ᵩᵷᵭᵲᵭISSN 2433-2593

ᵬᵧᵴᴾᵳAnnual Reportof the Institute for
Frontier Life and Medical Sciences
Kyoto University Vol. 2 2017京都大学ウイルス・再生医科学研究所年報

Annual Reportof the Institute for Frontier Life and Medical Sciences
Vol.2 2017

Institute for Frontier Life and Medical Sciences
Kyoto University

表紙：
時計遺伝子 Hes1 の発現振動には、自身のネガティブフィードバックにかかる時間遅れ（τ1）だけではなく、隣接細胞間の相互作用にかかる遅れ（τ2）も重要である。数理モデルにより τ2 を変えると、Hes1 の発現振動が様々なパターン（同相振動、逆相振動、振動なし）を示すことが示唆された。隣接細胞間の相互作用を担う Dll1 の発現動態を改変したマウスでは、Hes1 の発現振動が減弱し、体節形成が障害され椎骨の癒合が見られた。
Cover:
Regulation of coupling delay for cell-cell interactions is important for oscillatory networks and precise progress ofdevelopment. Mathematical modeling suggests that Hes1 expression exhibits various patterns（in-phase oscillation,
out-of-phase oscillation, oscillation death）, depending on the value of time delay for cell-cell coupling（τ2）. Alterationof time delay for cell-cell interactions caused by Dll1 mutations led to dampened oscillations and defects insomitogenesis and vertebral formation.

CONTENTS
Research Activities
ウイルス感染研究部門 Department of Virus Research
分子遺伝学分野 Laboratory of Molecular Genetics …………………………………………………
ウイルス制御分野 Laboratory of Virus Control ………………………………………………………
RNA ウイルス分野 Laboratory of RNA Viruses ………………………………………………………
微細構造ウイルス学分野 Laboratory of Ultrastructural Virology ……………………………………
がんウイルス分野 Laboratory of Tumor Viruses ……………………………………………………
細胞制御分野 Laboratory of Cell Regulation …………………………………………………………
免疫制御分野 Laboratory of Immune Regulation ……………………………………………………
感染防御分野 Laboratory of Infection and Prevention ………………………………………………
再生組織構築研究部門 Department of Regeneration Science and Engineering
細胞機能調節学分野 Laboratory of Molecular and Cellular Biology ………………………………
生体材料学分野 Laboratory of Biomaterials …………………………………………………………
再生増殖制学御分野 Laboratory of Tissue Stem Cell Biology ………………………………………
再生免疫学分野 Laboratory of Immunology …………………………………………………………
組織再生応用分野 Laboratory of Tissue Regeneration ………………………………………………
臓器・器官形成応用分野 Laboratory of Organ and Tissue Reconstruction …………………………
発生エピゲノム分野 Laboratory of Developmental Epigenome ……………………………………
胚性幹細胞分野 Laboratory of Embryonic Stem Cell Research ………………………………………
統合生体プロセス分野 Laboratory of Integrative Biological Science ………………………………
生体再建学分野 Laboratory of Experimental Immunology …………………………………………
生命システム研究部門 Department of Biosystems Science
生体分子設計学分野 Laboratory of Cellular Differentiation …………………………………………
ナノバイオプロセス分野 Laboratory of Nano Bioprocess …………………………………………
バイオメカニクス分野 Laboratory of Biomechanics …………………………………………………
発生システム制御分野 Laboratory of Developmental Systems ………………………………………
システムウイルス学分野 Laboratory of Systems Virology …………………………………………
増殖制御システム分野 Laboratory of Growth Regulation System …………………………………
RNA システム分野 Laboratory of RNA System ………………………………………………………
生体膜システム分野 Laboratory of Biological Membrane System …………………………………
組織恒常性システム分野 Laboratory of Tissue Homeostasis ………………………………………
附属感染症モデル研究センター Research Center for Infectious Diseases
霊長類モデル分野 Laboratory of Primate Model ……………………………………………………
ウイルス感染症モデル分野 Laboratory of Infectious Disease Model ………………………………
ウイルス共進化分野 Laboratory of Virus-Host Coevolution …………………………………………
動物実験委員会マウス作製支援チーム Reproductive Engineering Team …………………………
附属再生実験動物施設 Center for Animal Experiments …………………………………………………
ウイルス・再生医科学研究所ネットワークシステム
Computer Network of Institute for Frontier Life and Medical Sciences …………………………

1
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30
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70
75
84
93
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106
113
119
123
134
139
147
153
157
164
168
173
177
182
185
188

共同研究

…………………………………………………………………………………………………………

191

学術集会

…………………………………………………………………………………………………………

225……………………………………………………………………………………………

227………………………………………………………………………………………………………

231

分野主催のセミナー
構成員名簿

Research Activitiesウイルス感染研究部門
Department of Virus Research

分子遺伝学分野
Laboratory of Molecular Genetics
授

藤田

尚志

Prof.

Takashi Fujita

准教授

加藤

博己

Assoc. Prof.

Hiroki Kato

特定助教

木檜

周

Assist. Prof.

Amane Kogure

教

当研究分野ではウイルス感染に応答して引き起こされる I 型インターフェロンの発現誘導などの、自然免疫反応のメカニズムを研究している。この一連の反応は細胞がウイルスの感染を感知することから開始される。この反応をつかさどるセンサー分子が retinoic acid-inducible gene-I,（RIG-I）
であることを発見した。RIG-I に類似した MDA5、LGP2 という分子も存在しており、これらを総称して RIG-I like receptor（RLR）と呼ぶ。進行中の研究プロジェクトを以下に示す。RIG-I の細胞内局在と活性化の解析、RLR 変異による自己免疫疾患の解析、木酢液及び天然化合物の抗ウイルス
活性、植物由来の二重鎖 RNA による抗ウイルス応答の研究、抗ウイルス応答における新規因子の研究、抗ウイルス応答の生細胞での可視化、原子間力顕微鏡を用いた RLR と RNA の結合の解析、
B 型肝炎の新規治療薬を開発するための研究、SFTSV による自然免疫阻害機構の研究、核内 RIG-Iの生理機能の解明、インターフェロン応答を抑制する薬剤の探索。今年度発表した植物由来の二重鎖 RNA による抗ウイルス応答の研究の成果をいかに解説する。
1）植物由来の二重鎖 RNA は I 型インターフェロン産生とピロプトーシス様の細胞死の誘導によって呼吸器系のウイルス感染防御を誘導する。病原体由来の分子パターン（pathogen-associatedmolecular patterns）を有する核酸は宿主の免疫応答を惹起する。これまでに合成核酸を用いた免疫活性化の臨床応用の試みは行われてきたが、毒性・安全性などの 問題が懸念されていた。我々はこの問題を克服すべく、米ぬかに含まれる天然二重鎖 RNA（rice bran double stranded RNA: rb-dsRNA）
を用いた免疫賦活の可能性を検討した。その結果、rb-dsRNA をマウスに経鼻投与すると肺胞マク
ロファージによる I 型インターフェロン産生が強く誘導され、さらにはインフルエンザ A ウイルスなどの呼吸器系ウイルスのチャレンジに対して強い免疫応答を引き起こすことを観察した。この免疫反応は TRIF 及び MDA5 のノックアウトマウスでは観察されなかったことから、rb-dsRNA がウ
イルスセンサーである TLR3 及び MDA5 を介して免疫を誘導したものと考えられた。I 型インター
フェロン受容体欠損マウスでは免疫応答が誘導されること、そしてその免疫応答はカスパーゼ 1 の阻害剤投与によって消失した。しかしカスパーゼが触媒する IL-1β の成熟、そのシグナルには依存していなかった。このカスパーゼ 1 の活性化には TRIF が関与すること、その結果 LDH 放出を伴ったピロプトーシス様の細胞死が起き、抗ウイルス応答に関与していることが示された。また、rbdsRNA の経鼻投与は肺におけるダイナミックな免疫細胞の入れ替わりが起きていることが観察さ−1−れた。特に肺胞マクロファージは rb-dsRNA 処理による細胞死によって初期に減少するが、数日後には再び増加、回復していた。すなわち、rb-dsRNA の経鼻投与は I 型インターフェロン依存性・非依存性の抗ウイルス応答を系統的に惹起することによって肺での強力な免疫応答を誘導している
ことが明らかとなった。これらの結果は食物由来の天然 RNA を用いた免疫誘導とその臨床応用の可能性を示すものである。

We have been studying on antiviral innate immunity, particularly on the mechanism of type I interferon（IFN）gene regulation. More than 10 years ago, we identified viral RNA sensors, collectively termed as RIGI-Like receptor. We have been focusing on the mechanism how RLR discriminates non-self RNA from self
RNA. We also investigate how viral replication within the cells is sensed and triggers signals to activate
antiviral program, by live cell imaging. We study different viruses including Influenza A, SFTS, hepatitis B
viruses in the context of antiviral immune responses of the host. In 2017, we reported that a plant-derived
double stranded RNA protected mice from respiratory virus infection. Below is the summary of our report.
1）A Plant-Derived Nucleic Acid Reconciles Type I IFN and a Pyroptotic-like Event in Immunity
against Respiratory Viruses. Nucleic acids carrying pathogen-associated molecular patterns trigger innate
immune responses and are used to activate host immunity. Although synthetic nucleic acids have been used
for that purpose, they have shown limitations for in vivo and clinical applications. To address this issue, we
tested a naturally occurring dsRNA extracted from rice bran（rb-dsRNA）and characterized it as a potent
ligand of TLR3 and MDA5. In this study, intranasal administration of rb-dsRNA induced production of type I
IFNs by alveolar macrophages and protected mice from morbidity and mortality resulting from respiratory
virus infection, such as influenza A virus. This protection was completely absent in mice lacking both TRIF
and MDA5, indicating the essential role of TLR3- and MDA5-dependent pathways. Interestingly, IFNAR1deficient mice retained residual antiviral protection, which was abolished by pharmacological inhibition of
caspase 1, but not IL-1b signaling. In fact, rb-dsRNA activated caspase 1 via TRIF, resulting in the release of
IL-1b and LDH. In addition to the direct antiviral activity, rb-dsRNA modulated the immune cell populationin the lungs by repopulating virus-depleted alveolar macrophages. Our data demonstrate that rb-dsRNA
orchestrates IFN-dependent and -independent direct antiviral protection and that it is a potent immune
stimulator modulating antiviral immunity in the lungs. These findings open doors to a range of precise
immune-modulating studies and therapeutic options.

List of Publications
Kasumba, D.M., Hajake, T., Oh, S-W., Kotenko, S.V., Kato, H., Fujita T.: A Plant-Derived Nucleic Acid
Reconciles Type I IFN and a Pyroptotic-like Event in Immunity against Respiratory Viruses. J Immunol.
2017 199（7）:2460-2474. doi: 10.4049/jimmunol.1700523. Epub 2017 Aug 28.

−2−

Zhanga, Q., Kea, H., Blikslagerb, A., Fujita, T., and Yoo, D. Type III Interferon Restriction by Porcine
Epidemic Diarrhea Virus and the Role of Viral Protein nsp1 in IRF1 Signaling. J. Virol. 2018 92（4）doi:10.1128/JVI.01677-17 Accepted Manuscript Posted Online 29 November 2017

List of Presentations
海外招待講演
Fujita, T. Analysis of innate immune responses to SFTSV infection. Universitat Hamburg-Kyoto University
Symposium June 6th-8th 2017, Session VI: infection research Hamburg, Germany

海外一般演題Takeuchi, F., Ikeda, S., Tsukamoto, Y., Otakaki Y., Iwasawa, Y., Yao, W.-L., Narita, R., Ouda, R., Kogure, A.,
Kato H. and Fujita, T. A new drug screening system for hepatitis B virus cccDNA. 2017 International
Meeting “Molecular Biology of Hepatitis B Viruses, September 3-7 Washington DC, USA
Tsukamoto, Y., Ikeda, S., Yao, W.-L., Narita, R., Hirano, E., Otakaki, Y., Takeuchi, F., Kato, H. and Fujita, T.
Identification of novel anti-HBV compounds targeting epsilon-Pol interaction. 2017 International
Meeting “Molecular Biology of Hepatitis B Viruses, September 3-7 Washington DC, USA

国内招待講演藤田尚志

抗ウイルス自然免疫機構の恒常活性化に起因する自己免疫疾患モデルの解析（特別講演）第 27 回日本小児リウマチ学会総会・学術集会

2017 年 10 月 6−8 日、京都リサーチパーク
Abu Tayeh, A., Emralino, L.F., Ohto, T., Shimizu S., Onizawa, H., Soda, N., Lee, S., Shimada, Y., Funabiki,M., Takami, M., Kato H. and Fujita, T. Gain of function mutation of RIG-I-Like Receptor causes
autoimmune symptoms. The 5th Annual Meeting of the International Cytokine and Interferon Society（ICIS 2017）, Kanazawa, Japan October 29-November 2 2017藤田尚志

細胞ストレスとしてのウイルス感染と抗ウイルス免疫応答の誘導 Induction of antiviral

immunity mediated by stress responses ワークショップ2017 年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017） 神戸、2017 年 12 月 6-8 日

国内一般演題Takeuchi, F., Ikeda, S., Otakaki Y., Iwasawa, Y., Yao, W.-L., Qin, M., Tsukamoto, Y., Narita, R., Kogure, A.,
Kato H. and Fujita, T. New screening system for hepatitis B virus cccDNA. 5th JAPAN-TAIWANKOREA HBV Research Symposium 2017, Tokyo Japan April 8-9 2017−3−

Hajyake, T., Kasumba, D. M., Oda, H., Matsuno, K., Okamatsu, M., Sakoda, Y., Kato, H. and Fujita, T.
Immune-modulating capacity of a plant-derived dsRNA and its potential applications. The 5th Annual
Meeting of the International Cytokine and Interferon Society（ICIS 2017）, Kanazawa, Japan Shimizu,
S., Shimada, Y., Kato, H. and Fujita, T. Gain of function of MDA5 in CD11c-expressing cells is
sufficient to induce lupus-like nephritis. The 5th Annual Meeting of the International Cytokine andInterferon Society（ICIS 2017）, Kanazawa, Japan October 29-November 2 2017
Onizawa, H., Kato, H., Shimizu, S., Soda, N., Lee, S., Emralino, F. L., Abu Tayeh, A., Ohto, T., Funabiki, M.
and Fujita, T. Aicardi-Goutieres syndrome-like inflammation in mutant mice with constitutively
activated MDA5. 5th JAPAN-TAIWAN-KOREA HBV Research Symposium 2017, The 5th Annual
Meeting of the International Cytokine and Interferon Society（ICIS 2017）, Kanazawa, Japan October
29-November 2 2017
Yamada, S., Shimojima, M., Kato, H., Saijo, M. and Fujita, T. RIG-I-like receptor pathway is the major
source of type I interferon upon severe fever with thrombocytopenia syndrome virus infection in vivo.
The 5th Annual Meeting of the International Cytokine and Interferon Society（ICIS 2017）, Kanazawa,
Japan October 29-November 2 2017
Soda, N., Sakai, N., Onizawa, H., Takami, M., Kato, H. and Fujita, T. Investigation of skeletal abnormalities
in mice with constitutively activated MDA5. The 5th Annual Meeting of the International Cytokine andInterferon Society（ICIS 2017）, Kanazawa, Japan October 29-November 2 2017
Abe, H., Takeuchi, K., Kato, H. and Fujita, T. Phosphorylation of Ser386 is important post-transcriptional
modification for dimerization of the transcriptionfactor IRF-3 via trans-interaction between Ser386
phosphate and IRF-3 basic pocket. The 5th Annual Meeting of the International Cytokine and Interferon
Society（ICIS 2017）, Kanazawa, Japan October 29-November 2 2017−4−

ウイルス感染研究部門
Department of Virus Research

ウイルス制御分野
Laboratory of Virus Control
Prof.

Masao Matsuoka

安永純一朗

Sr. Lect.

Jun-ichirou Yasunaga

志村

Assist. Prof.

Kazuya Shimura

客員教授

松岡

講

師

助

教

雅雄
和也

我々の研究室はヒトレトロウイルスであるヒト T 細胞白血病ウイルス 1 型（human T-cell leukemia
virus type 1: HTLV-1）及びヒト免疫不全ウイルス（human immunodeficiency virus: HIV）の研究を行っている。HTLV-1 は成人 T 細胞白血病（adult T-cell leukemia: ATL）や様々な炎症性疾患の原因となり、HIV は免疫系の破壊により後天性免疫不全状態（エイズ）を引き起こす。これらのヒトレトロ
ウイルスは巧みに宿主免疫を回避し持続感染を確立するが、結果として重篤な疾患を惹起する。
我々は HTLV-1、HIV の研究を通じて “ がん ” “ 免疫 ” “ ウイルス ” の解析を行うと共に、その機序に立脚した治療法の開発研究を推進している。
1）HTLV-1 の持続感染機構と発がん機序の解析
HTLV-1 は主に CD4 陽性 T リンパ球に感染しており、ATL 及び HTLV-1 関連脊髄症（HTLV-1associated myelopathy: HAM）や HTLV-1 ぶどう膜炎といった炎症性疾患の原因となる。HTLV-1 の受
容体は様々な細胞に発現するグルコーストランスポーター、GLUT-1 であり、CD4 陽性 T 細胞以外の細胞にも感染しうる。HAM 患者、HTLV-1 キャリアの末梢血より CD4 陽性 T 細胞、CD8 陽性 T
細胞、B 細胞、好中球、単球を分離して、次世代シーケンサーを用いて HTLV-1 プロウイルスの組
み込み部位の同定を行い、感染細胞のクローナリティを解析した。これらの細胞に共通して存在す
る組み込み部位が検出され、分化前の造血幹細胞への HTLV-1 感染が示唆された。同一患者の 1 年後の好中球のクローナリティ解析でも、1 年前に見られたものと同一クローンを検出し、HTLV-1 の造血幹細胞への持続感染が証明された。HAM 患者より単球を分離して樹状細胞へ分化させると、新規感染を誘導することが証明された。これらの結果より、HTLV-1 は造血幹細胞へ感染し、HTLV-1
感染造血幹細胞が様々な細胞へ分化することで、生体内への新規感染、感染細胞の維持に関与していることが示された。この研究成果は PLoS Pathogens 誌に発表した。
HTLV-1 感染細胞の生体内での生存、増殖には HTLV-1 プロウイルスのプラス鎖とマイナス鎖に各々コードされる Tax と HTLV-1 bZIP factor（HBZ）が重要な役割を果たす。Tax は HTLV-1 の転写を活性化し、ウイルスの複製、個体間伝播に必須である。一方 HBZ は感染細胞のクローナル増殖に重要な役割を果たすと考えられる。Tax は強力ながんタンパク質であるが、ATL 細胞での発現レベルが非常に低いことから、発がんにおける意義は明らかでなかった。ATL 細胞株 MT-1 と KK-1のごく一部の細胞（0.05-3%）が Tax を発現していることを見出した。Tax が不安定型 EGFP（d2EGFP）−5−

を誘導するレポーター細胞 MT1GFP を樹立しタイムラプス解析を行ったところ、Tax は多くの場合一過性に発現することが明らかになった（Fig. 1）。Tax のノックダウンは速やかにアポトーシスを誘導したことから、ごく一部の細胞に短時間発現する Tax が MT-1 の維持に必須であると考えられた。Tax は様々なストレス下で誘導されたことから、一過性の Tax 発現はストレスによる細胞死回避にも作用することが示唆された。シングルセル定量 PCR の結果、Tax 発現細胞では有意に NF-κB
経路関連遺伝子や抗アポトーシス遺伝子が高発現しており、Tax 非発現細胞の中に抗アポトーシス
遺伝子の発現が低い細胞群と軽度発現上昇している細胞群が混在していた。これらの所見から、
MT-1 は Tax の発現が消失した後も、その効果が持続することにより抗アポトーシス形質を維持し、結果として集団の維持を可能にしていると考えられた。本仮説に関して、数理モデルとコンピュー
ターシミュレーションによる検証を行い、実験で観察された Tax の発現動態と細胞増殖を再現できることが明らかとなった。
Tax は免疫原性が高く宿主免疫の主な標的であり、また恒常的な Tax 発現は、がん遺伝子誘導性の細胞老化を誘導する。HTLV-1 感染細胞は Tax の発現を最小限に抑えることで免疫を回避し感染細胞のアポトーシスを抑制するが、ストレス環境下では Tax を誘導しウイルス複製の活性化による新規感染の拡大を促進するという HTLV-1 の巧妙な生き残り戦略が明らかになった。

Figure 1. Transient Tax expression in a part of ATL cells2）HTLV-1 に対する免疫応答の解析と治療法開発
HAM 患者では Tax 及び HBZ に対する免疫応答が亢進しているが、ATL 患者では著明に低下している。抗 CCR4 抗体モガムリズマブによる治療後もしくは造血幹細胞移植後の ATL 患者における免疫応答を解析したところ、完全寛解を維持している一部の症例ではこれらのウイルス抗原に対するT 細胞応答が活性化していることが判明した。以上の結果から、ウイルスに対する免疫応答は病態及び予後に関連していると考えられる。我々の研究室では感染細胞の生体内動態が HTLV-1 感染者と類似しているサル T 細胞白血病ウイルス 1 型（simian T-cell leukemia virus type 1: STLV-1）感染ニ
ホンザルを用いて、HTLV-1 ワクチンの開発を行っている。

−6−3）HIV-1 潜伏感染モデル細胞を用いた再活性化誘導機構と抗 HIV 薬に対する感受性の解析
HIV 感染者におけるウイルス複製の持続的コントロールが高活性抗 HIV 薬により可能となったが、潜伏感染細胞が体内に生存し続ける限り、終生にわたる服薬が必要である。この潜伏感染細胞を体内から排除するために、現在様々な手段が検討されているが、未だに効果的な方法は未確立である。そこで潜伏感染細胞の性状をより深く理解するために、再活性化刺激に関与する標的分子の解析を行った。BRD4 阻害剤である JQ-1 は、HIV-1 5ʼLTR の R 領域からの転写を数十倍選択的に誘導し、効果的な再活性化とそれに伴うウイルス産生が認められた。一方、高活性非核酸系逆転写酵
素阻害剤は、JQ-1 で処理した再活性化潜伏感染細胞からの細胞間感染を介した感染拡大において、感染伝達能の低減を引き起こした。これらの結果は、潜伏感染モデル細胞における再活性化機構のより詳細な機序の解明とともに、効率的な再活性化誘導法の確立につながると期待される。現在、
BRD4 以外の潜伏感染の再活性化に関連する分子についても検討を進めている。

Both human T-cell leukemia virus type 1（HTLV-1）and human immunodeficiency virus（HIV）are
pathogenic human retroviruses. HTLV-1 promotes clonal proliferation of CD4+ T cells, which leads to adult
T-cell leukemia（ATL）, while HIV destroys CD4+ T cells resulting in onset of acquired immunodeficiency
syndrome（AIDS）. Our research objectives are to understand the molecular mechanisms of virus-induced
diseases, and to develop novel therapeutic strategies through research of these viruses.
1）Mechanisms for persistent infection with HTLV-1 and malignant transformation of infected cells
HTLV-1 infects mainly CD4+ T cells, and induces a fatal malignancy, ATL, and several inflammatory
diseases, such as HTLV-1 associated myelopathy（HAM）and uveitis. The receptor of HTLV-1 is a glucose
transporter, GLUT-1. Since GLUT-1 ubiquitously expresses on variety of cells, HTLV-1 can infect many
types of blood cells. To explore the possibility that HTLV-1 infects hematopoietic stem cells（HSCs）, we
analyzed integration sites of HTLV-1 provirus in various lineages of hematopoietic cells in patients with
HAM and a HTLV-1 carrier using the high-throughput sequencing method. Identical integration sites weredetected in neutrophils, monocytes, B cells, CD8+ T cells and CD4+ T cells, indicating that HTLV-1 infects
HSCs in vivo. Dendritic cells differentiated from infected monocytes caused de novo infection to T cells.
These data indicate that infection of HSCs can contribute to the persistence and spread of HTLV-1 in vivo.
HTLV-1 provirus encodes two oncogenic factors tax and HTLV-1 bZIP factor（HBZ）in its plus and minus
strand, respectively. Tax is a potent activator of viral replication and many signaling pathways involved incancer development. Tax expression is generally suppressed in infected cells to evade host immune system.
Therefore, its precise roles in pathogenesis remained unclear. Live-cell imaging revealed that a small fractionof HTLV-1-induced leukemic cells expresses Tax at a given time, and its expression level is drasticallychanging in each cell（Fig. 1）. Experimental data of single-cell analysis and computer simulation show that asmall number of Tax-expressing cells are needed for the maintenance of leukemia. Tax is inducible inresponse to various stresses. This limited Tax expression is required to maintain the whole cell population−7−

through inhibition of apoptosis. These results suggest that Tax efficiently protects cells from cell death andenhances virus production under stressful conditions. It is an elaborated strategy of HTLV-1 to evade hostimmunity and enable persistence in vivo.
2）Analysis of anti-HTLV-1 immunity and development of novel immunotherapies
Immune response against HTLV-1 antigens such as Tax is generally suppressed in ATL patients. We foundenhanced T-cell response against Tax and HBZ in some ATL patients who achieved complete remission bytreatment with mogamulizumab, which is a humanized monoclonal antibody against CCR4, or HPSC
transplantation. These results suggest recovery of immune reaction is associated with efficacy of thetreatments and prognosis. We are now developing new vaccine against Tax and HBZ using Japanesemacaques infected with simian T-cell leukemia virus type 1（STLV-1）as a nonhuman primate model.
3）Reactivation of HIV-1 from latent infected cells
Replication of HIV-1 in infected patients is well controlled by several potent antivirals, but complete
eradication cannot be achieved yet due to the presence of latently infected cells, thus requiring life-longtherapy. Although several strategies have been proposed to expel the latently infected cells from the patients,
none have been successfully established. In order to better understand the latently infected reservoir cells, weare analyzing the target molecules associated with reactivation. Among several molecules, bromodomain
protein BRD4 is important for the maintenance of latency. Inhibition of BRD4 by JQ-1, induced transcription
from the R region of the 5ʼ LTR, resulting in production of progeny viruses. On the other hand, during theanalysis of the inhibitory activity of antivirals against viral expansion from reactivated latently infected cells,
we found that potent non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors efficiently abrogated the capacity totransmit the infection to surrounding cells. These results will help to uncover the detailed reactivation
process, and consequently, to establish effective reactivation strategies.

List of Publications
Mohamed, M., Yasunaga, JI., Iwami, S., Nakaoka, S., Koizumi, Y., Shimura, K., and Matsuoka, M.（2018）
Sporadic on/off switching of HTLV-1 Tax expression is crucial to maintain the whole population ofvirus-induced leukemic cells. Proc Natl Acad Sci USA, 2018. doi: 10.1073/pnas.1715724115
Chao, HW., Doi, M., Fustin, JM., Chen, H., Murase, K., Maeda, Y., Hayashi, H., Tanaka, R., Sugawa, M.,
Mizukuchi, N., Yamaguchi, Y., Yasunaga, JI., Matsuoka, M., Sakai, M., Matsumoto, M., Hamada, S.,
Okamura, H.（2017）Circadian clock regulates hepatic polyploidy by modulating Mkp1-Erk1/2 signaling
pathway. Nat Commun. 8, 2238.
Furuta, R., Yasunaga, JI., Sugata, K., Saito, A., Akari, H., Ueno, T., Takenouchi, N., Fujisawa, JI., Koh, KR.,
Higuchi, Y., Shimizu, M., Matsuda, F., Melamed, A., Bangham, CR., and Matsuoka, M.（2017）Human−8−T-cell leukemia virus type 1 infects multiple lineage hematopoietic cells in vivo. PLoS Pathog. 13,
e1006722.
Yasunaga, JI., and Matsuoka, M.（2018）Oncogenic spiral by infectious pathogens: The cooperation ofmultiple factors in cancer development. Cancer Sci. 109, 24-32.
Kataoka, K., Iwanaga, M., Yasunaga, JI., Nagata, Y., Kitanaka, A., Kameda, T., Yoshimitsu, M., Shiraishi, Y.,
Sato-Otsubo, A., Sanada, M., Chiba, K., Tanaka, H., Ochi, Y., Aoki, K., Suzuki, H., Shiozawa, Y.,
Yoshizato, T., Sato, Y., Yoshida, K., Nosaka, K., Hishizawa, M., Itonaga, H., Imaizumi, Y., Munakata,W., Shide, K., Kubuki, Y., Hidaka, T., Nakamaki, T., Ishiyama, K., Miyawaki, S., Ishii, R., Nureki, O.,
Tobinai, K., Miyazaki, Y., Takaori-Kondo, A., Shibata, T., Miyano, S., Ishitsuka, K., Utsunomiya, A.,
Shimoda, K., Matsuoka, M., Watanabe, T. and Ogawa, S.（2018）Prognostic relevance of integrated
genetic profiling in adult T-cell leukemia/lymphoma. Blood. 131, 215-225.
Takiuchi, Y., Kobayashi, M., Tada, K., Iwai, F., Sakurada, M., Hirabayashi, S., Nagata, K., Shirakawa, K.,
Shindo, K., Yasunaga, JI., Murakawa, Y., Rajapakse, V., Pommier, Y., Matsuoka, M., Takaori-Kondo,
A.（2017）HTLV-1 bZIP factor suppresses TDP1 expression through inhibition of NRF-1 in adult T-cellleukemia. Sci Rep. 7, 12849.
Kinosada, H., Yasunaga, JI., Shimura, K., Miyazato, P., Onishi, C., Iyoda, T., Inaba, K., and Matsuoka,
M.（2017）HTLV-1 bZIP Factor Enhances T-Cell Proliferation by Impeding the Suppressive Signalingof Co-inhibitory Receptors. PLoS Pathog. 13, e1006120.
Willems, L., Hasegawa, H., Accolla, R., Bangham, C., Bazarbachi, A., Bertazzoni, U., Carneiro-Proietti, AB.,Cheng, H., Chieco-Bianchi, L., Ciminale, V., Coelho-Dos-Reis, J., Esparza, J., Gallo, RC., Gessain, A.,
Gotuzzo, E., Hall, W., Harford, J., Hermine, O., Jacobson, S., Macchi, B., Macpherson, C., Mahieux, R.,
Matsuoka, M., Murphy, E., Peloponese, JM., Simon, V., Tagaya, Y., Taylor, GP., Watanabe, T., YamanoY.
（2017）
Reducing the global burden of HTLV-1 infection: An agenda for research and action. AntiviralRes. 137, 41-48.

List of Presentations
Matsuoka, M. Strategy and Pathogenesis of HTLV-1. 18th Interbational Conference on Human Retrovirology
HTLV and Related Viruses, Tokyo, March 7-10, 2017.
Furuta, R., Yasunaga, JI., Miura, M., Sugata, K., Saito, A., Akari, H., Ueno, T., Takenouchi, N., Fujisawa, J.,
Koh, KR., Shimizu, M., Matsuda, F., Melamed, A., Bangham, CR., and Matsuoka, M. HTLV-1 Infectionin Multiple Lineages of Hematopoietic Cells. 18th Interbational Conference on Human Retrovirology
HTLV and Related Viruses, Tokyo, March 7-10, 2017.
Mahgoub, M., Yasunaga, JI., Shimura, K., Furuta, R., and Matsuoka, M. Transient Tax Expression is
Essential for ATL Survival: Insight Based on Single Cell Analysis. 18th Interbational Conference on−9−Human Retrovirology HTLV and Related Viruses, Tokyo, March 7-10, 2017.
Kinosada, H., Yasunaga, JI. Shimura, K., and Matsuoka, M. HTLV-1 bZIP Factor Promotes T-cell
Proliferation by Impairing the Suppressive Function of TIGIT and PD-1. 18th Interbational Conferenceon Human Retrovirology HTLV and Related Viruses, Tokyo, March 7-10, 2017.
Kurita, D., Miyoshi, H., Ichikawa, A., Sasaki, Y., Kawamoto, K., Shimono, J., Matsuoka, M., Kizaki, M.,
Seto, M., Tamaru, J., Tokuhira, M., and Ohshima, K. Clinicopathological Study of MethotrexateAssociated Lymphoproliferative Disorders in Rheumatoid Arthritis Patients: A HistologicalClassification and Predictive Factors for Disease Progression. The 59th American Society of
Hematology Annual Meeting and Exposition, Atlanta, December 9-12, 2017.
HTLV-1 bZIP factor を抗原としたワクチ

安永純一佑、菅田謙治、三浦未知、明里宏文、松岡雅雄
ンの開発と霊長類モデルによる効果の検証

第 27 回抗ウイルス療法学会学術集会・総会、熊本、2017 年 5 月 18-20 日
HTLV-1 による発がん機構

安永純一佑

第 20 回日本レトロウイルス研究会

夏季セミナー、
熊本、

2017 年 6 月 29-30 日
ヒト T 細胞白血病ウイルス 1 型感染細胞の特性・体内動態に基づいた治療戦略

松岡雅雄

第4回

日本 HTLV-1 学会学術集会、大阪、2017 年 8 月 18-20 日
安永純一佑
割HTLV-1 がコードする 2 つのがん遺伝子 tax と HTLV-1 bZIP factor の相反する機能と役

第 4 回日本 HTLV-1 学会学術集会、大阪、2017 年 8 月 18-20 日

Ma, G., Yasunaga, JI., Miura, M., Matsumoto, T., Matsuoka, M. HBZ downregulates miR-455, a tumor
suppressor microRNA in ATL 第 4 回日本 HTLV-1 学会学術集会、大阪、2017 年 8 月 18-20 日
Mahgoub, M. Yasunaga, JI., Tanabe, J., Matsuoka, M. Characterization of p12, p30 and p13 Accessory Genes
Conservation in Simian T-cell Leukemia Virus Type-1 第 4 回日本 HTLV-1 学会学術集会、大阪、2017
年 8 月 18-20 日
樋口悠介、安永純一朗、三田上侑生、大島孝一、松岡雅雄
んを加速するIL-6 の抑制は HBZ による炎症、発が第 4 回日本 HTLV-1 学会学術集会、大阪、2017 年 8 月 18-20 日

田中梓、安永純一朗、藤本明洋、松岡雅雄

成人 T 細胞白血病細胞のクロマチン構造解析

第4回

日本 HTLV-1 学会学術集会、大阪、2017 年 8 月 18-20 日
小林正行、櫻田麻希、瀧内曜子、岩井文絵、安永純一朗、松岡雅雄、高折晃史 HBZ はマイクロサ
テライト不安定性を誘導する

第 4 回日本 HTLV-1 学会学術集会、大阪、2017 年 8 月 18-20 日

平舘裕希、水上拓郎、関洋平、村田めぐみ、鷲崎彩夏、手塚健太、鈴木樹理、兼子明久、佐々木永太、野島清子、石上暁代、安永純一朗、蔵田潔、松岡雅雄、明里宏文、浜口功
ンザルの生殖器官における STLV-1 感染動態の解析
2017 年 8 月 18-20 日−10−閉経期雌ニホ

第 4 回日本 HTLV-1 学会学術集会、大阪、

後川潤、有島志保、安永純一朗、久保田龍二、大島孝一、出雲周二、松岡雅雄、齊藤峰輝
改変マウスを用いた HAM 病態モデル動物の作製

遺伝子

第 4 回日本 HTLV-1 学会学術集会、大阪、2017 年 8 月 18-20 日
豊田康祐、安永純一朗、川月章弘、松岡雅雄

HTLV-1 bZIP factor による c-fos 遺伝子発現制御機構

第 4 回日本 HTLV-1 学会学術集会、大阪、2017 年 8 月 18-20 日
松岡雅雄

ヒト T 細胞白血病ウイルス 1 型の感染・病原性発現機構

ける HTLV-1 感染の脅威、第 53 回日本移植学会総会

シンポジウム・臓器移植にお北海道、2017 年 9 月 7-9 日

Mahgoub, M., Yasunaga, JI., Iwami, S., and Matsuoka, M. Transient expression of HTLV-1 Tax is criticalevent for persistence of adult T-cell leukemia cells. 第 76 回日本癌学会学術総会、神奈川、2017 年 9月 28-30 日
Toyoda, K., Yasunaga, JI., Kawatsuki, A., and Matsuoka, M. HTLV-1 bZIP factor suppresses c-fos
transcription to hijack cellular signaling pathways. 第 76 回日本癌学会学術総会、神奈川、2017 年 9月 28-30 日
Yasunaga, JI., and Matsuoka, M. HTLV-1 bZIP factor downregulates miR-455, a tumor suppressor
microRNA in ATL. 第 76 回日本癌学会学術総会、神奈川、2017 年 9 月 28-30 日
Higuchi, Y., Yasunaga, J., Mitagami, Y., Ohshima, K., and Matsuoka, M. Loss of IL-6 accelerates
inflammation and lymphomagenesis in HTLV-1 bZIP factor transgenic mice lymphomagenesis in
HTLV-1 bZIP factor transgenic mice. 第 79 回日本血液学会学術集会、東京、2017 年 10 月 20-22 日
Mizukami, T., Kuribayashi, W., Nojima, K., Hiradate, Y., Sasaki, E., Kuramitsu, M., Momose, H., Sugata, K.,
Iwama, A., and Matsuoka, M. Characterization of the ATL stem cell niche and cytokine environment in
an ATL mouse model 第 79 回日本血液学会学術集会、東京、2017 年 10 月 20-22 日
Sakurada, M., Kobayashi, M., Takiuchi, Y., Iwai, F., Yasunaga, JI., Matsuoka, M., and Kondo, A. HTLV-1
bZIP factor induces microsatellite instability. 第 79 回日本血液学会学術集会、東京、2017 年 10 月
20-22 日Shichijo, T., Maruyama, D., Tajima, K., Yuda, S., Maeshima, A., Suzuki, T., Toyoda, K., Yamauchi, N.,
Makita, S., Fukuhara, S., Munakata, W., Kobayashi, Y., Taniguchi, H., Tobinai, K. Assessment index ofclinical transformation of follicular lymphoma to diffuse large B-cell lymphoma. 第 79 回日本血液学会
学術集会、東京、2017 年 10 月 20-22 日
豊田康祐、丸山大、黒澤彩子、鈴木智貴、油田さや子、山内寛彦、蒔田真一、福原傑、棟方理、谷口浩和、前島亜希子、小林幸夫、飛内賢正

CODOX-M/IVAC 療法を受けた悪性リンパ腫患者の妊孕性・QOL に関する長期フォローアップデータ

第 79 回日本血液学会学術集会、東京、2017 年 10 月 20-22 日
野崎健司、丸山大、田島絹子、前島亜希子、伊丹純、七條敬文、油田さや子、鈴木智貴、豊田康祐、−11−

山内寛彦、蒔田真一、福原傑、棟方理、小林幸夫、谷口浩和、飛内賢正
ンパ腫に対する局所放射線照射の役割

形質転換 B 細胞性リ第 79 回日本血液学会学術集会、東京、2017 年 10 月

20-22 日Mahgoub, M., Yasunaga, JI., and Matsuoka, M. Evolutional insight on accessory genes of simian T-cellleukemia virus type 1 第 65 回日本ウイルス学会学術集会、大阪、2017 年 10 月 24-26 日
Ma, G., Yasunaga, JI., and Matsuoka, M. HTLV-1 bZIP factor（HBZ）downregulates miR-455, a tumor
suppressor microRNA in HTLV-1 infected cells 第 65 回日本ウイルス学会学術集会、大阪、2017 年
10 月 24-26 日
志村和也、松岡雅雄

HIV-1 潜伏感染モデル細胞を用いた再活性化誘導機序の解析

イズ学会学術集会、東京、2017 年 11 月 24-26 日−12−

第 31 回日本エ

ウイルス感染研究部門
Department of Virus Research

RNA ウイルス分野
Laboratory of RNA viruses
授

朝長

啓造

Prof.

Keizo Tomonaga

特定准教授

堀江

真行

Project Associate. Prof.

Masayuki Horie

特定助教

牧野

晶子

Project Assist. Prof.

Akiko Makino

特定助教

小松

弓子

Project Assist. Prof.

Yumiko Komatsu

教

平成 29 年は、1 月に堀江真行が白眉センター特定准教授として加わった。4 月に生命科学研究科
修士課程 1 年として角家洋次、向井八尋が入学した。また、12 月には河崎栄治が技術補佐員として加わった。
本年は、以下の項目に関する研究活動を行い、その成果を発表した。
（1）抗ボルナウイルス薬の探索、（2）ボルナ病ウイルスの N 蛋白質の核外輸送シグナルに関する解析、（3）ボルナ病ウイルスのリーダー RNA に関する研究、（4）非伝播型のボルナウイルスベクターの開発。
（1）では、大学院修士課程に在籍していた徳永が抗ボルナウイルス活性を有する新規薬剤についてスクリーニングを行い、ファビピラビル（T-705）がボルナウイルス複製の強力な阻害剤であることを見出した。T-705 は、ボルナウイルス複製を用量および時間依存的に抑制し、T-705 除去後もボ
ルナウイルス陽性細胞の増加は検出されなかった（Fig. 1）。また、T-705 が哺乳類ならびに鳥類ボ
ルナウイルスの両方の複製を効果的に抑える強力な抗ウイルス活性を有することを示した。（2）では、大学院博士課程 2 年の柳井が、BoDV-1 の N 蛋白質の核外輸送シグナル（NES）変異体を用いて、その細胞内局在とウイルスポリメラーゼ活性および P 結合能を調べた。その結果、BoDV-1 N
蛋白質の NES は、これまで考えられていた核外輸送を担うだけではなく、ウイルス P 蛋白質との結合を制御し、ウイルスのポリメラーゼ活性にも影響を及ぼすことを明らかにした。

AB（3）では、共同研究者の本田らが、BoDV-1
Viral RNA (% of control)mRNA

感染細胞にて検出されるウイルスゲノムの 3ʼUTR に由来する機能不明なリーダー
RNA（leRNA）の解析を行った。この研究では、BoDV-1 の leRNA の構造を始めて明らかにするとともに、leRNA の発現レベル

leRNA 産生に影響を及ぼしていることを示した。（4）では、共同研究者の藤野ら

gRNA

200
150
100
50
0
Control

がウイルスの複製および転写とは相関していないにもかかわらず、3ʼUTR の変異は250**** ******* ******** ****

50

200

400

T-705

20 (ȝ0)Ribavirin

Fig. 1. Favipiravir（T-705）eliminates mammalian
bornaviruses form infected cells.（A）Chemical
structure of favipiravir（T-705）（B）Quantificationof BoDV-1 RNAs in BoDV-1 infected OL cells at 28
days of T-705 treatment−13−

が、M 遺伝子と G 遺伝子の両方を欠損させた非伝達型の BoDV ベクターの開発を報告した。今回開発した非伝播型の BoDV ベクターは、M および G タンパク質の両方を発現する Vero 細胞において効率的に粒子形成がなされる一方、Vero 細胞では細胞間伝播することなく、持続的に外来遺伝子の発現が維持されることが示された。このことより、今回開発した BoDV ベクターは効率的で安全性の高いウイルスベクターであることが示された。
その他の研究活動として、朝長は 3 月の第 12 回京都大学附置研究所・センター シンポジウム（金沢）、6 月の日本生化学会北陸支部大会（金沢）とウイルス学キャンプ（湯河原）、10 月の The National
Symposium on Zoonoses Research 2017（Berlin, Germany）、12 月の第 7 回日本微生物学連盟フォーラ
ム（東京）にて招待講演を行った。国際学会へは、2 月の Keystone Symposia on Molecular and Cellular
Biology（Santa Fe, USA）に大学院博士課程 1 年と修士課程 2 年の柳井と小森園が、5 月の American
Society of Gene and Cell Therapy（ASGCT）Annual
Meeting（Washington DC, USA）に小松が、6 月の American Society for Virology Annual Meeting（Madison, USA）に大学院修士課程 2 年の Garcia
が、そして 12 月の 4th ASM Conference on Viral
Manipulation of Nuclear Processes（Charleston,USA）に大学院博士課程 3 年の小嶋がそれぞれ参加し発表を行った。その他、教室員の多くが、10 月の日本ウイルス学会（大阪）で研究発表を行った。また、朝長は第 60 回野口英世記念医学賞を受賞し、授賞式が 11 月に福島県猪苗代町の野口英世至誠館で開催された（Fig. 2）

Fig. 2. The 60th Hideyo Noguchi Memorial Award for
Medical Sciences 2017.

The researches carried out in our group are focused on animal-derived RNA viruses, especially a negative
strand RNA viruses replicating in the cell nucleus, bornaviruses. Our projects aim to understand thefundamental mechanisms of the replication and pathogenesis of bornaviruses, including emerging
bornaviruses, such as avian bornaviruses and variegated squirrel bornavirus. In addition, we are investigating
the evolutional significance, as well as function, of endogenous bornaviruses in many mammalian genomes,
including humans. Furthermore, we are conducting the development of a novel RNA virus vector using
bornavirus for regenerative medicine and gene therapies. In 2017, we conducted research on the following
subjects.
1）Antiviral activity of Favipiravir（T-705）against mammalian and avian bornaviruses
Previous studies have shown that ribavirin has a potent antiviral effect on infections with a mammalian
bornavirus, Borna disease virus（BoDV）, as well as avian bornaviruses. However, ribavirin-based treatment
does not eliminate bornaviruses from persistently infected cells and viral replication resumes after treatment−14−

cessation. Therefore, to identify agents which can eliminate bornavirus infection from the infected cells, we
screened nucleoside/nucleotide mimetics for agents with anti-bornavirus activity. We used Vero cells infectedwith recombinant BoDV carrying Gaussia luciferase to monitor BoDV replication and found that favipiravir（T-705）is a potent inhibitor of BoDV replication. T-705 suppressed BoDV replication in a dose- and timedependent manner during the observation period of 4 weeks. Notably, no increase in luciferase activity or in
the number of BoDV-positive cells was detected in the at least 4 weeks following T-705 removal. Ourfindings provide a novel and effective option for treating persistent bornavirus infection.
2）Dual function of the nuclear export signal of the Borna disease virus nucleoprotein in nuclear export
activity and binding to viral phosphoprotein
The nuclear export signal（NES）of BoDV nucleoprotein（N）consisting of leucine at positions 128 and
131 and isoleucine at positions 133 and 136 overlaps with one of two predicted binding sites for the viral
phosphoprotein（P）. A previous study demonstrated that higher expression of BoDV-P inhibits nuclear export
of N. However, the function of N NES in the interaction with P remains unclear. In this study, we examined
the subcellular localization, viral polymerase activity, and P-binding ability of BoDV-N NES mutants. We
also characterized a recombinant BoDV（rBoDV）harboring an NES mutation of N. BoDV-N with four
alanine-substitutions in the leucine and isoleucine residues of the NES impaired its cytoplasmic localization
and abolished polymerase activity and P-binding ability. Although an alanine-substitution at position 131
markedly enhanced viral polymerase activity as determined by a minigenome assay, rBoDV harboring thismutation showed expression of viral RNAs and proteins relative to that of wild-type rBoDV. These results
demonstrate that BoDV-N NES has a dual function in BoDV replication, including nuclear export of N and aninteraction with P, affecting viral polymerase activity in the nucleus.
3）Linkage between the leader sequence and leader RNA production in Borna disease virus-infectedcells
The non-segmented, negative-strand（NNS）RNA viruses are known to use the 3ʼ-untranslated region（UTR）of the genomes as a template to synthesize leader RNAs（leRNAs）with unknown functions. BoDV
is unique because it establishes a persistent infection and replicates in the nucleus. No report has yet
demonstrated the presence of leRNAs during BoDV infection. In this study, we report that BoDV synthesizes
leRNAs from the 3ʼ-UTR of the genome. They started at position 5 in the 3ʼ-UTR and ended by thetranscription start signal of the nucleoprotein gene. The level of leRNA production is not correlated with thelevels of viral replication and transcription. This finding adds a novel viral transcript to the BoDV life cycle.
4）Generation of a non-transmissive Borna disease virus vector lacking both matrix and glycoprotein
Unique among animal RNA viruses, BoDV transcribes and replicates non-cytopathically in the cell
nucleus, leading to establishment of long-lasting persistent infection. This striking feature of BoDV indicatesits potential as an RNA virus vector system. In this study, a novel nontransmissive rBoDV, rBoDV dMG,

−15−

which lacks both matrix（M）and envelope glycoprotein（G）genes in the genome, is reported. rBoDV dMG
expressing GFP, rBoDV dMG-GFP, was efficiently generated in Vero/MG cells stably expressing both BoDVM and G proteins. Infection with rBoDV dMG-GFP was persistently maintained in the parent Vero cells
without propagation within cell culture. The optimal ratio of M and G for efficient viral particle production bytransient transfection of M and G expression plasmids into cells persistently infected with rBoDV dMG-GFP
was also demonstrated. These findings indicate that the rBoDV dMG-based BoDV vector may provide an
extremely safe virus vector system.

List of Publications
Postler TS, Clawson AN, Tomonaga K, Kuhn JH et al.（2017）. Possibility and challenges of conversion ofcurrent virus species names to Linnaean binomials. Syst Biol 66, 463-473.
Honda T, Sofuku K, Matsunaga H, Tachibana M, Mohri I, Taniike M, and Tomonaga K.（2017）. Detection of
antibodies against Borna disease virus proteins in an autistic child and her mother. Jpn J Infect Dis. 70,
225-227.
Tokunaga T, Yamamoto Y, Sakai M, Tomonaga K and Honda T.（2017）. Antiviral activity of Favipiravir（T705）against mammalian and avian bornaviruses. Antiviral Res. 143, 237-245.
Yanai M, Sakai M, Makino A and Tomonaga K.（2017）. Dual function of the nuclear export signal of the
Borna disease virus nucleoprotein in nuclear export activity and binding to viral phosphoprotein. VirolJ. 14, 126.
Honda T, Sofuku K, Kojima S, Yamamoto Y, Ohtaki N and Tomonaga K.（2017）. Linkage between the leader
sequence and leader RNA production in Borna disease virus-infected cells. Virology 510, 104-110.
Fujino K, Yamamoto Y, Daito T, Makino A, Honda T and Tomonaga K.（2017）. Generation of a nontransmissive Borna disease virus vector lacking both matrix and glycoprotein. Microbiol Immunol. 61,
380-386.
Cui XT, Mino T, Yoshinaga M, Nakatsuka Y, Hia F, Yamasoba D, Tsujimura T, Tomonaga K, Suzuki Y,
Uehata T and Takeuchi O.（2017）. Regnase-1 and Roquin non-redundantly regulate Th1 differentiation
causing cardiac inflammation and fibrosis. J. Immunol. 199, 4066-4077.
平井悠哉，朝長啓造．（2017）. ボルナウイルスと核内構造．生体の科学 68（3）, 261-265.

List of Presentations
朝長啓造．ボルナウイルスベクターの開発と遺伝子治療への応用．AMED 難治性疾患実用化研究事
業キックオフシンポジウム．滋賀，2017 年 4 月 21 日
朝長啓造．ボルナウイルスの核内複製と共存進化における宿主コンピテンシー．ウイルス感染現象−16−

における宿主細胞コンピテンシーの分子基盤ワークショップ．大阪，2017 年 10 月 27 日
Masayuki Horie. Paleovirology of bornaviruses. East Asia Joint Symposium 2017. 滋賀，2017 年 10 月 18 日
Masayuki Horie. Paleovirology of bornaviruses. 2nd Kyoto International Symposium on Virus-HostCoevolution. 京都，2017 年 11 月 13 日
朝長啓造．ウイルス化石が語る生命の進化．第 12 回京都大学附置研究所・センターシンポジウム．
京都からの挑戦―地球社会の調和ある共存に向けて．金沢．2017 年 3 月 11 日
朝長啓造．ボルナウイルス：RNA ウイルスの核内複製と進化．「ウイルス感染病態研究の新潮流」
in 日本生化学会北陸支部第 35 回大会．石川，2017 年 6 月 3 日
朝長啓造．ボルナウイルス研究の挑戦と醍醐味．第 14 回ウイルス学キャンプ in 湯河原．静岡，
2017
年6月6日
Keizo Tomonaga. Bornavirus infection: a new model of evolution and coexistence of RNA viruses. The
National Symposium on Zoonoses Research 2017. Berlin, Germany 2017 年 10 月 12-13 日
朝長啓造．ボルナウイルスならびに内在性 RNA ウイルスに関する研究．第 60 回野口英世記念医学賞授賞式．福島，2017 年 11 月 12 日
朝長啓造．微生物：変わり者たちの素顔．日本微生物学連盟フォーラム．東京，2017 年 12 月 16 日
堀江真行．生物ゲノムに潜む「RNA ウイルスの化石」からわかること．KRP アイデア・シェアリ
ング・コミュニティ．京都，2017 年 09 月 29 日
小松弓子．Borna disease virus vector for gene delivery: current status and future potential. 第 42 回インターゲノミクスセミナー．神戸，2017 年 10 月 27 日
小嶋将平．内在性ボルナウイルス様エレメント由来非コード RNA はヒストン mRNA の 3' 末端プロセシングを介してボルナウイルス感染を抑制する．Sixth Negative Strand Virus-Japan. 沖縄，2017
年 1 月 16-18 日
Bea Garcia. A double mutation in polymerase L gene enables adaptation of parrot bornavirus-4 to mammaliancell line. Sixth Negative Strand Virus-Japan. 沖縄，2017 年 1 月 16-18 日
酒井まどか．ボルナウイルス G タンパク質を介したウイルス感染症の評価．Sixth Negative Strand
Virus-Japan. 沖縄，2017 年 1 月 16-18 日
平井悠哉．核内アクチンによるボルナ病ウイルスの RNP の機能制御機構の解明．Sixth Negative
Strand Virus-Japan. 沖縄，2017 年 1 月 16-18 日
Yanai M, Makino A, and Tomonaga K. ADAR2 is involved in the maintenance of the persistent infection of
Borna disease virus. Viral Immunity: Mechanisms and Consequences, Keystone Symposia on Molecular
and Cellular Biology. Santa Fe. USA. February 19-23, 2017.
Komorizono R, Makino A, Sassa Y, Horie M and Tomonaga K. Host range of bornaviruses implies an−17−evolutionary arm race between persistently infected RNA virus and host. Viral Immunity: Mechanisms
and Consequences, Keystone Symposia on Molecular and Cellular Biology. Santa Fe. USA. February
19-23, 2017.
Shohei Kojima, Tomoyuki Honda, Keizo Tomonaga. A long non-coding RNA derived from an endogenous
bornavirus-like element in human genome restricts exogenous bornavirus infection. 15th International
Student Seminar. Kyoto, February 23-25, 2017.
Yumiko Komatsu, Dan Takeuchi, Yusuke Yamamoto, Hidetoshi Sakurai, Tomoyuki Honda, Akiko Makino,
Yasuhiro Ikeda, and Keizo Tomonaga. Development of Borna disease vrus vector for differentiation ofhuman iPSCs into skeletal muscle cells. 20th Annual Meeting of the ASGCT. Washington DC, USA.
May 5-11, 2017.
小嶋将平．内在性ボルナウイルスによるウイルス感染抑制とその分子機序．第 14 回ウイルス学キャ
ンプ．湯河原，2017 年 6 月 5 日
Bea Clarise B. Garcia, Yukiko Sassa, Akiko Makino, and Keizo Tomonaga. A double mutation in polymerase
L gene enables adaptation of parrot bornavirus-4 to mammalian cell line. 36th Annual Meeting of theAmerican Society for Virology. Madison City, Wisconsin, USA, June 24-28, 2017.
松永秀典，陸馨仙，福本素由己，金井講治，近江翼，大村夕美，本田知之，朝長啓造．突然の健忘で発症し精神症状等を合併した抗ボルナウイルス抗体陽性の 2 症例．精神神経学会．名古屋，2017 年 6 月 22-24 日
小松弓子．Borna disease virus vector and its potential applications for cancer gene therapy K-CONNEX 研究会．京都，2017 年 7 月 28 日
向井八尋，堀江真行，小林由紀，小嶋将平，前田健，朝長 啓造．ユビナガコウモリ属コウモリのゲノムに内在化しているボルナウイルス由来配列の生物学的意義の探索．日本進化学会第 19回大会．京都，2017 年 8 月 24 日
小森園亮，佐々悠木子，堀江真行，牧野晶子，朝長啓造．ボルナウイルスの宿主域を決定する分子機構とその進化的特徴．環境微生物系学会合同大会 2017．仙台，2017 年 8 月 29 日
堀江真行．南極コケ坊主におけるウイルス叢の探索．平成 29 年度日本学術振興会育志賞研究発表
会．大阪，2017 年 9 月 25 日
Tomoyuki Honda, Xiaoshu Liu, Bea Garcia, Nichoras F. Parrish, Keizo Tomonaga. Loading of small RNAs
derived from an endogenerous bornaviruses element on the MIWI protein in GC2 Cells. The 16th Awaji
International Forum on Infection and Immunity. Hyogo, June 4-7, 2017.
Nadine Gillich, Shohei Kojima, Keizo Tomonaga, Martin Schwemmle, Masayuki Horie. Development andcharacterization of recombinant Borna disease viruses expressing Cre recombinase. The 16th Awaji
International Forum on Infection and Immunity. Hyogo, June 4-7, 2017.

−18−

酒井まどか，小森園 亮，柳井真瑚，堀江真行，牧野晶子，朝長啓造．新興ボルナウイルスの G 蛋
白質を介した感染性の比較．第 160 回日本獣医学会学術集会．鹿児島，2017 年 9 月 13-15 日
向井八尋，堀江真行，小嶋将平，長田奈緒，前田健，朝長啓造．ユビナガコウモリゲノムに内在する内在性ボルナウイルス様エレメントの基本的な性状解析と内在化年代の推定．第 160 回日
本獣医学会学術集会．鹿児島，2017 年 9 月 13-15 日
堀江真行，向井八尋，小嶋将平，朝長啓造．BLAST だけでは見つけられない内在性ボルナウイル
ス様配列の探索の試み．第 1 回獣医 RNA ウイルス研究会・第 10 回日本ボルナウイルス研究会
合同大会．鹿児島 , 2017 年 9 月 15-16 日
柳井真瑚 . RNA 編集酵素 ADAR はボルナ病ウイルスに関与する．第 1 回獣医 RNA ウイルス研究会・第 10 回日本ボルナウイルス研究会合同大会．鹿児島 , 2017 年 9 月 15-16 日
小森園 亮 , 佐々 悠木子 , 堀江 真行 , 牧野 晶子 , 朝長 啓造．ボルナウイルスの宿主域決定メカニズムの解析．第 1 回獣医 RNA ウイルス研究会・第 10 回日本ボルナウイルス研究会合同大会．鹿児
島 , 2017 年 9 月 15-16 日
Bea Garcia. The role of L polymerase in the host daptation of bornaviruses．第 1 回獣医 RNA ウイルス研究会・第 10 回日本ボルナウイルス研究会合同大会．鹿児島 , 2017 年 9 月 15-16 日
向井八尋，堀江真行，小林由紀，小嶋将平，長田奈緒，前田健，朝長啓造．ユビナガコウモリ属

コウモリのゲノムに 内在化しているボルナウイルス由来配列の 生物学的意義の探索．第 1 回
獣医 RNA ウイルス研究会・第 10 回日本ボルナウイルス研究会合同大会．鹿児島 , 2017 年 9 月
15-16 日角家洋次，酒井まどか，小嶋将平，牧野晶子，小松弓子，朝長啓造．高純度・高力価ボルナウイル
スベクター精製法の開発．第 1 回獣医 RNA ウイルス研究会・第 10 回日本ボルナウイルス研究会合同大会．鹿児島 , 2017 年 9 月 15-16 日
Tomoyuki Honda, Xiaoshu Liu, Bea Garcia, Nichoras F. Parrish, Keizo Tomonaga. 内在性ボルナウイルス
エレメント由来 piRNA によるボルナウイルス制御．第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪，
2017 年 10 月 24-26 日
Akiko Makino and Keizo Tomonaga. Borna disease virus utilizes host mRNA binding proteins, IGF2BPs, fortranslational regulation. 第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪，2017 年 10 月 24-26 日
Yuya Hirai, Akiko Makino, Hideyuki Okamura and Keizo Tomonaga. Analysis of possible influences ofnuclear actin in forming the viral factories of Borna disease virus and its crosstalk with Cajal bodies. 第65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪，2017 年 10 月 24-26 日
Yumiko Komatsu, Yasuhiro Ikeda, Akiko Makino, and Keizo Tomonaga. Characterization of BoDV vector forgene delivery to iPSCs. 第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪，2017 年 10 月 24-26 日
小嶋将平 , 平井悠哉 , 朝長啓造．Identification of host proteins in intranuclear viral factories assembled by−19−

Borna disease virus. 第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪，2017 年 10 月 24-26 日
Mako Yanai, Akiko Makino, Keizo Tomonaga. ADAR2 plays a key role in the maintenance of the persistentinfection of Borna disease virus. 第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪，2017 年 10 月 24-26 日
Ryo Komorizono, Akiko Makino, Keizo Tomonaga.Genomic analysis of bornaviruses implies the clade 2
avian bornaviruses possess mammalian-adapted gene composition. 第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪，2017 年 10 月 24-26 日
Madoka Sakai, Ryo Komorizono, Yumiko Komatsu, Sumio Minamiyama, Makoto Urushitani, Akiko Makino,
Keizo Tomonaga. Comparison of transduction efficiency of pseudotyped BoDV vectors with different
envelope G proteins from the genus Bornavirus. 第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪，2017 年
10 月 24-26 日
Yahiro Mukai, Masayuki Horie, Yuki Kobayashi, Shohei Kojima, Nao Nagata, Ken Maeda, Keizo Tomonaga.
Molecular biological and evolutionary analysis of an endogenous bornavirus-like nucleoprotein elementin miniopterid bat genomes. 第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪，2017 年 10 月 24-26 日
角家洋次，酒井まどか，小嶋将平，牧野晶子，小松弓子，朝長啓造．高純度・高力価ボルナウイル
スベクター精製法の開発．第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪，2017 年 10 月 24-26 日
Shohei Kojima, Yuya Hirai, Keizo Tomonaga. Identification of host proteins in intranuclear viral factories
assembled by Borna disease virus. 4th ASM Conference on Viral Manipulation of Nuclear Processes.
Charleston SC. USA, December 3-6, 2017.
牧野晶子，小森園

亮．核内複製をする RNA ウイルスの持続感染戦略．えこえぴワークショップ．

岡山，2017 年 12 月 21-22 日
小森園亮，牧野晶子．ボルナウイルスの進化・生存戦略．えこえぴワークショップ．岡山，2017

年 12 月 21-22 日−20−ウイルス感染研究部門
Department of Virus Research

微細構造ウイルス学分野
Laboratory of Ultrastructural Virology
教

授

野田

岳志

Prof.

Takeshi Noda

助

教

中野

雅博

Assist. Prof.

Masahiro Nakano

本分野では、一般的なウイルス学的手法に加えて電子顕微鏡や原子間力顕微鏡を用いた手法により、微細構造学的観点からインフルエンザウイルスやエボラウイルスの細胞内増殖機構を解明することを目指している。また、ウイルスの細胞内増殖機構を分子レベルで理解することにより、ウイ
ルス増殖を阻害する抗ウイルス薬の開発や、ウイルス感染をブロックする抗体医薬の開発にも取り組んでいる。2017 年は、インフルエンザウイルスのゲノム転写・複製におけるリボヌクレオタンパ
ク質複合体（vRNP）の解析を行い、vRNP が合成する RNA とインフルエンザウイルスタンパク質との相互作用を見いだした。さらに、インフルエンザウイルスのゲノムパッケージングにおけるゲノム分節間の相互作用を解析し、過去に報告のない組み合わせのゲノム RNA 間相互作用を多数検出した。一方、エボラウイルスに関しては、ヌクレオカプシドの核構造と成る NP-RNA 複合体の構
造解析を行い、その高分解能構造を得ることに成功した。
1）インフルエンザウイルスのゲノム転写・複製機構の解析
インフルエンザウイルスのゲノム RNA（vRNA）は、核タンパク質 NP やポリメラーゼとともにリボヌクレオタンパク質複合体（vRNP）を形成する。vRNP は mRNA 合成（転写）および cRNA
合成（複製の第一段階）を担っている。本年は vRNP によって合成されるループ状の RNA が vRNAと cRNA から成る二本鎖 RNA であることを明らかにし、さらにインフルエンザウイルスタンパク
質 NS1 がその二本鎖 RNA 全体を覆うような形で結合できることを原子間力顕微鏡を用いた観察か
ら見いだした。二本鎖 RNA は自然免疫を引き起こすファクターとして知られているが、インフル
エンザウイルスは NS1 タンパク質で二本鎖 RNA を覆うことによって宿主の免疫応答から逃れている可能性が示唆された。
2）インフルエンザウイルスのゲノムパッケージング機構の解析
A 型インフルエンザウイルスのゲノム RNA は 8 種類に分節化しており、各ゲノム分節は選択的に集合し子孫粒子に取り込まれる。ゲノム分節間にはパッケージングシグナル配列を介した相互作用が存在すると考えられているが、そのメカニズムについては明らかにされていない。そこで本年は、ゲノム RNA 間相互作用ネットワークの全貌を明らかにすることを目的として、Gel Shift Assayにより 8 種のゲノム RNA が複合体を形成する組み合わせを探索した。その結果、今までに報告のない多くの組み合わせでゲノム RNA 間相互作用が検出され、全てのゲノム RNA が複数のゲノム−21−RNA と相互作用する可能性があることが明らかとなった。
3）エボラウイルスヌクレオカプシドの構造解析
エボラウイルスのゲノム RNA は、複数分子のウイルスタンパク質 NP と結合してらせん構造（NPhelix）を形成する。さらに、VP24、VP30、VP35 およびポリメラーゼ L が NP helix に結合し、成熟
ヌクレオカプシド（NC）となってウイルス粒子内に取り込まれる。ウイルスゲノム RNA の転写・複製は NC 上でのみ起こるが、その核構造となる NP helix の分子構造については明らかにされていない。そこで本年は、エボラウイルス NC の構造形成・維持機構を解明することを目的とし、クライオ電子顕微鏡を用いて NP helix の構造解析を行った。その結果、高分解能で NP helix の三次元構
造が得られ、NP helix における NP-RNA 結合、隣接する NP-NP 結合、らせん鎖間の NP-NP 結合領域を担うアミノ酸およびその詳細な結合様式が明らかとなった。本研究は、沖縄科学技術大学院大学の Matthias Wolf 准教授との共同研究である。

Virus infections are accompanied by numerous morphological changes in viral and cellular components.
Our laboratory aims to elucidate the replication mechanism of influenza and Ebola viruses from theultrastructural point of view, by using different microscopic analytical methods such as electron microscopy
and high-speed atomic force microscopy. In 2017, we found that one of the influenza virus proteins interacts
with a double-stranded RNA produced by vRNPs. We also investigated the genome packaging mechanism of
influenza virus and discovered many vRNA-vRNA interactions that have not been reported until now.
Moreover, we could find the higher-order helical structure of the nucleoprotein-RNA complex of Ebola virus
by cryo-electron microscopy.
1）Transcription and replication mechanisms of the influenza virus genome
Influenza virus ribonucleoprotein（vRNP）is composed of the viral RNA genome（vRNA）, the viralnucleoprotein（NP）, and the viral RNA polymerase complex. The vRNA is transcribed to mRNA
（transcription）or cRNA（first step of replication）in the form of vRNP. In this year, we demonstrated that alooped RNA produced by vRNP in vitro was a double-stranded RNA（dsRNA）and that the dsRNA is
composed of vRNA and cRNA. Furthermore, we found that influenza virus NS1 protein could bind to theentirety of the dsRNA. This suggests the possibility that influenza virus evades the immune system bymasking the dsRNA with NS1.
2）Genome packaging mechanism of influenza virus
Influenza A virus has a genome consisting of eight single-stranded negative-sense RNAs, and eachsegment is selectively assembled and packaged into a progeny virion. However, the detailed mechanism of
the interaction between the segments is unknown. In 2017, we comprehensively searched the pairs of vRNAvRNA interaction by gel-shift assay and found many interactions which have not been reported until now.

−22−

This result suggests the possibility that all influenza A virus vRNA could interact with multiple vRNA
segments.
3）Structural analysis of Ebola virus nucleocapsid
The Ebola virus nucleocapsid（NC）has a helical structure and consists of viral genomic RNA（vRNA）,
nucleoprotein（NP）, VP24, VP30, VP35 and polymerase L. The NC is responsible for transcription andreplication of vRNA. However, the higher-order structure of the NP helix, which forms the core structure of
the NC, is not known. In this year, we examined the higher-order helical structure of the NP-helix by using
cryo-electron microscopy to elucidate the morphogenesis of the Ebola virus NC. As a result, we elucidated
the structure of NP-RNA binding in NP helix and NP-NP interaction of neighboring NPs. Moreover, we also
determined the amino acids responsible for NP-NP binding between NP-RNA helices. This study was acollaboration with Prof. Matthias Wolf, Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University.

List of Publications
Gilmore, J.L., Deguchi, K., and Takeyasu, K.（2017）Nanoimaging of RNA Molecules with Atomic ForceMicroscopy. Microscopy and imaging science: practical approaches to applied research and education,
7, 300-306.
Majima, R., Shindoh, K., Yamaguchi, T., and Inoue, N.（2017）Characterization of a thienylcarboxamide
derivative that inhibits the transactivation functions of cytomegalovirus IE2 and varicella zoster virus
IE62. Antiviral Res. 140, 142-150.
Takeuchi, H., Saito, H., Noda, T., Miyamoto, T., Yoshinaga, T., Terahara, K., Ishii, H., Tsunetsugu-Yokota,
Y.., Yamaoka, S.（2017）Phosphorylation of the HIV-1 capsid by MELK triggers uncoating to promoteviral cDNA synthesis. PLoS Pathog. 13（7）: e1006441.
Sugino, H., Usui, T., Shimada, T., Nakano, M., Ogasawara, H., Ishihama, A., and Hirata, A.（2017）A
structural sketch of RcdA, a transcription factor controlling the master regulator of biofilm formation.
FEBS Lett. 591, 2019-2031.
Saito, H., Takeuchi, H., Masuda, T., Noda, T., and Yamaoka, S.（2017）N-terminally truncated POM121C
inhibits HIV-1 replication. PLoS One 12（9）: e0182434.
Chen, M., Aoki-Utsubo, C., Kameoka, M., Deng, L., Terada, Y., Kamitani, W., Sato, K., Koyanagi, Y.,
Hijikata, M., Shindo, K., Noda, T., Kohara, M., and Hotta, H.（2017）Broad-spectrum antiviral agents:
secreted phospholipase A2 targets viral envelope lipid bilayers derived from the endoplasmic reticulum
membrane. Sci. Rep. 7: 15931
Iwatsuki-Horimoto, K., Nakajima, N., Ichiko, Y., Sakai-Tagawa, Y., Noda, T., Hasegawa, H., and Kawaoka,
Y.（2017）Syrian Hamster as an Animal Model for the Study of Human Influenza Virus Infection. J.

−23−

Virol. 92, e01693-17.
野田岳志（2017）インフルエンザウイルスのゲノムパッケージング機構、「化学療法の領域」33, 9

List of presentations
Noda, T. Genome packaging of a seven-segment influenza A virus. 9th Japan-China flu symposium, Beijing,
China, March 14, 2017
Noda, T., Murakami, S., Imai, H., Nakatsu, S., Muramoto, Y., Shindo, K., Sagara, H., Kawaoka, Y. sevensegment influenza A virus packages eight ribonucleoprotein complexes. 27th Annual Meeting of theSociety for Virology, Marburg, Germany, March 22, 2017
野田岳志、ウイルスゲノム転写装置の動態解析、「ライフサイエンスの革新を目指した構造生命科
学と先端的基盤技術研究領域」研究成果報告会、東京、2017 年 1 月 20 日（招待講演）
宮本翔、インフルエンザウイルスのゲノムパッケージングにおけるゲノム分節間相互作用の解析、6th Negative Strand Virus-Japan Symposium、沖縄、2017 年 1 月 16-18 日
中野雅博、高速原子間力顕微鏡を用いたインフルエンザウイルスのゲノム転写・複製機構の解明、6th Negative Strand Virus-Japan Symposium、沖縄、2017 年 1 月 16-18 日
神道慶子、野田岳志、既存薬ライブラリーを用いた新規抗インフルエンザ薬の探索、6th Negative
Strand Virus-Japan Symposium、沖縄、2017 年 1 月 16-18 日
村本 裕紀子 , 川上 英良 , 武長 徹 , 神道 慶子 , 野田 岳志、高病原性 H5N1 鳥インフルエンザウイルス
感染の重症化には感染初期の転写因子活性抑制が関与する、6th Negative Strand Virus-Japan
Symposium、沖縄、2017 年 1 月 16-18 日
Gilmore, J.L., Nakano, M., Yoshimura, S., and Noda, T. Analysis of Structural Elements in Influenza Virus
mRNA using Atomic Force Microscopy. 6th Negative Strand Virus-Japan Symposium、沖縄、2017 年
1 月 16-18 日
武長徹、村本裕紀子、井上浄、野田岳志、ラッサウイルス感染を中和するモノクローナル抗体の作
出、6th Negative Strand Virus-Japan Symposium、沖縄、2017 年 1 月 16-18 日
宮本翔、村本裕紀子、神道慶子、中野雅博、野田岳志、インフルエンザウイルスのゲノムパッケー
ジングにおけるゲノム分節間相互作用の解析、第 1 回獣医微生物学フォーラム、東京、2017 年
3月2日
宮本翔、村本裕紀子、神道慶子、中野雅博、野田岳志、インフルエンザウイルスのゲノムパッケー
ジングにおけるゲノム分節間相互作用の解析、第 14 回ウイルス学キャンプ in 湯河原、静岡、
2017 年 6 月 5-6 日
岩附研子、市古有里絵、野田岳志、河岡義裕、ハムスターにおけるインフルエンザウイルスの飛沫

−24−

伝播解析、第 160 回日本獣医学会学術集会、鹿児島、2017 年 9 月 13-15 日
宮本翔、村本裕紀子、神道慶子、中野雅博、野田岳志、インフルエンザウイルスの HA 分節の取込みに重要なゲノム RNA 間相互作用、第 160 回日本獣医学会学術集会、鹿児島、2017 年 9 月
13-15 日坂口翔一、小出りえ、神道慶子、野田岳志、水谷哲也、宮沢孝幸、ネコモルビリウイルス持続感染
細胞の性状および免疫応答の解析、第 160 回日本獣医学会学術集会、鹿児島、2017 年 9 月 13-15
日
Miyamoto, S., Muramoto, Y., Shindo, K., Gilmore, J.L., Nakano, M., and Noda, T. A functional vRNA-vRNA
interaction important for incorporation of influenza A virus HA segment into virions. The 24th East Asia
Joint Symposium on Biomedical Research, Shiga, Japan, October 17-18, 2017
中野雅博、神道慶子、野田岳志、インフルエンザウイルス RNP が合成する RNA の微細構造解析、
RNA フロンティアミーティング 2017、滋賀、2017 年 11 月 9 日
畠山大、庄司正樹、山吉誠也、楊理奈、大海菜穂、竹中志織、齋藤彩香、新垣優美絵、増田麻来、
小松嗣典、中野雅博、野田岳志、河岡義裕、葛原 隆、インフルエンザウイルスのヒストン様タ
ンパク質・ヌクレオプロテインに対するアセチル化修飾によるウイルス RNA ポリメラーゼ活
性変化、第 40 回日本分子生物学会年会（2017 年度 生命科学系学会合同年次大会）、兵庫、2017
年 12 月 6-9 日−25−

ウイルス感染研究部門
Department of Virus Research

がんウイルス分野
Laboratory of Tumor Viruses
准教授

酒井

博幸

Assoc. Prof.

Hiroyuki Sakai

准教授

土方

誠

Assoc. Prof.

Makoto Hijikata

助

柳川

伸一

Assist. Prof.

