平成 25 年度

セルイノベーション公開シンポジウム

次世代シーケンス
解析技術の超微量化と創薬・医療分野への応用に向けてAbstract2014.1.28

日程
時間
会場

Innovative Cell Biology by Innovative Technology

主催

平成 26 年 1 月 28 日（火）10:00 〜 18:00

コクヨホール（東京都港区港南 1-8-35）
文部科学省

革新的細胞解析研究プログラム（セルイノベーション）

平成 25 年度

セルイノベーション公開シンポジウム

プログラムディレクター挨拶

Program

分子レベルで生物や生命現象の理解を目指す分子生物学が 20 世紀半ばに本格的に始動するに従い、生命科学は飛躍的に進化し、さらに生命現象の可視化や計測・解析技術の発展とともに著しい進歩を遂げています。近年、ヒトゲノムの解読終了に加えて、超大量のゲノム関連情報の産出を可能にする次世代シーケン

10:00-10:05

開会挨拶

10:05-10:15

文部科学省セルイノベーション概要説明

サー（NGS）が登場し、バイオ関連分析機器の高度化やイメージング技術の進歩と文部科学省

榊 佳之（プログラムディレクター ）相俟って、生命情報に関する膨大な基盤データが創出され、体系的な保管・整備

座長：山本がなされています。これら大量の生命情報をデータベース化し、情報生物学の解析手法で処理・定量化して複雑な生命現象の理解を目指すオミックス研究が全世界で展開されており、生命科学の潮流は従来の「仮説検証型」アプローチから大量の生命情報から生命の法則を導き出す「データ駆動型」アプローチへと大きくシフトしています。

10:15-10:45

ログラム（セルイノベーション）」を開始しました。このプログラムでは基盤整備の中核を担う 2 つの拠点として、各種の NGS を導入して種々のアプリケーションを整備した「シーケンス拠点」と超大量のシーケンスデータを処理するサーバーと様々な解析手法と解析パイプラインの整備・開発を行う「データ解析拠点」を構築しています。これら拠点を最大限に活用し、多様かつ大量のデータを細胞機能の解明に結びつける革新的な「先導研究」を実施しています。

次世代シーケンサー拠点整備および運営

近藤直人（理化学研究所）

10:45-11:15

データ解析拠点の構築と情報研究開発

11:15-11:45

初期発生における雌雄染色体コリオグラフィーについての革新的研究

このような状況の下、文部科学省では革新的技術を用いた研究を促進し、生命現象の理解を深めることを目的として、平成 21 年度より「革新的細胞解析研究プ

11:45-12:15
12:15-13:20

池尾一穂（国立遺伝学研究所）

白髭克彦（東京大学）

細胞比率制御ネットワークと細胞ヘブ学習則の解明

上田泰己（理化学研究所）
休憩（昼食）

このプログラムでは、イメージングの高度化技術や単一細胞あるいは超微量サ
ンプルでのシーケンス技術を開発して有効活用するとともに、生命現象や病態の理解を目指す先導研究として、発生・分化やがん、難治性疾患に焦点をあてています。膨大なデータ産出能力をもつ NGS を活用して、受精卵やがん、難病患者由来の細胞について、ゲノム関連情報を網羅的に解析し、イメージング解析や細胞生物学、分子生物学的手法を組み入れることで、発生・分化や疾患の発症メカニ

座長：菅野純夫（東京大学）

13:20-13:50
13:50-14:20

プログラムが最終年度を迎える今年度の公開シンポジウムでは、これまで築き

14:20-14:50

上げた両拠点の基盤整備状況と革新的な先端計測技術の開発ならびに生命現象や病因メカニズムの解明を目指す先導研究の全課題について、講演並びにポスター発表でご紹介して総括いたします。本シンポジウムを通じて、セルイノベーション
で実施した革新的な技術開発や最先端の細胞解析研究がもたらす医学・生物学の進展や将来的な展望について、皆様方のご理解を深めるための一助となれば幸甚に存じます。
平成 26 年 1 月

細胞がん化シグナルネットワークの統合システム解析

松田道行（京都大学）

次世代シーケンサーを活用した前立腺がんと乳がんの細胞制御システム機構の解明

井上 聡（東京大学）

ズムの解明につながる研究成果が数多く出されています。これら研究成果のさらなる進展により、創薬や医療分野への波及効果が期待されます。

雅（沖縄科学技術大学院大学）

神経細胞機能に着目した、ミトコンドリア呼吸鎖異常を起こす
遺伝子変異の系統的な探索

岡崎康司（埼玉医科大学）
14:50-15:20
15:20-16:20

網羅的スプライシング暗号解析に基づく RNA 病の解明と治療技術の探索

萩原正敏（京都大学）
ポスター発表・休憩

座長：榊

16:20-16:50

佳之（豊橋技術科学大学）

細胞解析研究革新のための高性能エピゲノムシーケンス技術の開発

伊藤隆司（東京大学）

16:50-17:20

単一細胞由来 mRNA の網羅的定量分析用前処理技術の開発

革新的細胞解析研究プログラム（セルイノベーション）
プログラムディレクター

17:20-17:50

細胞個別的シーケンス解析のための光学的サンプリング技術の開発（豊橋技術科学大学

17:50-18:00

榊佳之

学長 / 理化学研究所

特任顧問）

神原秀記（日立製作所中央研究所）

宮脇敦史（理化学研究所）

閉会挨拶

山本 雅（プログラムオフィサー ）平成 25 年度

セルイノベーション公開シンポジウム

プログラムディレクター挨拶

Program

分子レベルで生物や生命現象の理解を目指す分子生物学が 20 世紀半ばに本格的に始動するに従い、生命科学は飛躍的に進化し、さらに生命現象の可視化や計測・解析技術の発展とともに著しい進歩を遂げています。近年、ヒトゲノムの解読終了に加えて、超大量のゲノム関連情報の産出を可能にする次世代シーケン

10:00-10:05

開会挨拶

10:05-10:15

文部科学省セルイノベーション概要説明

サー（NGS）が登場し、バイオ関連分析機器の高度化やイメージング技術の進歩と文部科学省

榊 佳之（プログラムディレクター ）相俟って、生命情報に関する膨大な基盤データが創出され、体系的な保管・整備

座長：山本がなされています。これら大量の生命情報をデータベース化し、情報生物学の解析手法で処理・定量化して複雑な生命現象の理解を目指すオミックス研究が全世界で展開されており、生命科学の潮流は従来の「仮説検証型」アプローチから大量の生命情報から生命の法則を導き出す「データ駆動型」アプローチへと大きくシフトしています。

10:15-10:45

ログラム（セルイノベーション）」を開始しました。このプログラムでは基盤整備の中核を担う 2 つの拠点として、各種の NGS を導入して種々のアプリケーションを整備した「シーケンス拠点」と超大量のシーケンスデータを処理するサーバーと様々な解析手法と解析パイプラインの整備・開発を行う「データ解析拠点」を構築しています。これら拠点を最大限に活用し、多様かつ大量のデータを細胞機能の解明に結びつける革新的な「先導研究」を実施しています。

次世代シーケンサー拠点整備および運営

近藤直人（理化学研究所）

10:45-11:15

データ解析拠点の構築と情報研究開発

11:15-11:45

初期発生における雌雄染色体コリオグラフィーについての革新的研究

このような状況の下、文部科学省では革新的技術を用いた研究を促進し、生命現象の理解を深めることを目的として、平成 21 年度より「革新的細胞解析研究プ

11:45-12:15
12:15-13:20

池尾一穂（国立遺伝学研究所）

白髭克彦（東京大学）

細胞比率制御ネットワークと細胞ヘブ学習則の解明

上田泰己（理化学研究所）
休憩（昼食）

このプログラムでは、イメージングの高度化技術や単一細胞あるいは超微量サ
ンプルでのシーケンス技術を開発して有効活用するとともに、生命現象や病態の理解を目指す先導研究として、発生・分化やがん、難治性疾患に焦点をあてています。膨大なデータ産出能力をもつ NGS を活用して、受精卵やがん、難病患者由来の細胞について、ゲノム関連情報を網羅的に解析し、イメージング解析や細胞生物学、分子生物学的手法を組み入れることで、発生・分化や疾患の発症メカニ

座長：菅野純夫（東京大学）

13:20-13:50
13:50-14:20

プログラムが最終年度を迎える今年度の公開シンポジウムでは、これまで築き

14:20-14:50

上げた両拠点の基盤整備状況と革新的な先端計測技術の開発ならびに生命現象や病因メカニズムの解明を目指す先導研究の全課題について、講演並びにポスター発表でご紹介して総括いたします。本シンポジウムを通じて、セルイノベーション
で実施した革新的な技術開発や最先端の細胞解析研究がもたらす医学・生物学の進展や将来的な展望について、皆様方のご理解を深めるための一助となれば幸甚に存じます。
平成 26 年 1 月

細胞がん化シグナルネットワークの統合システム解析

松田道行（京都大学）

次世代シーケンサーを活用した前立腺がんと乳がんの細胞制御システム機構の解明

井上 聡（東京大学）

ズムの解明につながる研究成果が数多く出されています。これら研究成果のさらなる進展により、創薬や医療分野への波及効果が期待されます。

雅（沖縄科学技術大学院大学）

神経細胞機能に着目した、ミトコンドリア呼吸鎖異常を起こす
遺伝子変異の系統的な探索

岡崎康司（埼玉医科大学）
14:50-15:20
15:20-16:20

網羅的スプライシング暗号解析に基づく RNA 病の解明と治療技術の探索

萩原正敏（京都大学）
ポスター発表・休憩

座長：榊

16:20-16:50

佳之（豊橋技術科学大学）

細胞解析研究革新のための高性能エピゲノムシーケンス技術の開発

伊藤隆司（東京大学）

16:50-17:20

単一細胞由来 mRNA の網羅的定量分析用前処理技術の開発

革新的細胞解析研究プログラム（セルイノベーション）
プログラムディレクター

17:20-17:50

細胞個別的シーケンス解析のための光学的サンプリング技術の開発（豊橋技術科学大学

17:50-18:00

榊佳之

学長 / 理化学研究所

特任顧問）

神原秀記（日立製作所中央研究所）

宮脇敦史（理化学研究所）

閉会挨拶

山本 雅（プログラムオフィサー ）次世代シーケンサー拠点整備および運営

理化学研究所近藤

データ解析拠点の構築と情報研究開発
直人

ライフサイエンス技術基盤研究センター

情報システム研究機構

池尾一穂

国立遺伝学研究所

革新的細胞解析研究プログラム（セルイノベーション）

先導研究からはエピゲノム解析、遺伝子発現解析、データ解析拠点では、ゲノム情報研究のために、多解析結果の表示・ダウンロードを Web ブラウザからは、次世代シーケンサーを駆使して、これまでなしえな

ゲノムシーケンスなど、多岐にわたる解析の依頼をいた様かつ大量の次世代シーケンサー（NGS）データに対応

一貫して行うことが可能な NGS 解析システム Maser

かった大規模かつ多面的なゲノム解析を行い、細胞のだき、次世代シーケンサー解析のためのサンプルの前処した解析環境の開発や基盤整備を行うとともに、新規技仕組みを解明することを目指して、H21 年度から開始さ

理、ライブラリ作製、後処理について、さまざまな経験

術開発およびゲノムデータ解析等の研究活動を進めてき（Management and Analysis System for Enormous Reads）の開発を行い現在公開中です（http://cell-innovation.nig.

