大学共同利用機関法人 自然科学研究機構

基礎生物学研究所 要覧 2019

National Institute for Basic Biology

Contents
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144
145
147

所長あいさつ組織
基礎生物学研究所が目指すもの
年表
運営
プレスリリースより
細胞動態研究部門（上田研）
定量生物学研究部門（青木研）
クロマチン制御研究部門（中山研）
神経細胞生物学研究室（椎名研）
幹細胞生物学研究室（坪内研）
オルガネラ制御研究室（真野研）
形態形成研究部門（上野研）
分子発生学研究部門（高田研）
初期発生研究部門（藤森研）
生殖細胞研究部門（吉田研）
再生生物学研究室（所長研）
神経行動学研究部門（東島研）
神経生理学研究室（渡辺研）
生物進化研究部門（長谷部研）
共生システム研究部門（川口研）
進化発生研究部門（新美研）
進化ゲノミクス研究室（重信研）
バイオリソース研究室（成瀬研）
構造多様性研究室（児玉研）
多様性生物学研究室
環境光生物学研究部門（皆川研）
植物環境応答研究部門（森田研）
ゲノム情報研究室（内山研）
時空間制御研究室（野中研）
生命熱動態研究室（亀井研）
生物機能解析センター 生物機能情報分析室
生物機能解析センター 光学解析室
生物機能解析センター 情報管理解析室
新規モデル生物開発センター
新規モデル生物開発センター 鈴木グループ
モデル生物研究センター
大学連携バイオバックアッププロジェクト
ナショナルバイオリソースプロジェクト
先端バイオイメージング支援プラットホーム
NIBB リサーチフェロー
研究力強化戦略室 共同利用グループ
研究力強化戦略室 評価・情報グループ
研究力強化戦略室 国際連携グループ
研究力強化戦略室 広報グループ
研究力強化戦略室 若手研究者支援グループ
研究力強化戦略室 男女共同参画推進グループ
受付・事務室
安全衛生管理室
技術課
岡崎共通研究施設
基礎生物学研究所・生理学研究所 共通施設
岡崎共通施設総合研究大学院大学 基礎生物学専攻
大学院教育協力（特別共同利用研究員）
共同利用研究
受賞
プレスリリース一覧
基礎生物学研究所コンファレンス
EMBL との連携活動
プリンストン大学との連携活動
テマセク生命科学研究所との連携活動
Global Bioimaging (GBI) プロジェクト
インターナショナルプラクティカルコース
生物学国際高等コンファレンス (OBC)
バイオイメージングフォーラム
ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
生物画像データ解析トレーニングコース
NIBB Internship Program・大学生のための夏の実習
社会との連携研究所の現況
自然科学研究機構 岡崎統合事務センター
研究教育職員・技術職員 INDEX
交通案内

大学共同利用機関法人 自然科学研究機構

基礎生物学研究所 要覧 2019http://www.nibb.ac.jp

1わくわく感のある
生物学の醸成所長あいさつ博物学から生じた『生物学』は近年のゲノム科学と融合することで、サイエンスの醍醐味を身近に味わえる学問へと大きく変貌を遂げました。すなわち、地球上の生物は、全てが DNA という分子を遺伝物質として進化したことで、地球環境のダイナミックな変化に応じてその姿を変えてきたことがわかり、進化を再現することも、進化の時計を巻き戻すこともできる『生物学』が可能になったのです。さらに、宇宙に人類が進出するようになると、宇宙環境に適した生物をデザインして宇宙に送り込むことすら可能な時代へとなったのです。
基礎生物学研究所では多様な生物の環境への適応戦
略を理解するために、動物や植物などのモデル生物や新規モデル生物、ひいては非モデル生物を用いて、すべての生物に共通で基本的な仕組み、生物が多様性をもつに至った仕組み、及び生物が環境に適応する仕組
みを解き明かす研究を、国内外の研究者と連携して行っています。質の高い実験生物を生育し、高度で精密な解析を可能にするために、「モデル生物研究センター」と「生物機能解析センター」と「新規モデル生
物開発センター」を整備し、全国の生物研究者が共同利用・共同研究でフロントのサイエンスを展開できる支援体制を作っています。また、災害などにより研究上貴重な生物遺伝資源が失われることを防ぐ「大学連携バイオバックアッププロジェクト」の中核拠点(IBBP センター ) としての活動もしています。このように基礎生物学研究所は、大学共同利用機関として国内外の大学や研究機関の研究者とともに、わくわく感のある生物学の醸成を行っています。

基礎生物学研究所長

2

阿形 清和

組織

自然科学研究機構
機構長

小森 彰夫

副機構長

常田 佐久
竹入 康彦
阿形 清和
鍋倉 淳一
川合 眞紀

理事

德田 次男
金子 修
竹入 康彦
川合 眞紀
井本 敬二

監事

竹俣 耕一
二宮 博正

細胞生物学領域

・細胞動態研究部門（上田研）
・定量生物学研究部門（青木研）
・クロマチン制御研究部門（中山研）
・神経細胞生物学研究室（椎名研）
・幹細胞生物学研究室（坪内研）

自然科学研究機構

核融合科学研究所
基礎生物学研究所
生理学研究所
分子科学研究所
新分野創成センター
アストロバイオロジーセンター
生命創成探究センター

所長
阿形 清和

運営会議

国立天文台

・オルガネラ制御研究室（真野研）
・形態形成研究部門（上野研）
・分子発生学研究部門（高田研）
・初期発生研究部門（藤森研）

発生生物学領域

副所長（併任）上野 直人
研究主幹（併任）
長谷部 光泰吉田 松生
高田 慎治
川口 正代司皆川 純

神経生物学領域
進化多様性生物学領域

・進化発生研究部門（新美研）
・進化ゲノミクス研究室（重信研）
・バイオリソース研究室（成瀬研）
・構造多様性研究室（児玉研）
・多様性生物学研究室
・環境光生物学研究部門（皆川研）
・植物環境応答研究部門（森田研）

環境生物学領域
理論生物学領域

名誉教授
江口 吾郎
竹内 郁夫
鈴木 義昭
毛利 秀雄
勝木 元也
長濱 嘉孝
大隅 良典
堀内 嵩
岡田 清孝
西村 幹夫
山森 哲雄
井口 泰泉
山本 正幸
野田 昌晴

研究力強化戦略室
評価・情報グループ
国際連携グループ
広報グループ
共同利用グループ
男女共同参画推進グループ
若手研究者支援グループ

・生殖細胞研究部門（吉田研）
・再生生物学研究室（所長研）
・神経行動学研究部門（東島研）
・神経生理学研究室（渡辺研）
・生物進化研究部門（長谷部研）
・共生システム研究部門（川口研）

イメージングサイエンス研究領域

モデル生物研究センター

・ゲノム情報研究室（内山研）
・時空間制御研究室（野中研）
・生命熱動態研究室（亀井研）
・モデル動物研究支援室
・モデル植物研究支援室
・器官培養研究支援室

生物機能解析センター

・生物機能情報分析室
・光学解析室・情報管理解析室

IBBP センター
新規モデル生物開発センター
技術課
安全衛生管理室

岡崎共通研究施設

計算科学研究センター
動物資源共同利用研究センター
アイソトープ実験センター

基礎生物学研究所・生理学研究所共通施設

廃棄物処理室・電子顕微鏡室・機器研究試作室

岡崎統合事務センター

2019 年 11 月 1 日現在

3

基礎生物学研究所が目指すもの
学術研究の推進

ナショナルバイオリソース

基礎生物学研究所は、1977 年の創設以来、基礎生物学

ナショナルバイオリソースプロジェクト（NBRP）は、の中核拠点として、生命の営みの基本をなす遺伝子の働き

生物学研究に広く用いられる実験材料としてのバイオリ

や細胞の働きを探ると共に、生物が環境に適応し、そしてソース（動物、植物等）のうち、国が特に重要と認めたも多様な形と能力を持つに至った仕組みを明らかにすることのについて、体系的な収集、保存、提供体制を整備するこを目指して研究活動を行ってきました。細胞生物学、発生とを目的とした国家プロジェクトです。基礎生物学研究所

生物学、神経生物学、進化多様性生物学、環境生物学、理は日本発のモデル生物「メダカ」の中核機関を担っており、

論生物学、イメージングサイエンスなどの分野にわたる研

国内外にリソースの提供を行っています。また、「アサガ究活動を、それぞれの研究に適した様々な生物を活用してオ」「ゼブラフィッシュ」の分担機関を担当しています。

展開しています。（→ P.14 〜）（→ P.86）

共同利用研究の推進

国際連携活動大学共同利用機関

世界各国の研究機関との国際連携活動

基礎生物学研究所は大学共同利用機関の一つです。大学

欧州分子生物学研究所 (EMBL) は、欧州 を含めた 20 以

共同利用機関とは世界に誇る我が国独自の「研究者コミュ

上の国の出資により運営されている世界を先導する研究所

ニティーによって運営される研究機関」であり、全国の研のひとつです。基礎生物学研究所は、2005 年に締結され究者に共同利用・共同研究の場を提供する中核拠点としてた自然科学研究機構と EMBL との学術交流協定に基づき、組織されました。重要な研究課題に関する先導的研究を進研究者や大学院生の相互訪問などの人的交流やイメージン

めるのみならず、全国の研究者に最先端の研究機器や個別グに関する技術交流を行っています。（→ P.126）の大学では実施困難な研究の場を提供し、未来の学問分野を切り拓くと共に新しい理念の創出をも目指した活動を行う拠点として機能するのがその特色です。

共同利用研究の実施
基礎生物学研究所は大学共同利用機関として、大学等研究機関に所属する所外の研究者に対し、共同研究、および所内の施設を利用して行われる共同利用の研究課題を公募しています。2010 年度には、共同利用研究をさらに高い水準で支援するために、「生物機能解析センター」（→ P.78）および「モデル生物研究センター」を設置しました。
（→ P.82）2012 年度には、災害等により生物遺伝資源が失われることを防ぐための大学連携バイオバック
アッププロジェクトの中核拠点として「IBBP センター」が設置され、2013 年度より「生物遺伝資源新規保存技術
開発共同利用研究」の公募を開始しました。
（→ P.84）また、2014 年度には「新規モデル生物開発センター」を設

ン大学との学術交流協定に基づき、共同研究や合同シンポジウムを開催しています。
（→ P.128）
ド イ ツ、 ハ イ デ ル ベ ル グ 大 Centre for Organismal
studies (COS) Heidelberg と生物の環境適応に関する共同研究を推進するために、2019 年 9 月に同センターと学術交流協定を締結しました。

基礎生物学研究所コンファレンス(NIBB Conference)

置し、「モデル生物・技術開発共同利用研究」を通じて新所内の教授等がオーガナイザーとなり、海外からの招待

規モデル生物の確立を目指した共同研究を進めています。

講演者を交えて開催される国際会議です。研究所創立の大型スペクトログラフは、世界最大の超大型分光照射装1977 年に開催された第１回以来、基礎生物学分野の先端置であり、「大型スペクトログラフ共同利用実験」の公募

研究の議論および国際交流の貴重な機会となっています。

により国内外の多くの研究者に利用されています。その2018 年 度 に は 第 66 回 NIBB Conference "Cutting

他、「重点共同利用研究」「統合ゲノミクス共同利用研究」

Edge Techniques of Bioimaging" が開催されました。

「統合イメージング共同利用研究」「個別共同利用研究」（→ P.125）「研究会」「トレーニングコース」などを公募しています。
（→ P.118）

42010 年に締結された自然科学研究機構と米国プリンスト

インターナショナルプラクティカルコース

生物画像データ解析トレーニングコース

基礎生物学研究所が中心となって企画する国際実習コー

顕微鏡画像に代表される生物画像から定量的解析を行う

ス で、 国 内 外 の 研 究 者 に よ り 編 成 さ れ た 講 師 チ ー ム がとともに、生命現象の背景にある原理を読み解くために必

最 新 研 究 技 術 を 指 導 し ま す。2018 年 9 月 に は 第 10

要なデータ解析についてのトレーニングコースを 2013

回 NIBB International Practical Course "Genome

年度より開催しています。生物学研究者と画像研究者とEditing and Imaging of Fish and Amphibians" を開催の共同研究を生み出す場としても機能しつつあります。

しました。
（→ P.132）（→ P.138）

大学生のための夏の実習
大学生向けの２泊３日の実習コースを 2011 年度より実施しています。生物学を学び始めた学生に向けて、研究体
験の機会を提供しています。（→ P.139）

NIBB Internship Program

新分野の創出

基礎生物学研究所を海外の学生にも広く知ってもらい、基礎生物学研究所は、「新規モデル生物開発センター」を中

将来の国際的な研究交流の核となる人材を育てることを目心として、新規モデル生物の整備を進め、非モデル生物の未的として、海外の大学生・院生を対象に、研究体験の機会

解明な生命現象の解明を通じて、生物学における新分野開拓を提供するプログラムを開催しています。（→ P.139）を目指しています。
（→ P.79）また、基礎生物学研究所は自然科学研究機構アストロバイオロジーセンターおよび自然若手研究者の育成

科学研究機構新分野創成センターとの連携により、分野間連携による新規学問領域の創出を目指しています。

総合研究大学院大学
総合研究大学院大学は基礎学術分野の総合的発展を目指した大学院教育を行うために 1988 年に国により設置された学部を持たない大学院大学です。基礎生物学研究所は、総合研究大学院大学生命科学研究科基礎生物学専攻の基盤機関として大学院教育を行い、次世代の生物学を担う若手研究者の養成を行っています。５年一貫制博士課程として、また博士後期課程編入により学生を受け入れています。
（→ P.106 〜）

他大学の大学院教育への協力
基礎生物学研究所は大学共同利用機関として、国・公・私立大学の要請に応じてそれらの大学に所属する大学院学
生を「特別共同利用研究員」として受け入れ、大学院教育の協力を行っています。（→ P.117）

社会との連携基礎生物学研究所は次世代の科学者育成の視点から、出前授業やスーパーサイエンスハイスクール活動支援等を通じて、学校教育への協力を行なっています。また、自然科学研究機構シンポジウムや大学共同利用機関シンポジウム、生物の発生過程のインターネット生中継などの機会を通じて、社会との双方向の交流を行なっています。
（→ P.140）

トレーニングコースの開催による若手育成
若手研究者を中心に、基礎生物学に不可欠な研究手技を数日間にわたって講習するもので、以下の２コースを定期的に開催しており、毎回、多くの受講希望者の応募があります。

ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
生物情報学を必ずしも専門としない生物学研究者に向けて、ゲノム情報を活用することによってそれぞれの研究を発展させるための基礎的技術・考え方を講習する国内向けのトレーニングコースです。（→ P.136）

5

年表1987 年 5 月
創設 10 周年を記念し、記念式典と施設公開を実施した。
「転
換期をむかえた生物科学」と題した 10 周年記念講演会が京1962 年頃から生物学研究者の間に研究所設立の要望が高都にて開催された。

まり、関連学会 ( 日本動物学会、日本植物学会等 ) を中心に種々検討がなされた。
1966 年 5 月
日本学術会議は、第 46 回総会において、生物研究所 ( 仮称 )創設１０周年記念式典

並びに生物科学研究交流センター ( 仮称 ) の設立について内1988 年 10 月

閣総理大臣に勧告した。

日本初の大学院大学である、国立大学総合研究大学院大学創設。基礎生物学研究所には生命科学研究科分子生物機構論

1973 年 10 月

専攻（３年制の博士課程 ）が設置された。

学術審議会は、分子科学研究所、基礎生物学研究所 ( 仮称 )及び生理学研究所 ( 仮称 ) を緊急に設立すべき旨、文部大臣

1989 年 5 月に報告した。

形質統御実験施設 設置。

1977 年 5 月

1989 年 7 月

基礎生物学研究所 創設。生理学研究所と共に生物科学総合

竹内郁夫 第 4 代所長就任。

研究機構を形成。桑原萬壽太郎 初代所長就任。3 研究系 ( 細胞生物学研究系・発生生物学研究系・制御機構研究系 )、培

1995 年 4 月

養育成研究施設及び技術課が設置された。創設当初は旧愛知

毛利秀雄 第５代所長就任。

教育大旧図書館の建物を利用した。
1997 年 1 月
1977 年 12 月

基礎生物学研究所実験研究棟に隣接して、形質統御実験棟が第１回 基礎生物学研究所コンファレンス 開催。

竣工した。

1979 年 2 月
基礎生物学研究所 実験研究棟第１期竣工。

1997 年 5 月

建築中の形質統御実験棟

創設 20 周年を迎え、記念式典が新たに竣工した岡崎コン
ファレンスセンターにて行われた。
1979 年の基礎生物学研究所 左手の建物が旧愛知教育大旧図書館建物

1998 年 5 月
形質転換生物研究施設 設置。

1981 年 4 月
岡崎国立共同研究機構 創設。分子科学研究所及び生物科学

1999 年 4 月

総合研究機構 ( 基礎生物学研究所、生理学研究所 ) は総合化

生命環境科学研究センター 設置。

され、3 研究所は岡崎国立共同研究機構として一体的に運営されることとなった。

2000 年 4 月
共通研究施設として、統合バイオサイエンスセンター、計算

1983 年 4 月

科学研究センター、動物実験センター、アイソトープ実験セ

金谷晴夫 第２代所長就任。

ンター 設置。

1984 年 10 月

2001 年 4 月

岡田節人 第３代所長就任。

勝木元也 第６代所長就任。

1986 年 11 月
最先端の研究技術の国内若手研究者への普及を目指し、第一回バイオサイエンストレーニングコースが開催された。

6

2002 年 3 月

2009 年４月

山手地区に山基礎生物学研究所とドイツのマックス・プランク植物育種学

手１号館と２研究所 (MPIPZ) との間で、植物科学分野での研究推進を目

号館東が竣工。

的として学術交流協定を締結。2014 年度末までに５回の以後山手地区

合同シンポジウムを開催し交流を行った。

には 2004 年
3 月までに順次、5 号 館 までが竣工した。

2010 年 4 月
山手地区

生物機能解析センターおよびモデル生物研究センターを設置。

2001 年 4 月

2010 年 7 月

情報生物学研究センター 設置。

最先端研究基盤事業「低炭素社会実現に向けた植物研究の推進のための基盤整備」として採択された「植物科学最先端研2004 年 1 月

究拠点ネットワーク」事業を開始。2016 年度末まで研究

生物学が取り組むべき新たな研究分野の国際的コミュニ拠点として活動。

ティー形成を支援するための国際研究集会として、第 1
回 生 物 学 国 際 高 等 コ ン フ ァ レ ン ス（Okazaki Biology

2010 年 8 月

Conference）が開催された。

基礎生物学研究所とシンガポールのテマセク生命科学研究所(TLL) との間で学術交流協定を締結。

2004 年 4 月
大学共同利用機関法人自然科学研究機構 創設。国立大学法2012 年 7 月

人法の施行により、国立天文台、核融合科学研究所、基礎生

災害に強い生命科学研究の実現のために、生物遺伝資源の物学研究所、生理学研究所及び分子科学研究所が統合再編さバックアップ体制を構築する「大学連携バイオバックアップ

れ、大学共同利用機関法人自然科学研究機構となった。3 研

プロジェクト (IBBP)」を国内７つの大学との連携により開究系の廃止とともに研究部門名を変更し、新たに研究室を設始。プロジェクトの中核拠点として IBBP センターを設置。

けた。統合バイオサイエンスセンターは岡崎統合バイオサイ
エンスセンターに名称変更。総合研究大学院大学は国立大学法人に移行。生命科学研究科分子生物機構論専攻に新たに５
年一貫制の博士課程が設置された。
2005 年 4 月
総合研究大学院大学分子生物機構論専攻が基礎生物学専攻に2013 年 10 月

名称変更。

山本正幸 第 8 代所長就任。

2005 年 7 月

2013 年 10 月

自然科学研究機構と欧州分子生物学研究所 (EMBL) との間

研究力強化戦略室を設置。

IBBP センター 生物遺伝資源保存施設

で共同研究協定が調印された。基礎生物学研究所と EMBL

2014 年 2 月との連携活動を開始。

新規モデル生物開発センターを設置。
2007 年 1 月
バイオサイエンストレーニングコースにかわり、国内外の若2016 年 12 月

手研究者を対象とした国際的な研究技術普及および交流活動

大隅良典名誉教授 ノーベル生理学・医学賞受賞。

として、第 1 回インターナショナルプラクティカルコース

2019 年４月が開催された。

阿形清和 第 9 代所長就任。
2007 年 4 月

2019 年 7 月

岡田清孝 第 7 代所長就任。

基 礎 生 物 学 研 究 所 と ハ イ デ ル ベ ル グ 大 Centre for2007 年 5 月

Organismal Studies (COS) Heidelberg との間で学術

基礎生物学研究所は創設 30 周交流協定を締結。

年を迎えた。6 月 1 日には 30
周年記念式典が開催された。
創設 30 周年記念式典

7

運営
運営会議委員 (2019 年度 )

任期：2019 年 4 月 1 日〜 2021 年 3 月 31 日
◎議長

所外委員
北野 潤		

情報システム研究機構 国立遺伝学研究所 教授

黒岩 麻里

北海道大学大学院 理学研究院 教授

河内 孝之

京都大学大学院 生命科学研究科 教授

佐竹 暁子

九州大学 理学研究院 教授

塩見 美喜子

東京大学大学院 理学研究科 教授

杉本 亜砂子東北大学大学院 生命科学研究科 教授

花嶋 かりな

早稲田大学 教育・総合科学学術院 准教授○ 平岡 泰		

大阪大学大学院 生命機能研究科 教授

山本 卓		

広島大学大学院 理学研究科 教授

吉村 崇		

名古屋大学大学院 生命農学研究科 教授

所内委員

8

青木 一洋

定量生物学研究部門 教授

上田 貴志

細胞動態研究部門 教授

上野 直人

形態形成研究部門 教授◎ 川口 正代司

共生システム研究部門 教授

高田 慎治

分子発生学研究部門 教授

新美 輝幸

進化発生研究部門 教授

長谷部 光泰生物進化研究部門 教授

東島 眞一

神経行動学研究部門 教授

藤森 俊彦

初期発生研究部門 教授

皆川 純		

環境光生物学研究部門 教授

吉田 松生

生殖細胞研究部門 教授○副議長

基礎生物学研究所プレスリリースより深層学習によって「蛇の回転錯視」の知覚再現に成功
深層学習ネットワーク（Deep Neural Networks, DNN）
は、脳の動作原理を参照して設計された人工知能のひとつです。囲碁の世界チャンピオンを制したアルファ碁に代表されるように DNN を用いた研究は、今まさに世界中の企業や研究者がこぞって研究を進めています。特に画像分類や音声認渡辺英治准教授

識など、幅広い分野で画期的な成果が収められていますが、近年、脳の動作そのものを研究するためのツールとしても期待が高まっています。脳のモデルを DNN に組み込み、実際の脳の特性と比較することで、これまでは推測するしかなかったモデルの正当性を検証していく、といった試みが可能になりつつあります。これまでの脳科学では、主に細胞レベルのEiji Watanabe, Akiyoshi Kitaoka, Kiwako Sakamoto,
Masaki Yasugi, and Kenta Tanaka“Illusory Motion Reproduced by Deep Neural Networks
Trained for Prediction”
Frontiers in Psychology 9, 345 (2018)

活動から脳のネットワークの動作原理を推定してきましたが、本手法を用いて人工脳をコンピューター上に合成することで、脳のネットワークの動作原理を仮想的に推定することが可能になります。
基礎生物学研究所 神経生理学研究室の渡辺英治准教授は、同研究所の八杉公基研究員と立命館大学の北岡明佳教授、生理学研究所の坂本貴和子助教、サクラリサーチオフィスの田中
健太博士との共同研究によって、DNN が「蛇の回転錯視（立命館大学の北岡明佳博士が 2003 年に考案した錯視）」の動きの知覚を再現することを、新たに発見しました。

【図２】蛇の回転錯視（左図は左回転、右図は無回転）の動きの知覚が DNN によって再現された
連続した二枚の予測画像からオプチカルフローを検出し、ベクトルとして表現（黄色の点がベクトルの始点、赤い線がベクトルの方向と大きさを示す）。

DNN に、日常生活などの自然な情景を撮影した動画（約５時間）を繰り返し学習させました。そしてまず、学習済みの
DNN が一般的な回転運動をうまく予測できるかどうかを、実際に回転するプロペラを撮影した画像を使って検証しました。結果、DNN はプロペラの左回転、右回転、無回転をうまく予測しました。
次に蛇の回転錯視画像の検証を行いました。蛇の回転錯視は、【図１】北岡明佳博士考案の蛇の回転錯視（左図）
右図は回転しないネガティブコントロール

色の配列を入れ替えることで、容易に右回転、左回転、無回転の知覚をヒトに引き起こすことが可能です（図１）。動画を学習した DNN に、右回転、左回転、無回転の錯視画像を入

今回研究グループは、大脳皮質の動作原理として有力な仮説

力したところ、それぞれの回転方向に応じた動きの予測をしのひとつである「予測符号化理論」を組み込んだ DNN を用ていることが判明しました（図２）。この結果は、DNN が人意しました。予測符号化理論では、大脳は入力される感覚情間や他の動物と同様、錯視を“知覚”することの証左である

報を常に予測しており、その予測と実際の感覚情報との差分と共に、蛇の回転錯視を引き起こしているメカニズムのひとを学習していくとされています。差分情報は、大脳の各領野つとして、予測符号化理論が有力であることを示しています。

間を行き来し、高次領野では高度に抽象化された差分情報が符号化されると考えられます。この理論は、大脳の解剖学的本成果は、錯視を DNN が再現した世界で初めての事例で知見及び生理学的知見をうまく説明できることから、現在はす。今後、錯視を知覚のリファレンスにした DNN 研究は、幅広い分野で支持されています。そこで本研究では、予測符

脳の動作原理の解明に貢献すると期待されます。この成果は号化理論を組み込んだ DNN が、蛇の回転錯視を再現できる2018 年 3 月 15 日に Frontiers in Psychology に掲載さか否かを検証しました。

れました。

9

基礎生物学研究所プレスリリースより

テントウムシの多様な斑紋を決定する遺伝子の特定に成功
多くのテントウムシの前翅には、赤色と黒色からなる目立つ斑紋があります。テントウムシの目立つ斑紋は、苦くて不味
いため食べられないことを捕食者にアピールする警告色として機能します。テントウムシ科の昆虫は、世界で 6,000 種、
日本で 180 種が同定され、種に特有の多様な斑紋をもっています。なかでも、日本で最も普通に見られるテントウムシの一種であるナミテントウは、斑紋に遺伝的多型が存在し、同種でありながら 200 以上もの異なる斑紋をもつことが古くから知られていました。1918 年以来、我が国の研究者を中心に行われてきた古典的な遺伝学実験により、ナミテント
ウの多様な斑紋は、たった一つの遺伝子によってもたらされることが予測されていました。しかしながら、具体的な遺伝子の実体や、テントウムシの斑紋形成メカニズムについては全く不明なままでした。
基礎生物学研究所 進化発生研究部門の安藤俊哉助教と新美輝幸教授らのグループを中心として、東京工業大学の伊藤武

安藤俊哉助教と新美輝幸教授
Toshiya Ando, Takeshi Matsuda, Kumiko Goto, Kimiko Hara,
Akinori Ito, Junya Hirata, Joichiro Yatomi, Rei Kajitani, Miki
Okuno, Katsushi Yamaguchi, Masaaki Kobayashi, Tomoyuki
Takano, Yohei Minakuchi, Masahide Seki, Yutaka Suzuki,
Kentaro Yano, Takehiko Itoh, Shuji Shigenobu, Atsushi
Toyoda, and Teruyuki Niimi“Repeated inversions within a pannier intron drive
diversification of intraspecific colour patterns of ladybird
beetles”
Nature Communications 9, 3843 (2018)彦教授らのグループ、基礎生物学研究所の重信秀治特任准教授らのグループ、明治大学の矢野健太郎教授らのグループ、
国立遺伝学研究所の豊田敦特任教授らのグループ、東京大学の鈴木穣教授らのグループからなる共同研究チームは、テン
トウムシの多様な翅の斑紋（模様）を決定する遺伝子の特定に成功しました。本共同研究チームは、ナミテントウのゲノ
ム解読などを行い、斑紋のパターンを決定する遺伝子がパニ
ア（pannier）と呼ばれる遺伝子であることを特定しました。

テントウムシの斑紋形成におけるパニア遺伝子の働き（二紋型を例に）
さらに主要な斑紋型（紅型、斑型、二紋型）のゲノム解読を行い、pannier 周辺の DNA 配列を取得して斑紋型ごとの配列比較を行った結果、第 1 イントロンの配列の多様性が斑紋の違いをもたらす要因となっている可能性が示されました。また、ナナホシテントウにおいても pannier は斑紋パ
ターンを司る機能をもつことが判明しました。以上の結果

10

ナミテントウの多様な翅の斑紋から、pannier の斑紋パターンを決定する遺伝子としての機

テントウムシの斑紋は、主に黒色と赤色のパターンとしてり、この２種の祖先が分岐した少なくとも 3390 万年以上作られますが、この遺伝子は、前翅がつくられる過程の、蛹

前には存在していたと推測されました。この２種が分岐したの中期のステージにおいて黒色色素形成領域で働き、黒色色

後、ナミテントウではおそらく遺伝子発現制御配列の変化に素（メラニン）の合成を促すと同時に赤色色素（カロテノイ

よって多様な種内多型を生じたのに対して、ナナホシテントド）の沈着を抑制する機能をもつことが明らかになりました。

ウでは種内多型が生じなかったという進化の経路が明らかと

pannier 遺伝子の機能を RNAi と呼ばれる手法で抑制すると、なりました。この成果は 2018 年 9 月 21 日付けで Nature

黒色領域が赤色領域に変化した翅が形成されました。

Communications に掲載されました。

能は、ナミテントウとナナホシテントウの共通祖先まで遡

基礎生物学研究所プレスリリースより

精子幹細胞の数を一定に保つ新たな仕組みを発見
基礎生物学研究所 生殖細胞研究部門の北舘祐助教と吉田松生教授、英国ケンブリッジ大学の Benjamin Simons 教授を中心とした国際共同研究グループは、マウスを用いて、精子を作る幹細胞の数が長い間一定に保たれる新しい仕組みを明らかにしました。
多細胞生物が組織を長い間安定して維持するためには、組織細胞を作るおおもとの「幹細胞」の数が一定に保たれることが大切です。一般に幹細胞は、「ニッチ」と呼ばれる特別な場
所に集まっていて、その数はニッチに入ることができる上限によって決まると考えられています。しかしマウスの精子幹細胞は特定の場所に集まることはなく、精巣中に散らばって活発に動き回っています。精子幹細胞の数を保つ未知の仕組みがあるはずですが、謎に包まれていました。
吉田と Simons らはこれまでに、精子幹細胞が精細管のなかでも血管の近くを特に好んで動き回り、血管の近くでは幹左から 中川俊徳助教 , 北舘祐助教 ,吉田松生教授 , 丸山亜裕美技術支援員
Yu Kitadate, David J. Jörg, Moe Tokue, Ayumi Maruyama,
Rie Ichikawa, Soken Tsuchiya, Eri Segi-Nishida, Toshinori
Nakagawa, Aya Uchida, Chiharu Kimura-Yoshida, Seiya
Mizuno, Fumihiro Sugiyama, Takuya Azami, Masatsugu Ema,
Chiyo Noda, Satoru Kobayashi, Isao Matsuo, Yoshiakira
Kanai, Takashi Nagasawa, Yukihiko Sugimoto, Satoru
Takahashi, Benjamin D. Simons, Shosei Yoshida“Competition for mitogens regulates spermatogenic stem
cell homeostasis in an open niche”
Cell Stem Cell 24, 79-92 (2019)

細胞の数が多いことを発見していました。本研究グループは
今回、血管の近くで多く作られるタンパク質を探索し、線維芽細胞増殖因子（FGF：具体的には FGF5, FGF8, FGF4）を見つけました。FGF は、精細管を外から取り囲む細胞（リンパ内皮細胞）が作っていました。さらに、幹細胞が FGF を細胞内に取り込んで消費していることが分りました。FGF は
精子幹細胞の増殖を促すシグナル分子として作用することが知られており、FGF を多く取り込んだ精子幹細胞は、自己複製しやすくなるとともに分化しにくくなります。FGF の産生量を増やしたり減らしたりしたマウスの精巣を解析したとこ
ろ、FGF が作られる量と精子幹細胞の数は直線的に相関していました。
このような、精子幹細胞と FGF に関する発見をもとに、幹細胞の数が一定に保たれる仕組みを数理生物学的に解析しました。その結果、「常に一定量作られる FGF を精子幹細胞がマウス精巣で精子幹細胞の数が一定に保たれるメカニズム
精子幹細胞は、血管の近くで精細管を取り囲むリンパ内皮細胞が産生した FGF を、動き回りながら取り込む。FGFを多く取り込んだ精子幹細胞は自己複製する一方、取り込
みが少なかった精子幹細胞は分化する。その結果、精子幹細胞の数は FGF の産生量によって規定されることになり、血管の近くで幹細胞の数が多いことも自然に説明される。

取り込み、取り込んだ FGF 量に応じて自己複製と分化の確率

以上の結果、「精子幹細胞は、精細管の中を動き回りながら、が変わる」という極めてシンプルな原理によって、FGF の産

リ ン パ 内 皮 細 胞 の 作 る FGF

生量と精子幹細胞数の直線的相関など多くの実験結果を定量

をお互いに奪い合う。その結的に説明できることが分かりました。とりわけ、精子幹細胞

果、幹細胞の数は FGF の産の数を強制的に減らした後の再生過程は興味深いものでした。

生量に応じた決まった値に自薬剤を投与して精子幹細胞の一部を殺したところ、残った精ずと収束して、長期間維持さ

子幹細胞は活発に分裂し、その数は通常の数を大きく超えまれる。」という、シンプルなした。この結果はニッチの物理的な大きさが幹細胞の数を決メカニズムを新たに提唱しまめるのではないことを明瞭に示しますが、その後も増加と減した。この研究成果は 2018

少を繰り返して次第に本来の数に収束していきました。精子年 12 月 20 日 付 で Cell

幹細胞数に見られるこのような振動現象も、同じ数理モデル

Stem Cell にオンライン先行

で見事に説明することができました。

illustration by Sara Nishida

掲載されました。

11

基礎生物学研究所プレスリリースよりサンゴがもつ緑色蛍光タンパク質の働きが明らかに ～蛍光による共生パート
ナーの誘引～
サンゴ礁を形作り、南の海の生態系の維持に不可欠な存在であるサンゴは、その多くが紫外線や青色光を受けると緑色の蛍光を発します。これは、サンゴがその体内に緑色蛍光タンパク質（Green Fluorescent Protein: GFP）を持ち、紫外線や皆川純教授 , 高橋俊一准教授 , 相原悠介研究員

青色光を吸収することにより緑色の蛍光を呈するためです。これまで、GFP がサンゴをはじめとする刺胞動物の色彩に関わっていることは知られていましたが、その役割はよく分かっていませんでした。基礎生物学研究所 環境光生物学研究部門の相原悠介研究員、高橋俊一准教授、皆川純教授らは、東北大学大学院生命科学研究科の丸山真一朗助教、豪 James Cook 大学
Andrew Baird 教授、産業技術総合研究所地質情報研究部門のYusuke Aihara, Shinichiro Maruyama, Andrew H. Baird,
Akira Iguchi, Shunichi Takahashi, Jun Minagawa“Green fluorescence from cnidarian hosts attracts
symbiotic algae”
Proceedings of the National Academy of Sciences of
the United States of America 116, 2118-2123 (2019)井口亮主任研究員と共同で、サンゴの緑色蛍光が、サンゴの生育に不可欠な共生藻類（褐虫藻）の誘引に働くことを初めて明らかにしました。近年、海水温の上昇などの環境変動により、サンゴの白化（サンゴが体内から共生藻類を失って白くなる現象）とそれに伴うサンゴの死滅が問題となっており、本成果は白化したサンゴの回復などに役立つ可能性があります。

青色光を受けて緑色の蛍光を発するサンゴ
今回の研究では、サンゴが緑色蛍光を放つ青色光の下で、褐生きたサンゴによる褐虫藻の誘引サンゴが緑色蛍光を放つ青色光の下では、褐虫藻がサンゴの周りに集まる（図中右）。図中左は比較のために置いた死んだサンゴの骨格（GFP を持たない）。光照射 10 分後の写真。