Shinichi Yanagawa

教

本分野では、ウイルス感染による発がん機構の解明とその制御法の開発をめざして、ウイルスと細胞の相互作用の詳細な研究をおこなっている。主な研究対象は、子宮頸がんの原因となるヒトパ
ピローマウイルスと肝臓がんの原因となる B 型肝炎ウイルスと C 型肝炎ウイルスである。
【酒井グループ】
酒井・柳川グループはレトロウイルス研究に始まり、現在は酒井がヒトパピローマウイルス（HPV）、柳川が Wnt 経路の研究を行っている。また理学研究科より、石田薫さんが実験補助として参加している。
1）HPV に関する研究
HPV は、重層上皮組織に感染する病原ウイルスである。特に子宮頸癌発症との関連性は高く、主要な原因因子と考えられている。本年度は HPV の複製モデルを利用して、ウイルス遺伝子の役割を探ると共に、抗ウイルス剤の評価実験を行った。
2）Wnt 経路の解析
Wnt 経路は、発生や発癌に作用している分泌蛋白である。柳川は、Wnt の Co-receptor, LRP6 に結合する蛋白として Keratin associated protein 13（Krtap13）を見いだし、Krtap13 の強制発現が、Wnt経路を活性化する事を明らかにした。組織特異的に Krtap13 を強制発現するトランスジェニックマ
ウス系を用いて解析し、Lymphoma を誘導する事を明らかにした、現在も解析を進めている。

The research objects are the biology of human papillomavirus（HPV）and the pathway of Wnt signal. Bothare involved in organ development and tumorigenesis.
1）Differentiation-specific replication of human papillomavirus（HPV）
The infectious target of HPV is the stratified epithelium, and its infection caused a variety of benign
tumors. We are now investigating the biological functions of the viral genes in its replication. We are also−26−

evaluating the antiviral activity of a novel compound with HPV replication platform.
2）Analysis of Krtap13-Induced Activation of Canonical Wnt Signaling Pathway in vivo
Keratin associated protein 13 was found to bind to LRP6, a co-receptor for Wnt. Surprisingly, Krtap13
overexpression markedly stimulates Wnt signaling. Krtap13 induces co-clustering of LRP6 and Dvls, thereby
recruiting Axin to the plasma membrane that leads to activation of Wn signaling. Transgenic mice weregenerated to analyze effect of overexpression of Flag-tagged Krtap in vivo.

【土方グループ】
土方グループでは、C 型肝炎ウイルス（HCV）ならびに B 型肝炎ウイルス（HBV）の研究を中心におこなっている。肝炎ウイルスの生活環を分子レベルで解明し、その結果をもとに抗ウイルス薬剤の開発を目指している。また、独自に樹立した正常ヒト肝由来細胞等を用いて、肝分化や肝炎ウ
イルス感染の研究から肝発癌などの慢性肝疾患の発症機構を明らかにするための研究をおこなっている。
1）HCV に関する研究
日本において主要な C 型肝炎ウイルス（HCV）である遺伝子型 1b の HCV（HCV1b）は肝発がんとの関係が高いことで知られている。しかしながら、野生型 HCV1b 培養細胞系は未だに構築されていない。そこで野生型 HCV の増殖が全遺伝子型について可能になることが報告された SEC14L2発現細胞を樹立し、野生型 HCV1b の組換え体ウイルスの培養系の開発をおこなった。
まず SEC14L2 の恒常的産生量が高い細胞クローンが得られ、この細胞に全ゲノム長 HCV1b RNAを導入したところ、培養液中に 107 copies/ml の HCV RNA が検出され、この HCV の感染性が確認された。今後、HCV 感染による肝発がん機構を明らかにするための野生型 HCV1b と非がん細胞との相互作用の解析に有力な研究ツールとしての利用が期待された。
2）HBV に関する研究
これまでに我々は、HBV 生活環に関与する宿主因子として、脂肪酸生合成経路（FABS）が HBVの粒子産生過程に関与することを見出している。本年度はその詳細な分子機構に関して検討をおこなった。HBV 産生細胞を脂肪酸生合成酵素（FAS）の阻害薬（FASi）存在下、炭素鎖数（C）や不飽和数の異なる 11 種類の脂肪酸（C4:0、C6:0、C8:0、C10:0、C12:0、C14:0、C16:0、C18:1、C18:2、
C18:3、C20:4）で処理し、HBV 産生に与える効果を評価したところ、FASi 処理によって低下する
細胞外 HBV DNA は、C12:0 から C18:1 までの脂肪酸の共処理で完全にレスキューされた。またミ
トコンドリアの脂肪酸 beta 酸化の阻害剤はこの現象に全く関与しないことがわかった。このことか
ら FABS から産生される脂肪酸が HBV 産生に関与することが示唆された。現在、それらの脂肪酸が HBV 産生に与える影響について、さらに詳細な検討を進めている。

−27−

The major purpose of our research group is clarification of lifecycles of human hepatitis viruses, hepatitis
B virus and hepatitis C virus at the molecular level. Development of drugs against these viruses andunderstanding of chronic liver diseases caused by infection of these viruses are also in the scope of ourresearch. To accomplish those aims, we are now investigating the interaction between those viruses and hostcells by using several hepatitis virus culture systems including human hepatocyte derived cells systemdeveloped originally in our laboratory.
1）Development of recombinant HCV gt1b culture systemhepatitis C treatment
Genotype 1b（gt1b）is a major genotype of hepatitis C virus（HCV）in Japan and known to be closely
related with hepatocellular carcinogenesis. The cell culture system for wild type HCV gt1b, however, has notbeen developed yet. And we attempted to develop such a system by using a cell line expressing constitutively
exogenous SEC14L2 gene that was reported to support the proliferation of all genotypes of HCV. Afterestablishment of cell lines producing SEC14L2 highly, the full length RNA genome of HCV gt1b wasintroduced into the cells. We observed the production of HCV RNA in the culture medium at high level andconfirmed the infectivity of the produced HCV. This recombinant HCV gt1b production system was expected
to be an important tool for study of interaction between wild type HCV gt1b and non-cancer cells to reveal
the molecular mechanism of hepatocellular carcinogenesis caused by HCV infection.
2）Fatty acids with certain carbon chain length can support hepatitis B virus production
We previously identified that fatty acid biosynthesis（FABS）is related with hepatitis B virus（HBV）
lifecycle, especially in the step of viral production. We investigated precise requirement of fatty acids for
HBV production by examining the suppressive effects of various saturated and unsaturated fatty acids withvarious carbon chain lengths on fatty acid synthase inhibitor（FASi）using HBV producing cells. And we
found that the reduced level of extracellular HBV DNA by FASi treatment, was rescued by co-treatment with
C12:0, C14:0 or C18:1 as C16:0 shown in previous our report, but not with C4:0, C6:0 and C8:0. Moreover,
we also observed an inhibitor of mitochondrial fatty acid beta-oxidation was not contributed in thisphenomenon. These results suggested that fatty acids newly synthesized by FABS could directly contribute to
the HBV production in the cells.

List of Publications
Chen M., Aoki-Utsubo, C., Kameoka M., Deng L., Terada Y., Kamitani W., Sato K., Koyanagi Y., Hijikata
M., Shindo K., Noda T., Kohara M., Hotta H.: Broad-spectrum antiviral agents: secreted phospholipase
A2 targets viral envelope lipid bilayers derived from the endoplasmic reticulum membrane. Sci. Rep.,
2017, 7:15931, DOI:10.1038/s41598-017-16130-w−28−

List of Presentations
Okamura H., Nio Y., Watashi K., Wakita T., Hijikata M.: Fatty acids with certain carbon chain length cansupport hepatitis B virus production. 2018 International meeting on the molecular biology of hepatitis B
viruses, Washington D.C., USA, September. 3-7, 2017
Okamura H., Miyayama Y., Akahori Y., Hijikata M.: Modulation of HBV life cycle by Sulforaphane. 2018
International meeting on the molecular biology of hepatitis B viruses, Washington D.C., USA,
September. 3-7, 2017
Okamura H., Nio Y., Watashi K., Wakita T., Hijikata M.：Fatty acids synthesized from cellular fatty acidsynthesis pathway play roles in hepatitis B virus production. 第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪2016 年 10 月 24-26 日

Miyayama Y., Chayama H., Miki D., Imamura M., Chayama K., Hijikata M.：Development of novel
recombinant HCV1b culture system. 第 65 回日本ウイルス学会学術集会．大阪
日−29−2016 年 10 月 24-26

ウイルス感染研究部門
Department of Virus Research

細胞制御分野Laboratory of Cell Regulation
教

授

杉田

昌彦

Prof.

Masahiko Sugita

助

教

森田

大輔

Assist. Prof.

Daisuke Morita

助

教

水谷

龍明

Assist. Prof.

Tatsuaki Mizutani

本分野では、脂溶性抗原を標的とした新しい免疫システム、すなわち「脂質免疫」を切り口として、感染症やがん、アレルギー病態の解明と制御をめざした研究を推進している。2017 年においては、前年度の脂質化ペプチド（リポペプチド）抗原提示分子の同定に引き続き、第 2 のリポペプチ
ド抗原提示分子を同定してその X 線結晶構造を解明することに成功した。また、結核菌脂質により誘起されるモルモット慢性炎症応答において、好中球由来 S100A9 タンパク質がマクロファージ極性化を制御するという前年度の知見を基盤として、これをさらに追究するため S100A9 遺伝子ノッ
クアウトマウスの作出を行い、解析を進めた。
1）新たなリポペプチド提示分子の同定
ウイルスタンパク質には、その N 末端に脂肪酸（ミリスチン酸）修飾を受けることにより病原因子として機能するものが存在する。本分野では、アカゲザルエイズモデルを活用した研究をもとに、ミリスチン酸付加 Nef タンパク質に由来するリポペプチド断片（C14-GGAIS; C14nef5）を特異的に認識する細胞傷害性 T 細胞の存在すること、さらに古典的 MHC クラス 1 アリルである Mamu-B*098
がリポペプチドを結合し、T 細胞に抗原提示するリポペプチド抗原提示分子として機能することを明らかにしてきた。Mamu-B*098:C14nef5 複合体の X 線結晶構造解析の結果、Mamu-B*098 分子は従来知られていた MHC クラス 1 分子と類似した 6 つのポケット（A 〜 F）からなる抗原結合構造を有していたが、疎水性の大きな B ポケットと親水性の小さな F ポケットが特徴的であり、それぞれミリスチン酸とセリンアンカー残基を収納する抗原結合様式の存在が明らかとなった（Fig. 1,左）。ミリスチン酸とセリン残基は、ミリスチン酸修飾を受けるウイルス蛋白質に共通の因子であることから、リポペプチド特異的免疫応答が多くのウイルス感染症において作動する可能性が考えられた。
他方、MHC は polymorphic であるがゆえに、Mamu-B*098 が唯一のリポペプチド提示アリルであるとは考えにくい。実際、C14-GGAI（C14nef4）を特異的に認識する T 細胞株を樹立し、その抗原認識の拘束因子として新たな MHC クラス 1 アリル（LP2）を同定した。LP2:C14nef4 複合体の X 線
結晶構造解析から、LP2 は Mamu-B*098 と同様疎水性の大きな B ポケットを有し、アシル鎖を収納していた。一方、LP2 の F ポケットのサイズは Mamu-B*098 より大きく、bulky なアミノ酸である
イソロイシンがアンカー残基として機能することがわかった（Fig. 1, 右）。以上の結果は、MHC ク−30−

Fig. 1. Identification of two lipopeptide-presenting MHC class I alleles,
Mamu-B*098 and LP2, that differentially bind N-myristoylated 5-merand 4-mer lipopeptides, respectively, and present them to T lymphocytes.

ラス 1 分子にはペプチド提示サブセットとリポペプチド提示サブセットが存在する可能性を強く示
唆する。
2）S100A9 ノックアウトマウスの樹立
結核菌と宿主免疫系の持続的攻防の結果として、結核に特徴的なマクロファージ集塊すなわち肉芽腫が形成される。肉芽腫の形成機序の解明は結核病態の理解と制御に極めて重要であるが、その分子・細胞機序は明確ではなかった。モルモット結核モデルを活用した当分野での最新の研究から、肉芽腫中心部には S100 ファミリー分子 A9 を高度に発現した好中球が存在すること、またその周辺には菌の長期生存を許容する M2 タイプのマクロファージが集積することを見いだした。さらに
S100A9 特異的阻害剤 tasquinimod を投与した動物においては、肉芽腫サイズが縮小するとともに、肉芽腫傍中心部の M2 マクロファージ極性化が阻害されることを発見した。以上の結果は、これまで急性炎症において主要な役割を担うと考えられていた好中球が、S100A9 を介して M2 マクロ
ファージ極性化を誘導し、慢性炎症の質とマグニチュードを規定している可能性を示唆した。そこ
で、この炎症病態をマウスにおいて再現し、さらにその分子論を明快に論じるため、今年度 S100A9
ノックアウトマウスの作出を行った。CRISPR/Cas9 技術を用いてノックアウト系統を樹立し、骨髄細胞において S100A9 タンパク質発現が失われていること、また脾臓好中球において S100A9 タン
パク質の発現が失われていることを確認した（Fig. 2）。

This laboratory aims to establish the molecular and cellular basis underlying what we call “lipid
immunity”, a collection of multiple immune pathways directed against lipid antigens. In 2017, we identified
the novel lipopeptide-presenting molecule, LP2, that was capable of binding N-myristoylated 4-mer
lipopeptides, and determined its X-ray crystallographic structure. We also addressed how lipid immunity may
impact on tissue responses and discovered a novel role of neutrophils and their S100A9 protein in−31−

Fig. 2. Loss of S100A9 protein expression in the bone marrow (A) and splenic
neutrophils (B) of S100A9 knockout mice.

tuberculosis-associated chronic inflammation. In order to facilitate this study, we have suscessfully
established S100A9 knockout mice by the use of the CRISPR/Cas9 technology.
1）Identification of a novel lipopeptide-presenting moleculeSome viral proteins require N-myristoylation to function. By utilizing the rhesus AIDS model, we havepreviously demonstrated that T cells existed with the potential to specifically recognize N-myristoylated Nef
lipopeptides. Furthermore, we identified the MHC class I allele, Mamu-B*098, as a restriction element
controlling the presentation of N-myristoylated 5-mer lipopeptides to T cells（Fig. 1, left）. Nevertheless,because of the high level of polymorphism noted for MHC molecules, we predicted that Mamu-B*098 may
not be the sole allele capable of mediating lipopeptide presentation. Indeed, we showed this year that anotherclassical MHC class I allele, termed LP2, was able to bind N-myristoylated 4-mer lipopeptides and present
them to T cells. An X-ray crystallographic analysis of LP2 revealed the large, hydrophobic B pocket and theunique F pocket, which accommodated the myristate moiety and the C-terminal isoleucine residue,
respectively（Fig. 1, right）. Taken together, these observations indicate that the acquired immunity has
evolved two functionally separate MHC class I subsets, one mediating peptide presentation and the othermediating lipopeptide presentation.
2）A novel function of neutrophils and the S100A9 protein in chronic inflammation
As a result of persistent interactions between mycobacteria and host immunity, globular aggregations ofmacrophages, termed granulomas, are constructed in tuberculosis. Using the guinea pig model of humantuberculosis, we detected a cluster of S100A9-expressing neutrophils at the core of granulomas, which was−32−surrounded by M2 type macrophages. The S100A9 inhibitor, tasquinimod, potently suppressed the granuloma
formation and the M2 polarization. To extend these observations further, we successfully established S100A9
knockout mice, in which the expression of the S100A9 protein was shown to be abrogated in the bonemarrow and in splenic neutrophils（Fig. 2）.

List of Publications
藤原永年、杉田昌彦（2017）. 結核菌脂質の特徴と機能結核（改訂版）（光山正雄、鈴木克洋編）

98-121.
水谷龍明、杉田昌彦（2017）. 肉芽腫形成を制御する S100A9 陽性好中球

医学のあゆみ263, 671-

672.

List of Presentations
Ano, T., Mizutani, T., Yoshioka, Y., Morita, D., and Sugita, M. A new aspect of neutrophil-macrophageinteractions in chronic inflammation. The 15th International Student Seminar. Kyoto, February 23-24,
2017.
Yoshioka, Y., Mizutani, T., Morita, D., and Sugita, M. Neutrophils and the S100A9 protein critically regulate
granuloma formation. The 15th International Student Seminar. Kyoto, February 23-24, 2017.
Shima, Y., Morita, D., and Sugita, M. Lipopeptides and phospholipids comprise a novel antigen repertoire
presented by classical MHC class I molecules. 12th International Symposium of the Institute Network.
Tokyo, November 28-29, 2017.
水谷龍明

結核肉芽腫形成を制御する好中球と S100A9 の役割

北海道大学遺伝子制御学研究所「感染、免疫、がん、炎症」研究集会、札幌、2017 年 3 月 13-14 日
水谷龍明、吉岡佑弥、大内結貴、森田大輔、杉田昌彦
明

結核肉芽腫形成を制御する好中球機能の解2017 年度生命科学系学会合同年次大会（第 40 回日本分子生物学会、第 90 回日本生化学会）、神戸、2017 年 12 月 6-9 日−33−

ウイルス感染研究部門
Department of Virus Research

免疫制御分野Laboratory of Immune Regulation
教

授

生田

宏一

Prof.

Koichi Ikuta

助

教

原

崇裕

Assist. Prof.

Takahiro Hara

助

教

崔

広為

Assist. Prof.

Guangwei Cui2017 年 3 月に阿部真也と小川真が医学研究科大学院修士課程を修了し修士の学位を取得し、小川真は就職した。4 月に阿部真也が医学研究科大学院博士課程に進学し、岡崎史恵が医学研究科大学院修士課程に入学し、榛葉旭恒は研究員に就任した。したがって、免疫制御分野は現在、教授 1 名、助教 2 名、研究員 1 名、大学院生 4 名、学部生 2 名の総勢 10 名となっている。
本分野では、造血幹細胞からの免疫系細胞の初期分化の分子機構、および免疫応答の制御機構を解明することを通じ、細胞分化の普遍的な原理を明らかにすることを目指している。特に、インターロイキン 7 レセプター（IL-7R）の免疫系における機能、IL-7 による T 細胞抗原受容体遺伝子の制御、IL-7R の発現制御、IL-7 と IL-15 産生細胞の可視化と機能解析を中心に研究を進めている。
本年の研究成果を以下に記載する。
1）グルココルチコイドによる IL-7R の発現と T 細胞の体内分布の制御
内分泌系はホルモンによって生体の恒常性を制御しているが、免疫系にも影響を与えることが知られている。グルココルチコイド（GC）は副腎皮質から産生される免疫抑制効果をもつステロイ
ドホルモンである。我々は、T 細胞においてグルココルチコイド受容体（GR）が IL-7Rα 遺伝子のエンハンサーに結合して転写を活性化することを示してきた。しかし、生体内の GC が IL-7R の発現を制御しているのかどうか、また、その免疫学的な意義は不明のままである。この問題を明らかにするために、IL-7Rα 遺伝子エンハンサーの GR 結合モチーフに点突然変異を導入した、IL-7RGRm マウスを作製し解析した。マウスの血中の GC 濃度は夜に高く昼に低い。まず、正常マウス T
細胞の IL-7R 発現レベルも夜に高く昼に低い日内変動を示したが、IL-7R-GRm マウスではこの変動が消失していた。また、CD4Cre GRcKO マウスでも同様の結果を示した。さらに、正常マウスでは
脾臓の T 細胞数が夜に増加し昼に減少する一方、末梢血中では逆に昼に増加し夜に減少した。これに対し、上記の二種類の変異マウスでは T 細胞数の日内変動が見られなかった。また、正常マウス
では脾臓へのホーミングに必要な CXCR4 の発現レベルが IL-7R と同様の日内変動を示したが、二種類の変異マウスではその変動が消失していた。以上の結果から、GC は IL-7R と CXCR4 の発現を誘導することで、T 細胞の体内動態を制御していることが示された。

−34−1）Glucocorticoids drive diurnal changes in T cell distribution via IL-7R expression
The immune system is affected by steroid hormones. Glucocorticoids are a group of steroid hormones withstrong immunosuppressive effects and widely used in clinical practice. However, whether glucocorticoids
physiologically control homeostasis and response of the immune system remains unclear. To investigate
whether glucocorticoids regulate T cell homeostasis and function by regulating IL-7R expression, we
analyzed IL-7Rα enhancer GRE mutant and T cell-specific GR-deficient mice. We found that glucocorticoid
receptor upregulated IL-7R expression in T cells by binding to the enhancer of the IL-7R locus, and theinduction followed circadian rhythm consistent with circadian change of glucocorticoid production. The
circadian regulation of IL-7R supported T cell redistribution between spleen and blood by controlling theexpression of a chemokine receptor, CXCR4. CXCR4 upregulation induced T cell migration to CXCL12positive area in spleen. Our results reveal immunoenhancing role of glucocorticoids in controlling the
distribution of T cells, and provide insights how the immune function is influenced by circadian rhythm.

List of Publications
Nakamizo, S., Honda, T., Adachi, A., Nagatake, T., Kunisawa, J., Kitoh, A., Otsuka, A., Dainichi, T., Nomura,T., Ginhoux, F., Ikuta, K., Egawa, G., and Kabashima, K.（2017）. High fat diet exacerbates murine
psoriatic dermatitis by increasing the number of IL-17-producing γδ T cells. Sci. Rep. 7, 14076.
原崇裕（2016）. IL-7 産生細胞の可視化と機能 ―多能性造血前駆細胞からリンパ球までの分化を方向づける骨髄 IL-7 ニッチの同定 医学のあゆみ 261, 1060-1064.
谷一靖江（2016）. 胸腺と末梢の T 細胞における IL-7 レセプターの機能 医学のあゆみ 261, 1065-1071.

List of Presentations
Shimba, A., and Ikuta, K. Glucocorticoids drive circadian changes in T-cell homing and response via IL-7
receptor. Immunology 2017（AAI）. Washington D.C., May 15, 2017.
Tani-ichi, S., and Ikuta, K. IL-7Rα signaling upregulates growth hormone signaling-related gene in naive T
cells. Keystone Symposium: Integrating Metabolism and Immunity. Dublin, June 1, 2017.
Ikuta, K. Roles of IL-7 in development and response of the immune system. The 11th International
Symposium of the Institute Network. Tokushima, January 27, 2017.
Hara, T., and Ikuta, K. Identification of bone marrow IL-7 niche critical for B lymphopoiesis. KTCC 2017.
Kyoto, March 15-17, 2017.
Cui, G., Shimba, A., Tani-ichi, S., Hara, T., and Ikuta, K. Competitive signaling between STAT5 and PI3K of
IL-7R modulates T cell development and homeostasis in vivo. KTCC 2017. Kyoto, March 15-17, 2017.
Shimba, A., Cui, G., Tani-ichi, S., Hara, T., and Ikuta, K. Regulation of IL-7 receptor expression by a−35−

proximal enhancer. KTCC 2017. Kyoto, March 16, 2017.
生田宏一

Glucocorticoids drive diurnal homing and response of T cells via IL-7R expression 東京理科

大学生命医科学研究所セミナー

野田、2017 年 8 月 2 日

Terashima, A., Okamoto, K., Nakashima, T., Ikuta, K., and Takayanagi, H. Osteoblasts mediate
immunosuppression during sepsis by regulating lymphopoiesis. The 5th Annual Meeting of theInternational Cytokine and Interferon Society. Kanazawa, October 29 ― November 2, 2017.
岡崎史恵、榛葉旭恒、崔広為、生田宏一

グルココルチコイドは IL-7 受容体の発現を介して T 細胞の体内分布および活性化の日内変動を制御する

ConBio2017（生命科学系学会合同年次大会） 神戸、2017 年 12 月 6 日
Shimba, A., Cui, G., and Ikuta, K. Glucocorticoids drive diurnal changes in distribution and response of T
cells via IL-7 receptor expression 第 46 回日本免疫学会学術集会、仙台、2017 年 12 月 14 日
Cui, G., Shimba, A., Zhu, Y., Tani-ichi, S., Hara, T., and Ikuta, K. Competition between STAT5 and PI3K ofthe IL-7R modulates T cell and type 2 ILC development in vivo、第 46 回日本免疫学会学術集会、仙台2017 年 12 月 14 日

Tani-ichi, S., and Ikuta, K. Exploring the signals upregulating IL-7Rα expression via NFκB activation in T
cells 第 46 回日本免疫学会学術集会、仙台、2017 年 12 月 14 日

−36−

ウイルス感染研究部門
Department of Virus Research

感染防御分野Laboratory of Infection and Prevention
Prof.

Osamu Takeuchi

享史

Assist. Prof.

Takashi Mino

拓也

Assist. Prof.

Takuya Uehata

教

授

竹内

理

助

教

三野

助

教

植畑

本分野では，自然免疫の観点から炎症の惹起・調節に関わる分子メカニズムの研究を行っている。
特に，遺伝子改変マウスの作製および解析と分子生物学的な手法によって研究を進め，炎症を制御しているシグナル伝達や転写後調節の解明を試みている。2017 年の成果および研究活動は以下の通りである。
Regnase-1 と Roquin は個別に Th1 分化を制御し，心臓における炎症と線維化を抑制する
獲得免疫細胞である T 細胞の異常な活性化は，自己免疫疾患などの発症につながることから，その活性は，さまざまな機構で厳密に制御されている。中でも，免疫細胞活性化に関わるタンパク質をコードする mRNA の量は，その分解により厳密に制御され，T 細胞の活性化を調節している。免疫細胞の活性化に関わる mRNA 分解を調節する蛋白質として Regnase-1 と Roquin が同定され，これらの分子による免疫制御の分子機構が詳細に研究されてきた。Regnase-1 はインターロイキン 6 を始めとした免疫応答に関連する分子をコードする mRNA を分解する RNA 分解酵素であり，マウス
において自己免疫疾患発症の抑制に重要である。これに対し，Roquin は，直接の RNA 分解酵素活性は持たないが，脱アデニル化酵素と結合することで，同様に免疫応答に関わる mRNA を分解し，免疫応答を抑制していることが知られている。マクロファージなどの自然免疫細胞では，Regnase-1と Roquin は，炎症に関わる共通の mRNA を異なる機構で分解し，炎症を調節する。しかし，T 細胞における Regnase-1 と Roquin の関係性は不明であった。
本研究では，T 細胞において Regnase-1 と Roquin を欠損するマウスを作製，解析することで，Regnase-1 と Roquin による T 細胞の活性化抑制機構を解析した。T 細胞において Regnase-1 と Roquinの両遺伝子を欠損する（DKO）マウスは，Regnase-1 や Roquin のそれぞれを単独に欠損するマウスと比較して，より重篤な全身性の炎症を呈し，特に心臓における強い炎症や線維化を発症した。DKO
マウスでは心臓において，コラーゲンなどの線維化に関連する遺伝子や，Th1 マーカ―であるイン
ターフェロン -γ 遺伝子の発現がコントロール群と比較して上昇していた。DKO マウスでは，脾臓
T 細胞においても，Th2 や Th17 細胞と比較して，Th1 細胞が著明に増加しており，Regnase-1 とRoquin が Th1 分化を抑制することで心臓の炎症を制御していることが示唆された。Transcriptome 解析により，DKO 細胞ではインターフェロン -γ 遺伝子を始めとする Th1 遺伝子発現が亢進することを明らかにした。Regnase-1 と Roquin は，Th1 関連遺伝子の中で，Furin や Il12rb1 などをコードす−37−

る mRNA の分解を誘導しており，これにより Th1 分化を抑制することが示唆された。ヒト T 細胞株である Jurkat 細胞で CRISPR/Cas9 システムを用いて Regnase-1 と Roquin の両遺伝子を欠損させた
場合にも，FURIN や IL12BR1，インターフェロン -γ 遺伝子発現の増加を認め，ヒトにおいてもRegnase-1 と Roquin は共通の標的 mRNA を個別の機構で抑制していることが示唆された。これまで，Regnase-1 が自身をコードする mRNA を標的として分解し，Regnase-1 自身の蛋白質発現を制御していることが知られている。そこで，Regnase-1 と Roquin 間の相互抑制の可能性について検討した。その結果，Regnase-1 は Roquin mRNA を分解し，Regnase-1 欠損下では Roquin の発現が上昇すること，しかしその逆は認めないという一方向性の制御関係にあることが明らかとなった。これらの結果は，Regnase-1 と Roquin という RNA 結合蛋白質が同じ mRNA を個別の機構で分解することで，T 細胞活性化を制御し，個体レベルで過剰な免疫応答を抑制していることを示している。

The research projects carried out in this group are aiming to uncover the molecular mechanisms of theregulation of inflammation in innate immunity. Since inflammation is mediated by the production ofproinflammatory cytokines, we are studying the cytokine gene expression at the transcriptional andposttranscriptional levels.
Regnase-1 and Roquin non-redundantly regulate Th1 differentiation causing cardiac inflammation andfibrosis
Post-transcriptional regulation is critical for the control of both innate and adaptive immunity. Many
immune-related mRNAs have short half-lives because of conserved cis-elements, including AU-rich elements
and stem-loop structures in their 3′untranslated regions（3′UTRs）. Regnase-1（also known as MCPIP1 andZc3h12a）and Roquin-1/-2（known as Rc3h1/2）are RNA binding proteins that are important for degradationof inflammatory mRNAs by recognizing stem-loop structures and maintenance of immune homeostasis.
Although deficiency of either of the proteins leads to enhanced T cell activation, their functional
relationship in T cells has yet to be clarified due to lethality upon mutation of both Regnase-1 and Roquin. By
using a Regnase-1 conditional allele, we here show that mutations of both Regnase-1 and Roquin in T cells
leads to massive lymphocyte activation. In contrast, mutation of either Regnase-1 or Roquin affected T cell
activation to a lesser extent than the double mutation, indicating that Regnase-1 and Roquin function nonredundantly in T cells. Interestingly, Regnase-1 and Roquin double mutant mice suffered from severe
inflammation and early formation of fibrosis, especially in the heart along with the increased expression ofIfng, but not Il4 or Il17a. Consistently, mutation of both Regnase-1 and Roquin leads to a huge increase in theTh1, but not Th2 or Th17 population in spleens compared to T cells with either a single Regnase-1 or Roquin
deficiency. Regnase-1 and Roquin are capable of repressing the expression of a group of mRNAs encoding
factors involved in Th1 differentiation, such as Furin and Il12rb1 via their 3′UTRs. Moreover, Regnase-1 iscapable of repressing Roquin mRNA. This cross-regulation may contribute to the synergistic control of T cell
activation/polarization. Collectively, our results demonstrate that Regnase-1 and Roquin maintain T cell

−38−

immune homeostasis and regulate Th1 polarization synergistically

List of Publications
Yoshinaga, M., Nakatsuka, Y., Vandenbon, A., Ori, D., Uehata, T., Tsujimura, T., Suzuki, Y., Mino, T.,
Takeuchi, O.（2017）. Regnase-1 maintains iron homeostasis via the degradation of transferrin receptor 1
and prolyl hydroxylase domain-containing protein 3 mRNAs. Cell Reports 19, 1614–1630.
Kozaki, T., Komano, J., Kanbayashi, D., Takahama, M., Misawa, T., Satoh, T., Takeuchi, O., Kawai, T.,
Shimizu, S., Matsuura, Y., Akira, S., Saitoh, T.（2017）. Mitochondrial damage elicits a TCDD-induciblepoly（ADP-ribose）polymerase-mediated antiviral response. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, 2681–
2686.
Cui, X., Mino, T., Yoshinaga, M., Nakatsuka, Y., Hia, F., Yamasoba, D., Tsujimura, T., Tomonaga, K., Suzuki,
Y., Uehata, T., Takeuchi, O.（2017）. Regnase-1 and Roquin Nonredundantly Regulate Th1
Differentiation Causing Cardiac Inflammation and Fibrosis. J. Immunol. 199, 4066–4077.
Tartey, S., Takeuchi, O.（2017）. Pathogen recognition and Toll-like receptor targeted therapeutics in innate
immune cells. Int. Rev. Immunol. 36, 57–73.
Yamashita, A., Takeuchi, O.（2017）. Translational control of mRNAs by 3'-untranslated region binding
proteins. BMB Reports 50, 194–200.
Uehata, T., Takeuchi, O.
（2017）. Regnase-1 Is an Endoribonuclease Essential for the Maintenance of Immune
Homeostasis. J. Interferon Cytokine Res. 37, 220–229.
Takeuchi, O.
（2017）. Endonuclease Regnase-1/Monocyte chemotactic protein-1-induced protein-1（MCPIP1）
in controlling immune responses and beyond. Wiley Interdiscip Rev. RNA. DOI: 10.1002/wrna.1449.
Mino, T., Takeuchi, O.（2017）. NSD3 keeps IRF3 active. J. Exp. Med. 214, 3475–3476.

List of Presentations
Takeuchi, O. Short talk: spatiotemporal regulation of inflammatory mRNAs in innate immune responses.
Keystone Symposia. Banff, Canada, March 19–23, 2017.
竹内理

mRNA 分解の時空間制御による免疫応答調節機構

第 70 回日本細胞生物学会大会，仙台，

2017 年 6 月 13–15 日 .
Takeuchi, O. Regulation of inflammatory mRNAs via an endonuclease Regnase-1. 13th Annual Meeting of
the Oligonucleotide Therapeutics Society. Bordeaux, France, September 24–27, 2017.
Takeuchi, O. Posttranscriptional control of pro-inflammatory cytokine expression by Regnase-1 and Roquin.
Cytokines 2017. Kanazawa, Japan, October 29–November 2, 2017.

−39−

Mino, T. Post-transcriptional regulation of inflammation-related mRNAs by Regnase-1. The 12th
International Symposium of the Institute Network -Driving Next-Generation Medicine: the Spirit ofPioneering Discovery in Medical Science-. Tokyo, Japan, November 28–29, 2017.
Chong, Y.K., Tartey, S., Takeuchi, O. Deciphering the role of Cyclin J in regulation of inflammation. 15th
International Student Seminar. Kyoto, Japan, February 23–28, 2017.
若林敦子 , 竹内理

TANK は STING シグナルを介し Pristane による肺胞出血を制御する

第 3 回日本骨免疫学会 , 沖縄県石垣市 , 2017 年 6 月 27–29 日 .
山岨大智，竹内理

新規 RNA 分解酵素による HIV 感染抑制機構の解明

第 20 回 Summer Retrovirus

Conference, 熊本県阿蘇郡 , 2017 年 6 月 29–30 日 .
吉永正憲，三野享史，竹内理するRegnase-1 は鉄代謝関連の mRNA を分解することで鉄恒常性を維持

第 19 回 日本 RNA 学会年会 , 富山県富山市 , 2017 年 7 月 19–21 日 .

Yamasoba, D., Sato, K., Uehata, T., Mino, T., Koyanagi, Y., Takeuchi, O. Identification of an interferon
inducible RNA binding protein as a restriction factor of HIV-1. The 65th Annual Meeting of theJapanese Society for Virology. Osaka, Japan, October 24–26, 2017.
Nakatsuka, Y., Mino, T., Yoshinaga, M., Uehata, T., Sato, A., Handa, T., Chin, K., Hirai, T., Takeuchi, O.
Pulmonary Regnase-1 functions as a posttranscriptional switch in anti-bacterial immunity. The 5th
Annual Meeting of the International Cytokine and Interferon Society. Kanazawa, Japan, October 29–
November 2, 2017.
Yamasoba, D., Sato, K., Uehata, T., Mino, T., Koyanagi, Y., Takeuchi, O. Identification of a novel HIV-1
restriction factor which selectively degrades viral transcripts. 18th Kumamoto AIDS seminar.
Kumamoto, Japan, October 30–November 1, 2017.
山田信之輔，織大祐，宮崎正輝，植畑拓也，竹内理 Regnase-1, Zc3h12c はリンパ球分化の最も早い段階で細胞運命を制御している

RNA フロンティアミーティング 2017, 滋賀県大津市 , 2017年 11 月 8–10 日 .
岩井紀貴，三野享史，竹内理

内因性抗原提示における Regnase-1 の役割

RNA フロンティアミー

ティング 2017, 滋賀県大津市 , 2017 年 11 月 8–10 日 .
Wakabayashi, A., Takeuchi O. TANK prevents Pristane-induced alveolar hemorrhage by suppressing STING
signaling. Consortium of Biological Sciences（ConBio）2017. Kobe, Japan, December 6–9, 2017.
Yoshinaga, M., Mino, T., Takeuchi, O. Regnase-1 maintains iron homeostasis via the destabilization of ironregulatory transcripts. Consortium of Biological Sciences（ConBio）2017. Kobe, Japan, December 6–9,
2017.
Yamasoba, D., Sato, K., Uehata, T., Mino, T., Koyanagi, Y., Takeuchi, O. Identification of a novel HIV-1
restriction factor which selectively degrades viral transcripts. 2017 Annual Meeting of Japanese Society−40−

for Immunology. Sendai, Japan, December 12–14, 2017.
Cui, X., Mino, T., Yoshinaga, M., Uehata, T., Nakatsuka, Y., Takeuchi, O. Interactions between Regnase-1
and Roquin Regulate Helper T Cell Polarization. 2017 Annual Meeting of Japanese Society for
Immunology. Sendai, Japan, December 12–14, 2017.
Iwai, N., Mino, T., Takeuchi, O. Regulation of Regnase-1-mediated mRNA decay by SMG1 inhibitor. 15th
International Student Seminar. Kyoto, Japan, February 23–28, 2017.
Yamada, S., Ori, D., Miyazaki, M., Uehata, T., Takeuchi, O. Ribonucleases Regnase-1 and Zc3h12a are
critical for B cell differentiation. 15th International Student Seminar. Kyoto, Japan, February 23–28,
2017.
Michisaka, S., Uehata, T., Takeuchi, O. Pertussis toxin triggers degradation of Regnase-1 in the course of
autoimmune neuroinflammation. 15th International Student Seminar. Kyoto, Japan, February 23–28,
2017.
Yamasoba, D., Sato, K., Koyanagi, Y., Takeuchi, O. Identification of candidate restriction factors for the HIV
infection. Cold Spring Harbor Meeting, RETROVIRUSES. New York, USA, May 22–27, 2017.
Hia, F., Takeuchi, O. Exploring the RNA regulational landscape via codon optimality. The 19th RNA meetingof the RNA Society of Japan. Toyama, Japan, July 19–21, 2017.
Mino, T., Iwai, N., Akaki, K., Yamashita, A., Takeuchi, O. SMG1 regulates inflammatory mRNAs throughRegnase-1-mediated mRNA decay. The 19th RNA meeting of the RNA Society of Japan. Toyama,
Japan, July 19–21, 2017.
Mino, T., Takeuchi, O. Regnase-1 regulates inflammation-related mRNAs during pioneer rounds oftranslation. 2017 Annual Meeting of Japanese Society for Immunology. Sendai, Japan, December 12–
14, 2017.

−41−

再生組織構築研究部門
Department of Regeneration Science and Engineering

細胞機能調節学分野
Laboratory of Molecular and Cellular Biology
准教授

細川

暢子

Assoc. Prof.

Nobuko Hosokawa

講

師

平芳

一法

Sr. Lect.

Ippou Hirayoshi

助

教

藤本

真慈

Assist. Prof.

Shinji Fujimoto

本分野では、3 つのグループが独立した研究を行っている。
1）タンパク質の品質管理機構（細川 G）
当研究グループでは、哺乳類細胞におけるタンパク質品質管理機構の研究を行っている。細胞の中で生合成されたタンパク質が機能するためには、細胞内に存在するシャペロンタンパク質などの助けを借りて正しい高次構造を形成する必要がある。小胞体に存在する、SDF2 およびそのホモログである SDF2L1 はいずれも分子量約 25 kDa の比較的小さなタンパク質で、SDF2 は恒常的に発現しており、SDF2L1 は小胞体ストレスによって発現が強く誘導される。機能はよくわかっていなかっ
たが、私たちはこれらのタンパク質が小胞体シャペロンタンパク質 ERdj3 と複合体を形成することを見いだした（Fig. 1）。小胞体には、BiP という代表的なシャペロンタンパク質が存在し、タンパ
ク質品質管理の中心的役割を担っている。ERdj3 は BiP に基質タンパク質を受け渡したり、ATP 水
解機能を促進したりすることによって BiP シャペロンサイクルを調節しているが、SDF2 およびSDF2L1 は ERdj3 との結合を介して、このシャペロンサイクルでの基質の受け渡しや、ミスフォー
ルドしたタンパク質の凝集体形成を抑制していることを示すことができた（Fig. 1）。
引き続いて SDF2 および SDF2L1 の結晶構造解析を行い、構造に基づいた機能解析を進めるとともに、ミスフォールドした糖タンパク質の分解を促進する EDEM タンパク質の機能解析や、小胞体関連分解（ERAD）を担う膜複合体の解析、小胞体タンパク質の新規機能の検索、タンパク質の細胞内輸送メカニズムを可視化して検討する、といったテーマについても研究を進めている。
2）本研究グループは、①真核生物における転写制御機構の解析、②コラーゲン分子の機能解析を目的に、標的分子の機能解析ツールとしてFig. 1. SDF2 and SDF2L1 prevent aggregation
formation in the ER−42−

RNA aptamer（立体構造を介して標的分子に特異的に結合し、その機能を阻害する人工 RNA 分子）を用いた研究を展開している。（平芳 G）①真核生物における転写制御機構の解析
真核生物の遺伝子が特定の時期や特定の刺激に応じて発現する過程には、様々な分子的事象が関わっている。すなわち、ヌクレオソームリモデリング、様々な転写活性化因子の結合および転写開始複合体の形成、転写開始、そして伸長反応である。これら一連の過程のスムーズな進行には、多くの因子の協調的作用と、それを統合する仕組みの存在が想定される。ショウジョウバエの hsp70
遺伝子をモデルシステムとして、その仕組みの解明に取り組んでいる。
多くの因子の振る舞いを指揮する分子として、我々はショウジョウバエ GAF に注目した。この因子はこれまでに上記の過程のいくつかの段階に関わっていることが報告されている。この分子の機能を、GAF 特異的 RNA aptamer により解析し、GAF が、①プロモーターの GAF 結合配列依存的な転写開始複合体形成段階での調節と② GAF 結合配列非依存的な転写開始後段階での調節に関わっていることを明らかにした。
GAF は転写各段階の転写装置の中で、他のどのような因子と協調しながら適時な転写活性化を司っているのか？

その仕組みはどのよ

うなものか？を解明するため、研究を進行中である。

Fig. Predicted secondary structure of GAF specific RNA aptamers②コラーゲン分子の機能解析
コラーゲン分子は生体の構造維持をはじめ様々な反応の足場として機能する繊維状タンパク質である。その機能解析には抗体のような特異的阻害剤が必要だが、種間の保存度が高いコラーゲン
は免疫原性が低く、特異性の高い抗体を作成するのは難しい。
我々はコラーゲンに対する特異的阻害剤の候補として RNA aptamer の選別に取り組んでいる。繊維状タンパク質に対する RNA aptamer の選別はこれまでに報告されていないが、現在、選別を進めているところである。これによりコラーゲン特異的な阻害物質を得ることができれば、生体におけるコラーゲン分子の機能解析ツールとして、極めて有用なものとなるだろう。
3）正常な T 細胞分化過程で低頻度ながらもおきている T 細胞レセプター β 鎖遺伝子内の非正統的な V（D）J 組換えと発がんとの関連性の解析を行っている。（藤本 G）
非正統的な T 細胞レセプター β 鎖遺伝子（Tcrb）V（D）J 組換え
Tcrb の V（D）J 組換えは、両方の allele で D-J 再構成がおこった後に、どちらか一方の allele で V-DJ

−43−

再構成が開始される。すなわち、J セグメントと組換えられていない D セグメントが単独で V セグ
メントと再構成することは、可能ではあるけれども実際にはおこらないとされてきた。しかしながら、V14 と D1J 間の hybrid joint（HJ）を解析する過程で、V14 と単独の D1 が非正統的に組換えられた構造を正常胸腺から検出した。この構造の生成過程は、以下のように説明可能である（Fig. 3）。
1．D1-J 間の再構成に伴い、23RSS（D1）signal end（SE）と J coding end（CE）間で非正統的な組換え産物である HJ が形成される。2．RAG complex にとどまった 12RSS（J）が 23RSS（V14）を新たに捕獲する。3．正常に 12RSS（J）SE と 23RSS（V14）SE 間で signal joint（SJ）が、D1 CE と V14 CE
間で coding joint（CJ）がそれぞれ生じる。この結果、CJ を含む構造は染色体上に残るが、HJ と SJ
は染色体外に切り出されてしまう。興味深いことに、HJ がより頻繁に生じる ATM 欠損胸腺においては、この非正統的な構造の検出頻度が下がっていた。

D1CE

J2.6CE

1HJ

23RSS(D1) SE

12RSS(J2.6) SE

2SJ
V14 CE

23RSS(V14) SE

2CJ

1HJ formation

Recapture, and 2SJ

and 2CJ formation

Fig. 3. HJ formation, then recapture, and normal SJ and CJ formation

This laboratory consists of three independent research groups.
1）Protein quality control mechanism（Hosokawa G）
In the living organisms, newly synthesized proteins obtain their native conformations by the assistance ofchaperone proteins and folding enzymes. SDF2 and its homologue SDF2L1 are ER resident proteins of about
25 kDa in size. SDF2 is constitutively expressed, whereas the expression of SDF2L1 is greatly up-regulatedby the ER stress, however, their functions remain elusive. We have found that both SDF2 and SDF2L1 makea stoichiometric complex with ERdj3（Fig. 1）. BiP is the major chaperone protein in the ER, assisting andregulating the protein quality control. ERdj3 is a co-chaperone of BiP that regulates the BiP chaperone cycleby transferring unfolded proteins and enhancing the ATPase activity of BiP. We have found that SDF2 and−44−

SDF2L1 assist the substrate transfer from ERdj3 to BiP, and prevent the aggregation of misfolded proteins in
the ER（Fig. 1）. We are analyzing the crystal structures of SDF2 and SDF2L1, and performing otherresearches on the molecular mechanisms of EDEM proteins that enhance the ERAD of misfolded
glycoproteins, HRD1-SEL1L membrane complex that regulates the ER-associated degradation, novel
functions of ER proteins, and the intracellular transport mechanism of proteins.
2）Our research aims are ① the investigation of eukaryotic gene expression mechanisms and ② thefunctional analysis of collagen molecules using RNA aptamers, artificial RNA molecules selected fromrandom RNA pools, as target-specific inhibitors.（Hirayoshi G）① The investigation of eukaryotic gene expression mechanisms
Transcription is a core process of various biological phenomena. Transcription is closely regulated by avariety of factors including general transcription factors and the chromatin-related factors, which cooperatewith each other. To clarify how these factors interact with and regulate the function of other factors in thetranscription apparatus will lead to a deeper understanding of biological phenomena at a molecular level.
We tried to select RNA aptamers against Drosophila GAF and succeeded in obtaining several kinds of
domain-specific inhibitor. Using aptamers, we got new insights into transcription regulation mechanisms.
GAF, even on naked DNA template, plays important roles in transcription, which consist of two kinds ofmechanism; one, at the initiation process, is dependent on the GAGA element of the promoter region and theother, after the initiation, is GAGA element independent manner. As shown above RNA aptamers are
powerful tools to probe the function of transcription factors. We will step forward to identify factors thatinteract with GAF in transcriptional machinery and clarify the mechanisms of eukaryotic gene expression.
② The functional analysis of collagen molecules
Collagen molecules are fiber-protein and have several functions such as the contribution of structural
integrity of organisms or scaffolds of various biological reactions. The specific inhibitors such as antibodies
are necessary to probe these function, but, because collagens are highly conservative between species so thatthe immunogenicity is very low, it is difficult to get such kinds of inhibitory molecules.
We now try to sort RNA aptamers which binds specifically to collages. The selection of RNA aptamers forthe fiber-protein has not been reported so far. If we are succeed in getting the collagen specific inhibitors,
they would be extremely useful as a functional analytical tools of collagen molecules in the living body.
3）Analysis of illegitimate V（D）J recombination, which occurs at a very low frequency within T cell
receptor β chain gene, during normal T cell development in relation to tumorigenicity（Fujimoto G）.
Analysis of non-canonical Tcrb V（D）J recombination
Tcrb assembly is distinctively ordered; D to J recombination precedes rearranging V gene segments. Hence−45−

free D segment is not supposed to combine with V, nevertheless structurally possible. Interestingly enough,we found an illegitimate construct in which D1 is directly connected to V14 from normal thymocytes whenanalyzing hybrid joints（HJs）between V14 and D1J. The construct can be explained as follows: 1. A noncanonical hybrid joint is formed between 23RSS（D1）signal end（SE）and J coding end（CE）in association
with D1-J rearrangement. 2. RAG complex still holding 12RSS（J）recaptures 23RSS（V14）. 3. Then signal
joint（SJ）between 12RSS（J）SE and 23RSS（V14）SE, and coding joint（CJ）between D1 CE and V14
CE are normally formed（Fig. 3）. As a result, the CJ stays in the locus but the DNA fragment from
23RSS（D1）to 23RSS（V14）, which contains the HJ and the SJ, is excised out from the chromosome.
Unexpectedly, the same CJ is detected less in ATM-deficient thymocytes where hybrid joining occurs more
frequently.

List of Publications
Fujimori, T., Suno, R., Iemura, S., Natsume, T., Wada, I., Hosokawa, N.（2017）. Endoplasmic reticulum
proteins SDF2 and SDF2L1 act as components of the BiP chaperone cycle to prevent protein
aggregation. Gnens Cells 22, 684-698.

List of Presentations
Hosokawa, N. ERp46 triggers mannose trimming activity of EDEM3. International Symposium on ER stress,
glycosylation, homeostasis and diseases. Saitama, March 22-23, 2018.
Hosokawa, N., Yu, S., Yagi, H., Ito, S., Kato, K., Wada, I. ERp46 triggers mannose trimming activity of
EDEM3. International Symposium on ER stress, glycosylation, homeostasis and diseases. Saitama,
March 22-23, 2018.
細川暢子、和田郁夫：SEL1L タンパク質による小胞体関連分解の調節機構 . ConBio2017（2017 年度
生命科学系学会合同年次大会、第 40 回日本分子生物学会、第 90 回日本生化学会大会

神戸）2017 年 12 月 6-9 日

平芳一法：RNA アプタマーによるショウジョウバエ転写因子 GAF の機能解析（2017 年度生命科学
系学会合同年次大会、2017 年 12 月 6 日〜 2017 年 12 月 9 日、神戸）

藤本真慈、柿沼志津子：正常胸腺における Tcrb D2、J2 間での hybrid joint（HJ）、引き続いて V14
capture 後の coding joint（CJ）、signal joint（SJ）の triple formation．2017 年度生命科学系学会合
同年次大会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日
Fujimoto, S. and Kakinuma, S. D1V14（inverted）, an oddly rearranged Tcrb in normal thymus. 第 46 回日本−46−

免疫学会学術集会、仙台、2017 年 12 月 12-14 日−47−

再生組織構築研究部門
Department of Regeneration Science and Engineering

生体材料学分野
Laboratory of Biomaterials
教

授

田畑

助

教

城

泰彦
潤一郎

Prof.

Yasuhiko Tabata

Assist. Prof.

Jun-ichiro Jo

本研究分野の目的は、医療（治療、診断、予防）に応用可能あるいは基礎生物医学研究に役立つ
方法、手段、および技術を材料科学の立場に立って研究開発していくことである。生体材料（バイオマテリアル）とは、体内で使用したり、あるいはタンパク質、細胞などの生体成分および細菌、ウイルスと触れて用いられる材料のことであり、本研究分野においては、高分子、金属、セラミッ
クス、およびそれらの複合体からなる生体材料のデザインと創製を行い、得られた生体材料の基礎
生物医学および医療への応用を目指している。具体的には、生体組織・臓器の再生治療（一般には、
再生医療と呼ばれている）および医療機器、人工臓器のための生体材料、あるいは薬物・遺伝子治療、予防ワクチン、および診断（分子イメージング）効率の向上を目指したドラッグデリバリーシ
ステム（DDS）のための生体材料の研究開発を行っている。加えて、幹細胞の分子生物学、生化学、
細胞生物学の研究、および細胞培養のために必要不可欠な生体材料についての研究開発も進めている。以下にその内容をより詳しく述べる。
1）生体組織の再生治療のための生体材料再生治療では、体のもつ自然治癒力の基となる細胞の増殖分化能力を高め病気の治療を実現する。本研究分野では、細胞の増殖、分化を高めるための足場としての 3 次元あるいは多孔質構造をもつ生体吸収性の成形体（人工細胞外マトリックス）をデザイン、創製している。また、細胞の増殖、分化を促すための生体シグナル因子（タンパク質や遺伝子）の体内活性を高めることを目的として、細胞増殖因子あるいはその関連遺伝子のドラッグデリバリーシステム（DDS）研究を行っている。例えば、生体吸収性材料に細胞増殖因子あるいはその関連遺伝子を包含させ、再生部位で徐々に放出（徐放）する。この徐放化技術によって、体内での生体シグナル因子の生物活性が効率よく発揮され、その結果として、種々の生体組織・臓器の再生誘導が促進されることがわかってきている。現在、この細胞増殖因子の徐放化技術を利用した血管、骨、歯周組織などの再生誘導治療の臨床研究が始まっている。加えて、自然治癒力を高めて、難治性慢性疾患の悪化進行を抑制するという抗線維化治療を行っている。
2）幹細胞工学および再生・創薬研究のための生体材料
本研究分野では、この細胞移植治療に不可欠である幹細胞、前駆細胞、および芽細胞などを効率よく得ることを目的として、それらの細胞の単離、増殖、分化のための培養基材および培養技術に−48−

ついて研究開発を行っている。種々の生体材料からなる培養基材あるいは培養装置（バイオリアクタ）の組み合わせによる細胞培養技術の確立を目指している。これらの一連の研究は、細胞移植再生治療のために利用可能な細胞を得ることを目的としているだけではなく、広く、細胞の増殖・分化、形態形成に関する生物医学の基礎研究（再生研究）にも応用できる生体材料、技術、方法論を提供することも大きな目的である。この技術は細胞を用いた薬の代謝、毒性を評価する創薬研究にも応用できる。加えて、非ウイルス性キャリアを用いて、プラスミド DNA や small interfering RNA（siRNA）などの核酸物質、低分子、ペプチド、タンパク質などを細胞内に効率よく取り込ませ、細胞の生物機能や分化を制御する技術も研究開発している。
体の最小単位は細胞であるが、生体機能の単位は細胞の集合体である。そのため、細胞集合体を利用した研究が始まっているが、細胞集合体サイズの増大にともない、集合体内部の細胞は酸素、栄養の供給が悪く、死滅、細胞機能の維持が困難となる。この問題を解決する技術、方法論を研究している。例えば、生体吸収性ハイドロゲル粒子を細胞集合体内に含ませるという方法により、細胞集合体内での状態が改善、細胞機能の向上が認められた。培養と機能状態のよい細胞集合体が入手できれば、細胞研究の発展と薬の開発、毒性評価（創薬研究）がより進展すると考えられる。
3）ドラッグデリバリーシステム（DDS）のための生体材料
薬物が効くのは、薬物がその作用部位に適切に作用するからである。しかしながら、現実には、薬物は部位選択性がなく、その薬理作用を発現させるために大量投与が行われている。これが薬物の副作用の主な原因となっている。そこで、薬物を必要な部位へ、必要な濃度で、必要な時期にだけ働かせるための試みが行われている。これが DDS である。DDS の目的は、薬物の徐放化、薬物の長寿命化、薬物の吸収促進、および薬物のターゲッティングなどである。いずれの目的にも、薬物を修飾するための生体材料が必要である。本研究分野では、対象薬物として、治療薬だけではな
く、予防薬、診断薬、化粧品成分、ヘルスケア物質などを取り上げ、生体材料学の観点からの DDS研究開発を行っている。
4）外科・内科治療アシストのための生体材料
本研究分野は、高分子、金属、セラミックス、およびそれらの複合材料の医療応用として、外科・内科治療の補助のための生体材料の研究開発を行っている。

The main objective of our department is to investigate and develop methods, procedures, and technologies
which are applicable to basic and clinical medicines as well as basic researches of biology and medicine fromthe viewpoint of material sciences. The materials to use in the body and to contact biological substances, like
proteins and cells, are defined as biomedical materials and biomaterials. In our department, various types ofbiodegradable and non-biodegradable biomaterials of polymers, metals, ceramics, and their composites, arebeing designed and created aiming at their clinical applications as well as the development of experimental
tools necessary for basic researches of medicine and biology which scientifically support clinical medicine.

−49−

We are actively proceeding research and development（R & D）
of biomaterials to assist reconstructive surgery
and apply to drug delivery systems（DDS）for improved therapeutic efficacy. However, it is often difficult forpatients to improve their Quality of Life（QOL）only by the therapeutic procedure of reconstructive surgery
because the biomaterials applied are of poor biocompatibility and functional substitutability. For organtransplantation, there are several problems to be resolved, such as the lack of donor tissue and organ or theadverse effects of immunosuppressive agents. The two advanced medical therapies currently available areclinically limited in terms of the therapeutic procedure and potential. More detailed explanation about every
project is described.
1）Biomaterials for Regeneration Therapy
We are designing and creating 3-dimensional and porous constructs of biodegradability as cell scaffolds ofan artificial ECM which supply the local environment of cells proliferation and differentiation. As anothertechnology to promote the proliferation and differentiation of cells, the biodegradable carriers for thecontrolled release of growth factors and genes are being designed and prepared from gelatin and its
derivatives. A new therapy to naturally induce tissue and organ regeneration by the controlled release ofvarious biologically active growth factors has been achieved, and the therapeutic potentials have beenscientifically demonstrated through animal experiments. Among the tissue regeneration trials, clinicalexperiments of angiogenic and bone regeneration therapies have been started by the controlled releasetechnology of basic fibroblast growth factor（bFGF）, insulin-like growth factor（IGF）-1, and platelet-richplasma（PRP）to demonstrate the good therapeutic efficacy. In addition, the systems of drug targeting and the
local release with polymers of an organ affinity are being designed and prepared to achieve the regeneration
therapy for chronic disease based on the natural healing potential of patients.
2）Biomaterials for Stem Cells Technology and Regeneration Research of Cell Biology and Drugdiscovery
The technology and methodology of cell culture with various biomaterials and bioreactors have been
explored to efficiently isolate, proliferate, and differentiate stem cells, precursors, and blastic cells. A series ofthis study not only aims at the preparation of cells suitable for the therapy of regenerative medicine, but also
research and development（R&D）of materials, technologies, and methodologies for basic medicine andbiology. They are also applicable for the research of drugs discovery to evaluate their metabolism andtoxicity. In addition, non-viral vectors for low-molecular weight compounds, peptides, proteins, and nucleic
acids（siRNA and decoy DNA）have been investigated to design the DDS system for gene transfection which
can biologically analyze the functions of stem cells and genetically engineer cells to activate the biological
functions for cell therapy.
The minimum unit of body is cell, but that of biological function is the cell aggregate. The cell culture withcell aggregates has been noted for the basic biological and medical research of cells and drug discovery（thedrug development and the toxicity evaluation）. However when the size of cell aggregates becomes larger, the−50−

cells in the aggregates tend to die because of the lack of nutrients and oxygen. As one trial to break throughthe problem, microspheres incorporation enabled cells to improve their function even in the cell aggregate.
3）Biomaterials for DDS
Generally there are few drugs which have a specific selectivity for the site of action. Therefore, the highdose administration of drugs is necessary to achieve their in vivo therapeutic efficacy, while this often causes
the adverse effects of drugs. DDS is a biomaterial-technology which allows a drug to act at the right time theright site of action at the necessary concentration. The objective of DDS includes the controlled release ofdrug, the prolongation of drug life-time, the acceleration of drug permeation and absorption, and the drug
targeting. Various biomaterials are inevitably required to achieve every DDS objective. The drugs applicablefor DDS include therapeutic drug and gene, diagnostic and preventive drugs, cosmetics, or health care
substances etc. The basic idea of DDS is to efficiently enhance the biological functions of such drugs by their
combination with biomaterials. Other than the therapeutic drug and gene, the DDS technology andmethodology can be applied to enhance the in vivo efficacy of vaccination and diagnosis, such as magnetic
resonance imaging（MRI）, ultrasound diagnosis or molecular imaging. In addition, we are investigating DDS
technology and methodology which are applicable to the research and development of cosmetics and healthcare sciences.
4）Biomaterials for Surgical and Physical Therapies
We molecularly design and creates biomaterials and the related technology mainly from biodegradable
polymers aiming at the development of assistant materials and medical devices in surgical and physicaltherapies.

List of Publications
Li LM, Han M, Jiang X, Yin X, Chen F, Zhang TY, Ren H, Zhang J, Chen Z, Hou T, Ouyang H, Tabata Y,
Shen Y, Gao JQ.（2017）Peptide-Tethered Hydrogel Scaffold Promotes Recovery from Spinal Cord
Transection via Synergism with Mesenchymal Stem Cells. ACS Appl Mater Interfaces. 2017 Feb 1;9（4）:3330-3342. doi: 10.1021/acsami.6b12829. Epub 2017 Jan 18. [Epub ahead of print]
Tian-Yuan Zhang, Jia-He Wu, Qian-Hao Xu, Xia-Rong Wang, Jingxiong Lu, Ying Hu, Jun-ichiro Jo, Masaya
Yamamoto, Daishun Ling, Yasuhiko Tabata, Jian-Qing Gao.（2017）Design of magnetic gene complexes
as effective and serum resistant gene delivery -systems for mesenchymal stem cells. T.-Y. Zhang et al. /International Journal of Pharmaceutics 520 1-13
Kensho Yokota, Tomonori Matsuno, Yasuhiko Tabata and Izumi Mataga.（2017）Evaluation of a Porous
Hydroxyapatite Granule and Gelatin Hydrogel Microsphere Composite in Bone Regeneration. Journal ofHard Tissue Biology 26[2] 201-212−51−

Ryo Tamura, Shinji Uemoto, Yasuhiko Tabata.（2017）Augmented liver targeting of exosomes by surface
modification with cationized pullulan. Acta Biomaterialia PMID:28483695 DOI:10.1016/j.actbio.
2017.05.013
Bing Huang, Xin-Chi Jiang, Tian-Yuan Zhang, Yu-Lan Hu, Yasuhiko Tabata, Zhong Chen, Stefano Pluchino,
Jian-Qing Gao.（2017）Peptide Modified Mesenchymal Stem Cells as Targeting Delivery System
Transfected with MiR-133b for the Treatment of Cerebral Ischemia, Int J Pharm, Aug 18;531（1）:90100.
Hideo Jinnou, Masato Sawada, Koya Kawase, Naoko Kaneko, Vicente Herranz-Pé rez, Takuya Miyamoto,
Takumi Kawaue, Takaki Miyata, Yasuhiko Tabata, Toshihiro Akaike, José Manuel Garcı́a-Verdugo,
Itsuki Ajioka, Shinji Saitoh, and Kazunobu Sawamoto.（2018）Radial Glial Fibers Promote Neuronal
Migration and Functional Recovery after Neonatal Brain Injury. Cell Stem Cell 22, 128-137
Toru Takemoto, Yuji Kabasawa, Yusuke Higuchi, Yasuhiko Tabata, Kazuhiro Aoki, Yukihiko Tamura and
Hiroyuki Harada.（2017）Combination of the RANKL-binding peptide W9 and bFGF induces boneregeneration in the rat calvarial defect model. Dent Oral Craniofac Res, doi:10.15761/DOCR.1000250
Volume 4（3）: 1-7
Kanako Inoo, Hiroto Bando, Yasuhiko Tabata.（2016）Insulin secretion of mixed insulinoma aggregatesgelatin hydrogel microspheres after subcutaneous transplantation. Regenerative Therapy 8（2018）38-45 Terms of Biomaterials Technology．J Bio-Integ 6:3-7
Jo, J. and Tabata, Y.（2017）. Polysaccharide carriers for induction and evaluation of tissue regeneration anddrug delivery. Polysaccharide in advanced drug delivery,（edited by Akhilesh Vikram Singh,
PharmaMed Press/BSP Books）1-36.
Murata, Y., Jo, J., and Tabata, Y.（2017）. Preparation of gelatin nanospheres incorporating quantum dots andiron oxide nanoparticles for multimodal cell imaging. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition
28, 555-568.
Janune D, Abd El Kader T, Aoyama E, Nishida T, Tabata Y, Kubota S, Takigawa M（2017）. Novel role of
CCN3 that maintains the differentiated phenotype of articular cartilage.J Bone Miner Metab. 35（6）:582597.
鷲尾絢子、諸富孝彦、花田可緒理、吉居慎二、田畑泰彦、北村智昭：第 2 回バイオガラスを応用したバイオマテリアルの開発： 治療法開発につながるトランスレーショナル・リサーチ．日本
歯科評論 2

NO.892

vol.77（2）（2017）

田畑泰彦、バイオマテリアル技術からみた再生医療の最前線．Frontier of Regenerative Medicine in
城潤一郎、田畑泰彦、DDS 技術を活用した生物医学研究．Drug Delivery System 32-1,:50-8（2017）
田畑泰彦、バイオマテリアル．腎臓内科・泌尿器科：5（5）：509-517（2017）−52−

田畑泰彦、創薬研究に応用できる超高分解能タンパク質画像．Record-breaking protein images haveapplications for drug discovery．パリティ Vol.32

No.05（2017）

田畑泰彦、化学が支える再生医療最前線．医療・診断・創薬の化学．149-156（2017）
田畑泰彦、第 5 節
情報協会

細胞培養のための細胞培養基材の開発 - バイオマテリアルを中心に -．㈱技術240-247（2017.11）

田畑泰彦、再生医療産業の展望

バイオマテリアル学からみた再生医療の現状と今後の方向性 - 自然治癒力を介した治療技術を支える材料工学 -．化学経済 24-29（2017.4）
山本 雅哉 , 戸田 裕之 , 田畑 泰彦：三次元細胞培養環境としての生体機能性ヒドロゲルを用いたサン
ドイッチ培養に関する研究．高分子論文集（2017），Advance Publication by J-stage

75 巻（2018）

1 号 p.23-31
城潤一郎、田畑泰彦（2017）．DDS 技術を活用した生物医学研究．Drug Delivery System 32（1）, 5058.

List of Presentations
海外での招待講演
Tabata, Y. Regenerative Medicine Based on the activation of cells by Biomaterials Technology. AMED 国際
ワークショップ New York, USA. March.17-19.2017
Tabata, Y. Bio-signal delivery of biomaterial technology to activate cell activity for tissue regeneration. 6thIntʼl Conference on Tissue Engineering in conjunction with the 3rd Intʼl Conference on Regenerative
Biomedical, Materials Heraklion, Crete, Greece. June.14-19.2017
Tabata, Y. Biomaterial-based Regenerative Therapy. Frontier of Regenerative Therapy and Research.
Zhejiang Pharmacdeutical College 講義 , Hangzhou, China. April.11-15. 2017
Tabata, Y. Drug Delivery Systems for Tissue Engineering and Regenerative Medicine. Advances in Tissue
Engineering 2017, Houston, USA. September-13.2017
Tabata, Y. Biomaterial design of cell scaffold and drug delivery to realize regenerative therapy. 28th Annual
Conference of the European Society for Biomaterials（ESB）, Athens, Greece. September.4-8.2017.
Tabata, Y. Biomaterials Technology Enables Regenerative Therapy for Patients. 2017 TERMIS-AP
Conference, Nantong, China. September.21-24.2017
Tabata, Y. Frontier of Tissue Engineering Technology to Treat Patients. 上 海 東 方 医 院 講 演 , Shanghai,
China. September.28-29.2017
Tabata, Y. Release Technology of Cell Recruitment Molecules to Induce In Situ Tissue Regeneration Therapy.
International Seminar on Biomaterials and Regenerative Medicine（BioReMed2017）, Timisoara,−53−

Rumania. October.5-8.2017
Tabata, Y. Biomaterials Technology to Realize Regenerative Medicine. 25th POLYCHAR2017 World Forum
On Advanced Materials, Kuala Lumpur, Malaysia. October.9-13.2017
Tabata, Y. Tissue engineering of biomaterials technology to realize regeneration medicine. IMCCB2017 and
AusMedtech2017. Melbourne, Australia, May 24-25, 2017
Tabata, Y.: Delivery Technology of Bio-Signals to Realize Tissue Regeneration. 12thInternational
Symposium on Frontiers in Biomedical Polymer（FBPSʼ17）Seoul, Korea, July 11-14, 2017.
Tabata, Y.: Tissue Regeneration Therapy Based on Biomaterial Technology of Dual Drug Release. 2nd
International Conference on Tissue Engineering and Regenerative Medicine（ICTERM）Vanderbijlpark,
South Africa, July 26-30, 2017.
Tabata, Y. Delivery Technology of Bio-Signals to Realize Tissue Regeneration. The 6th Asian Biomaterials
Congress. Thiruvananthapuram, India, October 25-27, 2017.
Jo, J. Development of Drug Delivery Systems for Genetic Engineering of Stem Cell and Regeneration
Imaging. Seminars at Zhejiang Pharmaceutical College and Zhejiang University, Hangzhou, April 1115, 2017.
Jo, J. and Tabata, Y. Trial on development of imaging technology for regenerative therapy with polymerbased biomaterials. 12th International Symposium on Frontiers in Biomedical Polymers, Seoul, July 1114, 2017.

