがフェノールから有用性の高い置換キノン合成の一般的手法となることを明らかにした。オキソ金属種の生成と反応性の基礎的研究から分子状酸素とアルデヒド存在下、低原子価遷移金属錯体からオキソ金属活性種を発生させる新手法を見いだし、これによって不活性な炭化水素の酸素酸化反応が1気圧の酸素雰囲気か温和条件で効率よく行えることを明らかにした、工業的に重要なシクロヘキサンからシクロヘキサノンへの変換に関して、実用的な観点から触媒効率や選択性の検討を行った。その結果、フッ素置換フェニル基を有するルテニウムポルフィリン錯体や銅-クラウンエーテルを触媒に用いた場合に、1気圧の酸素雰囲気下、極めて高い選択性と触媒効率で行えることを明らかにした。オキソ金属活性種によるP-450酵素型の触媒的変換反応の開拓とそれに基づく工業プロセス開拓と精密有機合成への展開を目的として研究を行った。低原子価金属錯体触媒と過酸化物によるp-450酵素型酸化反応の一般性と適用範囲の検討を行い、ルテニウムやオスミウム触媒存在下、種々の芳香族第3アミン、環状アミドをアルキルヒドロペルオキシドおよび過酢酸で酸化することにより窒素のα位に選択的にアルキルジオキシ基およびカルボニル基が導入できることを明らかにした。また同様条件下でβ-ラクタムを過酢酸で酸化した場合、窒素のα位にアシロキシ基が導入される基質特異性を有することも示した。アルカンの酸化における分子間および分子内同位体効果等の速度論的考察から、これらの反応がオキソルテニウムによる不活性C-H結合の活性化を鍵とする酵素類似の反応機構により進行することを示した。さらにオキソ金属種の反応性の詳細な検討より、オキソルテニウムによる反応がその強い電子移動能による1電子移動を経由したイオン的経路により進行するのに対し、オキソオスミウムによる反応はラジカル中間体からの直接配位子移動によるものであることが明らかにされた。上記の研究過程から分子状酵素とアルデヒド存在下、低原子価遷移金属錯体からオキソ金属活性種を発生させる手法を見出し、この原理に基づいて種々の金属錯体を触媒とするβ-ラクタムや炭化水素の酸素酸化反応を開拓した。この新規反応の基質に対する適用範囲を検討した結果、ナイロンの基幹原料プロセスとなるシクロヘキサンからシクロヘキサノンへの変換が、ルテニウム錯体や銅触媒を用いることにより温和条件下常圧の酸素雰囲気下で効率よく行えることを明らかにした。本触媒反応における選択性や触媒効率等の工業的な観点からの実用性の検討は、次年度以降の継続課題として残された。オキソ金属活性種によるP-450酵素型の触媒的変換反応の開拓とそれに基づく工業プロセス開拓と精密有機合成への展開を目的として、前年度に引き続き低原子価金属錯体触媒と過酸化物によるP-450酵素型酸化反応の一般性と適用範囲の検討を行った。

ルテニウム触媒存在下、種々の脂肪族アルコールをアルキルヒドロペルオキシドおよび過酢酸で酸化することにより相当するカルボニル化合物に温和条件下に変換できることを明らかにした。また同様条件下でフェノールをアルキルヒドロペルオキシドで酸化した場合、4位にアルキルジオキシ基を有するジエノン体が選択的に得られることも示した。上記の研究過程から分子状酸素とアルデヒド存在下、低原子価遷移金属錯体からオキソ金属活性種を発生させる手法を見出し、前年度にこの原理に基づいて種々の金属錯体を触媒とするβ-ラクタムや炭化水素の酸素酸化反応を開拓しているが、今年度はアルコールの酸素酸化反応について検討した。2級アルコールをルテニウム・コバルト複合触媒-アセトアルデヒドの存在下に反応させると常温常圧の極めて温和な条件下に酸素酸化が進行し、相当するケトンが定量的に得られることが明らかになった。同様条件下1級アルコールからカルボン酸への酸素酸化も可能であることを示した。この触媒反応のアルカンの酸化に対する触媒効果を検討し、ナイロンの基幹原料プロセスとなるシクロヘキサンからシクロヘキサノンへの変換が、クラウンエーテル-銅触媒系により極めて高い選択性と効率で進行することを見出した。本触媒反応における実用性の検討は、次年度以降の継続課題として残された。オキソ金属活性種によるP-450酵素型の触媒的変換反応の開拓とそれに基づく工業プロセス開拓と精密有機合成への展開を目的として、前年度に引き続き低原子価金属錯体触媒と過酸化物によるP-450酵素型酸化反応の一般性と適用範囲の検討を行った。ルテニウム触媒存在下、種々の第3アミンやアミドをアルキルヒドロペルオキシドで酸化することにより窒素のα位にアルキルジオキシ基を導入する生合成型の酸化反応を見いだしているが、この応用として炭素求核剤の存在下に同様の酸化反応を行い一段階で窒素のα位に炭素官能基を導入する新反応の開拓を検討した。