れました。今日では次世代シーケンサーの導入によってました。主な活動内容としては、解析プラットフォーム

ac.jp/）。

低コスト、短時間で、大規模かつ大量のシーケンス結をつむことができました。なかでも、微量サンプルからのライブラリ作製や、MeDIP-seq など市販キットがな

果を得ることができるようになりました。しかし、次世いプロトコールへの対応などにより、実際の研究現場にム情報理解のための技術としてパノラミックセルデータ

利用可能な解析メニューについては NGS 解析パイプの構築ならびに解析メニューの整備、新たな大規模ゲノ代シーケンサーのシーケンスプロトコールは、確立はし必要とされている解析に対する、さまざまなノウハウをベースの研究開発を進めてきました。また、この経験をラインとして現在までに整備した中から本プロジェクトていますが、完成することはなく、それぞれの研究テー蓄積してきました。シーケンス拠点からは、理研オリジ

生かして、開発した様々なパイプラインを中心に、先導の先導研究機関・関係協力機関への解析支援においてマに合わせてさらなる工夫が必要な面も多く、様々な経研究機関や協力研究機関への支援、プロジェクト外に向実績のあるトランスクリプトーム解析、リシーケンシン

けた NGS 関連情報の発信に努めてきました。

グ解析、メチレーション解析、クロマチン解析、メタゲ

験やノウハウを蓄積する必要があります。また、高価なナルの CAGE 解析や試作的なプロトコールのみ存在した
directional RNA-seq 解析を改良し、ライブラリ作製を実シーケンサーを高価なキットを使用して、恒常的に使用現するなど、理研ならではの解析サービスを実施してきすることも容易ではありません。

ました。

ノム解析、de novo ゲノムシーケンシング解析、CAGE

解析プラットフォームの開発では、利用者が、自分解析等を中心に約 300 本を一般公開中です。

のデータを登録、解析処理の実行・処理過程の閲覧、さらに、先導研究が自らシーケンス拠点での解析状況を確認することができる LIMS（LS-Archive）を整備し、理研ライフサイエンス技術基盤研究センターは、セルイノベーションプログラムのシーケンス拠点として、先導研究の多様な解析の依頼に応えるために、H21 年度よ利便性を図りました。LS-Archive はサンプルやデータのり Illumina 社 GAIIx から HiSeq2500 まで、Roche 社 454

トレーサビリティを保ちつつ、サンプル種や解析の状況

FLX Titanium から FLX+、Helicos 社 HeliScope など、が先導研究外には見えないなど、保守性にも優れていま

さまざまな特徴を持つ多種多様なシーケンサーをセットす。また H22 年には遺伝子解析基盤として日本で初めてアップし、解析サービスに提供しました。また、シーケ

品質マネージメントシステム ISO9001 を取得しました。

ンサーは随時バージョンアップをおこない、常に最新型

今回のシンポジウムでは、このようなシーケンス拠点にアップデートし、整備してきました。また H24 年度にのこれまでの取り組みと、今後の日本のライフサイエン

は Life Technologies 社 Ion Proton を配備するなど、最新

スの基礎体力向上に貢献していくための解析基盤として型のシーケンサーをサービスに提供しています。

の取り組みを紹介します。

● Profile

有機化学の学位取得後、製薬会社の研究所で活性物質の探索研究に従事。その後、分析機器会社にて、低分子化合物定量法の開発を行う。外資系分析機器メーカーに転職後、マーケティングマネージャーとして、Bioanalyzer
等バイオ機器のアジア市場への導入を行う。その手腕を買われ、イルミナ日本法人にマーケティングマネー
ジャーとして迎えられる。入社 8 ヶ月後、突然の同社社長退陣を受け、代表取締役を務めることになる。代表を5 年間務めた後、2011 年 12 月退社。2012 年 1 月から理研にてシーケンス拠点の拠点管理業務を担当する。

2● Profile1992 年、国立遺伝学研究所 助手。
2003 年、国立遺伝学研究所 助教授。
2008 年、国立遺伝学研究所 准教授（現在に至る）。
専門分野：分子進化学および比較ゲノム3

次世代シーケンサー拠点整備および運営

理化学研究所近藤

データ解析拠点の構築と情報研究開発
直人

ライフサイエンス技術基盤研究センター

情報システム研究機構

池尾一穂

国立遺伝学研究所

革新的細胞解析研究プログラム（セルイノベーション）

先導研究からはエピゲノム解析、遺伝子発現解析、データ解析拠点では、ゲノム情報研究のために、多解析結果の表示・ダウンロードを Web ブラウザからは、次世代シーケンサーを駆使して、これまでなしえな

ゲノムシーケンスなど、多岐にわたる解析の依頼をいた様かつ大量の次世代シーケンサー（NGS）データに対応

一貫して行うことが可能な NGS 解析システム Maser

かった大規模かつ多面的なゲノム解析を行い、細胞のだき、次世代シーケンサー解析のためのサンプルの前処した解析環境の開発や基盤整備を行うとともに、新規技仕組みを解明することを目指して、H21 年度から開始さ

理、ライブラリ作製、後処理について、さまざまな経験

術開発およびゲノムデータ解析等の研究活動を進めてき（Management and Analysis System for Enormous Reads）の開発を行い現在公開中です（http://cell-innovation.nig.

れました。今日では次世代シーケンサーの導入によってました。主な活動内容としては、解析プラットフォーム

ac.jp/）。

低コスト、短時間で、大規模かつ大量のシーケンス結をつむことができました。なかでも、微量サンプルからのライブラリ作製や、MeDIP-seq など市販キットがな

果を得ることができるようになりました。しかし、次世いプロトコールへの対応などにより、実際の研究現場にム情報理解のための技術としてパノラミックセルデータ

利用可能な解析メニューについては NGS 解析パイプの構築ならびに解析メニューの整備、新たな大規模ゲノ代シーケンサーのシーケンスプロトコールは、確立はし必要とされている解析に対する、さまざまなノウハウをベースの研究開発を進めてきました。また、この経験をラインとして現在までに整備した中から本プロジェクトていますが、完成することはなく、それぞれの研究テー蓄積してきました。シーケンス拠点からは、理研オリジ

生かして、開発した様々なパイプラインを中心に、先導の先導研究機関・関係協力機関への解析支援においてマに合わせてさらなる工夫が必要な面も多く、様々な経研究機関や協力研究機関への支援、プロジェクト外に向実績のあるトランスクリプトーム解析、リシーケンシン

けた NGS 関連情報の発信に努めてきました。

グ解析、メチレーション解析、クロマチン解析、メタゲ

験やノウハウを蓄積する必要があります。また、高価なナルの CAGE 解析や試作的なプロトコールのみ存在した
directional RNA-seq 解析を改良し、ライブラリ作製を実シーケンサーを高価なキットを使用して、恒常的に使用現するなど、理研ならではの解析サービスを実施してきすることも容易ではありません。

ました。

ノム解析、de novo ゲノムシーケンシング解析、CAGE

解析プラットフォームの開発では、利用者が、自分解析等を中心に約 300 本を一般公開中です。

のデータを登録、解析処理の実行・処理過程の閲覧、さらに、先導研究が自らシーケンス拠点での解析状況を確認することができる LIMS（LS-Archive）を整備し、理研ライフサイエンス技術基盤研究センターは、セルイノベーションプログラムのシーケンス拠点として、先導研究の多様な解析の依頼に応えるために、H21 年度よ利便性を図りました。LS-Archive はサンプルやデータのり Illumina 社 GAIIx から HiSeq2500 まで、Roche 社 454

トレーサビリティを保ちつつ、サンプル種や解析の状況

FLX Titanium から FLX+、Helicos 社 HeliScope など、が先導研究外には見えないなど、保守性にも優れていま

さまざまな特徴を持つ多種多様なシーケンサーをセットす。また H22 年には遺伝子解析基盤として日本で初めてアップし、解析サービスに提供しました。また、シーケ

品質マネージメントシステム ISO9001 を取得しました。

ンサーは随時バージョンアップをおこない、常に最新型

今回のシンポジウムでは、このようなシーケンス拠点にアップデートし、整備してきました。また H24 年度にのこれまでの取り組みと、今後の日本のライフサイエン

は Life Technologies 社 Ion Proton を配備するなど、最新

スの基礎体力向上に貢献していくための解析基盤として型のシーケンサーをサービスに提供しています。

の取り組みを紹介します。

● Profile

有機化学の学位取得後、製薬会社の研究所で活性物質の探索研究に従事。その後、分析機器会社にて、低分子化合物定量法の開発を行う。外資系分析機器メーカーに転職後、マーケティングマネージャーとして、Bioanalyzer
等バイオ機器のアジア市場への導入を行う。その手腕を買われ、イルミナ日本法人にマーケティングマネー
ジャーとして迎えられる。入社 8 ヶ月後、突然の同社社長退陣を受け、代表取締役を務めることになる。代表を5 年間務めた後、2011 年 12 月退社。2012 年 1 月から理研にてシーケンス拠点の拠点管理業務を担当する。

2● Profile1992 年、国立遺伝学研究所 助手。
2003 年、国立遺伝学研究所 助教授。
2008 年、国立遺伝学研究所 准教授（現在に至る）。
専門分野：分子進化学および比較ゲノム3

初期発生における
雌雄染色体コリオグラフィーについての
革新的研究
東京大学

白髭

細胞比率制御ネットワークと細胞ヘブ学習則の解明
上田

克彦

泰己

東京大学 大学院医学系研究科
理化学研究所 生命システム研究センター

エピゲノム疾患研究センター

哺乳類は受精直後に卵子と精子のゲノムがそれぞれ析を元に作成したデータベースからは精子が正常な発生

発生・再生現象の過程では、一種類の細胞から複数

胞マーカーの同定に成功しました。この原理を応用し、再構築され発生プログラムが開始します。この過程は個のための転写プログラムに必須の役割を果たしているこ

種類の細胞種が適切な比率で生成される必要がありま

ES 細胞からの ES マウス個体の作出効率を向上させるな体形成においてきわめて重要であるが解析材料の大量とが明らかになった。シンポジウムではヒストンバリア

す。しかしながら細胞比率の制御がどのような細胞間のど、従来の発生工学的手法を高速化・簡便化する次世調整が困難なことからブラックボックスであった。我々

ントの解析の結果明らかとなった精子、卵子クロマチン

遺伝子ネットワークで達成されているのか、その設計原

代型手法の開発を目指しています。また、2）マウス ES

は手作業にて、140,000 個以上の高品質マウス卵を採取の構造も併せて紹介し、従来考えられていた以上にダイ理は解明されていません。また、同現象の過程におい細胞から分化させた様々な細胞種において、発現ゆらぎし、正常発生と単為発生における遺伝子発現を網羅的