海外での一般演題
Jo, J., Yoshimoto, Y., and Tabata, Y. Development of nanoparticle-based delivery system for molecularbeacon to visualize the biological function of macrophages. Tissue Engineering and Regenerative
Medicine International Society 2017, Nantong, September 22-24, 2017.
Jo, J., Yoshimoto, Y., and Tabata, Y. Trial on development of nanoparticle-based delivery system formolecular beacon to visualize the biological function of macrophages. 12th International Symposium of
the Institute Network, Tokyo, November 28-29, 2017.
Jo, J., Yoshimoto, Y., and Tabata, Y. Visualization of the biological function of macrophages by thenanoparticle-based intracellular delivery system of molecular beacon. 14th US-Japan Symposium on
Drug Delivery Systems, Maui, December 14-18, 2017
Kanemaru, M., Asai, J., Jo, J-I., Tabata, Y., and Katoh, N. Poly（lactic-co-glycolic acid）（PLGA）
nanoparticles
containing pioglitazone attenuate bleomycin-induced skin fibrosis. the 47th Annual European Society for
Dermatological Research Meeting, Salzburg, Austria, September 27-30, 2017.
Imaizumi, M., Nakamura, R., Nakaegawa, Y., Bayu Tirta Dirja, Tada, Y., Tani, A., Sugino, T., Murono, S.,−54−

Omori, K. Novel regenerative approach for the prevention of vocal fold scarring using biodegradable
gelatin hydrogel with basic fibroblast growth factor（bFGF）. The American Broncho-Esophagological
Association（ABEA）97th Annual Meeting, San Diego, California April 26-28, 2017
Tabei R, Kanazawa H, Fujita J, Tohyama S, Hirano A, Kawaguchi S, Nakajima K, Seki T, Kishino Y, Okada
M, Shimizu H, Kobayashi E, Tabata Y, Fukuda K. Development of a Transplant Injection Device for the
Optimal Distribution and Retention of iPS Cell-Derived Cardiomyocytes. American Heart Association,
Scientific Sessions, Anaheim, CA, November 11-15, 2017.
Nakajima K, Fujita J, Tohyama S, Ohno R, Kanazawa H, Seki T, Kishino Y, Okada M, Kawaguchi S,
Tanosaki S, Someya S, H. Shimizu H, Tabata Y, Kobayashi E, Fukuda K. The regenerative therapy ofhuman induced pluripotent stem cells-derived pure cardiac spheroids with gelatin hydrogel restorescardiac function and has weak arrhythmogenic property in heart failure. European Society ofCardiology, Barcelona, August 26-30, 2017.
Kawaguchi S, Fujita J, Hirano A, Kanazawa H, Tohyama S, Handa N, Okuda S, Hishikawa S, Kunita S, Seki
T, Nakajima K, Tabata Y, Kobayashi E, Shimizu H, Fukuda K. The regenerative therapy with human iPS
cells-derived cardiac spheroids and gelatin hydrogel significantly improves cardiac function and cause
no lethal arrhythmia in a pig model of heart failure. European Society of Cardiology, Barcelona, August26-30, 2017.
Tsumaru S, Masumoto H, Yoshioka M, Yoshizawa K, Kawatou M, Ikuno T, Ikeda T, Tabata Y, Yamashita J.K,
Minatoya K. Transplantation of human iPS Cell-derived Endothelial and Mural Cells Incorporated with
Gelatin Sponge Scaffold Increased the Blood Perfusion in a Murine Hindlimb Ischemia Model. ESC
Congress2017, Barcelona, August 26-30, 2017.
Tsumaru S, Masumoto H, Yoshioka M, Yoshizawa K, Kawatou M, Ikuno T, Ikeda T, Tabata Y, Yamashita J.K,
Minatoya K. Therapeutic potential of human iPS Cell-Derived Endothelial and Mural Cells incorporated
with Gelatin Sponge Scaffold in a Murine Hindlimb Ischemia Model. European Society for Vascular
Surgery 2017, Lyon, September 19-22, 2017.
Hirao S, Masumoto H, Nishio H, Kawatou M, Li Z, Kanemtitsu H, Ueyama K, Yamazaki K, Ikeda T, Tabata
Y, Yamashita J.K, Minatoya K. Poster The therapeutic potential of human iPS cell-derived cardiac tissue
onto a porcine myocardial infarction model. American Heart Association 2017, Anaheim, November 1115, 2017
Tsumaru S, Masumoto H, Yoshioka M, Yoshizawa K, Kawatou M, Ikuno T, Ikeda T, Tabata Y, Yamashita J.K,
Minatoya K. Therapeutic Angiogenesis of human iPS Cell-Derived Endothelial and Mural Cells
incorporated with Gelatin Sponge Scaffold in a Murine Hindlimb Ischemia Model. American Heart
Association 2017, Anaheim, November 11-15, 2017
Nakajima N, Hashimoto S, Sato H, Takahashi K, Akashi Y, Tanaka R, Tabata Y, Terai S. Anti-fibrotic efficacy−55−

of gelatin sheet containing triamcinolone acetonide. The 14th US-Japan Symposium on Drug Delivery
Systems. Maui, Hawaii, December 14-18, 2017

国内でのシンポジウム招待講演
田畑泰彦

見えてきた再生医療実用化のキーポイント−そろそろ本音の話をしよう−．動物再生医療推進協議会（CARM）勉強会、東京、2017 年 1 月 18 日
細胞成長因子を利用した組織再生誘導の現状と今後．第 16 回日本再生医療学会総会、
仙田畑泰彦

台、2017 年 3 月 7-9 日
Tabata, Y. Regeneration Therapy Based on Drug Delivery Technology. International Symposium on Drug
Delivery and Pharmaceutical Sciences: Beyond the History、京都、2017 年 3 月 9-10 日
田畑泰彦

細胞成長因子を利用した組織再生誘導の現状と今後

第 16 回日本再生医療学会総会、
仙台、2017 年 3 月 7-9 日
黒田隆、浅田隆太、猪原登志子、向井久美、宗和隆、後藤公志、田畑泰彦、秋山治彦、松田秀

特発性大腿骨頭壊死症に対する rhFGF-2 を用いた低侵襲再生医療

一第 16 回日本再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日
武元

徹、樺沢勇司、樋口佑輔、田畑泰彦、田村幸彦、青木和広、原田浩之

ラット頭蓋骨欠損部に局部適用した RANKL 結合ペプチド W9 と bFGF よる骨形成促進作用の評価

第 16 回日本再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日
田畑泰彦：高分子技術からみた再生医療の最前線．
Frontier of Regenerative Medicine from the Viewpointof Polymer Technology．第 66 回高分子学会年次大会、幕張、2017 年 5 月 29-31 日
城潤一郎、田畑泰彦

ドラッグデリバリーシステムを用いた再生医療イメージングの重要性

量子科学技術研究開発機構量子イメージング創薬アライアンス「次世代 MRI・造影剤」キックオフ
シンポジウム、東京、2017 年 5 月 23 日
湯川

博、石川

泰彦、馬場

嘉信

量子ドットによる移植幹細胞 in vivo 蛍光イメー

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

ジング
山本

哲也、田畑

雅哉、田畑

泰彦

再生医療のための Drug とその DDS 技術の開発

第 33 回日本 DDS 学会

学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日
城潤一郎、田畑泰彦
ウム 5
田畑泰彦

再生医療のための核酸導入技術

第 38 回日本炎症・再生医学会

シンポジ

組織工学を活用した再生医療（日本再生医療学会合同）、大阪、2017 年 7 月 18-19 日
マテリアルからみた再生医療の最前線- 細胞能力を高める医療の実現 -．第 70 回日本

酸化ストレス学会学術集会、つくば、2017 年 6 月 28-29 日
田畑泰彦

バイオマテリアル技術が支える先端医療と研究．東京大学医科学研究所

−56−

学友会セミ

ナー、東京、2017 年 8 月 23 日
田畑泰彦

DDS 技術を用いた抗線維化治療．バクスター株式会社講演、東京 2017 年 8 月 31 日

田畑泰彦

再生医療の現状をわかりやすく解説する．ライオンズクラブ講演会、神戸、2017 年 9 月

13 日
田畑泰彦

再生医療分野を支えるバイオマテリアル技術とは？．JST-CRDS レクチャー、東京、2017

年 9 月 15 日
田畑泰彦

バイオマテリアルからみたゼラチンの有用性．2017 ライフサイエンスバイオマテリアル研究会、京都、2017 年 10 月 13 日
田畑泰彦

これならわかる「化学の目から再生医療の本質に迫る」．日本化学会秋季事業

第7回

CSJ 化学フェスタ 2017、東京、2017 年 10 月 17-19 日
田畑泰彦

再生医療とは自然治癒力を活用する医療である ―再生治療と再生研究 -（手外科領域への応用を含む）．第 26 回日本形成外科学会基礎学術集会、大阪、2017 年 10 月 19-20 日
田畑泰彦

DDS 技術がカバーする領域は広い−治療、診断、予防とライフサイエンスへの展開−．

岡山大学大学院医歯薬学総合研究科「分子イメージング講義シリーズ」、岡山、2017 年 11 月
25 日

国内での一般演題
田畑泰彦

再生医療における生体材料の役割．基調講演：生体材料を活用した再生医療・ライフサ

イエンスの現状と展望．第 1 回メドジェル
田畑泰彦

ハイドロゲルセミナー、東京 2017 年 1 月 27 日

炎症細胞をあやつるバイオマテリアル技術．医工学フォーラム -2016 年度特別学術講演

会 - 京都、2017 年 2 月 8 日
田畑泰彦

生体機能性高分子―からだを治すポリマー（生物医学研究から先端医療を支える高分子技術）．KIPS 高分子講座、京都、2017 年 2 月 15 日
田畑泰彦

自然治癒力を高めて病気を治す②〜再生医療はここまできている〜．芦屋カレッジ修了

記念講演、芦屋、2017 年 3 月 15 日
田畑泰彦

バイオマテリアルからみた再生医療の最近の進歩と今後．京都コモンズ第 18 回セミナー、京都、2017 年 3 月 29 日
田畑泰彦

3D 知財組織化技術の創薬研究の展開．旭硝子共同研究報告会、横浜 2017 年 4 月 10 日

田畑泰彦

モノづくり技術からみた再生治療と再生研究．横河電機企業講演、東京、2017 年 4 月

17 日
田畑泰彦

細胞能力を高めるためのモノづくり技術 - 再生医療サポートビジネスに向けて -．平成29 年度

再生医療サポートビジネス懇話会、京都、2017 年 4 月 24 日

−57−

田畑泰彦

再生医療ビジネスの現状と将来展望について．持田製薬企業講演、
東京 2017 年 4 月 27 日

田畑泰彦

バイオマテリアルから見た再生医療の世界- 細胞能力を高める先端医療 -．京大東京工化会、東京。2017 年 4 月 28 日
田畑泰彦

バイオマテリアルからみた先端医療の最前線と今後．岡山大学特別講演、岡山、2017 年

5 月 10 日
口腔機能学講座、九州 2017 年 5 月 19 日

田畑泰彦

歯の治療学．九州歯科大学歯学部

田畑泰彦

バイオマテリアルからみた再生治療と再生研究．東レリサーチセンター講演

滋賀、

2017 年 5 月 29 日
田畑泰彦

バイオマテリアルを用いた再生医療．大阪大学歯学部

歯科理工学特別講義、大阪、2017

年 6 月 23 日
田畑泰彦

再生医療の最前線と今後の展望．同志社大学生命医科学講義、京都 2017 年 6 月 30 日

田畑泰彦

材料科学技術からみた再生医療分野とは．ナード研究所

企業講演、大阪 2017 年 7 月

3日
田畑泰彦

体を治す高分子．高分子化学序論、京都、2017 年 7 月 5 日

田畑泰彦

DDS の対象となる Drug について考えてみよう - 日本 DDS 学術集会に際して -．第 33 回

日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日
田畑泰彦

自然治癒力を高めて病気を治す①〜再生医療の実際〜．芦屋カレッジ、芦屋、2017 年 9月 20 日田畑泰彦

細胞を元気にするための細胞環境づくり材料・技術＝再生医療関連サポートビジネス．

「再生医療ビジネスシンポジウム
田畑泰彦

in KRP PartX」、京都、2017 年 9 月 26 日

再生医療に必要不可欠なモノづくり技術．ANJ 新経営者クラブ

11 月例会、東京、2017

年 11 月 6 日
田畑泰彦
年度
田畑泰彦

再生医療とは細胞能力を高める医療 - 細胞環境を作り与えるモノづくり技術 -．
「平成 29
再生医療の全体像を見わたせる分かりやすい解説講座」、京都、2017 年 11 月 9 日
バイオマテリアルを利用した再生治療の現状と課題．
「電子線照射技術セミナー - 再

生医療・滅菌に関する話題提供 -」、福井、2017 年 11 月 22 日
田畑泰彦

生体組織工学をベースとした再生医療．京都府立医科大学眼科講義、京都、2017 年 11月 29 日山本雅哉、田畑泰彦

軟骨組織のタイプ判別法としてのラマン分光法に関する研究

第 16 回日本

再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日
戸部賢、鈴木敏之、小杉謙介、田畑泰彦、齋藤繁

リドカイン徐放シートの臨床応用と安全性の確認、第 16 回日本再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日

−58−

高橋

克、喜早ほのか、斉藤和幸、東郷由弥子、塚本容子、三島清香、杉並亜希子、原田英光、田畑泰彦、別所和久

分子標的治療による欠損歯の再生

第 16 回日本再生医療学会総会、仙台、

2017 年 3 月 7-9 日
村谷誠司、山本雅哉、狩野光伸、田畑泰彦

糖応答性ハイドロゲルを用いた分岐型血管様構造の作製、第 16 回日本再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日
田村周久、黒田泰輔、福田健太郎、冨田篤志、田畑泰彦、笠嶋快周

ゼラチンマイクロスフィアとウマ間葉系幹細胞を用いて作製した細胞凝集体に関する検討

第 16 回日本再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日
PLGA ナノ粒子を用いた血小板への薬剤導入と薬剤放出

明石祐典、城潤一郎、田畑泰彦

第 16 回

日本再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日
鈴木涼介、河合勝也、鈴木茂彦、田畑泰彦

新規創傷治癒促進材料シルクエラスチンの菌増殖抑制

効果における作用機序解析、第 16 回日本再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日
武元

徹、樺沢

勇司、樋口

佑輔、田畑

泰彦、青木

和弘、田村

幸彦、原田

浩之

ラット

頭蓋骨欠損部に局所適用した RANKL 結合ペプチド W9 と bFGF による骨形成促進作用の評価
第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日
田中

絢香、中村

仁美、田畑

泰彦、藤森

由香、熊澤

恵一、木村

正

ヒト凍結融解卵巣組

織移植片における生体分解性ゼラチンハイドロゲルを用いた basic fibroblast growth factor（bFGF）徐放の効果
升本

英利、南方

和夫、田畑

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

謙二、西尾

泰彦、湊谷

博臣、山本

謙司

による心筋再生治療の 2 治験例
山田

啓之、羽藤

直人、田畑

雅哉、大村

友博、横出

正之、清水

章、松原

塩基性線維芽細胞増殖因子含有ゼラチンハイドロゲルシート
第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

泰彦

徐放化栄養因子を用いた鼓膜再生治療の検討

第 33 回日

本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日
中島

尚、橋本
典、田畑

泰彦、寺井

裕樹、上村
崇二

顕也、佐藤

祐一、若槻

華子、宮田

昌幸、明石

祐

トリアムシノロンアセトニド内包化ゼラチンシートの効果の検第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

証
田中

哲、佐藤

聡一、松下
泰彦、黒田

雄彦、宮地

良祐

伸晃、茨木

一行、西田

京平、荒木

大輔、神崎

至幸、田畑

マウス変形性関節症モデルに対するシンバスタチン含有ゼラチンハイドロ

ゲル関節内投与による関節症進行抑制効果

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7

月 6-7 日金丸

麻衣、城潤一郎、浅井

純、加藤

則人、田畑

泰彦

PPAR- γ刺激薬徐放性ナノ粒子による強皮症の局所治療：ブレオマイシン誘発強皮症モデルマウスを用いた試み
DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日−59−

第 33 回日本

吉増

達也、木下
由美、尾浦

貴裕、田畑
正二、西村

泰彦、山本
好晴

雅哉、川後

光正、平井

慶充、大橋

拓矢、矢田

徐放化 basic-FGF 製剤の胸腔内投与による肺気腫の再生医療

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日
泰彦

マ ク ロ フ ァ ー ジ 動 員 因 子 と し て の retinoic acid 導 入lysophosphatidyl choline の機能評価

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7

義村

耕 平、 吉 崎

舟 洋、 田 畑日小林

香央里、湯川
畑

博、村田

泰彦、馬場

嘉信

イパーサーミア効果

勇樹、城潤一郎、小野島

大介、山本

雅哉、石川

哲也、田

量子・磁気ナノハイブリッド粒子による幹細胞イメージングおよびハ
第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

城潤一郎、明石祐典、田畑泰彦、乳酸グリコール酸共重合体ナノ粒子を用いた血小板ハイブリット
ドラッグデリバリーシステムの構築
城潤一郎、明石祐典、田畑泰彦
リーシステムの構築
城潤一郎、田畑泰彦
技術の開発

第 66 回高分子学会年次大会、千葉、2017 年 5 月 29-31 日

高分子ナノ粒子による血小板をキャリアとするドラッグデリバ

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

マクロファージの生物機能イメージングのための高分子系バイオマテリアル

第 46 回医用高分子シンポジウム、東京、2017 年 7 月 24-25 日

田畑泰彦、明石祐典、城潤一郎

高分子ミセルと血小板を利用した抗癌剤の癌組織ターゲティング

公益財団法人 日本化学繊維研究所 第 75 回講演会、京都、2017 年 11 月 15 日
城潤一郎、田畑泰彦

高分子造影剤を用いた血管新生の磁気共鳴イメージング

第 7 回 DDS 再生医療研究会、東京、2017 年 12 月 23 日
村上隆英、山下幸大、吉澤恵子、村田勇樹、坂井義治、田畑泰彦 ICG 含有ナノ粒子を用いた癌転移リンパ節のイメージング

第 33 回 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

村上隆英、山下幸大、土黒一郎、坂井義治、田畑泰彦
レー型癒着防止材

第 33 回 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

村田 勇樹、城 潤一郎、田畑 泰彦のイメージング

生体付着性ナノ微粒子による液状・スプ

量子ドット含有ゼラチンハイドロゲルナノ粒子による酵素反応

第 16 回日本再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日

小林 香央里、湯川 博、村田 勇樹、城 潤一郎、小野島 大介、山本 雅哉、石川 哲也、田畑 泰彦、馬場 嘉信

量子・磁気ナノハイブリッド材料を用いた幹細胞イメージングおよびハイパーサーミ

ア効果

第 16 回日本再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日

小林 香央里、湯川 博、村田 勇樹、城 潤一郎、小野島 大介、山本 雅哉、石川 哲也、田畑 泰彦、馬場 嘉信
果

量子・磁気ナノハイブリッド粒子を用いた幹細胞イメージング・ハイパーサーミア効日本化学会第 97 春季年会、横浜、2017 年 3 月 16-19 日

村田 勇樹、城 潤一郎、田畑 泰彦
製

量子ドットを用いた細胞内酵素反応イメージングプローブの作

日本分子イメージング学会第 12 回学会総会・学術総会、横浜、2017 年 5 月 25-26 日−60−

村田 勇樹、城 潤一郎、田畑 泰彦
ジングプローブの作製

量子ドット蛍光スイッチングを利用した細胞内酵素反応イメー

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

小林 香央里、湯川 博、村田 勇樹、城 潤一郎、小野島 大介、山本 雅哉、石川 哲也、田畑 泰彦、馬場 嘉信

量子・磁気ハイブリッド粒子による幹細胞イメージングおよびハイパーサーミア効果

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日
村上 隆英、山下 幸大、村田 勇樹、坂井 義治、田畑 泰彦
節のイメージング

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

村田 勇樹、城 潤一郎、田畑 泰彦
グ試薬のデザイン

ICG 含有ナノ粒子を用いた癌転移リンパ細胞死可視化のための量子ドットを用いた酵素反応イメージン

第 38 回日本炎症・再生医学会、大阪、2017 年 7 月 18-19 日

村田勇樹、城 潤一郎、田畑 泰彦

細胞の生物機能可視化のためのモレキュラービーコンによる細胞内 mRNA のイメージング

日本バイオマテリアル学会第 12 回関西若手研究発表会、奈良、2017 年 8 月 31 日
村田勇樹、城 潤一郎、田畑 泰彦
チンナノ粒子の作製
成田萌、城細胞の生物機能可視化のためのモレキュラービーコン内包ゼラ

第 39 回日本バイオマテリアル学会大会、東京、2017 年 11 月 20-21 日

潤一郎、山本雅哉、田畑

グリコールハイドロゲルの作製
成田

萌、田畑

泰彦

泰彦

ホストゲスト相互作用を利用したポリエチレン

第 66 回高分子学会年次大会、幕張、2017 年 5 月 29-31 日

ナノパターン基材上での間葉系幹細胞の増殖と抗炎症サイトカイン分泌第 39 回日本バイオマテリアル学会大会、東京、2017 年 11 月 20-21 日
田中隆介、Kim Yanghee、田畑泰彦
ルの作製

単球動員作用をもつ難水溶性薬剤を徐放可能なフィブリンゲ

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

田中隆介、Kim Yanghee、田畑泰彦

組織再生のための単球遊走薬物徐放システムを組み込んだフィブリンゲルの調製と抗炎症性マクロファージ分化作用

第 38 回日本炎症・再生医学会、大阪、2017 年 7 月 18-19 日
田中隆介、田畑泰彦

疎水性薬剤徐放化フィブリンハイドロゲルによる抗炎症性マクロファージ動員システムの作製

日本バイオマテリアル学会関西ブロック 第 12 回若手研究発表会、奈良、2017 年 8 月 31 日
田中隆介、田畑泰彦
ゲルの作製

抗炎症性マクロファージ動員のための疎水性薬剤徐放化フィブリンハイドロ

第 39 回日本バイオマテリアル学会大会、東京、2017 年 11 月 20-21 日

鷲尾絢子、手嶋浩貴、横田兼欣、北村知昭、田畑泰彦
ラス―ゼラチンスポンジの作製と評価

根尖歯周組織の再生誘導に用いるバイオガ

第 39 回日本バイオマテリアル学会大会、東京、2017

年 11 月 20-21 日
Hsu, C.J., Jo, J.Ichiro., Sakuma, M., Tabata, Y. Preparation of macrophages genetically engineered withmRNA of interleukin-10. 33th Annual Meeting of the Japan Society of Drug Delivery System, Kyoto,−61−

July 6-7, 2017
Hsu, C.J., Jo, J. Ichiro., Sakuma, M., Tabata, Y. Anti-inflammatory cytokine secretion of engineered
macrophages with messenger RNA delivery. The 38th Annual Meeting of the Japan Society of
Inflammation and Regeneration, Osaka, July 18-19, 2017
Hsu, C.J., Jo, J. Ichiro., Sakuma, M., Tabata, Y. Prolonged secretion of IL-10 by transfected macrophages
with cationized gelatin nanospheres incorporating IL-10 mRNA. Symposium 2017 of The JapaneseSociety for Biomaterials, Tokyo, November 20-21, 2017
吉崎舟洋、義村耕平、田畑泰彦
ジ誘導機能の評価
許retinoic acid 導入 lysophosphatidyl choline の創傷治癒マクロファー

第 38 回日本炎症・再生医学会、大阪、2017 年 7 月 18-19 日

峻睿、田畑泰彦、城潤一郎、佐久間恵
ジの抗炎症性サイトカインの分泌

メッセンジャー RNA を用いて改変したマクロファー

第 38 回日本炎症・再生医学会、大阪、2017 年 7 月 18-19日
城潤一郎、明石祐典、田畑泰彦

第 38 回日本炎症・再生医学会、大阪、2017 年 7 月 18-19 日

リーシステムの構築
湯川

高分子ナノ粒子を用いた血小板をキャリアとするドラッグデリバ

博、石川哲也、田畑泰彦、馬場嘉信

最先端量子技術に基づく肝不全モデルマウス内移植幹細胞 in vivo 蛍光リアルタイムイメージング診断

第 38 回日本炎症・再生医学会、大阪、2017

年 7 月 18-19 日
百鳥直樹、田中隆介、田畑泰彦

pioglitazone 徐放化粒子の作製とマクロファージへの作用

日本バ

イオマテリアル学会関西ブロック 第 12 回若手研究発表会、奈良、2017 年 8 月 31 日
百鳥直樹、田中隆介、田畑泰彦
製

マクロファージに作用する 2 種類の疎水性薬物の徐放化材料の作

第 39 回日本バイオマテリアル学会大会、東京、2017 年 11 月 20-21 日

升本 英利、南方 謙二、西尾 博臣、山本 雅哉、大村 友博、横出 正之、清水 章、松原 和夫、田畑 泰
彦、坂田 隆造、湊谷 謙司．塩基性線維芽細胞増殖因子含有ゼラチンハイドロゲルシートによる心筋再生治療の 2 治験例

第 33 回日本 DDS 学会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日

西尾 博臣、升本 英利、南方 謙二、熊谷 基之、山本 雅哉、大村 友博、横出 正之、清水 章、松原 和
夫、田畑 泰彦、湊谷 謙司．虚血性心疾患患者に対する bFGF 含有ゼラチンハイドロゲルシート
移植の安全性と有効性

第 7 回 DDS 再生医療研究会、東京、2017 年 12 月 23 日

中島尚、橋本哲、上村顕也、佐藤祐一、若槻華子、宮田昌幸、明石祐典、田畑泰彦、寺井崇二
リアムシノロンアセトニド徐放化ゼラチンハイドロゲルシートの効果の検証

ト第 16 回再生医療学会総会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日
中島尚、橋本哲、佐藤
寺井崇二

裕樹、上村顕也、佐藤祐一、若槻華子、宮田昌幸、明石祐典、田畑泰彦、トリアムシノロンアセトニド内包化ゼラチンシートの効果の検証

DDS 学会学術総会、京都、2017 年 7 月 6-7 日−62−

第 33 回日本

吉増達也、木下貴裕、田畑泰彦、山本雅哉、川後光正、平井慶充、大橋拓矢、矢田由美、尾浦正二、
西村好晴

徐放化 basic-FGF 製剤の胸腔内投与による肺気腫の再生医療会学術集会、京都、2017 年 7 月 6-7 日−63−

第 33 回日本 DDS 学

再生組織構築研究部門
Department of Regeneration Science and Engineering

再生増殖制御学分野
Laboratory of Tissue Stem Cell Biology
教

授

瀬原

淳子

Prof.

Atsuko Sehara -Fujisawa

助

教

飯田

敦夫

Assist. Prof.

Atsuo Iida

助

教

佐藤

文規

Assist. Prof.

Fuminori Sato

私たちのグループでは、骨格筋を中心に、その発生・再生機構を研究してきた。しかし、近年はそれに加えて、骨格筋萎縮の問題にも取り組んでいるので、本年度はそれに関して報告したい。
地球上の全ての生物が共有する主たる環境因子に “ 時間 ” と ” 重力 ” がある。” 時間 ” に関しては進化・発生・老化との関連から研究も盛んであり、多くの科学的知見の蓄積がある。iPS 細胞のよ
うに、ある意味時間を人為的に巻き戻すことすら可能となっている。一方、重力に関しては私たち
人間のみならず全ての生物が事実上終生その影響下にあるにも関わらず科学的知見の蓄積に乏しい。その理由は、重力の影響を長期的に除去することは地球上では不可能であり、現時点では地球を離れ、宇宙空間へ飛び出すしか方法がないからだ。現在、地球の重力圏を離れ長期的に微重力環境に滞在することが可能なのは唯一、国際宇宙ステーション ISS だけである。ISS には日本実験棟「きぼう」があり、そこでは宇宙環境を対象とした様々な研究が実施されている（http://www.jaxa.jp/
projects/iss_human/kibo/index_j.html）。今は半ば常識になっているが、重力負荷もまた骨格筋維持の重要な要因であることは、1970 年ソユーズ 9 号で 18 日間宇宙に滞在した宇宙飛行士に著しい筋力低下と筋萎縮が見られたことなどから、初めて示唆されたものである。一方、骨格筋活動量低下によって引き起こされる筋萎縮は廃用性筋萎縮と呼ばれ、骨折によるギブス固定などによって生じる筋萎縮などがその典型であり、筋肉を使えるようになれば回復する。宇宙滞在に起因する筋萎縮は、
この廃用性筋萎縮に類似すると考えられている。これは、ISS 内での運動負荷による筋萎縮の顕著な軽減や、廃用性筋萎縮のマーカー遺伝子とされるユビキチン・プロテアソーム系遺伝子の発現上昇、さらには地球帰還後のリハビリテーションにより回復する可塑的な筋萎縮であること、などによる。
しかしそもそも、重力負荷を受けないことによる筋萎縮は、どこまで運動負荷を受けないことによる廃用性筋萎縮と共通性があり、また異なるのだろうか？

私たちのひとつの疑問はそこにある。現在、筋萎縮予防策として宇宙飛行士は ISS において毎日 2 時間程度の運動を行っているが、運動していても、長期宇宙滞在は 15％前後の筋量減少とそれに伴う筋力低下や代謝の変化をもたらす。そして、ミオシン重鎖で区別される筋繊維のタイプが、I 型のミオシン重鎖を持つ遅筋タイプ
から、I/IIa 型、IIa 型を持つ速筋タイプへと変化することがヒトでも確認され、これは長期寝たきりによる変化に類似するものであるという。これは、重力負荷と運動負荷のかかる筋繊維の違いだけ
でなく、これらの負荷が関わる骨格筋維持の仕組みの違いを反映していると考えられる。さらに、−64−

宇宙滞在の、血液循環や神経系への影響も明らかになってきた今、神経支配を受け、血管に囲まれた骨格筋の変化は、それらの機能変化と密接に関わっている可能性がある。加齢・癌などの疾病に伴う不可逆に見える筋萎縮についての知見が乏しいのと同様、宇宙での筋萎縮メカニズムは未知な
ところが多いのである。
そのような背景のもと、私たちの研究グループは宇宙滞在による骨格筋萎縮メカニズムの解明を目的として、小型魚類であるゼブラフィッシュを用いた 2 度の ISS 宇宙滞在実験（Zebrafish Muscle,
Zebrafish Muscle2）を実施した。その経過を報告したい。宇宙滞在による骨格筋萎縮研究の対象動物として水棲生物であるゼブラフィッシュを選択したのは、主に以下のような理由からである。
A. 水棲生物に関して微重力環境下における安定的長期飼育の実績がある
B. 小型動物ゆえに軌道上で固定操作などが可能で、ある程度のサンプル数を確保できる
C. 骨格筋の基本構造がヒトやマウスと同じで、脊椎モデル生物として確立されているA に関して、意外にも水棲生物を用いた宇宙滞在実験の歴史は古く、特に日本が独自に開発した水棲生物実験装置（AQH）は、世界的にも高い評価を得ている。宇宙メダカが飼育されていたのもこの装置で、より安定的な飼育を目的とした開発が続けられてきた。B は、最も重要な要素と言える。
これまでの個体を扱った研究の多くは、地上に帰還後に固定・サンプリングしたものを “ 宇宙滞在 ”として解析してきた。しかし、軌道上で何が起こっているのかを知るためには、軌道上での筋萎縮の確認と遺伝子・タンパク質発現の評価が必要である。サンプル数確保の重要性は言うまでもない。
C に関して、ゼブラフィッシュは遺伝子データベースが充実しており、変異体 / トランスジェニッ
クライブラリーも豊富である。ゲノム編集技術の発展により、逆遺伝学的実験手法を用いた研究も容易になり、創薬分野では化合物スクリーニングなどにも用いられ、ニーズの高いモデル生物となっている。ここまで水棲生物であるゼブラフィッシュを用いることの利点ばかりを述べてきたが、実は宇宙実験の実施にあたっては大きな疑問があった。それは地上においても浮力を利用し水中に浮かんでいる（宇宙遊泳に似ている？）ゼブラフィッシュの骨格筋も、ヒトと同様に宇宙滞在
によって本当に萎縮するのだろうかという根本的な疑問である。さらには、そもそも宇宙滞在による筋萎縮と類似するとされる廃用性筋萎縮はゼブラフィッシュにも起こり得るのかという疑問である。前者は宇宙滞在実験の結果が得られるまでは知りようがないが、後者に関しては運動量を減らすことによって確認できることから、予備実験としてゼブラフィッシュの運動抑制実験を実施した。その結果、ゼブラフィッシュにおいても廃用性筋萎縮と類似の遺伝子発現変化がみられることが確認され、いよいよ宇宙実験を実施できる運びとなった。
宇宙滞在実験は、次世代シーケンサー用いたトランスクリプトーム解析を中心とし、実施にあたり地上帰還後も含めた経時的なサンプリングを計画した。これは長期滞在による反応だけではな
く、初期反応、微重力環境への適応、地上帰還後の反応を知りたかったからである。多くの宇宙滞在実験が、ある一点でのサンプリングや帰還後のサンプリングを実施していたことからもこの点を重視した。実際にはカザフスタンのバイコヌール宇宙基地から 6 週齢のゼブラフィッシュ 18 匹を打ち上げ、全個体を無事に ISS へ送り届けることに成功した。サンプリングに関しては、微重力環
境 2 日目（6 匹）、5 週目（6 匹）、さらにはおよそ 6 週間の宇宙滞在後の地上帰還後 2 日目（3 匹）、
5 週目（3 匹）が計画された。

−65−

宇宙滞在による筋萎縮の廃用性筋萎縮との類似性や差異を検討する上で、運動量を評価する必要がある。陸生動物モデルを宇宙実験で使う場合、歩くことが困難なため、その運動量減少に起因す
る廃用性萎縮を考慮せねばならない。宇宙滞在に伴うゼブラフィッシュの運動量の変化とともに、その経時経過を調べることにより、彼らが微重力環境にどのように適応していくのかを調べた。多くの魚には光に背を向けて泳ぐ背光性がある。宇宙滞在実験ではこの性質を利用し、安定した飼育を可能としている。平衡感覚は基本的に前庭器官がその役割を担うが、微重力環境下では前庭器官
は機能しなくなるため、魚類は視覚情報を頼りに上下を認識するようになる。そのため、ISS 内では水槽上方に LED 照明を設置し、さらに水槽下方から給餌を行うことによって暫定的な上下を設定している。ISS・地上コントロール飼育とも定期的に動画を撮影し、これを用いて運動距離・速度を測定し、運動の量と質を評価した。その結果、ゼブラフィッシュは高い適応能力を示し、ISS
滞在数日後には地上コントロールと区別がつかなくなるほど上手に泳ぐ様子が確認された。驚いた
ことに、地上コントロールに比較して、遊泳距離、速度ともに有意な差は認められず、運動量には変化がないことが明らかとなった。しかし、詳細は省略するが動画の解析から地上での姿勢制御が宇宙では観察されなくなり、遊泳姿勢に質的な変化が生ずることを見出した。
そして、宇宙滞在 5 週目のゼブラフィッシュ切片サンプルを測定し、筋萎縮の有無を調べた。その結果、水棲生物ゼブラフィッシュにおいても筋萎縮が確認され、特に背側の骨格筋の萎縮が顕著である傾向を認めた。この結果から、水中に棲むゼブラフィッシュも陸生のヒトなどと同様の重力依存的な骨格筋維持機構を備えていることがわかった。では、そのメカニズムはどのようなものだ
ろうか。宇宙滞在に伴って変動する遺伝子が多数確認され、その多くは極めて興味深い機能を持つものであった。前述した廃用性筋萎縮を模擬した運動抑制ゼブラフィッシュ骨格筋のトランスクリ
プトームとは必ずしも一致せず、逆の変動を示す遺伝子も多数見出されたことから、単純に廃用性
筋萎縮に類似した筋萎縮ではないと推察される。また、これまで宇宙滞在によって発現量が変化することが報告されている遺伝子の中には地上帰還後 2 日目に同様の発現変動が見られるものもあり、現在、宇宙滞在時・地上帰還後の遺伝子発現プロファイルを詳細に比較・検討しているところである。
ここまでの実験方法は、実は一つの大きな問題点を含んでいる。それは、宇宙滞在における微重力環境と宇宙放射線の影響を区別して考慮できていないという点である。つまり、2014 年に実施したゼブラフィッシュ長期宇宙滞在実験から得られた結果は、「宇宙滞在＝微重力環境」ではなく、少なくとも「宇宙滞在＝微重力環境＋宇宙放射線」の影響ということになる。近年、宇宙滞在による宇宙放射線被ばくを対象とした多くの研究がされており、生体に及ぼす様々な影響が報告されている。骨格筋を対象とした宇宙実験は、宇宙滞在による筋萎縮が運動によって顕著に抑制されることもあり、どうしても微重力環境の影響を中心に議論されがちである。しかし、火星探査など人類がこれまでに経験したことのない長期宇宙滞在に関しては、宇宙放射線の影響も注目すべきなのである。そこで、宇宙滞在実験 “Zebrafish Muscle” を模擬した低線量γ線照射実験を実施した。その結果、期間を通して有意に発現変動する遺伝子が数多く見られ、宇宙滞在による発現変動遺伝子と同様の発現変動を示す遺伝子が多数確認された。より詳細な解析を進めるためには、宇宙放射線の影
響がない微重力環境が必要となるが、宇宙放射線の影響を除外した環境下で長期の微重力環境を設−66−

定することは現時点では不可能となっている。しかし逆に、宇宙放射線に等しく暴露されている状況下で人工的 1G 環境を作り出すことにより、詳細に微重力環境依存的な影響を調べることは可能となっている。我々のグループは、ISS 内で人工的 1G 環境を使用した実験 “Zebrafish Muscle 2” を行う機会を得た（2017 年 12 月）。“Zebrafish Muscle”、“Zebrafish Muscle 2” の結果を合わせて検討することによって初めて、微重力環境依存的な影響が明らかにできるだろう。
宇宙滞在による骨格筋萎縮は一般に広く知られ、今や古典的な研究テーマと思われているが、実はそのメカニズムは未解明である。幸運なことに私たちのグループはゼブラフィッシュを用いた宇宙滞在実験を実施するきわめて貴重な機会を得た。この宇宙滞在実験に関して多大なご協力をいた
だいた皆様に、この場をお借りして感謝の意を表したい。本研究は主に科研費の助成（15H05938（瀬原）,（C）15K11917（佐藤））を受けておこなったものである。

When we have to immobilize a broken bone in a cast or need to be on extended bed rest, we experience a
rapid decrease in the mass and strength of skeletal muscle. This type of muscle wasting, called as disusemuscle atrophy, is reversed in daily life, and promoted by exercise. In contrast, gradual and generalized lossof skeletal muscle mass and function in sarcopenia, an age-related syndrome, and in disease-related cachexia
seriously affects quality of life because it is irreversible to date. The severe muscle atrophy is also caused byneurogenic diseases and injuries such as amyotrophic lateral sclerosis and spinal cord injury because thecommand center or the neural circuit of exercise is affected in these cases. We carried out a project named“Zebrafish Muscle”. A key question of this project is whether skeletal muscle atrophy also occurs in adultzebrafish, tropical fresh water fish, under microgravity. Young adult zebrafish were launched successfully to
the International Space Station for 5 weeks. As a result, we found skeletal muscle atrophy of fish during
staying in space. We will elucidate mechanisms for muscle atrophy in space for the first time by comparing
transcriptome data of skeletal muscle during stay in space and after return to the earth with those on the earth.

List of Publications
Naitoh, H., Suganuma, Y., Ueda, Y., Sato, T., Hiramuki, Y., Fujisawa-Sehara, A., Taketani, S. and Araki,
M.（2017）. Upregulation of matrix metalloproteinase triggers transdifferentiation of retinal pigmented
epithelial cells in Xenopus laevis: A link between inflammatory response and regeneration.
Developmental Neurobiology. 77（9）, 1086-1100
Tsumagari, K., Shirakabe, K., Ogura, M., Sato, F., Ishihama, Y. and Sehara-Fujisawa, A.（2017）. Secretome
analysis to elucidate metalloprotease-dependent ectodomain shedding of glycoproteins during neuronaldifferentiation. Genes to Cells. 22, 237-244.

−67−

List of Presentations
招待講演（海外）
Atsuko Sehara-Fujisawa，Lessons from Space: Studies on Skeletal Muscle Regeneration and Atrophy，Lecture in Philipps-University Marburg, Marburg, Germany, March 14, 2017.

一般演題（海外）
Kamezaki, A., Sato, F., Aoki, K., Asakawa, K., Kawakami, K. and Sehara-Fujisawa, A. Live cell imaging andproteomic approaches shed light on novel aspects of ectodomain shedding in developing neurons. Joint
Meeting of German and Japanese Society of Developmental Biologists 2017, Kiel, Germany, March 16,
2017.

招待講演（国内）
瀬原淳子、宇宙科学から探る筋萎縮機構、第 9 回分子骨格筋代謝研究会、京都、2017 年 7 月 17 日
Atsuko Sehara-Fujisawa, Visualization of the Ectodomain Shedding of Neuregulin/Glial Growth Facto, 第 40回日本神経科学大会、千葉、2017 年 7 月 22 日
瀬原淳子、筋維持・萎縮機構の研究：宇宙から学ぶこと、宇宙科学談話会、相模原、2017 年 9 月 6日
飯田敦夫、モデル生物を使う助教がユニーク生物の研究を発案し、自分好みの研究会まで立ち上げた経緯と現状、第 42 回日本比較内分泌学会大会、奈良、2017 年 11 月 17 日
Atsuko Sehara-Fujisawa, Studies on skeletal. Muscle regeneration and atrophy? What zebrafish experienced
in a space tour、第 12 回研究所ネットワーク国際シンポジウム、東京、2017 年 11 月 28 日
瀬原淳子、筋維持・萎縮機構の研究：宇宙から学ぶこと、第 6 回実験動物科学シンポジウム - 宇宙における動物実験 -、つくば、2017 年 12 月 1 日

一般演題（国内）
Sato, F., Minyong, C., Wang, Z., Iwase, M., Uchida, S., Sakimura, T., Kono, Y., Shirakawa, M., Tanigaki, F.,
Chatani, M., Kudo, A., Takahashi, A., Kobayashi, J., Imamura, K., Horiuchi, T., Suzuki, Y., Sugano, S.,
Koichi, K. and Sehara-Fujisawa, A. What Zebrafish Experienced on a Space Tour、International
Symposium on Living in Space 2017、東京、2017 年 3 月 9 日
Arai, H., Sato, F., Yamamoto, T., Kiyonari, H. and Sehara-Fujisawa, A. Involovement of Adam 19 in the fatedecision of cadiac neural crest cells. Auunal Meeting of the Japanese Society of Development
Biologists、東京 , 2017 年 5 月 10-11 日 .
Kuriki, M., Sehara-Fujisawa, A. and Sato, F.. Roles of a transcription factor 19A in the ossification of−68−

sternum. Auunal Meeting of the Japanese Society of Development Biologists、東京、2017 年 5 月 10-11
日.
Tabuchi, M., Kamezaki, A., Sato, F., Aoki, K., Asakawa, K., Kawakami, K. and Sehara-Fujisaw, A.
Visualization of Neuregulin 1 ectodomain shedding in motor neurons in zebrafish. Auunal Meeting of
the Japanese Society of Development Biologists、東京、2017 年 5 月 10-11 日 .
飯田敦夫、グーデア科胎生魚 Xenotoca eiseni の臀鰭の左右非対称構造、日本動物学会近畿支部研究
発表会、神戸、2017 年 5 月 13 日
曽我部舞奈、多光子顕微鏡を用いたライブイメージング技術の限界突破、第 69 回日本細胞生物学会大会、仙台、2017 年 6 月 15 日
飯田敦夫、小型魚類ゼブラフィッシュを使った発生機構の研究、次世代生命科学の研究会、福岡、
2017 年 7 月 13 日
Choi Minyong、水棲生物を使った研究、「宇宙に生きる」若手夏合宿、松本、2017 年 8 月 22 日
Maina Sogabe, Break the Limit of Live Imaging Technology using sparse modeling, International Meeting on“High-Dimensional Data-Driven Science”（HD3-2017）、京都、2017 年 9 月 12 日
佐藤文規、Choi Minyong、王梓，岩瀬海里、今村聖実、堀内映美、内田智子、小林純也、高橋昭久、
菅野純夫、鈴木穣、川上浩一、瀬原淳子、宇宙滞在が骨格筋に及ぼす影響―重力負荷減少だけ
ではなさそう？、日本宇宙生物科学会第 31 回大会、前橋、2017 年 9 月 21 日

−69−

再生組織構築研究部門
Department of Regeneration Science and Engineering

再生免疫学分野
Laboratory of Immunology
教

Prof.

Hiroshi Kawamoto

正輝

Assoc. Prof.

Masaki Miyazaki

喬子

Assist. Prof.

Kyoko Masuda

授

河本

宏

准教授

宮崎

助

増田

教

造血においては多能造血幹細胞から順次分化能が限定されていき、いろいろの系列の単能前駆細胞が生成する。我々の研究室は、この分化能限定過程において、前駆細胞の運命を振り分ける分子機構を解析することを目指している。造血過程の全体を研究対象としているが、中でも T 細胞に至る過程に比重を置いて研究を進めている。また、胸腺上皮細胞の分化過程の研究も行っている。一方、再生した T 細胞を用いた免疫細胞療法の開発も進めている。
再生免疫細胞療法は、他家移植の系での臨床応用を考えている。そのためには、再生した細胞が免疫学的に拒絶をされないことが重要になる。2017 年度はこの問題に関する成果が得られたので、以下に紹介する。
1）iPS 細胞から再生した細胞に対して NK 細胞が引き起こす免疫反応の解明とその制御法の開発
再生医療分野では、現在、質の良い iPS 細胞をつくってそれを多くの患者に使うという戦略（iPS
細胞ストック事業）が iPS 細胞研究センターを中心にして進められている。白血球の血液型である
HLA 遺伝子を、父方由来と母方由来の 2 セットについて同一（HLA- ホモ）である人から iPS 細胞を作製すると、片方だけ同じセットを持つ人（HLA- ヘテロ）に再生した組織を移植した場合に、拒絶反応が起こりにくいと期待される。従って iPS ストック事業では、HLA- ホモの iPS 細胞株のラインアップの備蓄が進められている。現在 HLA ハプロタイプの頻度の多い順に HLA- ホモ株が 2種類配布されており、この 2 種類で日本人の 24％がカバーできる。ただし、このようにホモ - ヘテ
ロ移植の場合でも、免疫系による拒絶反応を完全に回避するのは難しいと考えられる。免疫学的問
題点がいくつかある中で、今回は、NK（ナチュラルキラー）細胞が起こしうる免疫反応について調べた。NK 細胞は、HLA の中の HLA-C という分子を出していない細胞を殺傷するという特性を持っており、HLA-C は、HLA-C1 型と、HLA-C2 型の 2 型に分けられる。
今回の研究では、仮想の移植細胞として、HLA- ホモで HLA-C が C1/C1 型の iPS 細胞から T 細胞
あるいは血管内皮細胞を再生した。仮想の患者として、HLA- ヘテロかつ C1 型と C2 型の両方の
HLA-C を有する健常人から NK 細胞を採取し、再生細胞を殺傷するかどうかを調べた。結果として、NK 細胞が再生細胞を殺傷することが明らかになった（図 1）。つまり、この組み合わせで移植を行うと、拒絶反応が起こる可能性を示している。NK 細胞は、再生細胞が C2 型の HLA-C を出していないことを感知して攻撃していた。そこで、再生細胞が C2 型の HLA-C を出すように iPS 細胞−70−

に遺伝子改変を加えた。すると、NK 細胞による殺傷が起こらなくなった。
NK 細胞による攻撃が起こりうる組み合わせは、iPS 細胞株によって異なるが、iPS ストック事業
で総じてみると 30％の頻度で起こると予測でき、それらのケースでは、移植後により注意深い経過観察が必要と考えられる。また、HLA 分子を導入する方法は、iPS 細胞を用いた再生医療の中で起こりうる移植片の拒絶反応を軽減させるのに役立つと期待できる。

Fig. 1 NK cells from a KIR-ligand mismatched HLA-hetero person exerted
cytotoxicity against regenerated tissue derived from HLA haplotypehomozygous iPS cells based on missing-self recognition, but suchcytotoxicity was cancelled when missing HLA-C2 gene was overexpressed in the regenerated cells.

The major aim of our laboratory is to elucidate the molecular mechanisms that regulate cell fate decisions
in the process of lineage restriction from multipotent hematopoietic stem cells to unipotent progenitors.
Among various events occurring during hematopoiesis, we are mainly focusing on the process towards the
production of T cells. We are also studying developmental process of thymic epithelial cells. In parallel withthese basic subjects, we are also committed to the research to apply culture method for clinical settings,
where we focus on the regeneration of immune cells that are potentially useful in immune cell therapy against
cancer.
In 2017, we published one paper that concerns an issue whether regenerated cells are successfully graftedor not in allogeneic transplantation setting, focusing on NK cell-mediated immune reaction.

−71−1）Clinical consideration in transplantation of regenerated tissue derived from HLA haplotypehomozygous iPS cells: NK cell alloreactivity against KIR ligand-mismatched HLA-haploidenticaltissueHLA haplotype-homozygous（HLA-homo）iPSCs are being prepared, to be used for allogeneictransplantation of regenerated tissue into recipients carrying an identical haplotype in one of the alleles（HLA-hetero）. However, it remains unaddressed whether NK cells respond to these regenerated cells.
HLA-C allotypes, known to serve as major ligands for inhibitory receptors of NK cells, can be classified into
group 1（C1）and group 2（C2）, based on their binding specificities. We found that the T cells and vascularendothelial cells regenerated from HLA-homo-C1/C1 iPSCs were killed by specific NK cell subsets from aputative HLA-hetero-C1/C2 recipient. Such cytotoxicity was cancelled when target cells were regenerated
from iPSCs transduced with the C2 gene identical to the recipient. These results clarify that NK cells can killregenerated cells by sensing the lack of HLA-C expression, and further provide basis for a novel approach toprevent such NK cell-mediated rejection responses.

List of Publications
Ichise H, Nagano S, Maeda T, Miyazaki M, Miyazaki Y, Kojima H, Yawata N, Yawata M, Tanaka H, Saji H,
Masuda K, and Kawamoto H. NK cell alloreactivity against KIR ligand-mismatched HLAhaploidentical tissue derived from HLA haplotype-homozygous iPS cells. Stem Cell Reports. 12;9（3）:853-867.2017.
Seki M, Kimura S, Isobe T, Yoshida K, Ueno H, Nakajima-Takagi Y, Wang C, Lin L, Kon A, Suzuki H,
Shiozawa Y, Kataoka K, Fujii Y, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Shimamura T, Masuda K, Kawamoto
H, Ohki K, Kato M, Arakawa Y, Koh K, Hanada R, Moritake H, Akiyama M, Kobayashi R, Deguchi T,
Hashii Y, Imamura T, Sato A, Kiyokawa N, Oka A, Hayashi Y, Takagi M, Manabe A, Ohara A, Horibe K,
Sanada M, Iwama A, Mano H, Miyano S, Ogawa S, Takita J. Nat Genet. 49:1274-1281.2017.
Noguchi S,（Kawamoto H; 78th of 178 authors）FANTOM5 CAGE profiles of human and mouse samples.
Sci Data. 4:170112.2017.
Miyazaki M, Miyazaki K, Chen K, Jin Y, Turner J, Moore AJ, Saito R, Yoshida K, Ogawa S, Rodewald HR,
Lin YC, Kawamoto H, Murre C. The E-Id Protein Axis Specifies Adaptive Lymphoid Cell Identity andSuppresses Thymic Innate Lymphoid Cell Development. Immunity. 46:818-834.2017.
河本宏（2017）. 歴史から紐解く免疫学 及び表紙イラスト , 免疫ペディア 317, 14-27
前田卓也、増田喬子、河本宏（2017）. iPS 細胞技術を用いたがん抗原特異的 T 細胞療法の開発 , がん免疫療法 -Whatʼs now and whatʼs next?-（遺伝子医学 MOOK31 号）292, 209-215
増田喬子（2017）. Q46, Q66, Q68, 実験医学別冊 ラボ必携 フローサイトメトリー Q&A 正しいデータを出すための 100 箇条 313, 155-156, 211-213, 216-217−72−

河本宏（2017）. iPS 細胞技術を駆使したがん , 感染症のあらたな制御 序文 / 再生したキラー T 細胞を用いたがんの免疫細胞療法─他家移植用の即納 T 細胞製剤の開発 , 週刊医学のあゆみ 263 巻
11, 12 号 263, 893-901
増田喬子（2017）. 胸腺の再生―現状と課題 , 週刊医学のあゆみ 263 巻 11, 12 号 263, 933-940

List of Presentations
海外でのシンポジウム招待講演
河本宏「Generation and Regeneration of T cells」The Molecular Developmental Biology of Lymphocytes,
Symposium in honor of Ellen Rothenberg, USA, April.2017.4.20

国内でのシンポジウム招待講演
河本宏「Regeneration of CD8αβ type T cells with potent tumor antigen-specific cytotoxic activity from T
cell-derived iPSCs」日本がん免疫学会総会シンポジウム 1”Immune Cell Engineering”, 千葉 , 2017年 6 月 29 日
河本宏「iPS 細胞技術を用いたがん抗原特異的キラー T 細胞の再生 ―他家移植の系で使える T 細胞製剤の開発―」日本肝癌研究会 , 京王プラザホテル , 2017 年 7 月 6 日
河本宏「T 細胞の発生と再生 − iPS 細胞技術を用いたがん抗原特異的キラー T 細胞の再生−」
SapporoStem Cell Conference2017, 札幌 , 2017 年 8 月 10 日
河本宏「再生医療の現状と問題点−再生 T 細胞を用いたがんの免疫細胞療法の開発−」愛知学院大
学歯学会第 91 回学術大会 , 愛知 , 2017 年 1 月 .3 日
河本宏「iPS 細胞技術を用いたがん抗原特異的キラー T 細胞の再生 ―ネオアンチゲンを標的とした
個別化医療への応用―」第 23 回国際個別化医療学会学術集会 , 東京品川 , 2017 年 10 月 28 日
河本宏「転写とエピゲノム制御による免疫細胞の分化制御と疾患」ConBio2017 2017 年度生命科学
系学会合同年次大会 , 神戸 , 2017 年 12 月 7 日
永野誠治「iPS 細胞技術を用いた再生 T 細胞療法」ConBio2017 2017 年度生命科学系学会合同年次
大会 , 神戸 , 2017 年 12 月 7 日

国内での一般演題
前田卓也「iPS 細胞技術を用いたがん抗原特異的キラー T 細胞の再生」Kyoto Basic Science Forum2017, 京都市 , 2017 年 4 月 7 日
長畑洋佑「T 前駆細胞の系列決定状態のエピジェネティックな維持機構」細胞生物学のための発明の会 , 神奈川県三浦市 , 2017 年 8 月 8 日−73−

小林由佳「The construction and application of human-type artificial lymphoid tissues」第 46 回日本免疫学会学術集会 , 仙台 , 2017 年 12 月 13 日
永野誠治「iPSCs transduced with TCR gene give rise to potent CTLs with antigen specific cytotoxic activity
comparable to those from T-iPSCs」第 46 回日本免疫学会学術集会 , 仙台 , 2017 年 12 月 13 日
嘉島相輝「WT1-specific CTLs regenerated from T cell derived iPS cells exert therapeutic effect in xenograftmodel of renal cell carcinoma（ポスター）」第 46 回日本免疫学会学術集会 , 仙台 , 2017 年 12 月
13 日

−74−

再生組織構築研究部門
Department of Regeneration Science and Engineering

組織再生応用分野
Laboratory of Tissue Regeneration
教

授

准教授

戸口田淳也

Prof.

Junya Toguchida

吉富

Assoc. Prof.

Hiroyuki Yoshitomi

啓之

本研究分野の目標は間葉系組織の増殖分化機構を理解することで、間葉系組織の臨床病態を分子レベルで明らかにし、それに基づいて新規の治療法を開発することである．以下のテーマについて
現在研究を遂行している．
1．間葉系幹細胞に関する研究
骨髄間質細胞中には、間葉系組織の様々な細胞に分化可能な組織幹細胞である間葉系幹細胞（Mesenchymal Stem Cell、MSC）が存在しているとされている．しかし MSC の本態に関しては未解
明な点が多く、MSC を用いた間葉系組織の再生医療を科学的根拠に基づいた医療とするためには、その理解が必須である．我々は京都大学医学部整形外科学教室との共同研究として、MSC の初代培養を行い、増殖及び分化能に関する解析を行っている
2．多能性幹細胞を用いた間葉系組織の研究
平成 19 年 11 月に山中伸弥教授らによって樹立されたヒト iPS 細胞は、無限の増殖能を有する多能性幹細胞であり様々な医学・医療応用が探索されている．我々は iPS 細胞から誘導した間葉系細胞に関する下記の研究を行っている．
1）肉腫起源細胞の探索
肉腫とは間葉系組織に発生する悪性腫瘍であり、臨床及び病理学的に極めて多様な腫瘍の集団である．近年の遺伝子解析技術の進歩により、それぞれの腫瘍において腫瘍発生に深く関連する遺伝
子異常（ドライバー変異）が明らかにされてきているが、起源細胞に関しては、その多くにおいて不明である．我々はドライバー変異を、新たに開発した薬剤誘導型発現ベクターを用いて多能性幹細胞に導入し、異なる分化段階で発現させることで、分化段階特異的なドライバー変異の影響を解析し、腫瘍の多様性の成因を明らかにするとともに、個別化治療の開発に寄与する情報を得ることを目指

Fig. 1. iPSCs without (left) or with (right) expression of
SS18-SSX fusion and fluorescent protein. Note thecell morphology change by SS18-SSX expression.

−75−

している現在、滑膜肉腫における SS18-SSX 融合遺伝子と（図 1）、軟骨肉腫における変異 IDH1 遺伝子という二つのドライバー変異に関する研究を展開している．
2）疾患特異的 iPS 細胞を用いた病態解明と創薬
遺伝性の骨軟骨系疾患の多くは、病態が不明で有効な治療法が確立されていない。特定の個人から樹立できるという iPS 細胞の特質を利用して、近年、疾患罹患者由来の iPS 細胞を樹立して病態解明から創薬に向けた研究が展開されている。我々は難治性骨軟骨疾患の 1 つである進行性骨化性
線維異形成症（FOP）に対して病態解明と治療薬の探索を行った。我々は I 型 BMP 受容体の 1 つである ALK2 の FOP 型変異が、正常細胞では TGF-β シグナルを伝達するアクチビン A により BMP シ
グナルを伝達するという分子病態を明らかにし、創薬への手がかりを見出すことに成功した。さらにこれらのシグナルを阻害する薬剤を探索し、悪性腫瘍などに使用されている mTOR シグナル阻害剤、シロリムスが有効であることを見出し、平成 29 年 9 月より FOP に対するシロリムスの多施設
共同二重盲検医師主導型治験を京都大学を皮切りに実施している。
平成 29 年 9 月からは再生医療実現拠点ネットワークプログラム「難治性骨軟骨疾患に対する革新的 iPS 創薬技術の開発と応用」において新たに難
治性骨軟骨疾患に対する研究を開始し、我々が新たに開発した 10 日という短期間で安定して iPS 細胞から骨芽細胞・骨細胞を誘導する培養系を用いて、骨形成不全症などの骨軟骨系難病の病態解明
ならびに創薬研究を行っている。さらに、ウイル
ス・再生医科学研究所

安達研究室との共同研究にて、骨芽細胞・骨細胞の分化過程ならびに骨様結節の形成過程を共焦点蛍光顕微鏡を用いて三次元的に可視化することに成功している（図 2）。このことにより、骨軟骨系難病の病態解明のみならず骨芽・骨細胞の分化成熟機構の詳細な解明が期待される。

Fig. 2. Immunostaining with phalloidin and DAPI
of bone-like nodules with osteoblast-like(arrowhead) and osteocyte -like (arrow)cells differentiated from iPSCs.

The objectives of our laboratory are to disclose the pathology of disorders in mesenchymal tissues at themolecular level and to develop new therapeutic modalities by understanding physiological growth anddifferentiation of mesenchymal cells. Following projects are currently undertaken.
1．Researches on mesenchymal stem cells
Mesenchymal stem cells（MSC）, which exist in bone marrow stromal tissues, have a potential todifferentiate to cells of various types in mesenchymal tissues. Many fundamental features of MSCs, however,are still unknown, which are crucial for the development of regeneration therapy using MSC as the evidence−76−based medicine. In collaboration with the Department of Orthopaedic Surgery in Kyoto University Hospital,
we have analyzed the growth and differentiation potential of primary human MSCs.
2．Researches on mesenchymal tissues using pluripotent stem cells
Human iPS cells, which were established by Prof. Shinya Yamanaka on November 2007, are pluripotent
stem cells with unlimited growth potential, and promising materials to apply for a variety of medical fields.
We have been engaging following projects on mesenchymal tissues using iPS cells.
1）Investigation for the cell-of-origin in sarcomas using pluripotent stem cells
Sarcomas are malignant tumors developed in mesenchymal tissues and consisted of tumors with a variety ofclinical and pathological features. By recent advances in the genome analyses, driver mutations, which arestrongly involved in the development of each type of tumors, have in has been discovered in a number oftumors. Cell-of-origins of each tumor, however, are still missing in most of cases. Using PSCs with druginducible driver mutations, we analyze the effect of mutations in different stages of differentiation. Thisapproach may help to explain the heterogeneity of tumors and also provide information for personalized
medicine. We are now analyzing two driver mutations, IDH1/2 genes in chondrosarcomas and SS18-SSX
fusion gene（Fig. 1）in synovial sarcoma.
2）Approaches for intractable musculoskeletal diseases using disease-specific iPS cells
In most of cases, the pathophysiology in hereditary musculoskeletal diseases is still to be investigated and noeffective treatments are available. Using the advantage that iPS cells can be established from particular
individuals, a number of disease-specific iPS cells have been established and used to understand the disease
and discover the drugs. We have discovered novel molecular mechanisms and obtained the key for drug
discovery in one of such diseases, fibrodysplasia ossificans progressive. We have discovered that Acitivin-A,
which is an inducer of TGF-β signal in normal cells, transmits erroneously the BMP signal via FOP-type
mutant ACVR1/ALK2. Furthermore, high through put screening identified an mTOR inhibitor, rapamycin, asa candidate treatment for FOP. Multicenter double-blinded investigator-initiated clinical trial of rapamycin for
FOP has started from September 2017.
We started new AMED project “Development and Application of Innovative Drug-screening Technology
Using Patient Derived iPS Cells for Intractable Bone and Cartilage Diseases” from this year. Using a newly
developed stable and rapid protocol for engineering oseteo-lineage cells from iPSCs, we are now
investigating the pathogenesis of intractable bone and cartilage diseases, including Osteogenesis Imperfecta,
aiming drug discovery. Furthermore, we have succeeded three-dimensional visualization of the bone-likenodule formation by the collaboration with Prof. Adachi of Infront（Fig. 2）, which will help us to understandhow osteogenc lineage cells such as osteoblasts and osteocytes develop and also to investigate the pathology
of bone-forming diseases.

−77−

List of Publications
Ikeguchi, R., Aoyama, T., Kakinoki, R., Ueda, M., Kasai, Y., Maekawa, T., Tada, H., Yamamoto, M.,
Matsuda, S., Nakamura, T., Toguchida, J.（2017）. A clinical trial for Kienböck disease by cultured
autologous multipotent mesenchymal stromal cells augmented with vascularized bone grafts: A report offive cases. J Orthop Sci. 17, 30032-30035.
Hino, K., Horigome, K., Nishio, M., Komura, S., Nagata, S., Zhao, C., Jin, Y., Kawakami, K., Yamada, Y.,
Ohta, A., Toguchida, J., Ikeya, M.（2017）. Activin-A enhances mTOR signaling to promote aberrantchondrogenesis in fibrodysplasia ossificans progressiva. J Clin Invest. 127, 3339-3352.
Konishi, E., Nakashima, Y., Mano, M., Tomita, Y., Kubo, T., Araki, N., Morii, E., Yoshikawa, H., Haga, H.,
Toguchida, J., Ueda, T., Osawa, M., Hoshi, M., Inoue, T., Aono, M., Yanagisawa, A..（2017）.
Chondroblastoma of extra-craniofacial bones: Clinicopathological analyses of 103 cases. Pathol Int. 67,
495-502.
Nakahara, Y., Kitoh, H., Nakashima, Y., Toguchida, J., Haga, N..（2017）. Longitudinal study of the activities
of daily living and quality of life in Japanese patients with fibrodysplasia ossificans progressiva. Disabil
Rehabil. 16, 1-6.
Kitani-Morii, F., Imamura, K., Kondo, T., Ohara, R., Enami, T., Shibukawa, R., Yamamoto, T., Sekiguchi, K.,
Toguchida, J., Mizuno, T., Nakagawa, M., Inoue, H.（2017）. Analysis of neural crest cells from CharcotMarie-Tooth disease patients demonstrates disease-relevant molecular signature. Neuroreport. 28, 814821.
Ikeguchi, R., Kakinoki, R., Ohta, S., Oda, H., Yurie, H., Kaizawa, Y., Mitsui, H., Aoyama, T., Toguchida, J.,
Matsuda, S.（2017）. Recipient bone marrow-derived stromal cells prolong graft survival in a rat hindlimb allotransplantation model. Microsurgery.37, 632-640.
Iwata, T., Ito, H., Furu, M., Ishikawa, M., Azukizawa, M., Yoshitomi, H., Fujii, T., Akiyama, H., Matsuda,
S.（2017）. Subsidence of total ankle component associated with deterioration of an ankle scale in noninflammatory arthritis but not in rheumatoid arthritis. Mod Rheumatol. 27, 417-424.
Mori, M., Hashimoto, M., Matsuo, T., Fujii, T., Furu, M., Ito, H., Yoshitomi, H., Hirose, J., Ito, Y., Akizuki,
S., Nakashima, R., Imura, Y., Yukawa, N., Yoshifuji, H., Ohmura, K., Mimori, T..（2017）. Cell-contactdependent activation of CD4+ T cells by adhesion molecules on synovial fibroblasts. Mod Rheumatol.
27, 448-456.
Fujii, T., Nishi, E., Ito, H., Yoshitomi, H., Furu, M., Okabe, N., Ohno, M., Nishi, K., Morita, Y., Morita, Y.,
Azukizawa, M., Okahata, A., Tomizawa, T., Kimura, T., Matsuda, S.（2017）. Nardilysin is involved in
autoimmune arthritis via the regulation of tumour necrosis factor alpha secretion. RMD Open. 3,
e000436.
Emori, T., Hirose, J., Ise, K., Yomoda, JI., Kasahara, M., Shinkuma, T., Yoshitomi, H., Ito, H., Hashimoto,−78−M., Sugahara, S., Fujita, H., Yamamoto, N., Morita, Y., Narumiya, S., Aramori, I.（2017）. Constitutive
Activation of Integrin α9 Augments Self-Directed Hyperplastic and Proinflammatory Properties of
Fibroblast-like Synoviocytes of Rheumatoid Arthritis. J Immunol. 199, 3427-3436.
Masamoto, K., Otsuki, B., Fujibayashi, S., Shima, K., Ito, H., Furu, M., Hashimoto, M., Tanaka, M., Lyman,
S., Yoshitomi, H., Tanida, S., Mimori, T., Matsuda, S.（2017）Factors influencing spinal sagittal balance,bone mineral density, and Oswestry Disability Index outcome measures in patients with rheumatoid
arthritis. Eur Spine J. 27, 406-415.
Morita, Y., Ito, H., Ishikawa, M., Fujii, T., Furu, M., Azukizawa, M., Okahata, A., Tomizawa, T., Kuriyama,S., Nakamura, S., Nishitani, K., Yoshitomi, H., Matsuda, S.（2017）. Subchondral bone fragility withmeniscal tear accelerates and parathyroid hormone decelerates articular cartilage degeneration in rat
osteoarthritis model. J Orthop Res. doi: 10.1002/jor.23840. [Epub ahead of print]
戸口田淳也（2017）．骨軟部腫瘍の診断と治療】（Part1）基礎幹細胞を用いた肉腫の基礎研究 Bone

Joint Nerve 3, 393-399.
池谷真、日野恭介、松本佳久、福田誠、戸口田淳也【再生医療と疾患解明の伴となる組織幹細胞
生体内の維持・分化制御からオルガノイド形成、がん・幹細胞疾患まで】（第 4 章）病態からみた幹細胞の制御機構

間葉系幹細胞疾患としての進行性骨化性線維異形成症 実験医学 17,2913-2919.
日野恭介、堀込一彦、池田篤史、海老瀬速雄、池谷真、戸口田淳也（2017）患者由来 iPS 細胞を用いた進行性骨化性線維異形成症（FOP）の病態解明 住友化学 2017, 45-48.
吉富啓之、戸口田淳也（2017）【骨免疫学の進歩が変える骨関節疾患アプローチ】骨免疫学と新たな治療への展望iPS 細胞を用いた骨格系難病研究 THE BONE 31, 217-221

戸口田淳也（2017）iPS 細胞の医療応用

現状と展望 日本赤十字リハビリテーション協会誌 31, 6-9

日野恭介、池谷真、戸口田淳也（2017）話題の疾患と治療

患者由来 iPS 細胞を用いた進行性骨化性線維異形成症（FOP）の病態解明 感染・炎症・免疫 46, 55-58
請田雄大、岡本健、中山富貴、坪山直生、戸口田淳也（2017）当院における類上皮肉腫の治療成績
中部日本整形外科災害外科学会雑誌 59, 779-780
戸口田淳也（2017）新しい医療技術

進行性骨化性線維異形成症（FOP）に対する新規治療法の開発 整形・災害外科 59, 1525-1531

List of Presentations
戸口田淳也 iPS 細胞を活用した希少難病研究 - 進行性骨化性線維異形成症に対する新規治療法の開発 - 第 3 回希少がん対策専門部会、東京、2017 年 2 月 17 日
池口良輔、青山朋樹、柿木良介、上田路子、笠井泰成、前川平、多田春江、山本倫生、松田秀一、−79−中村孝志、戸口田淳也

キーンベック病に対する骨髄間葉系幹細胞を用いた細胞治療について

第 16 回日本再生医療学会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日
バイオ 3D プリンタによる iPS 細薦田洋、田中麻衣、永池碧、永田早苗、戸口田淳也、中山功一
胞由来硝子軟骨の作製
戸口田淳也

第 16 回日本再生医療学会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日

有痛性運動器疾患への iPS 細胞技術の応用とそれに伴う医療倫理 〜薬物治療の次を見据えて〜

第 1 回まがたまセミナー、松江、2017 年 3 月 9 日

戸口田淳也 iPS 細胞を使った靱帯骨化症に関する研究の現状

平成 28 年度大阪靱帯骨化症友の会、大阪、2017 年 3 月 26 日
戸口田淳也、日野恭介、池谷真、川井俊介、吹上謙一、吉富啓之
軟骨系統疾患治療研究

疾患特異的 iPS 細胞を用いた骨第 120 回日本小児科学会学術集会、東京、2017 年 4 月 14 日

戸口田淳也 iPS 細胞による病気の再現と治療薬開発 iPS 細胞研究基金支援の会講演会、高岡、
2017 年 7 月 10 日
戸口田淳也

骨・軟部腫瘍の診断・治療における新しい分子生物学的アプローチ

第 50 回日本整形外科学会骨軟部腫瘍学術集会、東京、2017 年 7 月 13 日
戸口田淳也、日野恭介、川井俊介、吹上謙一、池谷真、吉富啓之
骨軟骨疾患に対する創薬
戸口田淳也

疾患 iPS 細胞を活用した難治性

第 38 回日本炎症・再生医学会、大阪、2017 年 7 月 18 日

骨軟骨領域における iPS 細胞研究の現況と展望

第 35 回日本骨代謝学会、福岡、2017

年 7 月 28 日
Toguchida J. Application of disease-specific iPS cells for systemic skeletal diseases. 2nd Catholic iPSCInternational Symosium. Seou, November 9, 2017
戸口田淳也

iPS 細胞医療応用の現況と展望 - ヒト iPS 細胞 10 年 -第 11 回 iPS 細胞産学合同研究会、京都、2017 年 9 月 22 日
戸口田淳也、玉置さくら、金永輝、鎌倉武史、吉富啓之

多能性幹細胞の肉腫研究への応用

第 76

回日本癌学会学術総会、横浜、2017 年 9 月 28 日〜 30 日
杉野隆一、大平美紀、山下聡、竹信尚典、戸口田淳也、牛島俊和、上條岳彦
DNA メチル化パターンによる細胞のタイプの特徴付け

主成分分析を用いた

第 76 回日本癌学会学術総会、横浜、

2017 年 9 月 28 日〜 30 日
戸口田淳也

iPS 細胞を活用した病態解明から創薬

神戸ポートアイランド創薬フォーラム、神戸、

2017 年 10 月 2 日
Toguchida J. Investigator initiated clinical trial of mTOR inhibitor for FOP. FOP DRUG DEVELOPMENT
FORUM. Sardinia. October 13-14, 2017
戸口田淳也

iPS 細胞を活用した難治性骨格系疾患の病態解析−80−

第 32 回日本整形外科学会基礎学術

集会、那覇、2017 年 10 月 26 日
戸口田淳也

健康長寿社会をめざす iPS 細胞研究の展開

第 62 回予防医学事業推進全国大会、千葉、2017 年 10 月 27 日
Toguchida J. Application of disease-specific iPS cells for intractable skeletal diseases. CiRA 2017 International Symposium. Kyoto. November 6-8, 2017.
戸口田淳也

iPS 細胞による病気の再現と治療薬開発

科学技術・イノベーション戦略調査会「医療分野の研究に関する小委員会」、東京、2017 年 11 月 24 日
戸口田淳也

iPS 細胞を活用した後縦靭帯骨化症の病態解析

平成 29 年度第 2 回後縦靭帯骨化症の病態解明・治療法開発に関する研究班ミーティング、東京、2017 年 11 月 25 日
戸口田淳也 iPS 細胞を活用した後縦靭帯骨化症の病態解析

平成 29 年度第 2 回厚生労働省・AMED 難治性疾患実用化研究事業【脊柱靭帯骨化症に関する調査研究】【脊柱靭帯骨化症の治療指針策定および手術治療の質を高めるための大規模多施設研究】【後縦靭帯骨化症に対する骨化制御機構の解明と治療法開発に関する研究】合同班会議、東京、2017 年 11 月 25 日
戸口田淳也

後縦靭帯骨化症の研究

再生医療実現拠点ネットワークプログラム「難治性骨軟骨疾

患に対する革新的 iPS 創薬技術の開発と応用」平成 29 年度拠点運営会議プログラム、京都、2017 年 11 月 28 日
川井俊介

骨分化誘導法の研究と応用

再生医療実現拠点ネットワークプログラム「難治性骨軟骨疾患に対する革新的 iPS 創薬技術の開発と応用」平成 29 年度拠点運営会議プログラム、京都、2017 年 11 月 28 日
戸口田淳也 iPS 細胞を応用した希少難病の病態解明と創薬

第 35 回再生医療を推進する議員の会、東京、2017 年 12 月 13 日
iPS 細胞の医療応用：現況と展望

戸口田淳也

第 26 回 iPS 細胞ビジネス協議会情報交換会、京都、2017 年 12 月 15 日
吉富啓之

関節リウマチの病態に迫る - 臨床検体から学んだこと -医工学フォーラム− 2016 年度特別学術講演会−、京都、2017 年 2 月 8 日
吉富啓之

関節リウマチ滑膜炎の炎症病態 - 臨床サンプルの解析から - 第 16 回関西膠原病フォー

ラム、京都、2017 年 3 月 25 日
Yoshitomi, H., Kawai, S., Maekawa, H., Deguchi, N., Sekiguchi, K., Takarada, T., Toguchida, J. Efficientgene editing of human iPSCs using drug selection cassette-free homology arm. ISSCR 2017 Annual
Meeting, Boston, June 14-17, 2017
吉富啓之

iPS 細胞を用いた難病研究と FOP JPTSA 中国支部大会、広島、2017 年 9 月 16 日

吉富啓之、小林志緒、土井浩平、岡畠章憲、伊藤宣、松田秀一、戸口田淳也−81−

炎症環境下 ヒト CD4

陽性 T 細胞の転写制御解析 JCR ベーシックリサーチカンファレンス、東京、2017 年 10 月
13-14 日吉富啓之、土井浩平、伊藤宣、松田秀一、戸口田淳也 Transcriptional regulation of PD-1+CD4+ T cells
under inflammatory conditions 第 46 回日本免疫学会学術集会、仙台、2017 年 12 月 12-14 日
Matsuda M., Uemura M., Yamanaka Y., Saito M., Osawa M., Ikeya M., Yamamoto T., Yoshitomi H.,
Toguchida J., Woltjen K., Ebisuya M., Alev C. Modeling the segmentation clock with pluripotent stem
cells. Joint Meeting of the German and Japanese Societies of Developmental Biologists, Zoological
Institute, Kiel, Germany, March 15-18, 2017
Matsuda M., Uemura M., Yamanaka Y., Saito M., Osawa M., Ikeya M., Yamamoto T., Yoshitomi H.,
Toguchida J., Woltjen K., Ebisuya M., Alev C. Establishment of a pluripotent stem cell based model ofthe segmentation clock. RIKEN Center for Developmental（CDB）Symposium 2017 “Towards
Understanding Human Development, Heredity, and Evolution”, Kobe, Japan, March 27-29, 2017
Matsuda M., Uemura M., Yamanaka Y., Saito M., Osawa M., Ikeya M., Yamamoto T., Yoshitomi H.,
Toguchida J., Woltjen K., Ebisuya M., Alev C. Modeling the segmentation clock with pluripotent stem
cells. Annual 50th Annual Meeting of the Japanese and Society for Developmental Biology（JSDB）,
Tokyo, Japan, May 10-13, 2017
Matsuda M., Uemura M., Yamanaka Y., Saito M., Osawa M., Ikeya M., Yamamoto T., Yoshitomi H.,
Toguchida J., Woltjen K., Ebisuya M., Alev C. Modeling the human segmentation clock with pluripotent
stem cells. 15th Annual Meeting of the International Society for Stem Cell Research（ISSCR）, Boston,
MA, USA, June 14-17, 2017
Hino K., Horigome K., Nishio M., Komura, S., Nagata S., Zhao, C., Jin, Y., Kawakami K., Yamada, Y., Ohta,
A., Toguchida, J., Ikeya, M. CiRA 2017 International Symposium, Kyoto, November 6-8, 2017
Kamakura, T., Jin, Y., Tamaki, S., Okamoto, T., Yoshitomi, H., Toguchida, J., Functional significance ofmutant IDH in cartilage-forming tumors, 15th International Student Seminar, Kyoto, February 23-24,
2017
川井俊介、岡本健、吉富啓之、戸口田淳也： iPS 細胞を用いた骨疾患研究 第 41 回近畿肉腫研究会
大阪 2017 年 2 月 18 日
Kawai, S., Yoshitomi, H., Alev, C., Matsuda, S., Toguchida, J. Disease-modeling and drug-screening ofcongenital bone disease using patient-derived iPSCs by rapid and robust induction method. 15th
International Student Seminar, Kyoto, February 23-24, 2017
Kawai, S., Yoshitomi, H., Alev, C., Hada., M, Koyama, Y., Nagata, S., Nishio, M., Sekiguchi, K., Fukiage, K.,
Matsuda, S., Toguchida, J. Recapitulation of disease-phenotype using patient-specific iPSCs ofosteogenesis imperfecta International Society for Stem Cell Research 2017, Boston, June 14-17, 2016−82−

Kawai, S., Yoshitomi, H., Alev, C., Hada, M., Nagata, S., Nishio, M., Koyama, Y., Uemura, M., Sekiguchi,K., Maekawa, H., Ikeya, M., Jin, Y., Tamaki, S., Fukiage, K., Matsuda, S., Toguchida, J. Rapid one-step
osteogenesis from human iPS cells to osteocyte and its application for congenital bone diseases. CiRA2017 International Symposium, Kyoto, November 6-8, 2017
Kawai, S., Yoshitomi, H., Alev, C., Hada, M., Nagata, S., Nishio, M., Koyama, Y., Uemura, M., Maekawa,
H., Jin, Y., Tamaki, S., Ikeya, M., Fukiage, K., Matsuda, S., Toguchida, J. Rapid one-step osteogenesis
from human iPS cells to osteocyte utilizing for in vitro disease modelling. CiRA Retreat 2017, Ohtsu,
November 9-10, 2017
鎌倉武史、金永輝、玉置さくら、岡本健、吉富啓之、戸口田淳也：軟骨形成性腫瘍における変異型
IDH の機能的意義について 第 30 回日本軟骨代謝学会、京都、2017 年 3 月 3 日 -4 日
Maekawa, H., Kawai, S., Yoshitomi, H., Alev, C., Hada, M., Nagata, S., Nishio, M., Koyama, Y., Uemura,M., Jin, Y., Tamaki, S., Matsuda, S., Toguchida, J. Application of patient-specific iPS cells for the
research of bone forming diseases 2017 CiRA retreat, Otsu, November 9-10, 2017−83−

再生組織構築研究部門
Department of Regeneration Science and Engineering

臓器・器官形成応用分野
Laboratory of Organ and Tissue Reconstruction

昭一郎

Assoc. Prof.

Shoichiro Sumi

角

Tatsuo Nakamura

准教授

Assoc. Prof.

中村

達雄

准教授

【中村グループ】
臓器・器官形成応用分野では、生体内再生 “in situ Tissue Engineering” の概念に基づいて再生医学を推進し、人類の幸福に貢献することを研究の第一目標にしています。これによって、未だ治療法がない症例や、或いは移植ドナー不足のため治療が受けられない患者さんが救われることを目指しています。さらに、再生医療が普及すると高騰を続けている医療費が抑制されることが期待されると考えています。
人間の体には、本来、再生能が備わっており、我々はそれらを引き出す手法を開発しています。
それが生体内再生 in situ Tissue Engineering です。すなわち、自己の細胞が増殖、分化できる適切な足場を体内に与えることによって、損傷を受けた自己の臓器が本来の構造と機能を再生出来るようにしています。研究の方法としては、再生医学の 3 つの柱である（1）足場、（2）細胞、（3）増殖・
成長因子を生体内で働かせる生体内再生 “in situ Tissue Engineering” という手法を独自に開発し、それを進めています。具体的には、同種・異種の臓器や組織から酵素処理で免疫原性を完全になくしたコラーゲンを抽出し、それを用いて作製した細胞外マトリックスや、或いは組織から細胞を完全に除去することにより作製した細胞外基質、さらには生体内で分解吸収される合成高分子を用い、それらに増殖因子などを除放させる DDS（薬物送達システム）を組み合わせることによって、欠落した組織や臓器が再生する枠組みを生体内に作ります。この枠組みを『足場』とし、生体内の幹細胞が増殖、分化することにより、自己の組織や臓器が再生復元されます。
当分野の研究の根幹概念は、細胞が増殖、再分化して、元の臓器を復元させうる “ 場 ”（環境）を
人工的に体の中に作れば、哺乳動物の臓器や組織も両生類のイモリのように再生復元させることが出 来 る と い う メ カ ニ ズ ム を 医 学 に 応 用 す る も の で す。 こ の よ う な 生 体 内 再 生 “in situ Tissue
Engineering” は世界に先駆けて我々が提唱してきた方法であり、人工気管や人工神経などはすでに臨床応用され、これによって救われる患者さんの数も着々と増えてきています。この新しい技術は21 世紀の医療の中心的柱になるものと考えています。

【Nakamura Group】
In situ Tissue Engineering: We have devised a new approach to the development of artificial organs. The
main procedure using tissue engineering for tissues and internal organs involves the removal of the cell−84−

component from auto- or allo-organs to obtain only the extracellular matrix, so-called refined extracellularmatrix（ECM）and reconstitutes the solid structure from the extracted collagen. This ECM or reconstituted
structure is then employed as scaffolding, which after implantation into the patients is used for theregeneration or re-differentiation of tissue. Organs made of self-cells thus regenerate. Organs that regenerate
in this manner not only possess highly differentiated tissue structures, but also show functional recovery,
because all the cells are derived from the patients themselves. Whether or not our new method is practicable
will depend mainly on the intrinsic regeneration capacity of each tissue. Up to now, in higher mammals
including man, it has been believed that highly differentiated organs lose their ability to regenerate. We
consider that mammals do not, in fact, lose this potential, and that the potential is hidden by excessively rapid
wound healing around the failing tissues. In this sense, if we can provide good conditions using refined ECM,
we can induce this hidden potential even in higher mammals. We have already carried out successful trials atregenerating peripheral nerves, the esophagus, the trachea, and blood vessels with this method. A similar
method is also applicable to other soft tissue organs such as the liver, heart, and lung, as well as the spinal
cord. These results will be welcomed by patients who are dependent on palliative life-support systems, ortransplantation candidates who are waiting for suitable donors. An additional benefit is that patients will be
freed from the side effects of immunosuppressive drugs. The judgment of the brain death can then be
discussed separately from the issue of transplantation, and will become a personal problem. Furthermore, thisnew approach helps to reduce ever-expanding medical costs, which are in danger of destroying our healthinsurance system in the near future.
ECM Method
To obtain the purified extracellular matrix, cell components are completely removed from homo or alloorgans. The solid structure is reconstituted from the ECM and extracted collagen. Growth factors are thenapplied to facilitate cell proliferation. Then this ECM-collagen-growth factor composite is implanted into theliving body as temporary scaffolding for new organ regeneration. Besides this, bioabsorbable materials will
also be applied instead of purified ECM as a bulk structure for organ regeneration. Both extracted collagenand growth factors are should facilitate cell proliferation and cell dedifferentiation, leading to regeneration oforgans completely composed of cells derived from patients.
in situ Tissue Engineering and Field theory
Cells（or living tissues）of patients are complexed（mixed）with purified ECM or bioabsorbable material.
Using this complex, reconstruction of the failing tissues or organs will be attempted. Mesenchymal stem cell（MSC）obtained from the bone marrow is now applied to this method.