虫藻がサンゴの周りに集まることを明らかにしました。また、サンゴの緑色蛍光タンパク質（GFP）と同様に緑色蛍光を出す市販の蛍光ペイントに対しても、青色光下で褐虫藻が集まることを示しました。
本研究によりサンゴの緑色蛍光は環境中を遊泳する褐虫藻の誘引に働くことが実験的に初めて明らかとなりました。褐虫藻
の走光性の特性を調べた結果、褐虫藻が緑色蛍光に誘引される
理由は、褐虫藻が弱い緑色光に向かって泳ぐ性質（正の走光性）と、太陽光のような強い青色光を含む光から逃げる性質（負の走光性）の二つを併せ持つためであることがわかりました。これらの結果より、広いサンゴ礁の中でサンゴが共生パートナーである褐虫藻と出会えるのは、サンゴが褐虫藻の好きな緑色蛍蛍光ペイントによる褐虫藻の誘引
蛍光ペイントが緑色蛍光を放つ青色光の下では、褐虫藻が蛍
光ペイントを塗ったプラスチック片の周りに集まる（図中右）。図中左は比較のために置いた白色に塗装したプラスチッ
ク片。光照射 10 分後の写真。

12

光を出しているためと考えられます。この成果は 2019 年 1
月 22 日に米国科学アカデミー紀要に掲載されました。

基礎生物学研究所プレスリリースより

力による刺激は細胞にどのような応答をもたらすのか 〜力学刺激によって生じるツメガエル胚細胞内のリン酸化の変化の詳細が明らかに〜
基礎生物学研究所 形態形成研究部門の橋本寛研究員、木下典行准教授、上野直人教授および米国プリンストン大学のIleana Cristea 教授らは共同で、リン酸化プロテオームを用

橋本寛研究員いて、アフリカツメガエルの初期胚に力をかけた時に、細胞内でどのような応答が起きているのかの詳細を網羅的に明らかにしました。そして、いくつかのタンパク質リン酸化酵素（プロテイン・キナーゼ）が力学刺激に応じて素早く活性化されるとともに、細胞の接着斑およびタイトジャンクションと呼ばれる構造を構成するタンパク質のリン酸化レベルが増加することが明らかになりました。また、力学刺激を受けた細胞・組織は構造的に強固で安定的な上皮様組織へと変化することもわかりま

Yutaka Hashimoto, Noriyuki Kinoshita, Todd M. Greco,
Joel D. Federspiel, Pierre M. Jean Beltran, Naoto Ueno,
and Ileana M. Cristea“Mechanical Force Induces Phosphorylation-MediatedSignaling that Underlies Tissue Response andRobustness in Xenopus Embryos”
Cell Systems 8, 226-241 (2019)

した。
研究グループは、細胞が力に対してどのように応答するのかを質量分析法を用いて詳細に解析し、その力応答の過程で生じる細胞内の状態の変化の詳細を明らかにしました。研究材料に
力学刺激後に起こった細胞の変化

は大きさが 1 ミリほどのアフリカツメガエルの初期胚（原腸形成期）をもちい、それを遠心力で弱く圧縮しました。胚は力を受けて一時的に変形しますが、遠心を止めるともとの球形に異なるリン酸化酵素がその時系列で異なる活性化をしているこもどります。それぞれ、0 分、10 分、30 分、60 分間遠心し、とを示唆しています。加えて、リン酸化に伴い、細胞間の隙間

その直後に胚全体からタンパク質を抽出し、質量分析装置をもを塞ぐタイトジャンクション（密着結合）には ZO-1 というタ

ちいてタンパク質のリン酸化を網羅的に同定するリン酸化プロ

ンパク質が、力学刺激依存的に集積することが明らかになりま

テオームにより解析しました。

した。このような応答は、遠心による力学刺激ばかりでなく、圧縮刺激でもみられることが確認されました。さらに、こうしたリン酸化状態やタンパク質量変化の全体像をとらえることによって、力学刺激を受けた細胞・組織は、より運動能は低いものの構造的には強固で安定的な上皮様組織へと転換する「間充織 - 上皮転換（MET）」様の変化を起こすことも明らかになりました。これらの知見は、生物は力という外的刺激に応答し、アフリカツメガエル胚への力学刺激負荷
アフリカツメガエルの原腸胚を遠心（450 xg）し、細胞を破砕、タンパク質を抽出後、質量分析でタンパ
ク質のリン酸化を検出した。

変形という生物個体の変化に抗い、正常な形態や機能を保とうとする巧妙な仕組みをもっていることを示しています。加えて、上皮性がんでは MET とは逆の「上皮 - 間充織転換（EMT）」が起こり、上皮細胞が運動能の高い間葉系細胞に転換すること
が浸潤のひとつのメカニズムとされていますが、今回の発見は力がその転換調節に関わっていることを示唆するものです。こ

本研究では９千以上ものリン酸化ペプチドを解析することにの成果は、2019 年 3 月 6 日付で Cell Systems に掲載されより、遠心という力学刺激が化学シグナルに変換される細胞応ました。

答の詳細を明らかにしました。まず、力学刺激をかけると、細胞接着に関与するタンパク質群の大規模なリン酸化が見られま

本国際共同研究は自然科学研究機構の戦略的国際交流加速事した。またそのリン酸化を担う酵素群についても、時系列動態業（2016-2018 年度）によって橋本寛研究員がプリンスト

がリン酸化酵素群により異なることを発見しました。これは、ン大学に派遣され実施されました。

13

植物の膜交通研究から探る
細胞内輸送のメカニズムと進化
真核生物の細胞内には、小胞体やゴルジ体など様々なオルガネラがあり、それぞれが独自の機能を果たすことで生命現象が成り立っています。このオルガネラ間では小胞や細管を介した膜交通と呼ばれるメカニズムによって物質が運ばれています。
膜交通の基本的なメカニズムは真核生物において広く保存されていますが、個々の系統に注目すると、進化の洗練を受けてそれぞれが独自の膜交通の仕組みを獲得していることが明らかになりつつあります。われわれは、シロイヌナズナとゼニゴケを用いて、植物における膜交通の普遍性と独自性を明らかにするべく研究を行っています。

Members

教授
上田 貴志
助教
海老根 一生金澤 建彦
技術課技術職員
林 晃司
NIBB リサーチフェロー
南野 尚紀
総合研究大学院大学
大学院生
八野田 奨
特別共同利用研究員
法月 拓也（東京大学）
梶原 啓司（名古屋大学）
技術支援員
山本 真由子事務支援員
大久保 雅代

14（上図） 植物の液胞輸送経路の模式図。動物では、後期エンドソームを経てリソソームへタンパク質を運ぶ
経路は一種類しか知られていないが、植物では液胞へタンパク質を運ぶ経路が少なくとも３つ存在することが明らかになった（Ebine et al ., Curr. Biol. 2014）。
（中図）液胞膜における膜融合装置も植物では多様化しており、植物特有の分子装置がはたらいている（Takemoto et al ., PNAS 2018）。
（下図） 植物細胞における分泌およびエキソサイトーシス経路の多様化。分泌経路は細胞内から細胞膜および細胞外への輸送であり、多くの生物にとって特定の輸送シグナルを必要としないデフォルト輸送経路である。一方、陸上植物ではこの経路で機能する分子群に著しい多様化が見られ、それらが極性輸送（A）や共生微生物および病原菌感染部位への輸送（B）、分裂期の細胞に出現する細胞板への輸送（C）など、植物に特徴的な様々な現象に関与していることが示されている（Kanazawa & Ueda, New Phytol. 2017 より改変）。

細胞動態研究部門

http://www.nibb.ac.jp/cellular/

植物に特徴的なオルガネラと膜交通- 液胞輸送経路の多様化 -植物膜交通の生理機能
膜交通は、植物の様々な生理機能の発現において重要な役

真核細胞の中には、小胞体や液胞など、機能の異なる多様割を担っている。クラスリン被覆小胞を作る際に積み荷の選なオルガネラが存在する。膜交通は、小胞や細管状の輸送中別に関わるとされる PICALM ファミリーのはたらきを調べ

間体を介したオルガネラ間の物質輸送システムである。そこる過程で、PICALM5 が、花粉管の継続的な伸長に必要ででは RAB GTPase、SNARE、被覆複合体などの鍵因子があることを見いだした。さらに、PICALM5 がはたらかな

機能しており、これらの因子の多様化が、オルガネラの多様い変異体では、花粉管の破裂をふせぐはたらきを持つ受容化と密接に関連していると考えられている。我々の部門では、

体型キナーゼである ANXUR が、花粉管の先端に局在化出膜交通とオルガネラ機能の多様化の観点から、植物の膜交通来なくなることも明らかになった（図 2）。このことから、の制御機構の研究を行っている。

PICALM5 が、ANXUR をクラスリン被覆小胞に積み込み

液胞は、植物の細胞体積の９割以上を占める巨大なオルガネ

エンドサイトーシス経路を経由して花粉管の先端に送り返す

ラで、動物のリソソームと同様に、不要タンパク質の分解をことで、花粉管の持続的な伸長が可能となっていることが示担っている。これに加え、植物の液胞は、タンパク質の貯蔵された（Muro et al ., Cammun. Biol. 2018）。

や膨圧の発生など、植物に特有の機能も有している。このような多様な液胞機能の発現には、液胞ではたらくタンパク質や液胞に貯蔵されるタンパク質を、正確かつ大量に液胞に輸送する仕組みが必要であり、そこでは植物が進化の過程で独自に獲得した膜交通の制御因子が重要なはたらきを担っている。そこで植物にのみ存在する RAB5 の仲間である ARA6のはたらきと、その相互作用因子を調べたところ、ARA6がエフェクターである PUF2 のはたらきを介して、動物や酵母にも保存された RAB5（シロイヌナズナでは RHA1 とARA7）のはたらきを負に制御することで、液胞輸送の精密図 2. ANXUR の花粉管先端部への局在化に PICALM5 が必要
PICALM5 がはたらかない変異体（下段）では ANXUR（緑）が花粉管の先端に局在化できないのに対し、赤色蛍光タン
パク質を付加した PICALM5a（マゼンタ）を発現する花粉（上段）では，花粉管先端のANXUR の局在が回復する。

な制御を行っていることが明らかになった（図１）。

図 1. 植物特異的な RAB5 である ARA6 とそのエフェクターである PUF2 、および保存型 RAB5 である RHA1 の遺伝学的相互作用
puf2 変異体は野生型と同様に生育するが，rha1 変異体との二重変異体は生育遅延を示す．この結果から，PUF2 が RHA1 と協調的にはたらくことが示唆される（Ito et al ., eLife 2018）
。

教授
上田 貴志

助教
海老根 一生参考文献
1. Ebine, K., Inoue, T., Ito, J., Ito, E., Uemura T., Goh, T., Abe,A., Sato, K., Nakano, A. and Ueda, T., (2014). Plant vacuolar
trafficking occurs through distinctly regulated pathways. Curr.
Biol., 24: 1375-1382
2. Kanazawa, T. and Ueda, T. (2017). Exocytic trafficking pathways
in plants: why and how they are redirected. New Phytologist, 215:
952-957
3. Takemoto, K., Ebine, K., Askani, JC., Krüger, F., Ito, E., Goh, T.,
Schumacher, K., Nakano, A. and Ueda, T. (2018). Distinct setsof tethering complexes, SNARE complexes, and Rab GTPases
mediate membrane fusion at the vacuole in Arabidopsis. Proc Natl
Acad Sci USA., 111: E2457-E2466
4. Ito, E., Ebine, K., Choi, S., Uemura, T., Nakano, A. and Ueda,
T. (2018) Integration of two RAB5 groups during endosomaltransport in plants. eLife 7, e34064
5. Muro, K., Matsuura-Tokita, K., Tsukamoto, R., Kanaoka, MM.,
Ebine, K., Higashiyama, T., Nakano, A. and Ueda, T. (2018)ANTH domain-containing proteins are required for the pollen
tube plasma membrane integrity via recycling ANXUR kinases.
Commun. Biol. 1, 152. E8783-E8789

助教
金澤 建彦

15

細胞内シグナル伝達系を定量的に理解する細胞は、様々な環境からの刺激や内的な状態といった「入力」を感知し、その情報を「細胞内シグナル伝達系」により処理し、最終的に細胞の増殖や分化といった表
現型を「出力」する、いわば「入出力装置」である。この入力シグナルをデコード
し情報変換して適切に出力するシステムが「細胞内シグナル伝達系」であり、その実態は物理化学的な反応のネットワークである。分子生物学の進展に伴い、シグナ
ル伝達分子やその経路の同定が進んだが、分子の濃度や反応速度といった定量的な情報が圧倒的に不足している。私たちは、細胞内シグナル伝達系を構成する反応を定量的に測定し、最終的にはコンピューターで細胞をシミュレートすることを目指して研究している。

Members教授
青木 一洋

細胞内シグナル伝達系

増殖因子

Wnt

Disheveled

Frizzled

GSK-3bCells

ストレス

E-Cadherin

Growth factors
(EGF)

RTK

Hormones

7-TMR

Cycl D:CDK4

Crk

PKC

Jun

ERK

Elk Fos

MEKK
PI3K
Rac RhoG-prot Ad Cycl PKA

Abl

Myc:Max

p21
DNA ダメージ

細胞増殖
細胞周期

遺伝子
発現

p53

PI3K

薬剤

Akt

Akk

IkB

NF-kB

Caspase 9

BclXL
Bad

Bcl2
FADD

Caspase 8
FAP

Cytochrome c

Bcl2

Mitochondria

Jaks

博士研究員

Mitochondria
細胞死

細胞死

Fas

Decoy R
Bid

Death
Factors(FalL)

Bim

Cytokine R
Cytokine

入力

尾納 隆大

Bax
Stat3,5

Stat3,5

PTEN
Stat3,5

技術課技術職員

ARF Mdm2

CREB

NF-kB

PKC
RTK

分化

Smads

p27

Cycl E:CDK2

NHR (ER)

Estrogen

Survival Factors

E2Fs

JNK

MKK

Grb2
Sos Ras Raf MEK ERK

p15

RB HPV E7

PLC

Shc

p16

Rac

FAK
Src Cas

後藤 祐平

TGFbR

B-cateninTCF

B-catenin
PI3K

Integrins

NF1

Anti-growth factors(TGFb)

近藤 洋平

TCF

APC

ECM

細胞増殖

助教

伊藤 玲奈
三浦 晴子
小松原 晃

出力

システム

日本学術振興会特別研究員
中村 彰伸

３つのアプローチで細胞のシステムを理解する

総合研究大学院大学
大学院生
谷猪 遼介

FCCSによる解離定数の測定-0.00210-5

活性高い

τ(sec)

実測パラメーターに基づくシミュレーション
0.80
ERK (μM)

8分

低い

np_ERK
pY_ERKpTpY_ERK

0.60

37
50
37

ON

OFF

ON

180

150

140

120

125

90

Light

50

101

10-1

特別協力研究員
小田 茂和

60 min
Light

Light
kDa

10-3

20 min

80

0.002
0

Linker

4分

Auto correlation curve(mEGFP)
Auto correlation curve(HaloTag (TMR))
Cross correlation curve2Blue 12.5 μW/cm
light
0 μW/cm2

65

Sensordomain細胞運動時のCdc42活性
0分

0.006
0.004

山本 啓

薬剤、光によるシグナル伝達系の操作

HaloTag
mEGFP
TMR

60

0.008

433 nm

20

FRET

5

530 nm

向井 正哉

操作

5
0

30

433 nmG (τ)

YFPLiganddomain

CFP

475 nm

定量化

0

可視化

20
15
10

min
IB:

技術支援員

pERK1/2

海老根 映美ERK1/2後藤 瑶子

OFF小野田 香織

0.40
0.20
0.00

0

2

4
6
8
Time (min)10

細胞内のもつ入出力システム、すなわち細胞内シグナル伝達系の動作原理を、「可視化」、「定量化」、「操作」という３つのアプローチで理解することを目指す。

16

定量生物学研究部門

http://www.nibb.ac.jp/qbio/

細胞をシミュレートする

定量化

細胞は生命の基本ユニットである。細胞は、環境や内的な反応パラメーターを効率良く取得するための技術開発も状態の変化に応答し、適切に表現型に変化させ適応する。そ行っている。蛍光相互相関分光法（FCCS）を用いた解離定れを可能にしているのは、「細胞内シグナル伝達系」と呼ば数（Kd）の測定（文献 3）、CRISPR/Cas9 遺伝子編集法

れる細胞内の反応ネットワークシステムである。このネットによる内在性分子の濃度の測定、イメージングによる酵素反ワークは、分子と分子の結合や酵素反応といった化学的な素応速度定数の測定などを行っている。得られたパラメーター

反応がいくつも連鎖して構成されている。したがって、全てを基に、ボトムアップでシミュレーションモデルを作成し、の反応を速度論的に微分方程式で記述し、コンピューターで数値計算により仮説を検証する（文献 6）。

数値計算することで、理論上は細胞内シグナル伝達系の全ての構成分子の動態を予測できるはずである。これは細胞内シ操作

グナル伝達系の理解だけでなく、抗癌剤の最適な標的分子の胞内シグナル伝達系に含まれるフィードバック制御やクロ

探索や効果予測など臨床的にも非常に意義がある。しかしな

ストーク制御を理解するには、摂動による動的な変化を捉え

がら、現状はそうはうまくいっていない。その理由は、分子る必要がある。薬剤や光による細胞内シグナル伝達系の摂動の濃度や反応速度といった定量的な情報（パラメーター）が法の開発にも取り組んでいる（文献 2,4）。

圧倒的に不足しているからである。
私たちは、細胞内シグナル伝達系を構成する反応とその細胞増殖・分化・細胞死の定量的な理解へ

パラメーターを定量的に測定し、実測データを用いてコン

上記の技術を利用し、細胞にとって本質的な機能である、ピューターで細胞をシミュレートすることを目指して研究し細胞増殖・分化・細胞死の３つの表現型に関連するシグナルている。以下に、私たちが取り組んでいることを紹介する。

伝達系を定量的に理解することを目指している。アナログ的でしなやかなシグナル伝達系が、デジタル的で頑強な表現型

可視化を創発する原理に迫りたい。

細胞内シグナル伝達系を生きた細胞内で定量的に可視化するためのバイオセンサーを開発している。細胞内の分子活性の変化を１細胞レベルで経時的に捉えることができる、蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）の原理に基づくバイオセンサー（文献 1,5）（図 1）や、細胞内局在を指標にしたバイオセンサーを開発している。

PKA

ERK

Akt

JNK

PKC

S6K

図１：リガンドで刺激したときの PKA, Akt, PKC, ERK, JNK, S6K 活性を
FRET イメージングで可視化した結果
キナーゼ活性を疑似カラーで示している。寒色が低活性、暖色が高活性を示しており、それぞれの色の明るさが FRET バイオセンサーの細胞内の局在を示し
ている。

教授
青木 一洋

助教
近藤 洋平

参考文献
1. Aoki, K., Kondo, Y., Naoki, H., Hiratsuka, T., Itoh, RE., Matsuda,
M. (2017). Propagating Wave of ERK Activation Orients Collective
Cell Migration. Developmental Cell, 43, 305–317
2. Uda, Y., Goto, Y., Oda, S., Kohchi, T., Matsuda, M., Aoki, K. (2017).
Efficient synthesis of phycocyanobilin in mammalian cells for
optogenetic control of cell signaling. Proc Natl. Acad. Sci. U.S.A.,
114, 11962-11967
3. Sadaie, W., Harada, Y., Matsuda, M., and Aoki, K. (2014).
Quantitative in vivo fluorescence cross-correlation analyses
highlight the importance of competitive effect in the regulation ofprotein-protein interactions. Mol. Cell. Biol., 34, 3272-90.
4. Aoki, K., Kumagai, Y., Sakurai, A., Komatsu, N., Fujita, Y., Shionyu,
C., and Matsuda, M. (2013). Stochastic ERK activation induced bynoise and cell-cell propagation regulates cell density-dependent
proliferation. Mol. Cell, 52, 529-40.
5. Komatsu, N., Aoki, K., Yamada, M., Yukinaga, H., Fujita, Y.,
Kamioka, Y, and Matsuda, M. (2011). Development of an
optimized backbone of FRET biosensors for kinases and
GTPases. Mol. Biol. Cell, 22, 4647-56.
6. Aoki, K., Yamada, M., Kunida, K., Yasuda, S., Matsuda, M. (2011).
Processive phosphorylation of ERK MAPkinase in mammaliancells. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 108, 12675-80.

助教
後藤 祐平

17

エピジェネティクスの分子機構
私たちの個体を形作る細胞は、それぞれ全く同じセットのゲノム DNA を持っている。しかし、個々の細胞の働きは多様であり、全ての細胞が同じように DNA を使っていたのでは、このような多様性を生み出すことはできない。このように、DNAの一次配列だけでは説明できない現象は「エピジェネティクス」と呼ばれ、個体の発生や細胞の分化だけでなく、疾患や老化のメカニズム解明の鍵を握ると考えられている。私たちは DNA を取り巻く「クロマチン」という構造に着目し、そのダイナミックな構造変換がどのようにエピジェネティックな現象を調節しているのか、
その分子機構の解明を目指している。

Members

教授
中山 潤一
助教
濱田 京子
片岡 研介
博士研究員
林 亜紀
総合研究大学院大学
大学院生
Anisa Fitri Rahayu
VALENTIROVIC Olivera
特別共同利用研究員
蜂須賀 亜季（福井大学）
技術支援員
吉村 ゆり子
浅井 友理子
事務支援員
清原 愛

18

クロマチン制御研究部門

http://www.nibb.ac.jp/chroma/

高次クロマチン構造形成の分子機構

ヒストン修飾認識の分子機構

真核細胞の染色体には、高度に凝縮したヘテロクロマチン

クロモドメイン（CD）は、クロマチンの構造変化に関わると呼ばれる構造が存在しています。この高次のクロマチン構

多くのタンパク質に見いだされる、進化的に保存されたモ

造は、セントロメアなど、染色体の機能ドメインの形成に寄チーフ構造です。ヘテロクロマチンタンパク質 HP1 を中心与するとともに、エピジェネティックな遺伝子発現の制御にとする研究によって、CD がメチル化されたヒストンを特異も重要な役割を果たしています。分裂酵母を用いた解析から、的に認識して結合するモジュールであることが明らかにされこのヘテロクロマチンの形成に、RNA サイレンシングと呼ました。しかし、近年の解析から、CD によるメチル化ヒス

ばれる現象の関与が明らかにされました。しかし、高等真核

トンの認識には、近生 物 に お い て、RNA

傍の核酸結合能のサイレンシングとヘ寄与や翻訳後修飾

テロクロマチン形成が関与することががどのように結びつ明らかにされてき

くのか、まだまだ数多ました。私達の研究

くの謎が残されてい部 門 で は、 哺 乳 類ます。私達の研究部門のクロマチンタン

では、主に分裂酵母をパク質がどのよう材料にヘテロクロマにクロマチンを標チン構造の形成メカ

的としているのか、

ニズムの解明に取りその分子機構の解組んでいます。

図１．高次クロマチンの形成機構

ヒストン修飾酵素の機能解析
クロマチンの大きな構造変化や、遺伝子発現を調節するためには、クロマチンの基本単位であるヌクレオソームの構造を変化させる必要があります。近年の解析から、ヌクレオソームを構成するヒストンが多様な翻訳後修飾を受け、この変化が様々な生命現象と関わる事が明らかにされてきました。特にヒストンのメチル化修飾は、安定なエピジェ
ネティックマークとして考えられており、そのメチル化
修飾の変化を制御している機構の解明は、エピジェネ
ティックな遺伝子発現制御の理解につながると期待されます。私達の研究部門では、ヒストンのメチル化やアセチル化を制御する、ヒスト
ン修飾酵素の機能解析を進めています。

教授
中山 潤一

助教
濱田 京子

図２．精製したヒストン脱メチル化酵素複合体

明を進めています。

図３．核酸との相互作用に関わるクロモドメイン
上の残基

参考文献
1. Maksimov, V., Oya, E., Tanaka, M., Kawaguchi, T., Hachisuka,
A., Ekwall, K., Bjerling, P., Nakayama, J. (2018). The binding of
Chp2’s chromodomain to methylated H3K9 is essential for Chp2’srole in heterochromatin assembly in fission yeast. PLoS ONE, 13,e0201101.
2. Okazaki, K., Kato, H., Iida, T., Shinmyozu, K., Nakayama, J.,
Murakami, Y., Urano, T. (2018). RNAi-dependent heterochromatin
assembly in fission yeast Schizosaccharomyces pombe requires
heat-shock molecular chaperones Hsp90 and Mas5. Epigenetics
Chromatin, 11, 26.
3. Machida, S., Takizawa, Y., Ishimaru, M., Sugita, Y., Sekine, S.,
Nakayama, J., Wolf, M., Kurumizaka, H. (2018). Structural basis ofheterochromatin formation by human HP1. Mol Cell, 69, 385-397..
4. Zafar, F., Okita, A.K., Onaka, A.T., Su, J., Katahira, Y., Nakayama,J., Takahashi, T.S., Nasukata, H., Nakagawa, T. (2017). Regulationof mitotic recombination between DNA repeats in centromeres.
Nucleic Acid Res., 45, 11222-11235.
5. Shirai, A., Kawaguchi, T., Shimojo, H., Muramatsu, D., IshidaYonetani, M., Nishimura, Y., Kimura, H., Nakayama, J., Shinkai,
Y. (2017) Impact of nucleic acid and methylated H3K9 binding
activities of Suv39h1 on its heterochromatin assembly. Elife, 6,
e25317.
6. Kawaguchi, T., Machida, S., Kurumizaka, H., Tagami, H.,
Nakayama, J. (2017). Phosphorylation of CBX2 controls its
nucleosome-binding specificity. J Biochem., 162, 343-355.

助教
片岡 研介

19

mRNA - タンパク質複合体が司る
高次脳機能の解明
mRNA は、DNA の遺伝情報からタンパク質を合成するという生命の根幹に不可欠の分子である。脳神経が正しく機能するためには、mRNA からタンパク質への翻訳が時空間的に制御されることがとりわけ重要なことが分かってきた。この制御は、mRNA とそれに結合する様々なタンパク質が巨大な複合体（RNA 顆粒）を形成することによって行われている。我々は、RNA 顆粒がどのように形成されてどのような特性を持つのか、さらに神経細胞における RNA 顆粒の働きが、学習・記憶や精神活動などの脳機能にどのような影響を与えるのかについて、マウスをモデル生物として、分子・細胞・個体レベルで明らかにすることを目指している。

Members

准教授
椎名 伸之
助教
中山 啓
総合研究大学院大学
大学院生
片山 香織
山下 映
堀尾 朋世
事務支援員
芝 亜紀穂

マウス脳（海馬）神経細胞の RNA 顆粒神経細胞の細胞体（赤）から伸びた樹状突起に RNA 顆粒（緑）が輸送され、局在している。模式図（白）は神経の細胞体とそこから伸びた樹状突起。

20

神経細胞生物学研究室

http://www.nibb.ac.jp/neurocel/

RNA 顆粒の形成・ダイナミクスと神経機能起こすことである。この局所的翻訳はシナプス結合の長期

細胞内の様々な小器官は、生体膜に包まれることで区画化的な強化に必要であり、数時間から数年に及ぶ長期記憶のされている。しかし近年驚くべきことに、膜に包まれずに区形成に関与すると考えられている。我々は RNA 顆粒の構成

画化する細胞小器官が明らかにされつつある。それらの細胞要素である RNA 結合タンパク質に着目し、翻訳の時空間制

小器官は、液 - 液相分離（LLPS）という物理化学的現象に御及び学習・記憶形成メカニズムの解明に取り組んでいる。

よって形成され、特定の分子が高濃度に集積しつつ、細胞質

RNG105 (caprin1) タンパク質は、樹状突起への mRNA

（核内小器官の場合は核質）との間で平衡状態を保って界面輸送を担う因子である（文献 2, 5）。RNG105 欠損マウス

を形成する。
「RNA 顆粒」は LLPS によって細胞質に形成

では、本来樹状突起に局在すべき様々な種類の mRNA の局

される代表的な細胞小器官であり、特定の RNA 結合タンパ

在が低下し、欠損の程度が軽微な場合は自閉症様行動を引

ク質、mRNA、リボソーム等が濃縮している。RNA 結合タ

き起こし（文献 3）、重篤な場合は長期記憶の形成が顕著にンパク質のうち、天然変性領域（IDR）を持つものが互いに低下する（図 2，文献 2）。RNG105 によって輸送される

集合することが、RNA 顆粒形成の足場となっている。さらmRNA がどのようなメカニズムで長期記憶に結びつくかはに RNA 顆粒は単一な液相ではなく、内部に固相の「コア」

不明な点が多く、今後の重要な課題である。

を含む（図 1, 文献 1）。このコアがニューロン内で過剰に固相化し、凝集化してしまうことが神経変性疾患である筋萎
縮性側索硬化症（ALS）や前頭側頭葉変性性認知症（FTLD）の引き金になると考えられている。我々は RNA 顆粒の形成
およびダイナミクス調節の分子メカニズムを明らかにすると共に、学習、加齢、ストレスなどの内的・外的要因が RNA
顆粒ダイナミクスを変化させる可能性について、またその変化の異常が神経機能の異常につながる可能性について探ろうとしている（図 1, 文献 1, 4）。

図 1. RNA 顆粒の液相、固相をそれぞれ形成する RNA 結合タンパク質
培養細胞内で RNG105（赤）は RNA 顆粒の液相を形成し、FUS（緑）はその内部に点状の固相を形成する。点線で囲まれた部分は核。細胞質に形成された RNA 顆粒の一部（四角）の拡大図を右側の写真に示す。上：FUS, 中：RNG105, 下：重ね合わせ。スケールバー：2 μ m。

長期記憶形成における RNA 顆粒の役割
ニューロンにおける RNA 顆粒の主要な役割は、mRNA を樹状突起へ輸送し、樹状突起の後シナプス（スパイン）近傍において、学習時のシナプス入力に伴って局所的翻訳を引き

准教授
椎名 伸之

図 2. RNG105 遺伝子欠損による長期記憶の低下
マウスは暗い部屋で電流が流れる不快な経験を一度学習すると、その後電流が流れなくても暗い部屋を避けるようになる。正常マウスは１週間後も暗い部屋を避けた。一方、RNG105 欠損マウスは 5 分後には暗い部屋を避けたものの、1 週間後にはほぼ元通り暗い部屋に進入した。

参考文献
1. Shiina, N. (2019). Liquid- and solid-like RNA granules form
through specific scaffold proteins and combine into biphasic
granules. J. Biol. Chem. 294, 3532-3548.
2. Nakayama, K.†, Ohashi, R.†, Shinoda, Y., Yamazaki, M., Abe, M.,
Fujikawa, A., Shigenobu, S., Futatsugi, A., Noda, M., Mikoshiba,
K., Furuichi, T., Sakimura, K. and Shiina, N. (†equal contribution)(2017). RNG105/caprin1, an RNA granule protein for dendriticmRNA localization, is essential for long-term memory formation.
eLife 6, e29677.
3. Ohashi, R., Takao, K., Miyakawa, T. and Shiina, N. (2016).
Comprehensive behavioral analysis of RNG105 (Caprin1)
heterozygous mice: Reduced social interaction and attenuatedresponse to novelty. Sci. Rep. 6, 20775.
4. Shiina, N. and Nakayama, K. (2014). RNA granule assembly anddisassembly modulated by nuclear factor associated with dsRNA
2 and nuclear factor 45. J. Biol. Chem. 289, 21163-21180.
5. Shiina, N., Yamaguchi, K. and Tokunaga, M. (2010). RNG105
deficiency impairs the dendritic localization of mRNAs for Na+/K+ ATPase subunit isoforms and leads to the degeneration ofneuronal networks. J. Neurosci. 30, 12816-12830.

助教
中山 啓

21

多能性細胞のゲノム恒常性
個体発生の初期には、体を構成する全ての細胞種に分化する能力 ( 多能性 ) を持つ
ユニークな細胞群が一過的に出現する。この時期から樹立された胚性幹 (ES) 細胞
は、染色体構造や細胞周期制御など、いくつもの点で他の細胞と異なっており、多能性の維持と密接な関係があると考えられている。一方で、染色体構造や細胞周期制御は、遺伝情報の維持に中心的役割を果たしている。幹細胞生物学研究室では、ES 細胞における染色体構造・細胞周期制御・ゲノム恒常性維持機構の連携を紐解くことで、多能性を司るメカニズムの分子基盤を理解することを目指している。

Members

准教授
坪内 知美
博士研究員
上川 泰直
総合研究大学院大学
大学院生
熊崎 泰成
松本 陽乃
技術支援員
浅井 友理子長沼 麻衣
安井 尚美

マウス ES 細胞（右）とヒト B 細胞（左；青く染色されている）の融合細胞（赤は F-Actin; 細胞の境界を示す）。
ES 細胞と融合した B 細胞には数日以内に多能性が誘導される。我々の研究室では、この系を使って多能性獲得過程を解析している。

22

幹細胞生物学研究室

http://www.nibb.ac.jp/stemcell/

多能性細胞の自己複製

胞特異的な自己複製機構をよりよく理解すると共に効率の良

多能性幹細胞は、他の細胞種と異なり、DNA 複製期と分裂

い多能性誘導とより安全な再生医療への応用に貢献できると期を殆ど休みなく繰り返し、自己複製している。このような考えている。

盛んな細胞分裂が、多能性の維持や発生の初期にどのような意義を持つのかは明らかではない。また、多能性幹細胞は他の細胞種とは異なる戦術でゲノム恒常性を維持していることが明らかになりつつある。私たちの研究室では、マウス ES
細胞をモデルに、多能性幹細胞特異的な自己複製機構とその生物学的意義を明らかにすることを目指している。

ES 細胞と DNA 複製
自己複製に必須な DNA 複製の過程では、様々な要因で

図２．細胞融合を使ったリンパ細胞への多能性導入
細胞融合後数日間はそれぞれの細胞由来の核が単一の細胞内で独立に存在するヘテロカ
リオンの状態が続き、その後細胞分裂時に二つの核の情報が混ざり合いハイブリッド細胞となる。リンパ細胞特異的遺伝子の抑制、ES 細胞特異的遺伝子の発現はヘテロカリ
オン内で起こる。

DNA 複製が阻害されるとゲノム不安定化につながる。近年の解析から、ES 細胞の DNA 複製装置は他の細胞種と比較して DNA 合成速度が遅いことが知られている（図１）。しかし、その要因は明らかではない。
そこで私たちは、ES 細胞の複製フォーク速度が遅延する要因を明らかにするために、1. S 期内の異なるステージ、2.
染色体構造、3. 複製装置構成因子の挙動、の３つに着目して解析を進めている。

図１．ES 細胞と線維芽細胞の DNA 複製フォーク速度
細胞にヌクレオチド（dNTP）のアナログを一定時間投与することで合成中の DNA に取り込ませ、取り込まれたアナログを可視化することで DNA 複製フォークの進行速度を測定することができる。ES 細胞では線維芽細胞と比較して DNA 複製フォーク速度が遅い。

多能性誘導過程における DNA 複製
ES 細胞に線維芽細胞やリンパ細胞などの分化した細胞を融合させると、非 ES 細胞の核内に多能性が誘導されることが知られている。私たちは、この系を使って、ヒト B リンパ細胞に多能性が誘導される過程を調べてきた。この中で、多能性誘導の鍵を握る核内制御が、DNA 複製と密接な関係を持つことがわかった。多能性誘導の結果得られる iPS 細胞
では、DNA 複製過程に生じたと思われるゲノム上の傷が見

参考文献
1. A r g u n h a n , B . , L e u n g , W . K . , A f s h a r , N . , T e r e n t y e v , Y . ,Vijayalakshmi V. Subramanian, Murayama, Y., Hochwagen, A.,
Iwasaki, H., Tsubouchi T. and Tsubouchi, H. (2017). Fundamental
Cell Cycle Kinases Collaborate to Ensure Timely Destruction of
the Synaptonemal Complex. EMBO 36, 2488-2509.
2. Leung, W.K., Humphryes N., Afshar, N., Argunhan, B., Terentyev,
Y., Tsubouchi, T. and Tsubouchi, H. (2015). The Synaptonemal
Complex is Assembled by a PolySUMOylation-Driven Feedback
Mechanism in Yeast. J Cell Biol. 211, 785-793.
3. Tsubouchi, T. and Fisher, A.G. (2013). Reprogramming and thePluripotent Stem Cell Cycle. Curr. Top. Dev. Biol. 104, 223-241.
4. Tsubouchi, T., Soza-Ried, J., Brown, K., Piccolo, F.M., Cantone, I.,
Landeira, D., Bagci, H., Hochegger, H., Merkenschlager, M. andFisher A.G. (2013). DNA Synthesis Is Required for Reprogramming
Mediated by Stem Cell Fusion. Cell 152, 873-883.
5. Pereira, C.F., Piccolo, F.M., Tsubouchi, T., Sauer, S., Ryan, N.K.,
Bruno, L., Landeira, D., Santos, J., Banito, A., Gil, J., Koseki, H.,
Merkenschlager, M. and Fisher, A.G. (2010). ESCs Require PRC2
to Direct the Successful Reprogramming of Differentiated Cells
toward Pluripotency. Cell Stem Cell 6, 547-556.
6. Tsubouchi, T., MacQueen, A.J. and Roeder, G.S. (2008). Initiationof Meiotic Chromosome Synapsis at Centromeres in Budding
Yeast. Genes Dev. 22, 3217-3226.
7. Tsubouchi, T., Zhao, H. and Roeder, G.S. (2006). The MeiosisSpecific Zip4 Protein Regulates Crossover Distribution by
Promoting Synaptonemal Complex Formation together with Zip2.
Dev. Cell 10, 809-819.
8. Tsubouchi, T. and Roeder, G.S. (2005). A Synaptonemal Complex
Protein Promotes Homology-Independent Centromere Coupling.
Science 308, 870-873.

