亜鉛は必須微量元素の一つで、様々なタンパク質と結合・解離し多様な生命現象を支えています。そのため、亜鉛の不足や過剰は免疫機能、創傷治癒、味覚嗅覚障害といった病態を引き起こします。細胞膜や細胞内小器官（オルガネラ）の膜上で亜鉛トランスポータータンパク質が生体膜を隔てた亜鉛輸送を行うことで、細胞内の亜鉛濃度調節がなされています。ヒトには10種類のZnT、14種類のZIP亜鉛トランスポーター遺伝子がそれぞれ発見されており、それらの欠損が遺伝性疾患と関連することが多く報告されています。しかしながら、亜鉛イオン濃度制御の破綻が細胞機能の破綻につながる詳細な分子機構はほとんど未解明でした。九州...

細胞の核内においてDNAはクロマチンと呼ばれる構造をとり、その中でもヘテロクロマチンはDNAが高濃度に凝縮した領域として知られています。しかし、この凝縮状態をどのような分子が制御しているかは解明されていません。東北大学大学院薬学研究科の町田雅斗大学院生、梶本真司准教授、中林孝和教授らは、生きた細胞内の分子と硬さの分布を同時に測定できるイメージング法を開発しました。この手法を用いて、ヘテロクロマチンには脂質分子が集積しており、周囲より硬いことを定量的に示しました。さらに、脂質量が減少すると、柔らかくなることがわかりました。これらの結果から、脂質はヘテロクロマチンの凝縮状態を維持する「...

頭頸部がんの薬物療法では、免疫チェックポイント阻害薬（注4）と抗EGFR抗体薬（注5）という2つの治療選択肢があります。しかし、どの患者にどちらの薬がより効果的なのかを事前に判断する方法は確立されていません。東北大学病院腫瘍内科の西條憲講師、川上尚人教授らの研究グループは、がん細胞の中で働く炎症のシグナルJAK-STAT経路に注目しました。頭頸部がん患者30名の臨床データを解析したところ、免疫チェックポイント阻害薬が効きにくい患者では、抗EGFR抗体薬が高い効果を示すことを確認しました。さらに、JAK-STAT経路に関わる遺伝子の発現、お...

北海道大学低温科学研究所の大場康弘准教授、海洋研究開発機構の古賀俊貴ポストドクトラル研究員、高野淑識上席研究員、九州大学大学院理学研究院の奈良岡浩教授（研究当時）、東北大学大学院理学研究科の古川善博教授らが所属する国際研究グループは、アメリカNASA主導の小惑星探査計画「OSIRIS-REx」で炭素質B型小惑星（101955）ベヌー（Bennu）から持ち帰られた粒子から、地球生命に必須の核酸塩基全5種を含む、合計38種の窒素複素環化合物*1、及び高濃度の尿素*2の検出に成功しました。小惑星サンプルリターン計画「OSIRIS-REx」では、...

生物の持つ様々な機能は、通常、自身のゲノムに書き込まれた遺伝子によって制御されています。研究チームは、発光魚の一種であるキンメモドキが、餌であるウミホタル類から発光酵素「ルシフェラーゼ」を取り込み、自らの発光に利用しているという「盗タンパク質現象」を以前に発見していました。しかし、本種のゲノムに発光酵素の遺伝子が本当に存在しないのかは不明でした。今回、東北大学学際科学フロンティア研究所の別所-上原学助教らの研究チームは、最新のロングリードシーケンス技術を用いてキンメモドキのゲノムを解読しました。全ゲノム情報を徹底的に解析した結果、キンメモドキのゲノムの中に、ウミホタル類のルシフェラ...

宮下映見 大学院生（京都大学iPS細胞研究所（CiRA）未来生命科学開拓部門・株式会社xFOREST Therapeutics）、小松リチャード馨 最高技術責任者（株式会社xFOREST Therapeutics）、齊藤博英 教授（CiRA未来生命科学開拓部門・東京大学定量生命科学研究所）、および鬼塚和光 准教授（東北大学多元物質科学研究所）らの研究グループは、遺伝子変異によって変化するRNA構造と低分子化合物の相互作用を大規模に検出する新技術「BIVID-MaP」を開発し、変異特異的な化合物結合を1塩基レベルの解像度で特定することに成功しました。RNAの立体構造は、遺伝子発現を調...

損傷が起きやすい骨格筋では、微小な傷に対応する細胞膜修復は重要な機能です。ジスフェルリン異常症はジスフェルリンの欠損により骨格筋の細胞膜修復機能が障害される成人発症の筋ジストロフィーで国の指定難病です。東北大学大学院医学系研究科神経内科学分野の中村尚子非常勤講師、青木正志教授、臨床障害学分野の鈴木直輝准教授、病態液性制御学分野の菅野新一郎学術研究員（研究当時：同大学加齢医学研究所）、国際医療福祉大学成田キャンパス基礎医学研究センターの三宅克也教授らの研究グループは、ジスフェルリンに結合し細胞膜修復を促進する分子として新たにCK2αを同定し、CK2αの過剰発現によりジスフェルリン欠損...

細菌の運動器官であるべん毛は、その構造と機能が菌種ごとに大きく異なります。国立健康危機管理研究機構（JIHS：ジース）国立感染症研究所 細菌第一部 小泉信夫 主任研究員らは、大阪大学 蛋白質研究所 川本晃大 准教授（国立研究開発法人 科学技術振興機構 さきがけ研究員兼任）、国立大学法人東北大学大学院工学研究科 中村修一 准教授らと、レプトスピラ症病原体であるスピロヘータ・レプトスピラがもつ特殊な「ペリプラズムべん毛」に着目し、被覆（鞘(さや)）タンパク質群が協調してべん毛の形状と力学特性を制御する仕組みを解明しました。遺伝子欠損株の解析とクライオ電子顕微鏡に...