その結果、ルテニウム錯体一過酸化物を用いる酸化触媒系に求核剤としてシアノシランやシアン化ナトリウム等を求核剤に用いることにより、アミンやアミドの不活性な窒素のα位にシアノ基を導入する新型の酸化的炭素-炭素結合形成反応を見いだした。また、前年度に見いだされた4-アルキルフェノールのアルキルヒドロぺルオキシドによる酸化で、4位にアルキルジオキシ基を有するジエノン体を得る新反応の合成的応用に関する検討の結果、生成物はルイス酸の存在下にアルキル基の位置選択的転移と酸素一酸素結合の解裂により、置換キノンを選択的に与えることを見いだした。これにより入手容易なフェノールから合成的有用性の高い置換キノンの直接合成が可能になった。上記の研究過程から見いだされた分子状酸素とアルデヒド存在下、低原子価遷移金属錯体からオキソ金属活性種を発生させる手法を用い、炭化水素の酸素酸化反応について実用的な観点から触媒効率や選択性の検討を行った。その結果、シクロヘキサンからシクロヘキサノンへの変換が、フッ素置換フェニル基を有するルテニウムポルフィリン錯体や銅-クラウンエーテルを触媒に用いた場合に、1気圧の酸素雰囲気下、極めて高い選択性と触媒効率で行えることが明らかになった。
星間物質表面上での水素分子の生成反応と核スピン転換に関する理論的研究

本研究では,昨年度に引き続き氷表面上での水素分子の吸着状態と拡散特性を詳細に調査した.ファン・デル・ワールス力や水素結合の影響を正確に取り扱うため,非局所相関項を用いた密度汎関数理論に基づく第一原理電子状態計算を用いた.本研究では表面電場の影響を考慮するため,常誘電性結晶氷Ihと強誘電性結晶氷XIを取り扱った.今年度は様々な面配向成分を含むと考えられるアモルファス表面に関する基礎的知見を得るため,氷表面の面方位を変化させ研究を行った.具体的には,ベーサル面に加えプリズム面を取り扱った.これらの表面上での吸着状態と拡散障壁をポテンシャルエネルギー表面の構築とナッジド・エラスティックバンド法を用いて求めた.その結果,氷XIプリズム表面上で最も吸着エネルギーが大きくなることを明らかにした.また,ポテンシャル異方性と拡散障壁に関しても氷XIプリズム表面上で最も大きくなることを明らかにした.一方,拡散障壁が最も小さいのは氷Ihプリズム表面上であった.さらに,氷表面上での水素分子のオルソ・パラ転換速度を決定していると考えられる水素原子核位置における電場勾配を求めた.これらに加えて,太陽系に比較的多く存在する金属元素である鉄やアルミニウム表面などにおける水素の吸着状態と拡散特性も明らかにした.これらの成果を2件の国際会議(psi-k 2015など)と3件の学会発表(第56回真空に関する連合講演会など)にて発表した.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,氷表面上での水素分子の挙動に関して研究を行った.まず,ファン・デル・ワールス力や水素結合を正確に取り扱うことができる非局所相関汎関数を用いた密度汎関数理論に基づく第一原理計算手法を援用し,氷表面の構造を決定した.本研究では表面近傍における電場の影響を考慮するために,常誘電性結晶氷Ih相と強誘電性結晶氷XI層を取り扱った.氷Ihベーサル表面において表面垂直方向の電場は存在しないが,氷XIベーサル表面は表面垂直方向の電場を有していることを明らかにした.次に,これらの表面上での水素分子の吸着状態と拡散特性を計算した.氷Ihベーサル表面上で,水素分子は表面から飛び出している酸素原子に結合軸を配向して吸着することを明らかにした.一方,氷XIベーサル表面上では水素分子は表面垂直方向に結合軸を配向して吸着する.の時,どちらの表面上の水素分子も表面近傍の局所電荷分布の影響を受けて分極することも示した.また,これらの表面上での吸着エネルギーを比較し,氷Ih表面上の水素分子のほうが安定であることを明らかにした.さらに,これらの表面上における拡散障壁を求めた.これらの吸着エネルギーと拡散障壁の大きさは実験的に観測されているものとほぼ同程度であり,本研究で用いている非局所相関汎関数と交換汎関数が妥当であることを意味している.これらの成果を1件の国際会議(Workshop on Interstellar Matter)と3件の国内会議(日本物理学会2014年秋季大会等)にて発表し,1件の招待講演(第30回ライラックセミナー・第20回若手研究者交流会)を行った.また,物性研究所計算物質科学研究センター第4回シンポジウム・物性研スーパーコンピュータ共同利用報告会ヴィジュアル賞を受賞した.本研究では,昨年度に引き続き氷表面上での水素分子の吸着状態と拡散特性を詳細に調査した.