List of Publications
Nakamura, T., Inada, Y., Shigeno, K.（2018）Artificial sensory organs: latest progress. Japanese J Artif−85−

Organs. 21, 17-22.
Kobayashi, T., Mizuta, M., Hiwatashi, N., Kishimoto, Y., Nakamura, T., Kanemaru, S., Hirano, S.（2017）.
Drug delivery system of basic fibroblast growth factor using gelatin hydrogel for restoration of acutevocal fold scar. Auris. Nasus. Larynx. 44, 86-92.
Hiwatashi, N., Hirano, S., Mizuta, M., Kobayashi, T., Kawai, Y., Kanemaru, S., Nakamrua, T., Ito, J., Kawai,K., Suzuki, S.
（2017）The efficacy of a novel collagen-gelatin scaffold with basic fibroblast growth factor
for the treatment of vocal fold scar. J Tissue Eng Regen Med. 11, 1598-1609.
Nakaegawa, Y., Nakamura, R., Tada, Y., Suzuki, R., Takezawa, T, Nakamura, T., Omori, K.（2017）Effects ofartificial tracheal fixation on tracheal epithelial regeneration and prevention of tracheal stenosis. Acta
Otolaryngol. 13, 627-634.
Yutaka, Y., Sato, T., Zhang, J., Matsushita, K., Aiba, H., Muranishi, Y., Sakaguchi, Y., Komatsu, T., Kojima,F., Nakamura, T., Date, H.（2017）Localizing small lung lesions in video-assisted thoracoscopic surgery
via radiofrequency identification marking. Surg. Endosc. 31, 3353-3362.
Kawai, T., Hayashi, H., Nishizawa, Y., Nishikawa, A., Nakamura, R., Kawahira, H., Ito, M., Nkamura,T.（2017）Compact forceps manipulator with a spherical-coordinate linear and circular telescopic rail
mechanism for endoscopic surgery. Int J CARS. 12, 1345-1353.
Yutaka, Y., Hamaji, M., Sato, T., Nakamura, T.（2017）Does a good beginning make a good end? The
importance of biocompatibility. J Thorac Carciovasc Surg. 15, 940-941.
Nakamura, R., Tani, A., Yoshie, S., Ikeda, M. Wada, I., Hazama, A., Nomoto, Y., Tada, Y., Nakamura, T.,
Omori, K.（2017）Heparin cross-linked collagen sponge scaffolds improve functional regeneration of
rat tracheal epithelium. J Tissue Eng Regen Med. 11, 3027-3037.
Hatayama, T., Nakada, A., Nakamura, H., Wakatsuki, M., Tsujimoto, G., Nakamura, T.（2017）Regenerationof gingival tissue using in situ tissue engineering with collagen scaffold. Oral Surg Oral Med Oral
Pathol Oral Radiol. 124, 348-354.
Muranishi, Y., Sato, T., Yutaka, Y., Sakaguchi, Y., Komatsu, T., Yoshizawa, A., Hirata, M., Nakamura, T.,
Date, H.（2017）Development of a novel lung-stabilizing device for VATS procedures. Surg Endosc.
31, 4260-4267.
Shionoya, Y., Sunada, K., Shigeno, K., Nakada, A., Honda, M., Nakamura, T.（2017）Can nerve regeneration
on an artificial nerve conduit be enhanced by ethanol-induced cervical sympathetic ganglion blodk? Plos
One. 12, e0189297.
Inada, Y., Moroi, K., Morimoto, S., Fujikawa, T., Tateuchi, H., Nakamura, T.（2017）Regeneration of thecompletely transected sciatic nerve using a bioabsorbable nerve conduit filled with collagen: A Case
Report with 14-Year follow-up. JBJS Case Connector. 7, e7.

−86−Kaneko, M. Tsuji, T., Kishimoto, Y., Sugiyama, Y., Nakamura, T., Hirano, S.（in press）Regenerative effectsof basic fibroblast glowth factor on restoration of thyroarytenoid muscle atrophy caused by recurrent
laryngeal nerve transection. J Voice.
Muranishi, Y., Sonobe, Y., Hamaji, M., Kawaguchi, A., Hijiya, K., Motoyama, H., Menju, T., Aoyama, A.,
Chen-Yoshikawa, TF., Sato, T., Date, H.
（in press）
Surgery for metachronous second primary lung cancer
versus surgery for primary lung cancer: a propensity score-matched comparison of postoperativecomplications and survival outcomes. Interact Cardiovasc Thorac Surg.
Muranishi, Y., Sato, T., Ueda, Y., Yutaka, Y., Sakaguchi, Y., Nakamura, T., Date, H.
（in press）
A novel suctionbased lung-stabilizing device for video-assisted thoracoscopic surgical procedures. J Thorac Dis.

List of Presentations
Yutaka, Y. A new wireless surgical marker using radiofrequency identification technology for localizing smalllung lesions in minimally invasive thoracoscopic surgery. 25th Annual Meeting of Asian Society for
Cardiovascular and Thoracic Surgery. Korea, March 25, 2017.
Yutaka, T. Three dimensional navigation surgery via radiofrequency identification technology in videoassisted thoracoscopic subsegmentectomy in a canine model. 25th International Congress of the EAES.
Frankfurt, June 15, 2017.
Nakai, R., Yamaguchi, S., Toda, M., Azuma, T., Hashimoto, H., Takadama, H. Evaluation of the susceptibility
artifactsby various materials using MRI. The 45th annual meeting of the Japanese Society for
MagneticResonance. Tochigi, September 14-16, 2017.
Muranishi, Y., Sato, T., Tanooka, M., Doi, H., Yutaka, Y., Sakaguchi, S., Komatsu, T., Hasegawa, S.,
Kamikonya, N., Nakamura, T., Date, H. Development of a novel spacer to reduce mediastinal organ
toxicity from stereotactic body radiotherapy, in canine models. IASLC 18th World Conference Centre on
Lung Cancer. Yokohama, October 15-18, 2017.
Azuma, T., Nakai, R. Optimization in biomedical measurement and analysis study of the MR spectroscopy．
The 11th ICME International Conference on Complex Medical Engineering. Shenzhen, China,
November 22-26, 2017.
Nakai, R., Azuma, T. Development of a measurement method for the mandibular movement using MRI．The
11th ICME International Conference on Complex Medical Engineering. Shenzhen, China, November
22-26, 2017.
稲田有史．骨関節障害をともなう前腕の不全切断再接着後の拘縮手（ピンチ不能、握力 0㎏）を如
何に機能再建するか』．第 36 回奈良手の外科懇話会．奈良、2017 年 2 月 25 日．
稲田有史．一般演題

座長 【稀な疾患の治療】 第 60 回日本手外科学会学術集会．愛知、2017 年−87−

4 月 27 日．
稲田有史、中村達雄、諸井慶七郎、嶋裕子．『献血に続発する神経障害性仏痛の病態仮説（末梢総和仮説）の検証とその対策−関西圏日本赤十字による前向き多施設大規模検討−』．第 60 回日
本手外科学会学術集会．愛知、2017 年 4 月 28 日．
豊洋次郎．RFID 技術を応用した手術用ワイヤレスマーカーによる三次元ナビゲーション手術．第34 回日本呼吸器外科学会総会．福岡、2017 年 5 月 19 日．
豊洋次郎．京都大学における新しい手術用ワイヤレスマーカーの開発 〜気管支鏡を用いた次世代の術前マーキング．第 40 回日本呼吸器内視鏡学会総会．長崎、2017 年 6 月 10 日．
稲田有史、中村達雄、諸井慶七郎、嶋裕子．『静脈穿刺后神経障害性仏痛の謎を説く！―アメリカ
赤十字献血後神経障害性仏痛と日本赤十字との対比とその大規模多施設前向き介入結果―』．
第 15 回整形外科痛みを語る会．兵庫、2017 年 7 月 2 日．
稲田有史、中村達雄、諸井慶七郎、森本茂．『静脈穿刺後神経障害性仏痛の発生機序について―

末梢総和仮説提唱と日本赤十字社関西圏での介入試験結果』第 28 回日本末梢神経学会学術集会．愛知、2017 年 8 月 26 日．
東高志、滝沢修、中井隆介 . プロトン 7T-MRS における磁気共鳴周波数のドリフトと生体温度計測 .
生体医工学シンポジウム . 長野、2017 年 9 月 15-16 日．
村西佑介、佐藤寿彦、上田雄一郎、豊洋次郎、坂口泰人、中村達雄、伊達洋至．胸腔鏡手術に用いる肺スタビライザー．第 30 回日本内視鏡外科学会総会．京都、2017 年 12 月 7-9．
豊洋次郎．ワイヤレスマーカーを用いた肺領域における三次元ナビゲーションシステム．第 30 回
日本内視鏡外科学会総．京都、2017 年 12 月 9 日．

【角グループ】
私どものグループでは，内分泌・代謝疾患に対する再生医療の研究を使命としており、糖尿病の再生医療を中心的な研究テーマとして、全世界で増加している糖尿病に対して、希望すればいつでも受けられる安全で根治的な治療法の開発を目指して研究を行っている。具体的な研究内容として
は、長年研究を続けているバイオ人工膵島の実用化に向けた研究、各種の幹細胞等を用いた新しい糖尿病治療用細胞資源の探索、および、これらの作成に不可欠な周辺技術の研究開発である。さらに、近年は、細胞の三次元培養法の研究開発から、糖尿病治療に不可欠の膵島細胞研究に加えて、肝細胞を用いた再生医療や創薬に繋がる研究にも力を入れている。
マクロカプセル化の研究
膵島を免疫隔離機能のあるゲルなどに包んで移植すると、免疫抑制を行うことなく体内で膵島を機能させることが可能となる。従来は微細なマイクロカプセルを中心に研究されてきたが、一度移−88−

植すると完全に除去するのは困難で、異物反応による線維性被膜形成などによって機能が低下する。私どものグループでは、株式会社クラレから異物反応が非常に軽微なエバールの多孔質膜の提供を受けて、この膜でバッグを作成し、これに、温度感応性にゲル化するキトサン溶液に懸濁した膵島を充填するマクロカプセル化法を考案し、皮下血管新生前処置と組み合わせて、これを皮下に移植する治療法の妥当性を検証している。これが実現すれば、細胞を漏らすことなく回収・交換することも可能となり、異種膵島移植にも応用が可能となるばかりか、腫瘍形成などが危惧される未分化細胞から分化誘導した膵島やその他の代謝・内分泌組織にも応用可能となるなど、幅広い応用範囲があると、各方面から期待を集めている。
その他の研究これまでの研究成果として、高品質の細胞集塊を簡便かつ効率的に作製する培養面を開発し、株式会社クラレから Elplasia MP500 などの商品名で上市されている。効率的な細胞集塊作製技術は今後の再生医療の発展にとって必用不可欠な基礎技術であり、現在は、この培養面を自動培養装置に組み込んで、より大量の細胞集塊を効率的に作製する培養装置の研究を行っている。

【Sumi Group】
The final goal of our research group is to establish regenerative medicine for endocrine metabolic diseases
including diabetes mellitus. The goal should be a safe and effective therapy available whenever and wherever
required for a growing number of diabetes patients world-wide. Major fields of our research are studies on
bioartificial pancreas toward clinical application, search for novel cell sources applicable to diabetes therapy
utilizing wide range of cells including various stem cells, and developmental research upon technologies toaccomplish these studies. Recently, we utilize innovative 3-D culture methods not only for islet cell studies
but also for hepatocyte studies toward regenerative medicine and drug discovery research.
Studies on macro-encapsulation
Encapsulating islets in immune-isolating gel enables islet transplantation without immune suppression.
Micro-encapsulation used to be studied mainly. However, micro-capsules are not retrievable and fibrous
membrane formation due to foreign body reaction hampers their long-term function. Our group made bagswith EVOH membrane（provided by Kuraray）that was proved to cause minimal foreign body reaction andislets suspended in chitosan solution that gelates in temperature-sensitive manner are packed in a EVOH bag.
This macro-capsule will be transplanted into subcutaneous site prepared with neovascularization induction.
This method under validation will enable allo- and xeno-transplantation without immune suppression or cellleakage. So, the similar methods can be applied not only for islets but widely for other endocrine-metabolic
tissues derived from undifferentiated cells with risks of tumor-formation and others.

−89−

Other studies
We have developed culture surface that enables easy and efficient formation of high quality cell spheres
and the device is commercially available with a trade name of Elplasia MP500 etc（Kuraray）. Methods ofefficient cell sphere formation is one of the essential factor to promote future regenerative medicine. So, ourgroup is studying application of this culture surface to a new device that can make huge amount of cellspheres more efficiently in automated cell culture system.

List of Publications
Sakata N, Yamaguchi Y, Chen Y, Shimoda M, Yoshimatsu G, Unno M, Sumi S, Ohki R. Pleckstrin
homology-like domain family A, member 3（PHLDA3）deficiency improves islets engraftment throughthe suppression of hypoxic damage. PLoS One. 12: e0187927, 2017.
Liu HC, Wu WT, Wu CC, Yang KC, Yeh KT, Sumi S, Wang CC. An assessment of femoral rotationalalignment of mini-incision total knee arthroplasty: A comparison based on the transepicondylar line fromthe kneeling view and the intraoperative posterior condylar line. J Orthop Sci. 22: 506-511, 2017.
Sumi S, Kawagoe M, Abe R, Yanai G, Yang KC, Shirouzu Y. A multiple-funnels cell culture insert for the
scale-up production of uniform cell spheroids. Regenerative Therapy 7: 52-60, 2017.
Wu CC, Hsu LH, Sumi S, Yang KC, Yang SH. Injectable and biodegradable composite bone filler composedof poly（propylene fumarate）and calcium phosphate ceramic for vertebral augmentation procedure: Anin vivo porcine study. J Biomed Mater Res B Appl Biomater 105: 2232-2243, 2017.
Huang TL, Yang CH, Yanai G, Liao JY, Sumi S, Yang KC. Synergistic effect of L-ascorbic acid andhyaluronic acid on the modulation of matrix metalloproteinase-3 and -9 in human chondrocytes. J
Biomed Mater Res B Appl Biomater 106:1809-1817, 2018 [Epub ahead of print: Sep 15, 2017]

List of Presentations
角 昭一郎．代謝・内分泌疾患に対する再生医療実現に向けた私どもの取り組みについて．医工学フォーラム 2016，京都、2017 年 2 月 8 日
角 昭一郎，白水 泰昌，柳井 伍一，金宗 潤，楊 凱強，Canning PN. 異種組織皮下移植に向けた私どもの取り組み．第 19 回異種移植研究会，京都、2017 年 2 月 25 日．
金宗 潤 , 児玉 亮 , 塩田 良 , 角 昭一郎．ハイコンテント毒性試験用 3 次元培養細胞モデル．第 16 回
日本再生医療学会総会 , 仙台、2017 年 3 月 9 日．
坂田 直昭 , 大木 理恵子 , 佐藤 英昭 , 吉松 軍平 , 青木 豪 , 石田 晶玄 , 元井 冬彦 , 内藤 剛 , 海野 倫明 ,角 昭一郎．膵島移植における新規ドナーの開発に向けて：がん抑制遺伝子 PHLDA3 をターゲットとした治療戦略．第 16 回日本再生医療学会総会 , 仙台、2017 年 3 月 8 日．

−90−

坂田 直昭，大木 理恵子，佐藤 英昭，吉松 軍平，青木 豪，石田 晶玄，元井 冬彦，内藤 剛，海野 倫
明，角 昭一郎．がん抑制遺伝子 PHLDA3 を標的とする膵島移植法確立のための基盤研究．第44 回日本膵・膵島移植研究会，京都、2017 年 3 月 11 日．
角 昭一郎、白水 泰昌、柳井 伍一、金宗 潤、楊 凱強、Canning PN．マクロカプセル化膵島（Macroencapsulated islets, MEI）移植実現に向けた取り組み．第 44 回日本膵・膵島移植研究会，京都、
2017 年 3 月 11 日．
角 昭一郎．糖尿病再生医療の現在と未来．シンポジウム：糖尿病克服に向けた未来の移植・再生医療．第 44 回日本膵・膵島移植研究会，京都、2017 年 3 月 11 日．
後藤 昌史，稲垣 明子，山形 洋平，村山 和隆，渡邉 君子，前田 浩，猪村 武弘，五十嵐 康宏，植松智海，宮崎 勇希，水井 崇浩，戸子台 和哲，宮城 重人，角 昭一郎，藤盛 啓成，大内 憲明，里見 進．東北大学における次世代膵島移植確立へ向けた技術革新．ワークショップ：膵島移植の
現在と未来．第 44 回日本膵・膵島移植研究会，京都、2017 年 3 月 11 日．
Sumi S, Canning PN, Yang KC. A new macro-encapsulation device for subcutaneous islet transplantation.
IPITA（International pancreas & islet transplant association）16th International Congress. Oxford, UK,
June, 20-23, 2017.
Yamane K, et al. Mitomycin-C treatment ameliorates the survival transplanted islet graft in intraportal islet
transplantation. IPITA（International pancreas & islet transplant association）
16th International Congress.,
Oxford, UK, June, 20-23, 2017
Seiichiro T, et al. The optimal environment of islet transplantation into the prevascularised subcutaneous site.
IPITA（International pancreas & islet transplant association）16th International Congress. Oxford, UK,
June, 20-23, 2017.
Sumi S, Canning PN, Yang SY, Yang KC. Novel macro-encapsulation device for subcutaneous cell/tissuetransplantation. ISOMRM（International Symposium of Materials on Regenerative Medicine）Tao-Yuan,
Taiwan, Aug. 25, 2017.
山根 佳，穴澤 貴之，多田 誠一郎，井ノ口 健太，増井 俊彦，海道 利実，岡島 英明，角 昭一郎，上本 伸二．経門脈膵島移植における膵島 Preconditioning の有効性．第 53 回

日本移植学会総会

旭川、2017 年 9 月 8 日．
多田 誠一郎，穴澤 貴之，山根 佳，井ノ口 健太，増井 俊彦，海道 利実，岡島 英明，角 昭一郎，上本 伸二．血管床の誘導が皮下膵島移植の成績に与える影響．第 53 回

日本移植学会総会

旭川、2017 年 9 月 8 日．
角 昭一郎．ブタ膵島移植に向けた我々の取り組み．第 5 回日本先進医工学ブタ研究会，三島、2017
年 10 月 13 日．
山根 佳，他．経門脈膵島移植における免疫寛容の誘導〜移植前膵島 Preconditioning の有効性〜．第−91−

44 回日本臓器保存生物医学学会学術集会，大阪、2017 年 11 月 11 日．
角 昭一郎．異種膵島移植を目指すマクロカプセル化デバイス開発の現状．シンポジウム 7：異種移植．第 44 回日本臓器保存生物医学学会学術集会，大阪、2017 年 11 月 11 日．

−92−

再生組織構築研究部門
Department of Regeneration Science and Engineering

発生エピゲノム分野
Laboratory of Developmental Epigenome
准教授

多田

高

Assoc. Prof.

Takashi Tada

准教授

中馬新一郎

Assoc. Prof.

Shinichiro Chuma【多田グループ】
本グループでは、ヒト体細胞が多能性幹細胞に再プログラム化される分子機構の解明を行っています。2016 年には、体細胞と多能性幹細胞の中間段階である iRS（intermediately Reprogrammed Stem）
細胞株の樹立に成功し、再現性良く、高効率に、繰り返し iRS 細胞から iPS（人工多能性幹；induced
Pluripotent Stem）細胞に再プログラム化する姿を観察できる様になりました。iRS 細胞は、遺伝子改変技術が容易に応用できます。この特性を利用して、未分化性伴因子として知られる OCT4 遺伝子の活性を GFP 蛍光蛋白質として可視化しました。
無限増殖能をもつ多能性幹細胞研究の関連から、老化・若返りに関わる因子も研究しています。
ADIPONECTIN 蛋白質は、若返り血中サイトカインとして知られています。ADIPONECTIN と幹細胞は、共に老化防止に機能します。両者の働きの関わり合いの解明を目指しています。
1）iRS 細胞を用いた再プログラム化機構の解明
iRS 細胞は低密度培養により安定に長期間の増殖維持ができる一方、培養条件の変更のみで iPS
細胞への再プログラム化を再開できる新たな再プログラム化中間細胞株である。培養条件を低密度から高密度培養に変更すると、約 1 週間で iPS 細胞コロニーが高効率で出現する。加えて、単一 iRS細胞からの増殖が可能であることが、遺伝子改変処理後の陽性クローンの選別を容易にしている。
ゲノム編集により内在性 OCT4 遺伝子の下流に蛍光マーカー遺伝子 GFP をノックインし、可視化した（Fig. 1）。その結果、1）外来性再プログラム
化因子の不活性化と同時に内在性 OCT4 遺伝子が活性化、2）内在性 OCT4 遺伝子活性の後に MET（Mesenchymal-Epithelial Transition） が 起 こ る、3）
MET 直後の OCT4 の活性は不安定で、その後安定化することが明らかになった。iRS 細胞でのゲノム編集は、再プログラム化の分子機構解明に新たな展開をもたらすと期待される。
2）ヒト ADIPONECTIN と幹細胞
ADIPONECTIN（ADIPO）は、若返りサイトカイ−93−

Fig. 1. A GFP-positive iPS cell colony converted
from OG-iRS cellンとして知られ、血管や筋肉の炎症予防に働く。幹細胞は古い組織を新しい組織に置き換えること
で若さの維持に機能する。多能性幹細胞の一種である iPS 細胞への ADIPO の働きを調べて見ると、
ADIPO は iPS 細胞のアポトーシス（細胞死）を抑制する効果があることが明らかになった。ADIPO
が細胞死抑制に働く分子機構が注目される。

【Tada Group】
Aims of researches in our laboratory are understand of molecular mechanism of somatic reprogramming
into induced pluripotent stem（iPS）cell, and effect of ADIPONECTIN（ADIPO）on survival of iPS cells.
In 2016, we succeeded to establish intermediately reprogrammed stem（iRS）cells as stable cell lines, pausing
at the middle of the reprogramming process. iRS cells possessed unique property that reprogramming was
reproducibly and efficiently resumed toward iPS cell generation. Furthermore, genome-editing technologythat was feasibly applied to iRS cells, realized GFP-mediated visualization of the endogenous OCT4 geneactivity in living reprogramming cells. Another research subject, ADIPO is an anti-aging cytokine. Stem cellfunctions in maintaining homeostasis by chronologic replacement of old tissues with new tissues. We are
exploring relationship between the two anti-aging players.
1）Molecular mechanisms in iRS cell reprogramming to iPS cell
iRS cells were stably maintained for passages under a culture condition at low cell density, while resumed
reprogramming into iPS cells by high cell density culture. iRS cells converted to iPS cells on similarmolecular processes among colonies within a week. Furthermore, feasibility of single cell cloning of iRS cell
contributed to efficient generation of genetic modification-applied iPS cells with the modern genome-editing
technology. OG-iRS cell, in which fluorescence marker GFP gene was knocked-in downstream of theendogenous OCT4 gene, realized visualization of the activity of OCT4 in living cells on the reprogramming.
Conversion of OG-iRS cells into OG-iPS cells revealed that 1）up-regulation of endogenous OCT4 occurred
reciprocally with the silencing of exogenous reprogramming factors, 2）activation of endogenous OCT4
preceded to entry to MET（Mesenchymal-Epithelial Transition）, and 3）OCT4 expression was unstable inpre-matured iPS cell colonies soon after entry to MET.
2）Human ADIPONECTIN and stem cell
ADIPO functioning in anti-inflammation of the blood vessel and muscle is known as an anti-aging
cytokine, which is mainly secreted from adipocytes, and circulated on blood flow. Stem cell is also an
important anti-aging player for keeping body young by replacement of aging tissues with newly generated
tissues. We found that extracellular stimuli by exposure to ADIPO inhibited apoptotic cell death of iPS cells,
demonstrating functional relationship between two anti-aging players.

−94−

List of Publications
Teshigawara, R., Cho, J., Kameda, M. and Tada, T.（2017）. Mechanism of Human Somatic Reprogramming
to iPS Cell. Lab Invest. 97:1152-1157.

List of Presentations
Teshigawara, R., Cho, J., Kameda, M. and Tada, T.（2017）Novel function of Adiponectin -Induction of cell
death by overexpression of nucleus-localized Adiponectin- 第 40 回日本分子生物学会年会、神戸、
2017 年 12 月 6 日 -12 月 9 日（口頭発表）
勅使河原利香、曹準権、亀田雅博、多田高（2017）アディポネクチンの新たな機能 - 核局在ア

ディポネクチン過剰発現による細胞死 - 第 40 回日本分子生物学会年会、神戸、2017 年 12 月
6 日 -12 月 9 日（ポスター）【中馬グループ】
当研究グループでは、幹細胞 - 生殖細胞の発生サイクルにおける遺伝情報の継承と再編の制御メ
カニズムの解明、またその理解に基づく細胞および個体の遺伝情報の恒常性制御を目指して研究を進めている。（1）胚性多能性幹（ES）細胞はゲノム損傷による G1 チェックポイント等が観察されないが、ES 細胞の DNA 変異率は分化細胞と比べて低く、染色体不安定性のスペクトルも ES 細胞と分化細胞では異なる。これら ES 細胞と分化細胞の相違はゲノム損傷応答の高次制御の違いによるものと考えられるが、その分子機序は体系的に理解されていない。我々は ES 細胞や生殖幹（GS）
細胞の増殖分化過程におけるゲノム維持機構、特に DNA 損傷に対する細胞周期制御、DNA 複製お
よび染色体動態に焦点を置いて研究に取り組んでいる。（2）幹細胞 - 生殖細胞サイクルにおいて遺伝情報の安定な継承は個体、種の成立に重要である一方、配偶子形成過程では減数分裂による相同組換えと 1 倍体化によって遺伝情報の多様性が生まれる。我々は幹細胞 - 生殖細胞サイクルの遺伝的安定性と減数分裂の制御転換の研究を進めている。

【Chuma Group】
The genome integrity of pluripotent stem cells, which give rise to all the cell lineages including the
germline, is of fundamental importance to both basic biology as well as biomedical application. However, it−95−

remains largely unclear whether and how the genetic stability of pluripotent stem cells and germline stem
cells is properly coordinated with their cellular proliferation and differentiation programs. To better
understand these issues, we are carrying out systematic and detailed characterization of DNA damage
responses in mouse embryonic stem cells, germline stem cells and their differentiated progenies. Our researchaims to understand the developmental stage and/or cellular context dependent control（s）of genome stability
and diversification in the germline stem cell cycle.

List of Publications
Yoshimura T, Watanabe T, Kuramochi-Miyagawa S, Takemoto N, Shiromoto Y, Kudo A, Kanai-Azuma M,
Tashiro F, Miyazaki S, Katanaya A, Chuma S, Miyazaki JI.（2018）. Mouse GTSF1 is an essential factor
for secondary piRNA biogenesis. EMBO Rep. doi: 10.15252/embr.201642054.
Mochizuki AL, Katanaya A, Hayashi E, Hosokawa M, Moribe E, Motegi A, Ishiai M, Takata M, Kondoh G,
Watanabe H, Nakatsuji N, Chuma S.（2017）. PARI Regulates Stalled Replication Fork Processing to
Maintain Genome Stability upon Replication Stress in Mice. Mol Cell Biol. doi:10.1128/MCB.0011717.
Kabayama Y, Toh H, Katanaya A, Sakurai T, Chuma S, Kuramochi-Miyagawa S, Saga Y, Nakano T, Sasaki
H.
（2017）. Roles of MIWI, MILI and PLD6 in small RNA regulation in mouse growing oocytes. Nucleic
Acids Res. 45:5387-5398.

List of Presentations
AmiKatanaya, MihokoHosokawa, EriHayashi, Ayako Mochizuki, EmikoMoribe, ShinichiroChuma. A
proteomic approach to developmental control of genome stability in pluripotent stem cells anddifferentiated cells in mice. Frontier of Biomolecular Mass Spectrometry. Kyoto. February.7. 2017
細川 美穂子、刀谷 在美、林 瑛理、望月 綾子、沼田 興治、阿部 訓也、末盛 博文、中辻 憲夫、中馬新一郎 . 生殖系列細胞の発生サイクルにおける減数分裂プログラムの獲得メカニズム . 日本遺伝学会第 89 回大会 . 岡山 . 2017 年 9 月 13 日
望月 綾子、刀谷 在美、林 瑛理、細川 美穂子、森部 江美子、茂木 章、石合 正道、高田 穰、近藤 玄、
渡辺 仁美、中辻 憲夫、中馬 新一郎 . PARI regulates stalled replication fork processing to maintaingenome stability upon replication stress in mice. 日本遺伝学会第 89 回大会 . 岡山 . 2017 年 9 月 14 日
Ami Katanaya, Mihoko Hosokawa, Ayako Mochizuki, Eri Hayashi, Emiko Moribe, Norio Nakatsuji,
Shinichiro Chuma. Developmental control of genome stability and diversification in the germline cell
cycle in mice. 新学術領域「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」公開シンポジウム .
筑波 . 2017 年 11 月 22 日

−96−Mihoko Hosokawa, Ami Katanaya, Eri Hayashi, Ayako Mochizuki, Koji Numata, Kuniya Abe, Hirofumi
Suemori, Norio Nakatsuji and Shinichiro Chuma. Meiosis priming in the germline stem cell cycle inmice. 2017 年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）. 神戸 , 2017 年 12 月 7 日−97−

再生組織構築研究部門
Department of Regeneration Science and Engineering

胚性幹細胞分野
Laboratory of Embryonic Stem Cell Research
准教授

末盛

博文

特定講師

川瀬栄八郎

Assoc. Professor

Hirofumi Suemori

Program-Specific Sr. Lect.

Eihachiro Kawase

胚性幹細胞分野ではヒト ES 細胞の医療応用を目指した基盤研究を行っている。これまでに樹立したヒト ES 細胞株は国内の研究機関に分配され多くの研究成果が上げられている。また ES 細胞の未分化性維持や細胞分化の分子機構の解析の他、安全性の高い培養法の開発などの将来の医療応用において不可欠の技術開発研究をおこなっている。ヒト ES 細胞の臨床利用のための細胞プロセシ
ング施設を有し、ヒト ES 細胞株の樹立，培養，操作，品質保証，安全性確保等にわたる技術開発
及び取扱基準規格の構築を行っている。将来的には、臨床応用に使用可能な品質レベルのヒト ES細胞リソースの構築と臨床研究施設への提供を目的としている。
1）ヒト ES 細胞株の樹立と臨床応用を目指した基盤研究
ヒト ES 細胞株、ヒト iPS 細胞株などのヒト多能性幹細胞株は、創薬や細胞治療に有用な細胞リソースとして期待されている。我々はヒト ES 細胞の医療応用を目指した基盤研究を行っている。
これまでに 5 株のヒト ES 細胞株を樹立し、50 件以上の研究計画に対して細胞株を分配し多くの研究成果が上げられている。
これらの成果を実際の臨床利用に展開する上で、多能性幹細胞の効率的な拡大培養法の確立が必要不可欠である。これを実現するための培養技術開発をこれまでに進めてきているが、これらの技
術は、ヒト ES/iPS 細胞の利用において国内で広く活用されている。効率のよい細胞凍結法やヒト組換えラミニン断片を用いたフィーダーフリー培養法などはその例で、製品化を通じて研究の発展に貢献している。これをさらに発展させ、細胞の継代に要する時間やコストを大幅に削減する技術の開発にも成功している。
2）細胞プロセシング施設による臨床用ヒト ES 細胞バンクの構築
ヒト ES 細胞樹立指針や再生医療関連の法律の整備により、ヒト ES 細胞の臨床利用に向けての制度が整えられてきている。これらに対応して、新たに医薬品 GMP レベルでのヒト ES 細胞株の樹立を行うべく準備を進めている。ヒト ES 細胞を臨床使用するためのヒト ES 細胞株の樹立，培養，操作，品質保証，安全性確保等にわたる取扱基準規格の検証を進め、将来の臨床用ヒト ES 細胞のシードストックの作製を目指している。そのため、既存の ES 細胞のクリーンアップによる臨床用細胞
ストックの作製に関する実証研究を行い、臨床利用に耐えうる細胞ストックの作製が可能であることを示している。

−98−

また、臨床用 ES 細胞バンクの品質管理を国際的な水準で実施するため、ISCBI（International Stem Cell Banking Initiative）
による、臨床レベルでのヒト ES 細胞のバ
ンキングのための品質基準の策定に参画している。これらをもとに、臨床利用可能
なヒト ES 細胞の樹立のための手続きを進めた。臨床研究に使用する細胞は再生医療等の安全性の確保等に関する法律に基づ
き、特定細胞加工物製造許可を得る必要がある。本施設について当該許可申請を行い、臨床用ヒト ES 細胞の樹立とストックのための許可を得た。国内で初めて許可を得たヒト ES 細胞の樹立施設である。
臨床用ヒト ES 細胞の樹立研究について文部科学大臣および厚生労働大臣の確認を得、インフォームドコンセントに基づき余剰胚の提供を受け、臨床用 ES 細胞の樹立を開始した。

Human ES cell lines are considered to have great potential of ES cells in medical research and applicationsuch as cell transplantation therapy and drug discovery. We established human ES cell lines at a highefficiency and analyzed their characters in detail. The hESC lines have been distributed to over 50 research
projects in Japan. We are also performing researches on molecular mechanisms of self-renewal anddifferentiation of human ES cells, and developing techniques for genetic manipulation of hES cells. In
addition, we possess a Cell Processing Facility（CPF）to develop core technologies to generate and supply
clinical grade human embryonic stem（hES）cell lines. We have set up standard operation procedures（SOPs）
to produce clinical grade hES cell lines to establish a clinical grade hES cell bank in the near future, aiming to
supply them to researchers in the fields of regenerative medicine
1）Establishment and analysis of human ES cell lines aiming clinical application
Embryonic stem（ES）cell lines are pluripotent stem cell lines which can be propagated indefinitely inculture retaining their differentiation potency into every cell types of tissues in the body. Since establishmentof human ES cell lines were reported, clinical use of functional tissues and cells from human ES cells are
expected. In Japan, there have been many demands for use of human ES cells on basic and pre-clinicalresearches. We started to establish human ES cell lines using donated frozen embryos in January 2003 andsuccessfully established 5 human ES cell lines. We have distributed these cell lines to over 50 researches.
2）Cell processing facility for banking of clinical grade human ES cell lines.
For clinical application of hES cells, several issues remain to be solved such as development of complete-−99−

defined culture medium and feeder-cell free substrates. To verify these factors we should establish astandardthat reaches international levels. To achieve that purpose we have been working as a member ofworking groups of the International Stem Cell Forum（ISCF）and banking group of ISCBI（International
Stem Cell Banking Initiative）. Recently the ISCBI established “Consensus Guidance for Banking and Supplyof Human Embryonic Stem Cell Lines for Research Purposes” as a first fruit, and we are working to establish
guidelines for clinical use of human ES cells.

List of Publications
Miyazaki T, Isobe T, Nakatsuji N, Suemori H. Efficient Adhesion Culture of Human Pluripotent Stem Cells
Using Laminin Fragments in an Uncoated Manner. Sci Rep. 2017 Jan 30;7:41165. doi: 10.1038/
srep41165.
Tanase JI, Yokoo T, Matsumura Y, Kinoshita M, Kikuchi Y, Suemori H, Ohyama T. Magnesium chloride andpolyamine can differentiate mouse embryonic stem cells into trophectoderm or endoderm. Biochem
Biophys Res Commun. 2017 Jan 22;482（4）:764-770. doi: 10.1016/j.bbrc.2016.11.108.
Yamauchi K, Li J, Morikawa K, Liu L, Shirayoshi Y, Nakatsuji N, Elliott DA, Hisatome I, Suemori H.
Isolation and characterization of ventricular-like cells derived from NKX2-5eGFP/w and
MLC2vmCherry/w double knock-in human pluripotent stem cells. Biochem Biophys Res Commun.
2018 Jan 1;495（1）:1278-1284. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.11.133. Epub 2017 Nov 22.
簡便かつ低コスト化を実現したヒト多能性幹細胞の培養法
宮崎隆道、末盛博文 , 実験医学35, 3273-3278

List of Presentations
末盛博文 「ヒト ES 細胞の培養技術開発と臨床利用の最近の動向について」信州大学医学部

ヒト

ES 細胞研究に関する研修会、松本、2017 年 2 月 16 日
寺村岳士、松田浩一、竹原俊幸、小野寺勇太、福田寛二、鈴木孝一、末盛博文「ヒト iPS 細胞の自動評価および近赤外線レーザー照射による分化細胞の除去と未分化維持における有効性の検討」仙台、2017 年 3 月 7-9 日
菅三佳 , 平井雅子 , 上田直子 , 劉有容 , 中野貴子 , 福田隆之 , 末盛博文 , 古江 - 楠田美保「ヒト多能性幹細胞の培養における増殖因子の生理活性測定法の開発」岡山、2017 年 6 月 30 日

−100−

再生組織構築研究部門
Department of Regeneration Science and Engineering

統合生体プロセス分野
Laboratory of Integrative Biological Science
教

Prof.

Gen Kondoh

圭司

Assoc. Prof.

Keiji Hirota

仁美

Assist. Prof.

Hitomi Watanabe

授

近藤

玄

准教授

廣田

助教（兼務）渡邊

当分野では、不妊症、免疫関連疾患の新規治療法開発を目指し、受精と自己免疫寛容維持の新規メカニズムの解明に焦点をあてた研究を展開している。本年度は、マウス精子が受精能を獲得する過程において、ラフトの局在変化が重要なステップのひとつであることを見出した。また、Th17 細胞のエフェクター機能を制御するサイトカイン IL-23 を標的とした可溶化 IL-23 受容体分子（sIL23R）を構築し、アデノウイルスベクターを用いた sIL-23R 遺伝子導入が自己免疫病に対する遺伝子療法になりうる可能性を示した。さらに、自己免疫寛容維持に中心的な役割を果たす制御性 T 細胞の胸腺分化において、Satb1 を介したエピゲノム形成機構を明らかにした。
1）マウス精子受精能とラフト局在変化の相関性
マウス精子は、段階的な成熟過程を経ることで受精能を獲得することが知られている。我々は、先行研究において受精能獲得過程にある精子の膜表面では GPI アンカー型タンパク質（GPI-AP）遊離とラフト局在変化が連動して起こり、これらが受精に重要な反応であることを示唆した。今回、BALB/c および C57BL/6 バックグランドの GPI アンカー型 EGFP（EGFP-GPI）トランスジェニック
マウス（以下 Tg マウス）の精子についてこれらの現象の比較を行い、また複数系統を追加しての相関解析から、精子受精能とラフト局在変化との間に正の相関性を見出した。
2）免疫寛容維持機構と T ヘルパー細胞の制御機構
生体の恒常性を維持するため、免疫システムの伴となる免疫寛容維持機構が常時作動し、自己反応性 T ヘルパー細胞の活性化を積極的に制御している。免疫寛容維持機構の破綻により、免疫細胞による自己組織・臓器の傷害・損傷が起こることでアレルギー反応、炎症性疾患、自己免疫疾患が惹起される。
本年度、自己免疫病を惹起する Th17 細胞に対する新規制御法を開発した。サイトカイン IL-23
は、Th17 細胞のエフェクター機能・維持に必須のサイトカインとして知られており、自己免疫疾
患患者を対象とした臨床治験においても抗 IL-23 抗体の有用性が示されている。私たちは、IL-23 を標的とした遺伝子治療の可能性を検討するため、アデノウイルスベクターを用いた sIL-23R 遺伝子導入法を開発した。多発性硬化症の動物モデルを用い、sIL-23R をコードするアデノウイルスベク
タ 8 を静注投与することにより、STAT3 活性阻害と実験的自己免疫性脳脊髄炎を有意に抑制できる−101−

ことを示した。これらの結果は、IL-23 を標的とした遺伝子治療が、Th17 細胞の関与が示唆されている様々な自己免疫病に対する新規治療戦略になりうることを明らかにした。
制御性 T 細胞の胸腺分化におけるスーパーエンハンサー及びエピゲノム形成に関与する新規分子機構を明らかにした。制御性 T 細胞は、自己免疫寛容維持の伴となる細胞集団であり、様々な免疫応答を負に制御している。私たちは、
ゲノムオーガナイザー Satb1 が、制御性 T 細胞特異的なスーパーエンハンサー活性と制御性 T 細胞関連遺伝子発現を制御し、制御性 T 細胞の胸腺分化と生体内における自己免疫寛容維持に重要な働きを果たすことを明らかにした。これらの結果から、Satb1の機能不全が、ヒト自己免疫疾患の原因因子の一つである可能性が示唆され、今後、Satb1 と自己免疫疾患のゲノムワイド関連解析が期待できる。

This laboratory aims to understand the mammalian fertilization process and the molecular and cellularmechanisms underlying how immune tolerance is maintained and self-reactive T cells attack our body. In
2017, we found that the relationship between GM1 movement and in vitro fertilization ability was confirmed
in multiple mouse strains, suggesting that lipid raft movement is one of the important steps for completing thesperm maturation process. Moreover, we found that administration of adeno-associated vector 8 encodingsIL-23R was an effective immunotherapy for an animal model of multiple sclerosis. We also identified amolecular mechanism underlying Satb1-dependent epigenetic modifications of regulatory T precursor cells
during differentiation in the thymus.
1）Lipid raft movement linked to sperm competency for fertilization in mice
Mammalian sperm acquires fertilization ability after several maturation processes, particularly within thefemale reproductive tract. Here, we show that lipid raft movement is fundamental for sperm to be competentfor fertilization by comparing the sperm maturation process of two mouse inbred strains, C57BL/6 andBALB/c. We found that ganglioside GM1 movement was exclusively reduced in BALB/c compared with
C57BL/6 among other examined sperm maturation parameters, such as glycosylphosphatidylinositol（GPI）-anchored protein（GPI-AP）release, sperm migration to the oviduct, cholesterol efflux, protein tyrosine
phosphorylation and acrosome reaction, and was strongly linked to sperm fertility phenotype. The
relationship between GM1 movement and in vitro fertilization ability was confirmed in other mouse strains,suggesting that lipid raft movement is one of the important steps for completing the sperm maturation
process.
2）Molecular and cellular basis of immune tolerance and T helper functions
Immunological self-tolerance is a key immune system and regulates the activation of self-reactive T helper
cells. Breakdown of self-tolerance leads to allergic, inflammatory, and autoimmune diseases mediated byaberrant activation of effector immune cells.
We developed a genetherapy targeting the cytokine IL-23 which is a key factor to drive the effector−102−

function of autoimmune Th17 cells and is implicated in the pathogenesis of autoimmune diseases in humans.
Clinical trials using anti-IL-23 antibody showed a promising efficacy in treating patients with psoriasis. We
found that a single injection of adeno-asociated virus 8 encoding sIL-23R ameliorated the clinical scores ofexperimental autoimmune encephalomyelitis with significant inhibition of STAT3 phosphorylation. These
results indicate that clinical interventions, which specifically interfere an interaction between IL-23 and IL23R, may be a potential therapeutic strategy for the treatment of autoimmune diseases.
We elucidated a novel molecular mechanism underlying Satb1-dependent epigenetic modifications ofregulatory T precursor cells during differentiation in the thymus. Regulatory T cells play a key role inmaintaining immune homeostasis and inhibiting multiple immunological responses. We identified that the
genome organizer Satb1 was important for regulatory T cell-specific super-enhancer activation and signature
gene expression in the thymus, which in turn led to the development of functional regulatory T cells. These
results suggest that the impairment of Satb1 function may cause autoimmune diseases in humans due to theloss of regulatory T cells.

List of Publications
Miralles M, Eixarch H, Tejero M, Costa C, Hirota K, Castaño AR, Puig M, Stockinger G, Montalban X,
Bosch A, Espejo C, Chillon M.（2017）. Clinical and Histopathological Amelioration of Experimental
Autoimmune Encephalomyelitis by AAV Vectors Expressing a Soluble Interleukin-23 Receptor.
Neurotherapeutics. 4, 1095-1106.
Kitagawa Y, Ohkura N, Kidani Y, Vandenbon A, Hirota K, Kawakami R, Yasuda K, Motooka D, Nakamura
S, Kondo M, Taniuchi I, Kohwi-Shigematsu T, Sakaguchi S.（2017）. Guidance of regulatory T cell
development by Satb1-dependent super-enhancer establishment. Nat Immunol. 18, 173-183.
Yoshimoto, Y., A. Takimoto, H. Watanabe, Y. Hiraki, G. Kondoh, C. Shukunami. Scleraxis is required formaturation of tissue domains for proper integration of the musculoskeletal system. Scientific Reports
7:45010. doi: 10.1038/srep45010（2017）.
Das, N-R., H. Miyata, H. Hara, K. Uchiyama, J. Chida, M. Yano, H. Watanabe, G. Kondoh, S. Sakaguchi.
Effects of prion protein devoid of the N-terminal residues 25-50 on prion pathogenesis in mice. Arc.
Virol. doi: 10.1007/s00705-017-3295-3（2017）.
Fujihira, H., Y. Masahara-Negishi, M. Tamura, C. Huang, Y. Harada, S. Wakana, D. Takakura, N. Kawasaki,
N. Taniguchi, G. Kondoh, T. Yamashita, Y. Funakoshi, T. Suzuki. Lethality of mice bearing a knockoutof the Ngly1-gene is partially rescued by the additional deletion of the Engase gene. PLoS Genet. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1006696（2017）.
Watanabe, H., R. Takeda, K. Hirota, G. Kondoh. Lipid raft dynamics linked to sperm competency for
fertilization in mice. Genes to Cells https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28425215（2017）.

−103−

Mochizuki, A-L., A. Katanaya, E. Hayashi, M. Hosokawa, E. Moribe, A. Motegi, M. Ishiai, M. Takata, G.
Kondoh, H. Watanabe, N. Nakatsuji, S. Chuma. PARI regulates stalled replication fork processing tomaintain genome stability upon replication stress in mice. Mol Cell Biol., 37-23, pii: e00117-17,（2017）.
Hara, H., H. Miyata, N-R. Das, J. Cida, T. Yoshimochi, K. Uchiyama, H. Watanabe, G. Kondoh, T.
Yokoyama, S. Sakaguchi. Prion protein devoid of the octapeptide repeat region abrogates BSE
pathogenesis in mice. J. Virol., 92-1, pii: e01368-17,（2017）.
Ohashi, M., Y. Umemura, N. Koike, Y. Tsuchiya, Y. Inada, H. Watanabe, T. Tanaka, Y. Minami, O. Ukimura,T. Miki, T. Tajiri, G. Kondoh, Y. Yamada, K. Yagita. Disruption of circadian clockwork in in vivo
reprogramming-induced mouse kidney tumors. Genes to Cells, in press.
Tsubaki, T., T. Kadonosono, S. Sakurai, T. Shiozawa, T. Goto, S. Sakai, T. Kuchimaru, T. Sakamoto, H.
Watanabe, G. Kondoh, S. Kizaka-Kondoh. Novel Adherent CD11b+ Gr-1+ Tumor-infiltrating Cells
Initiate an Immunosuppressive Tumor Microenvironment. Oncotarget, in press.
Shukunami, C., A. Takimoto, Y. Y. Nishizaki, Y. Yoshimoto, S. Tanaka, S. Miura, H. Watanabe, T. Sakuma,
T. Yamamoto, G. Kondoh, Y. Hiraki. Scleraxis is a transcriptional activator that regulates the expressionof Tenomodulin, a marker of mature tenocytes and ligamentocytes. Scientific Reports, in press.
Morita, M., T. Sato, M. Nomura, Y. Sakamoto, Y. Inoue, R. Tanaka, S. Ito, K. Kurosawa, K. Yamaguchi, Y.
Sugiura, H. Takizaki, Y. Yamashita, R. Katakura, I. Sato, M. Kawai, Y. Okada, H. Watanabe, G.
Kondoh, S. Matsumoto, A. Kishimoto, M. Obata, M. Matsumoto, T. Fukuhara, H. Motohashi, M.
Suematsu, M. Komatsu, K-I. Nakayama, T. Watanabe, T. Soga, H. Shima, M. Maemondo, N. Tanuma.
PKM1 confers metabolic advantages and promotes cell-autonomous tumor cell growth. Cancer Cell, inpress.

List of Presentations
Keiji Hirota: An inflammatory cellular network of autoimmune Th17 cells, GM-CSF-producing ILCs andsynoviocytes in the development of autoimmune arthritis, Keystone symposia, Immune Regulation in
Autoimmunity and Cancer, Whistler, March 26 - 30, 2017, Canada
Keiko Yasuda, Yohko Kitagawa, Shimon Sakaguchi, Keiji Hirota: Satb1 controls the differentiation andterminal effector function of Th17 cells, 第 46 回

日本免疫学会学術集会、仙台、2017 年 12 月 12-14

日
Ryoki Kobayashi, Yohei Watanabe, Noriko M Tsuji, Keiji Hirota, Tomoko Kurita-Ochiai: Characterization of
Innate lymphoid cells in inamed gingiva of mice infected with Porphyromonas gingivalis, 第 46 回

日本免疫学会学術集会、仙台、2017 年 12 月 12-14 日
Gen Kondoh, Hitomi Watanabe, Rie Takeda, Keiji Hirota Lipid raft dynamics linked to sperm−104−competency for fertilization in mice. 第 4 回国際生殖生物学会、那覇、2017 年 9 月 27-29 日−105−

生命システム研究部門
Department of Biosystems Science

生体再建学分野
Laboratory of Experimental Immunology
客員教授

坂口

志文

Visiting Prof. Shimon Sakaguchi

当研究室では、（1）免疫自己寛容の導入・維持機構の細胞、分子レベルでの理解、特に制御性 T細胞（Regulatory T cells、以下 Treg と略）の役割、（2）Treg を標的とする腫瘍免疫応答の惹起法、強化法の開発、自己免疫病の治療法、移植臓器に対する免疫寛容導入法の開発、また（3）自己免
疫病、特に自己免疫性関節炎、の原因・発症機構の理解、をめざしている。
2017 年度、液性免疫の抑制的制御を主として担う濾胞性制御性 T 細（Follicular regulatory T cells,
Tfr）の分化を解析した。その結果、胚中心に存在し、CD25 を発現しないが、Bcl6 の発現など濾胞性ヘルパー T 細胞（Follicular helper T cell, Tf）と共通な遺伝子発現パターンを特徴とする Tfr のサ
ブセットを同定した。IL-2 を投与すると、Tfr の形成が阻害されるが、IL-2 は Bcl-6 に拮抗作用のある転写因子 Blimp1 を誘導するため、IL-2 阻害により Bcl-6 依存的な Tfr が分化すると考えられる。
この Tfr サブセットは液性免疫を制御する場合の標的として重要である（Wing et al., PNAS, 2017）。
また、当研究室で確立し、自己免疫性関節炎を自然発症する SKG マウスを用いて、Th17 細胞が、他の関節組織細胞にどのように働き慢性炎症を惹起・維持するのか解析した。その結果、Th17 細
胞由来 IL-17 は、線維芽細胞様滑膜細胞（Fibroblast-like synoviocyte, FLS）および自然リンパ球（Innate
lymphoid cell, ILC）に働き、GM-CSF の産生を促す。関節内 T 細胞および組織細胞由来の IL-2, IL33, CpG DNA は ILC からの GM-CSF 産生を惹起する。さらに、FLS あるいは ILC の GM-CSF 産生を阻害すると関節炎の発症は阻止される。この結果は、サイトカイン（IL-17, GM-CSF）によって媒介される T 細胞、ILC、組織細胞（例えば FLS）間の細胞ネットワークが慢性炎症の惹起・進行に果たす役割、炎症制御の標的としての重要性を示したものである（Hirota et al., Immunity, In press）。

This laboratory studies:（i）the cellular and molecular basis of immunologic self-tolerance, in particular,
the roles of regulatory T（Treg）cells;（ii）the strategy for eliciting effective immune responses to autologous
tumor cells, or inducing immunologic tolerance to organ transplants, by manipulating the mechanism of
immunologic self-tolerance; and（iii）the cause and pathogenetic mechanism of autoimmune diseases, inparticular, rheumatoid arthritis.
In 2017, we studied how humoral immune responses are controlled by Treg cells. It has been wellestablished that T-follicular helper（Tfh）cells have a critical role in the formation and maintenance ofgerminal center（GC）reactions responsible for the production of high quality antibodies. T-follicularregulatory（Tfr）cells, a subset of Foxp3 expressing Treg cells, have a critical role in the control of antibody−106−responses. While Tregs express CD25 and are dependent on IL-2, Tfr also express the transcription factor
BCL6 that in Tfh cells is inhibited by IL-2. We found that mature Tfr cells in the germinal centers or
circulating in human blood down-regulated CD25 and gained a transcriptional signature mixed between Tfh
and Tregs while retaining their regulatory function. These cells represented an IL-2 independent branch ofeffector Tregs losing CD25 expression but gaining increased expression of Tfh related markers such as BCL6
and CXCR5 in both mice and humans. The results are instrumental in targeting Tfr cells to control
physiological and pathological humoral immune responses（Wing et al., PNAS, 2017）.
By utilizing an animal model of autoimmune arthritis（SKG mice）established in our laboratory, we arealso studying how chronic autoimmune disease is initiated and maintained. In 2017, we particularly
addressed how Th17 cells controlled other inflammatory cells in autoimmune tissue damage. With SKG micethat spontaneously develop Th17 cell-mediated autoimmune arthritis, we showed that arthritogenic Th17 cells
stimulated fibroblast-like synoviocytes（FLS）via IL-17 to secrete GM-CSF and also expanded synovial
resident innate lymphoid cells（ILCs）in inflamed joints. Activated synovial ILCs, which expressed CD25,
IL-33Ra, and TLR9, produced abundant GM-CSF upon stimulation by IL-2, IL-33, or CpG DNA. Loss of
GM-CSF production by either ILCs or radio-resistant stromal cells such as FLS prevented Th17 cellmediated arthritis. GM-CSF production by Th17 cells augmented chronic inflammation, but was notmandatory for the initiation of arthritis. Together with the presence of GM-CSF-producing ILCs in inflamed
joints of rheumatoid arthritis patients, these results indicate that a cellular cascade of autoimmune Th17, ILCs
and non-lymphoid stromal cells, via IL-17 and GM-CSF, mediates chronic joint inflammation and can be atarget for therapeutic intervention（Hirota et al., Immunity, In press）.

List of Publications
1）原著論文
Kitagawa Y, Sakaguchi S. Molecular control of regulatory T cell development and function. Curr Opin
Immunol. 49:64-70, 2017.
Ikeda K, Kinoshita M, Kayama H, Nagamori S, Kongpracha P, Umemoto E, Okumura R, Kurakawa T,
Murakami M, Mikami N, Shintani Y, Ueno S, Andou A, Ito M, Tsumura H, Yasutomo K, Ozono K,
Takashima S, Sakaguchi S, Kanai Y, Takeda K. Slc3a2 Mediates Branched-Chain Amino-AcidDependent Maintenance of Regulatory T Cells. Cell Rep. 21:1824-1838, 2017.
Cossarizza A, ―Sakaguchi S, ―Zimmermann J. Guidelines for the use of flow cytometry and cell sorting in
immunological studies. Eur J Immunol. 47:1584-1797, 2017.
Kitagawa Y, Ohkura N, Kidani Y, Vandenbon A, Hirota K, Kawakami R, Yasuda K, Motooka D, Nakamura S,
Kondo M, Taniuchi I, Kohwi-Shigematsu T, Sakaguchi S. Guidance of regulatory T cell development by
Satb1-dependent super-enhancer establishment. Nat. Immunol. 18:173-183, 2017.
Wing JB, Kitagawa Y, Locci M, Hume H, Tay C, Morita T, Kidani Y, Matsuda K, Inoue T, Kurosaki T, Crotty−107−

S, Coban C, Ohkura N, Sakaguchi S. A distinct subpopulation of CD25- T-follicular regulatory cells
localizes in the germinal centers. Proc Natl Acad Sci U S A. 114:E6400-E6409, 2017.
Hosokawa T, Kimura T, Nada S, Okuno T, Ito D, Kang S, Nojima S, Yamashita K, Nakatani T, Hayama Y,
Kato Y, Kinehara Y, Nishide M, Mikami N, Koyama S, Takamatsu H, Okuzaki D, Ohkura N, Sakaguchi
S, Okada M, Kumanogoh A. Lamtor1 Is Critically Required for CD4 + T Cell Proliferation andRegulatory T Cell Suppressive Function. J Immunol. 199:2008-2019, 2017.
Noguchi S, ―Sakaguchi S, ―Hayashizaki Y. FANTOM5 CAGE profiles of human and mouse samples. Sci
Data. 4:170112, 2017.
Suzuki T, Murakami S, Biswal SS, Sakaguchi S, Harigae H, Yamamoto M, Motohashi H. Systemic
Activation of NRF2 Alleviates Lethal Autoimmune Inflammation in Scurfy Mice. Mol Cell Biol. 37（15）. pii: e00063-17, 2017.
Kakugawa K, Kojo S, Tanaka H, Seo W, Endo TA, Kitagawa Y, Muroi S, Tenno M, Yasmin N, Kohwi Y,
Sakaguchi S, Kowhi-Shigematsu T, Taniuchi I. Essential Roles of SATB1 in Specifying T Lymphocyte
Subsets. Cell Rep. 19:1176-1188, 2017.
Garg G, Nikolouli E, Hardtke-Wolenski M, Toker A, Ohkura N, Beckstette M, Miyao T, Geffers R, Floess S,
Gerdes N, Lutgens E, Osterloh A, Hori S, Sakaguchi S, Jaeckel E, Huehn J. Unique properties of thymic
antigen-presenting cells promote epigenetic imprinting of alloantigen-specific regulatory T cells.
Oncotarget. 8（22）:35542-35557, 2017.
Carrascosa CL, Klein M, Kitagawa Y, Lückel C, Marini F, König A, Guralnik A, Raifer H, Hagner S, Raedler
D, Böck A, Kang C, Lohoff M, Garn H, Schaub B, Berberich-Siebelt F, Sakaguchi S, Bopp T, Huber M.
Reciprocal regulation of the Il9 locus by counteracting activities of transcription factors IRF1 and IRF4.
Nat. Commun. 8:15366, 2017.
Kato K, Kawase A, Azukizawa H, Hanafusa T, Nakagawa Y, Murota H, Sakaguchi S, Asada H, Katayama I.
Novel interferon-γ enzyme-linked immunoSpot assay using activated cells for identifying
hypersensitivity-inducing drug culprits. J Dermatol Sci. 86:222-229, 2017.
Glatman Zaretsky A, Konradt C, Dépis F, Wing JB, Goenka R, Atria DG, Silver JS, Cho S, Wolf AI, Quinn
WJ, Engiles JB, Brown DC, Beiting D, Erikson J, Allman D, Cancro MP, Sakaguchi S, Lu LF, Benoist
CO, Hunter CA. T regulatory cells support plasma cell populations in the bone marrow. Cell Rep.
18:1906-1916, 2017.
Tanaka A, Sakaguchi S. Regulatory T cells in cancer immunotherapy. Cell Res. 27:109-118, 2017.
Nagase H, Takeoka T, Urakawa S, Morimoto-Okazawa A, Kawashima A, Iwahori K, Takiguchi S, Nishikawa
H, Sato E, Sakaguchi S, Mori M, Doki Y, Wada H. ICOS+ Foxp3+ TILs in gastric cancer are prognostic
markers and effector regulatory T cells associated with Helicobacter pylori. Int J Cancer. 140: 686-695,
2017.

−108−

Sasaki N, Yamashita T, Kasahara K, Fukunaga A, Yamaguchi T, Emoto T, Yodoi K, Matsumoto T, Nakajima
K, Kita T, Takeda M, Mizoguchi T, Hayashi T, Sasaki Y, Hatakeyama M, Taguchi K, Washio K,
Sakaguchi S, Malissen B, Nishigori C, Hirata KI. UVB Exposure Prevents Atherosclerosis byRegulating Immunoinflammatory Responses. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 37:66-74, 2017.

2）総説
西塔拓郎・坂口志文：大腸がん組織の FOXP3+CD4+T 細胞サブポピュレイションは炎症の有無により予後を相反する方向に制御する、がん分子標的治療 Vol.15 No.3 86-89, 2017
木谷友次朗・坂口志文：腫瘍浸潤制御性 T 細胞の特異的転写制御、臨床免疫・アレルギー科 Vol.68
No.6 595-600, 2017
坂口志文：ノーベル賞と医学の進歩・発展

獲得的免疫寛容の発見―バーネット、メダワー

最新

医学 Vol.72 No.12 114-117, 2017

List of Presentations
1）学会・研究会発表
Motonao Osaki：Soluble form of CTLA-4 facilitates M2 macrophage differentiation, preferentially inhibitingTh1 but not Th2 in auto-inflammatory condition. The 6th NIF Winter School on Advanced Immunology.
Singapore, January 22-26, 2017.
Atsushi Tanaka: Treg-specific control of TCR signaling molecules 第 46 回日本免疫学会総会・学術総会、仙台、2017 年 12. 月 12-14 日
Ryoji Kawakami, Norihisa Mikami, Atsushi Sugimoto, Naganari Ohkura, Shimon Sakaguchi : Epigenomic
signatures of extrathymic-derived regulatory T-cells. 第 46 回日本免疫学会総会・学術総会、仙台、
2017 年 12. 月 12-14 日
Yoshiaki Yasumizu, Naganari Ohkura, Yohko Kitagawa, Shimon Sakaguchi : Significance of the regulatory T
cell-specific epigenetics in autoimmune disease susceptibility. 第 46 回日本免疫学会総会・学術総会、仙台、2017 年 12. 月 12-14 日
Keiko Yasuda, Yohko Kitagawa, Shimon Sakaguchi : Satb1 controls the differentiation and terminal effector
function of Th17 cells. 第 46 回日本免疫学会総会・学術総会、仙台、2017 年 12. 月 12-14 日

2）講演・シンポジウム
坂口志文：Targeting regulatory T cell in cancer immunotherapy. Immuno-Oncology Vertex 2017、京都、2017 年 1 月 21 日
Shimon Sakaguchi：Control of immune responses by regulatory T cells. The 6th NIF Winter School on−109−Advanced Immunology, Singapore, January, 22-26, 2017.
坂口志文：制御性 T 細胞と自己免疫

新学術領域研究 ネオ・セルフの生成・機能・構造、東京、

2017 年 1 月 31 日
坂口志文：免疫自己寛容と自己免疫疾患

第 80 回日本皮膚科学会東京支部学術大会

横浜、2017年 2 月 11−12 日
坂口志文：免疫制御とがん治療

金沢大学がん進展制御研究所共同利用・共同研究拠点シンポジウ

ム 金沢、2017 年 2 月 14−15 日
坂口志文：免疫反応をコントロールする制御性 T 細胞―免疫疾患の克服に向けて―

膳所高校スー

パーサイエンスハイスクール事業 滋賀、2017 年 2 月 16 日
坂口志文：免疫学の常識を覆す制御性 T 細胞研究

日本食品工業倶楽部月例会大阪、2017 年 2 月

17 日
坂口志文：免疫反応をコントロールする制御性 T 細胞―免疫疾患の克服に向けて―フォーラム研究交流会

読売テクノ・

東京、2017 年 2 月 20 日

坂口志文：「制御性 T 細胞による免疫疾患の治療をめざして」第 56 回静岡県病院学会 静岡、2017
年 2 月 25 日
坂口志文：制御性 T 細胞（Treg）誘導薬の創製「次世代免疫制御を目指す創薬医学融合拠点」ラップアップミーティング 京都、2017 年 3 月 1 日
坂口志文：制御性 T 細胞の発生・分化の分子基盤

第4回

Medical Frontier Consortium beyond theOrgancentric Dogma 東京、2017 年 3 月 25−26 日
Shimon Sakaguchi：Control of immune responses by regulatory T cells. The 18th International Vasculitis &ANCA Workshop in Tokyo. Tokyo, March 25-28. 2017.
坂口志文：制御性 T 細胞とがん免疫
坂口志文：制御性 T 細胞と自己免疫病

千葉癌免疫治療研究会

千葉、2017 年 4 月 14 日

第 61 回日本リウマチ学会総会・学術集会

福岡、2017 年

4 月 20-22 日
Shimon Sakaguchi：Treg: from discovery to therapeutic application. Potential Therapies Based on
Understanding Treg Development and Function. Celgene. Cambridge. MA USA, April, 26 2017.
Shimon Sakaguchi：Tregs-development and function. TRANZ（the Transplantation Society of Australia and
New Zealand）2017. Brisbane Australia, May 7-9 2017.
Shimon Sakaguchi：Targeting Regulatory T Cells for Cancer Immunotherapy. Immunotherapy@Brisbane
2017. Brisbane Australia. May 10-12, 2017.
Shimon Sakaguchi：Control of immune responses by regulatory T cells. The Crafoord Prize Lectures in
Polyarthritis. The control of inflammation; regulatory T cells in health and disease. Lund, Sweden, 2017.

−110−May 16, 2017.
Shimon Sakaguchi：Targeting transcriptional and epigenetic control of Treg cell development. The Crafoord
Symposium in Polyarthritis. The control of inflammation; regulatory T cells in health and disease.
Stockholm Sweden, May 17, 2017.
坂口志文：制御性 T 細胞と自己免疫、がん免疫第 116 回日本皮膚科学会総会仙台、2017 年 6 月 2−4 日
坂口志文：免疫制御と自己免疫病

第 5 回免疫フロンティア B to B セミナー

大阪、2017 年 6 月

13 日
Shimon Sakaguchi：Treg cells: development and function. RIKEN IMS Summer Program 2017. Yokohama,June 16-21 2017.
Shimon Sakaguchi：Control of immune responses by regulatory T cells. RIKEN IMS-JSI International
Symposium on immunology 2017. Tokyo, June, 22-23, 2017.
Shimon Sakaguchi：Suppression, anergy and deletion in peripheral tolerance. The Huenig Symposium
Regulation of the T-cell response. Wuerzburg, Germany, June 30, 2017.
坂口志文：制御性 T 細胞と自己免疫・腫瘍免疫

第 3 回免疫治療 Expert Seminar 東京、2017 年 7 月3日
坂口志文：制御性 T 細胞の発見と臨床応用

第 227 回生命科学フォーラム E 東京、2017 年 7 月 11日
坂口志文：制御性 T 細胞による免疫応答制御

平成 29 年度名医に学ぶセミナー熊本、2017 年 7 月

12 日
坂口志文：制御性 T 細胞と炎症制御

第 38 回日本炎症再生医学会 大阪、2017 年 7 月 18-19 日

坂口志文：制御性 T 細胞とがん治療

第 59 回日本婦人科腫瘍学会

熊本、2017 年 7 月 27-29 日

坂口志文：制御性 T 細胞とがん治療

第 15 回日本臨床腫瘍学会

神戸、2017 年 7 月 27−29 日

坂口志文：制御性 T 細胞の発生と機能

日本免疫学会第 19 回免疫サマースクール 2017湘南、2017

第 4 回 ATL 疾患検討会

2017. 8. 5.

年 7 月 31 日− 8 月 3 日
坂口志文：Treg を標的としたがん免疫療法の可能性について
東京、2017 年 8 月 5 日
坂口志文：日本人がみつけた免疫細胞『制御性 T 細胞』免疫反応を抑えるとは
2017

免疫ふしぎ未来

東京、2017 年 8 月 6 日

坂口志文：制御性 T 細胞による炎症制御

第 20 回間質性肺炎細胞分子病態研究会

東京、2017 年

8 月 19 日
坂口志文：制御性 T 細胞による免疫応答制御

第 5 回ブリストル血液学アカデミー−111−

東京、2017 年

9月2日
Shimon Sakaguchi：TCR signaling, Treg, and Autoimmunity. 47th Annual Meeting of the German Society for
Immunology. Erlangen, Germany, September 12-15, 2017.
Shimon Sakaguchi：TCR signaling, Treg, and Autoimmunity. 8th International Conference on Autoimmunity:
Mechanisms and Novel Treatments. Rhodes, Greece, September 17-22, 2017.
坂口志文：制御性 T 細胞による免疫応答制御

第 9 回血液疾患免疫療法学会学術集会 東京、2017

年 9 月 30 日
坂口志文：制御性 T 細胞：その歴史と現在

第 68 回日本皮膚科学会中部支部学術大会 京都、2017

年 7 月 7-8 日
坂口志文：制御性 T 細胞を標的とするがん免疫療法 Bio Japan 2017 横浜、2017 年 10 月 11-13 日
Shimon Sakaguchi：TCR signaling, Treg, and Autoimmunity. Commemorative Symposium for “Institute for
Frontier Life and Medical Sciences, Kyoto University. Ohtsu, October 19, 2017.
Shimon Sakaguchi：TCR signaling, Treg, and Autoimmunity. Baruj Benacerraf Lecture in Immunology.
Boston U.S.A. October 25, 2017.
Shimon Sakaguchi：TCR signaling, Treg, and Autoimmunity. International Symposium of the Center for
Animal Disease Models 2017. Tokyo, October 28, 2017.
Shimon Sakaguchi：TCR signaling, Treg, and Autoimmunity. Cytokines 2017 The 5th Annual Meeting of theInternational Cytokine and Interferon Society. Kanazawa, October 29- November 2, 2017.
Shimon Sakaguchi：Cancer immunotherapy targeting Treg Cells. AACR New Horizons in Cancer Research2017. Shanghai China, November 6-9, 2017.
Shimon Sakaguchi：TCR signaling, Treg, and Autoimmunity/Tumor Immunity. KAI International Meeting2017. Seoul Korea, November 8-10, 2017.
坂口志文：制御性 T 細胞による免疫応答制御

2017 年度 生命科学系学会合同年次大会 ConBio2017

神戸、2017 年 12 月 6-9 日
坂口志文：制御性 T 細胞と自己免疫病

第 42 回大阪リウマチカンフェランス

16 日

（賞）
Crafoord Prize
文化功労者顕彰2017 年度第 22 回安藤百福賞「大賞」−112−

大阪、2017 年 12 月

生命システム研究部門
Department of Biosystems Science

生体分子設計学分野
Laboratory of Cellular Differentiation
教

授

開

祐司

Prof.

Yuji Hiraki

助

教

三浦

重徳

Assist. Prof.

Shigenori Miura

助

教

有馬

祐介

Assist. Prof.

Yusuke Arima

本 研 究 分 野 で は， 軟 骨 お よ び 伳・ 靭 帯 に そ れ ぞ れ 特 異 的 に 発 現 す る 血 管 新 生 抑 制 因 子
Chondromodulin-I および Tenomodulin を切り口として，軟骨・伳・靭帯の形成と再生修復および組織血管化の分子機構の解明を主たるテーマとして研究を行っている．また，材料工学的なアプロー
チによる細胞機能制御にも取組んでいる。
1．伳・靭帯の分化・成熟マーカー Tenomodulin の組織特異的発現制御機構の解析
II 型膜貫通型糖タンパク質である Tenomodulin（Tnmd）は，主に伳・靭帯で発現し、basic helixloop-helix 型転写因子である Scleraxis（Scx）が転写活性化因子として働くことを明らかにした．Scx
欠失マウスにおいて，発生過程の伳・靭帯における Tnmd の発現はほぼ消失し（Fig. 1），
伳細胞において siRNA を用いて Scx をノックダウンすると Tnmd の発現が有意に低下した．そこで，Tnmd の転写開始点上流約 1 kb
にわたり Scx によって制御される転写制御配列を探索したところ，TATA box を含む 174 bpにプロモーター活性を認め，その上流 -1030〜 -295 に お い て 伳 細 胞 特 異 的 な エ ン ハ ン
サー活性を見出した．さらに，Scx 及び Twist1
がそれぞれ E12 または E47 とヘテロダイマーを形成してこの領域に存在する 2 つの E-box
配列に直接結合することで Tnmd の転写活性を制御していることがわかった．本研究により，伳・靭帯の分化・成熟を制御する新たな分子メカニズムの一端を明らかにした．

Fig. 1. Decreased expression of Tnmd in Scx-deficientmice. Double immunostaining of Chmd (green;
cartilage) and Col1 (red; tendons and ligaments)(a, c) or Tnmd (red; tendons and ligaments) (b, d)
was performed on frozen sections prepared from
Scx+/- (a, b) and Scx-/- (c, d) at P1.

2．軟骨と伳 / 靭帯連結部の形成過程における Scx+/Sox9+ 前駆細胞の役割
脊椎動物が体を動かすためには，骨格・筋・伳の緊密で機能的かつ物理的な連結が不可欠である．

−113−

伳は筋と骨格を連結することで，メカニカルトランスミッターとして機能し，一方，靭帯は骨と骨を連結することで関節の安定化を担う．軟骨・筋・伳・靭帯などの各コンポーネントは，筋骨格系の発生初期にまず独立した原基として形成される．その後，組織形成の進行に伴って各コンポーネントは連結されるが，そのメカニズムは明らかにされていない．
SRY-box containing gene 9（Sox9）と Scleraxis（Scx）はそれぞれ軟骨形成と伳形成に不可欠な転写 因 子 で あ る が， 一 部 の 伳・ 靭 帯 前 駆 細 胞（teno-/ligamento-progenitors） や 軟 骨 前 駆 細 胞（chondroprogenitors）においては，筋骨格系形成初期に Sox9 と Scx が共に発現している．そこで，
ScxCre マウスとレポーターマウスを交配して Scx 陽性細胞の系譜を解析すると，Scx 陽性である軟骨前駆細胞が軟骨と伳 / 靭帯の連結部付近の軟骨細胞に分化することが明らかとなった．一方，Scxの発現領域において Sox9 陽性細胞の系譜を解析した結果，Scx 陽性細胞は Sox9 の発現履歴により，Scx+/Sox9+ 前駆細胞と Scx+/Sox9- 前駆細胞の二つの集団に分かれることが明らかとなった．伳細胞はScx+/Sox9+ 及び Scx+/Sox9- 前駆細胞に由来しており，軟骨原基に近づくほど多くの伳細胞が Scx+/
Sox9+ に由来していた．靭帯細胞と椎間板の線維輪の細胞は Scx+/Sox9+ 細胞に由来していた．さらに，Scx+/Sox9+ 細胞において特異的に Sox9 を欠失させると，軟骨と伳 / 靭帯の連結部や椎間板の線維輪において低形成や欠損が認められた．これらの結果から，Scx+/Sox9+ 細胞群は伳細胞・靭帯細
胞・軟骨細胞となる多能性を有し，軟骨と伳 / 靭帯の連結部の構築に寄与することが明らかとなった．
3．材料工学的アプローチによる細胞機能制御
1）細胞表面の混在環境が細胞間相互作用へ及ぼす影響の理解
細胞の表面は膜タンパクや糖鎖など様々な分子で混在した環境である。しかし，細胞表面の混在環境を定量的に評価する手法がなく，混在環境が細胞間相互作用へ及ぼす影響を系統的に理解するのは困難である。そこで我々の有する生細胞の表面修飾技術を活用して細胞表面の混在環境を模倣したモデル細胞膜を構築し，混在環境下での細胞間相互作用の理解に取り組んだ。細胞表面に均一に分布していた細胞間接着分子は，細胞間接着後速やかにその接着面に集積することがわかった。
さらに，細胞表面にかさ高い分子が混在する場合，細胞間の特異的な相互作用が増強されることが示された。
2）均質な iPS 細胞由来膵島様細胞の調製
アガロースゲルからなるマイクロウェル内でヒト iPS 細胞を培養し，凝集体の状態で膵内分泌細胞へと分化誘導させた。均一サイズの凝集体を分化誘導することで C-peptide 陽性細胞を高効率で誘導でき，得られた膵島様凝集体はグルコース濃度に応じた C-peptide 放出を示した。マイクロウェ
ル培養では，均質な膵島様細胞を簡便に得られることが分かった。
3）免疫抑制剤を用いない皮下膵島移植移植および摘出が容易な皮下への膵島移植法の確立を目指した。血管誘導能を持った薬物を担持したハイドロゲルをマウスまたはラット皮下に移植し，移植部位周辺に血管網を形成させた。その後，ハイドロゲルを取り出した部位へ膵島を移植することで，免疫抑制剤の投与なしで血糖値を長期間正常化することができた。

−114−

The proper growth and differentiation signaling from the surrounding extracellular environment regulates
tissue formation and its functions. We are aiming at the elucidation of molecular interactions and signaling
networks underlying vascularization of mesenchymal tissues and formation of skeletal tissues such as
cartilage, bone and tendon/ligaments. Our current research efforts are focused on the following studies.
1. Transcriptional regulatory mechanism of Tenomodulin, a marker of mature tenocytes andligamentocytes
Tenomodulin（Tnmd）is a type II transmembrane glycoprotein predominantly expressed in tendons andligaments. We found that scleraxis（Scx）, a member of the Twist-family of basic helix-loop-helix
transcription factors, is a transcriptional activator of Tnmd expression in tenocytes. During embryonicdevelopment, Scx expression precedes that of Tnmd. Tnmd expression is nearly absent in tendons andligaments of Scx-deficient mice generated by transcription activator-like effector nucleases-mediated genedisruption. Scx silencing by small interfering RNA significantly suppressed endogenous Tnmd mRNA levels
in tenocytes. Mouse Tnmd contains five E-box sites in the ~1-kb 5′-flanking region. A 174-base pair genomic
fragment containing a TATA box drives transcription in tenocytes. Enhancer activity was detected in the
upstream region（−1030 to −295）of Tnmd in tenocytes, but not in NIH3T3 and C3H10T1/2 cells.
Preferential binding of both Scx and Twist1 as a heterodimer with E12 or E47 to CAGATG or CATCTG andtransactivation of the 5′-flanking region were confirmed by electrophoresis mobility shift and dual luciferase
assays, respectively. Scx directly transactivates Tnmd via these E-boxes to positively regulate tenocyte
differentiation and maturation.
2. Analysis of Scx+/Sox9+ progenitors during establishment of the junction between cartilage andtendon/ligament
SRY-box containing gene 9（Sox9）and scleraxis（Scx）regulate cartilage and tendon formation, respectively.
At the early stages of musculoskeletal development, both Sox9 and Scx are detected in the subpopulation of
tendon/ligament progenitors and chondroprogenitors. Lineage analysis crossing ScxCre transgenic mice with
reporter mice revealed that Scx+ chondroprogenitors differentiate into chondrocytes near the chondrotendinous/ligamentous junction during development.
Sox9 lineage tracing in the Scx+ domain revealed that Scx+ progenitors can be subdivided into two distinct
populations with regard to their Sox9 expression history: Scx+/Sox9+ and Scx+/Sox9– progenitors. Tenocytes arederived from Scx+/Sox9+ and Scx+/Sox9– progenitors. The closer the tendon is to the cartilaginous primordium,the more tenocytes arise from Scx+/Sox9+ progenitors. Ligamentocytes as well as the annulus fibrosus cells of
the intervertebral discs are descendants of Scx+/Sox9+ progenitors. Conditional inactivation of Sox9 in Scx+/
Sox9+ cells causes defective formation in the attachment sites of tendons/ligaments into the cartilage, and in
the annulus fibrosus of the intervertebral discs. Thus, the Scx+/Sox9+ progenitor pool is a unique multipotent
cell population that gives rise to tenocytes, ligamentocytes and chondrocytes during the establishment of thechondro-tendinous/ligamentous junction.