麻酔を受けた時や脳震盪を起こした時、直前の記憶が部分的に失われることがあります。この現象は逆行性健忘と呼ばれ、約200年前から研究されてきましたが、記憶の一部だけが失われる仕組みは分かっていませんでした。東北大学大学院生命科学研究科の谷本拓教授と平松駿研究員らの研究グループは、ショウジョウバエの匂い記憶を逆行性健忘のモデルとして、記憶が部分的に消失する神経細胞内のメカニズムを解析しました。記憶の形成には、神経細胞同士をつなぐシナプス（注2...

国立研究開発法人国立がん研究センター（所在地：東京都中央区、理事長：間野博行）研究所 がん進展研究分野の吉田健一 分野長、三村海渡 連携大学院生、戒能明 任意研修生（東北大学大学院医学系研究科発生・発達医学講座 小児病態学分野 大学院生）らは、東北大学大学院医学系研究科発生・発達医学講座 小児病態学分野（菊池敦生 教授）などとの協力体制のもと、T細胞性急性リンパ性白血病（T-ALL）の新たなサブタイプ（亜型）を発見し、その発症メカニズムを明らかにしました。T-ALLは、血液のがんの一種です。研究グループは、ゲノム解析技術（全ゲノムシークエンシング...

東京科学大学（Science Tokyo）医歯学総合研究科 脳神経病態学分野の佐川博貴大学院生、平田浩聖プロジェクト助教（研究当時、現・米国マウントサイナイ医科大学博士研究員）および小児地域成育医療学講座の金兼弘和寄附講座教授らの研究グループは、東北大学大学院医学系研究科小児病態学分野の笹原洋二准教授、片山紗乙莉助教、京都大学、防衛医科大学校との共同研究により、CLIPPERS様の中枢神経炎症を呈した若年患者の中に、乳児〜小児期に発症することが多い先天性免疫異常症の一つである家族性血球貪食性リンパ組織球症3型（FHL3）（...

人とのつながりは、家庭や職場、地域といった社会的な環境の中で形づくられるものと考えられてきました。しかし同じ地域や職場にいても、家族や友人とのつながりの広がり方には個人差がみられます。その背景にどのような要因が関連しているのかを検討するため、日本の一般住民6万人以上を対象に、遺伝情報を用いた大規模な解析を行いました。東北大学東北メディカル・メガバンク機構分子疫学分野の栗山進一教授らの研究グループは、家族や友人との実際のやり取りの頻度や人数を質問票で数値化し、その情報と数百万か所に及ぶ遺伝情報を統計的に照らし合わせるゲノムワイド関連解析を行うことで、社会的孤立との...

東京大学大学院医学系研究科遺伝情報学の佐藤豪助教、岡田随象教授（兼：大阪大学ワクチン開発拠点先端モダリティ・DDS研究センター（CAMaD）教授、大阪大学大学院医学系研究科遺伝統計学教授（研究当時）、理化学研究所生命医科学研究センター システム遺伝学チーム チームディレクター）、東京大学大学院医学系研究科代謝・栄養病態学の山内敏正教授、虎の門病院の門脇孝院長、東京大学医科学研究所 附属ヒトゲノム解析センター シークエンス技術開発分野の松田浩一特任教授（兼：同大学大学院新領域創成科学研究科 メディカル情報生命専攻クリニカルシークエンス分野教授）、大阪大学大学院医学系研究科呼吸器・免疫内科学の山...

DNA損傷応答は、細胞ががん化を防ぐために備える最も重要なシステムの一つです。その中心的役割を担うp53は、定常時にはMDM2により速やかに分解されており、必要な時にだけ活性化される精密なフィードバック制御機構によって守られています。東北大学大学院薬学研究科の島田竜耶博士、小松龍斗大学院生、大谷航平大学院生、松沢厚教授および岩手医科大学薬学部の野口拓也教授らの研究グループは、これを調節する新たな分子としてE3ユビキチンリガーゼMKRN1を同定しました。MKRN1は定常時にp53を分解することでその発現を制御する一方で、DNA損傷が起こるとMDM2を選択...

齋藤郁貴 京都大学大学院薬学研究科博士課程学生、木瀬亮次 同助教、ならびに井上飛鳥 同教授（兼：東北大学大学院薬学研究科教授）の研究グループは、Gαタンパク質の遺伝子欠損細胞を用いた網羅的な解析によってGαタンパク質による転写活性制御を精緻に対応付けしました。Gタンパク質共役型受容体（G-protein-coupled receptor：GPCR）は、細胞外のシグナル分子と結合することで活性化状態に構造変化し、Gαタンパク質*1（Gαs/olf、Gαi/o、Gαq/11、Gα12/13...

左心疾患に伴う肺高血圧症は、肺高血圧症の原因の中で患者数が最も多く、予後不良です。しかしながら、本疾患の病態解明は不十分で肺高血圧症に対する特異的な治療法がありません。近年、INHBA（Activin A）を中心としたTGF-βシグナルを抑制するソタテルセプト（注4）が新規の肺動脈性肺高血圧症の治療薬として注目されています。しかし、左心疾患に伴う肺高血圧症におけるINHBAの役割は十分に理解されていませんでした。東北大学大学院医学系研究科循環器内科学分野の安田聡教授、山田祐資医員、同大学SiRIUS（医学イノベーション研究所）佐藤大樹講師らの研究グループは、左...