ファン・デル・ワールス力や水素結合の影響を正確に取り扱うため,非局所相関項を用いた密度汎関数理論に基づく第一原理電子状態計算を用いた.本研究では表面電場の影響を考慮するため,常誘電性結晶氷Ihと強誘電性結晶氷XIを取り扱った.今年度は様々な面配向成分を含むと考えられるアモルファス表面に関する基礎的知見を得るため,氷表面の面方位を変化させ研究を行った.具体的には,ベーサル面に加えプリズム面を取り扱った.これらの表面上での吸着状態と拡散障壁をポテンシャルエネルギー表面の構築とナッジド・エラスティックバンド法を用いて求めた.その結果,氷XIプリズム表面上で最も吸着エネルギーが大きくなることを明らかにした.また,ポテンシャル異方性と拡散障壁に関しても氷XIプリズム表面上で最も大きくなることを明らかにした.一方,拡散障壁が最も小さいのは氷Ihプリズム表面上であった.さらに,氷表面上での水素分子のオルソ・パラ転換速度を決定していると考えられる水素原子核位置における電場勾配を求めた.これらに加えて,太陽系に比較的多く存在する金属元素である鉄やアルミニウム表面などにおける水素の吸着状態と拡散特性も明らかにした.これらの成果を2件の国際会議(psi-k 2015など)と3件の学会発表(第56回真空に関する連合講演会など)にて発表した.本年度はファン・デル・ワールス力や水素結合を正確に取り扱うことができる非局所相関汎関数を用いた密度汎関数理論に基づく第一原理計算手法を確立し,特性の違う二種類の結晶氷の表面構造を決定した.その後,研究の進捗に伴い,水素分子とこれらの表面の間の相互作用を知る上で,水素分子の吸着状態に着目することが重要であることが明らかとなった.そのため,当初の計画を変更し,二年目に行う予定であった,これらの結晶氷表面上における水素分子の吸着状態に関する研究を遂行し,二年目に行う予定であった計算をほぼ完了した.さらに,当初の予定に加え,水素分子の拡散特性に関する原子核量子ダイナミクス計算を組み合わせた計算も行い,氷表面上における分子進化反応に関する知見を得た.以上の点から,おおむね順調に進展していると判断した.27年度が最終年度であるため、記入しない。

昨年度までにファン・デル・ワールス力や水素結合を正確に取り扱える第一原理電子状態計算と原子核量子ダイナミクス計算を組み合わせた新規研究手法を確立した.この研究手法を援用し,氷表面上での水素分子の吸着特性と拡散特性を明らかにした.今後はさらに本研究手法を原子核量子ダイナミクスにフェルミ統計性と核スピン項を取り扱えるように拡張する.この新規手法を援用して氷表面上での水素分子生成時の核スピン状態を解明する.具体的には氷表面上での水素分子生成反応に関する計算を行う.まず,氷表面上における水素分子生成反応に関する6次元ポテンシャルエネルギー表面を求める.これらの結果を活用し,水素分子生成反応の量子ダイナミクス計算を行い,氷表面上での水素分子生成時の核スピン状態を求める.また,水素分子の核スピン転換機構の解明に関する研究を行う.これらの成果から,宇宙空間における水素分子の核スピン温度に正しい解釈を与えるための知見を得る.27年度が最終年度であるため、記入しない。
骨髄幹細胞を用いた表皮水疱症における再生医療

各々の臓器において骨髄由来の幹細胞が臓器細胞へ分化することが示されており、有効な治療法の無い先天性疾患への臨床応用に向け研究が行われている。本研究では、骨髄由来細胞が表皮細胞へと分化するには表皮細胞が分泌する因子が重要な役割を果たしており、表皮水疱症モデルマウスの1つであるXVII型コラーゲンノックアウトマウスに対し、骨髄移植を行ったところ欠損タンパクの産生が認められ、皮膚の症状など臨床経過の改善が認められた。有効な治療方法の無い表皮水疱症の治療の開発として、骨髄幹細胞を用いた方法の基礎研究を行っている。皮膚を含めた各臓器において骨髄幹細胞由来の分化した臓器細胞が存在することは確認できているが、臨床応用に向けた次段階の課題は、いかに多くの細胞を分化させ、生物学的機能を発揮させるかということにある。最近では骨髄細胞は各種臓器の細胞へと分化するためには各々の臓器の細胞から分泌される液性因子の関与が考えられている。本年度は1)骨髄由来の末梢血幹細胞を表皮細胞と共培養(培養液中には表皮細胞から分泌される液性因子は存在し、かつ骨髄由来の末梢血幹細胞と表皮細胞は接着もする)し、表皮細胞に分化するかを、表皮細胞特異的な複数のタンパクの発現をもって検討した。また2)骨髄由来の末梢血幹細胞を表皮細胞の培養液で培養(これにより表皮細胞から分泌される液性因子は培養液内に存在するが、表皮細胞と骨髄由来の末梢血幹細胞の細胞同士は接着することはない)し、同様の検討を行った。