ナミックな受精段階での雌雄染色体の動態について示して、細胞内の速くて微小な遺伝子発現変動（ゆらぎ）が、がクロマチン状態へと書き込まれていくダイナミクスを、かつ高解像度に明らかにした。その結果、新たに 5,364

たい。

安定で顕著な細胞のクロマチン状態の差へと移り変わる

プロモーター部位への競合やメチル化状態などと関連づ個の新規転写産物を同定すると共に、正常な発生プログ

本研究での解析データは、東京大学ヒトゲノム解析と考えられていますが、その変換のダイナミクスは、包けながら調べることで理解するとともに、転写へのポジ

ラム開始の鍵となる約 800 個の遺伝子群を特定した。従センターのスーパーコンピュータ上でデータベースと括的・定量的には理解されていません。本課題では、1）

ティブフィードバック機構および随伴する双安定性を定来、発生開始段階の転写プログラムは卵があくまで主役して整備され、広く世界中の研究者に公開されている

マウス初期胚発生の全遺伝子発現の細胞系譜を構築し、量的に解析することで、細胞のヘブ学習則の設計原理をであり、卵が転写制御ネットワークを巧みに操り発生を。
（http://dbtmee.hgc.jp/）

促進する能力を備えていると考えられてきたが、転写解解析の結果明らかとなった初期胚発生の各ステージの転写ネットワーク

各ステージでの一細胞レベルの遺伝子発現を新規のゆ。同時に、学習則
解明することを目指しました（図 1 右）らぎ摂動論を用いて解析することで細胞間の遺伝子ネッの数理モデル構築を行い、エピジェネティクスの学習則

トワークをあぶり出し、細胞比率制御の設計原理の解理論を完成させつつあります。私たちは、この 2 つの設。一例として、高精度の 1 細胞
明を進めました（図 1 左）RNA seq 法（Quartz Seq）を開発し、8 細胞期胚や ES 細計原理の解明を通して、発生・再生現象の基礎をなす概胞の 1 細胞シーケンスデータなどから、初期胚の内外細現状と課題についてご報告します。

念の構築を目指しております。本シンポジウムではその図 1 本課題で解明を目指す発生・再生システムの設計原理
一種類の細胞から複数種類の細胞種が適切な比率で生成される細胞比率制御の設計原理（左）と、細胞が分化の過程において自らの状態を記憶する細胞の学習則の設計原理（右）を解明することを試みました。

● Profile1988 年、東京大学教養学部基礎科学科卒業。
1994 年、大阪大学医科学研究科医科学博士課程修了。
1995 年、奈良先端科学技術大学バイオサイエンス研究科、助手。
2001 年より理化学研究所 ゲノム科学総合解析センター上級研究員。
2004 年、東京工業大学 大学院バイオ研究基盤支援総合センター 准教授を経て、2007 年、大学院バイオ研究基盤支援総合センター 教授就任。
2010 年、東京大学分子細胞生物学研究所 教授就任、現在に至る。
2003 年、第 1 回日本分子生物学会・三菱化学奨励賞、2008 年、第 10 回 NAIST 学術賞
2009 年、第 5 回日本学術振興会賞、2010 年、平成 22 年度文部科学大臣表彰受賞。
代表研究分野は基礎ゲノム科学、ゲノム生物学。

4● Profile2000 年、東京大学医学部卒業。
2004 年、医学系研究科博士課程修了。在学中の 1997 年からソニーコンピューターサイエンス研究所で研究アシ
スタントとして細胞シミュレーションの開発に携わる。1999 年より山之内製薬株式会社（現アステラス製薬株式会社）で体内時計の研究に取り組み、2003 年より独立行政法人理化学研究所システムバイオロジー研究チーム・
チームリーダーに就任。同研究所機能ゲノミクスユニット・ユニットリーダー、大阪大学理学部招聘教授、徳島大学客員教授などを兼務。2011 年から独立行政法人理化学研究所生命システム研究センターのグループディレ
クター、2013 年より東京大学医学系研究科教授。
、東京テクノフォーラム 21・ゴールドメダル（2005 年）、
主な受賞歴は日本イノベーター大賞・優秀賞（2004 年）、塚原仲晃記念賞（2012 年）など。専門はシステム生物学で、体内時文部科学大臣表彰若手研究者賞（2006 年）
計などをテーマに生命の時間・空間・情報の内的な表現の解明に取り組む。

5

初期発生における
雌雄染色体コリオグラフィーについての
革新的研究
東京大学

白髭

細胞比率制御ネットワークと細胞ヘブ学習則の解明
上田

克彦

泰己

東京大学 大学院医学系研究科
理化学研究所 生命システム研究センター

エピゲノム疾患研究センター

哺乳類は受精直後に卵子と精子のゲノムがそれぞれ析を元に作成したデータベースからは精子が正常な発生

発生・再生現象の過程では、一種類の細胞から複数

胞マーカーの同定に成功しました。この原理を応用し、再構築され発生プログラムが開始します。この過程は個のための転写プログラムに必須の役割を果たしているこ

種類の細胞種が適切な比率で生成される必要がありま

ES 細胞からの ES マウス個体の作出効率を向上させるな体形成においてきわめて重要であるが解析材料の大量とが明らかになった。シンポジウムではヒストンバリア

す。しかしながら細胞比率の制御がどのような細胞間のど、従来の発生工学的手法を高速化・簡便化する次世調整が困難なことからブラックボックスであった。我々

ントの解析の結果明らかとなった精子、卵子クロマチン

遺伝子ネットワークで達成されているのか、その設計原

代型手法の開発を目指しています。また、2）マウス ES

は手作業にて、140,000 個以上の高品質マウス卵を採取の構造も併せて紹介し、従来考えられていた以上にダイ理は解明されていません。また、同現象の過程におい細胞から分化させた様々な細胞種において、発現ゆらぎし、正常発生と単為発生における遺伝子発現を網羅的

ナミックな受精段階での雌雄染色体の動態について示して、細胞内の速くて微小な遺伝子発現変動（ゆらぎ）が、がクロマチン状態へと書き込まれていくダイナミクスを、かつ高解像度に明らかにした。その結果、新たに 5,364

たい。

安定で顕著な細胞のクロマチン状態の差へと移り変わる

プロモーター部位への競合やメチル化状態などと関連づ個の新規転写産物を同定すると共に、正常な発生プログ

本研究での解析データは、東京大学ヒトゲノム解析と考えられていますが、その変換のダイナミクスは、包けながら調べることで理解するとともに、転写へのポジ

ラム開始の鍵となる約 800 個の遺伝子群を特定した。従センターのスーパーコンピュータ上でデータベースと括的・定量的には理解されていません。本課題では、1）

ティブフィードバック機構および随伴する双安定性を定来、発生開始段階の転写プログラムは卵があくまで主役して整備され、広く世界中の研究者に公開されている

マウス初期胚発生の全遺伝子発現の細胞系譜を構築し、量的に解析することで、細胞のヘブ学習則の設計原理をであり、卵が転写制御ネットワークを巧みに操り発生を。
（http://dbtmee.hgc.jp/）

促進する能力を備えていると考えられてきたが、転写解解析の結果明らかとなった初期胚発生の各ステージの転写ネットワーク

各ステージでの一細胞レベルの遺伝子発現を新規のゆ。同時に、学習則
解明することを目指しました（図 1 右）らぎ摂動論を用いて解析することで細胞間の遺伝子ネッの数理モデル構築を行い、エピジェネティクスの学習則

トワークをあぶり出し、細胞比率制御の設計原理の解理論を完成させつつあります。私たちは、この 2 つの設。一例として、高精度の 1 細胞
明を進めました（図 1 左）RNA seq 法（Quartz Seq）を開発し、8 細胞期胚や ES 細計原理の解明を通して、発生・再生現象の基礎をなす概胞の 1 細胞シーケンスデータなどから、初期胚の内外細現状と課題についてご報告します。

念の構築を目指しております。本シンポジウムではその図 1 本課題で解明を目指す発生・再生システムの設計原理
一種類の細胞から複数種類の細胞種が適切な比率で生成される細胞比率制御の設計原理（左）と、細胞が分化の過程において自らの状態を記憶する細胞の学習則の設計原理（右）を解明することを試みました。

● Profile1988 年、東京大学教養学部基礎科学科卒業。
1994 年、大阪大学医科学研究科医科学博士課程修了。
1995 年、奈良先端科学技術大学バイオサイエンス研究科、助手。
2001 年より理化学研究所 ゲノム科学総合解析センター上級研究員。
2004 年、東京工業大学 大学院バイオ研究基盤支援総合センター 准教授を経て、2007 年、大学院バイオ研究基盤支援総合センター 教授就任。
2010 年、東京大学分子細胞生物学研究所 教授就任、現在に至る。
2003 年、第 1 回日本分子生物学会・三菱化学奨励賞、2008 年、第 10 回 NAIST 学術賞
2009 年、第 5 回日本学術振興会賞、2010 年、平成 22 年度文部科学大臣表彰受賞。
代表研究分野は基礎ゲノム科学、ゲノム生物学。

4● Profile2000 年、東京大学医学部卒業。
2004 年、医学系研究科博士課程修了。在学中の 1997 年からソニーコンピューターサイエンス研究所で研究アシ
スタントとして細胞シミュレーションの開発に携わる。1999 年より山之内製薬株式会社（現アステラス製薬株式会社）で体内時計の研究に取り組み、2003 年より独立行政法人理化学研究所システムバイオロジー研究チーム・
チームリーダーに就任。同研究所機能ゲノミクスユニット・ユニットリーダー、大阪大学理学部招聘教授、徳島大学客員教授などを兼務。2011 年から独立行政法人理化学研究所生命システム研究センターのグループディレ
クター、2013 年より東京大学医学系研究科教授。
、東京テクノフォーラム 21・ゴールドメダル（2005 年）、
主な受賞歴は日本イノベーター大賞・優秀賞（2004 年）、塚原仲晃記念賞（2012 年）など。専門はシステム生物学で、体内時文部科学大臣表彰若手研究者賞（2006 年）
計などをテーマに生命の時間・空間・情報の内的な表現の解明に取り組む。

5細胞がん化シグナルネットワークの統合システム解析京都大学

松田次世代シーケンサーを活用した
前立腺がんと乳がんの細胞制御システム機構の解明

道行

大学院生命科学研究科

東京大学

井上

聡

大学院医学系研究科① EGF-Ras-ERK MAP キナーゼ情報伝達経路
EGF-Ras-ERK MAP キナーゼ情報伝達経路は細胞増など様々な表現型を示すようになる。このようながん細性ホルモンであるエストロゲンとアンドロゲンは、ホ的遺伝子の制御に加えて、マイクロ RNA、長鎖非コー胞の表現型の多様性は、細胞増殖過程における遺伝子