小児は心身の発達や生活習慣の形成が著しく、この時期の経験や環境要因は将来の健康や疾患リスクに大きく影響するとされています。思春期以降は特にアレルギー疾患、神経発達関連の問題、代謝疾患などが現れやすく、生涯の健康リスクにおいて重要なライフステージです。DNAメチル化をはじめとするエピゲノム変化（注5）は、生活習慣や環境の影響を反映し、健康状態の背景を理解するための重要な手がかりになるとされ、世界的に研究が進められています。一方で、エピゲノムの状態は遺伝的背景（注6）の影響も受ける可能性があるため、日本人集団に基づく参照値を整備することが、本...

脂質を多く含む廃棄物はエネルギー源として高いポテンシャルをもちます。しかし、微生物によるエネルギー変換であるメタン発酵の際に、反応を担う微生物の活動を阻害することが課題でした。東北大学大学院農学研究科の多田千佳准教授らは、嫌気性消化槽から、極めて高温・高アルカリ条件でも活性を示す新規リパーゼ（脂質分解酵素）を発見するとともに、その酵素を生産する微生物を特定しました。培養に依存しない手法である機能メタプロテオミクス・メタゲノミクス...

温度に晒される時間は温度に対する応答を形作る上で重要な要因の一つであると考えられますが、時間による分子的な応答メカニズムの違いは爬虫類において十分に理解されていませんでした。東北大学大学院生命科学研究科の坂本芙久大学院生（研究当時。現：自然環境研究センター研究員）、河田雅圭教授（研究当時。現：東北大学総長特命教授）らの研究グループは、アンタナナリボ大学のFélix Rakotondraparany博士と共同で、ソメワケササクレヤモリを対象に異なる時間スケールの環境温度の変化が生物に与える影響を分子レベルで調査しました。結果、数時間の急激で極端な温度変化が既知の熱ストレス応答を誘導す...

歯を動かす矯正歯科治療では、歯の周囲の血管が圧迫され、周囲の骨に酸素が不足する状態（低酸素環境）が生じます。骨粗鬆症や関節リウマチなどの病的環境でも同様な低酸素環境が生じることが知られています。しかし、このときの低酸素環境が骨の代謝にどのように影響を与えているかはこれまで十分に理解されていませんでした。東北大学大学院歯学研究科顎口腔矯正学分野の成田昂平学術振興会特別研究員（DC2）、大堀文俊助教、北浦英樹准教授らの研究グループは、低酸素環境下の骨細胞においてリポカリン-2(Lipocalin-2:LCN2)が高い発現を示すことを確認しました。さらに、LCN2が骨細胞において破骨細胞...

細胞質雄性不稔性（CMS）は、ミトコンドリア遺伝子の異常によって花粉が形成・機能しなくなる植物の性質です。CMS は、収量性の高い一代雑種（F1 品種）の種子を作るために、様々な作物で利用されてきました。一方、 F1 品種の種子生産には、花粉稔性を回復させる核遺伝子（稔性回復遺伝子）も不可欠ですが、トマトにおいてはその遺伝子の同定例が限られていました。東北大学大学院農学研究科の桑原康介特任助教らの研究グループは、筑波大学、かずさDNA 研究所と共同で、ミトコンドリアDNA 複製に関わる遺伝子であるDNA polymeras...

植物ホルモンの一つであるジャスモン酸は、虫に食べられたり病原菌に感染したりしたときに働き、植物の防御反応を起動させるホルモンです（図1）。その他にも、乾燥や塩害、病原菌の感染、昆虫の食害といったストレスに対する防御反応や、花を咲かせるタイミング、背丈や根の伸び方など、成長や環境への適応をコントロールする「スイッチ」の役割を担っています。東北大学大学院理学研究科 上田実教授、松本幸太郎大学院生の研究グループは、北海道大学大学院薬学研究院 前仲勝実教授、野村尚生特任講師、スペイン国立生物工学センターとの共同研究で、植物ホルモン・ジャスモン酸を受容するCOI1-JAZ複合体をモデルとして...

水環境中に存在する細菌は、限られたエネルギーをどの生理機能に優先的に使うのかという選択を迫られています。東北大学大学院環境科学研究科のKatayoun Amirfard助教、大学院工学研究科の佐野大輔教授らの研究グループは、細菌が増殖、バイオフィルム形成、接合による薬剤耐性遺伝子伝播、ならびに重金属耐性といった多様な機能に、エネルギーをどのように振り分けているのかを、Dynamic Energy Budget（DEB）理論に基づく数理モデルを用いて解析しました。特に、さまざまな分野で使用され、水環境中にも広く...

東京理科大学 創域理工学部 生命生物科学科／総合研究院 生命のゆらぎ研究部門の西浜 竜一教授（元京都大学准教授）、同大学大学院 創域理工学研究科 生命生物科学専攻の今井 雄星元大学院生、京都大学大学院 生命科学研究科の河内 孝之教授、灰庭 瑛実元大学院生、木南 武元大学院生、東北大学 大学院生命科学研究科の鈴木 秀政助教（元京都大学大学院生）、帝京大学 先端機器分析センターの湯本 絵美技術職員、同大学 理工学部 総合理工学科／先端機器分析センターの朝比奈 雅志教授らは、モナシュ大学、ケンブリッジ大学と共同で、植物の幹細胞は分化を促進するホルモンを作るものの、自身はその影響を受けずに周辺で器官...

「加齢性難聴」は日常生活の質や社会参加に大きな影響を及ぼす有病率の高い疾患ですが、飲酒との関連については見解が一致していません。東北大学大学院医学系研究科耳鼻咽喉・頭頸部外科学分野の香取 幸夫教授、鈴木 淳准教授、高橋 ひより非常勤講師らの研究グループは、東北メディカル・メガバンク計画の大規模データを用いて、標準純音聴力検査（注4）による客観的な聴力評価と、詳細な飲酒習慣の質問票データを組み合わせて、加齢性難聴と飲酒量との関連を検討しました。その結果、飲酒量と加齢性難聴との関連は男女で異なり、男性では多量飲酒で難聴が多く、女性では少量から中等量の飲酒で難聴が少...