つかっている。つまり、多能性誘導過程は、DNA 損傷と生存のバランスの上に成り立っていると考えられる。私たちは、細胞融合の系を使って、多能性誘導過程における DNA 複製の安定性とゲノム恒常性を調べている。このことで多能性細

准教授
坪内 知美

23

植物の高次機能を支えるオルガネラ形成と機能発現の制御機構
種子が発芽して成長し、次世代のために種子を残し、やがて枯れるという植物の営
みには、オルガネラ ( 細胞小器官 ) の機能と形態の変動が伴っている。オルガネラは、細胞の成長や分化、個体の生育環境に応答して、機能や数、形、大きさを柔軟に変化させる。こうした柔軟なオルガネラの機能発現や動的変動が、環境と一体化して生きている植物の高次機能を支えている。私たちは、分子から細胞、植物個体まで幅広いベルから、植物の高次機能を支えているオルガネラ形成や機能発現がどのように制御されているのか、その分子機構の解明を目指している。

Members

准教授
真野 昌二
NIBB リサーチフェロー
金井 雅武
特別訪問研究員
神垣 あかね
技術支援員
曳野 和美
永田 恭子
事務支援員
上田 千弦 (ABiS)淺井 さな恵 (ABiS)
中山 朋美 (ABiS)

発芽後のシロイヌナズナ子葉の電子顕微鏡写真。挿入図は GFP で可視化されたオイルボディ膜 ( 左 ) とペ
ルオキシソーム ( 右 ) 。Mt; ミトコンドリア、Ob; オイルボディ、P； ペルオキシソーム、V; 液胞。

24

オルガネラ制御研究室

http://www.nibb.ac.jp/plantorganelles/

植物ペルオキシソームの形成機構と機能発現
ペルオキシソームは、植物や動物、酵母など真核細胞に存在するオルガネラで、植物では脂肪酸代謝や光呼吸、ジャス
モン酸の生合成、活性酸素種の除去など様々な機能を担っている。ペルオキシソームの機能が低下すると、種子の発芽不
全、植物体の矮性化、配偶子認識異常など、植物の生育に影響を及ぼすことから、ペルオキシソームが、植物の一生を通じて重要な役割を果たしていることが明らかとなっているものの、その分子機構は解明されていない。ペルオキシソームが正常な機能を発揮するには、遺伝子発現やペルオキシソー
ムへのタンパク質輸送に加え、他のオルガネラや細胞骨格との相互作用、ペルオキシソーム内部でのタンパク質分解およびペルオキシソーム自身の分解による品質管理機構が必要で

図 2. 油脂合成期間を延長させたシロイヌナズナ種子
油脂合成に関わる WRI1 遺伝子を、FUS3 プロモーター下で発現させることにより、油脂合成期間を延長させ、油脂含量を増加させることに成功した。この
形質転換株の種子 ( 中 ) は野生株 ( 左 ) に比べ大きくなった。貯蔵タンパク質の蓄積を抑制した植物を用いると、さらに油脂含量が増加し、種子の大きさも亢進した ( 右 )。バーは 0.1 mm。

植物オルガネラ画像データベースの構築

ある ( 図 1、文献 4, 6, 7)。私たちは、ペルオキシソーム形

植 物 オ ル ガ ネ ラ 研 究 の 基 盤 整 備 と し て、The Plant

成と機能発現の制御機構について研究している。

Organelles Database 3 (PODB3) を 運 営 し て い る。
PODB3 には、全国の植物研究者から提供された植物オル
ガネラの静止画や動画、電子顕微鏡写真、実験プロトコールが収集されている。さらに、一般の方向けのサイト「植物オルガネラワールド」も公開している。

図 1. シロイヌナズナのペルオキシソーム変異体
GFP によってペルオキシソームが可視化された形質転換シロイヌナズナ(GFP-PTS1) を親株として、GFP の蛍光パターンが異なる apem (aberrant
peroxisome morphology) 変異体を単離した。apem1 はペルオキシソームが長くなり、apem3 では巨大化する。apem4、apem9、apem10 はペルオキシソー
ムへのタンパク質輸送が異常となる。これらの原因遺伝子を同定し、その遺伝子産物の機能解析を進めている。

種子における貯蔵物質の集積機構
種子は、多量の脂質やタンパク質、糖質を蓄積する。このうち、脂質は小胞体由来のオルガネラであるオイルボディに、タンパク質は液胞由来のオルガネラであるプロテインボディに蓄積する。植物は、この貯蔵物質を発芽や、発芽直後の生
長のエネルギーとして利用する。この貯蔵物質の合成と蓄積機構の解明に取り組んでいる ( 図 2、文献 2, 5)。

植物用 Gateway vector の開発
Gateway 技術を利用した植物研究に有用な Destination
vector を開発し、国内外の植物研究者に利用してもらっている ( 文献 1, 3)。

参考文献
1. Mano, S., Nishihama, R., Ishida, S., Hikino, K., Kondo, M.,
Nishimura, M., Yamato, T.K., Kohchi, K., and Nakagawa, T. (2018).
Novel gateway binary vectors for rapid tripartite DNA assemblyand promoter analysis with various reporters and tags in theliverwort Marchantia polymorpha. PLOS ONE 13, e0204964.
2. Kanai, M., Mano, S., and Nishimura, M. (2017). An efficientmethod for the isolation of highly purified RNA from seeds for use
in quantitative transcriptome analysis. J. Vis. Exp. 119, e55008.
3. Kamigaki, A., Nito, K., Hikino, K., Goto-Yamada, S., Nishimura,M., Nakagawa, T., and Mano, S. (2016). Gateway vectors for
simultaneous detection of multiple protein−protein interactions
in plant cells using bimolecular fluorescence complementation.
PLOS ONE 11, e0160717.
4. Kimori, Y., Hikino, K., Nishimura, M., and Mano, S. (2016).
Quantifying morphological features of actin cytoskeletal flaments
in plant cells based on mathematical morphology. J. Theor. Biol.
389, 123-131.
5. Kanai, M., Mano, S., Kondo, M., Hayashi, M., and Nishimura, M.
(2016). Extension of oil biosynthesis during the mid-phase of seeddevelopment enhances oil content in Arabidopsis seeds. Plant
Biotechnol. J. 14. 1241-1250.
6. Oikawa, K., Matsunaga, S., Mano, S., Kondo, M., Yamada, K.,
Hayashi, M., Kagawa, T., Kadota, A., Sakamoto, W., Higashi,S., Watanabe, M., Mitsui, T., Shigemasa, A., Iino, T., Hosokawa,Y., and Nishimura, M. (2015). Physical interaction between
peroxisomes and chloroplasts elucidated by in situ laser analysis.
Nature Plants 1, 15035.
7. Goto-Yamada, S., Mano, S., Nakamori, C., Kondo, M., Yamawaki,R., Kato, A., and Nishimura, M. (2014). Chaperone and proteasefunctions of LON protease 2 modulate the peroxisomal transitionand degradation with autophagy. Plant Cell Physiol. 55, 482-496.

准教授
真野 昌二

25

形態形成メカニズムを理解する
動物はひとつの受精卵から細胞分裂を繰り返して細胞の数を増やし、それぞれの細胞の性質を変えながら、生物として固有の形づくり ( 形態形成 ) を行う。その過程には細胞同士のコミュニケーション、すなわち細胞間相互作用が重要であることが知られている。細胞分化、細胞運動を制御する細胞間相互作用によって細胞や組織は形や機能を変え、ダイナミックに運動することでさまざまな器官を形成する。同時に、細胞・組織の形態変化・運動によって胚内には様々な力が発生する。私たちはこの過程を発生ダイナミクス（動力学）として理解し、動物種間で比較すること
によって、形態形成メカニズムの本質に迫りたいと考えている。

Members

教授
上野 直人
准教授
木下 典行
助教
高橋 弘樹
技術課技術職員
高木 知世
NIBB リサーチフェロー
酒井 祐輔
博士研究員
橋本 寛
（Princeton U.）
特任専門員
山本 隆正
安江 奈緒子
技術支援員
村上 美智代事務支援員
三宅 智子
柘植 豊子（ABiS）

アフリカツメガエルの形態形成と、その基盤となる細胞運動やシグナル伝達

26

形態形成研究部門
生きものの形作りに共通する分子基盤
動物の複雑な「かたち」はどのようにできるのか、その仕組みを分子や細胞レベルで解き明かすのが私たちの目標です。研究の進歩によって、一見多様に見える生物もそれらをかたちづくる基本の仕組み自体には大きな違いはなく、良く似た遺伝子を少しだけ使い分け、使う時期や場所を変えることによって、多様なかたちを作りだしています。私たちは様々な動物を研究に用いて、形づくりを支えるしくみを遺伝子やタンパク質ばかりでなく、物理的な力も考慮して探ろうとしています。

力学応答シグナル経路の探索
最近、生物現象の理解には物理的な力の存在が無視できな
いことがわかってきました。私たちは、胚の細胞が力を感知することができるのか、できるとすればそれはどのようなメカニズムによるものなのかを調べるため、アフリカツメガエ
ルの初期胚に力を負荷し、細胞内のタンパク質に起こるリン酸化プロファイルの変化を、質量分析を用いて網羅的、定量的に解析しました。その結果、胚への力学負荷によって、細胞の様々なタンパク質のリン酸化レベルが変化することを見出しました。特に細胞間接着や細胞基質間接着に関わるタン
パク質群のリン酸化が顕著に変化し（図１）、それによって細胞同士の結びつきが強固になるよう反応することがわかりました。私たちは、胚において力学負荷を感知・応答するシ
グナル伝達メカニズムをさらに理解し、発生における意義や役割を明らかにしたいと思っています。

図１. 胚への力学負荷によってリン酸化レベルが変化するタンパク質のネットワーク
接着斑 (focal adhesion) や密着結合 (tight junction) を構成するタンパク質群のリン酸化レベルが顕著に増加することが、リン酸化プロテオミクス解析により明らかになった。

脊索や神経管形成のメカニズムを探る
脊索という組織は昆虫には見られず、ヒトを含めた脊索動
物にだけ見られる特徴的な構造です ( 図２)。私たちは脊索ができる過程で進化上どのような変化が起こったのかを研究

教授
上野 直人

准教授
木下 典行

http://www.nibb.ac.jp/morphgen/
するために、脊索を持たない半索動物のギボシムシ、脊索を持つ最も原始的なナメクジウオ、尾索動物のホヤ、脊椎動物のメダカなど進化的位置の異なるさまざまな生物における遺伝子調節ネットワークの比較を行っています。一方、神経管( 図２) は脊椎動物の発生初期に見られる脳神経系の形成に必須の器官ですが、魚類、両生類、羊膜類でそのできかたが少しずつ異なります。しかし、その形成過程
では神経管を構成する細胞が大きく形を変えたり、移動したりするという共通の特徴を持っています。
私たちは、この神経管形成における細胞のダイナミ
図２. アフリカツメガエルの神経管と脊索
クスを力学制御の観点を
神経管は胚の背側 ( 写真上部 ) に折りたたまれるように形成される。神経管下部 含めて理解しようとしてに位置する円柱状の構造が脊索。
います。

サンゴ幼生の光応答
サンゴは褐虫藻と共生を営む生物のひとつで、共生研究の対象として興味深いだけでなく、毎年 5-6 月の満月付近の晩に一斉放卵するというユニークな生態をもっています。私たちはこうした不思議な現象の謎を解くために、サンゴの幼生が光にどのように応答するのか、行動にも着目して研究し
ています。
参考文献
1. Hashimoto, Y., Kinoshita, N., Greco, T., Federspiel, J., Beltran,
P.J., Ueno, N. and Cristea, I.M. (2019). Mechanical Force Induces
Phosphorylation-Mediated Signaling that Underlies Tissue
Response and Robustness in Xenopus Embryos. Cell Syst. 8, 226241.
2. Tominaga, H., Satoh, N., Ueno, N., and Takahashi, H. (2018).
Enhancer activities of amphioxus Brachyury genes in embryos of
the ascidian, Ciona intestinalis. Genesis e23240.
3. Shinoda, T., Nagasaka, A., Inoue, Y., Higuchi, R., Minami, Y.,
Kato, K., Suzuki, M., Kondo, T., Kawaue, T., Saito, K., Ueno, N.,
Fukazawa, Y., Nagayama, M., Miura, T., Adach, T. and Miyata, T.
(2018). Elasticity-based boosting of neuroepithelial nucleokinesis
via indirect energy transfer from mother to daughter. PLoS Biology
16, e2004426.
4. Hayashi, K. Yamamoto, T.S. and Ueno, N. (2018). Intracellular
calcium signal at the leading edge regulates mesodermal sheet
migration during Xenopus gastrulation. Sci. Rep. 8, 2433.
5. Suzuki, M., Sato, M., Koyama, H., Hara, Y., Hayashi, K., Yasue,N., Imamura, H., Fujimori, T., Nagai, T., Cambell, R.E., and Ueno,
N. (2017). Distinct intracellular Ca2+ dynamics regulate apicalconstriction and differentially contribute to neural tube closure.
Development 144, 1307-1316.
6. Negishi, T., Miyazaki, N., Murata, K., Yasuo, H. and Ueno, N.
(2016). Physical association between a novel plasma-membrane
structure and centrosome orients cell division. eLife e16550.

助教
高橋 弘樹
Princeton Univ.

27

分節とシグナルから発生のしくみを理解する
多細胞生物の発生が魅力的である理由の一つは、たった 1 個の受精卵が刻々と変化することによって高度に複雑化した組織や個体が形成されるダイナミズムにある。
そこでは時間的にも空間的にもよく制御されかつ柔軟性をも兼ね備えた一連の現象が秩序立って刻々と進行する。このような見事な制御はどのようにしてなされるのであろうか。私たちは細胞同士の情報伝達がそのような制御の根幹にあると考え、情報が時空間的に広がる仕組みを解き明かそうとしている。それと同時に、体節という発生の過程で一過的に作られる繰り返し構造（分節構造）に焦点を当て、厳密な時間的コントロールのもとで空間的な繰り返し構造が作られていくしくみについても理解しようとしている。

Members

教授
高田 慎治
助教
矢部 泰二郎
三井 優輔
技術課技術職員
内海 秀子
NIBB リサーチフェロー
篠塚 琢磨
博士研究員
高田 律子
総合研究大学院大学
大学院生
畠山 宙大
TRAN Thi Hong Nguyen
鈴木 美奈子
技術支援員
高代 加代子伊藤 由紀子
事務支援員
野畑 竜子

28

分子発生学研究部門

http://www.nibb.ac.jp/cib2/

Wnt タンパク質の分泌・濃度勾配形成機構
動物の発生過程の様々な局面において、分泌性のシグナルタンパク質は重要な役割を演じている。このようなタンパク
質は産生細胞自身および周囲の細胞に対して働きかけるが、その分泌距離や濃度に応じて作用を受ける細胞の数や反応の種類が変わってくる。したがって、シグナルタンパク質が細胞外へどのように分泌され、どのようにその拡散が制御されるのかという問題は、動物の形態形成機構を理解する上で不可欠なものである。我々はその解明に向け、分泌性のシグナ
ルタンパク質の一つである Wnt に着目し、その分泌と細胞外での拡散制御の分子機構を研究している。

図 2 ゼブラフィッシュの体節
体節 (S) は尾部側 ( 図の右側 ) にある未分節中胚葉 (PSM) が随時くびれ切れる
ことにより形成される。A,P は各々頭部側、尾部側を表す。

脊椎動物の各体節は、発生の進行に従い頭部側から尾部側に向けて順次作られるが、その際、体節は胚の後端に存在す
る未分節中胚葉から一定の時間間隔のもと、逐次くびれ切れることにより形成される。すなわち、未分節中胚葉において一定の時間間隔のもと繰り返し起きる変化が、体節という形
態の反復性を生み出しているわけである。このような「時間図 1. Wnt タンパク質の３量体構造
細胞外に分泌された Wnt3a タンパク質は３量体を基本構造とする集合体を形成する。この３量体は受容体や Wnt 結合タンパク質である sFRP などとの相互作用により解離し、拡散性の高いヘテロ複合体を形成する。組織内での Wntの拡散は Wnt の集合体と形成と解離のバランスにより制御されているものと考えられる。

我々は細胞外に分泌された Wnt は不飽和脂肪酸により修飾されていることを発見するとともに、疎水性である脂肪酸をタンパク質の表面から隠すために３量体を最小単位とする集合体を形成していることを明らかにしてきた（図１）。Wnt
３量体は受容体や細胞外に存在する Wnt 結合タンパク質との相互作用により容易に解離する。さらに、解離した Wnt は、
Wnt 結合タンパク質 sFRP とヘテロ複合体を形成すること
により拡散性が亢進する。このような Wnt タンパク質の性質に対する理解に立脚して、細胞間の情報伝達の制御機構を解き明かして行きたいと考え、生体内における細胞間情報伝
達を Wnt の動態から解析しようとしている。

脊椎動物に見られる反復構造の形成機構
動物のからだには、さまざまな繰り返し構造が認められる。
例えば、脊椎は一つ一つの椎骨が連なりあってできている。
このような反復性は、もとをたどれば発生初期に一過的に形成される体節の反復性に由来する ( 図２)。

教授
高田 慎治

助教
矢部 泰二郎的周期性から形態的反復性への変換」は脊椎動物の体節形成を特徴づける大きなポイントとなっており、その変換を生み出す分子メカニズムは興味が持たれる。私たちは、ゼブラ
フィッシュという小型の熱帯魚を使って、時間的周期性を形
態的反復性へと変換するしくみの解明を目指している。
参考文献
1. Shinozuka T, Takada R, Yoshida S, Yonemura S, Takada S.
(2019) Wnt produced by stretched roof-plate cells is required forthe promotion of cell proliferation around the central canal of the
spinal cord. Development 146. pii: dev159343.
2. Takada, R., Mii, Y., Krayukhina, E., Maruyama, Y., Mio, K., Sasaki,Y., Shinkawa, T., Pack, C.-G., Sako, Y., Sato, C., Uchiyama,S., Takada, S. (2018) Assembly of protein complexes restricts
diffusion of Wnt3a proteins. Commun. Biol. 1, 165
3. Mii, Y., Yamamoto, T., Takada, R., Mizumoto, S., Matsuyama,M., Yamada, S., *Takada, S., & *Taira, M. (*Co-corresponding
authors) (2017) Roles of two types of heparan sulphate clusters in
Wnt8 distribution and signalling in Xenopus. Nature Commun. 8,
1973.
4. Yabe, T., Hoshijima, K., Yamamoto, T., & Takada, S. (2016).
Mesp quadruple zebrafish mutant reveals different roles of mesp
genes in somite segmentation between mouse and zebrafish
Development 143, 2842-2852.
5. Takada, R., Satomi, Y., Kurata, T., Ueno, N., Norioka, S., Kondoh,H., Takao, T., and Takada, S. (2006). Monounsaturated fatty acidmodification of Wnt proteins: Its role in Wnt secretion. Dev. Cell
11, 791-801.

助教
三井 優輔

29

細胞の挙動を調べてほ乳類胚を考える
ほ乳類の受精卵は対称な形をしているが、細胞分裂を繰り返し発生が進むと明確な軸をもった胚の形ができあがり、様々に分化した細胞が秩序だって配置される。ほ
乳類の胚発生は卵管・子宮内で進むのが大きな特徴であるが、この胚発生を支える環境としての卵管および子宮と胚との相互作用も重要である。個々の細胞の振る舞
いや胚の細胞の中の変化をじっくり観察しながら、組織間、細胞間のコミュニケー
ションを通して作られる細胞の集団としての胚の形作りを理解したい。マウス初期胚を主な研究対象とし、胚の中における個々の細胞、遺伝子発現、物理的性質、タンパク質の挙動の解析を通して、ほ乳類における胚発生を考察する。軸形成、細胞分化、形態形成の基盤となる機構を明らかにすることを目標に据え、マウスの遺伝

Members

教授
藤森 俊彦

子操作、発生工学的技術、分子生物学的手法、顕微鏡技術、更に数理モデリングな助教

どを応用し、発生生物学の基礎的な問題を解決したいと考えている。母親の胎内で小山 宏史

発生を進め、ゆるやかに情報の具現化を進めるほ乳類初期胚を考えることで、生き物の持つ高い能力の理解に近づきたい。

野々村 恵子技術課技術職員
岡 早苗

マウス受精卵と12 日目胚
対称な形の受精卵から、前後、背腹、左右といった軸をもつ体が作られる。
この形はどのようにしてきめられるのだろうか。

特別訪問研究員（名古屋大学特任助教）
新田 昌輝
博士研究員
岸 香苗
総合研究大学院大学
大学院生
宇佐美 文子
櫻井 隼
片桐 沙紀
特別共同利用研究員
勝田 紘基（名古屋大学）特別実習生
御子柴 誠也（名古屋大学）技術支援員
加藤 あづさ
樋口 陽子
蟹江 朱美
中川 真美

子宮の中のマウス 6 日目胚
小さな胚の領域（右）だけでなく、子宮の様子も発生に応じて大きく変化する。

30

初期発生研究部門

http://www.nibb.ac.jp/embryo/

細胞分化と胚軸形成

な性質は時空間的に変化していくが、その全容はほとんどわ

受精卵から着床前までの胚の全ての細胞の系譜を胚の連続かっていない。胚発生時の細胞や組織の動きの顕微鏡画像を観察、細胞の追跡によって解析した結果、胚盤胞における胚用いた定量的な画像解析、および、それに基づいた統計数理−非胚軸は細胞系譜に依存せずに決まることが示唆された。

的な力の推定等によって細胞の機械的な性質の変化を明らか

分化に重要な遺伝子発現を蛍光タンパク質によって可視化しにしたいと考えている。また、これらの解析結果や力の工学たマウスを作製し、その胚の連続観察を進め個々の細胞での的な計測結果をもとに数理モデリングを行い、胚や組織の形

発現の動的挙動を解析すると、着床前においても分化形質や態が実現される仕組みを研究している。マウスの初期胚や卵時期によって、細胞の運命の決まり方が異なることが明らか

管上皮のヒダに着目して研究を進めており、これらの多様なになった。分化形質を決める為には細胞間の相互作用が重要

形態を実現する機械的な機構や、その際の遺伝子産物の役割であるため、モノを理解することを目指す。

クローナル抗体作製により着床

メカノセンサー分子から紐解く組織の形作り

前後の細胞間相

機械的な力と形態形成の関係については、機械的な力の検互作用に関わる

出のために細胞に備わった装置 ( メカノセンサータンパク

分子群を同定し、質 ) の側面からも研究を進めている。胚の中に生じる機械的それらの機能解析を目指してい図 . 栄養外胚葉の形成に必須な Cdx2 遺伝子の発現の連続観察

な力には様々な種類や大きさがあり、細胞はこれらを区別して応答していると考えられるが、メカノセンサー分子の同定る。どのようにして胚軸に関する情報が胚の中に形成されるを含めて理解はまだ部分的である。ほ乳類の細胞では近年、か、そのトリガーは何かを明らかにしたい。

細胞膜の伸展により開口する機械感受性チャネル Piezo が見つかった。このメカノセンサータンパク質が組織の形態形

卵管の極性形成と、子宮と胚の相互作用

成、特に脈管系の形作りにどのように関わっているかを、検ほ乳類発生は母親の卵管と子宮において進み、それらとの出される機械刺激の種類や制御される細胞の振る舞いを中心相互作用は発生において必須であり、胚を支える環境としてに調べている。これにより細胞が場の機械的な力の情報を、の卵管・子宮の形成や機能の解析を進めている。卵管・子宮組織の形作りにどのように利用しているのかを明らかにしたは一様な管ではなく、それぞれの領域や胚の発生段階に応じい。

てその果たす役割が異なる。卵巣から放出された卵は卵管の参考文献
1. Nonomura, K., Lukacs, V., Sweet, D.T., Goddard, L.M., Kanie, A.,
Whitwam, T., Ranade, S.S., Fujimori, T., Kahn, M.L., Patapoutian,A. (2018).Mechanically activated ion channel PIEZO1 is required
for lymphatic valve formation., Proc Natl Acad Sci U S A.
115(50):12817-12822.
2. Abe T, Kutsuna N, Kiyonari H, Furuta Y, Fujimori T. (2018).
ROSA26 reporter mouse lines and image analyses reveal
distinct region-specific cell behaviors in the visceral endoderm.
Development 145(22), dev165852
3. Koyama, H., Shi, D, Suzuki, M., Ueno, N., Uemura, T., Fujimori,T. (2016). Mechanical Regulation of Three-Dimensional Epithelial
Fold Pattern Formation in the Mouse Oviduct. Biophys J. 111:650665.
4. Toyooka, Y., Oka, S., and Fujimori, T. (2016). Early preimplantation
cells expressing Cdx2 exhibit plasticity of specification to TE andICM lineages through positional changes. Dev Biol. 411:50-60.
5. Shi, D., Komatsu, K., Hirao, M., Toyooka, Y., Koyama, H., Tissir,F., Goffinet, AM., Uemura, T., and Fujimori, T. (2014). Celsr1 isrequired for the generation of polarity at multiple levels of themouse oviduct. Development 141, 4558-68.
6. Kurotaki, Y., Hatta, K., Nakao, K., Nabeshima, Y., and Fujimori,T. (2007). Blastocyst axis is specified independently of early celllineage but aligns with the ZP shape. Science 316, 719-723.

中で受精し初期の胚発生が進む。卵管の内腔面の上皮細胞は管の長軸に沿った明確な細胞極性を有しており、卵巣の上流部では多繊毛の動きにより子宮側へ胚は輸送される。組織の極性に沿ってそれぞれの卵管上皮細胞がどのように極性を形成・維持するか、多繊毛の極性はどのように組織内で一致す
るように制御されているかを解明すべく研究を展開中である。更に胚が着床する場所が子宮の中でどのように決まるか、胚との同調はどのように取られていて、子宮との直接の相互作用にどんな分子機構が関与しているかを解析している。着床後に胚発生をどう支えているか明らかにしたい。

形態形成を実現する機械的な力発生において、胚や各組織は多様な形態を示す。遺伝子産物
は細胞の機械的（力学的）な性質を制御することで、胚や組織の形態を作り出していく。胚発生においては細胞の機械的

教授
藤森 俊彦

助教
小山 宏史

助教
野々村 恵子31

世代をつなぐ精子幹細胞の謎
われわれほ乳類を含む多くの動物では、長期間にわたって多数の精子を生み出し、確実に子孫を残す。一方、一つ一つの精子は、遺伝情報を正しく複製して次世代に伝える。この、一見相反する、しかし生命にとって本質的に重要な、高い生産性と正確性はいかに実現されているのか ? 生殖細胞研究部門では、マウス精子幹細胞の実体と挙動を解明して、この謎に挑戦する。
Members

教授
吉田 松生
助教
北舘 祐
中川 俊徳
技術課技術職員
水口 洋子
博士研究員
平 誠司
日本学術振興会特別研究員
池田 達郎
平野 高大（DC1）
総合研究大学院大学
大学院生
平野 高大
王哲
特別共同利用研究員
佐藤 俊之（名古屋大学）特別実習生
馬場口 博誉（名古屋大学）技術支援員
今 弥生
丸山 亜裕美藤田 みや子
事務支援員
久保木 悠子マウス精巣と精子形成のさまざまなイメージ。
( 左 ) 精細管の立体再構成像。緑色の未分化型精原細胞は、血管（赤色）の付近に偏っている。
（右上） 分化に向かった未分化型精原細胞の染色像（茶色）。
（右中 ) 精子幹細胞が動き回りながら自己複製因子（FGF）をお互いに奪い合う、という概念図。
（右下） 精細管の免疫染色像。異なる色に染まる様々な分化段階の細胞が入り混じっている。
図は文献 1、３、７より許諾を得て転載。

32

生殖細胞研究部門

http://www.nibb.ac.jp/germcell/

精子幹細胞とは何か？

らに、同じように分化シグナルに晒されるにも拘わらず、分精巣で作られる精子は次の世代に命を伝える。それを支え化する細胞と分化しない細胞を生じる分子メカニズムを発見

る「精子幹細胞」
は、自己複製と分化の絶妙なバランスをとり、した ( 文献２、３)。

精子が枯渇することも、未分化細胞が溜ることもなく、一生幹細胞は周期的に分化するにわたって精子を作り続ける。では、精巣の中で、どの細胞

興味深いことに、幹細胞は、8.6 日ごとに同調して分化する。

が「幹細胞」で、どこで、どのように挙動（増殖、自己複製、

しかしこのメカニズムは不明である。我々は、レチノイン酸

分化、脱分化、死）しているのであろうか ?

の合成が周期的に起こることが引き金となって、この周期的1950 年代から 1970 年代にかけて、ほ乳類の精子形成分化が起こるというモデルを提唱している（文献５）。

の形態学的な基盤が確立された。現在われわれは、ライブイ

幹細胞システムの全体像を理解する

メージングやパルス標識といった、当時は不可能だった手法

以上のように我々は、様々な手法を動員して精子幹細胞のによって時間スケールを導入し、細胞の挙動を知ることが出

実像の理解を進めてきた。今後もそれを追い求め、次世代に来る。これらの定量的データを数理統計学的に解析すること

ゲノム情報を伝えるという生殖細胞の根源的なミッションをによって、一見複雑な幹細胞の挙動を生み出す、実にシンプ

少しでも深く理解したい。

ルな原理が明らかになってきた。

幹細胞は形の異なる状態を行き来する
従来、幹細胞は一つ一つバラバラの「As 細胞」だけだと考えられてきた。我々は、As 細胞とともに２つ以上の細胞がつながった「合胞体」も幹細胞として働くことを見出し、幹細胞はこれらの状態を行き来するモデルを提唱している（文献 4）。

分化に向かった細胞が逆戻り幹細胞は、分化に向かうと二度と自己複製しないと考えられてきた。我々は、ある分化段階までは自己複製する潜在能力を維持し、組織が障害を受けると高い頻度で幹細胞に戻ることを発見した ( 文献 6、8)。

幹細胞の運命はバラバラ
幹細胞は、非対称分裂によって自己複製する娘細胞と分化する娘細胞を生むと考えられてきた。我々は、精子幹細胞一つ一つはバラバラの運命を辿りながら、集団として自己複製と分化のバランスを完璧にとることを発見した ( 文献 4)。

動き回る幹細胞と「開かれたニッチ」
幹細胞は、特定のニッチ領域で自己複製シグナルを受ける
例が多く知られている。我々は、精巣にはこのような領域がなく、幹細胞は血管の近くに偏りながらも、分化細胞の間に散らばって活発に動き回っていることを発見した ( 文献 3、4、７)。

幹細胞は自己複製因子を競合する
このような「開かれた」ニッチで、幹細胞の数を一定に保つメカニズムは不明であった。我々は、幹細胞が限られた量の自己複製因子（FGF）をお互いに奪い合うことで、自己複製と分化のバランスをとることを発見した（文献 1）。さ

教授
吉田 松生

助教
北舘 祐

参考文献
1. Kitadate, Y., Jorg, D. J., Tokue, M., Maruyama, A., Ichikawa, R.,
Tsuchiya, S., Segi-Nishida, E., Nakagawa T., Uchida, A., KimuraYoshida, C., Mizuno, S., Sugiyama, F., Azami, T., Ema, M., Noda,
C., Kobayashi, S., Matsuo, I., Kanai, Y., Nagasawa, T., Sugimoto,Y., Takahashi S., *Simons, B. D., and *Yoshida, S. (2019)
Competition for mitogens regulates spermatogenic stem cellhomeostasis in an open niche. Cell Stem Cell 3, 79-92.
2. Tokue, M., Ikami, K., Mizuno, S., Takagi, C., Miyagi, A., Takada, R.,
Noda, C., Kitadate, Y., Hara, K., Mizuguchi, H., Sato, T., Taketo, M.
M., Sugiyama, F., Ogawa, T., Kobayashi, S., Ueno, N., Takahashi,,S., Takada, S., and Yoshida, S. (2017). SHISA6 confers resistanceto differentiation-promoting Wnt/beta-catenin signaling in mouse
spermatogenic stem cells. Stem Cell Reports 8, 561-575.
3. Ikami, K., Tokue, M., Sugimoto, R., Noda, C., Kobayashi, S.,
Hara, K., and Yoshida, S. (2015). Hierarchical differentiationcompetence in response to retinoic acid ensures stem cellmaintenance during mouse spermatogenesis. Development 142,
1582-1592.
4. Hara, K., Nakagawa, T., Enomoto, H., Suzuki, M., Yamamoto, M.,
Simons, B.D., and Yoshida, S. (2014). Mouse spermatogenic stem
cells continually interconvert between equipotent singly isolated
and syncytial states. Cell Stem Cell 14, 658-672.
5. Sugimoto, R., Nabeshima, Y., and Yoshida, S. (2012). Retinoic
acid metabolism links the periodical differentiation of germ cellswith the cycle of Sertoli cells in mouse seminiferous epithelium.
Mech Dev 128, 610-624.
6. Nakagawa, T., Sharma, M., Nabeshima, Y., Braun, R.E., andYoshida, S. (2010). Functional hierarchy and reversibility within
the murine spermatogenic stem cell compartment. Science 328,
62-67.
7. Yoshida, S., Sukeno, M., and Nabeshima, Y. (2007). A
vasculature-associated niche for undifferentiated spermatogonia
in the mouse testis. Science 317, 1722-1726.
8. Nakagawa, T., Nabeshima, Y., and Yoshida, S. (2007). Functional
identification of the actual and potential stem cell compartments inmouse spermatogenesis. Dev Cell 12, 195-206.