ルモン依存性がんとして知られる乳がん、前立腺がん

ド RNA などの新規標的を同定しそれら機能を明らかに殖や分化、腫瘍発生に中心的な役割を果たす。しかし、変異やエピゲノミックな変化によりきたされることがよくの増殖、悪性化に深く関わる。特にこれらのホルモン作

した。さらに、ホルモン療法抵抗性を獲得するメカニズ

ERK 活性のダイナミクスと細胞増殖との定量的関係はほ知られている。しかし、我々は第 3 のメカニズムとして、用を抑えるホルモン療法は実際のがん治療に用いられ

とんど報告されていない。我々は、蛍光共鳴エネルギー

個々の細胞内の『情報伝達分子活性の“ 揺らぎ”が細胞のている。しかしながら、治療の過程でホルモン療法に対ムを知るため、がん治療抵抗性細胞モデルを構築し、次世代シーケンサーによる ChIP-seq 法と CAGE 法、RNA-

移動（FRET）の原理に基づくバイオセンサーを用いて、表現型の多様性をもたらす』という仮説をたてている。

する耐性を獲得して、治療抵抗性となり、難治性となる

seq 法による解析を行った。以上により独自に発見したERK 活性と細胞増殖を同時に可視化する長期間イメー

この検証のため、浸潤能の高い脳腫瘍であるグリオブことが問題となっている。これらのホルモン作用は、そ性ホルモン受容体標的、治療抵抗性にかかわる標的因子

ジングシステムを構築した。FRET バイオセンサーを安定的に発現する正常ラット腎臓上皮由来 NRK-52E 細胞

ラストーマ細胞株を用いて研究を行っている。細胞の遊、アンドロゲン受容体
れぞれエストロゲン受容体（ER）について、それらのがん増殖、悪性化における役割と、走、浸潤を制御する Rho ファミリー低分子量 G タンパク（AR）によって発揮される。我々は、ER、AR が作用し、さらには診断・治療標的としての価値を明らかにした。

株を樹立し、様々な細胞密度の条件下において FRET イ

質の一つ、Rac1 の活性を FRET イメージングによって測本講演では、特に、（1）アンドロゲン依存性増殖にかかわる長鎖アンチセンス非コード RNA として CTBP1-AS

メージングを行った。その結果、ERK 活性は確率的に定し、Rac1 の活性と浸潤様式との相関を確認した。さ標的とする遺伝子群に着目し、自ら考案したゲノム結合部位クローニング法、また最近では ChIP-chip 法を用い振動をすること、さらに隣接する細胞に ERK 活性が伝らに 1 細胞における Rac1 活性を 5 日間にわたって観察して、Efp、APP 等の性ホルモン応答遺伝子を独自に同定を発見し、その RNA 結合蛋白質 PSF を介するエピジェ

播することが明らかになった。同様の現象は 3D 培養条た結果、Rac1 活性のゆっくりとした揺らぎを見出した。

し、その発現制御機構、分子・生体機能、がんにおけるネティック分子作用メカニズムを解明し、治療抵抗性が件下、あるいはマウスでも観察できた。さらに、細胞増Rac1 活性の違いをさらに調べるため、Rac1 活性に応じ役割を解明してきた。本研究では、次世代シーケンサーを活用し、ChIP-seq 法により、全ゲノムレベルでの性ホんの診断・治療標的になることを明らかにしたこと、（2）

ルモン受容体結合部位、ヒストン修飾を同定した。さらに転写産物の制御を知るため、CAGE 法、RNA-seq 法、パー複合体形成における役割を解明し、生体とがんにお殖能と ERK 活性の振動間の周期と逆相関することがわて分取した細胞を、次世代シーケンサーを用いて解析しかった。さらに、光刺激によって ERK 活性を人工的にたところ、Rac1 活性の高い細胞群と低い細胞群での遺伝制御する系を開発し、ERK 振動を引き起こしたときに細子発現パターンの違いが明らかになった。さらに、これ胞増殖が亢進することを見出した。本発表では、これららの遺伝子を逐次ノックダウンしていくことにより、これの実験結果と ERK 活性の結合振動子モデルによる細胞

らの遺伝子が Rac1 活性を制御し、ひいては細胞の浸潤

密度依存的な細胞増殖のモデル、さらに次世代シークエを制御するネットワークが明らかになってきた。

ンサーによる発現解析について発表する。

このような FRET プローブを用いて分子活性に応じた遺伝子発現解析手法を FRET-guided transcriptomics② グリオーマ細胞の多様性を生み出す Rac1 活性のゆらぎの解析
がん細胞集団は一つのがん細胞から派生したもので（FRET-GT）と命名した。FRET-GT は、これまで不可あっても、やがて個々のがん細胞は薬剤耐性能や浸潤能的に解析する新規の研究手法であると考えている。

エストロゲン応答遺伝子 COX7RP のミトコンドリアスーける役割を明らかにしたこと、を中心に報告する。

small RNA-seq 法を組み合わせ、蛋白質をコードする標能であった細胞内情報伝達系の分子活性に基づいて生きた細胞を分取し、その細胞群に対応する転写状態を網羅● Profile1983 年東京大学医学部卒業後、同大学院、国立予防衛生研究所、国立国際医療センター研究所、大阪大学微生物病研究所、京都大学大学院医学研究科を経て 2007 年より現職。
この間、1988 年より 2 年間、Rockefeller 大学の花房秀三郎教授のもとに留学。実験的脳腫瘍の研究を学生時代に開始し、研究の世界に入る。留学を転機に癌遺伝子情報伝達研究を始める。1990 年に SH2 ドメインによるチ
ロシンリン酸化タンパクの特異的認識を見出し、その後約 10 年間はタンパク質間相互作用に基づく細胞内情報伝達の研究を行う。ミレニアムに心機一転、蛍光イメージングによる癌遺伝子情報伝達研究系の解析を始める。
数年前より、イメージングデータを基礎にする実測データに基づくシステム生物学を立ち上げようと悪戦苦闘している。
『自分の専門に捕らわれずに、やりたいことをやる』のがモットーである。興味の対象はずっと癌であるが、専門は、病理学→腫瘍ウイルス学→分子生物学→蛍光イメージング→システム生物学と、5, 6 年周期で変わっている。ご専門は？と聞かれるのが嫌い。
「融合・学際」研究がもてはやされているが、一人で「融合・学際」
してもだめなのだろうか？

6● Profile1985 年に東京大学医学部医学科を卒業後、東京大学医学部附属病院内科で研修医として勤務し、社会保険中央
総合病院内科医員を経て、東京大学医学部附属病院老年病科医員、助手を務めた。1995 年より米国ソーク生物学研究所研究員。2000 年に東京大学医学系研究科加齢医学講座老化制御学分野講師に就任。2002 年より埼玉医科大学ゲノム医学研究センター遺伝子情報制御部門長を兼務しており、2006 年から現職である東京大学大学院
医学系研究科抗加齢医学講座特任教授に就任、現在に至っている。2006 年には神澤医学賞、日本骨代謝学会学術賞、日本内分泌学会研究奨励賞などを受賞した。東京大学医学部附属病院老年病科で骨粗鬆症外来を担当し、日本老年医学会老年病専門医、指導医。老年病の臨床とともに、ホルモンの研究、とくにホルモンと癌の研究、
ホルモン・ビタミンと老化、老年病、骨粗鬆症の研究を進めている。

7

細胞がん化シグナルネットワークの統合システム解析京都大学

松田次世代シーケンサーを活用した
前立腺がんと乳がんの細胞制御システム機構の解明

道行

大学院生命科学研究科

東京大学

井上

聡

大学院医学系研究科① EGF-Ras-ERK MAP キナーゼ情報伝達経路
EGF-Ras-ERK MAP キナーゼ情報伝達経路は細胞増など様々な表現型を示すようになる。このようながん細性ホルモンであるエストロゲンとアンドロゲンは、ホ的遺伝子の制御に加えて、マイクロ RNA、長鎖非コー胞の表現型の多様性は、細胞増殖過程における遺伝子

ルモン依存性がんとして知られる乳がん、前立腺がん

ド RNA などの新規標的を同定しそれら機能を明らかに殖や分化、腫瘍発生に中心的な役割を果たす。しかし、変異やエピゲノミックな変化によりきたされることがよくの増殖、悪性化に深く関わる。特にこれらのホルモン作

した。さらに、ホルモン療法抵抗性を獲得するメカニズ

ERK 活性のダイナミクスと細胞増殖との定量的関係はほ知られている。しかし、我々は第 3 のメカニズムとして、用を抑えるホルモン療法は実際のがん治療に用いられ

とんど報告されていない。我々は、蛍光共鳴エネルギー

個々の細胞内の『情報伝達分子活性の“ 揺らぎ”が細胞のている。しかしながら、治療の過程でホルモン療法に対ムを知るため、がん治療抵抗性細胞モデルを構築し、次世代シーケンサーによる ChIP-seq 法と CAGE 法、RNA-

移動（FRET）の原理に基づくバイオセンサーを用いて、表現型の多様性をもたらす』という仮説をたてている。

する耐性を獲得して、治療抵抗性となり、難治性となる

seq 法による解析を行った。以上により独自に発見したERK 活性と細胞増殖を同時に可視化する長期間イメー

この検証のため、浸潤能の高い脳腫瘍であるグリオブことが問題となっている。これらのホルモン作用は、そ性ホルモン受容体標的、治療抵抗性にかかわる標的因子

ジングシステムを構築した。FRET バイオセンサーを安定的に発現する正常ラット腎臓上皮由来 NRK-52E 細胞

ラストーマ細胞株を用いて研究を行っている。細胞の遊、アンドロゲン受容体
れぞれエストロゲン受容体（ER）について、それらのがん増殖、悪性化における役割と、走、浸潤を制御する Rho ファミリー低分子量 G タンパク（AR）によって発揮される。我々は、ER、AR が作用し、さらには診断・治療標的としての価値を明らかにした。

株を樹立し、様々な細胞密度の条件下において FRET イ

質の一つ、Rac1 の活性を FRET イメージングによって測本講演では、特に、（1）アンドロゲン依存性増殖にかかわる長鎖アンチセンス非コード RNA として CTBP1-AS

メージングを行った。その結果、ERK 活性は確率的に定し、Rac1 の活性と浸潤様式との相関を確認した。さ標的とする遺伝子群に着目し、自ら考案したゲノム結合部位クローニング法、また最近では ChIP-chip 法を用い振動をすること、さらに隣接する細胞に ERK 活性が伝らに 1 細胞における Rac1 活性を 5 日間にわたって観察して、Efp、APP 等の性ホルモン応答遺伝子を独自に同定を発見し、その RNA 結合蛋白質 PSF を介するエピジェ