ビニグロールはジテルペン(注２)と呼ばれる化合物群の一種で、抗腫瘍活性や血小板の凝集抑制など様々な生物活性を示すことから、創薬のシードとして期待されています。また、ビニグロールがもつ化学構造には他の天然有機化合物には見られない特徴があることから注目されてきました。これまでにビニグロールの有機合成が多くの研究グループによって検討されてきましたが、本化合物が生体内で作られる仕組みについてはほとんどわかっていませんでした。東北大学大学院薬学研究科の浅井禎吾教授の研究グループは、ビニグロールを生産する糸状菌のゲノム配列から、...

国立研究開発法人国立がん研究センター（東京都中央区、理事長：間野 博行）研究所 ゲノム生物学研究分野 中奥 敬史ユニット長、河野 隆志分野長、慶應義塾大学医学部内科学（呼吸器）　額賀 重成助教らの研究グループは、1,000例を超える肺がん試料を解析し、CMTR2注1という遺伝子に変異があると、メッセンジャーRNA（タンパク質の設計図）の編集過程であるRNAスプライシング注2にミスが起きやすくなることを明らかにしました。さらに、CMTR2に変異があるがん細胞は、スプ...

細胞内におけるタンパク質品質管理の破綻は多くの疾患を引き起こします。東北大学学際科学フロンティア研究所、大学院生命科学研究科（兼務）の奥村正樹准教授（国際卓越研究者 ：ディスティングイッシュトアソシエイトプロフェッサー）らの研究グループは、日韓英の17研究グループによる国際共同研究により、小胞体内に局在しカルシウム依存的に相分離するPDIA6が、その区画内での未成熟インスリンの凝集形成を抑える役割を果たしていることを見いだしました。この発見は、これまで一様と考えられてきた小胞体内が区画化されているという...

私たちは、同じ刺激を受けても、脳の状態しだいで異なる体験として捉えることがあります。東北大学大学院生命科学研究科の道念佑樹大学院生、生駒葉子助教、松井広教授（大学院医学系研究科兼任）らは、ラットを用いて、1日の時間帯による脳内での神経信号応答の変化を世界で初めて直接観測しました。ラットは夜行性動物であり、夜間での行動が盛んです。観測により、夜が明ける頃には、眠気に関わる神経調節物質アデノシン濃度が脳内に蓄積し、神経活動が抑制されることが明らかになりました。一方で、学習や記憶に関わる神経信号の長期的増強現象（LTP）は、日の出前の時間帯にのみ誘導可能でした。この結果は、脳の興奮性や可...

うつ病は世界的に深刻な精神疾患であり、その治療には選択的セロトニン再取り込み阻害薬（SSRI）がよく使用されます。しかし、ある抗うつ薬で十分な効果を得られなかった患者に対し、異なる抗うつ薬を投与すると治療効果が生じる場合があるなど、その機序には不明な点があります。東北大学大学院生命科学研究科の山本創大学院生（研究当時）、安部健太郎教授らは、SSRIに属する3種の抗うつ薬をそれぞれ投与した培養マウス神経細胞を用いて、遺伝子発現解析を実施しました。その結果、これら抗うつ薬は同じ作用原理で機能すると考えられているにも関わらず、異なる遺伝子発現変化を誘導することが明らかにされました。...

ゲノムを構成するDNAはいつも傷（損傷）を受けますが、その損傷はDNA修復という仕組みによってゲノム安定性を維持することにより、細胞のがん化や老化が抑制されます。このため、これらのメカニズムの解明は大変重要ですが、まだ不明点が多い状況です。東北大学加齢医学研究所分子腫瘍学研究分野の銭江浩氏大学院生、菅野新一郎講師、田中耕三教授、安井明学術研究員、宇井彩子准教授らは、東北大学加齢医学研究所腫瘍生物学分野の吉野優樹助教、千葉奈津子教授、国立がん研究センター研究所の渡辺智子研究員、河野隆志分野長との共同研究により、ゲノムのDNA修復機構は一様ではなく、RNAとタンパク質をつくるために重要...

近年、筋萎縮性側索硬化症(ALS) では、生物学的相分離（以下、「相分離」という。）※1の制御異常が病態に関わることが示唆されていますが、その相分離制御の仕組みには未解明の点が多く残されています。奈良県立医科大学の森英一朗准教授（未来基礎医学）、杉江和馬教授（脳神経内科学）、徳島大学の齋尾智英教授、東北大学の青木正志教授らの共同研究チームは、転写因子に広く見られるジンクフィンガードメイン(ZnF)※2が、ALS病態に関わる相分離の調節因子として機能することを明らかにしました。今回の研究成果は、ALSをはじめとする神経変性疾患の病態解明、治療法開発に...

医薬品の体内動態は患者ごとに大きく異なります。とりわけ、薬物を酸化・分解するチトクロムP450（CYP）酵素群は、多くの薬の代謝に関与しており、その遺伝的多型は治療効果や副作用に直結します。CYP2E1はアルコールや麻酔薬、発がん物質前駆体などを代謝する酵素であり、肝毒性や薬物の副作用の発症に密接に関与しています。しかし、報告された多くの遺伝子多型について、実際の酵素機能に与える影響は不明のままでした。東北大学大学院薬学研究科ゲノム医療薬学分野　平塚真弘教授、大森悠生大学院生の研究グループは、日本人8,380人の全ゲノム解析データから見出された新規CYP2E1遺伝子多型22種を含む...