−115−

3. Materials engineering approaches to control cellular function1）Understanding of cell-cell interactions under molecular crowding condition of cell surface
The surface of cells is known to be crowded with a wide variety of membrane molecules. However, therole of crowding molecules on cellular interactions is still unclear because it is difficult to quantitate orcontrol the crowding conditions of cell surface. In order to study the effect of crowding condition on cell-cellinteractions, we prepared a model cell surface crowded with cell surface molecules taking advantages of ourcell surface modification technologies. We found that ligand and its receptor were recruited at cell-cellinterface and that the recruitment was enhanced by co-existence of bulky membrane molecules.
2）Uniform production of islet-like cell aggregates from iPS cells
For cell therapy using iPS-derived cells, it is critical to prepare large amount of cells with required cellfunctions. In order to prepare large amount of insulin-producing cells, aggregates of human iPS cells wereformed using agarose microwell plates and differentiated into pancreatic endocrine cells. Culture of iPS cells
in the microwell allowed us to prepare aggregates with uniform size. Differentiated aggregates exhibited anability to release C-peptide in a glucose dependent manner.
3）Subcutaneous islet transplantation without administration of immunosuppressive drugs
We aimed at establishment of less-invasive and efficient islet transplantation together with the avoidance of
immunosuppressive drugs for the treatment of type 1 diabetes. Drug-loaded hydrogels were implanted into
subcutaneous site in order to induce a vascular network. After removal of hydrogels, islets were transplanted
into the prevascularized site. This method demonstrated long-term survival and function of transplanted islets
without administrating immunosuppressive drugs.

List of Publications
Sono, T., Akiyama, H., Miura, S., Min Deng, J., Shukunami, C., Hiraki, Y., Tsushima, Y., Azuma, Y.,
Behringer, RR and Matsuda S.（2017）. THRAP3 interacts with and inhibits the transcriptional activityof SOX9 during chondrogenesis. J Bone Miner Metab. doi: 10.1007/s00774-017-0855-2
Arimura, H., Shukunami, C., Tokunaga, T., Karasugi, T., Okamoto, N., Taniwaki, T., Sakamoto, H., Mizuta,
H., Hiraki, Y.（2017）. TGF-β1 Improves Biomechanical Strength by Extracellular Matrix Accumulation
Without Increasing the Number of Tenogenic Lineage Cells in a Rat Rotator Cuff Repair Model. Am J
Sports Med. 45, 2394-2404.
Yoshimoto, Y., Takimoto, A., Watanabe, H., Hiraki, Y., Kondoh, G., Shukunami, C.（2017）. Scleraxis isrequired for maturation of tissue domains for proper integration of the musculoskeletal system. Sci Rep.
7, 45010.
Kodama T, Nakai R, Goto K, Shima K, Iwata H（2017）. Preparation of an Au-Pt alloy free from artifacts inmagnetic resonance imaging. Magn Reson Imaging. 44, 38-45.
Hirano K, Konagaya S, Turner A, Noda Y, Kitamura S, Kotera H, Iwata H（2017）. Closed-channel culture−116−

system for efficient and reproducible differentiation of human pluripotent stem cells into islet cells.
Biochem Biophys Res Commun., 487, 344-350.
Kuwabara, R., Hamaguchi, M., Fukuda, T., Sakai, H., Inui, M., Sakaguchi, S., and Iwata, H.（2017）. Longterm Functioning of Allogeneic Islets in Subcutaneous Tissue Pretreated with a Novel Cyclic Peptide
without Immunosuppressive Medication. Transplantation. in press.
有馬祐介，岩田博夫 （2017）バイオインターフェースの医療応用，CSJ カレントレビュー 24

医療・診断・創薬の化学−医療分野に挑む革新的な化学技術，p84-90

List of Presentations
三浦重徳，佐藤幸治，根岸みどり，手島哲彦，竹内昌治
構造の形成

流体せん断力によるヒト胎盤バリア極性

第 16 回日本再生医療学会、仙台、2017 年 3 月 7-9 日

吉本由紀、滝本晶、渡邊仁美、近藤玄、佐久間哲史、山本卓、開祐司、宿南知佐

ゲノム編集技術

を用いた鎖骨頭蓋異形成症モデルマウスの作成、日本ゲノム編集学会第 2 回大会、大阪、2017
年 6 月 29 日
吉本由紀、滝本晶、開祐司、宿南知佐の成熟を制御する滝本晶

basic helix-loop-helix 型転写因子 Scleraxis は伳・靱帯接合部

第 35 回日本骨代謝学会学術集会、福岡、2017 年 7 月 27 日

Pax1/9 による椎間板 ECM の発現制御と恒常性維持

第 18 回運動器科学研究会、呉、2017

年 9 月 1-2 日
三浦重徳

Pax1 硬節エンハンサーの進化的変遷と脊椎形成

第 18 回運動器科学研究会、呉、2017

年 9 月 1-2 日
吉本由紀、滝本晶、開祐司、宿南知佐

Scx/Sox9 陽性前駆細胞は伳・靭帯付着部の形成に寄与する

第 59 回歯科基礎医学会学術大会、長野、2017 年 9 月 17 日
吉本由紀、滝本晶、渡邊仁美、近藤玄、佐久間哲史、山本卓、開祐司、宿南知佐
は筋骨格系を連結する組織の成熟を制御する

転写因子 Scleraxis

2017 年度生命科学系学会合同年次大会、兵庫、

2017 年 12 月 8 日
Arima, Y., Iwata, H. Recruitment and exclusion of DNA tethered to model cell membrane upon DNAmediated cell attachment. The 8th Taiwan-Japan Symposium on Nanomedicine. Taipei, March 16-17,
2017（invited talk）.
Arima, Y., Hirai, Y., Iwata, H. Cell surface engineering for manipulating cell functions. . The 5th ChinaJapan Symposium on Nanomedicine. Suzhou, September 16-18, 2017（invited talk）.
Kodama T., Toda M., Arima Y., Ozasa H, Ogawa A, Murayama Y. Development of Stain eluting coils toenhance neck endothelialization and thrombus organization in the aneurysm cavity. 14th Congress of theWorld Federation of Interventional and Therapeutic Neuroradiology. Budapest, October 16-19, 2017.

−117−

Toda M., Ozasa H, Ogawa A, Arima Y., Kodama T., Iwata H. Development and evaluation of a statin-carying
embolization coils. 14th Congress of the World Federation of Interventional and Therapeutic
Neuroradiology. Budapest, October 16-19, 2017.
有馬祐介

細胞−人工材料間および細胞−細胞間の接着に影響する種々の因子

粉体工学会

2017 年第 1 回 ソフト粒子・界面研究会，京都，2017 年 2 月 17 日（招待講演）
Arima, Y., Hirai, Y., Iwata, H. Control of muiticellular aggregate structure using cell surface modification
with recombinant proteins. 11th International Symposium on Nanomedicine（ISNM2017）. Sendai,
December 13-15, 2017（invited talk）.
桒原 令、岩田 博夫の膵島移植

環状ペプチド担持デバイスにより皮下に作製した免疫寛容部位とその部位へ

第 16 回日本再生医療学会総会 仙台2017 年 3 月 7−9 日

Nakai R, Yamaguchi S, Toda M, Azuma T, Hashimoto H, Takadama H. Evaluation of the susceptibility
artifacts by various materials using MRI．第 45 回日本磁気共鳴医学会大会、宇都宮、2017 年 9 月
14-16 日磯部潤、有馬祐介分子の影響
磯部

単鎖 DNA−ポリエチレングリコール−脂質による細胞間接着に及ぼす混在

第 66 回高分子討論会

潤、有馬祐介松山、2017 年 9 月 20-22 日

細胞膜上に混在する分子が細胞間相互作用へ及ぼす影響

オマテリアル学会大会

東京、2017 年 11 月 20-21 日−118−

第 39 回日本バイ

生命システム研究部門
Department of Biosystems Science

ナノバイオプロセス分野
Laboratory of Nano Bioprocess
教

授

楠見

明弘

Prof.

Akihiro Kusumi

助

教

笠井

倫志

Assist. Prof.

Rinshi Kasai

1．生きている細胞中での 1 分子観察と操作法の開発
世界的には、in vitro での 1 分子観察と操作ができる研究室は増えてきている。しかし、私達の研究室の特徴は、1 分子観察と操作を生細胞中でおこなうことで、それによって、1 分子細胞生物学が可能になった。具体的には生きている細胞中の 1 分子を、マイクロ秒レベルの時間分解能、ナノメートルレベルの空間精度で追跡し、さらに、それらの分子の活性化（反応）までをも 1 分子毎に見る方法を開発してきた（これらは世界でも我々のみ）。これは、ナノサイエンス／ナノテクノロ
ジーとの融合領域として、1 分子ナノバイオロジー、1 分子細胞生物学という新しい学問分野の創造につながりつつある。
なお、以下の発見は、1 分子法を使って初めて可能になったものであり、単なる生細胞中でのイメージングや多数分子の計測では不可能であったものばかりである。
2．細胞膜の基本的な構造と、働き方について
細胞膜は 2 次元の液体（連続体）と考えられてきた。しかし、私達は、（1）細胞膜はコンパート
メント化されていること、（2）これは細胞膜に取り込まれた全ての分子に対して働くこと、（3）その機構は、基本的にはアクチン膜骨格によるもので、膜骨格とそこに結合した膜貫通型タンパク質が拡散障壁として働くこと、などを示した。これは、シンガー−ニコルソンモデルに重要な変更を迫るものであり、膜の構造と働き方について、基本的なパラダイムシフトを起こした研究である。
さらに最近、電子線トモグラフィー法を用いて、細胞膜の細胞質側表面に存在するアクチン膜骨格の構造を、3 次元再構成法によって、定量的に可視化することに成功した。細胞膜試料として、細胞膜の内側表面を急速凍結ディープエッチ白金レプリカに写し取ったものを用いた。これによって、膜の内側表面の膜骨格の網目の大きさを求めたところ、それが、膜分子の拡散によって得られたコンパートメントの大きさとピタリと一致した（図 1 参照）。
受容体はシグナルを受けた後、会合して運動を停止するものが多いが（シグナルが来た位置を数十秒程度記憶する）、これは、会合体が膜骨格によるコンパートメントに閉じ込められるか、膜骨格に結合することによることがわかった。さらに、神経細胞の細胞膜には脂質をも通さない拡散障壁が生じるが、これも、アクチン膜骨格とここに結合する膜貫通型タンパク質が密に集合することによって出来ることを示した。

−119−

3．シグナル伝達の基本的な仕組みについて
シグナル伝達は、多くの場合、シグナル分子のランダムな拡散運動と衝突によって担われると考えられてきた。近年の、多くの足場タンパク質の発見は、これとは全く逆に、上流と下流の分子は、足場タンパク質が関与する場合にはずっと結合しているものであり、シグナルが来たら、固体の電気回路のように、シグナルを伝えるものであると考えられるようになった。しかし、私達は、ある分子が活性化されると、それに結合する足場タンパク質、下流分子などが急速に集まって信号複合体を形成すること、それらの多くは安定ではなく 1 秒以下の寿命で分解（不活化）する、ことを見いだした（Ras-Raf の系、ラフトの関与する系）。すなわち、1 回毎のシグナル伝達は量子化されており、多数分子の平均として観察される生化学やイメージングによるシグナル変化は、これらの量子的なパルス状のシグナルの和であり、それを担うのがこれらの短寿命シグナル複合体であることが示された。これは、シグナル系のシステムとしての働き方を理解するためには、極めて重要な知見で、きわめて動的なシグナル分子の組織化によるシステム動作の一端が見えてきたと言える。

図 1．細胞膜の細胞質側表面に存在するアクチン膜骨格の構造を、3 次
元再構成法によって、定量的に可視化し、膜の内側表面の膜骨格の網目の大きさを求めた。網目の大きさの分布を、オープン
バーで示す。赤が NRK 細胞、青が、FRSK 細胞。さらに、細胞膜中のリン脂質の拡散運動から求めたコンパートメントの大きさの分布を、クローズドバーで示す。両者は、各々の細胞でよく一致する。このように、網目やコンパートメントの大きさが大きく異なる 2 種の細胞で、それぞれ一致が見られたことは、膜骨格フェンスとそれに結合した膜貫通型タンパク質のピケットモデルを強く支持する。

−120−

Paradigm shift of the concept of the plasma membrane structure
The plasma membrane has been considered to be a two dimensional liquid, with their constituent
molecules, membrane proteins and lipids, diffusing freely in the plasma membrane, the Singer-Nicolson
model widely accepted for these 30 years. However, we found that the plasma membrane is partitioned into
many small compartments, and both membrane lipids and proteins undergo short-term confined diffusion
within a compartment, and long-term hop diffusion between the compartments. These membranecompartments are delimited by the membrane skeleton and the transmembrane proteins anchored to themembrane skeleton（Fujiwara et al., 2002; Murase et al., 2004; Kusumi et al., 2005; Morone et al., 2006）.
This entails a paradigm shift for the concept of the plasma membrane, from the continuous 2-dimensional
fluid to the compartmentalized, structured system. This could be found because we have developed high time
resolution（25 microseconds）single-molecule tracking techniques（Kusumi et al., 2005）. If more than one
molecule is observed at the same time, the single hop event would be masked by averaging over all themolecules under observations. Without high-time resolutions, the residency time within a compartment for 1
ms to 1 s could not be detected.
Single-molecule force microscope
An ultra-sensitive, single-molecule optical force scanning probe microscope was developed that uses asingle membrane molecule as a probe. This microscope measures the interaction force between themembrane-molecule probe with the membrane skeleton mesh in live cells, and, by mapping the force, imagesof the membrane skeleton that interact with the membrane molecule were obtained（Ritchie et al., in
preparation）. A theoretical framework was developed to understand/predict the behavior of single membrane
molecules being dragged by the optical trap（Ritchie et al. in preparation）.
Detection of transient interactions of two species of molecules in living cells
Two species of molecules were laballed in different colors, and a method to detect their colocalization at
the level of single molecules was developed for the first time（Koyama et al., 2005）.
Single-molecules FRET imaging of H-Ras activation in living cells
The activation of H-Ras, a GTP-binding protein involved in the signaling pathways for cell proliferation
and reorganization of the cytoskeleton, was visualized at the level of individual molecules using a techniquecalled single-molecule fluorescence resonance energy transfer（single-molecule FRET; Murakoshi et al.,
2004; Kusumi and Murakoshi, 2005）. Activation of H-Ras takes place only temporarily（< 2 s）, and isaccompanied by transient immobilization, which is likely due to the transient formation of an activated-Ras
signaling complex with scaffolding proteins.

−121−

List of Publications
Kinoshita, M., Suzuki, K. G. N,. Matsumori, N., Takada, M., Ano, H., Morigaki, K., Abe, M., Makino, A.,
Kobayashi, T., Hirosawa, K. M., Fujiwara, T. K., Kusumi, A.（Co-Corresponding author）, and Murata,
M.（2017）. Raft-based sphingomyelin interactions revealed by new fluorescent sphingomyelin analogs.
J. Cell Biol. 216, 1183-1204.
Wakayama, S., Kiyonaka, S., Arai, I., Kakegawa, W., Matsuda, S., Ibata, K., Nemoto, Y. L., Kusumi, A.,
Yuzaki, M., and Hamachi, I.（2017）. Chemical labeling for visualizing native AMPA 1 receptors in live
neurons. Nat. Commun. 8, 14850.
Nemoto, Y. L., Morris, R. J., Hijikata, H., Tsunoyama, T. A., Shibata, A. C. E., Kasai, R. S., Kusumi, A.（CoCorresponding author）, and Fujiwara, T. K.（2017）. Dynamic meso-scale anchorage of GPI-anchored
receptors in the plasma membrane: prion protein vs. Thy1. Cell Biochem. Biophys. 75, 399-412.
Shirai, Y. M., Tsunoyama, T. A., Hiramoto-Yamaki, N., Hirosawa, K. M., Shibata, A. C. E., Kondo, K.,
Tsurumune, A., Ishidate, F., Kusumi, A.（Co-Corresponding author）, and Fujiwara, T. K.（2017）.
Cortical actin nodes: Their dynamics and recruitment of podosomal proteins as revealed by superresolution and single-molecule microscopy. PLoS ONE 12, e0188778

List of Invited Presentations
R. S. Kasai and A. Kusumi. Transient GPCR dimers and their functions as revealed by single-molecule
tracking. Gordon Conference on “GPCRs – From Single Molecules to New Forms of Treatment”. Il
Ciocco, Italy, March 12-17, 2017.
A. Kusumi. Very transient molecular complexes enable signal transduction: findings by single-molecule
tracking. IUPAC International Congress on Analytical Sciences 2017. Haiko, Hainan Province, China.
May 7, 2017.
A. Kusumi. Single-molecule view of the plasma membrane organization for signal transduction. Closing
Plenary Lecture. FENS Regional Meeting. Pécs, Hungary. September 2017.
A. Kusumi. Single-molecule tracking detection of very transient signaling molecular complexes. The Second
Adriatic Symposium on Biophysical Approaches in Biomedical Studies. The Mediterranean Institute forLife Sciences, Split, Croatia. September 2017.
A. Kusumi. Signal transduction by transient molecular complexes: findings by single-molecule tracking. 5thEuropean Joint Theoretical/Experimental Meeting on Membranes（EJTEMM2017）. Jagiellonian
University, Krakow, Poland. 6-8 December 2017.

−122−

生命システム研究部門
Department of Biosystems Science

バイオメカニクス分野
Laboratory of Biomechanics
授

安達

泰治

Prof.

Taiji Adachi

准教授

井上

康博

Assoc. Prof.

Yasuhiro Inoue

講師

オケヨ ケネディ

Lecturer

Kennedy Omondi Okeyo

助

教

亀尾

Assist. Prof.

Yoshitaka Kameo

教

佳貴

本分野では、生物の発生過程における細胞分化、形態形成、成長、さらには生体組織・器官のリモデリングや再生による環境への機能的適応など、多様な生命現象における自律的な制御メカニズ
ムの解明を目指し、力学、生命科学、医科学を含む学際的研究を行っている。2017 年においては、張力作用下の α カテニンとビンキュリン分子の結合・解離のリアルタイム観察に成功した。また、成長上皮組織の陥入における収縮細胞の空間的パターンの力学的役割を数理的に解明した。
1）AFM-TIRF による張力作用下の α カテニンに対するビンキュリン誘導のリアルタイム観察
接着結合は、細胞間に作用する張力に対して力学的強度を適応させることが知られる。この作用により、個々の細胞が発生させる張力は組織レベルで統一的に制御され、例えば、発生期における組織変形の駆動力となる。接着結合の構成要素である α カテニンは張力センサの機能を有しており、細胞間張力のもとで、ビンキュリンの誘導を介して接着結合近傍のアクチン細胞骨格の再構築を促進する。これまでの研究により、α カテニンによる張力感知は動的なプロセスにより達成されることが示唆されている；（1）張力の作用により α カテニンが自己阻害構造を解放する。

Fig. 1.（a）A novel AFM-TIRF system.（b）Real-time imaging of vinculin recruitment to stretched
α-catenin under tension.

−123−

（2）力学適応的な構造変化により α カテニンが安定な中間状態をとる。（3）ビンキュリンが結合することにより中間状態がさらに安定化する。一方で、張力作用下における分子の結合解離を追跡す
る実験手法は、これまでに提案されていない。よって、本研究では、原子間力顕微鏡（Atomic force
microscopy; AFM）と全反射蛍光照明（Total internal reflection fluorescence; TIRF）を組み合わせた新
しい実験系を構築した（図 1）。本実験系により、基板に化学固定した α カテニン分子に対して AFMによる張力負荷を行うと同時に、TIRF により、α カテニン分子と溶媒中のビンキュリン分子の結合・解離をリアルタイムで観察することに成功した。
2）成長上皮組織の陥入における収縮細胞の空間的パターンの力学的役割
上皮陥入は、形態形成における組織変形の基本モードのひとつであり、平坦な上皮シートから 3
次元的な形状が作られる際に必須となる。陥入は、収縮細胞の空間的なパターンに従い生じるが、その空間的パターンにより、どのように組織変形が生じるのかは、十分に理解されていない。本研
究では、成長組織に見られる陥入において、収縮細胞の配置に関する空間的パターンの力学的役割
を多細胞動力学シミュレーションにより検討した。その結果、細胞増殖と頂端収縮は、それぞれ、変形の大きさと位置を規定することが明らかとなり、陥入方向は、収縮細胞の空間的パターンに依存することがわかった。さらに、頂端収縮作用をもたらす二つの異なる分子機構（頂端面における表面張力による収縮、および、線張力による収縮）を考慮すると、たとえ同一の空間的パターンにおける頂端収縮であったとしても、陥入方向は、これら分子機構の違いに応じて、異なる可能性があることがわかった。以上の結果から、細胞増殖による上皮細胞シートの座屈が陥入を引き起こし、その陥入方向と陥入位置は、収縮細胞の空間的パターンによって定まるくさび形状をした細胞の配置によって決定されることが示唆された。

Fig.2. Schematic representation of cell shapes in the apicobasal axis under（A）circular pattern and（B）circumferential pattern, inducing（A）basally and（B）apically convex shapes of the epithelial cellsheet, respectively.

−124−

This laboratory aims to clarify the regulatory mechanism of self-organization which underlies a diverse
biological phenomena through an interdisciplinary approach, encompassing mechanics, life and medical
sciences. In 2017, we developed a novel system for real time observation of the dynamics of α-catenin andvinculin molecules simultaneously under tension. In addition, using multicellular dynamics simulations, wehave also clarified a mechanical role for the spatial patterns formed by contractile cells during invagination ofa growing epithelial tissue.
1）Real-time TIRF observation of vinculin recruitment to stretched α-catenin by AFM
Intercellular adherens junctions（AJs）adapt their mechanical strength in response to intercellular tension.
For instance, during development, tension generated by individual cells is integrated to drive multicellular
dynamics of morphogenesis, such as shape change. In particular, α-catenin, a component protein of AJs, isknown to function as a tension sensor involved in the recruitment of vinculin to accelerate actin remodelingunder tension. Although many studies have suggested that α-catenin-mediated tension-sensing is a dynamic
molecular process, which involves a conformational change of α-catenin under tension to expose a cryptic
vinculin binding site, there are no suitable experimental methods to directly explore the process. In this study,
we developed a novel system by combining atomic force microscopy（AFM）and total internal reflection
fluorescence（TIRF）. In this system, α-catenin molecules, modified on coverslips, were stretched by AFM andtheir recruitment of Alexa-labeled full-length vinculin molecules, dissolved in solution, were observed
simultaneously, in real time, using TIRF（Fig. 1）.
2）Mechanical role of the spatial patterns of contractile cells in invagination of growing epithelial tissue
Epithelial invagination is one of the fundamental deformation modes during morphogenesis, and isessential for deriving the three-dimensional shapes of organs from a flat epithelial sheet. Invagination occurs
in an orderly manner according to the spatial pattern of the contractile cells; however, it remains elusive how
tissue deformation can be caused by cellular activity in the patterned region. In this study, we investigated themechanical role of the spatial patterns of the contractile cells in invagination of growing tissue using
multicellular dynamics simulations. We found that cell proliferation and apical constriction were responsible
for expanding the degree of tissue deformation and determining the location of the deformation, respectively.
The direction of invagination depended on the spatial pattern of the contractile cells. Further, comparing thesimulation results of surface and line contractions as possible modes of apical constriction, we found that thedirection of invagination differed between these two modes even if the spatial pattern was the same. These
results indicate that the buckling of the epithelial cell sheet caused by cell proliferation causes theinvagination, with the direction and location determined by the configuration of the wedge-shaped cells givenby the spatial pattern of the contractile cells.

−125−

List of Publications
1．論文
Hirashima, T., Hoshuyama, M., Adachi, T.（2017）. In vitro Tubulogenesis of Madin-Darby Canine Kidney（MDCK）Spheroids Occurs Depending on Constituent Cell Number and Scaffold Gel Concentration.
Journal of Theoretical Biology 435, 110-115.
Takano-Yamamoto, T., Sasaki, K., Fatemeh, G., Fukunaga, T., Seiryu, M., Daimaruya, T., Takeshita, N.,
Kamioka, H., Adachi, T., Ida, H., and Mayama, A.（2017）. Synergistic Acceleration of Experimental
Tooth Movement by Supplementary High-frequency Vibration Applied with a Static Force in Rats.
Scientific Reports 7-1, #13969
Kim, Y.-K., Kameo, Y., Tanaka, S., Adachi, T.（2017）. Capturing Microscopic Features of Bone Remodelinginto a Macroscopic Model Based on Biological Rationales of Bone Adaptation. Biomechanics andModeling in Mechanobiology 16-5, 1697-1708.
Matsuda, K., Gotoh, H., Tajika, Y., Sushida, T., Aonuma, H., Niimi, T., Akiyama, M., Inoue, Y., and Kondo,S.
（2017）. Complex Furrows in a 2D Epithelial Sheet Code the 3D Structure of a Beetle Horn. Scientific
Reports 7, 13939 1-9.
Inoue, Y., Watanabe, T., Okuda, S., and Adachi, T.（2017）. Mechanical Role of the Spatial Patterns ofContractile Cells in Invagination of Growing Epithelial Tissue. Development Growth andDifferentiation 59, 444-454.
Han, S.-W., Tamaki, T., Hoon-Kyu Shin, and Adachi, T.（2017）. Local Stiffness of Osteocyte Using Atomic
Force Microscopy. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 17-8, 5755-5758.
Maki, K., Nakao, N., and Adachi, T.（2017）. Nano-mechanical Characterization of Tension-sensitive Helix
Bundles in Talin Rod. Biochemical and Biophysical Research Communications 484-2, 372-377.
Mori, H., Okeyo, K.O., Washizu, M., and Oana, H.（2017）. Nucleosomes Exhibit Non-uniform Unwrapping
Along Native Chromatin Fibers with Increasing Salt Concentration as Revealed by Direct Imaging in a
Microfluidic Channel, Journal of Biotechnology, 13, 1700245.

2．書籍・総説
Kameo, Y., Tsubota, K., and Adachi, T.（2018）. “Bone Adaptation: In Silico Approach”, Frontiers ofBiomechanics Volume 2, Springer Japan, Total 209 pages.
Adachi, T., and Kameo, Y.（2017）. Computational Biomechanics of Bone Adaptation by Remodeling.
Multiscale Mechanobiology of Bone Remodeling and Adaptation, 231-258, Springer.
牧功一郎、安達泰治（2017）. 細胞結合を解した力の感知−分子引張実験によるアプローチ 高度物理
刺激と生体応答 32-35.

−126−

安達泰治、松下慎二、井上康博（2017）. 細胞骨格アクチンフィラメントの分子メカノバイオロジー
解析 細胞のマルチスケールメカノバイオロジー 13-43.
安達泰治（2017）. 骨再生用スキャフォールド構造設計の計算医工学支援 別冊・医学のあゆみ 146152.
井上康博（2017）. 上皮形態形成のメカニズム解明に向けた数理モデル 実験医学（増刊）35（5）, 203206.
井上康博（2017）. 機械的刺激に伴う化学反応プロセスの制御 生物物理 57（1）, 26-29.

List of Presentations
1．講演・シンポジウム
Inoue, Y.（Invited Talk）Multiscale interplay between intracellular and multicellular dynamics in tissuemorphogenesis. 2017 Cellular and Molecular Bioengineering Conference, Hawaii, USA, January, 4-7,
2017.
Adachi, T.（Invited Lecture）Modeling and Simulation of Bone Metabolism and Adaptation by Remodeling.
KSME-JSME Joint Symposium at 2017 Spring Conference of Bioenginnering Division of KSME（The
Korean Society of Mechanical Engineers）, Daejeon, Korea, April, 27-28, 2017.
Adachi, T., and Kameo, Y.（Invited Talk）Modeling Mechano-biochemical Couplings in Trabecular andOsteonal Bone Remodeling. Coupled Problems in the Biomechanics of Bone and Arteries, VII,
International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering（Coupled Problems 2017）,
Rhodes Island, Greece, June, 12-14, 2017.
Adachi, T.（Invited Lecture）In Silico Experiments of Bone Metabolism and Functional Adaptation by
Remodeling. The 14th Meeting of Bone Biology Forum, Makuhari, August, 18-19, 2017.
Adachi, T., Miya, Y., and Kameo, Y.（Invited Talk）In-silico Experiments of Mechano-biochemical Couplings
in Bone Adaptation by Remodeling. 5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics（SJB2017）,
Zermatt, Switzerland, September, 14-17, 2017
Okeyo, K.O.（Invited Talk）, Integrating Microfluidics and Tissue Engineering for Organ-on-a Chip
Applications, Lab-on-a-Chip and Microfluidics World Congress 2017, Coronado Island, California,
USA. October, 2-4, 2017.
Adachi, T.（Special Lecture）In Silico Experiment of Bone Metabolism and Adaptation by Remodeling,
Medical Device Innovation Center, National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan, October, 13,2017.
Okeyo, K.O.（Invited Talk）, Induction of stem cell self-assembly by adhesion restriction, Lab-on-a-Chip,
Microfluidics & Biosensors Asia 2017, Taipei, Taiwan, November 30- December 1, 2017.

−127−安達泰治、宮雄貴、亀尾佳貴、井上康博、中島友紀（シンポジスト）骨の形態リモデリングと代謝の in silico 実験

第 37 回日本骨形態計測学会、シンポジウム 2「医歯薬工連携による骨研究」、大阪、2017 年 6 月 22-24 日
安達泰治（シンポジスト）局所的な力学環境がもたらす骨基質の異方性形成

第 44 回日本臨床バ

イオメカニクス学会、シンポジウム「骨のマイクロナノメカニクス」、松山、2017 年 11 月
24-25 日2．学会
Maki, K., and Adachi, T. Biomechanical Characterization of a-catenin by Single-molecule Approaches Using
AFM and TIRFM. 15th International Student Seminar: Biology in Bloom, Kyoto, February 23-24, 2017.
Okeyo, K.O., Yamada, K., and Washizu, M., Cell “Shoji”- A Novel Method of Cell Culture and Structure
Formation, Japan-Taiwan Nanomedicine Symposium, Taipei, Taiwan, March 16-17, 2017.
Marcotti, S., Maki, K., Adachi, T., Gwendolen C. Reilly, Damien Lacroix. Nanofishing of Hyaluronic Acid on
Murine Osteoblast Precursor Cells. The ORS 2017 Annual Meeting, San Diego, California, March 1922, 2017.
Nakao, N., Maki, K., and Adachi, T. Actin Remodeling in Nascent Focal Adhesion Explored by Integrin
Nanofishing. CDB Symposium 2017, Towards Understanding Human Development, Heredity, andEvolution, Kobe, March 27-29, 2017.
Takeda, H., Kameo, Y., and Adachi, T. Mechanical Modelings of Optic-cup Morphogenesis Caused by Tissue
Growth and Constriction. CDB Symposium 2017, Towards Understanding Human Development,
Heredity, and Evolution, Kobe, March 27-29, 2017.
Yamada, K., Okeyo, K.O., Kurosawa, O., Oana, H., and Washizu, M., Direct Observation-based Analysis ofCompaction stability of Individual Chromosomes Isolated from Single Mammalian Cells”, Transducers
2017, Kaohsiung, Taiwan, June 18-22, 2017.
Kim, Y.-K., Kameo, Y, Tanaka, S., and Adachi, T. Theoretical Evaluation of Macroscopic Bone Remodeling
Models Considering Osteocytic Mechanosensing. The 23rd Congress of the European Society ofBiomechanics（ESB2017）, Seville, Spain, July, 2-5, 2017.
Maki, K., Nakao, N., and Adachi, T. Mechanical Characterization of Tension-sensitive Helix Bundles in Talin
Rod by Nano-tensile Testing. The 23rd Congress of the European Society of Biomechanics（ESB2017）,
Seville, Spain, July, 2-5, 2017.
Kameo, Y., Takeda, H., and Adachi, T. A Model for Retinal Invagination in Optic-cup Morphogenesis Driven
by Growth and Constriction. The 23rd Congress of the European Society of Biomechanics（ESB2017）,
Seville, Spain, July, 2-5, 2017.

−128−

Takeda, H., Kameo, Y., and Adachi, T. Finite Element Investigation of Mechanical Roles of Tissue Growthand Constriction during Optic-cup Morphogenesis. The 26th Congress of the International Society ofBiomechanics（ISB2017）and the 9th Asian-Pacific Conference on Biomechanics（APBiomech2017）,
Brisbane, Australia. July, 23-27, 2017.
Adachi, T., Miya, Y., Imai, K., Kameo, Y., and Inoue, Y. In Silico Study on the Effect of RANKL Expression
Rate on Trabecular Morphological Change. The 26th Congress of the International Society ofBiomechanics（ISB2017）and the 9th Asian-Pacific Conference on Biomechanics（APBiomech2017）,
Brisbane, Australia. July, 23-27, 2017.
Okeyo, K.O. Fabrication of in Vitro Tissue/organ Models for Disease Modeling and Drug Development, The
3rd Africa International Biotechnology and Biomedical Conference（AIBBC 2017）, Sino Africa Joint
Research Center, Jomo Kenyatta University of Agriculture and Technology（JKUAT）, Juja, Kenya,
September 12-15, 2017.
Maki, K., and Adachi, T., Monitoring Vinculin Association with α-catenin under Tension by AFM- TIRF
System. 5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics（SJB2017）, Zermatt, Switzerland,
September, 14-17, 2017.
Ando, Y., Okeyo, K.O., and Adachi, T., Self-organized Morphological Changes in ES Cells on Adhesionrestricted Substrates. 5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics（SJB2017）, Zermatt,
Switzerland, September, 14-17, 2017.
Kameo, Y., Miwa, M., and Adachi, T., Computational Investigation of the Effect of Molecular Weight on the
Flow-mediated Signal Transport in Bone. 5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics（SJB2017）, Zermatt, Switzerland, September, 14-17, 2017.
Kim, Y.-K., Kameo, Y., Tanaka, S., and Adachi, T., Quantitative Evaluation of Macroscopic Bone
Remodeling Models Based on Bone Morphometries Essential for the Equilibrium State. 5th
Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics（SJB2017）, Zermatt, Switzerland. September, 14-17,
2017.
Nakao, N., Maki, K., and Adachi, T., Analysis of Mechanical Behaviors of Maturating Focal Complex by
Nano-tensile Testing. 5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics（SJB2017）, Zermatt,
Switzerland. September, 14-17, 2017.
Takeda, H., Kameo, Y., and Adachi, T., Continuum Mechanics Modeling of Retinal Morphogenesis Causedby Non-uniform Growth. 5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics（SJB2017）, Zermatt,
Switzerland. September, 14-17, 2017.
Tanabe, M., Okeyo, K.O., Okanojo, M., Hanzawa, H., Washizu, M., and Takeda, S., Basic Study of iPS Cell
Culture Substrate by Using Metal Micro Mesh Device, Lab-on-a-Chip and Microfluidics World
Congress 2017, Coronado Island, California, USA. Octocber, 2-4, 2017.

−129−

Kurosawa, S., Okeyo, K.O., Iwata, H., and Washizu, M., Novel Micromesh Culture Method Enables Selfassembly Cell Sheet Formation and Mechanotransduction, International Symposium on Nanomedicine
2017, School of Medicine Centennial Hall, Tohoku University, Sendai, Japan. December 13-15, 2017.
松村保之、須長純子、亀尾佳貴、安達泰治

曲げを受ける培養長管骨中の遺伝子発現解析

日本機

械学会バイオエンジニアリング部門第 29 回バイオエンジニアリング講演会講演、名古屋、2017
年 1 月 19-20 日
三輪将也、亀尾佳貴、安達泰治
す影響

間質液流れを介した細胞間シグナル輸送が骨の機能的適応に及ぼ日本機械学会バイオエンジニアリング部門第 29 回バイオエンジニアリング講演会講演、名古屋、2017 年 1 月 19-20 日
寳珠山美歩、平島剛志、安達泰治

力学的環境に依存する上皮管腔形成過程のイメージング解析

日本機械学会バイオエンジニアリング部門第 29 回バイオエンジニアリング講演会講演、名古屋、2017 年 1 月 19-20 日
井上康博、立尾樹、安達泰治上皮折りたたみの多細胞力学シミュレーション

日本機械学会バ

イオエンジニアリング部門第 29 回バイオエンジニアリング講演会講演、名古屋、2017 年 1 月
19-20 日亀尾佳貴、石原正行、大多尾義弘
響

骨小腔―骨細管系の構造的相違が骨梁リモデリングに及ぼす影日本機械学会第 29 回バイオエンジニアリング講演会

名古屋、2017 年 1 月 19-20 日

岡野定雅弘、オケヨ・ケネディ、半澤宏子、武田志津、鷲津正夫、細胞初期化に向けた電界集中型
細胞融合による細胞核交換

平成 29 年電気学会全国大会、富山、2017 年 3 月 15-17 日

石川敬一、須長純子、亀尾佳貴、安達泰治
向

コラーゲンゲル上における骨芽細胞様細胞の能動的配第 40 回日本バイオレオロジー学会年会、倉敷、2017 年 5 月 27-28 日

安藤悠太、オケヨ・ケネディ、安達泰治

細胞接着制限環境下における mES 細胞の培養第 40 回日

本バイオレオロジー学会年会、倉敷、2017 年 5 月 27-28 日
金英寛、亀尾佳貴、田中
る骨形態栄、安達泰治骨リモデリング駆動力の数理的考察：平衡状態におけ

第 37 回日本骨形態計測学会、大阪、2017 年 6 月 22-24 日

井上康博、安達泰治

形態形成における力学−生化学連成の数理モデル

第 64 回理論応用力学講

演会、東京、2017 年 8 月 22-24 日
仲尾信彦、牧功一郎、安達泰治
挙動解析

Outside-in シグナルを介して成熟する接着分子複合体のナノ力学

日本機械学会 2017 年度年次大会、埼玉、2017 年 9 月 4-7 日

芦谷遼太郎、須長純子、安達泰治

力学刺激に対するマウス単離骨細胞の一酸化窒素産生挙動解析

日本機械学会 2017 年度年次大会、埼玉、2017 年 9 月 4-7 日
安藤悠太、オケヨ・ケネディ、安達泰治
細胞の未分化性評価

メッシュ構造基板を用いた接着領域制限下における mES

日本機械学会 2017 年度年次大会、埼玉、2017 年 9 月 4-7 日

−130−

宮

雄貴、亀尾佳貴、中島友紀、安達泰治
レーション

海綿骨スケールにおける骨代謝・リモデリング シミュ

日本機械学会 2017 年度年次大会、埼玉、2017 年 9 月 4-7 日

竹田宏典、亀尾佳貴、安達泰治

眼杯の形態形成を引き起こす細胞活動の力学的作用

日本機械学会 2017 年度年次大会、埼玉、2017 年 9 月 4-7 日
立尾樹、井上康博、安達泰治

周囲組織から拘束を受ける成長上皮組織の変形シミュレーション

日本機械学会 2017 年度年次大会、埼玉、2017 年 9 月 4-7 日
平島剛志、安達泰治

細胞の異方的なメカノレスポンスが発生過程の精巣上体細管の径を維持する

日本生物物理学会第 55 回年会、熊本、2017 年 9 月 19-21 日
木村健治、井上康博

曲面上のブラウン運動シミュレーション手法の検討

日本物理学会 2017 年

秋季大会、岩手、2017 年 9 月 21-24 日
立尾樹、井上康博、安達泰治

上皮組織に折り畳み構造が形成されるメカニズムの数値的検討第27 回日本数理生物学会年会、札幌、2017 年 10 月 6-8 日
木村健治、井上康博

曲率依存性を再現する曲面上のブラウン運動シミュレーション法の検討第 27

回日本数理生物学会年会、札幌、2017 年 10 月 6-8 日
松田惇志、井上康博、安達泰治
シミュレーション

樹状突起スパイン内アクチン混み合い環境下における分子の拡散

日本機械学会第 28 回バイオフロンティア講演会、徳島、2017 年 10 月

28-29 日小笹正裕、亀尾佳貴、武石直樹、安達泰治
変形に及ぼす影響

骨細胞周囲のプロテオグリカンが流れによる細胞突起

日本機械学会第 28 回バイオフロンティア講演会、徳島、2017 年 10 月

28-29 日オケヨ・ケネディ、山田快、小穴英廣、鷲津正夫
を用いた生体内組織挙動の再現

マイクロメッシュを基板とする共培養システム

電気学会センサ・マイクロマシン部門第 34 回センサ・マイ

クロマシンと応用システムシンポジウム、広島、2017 年 10 月 31 日 -11 月 2 日
松田惇志、井上康博、安達泰治

樹状突起スパイン内の空間混み合い効果によるシグナル分子のサ

イズ依存的センシング機構

電気学会センサ・マイクロマシン部門第 34 回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム、広島、2017 年 10 月 31 日 -11 月 2 日
小笹正裕、亀尾佳貴、武石直樹、安達泰治に及ぼす影響骨細管内部構造が流れによる骨細胞メカノセンシング

電気学会センサ・マイクロマシン部門第 34 回センサ・マイクロマシンと応用

システムシンポジウム、広島、2017 年 10 月 31 日 -11 月 2 日
石川敬一、須長純子、亀尾佳貴、安達泰治

張力センシングを介した骨芽細胞様細胞の能動的配向

電気学会センサ・マイクロマシン部門第 34 回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポ
ジウム、広島、2017 年 10 月 31 日 -11 月 2 日
木村健治、井上康博

ブラウン動力学シミュレーションによる生体膜上の分子拡散動態の検討

−131−

第

40 回日本分子生物学会年会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日
金英寛、亀尾佳貴、田中骨リモデリング数理モデルの生物学的構築と理論的評

日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日

価宮栄、安達泰治雄貴、亀尾佳貴、中島友紀、安達泰治

骨代謝・リモデリングにおける in silico 実験系の確立

日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日
立尾樹、井上康博、安達泰治

成虫原基における成長する上皮組織の折り畳み形成シミュレー

日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日

ション松田惇志、井上康博、安達泰治
異常拡散の解析

アクチンフィラメントによる分子混み合い環境下における分子の日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月

14-15 日細胞接着を制限したメッシュ構造基板による mES 細胞

安藤悠太、オケヨ・ケネディ、安達泰治の自己組織化誘導

日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月

14-15 日河野沙紀、オケヨ・ケネディ、安達泰治

血管内皮細胞と神経幹細胞の共培養システムの開発

日

本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日
木部善清、オケヨ・ケネディ、安達泰治
向性メッシュ構造基板上で作製した筋芽細胞シートの細胞配日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日

石川敬一、須長純子、亀尾佳貴、安達泰治
力の役割

日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日

芦谷遼太郎、須長純子、安達泰治
挙動解析

往復せん断流れ場におけるマウス単離骨細胞の一酸化窒素産生

日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日

小笹正裕、亀尾佳貴、武石直樹、安達泰治
ション

ゲル上骨芽細胞様細胞の能動的配向における細胞内張

多孔質骨梁中の流れによる骨細胞突起変形シミュレー

日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日

仲尾信彦、牧功一郎、安達泰治

形成初期における細胞接着分子構造体のナノ引張特性

日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日
Guyot Yann, and Adachi, T., A Cell Population Dynamic Model for Neurons Migration during Early Stage
Corticogenesis. 日本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日
竹田宏典、亀尾佳貴、安達泰治

組織形態形成における細胞移動と組織変形の連成モデリング日

本機械学会第 30 回バイオエンジニアリング講演会、京都、2017 年 12 月 14-15 日

3．研究会・セミナー
Inoue, Y., Multicellular dynamics simulation on folding of epithelial sheet caused by cell proliferation.

−132−

JAPAN-UCI 3D Morphogenesis Meeting, University of California Irvine, USA, July, 10-11, 2017.
安達泰治

時間と場が制御する脳発生の数理モデル化とシミュレーション

文部科学省科学研究費補助金新学術領域「脳構築における発生時計と場の連携」第 1 回領域班会議、沼津、2017 年
1 月 27-28 日
安達泰治

骨の代謝・リモデリングの数理バイオメカニクス

第 24 回西播磨整形外科医会学術講

演会、姫路、2017 年 2 月 25 日
亀尾佳貴

生体組織の成長とリモデリングの数理バイオメカニクス

大阪府立母子保健総合医療センター研究所セミナー、大阪、2017 年 3 月 9 日
井上康博

多細胞組織に立体形状が作られる力学原理の数理

文部科学省科学研究費補助金新学

術領域「生物の 3D 形態を構築するロジック」2017 年度班会議、札幌、2017 年 6 月 26-27 日
松田惇志、井上康博、安達泰治

アクチンフィラメントによる物理障壁中の分子の拡散挙動解析

CREST「生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出」研究領域 第 8 回数理デザイン道場、
静岡、2017 年 6 月 29-30 日
木村健治、井上康博

スパイン表面分子拡散シミュレーション法の検討

CREST「生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出」研究領域 第 8 回数理デザイン道場、静岡、2017 年 6 月 29-30 日
井上康博

上皮組織変形の多細胞力学シミュレーション

第 85 回バイオメクフォーラム 21 研究会、大阪、2017 年 7 月 5 日
安達泰治、亀尾佳貴、Yann Guyot、竹田宏典、武石直樹
ン基盤の構築脳発生の数理モデリング・シミュレーショ

文部科学省科学研究費補助金新学術領域「脳構築における発生時計と場の連

携」第 2 回領域班会議、神戸、2017 年 7 月 28-29 日
Matsuda, A., Inoue, Y., and Adachi, T., Fluorescence Correlation Spectroscopy in a Confined Environment.
「生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出」研究領域 第 6 回領域会議、沖縄、2017 年 11
月 27-28 日
Kimura, K., and Inoue, Y., Brownian dynamics simulation of molecular diffusion on spine surface.「生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出」研究領域 第 6 回領域会議、沖縄、2017 年 11 月 27-28 日
安達泰治

骨の機能的適応・代謝のバイオメカニクス

AMED 再生医療実現拠点ネットワークプロ

グラム「難治性骨軟骨疾患に対する革新的 iPS 創薬技術の開発と応用」、京都、2017 年 11 月
28 日
木村健治、井上康博

第 15 回計算数学研究会、栃木、2017 年 12 月 1-3 日

散動態
亀尾佳貴

曲率依存性を再現するブラウン運動シミュレーションによる曲面上の粒子拡

脳発生制御機構の解明に向けた数理モデリング・シミュレーション基盤構築の試み

世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム、東京、2017 年 12 月 20-22 日

−133−

次

生命システム研究部門
Department of Biosystems Science

発生システム制御分野
Laboratory of Developmental Systems
教

授

永樂

元次

Prof.

Mototsugu Eiraku

脳や心臓等の器官形成過程は細胞の増殖、分化、移動等を伴う極めて複雑な現象である。器官形成を実現するための原理を理解し、試験管内で機能的な器官形成を再現するために、本分野では多能性幹細胞（ES/iPS 細胞）を用いて in vitro での組織形成技術の開発を行なうと共に、その形成過程を解析する事で多細胞が協調して機能的な器官を作る分子機構を明らかにする事を目的として研究に取り組んでいる。本年度は、ES 細胞から組織形成の最も初期に現れる自発的な対称性の破れ機構を解明した。
アフリカツメガエルを用いた分子生物学的研究から明らかにされてきたように、胚発生の初期過程において、神経外胚葉はオーガナイザーからの BMP シグナル阻害因子によって誘導される（デフォルトモデル）。この考えは ES 細胞から in vitro で神経組織へと分化する場合にも当てはまり、増殖因子や血清などを出来るだけ排除した環境で培養することによって、ES 細胞を効率的に神経系の細胞へと分化誘導することができる。我々は、in vitro で三次元神経組織を効率よくかつ再現性よく 誘 導 す る 手 法 と し て SFEBq 法（Serum-free culture of embryoid body-like aggregates with quick
reaggregation）を開発した（Eiraku et al., 2008）。この手法では ES 細胞を低吸着性のウェルを用いて素早く再凝集させ無血清培地で浮遊培養する。SFEBq 法を用いる利点として、同じサイズの ES 細胞塊を大量に作成できること、また高い再現性を持って効率よく神経上皮組織へと分化させることが挙げられる。SFEBq 法では培地の組成によって大脳や小脳、網膜といった脳の様々な領域を誘導

図 1、ES 細胞由来の神経組織における自立的なパターン形成機構（Takata et al., 2017 より改訂）−134−

する事が出来るが、特定の領域の神経組織を 100% の効率で誘導できる訳ではない。多くは複数の領域の混じった神経オルガノイドとして誘導される。例えば、CDM（Chemically Defined Medium）と呼ばれる培地を用いて神経誘導を行なった場合、ES 細胞は Six3 を発現する前脳領域と Irx3 を発現する中脳領域の 2 つの領域に相互排他的に分割された神経オルガノイドを形成する（Wataya et al.,2008, Takata et al., 2017）。しかしながら、どのような機構で 1 つの ES 細胞塊にこのような領域パターンが誘導されるのかは不明であった。そこで我々は、Six3 と Irx3 の発現をそれぞれ GFP と RFP
で同時にモニターできる ES 細胞株を作製し、タイムラプスイメージングを用いて、神経パターニ
ング過程の詳細な継時観察を行なった（Takata et al., 2017）。その結果、分化 3 日目の ES 細胞塊において Six3 の局所的な発現がまず観察され、それに遅れて Irx3 が Sxi3 と反対領域で発現する事がわかった。また、網羅的な遺伝子発現解析によって Six3 を発現する領域では Wnt シグナルの抑制因子が、一方 Irx3 を発現する領域では Wnt リガンドを含む Wnt シグナル関連因子が特異的に発現している事がわかった。これは Wnt シグナル活性のイメージング解析を行なうことによっても確認された。Wnt シグナルを阻害すると Irx3 の発現が阻害されることから、神経オルガノイドにおいても発生過程同様、後方化には Wntd シグナルが必須である事が示唆された。しかしながら、Wnt シ
グナルの局所的な活性化は Six3 の局所的な発現の後におこる事から、神経オルガノイドにおける自発的なパターニングは Wnt シグナルだけで説明することができない。そこで次に、我々は FGF シ
グナルに注目して解析を行なった。まず培養 2 日目から bFGF シグナルを培地に加える事によってSix3 の発現を抑制する事、また培地に bFGF を添加し、同時にビーズを用いて局所的に FGF 阻害剤を作用する事で局所的に Six3 を誘導できることを明らかにした。また、FGF5 と Six3 の発現を同時にモニターする事により、Six3 の領域化に先立って、FGF5 の領域化が起きている事も分かった。
これらの実験結果は、多能性幹細胞からの神経組織分化において、均一な多細胞体が自発的に FGF
シグナル活性のパターンを形成し、そのことが引き金となって Six3 の局所的な発現および Wnt シ
グナルのパターン形成を誘導することを示唆している。また FGF5 はエピブラストのマーカーであり、Oct4 などの多能性因子も初期の分化過程において Six3 と相補的な発現パターンを示す事から
神経誘導のタイミングと神経前後パターニングが相関関係にある事も明らかになった。SFEBq 法では外部環境は均一であり、均一な ES 細胞からなる多細胞隊から、細胞間相互作用によってのみ一連の複雑な現象が自己組織化的に起こることは非常に興味深い。しかしながら、FGF シグナルの極性を自己組織的に誘導する分子機構について不明である。また、Oct4 と Six3 の相互排他的な発現は初期のマウス胚においても確認されたことから、個体発生過程でも今回明らかになった組織自律的な前後軸形成機構が働いている可能性が考えられる。

The mammalian central nervous system arises from epiblast-derived neural ectoderm, which then forms a
rostral-caudal（R-C）axial pattern that defines the location of the future forebrain, midbrain, hindbrain andspinal cord.At the cellular and tissue levels, it is thought that the processes of R-C neural axis（neuraxis）
formation involves a number of differentiation and regionalization steps, including epiblast differentiation,
the generation of three germ layers, neuroectoderm（or neural plate, NP）formation, and morphogen gradient-−135−

Fig1 Model for self-patterning in ESC culture(Takata et al., 2017)

dependent specification of the embryonic neuraxis. However, our understanding of the links between theseprocesses is still lacking, especially with regard to the intrinsic properties of neuroectoderm patterning along
the R-C axis.
The pluripotent epiblast arises from the inner cell mass（or, when cultured in vitro, called embryonic stem
cell [ESC]3）in the mammalian blastocyst. The rostral region of the epiblast becomes ectoderm, one of threegerm layers, which is subsequently resolved into non-neural and neural ectoderm（or neuroectoderm, NE）.
The NE is further destined for neural lineage and eventually regionalized along the embryonic axis to form
the R-C patterned NE.

Peter Nieuwkoopʼs “activation-transformation model” is a classical model ofvertebrate R-C NE patterning. In this model, the ectoderm first receives an “activation” signal that neuralizes
the ectoderm and induces its differentiation into forebrain. Then, in the presumptive caudal region, a second“transforming” signal caudalizes the ectodermʼs regional identity. One challenge to studying the early eventsof mouse NE development is analyzing the formation of the patterned R-C NE at an early embryonic stage. It
is difficult to visualize key steps and to isolate specific cell types in quantities large enough for genetic andchemical manipulation at distinct development stages. Moreover, due to the interplay of intrinsic andextrinsic signals, the developing embryo is a complex system. However, we have previously reported
efficient methods for generating several parts of the NE in a three-dimensional（3-D）culture of reaggregatedmouse ESCs in vitro. One intriguing observation in the 3-D culture is the spontaneous formation of certain
patterns within an aggregate of cells. Although this culture begins with homogenous stem cell aggregates
floating in a uniform culture environment, the resultant tissues exhibit non-uniform patterns with certain
levels of structural order. Furthermore, these tissues can self-form fairly complex structures, such as the optic
cup, stratified cerebral cortex, and rathkeʼs pouch（even non-neural tissue）. Thus, we believe this ESC 3-D
culture system provides a useful model for investigating the intrinsic properties of early developing NE
tissues and for purifying an essential signaling interplay.
The present study is designed to elucidate how intrinsic mechanisms drive the key processes of R-C NE
patterning during neural tissue development. Here, using the self-organizing properties of ESCs, we show that−136−

ESC-derived tissue self-generates a Six3+ rostral and a Irx3+ caudal bipolarized patterning. By live imaging ofmultiple color knock-in reporter lines and genome-wide analysis, an initial rostral polarization is governed by
localized Fgf signaling, which then induces Wnt signaling for a caudal polarization at later stage.
Differentially expressed Wnt antagonists, Dkk1 and Sfrp1 perform roles in orchestrating the formation of abalanced rostral-caudal neural pattern. From our observation, we propose a model for self-patterning of the
R-C NE that depends on sequential and localized activation of Fgf and Wnt signaling.

List of Publications
Okuda S, Miura T, Inoue Y, Adachi T, Eiraku M.（2018）Combining Turing and 3D vertex models reproduces
autonomous multicellular morphogenesis with undulation, tubulation, and branching. Sci Rep 8, 2386.
Takata N, Abbey D, Fiore L, Acosta S, Feng R, Gil HJ, Lavado A, Geng X, Interiano A, Neale G, Eiraku M,
Sasai Y, Oliver G.（2017）An Eye Organoid ApproachIdentifies Six3 Suppression of R-spondin 2 as a
Critical Step in Mouse Neuroretina Differentiation. Cell Rep. 21, 1534-1549.
Takata N, Sakakura E, Eiraku M, Kasukawa T, Sasai Y.（2017）Self-patterning of rostral-caudal
neuroectoderm requires dual role of Fgf signaling for localized Wnt antagonism. Nat Commun. 8,
1339.
Ohgushi M, Minaguchi M, Eiraku M, Sasai Y.（2017）A RHO Small GTPase Regulator ABR Secures Mitotic
Fidelity in Human Embryonic Stem Cells. Stem Cell Reports. 9, 58-66.
Okuda S, Eiraku M.（2017）Role of molecular turnover in dynamic deformation of a three-dimensional
cellular membrane. Biomech Model Mechanobiol. 16, 1805-1818.
Takata N, Eiraku M.（2017）Stem cells and genome editing: approaches to tissue regeneration andregenerative medicine. J Hum Genet. 63, 165-178.
奥田覚、永樂元次（2017）眼杯オルガノイド x Computational Biology 実験医学 35, 2883-2888
永樂元次（2017）試験管内での終脳組織分化

生体の科学 68, 34-37

永樂元次（2017）神経オルガノイドにおける組織自律的なパターニング機構

医学の歩み

264, 8

List of Presentations
Eiraku M. Self-organization of patterned tissues from mouse and human stem cells. Cold Spring Harbor
Laboratory Conference “Development and 3-D Modeling of the Human Brain”, Cold Spring Harbor NY,
December 6 - 9, 2017永樂元次

神経オルガノイド培養系における種特異的な発生時間スケール

学会大会、仙台、2017 年 6 月 13-15 日−137−

第 69 回日本細胞生物

永樂元次

細胞の自己組織化能を利用した in vitro での機能的立体組織の構築

第 37 回比較眼科学会年次大会、つくば、2017 年 7 月 29-30 日
永樂元次

多細胞の自己組織化能を利用した機能的立体組織構築

細胞を創る会 10.0、京都、2017

年 10 月 19-20 日
永樂元次

多細胞の自己組織化能を利用した in vitro での機能的立体組織構築

BE2017、京都、2017 年 12 月 15 日

−138−

日本機械学会生命システム研究部門
Department of Biosystems Science

システムウイルス学分野
Laboratory of Systems Virology
教

授

小柳

義夫

講

師

佐藤

佳

Prof.

Yoshio Koyanagi

Sr. Lect.

Kei Sato

本研究室では、ウイルス学からの生命現象の解明を目的として研究を進めている。2017 年には、
ヒト造血能を有する ” ヒト化マウス ” モデルを用いて HIV-1 の祖先ウイルスの宿主であるチンパン
ジーからヒトへのウイルスの適応進化過程の再現・解析実験に取り組んだ。また、HIV-1 がどのように宿主のウイルス制御因子に適応してきたのかを明らかにするために、ヒト化マウスモデルを使ったウイルス解析とゲノム情報技術解析の融合研究を展開し、HIV-1 の進化原理の解明に繋がる知見を得た。森脇美優は平成 29 年 3 月に生命科学研究科修士課程を修了し、大阪大学附属病院に就職した。
1）ヒト化マウスモデルを用いたエイズウイルス適応進化メカニズムの解析
新興病原性ウイルスの出現原理は、“off-the-shelf emergence” と “tailor-made adaptation” のふたつに大別される（Homles, “The evolution and emergence of RNA viruses”, 2009）。前者は「新宿主への適応
性を旧宿主内で予め獲得していたウイルスが種間伝播した」こと、後者は「新宿主への適応性を新宿主への侵入後に変異・獲得した」ことにそれぞれ起因する。
分子系統学的解析から、パンデミックを引き起こした HIV-1 は、チンパンジーのウイルス SIVcpz
が約 100 年前にヒトに種間伝播・適応進化することにより誕生したと推定されている（Gao et al,
Nature, 1999; Worobey et al, Nature, 2008）。しかしながら、SIVcpz がどのようにしてヒトへの適応進化を遂げ、パンデミック HIV-1 へと変貌したのかは明らかではない。本研究では、SIVcpz のヒトへの適応進化メカニズムを再現・解明することを目的として、ヒト化マウスモデル（ヒト造血幹細胞移植マウス）を用いた実験を行った。培養細胞を用いた in vitro 実験の結果、各 SIVcpz の感染性および各ウイルスタンパク質の機能に差異は確認されなかった。一方、ヒト化マウスモデルを用いた
in vivo 実験の結果、パンデミック HIV-1 に関連のない SIVcpz に比べ、生体内における SIVcpz MB897
株の増殖性、病原性はパンデミック HIV-1 のそれらにきわめて酷似していた。興味深いことに、
SIVcpz MB897 感染ヒト化マウスにおいて、感染・侵入に重要なウイルスタンパク質 gp120 に、G413Rの非同義変異がすべてのマウス共通に挿入されていることを見出した。さらに、培養細胞およびヒト化マウスを用いた実験により、この gp120 G413R 変異が、in vitro/in vivo におけるウイルス複製を亢進する “tailor-made adaptation” であることを実証した。
以上の結果から、SIVcpz は原則的に “off-the-shelf emergence” としてヒトへの適応進化を遂げたこと、すなわち、元来ヒトへの適応性のきわめて高い SIVcpz がヒトに伝播し、パンデミック HIV-1−139−

へと変貌したことが示唆された。さらに、ウイルス複製を亢進する “tailor-made adaptation” を獲得することにより、それを促進したことが示唆された（Sato et al, J. Virol. 92, e1905-17, 2018）。

Fig. 1. Possible mechanism of adaptive evolution of SIVcpz to humans.

2）ウイルス制御因子（APOBEC3H）の意義の解明
ヒト細胞は、ウイルス複製阻害タンパク質（ウイルス制御因子）を発現する。一方ウイルスは、
ウイルス制御因子を拮抗阻害するタンパク質をコードすることで、ウイルス自身の複製を維持する。ウイルス制御因子の代表例として、ヒト免疫不全ウイルス 1 型（HIV-1）の複製を抑制する細胞性シチジン脱アミノ化酵素である APOBEC3（A3）ファミリータンパク質群がよく知られている。
ヒトでは、A3A, A3B, A3C, A3D, A3F, A3G, A3H と名付けられた 7 種の A3 分子をコードしている。
一方 HIV-1 は自身のゲノムがコードする viral infectivity factor（Vif）タンパク質により、
ユビキチン/ プロテアソーム経路依存性の A3 分解が誘導される。これまで当研究室は、ヒトの A3D, A3F, A3Gがヒト化マウスモデルを用いた in vivo の実験において抗 HIV-1 活性を示すことを報告した（Sato etal, PLOS Pathog., 2014）。しかし、A3H が生体内において抗 HIV-1 活性を示すのか、わかっていな
かった。
A3H には 7 つの遺伝子多型があり、そのタンパク質の安定性の違いから、stable, intermediate,unstable ハプロタイプに分類されること、また、stable A3H が HIV-1 の複製を抑制することが知られていた（OhAinle et al, Cell Host Microbe, 2008）。一方、HIV-1 株には、stable A3H を拮抗阻害できる
Vif（39F と 48H：hyper-Vif）と拮抗阻害できない Vif（39V と 48N：hypo-Vif）の存在が報告されていた（Ooms et al, Cell Host Microbe, 2013）。これらの知見をもとに本研究では、stable A3H ハプロタ
イプドナー由来の造血幹細胞を移植したマウス（stable A3H ヒト化マウス）に hyper-Vif HIV-1 とhypo-Vif HIV-1 を共感染させ、感染 6 週齢において、どちらのウイルスが優位に複製できるのか検討した。その結果、stable A3H ヒト化マウスでは、hyper-Vif HIV-1 が優位に複製すること、加えて
hypo-Vif HIV-1 に由来するウイルスが hyper-Vif 型の特定の 2 アミノ酸変異（V39F と N48H）を獲得することを見いだした。以上の結果より、生体内でも A3H は抗 HIV 活性を有し、さらに HIV-1 はVif の特定のアミノ酸変異の獲得により容易に A3H の抗 HIV-1 活性を解除しうることが示唆された（Fig. 2）。この感染実験の結果に加え、データベースより 3000 株以上の vif 配列の解析、及び、世界中の 1000 人以上のヒトゲノム情報から A3H 多型解析を行い、実際のヒト集団の中で HIV-1 が流行拡大する過程において、A3H が HIV-1 に対して抑制的に働いていることを示唆する結果を得た。本−140−

研究は、実験ウイルス学と生物情報学、さらに数理生物学を融合させたシステムウイルス学的アプ
ローチであり、ヒト集団における HIV-1 の適応進化モードを解明しようという試みである（Nakano
et al, PLOS Pathog. 13, e1006348, 2017）。

Fig. 2. A schematic of hyper/hypo-Vif HIV-1s co-infection into stable A3H humanized mouse.

1）Experimental adaptive evolution of SIVcpz, the precursor of HIV-1, in humanized mouse model
From the mid-20th century, humans are exposed to the menace of viral infectious diseases such as SARS
coronavirus, Ebola virus and Zika virus. These outbreaks of emerging/re-emerging viruses can be triggeredby cross-species viral transmission from wild animals to humans or zoonoses.
HIV-1, the causative agent of AIDS, is originated from SIVcpz, the chimpanzee precursor of the humanvirus, approximately 100 years ago. This indicates that HIV-1 has emerged through the cross-species
transmission of SIVcpz from chimpanzees to humans. However, it remains unclear how SIVcpz has evolved
into pandemic HIV-1 in humans. To address this question, we inoculated three SIVcpz（MB897, EK505, andMT145）, four pandemic HIV-1（NL4-3, NLCSFV3, JRCSF and AD8）and 2 non-pandemic HIV-1（YBF30
and DJO0131）strains. Humanized mice infected with SIVcpz strain MB897, a virus phylogenetically similar
to pandemic HIV-1, exhibited a comparable peak viral load to that of mice infected with pandemic HIV-1,
while peak viral loads of mice infected with SIVcpz strains EK505 or MT145 as well as non-pandemic HIV-1
strains were significantly lower. These results suggest that SIVcpz strain MB897 is pre-adapted to humans
when compared to the other SIVcpz strains. Moreover, viral RNA sequencing of MB897-infected humanized
mice identified a nonsynonymous mutation in env, G413R substitution in gp120. The infectivity of the gp120
G413R mutant of MB897 was significantly higher than that of parental MB897. Furthermore, we
demonstrated that the gp120 G413R mutant of MB897 augments the capacity for viral replication in both invitro cell cultures and humanized mice. Taken together, this is the first experimental investigation to use an
animal model to demonstrate a gain-of-function evolution of SIVcpz into pandemic HIV-1（Fig. 1）（Sato etal, J. Virol. 92, e1905-17, 2018）.
2）Impact of endogenous APOBEC3H haplotypes on HIV-1 replication in humanized mouse model
APOBEC3 proteins belong to family of cytosine deaminase and are involved in the mechanism of innate−141−

defense against viruses including HIV. Human genome codes seven APOBEC3 genes（A3A, A3B, A3C, A3D,
A3F, A3G, and A3H）. In previous studies, it is indicated that A3D, A3F and A3G can inhibit replication of vifdeleted HIV-1（HIV-1 delta vif）both in vivo and in vitro, whereas HIV-1 encoded viral infectivity factor（Vif）
protein can degrade these APOBEC3 using a ubiquitin/proteasome pathway. On the other hand, A3H ispolymorphic and can be categorized into seven haplotype phenotypes: stable（II, V, and VII）intermediate（I）, and unstable（III, IV, and VI）. Moreover, it is indicated that stable A3H is able to restrict replication of
HIV-1 delta vif. However, the anti-viral effect of endogenous A3H in vivo has yet to be examined. Here, we
utilized the humanized mouse model（NOD/SCID Il2rg-/-（NOG）mouse transplanted with human CD34+
hematopoietic stem cells with stable A3H gene.）and demonstrated that stable A3H haplotypes specificallyaffect HIV-1 fitness determined by the two amino acid residues at positions 39 and 48 of HIV-1 Vif. We
performed a 6-week viral replication experiment under stable A3H pressure using stable A3H humanizedmouse and found that stable A3H-resistant HIV-1 was dominant. Moreover, stable A3H-susceptible HIV-1
frequently gains the ability to counteract stable A3H. Taken together, these results suggested that HIV-1
replication were inhibited by endogenous stable A3H in vivo, whereas stable A3H-susceptible HIV-1 caneasily acquire ability to counteract stable A3H（Fig. 2）. Subsequent molecular phylogenetic analysis using
more than 3,000 vif sequences including all subtypes obtained from the HIV-1 sequence database and cell
culture experiment using several transmitter/founder HIV-1 Vifs suggest that the A3H polymorphism may
influence the efficacy of HIV-1 dissemination at individual and population levels.（Nakano et al, PLOS
Pathog. 13, e1006348, 2017）.

List of Publications
Chen, M., Aoki-Utsubo, C., Kameoka, M., Deng, L., Terada, Y., Kamitani, W., Sato, K., Koyanagi, Y.,
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Satou, Y., Katsuya, H., Fukuda, A., Misawa, N., Ito, J., Uchiyama, Y., Miyazato, P., Islam, S., Fassati, A.,
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Ueda, M.T., Kurosaki, Y., Izumi, T., Nakano, Y., Oloniniyi, O.K., Yasuda, J., Koyanagi, Y., Sato, K., andNakagawa, S.（2017）. Functional mutations in spike glycoprotein of Zaire ebolavirus associated with anincrease in infection efficiency. Genes Cells 22, 148-159.
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佐藤佳 , 小柳義夫 .（2017a）. AIDS ウイルスとヒトの進化的軍拡競争 ― ウイルス蛋白質とヒト蛋白質の相互作用からみえてくる進化的せめぎあい . 医学のあゆみ 260, 17037-17041.
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佐藤佳 .（2017c）. 公的データベースとバイオインフォマティクスを基盤としたウイルス感染症の理
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List of Presentations
小柳義夫 . HIV と宿主制御因子の相互作用解析に基づくウイルス感染拡大様式の解明 , 北海道大学
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Sato, K. Experimental-phylogenetic investigation on HIV-1 heterogeneity during adaptive/evolutionary
process to human population. 第 64 回日本生態学会大会 , 東京 , 2017 年 3 月 16 日 .
小柳義夫 . レトロウイルスと宿主の相克 , 大阪大学微研アドバンストセミナー , 大阪 , 2017 年 4 月
14 日 .

−143−

小柳義夫、中野雄介、三沢尚子、佐藤佳 . HIV と宿主制御因子 APOBEC3H の相互作用解析に基づくウイルス感染拡大様式の解明 , 第 27 回抗ウイルス療法学会 , 熊本 , 2017 年 5 月 19 日 .
Nakano, Y., Misawa, N., Juarez-Fernandez, G., Moriwaki, M., Nakaoka, S., Funo, T., Yamada, E., Soper, A.,
Yoshikawa, R., Ebrahimi, D., Tachiki, Y., Iwami, S., Harris, R. S., Sato, K., and Koyanagi, Y. Impact ofendogenous APOBEC3H haplotypes on HIV-1 replication in humanized mouse model. Cold Spring
Harbor Laboratory Meeting on Retroviruses, New York, USA, May 23, 2017.
Yamada, E., Misawa, N., Nakaoka, S., Klein, L., Reith, E., Langer, S., Hopfensperger, K., Iwami, S.,
Schreiber, G., Kirchhoff, F., Koyanagi, Y., Sauter, D., and Sato, K. Basal tetherin expression is sufficient
to control HIV-1 replication during the acute phase of infection in vivo. Cold Spring Harbor Laboratory
Meeting on Retroviruses, New York, USA, May 24, 2017.
Yamasoba, D., Sato, K., Koyanagi, Y., and Takeuchi, O. Identification of candidate restriction factors for the
HIV infection. Cold Spring Harbor Laboratory Meeting on Retroviruses, New York, USA, May 25,
2017.
中野雄介 , 三沢尚子 , 佐藤佳 , 小柳義夫 . 生体内での APOBEC3H 制御に対する HIV Vif の解除機能
獲得 . 第 31 回近畿エイズ研究会学術集会 , 大阪 , 2017 年 6 月 3 日 .
Nakano, Y., Misawa, N., Kimura, I., Konno, Y., Nagaoka, S., Yamamoto, K., Aso, H., Juarez-Fernandez, G.,
Soper, A., Sato, K., and Koyanagi, Y. ヒト APOBEC3H とレンチウイルスの攻防 , SRC（日本レトロウイルス研究会夏期セミナー）, 阿蘇 , 2017 年 6 月 29 日 .
Soper, A., Moriwaki, M., Misawa, N., Yamada, E., Nakano, Y., Aso, H., Rokusuke Yoshikawa, Sato, K., andKoyanagi, Y. Evaluation of artificial HIV-1 heterogeneity in vitro and in vivo, SRC（日本レトロウイル
ス研究会夏期セミナー）, 阿蘇 , 2017 年 6 月 29 日 .
Juarez-Fernandez, G., Misawa, N., Sato, K., and Koyanagi, Y. Elucidation of HIV-1 Gag p40 polyprotein
regulatory mechanism for viral replication in vitro and in vivo, SRC（日本レトロウイルス研究会夏期
セミナー）, 阿蘇 , 2017 年 6 月 29 日 .
Ueda, M., Kurosaki, Y., Izumi, T., Nakano, Y., Oloniniyi, O., Yasuda, J., Koyanagi, Y., Sato, K., and So
Nakagawa. Functional mutations in spike glycoprotein of Zaire ebolavirus associated with an increase ininfection efficiency, SMBC（Society for Molecular Biology and Evolution）meeting, Austin, Texas,
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Yamada, E., Nakaoka, S., Klein, L., Reith, E., Langer, S., Hopfensperger, K., Iwami, S., Schreiber, G.,
Kirchhoff, F., Koyanagi, Y., Sauter, D., and Sato, K.（2018）. Human-specific adaptations in Vpu
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−144−

小柳義夫 . エイズウイルスの過去と現在 , 第 12 回ウイルス・再生医科学研究所公開講演会 , 京都 ,2017 年 7 月 15 日 .
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Nagaoka, S., Yamamoto, K., Hirohumi Aso, Kimura, I., Konno, Y., Nakano, Y., Sato, K., and Koyanagi, Y. ネ
コ科動物由来 APOBEC3 とネコ免疫不全ウイルスの進化的軍拡競争の解析 , 日本進化学会第 19
回大会 , 京都 , 2017 年 8 月 26 日 .
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伊藤悠介 , 立木佑弥 , 佐藤佳 , 小柳義夫 , 岩見真吾 . 宿主タンパク質 APOBEC3F と免疫応答により排反的に駆動される HIV-1 の多様化と病態進行の数理モデル , 第 27 回日本数理生物学会年会 , 札
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Aso, H., Yamamoto, K., Kimura, I., Konno, Y., Nagaoka, S., Nakano, Y., Sato, K., and Koyanagi, Y. ネコ科における APOBEC3 とレンチウイルスの進化的軍拡競争の実験的検証 , 第 65 回日本ウイルス学会学術集会 , 大阪 , 2017 年 10 月 24 日 .
Konno, Y., Yamamoto, K., Nagaoka, S., Kimura, I., Nakano, Y., Sato, K., and Koyanagi, Y. APOBEC3 タン
パク質によるネコ免疫不全ウイルスの種間伝播制御機構の解析 , 第 65 回日本ウイルス学会学術集会 , 大阪 , 2017 年 10 月 24 日 .
Yamasoba, D., Sato, K., Uehata, T., Mino, T., Koyanagi, Y., and Takeuchi, O. HIV-1 感染を制御する新規RNA 結合タンパク質の同定 , 第 65 回日本ウイルス学会学術集会 , 大阪 , 2017 年 10 月 24 日 .
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Soper, A., Misawa, N., Nakano, Y., Sato, K., and Koyanagi, Y. Evaluation of artificial HIV-1 heterogeneity invitro and in vivo, 第 18 回熊本エイズセミナー , 熊本 , October 30, 2017.
Yamasoba, D., Sato, K., Misawa, N., Uehata, T., Mino, T., Koyanagi, Y., and Takeuchi, O. Identification of anovel HIV-1 restriction factor which selectively degrades viral transcripts, 第 18 回熊本エイズセミ
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Koyanagi, Y. and Sato, K., Origin of HIV-1 and the related retroviruses, 2nd Kyoto International Symposium
on Virus-Host Coevolution/Human-Nature Interplacement Life Science, Kyoto, November 13, 2017.
Nakano, Y., Misawa, N., Konno, Y., Kimura, I., Nagaoka, S., Yamamoto, K., Aso, H., Kumata, R., Juarez-−145−

Fernandez, G., Soper, A., Sato, K., and Koyanagi, Y. Tracing the evolution of primate lentiviruses, 第 40回日本分子生物学会年会 , 神戸 , 2017 年 12 月 7 日 .
Kumata, R., Misawa, N., Narumi Saito, Yusuke Kakizoe, Shinji Nakaoka, Shingo Iwami, Sato, K., andKoyanagi, Y. Quantification of HIV cell-free and cell-to-cell infectious efficiency change by IFN-α
based on experimental-mathematical investigations, 第 40 回日本分子生物学会年会 , 神戸 , 2017 年
12 月 8 日 .
Kimura, I., Yamamoto, K., Nagaoka, S., Aso, H., Konno, Y., Nakano, Y., Sato, K., and Koyanagi, Y.
Investigation of virus-host evolutionary arms race: APOBEC3 versus Vif, 第 40 回日本分子生物学会
年会 , 神戸 , 2017 年 12 月 8 日 .
小柳義夫 . エイズウイルス研究の始まりと現在 , HIV カンファレンス , 国立病院機構名古屋医療セン
ター , 名古屋 , 2017 年 12 月 12 日 .
柿添友輔 , 熊田隆一 , 三沢尚子 , 中岡慎治 , 小柳義夫 , 佐藤佳 , 岩見真吾 . HIV-1 感染細胞におけるイ
ンターフェロン α 干渉作用の定量的解析 , 応用数学分科会 , 瀬田 , 2017 年 12 月 14-16 日 .