播することが明らかになった。同様の現象は 3D 培養条た結果、Rac1 活性のゆっくりとした揺らぎを見出した。

し、その発現制御機構、分子・生体機能、がんにおけるネティック分子作用メカニズムを解明し、治療抵抗性が件下、あるいはマウスでも観察できた。さらに、細胞増Rac1 活性の違いをさらに調べるため、Rac1 活性に応じ役割を解明してきた。本研究では、次世代シーケンサーを活用し、ChIP-seq 法により、全ゲノムレベルでの性ホんの診断・治療標的になることを明らかにしたこと、（2）

ルモン受容体結合部位、ヒストン修飾を同定した。さらに転写産物の制御を知るため、CAGE 法、RNA-seq 法、パー複合体形成における役割を解明し、生体とがんにお殖能と ERK 活性の振動間の周期と逆相関することがわて分取した細胞を、次世代シーケンサーを用いて解析しかった。さらに、光刺激によって ERK 活性を人工的にたところ、Rac1 活性の高い細胞群と低い細胞群での遺伝制御する系を開発し、ERK 振動を引き起こしたときに細子発現パターンの違いが明らかになった。さらに、これ胞増殖が亢進することを見出した。本発表では、これららの遺伝子を逐次ノックダウンしていくことにより、これの実験結果と ERK 活性の結合振動子モデルによる細胞

らの遺伝子が Rac1 活性を制御し、ひいては細胞の浸潤

密度依存的な細胞増殖のモデル、さらに次世代シークエを制御するネットワークが明らかになってきた。

ンサーによる発現解析について発表する。

このような FRET プローブを用いて分子活性に応じた遺伝子発現解析手法を FRET-guided transcriptomics② グリオーマ細胞の多様性を生み出す Rac1 活性のゆらぎの解析
がん細胞集団は一つのがん細胞から派生したもので（FRET-GT）と命名した。FRET-GT は、これまで不可あっても、やがて個々のがん細胞は薬剤耐性能や浸潤能的に解析する新規の研究手法であると考えている。

エストロゲン応答遺伝子 COX7RP のミトコンドリアスーける役割を明らかにしたこと、を中心に報告する。

small RNA-seq 法を組み合わせ、蛋白質をコードする標能であった細胞内情報伝達系の分子活性に基づいて生きた細胞を分取し、その細胞群に対応する転写状態を網羅● Profile1983 年東京大学医学部卒業後、同大学院、国立予防衛生研究所、国立国際医療センター研究所、大阪大学微生物病研究所、京都大学大学院医学研究科を経て 2007 年より現職。
この間、1988 年より 2 年間、Rockefeller 大学の花房秀三郎教授のもとに留学。実験的脳腫瘍の研究を学生時代に開始し、研究の世界に入る。留学を転機に癌遺伝子情報伝達研究を始める。1990 年に SH2 ドメインによるチ
ロシンリン酸化タンパクの特異的認識を見出し、その後約 10 年間はタンパク質間相互作用に基づく細胞内情報伝達の研究を行う。ミレニアムに心機一転、蛍光イメージングによる癌遺伝子情報伝達研究系の解析を始める。
数年前より、イメージングデータを基礎にする実測データに基づくシステム生物学を立ち上げようと悪戦苦闘している。
『自分の専門に捕らわれずに、やりたいことをやる』のがモットーである。興味の対象はずっと癌であるが、専門は、病理学→腫瘍ウイルス学→分子生物学→蛍光イメージング→システム生物学と、5, 6 年周期で変わっている。ご専門は？と聞かれるのが嫌い。
「融合・学際」研究がもてはやされているが、一人で「融合・学際」
してもだめなのだろうか？

6● Profile1985 年に東京大学医学部医学科を卒業後、東京大学医学部附属病院内科で研修医として勤務し、社会保険中央
総合病院内科医員を経て、東京大学医学部附属病院老年病科医員、助手を務めた。1995 年より米国ソーク生物学研究所研究員。2000 年に東京大学医学系研究科加齢医学講座老化制御学分野講師に就任。2002 年より埼玉医科大学ゲノム医学研究センター遺伝子情報制御部門長を兼務しており、2006 年から現職である東京大学大学院
医学系研究科抗加齢医学講座特任教授に就任、現在に至っている。2006 年には神澤医学賞、日本骨代謝学会学術賞、日本内分泌学会研究奨励賞などを受賞した。東京大学医学部附属病院老年病科で骨粗鬆症外来を担当し、日本老年医学会老年病専門医、指導医。老年病の臨床とともに、ホルモンの研究、とくにホルモンと癌の研究、
ホルモン・ビタミンと老化、老年病、骨粗鬆症の研究を進めている。

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神経細胞機能に着目した、
ミトコンドリア呼吸鎖異常を起こす
遺伝子変異の系統的な探索
埼玉医科大学

網羅的スプライシング暗号解析に基づくRNA 病の解明と治療技術の探索
岡崎康司

ゲノム医学研究センター

次世代シーケンサのシーケンス能力が格段に進歩し、 コードされた遺伝子の異常によると考えられている。

京都大学

萩原

正敏

大学院医学研究科

常により発症する家族性自律神経失調症（FD：Familial

限定された数の遺伝子から多様なプロテオームを創出

シーケンスにかかるコストが低く抑えられるようになって

エクソーム解析からは、一人当たりにつき数多くのバする上で、pre-mRNA の選択的スプライシングは重要な役きたことから、これまでのような家系解析や GWAS のよ

リアントが見つかるが、この中から最終的な原因遺伝子割を果たしており、その制御機構に大きな注目が集まってある。IKBKAP のスプライシング異常を可視化するスプうな手法に頼らずとも、病気の人のゲノムを直接シーケを同定する上で、バイオインフォマティクス解析、レスいる。本研究では、組織あるいは発生段階特異的な選択

ライシングレポーターを作製し、病態解明を行うとともンスして解析することにより病気の原因に迫ることが可

キュー実験を含む生化学的解析の効率化が必須である。

的スプライシング制御機構を解明するとともに、mRNAに、異常スプライシングを是正できる低分子化合物の探能となってきた。我々は、ミトコンドリア呼吸鎖異常症

次世代シーケンサを用いたエクソーム解析から得られた

プロセシング異常に起因する難治の RNA 病治療技術へ索を進め、有望な FD 治療薬候補物質を見出した。この（MRCD）の患者を中心として、エクソームシーケンスを

これまでの候補遺伝子、ならびに、患者細胞から iPS 細の展望を開くことを目的として、京都大学、名古屋大学

化合物を用いたトランスクリプトーム解析から FD の疾患
病態の分子メカニズムが明らとなった。

行うことにより、核にコードされた原因遺伝子を同定しそ胞を作製しそれを利用した病態解明、治療への展開につ及び東京医科歯科大学の 3 大学が共同し、スプライシンの病態の解明を行っている。MRCD は難病の一つで、小いて我々の行っている試みを紹介したい。また、患者のグ制御因子欠損マウスや RNA 病治療薬候補物質添加細児では 5,000 出生あたり 1 人の発症率で、先天代謝異常細胞を用いて直接薬剤を評価することにより、新しい治胞の、高速シークエンサーやマイクロアレイによる大規疾患の中では最も頻度が高い疾患である。ほとんどの症

療法への展開を模索し、医師主導型治験の準備を進めて模トランスクリプトーム解析を実施した。

例において有効な治療法はいまだ確立されておらず、ミいる点についても時間があれば紹介したい。

Dysautonomia）は、ユダヤ系に頻発する重篤な遺伝病でスプライシング制御因子の神経特異的欠損マウス作成と解析
神経系における RNA 結合タンパク質の機能発現解析により、RNA 結合タンパク質 PSF が 100 kbp を超える神経系特異的な長鎖 pre-mRNA の転写を制御すること、ホモ

新しいスプライシング可視化技術開発
我々は選択的スプライシングを複数色の蛍光で区別でトコンドリア病と診断される患者の約 70％の症例は核にきる独自のスプライシングレポーター技術を開発した。こ欠損マウスが神経発生異常を起こすこと、ヘテロ欠損マの技術を更に哺乳類細胞用に発展させ、組織特異的選択

ウスが行動異常を起こすことなどを見出した。PSF によ的スプライシングの制御機構の解明や RNA 病治療薬の探る RNA 制御の神経発生および神経機能での重要性とそ索に応用した。

の機能欠損が疾患を引き起こす可能性のあることが明らかになり、本マウスはヒト精神神経疾患治療薬開発に資RNA 病治療薬の開発する動物モデルとなるであろう。

IKBKAP 遺伝子からの転写産物のスプライシング異● Profile1986 年、岡山大学医学部卒業 同年 大阪大学医学部第 1 内科学教室 研修医
及び大阪警察病院心臓病センター 医員。
1991 年、国立循環器病センター 研修生。
1992 年、理化学研究所 共同研究員。
1995 年、大阪大学医学部大学院修了（医学博士）同年 理化学研究所 研究員。
1999 年、理化学研究所 ゲノム科学総合研究センター チームリーダー
及び理化学研究所 副主任研究員。
2003 年、埼玉医科大学 ゲノム医学研究センター ゲノム科学部門 部門長・教授。同年理化学研究所 ゲノム科。
学総合研究センター 遺伝子構造・機能研究グループ 客員主管研究員（兼務）（2005 年 3 月まで）
2005 年、埼玉医科大学 ゲノム医学研究センター トランスレーショナルリサーチ部門 部門長・教授（兼務）。
2006 年、埼玉医科大学 医学研究センター 知的財産管理運用部門 部門長（兼務）（2007 年 11 月まで）。
同年埼玉医科大学 ゲノム医学研究センター 副所長（2008 年 3 月まで）。
2007 年、埼玉医科大学 医学研究センター知財戦略研究推進部門 部門長（兼務）。
2008 年、埼玉医科大学 ゲノム医学研究センター 所長。

8● Profile1984 年、三重大学医学部卒業。1988 年、三重大学大学院医学研究科博士課程修了。
1988 年、名古屋大学医学部 助手。1991 年、Salk Institute（米・サンディエゴ） Postdoctoral Fellow。
1993 年、名古屋大学医学部 講師。1995 年、名古屋大学医学部 助教授。
1997 年、東京医科歯科大学 教授。2010 年、京都大学 大学院医学研究科 教授（現在に至る）。
所属学会：日本ケミカルバイオロジー学会、日本薬理学会、日本解剖学会、日本分子生物学会、日本癌学会、日本生化学会、日本脈管作動物質学会、日本神経化学学会、アメリカ神経科学会
専門分野：分子生物学・ケミカルバイオロジー。
転写や選択的スプライシングのリン酸化依存的制御機構の研究に従事。未知の遺伝子発現制御機構の解明と、自らが創製した阻害剤を武器に難治の病に苦しむ患者を治すことが、人生の夢。

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神経細胞機能に着目した、
ミトコンドリア呼吸鎖異常を起こす
遺伝子変異の系統的な探索
埼玉医科大学