いずれの方法でも骨髄由来の末梢血幹細胞が表皮細胞へと分化することを確認できた。一方で、表皮細胞以外の細胞の培養上清液で骨髄由来の末梢血幹細胞を培養しても表皮細胞へと分化は認められなかった。また、他の分泌因子を用いても骨髄由来の末梢血幹細胞は表皮細胞へは分化しなかった。以上より表皮細胞が分泌する特定の因子が分化に必要と考えられた。このように当初予定した研究計画をほぼ施行でき、かつ結果も得られた。現在、皮膚を含めた各臓器において骨髄幹細胞由来の分化した臓器細胞が存在することは確認できており、臨床応用に向けた前段階として種々の分野で疾患モデルマウスを用いた研究も行われている。本研究課題において、有効な治療方法の無い表皮水疱症の治療の開発として、骨髄幹細胞を用いた方法の基礎研究を行った。本年度は表皮水疱症モデルマウスの1つであるBP180(VII型コラーゲン)ノックアウトマウスに対し、正常マウスから骨髄移植を行い検討した。表皮水疱症モデルマウスでは基底膜部に接着分子であるBP180が先天的に欠損しているため、皮膚に容易にびらん・潰瘍を形成し、また口腔内にもびらん・潰瘍を生じるため摂食障害がみられ生存率も低い。骨髄移植されたBP180ノックアウトマウスの皮膚の症状を経時的に観察し、骨髄移植の臨床効果(皮膚症状の肉眼的観察、ダーモスコピーによる皮膚の観察、病理組織の観察)を検討し、正常に分化した骨髄由来の表皮細胞が欠損するタンパクを産生しているかを免疫組織やRT-PCR、免疫ブロット法などで検討した。さらにはドナー骨髄幹細胞由来表皮細胞が欠損するタンパクを産生することが皮膚の症状や生存期間に対して影響を及ぼすか検討した。その結果、正常マウスから骨髄移植を受けたBP180ノックアウトマウスには正常なBP180タンパクの発現が認められ、皮膚の状態の改善および生存期間の延長も認められた。以上から骨髄移植により正常なマウスの骨髄細胞が表皮内へと移動し正常な機能を持った表皮細胞へと分化し機能的なタンパクを産生し皮疹の改善と生命予後の改善をもたらしたと言える。
パターン光投影による非接触呼吸計測を用いた慢性閉塞肺疾患スクリーニング

簡便な慢性閉塞性肺疾患(COPD)スクリーニングの実現を目的として、パターン光投影による非接触呼吸計測システムを開発した。そして、健常者およびCOPD患者の通常(非努力性)の計測呼吸波形に対して、自己組織化マップを適用することで、健常者とCOPDとの間に現れる通常呼吸波形の形状の差異を反映した分類が自動的に実施可能であることを明らかにした。平成24年度においては、前年度に開発を行った計測システムにより安静呼吸時における胸腹部の三次元形状変化を計測し、慢性閉塞性肺疾患(COPD)の病状・重症度の関連性の解明について検討を行った。われわれは、これまでの研究の中で、COPD患者の安静状態の呼吸波形の形状が、呼気の終末期に呼気にともなう胸腹部の運動が停止するようなHaving end-expiratory pause型と,呼気の胸腹部の運動が長く継続するHaving prolonged expiration型の2通りに分類されることを示しており、後者に重篤な症例が多いことから、安静状態の呼吸の波形形状がCOPDの重篤度に関係するものと考えた。そこで、安静時の呼吸波形に自己組織化マップ(SOM)を適用することで、呼吸波形形状に基づく分類を行った。スパイロメトリーでCOPD患者と判断された群(9名)と健常者と判断された群(10名)を対象として非接触呼吸計測を行い、複数の被験者による呼吸波形形状をSOMモデルの入力層に与えることでそれぞれの波形の類似度がマップ上における距離として出力された。SOMにより出力された二次元マップにおいては、一部例外はあるものの、健常者群とCOPD患者群とはそれぞれ分離して分布することが明らかとなった。また、COPD患者の呼吸波形が上記の2種類の型に分類可能であるという仮定の元、この2種類の型に健常者型を加えた3種類の型に呼吸波形を専門医が分類した結果と、SOMによる分類結果とが、ほぼ一致していることが確認され、われわれの仮定の妥当性が示唆された。本研究の成果により、これまで、呼吸気流を直接計測することでしか診断することができなかったCOPDスクリーニングが、胸腹部の体積変化および三次元形状変化の計測によって実現できるようになる可能性が示唆された。平成23年度は、医療機関に持ち込むためのフィールドテスト用計測システムの開発を行った。センサ部においては、これまで非接触呼吸計測に関する研究に利用してきたアクティブ型三次元画像センサであるファイバグレイティング(FG)視覚センサを用い、COPDスクリーニング用途への最適化を行った。