−146−

生命システム研究部門
Department of Biosystems Science

増殖制御システム分野
Laboratory of Growth Regulation System
影山龍一郎

Prof.

Ryoichiro Kageyama

准教授

大塚

俊之

Assoc. Prof.

Toshiyuki Ohtsuka

助

教

小林

妙子

Assist. Prof.

Taeko Kobayashi

特定助教

下條

博美

Assist. Prof.

Hiromi Shimojo

教授

本分野では、いろいろな生命現象において遺伝子発現が 2 〜 3 時間周期で振動することを見出し、その意義や制御機構の解明を目指して研究を行っている。特に、神経発生や体節形成における遺伝子発現振動に注目して解析を進めてきた。塩基性領域・ヘリックス・ループ・ヘリックス（bHLH）因子である Hes1, Hes5 や Hes7 はネガティブフィードバックによって自律的に 2 〜 3 時間周期で発現が振動し、Hes1 や Hes7 の発現振動によって周期的に抑制されるためにその下流遺伝子の発現も振動する。最近の解析から、発現振動の振幅だけでなく、周期や位相にも多様な情報が組込まれていることが示唆されてきた。今回の解析から、Notch リガンドである Delta-like1（Dll1）を介して振動情報が細胞間で伝達されること、神経発生のタイミングに Hes5 の発現振動が重要であることが分かった。
1）光遺伝学による遺伝子発現の細胞間リズム同期の再構成
多細胞生物において遺伝子発現の細胞間相互作用はリガンド及びレセプター（受容体）と呼ばれる送受信機能を担う生体分子によって実現される。しかし、細胞がパルス振動などの動的状態を自分以外の細胞にどのように伝達しているのかは十分に明らかになっていない。例えばマウスの発生期の体節形成過程では Notch シグナルが 2 〜 3 時間周期で振動して細胞集団レベルで位相が同期している。この同期現象の存在は、細胞が振動情報の送受信機能を備えており、細胞同士がお互いの位相情報を交換して自分の位相を合わせていることを示唆している。この情報伝達機構を明らかにするため、Notch シグナルを介した遺伝子発現リズムの細胞間位相同期現象を光遺伝学技術によって再構成することを試みた。具体的には、Notch シグナルの制御に関わる生体分子の振動ダイナミ
クスを光遺伝学技術によって人工的に誘導・再構築した。それと同時に、遺伝子活性の生細胞観察を可能にする生物発光レポーターを用いることで、光摂動に対する細胞の動的応答を 1 細胞経時イ
メージングによって定量計測した。その結果、受信機能に関しては、通常 2 〜 3 時間周期で振動している Hes1 の遺伝子発現リズムが様々な周期（1.8 〜 5.5 時間）の外部刺激に応答・同期できること、特に Hes1 リズムの自然周期（約 2.6 時間）に近い周期の外部刺激で最も効率的に同期できること、そしてその動的応答は位相情報だけを考慮した確率的位相モデルを使った数値シミュレーショ
ンによって再現可能であることが明らかになった。また、リガンド分子の Dll1 の発現を光制御可能−147−

な送信細胞と、隣接細胞の Dll1 からの刺激に伴う応答を発光によって光計測可能な受信細胞の 2 種類の細胞を混在させて培養して周期的光刺激を与えた結果、受信細胞の周期的な応答が観察できた（Fig. 1）。この動的情報伝達の再構成実験の結果は、リガンド分子の Dll1 の発現ダイナミクスが周期・位相の動的情報の細胞間伝達を実現するのに十分であることを示している。以上から、光遺伝学による制御技術と生細胞イメージング技術とを組み合わせることによって、遺伝子発現の動的情報が細胞間で送信・解読されるための情報処理機構を解明できることがわかった。本研究は、様々な生体分子による遺伝子活性の動的制御機構を解明するために基盤技術として有用であると考えられる。

Fig. 1. Optogenetic ligand expression in sender cells and bioluminescent reporter expression in receiver cells.

2）大脳新皮質発生過程におけるニューロン産生・グリア産生の移行タイミングの制御機構の解明
哺乳動物の大脳新皮質発生過程においては、まず神経幹細胞から深層ニューロン、続いて浅層
ニューロンが順に産生され、ニューロン産生終了後にグリア産生に移行する。こうしたニューロン・
グリア分化の移行タイミングは、脳のサイズや細胞構成を決定する上で重要である。本研究では、
大脳新皮質発生過程の神経幹細胞における遺伝子発現を任意の時期に制御可能な Tet-On システムを用いたトランスジェニックマウスを作製し、Hes5 の強制発現が脳の形態形成およびニューロン・
グリア分化に及ぼす影響を解析した。Hes5 強制発現では、深層ニューロン産生から浅層ニューロン
産生への移行タイミングが早まり、ニューロン産生からグリア産生への移行もより 早期に見られた（Fig. 2）。逆に Hes5 ノックアウト（KO）マウスにおいては、深層ニューロン産生から浅層ニューロン産生への移行、およびニューロン産生からグリア産生への移行タイミングがいずれも遅延していた（Fig. 2）。こうした移行タイミングの制御において Hmga 遺伝子が重要な働きをしているため、
Hes5 強制発現マウスおよび Hes5 KO マウスにおける発現を調べたところ、
Hes5 強制発現では Hmga−148−遺伝子の発現が減少し、Hes5 KO マウスでは増加していた。これらの結果から、Hes5 は Hmga 遺伝
子の発現レベルを調節することにより、ニューロン・グリア分化の移行タイミングを制御することが示唆され、発現振動により Hes5 が適正レベルに維持される可能性が示された。

Fig. 2. Abnormal switching of neurogenesis and gliogenesis in Hes5-overexpressing and Hes5 KO mice.

We found that gene expression oscillates with a period of about 2-3 h in many biological events and try to
elucidate the significance and mechanism of such oscillatory gene expression. Particularly, we have been
focusing on neurogenesis and somitogenesis. The expression of the basic-helix-loop-helix（bHLH）
transcription factors Hes1, Hes5 and Hes7 oscillates autonomously by negative feedback, and theseoscillations drive oscillatory expression of the downstream genes. Recent studies suggested that not only the
amplitude but also the period and phase of oscillatory expression encode various information. We now foundthat the oscillatory information is transmitted between cells via the Notch ligand Delta-like1（Dll1）, and that
Hes5 oscillations may be important for the timing of neurogenesis and gliogenesis.
1）Optogenetic perturbation and bioluminescence imaging to analyze cell-to-cell transfer of oscillatory
information
Cells communicate with each other to coordinate their gene activities at the population level throughsignaling pathways. It has been shown that many gene activities are oscillatory and that the frequency andphase of oscillatory gene expression encode various types of information. However, whether or how such
oscillatory information is transmitted from cell to cell remains unknown. Here, we developed an integrated
approach that combines optogenetic perturbations and single-cell bioluminescence imaging to visualize andreconstitute synchronized oscillatory gene expression in signal-sending and signal-receiving processes. We
found that intracellular and intercellular periodic inputs of Notch signaling entrain intrinsic oscillations byfrequency tuning and phase shifting at the single-cell level. In this way, the oscillation dynamics are−149−

transmitted through Notch signaling, thereby synchronizing the population of oscillators. Thus, this approachenabled us to control and monitor dynamic cell-to-cell transfer of oscillatory information to coordinate gene
expression patterns at the population level.
2）Hes5 regulates the transition timing of neurogenesis and gliogenesis in mammalian neocorticaldevelopment
During mammalian neocortical development, neural stem/progenitor cells（NSCs）sequentially give rise
to deep layer neurons and superficial layer neurons through mid- to late-embryonic stages, shifting togliogenic phase at perinatal stages. Previously, we found that the Hes genes inhibit neuronal differentiationand maintain NSCs. Here, we generated transgenic mice that overexpress Hes5 in NSCs of the central
nervous system, and found that the transition timing from deep to superficial layer neurogenesis was shifted
earlier, while gliogenesis precociously occurred in the developing neocortex of Hes5-overexpressing mice.
By contrast, the transition from deep to superficial layer neurogenesis and the onset of gliogenesis were
delayed in Hes5 knockout（KO）mice. We found that the Hmga genes（Hmga1/2）were downregulated in
the neocortical regions of Hes5-overexpressing brain, whereas they were upregulated in the Hes5 KO brain.
Furthermore, we found that Hes5 expression led to suppression of Hmga1/2 promoter activity. These results
suggest that Hes5 regulates the transition timing between phases for specification of neocortical neurons andbetween neurogenesis and gliogenesis, accompanied by alteration in the expression levels of Hgma genes, inmammalian neocortical development.

List of Publications
Isomura, A., Ogushi, F., Kori, H., and Kageyama, R.（2017）. Optogenetic perturbation and bioluminescenceimaging to analyze cell-to-cell transfer of oscillatory information. Genes & Dev. 31, 524-535.
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影山龍一郎（2017）. 時間・空間パターン形成の制御：分節時計 . 遺伝子発現制御機構（田村隆明・浦聖惠）東京化学同人 pp. 187-191.

List of Presentations
Kageyama, R. Oscillatory control of neural stem cells. Keystone Symposium: Neurogenesis during
Development and in the Adult Brain, Olympic Valley, USA, January 8-12, 2017.
Kageyama R. How to rejuvenate your brain. International Symposium on ”Frontiers of Innovative Research
towards Sustainable Society in Asia”, Bangkok, Thailand, February 4, 2017.
Kageyama R. Dynamic transcriptional control of neural stem cells. EMBO Conference “Gene Regulatory
Mechanisms in Neural Fate Decisions” Alicante, Spain, September 7-10, 2017.
Kageyama R. Dynamic transcriptional control of neural stem cells. The Notch Meeting X, Athens, Greece,
October 1-6, 2017.
Araki A, Minatohara K, Akiyoshi M, Imayoshi I, Kim R, Kawashima T, Bito H, Kageyama R, Okuno H.
Reactivation of a neuronal subpopulation in the dentate gyrus during memory recalls with long intervals.
Annual Meeting of the Society for Neuroscience. Washington DC, November 11-15, 2017.
影山龍一郎 . Understanding the mechanisms of biological events by using mathematical modeling. 第 9 回
NAGOYA グローバルリトリート , 愛知 , 2017 年 2 月 10-11 日 .
影山龍一郎 . Dynamic transcriptional control of neural stem cells. Annual Meeting of the Japanese Societyof Developmental Biologists. 東京 , 2017 年 5 月 10-13 日 .
Shimojo H, Kori H, Isomura A, Ohtsuka T, Miyachi H, Kageyama R. Ultradian oscillations of Notch
signaling in cell-cell interactions regulate dynamic gene expression networks and tissue morphogenesis.
Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists. 東京 , 2017 年 5 月 10-13 日 .
小林久美子、新野祐介、宮脇敦史、影山龍一郎 . 一細胞レベルの蛍光イメージングによる分節時計
遺伝子 Hes7 の発現振動位相調節機構の解析 . 第 69 回日本細胞生物学会大会 , 仙台 , 2017 年 6
月 13-15 日 .
影山龍一郎 . 発生過程におけるダイナミックな遺伝子発現動態の解明と制御 , 第 39 回日本光医学・
光生物学会 , 名古屋 , 2017 年 7 月 21-22 日 .
Ohtsuka T, Bansod S, Kageyama R. Hes5 regulates the transition timing of neurogenesis and gliogenesis in
neocortical developmentvia downregulation of Hmga genes. 第 40 回日本神経科学大会 , 幕張 , 2017年 7 月 20-23 日 .
Shimojo H, Kageyama R. Dynamic gene expressions during neural development. 第 40 回日本神経科学大−151−

会 , 幕張 , 2017 年 7 月 20-23 日 .
Tateya T, Sakamoto S, Ishidate F, Imayoshi I, Kageyama R. Dynamic Atoh1 expression in prosensory domainof mammalian developing cochlea. 第 40 回日本神経科学大会 , 幕張 , 2017 年 7 月 20-23 日 .
Araki A, Minatohara K, Akiyoshi M, Imayoshi I, Kim R, Kawashima T, Bito H, Kageyama R, Okuno H.
Reactivation of a neuronal subpopulation in hippocampal dentate gyrus during recent and remotememory recall. 第 40 回日本神経科学大会 , 幕張 , 2017 年 7 月 20-23 日 .
Araki A, Minatohara K, Akiyoshi M, Imayoshi I, Kim R, Kawashima T, Bito H, Kageyama R, Okuno H.
Reactivation of a neuronal subpopulation during memory recalls in the dentate gyrus of the
hippocampus. 第 9 回光操作研究会 , 仙台 , 2017 年 10 月 21-22 日 .
小林久美子 . 一細胞レベルの蛍光イメージングによる分節時計遺伝子 Hes7 の発現振動位相調節機
構の解析 . 第 40 回日本分子生物学会年会 , 神戸 , 2017 年 12 月 6-9 日 .
松宮舞奈 . ES 細胞から未分節中胚葉組織への分化誘導 . 第 40 回日本分子生物学会年会 , 神戸 , 2017年 12 月 6-9 日 .
下條博美、影山龍一郎 . 遺伝子発現動態と神経分化の時間制御機構 . 次世代脳プロジェクト・冬のシンポジウム , 東京 , 2017 年 12 月 21-22 日 .

−152−

生命システム研究部門
Department of Biosystems Science

RNA システム分野
Laboratory of RNA SystemProf.

Mutsuhito Ohno

真

Assist. Prof.

Makoto Kitabatake

一郎

Assist. Prof.

Ichiro Taniguchi

教

授

大野

睦人

助

教

北畠

助

教

谷口

細胞の中の RNA の大部分は裸ではなくタンパク質との複合体（RNP）として存在し機能する。当分野は、RNP の形成・構造変換・輸送・解体・品質管理など、RNP をめぐる様々な現象に興味を持って研究している。本年度の主な研究として、輸送 RNP 顆粒の解析、転写産物の分類に関わる
hnRNP C のドメインの解析、真核生物リボソームの品質管理に関わる新たな因子の解析、があげられる。
1）核内キャップ構造結合因子複合体とエキソン境界部複合体が結合した輸送 RNP 粒子
mRNA 輸送および局所翻訳は、ニューロンにおける遺伝子発現を時空間的に制限する上で非常に重要な役割を果たす。様々な mRNP 顆粒は、樹状突起内の mRNA の局在、貯蔵、翻訳、分解の単位として機能し、シスエレメントを持つ mRNA および RNA 結合タンパク質やマイクロ RNA などのトランス因子を含み、刺激や転写産物に特異的な局所翻訳を司る。ここでは、核内キャップ結合
タンパク質複合体（CBC）およびエキソン境界部複合体（EJC）のコア成分を含む、ヒトの神経プ
ロセスにおける mRNP 顆粒のクラスを報告する。これらの顆粒は、安定化された微小管と物理的に会合し、eIF4E に富む顆粒や P-body から空間的に分離している。神経プロセスの遠位部位に CBC
および EJC の両方を保持する mRNP が存在するという事実は、いくつかの局在 mRNA が「最初の翻訳」をまだ受けていないことを示唆している。
2）RNA ポリメラーゼ II 転写産物の分類に関わる hnRNP C のドメイン
真核生物の核内で転写される様々な種類の RNA は、その種類に対応した独自の輸送機構によって細胞質へ輸送される。近年の研究から、核外輸送因子が輸送後の RNA の機能、安定性、および局在に影響を与えることがわかってきた。したがって、核外輸送において RNA 種が適切に分類される機構は重要である。我々の研究室ではこれまでに、RNA ポリメラーゼ II の転写産物のうち、mRNA と U snRNA が RNA の長さによって分類されることを明らかにした。さらに、分類する因子として hnRNP C を同定した。この hnRNP C による分類は、hnRNP C が長い RNA（mRNA）に優先的に結合し、U snRNA 輸送因子である PHAX の RNA 結合を阻害する活性によるものであることがわかっているが、その詳細な分子機構は不明である。本研究では、PHAX の長い RNA への結合を
hnRNP C が阻害する分子機構を明らかにするため、阻害活性に必須である hnRNP C のドメインを−153−

特定することを目的とした。hnRNP C は RNA 結合を担う RNA recognition motif（RRM）と BASICと呼ばれる 2 つのドメインと、多量体形成に必要な ZIPPER や ACIDIC ドメインなどを持つ。本研
究で行った hnRNP C の変異体解析により、RNA 分類に必要なドメインを明らかにすることができた。この成果は近々論文報告予定である。
3）真核生物リボソームの品質管理に関わる新たな因子
真核生物のリボソームは約 80 個のリボソームタンパク質と 4 本の rRNA から構成される巨大な複合体である。ペプチジル基転移反応（PTC）をはじめ、リボソームの触媒活性には rRNA が重要な役割を果たしており、rRNA の重要塩基のひとつに点変異を導入するだけでリボソームの機能は失われてしまう。真核生物は、このような機能不全リボソームを選択的に認識して分解する品質管理機構をそなえている。われわれは、Mms1 を含む E3 ユビキチン化酵素複合体が機能不全リボソー
ムを認識してユビキチン化を行うということを明らかにしたが、この E3 複合体がリボソーム上の何を目印にして機能不全粒子を見分けているのかという本質的な点については、いまだ明らかにできていない。近年の研究により、われわれが Bet1 と名付けた因子が機能不全リボソームに特異的に結合し E3 複合体を呼び込むというモデルが考えられた。今回、この因子がリボソーム上のどこに結合しているかの位置情報を紫外線架橋法を介した次世代シークエンス解析で解明し、あわせて、この因子が結合した 80S リボソームに結合した mRNA の配列情報を解析し、機能不全リボソー
ムの生化学的な特徴を解明した。この成果の論文報告を準備している。

Fig.1 Model of 25S non-functional rRNA decay（NRD）

In eukaryotic cells, many genes are separated by introns into multiple exons that should be joined together.
In addition, the cell itself is separated by the nuclear envelope into two major compartments, the nucleus andthe cytoplasm. These two types of separations necessitate specific gene expression mechanisms such as RNA
splicing and nuclear transport. Prof. Mutsuhito OHNOʼs laboratory is studying various aspects of eukaryotic
gene expression with great emphasis on “RNA” as a key molecule. In addition, we are also working on
quality control mechanisms of eukaryotic ribosome particles.

−154−1）Transport Granules Bound with Nuclear Cap Binding Protein and Exon Junction Complex
RNA transport and regulated local translation play critically important roles in spatially restricting gene
expression in neurons. Heterogeneous population of RNA granules serve as motile units to translocate, store,translate, and degrade mRNAs in the dendrites contain cis-elements and trans-acting factors such as RNAbinding proteins and microRNAs to convey stimulus-, transcript-specific local translation. Here we report aclass of mRNA granules in human neuronal processes that are enriched in the nuclear cap-binding protein
complex（CBC）and exon junction complex（EJC）core components, Y14 and eIF4AIII. These granules are
physically associated with stabilized microtubules and are spatially segregated from eIF4E-enriched granules
and P-bodies. The existence of mRNAs retaining both nuclear cap binding protein and EJC in the distal sitesof neuronal processes suggests that some localized mRNAs have not yet undergone the “very firsttranslation,” which contribute to the spatio-temporal regulation of gene expression.
2）Domains of hnRNP C that are essential for the sorting of RNA pol II transcripts
In eukaryotic cells, various species of RNA are synthesized in the nucleus. Newly transcribed RNA species
are exported to the cytoplasm by their specific nuclear export factors. Accumulating evidence shows thatexport factors affect the fate of RNA, such as its functions, stability and/or cytoplasmic localization.
Therefore, it is essential that different RNAs are appropriately classified for export. We have previously
shown that RNA polymerase II transcripts are classified according to their length, and identified
heterogeneous nuclear ribonucleoprotein（hnRNP）C as the key classification factor. HnRNP C binds
preferentially to longer transcripts, thereby sorting RNA polymerase II transcripts into two RNA categories:
long mRNA and short U snRNA. HnRNP C has an inhibitory activity on the recruitment of PHAX, anadapter protein for U snRNA export, to the long transcripts so that they are committed to mRNA export
pathway. However, the detailed mechanism by which hnRNP C binds longer transcripts and inhibits theirbinding to PHAX is still unknown. To further understand the molecular mechanism of the classification, we
systematically analyzed domains of hnRNP C and determined the essential domains for the classification of
RNA polymerase II transcripts. The results will be published in the near future.
3）A bridge that links an E3 ubiquitin ligase complex and nonfunctional 60S ribosomal particles
The eukaryotic ribosomes are composed of 4 rRNAs and 80 ribosomal proteins. We and others previously
reported that the defective ribosomal subunits containing mutations in their 25S rRNAs are selectively
eliminated from the cytoplasm by ubiquitin-proteasome system（nonfunctional rRNA decay, NRD）.
However, the molecular mechanism defining the selective ubiquitination of the nonfunctional ribosomes hasremained elusive. We lately showed a 60S-associating protein, which we name Bet1（bridge to E3 complex）,
essential for the degradation of mutant 25S rRNAs. Importantly, Bet1 is also physically associated with theE3 ubiquitin ligase involved in 25S NRD, indicating that this protein is a bridge between defective 60S andthe E3 complex. Biochemical analyses revealed that Bet1 is selectively enriched on the 60S particle
containing a nonfunctional mutant 25S rRNA, suggesting a central role of this bridge protein in the functional−155−inspection of the 60S subunits. This year we revealed Bet1 binding site on nonfunctional 60S particles byusing UV crosslink mediated RNA pull down and sequencing. Possible mechanisms for the release of thefactor from the normal 60S subunits will be discussed.

List of Publications
Wang, D.O., Ninomiya, K., Mori, C., Koyam, A., Haan, M., Kitabatake, M., Hagiwara, M., Chida, K.,
Takahashi, S.I., Ohno, M., Kataoka, N.（2017）Transport Granules Bound with Nuclear Cap Binding
Protein and Exon Junction Complex Are Associated with Microtubules and Spatially Separated fromeIF4E Granules and P Bodies in Human Neuronal Processes. Front Mol. Biosci. 2017 Dec 22;4:93. doi:
10.3389/fmolb.2017.00093. eCollection 2017. PMID: 29312956

List of Presentations
芳本 玲、谷口 一郎、大野 睦人、前田 明

環状 RNA（circRNA）の核外輸送機構の解明

第 40 回

日本分子生物学会年会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日
竹岩俊彦、大野睦人

mRNA 様 long noncoding RNA の核局在化機構の解析

RNA フロンティアミー

ティング 2017、大津、2017 年 11 月 8-10 日
Ichiro Taniguchi, Mutsuhito Ohno Identification of RNA helicase used in U snRNA export 第 19 回日本 RNA
学会年会、富山、2017 年 7 月 19-21 日
Sayaka Dantsuji, Ichiro Taniguchi, Mutsuhito Ohno Systematic analysis of hnRNP C domains in sorting RNA
polymerase II transcripts 第 19 回日本 RNA 学会年会、富山、2017 年 7 月 19-21 日
Sayaka Dantsuji, Ichiro Taniguchi, Mutsuhito Ohno Systematic analysis of hnRNP C domains in sorting RNA
polymerase II transcripts 15th International Student Seminar、京都、2017 年 2 月 23-24 日“Best Presentation Prize”−156−

生命システム研究部門
Department of Biosystems science

生体膜システム分野
Laboratory of Biological Membrane System
秋山

芳展

Prof.

Yoshinori Akiyama

准教授

森

博幸

Assoc. Prof.

Hiroyuki Mori

助

檜作

洋平

Assist. Prof.

Yohei Hizukuri

教

授
教

本研究室では、大腸菌や海洋性ビブリオ菌等の細菌における表層タンパク質の、細胞内での折りたたみ、分泌、膜組み込み、局在化、分解及びストレス応答などの諸過程が機能的ネットワークを形成し的確に起こるために細胞に備えられている仕組みを解析し、細菌細胞表層タンパク質の機能
発現と秩序維持機構を明らかにしようと努めている。2017 年は、外膜タンパク質のアセンブリーと品質管理に関わるペリプラズムプロテアーゼ BepA の TPR ドメインに注目して、その機能・構造解析を行いました。また、生体内で迅速におこるダイナミックなタンパク質の挙動を高時間・高空間分解能で解析することのできる新たな手法として、PiXie 法を開発しました。
1）大腸菌のペリプラズムプロテアーゼ BepA は、TPR domain を介したタンパク質間相互作用により外膜機能を維持する
大腸菌などのグラム陰性細菌の外膜外葉は LPS（リポ多糖）から構成され、化学物質等に対する透過障壁として働く。LPS の外膜への挿入は、外膜機能維持と細胞の生育に必須の働きを持つ外膜タンパク質 LptD により媒介される。
大腸菌の BepA は、C 末端側に TPR
ドメインを持つ。TPR ドメインは、細菌からヒトまで多くのタンパク質に存在しており、タンパク質間相互作用等に働くモジュールである。我々はこれまでに、BepA が、LptD の成熟化や外膜へのアセンブリーを促進する分子
シャペロン様機能と、正常なアセンブリーに失敗した LptD 等の分解除去を行うプロテアーゼとしての機能を併せ持ち、外膜の機能維持に重要な役割を果たすことを示した。また、BepA は、
β バレル型外膜タンパク質の外膜への組み込みに関わる BAM 複合体構成タ

Fig. 1. Roles of BepA in biogenesis of outer membrane proteins−157−

ンパク質とも相互作用することも報告した。しかし、BepA が、如何にして LptD や BAM 因子と相互作用しているのか、TPR ドメインが BepA 機能にどのような役割を果たしているのかはよくわ
かっていなかった。
我々は、TPR ドメインの機能について検討するために、TPR ドメインの立体構造を X 線結晶構
造解析により決定すると共に、このドメインをターゲットとして、網羅的な部位特異的 in vivo 光架橋実験を行い、多くの部位で架橋産物を検出した。これらの架橋産物の質量分析やイムノブロッ
ティングによる解析から、TPR ドメインが LptD や BAM 複合体の構成タンパク質と特定の位置で直接相互作用する事が示唆された。また、TPR ドメインの変異解析から、TPR ドメインを介した
LptD や BAM 複合体との相互作用が、BepA が機能するために重要であることを見出した（図 1）。
2）生細胞内の新生タンパク質のフォールディング・アセンブリー過程を解析可能な光架橋法の構築
新生タンパク質の成熟化は、リボソームでの合成、細胞内の適切な場所への輸送（局在化）、機能的構造の形成（フォールディング・サブユニットアセンブリー）といった過程を経て起こる。これらの過程において、新生タンパク質は分子シャペロン等、様々な細胞因子と一過的に相互作用する。細胞内でのタンパク質成熟過程を理解するためには、迅速に起こるタンパク質間相互作用の変化を高時間・空間分解能で解析する必要があるが、それを可能とする簡便な手法は存在しなかった。
我々は、部位特異的 in vivo 光架橋法を改良することで、そのような解析が可能な手法の開発に取り組んだ。
部位特異的 in vivo 光架橋法は、pBPA のような側鎖に光反応性のクロスリンカーを有する非天然アミノ酸を導入したタンパク質を細胞内で発現させて行う架橋実験法であり、生細胞内でのタンパ
ク質の動態を高い空間分解能で解析できる優れた手法である。しかしながら、従来の方法では、検出可能な架橋複合体の形成に通常数分以上の UV 照射が必要であり、その時間分解能の低さのため、迅速なタンパク質間相互作用の変化を追跡することはできなかった。
我々は、非常に強力な UV 照射器を用いることで、1 秒程度の照射により従来条件での 6 分照射時に匹敵する架橋を形成できることを見出した。これとパルスチェイス法を組み合わせることで、迅速に起こるタンパク質相互作用を追跡する手法、PiXie（pulse–chase and in vivo photo-cross-linking
experiment）法を構築した（図 2）。PiXie 法の有用性を実証するために 3 種のタンパク質複合体をモデルとして解析を行った。まず、PiXie
法でペリプラズムのホモ 2 量体タンパ
ク質 PhoA を用い、新規合成後光架橋による生じる 2 量体の形成速度を解析す
ると、先行研究と同様の結果が得られ、本手法によって成熟過程におけるタン
パク質複合体形成過程を解析できることを示した。また、内膜の SecD/SecF 複合体形成過程の解析によって、SecD のペリプラズムドメインの折り畳みがFig. 2. Schematic representation of the PiXie method−158−

SecD/SecF 膜貫通領域のアセンブリー過程に先だって起こることが示唆された。さらに、外膜のLptD/LptE 複合体の解析から、LptE は「LptD 成熟中間体」と相互作用して複合体形成すること、
LptD の成熟中間体は少なくとも二つの異なる状態を取り得ることが示唆された。以上の結果から、我々が構築した PiXie 法によって、これまで解析が困難であった細胞内でのタンパク質の成熟中間体でのフォールディング・相互作用を解析できることが実証された。また、本手法は一般的に成熟過程の解析が困難な膜タンパク質にも適用できることが分かった。PiXie 法は、細胞内タンパク質動態を解析し得る、汎用性・有用性の高いツールとなるものと期待される。
本年は、理学研究科大学院生（M1）として渡邊哲朗さん、本名彩正さん、宇都滉一さんが新たに研究室に加わりました。一方、何あゆみさん、米重大河さん、明後尚美さん、山形優太朗さんが修士課程を終了し、就職・進学のため研究室を去りました。

The research projects carried out in this laboratory are concerned with dynamic aspects of cell surface
proteins in bacteria including Escherichia coli and Vibrio alginolyticus. Specifically, processes of protein
folding, protein translocation across and integration into the membrane, membrane protein proteolysis andextracytoplasmic stress responses are studied by combined molecular genetic, biochemical, biophysical andstructural approaches. In 2017, we conducted structural and functional analysis of the TPR domain of BepA,
a periplasmic protein involved in assembly and quality control of outer membrane proteins. We also
developed a new method, named Pixie, which permits high spatiotemporal resolution in vivo analysis of
newly-synthesized protein dynamics.
1）The TPR domain of BepA is required for productive interaction with substrate proteins and the
β-barrel assembly machinery（BAM）complex
BepA is an E. coli periplasmic protein having an N-terminal protease domain and a C-terminal
tetratricopeptide repeat（TPR）domain. We have previously shown that BepA is a dual functional protein withchaperone-like and proteolytic activities involved in membrane assembly and proteolytic quality control of
LptD, a major component of the outer membrane lipopolysaccharide translocon. Interestingly, BepA can
associate with the BAM complex that mediates membrane assembly of β-barrel outer membrane proteins.
However, the molecular mechanism of BepA function and its association with the BAM complex remains
unknown. We determined the crystal structure of the BepA TPR domain, which revealed the presence of two
subdomains formed by four TPR motifs. Systematic site-directed in vivo photo-cross-linking was used to map
the protein-protein interactions mediated by the BepA TPR domain, indicating that this domain interacts bothwith a substrate and with the BAM complex. Mutational analysis showed that these interactions are important
for the BepA functions. These results suggest that the TPR domain plays critical roles in BepA functions
through interactions both with substrates and with the BAM complex and provide insights into themechanism of biogenesis and quality control of the outer membrane（Fig. 1）.

−159−2）A photo-cross-linking approach to monitor folding and assembly of newly-synthesized proteins in aliving cell
Many proteins form multimeric complexes that play crucial roles in various cellular processes. Studying
how proteins are correctly folded and assembled into such complexes in a living cell is important tounderstand the physiological roles and the qualitative and quantitative regulation of the complex. However,few methods suitable for analyzing these rapidly occurring processes are available. Site-directed in vivo
photo-cross-linking is an elegant technique that enables analysis of protein–protein interactions in living cellswith high spatial resolution. However, the conventional site-directed in vivo photo-cross-linking method is
unsuitable for analyzing dynamic processes. We thus developed a new method that can analyze the folding
and assembly of a newly-synthesized protein with high spatiotemporal resolution by combining an improved
site-directed in vivo photo-cross-linking technique with a pulse–chase approach. We demonstrate that thismethod, named pulse–chase and in vivo photo-cross-linking experiment（PiXie; Fig. 2）, enables the kinetic
analysis of the formation of an E. coli periplasmic（soluble）protein complex（PhoA）. We also used the PiXie
method to analyze assembly/folding processes of two membrane complexes（SecD/SecF in the inner
membrane and LptD/LptE in the outer membrane）, which provided new insights into their biogenesis. Our
new method should permit analysis of the dynamic behavior of various proteins and enables examination ofprotein–protein interactions at the level of individual amino acid residues. Our new technique will havevaluable utility for studies of protein dynamics in many organisms.

List of Publications
Miyazaki, R., Myougo, N., Mori, H., and Akiyama, Y.（2018）A photo-cross-linking approach to monitor
folding and assembly of newly synthesized proteins in a living cell. J. Biol. Chem. 293, 677-686.
Daimon, Y., Iwama-Masui, C., Tanaka, Y., Shiota, T., Suzuki, T., Miyazaki, R., Sakurada, H., Lithgow, T.,
Dohmae, N., Mori, H., Tsukazaki, T., Narita, S.-i., and Akiyama, Y.（2017）The tetratricopeptide repeat（TPR）domain of BepA is required for productive interaction with substrate proteins and the β-barrel
assembly machinery（BAM）complex. Mol. Microbiol. 106, 760-776.
Furukawa, A., Yoshikaie, K., Mori, T., Mori, H., Morimoto, Y. V., Sugano, Y., Iwaki, S., Minamino, T.,
Sugita, Y., Tanaka, Y. and Tsukazaki, T.（2017）Tunnel formation inferred from the I form structures ofthe proton-driven protein secretion motor SecDF. Cell Reports 19, 895-901.
Akiyama, K., Hizukuri, Y., and Akiyama, Y.（2017）Involvement of a conserved GFG motif region in
substrate binding by RseP, an Escherichia coli S2P protease. Mol. Microbiol. 104, 737-751.
Hizukuri, Y., Akiyama, K., and Akiyama, Y.（2017）Biochemical Characterization of Function and Structureof RseP, an Escherichia coli S2P Protease. Methods Enzymol. 584, 1-34
大門康志（2017）臨床検査のピットフォール , 日常検査で見過ごされやすい Clostridium 属菌に注−160−

意！ 検査と技術 45, 880-883.
石井英治、森博幸（2017）ビブリオ属細菌における 2 つのタンパク質膜透過促進因子の生理的意義と使い分け機構 .

医学のあゆみ 261, 1178-1179.

List of Presentations
Mori, H. Structure and physiological function of SecDF that enhances protein export. International
symposium ʻHarmonized supermolecular motility machinery and its diversityʼ、名古屋、2017 年 9 月
13-14 日Mori, H., Sakashita, S., Ito, J., Ishii, E. and Akiyama, Y. Identification and characterization of a translationarrest motif in VemP by systematic mutational analysis. 日本生物物理学会第 55 回年会

シンポジウ

ム「実験と理論計算で明らかになってきた細胞環境での蛋白質間相互作用」、熊本、2017 年 9月 19-21 日
Mori, H. Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of a marine
bacterium, Vibrio alginolyticus. Commemorative symposium for 33rd international prize for biology
ʻMarine biology opens a frontier for the futureʼ. 筑波、2017 年 12 月 5-6 日
何 あゆみ、三登 一八、秋山 芳展、森 博幸

タンパク質膜透過促進因子 SecD の P1 ヘッド領域における基質結合部位の探索 . 2017 年生体運動研究合同班会議、神戸、2017 年 1 月 6-8 日
ビブリオ菌における新生鎖機能を介したタンパク質膜透過の制御 . 2016 年度「新生鎖の秋山芳展

生物学」班会議、横浜、2017 年 1 月 6 日
古川 新、吉海江 国仁、森 貴治、森 博幸、森本 雄祐、菅野 泰功、岩木 薫大、南野 徹、杉田 有治、
田中 良樹、塚崎 智也

タンパク質膜透過を駆動するモータータンパク質のスナップショット .

2017 年生体運動研究合同班会議、神戸、2017 年 1 月 6-8 日
秋山芳展

大腸菌における SRP 経路を介した熱ショック応答転写因子 σ32 の機能調節 .

兵庫県立大学大学院生命科学研究科セミナー、兵庫、2017 年 1 月 26 日
大門康志、舛井千草、宮﨑亮次、田中良樹、櫻田洋人、鈴木健裕、堂前
成田新一郎、秋山芳展

直、森博幸、塚崎智也、大腸菌のペリプラズムプロテアーゼ BepA は TPR domain を介したタ

ンパク質間相互作用により外膜機能を維持する .

日本農芸化学会 2017 年度大会、京都、2017

年 3 月 17-21 日
秋山光市郎

大腸菌膜内切断プロテアーゼ RseP の基質選別機構 .

2016 年度国立遺伝学研究所研究会「単細胞システム細胞装置のダイナミズム」、三島、2017 年 3 月 27 日 - 28 日
森博幸

ビブリオ菌 SecDF2 の発現を制御する VemP の翻訳伸張停止と解除の分子機構 . 2016 年度

国立遺伝学研究所研究会「単細胞システム細胞装置のダイナミズム」、三島、2017 年 3 月 27-28 日
秋山芳展

大腸菌の S2P ファミリー膜内切断プロテアーゼ RseP による特異的基質認識機構 .

−161−

広島

大学大学院医歯薬保健学研究院分子細胞情報学セミナー、広島、2017 年 4 月 18 日
宮﨑亮次、明後尚美、森博幸、秋山芳展

部位特異的 in vivo 光架橋法の改良による生体内タンパク

質成熟過程解析法の開発 . 第 14 回 21 世紀大腸菌研究会、熱海、2017 年 6 月 8-9 日
吉谷亘平、石井英治、江口陽子、谷口勝英、杉本宏、新家粧子、宮崎亮次、秋山芳展、城宜嗣、深溝慶、内海龍太郎

構造に基づいた小型膜タンパク質 SafA によるセンサーキナーゼ PhoQ 活性化メカニズムの解析 .

第 14 回 21 世紀大腸菌研究会、熱海、2017 年 6 月 8-9 日

三宅拓也、檜作洋平、秋山芳展
解析 .
宮﨑亮次

大腸菌 S2P ファミリープロテアーゼ RseP の機能未知 PCT 領域の第 14 回 21 世紀大腸菌研究会、熱海、2017 年 6 月 8-9 日
in vivo 光架橋法の改良による新生タンパク質成熟過程解析法の開発 .「新生鎖の生物学」

第 4 回若手ワークショップ、京都、2017 年 8 月 29-31 日
田中 勇真、石井 英治、秋山 芳展、森 博幸

塩環境変化に応答したビブリオ菌 SecDF パラログの交換を介したタンパク質膜透過装置の再編成 .「新生鎖の生物学」第 4 回若手ワークショップ、京都、2017 年 8 月 29-31 日
三宅拓也、檜作洋平、秋山芳展

細菌の表層ストレス応答活性化を担う膜内切断プロテアーゼ RsePの新規機能調節領域の解析 . 「新生鎖の生物学」第 4 回若手ワークショップ、京都、2017 年 8
月 29-31 日
Hizukuri, Y., Suzuki, T., Terushima, K., Dohmae, N. and Akiyama, Y. Component of the bacterial flagellar
type III secretion system receives proteolysis by a rhomboid family protease in the membrane.
International symposium ʻHarmonized supramolecular motility machinery and its diversityʼ、名古屋、2017 年 9 月 13-14 日
Ishii, E., Chiba, S., Hashimoto, N., Sakashita, S., Kojima, S., Homma, M., Ito, K., Akiyama, Y. and Mori, H.
Marine Vibrio features alternative cation-dependence of SecDF paralogs regulated by a nascent
polypeptide, VemP, for environmental adaptation. International symposium ʻHarmonized supermolecularmotility machinery and its diversityʼ、名古屋、2017 年 9 月 13-14 日
檜作洋平、照島功祐、秋山芳展 A component of the flagellar type III secretion system receives proteolytic
cleavage by rhomboid protease GlpG inside the membrane. 日本生物物理学会第 55 回年会、熊本、
2017 年 9 月 19-21 日
Tsukazaki, T., Furukawa, A., Yoshikaie, K., Mori, T., Mori, H., Morimoto, V. Y., Sugano, T., Iwaki, S.,
Minamino, T., Sugita, Y. and Tanaka, T. Protein translocation motor SecDF. 日本生物物理学会第 55 回
年会

シンポジウム「構造生命科学の新しい潮流」、熊本、2017 年 9 月 19-21 日

Miyake, T. Functional analysis of a novel regulatory region of RseP, an intramembrane cleaving proteaseinvolved in a bacterial extracytoplasmic stress response.
biomedical research, Otsu, October. 17-18, 2017−162−

24th East Asia Joint Symposium on

石井 英治、坂下 宗平、秋山 芳展、森 博幸

V. alginolyticus における翻訳停止依存的な膜透過促進因子の発現制御機構 . 第 51 回ビブリオシンポジウム、沖縄（石垣島）、2017 年 10 月 20 日
宮﨑亮次、明後尚美、森博幸、秋山芳展

生細胞内の新生タンパク質動態を解析可能な光架橋法の構築 . 新学術領域研究「新生鎖の生物学」平成 29 年度第 1 回班会議、別府、2017 年 11 月 8-10 日
石井 英治

海洋性ビブリオ菌の新生鎖によるタンパク質膜透過能の監視を介した塩環境適応 . 第70 回日本細菌学会関西支部学術総会 若手プロジェクトチーム 企画シンポジウム、大阪、2017
年 11 月 25 日
細菌 Rhomboid ファミリープロテアーゼ GlpG はべん毛 III 型分泌

檜作洋平、照島功祐、秋山芳展

装置の構成因子の分解に関与する .
石井

英治、坂下 宗平、秋山芳展、森mRNA 二次構造形成の重要性 .

ConBio2017、神戸、2017 年 12 月 6-9 日
博幸

新生ポリペプチド鎖を介した発現制御における2017 年度生命科学系学会合同年次大会、神戸、2017 年 12 月

6-9 日
宮﨑亮次、明後尚美、森博幸、秋山芳展

部位特異的 in vivo 光架橋法による生細胞内での新生タン

パク質のフォールディング・複合体形成の動的過程の解析 . 2017 年度生命科学系学会合同年次
大会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日
三宅拓也、檜作洋平、秋山芳展
新規機能調節領域の解析
秋山芳展

細菌の表層ストレス応答に関わる膜内切断プロテアーゼ RseP の2017 年度生命科学系学会合同年次大会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日

大腸菌の S2P ファミリー膜内切断プロテアーゼ RseP による選択的基質認識機構 . 山口

大学学院創成科学研究科セミナー、山口、2017 年 12 月 13 日

−163−

生命システム研究部門
Department of Biosystems Science

組織恒常性システム分野
Laboratory of Tissue Homeostasis
Prof.

Fumiko Toyoshima

小田裕香子

Assist. Prof.

Yukako Oda

松村

Assist. Prof.

Shigeru Matsumura

教

授

豊島

助

教

助

教

文子
繁

本分野では、対称・非対称分裂を介した幹細胞の増殖・分化制御機構と組織恒常性・再生における役割の解明をめざして研究を推進している。2017 年においては、妊娠マウスの腹部皮膚の伸展における表皮幹細胞ダイナミズムを解明した。また、長鎖非翻訳 RNA の転写制御と ES 細胞分化における機能を検証した。
1）妊娠期の腹部皮膚の伸展を可能とする表皮幹細胞の分裂・分化制御機構の解明
皮膚組織は表皮、真皮、皮下組織より構成され、表皮基底層には、増殖能と未分化性を維持する
表皮幹細胞が存在する。近年、皮膚の新陳代謝や創傷治癒における表皮幹細胞の制御機構が明らかとなってきた。一方、皮膚は体型変化に伴って表面積を柔軟に変化させるが、生理的な体形変化に対して表皮幹細胞がどのように応答しているのかについては全く不明である。
本研究では、急速に拡張する妊娠期の腹部皮膚に着目し、そのメカニズムを解析した。その結果、妊娠期には、腹側表皮の基底層に高い増殖能を持つ細胞が出現することを見出した。この細胞集団
は転写因子 Tbx3 を発現しており、表皮幹細胞が基底膜に対して水平に非対称分裂あるいは対称分裂分化することにより産生されることが分かった。Tbx3 陽性細胞は、さらに水平分裂を繰り返し、妊娠期の急速な拡張拡張を可能としていた。また、妊娠期には、真皮に存在する α-SMA/Vimentin
陽性細胞が、分泌タンパク質である Sfrp1、Igfbp2 を分泌することで Tbx3 陽性細胞の産生を促進することを明らかにした。Tbx3 陽性細胞は、創傷時においても基底層に出現して創傷治癒を促進すること、Sfrp1、Igfbp2 を注射することで、創傷治癒が促進されることを示した。本研究成果は、再生医療やアンチエᅧᆼ೨

イジングへの応用展開につながると期待さ

ᅧᆼᓟ

れる。
2）グアニン四重鎖を介した H19 長鎖非翻訳 RNA の転写制御機構の発見
長鎖非翻訳 RNA である H19 遺伝子は、古くから知られたインプリンティング遺伝子である。H19−164−

RNA は発生中の多くの組織で発現し、細胞の増殖や分化の制御するが、H19 の発現制御機構についてはインプリンティングのほかには、ほとんど不明である。本研究では、H19 の発現制御機構としてグアニン四重鎖を介した転写制御機構を見出した。グアニン四重鎖とは、グアニンが豊富な核酸が取ることのできる高次構造であり、テロメアやがん関連遺伝子のプロモーター領域に存在することが知られている。我々は、H19 の転写開始点直後には進化的に保存された、グアニンに富んだ配列が存在しており、in vitro の実験からこの配列がグアニン四重鎖を形成していること、またこの配列が転写を制御していることを見出した。さらに、H19 グアニン四重鎖と結合する因子として二つの転写因子、Sp1 と E2F1 を同定した。これらの因子は細胞周期や胚性幹細胞の分化といった細胞の状態によって、H19 グアニン四重鎖との結合状態を変化させ、H19 の発現量を正および負の両方向に制御していることが分かった。H19 RNA は多くのがん細胞で高発現し、細胞の増殖や浸潤を誘導することから、本研究で明らかになったグアニン四重鎖による H19 の発現調節機構は、エピジェ
ネティックな機構を介した、がん治療の有効なターゲットとなることが期待される。

1）Epidermal stem cell dvision drives abdominal skin expansion during pregnancy
During pregnancy, tissue stem cells in several organs are activated in response to a physiological alterationof the maternal body. We identified a highly proliferative interfollicular epidermal（IFE）basal cell populationin the rapidly expanding abdominal skin of pregnant mice. These cells expressed Tbx3 that is necessary for
their propagation to drive skin expansion and accommodate foetal growth. The Tbx3+ IFE basal cells werepositive for transit-amplifying cell marker CD71 with reduced expression of IFE stem cell marker Axin2.
Using lineage tracing and division pattern analysis, we found that the IFE stem cells gave rise to the Tbx3+
basal cells through planar-oriented asymmetric or symmetric cell divisions. This biased division of the Axin2+
IFE basal cells was induced by secreted proteins that were expressed in dermal cells. Upon wounding, Tbx3+
IFE basal cells played a pivotal role in tissue repair, which was enhanced by topical administration of thedermal secretory proteins. Our findings demonstrate a fine-tuned IFE stem cell/progeny organization during
pregnancy and suggests its application in regenerative medicine.
2）A novel mechanism for the regulation of H19 gene transcription by the G-quadruplex structure.
H19 gene is a well-known imprinted gene that encodes a long non-coding RNA. H19 RNA is widely
expressed in embryonic tissues, but its expression is restricted in only a few tissues after birth. However,regulation of H19 gene expression remains poorly understood outside the context of genomic imprinting. We
identified evolutionarily conserved guanine（G）-rich repeated motifs at the 5ʼ end of the H19 coding region
that are consistent with theoretically deduced G-quadruplex sequences. We showed that the G-rich motif,
located immediately downstream of the transcription start site（TSS）, forms a G-quadruplex structure in vitro.
We found that the H19-G-quadruplex regulates H19 gene expression through association with transcription
factors Sp1 and E2F1, which either suppress or promote the H19 transcription, respectively. Moreover, H19
expression during differentiation of mouse embryonic stem cells appears to be regulated by the H19−165−

G-quadruplex. These results demonstrate that the G-quadruplex functions as a novel regulatory element for
H19 gene expression.

List of Publications
Ichijo, R., Kobayashi, H., Yoneda, S., Iizuka, Y., Kubo, H., Matsumura, S., Kitano, S., Miyachi, H., Honda,
T., and Toyoshima, F.（2017）. Tbx3-dependent amplifying stem cell progeny drives interfollicularepidermal expansion during pregnancy and regeneration. Nat. Commun. 8, 508.
Ikeda, M. and Toyoshima, F.（2017）. Dormant pluripotent cells emerge during neural differentiation ofembryonic stem cells in a FoxO3-dependent manner. Mol. Cell. Biol. 37, e00417-16.
Fukuhara, M., Ma, Y., Nagasawa, K., and Toyoshima, F.（2017）. A G-quadruplex structure at the 5' end of theH19 coding region regulates H19 transcription. Sci. Rep.8, 45815.
Ichijo, R., Iizuka, Y., Kubo, H., and Toyoshima, F.（2017）. Essential roles of Tbx3 in embryonic skindevelopment during epidermal stratification. Gene Cells 22, 284-292.

List of Presentations
豊島文子

Orchestration of stem and progenitor cells drives abdominal skin expansion during pregnancy 第15 回幹細胞シンポジウム、東京、2017 年 5 月 26-27 日
上月智司、豊島文子

Dynamics of liver stem/progenitor cells during pregnancy 第 15 回幹細胞シンポ

ジウム、東京、2017 年 5 月 26-27 日
Takuya Okada, Ryo iChijo, Mitsuko Fukuhara, Fumiko Toyoshima

Interfollicular epidermal cell dynamics

in the process of abdominal skin contraction after parturition 第 15 回幹細胞シンポジウム若手の会
東京、2017 年 5 月 26-27 日
上月智司、豊島文子

妊娠期における肝前駆細胞のダイナミクス第 24 回肝細胞研究会、北海道、

2017 年 6 月 30-7 月 1 日
豊島文子

生理的な体型変化に適応するための表皮幹細胞ダイナミクス

高遠シンポジウム、長野、2017 年 8 月 24-25 日
石橋

理基、松山

奈央、阿部

制御機構の解析
松山

奈央、石橋

浩太、豊島

文子 マウス生体内における Inscuteable 遺伝子の発現

生命科学系学会合同年次大会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日

理基、阿部

浩太、豊島

文子 Inscuteable promoter-CreERT2 遺伝子改変マウスを用いた Inscuteable 遺伝子の発現制御機構の in vivo 解析

生命科学系学会合同年次大会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日
久保嘉一、一條遼、山本拓也、豊島文子

妊娠期の皮膚拡張における転写因子 Tbx3 の機能解析

−166−

生

命科学系学会合同年次大会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日
一條遼、小林大毅、米田早織、飯塚ゆい、久保嘉一、松村繁、北野さつき、宮地均、本田哲也、豊島文子

妊娠期の腹側皮膚伸展を可能とする表皮幹細胞ダイナミクスの解明

生命科学系学会合同年次大会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日
阿部浩太、石橋理基、豊島文子

Crispr/Cas9 システム及び ssDNA を用いた、受精卵インジェクショ

ンによるノックインマウスの作製
上月智司、豊島文子
編成機構の解析

生命科学系学会合同年次大会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日

妊娠期における、肝細胞・肝幹細胞の時空間依存的細胞分裂による肝細胞再生命科学系学会合同年次大会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日

岡田拓也、一條遼、小田裕香子、豊島文子
析

出産後の皮膚収縮における表皮細胞のダイナミクス解

生命科学系学会合同年次大会、神戸、2017 年 12 月 6-9 日−167−

附属感染症モデル研究センター
Research Center for Infectious Diseases

霊長類モデル分野
Laboratory of Primate Model
准教授

三浦

智行

Assoc. Prof.

Tomoyuki Miura2017 年 3 月に川上朗彦が人間・環境学研究科修士課程を修了し、BIKEN に就職した。また、高橋唯基がオフィス・アシスタントを終了した。8 月に教務補佐員の森ひろみが辞職した。12 月に医学部人間健康科学科 2 回生の鳥居也紗がオ
フィス・アシスタントとして研究室のメンバーに加わった。
当研究室ではレトロウイルス（HIV, SIV,
SHIV）およびフラビウイルス（DENV）の感
染を分子・培養細胞・感染個体レベルで総合的に解析することにより、これらウイルスの病原性を解明し、ウイルス疾患の治療と予防法を開発することを目的としている（Fig. 1）。
2017 年の代表的な研究進展状況を以下に記述する。

Fig. 1. Research Cycle of Primate Model for Infectious
Diseases

1）CCR5 指向性サル / ヒト免疫不全ウイルス感染アカゲザル血漿における中和能の進化
近年、ヒト免疫不全ウイルス（HIV-1）ワクチンによる強力で広域中和能を持つ中和抗体の誘導が期待され、動物モデルでの評価が望まれている。サル免疫不全ウイルスに HIV-1 の外被タンパク（Env）遺伝子を組み込んだサル / ヒト免疫不全ウイルス（SHIV）は、抗 HIV-1 中和抗体を評価できると期待される。我々はこれまでに、中和抵抗レベルが Tier 1B の CXCR4 指向
性 SHIV-KS661（KS661）の Env 遺伝子に 5 つの 変 異 を 加 え た CCR5 指 向 性 SHIV-MK1（MK1）を作成し、アカゲザルに順化させた
ところ、ウイルス血症を伴って持続感染する
Tier 2 レ ベ ル の 中 和 抵 抗 性 SHIV-MK38（MK38）を得た（Fig. 2）。この実験の過程でMK1 を接種した 2 頭のうちの 1 頭においてFig. 2. Summary of SHIV research−168−104copies/ml 以上のウイルス血症を伴って 2 年以上にわたって持続感染した。そこで、この MK1 持続感染ザルの血漿中に産生された抗体のウイルス中和能を評価した。中和能は、TZM-bl 細胞への感染系におけるインディケーター（ルシフェラーゼ）遺伝子の発現低下により評価した。持続感染
ザルの血漿において、Tier 1B の MK1 に対して感染 6 週以降に中和活性がみられ、Tier 2 の MK38に対しては、感染 64 週以降に中和活性がみられた。別株の Env に対しては、Tier 1A のウイルスに対して感染 6 週以降の血漿で中和活性がみられ、Tier 2 ウイルスに対して感染 36 週以降に中和活性がみられはじめた。さらに感染 100 週以降には、調べた 9 株の Tier 2 ウイルスの半数以上を中和した。すなわち、感染 6 週（Tier 1B）から感染 36 週（Tier 2）にかけてウイルスに対する中和能が強力化し、感染 100 週以降には中和能の広域化による抗体の成熟が示唆された。以上のことから、Tier
1B の MK1 感染アカゲザルモデルは、Tier 2 中和抗体誘導メカニズムを解明するうえで有用であると考えられる。
2）デングウイルス感染霊長類モデル構築に向けた基盤研究
デングウイルス（DENV）感染症は熱帯地域で毎年流行を繰り返しているが、未だに治療薬やワ
クチンはない。その要因の一つに実験動物モデル、特に臨床症状を示す非ヒト霊長類（NHP）モデ
ルの欠如が挙げられる。インドではサルと蚊の間で感染環が成立しているという報告もあり、インド原産ボンネットモンキーは NHP モデルの候補となりうる。そこで我々はボンネットモンキーにおける DENV の複製能を評価し、新規 DENV 感染 NHP モデル構築への可能性を検討した。ウイル
ス は 臨 床 分 離 株 で あ る DENV-1 型（10-07 株 ）、DENV-2 型（09-74 株 ）、DENV-3 型（00-40 株 ）、
DENV-4 型（09-48 株）および感染性分子クローンである DENV-1 型（02-20 株）を用いた。ボン
ネットモンキーの末梢血単核細胞（PBMC）に MOI=0.1 でウイルスを接種し、48 時間後の培養上清中のウイルス力価をプラークアッセイによって測定した。ボンネットモンキーに DENV を 106 PFU
で攻撃接種後、経時的に採血し IgM、IgG 抗体価を ELISA によって、中和抗体価を 50％プラーク
減少中和試験によって、ウイルス RNA 量を定量 PCR 法によってそれぞれ解析した。ボンネットモ
ンキーの PBMC において、DENV-4 の増殖能が有意に高かった。DENV-4 をボンネットモンキーに接種したところ、体温変化や発疹は認められなかったが、一時的な血小板や白血球の減少が認められた。また、血中のウイルス RNA 量は接種後 2 日目をピークに減少していた。さらに IgM 抗体は接種後 3 日目、IgG 抗体は 7 日目、中和抗体は 7 日目からそれぞれ増加していた。顕著な臨床症状は示さなかったが、接種法や接種量を検討することによって、個体内でより増殖し臨床症状を示す
ようになる可能性が考えられる。また、用いたサルの個体数およびウイルス株数が少ないことから、今後はより多くの組み合わせで増殖能の比較を行いたい。さらに、別の血清型による二次感染時におこる抗体依存性感染増強についての解析も考えられる。本研究は新たな DENV 感染霊長類モデルの可能性を示唆するとともに、抗 DENV 薬、ワクチン開発の一助になることが期待される。

This laboratory aims to elucidate the pathogenicity and develop therapeutic and prophylactic methods forviral infectious diseases and comprehensively analyzes the infection of retroviruses（HIV, SIV, SHIV）and−169−

Flavivirus（DENV）at the molecular level, cultured cell level and infected individual level（Fig. 1）.
Representative research progress in 2017 will be described below.
1）Evolution of neutralizing ability in CCR5-tropic simian / human immunodeficiency virus-infectedrhesus monkey plasma
In recent years, the induction of potent and broad neutralizing antibodies by HIV-1 vaccine is desired, andevaluation in an animal model is expected. Simian / human immunodeficiency virus（SHIV）, which
incorporated the HIV-1 Env gene into simian immunodeficiency virus, is expected to be able to evaluate antiHIV-1 neutralizing antibodies. We previously created a CCR5-tropic SHIV-MK1（MK1）by introducing fiveamino acid mutations in the Env gene of CXCR4 tropic SHIV-KS661（KS661）with neutralization resistancelevel of Tier 1B and acclimatized to rhesus monkeys, obtaining neutralization resistant Tier 2 SHIV-MK38（MK38）（Fig. 2）. In the course of experiments, one of two intravenously inoculated rhesus monkeys with
MK1 showed persistently infection at more than 104 copies/ml over 2 years. Therefore, the virus neutralizing
ability of the antibody in plasma of MK1 persistently infected monkey was evaluated. Neutralizing ability
was evaluated by a decrease in expression of an indicator（luciferase）gene in viral infection of TZM-bl cells.
In plasma of persistently infected monkeys, neutralizing activity against Tier 1B MK1 was observed after 6
weeks of infection and neutralizing activity against Tier 2 MK38 was observed after 64 weeks of infection.
For other strains, neutralizing activity against Tier 1A virus was observed in plasma after 6 weeks of infection
and neutralizing activity against Tier 2 virus was observed after 36 weeks of infection. Furthermore, after 100
weeks of infection, more than half number of the 9 Tier 2 viruses examined were neutralized. That is, theability to neutralize against virus increased from 6 weeks（Tier 1B）to 36 weeks（Tier 2）of infection, andit was suggested that maturation of the antibody was caused by broadening the neutralizing ability after 100
weeks of infection. From the above, it is considered that the Tier 1B MK1-infected rhesus macaque model isuseful for elucidating the mechanism of Tier 2 neutralizing antibody induction.
2）Fundamental study for constructing a primate model for dengue virus infection
Dengue virus（DENV）causes a wide range of illnesses in humans, including Dengue fever and Dengue
haemorrhagic fever. Some animal models of DENV infection have been established; however, Old World
monkeys have not yet been used as DENV infection animal models. Bonnet monkeys（Macaca radiata）, a
type of Old World monkey, have been used for studies of experimental and natural infections by flaviviruses.
In this study, several DENV strains were evaluated at the replication level using peripheral bloodmononuclear cells. Our findings indicated that DENV-4 09-48 strain, which was isolated from a traveller
returning from India in 2009, was a highly replicative virus. Three bonnet monkeys were infected with 09-48
strain, and antibody responses were assessed; DENV nonstructural protein 1 antigen was detected, and highviraemia was observed. Thus, these results indicated that bonnet monkeys and 09-48 strain could be used as areliable primate model for the study of DENV.

−170−

List of Publications
Beauchemin, C. A., Miura, T., and Iwami, S.（2017）. Duration of SHIV production by infected cells is notexponentially distributed: Implications for estimates of infection parameters and antiviral efficacy. Sci.
Rep. 7, 42765.
Iwanami, S., Kakizoe, Y., Morita, S., Miura, T., Nakaoka, S., and Iwami, S.（2017）. A highly pathogenic
simian/human immunodeficiency virus effectively produces infectious virions compared with a lesspathogenic virus in cell culture. Theor. Biol. Med. Model. 14, 9.
Seki, S., Nomura, T., Nishizawa, M., Yamamoto, H., Ishii, H., Matsuoka, S., Shiino, T., Sato, H., Mizuta, K.,
Sakawaki, H., Miura, T., Naruse, T. K., Kimura, A., and Matano, T.（2017）. In vivo virulence of MHCadapted AIDS virus serially-passaged through MHC-mismatched hosts. PLoS Pathog. 13, e1006638.

List of Presentations
Nomura, T., Ishii, H., Seki, S., Yamamoto, H., Terahara, K., Miura, T., and Matano, T. Induction of mutant
epitope-specific CD8+ T cells is an indicator of the beginning of viral control failure in SIV controllers,
35th Annual Symposium on Nonhuman Primate Models for AIDS, Madison, WI, August 22-25, 2017.
三浦智行 霊長類モデルを用いた HIV 感染症の予防・治療法開発

第 26 回サル疾病ワークショップ、

相模原、2017 年 7 月 1 日
姫野愛、石田裕樹、森ひろみ、松浦嘉奈子、菊川美奈子、三浦智行 CCR5 指向性サル / ヒト免疫不全ウイルス感染アカゲザル血漿における中和能の進化

第 65 回日本ウイルス学会学術集会、大阪、2017 年 10 月 24-26 日
陣野萌恵、関根将、横山温香、三浦智行、伊吹謙太郎
ル化マウスの有用性の検討

免疫不全ウイルス感染病態研究におけるサ

第 65 回日本ウイルス学会学術集会、大阪、2017 年 10 月 24-26 日

Seki, Y., Saito, A., Satou, Y., Harada, S., Yoshimura, K., Ode, H., Iwatani, Y., Ishii, H., Yoshida, T.,
Washizaki, A., Murata, M., Yasutomi, Y., Matano, T., Miura, T., Akari, H. Characterization of HIV-1mt
Long-term Latent infection in Cynomolgus Macaques 第 65 回日本ウイルス学会学術集会、大阪、2017 年 10 月 24-26 日
Sano, M., Kuwata, T., Matsuoka, S., Akari, H., Miura, T., Matano, T. Neutralizing antibody induction andchanges in viral env sequences in the chronic phase of SIVsmH635FC infection 第 65 回日本ウイルス学会学術集会、大阪、2017 年 10 月 24-26 日
Nomura, T., Ishii, H., Seki, S., Yamamoto, H., Terahara, K., Miura, T., Matano, T. Induction of mutant
epitope-specific CD8+ T cells is an indicator of the beginning of viral control failure in SIV controllers
第 65 回日本ウイルス学会学術集会、大阪、2017 年 10 月 24-26 日
Kuwata, T., Shimizu, M., Sano, M., Matsuoka, S., Matano, T., Seki, Y., Akari, H., Miura, T., Matsushita, S.

−171−

Analysis of neutralizing antibody induction in SIV-infected macaques 第 18 回熊本エイズセミナー、
熊本、2017 年 10 月 30-11 月 1 日
Masuda, A., Harada, S., Takahama, S., Takahashi, K., Konno, K., Kobayakawa, T., Himeno, A., Miura, T.,
Kuwata, T., Matsushita, S., Yoshimura, K., Tamamura, H. Development of CD4 mimics forenhancement of activity of HIV neutralizing antibodies 第 18 回熊本エイズセミナー、熊本、2017
年 10 月 30-11 月 1 日
関洋平、齊藤暁、佐藤賢文、原田恵嘉、吉村和久、大出裕高、岩谷靖雅、石井洋、Islam Mohammad
Saiful、芳田剛、村田めぐみ、鷲崎彩夏、保富康宏、俣野哲朗、三浦智行、俣野哲朗、明里宏
文

カニクイザルにおける HIV-1mt 長期潜伏感染の解析

第 31 回日本エイズ学会学術集会、東京、2017 年 11 月 24-26 日
桑田岳夫、佐野雅人、松岡佐織、俣野哲朗、関洋平、明里宏文、三浦智行、松下修三 SIV 感染サルをモデルとした中和抗体誘導メカニズムの解析

第 31 回日本エイズ学会学術集会、東京、2017 年 11 月 24-26 日
関紗由里、野村拓志、西澤雅子、石井洋、三浦智行、俣野哲朗
感染免疫動態に関する研究

伝播により変異を蓄積した SIV の第 31 回日本エイズ学会学術集会、東京、2017 年 11 月 24-26 日

野村拓志、石井洋、関紗由里、山本浩之、寺原和孝、三浦智行、俣野哲朗 SIV 複製制御個体における SIV 野生型 / 変異型エピトープ特異的 CTL 誘導動態の解析
集会、東京、2017 年 11 月 24-26 日−172−

第 31 回日本エイズ学会学術附属感染症モデル研究センター
Research Center for Infectious Diseases

ウイルス感染症モデル分野
Laboratory of Infectious Disease Model
教

授

明里

宏文

Prof.

Hirofumi Akari

当分野では、ヒト免疫不全ウイルス（HIV）やヒト T 細胞白血病ウイルス（HTLV-1）等の難治性
ウイルス感染症に関する研究を行っている。これらのウイルスには、①長い年月に及ぶ持続感染の末に発症に至る、②宿主の免疫機構を巧妙に回避する術を持つ、③非常に狭い（選択的な）宿主特異性を示す、などの共通点がある。この宿主特異性という難題に取り組み、これまでにウイルスの改変や宿主の遺伝的背景による選別などにより、実験用霊長類を用いた新規感染モデルを樹立した。このモデル動物を用いて、ウイルスがヒトの体内で引き起こす様々な現象や病態を明らかにし、さらに新規治療法やワクチンの開発にも貢献していきたいと考えている。
1．霊長類モデルを用いた HIV 感染症根治のための基盤研究
今日、HIV-1 感染症は適切な抗 HIV 療法（ART）により、AIDS に至ることなく日常生活を送ることが可能な慢性疾患となった。しかし、HIV 感染者は治療の長期化に伴う様々な非感染性合併症（循環器疾患、脂質異常、神経認知障害、癌など）の発症リスクが高いことに加え、精神的・社会的リスクも非常に大きい。現状では、最新の ART でも HIV を体内から除去することは不可能であり、ART 中断により HIV リバウンドが生じるため終生の ART 治療が必要となり、保健医療における経済的負担も非常に大きい。従って、根治を目指した新たな取り組みが求められる。欧米諸国においては、ART を継続しなくても HIV 複製を阻止可能な機能的根治、さらに HIV リザーバーの除去による根治が HIV 感染症研究における最優先課題となっている。現時点で有望視されている根治療法としては、①造血幹細胞移植、②治療ワクチン、③ shock and kill 療法が注目されている。ART
治療中の健常 HIV 感染者を対象として臨床試験を行う際には、薬剤の種類やその用量・投与頻度などの比較検討による最適化やその安全確保が求められる。さらに ART 治療中の HIV 感染者では血漿中ウイルス RNA 量が検出限界以下となるため、臨床試験での有効性評価はリンパ組織内に局在するとされているリザーバーサイズの定量が不可欠と考えられる。しかし被験者は健常 HIV 感染者
であることを踏まえると、介入試験におけるリンパ節等の生検を伴うリザーバーサイズの評価は非常に困難である。
私達は、独自に開発した新規 HIV 感染霊長類モデルの活用というユニークな切り口により、HIV
感染症の根治治療法創出に向けた基盤を確立すべく前臨床試験を中心とした基礎・応用研究を推進している。これまでに、サルへの感染性を獲得した改変 HIV-1 を用いて長期潜伏 HIV-1 感染霊長類
モデルを確立することに初めて成功した。このモデルでは、カニクイザルへのウイルス接種後ヒトと同レベルの感染初期ウイルスロードを呈した後、細胞性・液性獲得免疫の協調的応答により長期−173−

にわたり血漿中ウイルス RNA が検出限界以下に制御される。この際、生検リンパ節細胞のソーティ
ング解析によりリンパ節胚中心の濾胞性ヘルパー T 細胞（follicular helper T cells; Tfh）に HIV が局在していること、また人為的免疫抑制によりウイルス再活性化が生じることを見いだしている。すなわち、長期潜伏感染霊長類モデルを用いることで、HIV 感染者を対象とした介入試験では困難なリンパ節の連続生検によるリザーバーサイズの詳細な動態評価が可能となった。現在、HIV 潜伏感
染の詳細な機序およびその動態について検討を進めている。
他方、HIV-1 潜伏感染霊長類モデルによる shock and kill 療法の前臨床試験を念頭に、カニクイザ
ル末梢血リンパ球における Latency reversing agent (LRA) の細胞活性化能及び細胞毒性を検討した。
10-Methyle-Aplog-1(10MA-1) は入江教授（本学農学研究科）らが開発した LRA の 1 種であり、BET阻害薬である JQ1 を併用することにより潜伏感染 HIV の活性化において顕著な相乗効果を示した。
10MA-1 単独、JQ1 との併用ともに、顕著な細胞毒性は認められなかった。以上の結果より、10MA-1と JQ1 の併用により安全性の高い LRA として有用であることが示唆された。今後は HIV-1 潜伏感
染ザルの末梢血リンパ球細胞及びリンパ節細胞を用いて、上記 LRA によるリザーバー細胞からのHIV-1 誘導効果、及び炎症応答について検討を行う。最終的には、HIV-1 潜伏感染カニクイザルへの投薬によるリザーバーサイズの縮減効果を評価したい。
2．STLV−1 自然感染ニホンザルに関する Cohort 研究：高感染率の機序
本邦では HTLV-1 キャリアは約 100 万人とされ、その陽性率は約 1％となっている。他方、日本
固有の野生霊長類であるニホンザルは、HTLV-1 に非常に近縁なレトロウイルスである STLV-1 に非常に高い割合で感染していることが報告されている。この原因として、一部のサル個体が STLV-1
で個体内でのウイルス量が顕著に高いといった可能性が挙げられるが、詳細は不明である。本研究では霊長類研究所の放飼場で飼育されているニホンザル 300 頭について、STLV-1 特異抗体およびプロウイルス DNA 陽性細胞の定量的解析を行うとともに、経年的な変動や母子感染、水平感染の可能性について検討を行った。その結果、STLV-1 抗体陽性率は約 66% であり、高頻度の STLV-1 感
染が確認された。抗体陽性の個体のほとんど（95.7%）が末梢血リンパ球のプロウイルス DNA が陽性であった。その抗体価やプロウイルス DNA 陽性細胞率およびその頻度分布は、HTLV-1 キャリアにおける場合とほぼ同程度を示しており、個体内での STLV-1 ウイルス量が特に高いとは考えられなかった。次に、母子関係と STLV-1 感染を検討したところ、母子感染率は約 30％であり、HTLV-1
母子感染率（母乳の長期授乳で 15-20%）と比べてやや高い頻度であった。また、水平感染の可能性について検討したところ、4 年間での陽転率は 85.7％であり夫婦間での HTLV-1 感染頻度と比べ高いものであった。以上の結果より、STLV-1 高感染率の原因はウイルスそのものの特性というよりはむしろニホンザルの社会生態に基づく個体間感染機会の多さによるものと推測された。従ってSTLV-1 自然感染ニホンザルは、HTLV-1 母子感染や水平感染の阻止に向けた有用な動物モデルと考えられる。

This laboratory is newly established in 2013 for active and effective collaboration between Institute for−174−

Virus Research and Primate Research Institute of Kyoto University. We are investigating the mechanisms forthe viral persistency and pathogenesis of intractable viruses, including human immunodeficiency virus (HIV)and human T-cell leukemia/lymphotropic Virus Type 1 (HTLV-1), by employing novel non-human primate
models for the viral infection. We also seek to contribute to the development of new therapeutics and antiviral
vaccines.
1）Basic and applied study toward the cure of HIV-1 infection
Recent advance of antiretroviral therapy may result in infectious diseases caused by HIV-1 infection to becontrollable. However, it is not possible to eliminate HIV-1 from the body and thus the infected carriers musttake medicine through life with the risks of adverse drug reactions, emergence of drug-resistant virus, andviral reactivation under the immunocompromised status. A number of studies for HIV-1 cure have been
conducted to date, however, the clinical application awaits further breakthrough by extensive investigations.
Here we present a novel macaque model of HIV-1 latency suitable for the basic and preclinical studies for thecure. Experimental infection of cynomolgus macaques with a modified HIV-1, which can replicate in
macaques, developed a substantial level of plasma viremia in the acute phase, however, followed by longterm latency without detectable viremia for more than 3 years. Our recent study demonstrates that transientelimination of CD8+ T lymphocytes led to reappearance of HIV-1 in the blood, indicating the presence ofreservoir cells that are potentially able to produce infectious HIV-1. Further analyses showed that HIVpositive cells were mainly reserved in follicular helper T lymphocytes in the germinal center of lymph nodes.
Taken together, latent HIV-1 infection of macaques will be highly useful for further understanding themolecular and immunological mechanisms by which HIV-1 can be hided in the germinal center, ʻthe secure
shelterʼ, and also for evaluating the efficacy and safety of new therapeutics for the cure of HIV-1 infection.
2）Cohort study on Japanese macaque naturally infected with STLV-1
A simian T-cell leukemia/lymphotropic Virus Type 1 (STLV-1) belongs to Genus Deltaretrovirus similar to
HTLV-1. It was reported previously that the prevalence of STLV-1 infection in Japanese macaques (Macaca
fuscata) appeared to be remarkably higher than the cases of other nonhuman primates, whereas it has notbeen clarified what causes the high prevalence. It is possible that antibody titers and/or proviral loads (PVLs)
at least in part of the STLV-1-infected macaques could be extremely high or low, which results in efficienttransmission and eventual high prevalence. In order to examine the possibility, we evaluated antibody titers
against STLV-1 and proviral loads in 300 Japanese macaques. It was found that (i) the rate of seroprevalence
for STLV-1 was 66% in average, (ii) the antibody titers and the PVLs among the infected macaques werecomparable to the cases of HTLV-1-infected humans, and (iii) no statistical differences were observed in the
distributions among the five troops of the macaques examined. These results suggest that the high prevalence
may be caused by and social ecology of Japanese macaques but not the individual differences regarding theviral permissiveness in immunological and virological aspects. The natural STLV-1 infection of Japanesemacaques is useful as a novel animal model for prevention of maternal and horizontal transmission of−175−

HTLV-1.