網羅的スプライシング暗号解析に基づくRNA 病の解明と治療技術の探索
岡崎康司

ゲノム医学研究センター

次世代シーケンサのシーケンス能力が格段に進歩し、 コードされた遺伝子の異常によると考えられている。

京都大学

萩原

正敏

大学院医学研究科

常により発症する家族性自律神経失調症（FD：Familial

限定された数の遺伝子から多様なプロテオームを創出

シーケンスにかかるコストが低く抑えられるようになって

エクソーム解析からは、一人当たりにつき数多くのバする上で、pre-mRNA の選択的スプライシングは重要な役きたことから、これまでのような家系解析や GWAS のよ

リアントが見つかるが、この中から最終的な原因遺伝子割を果たしており、その制御機構に大きな注目が集まってある。IKBKAP のスプライシング異常を可視化するスプうな手法に頼らずとも、病気の人のゲノムを直接シーケを同定する上で、バイオインフォマティクス解析、レスいる。本研究では、組織あるいは発生段階特異的な選択

ライシングレポーターを作製し、病態解明を行うとともンスして解析することにより病気の原因に迫ることが可

キュー実験を含む生化学的解析の効率化が必須である。

的スプライシング制御機構を解明するとともに、mRNAに、異常スプライシングを是正できる低分子化合物の探能となってきた。我々は、ミトコンドリア呼吸鎖異常症

次世代シーケンサを用いたエクソーム解析から得られた

プロセシング異常に起因する難治の RNA 病治療技術へ索を進め、有望な FD 治療薬候補物質を見出した。この（MRCD）の患者を中心として、エクソームシーケンスを

これまでの候補遺伝子、ならびに、患者細胞から iPS 細の展望を開くことを目的として、京都大学、名古屋大学

化合物を用いたトランスクリプトーム解析から FD の疾患
病態の分子メカニズムが明らとなった。

行うことにより、核にコードされた原因遺伝子を同定しそ胞を作製しそれを利用した病態解明、治療への展開につ及び東京医科歯科大学の 3 大学が共同し、スプライシンの病態の解明を行っている。MRCD は難病の一つで、小いて我々の行っている試みを紹介したい。また、患者のグ制御因子欠損マウスや RNA 病治療薬候補物質添加細児では 5,000 出生あたり 1 人の発症率で、先天代謝異常細胞を用いて直接薬剤を評価することにより、新しい治胞の、高速シークエンサーやマイクロアレイによる大規疾患の中では最も頻度が高い疾患である。ほとんどの症

療法への展開を模索し、医師主導型治験の準備を進めて模トランスクリプトーム解析を実施した。

例において有効な治療法はいまだ確立されておらず、ミいる点についても時間があれば紹介したい。

Dysautonomia）は、ユダヤ系に頻発する重篤な遺伝病でスプライシング制御因子の神経特異的欠損マウス作成と解析
神経系における RNA 結合タンパク質の機能発現解析により、RNA 結合タンパク質 PSF が 100 kbp を超える神経系特異的な長鎖 pre-mRNA の転写を制御すること、ホモ

新しいスプライシング可視化技術開発
我々は選択的スプライシングを複数色の蛍光で区別でトコンドリア病と診断される患者の約 70％の症例は核にきる独自のスプライシングレポーター技術を開発した。こ欠損マウスが神経発生異常を起こすこと、ヘテロ欠損マの技術を更に哺乳類細胞用に発展させ、組織特異的選択

ウスが行動異常を起こすことなどを見出した。PSF によ的スプライシングの制御機構の解明や RNA 病治療薬の探る RNA 制御の神経発生および神経機能での重要性とそ索に応用した。

の機能欠損が疾患を引き起こす可能性のあることが明らかになり、本マウスはヒト精神神経疾患治療薬開発に資RNA 病治療薬の開発する動物モデルとなるであろう。

IKBKAP 遺伝子からの転写産物のスプライシング異● Profile1986 年、岡山大学医学部卒業 同年 大阪大学医学部第 1 内科学教室 研修医
及び大阪警察病院心臓病センター 医員。
1991 年、国立循環器病センター 研修生。
1992 年、理化学研究所 共同研究員。
1995 年、大阪大学医学部大学院修了（医学博士）同年 理化学研究所 研究員。
1999 年、理化学研究所 ゲノム科学総合研究センター チームリーダー
及び理化学研究所 副主任研究員。
2003 年、埼玉医科大学 ゲノム医学研究センター ゲノム科学部門 部門長・教授。同年理化学研究所 ゲノム科。
学総合研究センター 遺伝子構造・機能研究グループ 客員主管研究員（兼務）（2005 年 3 月まで）
2005 年、埼玉医科大学 ゲノム医学研究センター トランスレーショナルリサーチ部門 部門長・教授（兼務）。
2006 年、埼玉医科大学 医学研究センター 知的財産管理運用部門 部門長（兼務）（2007 年 11 月まで）。
同年埼玉医科大学 ゲノム医学研究センター 副所長（2008 年 3 月まで）。
2007 年、埼玉医科大学 医学研究センター知財戦略研究推進部門 部門長（兼務）。
2008 年、埼玉医科大学 ゲノム医学研究センター 所長。

8● Profile1984 年、三重大学医学部卒業。1988 年、三重大学大学院医学研究科博士課程修了。
1988 年、名古屋大学医学部 助手。1991 年、Salk Institute（米・サンディエゴ） Postdoctoral Fellow。
1993 年、名古屋大学医学部 講師。1995 年、名古屋大学医学部 助教授。
1997 年、東京医科歯科大学 教授。2010 年、京都大学 大学院医学研究科 教授（現在に至る）。
所属学会：日本ケミカルバイオロジー学会、日本薬理学会、日本解剖学会、日本分子生物学会、日本癌学会、日本生化学会、日本脈管作動物質学会、日本神経化学学会、アメリカ神経科学会
専門分野：分子生物学・ケミカルバイオロジー。
転写や選択的スプライシングのリン酸化依存的制御機構の研究に従事。未知の遺伝子発現制御機構の解明と、自らが創製した阻害剤を武器に難治の病に苦しむ患者を治すことが、人生の夢。

9細胞解析研究革新のための高性能エピゲノムシーケンス技術の開発
伊藤

単一細胞由来 mRNA の網羅的定量分析用前処理技術の開発
隆司

神原

東京大学 大学院理学系研究科
九州大学 大学院医学研究院

DNA のメチル化は、ヒストンの修飾と並ぶエピジェネ

日立製作所

秀記

中央研究所

ンティング）を実現する為に極微量 mRNA サンプル向け

ティックスの重要な分子機構であり、以前より活発に研幅を必要としない新しい方法の開発に取り組んだ。その結果、開発されたのが PBAT 法（Post-Bisulfite Adaptor

種々の組織や臓器を構成している。これらの細胞を利用究が行われてきた。DNA チップの登場によって始まっ

Tagging）である。PBAT 法とは、従来法が抱えるアダプ

して人工的に組織を作り出す再生医療や、細胞の悪性化

たゲノムワイドなメチル化解析（メチローム解析）は、次タ付加後のバイサルファイト処理に伴う鋳型の分解を回が原因で生じる癌細胞を各々の癌の特性に合わせて治療

磁気ビーズ上に捕捉し、高効率に cDNA ライブラリを構

世代シーケンサーの登場によって究極の形へと進化を遂避するため、バイサルファイト処理後の DNA にアダプ

する分子標的治療など細胞をターゲットとした医療に注築する技術をすでに確立している。そこで、この技術をげ、5 メチルシトシンの分布を一塩基解像度でゲノム全タを付加する方法である。要はアダプタ付加とバイサル目が集まっている。

基盤として、磁気ビーズ上に cDNA ライブラリを構築す

体に亘って解明する全ゲノムバイサルファイトシーケン

ファイト処理の順番を入れ替えるだけだが、その効果は一方で、これまでに得られている細胞の遺伝子発現量ると共に、得られた cDNA を次世代シーケンサで解析す

シング（WGBS）が実現した。WGBS はメチローム解析

絶大で PBAT 法を用いると 125 pg の DNA（20 細胞相当）の情報は細胞集団から得た平均的なものであり、この平る時に必要な量（数百 ng）まで偏り無く増幅させる技術の主流となりつつあり、ヒトの標準エピゲノム決定を目からでも PCR 増幅なしに WGBS 鋳型を作成できるし、均化のプロセスにより見逃されている重要な現象も多いの開発を目指した。磁気ビーズを用いる事により、反応指す国際ヒトエピゲノムコンソーシアム（IHEC）におけ

数千個の細胞があれば哺乳類ゲノムの 30X カバレージもと予想される。特に近年、癌組織は非常に多様性に富ん

工程の余分な成分を取り除き、反応プロセスをより最適

我々の体には多くの細胞が存在し、それらが集まって前処理技術の開発を行なった。
我々のグループでは、単一細胞中に含まれる mRNA をる DNA メチル化データの取得にも WGBS が用いられて可能である。しかも、PCR 増幅を行わないので CpG アイ

だ集団である事が判明してきた。つまり真に細胞内で働な状態で行う事が可能になる。増幅過程を含む全てのプいる。

ランドや遺伝子領域等の GC 含量の高い領域を効率的にいている遺伝子のプロフィールを知り、医療に応用する

ロセスを詳細に検討し、最適化した結果、1 細胞からも次しかしながら、WGBS の従来法では、数マイクログラ

カバーできる。実際、PBAT 法は、マウスの卵子の解析場合は、細胞集団ではなく、単一細胞ごとの遺伝子発現

世代シーケンサの測定に充分な量の DNA 産物（約 1 μg）

ムの DNA（ヒト細胞 100 万個相当）と PCR 増幅を必要とや、各発生段階の胎仔から FACS で集めた始原生殖細胞量（mRNA 量）を調べなければならないと考えられる。

を各遺伝子間で偏り無く均一に（約 2 倍以内）増幅させるした。それよりも少ない細胞数からの解析では、PCR 増や神経幹細胞の解析など、従来法では不可能であった一

そのような状況下、単一細胞中の mRNA を次世代

プロトコールを完成させる事ができた。またこの方法で幅を重ねざるを得ず、ゲノムのカバレージやメチル化レ

塩基解像度メチローム解析を実現して、それぞれに新しシーケンサで網羅的に解析する技術が注目され始めて作製したサンプルを実際に次世代シーケンサで解析したベルの推定に支障を来たしていた。そのため、医学生物

い知見の発見に結びついている。

いる。しかし、現在の技術レベルでは単一細胞中の微量 mRNA（0.2-2 pg）を扱う場合、各工程でのサンプルの結果、従来法に比べて低発現量の遺伝子で、検出感度学的に重要でありながら、サンプルの量がネックとなっ本講演では、セルイノベーションプログラムにおいてが優れている事も証明できた。

て WGBS を断念せざるを得ない状況も少なからず生じて開発された世界最高感度の WGBS 技術である PBAT 法

損失等で十分な定量解析精度が得られない場合が多い。

この方法を利用して、個々の細胞の中で起きている変いた。

と、それを駆使したメチローム解析の成果を紹介し、今そこで、本研究では個々の単一細胞で発現している全て化を詳細に検出し、細胞集団の多様性を含む特性をより後の応用についても考えてみたい。