助教
中川 俊徳

33

再生原理を解明して、再生できない動物を再生させる
プラナリアやイモリは高い再生能力を有している。しかし、同じプラナリアの仲間であっても再生能力の低いものもいるし、イモリと同じ両生類のカエルは変態後に多くの再生能力を失う。①われわれはプラナリアやイモリを使って再生の原理を理解し、②再生できない動物が再生のどのステップで止まっているのかを明らかにし、③そのステップを人為的に乗り越えることで再生できない動物を再生できるよ
うに挑戦している。今までに、尾部断片から頭部を再生できないコガタウズムシをRNA 干渉法で頭部再生を惹起し (Nature, 2013)、関節を再生できないカエルで関節の再生を惹起することに成功している (Regeneration, 2016)。

Members所長
阿形 清和
総合研究大学院大学
大学院生
黒木 義人
杉浦 奈央
特任専門員
坂神 真理
特定契約職員小林 弘子

阿形研で扱っている生き物たち

ここでは 1 匹を ( 左端写真 )、6 つの断片に切り ( 左から二番目の写真、〔上段〕プラナリア (Dugesia japonica )。
切断直後 )、再生 24 時間後 ( 左から三番目の写真 )、再生６日後の写真 ( 右端 )。再生 6 日目には、前方の再生芽 ( 白ぽく見えている所 ) に小さな眼が再生している。元の頭断片 ( 右端写真の一番上の断片 ) の眼は元の眼が残っているので大きいのに気がつく。このように、プラナリアの再生①ミニチュアとして再生する、②横切りされた断片は頭側と尾側の極性を記憶しており、元の頭側に頭部を、元の尾側に尾を再生する。
〔下段〕左からイベリアトゲイモリ (Pleurodeles waltl )、アフリカツメガエル (Xenopus laevis )、ネッタイ
ツメガエル (Xenopus tropicalis )、右後方には日本産のアカハライモリ (Cynops pyrrhogaster )。有尾両生類であるイモリは、変態後にも高い再生能力を保持しているのに対し、無尾両生類のカエルは変態後に多くの再生能力を失うことが知られている。

34

再生生物学研究室
再生できる生き物に再生の原理を学び、再生できない生き物を再生できるようにする

が、ミニチュアのうちから関節が動き始める。根元には大きな関節球が残っているのに、何でミニチュアの再生部分の関当研究室では、①プラナリアやイモリといった再生できる節が動くの ? 大きさの差はどのように克服しているの ? わ

生き物を用いて『再生の原理』を明らかにし、②再生できなかったことは、残存部の関節部

い生き物と何処が違うのかを比較し、再生をできなくしていが再生部分の軟骨に何やらの作るステップに操作を加え、③再生できない生き物を再生でき用をすることで、残存部の関るようにする、ことを目標に研究を展開している。すなわち、

節球に接している再生部の軟骨『再生の原理がわかれば = ヒトでも再生できるようになる』の大きさを制御していることがという気概で研究をしている。

判明した。すなわち、再生部分
は、残存部の作用を受けること

プラナリアの研究から歴史的な成功例が生まれるで、残存部と整合性のとれた形『再生の原理がわかれば = 再生できないものが再生できるや大きさの組織を再生することようになる』という歴史的な実例はプラナリアの再生研究にが示唆された ( 文献 4)。そこで、よって作られた。プラナリアの再生が『ディスタリゼーショ

関節を再生できないと言われて

ン & インターカレーション』といった原理で行われているいたカエルで、関節部位で切断こと ( 文献 1)、そしてその分子機構を明らかにしたことで（文していたところ、何と機能的な

献 2,3)、尾部断片から頭部を再生できないコガタウズムシ

関節の再生を惹起することに成功した ( 文献 5)。

をβ - カテニン遺伝子の RNA 干渉法によって頭部再生を惹起させることに成功した ( 文献 3)。単に頭部が再生しただ

図２. カエルで再生した関節けではなく、機能的な脳も再生されたのだから大きな驚きを生み New York Times にもホットな話題として取り上げら

マウスやヒトで眠っている再生能力をたたき起こせるか ?

れた。

これらの成功例をベースに、いよいよマウスやヒトでも眠っている再生能力を引き出せないかに挑戦している。新たな研究の展開に乞うご期待。

図１. コガタウズムシの尾部断片から再生した頭部

イモリの関節再生研究から新たな再生原理がみつかり、その結果、関節を再生できなかったカエルで関節再生の惹起に成功 !
『再生の原理がわかれば = 再生できないものが再生できるよ
うになる』という実例の 2 例目が脊椎動物で成功する。イ
モリの肘関節部分で切断するとミニチュアの腕を再生する

参考文献
1. Agata, K., Tanaka, T., Kobayashi, C., Kato, K., and Saitoh, Y.
(2003). Intercalary regeneration in planarians. Dev Dyn 226, 308316.
2. Cebria, F., Kobayashi, C., Umesono, Y., Nakazawa, M., Mineta,
K., Ikeo, K., Gojobori, T., Itoh, M., Taira, M., Sanchez Alvarado,A., and Agata, K. (2002). FGFR-related gene nou-darake restricts
brain tissues to the head region of planarians. Nature 419, 620624.
3. Umesono, Y., Tasaki, J., Nishimura, Y., Hrouda, M., Kawaguchi,E., Yazawa, S., Nishimura, O., Hosoda, K., Inoue, T., and Agata, K.
(2013). The molecular logic for planarian regeneration along theanterior-posterior axis. Nature 500, 73-76.
4. Tsutsumi, R., Inoue, T., Yamada, S., and Agata, K. (2015).
Reintegration of the regenerated and the remaining tissues during
joint regeneration in the newt Cynops pyrrhogaster. Regeneration(Oxf) 2, 26-36.
5. Tsutsumi, R., Yamada, S., and Agata, K. (2016). Functional
joint regeneration is achieved using reintegration mechanism in
Xenopus laevis. Regeneration (Oxf) 3, 26-38.

所長
阿形 清和

京都大学で学位を取得後、基礎生物学研究所・助手、姫路工業大学・助教授、岡山大学・教授、
理研 CDB・グループディレクター、京都大学・教授、学習院大学・教授を経て基礎生物学研究所・所長。現分子生物学会・会長、日本動物学会、日本発生生物学会の会長を歴任。岡崎 3
機関のサッカーチーム " ラジカルズ " の創設メンバーの一人35

小型魚類を用いて、運動・行動を司どる
神経基盤を解明する
動物の行動は生命の示す最も重要な機能の１つである。行動を作り出す際の中枢神経系神経回路の作動様式を単一細胞レベルの解像度で明らかにすることは、神経科学の大きな目標の１つである。本研究室では、比較的単純な神経回路を持ち、透明で回路全体を観察することが可能なゼブラフィッシュを用いて、この課題に挑んでいる。中枢神経系内に存在する様々なタイプの神経細胞をトランスジェニック手法
により特異的にラベルし、おのおののタイプの神経細胞の、神経回路内で果たす役
割を調べている。分子生物学、神経解剖学、電気生理学、イメージング、光遺伝学、
薬理遺伝学など、さまざまな方法論を組み合わせ、運動系神経回路の動作原理の解明を目指している。
Members

教授
東島 眞一
助教
木村 有希子谷本 昌志
技術課技術職員
竹内 靖
日本学術振興会特別研究員
鈴木 大地
博士研究員
島崎 宇史
総合研究大学院大学
大学院生
椙岡 拓己
川野 幸平
特別共同利用研究員
植村 悠人（名古屋大学）技術支援員
伊藤 浩子
渡我部 育子
竹内 芳子

上段：転写因子、Chx10 を発現する神経細胞を GFP で可視化したトランスジェニックフィッシュ。
中段：GFP 発現細胞からのパッチクランプ記録。電極内溶液に赤色蛍光色素が含まれており、記録細胞は赤色蛍光を発する。
下段：GFP 発現細胞からのパッチクランプ記録。下のトレースが細胞の記録で、上のトレースは、運動ニュー
ロンの軸索からの記録。遊泳運動に伴って、運動ニューロン軸索はリズミックな活動を示す。GFP 発現細胞もそれと同期して発火している。

36

神経行動学研究部門

http://www.nibb.ac.jp/behavior/

ゼブラフィッシュ幼魚を用いた、脊髄・脳幹による運動の制御機構の解明
中枢神経系の特徴は、きわめて多くのタイプの神経細胞が秩序だって機能的な回路を作り上げていることである。回路の動作様式を理解するためには、神経細胞のタイプごとにその配線、および活動パターンを調べる必要がある。しかし、哺乳類を用いた研究では、単一神経細胞レベルの解像度で上記の課題を達成するのは難しい状況にある。神経系の全体像

図 2. Chx10 陽性ニューロンと運動ニューロンとの 2 細胞同時記録を観察することを阻む神経系のサイズ的な膨大さが研究の大きな障壁となっている。このような背景をふまえ、当研究室動が作り出される際の神経系の基本動作原理を解明すべく研成魚を用いた、高次の脳部位が関わる行動の神経基盤の解明究を進めている。

視索前野・視床下部は、性行動や情動行動などの本能行動

では、シンプルな脊椎ゼブラフィッシュを用いて、運動・行

シンプルであることに加え、ゼブラフィッシュの大きな利の中枢である。ところが、その重要さにもかかわらず、脳の点は、遺伝学が強力に使えること、および、幼魚の時期は体奥深くにあること、および、構造が複雑であることから、回がほとんど透明であることである。この利点を利用して、当路の配線の理解が他の脳部位に比べて遅れている。当研究室研究室では様々なタイプの神経細胞をそれぞれ特異的に蛍光では、ゼブラフィッシュ成魚を用い、トランスジェニック手タンパク質により生きたままラベルするトランスジェニック法を駆使して、視索前野・視床下部の神経回路の解剖学的、系統を多数作製して研究を進めている。

機能的解析を行っていく。

図 1. それぞれ異なったクラスの神経細胞で GFP を発現するトランスジェニッ
クフィッシュ

トランスジェニック手法により、特定のタイプの神経細胞を同定し、それら神経細胞の活動パターン、および結合パター
ンを、電気生理学、イメージング実験法を用いて解析している。また、光遺伝学手法や薬理遺伝学的手法により、特定のクラスの神経細胞の活動を人為的に変化させ、その行動に与える影響を調べることで、当該クラスの神経細胞の、運動系
神経回路に果たす役割を解析している。

教授
東島 眞一

助教
木村 有希子

参考文献
1. Kimura, Y. and Higashijima, S. (2019). Regulation of locomotor
speed and selection of active sets of neurons by V1 neurons.
Nature Communications (in press)
2. Shimazaki, T., Tanimoto, M., Oda, Y., and Higashijima, S. (2019).
Behavioral role of the reciprocal inhibition between a pair ofMauthner cells during fast escapes in zebrafish. Journal of
Neuroscience 39, 1182-1194.
3. Watakabe, I., Hashimoto, H., Kimura, Y., Yokoi, S., Naruse, K.,
and Higashijima, S. (2018). Highly efficient generation of knockin transgenic medaka by CRISPR/Cas9-mediated genome
engineering. Zoological Letters 4, 3.
4. Taniguchi, A., Kimura, Y., Mori, I., Nonaka, S., and Higashijima,
S. (2017). Axially-confined in vivo single-cell labeling by primed
conversion using blue and red lasers with conventional confocal
microscopes. Development, Growth & Differentiation 59, 741-748.
5. Kimura, Y., Hisano, Y., Kawahara, A., and Higashijima, S. (2014).
Efficient generation of knock-in transgenic zebrafish carrying
reporter/driver genes by CRISPR/Cas9-mediated genome
engineering. Scientific Reports 4, Article 6545.
6. Kimura, Y., Satou, C., Fujioka, S., Shoji, W., Umeda, K., Ishizuka,T., Yawo, H., and Higashijima, S. (2013). Hindbrain V2a neurons
in the excitation of spinal locomotor circuits during zebrafish
swimming. Current Biology 23, 843-849..

助教
谷本 昌志

37

脳と心の行動生物学
動物は環境からの外部情報を、動物の内部情報と照合し、適切な行動を発現させることで環境との適応を図っている。この一連の情報処理ループの中心に、ハードウェ
アとしての脳とソフトウェアとしての心が位置している。
様々な感覚情報の中でも、ヒトを含めて多くの動物種では特に視覚が重要な働きをしている。こうした視覚の情報処理については幅広い分野において研究が行われているが、動物心理学は刺激から行動に至る過程全般を解析対象にし、認知や学習ア
ルゴリズムの一端を明らかにしてきた。しかしながら、脳や心の情報処理アルゴリ
ズムの核心部分は未解明のまま残されている。
当研究室では、心理物理学的な手法を用いて、脳と心の情報処理アルゴリズムの研究を進めている。コンピュータによって擬似的な視覚世界を動物の環境に構築することによって新たな動物心理学の展開を試みている。ソフトウェアである電子計算機モデルをフューチャーすることによって、動物の心の世界の理解が進むことを期待している。

Members

准教授
渡辺 英治
NIBB リサーチフェロー
小林 汰輔
日本学術振興会特別研究員
西海 望
技術支援員
渡部 美穂子寺澤 洋子

38

神経生理学研究室

http://www.nibb.ac.jp/neurophys/

メダカの視覚モデル』（予測説の一種）を提案した ( 左Ｅ及び文献６)。最

メダカは、視覚を高度に発達させた脊椎動物である。生殖近、本研究を深層学習機を使って発展させた。深層学習機に行動、逃避行動、摂取行動、集団行動、定位行動、縄張り行動、

予測符号化仮説を組み込み、自然な景色を学習させただけで学習行動など様々な局面で、視覚情報を利用している。当研

深層学習機が『蛇の回転錯視（北岡明佳博士考案）』の回転究室では、水槽周囲にバーチャルリアリティ環境を構築する

知覚の再現することを発見した（左Ｆ及び図１）。本研究は、ことにより、メダカの視覚特性を明らかにしてきている。

人工脳を創ることによって逆心理学を可能にしたものである

１）メダカのオープンフィールドテストの開発を通じて、視（文献１）。

覚情報による空間学習能力の存在を明らかにした ( 文献５)。

２）ヒトの視覚メカニズムを解くツールとして、様々な錯視

２）メダカはミジンコなどの動物プランクトンを餌として捕を作成し、様々なメディアを通して発表をしている（本研究獲するが（左Ａ）、その際、ランダムに動き回るミジンコの室のホームページを参照）。代表的な作品としては、渡辺錯運動パターンをハンティングに利用していることを明らかに視 2010（別冊ニュートン誌に掲載）、棚の影錯視（図２）

した ( 文献４)。その運動パターンの特徴は、速度成分の周などがある。

波数分布がピンクノイズで特徴付けられるものであった。

ヒトとメダカの視覚系の研究を同時に進め、その共通性と

３）メダカの運動パターンを鋳型にした六点で構成したバイ

違いを明らかにすることで、視覚系による認知機構の生物学

オロジカルモーション刺激にメダカが惹きつけられることを的進化についても理解が進むと考える。

明らかにした（左Ｂ）。メダカもヒトと同様高度に抽象化した視覚情報を認知できることが示唆された。
４）メダカの３ＤＣＧアニメーションモデル（左Ｃ）と相互作用できるようにシステムを使い ( 文献２)、メダカの色・形・動きの何れもが同種間認識の引き金になることを明らかにした。現在、システムを発展させたリアルタイムインターラク
ション実験を予定している。

図２. 棚の影錯視
右の棚は左の棚の天地反転版である。四つの棚及びその影は全く同一の図形であるにも関わらず、左の影よりも、右の影のほうが濃く見える。本誌を逆にして見れば、反対の棚の影のほうが濃くなる。第五回錯視コンテ
スト入賞作品。

ヒトの視覚
ヒトも、視覚系を高度に発達させた動物である。当研究室
では、メダカに加えてヒトの視覚系の心理物理学的な研究を進めている。ヒトについては、錯視を活用した心理物理学的なアプローチ、及び、数理モデル化を試みている。
１）ケバブ錯視と呼ぶ新規の錯視を発表した。これはフラッ
シュラグ効果（左Ｄ図と文献６）と呼ばれる錯視の近縁種であり、運動している物体の位置がいかに正確に脳内で予測されているかを示唆する錯視である。この錯視研究をベースにして、意識における視覚認知の包括的仮説である『デルタ図 1. 深層学習機で再現された錯
視の回転
背景にある「蛇の回転錯視（詳細は北岡明佳博士のホームページ参照）」に、深層学習機が予測した運動ベクトル（黄点が始点で、赤線が方向と大きさを示している）
を重ねて表示している。運動ベク
トルはヒトの知覚と同じ方向の回転運動を再現した。

参考文献
1. Watanabe, E., Kitaoka, A., Sakamoto, K., Yasugi, M. and Tanaka,
K. (2018). Illusory Motion Reproduced by Deep Neural Networks
Trained for Prediction. Frontiers in Psychology 9:345.
2. Nakayasu, T., Yasugi, M., Shiraishi, S., Uchida, S., and Watanabe,
E. (2017). Three-dimensional computer graphic animations forstudying social approach behaviour in medaka fish: Effects ofsystematic manipulation of morphological and motion cues. PLoS
ONE 12(4): e0175059.
3. Nakayasu, T., and Watanabe, E. (2014). Biological motion stimuli
are attractive to medaka fish. Animal Cognition, 17, 559-575.
4. Matsunaga, W., and Watanabe, E. (2012). Visual motion with pinknoise induces predation behaviour. Scientific Reports 2, 219.
5. Matsunaga, W., and, Watanabe, E. (2010). Habituation of medaka(Oryzias latipes) demonstrated by open-field testing, Behavioural
Processes 85, 142-150.
6. Watanabe, E., Matsunaga, W., and Kitaoka, A. (2010). Motion
signals deflect relative positions of moving objects. Vision
Research 50, 2381-2390.

准教授
渡辺 英治

39

何がどうかわることによって進化するのか
生物は祖先が持っていなかった新しい形質を次々と生み出しながら進化してきた。
そして、新規形質の多くは、いくつかの性質が整って初めて有利になるような複合形質である。新規複合形質はランダムな突然変異の蓄積だけで説明できるのか。あるいは未知の進化機構が存在しているのか。この問題を解くには、新規複合形質を遺伝子のレベルに還元し、それらができあがるメカニズムを解明し、さらに、近縁種との比較から進化過程を推定することが必要である。我々は、ゲノム解読と改変技術の革新を助けに、モデル生物に加え、これまで分子生物学、分子遺伝学的還元のできなかった非モデル生物を材料として、(1) 植物細胞の分裂軸決定機構、(2)多能性幹細胞形成維持機構、(3) 陸上植物の発生、(4) 植物の食虫性、(5) 植物の運動を個別な研究対象として、それらから得られた結果を総合し、新規複合形質がどのように進化しうるかのメカニズムを描き出すことを目指している。
（詳細はhttp://www.nibb.ac.jp/evodevo）。

Members

教授
長谷部 光泰
准教授
村田 隆
助教
石川 雅樹
特任助教
眞野 弘明
技術課技術職員
壁谷 幸子
NIBB リサーチフェロー
幸節 健
博士研究員
青山 剛士
鳴川 秀樹
総合研究大学院大学
大学院生
張列弛（Liechi Zhang）
須田 啓
堀内 雄太
Gergo Palfalvi
Ruan de Villiers
上田 真道
陳鵬（Peng Chen）
特別共同利用研究員
顾南（Nan Gu）（Huazhong Agricultural
University）
坂﨑 匠哉（名古屋大学）
Changxiu Yu（Huazhong Agricultural
University）
特別実習生
棚瀬 邦明
（名古屋大学）
外国人特別訪問研究員
Yue Sun特別協力研究員
菅谷 友美
上田 千晴
技術支援員
青木 栄津子
池田 弥華
大井 祥子
温 欣宜
梶川 育見
西 多代
深田 初美
枡岡 朋子
松崎 陽子
平松 美佳
事務支援員
小島 洋子
長谷部 由紀40

生物進化研究部門

http://www.nibb.ac.jp/evodevo/

動物細胞と植物細胞の違いはどうして生じたのか化したのか。ゲノム解読と遺伝子改変によってこれらの謎を細胞の基本的性質の違いは、多細胞生物の違いを生み出す解く。

源である。細胞分裂・伸長は微小管をはじめとする細胞骨格

オジギソウの運動の進化

系によって制御されている。タンパク質の管である微小管が植物の運動機構の進化も多くの形質進化が必要である。我々

どのように生命現象へとつながっていくのか。物質と生命とはオジギソウのゲノム解読と形質転換に成功したので、運動のギャップを解明したい。

機構を遺伝子改変技術を用いて解き明かしている。

陸上植物進化の最新知見を提供
２ つ の ホ ー ム ペ ー ジ で 情 報 提 供 中 (http://www.nibb.
ac.jp/evodevo/tree/00_index.html と http://www.
nibb.ac.jp/plantdic/blog/)。

図 1. タバコ培養細胞抽出液中で作らせた、分岐する微小管

分化細胞から幹細胞への転換機構
ヒメツリガネゴケの葉は、切断すると葉細胞が幹細胞へと転換する。この過程で遺伝的あるいはエピジェネティックな
たくさんの変化が必要であるが、どうして組織だった変化ができるのか。しかも、STEMIN という遺伝子を働かせるだけで、葉細胞を幹細胞に変えられる。大きな変化をどうして
１つの遺伝子が引き起こせるのか。これは複合形質がどのよ

図２. オジギソウの運動機構、適応的意義はまだ解明されていない

うに進化するのかと同じ根を持つ問題に思える。

陸上植物の発生進化
小葉類やコケ植物のゲノム解読、ヒメツリガネゴケにおける発生進化研究などから、陸上植物の発生様式は、動物とは異なり系統によって多様で、共通性がほとんど無いことがわかった。いくつかの証拠から、細胞分裂をどちらの方向に行うかの制御機構の進化が、陸上植物の体制進化の共通の特徴
ではないかという仮説をたて、その仕組みと進化の解明を行っている。

食虫植物の進化
食虫植物が進化するには捕虫葉、消化酵素、吸収機構が複合的に進化しなければならない。ムラサキヘイシソウの捕虫
葉は、通常の植物の持つ扁平な葉から葉の特定の部分の細胞分裂方向を変化させることによって進化した可能性が高いことがわかった。では、細胞分裂をどうやって変化させたのか。
フクロユキノシタで、温度によって通常葉と捕虫葉を作りわけさせることに成功し、比較解析が可能となった。さらに、
ハエトリソウは 30 秒以内に２回感覚毛を刺激すると閉じる
が、どのような仕組みで刺激を記憶しているのだろうか。また、コモウセンゴケの動く触毛は葉のどこを変えることで進教授
長谷部 光泰

准教授
村田 隆

助教
石川 雅樹

参考文献
1. Koshimizu, S. et al. (2018). Physcomitrella MADS-box genes
regulate water supply and sperm movement for fertilization. Nat.
Plants 4, 36-45.
2. Fukushima, K. et al. (2017). Genome of pitcher plant Cephalotus
reveals genetic changes associated with carnivory. Nat. Ecol.
Evol. 1: 0059.
3. Li, C. et al. (2017). A Lin28 homolog reprograms differentiatedcells to stem cells in the moss Physcomitrella patens. Nat.
Commun. 8, 14242.
4. Fukushima, K. et al. (2015). Oriented cell division shapes
carnivorous pitcher leaves of Sarracenia purpurea. Nat. Commun.
6, 6450.
5. Murata, T. et al. (2013). Mechanism of microtubule array
expansion in the cytokinetic phragmoplast. Nat. Commun. 4: 1967
6. Sakakibara, K. et al. (2013). KNOX2 genes regulate the haploidto-diploid morphological transition in land plants. Science. 339,
1067-1070.
7. Ishikawa, M. et al. (2011). Physcomitrella cyclin dependent kinase
A links cell cycle reactivation to other cellular changes during
reprogramming of leaf cells. Plant Cell 23, 2924-2938.
8. Banks, J.A., Nishiyama, T., Hasebe, M. et al. (2011). The
Selaginella genome identifies genetic changes associated withthe evolution of vascular plants. Science 332, 960-963.
9. Rensing, S.A., et al. (2008). The Physcomitrella genome reveals
evolutionary insights into the conquest of land by plants. Science
319, 64-69.

特任助教
眞野 弘明

41

共生の仕組みと発生可塑性を解き明かす
マメ科植物は根粒菌と相互作用することによって、根毛のカーリング、感染糸形成、
皮層細胞分裂等を誘導し、根粒と呼ばれる共生窒素固定器官を形成する。一方、陸上植物の多くはアーバスキュラー菌根菌と共生し、成長に必要なリンや水分を効率よく吸収している。近年、マメ科植物にみられる根粒共生は、4 〜 5 億年前に起原をもつ菌根共生に必須の遺伝子群と、茎頂メリステム (SAM) の維持に必要とされる遺伝子を多数流用して進化してきたことが見えてきた。
本研究部門では、日本に自生するマメ科のモデル植物ミヤコグサ Lotus japonicusとその共生微生物を用いて、共生の分子・進化メカニズムと、生物間相互作用による共生器官誘導の発生可塑性（developmental plasticity）の分子メカニズムを研究している。

Members

教授
川口 正代司准教授
征矢野 敬
技術課技術職員
田中 幸子
博士研究員
小林 裕樹
前田 太郎
栂根 美佳
矢野 幸司
橋本 佳世
特別協力研究員
中川 知己
総合研究大学院大学
大学院生
LIU, Meng
大熊 直生
後藤 崇支
技術支援員
小川 祐子
義則 有美
小田 明子
事務支援員
小杉 瑛子

42

共生システム研究部門

http://www.nibb.ac.jp/miyakohp/

根粒形成過程の概要と共生遺伝子群

全容解明を目指している ( 図 2)。

根粒の形成過程では、根粒菌の感染を契機に宿主植物のこれ

アーバスキュラー菌根菌の絶対共生機構まで分化した組織であった根の皮層細胞が脱分化し、根粒原

AM 菌と植物の共生は植物と微生物の最も普遍的な共生で基形成に向けた新たな発生プログラムが実行される ( 図 1)。

あり、その起源は 4 〜 5 億年前と推定されている。AM 共

私たちはマメ科のモデル植物ミヤコグサを用いて網羅的な生に必要とされる宿主遺伝子を複数特定し、その分子機能の共生変異体の単離を行い、根粒菌との共生や窒素固定、さら解析を進めている。一方、AM 菌は宿主との共生なくして増には根粒形成のフィードバック制御に関わる遺伝子を特定し殖できない絶対共生菌であり、かつ形質転換系が確立されててきた。興味深いことに、根粒形成のごく初期に関わる遺伝ないために、その分子機構はほとんど不明である。私たちは子の多くは、植物にリンを与えるアーバスキュラー菌根菌

オミクス解析から、AM 菌の絶対共生機構の解明を目指して(AM 菌 ) との共生にも必須であった（赤字で示した遺伝子）。

いる。

共生の分子メカニズムと進化、さらには共生による発生可塑

植物パターン形成の数理モデル解析

性のメカニズムの解明を目指して研究を行っている。

自己増殖的な茎頂分裂組織のパターン形成、あるいは共生の進化ダイ
ナミクスを理解するた
めに、実験的知見に基づいた数理モデルを構築
し、解析している。そのシミュレーション結果に基づいて、実験による検証も試みている。

図 1. 根粒形成過程の概要と根粒共生と菌根共生に必要な宿主遺伝子群

長距離コミュニケーションを介した根粒形成のフィードバック制御マメ科植物は根粒菌との共生により大気中の窒素を利用することができるが、窒素固定には多く生体エネルギーが消費されるため、植物は根粒の数を適正にコントロールしている。
私たちは、ミヤコグサの根粒超着生変異体を用いた解析から、根粒数が根とシュート間の長距離コミュニケー
ションにより制御される分子メカニズムを解明してきた。根からシュートへ長距離移動すると推定される糖修
飾 CLE ペプチド、その受容体である HAR1、さらにはシュート由来因子を受け根で機能する TML 等の解析を
図 2. 根粒形成の全身的なフィード
バック制御機構のモデル図

教授
川口 正代司行っており、根粒形成の全身的なフィードバック制御の

図 3. 茎頂分裂組織パターンのコンピュー
タ・シミュレーション

参考文献
1. Maeda,T., Kobayashi,Y., Kameoka,H., Okuma,N., Takeda,N.,
Yamaguchi,K., Bino,T., Shigenobu,S., and Kawaguchi,M. (2018).
Evidence of non-tandemly repeated rDNAs and their intragenomic
heterogeneity in Rhizophagus irregularis. Communi Biol. 1,87.
2. Fujita, H. and Kawaguchi, M. (2018). Spatial regularity control ofphyllotaxis pattern generated by the mutual interaction between
auxin and PIN1. PLoS Comput. Biol. 14(4): e1006065.
3. Sasaki, T., Suzaki, T., Soyano, T., Kojima, M., Sakakibara, H.,
and Kawaguchi, M. (2014). Shoot-derived cytokinins systemicallyregulate root nodulation. Nat Commun. 5, 4983.
4. Soyano, T., Hirakawa, H., Sato, S., Hayashi, M., and Kawaguchi,
M. (2014). NODULE INCEPTION creates a long-distance negative
feedback loop. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 14619-14624.
5. Suzaki, T., Ito, M., Yoro, E., Sato, S., Hirakawa, H., Takeda, N.,
and Kawaguchi, M. (2014). Endoreduplication-mediated initiationof symbiotic organ development in Lotus japonicus. Development
141, 2441-2445.
6. Okamoto, S., Shinohara, H., Mori, T., Matsubayashi, Y. and
Kawaguchi, M. (2013). Root-derived CLE glycopeptides control
nodulation by direct binding to HAR1 receptor kinase. Nat
Commun. 4, 2191.
7. Nishimura, R., Hayashi, M., Wu, G.-J., Kouchi, H., ImaizumiAnraku, H., Murakami, Y., Kawasaki, S., Akao, S., Ohmori, M.,
Nagasawa, M., Harada, K., and Kawaguchi, M. (2002). HAR1
mediates systemic regulation of symbiotic organ development.
Nature 420, 426-429.

准教授
征矢野 敬

43

Evo-Devo で探る昆虫の多様性
100 万種以上にも及ぶ圧倒的な種数の豊富さを誇る昆虫は、4 億年以上にわたる
進化の歴史の中で、地球上のあらゆる環境に進出し、それぞれの種の棲息環境に適応した多様な形質を発達させてきた。そのような昆虫は、多様性の宝庫であり、多様性創出の進化メカニズムを解き明かすための研究材料として無限の可能性を秘めている。進化発生研究部門では、昆虫が進化の過程で獲得した翅や角などの新奇形質に着目し、昆虫の多様な形質をもたらす分子基盤および進化メカニズムを解明することを目指している。

カメノコテントウ

Members

教授
新美 輝幸
助教
安藤 俊哉
(Trypoxylus& dichotomus)(Harmonia axyridis)

!

中村 太郎
技術課技術職員
水谷 健

$

%

博士研究員
森田 慎一
日本学術振興会特別研究員

"

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酒井 弘貴
小長谷 達郎
竹中 將起

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特任研究員
川口 はるか
総合研究大学院大学
大学院生!"#$%&'#()!*+!,*&-!'(&./(.&%'!*+!012%!3%%(2%'4!567!
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:3#/2'#2*/#(*,;/%,0 !5A./1-#:1%74!5B7!
<"-'9/*,%(5='3-3!59/*2)(#-1%8!

千頭 康彦
北沢 友梨奈
技術支援員
森田 淳子
蜂須賀 由香里
事務支援員
齋藤 永子

オレンジスポットドミノローチ

44

スズムシ

ニホンホホビロコメツキモドキ

進化発生研究部門

http://www.nibb.ac.jp/niimilab/

昆虫翅の起源と多様化

昆虫特異的な性決定メカニズムの進化

翅の獲得及び多様化が、地球上で最大の種数を誇る昆虫の昆虫の性決定機構は、性特異的なスプライシング調節が中繁栄をもたらしたと考えられる。鳥やコウモリの翼が四肢動

心的な役割を果たす昆虫特有の様式を示す。この性特異的な物における前肢構造を変形させた器官であるのに対して、手スプライシング制御が獲得された際、どのような分子レベル

や足と独立に獲得された昆虫翅は、昆虫固有の新奇形質であでのイノベーションが生じたのであろうか。未だ性決定機構

る。翅の起源に関する仮説は２世紀も前から様々なものが提が明らかでない無変態昆虫及び不完全変態昆虫の遺伝子機能

唱されてきたが、その起源に関する統一見解は未だ得られて解析を通して、昆虫特有の性決定機構の進化的起源の解明をいない。我々は、有翅昆虫における翅形成のマスター遺伝子目指す。

vestigial に着目することで、翅の起源構造や多様な翅連続相同構造がもたらされる進化メカニズムを探っている。

遺伝子機能解析ツールの開発

昆虫は、様々な環境に適応するため機能分化した翅を発達

非モデル昆虫の興味深い現象を分子レベルで解明するためさせてきた。中でも甲虫は、飛翔から体の保護へと大幅にには、遺伝子機能解析ツールが必要不可欠となる。そこで、その機能を転換した前翅（鞘翅）をもち、全動物種の 4 分

非モデル昆虫での遺伝子機能解析を実現するために独自に開の 1 を占める圧倒的な種数をもたらしたと考えられている。

発した形質転換体を利用した遺伝子機能解析系及び種々の甲虫の前翅と後翅の比較トランスクリプトーム解析と RNAi

RNAi 法、ゲノム編集技術などの開発を行っている。

スクリーニングを通して、鞘翅をもたらした遺伝子ネット
ワークの実体解明を目指している。

テントウムシの斑紋と擬態
ナミテントウの種内の斑紋多型は、単一遺伝子座の複対立遺伝子による支配を受けることが知られている。我々はRNAi 法や形質転換ナミテントウを用いた遺伝子機能解析を通して斑紋形成メカニズムの解明を目指している。
テントウムシの赤色と黒色からなる目立つ斑紋は、捕食者

図 1. 形質転換ナミテントウ（上段）と形質転換カイコ（下段）に対する警告色として機能する。一方でテントウムシへの擬

参考文献
1. Ohde, T., Morita, S., Shigenobu, S., Morita, J., Mizutani, T., Gotoh,
H., Zinna, R.A., Nakata, M., Ito, Y., Wada, K., Kitano, Y., Yuzaki,
K., Toga, K., Mase, M., Kadota, K., Rushe, J., Lavine, L.C., Emlen,
D.J., and Niimi, T. (2018). Rhinoceros beetle horn development
reveals deep parallels with dung beetles. PLOS Genet. 14,
e1007651.
2. Ando, T., Matsuda, T., Goto, K., Hara, K., Ito, A., Hirata, J.,
Yatomi, J., Kajitani, R., Okuno, M., Yamaguchi, K., Kobayashi,M., Takano, T., Minakuchi, Y., Seki, M., Suzuki, Y., Yano, K., Itoh,T., Shigenobu, S., Toyoda, A., and Niimi, T. (2018). Repeatedinversions within a pannier intron drive diversification of
intraspecific colour patterns of ladybird beetles. Nat. Commun. 9,3843.
3. Ohde, T., Takehana, Y., Shiotsuki, T., and Niimi, T. (2018).
CRISPR/Cas9-based heritable targeted mutagenesis in Thermobia
domestica: A genetic tool in an apterygote development model ofwing evolution. Arthropod Struct. Dev. 47, 362-369.
4. K a w a g u c h i , H . , a n d N i i m i , T . ( 2 0 1 8 ) . A m e t h o d f o r
cryopreservation of ovaries of the ladybird beetle, Harmonia
axyridis. J. Insect Biotechnol. Sericol. 87, 35-44.
5. Ito, Y., Harigai, A., Nakata, M., Hosoya, T., Araya, K., Oba, Y.,
Ito, A., Ohde, T., Yaginuma, T. and Niimi, T. (2013). The role ofdoublesex in the evolution of exaggerated horns in the Japaneserhinoceros beetle. EMBO Rep., 14, 561-567.
6. Ohde, T., Yaginuma, T. and Niimi, T. (2013). Insect morphologicaldiversification through the modification of wing serial homologs.
Science, 340, 495-498.