うつ病は世界的に深刻な精神疾患であり、その発症メカニズムや治療薬の作用機序には未解明な部分が多く残されています。現在、セロトニン仮説に基づいて開発された抗うつ薬は治療法として効果を挙げていますが、効果の発現に時間がかかることや、薬剤による効果の個人差が大きいことが課題です。東北大学大学院生命科学研究科の山本創大学院生（研究当時）、安部健太郎教授らは、マウスの脳内の神経細胞が内在に発現する多数の転写因子の活性を測定する独自開発技術「転写因子活性プロファイル法」を確立しています。この技術でうつ病モデルとして知られる慢性社会的敗...

北半球を中心に広く分布する多肉植物であるベンケイソウ科マンネングサ属は、よく似た形態をもつ種が多く、さらに同じ種でも生育環境によって形態が大きく変化することから、分類が難しい植物群の一つとして知られています。東北大学学術資源研究公開センター・植物園の伊東拓朗 助教、牧雅之 教授、琉球大学の横田昌嗣 名誉教授、神奈川大学の岩元明敏 教授、同大学大学院の遠藤みづほ 大学院生、国立科学博物館の國府方吾郎 研究主幹らは、これまでベンケイソウ科マンネングサ属の「ハママンネングサ」とされてきた薩南諸島のトカラ列島3島（悪石島・臥蛇島・中之島）および与論島に分布する植物が、秋咲き性や花器官の数性...

細胞を囲む細胞膜は海の表面のようにゆらゆらと流れる「流動性」をもっています。この流れやすさは「膜粘度」と呼ばれ、細胞内での物質輸送や細胞機能に深く関わっています。従来は技術的な制約から、モデル細胞膜（細胞膜を模した人工膜）を用いた膜粘度測定にとどまっていました。東北大学、国立遺伝学研究所、北海道大学の共同研究チームは、独自に開発した粘度測定法を用いることで、生きた細胞膜の粘度測定に成功しました。細胞膜に力を加えて細胞全体（マイクロメートルスケール）に流れを起こし、その流れのパターンから膜粘度を測定した結果、生きた細胞膜の粘度はモデル細胞膜と比べて1万倍も高いことを明らかにしました。...

現在、胃がん予防としてピロリ菌除菌療法が普及しています。しかし、胃噴門部腺がんは食生活の欧米化にともない増加し、ピロリ菌以外の細菌感染が関与する可能性があります。生活習慣病のメタボリック症候群と胃噴門部腺がんとの関連性は報告されましたが、両者をつなぐ機序は明らかではありません。東北大学大学院医学系研究科消化器病態学分野の正宗 淳教授、宇野 要講師、草野 啓介大学院生（研究当時）、東北大学東北メディカル・メガバンク機構分子血液学分野の清水 律子教授、同機構地域口腔健康科学分野の玉原 亨講師らの研究グループは、メタボリック症候群にともなう腸内環境から漏れてきた異常な腸内細菌叢・代謝産物...

加齢による免疫力の低下は「免疫老化」と呼ばれます。腸管への寄生虫感染を排除する際に必要となる「２型免疫応答」も、加齢によって低下します。腸管寄生虫が感染すると、若齢マウスでは２型免疫応答を担うサイトカイン遺伝子の発現が大きく上昇しますが、高齢マウスではこれが起こりません。東北大学大学院農学研究科の大坪和香子助教（JST創発研究者）と宮城大学食産業学群生物生産学類の森本素子教授の共同研究グループは、寄生虫感染時において、若齢マウスでは「腸内フローラ」の構造の変化や「短鎖脂肪酸」の増加が起こるのに...

地球温暖化の一因となる一酸化二窒素(N2O)は農地からも発生しており、その発生を抑制する方法が世界中で模索されています。農研機構、東北大学、帯広畜産大学、理化学研究所の共同研究グループは、N2Oを分解する能力の高い根粒菌をダイズに優占的に共生させる技術を開発しました。この技術によって、土壌中でダイズ根粒が崩壊する過程で放出されるN2Oの量が減少することを確認しました。ダイズほ場からのN2O放出を抑えることで、地球温暖化の抑制に貢献することが期待されます。N2Oは二酸化炭素の...

東京科学大学（Science Tokyo）総合研究院 生体材料工学研究所の岸田晶夫プロジェクト教授らの研究チームは、ブタなどの動物から採取した血管に「脱細胞化処理」と呼ばれる方法を施し、細胞成分を除去して細胞の足場（細胞外マトリクス、用語1）のみを残した脱細胞化血管（用語2）を作製しました。この脱細胞化血管に、ヒトiPS細胞から作製した血管内面を覆う細胞（内皮細胞）を植え付けることで、実験室内で機能する人工血管の開発を目指しています。この技術により、体内で自ら成長・修復できる「自己成長型の血管移植片」の実現が期待されます。本研究では、ヒトiPS細胞から誘導した内皮細胞を用...

CKDは世界の主要な健康問題の一つです。腎不全が進行すると透析に至るため、その治療法の開発が急務ですが、腎機能を改善する薬はありませんでした。東北大学大学院医学系研究科および医工学研究科の阿部高明教授らの研究グループは、CKD患者では合併する便秘によって腸内細菌叢の乱れが生じ腎機能の悪化につながると考えました。そこで国内9つの医療機関で中程度のCKD患者118名を集め、ルビプロストンの腎機能に対する効果を検証する第Ⅱ相臨床試験（注7)）の多施設共同臨床試験（LUBI-CKD TRIAL）を実施しました。その結果、ルビプロストン8 µgおよ...

