遺伝子のコピー数の異常は、がん発症の主要な原因の1つです。遺伝情報が記録された二本鎖DNAが切断されることで、遺伝子のコピー数が変化することは知られていましたが、それ以外の仕組みは長く分かっていませんでした。本研究では出芽酵母を用いて、DNAの複製に重要な酵素のコード遺伝子Rad27（ヒトでの名称はFEN1）が、リボソームRNA遺伝子（rDNA）のコピー数を安定に保つ役割を担うことを明らかにしました。Rad27がないと、DNA複製中に作られるDNAの短い断片「岡崎フラグメント」が処理されずに残り、一本鎖DNA切断の断片が蓄積し、その結果rDNAのコピー数が乱れることが分かりました。この研究成果...

mRNAワクチンでも汎用（はんよう）される脂質ナノ粒子（LNP）を用いることで、精巣内の精細胞にmRNAを導入する技術を開発。この方法を応用し、精子形成不全の非閉塞（へいそく）性無精子症モデルマウスに、精子を造らせることに成功。得られた精子を用いて顕微授精することで、健康で妊娠能力のある次世代を得ることに成功。LNP-mRNAは化学合成可能であり、細胞由来成分を含まない。また、DNAを含まないため遺伝子組み換えリスクがない。精子が得られないために顕微授精の対象とならず、治療法のない非閉塞性無精子症を治療できる可能性を示した。ヒト男性不妊患者への応用が...

真社会性哺乳類であるハダカデバネズミにおいて、個体タグ技術を用いて群れ内全個体を30日間追跡し、群れ全体の行動型と社会関係を網羅的に明らかにしました。繁殖個体（女王・繁殖オス）が特異な行動型を持ち社会の中心を担う一方、非繁殖個体（ワーカー）が多様な行動型に分かれ安定的に役割分担していることを示しました。本成果はハダカデバネズミにとどまらず、多様な動物種の社会構造研究に広く応用可能であり、社会性研究の基盤を築くものです。熊本大学 大学院生命科学研究部の山川 真徳 博士研究員、東京大学 定量生命科学研究所の奥山 輝大 教授、九州大学 大学院医学研究院の三...

精子が子宮と卵管の接合部（UTJ）に結合・通過し、卵を覆う糖タンパク質の層（卵透明帯）に結合する伝達経路において、精子タンパク質GALNTL5がその最終段階を担うことを発見した。GALNTL5がUTJや卵透明帯に存在する糖鎖中のGalNAcと相互作用することで、精子はUTJに結合・通過および卵透明帯に結合することが示された。男性不妊の原因遺伝子として検査・診断の対象となる可能性や、避妊薬開発への応用が期待できる。精子が体内で卵と出会うためには、精子が子宮から卵管へと移行する必要があります。精子の卵管への移行には、精巣など雄生殖組織で発現する30ほどの...

オートファゴソームの新生過程の一部を試験管内で再現。たんぱく質液滴が酵素反応を促進し、オートファゴソームの種となる膜小胞を集める仕組みを解明。本研究で解明されたオートファジーの始まるメカニズムは、高い特異性を持ったオートファジー　促進剤創出の基盤的知見となることに期待。北海道大学 遺伝子病制御研究所の藤岡 優子 准教授および野田 展生 教授、東京科学大学 総合研究院 細胞制御工学研究センターの中戸川 仁 教授らの研究グループは、オートファジーの中核であるオートファゴソーム新生の初期過程を試験管内で再構成することに成功し、液−液相分離によりオートファジ...

DNA複製と中心体複製という、細胞分裂に不可欠な2つの複製過程が綿密に連動することでDNAの複製と分配という2つのプロセスが協調的に遂行されて、遺伝情報の正確な継承が保証されていることを解明しました。この機構において、DNA複製因子DONSONが、DNA複製の開始・進行という2つのシグナルを中心体に送ることで、娘細胞へのDNA分配をつかさどる中心体の複製タイミングを適切に制御していることを明らかにしました。DONSONの遺伝子変異に起因する遺伝性小頭症などの疾患の診断や治療法への応用が期待されます。東京大学 大学院薬学系研究科の松橋 恭平 大学院生（...