画像計測用PCは、医療機関内での可搬性を鑑み、ノート型のPCを用いることとし、画像解析ソフトウェアは、開発期間の短縮をするため、数値解析ソフトウェアMATLABを用いて行った。以上のFG視覚センサと画像計測用PCは、名古屋工大での開発用と医療機関での実験用の計2セット用意した。また、フローメータを用いた比較実験により呼吸波形計測精度について検証し、COPDスクリーニングに必要な努力性呼出曲線の算出が可能であることを確認した。さらに、マイクロソフト社から2010年末に発売されたモーションキャプチャ用デバイス"Kinect"の三次元計測機能を用いた非接触呼吸計測の実現可能性について検証した。フローメータとの同時計測により、両者で計測される呼吸波形の比較を行い、更には、"Kinect"で取得される呼吸による体積変化とフローメータによる呼吸流量との相関性について調べた。その結果、両者の計測結果には高い一致性・相関性が示唆され、"Kinect"を用いることで、FG視覚センサと同等の非接触呼吸計測が実現できることを明らかにした。申請時の計画通り、FG視覚センサを用いたシステム開発が完了した。さらに、市販のセンサーである"Kinect"を用いた非接触呼吸計測について検証し、非接触呼吸計測を実用可能であることを確認した。"Kinect"は元々コンシューマゲーム機用のモーションキャプチャインタフェースデバイスとして開発されたものであるが、現在は開発元であるマイクロソフト社よりシステム開発キットが頒布されており、様々な分野での応用が推奨されている。このため、コンピュータビジョンやロボティクスなど様々な分野で、研究への応用が行われ始めている。"Kinect"を用いた生体情報計測は、本研究が初めての試みであり、また、非接触呼吸計測の実現性について示された。"Kinect"は安価でありPCとの親和性も高いことから、本研究を進めることで手軽に利用可能な非接触呼吸計測デバイスとしての実用が期待される。このことから、本研究は、当初の期待以上の進捗状況にあるものと考える。平成24年度は、「安静呼吸時における胸腹部の体積変化とCOPDの病状・重症度の関連性の解明」および「胸腹部の三次元形状変化とCOPDの病状・重症度の関連性の解明」について検討を行なう。また、必要に応じて、医療機関での実際の使用を念頭に置いた計測システムの最適化を行なう。さらに、健常者とCOPD患者の安静時呼吸計測を行ない、安静時呼吸波形を蓄積する。

蓄積されたデータに対し、教師無し競合学習モデルのひとつとして知られる自己組織化マップ(SOM:Self-Organizing Map)を適用し、COPDの病状や重症度毎の呼吸波形パターンの分類を行なう。そして、分類されたユニットの呼吸波形特徴や傾向について分析する。そして、胸腹部の三次元形状の変異データをSOMにより解析することで、病状・重症度ごとのパターン分類を行なう。そして、分類結果を元に胸腹部の三次元形状変化の特徴や傾向について検討する。本年度の研究においては、健常者ならびにCOPD患者を対象とした計測データの蓄積が、研究遂行において重要となる。膨大な量の三次元データを解析する必要があるため、高い演算能力を有するコンピュータと大容量の記憶装置が必要となることから、本年度の研究費の一部は、ワークステーションと大容量ハードディスクの購入に用いる。また、システムのブラッシュアップを行うために、センサ、光学部品、電子部品等の購入を行う。さらに、慶応義塾大学医学部との共同実験を行い、加えて、23年度からの研究成果を広く学会等で発表するために、研究費の一部は、出張旅費(交通費、学会参加費等)として用いる予定である。
ケースメソッド支援のための因果モデルを用いたファシリテーションシステム

本研究では,実例にもとづく問題分析,対策立案を通して,問題解決能力を向上させるケースメソッドにおいて,指導者に代わってファシリテーションを行うシステムを開発した.ファシリテーションシステムにおいては,学習者の発言,議論の状況を理解し,適切な助言を行う必要がある.そこで,学習者の発言,議論の状況,指導者の助言に関する情報に対して,Support Vector Machineを用いることで,適切な助言を決定する方法を開発した.実際にケースメソッドに関する情報を収集し,情報の類似度のみを用いた単純な方法と比較して,精度良く適切な助言を選択できることを示した.まず、ファシリテーションシステムにおける、学習者の発言に対する音声認識機能、発言間の関係推定機能、議論グラフによる可視化機能の設計を行った。さらに既存の音声認識エンジン、文間関係認識技術、グラフ表現手法にもとづいて、システムを試作した。