態により捕食を回避する昆虫は様々な分類群に存在する。系
統的に遠縁な種において、類似した擬態斑紋が形成されるメカニズムは依然として謎のままである。各種テントウムシやテントウムシに擬態するヘリグロテントウノミハムシを材料に、擬態斑紋の進化の謎に挑む。

多様な角の進化
角は、全く異なる独立した系統で何度も獲得され、それぞれの系統内には多様な形態が存在する。カブトムシをモデルに比較トランスクリプトーム解析及び RNAi 法による遺伝
子機能解析を通して、角形成を司る遺伝子制御ネットワークを解明する。カブトムシから得られた知見を、多様な角を持
つ近縁種間で比較し、角の多様化をもたらすゲノム上の変化を探る。さらに、角を独立に獲得した種を用いて同様の比較解析を行い、角の独立進化メカニズムの解明に迫りたい。

教授
新美 輝幸

助教
安藤 俊哉

助教
中村 太郎

45

共生のゲノム進化学
共生は地球上に広くみられる生物の適応戦略であり、イノベーション ( 新奇性創出 )の大きな源である。アミノ酸合成、酸素呼吸、窒素固定、発光—など新奇形質を共生によって獲得した生物種は枚挙に暇がない。共生によって単一の生物個体では生存が困難な環境に適応することができる。そのため、近年、共生の生態系や生物進化における重要性が認識されてきているが、最近まで共生生物学は分子・遺伝子レベルの実証的アプローチが困難な研究分野だった。この状況にブレークスルーをもたらしたのが革命的な進歩を遂げているゲノム科学の技術である。私たちは最先端のゲノム科学的アプローチによって共生を理解する「共生ゲノム学」を推進している。共生系を支える分子メカニズムと進化プロセスを明らかにすること、そして、
その多様性と共通原理を理解することを目指している。
Members教授
重信 秀治
日本学術振興会特別研究員
野崎 友成
特別協力研究員
Chen-yo Chung
北條 優
総合研究大学院大学
大学院生
頼本 隼汰
Kathrine Tan
技術支援員
鈴木 みゆず昆虫アブラムシはブフネラと呼ばれる共生微生物を持っておりお互い相手無しでは生存不可能である。( 左 )エンドウヒゲナガアブラムシ。( 右 ) アブラムシ卵巣内で発生中の卵にブフネラ ( 内部の小さい顆粒 ) が垂直感染する様子。スケールバーは 20 μ m。

46

進化ゲノミクス研究室
ブラムシとブフネラの共生ゲノム学の構築を目指している。例えば、私たちは、社会性進化研究

私たちの研究室は「共生ゲノム学」のモデルとして、半翅のモデルとしてシロアリや社会性アブラムシを、発光生物学

目昆虫アブラムシと共生細菌「ブフネラ」の細胞内共生系をのモデルとしてホタルを研究している。最近私たちは、ヘイ研究している。半翅目昆虫アブラムシは腹部体腔内に共生器

ケボタルのゲノムを解読した ( 文献 1)。ホタルの発光につ官を持ち、その細胞内に共生細菌ブフネラを恒常的に維持しいては、ルシフェラーゼ酵素がルシフェリンを基質として、ている。両者はお互い相手なしでは生存が不可能なほど緊密

酸素と ATP を使って光を発生することがすでに明らかにさな相互関係にあり、生理的にも解剖構造的にもまるでひとつれているが、ゲノム解析により、ルシフェラーゼ遺伝子の起の生物のように統合化されている。アブラムシは餌である植源は、光らない生物でも普遍的に持っているアシル CoA 合物の師管液に不足している栄養分 ( 必須アミノ酸など ) をブ

成酵素と呼ばれる脂肪酸代謝酵素の遺伝子であること、このフネラに完全に依存している。私たちは、宿主昆虫と共生

遺伝子が何度も重複を繰り返しそのひとつが発光活性を持つ細菌両方のゲノムを解読し ( 文献 3,4)。その結果、栄養分

ルシフェラーゼに進化したことが明らかになった。また、私のアブラムシ / ブフネラ間のギブアンドテイクの関係が遺たちは昆虫のゲノムを「読む」のみならず、「編集する」技

伝子レパートリーの相補性という形で見事に表れているな術の開発にも取り組んでいる。

ど、ゲノムレベルでの共生の理解を深めてきた。また、私た
ちは、次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子発現解析(RNA-seq) をアブラムシ共生器官に適用し、共生器官特異的に発現する新規分泌タンパク質（BCR ファミリーと命名）を同定し ( 文献 2)、さらに BCR が抗菌活性を有することを明らかにした。近年、いくつかの植物と細菌の共生においても同様の抗菌ペプチド様分子がが共生系の維持と制御に重要な役割を果たしていることが報告されており、動植物を越えた共生系進化の共通原理の存在を示唆するものとして興味深い。
図 1. アミノ酸のアブラムシ / ブフ
ネラ間のギブアンドテイクの関係が遺伝子レパートリーの相補性という形で表れている。
ＥＡＡ：必須アミノ酸、non- ＥＡＡ：
可欠アミノ酸昆虫のゲノム進化学と新規モデル昆虫の開発
次世代シーケンシング (NGS) に代表されるゲノム科学技術、CRISPR/Cas9 ゲノム編集等の遺伝子改変技術、超解像度顕微鏡等のイメージング技術 — ここ数年の生物機能の解析手法のめざましい技術革新により、これまで困難であった非モデル生物の分子・遺伝子・細胞レベルの研究が可能になってきた。地球上で最も多様性に富む生物群とも言われる昆虫の研究分野もこれら技術革新の恩恵を大いに享受し、新しい昆虫科学が始まりつつある。NGS で得られた情報をもとにそれぞれの昆虫特有の興味深い形態や生理などの進化を図 2. ヘイケボタルゲノム解読から明らかになった発光遺伝子ルシフェラーゼの進化。発光と関連のない脂肪酸代謝酵素の一種が重複を繰り返し、その一つが発光能を獲得したと推定される。

参考文献
1. T. R. Fallon et al., Firefly genomes illuminate parallel origins of
bioluminescence in beetles. Elife. 7, 236 (2018).
2. Shigenobu, S., and Stern, D. (2013). Aphids evolved novel
secreted proteins for symbiosis with bacterial endosymbiont. Proc
Royal Society B. 280, 20121952.
3. Shigenobu, S., and Wilson, A. C. C. (2011). Genomic revelationsof a mutualism: the pea aphid and its obligate bacterial symbiont.
Cellular and Molecular Life Sciences : CMLS, 68(8), 1297-1309.
4. Shigenobu, S., Watanabe, H., Hattori, M., Sakaki, Y., and Ishikawa,
H. (2000). Genome sequence of the endocellular bacterial
symbiont of aphids Buchnera sp APS. Nature 407, 81-86.

遺伝子・ゲノムレベルで明らかにし、さらにゲノム編集で機能解析を行う、このような新規モデル昆虫研究パイプライン

教授
重信 秀治

47

メダカを用いた遺伝子型 - 表現型相関の解明
メダカは小川や水田に生息する日本在来の野生動物で、東南アジアにはメダカの近縁種が 36 種以上分布している。また、日本オリジナルのモデル動物でもあり、近交系や突然変異体など、これまでに様々な性質を備えた系統が作出されてきた。本研究室では、これらの多様な生物遺伝資源（バイオリソース）を用いて、近縁種間における性染色体・性決定遺伝子の進化、体色突然変異体の原因遺伝子同定と色素細胞分化機構の解明、メダカ近縁種を用いた性的二型発現の分子遺伝基盤の解析など幅広い生命現象の理解を目指している。また、本研究室はメダカバイオリソース
プロジェクト（NBRP メダカ）の中核機関として、メダカバイオリソースの整備を積極的に進めるとともに、様々なメダカ系統やゲノムリソースの収集・整備を行うとともに、それを国内外の研究者に広く提供している。
Members

特任教授
成瀬 清
助教
安齋 賢（10 月 31 日まで）
特別協力研究員
佐藤 忠
研究員
金子 裕代
特別共同利用研究員
IMAEDA YASSUMOTO, Tamiris（名古屋大学）
特任専門員
原 郁代
矢野川 梓
技術支援員
味岡 理恵
小池 知恵子小池 ゆかり高木 千賀子
手嶋 祐子
鳥居 直子
山崎 瞳子
事務支援員
鈴木 登貴子バイオリソース研究室で維持しているメダカ系統と近縁種

48

バイオリソース研究室

http://www.nibb.ac.jp/bioresources/

メダカ属魚類における性決定遺伝子の進化マッピングやトランスクリプトーム解析から、常染色体上に性染色体は分類群によって異なり、性染色体上に存在する

存在する有力な候補遺伝子を見出しており、その機能解析

性決定遺伝子の実体は多くの動物において明らかにされていのための変異体作製を CRISPR/Cas 法により進めている。

ない。このような性決定遺伝子の多様化をもたらした分子基加えて現在、候補遺伝子のウォウォールメダカ雄の胸鰭にお盤を解明するため、近縁な種間で性染色体が異なるメダカ属

ける高発現を担う調節領域変異の同定や、胸鰭色彩の配偶者

魚類を用いて性決定機構の解析を行っている。これまでの研選択における機能解明を進めている。

究から、インドメダカでは Y 染色体上の Sox3 遺伝子がオス決定遺伝子であることを明らかにした。哺乳類の性決定遺メダカバイオリソースプロジェクトの推進

伝子 Sry も Sox3 から進化したと考えられていることから、基礎生物学研究所はメダカバイオリソースプロジェクトの同じ遺伝子が繰り返し性決定に利用されてきたことが明らか中核機関であり、我々はこのプロジェクトを推進するためのとなった。また、他の近縁種との比較から、下流の性決定カ

中心研究室の役割を担っている。突然変異体、遺伝子導入

スケードは種間で保存されていることも判明した。インドメ

系統、近縁種等 600 を越える系統についてライブ及び凍結

ダカでは Y 染色体上の Sox3 が下流遺伝子 gsdf の発現を活精子として保存し、リクエストに応じて提供をおこなって性化するという、新たなパスウェイを獲得することによっている ( 図 1 参照 )。また、131 万を越える BAC/Fosmid/
cDNA/EST ク ロ ー ン もオス分化を誘導することが明らかとなった。

保 存・ 提 供 を お こ な っ

体色突然変異体の原因遺伝子同定と色素細胞分化機構の解明て い る。 ま た CRISPR-

魚類は哺乳類と異なり複数の色素細胞を持つ。メダカではCas9 に よ る ゲ ノ ム 編 集

哺乳類と共通な黒色素胞に加え黄色素胞、白色素胞、虹色素システムを共同利用研究

胞の 4 種類をもつ。メダカ体色突然変異体を用いてその原者に提供することで、逆遺因遺伝子を同定したところ、白色素胞は黄色素胞と共通の幹伝学的手法による解析の細胞から分化し、その運命決定には sox5 遺伝子が重要な

普 及 を 推 進 し て い る。 ま

役割を果たすことが明らかとなった。また虹色素胞の変異体
gu の原因遺伝子は pnp4a であることを明らかにした。さらに fm 変異体の研究から kit シグナルは黒色素胞とともに白色素胞の幹細胞の増殖・生存にも重要であることを明らかにした。一連の研究から色素幹細胞の分化と増殖に関する新
たな知見が得られつつある。

性的二型の多様化をもたらす分子遺伝基盤の解明
性的二型、すなわち雌雄間での表現型の違いは生物において広く観察されるが、時に近縁種間であっても顕著に多様化する。しかしながら、性的二型の多様化について、その原因となる遺伝的変化を同定し、その機能までを実証的に検証した例はほとんどない。メダカ科魚類のうち、インドネシア・スラウェシ島の固有種群は、近縁種間で多様化した二次性徴形質を示すことから優れたモデル系になると考え、性的二形の多様化に関わる分子遺伝基盤の詳細な解明を進めている。
現在、ウォウォールメダカ（Oryzias woworae）の雄が示す、鮮やかな赤色の胸鰭というユニークな性的二型に着目して研究を行っている。体色表現型に関する量的遺伝子座位（QTL）

特任教授
成瀬 清

図 1. メダカバイオリソースプロジェク
トで提供しているメダカ系統
近 交 系 Hd-rR（ 上 段 ）, actin-DsRed
遺伝子導入系統（中段）、透明メダカQuintet（下段）．

だドナーベクターを用いた CRISPR-Cas9 に よ る
ノックインシステムの開発なども行っている。

参考文献
1. Nagao, Y., Takada, H., Miyadai, M. et al., (2018). Distinct
interactions of Sox5 and Sox10 in fate specification of pigment
cells in medaka and zebrafish. PLoS Genetics, 14(4), e1007260.
2. Watakabe, I., Hashimoto, H., Kimura, Y., et al., (2018). Highly
efficient generation of knock-in transgenic medaka by CRISPR/
Cas9-mediated genome engineering. Zoological Letters, 4(1), 3.
3. Murakami, Y., Ansai, S., Yonemura, A., & Kinoshita, M. (2017).
An efficient system for homology-dependent targeted gene
integration in medaka (Oryzias latipes). Zoological letters, 3(1),10.
4. Kimura, T., Takehana, Y. and Naruse, K. (2017). Pnp4a is thecausal gene of the medaka iridophore mutant guanineless.
G3:7(4), 1357-1363.
5. Kirchmaier, S., Naruse, K., Wittbrodt, J. and Loosli, F. (2015).
The genomic and genetic toolbox of the teleost medaka (Oryzias
latipes). Genetics, 199(4), 905-918.
6. Kimura, T., Nagao, Y., Hashimoto, H. et al. (2014). Leucophores
are similar to xanthophores in their specification and differentiation
processes in medaka. Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 111(20), 73437348.
7. Takehana, Y., Matsuda, M., Mosho, T. et al. (2014). Co-option of
Sox3 as the male-determining factor on the Y chromosome in thefish Oryzias dancena. Nat. Commun. 5, 4157.

助教
安齋 賢

49

多様な形の奥にある仕組み

構造多様性研究室

チョウの翅は、単層上皮の袋が封筒のようにたたまれたものであり、幾何学的構造および構成細胞の種類のシンプルさゆえに、形態形成過程を考えるのに適した材料である。この系を使って、成虫翅の輪郭形成過程および、その周辺のメカニズムを調べている。

複雑な曲線を描くチョウのハネの輪郭

鱗翅目昆虫 ( チョウやガ ) の翅は、幼虫期に成虫原基の形

ンター及び研究力強化戦略室を兼任しているため、主にこので準備されているものが、蛹の期間に大きく面積を拡大する

ような共同研究の形で研究所の研究活動に寄与していきたいとともに、その輪郭の形も変化して成虫の翅として完成する。

と考えている。

たとえばアゲハチョウの尾状突起も、このようにして蛹の期間に形作られる。この輪郭の変化が、脊椎動物の指の形成過程で知られるアポトーシス ( プログラムされた細胞死 ) と類
似のしくみによって引き起こされていることを既に報告した。すなわち、蛹の翅の周縁部に境界線ができ、その外側が急速に細胞死を起こす一方、内側が鱗粉形成などの分化をして、成虫の翅が完成するのである。
アポトーシスをおこした細胞は、翅を作っている 2 枚の細胞シート ( 上皮 ) の隙間にいるマクロファージによって速やかに貪食・除去される。その後分かったところでは、細胞死の時期の前後で、境界線の内側でだけ翅の 2 枚の上皮間の接着が強くなってマクロファージが入り込めなくなり、その結果、細胞死を起こす部分にマクロファージが濃縮されて、死んだ細胞の貪食が効率よく行われるようになっているらしい。
小型の蛾において、翅自体の大きさに比較して同等以上の面積を、翅周辺から伸びる長い毛のような形の鱗粉（辺縁毛）が占めている例がある。一例としてジャガイモキバガを取り上げ、辺縁毛の構造や翅の動きを解析したところ、辺縁毛は

図 1. ジャガイモキバガの辺縁毛の走査型電子顕微鏡観察像
翅の中心部の鱗粉（上端）と全く形態の違う辺縁毛が翅周辺部から長く伸びている。辺縁毛は途中で２分岐を繰り返す形態を示し、辺縁毛同士が密に絡み合って平面として挙動する。図では多くの辺縁毛を除去して、個々の形態がわかりやすくしてある。

これまで報告されていない分岐構造を持っていること、及び、辺縁毛同士が絡み合って平面状の不織布のような構造となり、軽量でしなやかな翅のように挙動することが分かった。
コンパクトに収納できる翅で、大きな翅と同様の空力学的効
果をもたらすという適応と考えられる。
このほかに、光学顕微鏡・電子顕微鏡などの経験を生かして、所内の部門等と共同研究を行っている。アイソトープ実験セ

准教授
児玉 隆治

50

特別協力研究員
吉田 昭広

参考文献
1. Yoshida, A., and Kato, Y. (2019). Morphology and developmentof the short wing in the seasonal dimorphism of the tussock moth,
Orgyia thyellina (Lepidoptera: Lymantriidae): comparison with thelong wing. Appl. Entomol. Zool. 54, 47.
2. Yoshida, A., Tejima, S., Sakuma, M., Sakamaki, Y., and Kodama, R.
(2017). Coherent array of branched filamentary scales along thewing margin of a small moth. Sci. Nat. 104, 27.

無脊椎動物の生殖ホルモン 多様性生物学研究室 ( 大野 )脊椎動物では、生殖システムの制御因子として、数多くのホルモンが単離同定され、それらの作用機構や階層性の解析が進んでいるが、無脊椎動物において、それらが同定・解析されている例は多くない。我々は、水産無脊
椎動物のうち、ヒトデ、ウニ、ナマコ、クモヒトデ、ウGSS 投与で誘発されたイトマキヒトデの産卵・放精

クビフリン投与で誘発されたマナマコの産卵

ミシダなどを対象として、生殖システムを制御している
ホルモンの同定と解析を行うとともに、それらの多様性と共通性の解明を目指している。

生殖腺刺激ホルモンの精製、同定、解析ていた卵成熟誘起因子について、やはり精製を行い、そのア

ま ず 我 々 は、 イ ト マ キ ヒ ト デ 放 射 神 経 抽 出 物 中 に 存 在

ミノ酸配列を決定することに成功した。このペプチドは、５残

す る こ と が 分 か っ て い た 生 殖 腺 刺 激 ホ ル モ ン (Gonad基からなるアミド化ペプチドで、僅か 10-10 〜 10-9M の濃度

Stimulating Substance; GSS) を精製し、そのアミノ酸で卵の最終成熟および産卵・放精の誘起活性が見られた。更に、配列を決定する事に成功した。このホルモンは、インスリン

その発現は、神経で極めて高く、周年変化はあまり見られない超族のペプチドで、脊椎動物で見出されていたリラキシン亜

こともわかり、イトマキヒトデ GSS と同様に、分泌制御の解族と、類似性が高いことが分かった。これを化学合成し、取明が、生殖時期制御の解明に重要であると考えられる。

出した卵巣に投与したところ、卵の最終成熟が誘起された。

一方、ニセクロナマコの放射神経抽出物中には、生殖線刺激

また、成体への投与により、産卵・放精行動が誘起され、産ホルモンとしての活性が認められ、かつ、マナマコのクビフ

卵・放精にまで至った。

リンとアミノ酸配列の全く等しいペプチドを産すると考えら

さらに、様々なヒトデの RNAseq 登録データの検索を行れる mRNA が確認されるものの、マナマコのクビフリンは、い、登録データの約半数から GSS ホモログを見出すことが高濃度でもニセクロナマコには全く効果が見られない。このでき、まだ一部ではあるのもの、種間を超えて作用が見られことより、ニセクロナマコの放射神経抽出物中には、クビフることも確認された。

リンとは異なる生殖線刺激ホルモンの存在が考えられた。

次に、相同性の検索から、アメリカムラサキウニにも、リ

そこで、ニセクロナマコ放射神経抽出物中の生殖線刺激ホ

ラキシン様ペプチドを見出すことに成功し、キタムラサキウ

ルモンの精製を行い、リラキシン様ペプチドがホルモンとしニ、エゾバフンウニ、バフンウニ、アカウニ、ムラサキウニてはたらいていることを確かめる事ができた。

の放射神経 cDNA からも、PCR 及び 5’ /3’ -RACE により、

このリラキシン様ペプチドはマナマコを含む、様々なナマ

相同性の高い mRNA を同定することができた。加えて、ヒコで PCR 及び 5’ /3’ -RACE により、その存在を確認する

トデと同様に RNAseq 登録データから、多数種のウニで、ことができつつあり、また RNAseq の登録データからも検リラキシンホモログを見出すことができた。

索により多数のナマコでその存在を見出すことができた。

ヒトデ、ウニともに、このリラキシン様遺伝子の発現は、加えて、ナマコにおいても配列の相同性は高く、濃度を高神経組織で極めて高く、また、発現レベルは一年を通してあくする必要はあるものの、やはり種を超えてその作用が見ら

まり変化がないことが分かった。このことから、分泌の制御れることも確認された。( 投稿準備中 )が生殖時期の制御に重要であると考えられる。

神経分泌ペプチドの網羅的解析

また、インスリン族の遺伝子は、腔腸動物から脊椎動物や現在、ニホンクモヒトデ、トゲバネウミシダ、などの神経節足動物に至るまで、広く存在していることが知られている組織で、RNAseq を行い、リラキシン亜属を含む、インスが、脊椎動物に見られるインスリン／ IGF 亜族と、リラキ

リン超族ペプチドを網羅的に解析し、配列を取得、その配列

シン亜族のそれぞれに相同性を持つ遺伝子が、ヒトデ及びウに基づいて生合成ペプチドでの生理活性の確認を準備中であ

ニで既に分化して存在していることが明らかとなった。

る。また、合わせて部分精製分画におけるリラキシンペプチ

マナマコについては、神経抽出物中に存在することがわかっ

ドの存在を MS/MS 解析で検証準備中である。

助教
大野 薫

51

栄養環境のモニター機構 多様性生物学研究室 ( 鎌田 )細胞は栄養環境を常にモニターし、それに適応している。細胞内アミノ酸の感知に関わるのがトア複合体 1 (Tor complex1, TORC1) である。
TORC1 は富アミノ酸環境下で活性化され、アミノ酸の「出荷」に相当す
るタンパク質合成を促進する。一方、アミノ酸欠乏環境下では TORC1 は不活性化され、アミノ酸の「補充」に当たるタンパク質分解（オートファジー）を誘導する。当研究グループは、真核細胞のモデル系・出芽酵母を用いて、アミノ酸環境の変動に応答した TORC1 の制御メカニズムを探究している。
トア複合体１を介した細胞内アミノ酸モニタリングの分子メカニズムとは？
アミノ酸は、細胞の基本的構成成分・タンパク質の材料である。しかも、20 種類のアミノ酸がすべて揃っていることが、正常なタンパク質合成に必要不可欠である。従って、細胞は全種類のアミノ酸を個別にモニターする仕組みを持っている。そのアミノ酸モニタリングに関わるのがトア複合体１（TORC1）である。
TORC1 は真核細胞に広く保存されたプロテインキナーゼ
で、その活性はアミノ酸環境に応答して制御される。しかしながら、TORC1 が 20 種類ものアミノ酸それぞれによって制御を受ける分子メカニズムについては不明な点が多い（上図）。
当研究室は、真核細胞のモデル系である出芽酵母を用いて、TORC1 の活性制御に関わる遺伝子を探索した。その結果、アミノアシル -tRNA 合成酵素 (ARS) やアミノアシ
ル -tRNA に結合するタンパク質翻訳因子 (EF1A) をコードする遺伝子群の変異体では、アミノ酸存在下においても
TORC1 は不活性化された。
ARS は ア ミ ノ 酸 を tRNA と 結 合 さ せ て ア ミ ノ ア シ ル-tRNA を 合 成 す る 酵 素 で あ り、 ア ミ ノ ア シ ル -tRNA は
EF1A によってリボソームへ運ばれ、タンパク質合成の直接の材料となる。アミノ酸栄養豊富な環境下ではほとんどのtRNA は ARS によりアミノアシル -tRNA に変換されタン
パク質合成に使われるが、一方、アミノ酸飢餓条件では、フリーの tRNA が蓄積する。さらに、TORC1 の in vitro キナー
ゼ活性を測定すると、tRNA により TORC1 は直接阻害を受けることが解った。
これらの実験結果により、TORC1 はアミノ酸自身を認識するのではなく、個々のアミノ酸に一対一の対応ができる
tRNA をアミノ酸（飢餓）情報として認識していることが示唆された。この結果を基に、図１に示すような TORC1 による細胞内アミノ酸モニタリングの新規メカニズムを提唱した。

助教
鎌田 芳彰

52

図１．
アミノ酸栄養豊富な環境では、tRNA はアミノアシル化され、それらは EF1Aと結合し、タンパク合成に使われるので、アミノアシル -tRNA は TORC1 を直接阻害しない。依って TORC1 キナーゼ活性は高く保持される。一方、アミノ酸飢餓環境では、アミノアシル化されない tRNA が蓄積し、TORC1 を直接
阻害する。

参考文献
1. Baba, M., Tomonaga, S., Suzuki, M., Gen, M., Takeda,E., Matsuura, A., Kamada, Y., Baba, N. (2019). A nuclear
membrane-derived structure associated with Atg8 is involvedin the sequestration of selective cargo, the Cvt complex, during
autophagosome formation in yeast. Autophagy 15, 423-437.
2. Takeda, E., Jin, N., Itakura, E., Kira, S., Kamada, Y., Weisman,
L.S., Noda, T., Matsuura, A. (2018). Vacuole-mediated selective
regulation of TORC1-Sch9 signaling following oxidative
stress. Mol. Biol. Cell 29, 510-522.
3. 鎌田芳彰 (2017). トア複合体１を介した細胞内アミノ酸センシン
グ機構 . 肝胆膵 75, 53-61.
4. Kamada, Y. (2017). Novel tRNA function in amino acid sensing ofyeast Tor complex1. Genes to Cells 22, 135-147
5. 鎌田芳彰 (2016). アミノ酸によるトア (TOR) 制御メカニズムーその傾向と対策．実験医学 34, 2423-2429.
6. 鎌田芳彰 (2016). 栄養どうでしょう アミノ酸センシングにおけるトア (TOR) の旅．化学と生物 54, 827-834.
7. 鎌田芳彰 (2012). 腹が減ってからの戦 ( いくさ )— オートファジーを制御する Tor シグナル経路．実験医学 30, 796-801.
8. Kamada, Y., Yoshino, K., Kondo, C., Kawamata, T., Oshiro, N.,
Yonezawa, K., and Ohsumi, Y. (2010). Tor directly controls theAtg1 kinase complex to regulate autophagy Mol. Cell Biol. 30,
1049-1058.

生物の模様とゲノムの変化

ゲノムが変化することで現れるアサガオの模様

多様性生物学研究室 ( 星野 )生物の模様は、ゲノム ( 遺伝情報の全体 ) の一部が変化することで生じることがある。このような変化は、生物に個性や多様性を与えている。その理解のために、アサガオの多様な模様を研究している。また、模様のもとになる花色の研究と、アサガオの研究に必要な研究環境の整備に加え、ナショナルバイオリソースプロ
ジェクト・アサガオを分担する研究室として、アサガ
オリソースの収集・保存・提供も行っている。

花の模様とゲノムが変化する仕組み
ゲノムの変化は、動植物の着色を決めている遺伝子の発現色に係わる突然変異系統、6 万の EST クローン、11 万 5を調節することで、模様の形成に関わることがある。トウモ

千の BAC クローンを保存し、国内外の研究者に提供していロコシの種やショウジョウバエの目に現れる斑入り模様の研る。

究からは、ゲノムを変化させて遺伝子の働きを調節する「動く遺伝子」と「エピジェネティクス」の存在や役割が明らかにされてきた。一方、日本独自の園芸植物であるアサガオでは、エピジェネティクスなどによるゲノムの変化が模様として容易に観察できる。その多様な模様を調べることで、ゲノムの変化と遺伝子の働きが調節される、さまざまな仕組みの理解を進めている。

花の色ができる仕組み
多彩な花の色は色素の構造だけでなく、細胞内外のさまざ
まな要因で決まる。アサガオが本来の青色になるためには、青く発色する色素が合成されることに加えて、色素が蓄えられる液胞の中の水素イオン濃度が低くなることが重要な要因である。これらの要因が失われると、青色以外の花が咲く。

図 1. 多彩なアサガオの花色
花色は色素の構造だけでなく、色素が蓄積する液胞内の pH に依存する。

アサガオの多彩な花色を利用することで、色素合成や液胞内pH が調節される仕組みを研究している。

アサガオを研究するための基盤整備
アサガオは実験植物として好都合な性質と、ほかの実験植物にはない性質を兼ね備えているため広く国内外で研究されている。その研究をさらに発展させるため、全ゲノム配列を解読したほか、研究ツールやデータベースなど、研究基盤の整備を行っている。

アサガオバイオリソースプロジェクト
基礎生物学研究所はナショナルバイオリソースプロジェク
ト・アサガオの分担機関であり、代表機関である九州大学と連携して、その遂行を担っている。当研究室では 220 の花

助教
星野 敦

参考文献
1. Hoshino, A. et al. (2016). Genome sequence and analysis of theJapanese morning glory Ipomoea nil. Nat. Commun. 7, 13295.
2. Hoshino, A., Yoneda, Y., and Kuboyama, T. (2016). A Stowaway
transposon disrupts the InWDR1 gene controlling flower and seedcoloration in a medicinal cultivar of the Japanese morning glory.
Genes Genet. Syst. 91, 37-40.
3. Morita, Y., Takagi, K., Fukuchi-Mizutani, M., Ishiguro, K., Tanaka,
Y., Nitasaka, E., Nakayama, M., Saito, N., Kagami, T., Hoshino, A.,
and Iida, S. (2014). A chalcone isomerase-like protein enhances
flavonoid production and flower pigmentation. Plant J. 78, 294304.
4. Faraco, M., Spelt, C., Bliek, M., Verweij, W., Hoshino, A.,
Espen, L., Prinsi, B., Jaarsma, R., Tarhan, E., de Boer, A.H., Di
Sansebastiano, G.P., Koes, R., and Quattrocchio, F.M. (2014).
Hyperacidification of vacuoles by the combined action of two
different P-ATPases in the tonoplast determines flower color. Cell
Rep. 6, 32-43.

技術支援員
中村 涼子
竹内 友世
伊藤 多世

53

トランスポゾンとゲノムの再編成 多様性生物学研究室 ( 栂根 )ゲノム中には多くの転移因子 ( トランスポゾン ) が存在しているが、その多くは転移する事ができない。しかし稀にゲノムによる抑制機構をすり抜けて転移できるトランスポゾンが存在する。どようにゲノムはトランスポゾンの制御しているのか、また転移によって引き起こされるゲノムの再編成は生物にどんな影響を与えているのかを調べている。さらに内在性トランスポ
ゾンを用いてイネの遺伝子破壊系統を作出して、機能ゲノム学的解析も試みている。
自然栽培条件下で DNA トランスポゾン nDart1 が転移するタギング系統から選抜されたイネの Lgg 変異体は、顕性（優性）の大粒変異である。ほ場において栽培し結実した穂（A）と玄米（B）。

ゲノムのダイナミズム

トランスポゾンの挿入による優性変異

多くの生物のゲノム中には多くのトランスポゾンが存在してゲノムの変異の多くは劣性となるが、nDart1 の挿入変異体いる。例えばヒトではおよそ 45%、イネでは 35% がトラの中にはしばしば優性となる突然変異体が観察される。不完

ンスポゾン様の配列である。トランポゾンによるゲノムの再全優性でわい性となる Bdt1 変異体では機能のあるマイクロ

編成は、進化の原動力一つとなっていると考えられるが、トRNA の発現様式が nDart の挿入で変化していた（図１，文ランスポゾンの転移は、ホストのゲノムにとって有害になる

献４）。DNA トランスポゾンが優性変異の原因となる例はので、転移する能力はジェネティックやエピジェネティクに非常に珍しく、その原因は未解明な部分が残されているので、抑制されており、通常の成育条件下で転移する事はまれであ優性となった変異体を選抜して解析を行っている。

る ( 文献７)。そこで転移できる DNA トランスポゾンに注目して、トランスポゾンによるゲノムのダイナミズムと遺伝子発現の制御機構の解明を明らかにすることを試みている。
7

Bdt1

1
13 1 5

11 1

7

WT
2

miR156d0.1 kbnDart1-3
図 1. nDart の挿入による優性変異の原因の解明（文献 2）

高い精度でゲノム配列が決定されているイネは、トランスポ
ゾンの挿入領域やゲノムの再編成を詳細に解析することができる。我々は自然栽培条件下で活発に転移することができる
DNA トランスポゾン nDart1 を同定した。nDart1 の転移には、自律性因子 aDart1 が必要であるが、通常はエピジェネ
テイックに抑制されている。nDart1 が活発に転移する時期を明らかにし ( 文献５)、さらに、脱メチル化によって aDart1を持たないイネ系統でも転移を活性化できることも示した。

nDart1 は、GC 含量の差が大きい領域に挿入し易い性質をもっているので、ゲノム中に存在している転移の制御因子の同定に向けて研究を行っている。

助教
栂根 一夫

54

参考文献
1. Chiou WY, Kawamoto T., Himi E., Rikiishi K., Sugimoto M.,
Hayashi-Tsugane M., Tsugane K., Maekawa M. (2019) LARGEGRAIN encodes a putative RNA-Binding protein that regulates
spikelet hull length in rice, Plant Cell Physiol 60, 503-515.
2. Chiou WY, Tsugane K, Kawamoto T, Maekawa M. (2018) Easy
sectioning of whole grain of rice using cryomicrotome. Breed Sci.
68, 381-384.
3. Gichuhi, E., Himi, E., Takahashi, H., Zhu, S., Doi, K., Tsugane, K.
and Maekawa, M. (2016). Identification of QTLs for yield-related
traits in RILs derived from the cross between pLIA-1 carrying
Oryza longistaminata chromosome segments and Norin 18 in rice.
Breed. Sci. 66,720-733.
4. Hayashi-Tsugane, M., Maekawa, M., and Tsugane, K. (2015). A
gain-of-function Bushy dwarf tiller 1 mutation in rice microRNA
gene miR156d caused by insertion of the DNA transposon nDart1.
Sci. Rep. 5, 14357; doi: 10.1038/srep14357.
5. Hayashi-Tsugane, M., Takahara, H., Ahmed, N., Himi, E., Takagi,
K., Iida, S., Tsugane, K., and Maekawa, M. (2014). A mutablealbino allele in rice reveals that formation of thylakoid membranes
requires SNOW-WHITE LEAF1 gene. Plant Cell Physiol. 55, 3-15.
6. Eun, C.-H., Takagi, K., Park, K.I., Maekawa, M., Iida, S. andTsugane, K. (2012). Activation and Epigenetic Regulation of DNA
Transposon nDart1 in Rice. Plant Cell Physiol. 53, 857-868.
7. Saze, H., Tsugane, K., Kanno, T. and Nishimura, T. (2012). DNA
methylation in plants: Relationship with small RNAs and histone
modifications, and functions in transposon inactivation. Plant Cell
Physiol. 53, 766-784.
8. Hayashi-Tsugane, M., Maekawa, M., Kobayashi, H., Iida, S. andTsugane, K. (2011). A rice mutant displaying a heterochronicallyelongated internode carries a 100 kb deletion. J. Genet.
Genomics, 38, 123-128.
9. Takagi, K., Maekawa, M., Tsugane, K., and Iida, S. (2010).
Transposition and target preferences of an active nonautonomous
DNA transposon nDart1 and its relatives belonging to the hATsuperfamily in rice. Mol. Genet. Genomics 284, 343-355.

生命現象理解の為の画像解析

多様性生物学研究室 ( 加藤 )生命現象は顕微観察など、画像情報として取得される事が多い。これら画像をもとに、現象を記述しうる特徴量を抽出し定量的な議論を行うための画像処理・解析技法の開発と運用を行っている。これら手法をもとに、器官形成をはじめとする多細胞動態を個々の細胞運動の総和として解釈可能とすることを目指している。

発生過程における細胞集団の運動

生物の器官は、胚発生期において平面状の細胞群が巧みに折れ込む過程を経る事により、立体的かつ複雑な構造として構築される。このような劇的な細胞集団の形態変化は、器官原基細胞群のそれぞれの領域に特異的な運動が、適切な時点で誘起される一連の制御過程を経た結果によるものであると考えられる。
これら細胞運動を記録した時系列顕微観察画像から、個別の細胞の動態を抽出し解析する事で、器官形成の過程を担う個々の細胞の挙動へと還元し、理解する事を目的としている。

多次元画像解析手法の開発

近年の蛍光イメージング技術の発展に伴い、空間並びに時間軸を持つ 4D 画像を取得する事で、種々の生物現象の時
間発展を捉える事が可能となった。このような観察系の多次元化、高精細化に伴い、そのデータは容量及び複雑性を増している。これら大容量の画像データを効率的に取り扱い、かつ定量的な解析を適用可能とするソフトウェアを開発し、適用している。
細胞集団運動における個々の細胞動態を数量化し解析する
ため、上皮細胞群のアピカル境界を蛍光ラベルした組織の4D 顕微観察画像から、各々の細胞輪郭とその配置を抽出し、記録するアルゴリズムの開発と実装を行っている（上図）。
また、これら特徴の系時変化を解析することで、平面上皮が図 1. 4D 顕微観察画像スタックの表示・定量ソフトウェア「mq」
目視により形態的な特徴ならびに輝度情報の時系列データを容易に抽出する事
ができる。

特任助教
加藤 輝

機能的な立体的器官へと変容する原動力についての理解を試みている。さらに、個別の細胞の判別が困難な環境下における細胞配置ならびに動態を解析するため、蛍光標識した核について同定、計測する系を開発している。
また、時系列において不定形かつ出没や交差、分裂、融合等を繰り広げることの多い生物現象から生物学的に意味のある特徴を抽出するためには、観察者の目視による特徴の抽出が必要となる。このため、特徴抽出作業の効率化を果たす為の GUI アプリケーションの開発を行っている（図 1）。
この技法を適用することで、遺伝子型の異なる標本間における微小な表現系の差異を記述、形態形成に与える影響について評価を行うことを可能とした（図 2）。

図 2. アプリケーション「mq」の適用例
抽出した形態特徴量を定量的に解析、注目する変異型における微小な表現系の差を求めた。

参考文献
1. Shinoda T, Nagasaka A, Inoue Y, Higuchi R, Minami Y, Kato K,
Suzuki M, Kondo T, Kawaue T, Saito K, Ueno N, Fukazawa Y,
Nagayama M, Miura T, Adachi T, Miyata T. (2018). Elasticitybased boosting of neuroepithelial nucleokinesis via indirect energy
transfer from mother to daughter. PLoS Biol. 20;16(4):e2004426.
2. Nishimura R, Kato K, Fujiwara S, Ohashi K, Mizuno K. (2018). Soloand Keratin Filaments Regulate Epithelial Tubule Morphology. Cell
Struct Funct. 2;43(1):95-105.
3. Kato, K. et al. (2016). Microtubule-dependent balanced cell
contraction and luminal-matrix modification accelerate epithelial
tube fusion. Nat. Commun. 7:11141 doi: 10.1038/ncomms11141.
4. Kato, K., and Hayashi, S. (2008). Practical guide of live imaging
for developmental biologists. Dev Growth Differ. 50, 381-390.