List of Publications
Yokokawa, H., Higashino, A., Suzuki, S., Moriyama, M., Nakamura, N., Suzuki, T., Suzuki, R., Ishii, K.,
Kobiyama, K., Ishii, K., Wakita, T., Akari, H*., Kato, T*. (2018). Induction of humoral and cellularimmunity by immunisation with HCV particle vaccine in a non-human primate model. Gut 67, 372-379.
(*co-correspondance)
Nakashima, M., Tsuzuki, S., Awazu, H., Hamano, A., Okada, A., Ode, H., Maejima, M., Hachiya, A.,
Yokomaku, Y., Watanabe, N., Akari, H., Iwatani, Y. (2017). Mapping Region of Human Restriction
Factor APOBEC3H Critical for Interaction with HIV-1 Vif. Journal of Molecular Biology 429, 12621276.
Furuta, R., Yasunaga, J., Miura, M., Sugata, K., Saito, A., Akari, H., Ueno, T., Takenouchi, N., Fujisawa, J.,
Koh, K.R., Higuchi, Y., Mahgoub, M., Shimizu, M., Matsuda, F., Melamed, A., Bangham, C.R.,
Matsuoka, M. (2017). Human T-cell leukemia virus type 1 infects multiple lineage hematopoietic cells in
vivo. PLoS pathogens 13, e1006722.

−176−

附属感染症モデル研究センター
Research Center for Infectious Diseases

ウイルス共進化分野
Laboratory of Virus-Host Coevolution
准教授

宮沢

孝幸

Assoc. Prof.

Takayuki Miyazawa

ウイルスは様々な疾病を引き起こす「病原体」として発見され、長年研究されてきた。しかしな
がら最近のゲノム解析技術の発達により、生体内や環境中にはいまだに未同定のウイルスが数多く存在し、そのほとんどは非病原性であることが分かってきた。また、ウイルスのなかには宿主の生殖細胞のゲノムに入り込んで「内在化」し、内在化したウイルスが新しい機能をもつことも明らかになってきた。本分野は未知のウイルスを探索するとともに、内在性ウイルスによる哺乳類の進化過程を明らかにすることを目的としている。
1）ヒト内在性レトロウイルスを利用したベクター開発に関する研究
内在性レトロウイルス（ERV）は、外来性レトロウイルスが生殖細胞に感染することで、宿主のゲノムに入り込んだものである。ヒトゲノムにおいても ERV は発見されており、ERV 由来の配列はヒトゲノムの約 8％を占めている。すべてのヒト内在性レトロウイルス（HERV）は感染性を失っているが、現在も蛋白質を発現しているものが存在する。一方で、これまでに ERV を利用したベクターとして、ネコ内在性レトロウイルス（RD-114 ウイルス）のエンベロープ蛋白質を用いたベクターが開発されている。RD-114 ウイルスはアミノ酸トランスポーターの一種である ASCT2 を受容体とし、RD-114 のエンベロープ蛋白質を用いたベクターは、造血幹細胞である CD34 陽性細胞に遺伝子を導入することができる。我々は新規 ERV ベクターの開発を目指して、ヒト免疫不全ウイルス 1 型のカプシドを内包する HERV エンベロープ蛋白質を用いたシュードタイプウイルスベク
ターを作製した。このベクターは、現在遺伝子治療に使用されているものと同等の感染価をもち得ることが示唆された。
2）サルレトロウイルス 5 型（SRV-5）のニホンザルへの感染実験
近年、京都大学霊長類研究所および生理学研究所のニホンザル繁殖施設において、多数のニホンザルが原因不明の血小板減少症を呈して死亡した。我々は以前、疫学調査とニホンザルへの感染実験を行い、霊長類研究所で発生したニホンザル血小板減少症の病因が、サルレトロウイルス 4 型であることを報告した。一方、生理学研究所で発生した同症は、疫学調査の結果からサルレトロウイ
ルス 5 型（SRV-5）との関連が疑われていたが、病因の確定には至っていなかった。そこで、本研
究では SRV-5 のニホンザルへの感染実験を行い、SRV-5 と同症の関連を調べた。発症個体から分離した SRV-5、また分離ウイルスを元に作製した SRV-5 感染性クローン由来ウイルスをそれぞれ 2 頭のニホンザルに投与した。その結果、分離ウイルスおよび感染性クローン由来ウイルスを接種した−177−

各 1 頭において約 1 ヶ月で急激な血小板減少が認められた。一方、残り 2 頭に対しては免疫抑制剤
としてデキサートを投与したが、発症せずに無症候性のキャリアとして生存した。これらの個体の全身組織から DNA を抽出し、SRV-5 の感染を定量的 PCR で確認したところ、SRV-5 はほとんどす
べての臓器に感染していることがわかった。さらに、SRV-5 が細胞に感染する際の受容体として中性アミノ酸トランスポーター（ASCT2）を使用していることを見出した。以上の結果より、生理学研究所で発生したニホンザル血小板減少症が SRV-5 の単独感染によって引き起こされる疫病であることを証明した。

Most viruses have been discovered as pathogens which induce a variety of diseases in the hosts. By virtueof the development of sequencing analyses, we noticed that there are still many unidentified viruses, and mostof them are nonpathogenic. Furthermore, retroviruses infected germ-line cells in the past and became
endogenous retroviruses（ERVs）which have physiological functions. This laboratory aims to identify novel
viruses, and to revel the mechanism of mammalian evolution by endogenous viruses.
1）Studies for development of a viral vector using human endogenous retrovirus
Endogenous retroviruses（ERVs）are remnants of exogenous retroviruses that have infected the germ-line
cells, and fixed in the genome during evolution. Some ERVs have been identified in the human genome, andthey compose approximately 8 % of the human genome. Although almost all human ERVs（HERVs）are
replication-incompetent due to mutations, some HERVs still express viral proteins. Whereas, the viral vector
using a feline endogenous retrovirus（RD-114）envelope protein has already been developed. RD-114 utilizes
ASCT2, an amino acid transporter, as a virus receptor, and the viral vector using RD-114 envelope protein isable to infect CD34 positive hematopoietic stem cells and transduce a therapeutic gene. We have generated a
pseudotype viral vector using a HERV envelope protein which can rescue human immunodeficiency viralcore in order to develop a new ERV vector. The viral titer of the vector we have generated is comparable tothose of vectors used in gene therapies recently.
2）Experimental infection of simian retrovirus type 5 in Japanese macaques
Recently, a large number of Japanese macaques（Macaca fuscata）died after exhibiting an unknown
hemorrhagic syndrome at the Kyoto University Primate Research Institute（KUPRI）
and the National Institutefor Physiological Sciences（NIPS）. We previously reported that the causative agent of hemorrhagic syndrome
at KUPRI Japanese macaques was simian retrovirus（SRV）type 4（SRV-4）. Following investigations
suggested that the hemorrhagic disease occurred at the NIPS is associated with SRV type 5（SRV-5）;
however, the etiology still remained unclear. In this study, we conducted experimental infection of SRV-5 inJapanese macaques and investigated the association between SRV-5 and the hemorrhagic syndrome. We
inoculated the SRV-5 isolate and a molecularly cloned SRV-5 into each two Japanese macaques. As a result,each one macaque inoculated with the SRV-5 isolate and the clone-derived virus exhibited acute−178−thrombocytopenia within one month after inoculation. On the other hand, the remaining two survived asasymptomatic carriers even after administrating the immunosuppressive agent（Dexamethasone）. The
distribution of SRV-5 proviruses in tissues revealed that SRV-5 infected a variety of tissues in Japanesemacaques. We also demonstrated that SRV-5 utilizes a neutral amino acid transporter（ASCT2）
as a functional
receptor. From these results, we conclude that the hemorrhagic syndrome of Japanese macaques occurred at
the NIPS was caused by a single infection of SRV-5.

List of Publications
Yoshikawa, R., Takeuchi, J. S., Yamada, E., Nakano, Y., Misawa, N., Kimura, Y., Ren, F., Miyazawa, T.,
Koyanagi, Y., Sato, K.（2017）Feline immunodeficiency virus evolutionarily acquires two proteins, Vif
and protease, capable of antagonizing feline APOBEC3. J. Virol. 91, e00250-17.
Sakurai, T., Nakagawa, S., Bai, H., Bai, R., Kusama, K., Ideta, A., Aoyagi, Y., Kaneko, K., Iga, K., Yasuda, J.,
Miyazawa, T., Imakawa, K.（2017）. Novel endogenous retrovirus-derived transcript expressed in thebovine placenta is regulated by WNT signaling. Biochem J. 474, 3499-3512.
宮沢孝幸（2017）．ネコの異同識別におけるミトコンドリア DNA 分析の現状

DNA 鑑定9, 9-21.

List of Presentations
Sakaguchi, S., Koide, R., Shindo, K., Noda, T., Mizutani, T., Miyazawa, T. Persistent feline morbillivirus（International Union of Microbiologicalinfection in CRFK cells. 17th International Congress of Virology
Societies 2017）, Singapore, July 17-21, 2017.
Shimode, S., Nakagawa, S., Miyazawa, T. Tracing the ancient catʼs migration by analyzing retroviral
integration sites. 17th International Congress of Virology（International Union of MicrobiologicalSocieties 2017）, Singapore, July 17-21, 2017.
宮沢孝幸

第二回サイエンスバトル「猫に捧げるサイエンス」 第二回サイエンスカフェ、東京、2017 年 5 月 8 日（招待講演）
宮沢孝幸

内在性レトロウイルスと哺乳類の胎盤進化

第 58 回日本臨床ウイルス学会、長崎、2017

年 5 月 27-28 日（招待講演）
Miyazawa, T. Possible induction of mammalian genome complexity by endogenous retroviruses activated by
the solar wind. Transdisciplinary Mie-Symposium 2017, Mie, June 17-18, 2017.
Miyazawa, T. Possibility of mammalian evolution by retrotransposons activated by the cosmic rays. The 2ndJapan-Korea International Symposium for Transposable Elements, Tokyo, June 27-28, 2017.
宮沢孝幸

レトロウイルスによる生命の進化と宇宙との関わり

京都大学総合生存学ミニワーク

ショップ「進化・絶滅と宇宙」、京都、2017 年 6 月 29 日（招待講演）

−179−

宮沢孝幸

レトロトランスポゾンと生殖・発生

第 35 回日本受精着床学会、鳥取、2017 年 7 月

20-21 日（招待講演）
宮沢孝幸

医学に貢献している獣医学のお話に利用してきた！−−私たちはウイルスを遺伝子移動装置として進化

日本臨床獣医学フォーラム年次大会 2017、東京、2017 年 9 月 15-17 日（招待講演）
宮沢孝幸

ブタ内在性レトロウイルスの制御に関する研究動向

第 44 回日本臓器保存生物医学会

学術集会、大阪、2017 年 11 月 10-11 日（招待講演）
宮沢孝幸

第 32 回日本生殖免疫学会学術集会、東京、2017 年 12 月

胎盤の進化とレトロウイルス

2-3 日（招待講演）
宮沢孝幸

レトロウイルスの起源と内在性レトロウイルスによる哺乳類の進化

基礎物理学研究所・未来創成学国際研究ユニット学術研究会「生体、人体、精神、宇宙−つながりの深層を探る」、京都、2017 年 5 月 2-3 日
下出紗弓、中川草、金村優香、宮沢孝幸
コ流入の評価

内在性レトロウイルスを指標とした日本国内への欧米ネ

日本進化学会第 19 回大会、京都、2017 年 8 月 24-26 日

Kitao, K., Nakaya, Y., Hoshino, S., Miyazawa, T. A scenario of endogenization process of gammaretrovirusesin the koala genome. 日本進化学会第 19 回大会、京都、2017 年 8 月 24-26 日
橋本暁、吉川禄助、中川草、岡本宗裕、宮沢孝幸
ら探るニホンザルの移動経路

環境微生物系学会合同大会 2017、宮城、2017 年 8 月 29-31 日

金村優香、山浦瑞樹、小出りえ、宮沢孝幸
性分子クローンの作製

宿主と共種分化する非病原性レトロウイルスか細胞増殖を抑制する猫白血病ウイルス F8701 株の感染

第 160 回日本獣医学会学術集会、鹿児島、2017 年 9 月 13-15 日

小出りえ、坂口翔一、桑原千恵子、酒井沙知、浅井健一、川上和夫、宮沢孝幸
けるネコモルビリウイルスの遡及血清調査

ベトナムの猫にお第 160 回日本獣医学会学術集会、鹿児島、2017 年

9 月 13-15 日
坂口翔一、小出りえ、神道慶子、野田岳志、水谷哲也、宮沢孝幸
細胞の性状および免疫応答の解析

ネコモルビリウイルス持続感染

第 160 回日本獣医学会学術集会、鹿児島、2017 年 9 月 13-15日
下出紗弓、中川草、金村優香、宮沢孝幸
価

内在性レトロウイルスによるイエネコゲノム多様性の評

第 160 回日本獣医学会学術集会、鹿児島、2017 年 9 月 13-15 日

Hashimoto, A., Yoshikawa, R., Nakagawa, S., Okamoto, M., Miyazawa, T. Dual infection of two simian
foamy virus serotypes in Japanese macaques. The 65th Annual Meeting of the Japanese Society for
Virology, Osaka, October 24-26, 2017.
宮沢孝幸、金村優香、坂口翔一、下出紗弓の地域偏在性

国内におけるミトコンドリア DNA 型（マイトタイプ）

第 10 回 DNA 鑑定学会、東京、2017 年 11 月 9-10 日−180−

下出紗弓、宮沢孝幸、青井 貴之

ヒト iPS 細胞由来栄養膜細胞の樹立方法の検討

2017 年度生命科学系学会合同年次大会、兵庫、2017 年 12 月 6-9 日
金村優香、山浦瑞樹、小出りえ、宮沢孝幸
体サブグループの可能性

ネコ白血病ウイルス F8701 株の受容体解析：新規受容2017 年度生命科学系学会合同年次大会、兵庫、2017 年 12 月 6-9 日−181−

附属感染症モデル研究センター
Research Center for Infectious Diseases

マウス作製支援チーム
Reproductive Engineering Team
技術専門職員宮地

均 Technical Specialist

Hitoshi Miyachi

技術専門職員

北野さつき Technical Specialist

Satsuki Kitano

マウス作製支援チームはウイルス動物実験専門委員会の下でマウス受精卵の凍結保存をはじめ
トランスジェニックマウス（Tg）やノックアウトマウス（KO）の作製支援を行っている。また、生殖工学技術を用い、体外受精によるマウスコロニーの拡大、ホモマウス作製、胎生期解析用の受精
卵準備や ICSI（顕微授精）、卵巣移植なども実施可能である。最近では CRISPR/Cas9 システムを用いた遺伝子編集マウスの作製も実施している。詳細についてはホームページをご参照いただきたい。http://www.infront.kyoto-u.ac.jp/ex_ivr/Lab/tgkoivf/index.htm 過去 3 年間の実績は下記の通りである。
1）胚の凍結保存2015 年

146 系統40,165 個2016 年

187 系統34,679 個2017 年

171 系統37,763 個

依頼数

使用胚数

Tg 産仔数2015 年

35

17,122139（0.8％）

2016 年

44

18,232113（0.6％）2017 年

43

19,509135（0.7％）

クローン数

使用胚数

毛色キメラ数2015 年

222,249

107（4.8％）

2016 年

181,872

71（3.8％）2017 年

383,474

78（2.2％）2）トランスジェニックマウスの作製

3）キメラマウスの作製

4）CRISPR/Cas9 システムによる遺伝子編集マウスの作製
2015 年

依頼数

使用胚数

遺伝子編集マウス数

15

5,906

17（0.3％）−182−

2016 年

238,980

66（0.7％）2017 年

30

11,80949（0.4％）

Reproductive engineering team is a support unit for generating transgenic mouse（Tg）and knockout
mouse（KO）under the animal committee of our institute. We also perform cryopreservation of mouse
fertilized eggs. Current staffs are Kitano and Miyachi. Results of last three years are as follows.
1）Freezing embryos
2015

146 strains

40,165 embryos

2016

187 strains

34,679 embryos

2017

171 strains

37,763 embryos2）Transgenic mouse production with cloned DNAs
No of constructs

No of embryos

No of transgenic

injected

pups obtained

2015

35

17,122139（0.8％）

2016

44

18,232113（0.6％）

2017

43

19,509135（0.7％）

No of embryos

No of coatcolor

injected

chimera obtained3）Production of chimeric mouse
No of ES clones
2015

22

2,249

107（4.8％）

2016

18

1,872

71（3.8％）

2017

38

3,474

78（2.2％）

No of constructs

No of embryos

No of genome4）CRISPR/Cas9
edited mouse
2015

15

5,906

17（0.3％）

2016

23

8,980

66（0.7％）2017

30

11,80949（0.4％）

List of Publications
Ichijo, R., Kobayashi, H., Yoneda, S., Iizuka, Y., Kubo, H., Matsumura, S., Kitano, S., Miyachi, H., Honda,−183−

T., and Toyoshima, F.（2017）. Tbx3-dependent amplifying stem cell progeny drives interfollicularepidermal expansion during pregnancy and regeneration. Nat. Commun. 8, 508-017-00433-7.
Kuroki, S., Okashita, N., Baba, S., Maeda, R., Miyawaki, S., Yano, M., Yamaguchi, M., Kitano, S., Miyachi,
H., Itoh, A., Yoshida, M., and Tachibana, M.（2017）. Rescuing the aberrant sex development of H3K9
demethylase Jmjd1a-deficient mice by modulating H3K9 methylation balance. PLoS Genet. 13,
e1007034.

List of Presentations
宮地均、北野さつき、伊藤克彦、生田宏一

CRISPR/Cas9 を利用した遺伝子編集マウス作製実績

第 136 回関西実験動物研究会、京都、2017 年 12 月 1 日
宮地

均、北野さつき、伊藤克彦、生田宏一

CRISPR/Cas9 システムによるノックインマウス作製

第 35 回動物生殖工学研究会、川崎、2017 年 12 月 2 日−184−

附属再生実験動物施設
Center for Animal Experiments
教授・施設長（兼務） 近藤

玄

Prof.

Gen Kondoh

准教授（兼務）

廣田

圭司

Assoc. Prof.

Keiji Hirota

助

渡邊

仁美

Assist. Prof.

Hitomi Watanabe

教

当施設では、平成 27 年度イヌ；178 頭、ウサギ；36 羽、ラット；188 匹、マウス；9,000 匹が実
験動物として飼養された。これらの実験動物の日常的な飼育・管理を教授 1 名、准教授 1 名、助教
1 名、技術職員 3 名、非常勤職員 19 名で行っている。
動物実験を行うにあたっては、生命倫理・動物福祉に十分の理解と配慮をして実施する事が大前提である。この原則を周知・徹底させるため、動物実験に従事する者は、動物実験に関する法規制・
内規、実験動物の取り扱い方等についての全学講習および所内講習を受講することが義務付けられている。本年も所内講習を 12 回開催した。
また研究支援として遺伝子改変・ゲノム編集マウスの作出を行っている。我々は、“ 時間と労力のかからない技術の採用や改良 ” を心掛けてきたが、近年、TALEN や CRISPR-Cas9 ゲノム編集法を用いた簡易な遺伝子破壊・遺伝子挿入マウス作出技術が開発された。当施設でもこれらを積極的に取り入れ、本年は 40 件以上の遺伝子改変・ゲノム編集マウスの作製に携わった。

Experimental animals, such as mouse, rat and others, are housed in our Center under strict regulation ofanimal experimental committee and institutional guidelines for animal welfare. Moreover, we have been
considered for long time: how to make gene-manipulated mice more rapidly and conveniently. Recently,
genome engineering methods have been established using TALEN or CRISPR-Cas9 systems. We havesearched for many methods and finally developed our own protocol making such mice more easily andreproducibly. We newly developed more than 40 gene-manipulated mouse strains in this year.

List of Publications
Miralles M, Eixarch H, Tejero M, Costa C, Hirota K, Castaño AR, Puig M, Stockinger G, Montalban X,
Bosch A, Espejo C, Chillon M.（2017）. Clinical and Histopathological Amelioration of Experimental
Autoimmune Encephalomyelitis by AAV Vectors Expressing a Soluble Interleukin-23 Receptor.
Neurotherapeutics. 4, 1095-1106.
Kitagawa Y, Ohkura N, Kidani Y, Vandenbon A, Hirota K, Kawakami R, Yasuda K, Motooka D, Nakamura
S, Kondo M, Taniuchi I, Kohwi-Shigematsu T, Sakaguchi S.（2017）. Guidance of regulatory T cell
development by Satb1-dependent super-enhancer establishment. Nat Immunol. 18, 173-183.

−185−

Yoshimoto, Y., A. Takimoto, H. Watanabe, Y. Hiraki, G. Kondoh, C. Shukunami. Scleraxis is required formaturation of tissue domains for proper integration of the musculoskeletal system. Scientific Reports
7:45010. doi: 10.1038/srep45010（2017）.
Das, N-R., H. Miyata, H. Hara, K. Uchiyama, J. Chida, M. Yano, H. Watanabe, G. Kondoh, S. Sakaguchi.
Effects of prion protein devoid of the N-terminal residues 25-50 on prion pathogenesis in mice. Arc.
Virol.

doi: 10.1007/s00705-017-3295-3（2017）.

Fujihira, H., Y. Masahara-Negishi, M. Tamura, C. Huang, Y. Harada, S. Wakana, D. Takakura, N. Kawasaki,
N. Taniguchi, G. Kondoh, T. Yamashita, Y. Funakoshi, T. Suzuki. Lethality of mice bearing a knockoutof the Ngly1-gene is partially rescued by the additional deletion of the Engase gene. PLoS Genet. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1006696（2017）.
Watanabe, H., R. Takeda, K. Hirota, G. Kondoh. Lipid raft dynamics linked to sperm competency for
fertilization in mice. Genes to Cells https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28425215（2017）.
Mochizuki, A-L., A. Katanaya, E. Hayashi, M. Hosokawa, E. Moribe, A. Motegi, M. Ishiai, M. Takata, G.
Kondoh, H. Watanabe, N. Nakatsuji, S. Chuma. PARI regulates stalled replication fork processing tomaintain genome stability upon replication stress in mice. Mol Cell Biol., 37-23, pii: e00117-17,（2017）.
Hara, H., H. Miyata, N-R. Das, J. Cida, T. Yoshimochi, K. Uchiyama, H. Watanabe, G. Kondoh, T.
Yokoyama, S. Sakaguchi. Prion protein devoid of the octapeptide repeat region abrogates BSE
pathogenesis in mice. J. Virol., 92-1, pii: e01368-17,（2017）.
Ohashi, M., Y. Umemura, N. Koike, Y. Tsuchiya, Y. Inada, H. Watanabe, T. Tanaka, Y. Minami, O. Ukimura,T. Miki, T. Tajiri, G. Kondoh, Y. Yamada, K. Yagita. Disruption of circadian clockwork in in vivo
reprogramming-induced mouse kidney tumors. Genes to Cells, in press.
Tsubaki, T., T. Kadonosono, S. Sakurai, T. Shiozawa, T. Goto, S. Sakai, T. Kuchimaru, T. Sakamoto, H.
Watanabe, G. Kondoh, S. Kizaka-Kondoh. Novel Adherent CD11b+ Gr-1+ Tumor-infiltrating Cells
Initiate an Immunosuppressive Tumor Microenvironment. Oncotarget, in press.
Shukunami, C., A. Takimoto, Y. Y. Nishizaki, Y. Yoshimoto, S. Tanaka, S. Miura, H. Watanabe, T. Sakuma,
T. Yamamoto, G. Kondoh, Y. Hiraki. Scleraxis is a transcriptional activator that regulates the expressionof Tenomodulin, a marker of mature tenocytes and ligamentocytes. Scientific Reports, in press.
Morita, M., T. Sato, M. Nomura, Y. Sakamoto, Y. Inoue, R. Tanaka, S. Ito, K. Kurosawa, K. Yamaguchi, Y.
Sugiura, H. Takizaki, Y. Yamashita, R. Katakura, I. Sato, M. Kawai, Y. Okada, H. Watanabe, G.
Kondoh, S. Matsumoto, A. Kishimoto, M. Obata, M. Matsumoto, T. Fukuhara, H. Motohashi, M.
Suematsu, M. Komatsu, K-I. Nakayama, T. Watanabe, T. Soga, H. Shima, M. Maemondo, N. Tanuma.
PKM1 confers metabolic advantages and promotes cell-autonomous tumor cell growth. Cancer Cell, inpress.

−186−

List of Presentations
Keiji Hirota: An inflammatory cellular network of autoimmune Th17 cells, GM-CSF-producing ILCs andsynoviocytes in the development of autoimmune arthritis, Keystone symposia, Immune Regulation in
Autoimmunity and Cancer, Whistler, Canada, March 26-30, 2017
Keiko Yasuda, Yohko Kitagawa, Shimon Sakaguchi, Keiji Hirota: Satb1 controls the differentiation andterminal effector function of Th17 cells, 第 46 回

日本免疫学会学術集会、仙台、2017 年 12 月 12-14

日
Ryoki Kobayashi, Yohei Watanabe, Noriko M Tsuji, Keiji Hirota, Tomoko Kurita-Ochiai: Characterization of
Innate lymphoid cells in inamed gingiva of mice infected with Porphyromonas gingivalis, 第 46 回

日本免疫学会学術集会、仙台、2017 年 12 月 12-14 日
Gen Kondoh, Hitomi Watanabe, Rie Takeda, Keiji Hirota

Lipid raft dynamics linked to spermcompetency for fertilization in mice. 第 4 回国際生殖生物学会、那覇、2017 年 9 月 27-29 日−187−

ウイルス・再生医科学研究所ネットワークシステム
Computer Network of Institute for Frontier Life and Medical Sciences
助

教

竹本経緯子

Assist. Prof.

Keiko Takemoto

ウイルス研究所と再生医科学研究所の統合によって発足した新研究所では、情報セキュリティ管理の一環としてコンピュータネットワークの再編を目指している。新研究所の WEB サイトはホス
ティングサービスを利用し、CMS によるスムーズな記事更新を可能にし、新研究所の研究成果などを発信している。一方で共同利用機器や会議室の予約システムなどまだ統合ができていないシス
テムに関して、新サーバーによる統合環境構築を進めている。メールホスティングサービスを用いた新研究所用電子メールアドレスは大きな問題もなく稼働しており、今年度末で、旧ウイルス研究所、旧再生医科学研究所のメールサーバが停止することとなる。
セキュリティの観点からは、新研究所の全分野を対象にネットワーク接続機器の一覧を作成し、無線アクセスポイントの管理体制を含め、情報セキュリティ連絡管理体制等を整え、年度初頭にはネットワークセキュリティ講習会を開催した。
研究所ネットワーク管理に加えて、竹本は次世代シーケンサーのデータ解析を行っている。ヒト
及びマウスを対象とした内在性レトロウイルスのエピジェネティックな発現制御を研究しており、
RNAseq や ChIPseq データから内在性レトロウイルスの脱抑制の制御機構の解明を目指している。

Institute for Frontier Life and Medical Sciences LAN system（Infront-LAN）has administrated by the
information security committee consisted of three staffs（Prof. Hiraki, Associate Prof. Inoue and Assist. Prof.
Takemoto）. Infront-LAN has provided a variety of network services, including E-Mail, WEB-mail, WWW,
File-sharing, online reservation of seminar rooms, SSH and all Outgoing TCP services except for P2P. We got
a network domain for this new institute and built new WEB site and mail server on the university hosting
service systems. The security policy settings was revised because two institutes（ex. virus and ex. frontier）
had implemented different security policies before their integration took place. Now we have the list of Wi-Fi
routers which are used in each laboratory at the institute and an emergency communication flow for theaccidents of network. All network users are supposed to get certifications of training of e-learning course
which is provided by Institute for Information Management and Communication of Kyoto University.
In addition to the administration of network, Takemoto have studied the epigenetic regulation of mouse
endogenous retroviruses during cell differentiation. Conditional knockdown mice of histone
methyltransferase Setdb1, and/or DNA de novo methyltransferase Dnmt1 have been analyzed with RNA-seq
and ChIP-seq.

−188−

List of Publications
竹本経緯子、加藤雅紀、眞貝洋一 Setdb1 による内在性レトロウイルスの制御機構、第 40 回日本
分子生物学会年会、神戸、2017 年 12 月 6 日−189−

共同研究再生医学・再生医療の先端融合的共同研究拠点
2016 年度共同研究報告（研究期間：2016 年 4 月〜 2017 年 3 月）
【コラーゲン分子上の特異な配列を認識するアプタマーの取得と再生医学への応用】○研究代表者

早稲田大学理工学術院

小出○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

隆規

教授

細胞機能調節学分野

平芳

一法

講師

○研究経過及び研究成果
本研究では、Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment（SELEX）を用いて I 型コ
ラーゲンに特異的に結合する RNA アプタマーの取得を目指した。SELEX は標的に結合する核酸（RNA）を段階的に濃縮する方法である。初めにランダムな配列を持つ RNA プールを出発材料とし、標的に結合した RNA を回収して増幅する。この増幅された RNA を次のプールとし、再び標的に結合させて回収、増幅する。これを繰り返すことで、標的に結合する RNA アプタマーを濃縮する。具体的には、40 塩基のランダム領域を 22 塩基の固定領域（プライマー領域）2 つで挟んだ RNA
プールを設計し、選択圧を強化させつつ 8 ラウンドの SELEX を行った。
8 ラウンドの SELEX を終えた後、RNA 配列の濃縮の様子を見るため、SELEX 前後のシークエン
ス解析を行い、ランダム領域の長さと配列を比較した。シークエンス解析の結果、SELEX 前の核酸プールを増幅した段階で、すでにランダム領域が設計した 40 塩基より短い RNA 集団がドミナン
トになっていたことがわかった。配列の相同性に関しては、SELEX 前ではランダムな配列であったものが、SELEX 後では 6 〜 8 塩基の部分的に同じ配列が 6 グループ見られた。今回標的としているコラーゲンは複数のエピトープを提示できる巨大な分子であるため、いくつかのグループに収束しているのは妥当な結果であると考えられる。しかし、当初設計した RNA よりも短い 20-mer 程度のものがほとんどであるため、高アフィニティー、高選択性をもったアプタマーを取得するためには再度のトライアルが必要と考えられる。
○研究成果の公表
該当なし【ゲノム編集技術を用いた椎間板機能の恒常性維持機構の解明】○研究代表者

広島大学大学院医歯薬保健学研究科○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者
滝本

晶

宿南

知佐

生体分子設計学分野

教授
開

祐司

教授

特定助教

○研究経過及び研究成果
椎骨を連結し力学的負荷を緩衝する椎間板の弾力性は、Aggrecan（Acan）のようなプロテオグリ
カンが水を保持することによって生じる。
本共同研究では、
Transcription activator-like effector nuclease（TALEN）を用いたゲノム編集により、Paired box gene（Pax）1 と SRY-Box9（Sox9）によって制御される Acan の転写制御領域（enAcan）を改変したマウスを作出し、enAcan の機能を in vivo で解析

−191−

した。
本共同研究では、まず TALEN を用いたゲノム編集により、359 bp の enAcan（図 1）に存在する
Sox9 と Pax1 の結合部位を標的として、マウスのゲノム DNA に変異・欠失を導入した。その結果、標的領域に変異・欠失が導入された 35 頭のファウンダーマウスが得られた。この中から、Sox9 及び Pax1 の結合部位と欠失塩基数を考慮し、表 1 に示す 5 種類のマウス系統を確立した。
次に、各マウス系統の肋軟骨及び尾椎の椎間板線維輪における Acan の発現レベルを、リアルタ
イム PCR 法により解析した。各遺伝子型（enAcan+/+、enAcan+/-、及び enAcan-/-）の 3 週齢の雄性マ
ウス 3 頭又は 4 頭から抽出した total RNA は、逆転写反応後リアルタイム PCR により解析し、Oneway analysis of variance 法により有意差検定を行った。その結果、欠失塩基数が 13 bp の系統 A 及び
33bp の系統 B では、肋軟骨及び椎間板線維輪のいずれにおいても、各遺伝子型の間で Acan の発現レベルに有意な差が認められなかった。一方、105bp を欠失した系統 C の enAcan-/- では、椎間板線
維輪の Acan の発現レベルが enAcan+/+ と比較して約 16% 低下していた（P < 0.01）。しかし、系統 Cの肋軟骨では、各遺伝子型の間で Acan の発現レベルに差は認められなかった。また、133bp を欠失

1 GTCCAGAATGGAAGGGACCAAGGTGCCAGGGATGACCAATCCCTCAAGAA
51 TCCCCCTGGAAACTCCTCCCTGGAGACACCCTTCCCCAGAATAGGCAAGG
101 AGGGCTAGAAACACCCACATAAACAGCGCATCCACAAAACCCCACTGTCC
151 CCAGGCTTTCCTCCCTCAGCCCTTGCTATTTTTATCTGGAGAGCAAGAGG
201 GGGTTGCCAGGCAGGGCCACGCCGCTGTTTATGTCTGAAATTTGAAAAGA
251 TGCACAGTGTACTTGGGAGAAGGCGTTGCAGGGAAAGGAATTTCAGAGAA
301 TTTCAAACCTGGCAGGGTGAATAGGTGCCTTGTGTTCAGGCTTATGACTC
351 TGGAAAAGCTACTCAACCCATGGCATGAAGAGGGGCCATGGACGGGTGCA
401 AATGCCCACGTGTGAGATTTGGGATAGATGGAGACTCAGTTTACCTGGCT451 GAGGGGATCAACCGATCTCAGACTGGGGTGCTTTGTGAGGAAGTCCTTCT
501 ACCCCCGAATAACACTTCTCTTTATGGCTTCCACATTGACACTTGAGTAT
図 1. enAcan（下線）を含むマウスのゲノム領域の配列
TALEN 標的配列（青囲み線）は、Sox9 結合部位（赤）とその近傍の Pax1 結合部位を取り囲む領域に設計した。

表 1. TALEN によるゲノム編集により得られた enAcan の部分欠失マウス系統

マウス系統

欠失領域＊

欠失塩基数（bp）

欠失した結合部位

A320-332

13

Sox9

B

320-352

33

Sox9・Pax1

C

310-414105

Sox9・Pax1

D

198-330

133

Sox6・Sox9E

325-532

208

Sox9・Pax1＊欠失領域は、図 1 の塩基配列の数で示している。

−192−

した系統 D の enAcan-/- では、Acan の発現レベルは肋軟骨において約 34%、椎間板線維輪において約 28% 低下していた（いずれも P < 0.001vs.enAcan+/+）。本報告書作成時点で解析が終了していない
系統 E についても、試料の収集を進め、今後解析を行う予定である
enAcan には転写因子 Sox5、Sox6、及び Sox9 が結合し、これにより Acan の組織特異的発現が強力に誘導されることが明らかになっているが（Mol Cell Biol 28, 4999-5013, 2008）、本共同研究の結果から、Sox9 の結合部位のみを欠失させることによっては、Acan の発現レベルは有意に変化しないことが明らかになった。研究代表者は、ゲノム編集技術を用いて 359 bp の enAcan 全体を欠失す
るマウス系統の作出にも着手しており、これによって軟骨及び椎間板線維輪における enAcan の役
割がより明確になるものと期待される。
○研究成果の公表（学会発表）“Regulation of intervertebral disc development by Pax1 and Sox9.” Chisa Shukunami（invited speaker）,
Cartilage Biology and Pathology（Gordon Research Conference）. Renaissance Tuscany Il Ciocco Lucca（Barga）, Italy, April4, 2017.

【再生現象を顕微鏡レベルで可視化する超高解像度磁気共鳴イメージング技術の開発】○研究代表者
青木

放射線医学総合研究所分子イメージング診断治療研究部

伊知男

チームリーダー○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

生体材料学分野

田畑

泰彦

教授

○研究経過及び研究成果
組織再生誘導を効率的に行うためには、再生過程を顕微鏡レベルの解像度で三次元的に可視化する技術の開発が必要である。本研究では、高感度高周波コイルを用いた高磁場磁気共鳴画像装置（MRI）による超高解像度 MRI 技術と再生研のもつ組織工学材料・ナノプローブ作製技術を融合、骨再生過程、とりわけ血管新生を詳細に可視化する技術を開発するものである。
超高解像度磁気共鳴イメージング（マイクロ MRI）は、通常の MRI に次の 3 つの技術を加える
事で達成した。高い磁場強度（1 テスラ装置に比較して約 7 倍の信号雑音比（SNR））、低温により熱ノイズを抑える冷却高周波コイル（通常のコイルに比較して約 3 倍の SNR）、さらに血管滞留型の高分子造影剤（撮像時間の短縮、積算回数の増加により 2 〜 3 倍程度の SNR 増大、および血管外への漏出が少ないことによる血管内外のコントラスト増大）。
In vivo での実証実験は、次のように実施した。骨形成因子（BMP）-2 または対照となる生理食塩
水を含浸したゼラチンハイドロゲルを SIc:ddY マウス背部皮下へ埋入し、異所性の骨形成を誘導した。骨形成誘導後、マイクロ MRI を用いて経時的に微小血管の撮像を行った。MRI 撮像は、7T 前臨床装置（Bruker Biospin, Avence-III）および 2ch フェイズドアレイ冷却コイルを用いて、血管造影剤法（MR angiograph, 3D FLASH）にて、直後、7、14、21 日後に撮像し、その後、組織を摘出した。
結果：50 μm 等方性空間分解能による血管造影マイクロ MRI のシステムが構築され、異所性骨再−193−

生モデルに適用可能となった。また、ゼラチンハイドロゲルによる BMP-2 徐放化モデルと、PBS 対照モデルを比較したところ、BMP-2 では移植後 7 日後に、ゲルに接触する血管が複数観察された。
BMP-2 では移植後 14 日後に、非常に細く高密度な血管群（またはゆっくりと流れる貯留水）が、広い領域で観察された。
本手法は、再生過程における血管新生の経時変化を in vivo で非侵襲的に観察する手法として有用と考えられた。今後は、初期に誘導される血管密度あるいは血流が骨形成に与える影響について、組織学的評価も含めて検討していく予定である。
○研究成果の公表（発表論文）
1.

Wells JA, Thomas DL, Saga T, Kershaw J, Aoki I. MRI of cerebral micro-vascular flow patterns: A multidirection diffusion-weighted ASL approach. J Cereb Blood Flow Metab. 2016 Jul 26. pii:
0271678X16660985. PubMed PMID: 27461904.（マイクロ MRI の開発段階における成果）（学会発表）
1.

青木伊知男、高磁場 MRI による細胞標識とマイクロイメージングを用いた炎症再生評価、第37 回日本炎症・再生医学会、平成 28 年 6 月 16 〜 17 日、京都

2.

青木伊知男、高磁場 MRI と機能性造影剤による小動物 in vivo イメージング、第 63 回日本実験動物学会総会・ミニシンポジウム「実験動物 in Vivo イメージング技術の展開」、ミューザ川崎、
2016.5.20

3.

Ichio Aoki, Functional and Theranostic Contrast Agent, Japanese Society for Magnetic Resonance in
Medicine, JSMRM-KSMRM joint symposium、大宮ソニックシティ、2016.9.10

4.

Ichio Aoki, Functional and Theranostic Contrast Agents for MRI, The l8th Northeastern Asian
Symposium on Molecular Imaging-based Precision Medicine（A3 Molecular Imaging symposium）,
JSPS-NSFC-NRF, Eastern Cloud Hotel, Hangzhou, China. 2016.11.12

5.

Ichio Aoki, Approach to Multiscale Imaging using Micro-MRI and Functional Contrast Agents.
International Symposium on Multimodal Medical Engineering（MME）, Chiba University, 2017.3.3（特許出願）
1. 「放射線等を用いた生理活性物質の活性制御方法、及び生理活性物質包含放射線等刺激応答性
ゲル」特願 2016-092524、村山周平、青木伊知男、城潤一郎、佐賀恒夫、国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構、日本、特願 2016-092524（共同研究課題が発展したプロジェクト等）
1.

文科省科学研究費・基盤 A、5 年間。ウイルス・再生医科学研究所・田畑教授と共に「機能性ナノ・マンガン造影剤開発による「マンガン染色 -MRI 病理解析法」の創成」という題名で応募し採択された。

−194−

【病態解明のための構造制御されたバイオマテリアルを用いた培養肺高血圧症血管モデルの構築】○研究代表者

岡山大学大学院医歯薬学総合研究科○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

狩野光伸

生体材料学分野

教授

山本

雅哉

准教授

○研究経過及び研究成果
本研究では、主として、以下の 2 つの研究項目について研究を行った。
研究項目①構造制御されたバイオマテリアルを用いた管腔構造の形成
構造制御されたバイオマテリアルとして、刺激応答性バイオマテリアルからなるテンプレートを作製した。まず、刺激応答性バイオマテリアルとして、細胞傷害性の少ないソルビトールに応答して水に対する溶解性が変化する m- アミノフェニルボロン酸（APBA）導入ゼラチンを合成した。得られた APBA 導入ゼラチンを水に溶解させ、濃度の異なる APBA 導入ゼラチン水溶液に対する貯蔵弾性率（Gʼ）および損失弾性率（Gʼʼ）の温度変化を測定した。各濃度における Gʼ および Gʼʼ の交点の値から APBA 導入ゼラチン水溶液のゲル化温度を算出したところ、10, 20, および 35 wt% の APBA
導入ゼラチン水溶液のゲル化温度は、それぞれ 47.5, 59.8, および 64.3 ℃であることがわかった。これらの温度で高精度デジタルディスペンサーから APBA 導入ゼラチンを吐出することにより、Y 字
型に構造制御されたテンプレートを作製することができた。次に、得られたテンプレートに正常血
管由来細胞を接着させ、それをコラーゲンゲルに包埋した。所定期間培養後、培地にソルビトールを添加したところ、テンプレートが除去され、正常血管由来細胞がコラーゲンゲル内にテンプレー
トと類似の形状で転写されていることがわかった。
研究項目②肺高血圧症血管由来平滑筋細胞の培養
研究項目①で作製したテンプレートに肺高血圧症血管由来平滑筋細胞を播種し、正常血管内皮細胞と同様にコラーゲンゲル内に包埋した。培地にソルビトールを添加したところ、正常血管内皮細胞と同様に、肺高血圧症血管由来平滑筋細胞をコラーゲンゲル内に転写することができた。一方、転写効率は必ずしも高くなく、技術的な改善の余地があることもわかった。今後の研究課題として、研究を継続していく予定である。
○研究成果の公表①

村谷誠司、山本雅哉、狩野光伸、田畑泰彦：糖応答性ハイドロゲルを用いた血管様分岐型管腔構造の作製 .

②

日本バイオマテリアル学会シンポジウム 2016（2016 年 11 月 21 日、福岡）

村谷誠司、山本雅哉、狩野光伸、田畑泰彦：糖応答性ハイドロゲルを用いた分岐型血管様構造の作製 .

第 16 回日本再生医療学会総会 （2017 年 3 月 7 日、仙台）【細胞間相互作用の制御にもとづく単個細胞から細胞凝集塊への形成過程のタイムラプス解析】○研究代表者

福井大学大学院工学研究科○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

藤田

聡

准教授

組織修復材料学分野○研究経過及び研究成果

−195−

有馬

祐介

助教

本研究では，単個細胞が相互作用し，集合体を形成していく動的なプロセスを，細胞の移動性を前後方向に限定した一次元細胞遊走モデルを用いてタイムラプス解析することで解析することを目指した。これにより細胞の凝集過程を定量的に表現し，細胞から組織が構築される動的原理の統合的理解につなげる。そのアプローチとして，エレクトロスピニング法で紡糸したポリスチレンの微細ファイバーを用いた。このファイバー上に細胞接着分子を固定化したのち，細胞を播種し，タイムラプス顕微鏡で遊走のムービーを取得した。ムービーを画像解析することにより，ファイバー上に接着する細胞の伸展および遊走速度を定量化した。
まず，軟骨細胞での細胞遊走挙動の解析を試みた。その結果，細胞間相互作用が細胞と基材の相互作用よりも強固であるため，細胞同士がすぐに強い凝集塊を形成し，基材であるファイバーにほとんど接着しなかった。そこで以降の検討では，ヒト由来線維肉腫細胞株 HT-1080 を用いた。
腫瘍細胞の多くは上皮組織に由来する。ここで上皮間葉転換（EMT）が誘導されると，細胞極性の喪失や細胞形態，細胞接着分子の変化などの細胞の性質に大きな変化が見られ，浸潤能の獲得などに影響を与える。一般的に EMT の誘導により Cadherin 依存性の細胞同士の接着から Integrin 依
存性の細胞 - 細胞外マトリクス（ECM）間の接着へと変化することが知られている。このプロセス
は単個細胞が凝集塊を形成する場合と逆の過程でありこれを理解することは，単個細胞から細胞凝集塊へと移行していくプロセスと本質的に同等の現象だと推察される。そこで，ファイバー上での細胞遊走プロセスについて，細胞間接着を模した Cadherin 依存のもと起こる場合と，細胞 -ECM 間接着を模した Integrin 依存のもと起こる場合でどのように違うかを比較した。
Cadherin の微細ファイバー上への固定化には，IgG の Fc 部と E-cadherin（E-cad）を結合させた
E-cad-Fc キメラタンパクを用いた。このキメラタンパクは疎水性に富んだ Fc 部分を有することから，疎水性の高いポリスチレンなどの材料と疎水性相互作用により強く吸着し，材料表面には E-cad
が配向方向を揃えて固定化される。Integrin 依存のもとでの細胞培養には，Fibronectin（FN）固定化
ファイバーを用いた。細胞の接着部位を解析するためにアクチン繊維と裏打ちタンパク質の免疫染色を行った。E-cad 依存性接着は β-catenin を染色，Integrin 依存性接着は Paxillin を染色，アクチン
繊維は蛍光標識された Phalloidin で染色することで観察した。
その結果，FN 上の細胞は長い仮足を伸展させているのに対し，E-cad-Fc 上の細胞は丸い形状で接着しており，仮足は伸びていなかった。次に，観察開始から 6 時間に渡る細胞の長さと速度を比較検討したところ，FN 上の細胞は移動の際，細胞が伸展と退縮を繰り返している事がわかった。細胞がアクチン繊維の張力を駆動力にして移動する際にファイバー上でこうした移動形態をとると考えられる。一方で E-cad-Fc 上の細胞は細胞の伸展退縮や移動はほとんど見られなかった。
次に FN，E-cad-Fc 上の細胞のアクチン繊維と接着部位を免疫染色により観察した。その結果，FN上の細胞ではアクチンのストレスファイバーの形成が見られたが，E-cad-Fc 上の細胞はストレス
ファイバーの形成は見られず，アクチンは皮質部分にしか存在していなかった。また，接着部位に局在するタンパク質染色では，FN 上の細胞には顕著な Paxillin 発現が見られ，基材に対して Integrin
依存で接着している事がわかった。一方で，E-cad-Fc 上の細胞は Paxillin の発現が見られなかったことから，基材に対しての接着に Integrin の寄与は少ない事が考えられる。また，β-catenin の染色像では，E-cad-Fc 上の細胞のみに β-catenin の強い発現が見られたことから，基材に対する E-cad 依−196−

存接着がおき，それによって β-catenin の増加が起きたと考えられる。さらに，これらの細胞の形態や接着タンパクの発現量は，ファイバーへの接着時間に大きく依存することもわかった。ここまで
で，単個細胞における接着タンパク質の違いによる影響を見ることができたため，今後は，複数細胞の遊走挙動をより詳細に解析していく。
また，細胞集団の遊走挙動解析へ向け，細胞間接着の制御による細胞塊形成についても検討した。
細胞表面修飾材（単鎖 DNA −ポリエチレングリコール−脂質複合体）を用いることで細胞表面を単鎖 DNA で修飾することができる。他方の細胞を相補 DNA で修飾することで，細胞間の接着を誘導することができた。さらに，細胞間接着を誘導する分子として，単鎖 DNA の代わりに E- カドヘ
リン細胞外ドメインについても検討した。細胞表面を E- カドヘリン修飾することで，同種細胞間の接着を誘導し細胞塊を形成することができた。これにより，上述のファイバー−細胞間でのカドヘリン相互作用に加え，細胞−細胞間でのカドヘリン相互作用も人工的に誘導できることが分かった。細胞集団の遊走挙動解析のためには一定サイズ（細胞数）の細胞塊を形成させることが必要であるため，今後は細胞塊サイズを制御する条件検討を行っていく。
○研究成果の公表
1.

Analysis of cell migration on a single fiber immobilized with Fc-cadherin, R. Hayamizu, S. Suye, T,
Akaike, S. Fujita，9th International Conference on Fiber and Polymer Biotechnology, Osaka（2016）

2.

Fc- カドヘリン固定化ファイバー上での細胞遊走挙動の解析 , 早水 亮貴 , 末 信一朗 , 赤池 敏宏 ,藤田 聡 , 第 65 回高分子学会年次大会 , 神戸（2016）3.

神経膠芽腫細胞遊走におけるミトコンドリア動態のシングルファイバーを用いた解析 , 河合佑介 , 竹内 綾子 . 藤田 聡 , 松岡 達 , 第 63 回中部日本生理学会 , 岡崎（2016）

4.

Fc- カドヘリン固定化ファイバー上での細胞遊走挙動の解析 , 早水 亮貴 , 末 信一朗 , 赤池 敏宏 ,藤田 聡 , 平成 28 年度高分子学会北陸地区若手研究会 , 福井（2016）（優秀ポスター賞）

5.

カドヘリンの勾配を表面に有するファイバー上での細胞遊走解析 , 早水 亮貴 , 赤池 敏宏 , 末 信
一朗 , 藤田 聡 , 日本バイオマテリアル学会第 5 回北陸信越若手研究発表会 , 長岡（2016）

6.

Control of muiticellular aggregate structure using cell surface modification with recombinant proteins. Y.
Arima, Y. Hirai, H. Iwata, 10th Anniversary International Symposium on Nanomedicine（ISNM2016）.
Tsukuba（2016）【遺伝子トラップ・エンハンサートラップ法を用いた神経細胞 - 支持細胞相互作用の解明】○研究代表者

国立遺伝学研究所

川上○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

浩一

教授

再生増殖制御学分野

瀬原

淳子

教授

○研究経過及び研究成果
中枢・末梢神経系の神経細胞は、オリゴデンドロサイトやアストロサイト・シュワン細胞などの支持細胞集団とともに脳を構築・維持する。我々は、世界に先駆けて遺伝子トラップ法・エンハン
サートラップ法による神経回路網の可視化、及びその形成に関与する遺伝子の大規模スクリーニン−197−

グと解析を行い、神経回路構築に重要なはたらきをする分子を同定しつつあるが、それと同時に、脳回路形成におけるこれら支持細胞の役割や機能にも着目している。
そこで、神経系周辺の多様な細胞集団を可視化し、新規の神経系支持細胞の同定・支持機構の解明によって脳構築・維持の新たな機構を明らかにしたいと考え、支持細胞をマークできる遺伝子ト
ラップフィッシュをスクリーニングしてきた。それらの遺伝子トラップフィッシュを利用して、また、増殖因子とそのプロテアーゼによる制御の観点から発生・再生における細胞間相互作用を研究している瀬原グループと共同研究をすることによって、グリアその他の支持細胞と神経細胞の相互作用のタンパク質レベルでの解明を試みてきた。このような試みの中で、これまでに、視覚情報の中枢である視蓋の神経幹細胞を可視化できるエンハンサートラップを用いた神経分化の研究（Sato,T., et al. PLoS One 10, e0127360.（2015））、グリア細胞が可視化されるエンハンサートラップを用いた側線神経系構築に関する研究 （Xiao, Y., et al. Disease Models & Mechanisms dmm.018184（2015））
について共同研究を行い、これらに関してはすでに 2015 年に 2 つの論文を発表した実績がある。
本研究ではあらたに、主にふたつの観点から研究に取り組んだ。ひとつは、グリア細胞の増殖因
子制御、ひとつはエンハンサートラップラインの挿入部位遺伝子として同定された転写因子の役割に焦点を絞った研究である。
グリア細胞の増殖因子制御
まず、運動神経で発現し支持細胞であるシュワン細胞の増殖・分化を制御する増殖因子を可視化
し、支持細胞と神経細胞の相互作用の観点から脳構築機構の解明を目指した。この増殖因子は、グリア増殖因子とも呼ばれる ErbB リガンドで、中枢・末梢神経系においては主に神経細胞で産生され、その支持細胞として神経の軸索をミエリン化するグリア細胞に作用し、それらの移動、生存や分化の促進に関わる。しかし、この増殖因子の活性が、ミエリン形成やシナプス形成を時間的空間的に制御できるのは、どのような仕組みによるのかは不明である。そこで、そのような時空間的制
御が、①グリア増殖因子の転写の時間的空間的特性に基づく制御によるのか、それとも②神経細胞
内でグリアを軸索上で効率よくミエリン化すべく、グリア増殖因子の局在化が制御を担うのか、それとも、③この増殖因子は、細胞外ドメインが切断される、いわゆるエクトドメインシェディング
を受けることから、そのような翻訳後制御が支持細胞の移動や分化を時間的空間的に制御しているのか、これらの疑問を解決すべく、瀬原グループと共同して、グリア増殖因子の可視化プローブを作成した。
このプローブは、グリア増殖因子の細胞外領域を mCherry、細胞内領域を GFP で標識したもの
で、N-CISSOR と命名された。まず、培養細胞 HEK293T 細胞を用いて、N-CISSOR の細胞表面上での分布、Phorbol-12-myristate-13-acetate（PMA）刺激により誘導される切断動態、および受容体である ErbB3 をリン酸化させる生理活性などを調べ、N-CISSOR がグリア増殖因子の細胞表面への分布や切断を正しく再現することを確認した。次に、個体中での NRG1 の切断を評価するため、
N-CISSOR をゼブラフィッシュ胚で神経細胞特異的に発現させた。エンハンサートラップラインとして、CaP 運動神経特異的に Gal4 が発現するトランスジェニックライン Tg（SAIGFF213A）を確立し、それを、その Gal4 に依存して NCISSOR を発現するライン Tg（5 × UAS:N-CISSOR）とかけ−198−

合わせることによって、単一神経細胞内での NCISSOR の分子動態の観察を実現し、その切断を可視化・計測することに成功した。その結果、グリア増殖因子は、運動神経細胞において細胞体よりも軸索で優先的に切断されること、そしてその切断はメタロプロテアーゼあるいはセリンプロテ
アーゼのひとつ BACE により制御されていることがわかった。この結果は、グリア増殖因子によるグリア細胞の活性化制御機構のひとつとして、増殖因子のエクトドメインシェディングの時間的空間的制御が関与していることを示したものである（Kamezaki A et al., Sci. Rep., 2016）。
神経系・血管系組織構築に関わる新たな分子機構の解明
一方、側線神経のターゲットである有毛細胞をもつ感覚受容器（側線）で発現する 2 系統に関してトランスポゾン挿入部位の遺伝子を同定したところ、転写因子をコードすることがわかった。この遺伝子に関して解析したところ、神経組織の形成のみならず血管系形成にも必須の役割を果たす
ことがわかってきた。photoconversion 型蛍光タンパク質で細胞集団をラベルするなどの方法で、その細胞系譜を検討するとともに、CRISPR-Cas9 システムを用いてこの転写因子のノックアウトゼブ
ラフィッシュを作成し、神経分化や血管形成・維持に関与する分子機構・細胞間相互作用を解析中である。また、コンディショナルノックアウトマウスの作成にも取り組み、その役割がマウスで保存されているかどうかを現在瀬原グループで検討中である。今後この遺伝子の役割と、神経系・血管系組織構築に関する新たな知見が得られることが期待される（未発表）。
○研究成果の公表（発表論文）
Visualization of Neuregulin 1 ectodomain shedding reveals its local processing in vitro and in vivo.
Kamezaki A, Sato F, Aoki K, Asakawa K, Kawakami K, Matsuzaki F, Sehara-Fujisawa A. Scientific Rep.
June ; 6:28873. DOI:10/1035/srep28873（2016）（学会発表）（口頭）
Kamezaki, A., Sato, F., Aoki, K., Aoki, K., Asakawa K., Kawakami, K. and Sehara-Fujisawa A. Live cell
imaging and proteomic approaches shed light on novel aspects of ectodomain shedding in developing
neurons. Joint Meeting of the German and Japanese Societies of Developmental Biologists, Kiel,
Germany, 15-18 March 2017, 2017.
Kamezaki, A. Development of a fluorescent probe to monitor NRG1 ectodomain shedding in vitro and invivo. JSDB Special Symposium. Tokyo, June 2, 2016.
（特許）
発 明 者：瀬原淳子、亀崎青沙、佐藤文規、青木一洋、川上浩一
権 利 者：京都大学 （京大番号：5315）
発明名称：NRG1 の切断検出用プローブ、NRG1 の切断検出用プローブをコードするポリヌクレ
オチド、NRG1 の切断検出用プローブの発現ベクター、NRG1 の切断検出用形質転換
体、NRG1 の切断検出方法、および NRG1 切断酵素の阻害剤のスクリーニング方法−199−

出願番号：特願 2016−053156
出 願 日：2016 年（平成 28 年）3 月 16 日
【遺伝子改変多能性幹細胞を用いた網膜芽細胞腫及び二次がん発生機構の解明】○研究代表者

国立がん研究センター中央病院○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

森

泰昌

医員

組織再生応用分野

戸口田

淳也

教授

○研究経過及び研究成果
RB1 遺伝子の経配偶子性変異（RB1+/-）を原因とする遺伝性両眼性網膜芽細胞腫患者由来 iPS 細胞の作製と解析を目的として、患者由来 iPS 細胞作製とゲノム解析ならびに iPS 細胞バンクへの寄託のための倫理申請を完了した。本研究期間内において 2 例の両眼性網膜芽細胞腫の患者血液ならびに組織から体細胞における RB1 遺伝子のゲノム変異、ならびに腫瘍細胞のゲノムにおける対側ア
レルの二次性変異領域を特定した。その結果、これら 2 例の RB1 遺伝子変異は、いずれも経配偶子性変異及び体細胞性変異が異なるフレームシフト変異であることが判明した。現在 iPS 細胞作製を
京都大学にて進めている。
本研究の目的である網膜芽細胞腫及び二次がん発生機構の解明の為、まず網膜芽細胞腫の患者について発症までの期間、再発、転移、治療法と二次がんの部位、腫瘍の分化度等病理学的分類、瘍
形成性、二次がん発症の有無、と RB1 遺伝子変異パターンの解析を 106 例の網膜芽細胞腫を対象として行った。その結果、ゲノム変異は RB1 エクソン上のほぼ全領域で認められた。また蛋白構造やドメインに関連した特異的な集積は見られなかった。遺伝性、非遺伝性あるいは両眼性・片眼性の比較においては、遺伝性にフレームシフトやスプライシング変異が多く、非遺伝性ではミスセンス/ インフレーム変異がやや多い傾向が示された。また片眼性・非遺伝性では変異の指摘できない症
例もわずかに含まれた。
次に網膜芽細胞腫で発現する分子について病理組織検体を用いた免疫組織化学染色ならびにRNA in situ hybridization を用いて解析を行った。蛋白発現として哺乳類における眼発生に関連する
分子 SOX2, Bmi1, CRX, OTX1/2, Rhodopsin 等について検索を行った。その結果、Bmi1, CRX, OTX1/2
は、ほぼ全ての症例に強い陽性像を示した。一方、SOX2 はほぼ全ての症例ではあるものの、陽性細胞はごく少数に留まった。これらは形態学的に比較的均一に見られる腫瘍内の分化勾配が示された。また Rhodopsin は非常に分化度の高い（正常網膜に類似した）腫瘍の一部にのみ発現が見られた。さらに本解析からこれまで報告のない 2 種の新規蛋白（分子 X, Y）の発現があることを発見した。特に網膜芽細胞腫瘍特異的で背景の正常網膜には発現が見られない分子 X について、RNA 発
現も含め多数症例で詳細に解析し、確認を行い再現性が見られた。この結果治療ターゲット候補分
子 X を得た。さらに分子 X の直接的なターゲット探索のため、クロマチン免疫沈降法と次世代シー
クエンサーによる解析により、分子 Z を発見した。Z はメチルトランスフェラーゼであり、プロモーター領域に分子 X のモチーフを有することを明らかとした。
今後、前述した現在作製中の患者由来 iPS を対象に、残った正常アレルをゲノム編集にて壊し−200−

RB1 遺伝子 null-/- 細胞を作製する。これらの細胞を既知の方法により神経あるいは骨へ分化した際の同定したターゲット候補分子 X の発現の有無を解析する。さらに網膜ならびに間葉系細胞への分化誘導と in vitro, in vivo 双方で腫瘍化能の有無を解析する。腫瘍化が見られた場合、候補分子 X のカスケードの阻害から腫瘍化抑制の可否について検討を行う。
○研究成果の公表
現在論文投稿準備中【膵内分泌腫瘍の新規がん抑制遺伝子 PHLDA3 の機能抑制を利用した膵島移植効率向上法の確立】○研究代表者

国立がん研究センター研究所○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

大木

理恵子

ユニット長

臓器・器官形成応用分野

角

昭一郎

准教授

○研究経過及び研究成果
研究代表者は PHLDA3 研究の第一人者である（Cell, Vol. 136, pp. 535-550, 2009 など）。また、一方で角昭一郎准教授は膵島研究の第一人者であり、本共同研究を行うことで分野の垣根を越えた融合領域の研究が推進可能となる。また、膵島移植の専門家である坂田直昭助教も研究チームに加え、膵島を用いた膵島移植実験を行う。お互いの得意分野を生かす事で、必ず糖尿病治療に結びつく、実り多い研究成果が得られると考えており、これまでに京都大学再生研共同研究として支援されている研究を PNAS に投稿し受理された（PNAS, 111（23）, E2404-E2413, 2014）。また、本研究課題に関わる特許を出願した（移植材料及びその調製方法、特願 2014-107529、PCT/JP2015/064792）。
膵島移植の際の最大の課題は、未だ低率の移植成績を向上させる事にあるが、現行の膵島分離法
では、膵臓の消化による膵島への障害などにより、100% の膵島を確保する事は不可能である。加えて、分離された膵島は膵臓消化の影響で無血管状態となり虚血にされされる事、膵島分離行程により酸化ストレスが惹起され膵島を障害する事などの理由から膵島のアポトーシスが誘導され、分離後よりその数は減少し、インスリン分泌能は著しく低下する。さらに、移植後（現行の方法では門脈内に直接投与する）には、血液凝固反応などによって惹起される炎症反応物質・細胞の影響や膵島自身が末梢門脈を塞栓する事で移植部位の虚血が助長される事により、移植した膵島の大部分が早期に失われる。われわれは門脈内移植された膵島の約 60% が失われる事を既報にて確認しており（Islets, 1（1）, 26-33, 2009）、このような膵島の脆弱性に PHLDA3 促進的に関与することも解明している（PNAS, 111（23）, E2404-E2413, 2014、Sakata N, et al, submitted）。
我々は、これまで機能未知であった PHLDA3 遺伝子が、p53 によって誘導される遺伝子である事を見いだし、PHLDA3 が p53 による Akt 抑制を担う重要な遺伝子である事を世界で初めて明らかにした（Cell, Vol. 136, pp. 535-550, 2009）。PHLDA3 遺伝子は、細胞膜に存在するイノシトールリン脂質（PIPs）との結合に働く PH ドメインのみから構成されるタンパク質をコードしている。一方、
Akt も PH ドメインを持つタンパク質であり、活性化には PH ドメインを介して細胞膜に局在する事が必須である。PHLDA3 は、Akt のいわば内在的に発現する dominant negative 体として機能し、Aktと PIPs との結合を直接阻害する。その結果、Akt の細胞膜局在は阻害され、下流の生存シグナルは伝達されない（Fig. 1）。

−201−

Fig.1 p53 によって PHLDA3 が誘導されると、PHLDA3 は細胞膜上の PIPs と結合し、結果として、Akt は膜移行と活性化が阻害される。

がん抑制において、非常に強いがん化促進能を持つ Akt の活性を制御する事はとても重要である。
実際に PHLDA3 の発現を抑制した細胞では Akt の異常な活性化が認められるとともに、細胞ががん化（足場非依存性の増殖能を獲得）している事が示され、PHLDA3 はがん抑制能を有する事が示された。さらに、ヒト肺及び膵内分泌腫瘍において PHLDA3 遺伝子の高頻度な欠損が認められた。これらのがん組織では正常組織と比較して PHLDA3 の発現低下と Akt 活性の上昇が認められ、
PHLDA3 が内分泌腫瘍のがん抑制遺伝子として機能していると考えられた。
一方で、PHLDA3 が膵内分泌腫瘍のがん抑制遺伝子であるという事から、PHLDA3 が膵内分泌細胞の増殖を制御するのではないかと考え研究を進めている。これまでに膵島 β 細胞由来の細胞株
RIN 細胞、正常膵島細胞を用いて、膵 β 細胞において PHLDA3 が細胞増殖と Akt 活性を抑制している事を明らかした。
さらには PHLDA3 欠損マウスにおいて膵島の過形成が認められており、PHLDA3 は膵島細胞の増殖を抑制する事が示された（Fig. 2）
これまでに角昭一郎准教授との共同研究によって、分離膵島から得た膵島細胞を用い（Fig. 3）、
PHLDA3 が膵島細胞において細胞増殖の抑制、アポトーシス誘導に機能する事を明らかにした。
また、PHLDA3 欠損マウスを用いて実験的に一型糖尿病を引き起こすと、PHLDA3 欠損マウスでは野生型マウスに比べ、顕著に血糖値の上昇が抑えられている事が示され（Fig. 4）、マウス生体内−202−

Fig.2 同腹の野生型マウスとの膵臓組織の比較。PHLDA3 欠損マウスでは膵島が異常に大きい。

Fig.3 分離した rat 膵島Fig.4 PHLDA3 KO マウスでは、STZ 誘発性の高血糖が抑制される。

においても PHLDA3 が膵島細胞の増殖、アポトーシスを制御する事が示された。
今後さらに膵島機能に PHLDA3 がどのように関わるのか解析を進める事で、糖尿病研究、膵島移植に役立つ成果を得る事が可能である。さらには PHLDA3 機能を抑制した膵島を作り出し、再生医療の分野に役立てたいと考えている。
○研究成果の公表（発表論文）
1.

Sakata N, Yamaguchi Y, Yoshimatsu G, Unno M, Sumi S, Ohki R. PHLDA3 Deficiency Improves Islets
Engraftment through the Suppression of Hypoxic Damage. submitted.

2.

Ezawa I, Sawai Y, Kawase T, Okabe A, Tsutsumi S, Ichikawa H, Kobayashi Y, Tashiro F, Namiki H,−203−

Kondo T, Semba K, Aburatani H, Taya Y, Nakagama H, Ohki R. Novel p53 target gene FUCA1 encodes
a fucosidase and regulates growth and survival of cancer cells. Cancer Sci. 2016;107:734-745. 査読あり3.

Asano Y, Kawase T, Okabe A, Tsutsumi S, Ichikawa H, Tatebe S, Kitabayashi I, Tashiro F, Namiki H,
Kondo T, Semba K, Aburatani H, Taya Y, Nakagama H, Ohki R. IER5 generates a novel hypophosphorylated active form of HSF1 and contributes to tumorigenesis. Sci Rep. 2016;6:19174. 査読あり4.

Shirouzu Y, Yanai G, Yang KC, Sumi S. Effects of Activin in Embryoid Bodies Expressing Fibroblast
Growth Factor 5. Cell Reprogram. 2016;18:171-186. 査読あり

5.

Tsuchiya H, Sakata N, Yoshimatsu G, Fukase M, Aoki T, Ishida M, Katayose Y, Egawa S, Unno M.
Extracellular Matrix and Growth Factors Improve the Efficacy of Intramuscular Islet Transplantation.
PLoS One. 2015;10:e0140910. 査読あり

6.

Hata T, Sakata N, Yoshimatsu G, Tsuchiya H, Fukase M, Ishida M, Aoki T, Katayose Y, Egawa S, Unno
M. Cholestatic Liver Injury After Biliary Reconstruction Impairs Transplanted Islet Viability andFunction. Am J Transplant. 2015;15:2085-2095. 査読あり

7.

Sakata N, Sax N, Yoshimatsu G, Tsuchiya H, Kato S, Aoki T, Ishida M, Katayose Y, Egawa S, Kodama T,
Unno M. Enhanced ultrasonography using a nano/microbubble contrast agent for islet transplantation.
Am J Transplant. 2015;15:1531-1542. 査読あり

8.

Hata T, Sakata N, Yoshimatsu G, Tsuchiya H, Fukase M, Ishida M, Aoki T, Katayose Y, Egawa S, Unno
M. Nerve Growth Factor Improves Survival and Function of Transplanted Islets Via TrkA - mediated βCell Proliferation and Revascularization. Transplantation. 2015;99:1132-1143. 査読あり

9.

Wang X, Li G, Koul S, Ohki R, Maurer M, Borczuk A, Halmos B. PHLDA2 is a key oncogene-induced
negative feedback inhibitor of EGFR/ErbB2 signaling via interference with AKT signaling. Oncotarget.
2015. [Epub ahead of print] 査読あり

10. Fujita T, Yuno M, Okuzaki D, Ohki R, Fujii H. Identification of non-coding RNAs associated withtelomeres using a combination of enChIP and RNA sequencing. PLoS One. 2015;10:e0123387. 査読あり
11. Kanamune J, Kim C-M, Iwanaga Y, Rivas-Carrillo JD, Sumi S, Uemoto S, Yokokawa K. Tissue complexof adult pancreatic duct and vascular endothelial cells promotes in vitro differentiation into insulinproducing cells. Stem Cells Res. Devel. Ther.2015;2:5-14. 査読あり
12. Aoki T, Motoi F, Sakata N, Naitoh T, Katayose Y, Egawa S, Miyazaki J, Unno M. Somatostatin analog
inhibits the growth of insulinoma cells by p27-mediated G1 cell cycle arrest. Pancreas. 2014;43:720729. 査読あり

−204−

13. Sakata N, Aoki T, Yoshimatsu G, Tsuchiya H, Hata T, Katayose Y, Egawa S, Unno M. Strategy for clinicalsetting in intramuscular and subcutaneous islet transplantation. Diabetes Metab Res Rev. 2014;30:1-10.
査読あり
14. Ohki R, Saito K, Chen Y, Kawase T, Hiraoka N, Saigawa R, Minegishi M, Aita Y, Yanai G, Shimizu H,
Yachida S, Sakata N, Doi R, Kosuge T, Shimada K, Tycko B, Tsukada T, Kanai Y, Sumi S, Namiki H,
Taya Y, Shibata T, Nakagama H. PHLDA3 is a novel tumor suppressor of pancreatic neuroendocrine
tumors. Proc Natl Acad Sci USA. 2014;111:E2404-13. 査読あり
15. Noguchi CCY, Furutani E, Sumi S. Mathematical model of glucose-insulin metabolism in type 1 diabetes
including digestion and absorption of carbohydrates. SICE Journal of Control, Measurement, andSystem Integration. 2014;7:314-320. 査読あり
16. Sumi S, Yanai G, Qi M, Sakata N, Qi Z, Yang KC, Shirouzu Y, Hiura A, Gu YJ, Inoue K. Review: Macroencapsulation of islets in polyvinyl alcohol hydrogel. J Med Biol Eng. 2014;34:204-210. 査読あり
17. Sakata N, Yoshimatsu G, Tsuchiya H, Aoki T, Mizuma M, Motoi F, Katayose Y, Kodama T, Egawa S,
Unno M. Imaging of transplanted islets by positron emission tomography, magnetic resonance imaging,and ultrasonography. Islets. 2013;5:179-187. 査読あり
18. Hata T, Sakata N, Aoki T, Yoshimatsu G, Tsuchiya H, Hayashi H, Motoi F, Goto M, Katayose Y, Egawa
S, Unno M. Postoperative cholestasis and cholangitis after total pancreatectomy with biliary
reconstruction impair the function of autotransplanted islets. Transplantation. 2013;96:e40-43.
19. Sakata N, Goto M, Motoi F, Hayashi H, Nakagawa K, Mizuma M, Yamaya H, Hasegawa Y, Yamaguchi
S, Sawada S, Ottomo S, Okada T, Fukase K, Yoshida H, Ito T, Hirota M, Ishigaki Y, Sekiguchi S,
Rikiyama T, Katayose Y, Fujimori K, Egawa S, Shimosegawa T, Katagiri H, Satomi S, Unno M. Clinicalexperiences in the treatment of pancreatic arteriovenous malformation by total pancreatectomy with islet
autotransplantation. Transplantation. 2013;96（5）:e38-40. 査読あり
20. Yoshimatsu G, Sakata N, Tsuchiya H, Ishida M, Motoi F, Egawa S, Sumi S, Goto M, Unno M.
Development of polyvinyl alcohol bioartificial pancreas with rat islets and mesenchymal stem cells.
Transplant Proc. 2013;45:1875-1880. 査読あり
21. Fujita T, Asano Y, Ohtsuka J, Takada Y, Saito K, Ohki R, Fujii H. Identification of telomere-associatedmolecules by engineered DNA-binding molecule-mediated chromatin immunoprecipitation（enChIP）.
Sci Rep. 2013;3:3171. 査読あり
22. Yanai G, Hayashi T, Qi Z, Yang KC, Shirouzu Y, Shimabukuro T, Hiura A, Inoue K, Sumi S. Electrofusionof mesenchymal stem cells and islet cells for diabetes therapy: a rat model. PLoS One. 2013;8:e64499.
査読あり
23. Yang KC, Wu CC, Yang SH, Chiu CC, Sumi S, Lee HS. Investigating the suspension culture on
aggregation and function of mouse pancreatic β-cells. J Biomed Mater Res A. 2013;101: 2273-2282. 査

−205−

読あり
24. Chen PY, Wu CC, Lu DH, Sumi S, Lin FH, Yang KC. Microenvironment-regulated gene expression,
morphology, and in vivo performance of mouse pancreatic β-cells. Process Biochemistry. 2013;48: 5867. 査読あり
25. Sakata N, Yoshimatsu G, Tsuchiya H, Egawa S, Unno M. Animal models of diabetes mellitus for islet
transplantation. Exp Diabetes Res. 2012;2012:256707. 査読あり
26. Sakata N, Goto M, Gumpei Y, Mizuma M, Motoi F, Satomi S, Unno M. Intraoperative ultrasoundexamination is useful for monitoring transplanted islets: a case report. Islets. 2012;4:339-342. 査読あり
27. Sakata N, Sumi S, Yoshimatsu G, Goto M, Egawa S, Unno M. Encapsulated islets transplantation: Past,
present and future. World J Gastrointest Pathophysiol. 2012;3:19-26. 査読あり
28. Saito Y, Chan NK, Sakata N, Hathout E. Nerve growth factor is associated with islet graft failure
following intraportal transplantation. Islets. 2012;4:24-31. 査読あり
29. Qi Z, Yamamoto C, Imori N, Kinukawa A, Yang KC, Yanai G, Ikenoue E, Shen Y, Shirouzu Y, Hiura A,
Inoue K, Sumi S. Immunoisolation effect of polyvinyl alcohol（PVA）macro-encapsulated islets in type1 diabetes therapy. Cell Transplant. 2012;21:525-534. 査読あり
30. Sakata N, Chan NK, Chrisler J, Obenaus A, Hathout E. Bone marrow cell cotransplantation with islets
improves their vascularization and function. Transplantation. 2010;89:686-693. 査読あり
31. Sakata N, Hayes P, Tan A, Chan NK, Mace J, Peverini R, Sowers L, Pearce WJ, Chinnock R, Obenaus A,
Hathout E. MRI assessment of ischemic liver after intraportal islet transplantation. Transplantation.
2009;87:825-830. 査読あり
32. Ozeki C, Sawai Y, Shibata T, Kohno T, Okamoto K, Yokota J, Tashiro F, Tanuma S, Sakai R, Kawase T,
Kitabayashi I, Taya Y, Ohki R. Cancer susceptibility polymorphism of p53 at codon 72 affects
phosphorylation and degradation of p53 protein. J Biol Chem. 2011;286:18251-18260. 査読あり
33. Kawase T, Ohki R, Shibata T, Tsutsumi S, Kamimura N, Inazawa J, Ohta T, Ichikawa H, Aburatani H,
Tashiro F, Taya Y. PH domain-only protein PHLDA3 is a p53-regulated repressor of Akt. Cell.
2009;136:535-550. 査読あり
34. Ohki R, Kawase T, Ohta T, Ichikawa H, Taya Y. Dissecting functional roles of p53 N-terminaltransactivation domains by microarray expression analysis. Cancer Sci. 2007;98:189-200. 査読あり
35. Yang KC, Qi Z, Wu CC, Shirouzu Y, Lin FH, Yanai G, Sumi S. The cytoprotection of chitosan basedhydrogels in xenogeneic islet transplantation: An in vivo study in streptozotocin-induced diabetic mouse.
Biochem Biophys Res Commun. 2010;393: 818-823. 査読あり
36. Qi Z, Shen Y, Yanai G, Yang K, Shirouzu Y, Hiura A, Sumi S. The in vivo performance of polyvinyl
alcohol macro-encapsulated islets. Biomaterials. 2010;31: 4026-4031. 査読あり

−206−

37. Sakata N, Gu Y, Qi M, Yamamoto C, Hiura A, Sumi S, Sunamura M, Matsuno S, Inoue K. Effect of ratto-mouse bioartificial pancreas xenotransplantation on diabetic renal damage and survival. Pancreas.
2006;32:249-57. 査読あり
38. Qi M, Gu Y, Sakata N, Kim D, Shirouzu Y, Yamamoto C, Hiura A, Sumi S, Inoue K. PVA hydrogel sheet
macroencapsulation for the bioartificial pancreas. Biomaterials. 2004;25:5885-5892. 査読あり
（特許）
1.