ウイルスはその均一な形状と表面の高い設計性から、遺伝子導入剤や光学ナノ材料など、機能性材料の開発に広く利用される材料モチーフです。そのため、ウイルスを空間的にパターニングすることができれば、より広い応用が期待できますが、その方法論はいまだ確立されていません。本研究では、光応答性のアゾベンゼン（Az）部位を含み、機能性材料として汎用的に使用されるM13バクテリオファージウイルス（以下、M13ファージ）と複合体を形成する自己集合性ペプチド（A2Az）を開発し、2次元、3次元におけるウイルスパターニング手法を開発しました。光応答性のアゾベンゼン部位が導入されたA2Azは、水中でらせん状...

従来法では遅筋の特性を持つ培養筋肉を作製できず、筋機能改善法開発の妨げに体内の筋肉の柔らかさと線維形状を模倣できるゲル材料の上で、遅筋の特性を持つ培養筋肉の作製に成功筋肉の衰え（フレイル）を予防する薬剤や治療法の研究開発を加速し、健康長寿社会の実現に貢献量子科学技術研究開発機構（理事長 小安 重夫) 高崎量子技術基盤研究所 先端機能材料研究部の濱口 裕貴 博士研究員、大山 智子 上席研究員、大山 廣太郎 主幹研究員、田口 光正 プロジェクトリーダー、東京都立大学（学長 大橋 隆哉）人間健康科学研究科 ヘルスプロモーションサイエンス学域の眞鍋 康子 教...

PGC-1αというたんぱく質がメスに特異的に働く（作用する）ことで、ミトコンドリアのリン脂質合成を促進し、ミトコンドリア機能を高める結果、メスの褐色脂肪組織における高いカロリー消費能を実現していることを、マウスを使った実験で明らかにしました。PGC-1αノックアウトマウスなどの遺伝子改変動物を用い、トランスクリプトーム解析、メタボローム解析、リピドーム解析など、多角的かつ網羅的な解析を組み合わせて、この性差メカニズムを詳細に解明しました。本研究成果は、カロリー消費を高める新たなアプローチや薬剤の開発につながる可能性があり、肥満や糖尿病の予防・治療への応用が期待されます。...

ビタミンK依存酵素GGCXによる細胞質たんぱく質のカルボキシル化を新たに発見。GGCXが膜トポロジーを反転することで細胞内での酵素機能を獲得する新たな制御機構を解明。新たに見出されたビタミンKの抗ウイルス作用に基づいた感染症治療への応用に期待。北海道大学 遺伝子病制御研究所の岡崎 朋彦 准教授、東京大学 大学院薬学系研究科の野崎 啓史 大学院生（研究当時）及び後藤 由季子 教授らの研究グループは、理化学研究所 統合生命医科学研究センターとの共同研究により、抗ウイルス応答の鍵となるたんぱく質MAVS（ミトコンドリア抗ウイルスシグナル伝達たんぱく質）が、...

友達についての記憶を保持する海馬が、「性別」などの相手に付随した情報をどのように表現しているのかを解明しました。海馬の腹側CA1領域には、特定の他個体に応答する細胞（アイデンティティー細胞）と、性別や系統という属性を表現する細胞（プロパティ細胞）が共存しており、それらの組み合わせで特定の相手についての記憶が表現されていました。多様な他者を記憶する脳の仕組みの理解を深めるとともに、その破綻が関与すると考えられる疾患メカニズムの解明への貢献が期待されます。東京大学 定量生命科学研究所の度会 晃行 特任助教、田尾 賢太郎 助教、奥山 輝大 教授による研究グ...

ゲノム編集装置をミトコンドリアへ直接送達するナノカプセル（MITO-Porter）を開発。ミトコンドリア内でのゲノム特異的切断に成功し、遺伝子疾患治療への応用に期待。ドイツ、アラブ首長国連邦の大学との国際共同研究による成果。北海道大学 大学院薬学研究院の山田 勇磨 教授、同 大学院薬学研究院 修士課程の野呂田 楓氏（研究当時）、リューベック大学（ドイツ）の廣瀬 みさ 主任研究者らの共同研究グループは、ミトコンドリア標的型ナノカプセル（MITO-Porter）を用いてCRISPR/Cas9ゲノム編集装置（RNP）を哺乳類細胞のミトコンドリア内に直接送達...