技術支援員
兵藤 美和（ABiS）

55

動態・形態情報抽出の画像解析

多様性生物学研究室 ( 太田 )近年のバイオイメージング技術の発展により、ほとんどの生命現象は可視化され，画像データとして取得されています。生命システムの構成素子である細胞の個性や、細胞の集合体である個体の多様性を理解するためには、多種多様な画像から、いかに有益な情報を抽出し、それを定量的に表現するプロセスが必要となってきます。本研究室では、顕微鏡から得られる多次元情報を研究者が容易に理解することができる、画像処理・解析手法の開発を目指しています。

大規模画像データからの細胞動態情報の抽出・画像化
最近は蛍光イメージングで用いられるデータセットも大規模化が進んでいます。画像枚数で数万枚、容量で数十ギガバイ
トを超える大規模画像データでは、従来おこなわれてきた研究者の視覚と手作業に頼る分析の限界を超えており、新たな画像処理手法が必要です。そこで、大規模な画像データをな
数理計算処理を行うために独自に開発した解析プログラムを開発し、複数の細胞からのデータの自動計算と集計、解析結果の可視化の一連の処理を自動化をおこなっています（図 1）。

マウス胚自動 4 次元細胞トラッキング方法の開発

図 1. 大規模画像データの画像処理スキーム例

初期胚の発生は、細胞が胚の中にもぐり込むダイナミック
な集団移動・形態変化を伴う現象です。個々の細胞の挙動をイメージングデータから再構築、把握し、その集合体として、組織・個体を理解することは発生学の発展に必要不可欠なプロセスです。本研究では、既存のセグメント・トラッキング
アルゴリズムが適用できない領域に存在する細胞集団を解析対象とし、その 4 次元トラッキング解析を可能とするアルゴリズムについて開発をおこなっています。

研究の個別性に対応したオーダーメイドな画像解析支援
生命科学研究におけるバイオイメージングの重要性が増加の一途をたどる一方で、画像解析技術の高度化が進み、研究

図 2. FRET 画像の処理・解析プラグイン

者が画像情報を十分に活用することが困難となるジレンマが参考文献
1. Ohta, Y., Furuta, T., Nagai, T., and Horikawa, K. (2018). Red
fluorescent cAMP indicator with increased affinity and expanded
dynamic range. Sci Rep 8, 1866.
2. Ohta, Y., Kamagata, T., Mukai, A., Takada, S., Nagai, T., andHorikawa, K. (2016). Nontrivial Effect of the Color-Exchange ofa Donor/Acceptor Pair in the Engineering of Forster Resonance
Energy Transfer (FRET)-Based Indicators. ACS Chem Biol 11,
1816-1822.

生じています。また、イメージング研究は大きな個別性 ( 分子 / 細胞 / 個体、2D / 3D 等 ) のため、その支援を困難なものとしています。私は、画像解析研究と蛍光イメージング支援業務の経験を活かし、それぞれに異なる研究者の実験目
的を正確に把握し、適切な画像解析支援をおこなっていきた
いと考えています（図 2）。

特任助教
太田 裕作

56

体液恒常性維持の脳内機構 多様性生物学研究室 ( 作田 )
Na +

Na +

体液の浸透圧を一定に保つことは生命を維持するために必須であり、そのため体液中の主要な電解質である Na+ 濃度は一定に保たれている（体液恒常性）。体液中の Na+ 濃度や浸透圧の変動は、脳内の感覚性脳室周囲器官（脳弓下器官や終板脈管器官）と呼ばれる特殊な領域において、それぞCa 2+？

Na+濃度センサー

浸透圧センサー

Na+濃度

れ独立にモニターされていると考えられている。我々は、体液状態の脳内検知機構や体液状態の変動に対応した行動制御機構を探求している。また
網膜神経節細胞サブタイプの分化についての研究も行っている。

浸透圧

感知細胞

感知細胞

塩分と水分の摂取制御

腎臓における
塩分と水分の排泄制御

体液情報を感知する２種類のセンサー

体液調節のための脳内センサー

網膜神経節細胞サブタイプ

体液（血液や脳脊髄液等の細胞外液）の Na と水のバラン

網膜神経節細胞は２０種類以上の機能的サブタイプに分類スが崩れた時、例えば、長時間の脱水は体液中の Na+ 濃度される。これまでサブタイプの分子マーカーがなかったたと浸透圧を上昇させる。この時私たちは、のどの渇きを覚え、め、これらの運命決定についてはほとんど知見がなかった。

ただちに水分摂取を行うとともに塩分摂取を抑制する。感覚

我々は、領域特異的投射の分子機構に関する研究の過程で、+性脳室周囲器官では Na 濃度や浸透圧のセンサーをはじめ、

網膜神経節細胞サブタイプの 1 つである上向きの光の動き

体液成分のモニタリングに関わる分子が特異的に発現し、体に反応する方向選択性網膜神経節細胞特異的に発現する分子液恒常性制御の根幹を担っていると考えられているが、そのSPIG1 を見出した。さらに SPIG1-GFP ノックインマウス

実体は長らく不明のままだった。我々の研究グループは、脳と副視覚系内側核への逆行性トレーサーラベルを組み合わせ

弓下器官及び終板脈管器官のグリア細胞に特異的に発現するることにより、上向きばかりでなく下向きの光の動きに反応+

Na チャンネル分子、Nax が Na 濃度センサーであり、そする方向選択性神経節細胞も可視化することに成功した。この情報が塩分摂取行動制御を担っていることを一連の研究をの成果を足がかりに網膜神経節細胞サブタイプの運命決定機

通して明らかにしてきた。最近、Nax が飲水行動制御をも担構を明らかにすべく研究を進めている。

+

う Na+ 濃度センサーであり、その情報はエポキシエイコサ
トリエン酸を介して下流の TRPV4 へと伝えられることを明らかにした（図１）。さらにこの研究から飲水行動全体を説明するには、Nax だけではなく、未知の Na+ 濃度センサー
や浸透圧センサーからのシグナルが必要であることがわかっている。現在、この未知の Na+ 濃度センサーや浸透圧セン
サーの分子実体を明らかにし、飲水行動制御のための脳内機構の解明をを目指し研究を進めている。
終板脈管器官 （脳弓下器官）
Nax

アストロサイトNa+ シグナル

EETs
血管

[Na+]

Na+

Na+

水分摂取行動制御神経細胞

水分摂取行動

Ca2+
TRPV4
EETs
AA

Nax

[Na+]

上衣細胞

第3脳室

図 1. 飲水行動惹起のシグナル機構
AA, アラキドン酸 ; EETs, エポキシエイコサトリエン酸。

助教
作田 拓

参考文献
1. Nomura, K., Hiyama, T.Y., Sakuta, H., Matsuda, T., Lin, C.H.,
Kobayashi, K., Kobayashi, K., Kuwaki, T., Takahashi, K., Matsui,S., and Noda, M. (2019). [Na+] increases in body fluids sensed
by central Nax induce sympathetically mediated blood pressure
elevations via H+-dependent activation of ASIC1a. Neuron 101,
60-75.
2. Sakuta, H., Nishihara, E., Hiyama, T. Y., Lin, C., and Noda, M.
(2016). Nax signaling evoked by an increase in [Na+] in CSF
induces water intake via EET-mediated TRPV4 activation. Am J
Physiol Regul Integr Comp Physiol 311, R299-R306.
3. Noda, M., and Sakuta, H. (2013). Central regulation of body-fluid
homeostasis. Trends Neurosci, 36, 661-673.
4. Yonehara, K., Ishikane, H., Sakuta, H., Shintani, T., NakamuraYonehara, K., Kamiji, N. L., Usui, S., and Noda, M. (2009).
Identification of retinal ganglion cells and their projections
involved in central transmission of information about upward anddownward image motion. PLoS ONE 4, e4320.
5. Yonehara, K., Shintani, T., Suzuki, R., Sakuta, H., Takeuchi, Y.,
Nakamura-Yonehara, K., and Noda, M. (2008). Expression of
SPIG1 reveals development of a retinal ganglion cell subtype
projecting to the medial terminal nucleus in the mouse. PLoS ONE
3, e1533.

技術支援員
小玉 明子
磯島 佳子
中西 規恵

57

細胞の環境応答機構
細胞は、自分の周囲にある栄養素やホルモンの量をはじめ、温度や圧力なども感知して、どのような活動を行うかを決定する。卵子や精子を生み出す細胞である生殖細胞は、周囲の条件に応答して、染色体の数を半減させる特殊な細胞分裂である減数分裂を開始する。本研究室では減数分裂を行う最も単純な生物である分裂酵母を用いて、細胞が周囲の状況に応じて二分裂で増え続ける状態から減数分裂へと活動を切り替える仕組みを調べている。本研究室ではまた、生体に様々な影響を与えることが知られている低温大気圧プラズマの作用機序を細胞レベルで明らかにすることを目指し、分裂酵母を用いた基礎生物学的な解析を行っている。

Members

特任准教授
山下 朗
特任助教
大坪 瑶子
技術支援員
中出 敦子

58

自然科学研究機構 新分野創成センター プラズマバイオ研究分野 http://www.nibb.ac.jp/pombe/
細胞の環境応答機構

分裂酵母細胞が、栄養状態を TOR 経路を介して伝達し、有全ての細胞は、外界からの刺激を感受し、細胞内で情報性生殖を開始する仕組みの解明に取り組んでいる。

処理を行い、分化や増殖といった選択肢を選びとって生存している。細胞が環境の変化に適切に応答する機構は、生減数分裂期の遺伝子発現制御

物にとって最も基本的かつ欠かすことのできないものであ細胞は、遺伝子発現を切り替えることで、環境の変化に応り、我々ヒトを含む生物個体が正常に発生し、維持され答して、様々な機能を獲得していく。分裂酵母においても、る上で欠かせないものである。本研究室では、分裂酵母

減数分裂期に入ると、数多くの遺伝子の発現が上昇すること

Schizosaccharomyces pombe が栄養源飢餓に応答して行が知られている。我々の研究によって、減数分裂期の遺伝子

う減数分裂をモデル系として、細胞の環境応答機構を分子レ発現の上昇に、転写産物の時期特異的な分解制御が大きく寄ベルで記載することを目標としている。また、新規の環境ス与していることが明らかとなってきた（図２）。当研究室では、トレスとして低温大気圧プラズマを用いて、新たな細胞応答

減数分裂遺伝子の発現制御に欠かせない RNA 結合タンパク機構の探索を進めている。

質と非コード RNA の機能解析を進めることで、遺伝子発現制御系の新た分裂酵母の有性生殖

な仕組みを解Mei2 dot

分裂酵母は栄養源が豊富な状態では、一倍体で体細胞分裂

き明かすことMei2を行い増殖する。培地中の栄養源が枯渇してくると、分裂酵を目指してい母は有性生殖過程へと移行する。二つの一倍体細胞が接合しる。

meiRNA子に相当する胞子を形成して、環境の回復を待つ。シンプルな生物である分裂酵母の有性生殖過程を研究することで、種を超えて保存されている、細胞が栄養源を認識する仕組みや、配偶子形成の根幹をなす分子機構に迫ることができると期待
される。

低温大気圧
プラズマに
対する細胞
応答

産物

的転写

特異
数分裂

減

て二倍体となり、引き続いて減数分裂を行い、最終的に配偶nuclearexosomeMmi1

図 2. 減数分裂転写産物の選択的除去
体細胞分裂期に、一群の減数分裂特異的な転写産物は、RNA 結合タンパク質 Mmi1 により認識されて核エクソ
ソームによる選択的な分解を受ける。減数分裂期には、
Mmi1 が Mei2 と meiRNA からなる Mei2 dot により阻害され、転写産物は分解を免れる。

近年、気体がエネルギーを与えられてイオン化した状態とTOR キナーゼによる栄養源の認識なったプラズマを低温大気圧下で発生させることが可能と真核生物で保存された TOR キナーゼ (Target of Rapamycin)

なった。生体にプラズマ照射を行うことで様々な影響が出る

は、外界の状況を細胞内に伝えて増殖を制御する経路においことが知られており、プラズマの医療や農業への応用が期待て中心的な役割を果たしされている。しかしプラズマが生体に作用する仕組みは明ら

栄養源ており、様々な疾患との関わりからも注目を集めている。分裂酵母は、他の生物種と同様に、二つかにされていない。本研究室では分裂酵母を用いて、低温大

TORC1

TORC2

Tor2

Tor1

気圧プラズマが細胞に与える影響の全貌を解明することを目指している。同時に、プラズマを用いた新たな実験手法の開発に取り組んでいる。

のタイプの TOR 複合体
を 有 し て い る。 興 味 深
いことに、Tor2 キナー
ゼ を 含 む TOR 複 合 体
1 (TORC1) は 有 性 生

有性生殖過程殖の開始に対して負に、 図 1. 有性生殖開始を制御する二つの TOR
複合体
有性生殖の開始に対して TOR 複合体 1
TORC2 は正に働いてい (TORC1) は負に、TOR 複合体 2 (TORC2)る ( 図 1)。当研究室では、 は正に作用する。

Tor1 キ ナ ー ゼ を 含 む

特任准教授
山下 朗

参考文献
1. Otsubo, Y., Matsuo, T., Nishimura, A., Yamamoto., M. andYamashita, A. (2018). tRNA production links nutrient conditions
to the onset of sexual differentiation through the TORC1 pathway.
EMBO Reports 19, e44867.
2. Shichino, Y., Otsubo, Y., Kimori, Y., Yamamoto., M. andYamashita, A. (2018). YTH-RNA-binding protein prevents
deleterious expression of meiotic proteins by tethering theirmRNAs to nuclear foci. eLife 7, e32155.

特任助教
大坪 瑶子

59

地球と地球外の光合成 アストロバイオロジー（滝澤グループ）
生命は地球以外の惑星にも存在するのだろうか？太陽系外惑星の相次ぐ発見により、この問いかけは科学的に検証可能になりつつある。太陽系近傍の系外惑星に地球と同じような“植物”が存在するとすれば、大気中の酸素の透過光スペクトルや植生
特有の反射光スペクトルを次世代超大型望遠鏡により観測することができる。太陽と異なり、可視光より赤外線を多く照射する赤色矮星のまわりで進化する場合の光合成生物の特性を推定し、期待される生物指標を予測する。
東京都三鷹市の国立天文台に併設しているアストロバイオ

外線をより有効に利用するためには電子伝達経路の改変が必

ロジーセンターでは地球近傍の赤色矮星周りに生命居住可能要になる（図２）。

な（温暖で水が存在する）惑星を発見し、直接撮像により生命の痕跡を観測することを目標としている。基礎生物学研究所に拠点を置く生物部門では太陽系外惑星上で検出可能な生物指標を予測するためのカギとなる光合成の研究を進めている。

赤外線利用型光合成の検証
赤色矮星の周りの光環境を詳細に検討すると、地表では近赤外線が豊富な反面、水中に到達する光は可視光のみとなり、

図２．可視光利用型電子伝達から赤外線利用型への転換

大きなギャップが存在する（図１）。最初の酸素発生型光合成生物が水中で誕生する場合、地球と同様に可視光を利用す

野外光合成測定試験

る可能性が高い。酸素濃度の上昇によりオゾン層が形成され太陽系外惑星での植物特性を検討する手がかりを得るため、た後、陸上への進化が期待できるが、水陸境界領域では激し

様々な自然環境下で多様な植物の光合成反応測定を実施してい光強度とスペクトルの変化に曝されるため、近赤外線利用いる。可視光より近赤外線が多い林床において、豊富な近赤型への進化は上陸後になると予想される。

外線は光合成の生産性向上ではなく、変動光への適応のために利用されている。

図３．野外測定用分光光度計（MultispeQ）による測定と解析例
図１．惑星表面と水中の光量子束密度スペクトル
地球（左）と仮想系外惑星（右）の光環境を比較。しし座 AD 星の生命居住可能領域に地球と同じ惑星が存在する場合を想定した。

近赤外線利用型の光合成反応として様々な仮説が提唱されているが、地球と同じ可視光利用型から進化可能な反応機構は限定される。二つの反応中心がそれぞれ可視光・近赤外線を利用する過渡的な反応は比較的簡単に実現できるが、近赤

特任准教授
滝澤 謙二

60

技術支援員
石根 直美

参考文献
1. Takizawa, K., Minagawa, J., Tamura, M., Kusakabe, N., andNarita, N. (2017). Red-edge position of habitable exoplanets
around M-dwarfs. Sci. Rep. 7, 7561.

染色体構造と生物機能 アストロバイオロジー ( 定塚グループ )細胞の分裂に伴い、複製されたゲノムは正確に娘細胞に分配される。顕微鏡で観ると太い棒状の染色体が現れ、両極に分配されていく様子を観ることが出来る。しかしながらわずか 2nm の細い DNA ファイバーが、光学顕微鏡で容易に観察できる巨大な染色体へどのようにして構築されるのか、その詳細は分かっていない。我々は出芽酵母を真核生物のモデル系として染色体構築機構と、その構造が生物機能のために果たす役割について研究している。
染色体構造とゲノム安定性

放射線やプラズマが細胞に与える影響

分裂期染色体を構成する主要なタンパク質としてカエルか

宇宙には生命にとって有害な高エネルギーの放射線が飛び交ら同定されたコンデンシンは、複数のサブユニットからなる

い、空間にある希薄なガスは電離したプラズマ状態になってタンパク質複合体で、酵母からヒトに至るまで広く保存さいる。放射線は DNA に重大な影響を及ぼすことが調べられれている。出芽酵母でコンデンシン変異体は、リボソームてきているが、染色体が密に折り畳まれることにより、それRNA 遺伝子 (rDNA repeat) 領域の分配に異常が観られた。

に抗うことが出来るのだろうか？染色体構造を変化させた細さらに、rDNA repeat の長さがコンデンシン変異体で顕著

胞を使って研究している。またプラズマが細胞にどの様な影に短くなる特徴を見出した。リピート内での組換えが著しく響を及ぼすのか？大気圧低温プラズマを用いることで、細胞上昇してコピー欠失が頻繁に起きている。Rad52 等の組換にどの様な影響を及ぼし、そこに関わる遺伝子の探索にも取え酵素は通常、rDNA が局在する核小体には進入せず、それり組んでいる。

故リピートの安定性が維持されているが、コンデンシン変異
体では、染色体凝縮が始まる分裂期に入ると Rad52 が核小体に侵入する様子が観察される。コンデンシンにより適正な染色体構造をとることで、組換え系のアクセスを抑制して、リピートの安定性の維持することにも貢献しているようだ。

コンデンシンのクロマチンへの作用
出芽酵母では、多くのコンデンシンが核小体に集中している様子が顕微鏡で観察できる。我々は、核小体に局在する
rDNA リピートの中の特定の配列（RFB）にコンデンシンが結合することを見出した。また遺伝学的手法により、コン
デンシンと RFB が結合するために必要な４種のタンパク質を特定し、その結合機構と染色体構造形成における役割を研究している。
RFB をゲノムの任意の場所に挿入しても、そこにコンデンシンを結合することができる。すなわち複数の RFB を染色体上に並べると、そこにコンデンシンの結合を制御できることが分かった。この系を利用して、コンデンシンがクロマチ
ン繊維をいかに折り畳んでいるのか、分子レベルで謎の解明を目指している。

助教
定塚 勝樹

図 1. コンデンシン変異体における核小体への Rad52 局在
分裂期（metaphase）の細胞で核小体構成成分である Nop1 を mCherry,
Rad52 を GFP で観察した。コンデンシン変異体 (ycs4-1) では Rad52 の緑のシグナルが核小体（赤）に侵入して黄色くなっている様子が観える。

参考文献
1. Johzuka, K., Horiuchi, T. (2009). The cis element and factors
required for condensin recruitment to chromosomes. Mol. Cell 34,
26–35.
2. Johzuka, K., Horiuchi, T. (2007). RNA polymerase I transcription
obstructs condensin association with 35S rRNA coding region
and can cause contraction of long repeat in Saccharomyces
cerevisiae. Genes Cells 12, 759–771.
3. Johzuka, K., Terasawa, M., Ogawa, H., Ogawa, T., and Horiuchi,
T. (2006). Condensin loaded onto the replication fork barrier site
in the rRNA gene repeats during S phase in a FOB1-dependent
fashion to prevent contraction of a long repetitive array in
Saccharomyces cerevisiae. Mol. Cell. Biol. 26, 2226–2236.
4. Johzuka, K., Horiuchi, T. (2002). Replication fork block protein,
Fob1, acts as an rDNA region specific recombinator in
S.cerevisiae. Genes Cells. 7, 99–113.

技術支援員
石根 直美

61

生命における秩序の創発 アストロバイオロジー（藤田グループ）
自然界は様々な時空間構造に満ちており、これらはすべて自己組織的な秩序創発により生み出されてきます。このことはとりわけ生物において顕著であり、生命は自己組織的な時空間パターンの宝庫です。この秩序創発は生命の誕生まで遡ることができ、生命はその誕生および複雑化の過程において、様々な秩序創発現象を順次取り込み進化してきたと言えます。
本研究グループでは、このような生命における秩序創発現象
を、主に植物を研究対象として、数理的手法を用いることにより理解することを目指しています。
生命における自己組織的パターン形成ています（図２、文献３、５）。

生物は時として驚くほど美しく秩序だった空間構造を作りWUS出すことがあります。その代表的な例として植物の葉序が挙げられます。葉序は茎の周りの葉の配置様式のことで、美しい幾何学的模様を生み出すことで有名です（上図左）。この規則的パターンは、植物ホルモン Auxin とその膜輸送体
PIN1 がお互いに制御し合うことにより自己組織的に形成されます（文献１、５）。
一方で、植物の葉に形成される維管束のことを葉脈と呼び、植物種に応じて多様なパターンをとることが広く知られて
PIN1 の相互制御が本質的に関わっていますが、興味深いこ図２．茎頂分裂組織（SAM）パターンの形成・制御
WUS と CLV3 の相互制御に基づいた数理モデルにより、茎頂分裂組織（SAM）の基本的パターンが再現できる（文献３）。

とに葉序の場合とは全く異なる相互制御により形成されるこ

本研究室では、数理的手法を用いることにより、生命に普とが知られています（図１、文献４、５）。

遍的に見られるこのような自己組織的な秩序の形成・制御機

います（上図中）。この葉脈パターンに関しても Auxin と構の理解を目指しています。

Auxin

図１．葉脈パターンの形成・制御
Auxin と PIN1 の相互制御に基づいた数理モデルにより、多様な葉脈パターンが再現できる（文献４）。

また、植物の地上部組織は、茎の先端にある分裂組織（SAM）
によりすべて生み出されてきます。従って、植物の地上部の構造・体制を考える上で、SAM は極めて重要な器官です（上図右）。SAM の制御において、転写制御因子 WUS と拡散性ペプチド CLV3 との相互制御が重要であることが知られ

助教
藤田 浩徳

62

技術支援員
石根 直美

参考文献
1. Fujita, H., and Kawaguchi, M. (2018). Spatial regularity control ofphyllotaxis pattern generated by the mutual interaction between
auxin and PIN1. PLoS Comput. Biol. 14, e1006065.
2. Fujita, H., Aoki, S., and Kawaguchi, M. (2014). Evolutionary
dynamics of nitrogen fixation in the Legume–Rhizobia symbiosis.
PLoS ONE 9, e93670.
3. Fujita, H., Toyokura, K., Okada, K., and Kawaguchi, M. (2011).
Reaction-diffusion pattern in shoot apical meristem of plants. PLoS
ONE 6, e18243.
4. Fujita, H., and Mochizuki, A. (2006). The origin of the diversity ofleaf venation pattern. Dev. Dyn. 235, 2710-2721.
5. 藤田浩徳 (2016). 細胞間シグナル分子を介した形態形成のコン
ピューターモデリング ― 植物における自己組織的パターン形成 .
生物の科学 遺伝 70, 371-376.
6. 藤田浩徳、青木誠志郎、川口正代司 (2015). 根粒共生系の進化ダ
イナミクス . 細胞工学別冊 進化の謎をゲノムで解く 146-155.

63

クロマチン動態から迫るリプログラミング機構の解明
私たちの生命は、たった１つの受精卵からスタートします。受精卵が細胞分裂を繰り返す過程で、個々の細胞の運命が決定され、最終的には生体内の様々な組織を形成します。私たちは、その細胞の運命決定のメカニズムを解き明かそうとしています。特に、運命決定が行われる過程で「クロマチン高次構造」がどのように変化し、クロマチンが「動く」ことがどのような役割を担っているのかを、マウスの初期胚や ES 細胞などをモデルとして研究をおこなっています。

Members

特任准教授
宮成 悠介
日本学術振興会特別研究員
栗原 美寿々
特任専門員
田川 綾子
技術支援員
三寳 千秋
事務支援員
蜂須賀 みどり64

核内ゲノム動態

http://www.nibb.ac.jp/miyalab/

クロマチン高次構造ってナニ？

研究モデルとしてのマウス初期胚

ゲノム DNA はヒストンというタンパク質に巻き付くこと

受精直後のマウス胚では、細胞分裂に伴って個々の細胞のでクロマチンとして折り畳まれ、直径数 µm の核内にコン運命が決定されます。私たちはクロマチンの動きを生きたマ

パクトに収納されています。そのクロマチン繊維は核内でラウス胚を用いてイメージングし、その変化と細胞の運命決定

ンダムに存在するのではなく、階層的に組織化された構造をとの関係を研究しています。

とっています（図 1）。その立体的なクロマチン高次構造は、転写や複製などの様々な核内現象に深く関与していることが知られています。クロマチンの構造はその表現形に大きく関与しており、生体内に存在する様々な細胞種はそれぞれ特異的なクロマチン高次構造を有しています。

図 2. クロマチンのライブイメージング
核内でクロマチン ( 緑 ) が動くことで、細胞特異的なクロマチン高次構造が構築される。

図 1. 階層的なクロマチン高次構造
核内のクロマチンは組織化された構造をとる。

クロマチンが動くって、どういうこと？？
核の中でクロマチン繊維はじっとしていません。核内で転写や複製反応が起こる度に、クロマチンはダイナミックに動きます。また、細胞の性質が変化するのに伴って、クロマチ
ンは動き、そして細胞特異的な核内クロマチン構造が構築されます。しかし、クロマチンの動きを生み出すメカニズムや、動きの役割は全く明らかになっていません。

細胞の運命ってどうやって決まるの？？？
たった１つの受精卵が細胞分裂を繰り返すことによって、私たちの体が出来上がります。その過程で、個々の細胞の運命が決定されることで、異なる性質の組織が形成されます。
細胞の運命決定のメカニズムは謎に包まれています。私たちは、クロマチン高次構造とその変化に着目することで、その謎を解き明かそうとしています。

参考文献
1.Miyanari, Y. (2016). A New Approach to Dissect Nuclear
Organization: TALE-Mediated Genome Visualization (TGV).
Methods Mol Biol. 1338:89-97.
2.Miyanari, Y. (2014). TAL effector-mediated Genome Visualization(TGV) Methods, Sep;69(2):198-204.
3. Miyanari, Y. (2014). Live imaging of nuclear dynamics by TALEmediated Genome Visualization, Methods in Molecular Biology
2013 Nov;20(11):1321-4.
4. Miyanari, Y. Birling, C.Z., and Torres-Padilla, M.E. (2013). Livevisualization of chromatin dynamics using fluorescent TALEs,
Nature Structural & Molecular Biology 20, 1321-4.
5. Li, Y., Miyanari, Y., Shirane, K., Nitta, H., Kubota, T., Ohashi,
H., Okamoto, A., and Sasaki, H. (2013). Sequence-specificmicroscopic visualization of DNA methylation status at satellite
repeats in individual cell nuclei and chromosomes, Nucleic Acids
Res. Oct;41(19):e186.
6. Miyanari, Y., and Torres-Padilla, M.E. (2012). Control of groundstate pluripotency by allelic regulation of Nanog. Nature 483, 4703.
7. Miyanari, Y., Atsuzawa, K., Usuda, N., Watashi, K., Hishiki,T., Zayas, M., Bartenschlager, R., Wakita, T., Hijikata, M., andShimotohno, K. (2007). The Lipid droplet is an organelle importantfor Hepatitis C virus production. Nature Cell Biology 9, 1089-1097.
8. HP; http://www.nibb.ac.jp/miyalab/

特任准教授
宮成 悠介

65

発生と代謝のつながり発生現象を適切に進めるためには、細胞（群）の運命・役割を決める化合物を生成したり、進行そのものの維持に関わる代謝システムを働かせたりする必要がある。
ところが、発生過程に連動した代謝システムの制御は、思いのほか理解されていない。そこで本研究室では、代謝システムの視点から、発生現象のより良い理解を目指している。この目標に向かい、発生現象の研究分野に、メタボロミクス解析を積極的に活用するのが独自の研究スタイルである。

Members

特任准教授
川出 健介
特別共同利用研究員
友井 拓実（北海道大学）

これまでシロイヌナズナの発生に関わるとして研究されてきた因子が（右上）、芽生え初期では根端で発現していて（真中）、分岐鎖アミノ酸代謝に関与することが示唆され始めている（左下）。このような発生と代謝のつながりが、当研究室のキーワードである。

66

植物発生生理http://www.oib.orion.ac.jp/metabolo/

発生と代謝の未知なるつながりを探索にも関わっていることを見出してきた（図２）。また、このこれまでの分子遺伝学的な研究から、特定の発生現象に特遺伝子の変異株はロイシンに高感受性を示し、生育阻害が引異的な役割をもつ代謝システムの例が、しばしば報告されてき起こされる。これは、発生と代謝の連関がもつ機能的な側いる。このような発生と代謝のつながりは、発生現象が代謝面を明らかにする好例になるはずである。

システムにどのように駆動されているのか、もしくは、どの

現在は、トランスオミクス解析で得た代謝物プロファイル

ように維持されているのかを理解する重要な鍵になる。しかと転写産物プロファイルを統合的に解析し、この連関が成立

し、代謝システムの視点から発生現象を理解しようという試する仕組みとその役割について詳細に調べている。

みは、これまであまり取り組まれてこなかった。その結果、発生と代謝がどのように連関しているのかは、未だに断片的な情報しかない。そこで、代謝システムへの摂動（代謝を担う酵素への遺伝的変異）が、発生現象にどのような影響を与えるのか（形態的な表現型へのアウトプット）を定量的に評価し、発生現象と代謝システムの未知なるつながりを、体系的に探索している
このフェノーム解析から、リノール酸など不飽和脂肪酸を基質としうる酵素 CYP77A4 が、植物の胚で特異的に、器官原基を適切に配置する役割にあることを見つけた（図１）。メタボロミクスにより代謝プロファイルを調べると、中心炭素代謝やアミノ酸代謝に異常は見られないことから、
CYP77A4 の機能は特定の脂肪酸代謝経路に限局されていると考えられる。

図２．発生関連因子による一次代謝制御
これまで‘発生関連因子’として研究されてきた遺伝子が欠損すると、生体内におけるアミノ酸代謝から TCA 回路にわたる広範な一次代謝に異常が生じる。
野生株に対する変異株内での代謝産物量変化を Fold change で示している。

新しいメタボロミクス技術の開発
発生現象を扱う研究も含め、様々な分野にメタボロミクスを応用するための技術開発に取り組んでいる。また、動植物を問わず幅広い実験試料でメタボロミクスの共同研究にも積極的に取り組んでいる。
図１．脂肪酸代謝による胚発生制御
シロイヌナズナ野生株では子葉原基２カ所が盛り上がりハート型になるが、変異株では原基を適切に配置できずカップ状になる。 Bar = 50 μ m

発生と代謝がつながる仕組みと役割を解明
発生と代謝の連関で興味深く新しい知見を生み出す可能性のあるものについては、より詳細な解析により、連関する仕組みや生体内における役割の解明を目指している。
例えば、シロイヌナズナの細胞増殖に関わる遺伝子が、分岐鎖アミノ酸代謝から TCA サイクルを含む広範な一次代謝

参考文献
1. Kawade, K., Li, Y., Koga, H., Sawada, Y., Okamoto, M., Kuwahara,A., Tsukaya, H., and Hirai, M.Y. (2018). The cytochrome P450
CYP77A4 is involved in auxin-mediated patterning of the
Arabidopsis thaliana embryo. Development. 145:dev168369.
2. Ferjani, A., Kawade, K., Asaoka, M., Oikawa, A., Okada, T.,
Mochizuki, A., Maeshima, M., Hirai, M.Y., Saito, K., and Tsukaya,
H. (2018). Pyrophosphate inhibits gluconeogenesis by restricting
UDP-glucose formation in vivo. Sci. Rep. 8:14696.