明石

満、松崎典弥、海野倫明、坂田直昭、吉松軍平

人工組織及びその製造方法：PCT/

JP2015/064792
2.

角昭一郎、大木理恵子、坂田直昭

3.

明石

移植材料およびその調整法 :PCT/JP2015/064792

満、松崎典弥、海野倫明、坂田直昭、吉松軍平

人工組織及びその製造方法：特願 2014-

2482924.

角昭一郎、大木理恵子、坂田直昭

移植材料およびその調整法 : 特願 2014-107529【ヒト多能性幹細胞からの各種心筋細胞の選択的分取とその解析および心臓の再構成】○研究代表者

鳥取大学医学系研究科

白吉○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

安昭

准教授

胚性幹細胞分野

末盛

博文

准教授

○研究経過及び研究成果：
ヒト iPS/ES 細胞を用いた心筋分化誘導系では、各種サブタイプ心筋が混在した状態で分化誘導される。そこで、本研究では、サブタイプ心筋、特に洞結節ペースメーカ細胞（HCN4 陽性）と心室筋細胞（MLC2v 陽性）とを選択的に分取できる実験の系の構築と、純化した各種心筋の特性解析、それらを用いた心臓の再構成を目標とした。
ヒト iPS 細胞 409B2 株を用いて、① HCN4 遺伝子のエクソン I に GFP（緑色蛍光タンパク質）を挿入した BAC（Bacterial Artificial Chromosome）ベクターを用いて、HCN4 発現細胞を GFP で、同時に、② CRISPR/Cas9 によるゲノム編集法によって MLC2v のエクソン I に mCherry をノックイン
し、MLC2v 発現細胞を mCherry（赤色蛍光タンパク質）で、可視化できる二重改変 iPS 細胞株を樹立した。この細胞株を用いて心筋を分化誘導し、GFP と mCherry の蛍光を指標に心筋を分画すると、GFP 陽性細胞は、洞結節ペースメーカ細胞型の、mCheery 陽性細胞は、心室筋型の電気生理学的特性を示すことが分かった（第 81 回日本循環器学会学術集会、Shiaryoshi et al, 論文準備中）。また、この HCN4 陽性細胞は、HL1 などの心房筋細胞と電気的に結合し、それらの拍動を制御できる
ことも見出している。
HCN4 は、成体のペースメーカ細胞の最良のマーカであるが、同時に、一次心臓領域（FHF）に存在するプロジェニター細胞のマーカでもある。事実、分化誘導初期の HCN4 陽性細胞は、分裂能を持ち、その後、ペースメーカ細胞と心室筋用細胞とに発生できることがわかった（第 39 回日本
分子生物学会年会）。
最後に、これらの心筋による心臓の再構成までは到達しなかったが、HCN4 陽性細胞の各種イオ−207−

ンチャネルブロッカーに対する応答能を市販心筋と比較したところ、ほぼ同等の結果が得られ、創薬安全性試験への応用可能性が示唆された（第 43 回日本毒性学会学術年会）。
○研究成果の公表（発表論文）
1.

Yasuaki Shirayoshi, Kumi Morikawa, Shinichi Itou, Yu Ikeuchi, Natsumi Shimizu, Akira Fujii, Tadahiro
Nomura, Nobuto Ikeda, Yoshinori Yosida, Lee, Ichiro Hisatome. HCN4 is efficient maker for creating
biological pacemaker.（投稿準備中）（学会発表）
1.

白吉安昭、森川久未、山内香織、横井文香、福村健太、野崎大蔵、末盛博文、久留一郎

選別純化したヒト多能性幹細胞由来分化誘導心筋に関する電気生理学的特性と薬剤応答性の評価
第 43 回2.

日本毒性学会学術年会（2016 年 6 月 29 日〜 7 月 1 日） ウインクあいち、名古屋

福村健太、横井文香、森川久未、野崎大蔵、久留一郎、白吉安昭
HCN4 陽性心筋前駆細胞の解析

第 39 回ヒト iPS 細胞に由来する

日本分子生物学会年会 （2016 年 11 月 30 日〜 12

月 2 日）パシフィコ横浜、横浜
3.

山本堅士郎、丹野翔伍、足立真彩、森川久未、大月優樹、大谷直由、陶山淑子、八木俊路朗、
荻野和秀、三明淳一朗、白吉安昭、山本一博、西村元延、久留一郎。虚血性心不全モデルに対する脂肪幹細胞シートと心不全薬の併用効果の検討。第 16 回

日本再生医療学会総会（2017年 3 月 7 日〜 9 日）仙台国際センター、仙台
4.

Yasuaki Shirayoshi, Kumi Morikawa, Kenta Fukumura, Ichiro Hisatome. Fluorescent Human iPS/ES
Reporter Lines Offer the Opportunity to Track Cardiac Subtype Cells in Cell-based Therapies and Drug
Development. 第 81 回

日本循環器学会学術集会（2017 年 3 月 17 日〜 19 日）石川県立音楽堂

他、金沢
5.

Fluorescent reporter lines in human iPS cells offer useful platforms to study cardiac subtype specification,
cell-based therapies of cardiac disease and drug development. Yasuaki Shirayoshi, Kenta Fukumura,
Kumi Morikawa, Ichiro Hisatome. ISSCR2017, June 14-17（2017）, BOSTON, USA【ES 細胞の多能性制御に関わる新規遺伝子の機能解析】○研究代表者

奈良県立医科大学医学部○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

堀江

恭二

教授

再生実験動物施設

近藤

玄

教授

○研究経過及び研究成果
我々の研究室では、Venus をレポーターに用いた遺伝子トラップ法を用いて、ES 細胞で発現が変動する新規遺伝子を同定した。Venus 陽性細胞と陰性細胞を cell sorter で分離して、細胞の形態、invitro での分化能、種々の遺伝子発現の違いを明らかにし、本遺伝子の発現が ES 細胞の多能性と正の相関を示すことを示唆する結果を得た。また、顕微鏡下での生細胞観察により、本遺伝子の発現変動を 1 週間に渡り計測した。本遺伝子は約 2Mb に渡る遺伝子クラスターを形成する。クラスター−208−

全体を欠失させるために、ゲノム配列を詳細に解析し、クラスターの上流・下流の境界を明らかにした。
前年度の本共同研究で、機能未知の zinc finger protein について遺伝子破壊マウスを作製した。今
年度は、ホモ変異体マウスが生後 1 日で高頻度に死亡するとの知見を得た。
○研究成果の公表
未発表【新規サイクリン関連遺伝子の脊髄神経管分化・成長における役割】○研究代表者

奈良先端科学技術大学院大学○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

笹井

紀明

准教授

統合生体プロセス分野

廣田

圭司

准教授

○研究経過及び研究成果
ヘッジホッグ（Hedgehog）と総称される遺伝子群は、胚発生における細胞の増殖や分化を制御す
る細胞外シグナル因子をコードする。申請者は、このうち特にソニック・ヘッジホッグ（Sonic
Hedgehog; Shh）によって制御される細胞増殖を直接制御するエフェクター分子を同定する目的で、Shh の下流遺伝子を mRNA シーケンス法によるトランスクリプトーム解析によって網羅的に解析し、それらの中から候補遺伝子として、新規のサイクリン依存性キナーゼ（以下 vCDK と呼ぶ：vは ventral（腹部）の意味）を同定した（メタデータの一部を Sasai et al., 2014 で発表）。サイクリン
やその関連因子は細胞分裂や増殖に関与することが示唆されるが、vCDK の機能は新規であるためにほとんど不明である。
申請者らのニワトリ胚を用いた予備的解析の結果、vCDK は胚性期前駆細胞の増殖に関わっていることが明らかとなった（図 1）。そこで、vCDK の個体レベルにおける機能を、遺伝子機能を完全に破壊したマウス個体を用いて解析することにした。
この経緯のもとに、平成 28 年 4 月より京都大学再生医科学研究所（当時）・統合
生体プロセス分野の廣田圭司准教授とともに遺伝子欠損マウスの作成を開始した。まず CRISPR/Cas9 を用いた遺伝子破壊法により、vCDK の遺伝子座のエキソン
3 にガイド RNA を設計し、4 〜 60 塩基対程度の欠損を生じたキメラまたはヘテロマウスを 60% 程度の高確率で多数得ることに成功し、そのうちの 1 つの系統を継代しながら解析することとした。

（図 1）ニワトリ胚を用いた vCDK の予備的解析。（A）
vCDK の強制発現により、前駆細胞の増殖が著しく亢進した（矢頭）。（B）siRNA により分化が尚早（*）になり、神経細胞数が減少（**）。（C）vCDK が前駆細胞の増殖をコントロールしている。

−209−

その結果、vCDK 遺伝子破壊マウスは生存可能であるが、体のサイズが野生型に比べて極端に小さく（図 2A, B）、組織レベルでは腎臓の形成不全（図 2C,
D）が見られている。この表現型から、vCDK が神経発生のみならず、広く器官形成やその機能維持、
またはそのサイズ決定に対して重要な役割を担う
ことが強く示唆された。
また、さらなる細胞レベルでの解析には vCDK の器官内における発現を細胞レベルで捕捉する必要がある。この目的で、vCDK の遺伝子座に eYFP 遺伝子を挿入したマウスを同様に CRISPR/Cas9 法により作成することにした。この作成では、vCDK 遺伝子の翻訳スタートコドン（ATG）の直下にガイド
RNA をデザインして eYFP 遺伝子を挿入し、本来の遺伝子の機能が破壊される代わりに eYFP が発現するようにした。この目的で、eYFP をコードする領域とその前後各 1kb のゲノム領域（計 2.9kb）
を人工遺伝子合成により作成し、人工遺伝子断片、
ガイド RNA、Cas9 タンパク質を受精卵に顕微注入した。この結果、37 個体中 10 個体という高確率で挿入が見られ、eYFP ノックインマウスが産出されていることが示唆された。このマウスを解析するこ（図 2）（A, B）野生型と vCDK 欠損マウスの 4
週齢の外観。（C, D）腎臓の表現型。欠損マウス
では大部分の構造が欠失している。

とにより、ヘテロマウスの解析からは器官内における発現位置の確認が、ホモマウスの解析からは vCDK 遺伝子欠損の表現型が、それぞれ観察できると期待される。
この解析は、平成 29 年度も継続して行う予定である。
（参考文献）Sasai et al.（2014）PLoS Biol. 12, e1001907○研究成果の公表（論文）
1.

Akiko Nishi-Hori, Hitomi Watanabe, Minori Kadoya, Tomo Ichikawa, Gen Kondoh, Keiji Hirota, Noriaki
Sasai “Essential roles of a novel Cyclin Dependent Kinase in the neurogenesis and organogenesis.”（2017）

論文準備中（学会発表）1.

笹 井 紀 明「 神 経 管 の パ タ ー ン 形 成 に お け る 多 次 元 的 制 御 メ カ ニ ズ ム 」Tokyo Vertebrate
Morphology Meeting（東京慈恵会医科大学：招待講演）2016 年 8 月−210−

【生骨組織中の骨細胞の微細構造・形態のライブイメージング手法の構築とメカノセンシング機能における意義】○研究代表者

岡山大学大学院医歯薬学総合研究科○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者

上岡

寛

教授

バイオメカニクス分野

安達

泰治

教授

○研究経過及び研究成果
多光子励起レーザー走査型顕微鏡 FLUOVIEW FV1200MPE（Olympus）を用いてニワトリ胚頭蓋冠の骨組織の観察を行った。本研究ではカルシウム蛍光指示薬 Fluo-8AM（AAT Bioquest）を用いた三次元タイムラプスイメージングで、頭蓋冠骨の幼弱骨細胞、成熟骨細胞ともに自律性のカルシ
ウムオシレーションを認めた。流体剪断応力を負荷した結果、幼弱骨細胞と比較して成熟骨細胞では、細胞内カルシウムイオンの上昇率が有意に高い値を示した。次に骨細胞の成熟に伴って細胞内
カルシウムイオンの上昇率が変化するメカニズムを解明するために、三次元培養した骨細胞様細胞
株 MLO-Y4 を経時的に回収し、形態的な変化と骨細胞関連遺伝子の発現変化を評価した。長期間培養した群では短期間培養した群と比較して、MLO-Y4 細胞は細胞突起を伸展させ、周囲の細胞と連結するような成熟骨細胞と類似した特徴を持つようになった。また、real-time PCR によりコネキシ
ン 43、Ⅰ型コラーゲン、オステオカルシンの mRNA 発現量が有意に上昇していた。これらの結果から、骨細胞ではその成熟に伴ってカルシウムイオン応答、コネキシン 43 の発現が亢進され、機械的刺激に対する反応が増強することで、石灰化の進行した深部骨組織の骨代謝能が高められている可能性が示唆された。今後は細胞間ネットワークの三次元的解析及び遺伝子発現解析から、情報伝達の方向や時間的変化、機能的変化をさらに明らかにしていきたいと考えている。
○研究成果の公表（学会発表）
1.

第 34 回日本骨代謝学会学術集会（2016 年 5 月、大阪）

2.

オーストラリア・ニュージーランド骨代謝学会学術大会（2016 年 8 月、ゴールドコースト、
オーストラリア）

3.

第 38 回米国骨代謝学会学術大会（2016 年 9 月、アトランタ、アメリカ）

ウイルス感染症・生命科学先端融合的共同研究拠点
2016 年度共同研究課題達成状況（研究期間：2016 年 4 月〜 2017 年 3 月）
①霊長類 P3 感染実験
霊長類 P3 実験として計 4 件の研究をおこなった（免疫不全ウイルス（SIV 及びサル指向性 HIV-1（stHIV）を使った）に関する研究 3 件、インフルエンザウイルスに関する研究 1 件）。
【アカゲザルを用いた HIV-1 の個体内複製機構・病原性発現機構の解析】○研究代表者：徳島大学大学院医歯薬学研究部

教授

−211−

足立

昭夫

○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：准教授

三浦智行○達成状況：
徳島大学大学院医歯薬学研究部足立昭夫教授と遺伝子工学的に構築したアカゲザル指向性 R5HIV-1（HIV-1rmt）クローンをアカゲザル個体に単独あるいは混合感染させた（それぞれ 1 個体）。
いずれの感染個体でもウイルス複製が確実に観察されたが、低レベルであった。この実験と並行して、プロトタイプウイルス MN5/LSDQgtu（5gtu）を比較対照として、5 種類の新規 R5 HIV-1rmt ク
ローンウイルスをアカゲザルリンパ球細胞株 M1.3S に接種し長期培養を行った。M1.3S 長期感染細胞から増殖効率が標準クローン 5gtu より顕著に向上した分子ウイルスクローンの取得に成功した。
（64th Annual Meeting of the Japanese Society for Virology, 2016 年発表）
【インフルエンザウイルスの霊長類感染モデルを用いた研究】○研究代表者：東京大学医科学研究所教授

河岡○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授
技術職員

阪脇

廣美、技術職員

水田義裕
小柳義夫、准教授

三浦

智行、

量太

○達成状況：
東京大学医科学研究所河岡義裕教授とサルモデルを使ったインフルエンザウイルスのエアロゾ
ル感染系の確立を試みた。市販のネブライザーを用いてエアロゾル化した高病原性 H5N1 鳥インフ
ルエンザウイルスをカニクイザルに噴霧し、肺でのウイルス増殖の様子を調べた。エアロゾル化したウイルスを投与したサルでは、通常の投与方法によってウイルス液を接種したサルに比べて、ウ
イルスが全ての肺葉に効率よく分布することが分かった。（日本獣医学会、2016 年発表）
【霊長類モデルによる HIV 感染症根治のための基盤研究】○研究代表者：京都大学霊長類研究所

教授

明里

宏文

○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：准教授

三浦智行○達成状況：
京都大学霊長類研究所明里宏文教授と長期 stHIV 潜伏感染モデルを用いたリザーバー解析を行った。潜伏感染期は優勢な獲得免疫応答によりウイルス増殖が制御される一方、それに対して逃避変異を誘導することにより潜伏感染が維持されること、さらに濾胞性ヘルパー T（TFH）細胞が感染の場となっていることを示唆する知見を得た。本霊長類モデルは潜伏感染機構の詳細な解析に大きく寄与すると共に、リンパ節中の TFH 細胞におけるプロウイルス DNA 量を指標とすることで shockand kill 療法など HIV 感染症の根治に向けた新規治療法の有効性や安全性の検証に有用なモデルとなると期待される。（34th Annual Symposium on Nonhuman Primate Models for AIDS、2016 年発表）
【粘膜感染サルエイズモデルにおける CTL 誘導に関する研究】○研究代表者：国立感染症研究所エイズ研究センター○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：准教授
技術職員

水田

量太

−212−

教授
三浦

俣野

哲朗

智行、技術職員

阪脇廣美、

○達成状況：国立感染症研究所エイズ研究センター俣野哲朗センター長と SIV 感染サルにおける感染免疫学的解析データを蓄積した（Sci. Rep. 6:30153、2016）。安楽殺解剖時のみでなく直腸生検時に採取したサンプルも用い、経時的な粘膜 T 細胞反応解析系を構築した。SIV の伝播によって、MHC 関連
SIV 変異の蓄積およびウイルスの in vitro 複製能低下が生じることを明らかにした。一方、サル末梢血より分離した CD8 陽性 T 細胞由来の iPS 細胞より樹立した非特異的 CD8 陽性 T 細胞のサルへの導入を試みた。
②マウス P3 感染実験
マウス P3 感染実験として計 1 件の研究をおこなった（ヒト免疫不全ウイルス（HIV-1）に関する研究 1 件）。
【ヒト化マウスを用いた HIV-1 潜伏感染モデルの確立】○研究代表者：京都大学医学研究科血液・腫瘍内科学○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

教授

小柳

高折

晃史

義夫

○達成状況：
京都大学医学研究科血液腫瘍内科学の高折晃史教授とヒト化マウスを用いての HIV 潜伏感染動物モデルを開発するための基礎研究を行った。2 種の蛍光タンパク質を発現する DuoFluo HIV と Vpxを用いた静止期 T 細胞への遺伝子導入法を用いて、より効率的に潜伏感染をモデル化できるか検討した。Vpx を用いた方法は潜伏感染効率を増加させなかった。DuoFluo HIV（RGH）ではヒト活性化 CD4 陽性 T 細胞において 3 − 4％のウイルス産生感染、1 − 3％ほどの潜伏感染分画が得られた。
二種の蛍光タンパク質の配列相同性から相同組換えが起こっていたため、新たな蛍光タンパク質の組み合わせの DuoFluo HIV（MKO）を入手した。細胞株及び初代培養 T 細胞を用いて条件を検討中
で、潜伏感染細胞の RNAseq を予定している。
③遺伝子・細胞レベルのウイルス・生命科学研究
ウイルス・生命科学研究を計 22 件行った（ウイルスに関しては、HTLV-1 研究 2 件、HIV/SIV 研
究 2 件、インフルエンザウイルス研究 2 件、ボルナウイルス研究 1 件、エボラウイルス研究 1 件、デングウイルス研究 2 件及び肝炎ウイルス研究 1 件。ウイルス研究の基盤となる生命科学に関しては、自然免疫研究 3 件、RNA 輸送に関する研究 1 件、神経組織の分化調節機構に関する研究 2 件、細胞分裂軸に関する研究 1 件、細胞膜に関する研究 2 件、獲得免疫反応の日内変動する研究 1 件、結核菌脂質免疫の研究 1 件）。
【B 型肝炎ウイルス高効率感染培養系の樹立とこれを利用した新規抗ウイルス剤探索】○研究代表者：国立感染症研究所ウイルス第二部

主任研究官○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：准教授

−213−

土方

誠

渡士

幸一

○達成状況：国立感染症研究所渡士幸一主任研究官と独自に樹立した不死化ヒト肝細胞 HuS-E/2 細胞に B 型肝炎ウイルス（HBV）感染受容体である NTCP 分子を発現させた細胞株 E/NtG8 細胞を Cellbed を用いた立体培養することで、HBV の感染増殖を再現する非がん細胞を用いた培養系の構築に成功した。抗 HBV 薬のスクリーニングを同時に進めていたところ、脂肪酸生合成系酵素阻害薬により HBV
粒子産生が抑制されることを明らかにした。さらなる検討から長鎖飽和脂肪酸の産生が HBV 粒子
産生に関与することを明らかにした。（Biochem. Biophys. Res. Commun. 475: 87-92, 2016）【放射線腸障害におけるトリガー因子の同定と新規治療法の開発】○研究代表者：千葉大学大学院医学研究院粘膜免疫学○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

教授

竹内

植松

智

理

○達成状況：
千葉大学医学研究院植松智教授と腸管粘膜固有層の解析を行った。通常は絨毛の粘膜固有層に局在する好酸球は、粘膜下層には殆ど認められない。ところが、γ 線腹部限局照射 12 週の Balb/C のマウスにおいては、線維化している漿膜下の粘膜下層に好酸球の著明な浸潤が認められた。そこで、好酸球を欠失する ΔdblGATA マウスを解析した結果、腸管粘膜固有層の好酸球が完全に消失していることを確認した。放射線による線維化に好酸球が必須の役割を果たすことが分かった。
（未発表）【内在性ボルナウイルス様配列の生物学的意義の解明】○研究代表者：鹿児島大学共同獣医学部

特任助教○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

堀江
朝長

真行
啓造

○達成状況：
鹿児島大学共同獣医学部堀江真行特任助教とコウモリゲノムのスクリーニングにより、Eptesicus
fuscus および Miniopterus natalensis のゲノムに、それぞれ大きな ORF を持つ EBL 配列があることを突き止めた。分子進化学的解析により、それらの EBL 配列は何らかの機能を持ちうることを明らかにした。さらに、Eptesicus 属および Miniopterus 属コウモリの諸臓器を採取し、上記の EBL がmRNA として転写されていることを明らかにした。
（Sci. Rep. 6, 25873, 2016）【免疫応答における IL-7 レセプターの機能解析】○研究代表者：九州大学生体防御医学研究所

教授○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

吉開
生田

泰信
宏一

○達成状況：
九州大学生体防御医学研究所吉開泰信教授と内在性のグルココルチコイド（GC）が IL-7R の発現を制御しているのかどうかを明らかにするために、グルココルチコイド受容体（GR）結合モチー
フ変異マウスと T 細胞特異的な GR 遺伝子破壊マウスを解析した。血中の GC 濃度の変動と呼応して、T 細胞の IL-7R と CXCR の発現レベルが日内変動を示したが、変異マウスではこの変動が消失した。さらに、脾臓の T 細胞数が夜に増加し昼に減少する一方、変異マウスではこのような日内変−214−

動が見られなかった。リステリア菌を感染させると、夜の場合には CD8 T 細胞の応答が高くなる
が、変異マウスではこの変動が消失した。以上の結果から、GC は IL-7R と CXCR4 の発現を誘導することで、T 細胞の体内分布と免疫応答を制御していることが示された。
【大規模配列解析によるフィロウイルスの病原性に関係するアミノ酸サイトの同定と機能解析】○研究代表者：東海大学医学部

助教

中川

草

○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

小柳

義夫、助教

佐藤

圭

○達成状況：
東海大学医学部中川草助教とエボラウイルスの Zaire 種の GP 遺伝子 147 配列（重複配列を除いた）をデータベースより取得し、非同義置換（dN）と同義置換（dS）の進化速度の比率（dN/dS）を計算し、正の淘汰を受けた、すなわち生存に有利な突然変異として集団に広がったアミノ酸置換
サイトを推定した。その結果、2 つのアミノ酸サイトで統計的に有為な正の淘汰（A82V と T544I）を同定した。また、2014-15 年の西アフリカにおけるアウトブレイクで流行した Makona 株の全ゲ
ノム配列を用いた系統解析では、これらの二つの変異体の集団への広まり方が、まったく異なることを発見した。（Genes Cells. 22:148-159, 2016）【Develop a selectable anti-HIV-1 gene therapy vector using CRISPR/CAS9 system】○研究代表者：UCLA AIDS institute, UCLA School of Nursing○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

小柳

Associate professor An, Dong Sung

義夫、助教

蝦名

博貴

○達成状況：UCLA AIDS institute の Dong Sung An 准教授とヒト HPRT と CCR5 に対する CRISPR/Cas9 発現レ
ンチウイルスベクターを作製したが、このベクターの感染価が非常に低いことがわかった。そこで、
センダイウイルスベクターの使用に変更した。薬剤による選択なしで、80% を超える効率的な CD34
陽性ヒト血液幹細胞へ遺伝子導入に成功し、CCR5 発現抑制が得られた。（未発表）【構造決定に向けた細菌型 S2P ホモログの変異体作製】○研究代表者：横浜市立大学学術院国際総合科学群自然科学系列○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

秋山

准教授

芳展、助教

檜作

禾

晃和
洋平

○達成状況：
横浜市立大学学術院国際総合科学群禾晃和准教授と細菌型 S2P タンパク質の解析を行った。このタンパク質ホモログの多くは、ペリプラズム側には可溶性のドメインをもつが、細胞質側の可溶性ドメインには短いループで構成されると予測されている。膜タンパク質は一般に可溶性ドメインのサイズが大きい方が結晶化しやすいと考えられることから、細胞質側に変異を導入し、抗体断片を結合させることとした。その結果、変異導入後も分酸状態が良好で、また、抗体とも強固に結合する試料が得られた。（Methods Mol. Biol. 1493: 57-72, 2017, Genes Cells）−215−

【インフルエンザウイルス・転写複製装置のクライオ電子顕微鏡解析】○研究代表者：沖縄科学技術大学院大学 生体分子電子顕微鏡解析ユニット
杉田

博士研究員

征彦

○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

野田

岳志○達成状況：
沖縄科学技術大学院大学杉田征彦博士研究員と酵素反応中における野生型インフルエンザウイ
ルス RNP の三次元構造を解析することによって、機能中の RNP の構造変化機構の一端を明らかにした。また、均一な構造を持つ組換え RNP の細胞内再構築法・精製法を確立しつつある。現在は、
クライオ電子顕微鏡内での撮影および単粒子解析法の適用に向けて、精製法と氷包埋法の最適化を行っている。（Microscopy and Microanalysis 22: 66-67, 2016）【SLOT 法を用いたインフルエンザウイルスに対する亜型交差性中和抗体の創出】○研究代表者：慶應義塾大学先端生命科学研究所

特任准教授○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

野田

井上

浄

岳志

○達成状況：
慶應義塾大学先端生命科学研究所井上浄特任准教授と SLOT 法に必要な機材のセッティングならびにデータ解析機器のセッティングを行った。またインフルエンザウイルスの HA 抗原を用いてマウスに免疫を行い、そのマウスの 2 次リンパ組織を用いて SLOT を行った。SLOT を行ったマウス
において HA 抗原に対する抗体の産生が認められ、今後亜型交差性について検討を進める。（未発表）【新規神経幹細胞分化法によるサブタイプ特異的ニューロン産生技術の開発】○研究代表者：Korea Brain Research Institute（KBRI） Principal Investigator○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：助教

小林

小曽戸

陽一

妙子

○達成状況：
Korea Brain Research Institute の小曽戸陽一室長と条件検討のため主にヒト培養細胞を用い、1）染色体の一部を蛍光標識するための諸技術（蛍光色素取り込み、およびゲノム編集技術）の検討、2）
超解像顕微鏡を活用した染色体ダイナミクスの新規培養基質上でのライブ観察を順次共同研究として遂行し、いずれも期待通りの成果を収めた。本年度の成果は、平成 29 年度に計画している神経分化過程にある幹細胞の染色体ダイナミクスの解析に活用する。（未発表）【HTLV-1 関連脊髄症モデルマウスを用いた疾患病態解明と新規治療法の開発】○研究代表者：川崎医科大学微生物学教授齊藤○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

峰輝
松岡

雅雄、講師

安永

純一郎

○達成状況：
川崎医科大学医学部齊藤峰輝教授と神経抗原特異的 TCR と Tax あるいは HBZ のダブル Tg マウス（Tax-2D2-Tg または HBZ-2D2-Tg マウス）の一部は、6 − 8 週齢で HTLV 脊髄症（HAM）類似−216−

の下肢対麻痺を自然発症した。病理組織学的解析では、上部胸髄から仙髄にかけて、くも膜下腔から脊髄実質にわたるほぼ左右対称性の細胞浸潤を認めた。浸潤細胞は CD4 主体であり、Iba1 染色により、局所のミクログリアが活性化していることが示唆された。また、発症マウスでは、未発症マウスと比較して血漿中 CXCL10 濃度の有意な上昇を認めた。
（18th International Conference on
Human Retrovirology 2017）【天然脂質の免疫機能解析と応用】○研究代表者：帝塚山大学現代生活学部食物栄養学科○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

教授・学科長

杉田

藤原

永年

昌彦

○達成状況：
帝塚山大学現代生活学部藤原永年教授と抗酸菌に関する解析を行った。グルコースモノミコール
酸は抗酸菌感染に伴い、宿主生体内に存在するグルコースを基質として新生される抗酸菌細胞壁糖脂質であり、感染成立の優れたマーカー分子である。本研究において、グルコースモノミコール酸
合成酵素・グルコース基質複合体の X 線結晶構造を決定することに成功した。また、グリセロール
モノミコール酸は抗酸菌潜伏感染と連動して合成される細胞壁脂質である。本研究において、グリ
セロールモノミコール酸が宿主自然免疫受容体 Mincle を介して慢性肉芽腫応答を惹起することを明らかにした。（未発表）【デングウイルス感染症非ヒト霊長類モデル構築に向けた基盤研究】○研究代表者：公益財団法人東京都医学総合研究所・感染制御プロジェクト
日紫喜

主任研究員

隆行

○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：准教授

三浦智行○達成状況：
東京都医学総合研究所日紫喜隆行主任研究員とデングウイルスに関する解析を行った。予めイン
フルエンザウイルスの NS1 タンパク質を細胞内で発現させておくとデングウイルスのインター
フェロン α に対する感受性が低下することが明らかとなった。そして、デングウイルスゲノムにインフルエンザ NS1 遺伝子を挿入した組み換えウイルスを作製し性状解析を行ったところ、作製したウイルスの増殖能がほぼ親株と同程度であったが、インターフェロン α に対する感受性が親株と比較し顕著に低下することが示された。（未発表）【妊娠期における表皮幹細胞の増殖・分化ダイナミクスの解析】○研究代表者：京都大学医学部附属病院皮膚科○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

講師
豊島

本田

哲也

文子、学振特別研究員

一條

遼○達成状況：
京都大学医学研究科本田哲也講師と細胞周期をライブイメージングできるマウスを用いて、非妊娠・妊娠期マウス腹側皮膚を二光子顕微鏡で解析したその結果、S/G2/M 期の細胞の割合が妊娠期に有意に上昇することが分かった。また、表皮幹細胞をラベルし細胞系譜解析を行ったところ、妊−217−

娠の進行に伴い、幹細胞コロニーが拡大する現象が観察された。また、幹細胞の分裂様式が妊娠期では変化することを見出した。（第 65 回日本細胞生物学会大会、2016 年）【自然免疫応答における転写後調節の解明】○研究代表者：近畿大学薬学部生化学教室

教授

藤原

俊伸

○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

竹内理○達成状況：
近畿大学薬学部藤原俊伸教授と RNA 結合タンパク質に関する解析を行った。CCCH-type zincfinger domain を有する RNA 結合タンパク質には Regnase-1 を始め自然免疫細胞においてサイトカイ
ン産生の転写後制御に関わるものがある。本研究では、このタンパク質群が自然免疫細胞においてサイトカイン mRNA 翻訳に与える影響を検討した。マウスマクロファージに Toll-like receptor 刺激を行いその Cell lysate をショ糖密度勾配による超遠心を用いた細胞分画し、共同研究で Polysome 分
画に存在する mRNA の変化を解析した。その結果、マクロファージ刺激により、Polysome に存在するサイトカイン mRNA の割合が亢進することが明らかとなった。（Cell, 161:1058-1073, 2015）【RNA 結合タンパク質の標的 RNA 構造解析とその機能的意義】○研究代表者：国立研究開発法人理化学研究所予防医療・診断技術開発プログラムマネージャー
村川泰裕○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

竹内理○達成状況：
理化学研究所村川康裕ユニットリーダーと CLIP 法を行った。本手法は RNA 結合タンパク質が認識する RNA 配列や構造の解析に重要な手法である。本研究では、CCCH 型 Zinc finger を持つ RNA
結合タンパク質のいくつかに関し HITS-CLIP 解析を行った。その結果、タンパク質に結合する RNAの精製に成功し、これにアダプターを付加、次世代シークエンサーによるシークエンスを行った。
今後、このデータを解析していく予定である。（未発表）【哺乳類間の脳の大きさの違いを作り出す仕組みの解明】○研究代表者：熊本大学発生医学研究所

助教○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

畠山
影山

淳
龍一郎

○達成状況：
熊本大学発生医学研究所畠山淳助教とカニクイザル胚の脈絡叢に特異的に発現する分泌因子を複数同定した。これらの因子が霊長類の神経幹細胞の増殖にどのような作用があるのか検討した。
ヒト ES 由来の神経幹細胞を用いて増殖を促す因子を選定し、その内の 1 つについて詳細に解析し、その因子が霊長類の脳の拡大化に一部貢献していることを示唆するデータを得た。このことから、脳脊髄液に含まれる因子の違いが脳の種間差創出に関わることが強く示唆された。（未発表）−218−【インターフェロン誘導性抗デングウイルス因子 RyDEN の分子機能の解析】○研究代表者：大阪医科大学予防社会医学講座微生物学教室○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

小柳

講師

鈴木

陽一

義夫

○達成状況：
大阪医科大学予防社会医学講座鈴木陽一講師とデングウイルス抑制分子であると見出した
RyDEN について解析をおこなった。この分子はその中央領域を介して PABPC1 と結合し、その結合は RyDEN の抗デングウイルス活性の発揮に重要であることがわかった。In vitro 実験の結果から、
RyDEN は非特異的な RNA 結合性タンパク質であるものの、デングウイルス RNA への結合特異性
は PABPC1 の存在によって高まることが明らかとなった。
（PLoS Pathogens 12:e1005357, 2016）【mRNA 前駆体から機能ある環状 RNA ができあがる仕組み】○研究代表者：藤田保健衛生大学総合医科学研究所遺伝子発現機構学研究部門○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

大野

睦人、助教

谷口

教授

前田

明

一郎

○達成状況：
藤田保健衛生大学総合医科学研究所前田明教授と転写誘導可能な ciRS-7 を含む circRNA を発現するレポータープラスミドを作製し、ヒト培養細胞を用いて細胞質局在機構を解析した。培養細胞の細胞生物学的実験とアフリカツメガエルの微量注入実験により、circRNA が細胞分裂時での拡散ではなく、能動的に核外輸送されていることを明らかにした。さらに、その核外輸送経路は、mRNA
核外輸送経路に関与する因子 TAP に依存している根拠が得られ、mRNA 核外輸送経路と類似のメカニズムが関与していることがわかった。（未発表）【SIV に感染するサル免疫細胞を持つマウスの作製】○研究代表者：京都大学医学研究科人間健康科学科系専攻

准教授○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：准教授

智行

三浦

伊吹

謙太郎

○達成状況：
京都大学医学研究科伊吹謙太郎准教授と 3 〜 5 歳令のアカゲザルから骨髄液約 4 ml/ 頭を採取し、全骨髄細胞（一部はその後 CD4+ 細胞をビーズ法により除去）を分離した。これらを NOG マウス
移植後、サル免疫細胞の生着が認められたマウス（CD4 除去全骨髄細胞移植マウス 2 匹、全骨髄細胞移植マウス 1 匹）に対して SIVmac239 株 1.5 × 106 TCID50/ 匹を腹腔内接種し、SIV の感染動態を解析した。SIV 接種後 1 週目より両群のマウスの末梢血中で SIVRNA 及び DNA が検出された。
さらに SIV 感染後 9-10 週で剖検したマウスの肺、脾臓、腸間膜リンパ節、胸腺等のリンパ組織及び子宮において SIV DNA が検出され、全身で SIV 感染が成立していることが明らかとなった。（第63 回日本ウイルス学会学術集会、2016 年）【成人 T 細胞白血病リンパ腫の病態解析】○研究代表者：久留米大学医学部・病理学

教授

大島

孝一

○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授

松岡

雅雄、講師

−219−

安永

純一郎

○達成状況：久留米大学医学部大島孝一教授と HTLV がコードしている HBZ により発現誘導される CCR4 の
ATL 病態における意義について、国際誌 Cancer Research に発表した（Cancer Res, 76:5068-5079,
2016）。ホジキン病様 ATL 症例のクローナリティに関して解析を行った。
【大腸菌ヒスチジンキナーゼセンサー PhoQ のリガンド結合ポケットの解析】○研究代表者：近畿大学生物理工学部講師

江口○ウイルス・再生医科学研究所共同研究者：教授
大学院生

吉谷

陽子
秋山

芳展、博士研究員

石井

英治、

亘平

○達成状況：
近畿大学生物理工学部江口陽子講師と大腸菌ヒスチジンキナーゼセンサー PhoQ のリガンド結合に関する研究をおこなった。二成分情報伝達系 PhoQ/PhoP 系のヒスチジンキナーゼセンサー PhoQの活性化は、サルモネラ属菌などの病原菌の病原性発現に関わる。大腸菌では膜タンパク質である
SafA が、同じ内膜上に局在する PhoQ に直接結合することで PhoQ を活性化する。PhoQ-SafA 相互作用を解析するに当たり、SafA の検出が困難であることと、レポーターアッセイにおける PhoQ タ
ンパク量の株間での差が問題であった。SafA の検出に関しては SafA にタグを付けることで解決し、PhoQ の発現量の差については phoQ 5ʼ 末端の制限酵素サイトの有無に起因することが明らかになった。この 2 つの問題が解決され、現在、SafA と変異型 PhoQ の相互作用を解析している。（未発表）−220−2017 年度共同研究課題一覧
再生医学・再生医療の先端融合的共同研究拠点
研究代表者

ウイルス・再生医科学研究所
共同研究者

研究課題名

東京大学医科学研究所
小原 洋志 特任講師

生体材料学分野
田畑 泰彦 教授

ヒト iPS 細胞を活用した新規 3 次元胎児モデルの確立

放射線医学総合研究所分子イメージ
ング診断治療研究部
青木 伊知男 チームリーダー

生体材料学分野
城 潤一郎 助教

「見える再生因子」が拓く戦略的徐放化再生医療の実
現

国立遺伝学研究所
川上 浩一 教授

再生増殖制御学分野
瀬原 淳子 教授

行動に関わる神経回路の同定とその機構

滋賀医科大学生化学分子生物学講座
縣 保年 教授

再生免疫学分野
河本 宏 教授

iPS 細胞技術とゲノム編集を用いた効率のよいがん
抗原特異的キラー T 細胞の再生

理化学研究所統合生命医科学研究センター
池川 志郎 チームリーダー

組織再生応用分野
戸口田 淳也 教授

iPS 細胞を用いた脊椎の形成機構と側彎症の分子病態の解明

岡山大学大学院医歯薬学総合研究科
宝田 剛志 准教授

組織再生応用分野
戸口田 淳也 教授

PRRX1+ 細胞の不均一性理解によるヒト骨格形成過程の分子理解大阪大学大学院生命機能研究科
長澤 丘司 教授

統合生体プロセス分野
近藤 玄 教授

造血幹細胞ニッチの形成と維持に必須の転写因子
Foxcl1 の作用機構の解明

奈良県立医科大学医学部
堀江 恭二 教授

統合生体プロセス分野
近藤 玄 教授

マウス ES 細胞の多能性を規定する細胞間の不均一性の解析

奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科
笹井 紀明 准教授

統合生体プロセス分野
廣田 圭司 准教授

器官形成と個体サイズを制御する細胞増殖制御機構の解明

広島大学大学院医歯薬保健学研究科
宿南 知佐 教授

生体分子設計学分野
開 祐司 教授

伳・靭帯付着部形成を制御する分子機構の解明

慶応義塾大学理工学部
須藤 亮 准教授

バイオメカニクス分野
安達 泰治 教授

細胞外基質の力学的特性が多細胞の三次元動的プロセスに与える影響

熊本大学生命資源研究・支援センター
竹尾 透 講師

再生実験動物施設
渡邊 仁美 助教

受精能獲得精子選別による In vitro 単精子受精に関す
る研究

−221−

ウイルス感染症・生命科学先端融合的共同研究拠点① 霊長類 P3 感染実験
研究代表者

ウイルス・再生医科学研究所
共同研究者

研究課題名

国立感染症研究所エイズ研究センター俣野 哲朗 センター長

霊長類モデル
三浦 智行 准教授
ウイルス感染症モデル
明里 宏文 教授
附属感染症モデル研究センター
阪脇 廣美 技術職員
水田 量太 技術職員

サルエイズモデルにおける CTL の腸管感染防御能に関する研究

徳島大学大学院医歯薬学研究部
野間口 雅子 教授

霊長類モデル
三浦 智行 准教授

アカゲザルを用いた HIV-1 の個体内複製機構・病原性発現機構の解析

京都大学霊長類研究所
明里 宏文 教授

霊長類モデル
三浦 智行 准教授

HIV-1 感染症の根治を目指した新規治療戦略の確立に向けた基礎研究

東京大学医科学研究所
河岡 義裕 教授

システムウイルス学分野
小柳 義夫 教授
霊長類モデル
三浦 智行 准教授
附属感染症モデル研究センター
阪脇 廣美 技術職員
水田 量太 技術職員

インフルエンザウイルスの霊長類感染モデルを用いた研究

国立遺伝学研究所人類遺伝研究部門
井ノ上 逸朗 教授

システムウイルス学分野
小柳 義夫 教授
佐藤佳 講師

ヒト化マウスモデルを用いた HIV-1 感染病態のシス
テムウイルス学的解析

京都大学医学研究科血液・腫瘍内科学
高折 晃史 教授

システムウイルス学分野
小柳 義夫 教授

ヒト化マウスを用いた HIV-1 潜伏感染モデルの確立② マウス P3 感染実験

③ 遺伝子・細胞レベルのウイルス・生命科学研究富山大学大学院医学薬学研究部（医学）ウイルス学講座
谷 英樹 准教授

微細構造ウイルス学分野
野田 岳志 教授

組換え VSV システムを用いた抗ラッサウイルスモノ
クローナル抗体の作出

大阪大学大学院医学系研究科感染症・免疫学講座ウイルス学
本田 知之 准教授

RNA ウイルス分野
朝長 啓造 教授

RNA ウイルス感染とレトロトランスポゾン活性との関連性の解析

東京都医学総合研究所・感染制御プ
ロジェクト
日紫喜 隆行 主任研究員

霊長類モデル
三浦 智行 准教授

デングウイルス感染症非ヒト霊長類モデル構築に向けた基盤研究横浜市立大学大学院生命医科学研究科
禾 晃和 准教授

生体膜システム分野
秋山 芳展 教授
檜作 洋平 助教

細菌型 S2P ホモログへの安定化変異の導入

UCLA AIDS institute, UCLA School of
Nursing
An, Dong Sung Associate professor

システムウイルス学分野
小柳 義夫 教授

Develop a selectable anti-HIV-1 gene therapy vector using
CRISPR/CAS9 system−222−

沖縄科学技術大学院大学生体分子電子顕微鏡解析ユニット
杉田 征彦 博士研究員

微細構造ウイルス学分野
野田 岳志 教授

インフルエンザウイルス・転写複製装置のクライオ
電子顕微鏡解析東海大学医学部
中川 草 助教

システムウイルス学分野
小柳 義夫 教授
佐藤佳 講師

フィロウイルスの感染効率・病原性に関する実験ウ
イルス学と分子進化学による学際融合研究

国立感染症研究所ウイルス第二部
渡士 幸一 主任研究官

がんウイルス分野
土方 誠 准教授

新規 B 型肝炎ウイルス感染培養系の性状解析と複製阻害剤同定

慶應義塾大学先端生命科学研究所
井上 浄 特任准教授

微細構造ウイルス学分野
野田 岳志 教授

SLOT 法を用いたウイルスに対する高機能抗体の創出

東京大学生産技術研究所
藤井 輝夫 教授

増殖制御システム分野
影山 龍一郎 教授
磯村 彰宏 共同研究者

オプトジェネティクスとマイクロフルイディクスを用いた遺伝子発現ダイナミクスの制御手法の基盤構築京都大学医学研究科人間健康科学系
専攻
伊吹 謙太郎 准教授

霊長類モデル
三浦 智行 准教授

サル免疫細胞を持つマウスにおける SIV 感染病態の解析

Korea Brain Research Institute
小曽戸 陽一 Lab Head

増殖制御システム小林 妙子 助教

ヒト多能性幹細胞からの大脳皮質ニューロン分化に細胞外の物理的環境が果たす役割

川崎医科大学微生物学
齊藤 峰輝 教授

ウイルス制御分野
安永 純一朗 講師
情報制御学分野
松岡 雅雄 客員教授

遺伝子改変マウスによる HTLV-1 関連脊髄症の発症機序解明と治療法の開発

富山大学医学部
戸邉 一之 教授

免疫制御分野生田 宏一

脂肪組織における IL-7 の機能解析

国立感染症研究所ウイルス第一部
下島 昌幸 室長

分子遺伝学分野
藤田 尚志 教授
加藤 博己 准教授
山田 辰太郎 大学院生

重症熱性血小板減少症候群ウイルスの病原性発現機序の解明

藤田保健衛生大学総合医科学研究所
遺伝子発現機構学研究分門
前田 明 教授

RNA システム分野
大野 睦人 教授
谷口 一郎 助教

mRNA 前駆体から機能ある環状 RNA が作られ運ばれる仕組み

筑波大学生命領域学生研究センター
西村（佐田） 亜衣子 助教

組織恒常性システム分野
豊島 文子 教授
一條 遼 博士研究員

皮膚の恒常性維持における表皮幹細胞のダイナミク
ス解析

−223−

学術集会Commemorative Symposium for“Institute for Frontier Life and Medical Sciences,
Kyoto University”
Date: Oct.19（Thu）2017

9:00-12:25

Venue: Biwako Hotel

Opening remark

Director Yuji Hiraki“Why and how human T-cell leukemia virus type 1 causes diseases”

Masao Matsuoka（Kumamoto University）“Role of interferons in Zika virus infection and disease”

Akiko Iwasaki（Yale University）“Control of immune responses by regulatory T cells”

Shimon Sakaguchi（Osaka University）“Molecular regulation of tissue-resident regulatory T cell development”

Axel Kallies（The University of Melbourne）

Closing remark

Vice Director Hiroshi Kawamoto

2nd Kyoto International Symposium on Virus-Host Coevolution /Human-Nature Interlacement Life Science（Joint Symposium of Institute for Frontier Life and Medical Sciences（infront）and Primate Research Institute）
13th（Mon）November, 2017 10:00-16:40
Yamauchi Hall, Shiran-Kaikan, Kyoto

Program“Opening remark”

Yuji Hiraki（Institute for Frontier Life and Medical Sciences, Kyoto University）
Chair : Yoshio Koyanagi“Pathogenesis of primate T-cell leukemia virus type 1”“Evolution of HIV-1 and the related retroviruses”

Masao Matsuoka（Faculty of Life Sciences, Kumamoto University）
Yoshio Koyanagi（Institute for Frontier Life and Medical Sciences, Kyoto University）“Changing nature of H5N1 avian influenza virus in Egypt”
Yohei Watanabe（Department of Infectious Diseases, Kyoto Prefectural University of Medicine）“Selective evolution of an anti-retroviral host factor TRIM5 in macaque monkeys”

Hirofumi Akari（Primate Research Institute, Kyoto University）
Chair : Kei Sato

“Evolution-guided enhancement of human antiviral immunity”

Alex Compton（National Cancer Institute, NIH）
Chair : Hiroo Imai“Comparison of whole genome Simian betaretrovirus（SRV）from wild caught Indonesian macaques with published references”
Joko Pamungkas（Primate Research Center, Bogor Agricultural University, Indonesia）
Chair : Hirohisa Hirai“Receptor-ligand interaction in various types of primates”

Hiroo Imai（Primate Research Institute, Kyoto University）“Bornavirus-derived genes in mammalian genomes”
Masayuki Horie（Hakubi Center for Advanced Researches/ Institute for Frontier Life and Medical Sciences, Kyoto University）“The outcome of the joint project and closing remarks”
Yoshio Koyanagi and Takakazu Yumoto（Institute for Frontier Life and Medical Sciences, Primate Research Institute, Kyoto University）−225−京都大学ウイルス・再生医科学研究所「再生医学・再生医療の先端融合的共同研究拠点」
平成 28 年度共同研究報告会
開催日：2017 年 3 月 24 日（金）場

所：京都大学ウイルス・再生医科学研究所

開会挨拶

所長

開

祐司（京都大学ウイルス・再生医科学研究所）「再生現象を顕微鏡レベルで可視化する超高解像度磁気共鳴イメージング技術の開発」
青木伊知男

チームリーダー（放射線医学総合研究所分子イメージング研究センター）「iPS 細胞技術とゲノム編集を用いた効率のよいがん抗原特異的キラー T 細胞の再生」
縣「遺伝子改変多能性幹細胞を用いた網膜芽細胞腫及び二次がん発生機構の解明」

保年
森教授（滋賀医科大学生化学分子生物学講座）

泰昌

医員（国立がん研究センター中央病院）「膵内分泌腫瘍の新規がん抑制遺伝子 PHLDA3 の機能抑制を利用した膵島移植効率向上法の確立」
大木理恵子

研究員（国立がん研究センター研究所）「ヒト多能性幹細胞からの各種心筋細胞の選択的分取とその解析および心臓の再構成」

白吉

安昭

准教授（鳥取大学医学系研究科）「ES 細胞の多能性制御に関わる新規遺伝子の機能解析」

堀江恭二

教授（奈良県立医科大学医学部）「新規サイクリン関連遺伝子の脊髄神経管分化・成長における役割」
笹井紀明

准教授（奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科）

ウイルス・再生医科学研究所

第 12 回公開講演会

開催日：2017 年 7 月 15 日（土）場

所：京都大学百周年時計台記念館 1 階 百周年記念ホール

開会挨拶「生物のデザインを理解して再現する〜発生生物学と幹細胞制御技術〜」「エイズウイルスの過去と現在」

永樂
小柳

−226−

元次（ウイルス・再生医科学研究所

義夫（ウイルス・再生医科学研究所

教授）

教授・副所長）分野主催のセミナー
開催日

講演者・所属

演

題主催分野

2017. 1.12

中島 友紀
（東京医科歯科大学）

骨リモデリングの制御機構

バイオメカニクス

2017. 1.20

成瀬 恵治
（岡山大学大学院 医歯薬学総合研究科 システム生理学）

メカノメディスン：メカノ医工学を駆使した再生医
療・生殖医療への展開

再生増殖制御学2017. 2.10

植松 智
（千葉大学大学院医学研究院粘膜
免疫学・東京大学医科学研究所国際粘膜ワクチン開発研究セン
ター）

急性、慢性放射線腸障害における自然免疫の役割

感染防御

2017. 2.10

奥村 敦
（Associate Research Scientist Centerof Infection and Immunity, Columbia
University Special volunteer at Rocky
Mountain Laboratory, NIAID
Laboratory of Virology）

宿主遺伝子の多様性が可能にしたエボラ出血熱の病
原性と抵抗性のシステム解析

微細構造ウイルス学

2017. 2.10

茶谷 昌宏
（昭和大学歯学部歯科薬理学講座）

骨関連遺伝子改変メダカを駆使した新たな生命科学
研究

再生増殖制御学2017. 3. 3

前田 直良
（北海道大学 薬学研究院 創薬科学研究教育センター バイオ医薬学部門）

成人 T 細胞白血病治療標的としてのマトリセルラー
分子の意義

システムウイルス学

2017. 3. 9

廣井 昇
（アルバート・アインシュタイン医学校）

22q11.2 染色体数変異―統合失調症と自閉スペクトラム症に関与する遺伝子、行動表現型の解体―

増殖制御システム2017. 3.27

間 陽子
（理化学研究所・分子ウイルス学特別研究ユニット）

インシリコおよびナノ技術を駆使した牛白血病ペプ
チドワクチンの開発

霊長類モデル2017. 3.27

張 険峰
（Harbin Veterinary Research Institute,
CAAS, Harbin, China）

Mechanism of Vpr Enhancement of Env expression during
HIV-1 infection of macrophages and dendritic cells

霊長類モデル2017. 4.20

Emiko Urano（Tsukuba Primate Research Center,
National Institutes of Biomedical
Innovation, Health and Nutrition（Current）
HIV Dynamics and Replication
Program, National Cancer Institute）

Resistance Pathways for Potent and Broadly Active HIV-1
Maturation Inhibitors; Insights Into Gag Structure During
Assembly and Maturation

システムウイルス学

2017. 5.17

Taeyoon Kim（Weldon School of Biomedical
Engineering, Purdue University）

Reconstructing the Mechanical Behaviors of Cells in
Silico

バイオメカニクス

2017. 6. 7

宮崎 徹
（東京大学大学院医学系研究科）

血中タンパク質 AIM による生体内異物除去機構を基盤とした新しい疾患治療パラダイム

ウイルス共進化2017. 6.14

長谷川 秀樹（国立感染症研究所）

インフルエンザと次世代ワクチン

がんウイルス2017. 6.23

Noelia Urbán（Investigator Scientist, The Francis
Crick Institute, London, UK）

Ascl1 post-transcriptional regulation in the developing andadult brain

増殖制御システム2017. 6.23

鍔田 武志
（東京医科歯科大学難治疾患研究所）

糖鎖、核酸と B リンパ球応答

免疫制御2017. 6.28

宮下 脩平
（東北大学大学院農学研究科植物病理学分野）

植物ウイルスのもつ社会システムを、実験と数理モ
デリングで覗き見る

システムウイルス学

−227−

開催日
2017. 7. 5

講演者・所属
小林 剛（大阪大学微生物病研究所
ルス免疫分野）

演
ウイ

題

主催分野

分節 2 本鎖 RNA ウイルスにおける遺伝子操作系の確立と展開

RNA ウイルス2017. 7.12

幸谷 愛
（東海大学総合医学研究所医学部）
内科学系血液腫瘍内科造血腫瘍分野

EBV 関連リンパ腫における EBV 感染腫瘍由来エクソ
ソームの役割感染防御2017. 7.14

戸邉 一之
（富山大学医学部第一内科学）

脂肪組織マクロファージによる インスリン感受性の
調節

免疫制御

2017. 7.19

橋口 隆生
（九州大学医学部）

RNA ウイルスの細胞侵入機構と宿主による液性免疫応答

微細構造ウイルス学

2017. 7.24

Saumendra N. Sarkar（University of Pittsburgh Cancer
Institute Hillman Cancer Research,
USA）

Recent progress on OASL study

分子遺伝学

2017. 7.26

松野 啓太
（北海道大学大学院獣医学研究院
微生物学教室）

ダニ媒介性フレボウイルスの多様性と病原性

分子遺伝学

2017. 8. 2

戸田 智久
（Laboratory of Genetics, Salk
Institute for Biological Studies, La
Jolla, USA）
（Fred H. Gage lab）

The role of nuclear structural protein for the maintenanceof neural progenitors

生命科学研究科2017. 9.11

Daniel Sauter（Institute of Molecular Virology, Ulm
University Medical Center, Ulm,
Germany）

Global transcriptome analyses reveal extensive
suppression of antiviral immune responses by the HIV-1
accessory protein Vpu

システムウイルス学

2017. 9.20

山路 剛史
（The Rockefeller University, Thomas
Tuschl lab.）

生殖細胞の発生と腫瘍化抑制に働く新たな mRNA 制
御機構

RNA システム2017. 9.27

宮崎 直幸
（大阪大学

クライオ電子顕微鏡単粒子構造解析法によるウイル
スや蛋白質複合体の近原子分解能構造解析

微細構造ウイルス学

蛋白質研究所）2017. 9.28

Juana Diez
（University Pompeu Fabra,
Barcelona）

A novel translational control mechanism hijacked byviruses that involve RNA structures within coding
sequences

システムウイルス学

2017. 9.28

Andreas Meyerhans（University Pompeu Fabra,
Barcelona）

Virus infection fate regulation: transcriptional dynamics
reveals a critical role of the Xcl1-Xcr1 communication
axis in chronic infections

システムウイルス学

2017. 9.29

Luis G.Morelli（Group Leader, IBioBA CONICETMax Planck Society Partner InstituteBuenos Aires, Argentina）

Collective oscillations in the zebrafish segmentation clock

増殖制御システム2017.10. 3

古寺 哲幸（金沢大学・バイオ AFM 先端研究センター）

高速 AFM による生体分子のビデオ観察

生体膜システム2017.10. 4

竹田 潔（大阪大学大学院医学系研究科・免疫学フロンティア研究センター）

腸管恒常性維持機構の解析

感染防御2017.10. 6

長﨑 慶三（高知大学農林海洋科学部
ウイルス研究室）

ウイルスと宿主は一蓮托生：寛容が支える共存関係

RNA ウイルス

シマカゲノム中の内在性フラビウイルス配列の解析とウイルス媒介能への関与の可能性

システムウイルス学

2017.10.23

水圏

鈴木 康嗣
（Department of virology, Viruses andRNAi unit, Institut Pasteur, France）

−228−

開催日

講演者・所属演

2017.11. 2

Gabriel Nuñez（Department of Pathology andComprehensive Cancer Center,
University of Michigan, Ann Arbor,
Michigan, U.S.A.）

Control of Pathogen Colonization by Host Immunity andthe Microbiota in the Gut

感染防御2017.11. 6

髙松 由基（Institut für Virologie, PhilippsUniversität Marburg, Germany）

エボラウイルスの複製機構の解明 1）ヌクレオカプ
シドの輸送機序、2）VP30 リン酸化の分子機序

微細構造ウイルス学

2017.11. 8

宮田 卓樹（名古屋大学大学院医学系研究科）

脳形成テクトニクスにおける流れと澱み

バイオメカニクス

2017.11.10

Nicolas Chevrier（Institute for Molecular Engineering,
The University of Chicago）

A predictive framework for adjuvant combinatorics
reveals potent anti-cancer vaccines

感染防御2017.11.10

Nathalie Grandvaux（Université de Montréal Research
Chair in Signaling of Viral Infections
and Oncogenesis, Canada）

Study the innate IFN response to Respiratory Syncytial
Virus（RSV）

分子遺伝学

2017.11.14

Alex Compton（National Cancer Institute（NIH/
NCI）・Head）

Evolution-guided enhancement of human antiviral
immunity

システムウイルス学

2017.12. 4

Raul Vizcardo（アメリカ国立衛生研究所国立がん研究所）

Developing the next generation of iPSC cell-based
therapies

再生免疫学2017.12.19

Masayuki Shimojima（National Institute of Infectious
Diseases, Tokyo）

New findings including unpublished data of SFTSV.

分子遺伝学

−229−

題

主催分野

構成員名簿（2018 年 1 月 1 日現在）

◆京都大学ウイルス・再生医科学研究所教職員等◆
所長（兼）：開祐司

副所長（兼）：小

柳

義

夫，河

本

宏

◆京都大学ウイルス・再生医科学研究所諮問会議◆
井上純一郎（東京大学医科学研究所教授）月田早智子（大阪大学大学院生命機能研究科教授）

長

田

重

一（大阪大学免疫学フロンティア研究センター教授）

岩

井

一

宏（京都大学大学院医学研究科教授）

中

部

主

敬（京都大学大学院工学研究科教授）

松

田

道

行（京都大学大学院生命科学研究科教授）

祐司（ウイルス・再生医科学研究所所長）

義夫（ウイルス・再生医科学研究所副所長）

開
小

柳

河

本

宏（ウイルス・再生医科学研究所副所長）◆京都大学ウイルス・再生医科学研究所運営委員会委員◆＜ウイルス感染症・生命科学先端融合的共同研究拠点＞
石野

史

敏（東京医科歯科大学難治疾患研究所所長）

松

浦

善

治（大阪大学微生物病研究所所長）

保

富

康

宏（医薬基盤・健康・栄養研究所 霊長類医科学研究センターセンター長）

井上

純一郎（東京大学医科学研究所教授）

小

柳

義

夫（ウイルス・再生医科学研究所副所長）

朝

長

啓

造（ウイルス・再生医科学研究所教授）

秋

山

芳

展（ウイルス・再生医科学研究所教授）

野

田

岳

志（ウイルス・再生医科学研究所教授）＜再生医学・再生医療の先端融合的共同研究拠点＞

大

隅

典

子（東北大学大学院医学系研究科教授）

坂

口

志

文（大阪大学免疫学フロンティア研究センター特任教授）

妙

中

義

之（国立循環器病研究センター研究開発基盤センターセンター長）

田中

栄（東京大学大学院医学系研究科教授）月田早智子（大阪大学大学院生命機能研究科教授）

長

田

重

一（大阪大学免疫学フロンティア研究センター教授）

西

田

幸

二（大阪大学大学院医学系研究科教授）

岩

井

一

宏（京都大学大学院医学研究科教授）

河

本

田

畑

泰

彦（ウイルス・再生医科学研究所教授）

瀬

原

淳

子（ウイルス・再生医科学研究所教授）戸口田

淳也（ウイルス・再生医科学研究所教授）

近藤宏（ウイルス・再生医科学研究所副所長）

玄（ウイルス・再生医科学研究所教授）−231−

■ウイルス感染研究部門■＜分子遺伝学分野＞
教授：藤田尚志

准教授：加藤博己

研究員：應田涼太

教務補佐員：呉大学院生：山田辰太郎，覃
沙

特定准教授：岡部泰賢
成旭

特定助教：木檜

技術補佐員：木村春奈，吉原智美

周
事務補佐員：小柴里美

舞，羽者家宝，AbuTayeh Ahmed，竹内文彦，李勉，大音泰介，池田宗太郎，脇本受玫，

添威，Horton Amanda Claire，Khalil Jumana A.T，清水翔太，Emralino Francine Lianne，Saikruang Wilaiporn，Dui㶛 Ivana，遥，古座岩範保，島田雄貴，冨永哲明，柳井智行，白坂勇太郎，Huynh Duc

阿部寛登，早田信正，尾田
研究生：鬼澤秀夫

共同研究者：船曳正英＜ウイルス制御分野＞
講師：安永純一佑

助教：志村和也

臨床検査技師：大西知帆

広勇，Mohamed Mohamed Mahgoub Mohamed Ahmed，栗田大輔

研究員：馬

大学院生：樋口悠介，豊田康祐，七條敬文

教務補佐員：刑部麻衣子

派遣職員：目黒智美
共同研究者：前田道之，趙鉄軍＜ RNA ウイルス分野＞
教授：朝長啓造

特定准教授：堀江真行

特定助教：牧野晶子，小松弓子

事務補佐員：若城佳寿美
大学院生：山本祐介，小嶋将平，柳井真瑚，小森園亮，Bea Garcia，酒井まどか，具志堅正興，武知美和，向井八尋，角家洋次
共同研究者：本田知之，平井悠哉＜微細構造ウイルス学分野＞
教授：野田岳志

助教：中野雅博

特定研究員：神道慶子

日本学術振興会

外国人特別研究員：Jamie Lynn Gilmore

大学院生：武長徹，宮本

学部生：藤田陽子

日本学術振興会特別研究員（RPD）：村本裕紀子

技術補佐員：森田裕弥

翔，山形優太朗，田村涼馬，Connor Park

共同研究者：井上浄，杉田征彦，谷交換留学生：Jing shih-Wei

英樹＜がんウイルス分野＞
准教授：酒井博幸，土方誠

助教：柳川伸一

大学院生：赤堀祐一，李宗南，岡村

技術補佐員：石田瞳，宮山陽平，菊田駿一，堀

薫
一樹，李

海仁

＜細胞制御分野＞
教授：杉田昌彦

助教：森田大輔，水谷龍明

大学院生：大内結貴，翠川陽大，嶋燿子，吉岡佑弥，国松友香，世良隼太＜免疫制御分野＞
教授：生田宏一

助教：竹本経緯子，原大学院生：向平妃沙，朱

崇裕，崔

広為

媛博，阿部真也，岡崎史恵，旭共同研究者：谷一靖江，高原和彦，清水研究員：榛葉旭恒拓真，江島亜希，高見大地章＜感染防御分野＞
教授：竹内理

助教：三野享史

助教：植畑拓也

研究員：若林敦子

技術補佐員：長谷川純子
大学院生：中塚賀也，阿部壮岐，Xiaotong Cui，貞廣暁利，夜久愛，吉永正憲，Fabian Hia，赤木宏太朗，山岨大智，岩井紀貴，

道坂沙貴，山田信之輔，Chong Yee Kien，Yang sheng-Fan，市野瀬拓也，共同研究者：増谷弘＜応答調節分野＞
客員教授：河岡義裕

客員准教授：佐藤賢文＜ウイルス免疫分野＞
客員教授：Charles R. M. Bangham−232−

■再生組織構築研究部門■＜細胞機能調節学分野＞
准教授：細川暢子

講師：平芳一法助教：藤本真慈

大学院生：服部德哉，松井優人，于

尚誉，花房

賢，氏家

梓，中川幸大，平田幸大

研修員：法邑賢一＜生体材料学分野＞
教授：田畑泰彦

助教：城潤一郎

特定研究員：吉澤恵子

技術補佐員：高橋香織，床田千穂子
事務補佐員：吉岡奈美
大学院生：田中隆介，成田萌，村田勇樹，許峻睿，穴水美菜，森岡智子，山下幸大，村上隆英，鈴木貴久，

内田雄一郎，金丸麻衣，上本裕介
学部生：大川将志，西薗拓也，今西綾乃
研究員（民間等共同研究員）：井上佳一郎，藤田悠二
研究員（受託研究員）：井田昌孝，吉見智彦，駒田行哉，上村聡，石丸純子，早乙女俊樹，平山奈津実，朝倉光博，阿内康平，

松野久美子，中村耕一郎，水野克秀
研究員（内地研究員）：西東洋一
共同研究者：佐藤貴彦＜再生増殖制御学分野＞
教授：瀬原淳子

助教：飯田敦夫

特定助教：佐藤文規

技術補佐員：黒田信子，岩瀬海里

教務補佐員：荒井宏行

事務補佐員：渡邉祐子

大学院生：栗木麻央，曽我部舞奈，堀新平，王梓，Choi Minyong，田渕麻衣＜再生免疫学分野＞
教授：河本宏

准教授：宮崎正輝

特定研究員：永野誠治，小林由佳

助教：増田喬子

事務補佐員：藤井絵里香

特定助教：趙非常勤研究員：宮崎和子，渡邊

技術補佐員：瀬和敬子

向東，上堀淳二武

派遣職員：（技術補佐員）白数いずみ，野口友里亜（事務補佐員）中宮真梨恵，矢崎理恵
大学院生：長畑洋佑，西村有史，估原

俊

特別研究学生：嘉島相輝

共同研究者 : 縣

保年

＜組織再生応用分野＞
教授：戸口田淳也

准教授：吉富啓之，岡本健（附属病院）

特定助教：金特定拠点助教：Cantas Alev（CiRA）

研究員：玉置さくら

教務補佐員：出口法子（附属病院）

事務補佐員：安田尚代，芳野麻里絵

永輝（附属病院）

特定職員：永田早苗（CiRA）

派遣職員（技術補助）：小山優子，羽田匡孝，植村茉耶，奥村奈央
大学院生：川井俊介，宗圓充，磯部共同研究者：宝田剛志，渡辺＜臓器・器官形成応用分野

悠，山中良裕，鎌倉武史，天ケ瀬凛，前川裕継，湯川愛友

真，水品善之，田中公輔，日野恭介，山本理絵，西尾恵

中村 G ＞

准教授：中村達雄
非常勤講師：茂野啓示，稲田有史，村田宮彦，東高志，堀義生，萩原明於
特定研究員：荒木淳

研修員：町口敏彦，中本裕也

大学院生：豊洋次郎，坂口泰人，村西佑介，上田雄一郎＜臓器・器官形成応用分野
准教授：角昭一郎

非常勤講師：小川知彦，白水泰昌，金宗凱強，楊事務補佐員：矢延聡枝

研究生：金子真弓，畑山敬秀

角G＞

民間等共同研究員：柳井伍一，大薗三千代
大学院生：楊技術補佐員：石田久恵

潤

事務補佐員：上野小寿恵

心妤，Priyadarshini Naskar Canning−233−

＜発生エピゲノム分野
准教授：多田

多田 G ＞

高

研究員：福地恵美

大学院生：勅使河原利香，曹＜発生エピゲノム分野

準権

中馬 G ＞

連携教授：中辻憲夫

准教授：中馬新一郎

特定研究員：細川美穂子

教務補佐員：森部江美子，酒井睦美，刀谷在美
大学院生：林瑛理，中川史之＜胚性幹細胞分野＞
准教授：末盛博文

特定講師：川瀬栄八郎

特定教授：淺田

孝

特定職員：高田圭

特定研究員：山内香織

事務補佐員：廣富ひとみ＜統合生体プロセス分野＞
教授：近藤

玄

准教授：廣田圭司

助教（兼）：渡邊仁美＜生体再建学分野＞
客員教授：坂口志文

特定助教：三上統久

連携研究支援員：松浦眞由美

研究員：大崎一直，木本富子，安田圭子

技術補佐員：山本恵津子＜生体物性学分野＞（欠員中）＜再生医工学分野＞
客員教授：Mohammad R. K. Mofrad■生命システム研究部門■＜生体分子設計学分野＞
教授：開

祐司

助教：三浦重徳，有馬祐介

技術補佐員：杉山弘美
大学院生：桒原

研究員：滝本晶

特定研究員：戸田満秋

事務補佐員：鈴木義子

令，磯部潤，柴沼宏輔＜ナノバイオプロセス分野＞
助教：笠井倫志

研究員：坪井久恵

教務補佐員：小島久美子＜バイオメカニクス分野＞
教授：安達泰治

講師：OKEYO Kennedy Omondi

准教授：井上康博

助教：亀尾佳貴
特定研究員：木村健治，Yann Guyot

教務補佐員：須長純子

大学院生：芦谷遼太郎，安藤悠太，竹田宏典，立尾事務補佐員：平良美智代

樹，仲尾信彦，宮雄貴，石川敬一，小笹正裕，松田淳志，齋梧

玉嶋雄大，木部善清，河野沙紀，佐藤優里佳
学部生：楠瀬彬久，島遼太朗，清水桜子，寺澤良亮，森特別研究学生：金泉，森川健太郎英寛＜発生システム制御分野＞
教授：永樂元次共同研究者：森准教授：大串雅俊

事務補佐員：和穎俊介，奥田覚

特定研究員：瀬戸裕介
大学院生：秋山拓海，神林

企業等共同研究研究員：黒田貴雄
昌

学部生：河嶋照，小林文＜システムウイルス学分野＞
教授：小柳義夫

講師：佐藤佳

研究員：中野雄介

教務補佐員：三沢尚子

大学院生：山田英里，Juárez Guillermo，Soper Andrew，木村出海，今野順介，長岡峻平，山本啓輔
共同研究者：眞弓

慶，関

貴弘

−234−

翼，吉田

慧

等，

＜増殖制御システム分野＞
教授：影山龍一郎

准教授：大塚俊之

助教：小林妙子

学振特別研究員：荒木杏菜，越智翔平
技能補佐員：谷本貴子
大学院生：坂本オフィス・アシスタント：榎泰祐

峻，高木あかり，松宮舞奈，松崎公信，山口優輔，末田梨沙，朴CHAMBERS Jack，SHQIRAT J.M. Mohammed，大木圭佑，木下晃共同研究者：今吉研究員：楯谷智子

教務補佐員：小林久美子，前田勇樹，岩本由美子，倉橋むつみ

事務補佐員：澤田英里

進，貝瀬特定助教：下條博美

文惠，

研究生：MAVUK Özgün

格，磯村彰宏，山田真弓＜生体情報分野＞（欠員中）＜ RNA システム分野＞
教授：大野睦人

助教：北畠真，谷口一郎研究員：竹岩俊彦，町谷充洋，堀川航，浜島りな

大学院生：川本崇仁＜生体膜システム分野＞
教授：秋山芳展

准教授：森

技術補佐員：佐野美智代

博幸

助教：檜作洋平

技能補佐員：伊藤特定研究員：石井英治

研究員：大門康志

淳

大学院生：宮﨑亮次，吉谷亘平，田中勇真，三宅拓也，宇部滉一，本名彩正，渡邊哲朗＜組織恒常性システム分野＞
教授：豊島文子

助教：小田裕香子

大学院生：一條

特定研究員：石橋理基

技術補佐員：太田陽子

遼，上月智司，岡田拓也，松山奈央，久保嘉一，阿部浩太，廣田紗奈，森美樹＜発がん機構分野＞
教授：米原伸＜情報制御学分野＞
客員教授：松岡雅雄■附属感染症モデル研究センター■
センター長（兼）：朝長啓造＜霊長類モデル分野＞
准教授：三浦智行

研究員：姫野オフィス・アシスタント：鳥居也紗

愛技術補佐員：松浦嘉奈子
派遣職員：菊川美奈子

大学院生：YALÇIN PISIL，山浦瑞樹，李佳霖

共同研究者：志田壽利＜ウイルス感染症モデル分野＞
教授：明里宏文特定研究員：関技術補佐員：辻薫，Tan Wei Keat

洋平

鷲崎彩夏

教務補佐員：村田めぐみ＜ウイルス共進化分野＞
准教授：宮沢孝幸

教務補佐員：金村優香

大学院生：宮穂里江，橋本

技術補佐員：正玄裕子

暁，小出りえ，谷利爵公，北尾晃一

共同研究者：坂口翔一，下出紗弓，平野丈夫 , 司

悠真

技術専門職員：宮地

技術職員：阪脇廣美，水田量太

均，小中（北野）さつき■附属再生実験動物施設■
教授・施設長（兼）：近藤玄

准教授・副施設長（兼）：角昭一郎−235−

准教授（兼）：廣田圭司

助教：渡邊仁美

技術専門職員：出口央士

技術職員：渋谷

技能補佐員：竹明フサ，向

一哲，竹内

新

謙一，柴山

翔，俣野真帆，教務補佐員：竹田理恵

宏，川北美奈子，高溝一郎，吉田保子，藤堂詩子，鷲尾朱音，穴田祐子，佐治佑沙，

厚子

研究支援推進員：古卿智英，永井智美，佐々木勉，吉田美保，富士原達美
事務補佐員：北澤志津江

派遣職員：西山尚之，片山龍一■非常勤講師■
松野

啓太

長崎

慶三

小林

剛

橋口

隆生

宮崎

直幸

長谷川秀樹

鍔田

武志

竹田

潔

幸谷

愛

金田

安史

青木伊知男

中村

雅也

國枝

武和

河野

史倫

中村

和弘

渡部

良広

稲田

有史

茂野

啓示

堀

義生

萩原

明於

村田

宮彦

東

高志

小川

知彦

白水

泰昌

金宗

潤

仙石慎太郎

竹尾

透

坂口

教子

田中

淳

近藤

淳

須藤

亮

中島

友紀

芳賀

永

宮田

宮下

修平

古寺

哲幸

宮崎

徹

卓樹

■事務部■
事務長：小林英治

総務掛長：服部和枝

教務補佐員：釆女久実子

主任：原彰子，瀬尾健太郎

派遣職員：岩見直美，竹島愛美

労務補佐員：稲垣きよみ−236−

Annual Reportof the Institute for Frontier Life and Medical Sciences,
Kyoto University
Vol.2 20172018 年 9 月 25 日

発行

京都大学ウイルス・再生医科学研究所

Institute for Frontier Life and Medical Sciences
Kyoto University