歯の再生は夢の治療法です。しかし、再生された歯の形態、特に歯根の長さや構造を制御する技術は、未だ十分に確立されていません。東北大学大学院歯学研究科分子・再生歯科補綴学分野の新部邦透講師および江草宏教授らは米国Mayo Clinicとの共同研究により、エピジェネティクス因子として知られるヒストン脱アセチル化酵素（HDAC3）の発現を欠失させた遺伝子改変マウスの歯を解析しました。その結果、同マウスでは歯根の長さが短縮し、神経や血管の通る歯根尖の孔（根尖孔）が通常よりも早期に閉鎖されることが明らかとなりました。加えて、HDAC3の発現を阻害する薬剤を処理したセメント芽細胞（注3...

昆虫などが植物に寄生して形成される「虫こぶ」は、昆虫が植物に働きかけてその発生プログラムを改変することで誘導される、異常発達した組織です。虫こぶは、誘導した昆虫にとっての餌場や天敵からのシェルターとして機能するため、「延長された表現型」の典型例として、生物学のさまざまな分野から注目を集めてきました。しかし、その形成の分子機構には、いまだ多くの未解明な点が残されています。東北大学大学院生命科学研究科の別所-上原奏子助教らと富山大学学術研究部理学系の土`田努准教授らの研究グループは、寄生植物アメリカネナシカズラと、その上に虫こぶを形成する甲虫マダラケシツブ...

近年、遺伝子配列の情報に基づいて天然物の生合成に関わる遺伝子を探すゲノムマイニングと異種発現を基盤とする合成生物学の手法が確立され、遺伝子資源を材料とした天然物探索研究が盛んに進められています。東北大学大学院薬学研究科の浅井禎吾教授の研究グループは、ポリケチド合成酵素-非リボソームペプチド合成酵素 (PKS-NRPS) ハイブリッド(注4)に着目したゲノムマイニングを実施...

近畿大学医学部免疫学教室（大阪府大阪狭山市）准教授 長岡孝治、同主任教授 垣見和宏を中心とした研究グループは、東京大学先端科学技術研究センター（東京都目黒区）、東京科学大学総合研究院（東京都千代田区）、大阪大学感染症総合教育研究拠点（大阪府吹田市）、東北大学大学院薬学研究科（宮城県仙台市）、星薬科大学（東京都品川区）らと共同で、mRNA技術を応用した新しいワクチンを開発し、既存薬である免疫チェックポイント阻害剤と併用してマウスに投与することで、腹膜への転移を伴う胃がんに対して強力な治療効果を示すことを世界で初めて明らかにしました。今後、ヒトへの臨床応用が進み、mRNA技術による個別化がんワク...

脂肪細胞は食後の余剰エネルギーを蓄え、空腹時にそれを供給します。一般に脂肪の増加にはマイナスのイメージがありますが、必ずしも健康に悪いわけではありません。脂肪組織の増え方には、既存の脂肪細胞の肥大化（注6）と、新たな脂肪細胞をつくる増生があります。増生は代謝のバランスを保ち、炎症や糖尿病リスクを抑えますが、増生の詳細な制御機構は不明でした。東北大学大学院医学系研究科の酒井寿郎教授、秋田大学大学院医学系研究科の松村欣宏教授らの研究グループは、糖の代謝によって活性化される酵素JMJD1Aが、脂肪細胞を新たに生み出す増生に...

運動神経細胞が徐々に少なくなっていくことで力が入らなくなる難病ALSは、原因が多様で発症や進行のメカニズムの解明が難しいとされてきました。東北大学大学院医学系研究科の渡辺靖章助教らと、慶應義塾大学再生医療リサーチセンターの森本悟副センター長らの共同研究グループは、ALSの発症に関わる4種類のRNA結合たんぱく質(注4)をそれぞれ欠損させた神経系培養細胞を用いて、遺伝子発現を解析しました。その結果、mRNAの不安定化による分解の活発化あるいは発現抑制たんぱく質RESTの増加によるmRNAの産生抑制を通じて、神経の働きに重要なUNC1...

ジャスモン酸類は、植物が寒さや害虫といった様々な環境ストレスから自らの体を守る仕組みの中心的な役割を果たしている植物ホルモンです。東北大学大学院理学研究科・生命科学研究科の上田 実 教授、西里 祐宇保 大学院生、齋藤 里菜 博士（研究当時）らの研究グループは、そのジャスモン酸類が作られる過程で生じる中間物質が、耐塩性や低温耐性など、これまで知られていなかった独自の生理機能を持つことを明らかにしました。本成果は、植物のストレス応答制御メカニズムの理解を大きく進展させるものであり、将来的には環境ストレスに強い作物の開発など、持続可能な農業技術への応用が期待されます。...

β-ラクトンは様々な医薬品に含まれる重要な化学構造です。歪んだ４員環構造をもつため反応性が高く、この部分が標的分子（タンパク質など）と反応することで様々な薬効を示します。糸状菌が作るヒメグルシンはβ-ラクトンを含む天然有機化合物（天然物）の一種であり、薬剤耐性菌の薬剤耐性化を克服できる併用薬としての利用が期待されています。本化合物の作用にもβ-ラクトンが重要ですが、この構造が糸状菌の細胞内でどのように作られるかはわかっていませんでした。東北大学大学院薬学研究科の浅井禎吾教授の研究グループは、高還元型ポリケチド合成酵素に着目したゲノムマイニング...

作物保護における課題のひとつは、昆虫が迅速に進化し殺虫剤などに対する耐性を獲得する点であり、昆虫の進化プロセスの理解と新たな害虫防除技術の開発は農学における重要なミッションです。青色光毒性は多様な昆虫種に殺虫効果があり、化学農薬の代替手法として注目されています。東北大学大学院農学研究科の髙田悠太大学院生（現　産業技術総合研究所モレキュラーバイオシステム研究部門契約職員）、堀雅敏教授らの研究グループは、キイロショウジョウバエを用いた実験室選択によって、青色光毒性に対する昆虫の進化を観測しました。...