特任准教授
川出 健介

67

植物が光を集める仕組みを探る
植物は、環境の変化に自らを順化適応させることで生き残りをはかる。太陽光を集め、利用可能なエネルギーへの変換を行う光合成においても、さまざまなレベルの
光環境適応が行われている。本部門では、単細胞緑藻クラミドモナスを中心としたモデル藻類を用いて、生化学、分子遺伝学、分光学的手法、ライブイメージングなどを駆使し、光合成に利用する光を効率よく集めるしくみや、余分に吸収された光エネルギーを安全に消去するしくみの研究を行っている。また、得られた基礎的知
見をもとに、サンゴ礁生態系の主な生産者であるサンゴ共生藻（褐虫藻）が、どのように環境に適応し、それにより共生や生態系がどのように維持されているかを理解するための研究も行っている。

Members

教授
皆川 純
准教授
高橋 俊一
助教
得津 隆太郎
技術課技術職員
野田 千代
特別訪問研究員（名古屋大学特任助教）
Eunchul Kim
博士研究員
鎌田 このみ佐藤 諒一
石井 麻子
総合研究大学院大学
大学院生
岸本 真理子
岡島 圭佑
渡邉 顕正
谷中 綾子
技術支援員
米沢 晴美
門脇 たまか横山 美智子
事務支援員
外山 麻実
飯田 薫

過剰に吸収された光エネルギーを安全に消去する機構（上）クラミドモナスの光化学系 II に LHCSR3 が結合すると、アンテナ（LHCII）に吸収された光エネルギーが PSII 反応中心に移動する前に消去される。これは、熱放散と呼ばれ、強光下での光合成装置の保護に役立っている。
サンゴの幼ポリプ：褐虫藻を共生させる前（下左）と共生させた後（下中央）
サンゴは褐虫藻を細胞内に共生させ、その光合成産物を利用する。多くのサンゴ種は、環境から褐虫藻を取り込み共生をスタートさせる。この共生が破綻した状態が環境問題として知られる“白化”である。
褐虫藻との共生体として注目されるセイタカイソギンチャク（下右）育てやすく、褐虫藻の出し入れが可能なセイタカイソギンチャクは、動物 - 植物共生系のモデルとして注目されている。
触手の内部には、共生している褐虫藻細胞を“つぶ“状に見ることができる。

68環境光生物学研究部門

http://www.nibb.ac.jp/photo/

光合成装置の環境適応

物全体の生活を支えている。近年、海水温の上昇によるサン

植物は環境やその変化に応じて光合成装置を変化させ、光ゴの白化が世界規模で頻繁に起こっており、それによるサン合成を最適化する。その最も顕著な変化は、光を集める“アゴ礁の減少が懸念されている。褐虫藻には遺伝的に異なるいンテナ”LHC にみられる。本研究部門では、LHC に注目

くつもの種（タイプ）が存在し、どの褐虫藻種を共生させる

し、光環境適応メカニズムの分子レベルでの解明をめざして

かにより、サンゴの白化感受性は変化する。しかし、サンゴいる。単細胞緑藻であるクラミドモナス (Chlamydomonasと褐虫藻の共生には種特異性があり、それぞれのサンゴ種はreinhardtii) をモデルに、生化学解析（膜タンパク質複合体

ある特定の褐虫藻種としか共生関係を結ぶことができない。

の単離）と物理学解析（電子顕微鏡を用いた画像解析や蛍光

そのため、サンゴが新たな褐虫藻種を環境から取り込み、環

寿命解析など）を組み合わせ、先進的な研究を進めている。

境変化に適応することは容易ではない。本研究部門では、（1）

光環境に応じた光化学系超複合体の構造と機能の変化を同時単離培養された褐虫藻やイソギンチャク（サンゴと同様に褐に捉えることで、光環境適応機構を分子レベルで解析できる虫藻を共生させる）をモデルに、高温ストレスによる白化機

ようになっている。私たちの研究成果は、これまでの光環境

構やその感受性機構の解明、（2）種特異性機構の解明（文

適応機構を一新する包括モデルの提案に至った（文献 6）。

献 3）、（3）褐虫藻の獲得機構の解明（文献 1）、（3）褐虫

最近は、光環境に応じて、余分な光エネルギーを消去する

藻の形質転換法の確立を進めている。モデル生物の光合成研

熱放散機構“ｑ E クエンチング”に注目し、その分子機構究で蓄積された知見や技術を応用することで、この分野の発の解明を進めている。私たちは、（１）ｑ E クエンチングは、展に貢献する。

光化学系 II 超複合体に結合した LHCSR タンパク質によるエネルギー散逸に起因すること ( 文献 7)、（２）LHCSR タ
ンパク質の発現が光受容体のフォトトロピンによって制御されていること（図 1；文献 2、5）、（3）ｑ E クエンチン
グは光化学系 II 超複合体のアンテナから CP43 へのエネル
ギー移動を抑制すること ( 文献 4) を世界に先駆けて明らかにしてきた。これらの知見により、ｑ E クエンチング活性化機構の全容が見えてきた。さらに、これらの最新の技術や知見の応用を見据え、屋外環境での藻類バイオマスの増加を目指す研究なども企業と協力し合いながら進めている。

図 1. フォトトロピンを介した LHCSR タンパ
ク質の発現調節強光があたると、そのうちの青色光成分はフォトトロピン（PHOT）を刺激し、そのシグナルによって CUL4-DDB1DET1 複合体は分解される。その結果、転写因子のユビキチン化は解除され、転写因子は活性化されて LHCSR3 やLHCSR1 遺伝子は転写され、光合成にブレーキがかかる。

サンゴ礁を支える褐虫藻の光合成
熱帯や亜熱帯の沿岸に広がるサンゴ礁には、生物多様性に富んだ生態系が築かれている。この生態系の主な生産者は、サンゴに共生する褐虫藻である。そのため、褐虫藻の光合成で生み出されるエネルギー（糖）は、サンゴ礁に生息する生

教授
皆川 純

准教授
高橋 俊一

図 2. サンゴの緑色蛍光
本研究室の研究により、サンゴの緑色蛍光が海水中を遊泳する褐虫藻の誘引に働くことが明らかとなった。サンゴの緑色蛍光が共生成立の重要な働きをしていると考えられる。

参考文献
1. Aihara Y, Maruyama S, Baird AH, Iguchi A, Takahashi S,
Minagawa J (2019). Green fluorescence from cnidarian hosts
attracts symbiotic algae. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 116: 21182123.
2. Aihara Y, Kamada-Fujimura K, Yamasaki T, Minagawa J (2019)
Algal photoprotection is regulated by the E3 ligase CUL4DDB1(DET1). Nat. Plants, 5: 34-40.
3. Biquand, E., Okubo, N., Aihara, Y., Rolland, V., Hayward, D.,
Hatta, M., Minagawa, J., Maruyama, T., Takahashi, S. (2017).
Acceptable symbiont cell size differs among cnidarian species
and may limit symbiont diversity. ISME J. 11: 1702-1712.
4. Kim, E, Akimoto, E, Tokutsu, R., Yokono, M., Minagawa, J.
(2017). Fluorescence lifetime analyses reveal how the high lightresponsive protein LHCSR3 transforms PSII light-harvesting
complexes into an energy-dissipative state. J. Biol. Chem. 292:
18951-18960.
5. Petroutsos, D., Tokutsu, R., Maruyama, S., Flori, S., Greiner, A.,
Magneschi, L., Cusant, L., Kotke, T., Mittag, M., Hegemann,P., Minagawa, J., Finazzi, G. (2016). A blue-light photoreceptor
mediates the feedback regulation of photosynthesis. Nature 537:
563-566.
6. Minagawa, J., and Tokutsu, R. (2015). Dynamic Regulation of
Photosynthesis in Chlamydomonas reinhardtii. Plant J. 82:413428.
7. T o k u t s u , R . , M i n a g a w a , J . ( 2 0 1 3 ) . E n e r g y - d i s s i p a t i v esupercomplex of photosystem II associated with LHCSR3 in
Chlamydomonas reinhardtii. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110:
10016-10021.

助教
得津 隆太郎69

植物が重力に応答する仕組みの解明
芽生えた場所で一生を過ごす植物は、重力、光、水分勾配などの外的環境を認識し、より効率的にリソースを獲得出来るように成長方向を調節しています。このような植物の応答は屈性と呼ばれています。私たちは、シロイヌナズナの重力屈性について、遺伝学、細胞生物学、分子生物学など様々な角度から研究を行っています。細
胞が重力方向をどのように認識し、生化学的情報に変換するか、またその情報をどの様に細胞から器官全体に伝達するかなど、植物の巧妙な重力方向の認識と成長制
御のメカニズムを理解することを目指しています。

Member教授
森田（寺尾）美代
助教
西村 岳志
四方 明格
特任研究員
中村 守貴
川本 望
特別共同利用研究員
森 祥伍（名古屋大学）特別訪問研究員
古谷 将彦
特任専門員
髙瀬 わかな
技術支援員
相馬 誉里子濱田 真也子
三芳 規久美
本村 寛恵
山田 由佳
事務支援員
小島 洋子

シロイヌナズナの重力屈曲と重力屈曲変異体。重力方向の認識に平衡石として働くと考えられているアミロプラスト。

70

植物環境応答研究部門

http://www.nibb.ac.jp/perhp/

植物の重力屈性とは

重力シグナリングの分子機構

植物は重力方向を認識して、茎は上向き（重力方向とは逆向

重力方向へ移動したアミロプラストの位置情報が、どのようき）に、根は下向き（重力方向の向き）に成長する。重力方にオーキシン細胞間輸送制御へとつながるのかについては、

向は重力感受細胞内に存在するデンプン粒を蓄積したアミロ

未だに不明な点が多い。近年、私たちは重力感受細胞に着目

プラストが重力方向に移動することで感受される。その情報したトランスクリプトーム解析から、花茎、胚軸、根全てのは細胞内シグナル伝達過程（重力シグナリング）を経て、植重力応答器官において、重力シグナリングに関与する遺伝子物ホルモンであるオーキシンの方向性を持った細胞間輸送へ

ファミリーの同定に成功した。この遺伝子ファミリーの発現と変換されると考えられている。オーキシンは器官内で不均量に依存して、根や側枝の伸長方向が決定されるらしい（図等に分配され、最終的には認識した重力方向をもとに個体と２）。現在、これら遺伝子の機能解析を行うことで、重力シしての成長方向を変化させる。現在、私たちは重力感受と重グナリングと根や側枝の伸長方向決定の分子機構の解明を目

力シグナリングに着目して、分子遺伝学、細胞内イメージン

指している。

グ、分子生物学的解析等を組み合わせた多角的なアプローチ
により、重力屈性の分子機構の解明を目指している。

アミロプラストの沈降に伴う細胞内動態
重力方向を感受する細胞である花茎の内皮細胞や根端のコルメラ細胞には、アミロプラストが存在している。アミロプラ
ストが重力方向に移動することが重力方向の認識に関わり、液胞膜や細胞骨格の動態が適切に制御されることが、アミロ
プラストの重力方向への移動に重要である。私たちは、垂直ステージ共焦点顕微鏡を独自に構築し、重力方向の変化に伴う重力感受細胞のオルガネラやタンパク質動態を詳細に観察することで、重力感受メカニズムに迫ろうとしている。
図 2．シロイヌナズナの根の伸長方向の決定
野生型（左）に比べ、変異体（中、右）では根の伸長方向に異常が見られる。
下が重力方向。

図１．垂直ステージ共焦点レーザー顕微鏡で観察した内皮細胞
左図、顕微鏡が横倒しになっているので重力方向を維持したまま細胞内を観察することができる。赤色で示したのは重力方向に移動したアミロプラストで、緑色で示したのは液胞膜とアクチン繊維（右図）。

教授
森田（寺尾）美代

助教
西村 岳志

参考文献
1. Nakamura, M., Nishimura, T., Morita, M.T. (2019). Input and signal
conversion of gravity in plant gravitropism. J. Exp. Bot. in press.
2. Taniguchi, M., Furutani, M., Nishimura, T., Nakamura, M., Fushita,T., Iijima, K., Baba, K., Tanaka, H., Toyota, M., Tasaka, M., Morita,
M.T. (2017). Arabidopsis LAZY1 family plays key role in gravity
signaling within statocytes in gravitropism and in branch angle
control of roots and shoots. Plant Cell 29:1984-1999.
3. Mori, A., Toyota, M., Shimada, M., Mekata, M., Kurata, T., Tasaka,M., Morita, M.T. (2016). Isolation of new gravitropic mutants under
hypergravity conditions. Front. Plant Sci. 7:1443.
4. Hashiguchi, Y., Yano, D., Nagafusa, K., Kato, T., Saito, C.,
Uemura, T., Ueda, T., Nakano, A., Tasaka, M., Morita, M.T.
(2014). A unique HEAT repeat-containing protein SHOOTGRAVITROPISM6 is involved in vacuolar membrane dynamics ingravity sensing cells of Arabidopsis inflorescence stem. Plant Cell
Physiol. 55:811-822.

助教
四方 明格

71

ゲノム比較から多様性理解へ

ゲノム情報研究室

多様な生物種についてのゲノム解読が進み、それらの比較解析から生物の多様性とそれを生み出す進化プ
ロセスを理解することが可能になりつつある。当研究室では、特に多様なゲノムが蓄積している微生物のゲノムに着目して、比較ゲノム情報学の立場から、なるべく普遍的な視点でこの問題に取り組もうとしている。すなわち、多数のゲノムを比較して、その間にみられるパターンの共通性と多様性を解析すること
によって、遺伝子の集合体としてのゲノムの成り立ちを理解し、それによってゲノムの進化過程を推定したり、機能未知遺伝子の機能を推定したりすることを目指す。この目的のため、独自の微生物比較ゲノム
データベースを構築し、これに基づいて比較ゲノム解析の新しいアプローチの開拓を目指した研究を行っている。

微生物ゲノム比較解析システム

近縁ゲノムの比較解析

直接目に見えない微生物を研究する上で、ゲノム情報はこ

原核生物の進化においては、祖先から子孫へという垂直的とさらに大きな価値を持つため、すでに多様な微生物のゲノな遺伝情報の流れに加えて、種を超えた水平的な遺伝情報のム配列が決定され、その数はなお急速な拡大を続けている。

移動が本質的に重要な役割を果たしていることが知られておこうした大量のデータに基づく比較ゲノム研究を推進するたり、病原性の理解などの応用面からも注目されている。しかめ、微生物ゲノム比較解析システム MBGD の構築を行ってし、こうした複雑な微生物のゲノム進化過程を包括して理解いる。特に、比較解析を行う際に必要となるゲノム間の遺伝するための戦略はまだ確立していない。ゲノム進化過程の詳子対応付け ( オーソログ分類 ) について、効率的なアルゴリ

細な解析は、類縁度の高いゲノムを比較することによって可ズムの開発を行っている。また、オーソログ分類の結果とし能になるので、MBGD のデータを活用しつつ、近縁ゲノムて得られる系統パターン ( ある遺伝子が各ゲノム中に存在す

比較解析の戦略確立に向けた研究を行っている。特に、ゲノるかしないかというパターン ) や融合タンパク質の存在など

ムの垂直的な進化プロセスをまず明確にすることを目指し

から遺伝子の機能推定を行える可能性が指摘されており、大て、近縁ゲノム間で遺伝子の並び順が保存された「コア構造」

量のデータを活用することにより、その可能性を高めることに着目した研究を進めている。

も目指している。このような解析を効率よく行うため、オーソログ解析に基づいて比較ゲノム解析を行う汎用ワークベン
チ RECOG の開発を行っている。

図 1. 比較ゲノム解析システム RECOG で表示したオーソログ対応テーブル

助教
内山 郁夫

72

参考文献
1. Uchiyama, I., Mihara, M., Nishide, H., Chiba, H., Kato, M. (2019)
MBGD update 2018: microbial genome database based onhierarchical orhtology relations covering closely related anddistantly related comparisons. Nucleic Acids Res. 47, D382-D389.
2. Uchiyama, I., Albritton, J., Fukuyo, M., Kojima, K., Yahara, K.,
Kobayashi, I. (2016). A novel approach to Helicobacter pylori pangenome analysis for identification of genomic islands. PLoS One
11, e0159419.
3. Chiba, H., Nishide, H., Uchiyama, I. (2015) Construction ofan ortholog database using the Semantic Web technology for
integrative analysis of genomic data. PLoS One, 10, e0122802.
4. Chiba, H., Uchiyama, I. (2014). Improvement of domain-level
ortholog clustering by optimizing domain-specific sum-of-pairs
score, BMC Bioinformatics, 15, 148.
5. Uchiyama, I. (2008). Multiple genome alignment for identifying
the core structure among moderately related microbial genomes.
BMC Genomics 9, 515
6. Uchiyama, I. (2006). Hierarchical clustering algorithm forcomprehensive orthologous-domain classification in multiple
genomes. Nucleic Acids Res. 34, 647-658.

胚の体軸決定と顕微鏡技術

時空間制御研究室
我々の体のどちらが右でどちらが左か決めるのは、発生の一時期、胚表面に生える繊毛が作り出す水流である。時空間制御研究室では主にマウス胚を使いこのユ
ニークな現象を調べている。また光シート顕微鏡と呼ばれる新しい顕微鏡技術の開発と生物学への応用にも取り組んでいる。

7.5 日マウス胚を腹側から見た走査顕微鏡写真。
中央にあるくぼみがノードで、その中の各細胞はそれぞれ 1 本の繊毛を有する。

発生における左右初期決定

我々の体は、心臓が左、肝臓が右というように高度に左右非対称なつくりをしている。発生においてこの左右を最初に決めるのは、胚表面に一時的に現れる、ノードと呼ばれる部
位の繊毛の働きである。ノード繊毛は回転運動を行い、周囲に胚体の左に向かう水流 ( ノード流 ) を作る。この水流の向きが左右を決める遺伝子の非対称な発現のトリガーとなることがわかっている。一方、ノード流によって運ばれる情報の正体が何かという問題は、いまだ決着を見ていない。これは発生学における基本的な問題であるばかりでなく、細胞外の水流が組織の極性を決定するという、風変わりながら近年いくつか発見され注目を集めているシステムである。私達は全胚培養、Ca2+ イメージング、水流の人工的改変などの手法を用いてこの謎の解明に挑んでいる。

全国の研究者に供するとともに、他には無いこの特徴を活かし、マウス原腸陥入胚の深部・長時間ライブイメージングを実現している。私達はこの系を活用して組織構築のしくみに迫っていきたいと考えている。同時に私達は、自由運動する
アメーバを 0.5 秒間隔で立体撮影できる超高速型、２光子励起と組み合わせた光シート顕微鏡の開発など、顕微鏡そのものを改良していく試みも行っている。

図 2. 生きた試料の光シート顕微鏡撮影例
左核に GFP 発現する原腸陥入期（6.5 日）マウス胚の光学断面像。
右 ３次元再構築したアメーバ運動の連続写真。

図 1. 人工的に胚の左右を逆転させる実験
チャンバー内の「たこつぼ」に胚を固定し、一定方向の水流に曝す。ノード内の水流が右向きになるような条件下では、左側特異的な遺伝子 nodal が右側に発現し、心臓などの形態も左右逆転する。

光シート顕微鏡の技術開発と応用

私 達 は 光 シ ー ト 型 顕 微 鏡 を 基 生 研 に 導 入、 運 用 し て いる。光シート型顕微鏡とはもともと欧州分子生物学研究所(EMBL) で開発された、試料の横から薄いシート状に整形した励起光を照射する蛍光顕微鏡の方法論であり、深部到達性・
高速・低褪色・低光毒性といった特徴がある。いずれも組織や胚を丸ごと生きたまま見るためには大きな利点である。私達はこの顕微鏡を統合イメージング共同利用研究、先端バイ
オイメージング支援プラットフォーム（ABiS）の枠組みで

准教授
野中 茂紀

参考文献
1.Maruyama, A., Oshima, Y., Kajiura-Kobayashi, H., Nonaka, S.,
Imamura, T., and Naruse, K. (2014). Wide field intravital imaging
by two-photon-excitation digital-scanned light-sheet microscopy(2p-DSLM) with a high-pulse energy laser. Biomed Opt Express 5,3311-3325.
2. Ichikawa, T., Nakazato, K., Keller, P. J., Kajiura-Kobayashi, H.,
Stelzer, E. H., Mochizuki, A., and Nonaka, S. (2013). Live imaging
of whole mouse embryos during gastrulation: migration analysesof epiblast and mesodermal cells. PLoS One. 8, e64506.
3. Takao, D., Nemoto, T., Abe, T., Kiyonari, H., Kajiura-Kobayashi,
H., Shiratori, H., and Nonaka, S. (2013). Asymmetric distribution of
dynamic calcium signals in the node of mouse embryo during leftright axis formation. Dev. Biol. 376, 23-30.
4. 野中茂紀 (2012). 光シート顕微鏡：生体観察のための新しい顕微鏡法 . 日本顕微鏡学会和文誌「顕微鏡」47, 163-166.
5. 野中茂紀 (2009). 繊毛と脊椎動物の左右性 . 細胞工学 28, 1011–
1015.
6. Nonaka, S., Shiratori, H., Saijoh, Y., and Hamada, H. (2002).
Determination of left-right patterning of the mouse embryo by
artificial nodal flow. Nature 418, 96-99.

NIBB リサーチフェロー
餘家 博
博士研究員
谷口 篤史
特別訪問研究員
近藤 晶子
技術支援員
石橋 知子

73

熱・温度の生物学的意義の解明を目指して 生命熱動態研究室
細胞の熱ショックストレス応答機構

生体内単一細胞へのレーザー照射のイメージ

熱・温度は生命現象と密接な関係を持つ重要な要素である。
亀井グループでは、熱ショック応答における温度応答的な遺伝子発現メカニズムを解くことで、生物の温度適応戦略に迫る研究を行っている。また、生物にとっての熱・温度について知るためには、生体物質の物理的な温度特性について理解する必要がある。そのために、イメージングベースでの温度計測と赤外レーザーによる局所加熱技術の開発に取り組んでいる。一方、これらの研究成果を基に、赤外レーザーを用いた局所遺伝子発現技術の改良と応用を行っている。

温度の生物学
多くの生物は、熱ストレスから細胞を守る熱ショック応答

析室では、顕微鏡により赤外レーザーを集光照射し生体内の機構（上図 ) を持つ。亀井グループでは温度と生物のつなが単一細胞を温める（上図右、図 2）ことで、目的の細胞のみりを明らかにするための一つの手段として、熱ショック転写で目的遺伝子を発現誘導させる（操作する）ことができる技

因子（HSF）1 に着目し、その温度感知機構と活性化のキ術を保有している。この手法（IR-LEGO 法 : 文献 4）を用

ネティクスを明らかにするため研究を始めている。現在は、

いて、メダカ、ゼブラフィッシュ、シロイヌナズナなどのモメダカや、メダカ近縁種、ヒラメ、カエルなど複数の生物種

デル生物に応用している。この技術により所外研究者との共を用いて、HSF1 活性化の分子機構の解明に比較生物学的同研究（文献 2, 3）を多数実施している。一方で、現行の視点から取り組んでいる。

IR-LEGO にはいくつかの難しさがある。それを克服するた

また、温度と生物のつながりを調べるうえで、生体物質のめに、前述の研究を応用して IR-LEGO の改良も進めている。

温度物性を知る必要がある。そこで、局所加熱しながら生体
内標的細胞の温度計測ができる顕微鏡技術の開発も行っている。これまでに、2 波長の蛍光強度の比から温度計測が可能な蛍光タンパク質プローブ ( 文献 1) を応用した、高速生体温度イメージング系を構築（図 1）した。これを用いて生体物質の熱物性解析に挑戦している。

図 1. 赤外照射と温度計測可能なライトシート顕微鏡のコンセプト
赤外レーザーを照射しながら、標的細胞の温度計測を行う。最終的には温度計測結果をフィードバックして、レーザーパワーの調節が可能なシステムを目指す。

局所遺伝子発現技術とその改良
熱ショック応答をを利用して、熱ショックプロモーターの下流に目的遺伝子を挿入して生物に導入することで、熱ショックによる目的遺伝子の発現誘導が可能になる。光学解

特任准教授
亀井 保博

NIBB リサーチフェロー
坂本 丞
博士研究員
上川 優子
日本学術振興会特別研究員
鈴木 美有紀技術支援員
玉田 智子、木下千恵

74

図 2. 赤外線照射に伴う局所温度変化 ( 経時変化と三次元温度分布 )赤外線レーザー照射に伴い焦点付近は急激に温度が上昇し、照射中は一定に保たれる（左）。深さ方向には十数μ m の範囲が加熱される（右）。

参考文献
1. Nakano M., Arai Y., Kotera I., Okabe K., Kamei Y., Nagai T. (2017).
Genetically encoded ratiometric fluorescent thermometer withwide range and rapid response. PLoS One, 12(2), e0172344.
2. Okuyama, T., Yokoi, S., Abe, H., Isoe, Y., Suehiro, Y., Imada, H.,
Tanaka, M., Kawasaki, T., Yuba, S., Taniguchi, Y., Kamei, Y.,
Okubo, K., Shimada, A., Naruse, K., Takeda, H., Oka, Y., Kubo, T.
and Takeuchi, H. (2014). A neural mechanism underlying mating
preferences for familiar individuals in medaka fish. Science, 343,
91-94.
3. Shimada, A., Kawasishi, T., Kaneko, T., Yoshihara, H., Yano, T.,
Inohaya, K., Kinoshita, M., Kamei, Y., Tamura, K. and Takeda, H.
(2013). Trunk exoskeleton in teleosts is mesodermal in origin. Nat.
Commun., 4, 1639.
4. Kamei, Y., Suzuki, M., Watanabe, K., Fujimori, K., Kawasaki,T., Deguchi, T., Yoneda, Y., Todo, T., Takagi, S., Funatsu, T.,
and Yuba, S. (2009). Infrared laser-mediated gene induction intargeted single cells in vivo. Nat. Methods 6, 79-81.

75

生物機能解析センター
生物機能解析センターは、生物機能を支える遺伝子やタンパク質の網羅的解析、光を用いた生物機能の解析、遺伝
子やタンパク質の配列情報の保存や利用に関するサポートを行う施設として 2010 年度に設置された組織である。
「生物機能情報分析室」「光学解析室」「情報管理解析室」の 3 つの室からなり、共同利用研究を強力にサポートする体制を整えている。また、このような機器を利用した研究とともに、それぞれの室に所属する教員は独自の研究を展開している。

生物機能情報分析室

http://www.nibb.ac.jp/analyins/

生物機能情報分析室は、遺伝子・タンパク質解析の共同研究拠点として、基礎生物学研究所および生理学研究所の分析機器の管理・運用を行っている。超遠心機のような汎用機器から次世代 DNA シーケンサーのような先端機器に至るまで、70 種
類 90 台にのぼる機器を備え、その多くは所外の研究者にも開放している。特に、機能ゲノミクスに力を入れており、次世代DNA シーケンサーと質量分析装置を利用した共同利用研究を行っている。

1. ゲノミクス

超高速並列 DNA シーケンサーによる次世代 DNA シーケンシ
ング技術の登場は、現代の生物学に革命的な変化をもたらしつつある。生物機能情報分析室では、GridION（オクスフォード
ナノポア社 )、PacBio Sequel（パシフィックバイオサイエンス社）、NextSeq および MiSeq システム（イルミナ社）を運用し、ライブラリ調製やデータ解析のための設備も整備されている。共同利用研究の一環として「統合ゲノミクス共同利用研究」を毎年公募し、これらを用いた次世代ゲノム研究を所内外の研究者とともに推進している。また、ゲノムインフォマティ
クス・トレーニングコースを年数回開催し、実験生物学者のバイオインフォマティクスのリテラシー向上にも貢献している。

教授
重信 秀治

技術課技術職員
森 友子
牧野 由美子
山口 勝司
西本 裕希
技術支援員
浅尾 久世
松本 美和子秋田 朝日
事務支援員
市川 真理子

2. プロテオミクス・メタボロミクス

生物機能情報分析室では以下の 3 台の質量分析装置と 2 台のプロテインシーケンサーを保有し、プロテオーム解析のみならずメタボローム解析にも活用されている。
- 高 分 解 能 質 量 分 析 装 置 (Thermo Fisher ScientificOrbitrap Elite).
- LC-Q-TOF MS (AB SCIEX TripleTOF5600, Waters
Q-TOF Premier)- プロテインシーケンサー (ABI Procise 494 HT/ 492
cLC)

3. その他

分光光度計、化学発光・蛍光画像解析装置、セルソーター、
リアルタイム PCR、高速液体クロマトグラフ、ガスクロマト
グラフ、超高速遠心機など、充実した分析機器を備えている。
以下はリストのごく一部である。
主な機器： セルソーター (SONY SH800); バイオイメージ
アナライザー (GE FLA9000); レーザーマイク
ロダイセクションシステム (Arcturus XT); キャ
ピラリー DNA シーケンサー (ABI 3130xl); リ
ア ル タ イ ム PCR (ABI7500); デ ジ タ ル PCR(QuantStudio 3D); 超遠心機 (Beckman XL80XP)76

次世代 DNA シーケンサー

センター長 : 吉田 松生 教授 ( 併任 )光学解析室

http://www.nibb.ac.jp/lspectro/

光学解析室は共同利用研究のために、「光」をツールとする研究機器の管理・運営と、共同利用研究促進のために技術職員による操作等の技術的側面からのサポートならびに、研究者による学術的な側面からのサポートを行っている。
設置機器は、大型スペクトログラフ、顕微鏡 ( 蛍光、実体、LSM 等 )、画像解析ワークステーション、および特殊な顕微鏡類がある。画像解析に関しては画像解析分野の研究者との連携を進めている。

1. 大型スペクトログラフ

特任准教授
亀井 保博
技術課技術職員
近藤 真紀
斎田 美佐子
技術支援員
市川 千秋
中川 真美（ABiS）
浅尾 桃子（ABiS）

大型スペクトログラフは世界最大の超大型分光照射設備で、波長 250 ～ 1000 ナノメートルの紫外・可視・赤外光を全長約 10 メートルの馬蹄型の焦点曲面に分散させ、強い単色光を照射することが可能である。地球上でありうる光環境を再現できる強力な光源を使用しており、生命体が受ける光を個体レベルに照射することができる。強力な単色光を多波長同時に照射することが可能であるため、アクションスペクトル解析の強力なツールとして植物個体の光応答の解析や、小型魚類の色覚解析などに使用されている ( 図 1)。
共同利用研究の「大型スペクトログラフ共同利用実験」として広く利用者を公募しており、多くの大学や研究機関の研究者と共同研究を実施している。

2. バイオイメージング機器

図 1. 大型スペクトログラフを使った魚類色覚実験の見学

光学解析室はバイオイメージングに必要な顕微鏡類および画像解析用ワークステーションも取り揃えている。一般の共焦点
レーザー顕微鏡はもちろん、多光子顕微鏡、さらには、時空間制御研究室の野中准教授の協力を得て高速で 3 次元画像取得が可能な Light-sheet Microscope ( 図 2 右上 )、生体内
単一細胞レベルで遺伝子発現誘導を行える IR-LEGO(Infrared
Laser Evoked Gene Operator：図 2 右下 ) 顕微鏡など、特殊な顕微鏡も設置しており、観察だけでなく顕微鏡を使って生体を操作するようなイメージング技術 ( 次世代顕微鏡 ) で共同研究を強力に推進している（図 2）。
共同利用研究の「統合イメージング共同利用研究」等により、所内外の研究者との共同研究を実施し、また、様々なトレーニ
ングコースを通じてイメージング技術普及も行っている（図 3）。

図 2. 光学解析室リーフレットならびに共同利用研究の様子

図 3. トレーニングコースにも利用できる顕微鏡室（B68 室）

77

生物機能解析センター
情報管理解析室

http://www.nibb.ac.jp/cproom/

情報管理解析室は、高速・大容量の計算機を利用した大規模なデータ解析を含む生物学研究の支援を行っている。ゲノムや遺伝子、タンパク質などのデータベースに基づいて、配列解
析、発現データ解析、画像処理解析などの解析プログラムの作成、実行や、独自のデータベースの構築などを行い、Web を介してその成果を全世界に向けて配信するまでの一連の処理のサポートを行っている。合わせて、所内の超高速ネットワーク
システムの維持管理を行うと共に、計算機・ネットワークの利用に関する相談への対応や、新しいサービスの導入なども行い、所内外の情報交換の基盤を支えている。

助教
内山 郁夫
技術課技術職員
西出 浩世
中村 貴宣
杉浦 宏樹
技術支援員
岡 直美

生物情報解析システム

800 core を搭載する分散処理用計算機クラスタと、3TB のメインメモリを搭載する共有メモリ型計算サーバからなり、総容量 2.5PB の高速ファイルサーバを有する。Infiniband により各システム間を高スループットで接続している。また、Bowtie, Trinity 等の次世代シーケンサデータ解析ソフトウェ
アや BLAST/FASTA 等の分子生物学関連アプリケーションが利用できる。

ネットワークシステム

岡崎 3 機関で構成する ORION2017 ネットワークシステムの保守、運用に携わっている。ORION2017 ネットワーク
システムは基幹に 10 〜 100Gbps の帯域を有し、各室まで
1Gbps の情報コンセントを整備している。加えて、高スループット化する分析機器用に 10Gbps 情報コンセントを整備して大容量化するデータの交換に対応している。また、メール
サーバ、Web サーバなどのネットワークサーバを運用している。加えて、岡崎 3 機関全所に無線アクセスポイントを整備、
スパムフィルタ、ファイル便、ゲストアカウントシステムなどのネットワークアプリケーションの提供を行い、所内における最新の情報通信インフラ整備に貢献している。

生物情報解析システム

データベース

様々なモデル生物における遺伝子・タンパク質の配列や、画像・動画等を載せたデータベースを、所内の研究者と共同で構築している。データベースは Web で公開され、毎月数千〜数万件のアクセスがあり、国内外の研究者に幅広く利用されている。
・MBGD 微生物ゲノム比較解析データベース
http://mbgd.nibb.ac.jp/
・XDB アフリカツメガエル cDNA データベース
http://xenopus.nibb.ac.jp/
・PhyscoBASE ヒメツリガネゴケ統合データベース
http://moss.nibb.ac.jp/
・Japanese morning glory Genome Database
アサガオゲノムデータベース
http://ipomoeanil.nibb.ac.jp/
・The Plant Organelles Database3 植物オルガネラデー
タベース
http://podb.nibb.ac.jp/

78

微生物比較ゲノムデータベース MBGD

新規モデル生物開発センター

センター長：上野 直人 教授（併）

地球上には、生命誕生以来の長い歴史の中で様々な環境に適応した多種多様な生物が存在している。近年の生物学は、多くの生物に共通する基本原理の理解に重点が置かれ、実験室内での飼育が容易な限られた生物を「モデル生物」として集中的に解析することによって発展してきた。そのため、生物種に特有であるがために、解析がほとん
ど進んでいない興味深い生命現象が謎として多く残されており、その解明が生物学の今後の重要な課題となっている。この謎を解明するためには、それぞれの現象の解明に適した生物の安定的な飼育・繁殖に加え、実験操作技術を開発すると共に、ゲノム情報及び遺伝子発現等の解析、また遺伝子導入やゲノム編集技術を用いた遺伝子改変技術の導入を進め、新たな「モデル生物」として整備することが重要である。
新規モデル生物開発センターは 2013 年度に新たに設置された組織であり、共生現象を理解するためのアブラムシ、
セイタカイソギンチャクやアーバスキュラー菌根菌、再生研究のためのイベリアトゲイモリ、昆虫の進化研究のためのカブトムシやテントウムシなど、今まであまり研究に用いられてこなかった生物が新たな研究モデルとして確立されつつある。現在、新規モデル動物に関する情報共有、遺伝子解析から遺伝子改変、表現型解析までをシームレスに繋げる研究のパイプライン化に取り組んでいる。また、共同利用研究「モデル生物・技術開発共同利用研究」
を通して、他研究機関の研究者と協力して、新規モデル生物の探索や創成、解析技術の開発、研究者コミュニティの育成も推進している。

センター長
教授
上野 直人

教授
重信 秀治

特任准教授
鈴木 賢一

教授
皆川 純

教授
川口 正代司

教授
新美 輝幸

助教
星野 敦

79

Reading,Editing & Reconstructing
全 て の 生 物 の ゲ ノ ム 配 列 を 解 読 し (Reading)、 そ の 配 列 を 個 体 レ ベ ル で 編 集(Editing) できる時代が到来しました。これまで、モデル生物のみに用いられてきた分子生物学的・逆遺伝学的研究手法を、あらゆる生物へ適応することが可能になりつつあります。21 世紀の基礎生物学は、地球上の生物が営む生命現象を広く深く探究する、新しい学問へと生まれ変わろうとしています。基礎生物学の発展に向けて、我々のグループではゲノム編集 (Editing) 技術や新規モデル生物の開発、および動物の組織再構築現象 (Reconstructing) に関する研究を行っています。

Members

特任准教授
（広島大学
クロスアポイントメント）
鈴木 賢一
技術支援員
高山 鮎子

右が CRISPR-Cas9 で色素合成遺伝子を破壊（ノックアウト）した当世代のイベリアトゲ
イモリで左は野生型。
CRISPR-Cas9 によるゲノム編集効率が非常に高いこともイベリアトゲイモリの特徴の一つです。

80

新規モデル生物開発センター（鈴木グループ）
Reading & Editing
次世代シークエンサー (NGS) の開発と普及により、研究者
は対象生物のゲノム配列を決定し、生命現象に関わる全ての図 1. ネッタイツメガエルのメ
タモルフォーゼ。約一週間でオタマジャクシからカエルへと華麗に変身します。

遺伝子発現の情報を得ることが可能になりました。また、高性能質量分析計を用いてタンパク質や代謝物を網羅的に同定することも容易となりました。もはや、生命現象を司る分子群（要素）のほぼすべてを明らかにすることができると言えます。さらに、CRISPR-Cas に代表される人工 DNA 切断や器官、例えば脳や心臓が損傷を受けたとしても、元どおり酵素によってゲノム配列を操作する「ゲノム編集技術」が登に再構築することができます。この器官再生は、古くから生場したことで、生物学は一転しようとしています。これまで、物学者を魅了し、世界中の多くの研究者が注目する研究テー

任意の遺伝子を破壊（ノックアウト）したり、外来遺伝子をマの一つです。細胞の脱分化と組織の再パターン化が大きな

任意の場所に挿入（ノックイン）したりする技術は、モデル

鍵を握っていますが、そのメカニズムの詳細についても未だ生物と呼ばれるごく一部の生物種に限られた逆遺伝学的ツー明らかにされていません。

ルとして用いられてきましたが、現在では理論上全ての生物

両生類が持つ組織再構築能力のメカニズムの解明は、基礎への適応が可能となりました。興味を持った生物や生命現象

生物学のみならず再生医学への大きな貢献が期待できます。

について、生物学者が思う存分研究できる時代を迎えたので

現在、我々のグループでは上述の”Reading”によってもす。

たらされる情報を基に、”Editing”技術を駆使し、両生類の”我々のグループは、主に両生類を用いてゲノム編集技術を

Reconstructing”能力の謎を解き明かすべく日々努力して開発し、様々な新規モデル生物種への支援を行なっています。

います。

また、新規モデル生物であるイベリアトゲイモリを器官再生研究の中心とすべく、その研究基盤の整備にも力を入れています。我々は、CRISPR-Cas9 を用いた超高効率な遺伝子
ノックアウトによって、ファウンダー（当世代）での迅速な遺伝子機能解析を実現しました。この研究戦略は、NGS 解

図 2. イベリアトゲイ
モリの四肢再生。
左図のように四肢を失っても、１〜２ヶ月程度で元に戻ります。

析により見つかる大量の遺伝子や転写調節領域を解析するう
えで、大いに期待されています。また、両生類における世界初の遺伝子ノックインに成功し、その際に開発した新技術は、
現在様々な生物種に応用されています。

Reconstructing
両生類が見せる再生と変態（メタモルフォーゼ）はとてもユニークな生命現象です。無尾両生類のオタマジャクシは水生ですが、約一週間で組織や器官を幼生型から成体型へと大規模に再構築することで、陸上環境に適応したカエルになります。このメタモルフォーゼの引き金が、たった一つの「甲状腺ホルモン」分子であることは昔から知られています。しかしながら、幼生型から成体型への組織再構築が行われるメカニズムの詳細は、モデル両生類であるアフリカツメガエルやネッタイツメガエルのゲノム配列が解読された今もなお分
かっていません。

参考文献
1. Matsunami, M., Suzuki, M., Haramoto, Y., Fukui, A., Inoue, T.,
Yamaguchi, K., Uchiyama, I., Mori, K., Tashiro, K., Ito, Y., et al.
(2019). A comprehensive reference transcriptome resource for
the Iberian ribbed newt Pleurodeles waltl, an emerging model fordevelopmental and regeneration biology. DNA Res.
2. Suzuki, M., Hayashi, T., Inoue, T., Agata, K., Hirayama, M., Suzuki,
M., Shigenobu, S., Takeuchi, T., Yamamoto, T., and Suzuki, K.T.
(2018). Cas9 ribonucleoprotein complex allows direct and rapid
analysis of coding and noncoding regions of target genes in
Pleurodeles waltl development and regeneration. Dev Biol 443,
127-136.
3. Nakade, S., Tsubota, T., Sakane, Y., Kume, S., Sakamoto, N.,
Obara, M., Daimon, T., Sezutsu, H., Yamamoto, T., Sakuma, T.,et al. (2014). Microhomology-mediated end-joining-dependent
integration of donor DNA in cells and animals using TALENs and
CRISPR/Cas9. Nat Commun 5, 5560.
4. Suzuki, K., Machiyama, F., Nishino, S., Watanabe, Y., Kashiwagi,
K., Kashiwagi, A., and Yoshizato, K. (2009). Molecular featuresof thyroid hormone-regulated skin remodeling in Xenopus laevis
during metamorphosis. Dev Growth Differ 51, 411-427.