ソフトウェア開発における問題を議論の題材として、複数名の学生による予備実験を行ったところ、音声認識と発言間の関係推定の精度の向上が、システム実用化に向けて課題となることが明らかになった。本システムでは、コーパスにもとづく音声認識エンジンを利用しているため、コーパスに登録された単語が精度よく認識されるのに対し、議論の題材に関係する専門用語、例えば、ソフトウェア開発特有の単語は認識精度が十分ではなかった。そこで、議論の題材となっている文章から特徴的な単語をあらかじめ抽出し、重要語として音声認識エンジンに登録することで、本システムにおける音声認識の精度向上を図った。また、類似度にもとづく既存の文間関係認識技術では、短文かつ言い換えが続く議論の発言に適用しても、関係を正しく認識できた発言は全体の40%程度に留まった。そこで、連続する発言のまとまりを意味のある1単位として考え、低い類似度であっても連続する発言に関係があるとみなすことで、認識精度が10%ほど改善した。議論終了後に発言間の関係を認識するだけでなく、議論途中における発言間の関係もリアルタイムで認識し、かつ、その認識精度も改善できている。しかし、文間関係の認識精度は依然として低く、当初計画通り、来年度以降は認識精度の改善に取り組む。本プロジェクトでは、複数の学習者が参加するケースメソッド等の学習において、学習者の理解を支援するため、議論構造を表すグラフを自動で作成することを目的としている。平成25年度は、関連研究にもとづいて、学習者の発言間の類似度に着目して、議論構造を作成する方法を提案した。しかし、発言に関係性があっても、類似しない状況があり、発言間の関係性を特定する精度は、再現率、適合率ともに60%程度に留まっていた。平成26年度は、関係性があっても類似しない発言について、人手で分析を行い、直前の発言を受けて説明を省略することが原因となっていることがわかった。そこで、いずれとも関係しない発言、直前の発言と関係する発言、直前の発言以外に関係する発言、それぞれに応じて、関係性の有無を判定するサポートベクターマシーン(SVM)を用意し、発言に対して各SVMを逐次適用するカスケード型SVMによって、発言間のリンクを推定する方法を開発した。実際に、学習者の議論に開発した手法を適用したところ、再現率、適合率が、ともに90%程度まで改善し、実適用可能な精度を実現することができた。本研究では、ケースメソッドにおける議論のファシリテーションを支援するため、議論における各発言の関係を因果モデルで表現し、因果モデルにもとづいて議論の参加者に助言を提示するシステムを開発した。システムを実現するためには、議論の進行に合わせて議論構造を表す因果モデルを自動で更新する機能、因果モデルにもとづいて助言を生成する機能が必要となる。議論構造を表す因果モデルを自動で更新するためには、議論を構成する参加者の発言間の因果関係を推定する必要がある。ケースメソッドの指導者が経験的に発言間の関係を推定できることに着目し、過去のケースメソッドの議論における発言とそれらの因果関係を学習データとして、現在の議論における発言間の因果関係を推定する学習器を訓練する。学習器としてSupport Vector Machine(SVM)を用い、訓練された学習器を議論の発言に逐次適用していくことで、因果モデルを更新する。加えて、参加者の発言内容に対して問題提起や対策提示等の属性を自動で付与することにより、因果モデルのサイズが大きくなっても、議論の参加者が注目すべき意見を発見しやすくしている。また、助言を生成する機能を実現するため、ケースメソッドにおける発言とそれに対する助言のセットを事前に用意し、これらの例にもとづいて助言を決定する方法を開発した。開発した方法では、事前に用意したセットの中から、現在の議論の発言に関係するセットを特定して、特定されたセットの助言を提示する。その際、各発言の関係の有無をSVMによって推定することで、発言に関係するセットを特定する。既存の音声認識機能に加えて、上記の機能を実装したファシリテーションシステムを開発し、実際の議論を対象として評価実験を行った。実験の結果、精度良く因果モデルの更新ならびに助言の提示を行えることを確認した。本研究では,実例にもとづく問題分析,対策立案を通して,問題解決能力を向上させるケースメソッドにおいて,指導者に代わってファシリテーションを行うシステムを開発した.ファシリテーションシステムにおいては,学習者の発言,議論の状況を理解し,適切な助言を行う必要がある.そこで,学習者の発言,議論の状況,指導者の助言に関する情報に対して,Support Vector Machineを用いることで,適切な助言を決定する方法を開発した.