全身性強皮症患者さんの血液や臓器の1細胞解析を通じて「腎クリーゼ」や「進行性間質性肺疾患」などの、重症例に特徴的な免疫細胞の集団を発見。指定難病「全身性強皮症」は患者さんごとの症状がさまざまで、命にかかわる症例や安定した症例が混在し、最適な治療選択および治療を開始する時期の判断が難しい病気である。患者さんの白血球を採取し、1細胞解析を行い、その結果、重症の腎臓病変である腎クリーゼを発症した患者さんの血液中では「EGR1」という遺伝子発現が上昇した単球が特徴的に認められた。命にかかわる全身性強皮症の病状を解明し、重度の内臓障害の発症予測や新たな治療法の開発に役立...

JST（理事長 橋本 和仁）は、第4回羽ばたく女性研究者賞（マリア・スクウォドフスカ＝キュリー賞）の受賞者を決定しました。＜最優秀賞＞藤代 有絵子（フジシロ ユカコ） 氏理化学研究所創発物性科学研究センター／同 開拓研究所極限量子固体物性理研ECL研究ユニット 理研ECL研究ユニットリーダー専門分野：物性物理学＜奨励賞＞...

全身麻酔に用いられる吸入麻酔薬の作用機序は完全に解明されておらず、これまでに特定されていない標的分子の存在が示唆されていました。本研究により、吸入麻酔薬が1型リアノジン受容体と呼ばれるたんぱく質を活性化し、全身麻酔の導入に関与していることがマウスを用いた実験で分かりました。麻酔薬が作用する仕組みを正確に理解することは、より優れた麻酔薬や投与方法の開発につながる可能性があります。JST 戦略的創造研究推進事業 ERATOにおいて、東京大学 大学院医学系研究科 機能生物学専攻 システムズ薬理学分野の上田 泰己 教授（久留米大学 特別招聘教授 兼任）、金谷...

京都大学 大学院工学研究科の浜地 格 教授、野中 洋 准教授、坂本 清志 特定准教授、白岩 和樹 同博士課程学生（研究当時）らの研究グループは、生きた動物脳内の特定受容体上で蛍光センサー分子を化学合成する新規手法を開発しました。生体内で天然のたんぱく質を化学修飾・機能化することは、化学と生物学の境界領域における最先端研究において有用です。これまで、本研究グループでは、遺伝子操作を伴わずに動物脳内の天然に存在する受容体を化学修飾する「脳内リガンド指向性化学」の開発に成功していましたが、導入できる分子種に限りがありました。今回、「脳内リガンド指向性化学」と「クリック化学」を組み合わせるこ...

細胞内のたんぱく質をゲノムDNAに結合した状態で抽出し（ChIP）、クライオ電子顕微鏡解析（CryoEM）により可視化するChIP-CryoEM法を確立しました。ChIP-CryoEM法により、ヒト細胞内のゲノムDNAをRNAに転写中のRNAポリメラーゼIIの立体構造を可視化することに成功しました。従来の知見を再確認するとともに、新規のRNAポリメラーゼII複合体を発見し、ゲノムDNA転写の新たな機構が明らかになりました。ChIP-CryoEM法をさまざまなたんぱく質に適用することで、遺伝子の転写のみならず、複製、修復、組み換えなどのDNA機能の制御に関する研究が加速し...

複数の細胞が混ざる細胞集団から特定の運命を持つ細胞だけを単離するCloneSelect法を開発従来の方法では、細胞を調べるとその細胞を壊してしまうため、同じ細胞の変化を追跡することが困難だったが、各細胞に固有のDNAバーコードを付けて追跡できるようにすることで、一部を保存、残りは実験に使用すると将来特定の性質を示す細胞を保存している中から見つけることが可能に幹細胞生物学、再生医療、進化生物学など幅広い分野への貢献に期待大阪大学 ヒューマン・メタバース疾患研究拠点（WPI-PRIMe） 創造的破壊生物学分野の谷内江 望 特任教授（ブリティッシュコロンビ...

１細胞の成分分布を可視化するための、シングルセル質量分析イメージング（SC-MSI）技術を開発。同一の細胞に対して、質量分析イメージングによる細胞内脂質の観察、蛍光顕微鏡による細胞の観察、細胞の表面形状の計測を一度に実施可能にした。細胞内の脂質の分布を可視化でき、異なる種類の細胞を区別できることを示した。治療・診断技術の創成につながる情報の獲得に期待。大阪大学 大学院理学研究科 物理学専攻 大塚 洋一 准教授、豊田 岐聡 教授、大阪大学 放射線科学基盤機構 樺山 一哉 教授、深瀬 浩一 教授と、九州大学 生体防御医学研究所 和泉 自泰 准教...