の mRNA を次世代シーケンサにより配列解析し、mRNA

正確に把握する事により、再生医療や癌治療の実現に向の発現頻度を高精度に定量分析する技術（デジタルカウ

けて寄与できるのではないかと考えている。

そこで、我々は微量 DNA に適用可能でグローバル増● Profile● Profile1984 年、九州大学医学部卒業。1987 年、長崎大学熱帯医学研究所助手。1991 年、カリフォルニア大学バークレー校博士研究員。1992 年、東京大学医科学研究所助手。1999 年、東京大学医科学研究所助教授。1999 年、金沢大学がん研究所教授。2003 年、東京大学大学院新領域創成科学研究科教授。2009 年、東京大学大学院理学系研究科教授。2013 年、九州大学大学院医学研究院教授。
専門は機能ゲノム科学。出芽酵母のインタラクトーム解析・トランスクリプトーム解析や、哺乳類のメチローム
解析等に取り組んできた。いずれの研究においても独自技術の開発に基づくユニークな貢献を目指している。

10

1967 年、東京大学教養基礎学科卒業。
1972 年、東京大学理化学専門課程博士課程修了。同年、（株）日立製作所に入社。
1985 年、中央研究所技師長などを経て（株）日立製作所 フェロー
（現職）。
東京農工大学連携大学院教授、東京大学大学院客員教授、早稲田大学招聘教授、南京大学客員教授 兼任。
研究分野 生体関連物質の質量分析黎明期に新しいイオン化技術（APIMS, matrix assisted SIMS, LC/MS など）の開発を行う。また、DNA シーケンサ開発のパイオニアとして種々 DNA 解析技術の開発に取り組み、キャピラ
リー DNA シーケンサの技術開発に貢献した。現在、1 細胞レベルで遺伝子発現を解析する技術開発に取り組む。
、平成 15 年紫平成 13 年大河内記念賞、文部科学大臣賞研究功績者。平成 14 年 Stars of Asia（Business Week）
綬褒章、平成 16 年朝日賞。

11細胞解析研究革新のための高性能エピゲノムシーケンス技術の開発
伊藤

単一細胞由来 mRNA の網羅的定量分析用前処理技術の開発
隆司

神原

東京大学 大学院理学系研究科
九州大学 大学院医学研究院

DNA のメチル化は、ヒストンの修飾と並ぶエピジェネ

日立製作所

秀記

中央研究所

ンティング）を実現する為に極微量 mRNA サンプル向け

ティックスの重要な分子機構であり、以前より活発に研幅を必要としない新しい方法の開発に取り組んだ。その結果、開発されたのが PBAT 法（Post-Bisulfite Adaptor

種々の組織や臓器を構成している。これらの細胞を利用究が行われてきた。DNA チップの登場によって始まっ

Tagging）である。PBAT 法とは、従来法が抱えるアダプ

して人工的に組織を作り出す再生医療や、細胞の悪性化

たゲノムワイドなメチル化解析（メチローム解析）は、次タ付加後のバイサルファイト処理に伴う鋳型の分解を回が原因で生じる癌細胞を各々の癌の特性に合わせて治療

磁気ビーズ上に捕捉し、高効率に cDNA ライブラリを構

世代シーケンサーの登場によって究極の形へと進化を遂避するため、バイサルファイト処理後の DNA にアダプ

する分子標的治療など細胞をターゲットとした医療に注築する技術をすでに確立している。そこで、この技術をげ、5 メチルシトシンの分布を一塩基解像度でゲノム全タを付加する方法である。要はアダプタ付加とバイサル目が集まっている。

基盤として、磁気ビーズ上に cDNA ライブラリを構築す

体に亘って解明する全ゲノムバイサルファイトシーケン

ファイト処理の順番を入れ替えるだけだが、その効果は一方で、これまでに得られている細胞の遺伝子発現量ると共に、得られた cDNA を次世代シーケンサで解析す

シング（WGBS）が実現した。WGBS はメチローム解析

絶大で PBAT 法を用いると 125 pg の DNA（20 細胞相当）の情報は細胞集団から得た平均的なものであり、この平る時に必要な量（数百 ng）まで偏り無く増幅させる技術の主流となりつつあり、ヒトの標準エピゲノム決定を目からでも PCR 増幅なしに WGBS 鋳型を作成できるし、均化のプロセスにより見逃されている重要な現象も多いの開発を目指した。磁気ビーズを用いる事により、反応指す国際ヒトエピゲノムコンソーシアム（IHEC）におけ

数千個の細胞があれば哺乳類ゲノムの 30X カバレージもと予想される。特に近年、癌組織は非常に多様性に富ん

工程の余分な成分を取り除き、反応プロセスをより最適

我々の体には多くの細胞が存在し、それらが集まって前処理技術の開発を行なった。
我々のグループでは、単一細胞中に含まれる mRNA をる DNA メチル化データの取得にも WGBS が用いられて可能である。しかも、PCR 増幅を行わないので CpG アイ

だ集団である事が判明してきた。つまり真に細胞内で働な状態で行う事が可能になる。増幅過程を含む全てのプいる。

ランドや遺伝子領域等の GC 含量の高い領域を効率的にいている遺伝子のプロフィールを知り、医療に応用する

ロセスを詳細に検討し、最適化した結果、1 細胞からも次しかしながら、WGBS の従来法では、数マイクログラ

カバーできる。実際、PBAT 法は、マウスの卵子の解析場合は、細胞集団ではなく、単一細胞ごとの遺伝子発現

世代シーケンサの測定に充分な量の DNA 産物（約 1 μg）

ムの DNA（ヒト細胞 100 万個相当）と PCR 増幅を必要とや、各発生段階の胎仔から FACS で集めた始原生殖細胞量（mRNA 量）を調べなければならないと考えられる。

を各遺伝子間で偏り無く均一に（約 2 倍以内）増幅させるした。それよりも少ない細胞数からの解析では、PCR 増や神経幹細胞の解析など、従来法では不可能であった一

そのような状況下、単一細胞中の mRNA を次世代

プロトコールを完成させる事ができた。またこの方法で幅を重ねざるを得ず、ゲノムのカバレージやメチル化レ

塩基解像度メチローム解析を実現して、それぞれに新しシーケンサで網羅的に解析する技術が注目され始めて作製したサンプルを実際に次世代シーケンサで解析したベルの推定に支障を来たしていた。そのため、医学生物

い知見の発見に結びついている。

いる。しかし、現在の技術レベルでは単一細胞中の微量 mRNA（0.2-2 pg）を扱う場合、各工程でのサンプルの結果、従来法に比べて低発現量の遺伝子で、検出感度学的に重要でありながら、サンプルの量がネックとなっ本講演では、セルイノベーションプログラムにおいてが優れている事も証明できた。

て WGBS を断念せざるを得ない状況も少なからず生じて開発された世界最高感度の WGBS 技術である PBAT 法

損失等で十分な定量解析精度が得られない場合が多い。

この方法を利用して、個々の細胞の中で起きている変いた。

と、それを駆使したメチローム解析の成果を紹介し、今そこで、本研究では個々の単一細胞で発現している全て化を詳細に検出し、細胞集団の多様性を含む特性をより後の応用についても考えてみたい。

の mRNA を次世代シーケンサにより配列解析し、mRNA

正確に把握する事により、再生医療や癌治療の実現に向の発現頻度を高精度に定量分析する技術（デジタルカウ

けて寄与できるのではないかと考えている。

そこで、我々は微量 DNA に適用可能でグローバル増● Profile● Profile1984 年、九州大学医学部卒業。1987 年、長崎大学熱帯医学研究所助手。1991 年、カリフォルニア大学バークレー校博士研究員。1992 年、東京大学医科学研究所助手。1999 年、東京大学医科学研究所助教授。1999 年、金沢大学がん研究所教授。2003 年、東京大学大学院新領域創成科学研究科教授。2009 年、東京大学大学院理学系研究科教授。2013 年、九州大学大学院医学研究院教授。
専門は機能ゲノム科学。出芽酵母のインタラクトーム解析・トランスクリプトーム解析や、哺乳類のメチローム
解析等に取り組んできた。いずれの研究においても独自技術の開発に基づくユニークな貢献を目指している。

10

1967 年、東京大学教養基礎学科卒業。
1972 年、東京大学理化学専門課程博士課程修了。同年、（株）日立製作所に入社。
1985 年、中央研究所技師長などを経て（株）日立製作所 フェロー
（現職）。
東京農工大学連携大学院教授、東京大学大学院客員教授、早稲田大学招聘教授、南京大学客員教授 兼任。
研究分野 生体関連物質の質量分析黎明期に新しいイオン化技術（APIMS, matrix assisted SIMS, LC/MS など）の開発を行う。また、DNA シーケンサ開発のパイオニアとして種々 DNA 解析技術の開発に取り組み、キャピラ
リー DNA シーケンサの技術開発に貢献した。現在、1 細胞レベルで遺伝子発現を解析する技術開発に取り組む。
、平成 15 年紫平成 13 年大河内記念賞、文部科学大臣賞研究功績者。平成 14 年 Stars of Asia（Business Week）
綬褒章、平成 16 年朝日賞。

11細胞個別的シーケンス解析のための
光学的サンプリング技術の開発
理化学研究所ポ ス タ ー 発 表宮脇敦史

脳科学総合研究センター

細胞社会は常に異質である。たとえ遺伝的に均一な連遺伝子の発現レベルに非常にきれいなオシレーション

細胞から成る社会においても異質性が生まれる。個々のが見られ、細胞選別の信頼性の高さを支持するデータが細胞は、細胞周期、日内周期、ストレスなどの程度にお得られた。さらに、細胞周期 7 分画の特定の画分で発現いて異なる状態にある。従来は、こうした異質性を無視が増減する機能未知の遺伝子およびマイクロ RNA を新して十把一絡げに一度にたくさんの細胞から遺伝子産物

たに同定することができた。G1, S, G2 期を区別出来る第をサンプリングしてシーケンス解析を行ってきた。状態

四世代 Fucci プローブや、G0 を同定する Fucci プローブに応じて縦横に変化する遺伝子発現を解析するためになどの開発を進めている。

は、特定の状態にある細胞群を選別する技術が必要で酸化ストレスプローブを恒常的に発現する細胞株をある。そこで、我々はリアルタイムに個々の細胞の細胞取得し、薬物に応答して起こる酸化ストレスを再現性

周期進行を可視化する蛍光プローブ Fucci（FluorescentUbiquitination-based Cell Cycle Indicator）を開発し、改よく検出できることを確認した。レチノイン酸を検出

良・改善を進めてきた。Fucci イメージングによって、細フィッシュ初期胚におけるレチノイン酸濃度勾配の実胞周期進行の時空間パターンが、細胞の内的（自律的）態を初めて明らかにした。サンゴ由来の pH 感受性蛍光要因および外的（環境）要因の両方によって制御されるタンパク Keima を用いることで、マクロオートファジー