実際にケースメソッドに関する情報を収集し,情報の類似度のみを用いた単純な方法と比較して,精度良く適切な助言を選択できることを示した.議論構造グラフを自動作成する方式を開発し、本プロジェクトの主課題の1つをクリアできたことから、計画通り進んでいるシステム開発・運用平成27年度は、自動で作成した議論構造グラフにもとづいて、学習者に助言を行う方法を開発する。提示された議論構造グラフに加えて、どのような助言が必要か、学習者数十名に対して、アンケートを実施済みである。アンケート結果から、問題点に対して解決策が議論されているか、議論が中断している論点が無いか、全ての問題点を漏れなく議論しているか、等が助言として必要とされていることがわかった。このような助言を提示するためには、どの発言が問題点、解決策に言及しているか、どの発言で議論が中断しているかを特定することが課題となる。本研究では、過去の議論における発言からコーパスを作成し、コーパスを利用して、これらの課題を解決する方針を検討している。既存研究をうまく活用することで、ファシリテーションシステムの試作ならびに予備実験を今年度中に実施できた点は、計画以上に進んでいると考える。音声認識の精度向上については、計画時点で課題となることを想定していなかったが、今年度中に十分に対応することができた。一方、発言間の認識精度が想定以上に低かったため、来年度以降は、計画を前倒しで進めていくことにより、十分な認識精度を達成したいと考える。消費税等で端数が生じたため。来年度は文間認識精度の改善に取り組む予定である。認識精度が低い原因として、議論で用いられる専門用語同士の関係を十分に特定できていないことがわかっている。そこで、本研究題目に示しているように、議論に用いられる概念間の因果関係をあらかじめ用意し、文間関係の認識に利用することを考えている。まずはソフトウェア開発を題材として用い、ソフトウェア開発に関する教科書や参考書をスキャナで電子的に取り込み、因果関係を意味づけしたコーパスとして作成する。作成したコーパスにもとづいて文間関係を認識する方法を開発する。非常にわずかな金額であるため、消耗品購入の一部に充てる。
アルツハイマー病の発症メカニズムに関する解析

これまでに我々はアルツハイマー病(AD)でみられる神経細胞死が小胞体(ER)内に蓄積した折りたたみの不十分な異常タンパク質の処理機構の破綻など(いわゆるERストレス)によって引き起こされる可能性を報告してきた。このERストレス誘導性細胞死の実行機構についてはあまり明らかになってはおらず、そこで昨年度は、我々はERに局在するカスペース12に着目し、この分子がERストレス特異的に活性化し、ERから細胞質中に流出し細胞質中に存在するカスペース3を活性化することにより細胞死を実行する可能性について報告した(現在、論文投稿中)。しかしながら、カスペース12は現在のところ、げっ歯類においてのみその発現が確認されているだけで、ヒトにおいてはその発現が認められていない。そこで本年度はこのヒトにおけるカスペース12様の機能をもった分子がERストレス遊動性の細胞死実行に重要であるとの考えのもと、これら分子の同定をライブラリースクリーニング法によって行った。その結果マウスカスペース12に最も相同性の高い分子としてヒトのカスペース4を高頻度に取得した。細胞生物学的なカスペース4の機能解析の結果、カスペース4は主としてERに局在し、ERストレス特異的に活性化されることが明らかとなった。さらにはカスペース4の発現をRNAi法により特異的に減少させた細胞ではERストレス誘導剤やアルツハイマー病の病態と深く関わっていることが知られているAβペプチドに対して抵抗性を示し、細胞死が抑制された。またAD患者脳において特に障害の顕著な海馬領域に特異的に発現亢進することを免疫組織化学的に明らかにした。これらの結果よりカスペース4がヒトにおいてERストレス誘導性の細胞死に関与し、更にAD脳でみられる神経細胞死実行に関与している可能性が示唆された(現在、論文リバイス中)。これらの結果よりカスペース4がAD脳でみられる神経細胞死実行に関与している可能性が示された(現在、論文投稿中)。今後はカスペース4の活性化調節因子及び特異的な基質の同定を行う予定でいる。
高等植物の成長を制御しているオーキシンの作用機構の分子遺伝的研究