カンアオイ属を対象に、花の臭いニオイ成分「ジメチルジスルフィド」を含む種と含まない種の間で比較研究を行い、臭いニオイの生合成に関与する複数の遺伝子を特定。特定した遺伝子の１つがジメチルジスルフィドを生合成する新発見の酵素の遺伝子であることを解明し、これをジスルフィドシンターゼ(DSS)と命名。DSSの機能は陸上植物が共通して保有する祖先的な酵素メタンチオールオキシダーゼから、わずかなアミノ酸配列の変化で獲得されることを解明。DSSはカンアオイ属だけでなく、全く異なる植物のグループであるヒサカキ属、ザゼンソウ属でも独立に進化し、全く同じプロセスを経て同じ機能を持...

慶應義塾大学 医学部 内科学（呼吸器）教室の安田 浩之 准教授、同 大学院医学研究科の福島 貴大（大学院生）、同 医化学教室の佐藤 俊朗 教授らの研究チームは、３３人の小細胞肺癌患者から「オルガノイド」を樹立し、一部の小細胞肺癌（非神経内分泌タイプ）がＩＧＦ－１と呼ばれる増殖因子に強く依存して増殖していること、ＩＧＦ－１の受容体であるＩＧＦ１Ｒに対する阻害剤が新しい治療薬の１つとして有効である可能性を見いだしました。小細胞肺癌は、癌の病態解明が進んでおらず有効な治療法が限られる病気です。手術できない小細胞肺癌患者の５年生存率は１０パーセント以下であり、難治性癌の代表とされています。...

詳細な時系列データと大規模解析、それを統合し俯瞰するネットワーク解析を駆使して、マウスの肝臓における飢餓適応の全容を解明し、肥満が引き起こす病理像を明らかにしました。その結果、飢餓時のマウス肝臓の細胞内分子ネットワークが、肥満に対して構造的には堅牢（けんろう）である一方、時間的には脆弱であることを示しました。本研究の成果は、生活習慣病の治療介入への貢献や、医学・生命科学ビッグデータを理解する方法論としての応用が期待されます。東京大学 大学院理学系研究科 生物科学専攻の黒田 真也 教授と、同研究科 附属遺伝子実験施設の守田 啓悟 助教らによる研究グルー...

植物内生菌の共生性から病原性までの多様な生活様式が菌の一遺伝子によって制御されることを明らかにしました。植物内生菌が生活様式を変化させる際の菌側・植物側で起こる応答について調査し、病原性を示す際には殺生菌に対するものと類似した応答を植物が示すことを明らかにしました。有用微生物を農業現場で利活用する際、そうした菌類が潜在的に示しうる病原性の発現メカニズムの解明およびその抑制技術の開発をする上で基礎的な知見となります。東京大学 大学院総合文化研究科の晝間 敬 准教授および氏松 蓮 博士後期課程学生、同大学 大学院新領域創成科学研究科の青木 誠志郎 客員共...

京都大学 生命科学研究科の安居 佑季子 准教授、下川 瑛太 博士課程学生、田中 知葉 修士課程学生（研究当時）、梅谷 結佳 修士課程学生、川村 昇吾 博士課程学生（研究当時）、河内 孝之 教授らの研究グループは、チューリッヒ大学のＰéｔｅｒ Ｓｚöｖéｎｙｉ 博士、広島大学 大学院統合生命科学研究科の嶋村 正樹 准教授、基礎生物学研究所 トランスオミクス解析室の山口 勝司 主任技術員、重信 秀治 教授、近畿大学 生物理工学部の大和 勝幸 教授らの研究グループとの共同研究により、半数体世代で性を決定するコケ植物の性染色体が、雌雄異株から雌雄同株へと進化する過程においてどのような運命を辿るのかにつ...

生命の根幹的な特徴である自己複製の能力を人工的に再現することは、生命の理解と新しい応用につながる。本研究では、たんぱく質合成に必須な２０種類のアミノアシルｔＲＮＡ合成酵素（ａａＲＳ）を、試験管内で持続的に再生産することに成功した。この成果は自己複製可能な人工細胞の実現に向けた重要な一歩であり、将来的には生物に頼らない効率的で制御性の高い物質生産システムの開発につながる。東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻の萩野 勝己 大学院生、市橋 伯一 教授（兼：同研究科 附属先進科学研究機構／同大学 生物普遍性連携研究機構）、理化学研究所 生...