する新規 FRET 型プローブ GEPRA を開発し、ゼブラ様相が明らかになってきた。さらに我々は、細胞内の酸の全フローを可視化するプローブの開発に成功した。

化ストレスを可視化するプローブ、および核内受容体にこれらプローブを Fucci と併用する事で、細胞応答の関わる細胞内シグナリングを検出する新規 FRET 型プ

heterogeneity を生むメカニズムについての理解が深まる

ローブなどの開発・改善を進めている。

事が期待される。

第三世代 Fucci プローブを導入した HeLa 細胞を、細光学的サンプリング技術に関しては、kaede 蛍光タン

胞周期 G1、S、G2、M に沿って 7 分画に FACS でソートし、パクを用いた“optical highlight” 技術を利用することを考CAGE による遺伝子発現解析を行った。細胞周期解析でえている。今後、次世代シーケンサーの高感度化を待ち汎用されている細胞周期同調法による分画のマイクロアながら光学顕微鏡下でのサンプリングの実現を目指す。

レイ遺伝子発現解析と比べたところ、既知の細胞周期関1. 次世代シーケンサー拠点整備および運営

理化学研究所渡辺 恭良

国立遺伝学研究所

池尾 一穂

理化学研究所豊田 哲郎

4. イン・シリコ細胞システム解析のための技術開発

東京大学

森下 真一

5. 細胞がん化シグナルネットワークの統合システム解析

京都大学

松田 道行

6. 遺伝子発現解析を基盤とする細胞がん化シグナルのシステム解析・
時系列リン酸化プロテオミクスによる癌細胞増殖浸潤制御システムの解明

東京大学

秋山

2. データ解析拠点の構築と情報研究開発
3. オミックス統合解析による高精度センシング技術の開発、および、
イメージ解析のアノテ̶ションDB 構築への対応

7. シグナル転写ネットワークのインフォマティクス解析

理化学研究所

8. 次世代シーケンサーを活用した前立腺がんと乳がんの細胞制御システム機構の解明

東京大学

9. ホルモン治療抵抗性モデルがん細胞の作製と乳がん臨床検体におけるホルモン受容体標的因子群の発現機能解析

聡

自治医科大学（現 東京大学）

間野 博行

理化学研究所

上田 泰己

東京大学

白髭 克彦

13. ライブイメージングと細胞生物学的手法による
雌雄染色体コリオグラフィーの研究

東京工業大学伊藤 武彦

14. 神経細胞機能に着目した、ミトコンドリア呼吸鎖異常を起こす
遺伝子変異の系統的な探索

埼玉医科大学

岡崎 康司

京都大学

萩原 正敏

東京医科歯科大学

細谷 孝充

10. 乳がん細胞におけるマイクロRNA 発現プロファイルの網羅的解析
11. 細胞比率制御ネットワークと細胞ヘブ学習則の解明

16. スプライシング操作化合物の開発

12

井上

堀江公仁子

15. 網羅的スプライシング暗号解析に基づくRNA 病の解明と治療技術の探索

1987 年、慶應義塾大学医学部卒業。
1991 年、大阪大学医学部大学院医学研究科博士課程修了（分子神経生物学）。
1993 年、東京大学医科学研究所助手。
1995 年、カリフォルニア大学サンディエゴ校ヒューマン・フロンティア・サイエンス・プログラム博士研究員を経て、1999 年より理研に入所。
現在、理研 BSI 副センター長、細胞機能探索技術開発チーム・生命光学技術研究チーム チームリーダー、理研
BSI- オリンパス連携センターセンター長。早稲田大学理工学術院・慶應義塾大学医学部 客員教授を兼任。主著に『蛍光イメージング革命̶生命の可視化技術を知る・操る・創る』ほか論文多数。

岡田眞里子

埼玉医科大学12. 初期発生における雌雄染色体コリオグラフィーについての革新的研究● Profile徹

17. エクソン特異的アレイ・CLIPによるスプライシング制御配列の網羅的解析

名古屋大学

大野 欽司

18. 細胞個別的シーケンス解析のための光学的サンプリング技術の開発

理化学研究所宮脇 敦史

19. 細胞解析研究革新のための高性能エピゲノムシーケンス技術の開発

東京大学

伊藤 隆司

日立製作所中央研究所

神原 秀記

20. 単一細胞由来 mRNA の網羅的定量分析用前処理技術の開発

細胞個別的シーケンス解析のための
光学的サンプリング技術の開発
理化学研究所ポ ス タ ー 発 表宮脇敦史

脳科学総合研究センター

細胞社会は常に異質である。たとえ遺伝的に均一な連遺伝子の発現レベルに非常にきれいなオシレーション

細胞から成る社会においても異質性が生まれる。個々のが見られ、細胞選別の信頼性の高さを支持するデータが細胞は、細胞周期、日内周期、ストレスなどの程度にお得られた。さらに、細胞周期 7 分画の特定の画分で発現いて異なる状態にある。従来は、こうした異質性を無視が増減する機能未知の遺伝子およびマイクロ RNA を新して十把一絡げに一度にたくさんの細胞から遺伝子産物

たに同定することができた。G1, S, G2 期を区別出来る第をサンプリングしてシーケンス解析を行ってきた。状態

四世代 Fucci プローブや、G0 を同定する Fucci プローブに応じて縦横に変化する遺伝子発現を解析するためになどの開発を進めている。

は、特定の状態にある細胞群を選別する技術が必要で酸化ストレスプローブを恒常的に発現する細胞株をある。そこで、我々はリアルタイムに個々の細胞の細胞取得し、薬物に応答して起こる酸化ストレスを再現性

周期進行を可視化する蛍光プローブ Fucci（FluorescentUbiquitination-based Cell Cycle Indicator）を開発し、改よく検出できることを確認した。レチノイン酸を検出

良・改善を進めてきた。Fucci イメージングによって、細フィッシュ初期胚におけるレチノイン酸濃度勾配の実胞周期進行の時空間パターンが、細胞の内的（自律的）態を初めて明らかにした。サンゴ由来の pH 感受性蛍光要因および外的（環境）要因の両方によって制御されるタンパク Keima を用いることで、マクロオートファジー

する新規 FRET 型プローブ GEPRA を開発し、ゼブラ様相が明らかになってきた。さらに我々は、細胞内の酸の全フローを可視化するプローブの開発に成功した。

化ストレスを可視化するプローブ、および核内受容体にこれらプローブを Fucci と併用する事で、細胞応答の関わる細胞内シグナリングを検出する新規 FRET 型プ

heterogeneity を生むメカニズムについての理解が深まる

ローブなどの開発・改善を進めている。

事が期待される。

第三世代 Fucci プローブを導入した HeLa 細胞を、細光学的サンプリング技術に関しては、kaede 蛍光タン

胞周期 G1、S、G2、M に沿って 7 分画に FACS でソートし、パクを用いた“optical highlight” 技術を利用することを考CAGE による遺伝子発現解析を行った。細胞周期解析でえている。今後、次世代シーケンサーの高感度化を待ち汎用されている細胞周期同調法による分画のマイクロアながら光学顕微鏡下でのサンプリングの実現を目指す。

レイ遺伝子発現解析と比べたところ、既知の細胞周期関1. 次世代シーケンサー拠点整備および運営

理化学研究所渡辺 恭良

国立遺伝学研究所

池尾 一穂

理化学研究所豊田 哲郎

4. イン・シリコ細胞システム解析のための技術開発

東京大学

森下 真一

5. 細胞がん化シグナルネットワークの統合システム解析

京都大学

松田 道行

6. 遺伝子発現解析を基盤とする細胞がん化シグナルのシステム解析・
時系列リン酸化プロテオミクスによる癌細胞増殖浸潤制御システムの解明

東京大学

秋山

2. データ解析拠点の構築と情報研究開発
3. オミックス統合解析による高精度センシング技術の開発、および、
イメージ解析のアノテ̶ションDB 構築への対応

7. シグナル転写ネットワークのインフォマティクス解析

理化学研究所

8. 次世代シーケンサーを活用した前立腺がんと乳がんの細胞制御システム機構の解明

東京大学

9. ホルモン治療抵抗性モデルがん細胞の作製と乳がん臨床検体におけるホルモン受容体標的因子群の発現機能解析

聡

自治医科大学（現 東京大学）

間野 博行

理化学研究所

上田 泰己

東京大学

白髭 克彦

13. ライブイメージングと細胞生物学的手法による
雌雄染色体コリオグラフィーの研究

東京工業大学伊藤 武彦

14. 神経細胞機能に着目した、ミトコンドリア呼吸鎖異常を起こす
遺伝子変異の系統的な探索

埼玉医科大学

岡崎 康司

京都大学

萩原 正敏

東京医科歯科大学

細谷 孝充

10. 乳がん細胞におけるマイクロRNA 発現プロファイルの網羅的解析
11. 細胞比率制御ネットワークと細胞ヘブ学習則の解明

16. スプライシング操作化合物の開発

12

井上

堀江公仁子

15. 網羅的スプライシング暗号解析に基づくRNA 病の解明と治療技術の探索

1987 年、慶應義塾大学医学部卒業。
1991 年、大阪大学医学部大学院医学研究科博士課程修了（分子神経生物学）。
1993 年、東京大学医科学研究所助手。
1995 年、カリフォルニア大学サンディエゴ校ヒューマン・フロンティア・サイエンス・プログラム博士研究員を経て、1999 年より理研に入所。
現在、理研 BSI 副センター長、細胞機能探索技術開発チーム・生命光学技術研究チーム チームリーダー、理研
BSI- オリンパス連携センターセンター長。早稲田大学理工学術院・慶應義塾大学医学部 客員教授を兼任。主著に『蛍光イメージング革命̶生命の可視化技術を知る・操る・創る』ほか論文多数。

岡田眞里子

埼玉医科大学12. 初期発生における雌雄染色体コリオグラフィーについての革新的研究● Profile徹

17. エクソン特異的アレイ・CLIPによるスプライシング制御配列の網羅的解析

名古屋大学

大野 欽司

18. 細胞個別的シーケンス解析のための光学的サンプリング技術の開発

理化学研究所宮脇 敦史

19. 細胞解析研究革新のための高性能エピゲノムシーケンス技術の開発

東京大学

伊藤 隆司

日立製作所中央研究所

神原 秀記

20. 単一細胞由来 mRNA の網羅的定量分析用前処理技術の開発

平成 25 年度

セルイノベーション公開シンポジウム

次世代シーケンス
解析技術の超微量化と創薬・医療分野への応用に向けてAbstract2014.1.28

日程
時間
会場

Innovative Cell Biology by Innovative Technology

主催

平成 26 年 1 月 28 日（火）10:00 〜 18:00

コクヨホール（東京都港区港南 1-8-35）
文部科学省

革新的細胞解析研究プログラム（セルイノベーション）