シロイヌナズナ芽ばえ胚軸にオーキシンを片面塗布することによって人工的に屈曲反応を起こさせることができる。この反応を利用して胚軸が屈曲しない突然変異体msg1を単離した。msg1は屈光性欠損突然変異体nph4(Liscum and Briggs,1995)と同一であった。msg1の胚軸はオーキシン依存屈曲反応と屈光性のほかに屈地性も異常であり、胚軸の成長はオーキシン耐性を示した。msg1の外形は、葉が上偏成長や下偏成長を示すほかは野生型と違わなかった。以上の結果から、msg1はオーキシン特異的屈曲異常突然変異体だと考えられる。成長異常を示す多くの突然変異体についてオーキシン依存屈曲反応を調べたが、axrl胚軸だけが屁曲異常を示した。axr1胚軸も屈地性と屈光性異常で、msg1同様オーキシン特異的屈曲異常突然変異体だった,オーキシン依存屈曲反応におけるMSG1とAXR1の関係を明らかにするために、両突然変異体の2重突然変異体を作成して、その表現型を調べた。msg1もaxr1もある程度屈光性を示すが、2重変異体は屈光性を完全に失った。2重変異体の屈地性の欠損はそれぞれの単一変異体の欠損よりも大きかった。axr1の葉はしわがよっているが、2重変異体の葉はしわがよると同時に上偏成長が起こっていた。すなわち、msg1とaxr1の両変異は相加的な効果を生じさせていたので、両遺伝子はほぼ独立にオーキシン特異的屈曲反応を支配していると結論できた。また、aux1突然変異体の根の屈地性異常に対するインドール-3-酢酸、2,4-D、1-ナフタレン酢酸の効果を調べたところ、ナフタレン酢酸だけが効果的に屈地性異常を回復させることを発見した。AUX1タンパクの一次構造(Bennett et al.,1996)を合わせ考えると、AUX1がオーキシン流入担体であることが結論できた。MSG1遺伝子座のクローニング:T-DNA挿入によるmsg1変異体(msg1-8)には3カ所にT-DNAの挿入があった。同変異体を戻し交雑して得たF2世代約200個体についてオーキシン耐性とカナマイシン耐性との連鎖を調べた結果、この二つの表現型が強く連鎖しているという結果を得たので、1カ所のT-DNA挿入を持つF3個体を選んで、その挿入部位周辺のゲノムをクローニングした。その結果、ある遺伝子の転写単位の外側にT-DNAが挿入していること、この挿入とオーキシン耐性とは完全には連鎖していないことが分かった。以上の結果から、msg1-8変異はT-DNA挿入によるものではないと結論した。T-DNA挿入変異体のスクリーニング:DuPontやINRAのコレクションをスクリーニングし、3個のオーキシン耐性変異体を得た。これら変異体は現在戻し交雑中で、オーキシン耐性とカナマイシン耐性との連鎖をこれから調べる予定である。オーキシン極性輸送と輸送体に関する分子生理学的研究:3種類のオーキシン、NAA、IAA、2,4-Dの屈地性に対する効果を比較することによって、オーキシンの流入担体の働きを推定することができることを発見した。その結果、aux1変異体の原因遺伝子AUX1は根のオーキシン流入

担体遺伝子であることが分かった(Yamamoto & Yamamoto,1998)。msg1も茎特異的オーキシン担体異常ではないかとも考えられていたが、この方法を適用した結果、そうではないことが分かった。シロイヌナズナ芽ばえ胚軸にオーキシンを片面塗布することによって人工的に屈曲反応を起こさせることができる。この反応を利用して胚軸が屈曲しない突然変異体msglを単離した。msglは屈光性欠損突然変異体nph40.粕cumandBriggs,1995)と同一であった。msg1の胚軸はオーキシン依存屈曲反応と屈光性のほかに屈地性も異常であり、胚軸の成長はオーキシン耐性を示した。msg1の外形は、葉が上偏成長や下偏成長を示すほかは野生型と違わなかった。以上の結果から、msglはオーキシン特異的屈曲異常突然変異体だと考えられる。成長異常を示す多くの突然変異体についてオーキシン依存屈曲反応を調べたが、axr1胚軸だけが屈曲異常を示した。axr1胚軸も屈地性と屈光性異常で、msg1同様オーキシン特異的屈曲異常突然変異体だった。オーキシン依存屈曲反応におけるMSGIとAXRIの関係を明らかにするために、両突然変異体の2重突然変異体を作成して、その表現型を調べた。msg1もaxr1もある程度屈光性を示すが、2重変異体は屈光性を完全に失った。2重変異体の屈地性の欠損はそれぞれの単一変異体の欠損よりも大きかった。axr1の葉はしわがよっているが、2重変異体の葉はしわがよると同時に上偏成長が起こっていた。すなわち、msg1とaxrlの両変異は相加的な効果を生じさせていたので、両遺伝子はほぼ独立にオーキシン特異的屈曲反応を支配していると結論できた。また、aux1突然変異体の根の屈地性異常に対するインドール-3-酢酸、2,4-D、1-ナフタレン酢酸の効果を調べたところ、ナフタレン酢酸だけが効果的に屈地性異常を回復させることを発見した。AUX1タンパクの一次構造(Bennett et al.,1996)を合わせ考えると、AUX1がオーキシン流入担体であることが結論できた。