「死の受容体」とも呼ばれるFas受容体（注4）はがん細胞に対し強力に細胞死 （アポトーシス）を誘導するため、がん治療への応用が期待されています。しかし、多くのがん細胞では遺伝子変異によっては典型的なアポトーシス誘導経路が機能せず、アポトーシスに耐性（アポトーシスが誘導されにくい状態）を示します。東北大学大学院薬学研究科の山田裕太郎大学院生、土田芽衣博士、松沢厚教授および岩手医科大学薬学部の野口拓也教授らの研究グループは、がん抑制遺伝子LKB1が、典型的なアポトーシス誘導経路とは別の代替経路によってアポトーシスを誘導す...

バース症候群（BTHS）は、Tafazzin (TAZ) 遺伝子（注5）の変異により起こる珍しい遺伝性の病気で、この変異を持った男性で発症し、心筋症（注6）、骨格筋障害（注7）、好中球減少症(注8)の症状が現れます。現在、この病気を根本的に治す方法はなく、症状を和らげる治療しかできません。東北大学大学院医学系研究科病態液性制御学分野および医工学研究科分子病態医工学分野の阿部高明教授、東北大学病院の豊原敬文准教授らの研究グループは、バース症候群の患者から採取した皮膚の細胞およびiPS細胞から作った筋肉細胞を用いて、MA-5がバース症候群の病態を改善することを発見しました。MA-5を加...

昆虫の脱皮を促すホルモン「エクダイソン」は、すでに脱皮を終えた成虫でも分泌されており、近年その新たな役割が注目されています。学際科学フロンティア研究所の市之瀬敏晴准教授らのグループは、成虫期のエクダイソンが毒物から体を守る重要な役割を果たしていることを明らかにしました。このホルモンはDopEcRという受容体を介して、腸では解毒遺伝子の発現を促し、神経系では毒を含む餌を避ける行動を引き起こしていました。つまり、腸と神経におけるエクダイソンとDopEcRによる協調的な働きにより、二段構えの生体防御が実現されていることになります。本研究成果は、成虫期におけるエクダイソンの機能に...

三世代にわたる日本人家系158組の高品質なDNAメチル化＊1データセットを構築し、家系員ごとの平均値とばらつきをマルチオミックスデータベース（iMETHYL＊2）に公開しました。本データは東北メディカル・メガバンク計画三世代コホート調査＊3によって得られたもので、児を中心にみた父母・祖父母の7人（ヘプタファミリー）により構成される家系1,093名の、新生児臍帯血＊4および成人末梢血＊...

地面を埋め尽くす芝や、いつの間にか敷地内に侵入してくるタケは、種子散布ではなく地下茎を介した栄養繁殖により、急速に占有空間を拡大します。地下茎は地中でいくつにも分岐し、地中である程度伸長すると地上に出て、また新たな地下茎を生み出すという成長を繰り返します。この成長様式には、茎のもとになる腋芽の角度が重要です。東北大学大学院生命科学研究科の別所-上原奏子助教と、名古屋大学、理化学研究所、中部大学の研究グループは、地下茎で増える野生イネ（Oryza longistaminata）と種子で増える一般的な栽培イネ（O. sativa）を比較することで、O....

東北大学病院腫瘍内科の石岡千加史客員教授（学術研究員）と大内康太助教らは、2014年に切除不能進行・再発大腸がんの治療薬、抗EGFR抗体薬のバイオマーカーとして大腸がんのゲノム全体のDNAメチル化状態が、従来の大腸がんの原発巣占居部位に代わり重要であることを発見しました。本研究成果をもとに、株式会社理研ジェネシス（本社：東京都品川区、代表取締役社長：大井 優子、以下「理研ジェネシス」）と共同開発した体外診断用医薬品「OncoGuide™ EpiLight™メチル化検出キット」が、2025年6月1日付で保険適用され、同社より日本国内で発売が開始されます。本製品は大腸がん（結...

MSI-H進行胃がんは免疫療法が有効ながんですが、MSI-H進行大腸がんで有効性が示されたニボルマブ＋イピリムマブ療法の前向き臨床試験はこれまで行われていませんでした。東北大学大学院医学系研究科臨床腫瘍学分野の川上尚人教授（東北大学病院腫瘍内科 兼任）と愛知県がんセンター副院長／薬物療法部長の室圭ら西日本がん研究機構（WJOG）の研究グループは、MSI-H進行胃がん患者を対象に、ニボルマブと低用量イピリムマブの併用療法の有効性と安全性を評価する第Ⅱ相試験「NO LIMIT試験」を医師主導治験として実施しました。その結果、本治療法は高い抗腫瘍効果を示し、特に治療関連有害事象により治療...

iPS細胞は様々な組織への分化が可能で、再生医療への様々な応用が報告されています。概日リズムは、生体の生理機能を24時間周期に同調させる重要なシステムであり、近年では幹細胞の増殖や分化にも関与していることが知られています。東北大学大学院歯学研究科　分子・再生歯科補綴学分野の大川博子助教および江草宏教授らの研究グループは、マウスiPS細胞を用いて骨芽細胞への分化を誘導する際に、従来の接着培養と、細胞を揺らして刺激を与えながらの培養（振盪培養）という培養法の違いが、細胞内の概日リズムに与える影響を解析しました。従来の接着培養では、iPS細胞において時計遺伝子の発現に周期的なリズムを認め...

必須アミノ酸であるトリプトファンは体内で合成されず食事から摂取されるとされてきました。トリプトファンハイドロキシラーゼ（Tph）は、トリプトファンから神経伝達物質のセロトニンを産生させる酵素として知られています。TphにはTph1とTph2の2タイプがあり、特にTph1は末梢のセロトニンを、Tph2は脳内のセロトニンを産生します。東北大学先端量子ビーム科学研究センターの野々垣勝則教授らは、必須アミノ酸であるトリプトファンとその代謝物の血中濃度と脳内含量がトリプトファンハイドロキシラーゼ1によって制御されていることを発見しました。Tph1を遺伝子学的に欠損させたマウスでは健...

大阪大学大学院医学系研究科の山本悠司さん（博士課程）（遺伝統計学/呼吸器・免疫内科学）、白井雄也　助教（遺伝統計学/呼吸器・免疫内科学）、岡田随象　教授（遺伝統計学/東京大学大学院医学系研究科　遺伝情報学 教授/理化学研究所生命医科学研究センター システム遺伝学チーム チームリーダー）、東京大学　大学院医学系研究科の山内敏正　教授、門脇孝　東京大学名誉教授（虎の門病院　院長)らの共同研究グループは、喘息などの3種類の呼吸器・免疫疾患と、関節リウマチ、脂質異常症などの7種類の心血管代謝疾患、およびこれらに関連する特徴や性質を対象に、遺伝的関連を調査しました。（図1）。その結果、呼吸器...

キンポウゲ科カラマツソウ属の多年草アキカラマツは、ユーラシア大陸全域のほか、日本では北海道から本州、四国、九州に分布しており、1997年には沖縄島北部（やんばる地域）の世界自然遺産地域からも報告されていました。しかし、形態比較や遺伝子解析などの結果から、沖縄島北部の「アキカラマツ」は新種であることがわかり、今回、「ヤンバルカラマツ」として記載されました。本種は、沖縄島の1地点からしか生育が確認されておらず、個体数も50株以下と極めて少ないことから、緊急の保全対策を講じる必要性があります。本成果は、東北大学大学院生命科学研究科 道本佳苗 大学院生、同大学学術資源研究公開センター・植物...

ARID1Aは多種多様ながんで高頻度に変異していますが、その機能とがん化抑制機能のメカニズムはまだ完全に解明されていません。東北大学加齢医学研究所分子腫瘍学研究分野の菅野新一郎講師、小林孝安准教授、田中耕三教授、安井明学術研究員、宇井彩子准教授らは、クロマチン(注4)の構造変化を促すクロマチンリモデリング(注5)複合体におけるARID1Aの新たなタンパク質間相互作用のネットワークを明らかにし、それらのタンパク質の中にARID1Aとの結合に関与する保存さ...

本学の注目すべき研究者のこれまでの研究活動や最新の情報を紹介します。東北大学 東北メディカル・メガバンク機構 副機構長　大根田 絹子 教授東北大学 東北メディカル・メガバンク機構 副機構長　大根田 絹子（おおねだ きぬこ）教授東北メディカル・メガバンク機構は、東日本大震災で被害を受けた地域医療の復興と、大規模情報化に対応した新たな医療の構築を目的として2012年に設立されました。そして2...

国立研究開発法人 海洋研究開発機構（理事長 大和 裕幸、以下「JAMSTEC」という。）地球環境部門 海洋生物環境影響研究センター 深海生物多様性研究グループの矢吹 彬憲 主任研究員は、東北大学大学院農学研究科 藤井 千早 大学院生（当時）、農業・食品産業技術総合研究機構 矢﨑 裕規 研究員、愛媛大学 大林 由美子 講師、福井県立大学 高尾 祥丈 准教授らと共同で、難培養性原生生物・アセトスポラの培養株化に成功しました。培養株を用いた分子生物学的な研究から、アセトスポラはミトコンドリアDNA上に生じた突然変異をRNAとして転写した後に修正し遺伝子としての機能を維持していることを発見し報告しま...

幹細胞は多細胞生物の成長の要となる細胞であり、動植物を問わず盛んに研究されています。植物の幹細胞は分裂組織に存在し、葉や茎を作るもとになります。しかし、植物の幹細胞がどのように進化したのかは不明でした。東北大学大学院生命科学研究科の秦有輝助教、経塚淳子教授らは、原始的な分裂組織をもつコケ植物の幹細胞で発現する遺伝子を網羅的に解析しました。その結果、植物ホルモンであるサイトカイニンが転写因子ESRを誘導することで細胞が幹細胞となることを初めて明らかにしました。この幹細胞形成メカニズムは陸上植物の共通祖先で進化し、現在まで保存されてきた仕組みであると考えられます。本研究成果は様々な植物...

COPA異常症は関節炎や間質性肺炎を特徴とする遺伝性疾患で治療が難しい病気です。この病気の原因は、COPA遺伝子の変異による自然免疫シグナル（STING経路）の異常な活性化ですが、COPA遺伝子の変異を持つ人でも20%近くの人は発症せず、その理由は不明でした。東北大学大学院生命科学研究科の小出頌悟大学院生、朽津芳彦助教、田口友彦教授らのグループは、発症しない人たちに共通する要因としてSTING遺伝子のHAQ型という特定のバリアントを見つけました。さらに、HAQ型STINGがCOPA変異による免疫応答の異常な活性化を抑えることを明らかにしました。この発見は、STINGバリアントの違い...

無水硝酸とも呼ばれるN2O5は、殺菌、治療、医薬品合成、材料合成への活用など、多くの可能性を秘めた窒素化合物です。東北大学大学院工学研究科・非平衡プラズマ学際研究センターの佐々木渉太助教、髙島圭介助教（研究当時）、金子俊郎教授は、これまでの研究で、空気のみを原料としてN2O5を選択的にオンサイト合成するプラズマ装置の開発に成功し、N2O5ガスをさまざまな植物に暴露する実験で、免疫が活性化すること、有用な二次代謝産物...