有尾両生類であるイモリやアホロートルは、大部分の組織

特任准教授
鈴木 賢一

81

モデル生物研究センター
近年の生物学は、生命現象の解析に適した生物をモデル生物として選定し、それを集中的に研究することによって、飛躍的な発展を遂げてきた。モデル生物研究センターは 2010 年の改組により誕生した組織であり、生物学研究の基盤となるそのようなモデル動植物等について、飼育栽培のための設備を提供するとともに、形質転換体や突然変異体の開発や保存、さらには解析研究の支援を行っている。また、「モデル生物 ･ 技術開発共同利用研究」や「個別共同利用研究」等により、基礎生物学研究所の共同利用研究の活動をサポートしている。

モデル動物研究支援室
モデル生物研究センター モデル動物研究支援室は、基礎生物学研究に必要なモデル動物の飼育を行うと共に、形質転換体の開発・解析・系統維持を行なうための施設である。
施設は研究者・施設スタッフ・動物・飼育器材・機器類の動線を明確にし、動物や作業者の健康保持と汚染防止に努め、高い精度の動物実験を行なうという概念のもとに作られている。山手地区施設は、クリーンエリアとセミクリーンエリア
を厳密に区分して SPF マウスの管理が行われている。バリ
ア区域内に、SPF マウス飼育室、胚操作実験室、行動解析

准教授
渡辺 英治
技術課技術職員
大澤 園子
野口 裕司
技術支援員
高木 由香利
杉永 友美
藤本 大司

高橋 伸明

実験室を備える。遺伝子ノックアウトマウス・トランスジェ
ニックマウスなどの遺伝子操作マウスの開発・飼育維持・解析を行ない、開発したマウス系統を受精卵凍結法により系統保存を行っている。明大寺地区施設には、SPF マウス飼育室、行動解析のための小型動物総合解析室、ウイルス実験のための P3 実験室を備え、遺伝子操作マウスの飼育・解析が行われている。
また、小型魚類・鳥類を用いた実験と飼育も行われている。
効率的な飼育が可能なように、照明と温度が制御できる小型魚類のための自動循環水槽や大量のニワトリ卵を孵卵できる
恒温室などが装備されている。外部からの小型魚類持ち込みに対する検疫室も山手地区には設置された。
このような飼育施設を積極的に活用し、前身である形質転換研究施設時代を含めて、2002 ー 2008 年度まで基礎生
物学研究所はナショナルバイオリソース・マウスの実施機関に指定され、形質転換マウスの開発を担当した。

モデル生物研究センター モデル動物研究支援室（山手地区）

82

センター長：藤森 俊彦 教授（併）

モデル植物研究支援室
多様な植物の栽培と、他の施設では困難な動物の飼育を支の施設で栽培された突然変異系統と形質転換系統や、各種援している。研究棟内にはインキュベーターや恒温室を備え

DNA クローンが国内外の研究者に提供されている。

ており、特殊条件下での育成や、遺伝子組換え実験に対応している。また、Web 経由で植物を観察できる植物環境制御システムと、限界環境下で育成させた微細藻類を対象にした
光合成機能解析装置が広く国内の研究者に開放されている。
さらに屋外には、温室、圃場、圃場管理棟が設置されており、

助教
星野 敦

助教
栂根 一夫
技術課技術職員
諸岡 直樹

うち温室 2 棟では P1P レベルの遺伝子組換え実験が可能である。これらの施設では、クラミドモナス、ヒメツリガネ

技術支援員
小谷 慶子
山口 千波

ゴケ、ゼニゴケ、シロイヌナズナ、ミヤコグサ、アサガオ、イネ、オジギソウ、食虫植物などの植物や、カブトムシなどの動物が育成されている。
一方、基礎生物学研究所はナショナルバイオリソースプロ
ジェクト・アサガオの分担機関に指定されている。支援室
植物環境制御システム

器官培養研究支援室
単細胞生物から多細胞生物までの細胞・組織・器官等を種々の物理的 ( 光・温度 )、化学的 ( ガスの組成 ) 環境条件のも

准教授
渡辺 英治

とで培養する。さらに、遺伝子解析システムを用いての遺伝
子のクローニングや構造解析、また遺伝子組換実験室では大腸菌を宿主とする組換え実験をはじめ、ウィルスの分離及び動物細胞への外来遺伝子導入などの実験が行われている。

培養室（明大寺地区）

83

大学連携バイオバックアッププロジェクト
大学連携バイオバックアッププロジェクト（Interuniversity Bio-Backup Project）は、災害に強い生命科学研究の実現を目指して、生物遺伝資源のバックアップ体制を構築するためのプロジェクトである。中核拠点として基礎
生物学研究所に設置された IBBP センターは、各地域の大学サテライト拠点（北海道大学、東北大学、東京大学、名古屋大学、京都大学、大阪大学、九州大学）と協力し、全国の研究者がそれぞれの研究を行う際に作製してきた
生物遺伝資源のバックアップ保管を行い、事故等によりサンプルが消失した際、返却することで迅速に研究が再開
できる体制を構築する。また生物遺伝資源新規保存技術開発共同利用研究、Cryopreservation Conference 及び技術講習会の開催を通じて生物遺伝資源の長期保存技術開発の研究拠点形成を目指す。

IBBP センター

http://www.nibb.ac.jp/ibbp/

大学連携バイオバックアッププロジェクト（IBBP）は国内全センター長 : 成瀬 清 特任教授（併）ての研究者が利用できる生物遺伝資源のバックアップ拠点形成を目指したプロジェクトである。IBBP センターは、震度 7 ク
ラスの地震にも耐えられる建物内に、気相および液相式液体窒

特任教授
成瀬 清

素タンク、液体窒素自動供給システム、ドライキャビネットを備えた種子保存室、超低温フリーザー、生物遺伝資源管理デー

特任専門員
加藤 愛
田中 文子
技術支援員
松林 尚美
溝上 裕子
都築 千鶴
渡邉 融

タベースシステム、機器監視システム、液体窒素製造装置など
生物遺伝資源のバックアップ保管に必要な最新の設備を備えている。これらの設備により災害や事故によって万一 IBBP セ
ンターの電気供給が断たれても、3 週間程度は生物遺伝資源
を超低温状態で維持できる。またプログラムフリーザー、示差
走査熱量計、真空冷却加熱ステージ付き蛍光顕微鏡、精子運
動自動解析装置等の超低温保存技術の開発を推進するための特殊機器も整備されている。これらの機器を共同利用研究に供

バックアップ保管システムすることで生物遺伝資源保存技術開発に関わる研究者のネッ

IBBP は研究者が利用している研究途上の生物遺伝資源のバッ

トワークを作り、多種多様な生物遺伝資源のバックアップ保

プアップを目的としており、他のバンク事業と異なり第三者へ管を可能にする新規保存技術の開発を推進している。さらにの配布は行わないため保管委託された生物遺伝資源に関する情

Cryopreservation Conference を開催することで、生物遺報は同意なしに第三者に開示されることはない。また IBBP を

伝資源開発者と低温生物工学・化学・物理学研究者等の出会い利用するにあたってのバックアップ保管費用については研究者を提供し、より多様な生物遺伝資源の長期保存技術の開発を推の直接負担はない。IBBP センターでは、利用者ニーズを反映

進している。また開発された保存技術を研究コミュニティーにしバックアップ保管するサンプルの種類も拡充してきた。現在、広げる技術講習会も開催している。

液体窒素タンクではライブラリ，DNA・RNA・タンパク質（抗今後、次世代シーケンサーやゲノム編集技術の革新により、体），微生物，培養細胞，植物組織，動物胚の保管に加え、ス

非モデル生物を利用した研究が飛躍的に進展し、重要な生物遺トローによる齧歯類・家畜及び野生生物の精子の保管を受け入伝資源が次々に現れると予想される。これらの新規モデル生物れている。また植物種子は高性能な低温低湿保管庫で保管して開発の拠点と連携し、その長期保存技術開発を行うことで先端いる。2018 年度は 55 件の新規追加または延長申請を採択

科学分野での安定した研究の推進と新分野の開拓を支援する。

した。2018 年度末までの採択件数の合計は 266 件となっている。現在 IBBP センターでは約 213 万サンプルの生物遺伝資源をバックアップ保管している。

84

2018 年度 IBBP 共同利用研究研究代表者名・所属

魚類遺伝資源の保存：保存対象の質の評価と凍結保存技術の向上

藤本 貴史

北海道大学大学院水産科学研究院

木本植物の超低温保存と越冬機構に関する基礎研究荒川 圭太

北海道大学大学院農学研究院

ラット未受精卵および初期胚における凍結保存法の開発

金子 武人

岩手大学理工学部

急速融解による新規ガラス化保存法の開発

関 信輔

秋田大学バイオサイエンス教育・研究サポートセンター

ガラス化法を用いた植物遺伝資源の効率的超低温保存技術の開発と応用研究田中 大介

農研機構遺伝資源センター

アーバスキュラー菌根菌分離株の低温保存技術の開発

大友 量

農研機構北海道農業研究センター

真骨魚類に近い形質を示す条鰭類、スポッテッドガーの遺伝的多様性の保存

神田 真司

東京大学大学院理学系研究科

近交系マウス未成熟卵を用いた効率的ガラス化法の確立

伊藤 潤哉

麻布大学獣医学部

コケ植物フタバネゼニゴケ、コマチゴケ、ツノゴケの長期保存法の確立

榊原 恵子

立教大学理学部

保存困難生物の凍結保存に向けた、ガラス化状態安定化作用を持つ新規疎水化両性電解質高分子の開発

松村 和明

北陸先端科学技術大学院大学先端科学技術研究科

サトイモの茎頂凍結保存法の確立と世界中から収穫した 2000 系統の維持

本橋 令子

静岡大学学術院農学領域

光周性、概日リズム、代謝研究等に有効なハムスターの生殖細胞の凍結保存法の
確立

早坂 直人

名古屋大学環境医学研究所

過冷却状態下変動磁場作用による魚類の卵子および胚の新しい保存法の開発

内籐 宗和

愛知医科大学医学部

非モデル昆虫における汎用性の高い新規凍結保存技術の開発

新美 輝幸

自然科学研究機構基礎生物学研究所

希少霊長類遺伝資源の保存方法の確立

今井 啓雄

京都大学霊長類研究所

除殻卵胚子を用いたカイコの新規保存方法の開発

伴野 豊

九州大学大学院農学研究院

哺乳動物体細胞の凍結乾燥保存技術の実用化に関する研究

松川 和嗣

高知大学教育研究部

魚類卵子 / 卵巣の凍結保存－高浸透圧障害メカニズムの解明から応用へ－

枝重 佳祐

高知大学教育研究部

共同利用研究・研究集会と技術講習会

研究集会の開催

近年、生命科学分野では次世代シーケンサーやゲノム編集技

Cryopreservation Conference 2018

術の革新により、非モデル生物の研究が飛躍的に進展している。

期間：2018 年 10 月 25 日〜 26 日

しかしそれらは安定した長期保存法が確立していないものが多

会場：岡崎コンファレンスセンター

く、それぞれの生物に適した超低温保存技術の開発が不可欠でオーガナイザー：ある。保存技術の開発にはガラス化や凍結のメカニズムの知識

田中 大介（農業・食品産業技術総合研究機構）と、材料となる生物遺伝資源の生理・生態に関する知識が必要

菊地 和弘（農業・食品産業技術総合研究機構）

である。IBBP では新たな保存技術の開発と技術共有のため、

中桐 昭（鳥取大学）

長期保存技術に関する共同利用研究と研究集会，技術講習会を成瀬 清（基礎生物学研究所 IBBP センター）

開催している。

参加者：108 人、口頭発表 21 題、ポスター発表 21 題
Cryopreservation Conference は新規超低温保存技術の開

共同利用研究と技術講習会の成果

発やガラス化メカニズムに関する最新情報と基礎知識を共有し

生物遺伝資源を保存するための新規保存技術開発共同利用研

共同研究の輪を広げることを開催理念としている。2018 年

究では 2018 年度は 18 件を採択した（表参照）。また技術

度は「加速する超低温保存研究〜ガラス化メカニズムから新規

講習会では生殖工学技術研修会 in 旭川 2018（2018 年 8

保存方法を開発する〜」をテーマとし、特に保存法が未確立の

月 1 日～ 3 日、旭川医科大学）、10th NIBB International

生物遺伝資源の研究支援をより積極的に推進することを目的にPractical Course（2018 年 9 月 20 日～ 29 日、基礎生物

開催した。

学研究所）
、IBBP サケ科魚類における遺伝資源保存技術講習会 2018（2018 年 10 月 5 日、北海道大学 北方生物圏フィー
ルド科学センター 七飯淡水実験所）、IBBP 植物遺伝資源保存
技術講習会 2018（2018 年 10 月 24 日、基礎生物学研究所）、
IBBP ラ ッ ト 生 殖
技術講習会 2018（2018 年 12 月
13 日 ～ 14 日、
基礎生物学研究所）を開催した。

85ナショナルバイオリソースプロジェクト
ナショナルバイオリソースプロジェクト (NBRP) は、ライフサイエンス研究の基礎・基盤となるバイオリソース（動物、植物等）について収集・保存・提供を行うとともに、バイオリソースの質の向上を目指し、保存技術等の開発、ゲノム等解析によるバイオリソースの付加価値向上により時代の要請に応えたバイオリソースの整備を行うプロ
ジェクトである。基礎生物学研究所では、メダカの中核機関、およびアサガオ、ゼブラフィッシュの分担機関として、
プロジェクトの一端を担っている。

NBRP メダカ

http://www.shigen.nig.ac.jp/medaka/

2017 年度より始まった第 4 期 NBRP においても基礎生
物学研究所はメダカバイオリソースプロジェクト（NBRP
Medaka）の中核機関に選定された。NBRP Medaka では
メダカライブリソース（６００系統以上に及ぶ汎用系統、突然変異系統、遺伝子導入系統、近交系、野生系統、近縁種）、
ゲノムリソース（33 種類の cDNA ライブラリーに由来する約 40 万の cDNA クローン（約 23,000 種類の異なった配列を含む）及びメダカゲノム全体をカバーする BAC/
Fosmid クローン）、胚操作及びライブイメージングに不可欠な孵化酵素の 3 リソースを全世界に向け提供している。
これらのバイオリソースはウェブサイト上のデータベース
によりキーワード、配列相同性、発現プロファイルなど様々な方法で検索することができる。またゲノム編集プラット
フォームの提供も行っている。これにより研究者はゲノム編集による変異体作成を基礎生物学研究所にて自由に行うことができる。さらに PacBioRSII による新規ゲノムブラウ
ザ（http://viewer.shigen.info/medaka/index.php） を公開している。海外でのメダカバイオリソースの利用を促進するため 2018 年度は 13th International Zebrafish
Conference (June 20-24, 2018, Madison, USA) においてブースを設置して広報を実施した。また平成 29 年
度二国間交流事業の援助により 4th Strategic Meetingfor Medaka Research (April 16-17, 2018,
Heidelberg, Germany) を 実 施 し た。 さ ら に The 10th
NIBB International Practical Courese（September
20-29, 2018, Okazaki, Japan）を実施した。
2007-2009 年度にはゲノム情報等整備プログラム「メNBRP アサガオ

http://www.shigen.nig.ac.jp/asagao/

基礎生物学研究所は、第 4 期 NBRP（ 2017 〜 2021
年度）・アサガオの分担機関として、中核機関の九州大学と連携して活動している。アサガオは日本独自のバイオリソー
スで、江戸時代の園芸ブームに起源を持つ多様な突然変異体が存在する。実験植物として優れた性質と、花色、つる性、鋭敏な日長感受性など、研究対象として興味深い性質も持っている。基礎生物学研究所では、おもに突然変異系
統と各種 DNA クローンを収集して保存し、国内外の研究者に提供している。アサガオは複数の突然変異を併せ持つ系統が多いため、表現型だけでなく、遺伝子レベルで突然変異を鑑別することで収集した遺伝子型も、ネット上に公開している。各種 DNA クローンについては、花や実生に由来する
62,000 の EST クローン、115,000 の BAC クローン、３つの花弁特異的発現ベクターを保存している。 BAC ク

86

ダカ完全長 cDNA リソースの整備」（研究代表者：成瀬清）
が採択され、11 種類の完全長 cDNA ライブラリーに由来する 260,000 クローンの両端配列及び 17,000 種類の異なったクローンの全長配列を決定した。また基盤技術整備プログラム「メダカ遺伝子機能解析汎用系統の開発」（研究代表者：田中実）も採択され、熱ショックプロモーター
を用いて CRE-recombinase を任意の細胞系列で発現させることができる系統が開発され、このプログラムにより樹立された系統（TG918、TG921 等）も既に提供している。2010 年度ゲノム情報等整備プログラムにより近交系
5 系統のゲノム塩基配列をゲノム 100X 相当のカバー率でリシークエンスをおこなった（「近交系リシークエンスによるゲノム多型情報の整備」（研究代表者：成瀬清）。さらに2012 年度からは基盤技術整備プログラム「生殖細胞の凍結保存と借り腹生産による系統の回復に関する技術開発」（研
究代表者：吉崎悟朗）による精巣組織のガラス化凍結によるバックアップ保存技術の開発をおこなった。（担当：成瀬 清）

ローンを選抜できるシステムも提供している。また、これらの DNA クローンの末端配列を含むアサガオのゲノムブラウ
ザ（ http://viewer.shigen.info/asagao/ ）を構築して公開している。（担当：星野 敦）

NBRP ゼブラフィッシュ

http://www.shigen.nig.ac.jp/zebra/

基礎生物学研究所は、ナショナルバイオリソースプロジェ
クト・ゼブラフィッシュの分担機関として、中核機関の理化学研究所脳科学総合研究センターと連携して活動している。
基礎生物学研究所ではおもに、中枢神経系の特定の細胞で蛍光タンパク質を発現する系統を収集して保存し、国内外の研究者に提供している。ゼブラフィッシュは、胚が透明で遺伝学的アプローチが可能な最も単純なモデル実験脊椎動物として世界的に研究に用いられている重要な実検動物である。ゼブラフィッシュを用いて、神経発生・神経回路研究を行う研
究者は世界的に増え続けており、基礎生物学研究所が収集し独自に開発した、CRISPR-Cas9 ノックイン法を用いて作成したトランスジェニッ
クフィッシュの 1 例て国内外の研究者へ提供する系統の重要性は増大している。
（担当：東島 眞一）

87

先端バイオイメージング支援プラットホーム
先端バイオイメージング支援プラットフォーム（ABiS: Advanced Bioimaging Support）は、科研費により助成されている学術研究課題に、最先端の顕微鏡と解析技術を提供する支援事業である。ABiS では、多様化する研究者のニーズに応えるための 4 つの支援活動、(1) 光学顕微鏡技術支援活動、(2) 電子顕微鏡技術支援活動、(3)磁気共鳴画像技術支援活動、(4) 画像解析技術支援活動と、バイオイメージング普及のためのトレーニングを行っている。基礎生物学研究所は、生理学研究所とともに中核機関として ABiS のネットワーク構築と運営に携わっ
ている。

ABiS

http://www.nibb.ac.jp/abis/

ABiS は、文部科学省科学研究費助成事業において、2016

さらに、他の生命系プラットフォーム（先端モデル動物支援

年度より新たな枠組みとして開始された、新学術領域研究「学プラットフォーム、先進ゲノム解析プラットフォーム、コホー術研究支援基盤形成」（2016 年度〜 2021 年度）に採択さト・ 生体試料プラットフォーム）とともに生命科学連携推進協

れた生命系プラットフォームの 1 つである（研究支援代表者：

議会に参画し（総括班メンバー：山本正幸、上野直人）、各プラッ

狩野方伸（生理学研究所／東京大学））。生命科学の研究分野に

トフォーム機能を横断した技術支援提供の連携体制の強化を進

おいて、イメージング技術は分子、細胞、組織から個体に至るめた。本年度は、４プラットフォームの合同によるブース出展

まで広く汎用されており、バイオイメージングの必要性は今後や公募説明会を行った。

ますます重要になると予想される。しかしながら、イメージン
グ機器の多様化・先端化、高額化、操作技術や撮影した画像の2018 年度活動実績

解析技術の高度化などにより、個々の大学や研究機関において、研究支援活動先端イメージング機器を導入し、整備・運用することは困難に

・光学顕微鏡技術支援活動： 128 件なってきている。ABiS では、これまで最先端の光学顕微鏡、・電子顕微鏡技術支援活動： 82 件

電子顕微鏡、磁気共鳴装置等を導入し、運用してきた基礎生物

・磁気共鳴画像技術支援活動： 29 件

学研究所と生理学研究所を中核機関として、各種の先端・特殊・画像解析技術支援活動： 48 件

イメージング機器を運用している国内の 20 の大学・研究機関

・トレーニング： 10 回から構成され、我が国における生命科学を包括した先端イメー
ジングの支援を行うことを目的としている。基礎生物学研究所
では、光学顕微鏡技術支援活動として 4D 顕微鏡観察支援活動（担当：藤森俊彦）、IR-LEGO 顕微鏡支援活動（担当：亀井保博）、光シート顕微鏡支援活動（担当：野中茂紀）、画像解析技
術支援活動として、生物画像処理・解析用アルゴリズムの開発と技術支援活動（担当：上野直人、加藤輝）、画像解析トレー
ニング（担当：上野直人、小山宏史）を担当している。また、生理学研究所とともに ABiS 事業をとりまとめる総括支援活動を担っている（担当：山本正幸、上野直人、高田慎治、真野昌
二）。事業開始から３年目にあたる 2018 年度は、中間評価のヒアリングが行われ、「Ａ（プラットフォームの目的に照らして、期待どおりの進展が認められるため、事業計画のとおり継続を認める）」と評価された。
2018 年度は、287 件の支援と 10 回のトレーニング開催を

図 1. イメージコンテストの開催行うともに、第 66 回基礎生物学研究所コンファレンスとの合イメージング研究の活性化を目的としてイメージコンテストを開催した。光
学顕微鏡画像部門、電子顕微鏡画像部門、動画部門のカテゴリーを設定し、10 月上旬より約 1 ヶ月間応募を募り、総数で 41 件の応募の中から、各部
門でグランプリを決定した。グランプリ受賞者は、第 41 回日本分子生物学会年会にて表彰した。左より、光学顕微鏡画像部門グランプリの鈴木誠さん（基礎生物学研究所）、電子顕微鏡画像部門グランプリの荒木球沙さん（国立感染症研究所／筑波大学）、動画部門グランプリの吉岡久美子さん（京都大学）の代理の松宮舞奈さん、表彰者の ABiS 支援代表者の狩野方伸教授。

同シンポジウム (p.125 参照 )、イメージング研究の活性化を目的としたイメージコンテストを開催した（図 1）。また、欧州諸国を対象としたバイオイメージング関連施設のネットワー
ク 組 織 の Euro-Bioimaging (EuBI) が 展 開 す る 国 際 ネ ッ ト
ワーク、Global Bioimaging (GBI) に ABiS が正式に参加することとなり、
2018 年 9 月に調印式を行った（p.131 参照）。
この GBI との国際連携の最初の取り組みとして、沖縄科学技術大学院大学において、合同シンポジウムと合同画像トレーニ
ングコースを開催した（p.131 参照）。これら ABiS の取り組
みは、科学新聞や Nature ダイジェストで取り上げられた。

88

NIBB リサーチフェロー
NIBB リサーチフェローは、若手研究者の育成を目的として 2009 年度よりスタートした制度で、基礎生物学研究所の運営費によって雇用される博士研究員に与えられる称号である。特に優れた若手研究者を選考して採用し、期間終了後は、研究者として自立していくことが期待されている。

2019 年度 NIBB リサーチフェロー
酒井 祐輔（形態形成）

坂本 丞（光学解析室）幸節 健（生物進化）

新田 昌輝（初期発生）

KIM, Eun-Chul（金恩哲）（環境光生物学）

南野 尚紀（細胞動態）

金井 雅武（オルガネラ制御）

餘家 博（時空間制御）小林 汰輔（神経生理学）篠塚 琢磨（分子発生学）

LIU Meng（共生システム）89研究力強化戦略室
研究力強化戦略室は、自然科学研究機構として採択された文部科学省研究大学強化促進事業のサポートのもと、2013 年度に設置された組織である。評価・情報グループ、国際連携グループ、広報グループ、共同利用グループ、
若手研究者支援グループ、男女共同参画推進グループがあり、自然科学研究機構の研究力強化推進本部との連携の基に、基礎生物学研究所における研究力強化のための中心的な活動を行っている。

研究力強化戦略室室長
副所長・教授上野 直人

研究力強化戦略室
副室長
准教授
真野 昌二

研究力強化戦略室
室長補佐
教授
長谷部 光泰研究力強化戦略室 共同利用グループ
基礎生物学研究所は、基礎生物学研究の中核拠点として、大学や研究機関などに所属する所外の研究者に対し、共同研究、および所内の共通機器や共通施設を利用して行われる共同利用研究の場を提供し、生物学コミュニティ全体の研究力の強化を目指している。研究力強化戦略室共同利用グループは、基礎生物学研究所で行われている、共
同研究・共同利用のサポートを行っている。

共同利用グループ
アドバイザー
教授
吉田 松生

教授
重信 秀治

特任准教授 URA
亀井 保博

助教
内山 郁夫
事務支援員
市川 真理子
市川 千秋

90

研究力強化戦略室 評価・情報グループ
研究力強化戦略室評価・情報グループは、基礎生物学研究所における研究教育活動全般にわたる実績等を一括して取りまとめ、点検評価活動や対外的なプレゼンテーション、将来計画の策定等において必要となる資料等を作成・整備することにより、所長による研究所運営をサポートすることを主な任務としている。

基礎生物学研究所は、各研究室における基盤研究に加えて、

現在行っている主な活動

共同利用、国際連携、新研究領域開拓、若手研究者育成、男

1. 自己点検評価並びに外部点検評価のための資料収集と取女平等参画推進等の多岐にわたる活動を行っている。このような諸活動に関する実績資料を一括して整備することは、点検評価活動において必須であるばかりでなく、研究所の活動を外部に対して有効にアピールするためにも、また長期的な研究所運営のための基礎資料として重要である。研究力強化
戦略室評価・情報グループはこのような資料整備を集中して行っている。

りまとめ
2. 外部点検評価会議開催に関する庶務
3. 研究所の年間研究業績資料としての「Annual Report」
編集・出版（広報室と連携）
4. 中期目標・中期計画並びに年度計画作成及び年度実績取
りまとめの補佐
5. 研究所の研究業績データの整備・維持
6. 研究所の歴史的資料（アーカイブズ）蓄積のための体制
整備

評価・情報グループ
アドバイザー教授
川口 正代司准教授
児玉 隆治

評価・情報グループ制作のパンフレット類

外部点検評価会議91研究力強化戦略室 国際連携グループ（国際連携室）
研究力強化戦略室国際連携グループは、基礎生物学研究所の国際的な学術交流事業の支援を行っている。主な業務は、
各種国際会議や国際実習コースの企画・運営、連携する海外研究機関などとの研究者や学生の人材交流活動やボト
ムアップ型国際共同研究の応募・審査に関わる支援、海外からの訪問研究者、インターンシップ生受入れへの対応などである。

基礎生物学研究所は、基礎生物学研究所コンファレンス

現在行っている主な活動（NIBB コンファレンス）、生物学国際高等コンファレンス

１．欧州分子生物学研究所（EMBL）、プリンストン大学(OBC)、国際実習コースなどの開催を通して、生物学研究のやテマセク生命科学研究所との共同研究活動に対する最先端や新たな領域を切り開く努力を続けるとともに、海外支援、合同国際会議や合同国際トレーニングコースの開と日本国内の研究者を繋ぐ研究者コミュニティの形成を目指催支援している。また、欧 州 分 子 生 物 学 研 究 所 (European

２．各研究部門や研究室の提案に基づくボトムアップ型国際共同研究活動の支援

Molecular Biology Laboratory, EMBL)、プリンストン大学（アメリカ）、テマセク生命科学研究所 (TLL、シンガポー

３．新たな海外研究機関との連携に向けた各種活動の支援

ル ) などと学術交流協定を結び、シンポジウム開催や人材・

４．基礎生物学研究所コンファレンス（NIBB Conference）

技術交流などを行っている。さらに、所内研究者が主導してや生物学国際高等コンファレンス（Okazaki Biology

高い水準の国際共同研究を推進し、それをコアとして研究機

Conferences (OBC)）の開催支援

関間の国際共同研究への発展を目指すボトムアップ型国際共

５． 基 礎 生 物 学 研 究 所 国 際 実 習 コ ー ス（International
Practical Course）の開催支援

同研究活動を展開している。

６．所内の海外派遣事業における研究者や大学院生の渡航に対する各種支援

研究力強化戦略室国際連携グループでは、これら国際会議
や実習コースの開催、研究者や学生の派遣、受入れなど共同

７．外国人研究者や大学院生の来所時、滞在中の生活、研研究事業のサポートなどを通して、基礎生物学研究所の国際究活動に対する各種支援

交流活動を支えている。
国際連携グループ
アドバイザー
教授
上野 直人

特任助教 URA
立松 圭
事務支援員
Cowan Glen
高橋 律江

第１０回基礎生物学研究所国際実習コース開催支援

基礎生物学研究所の国際連携活動（丸は連携協定を締結している海外研究機関を示す）
赤丸：EMBL（ドイツ）、TLL（シンガポール）、プリンストン大学（アメリカ）
黄丸：韓国基礎科学支援研究所、オーストラリア国立大学、ハンガリー科学アカデミー

92

研究力強化戦略室 広報グループ（広報室）
研究力強化戦略室広報グループは基礎生物学研究所の最新の研究成果や活動を、広く社会に向けて発信することを任務としている。また、研究所のアウトリーチ活動のコーディネートを担当している。

広報グループは、基礎生物学研究所の活動や研究成果を様々な形で可視化し、発信する活動を行なっている。
プレスリリースの発行を通じて、研究成果や活動を、迅速かつ正確に情報発信することを目指している。また、メディア対応窓口として、各メディアの記者や担当者との関係構築を進めている。
独自メディアの構築も重要なミッションであり、映像やイ
ンターネットを活用し、コンテンツの作成を進めている。
次世代の研究者育成の視点から、「出前授業」などの学校教育への協力活動や顕微鏡観察などの体験型の展示の企画を行っている。

現在行っている主な活動
1. プレスリリースの発行
2. メディア対応
3. 研究所ホームページのコンテンツ制作
4. 要覧・パンフレットの編集
5. 映像制作・インターネット中継の実施
6. 基礎生物学分野の展示の企画・運営
7. 出前授業等のアウトリーチ活動のコーディネート
8. 所内ニュースレター「基生研ニュース」の編集
9. 寄付に関する広報活動

総合研究大学院大学 生命科学研究科 基礎生物学専攻の広報活動も担当している。
広報グループアドバイザー
教授
藤森 俊彦

特任助教 URA
倉田 智子

技術支援員
伴 美里
星野 真喜
内村 愛
広報室制作のパンフレット類

自然科学研究機構 野辺山展示室での展示

ニコニコ生放送の実施

93研究力強化戦略室 若手研究者支援グループ
トップレベルの研究を行っている教員・研究者と最新鋭の研究設備を擁する基礎生物学研究所にとって、その優れた環境を活かして、次の世代を担う研究者を育成することは、重要な使命の一つである。若手研究者支援グループは、大学院生を中心とする若手研究者の研究・教育を効果的にサポートする部署として様々な活動を行っている。

基礎生物学研究所は、総合研究大学院大学（全国 18 カ所

現在行っている主な活動の大学共同利用機関等で教育を行う大学院大学、以下、総研

１．大学院生向け授業科目のシラバスのとりまとめ

大）生命科学研究科基礎生物学専攻の基盤機関として大学院

２．大学院説明会、体験入学など、研究所における総研大

生の教育を担当している。また、国内外の大学の要請に応じて、それらの大学に所属する大学院生を「特別共同利用研究

関連事業の運営支援
３．英語教育担当教員と協力して、大学院生や若手研究者員」として受け入れ、研究指導を行っている。さらに、短期向けの英語教育プログラムの立案、実施、実施補助

訪問中の学生なども加わり、当研究所には 50 名あまりの博

４．フレッシュマンコース、生命科学リトリートなど、総士学位取得を目指す学生・研究生が在籍している。

研大における専攻横断的な授業科目・プログラムへの若手研究者支援グループでは、総研大本部や岡崎統合事務

協力、実施支援センターなどの担当部署とも連携して、各担当教員とともに５．基礎生物学専攻・教育担当教員として、総研大での教大学院生に関連する業務を行っている。大学院生・若手研究

育研究に関わる事項の審議への参画

者の声を直接聞き、各方面からの情報をとりまとめることで、

６．学生、教員向け各種情報の集約・提供

より実りのある支援ができることを目指している。

若手研究者支援グループ
アドバイザー
教授
助教
藤森 俊彦
小峰 由里子生物学英語論文読解コース

生命科学プログレス発表

94

大学院説明会・大学院生による学生生活の紹介

研究力強化戦略室 男女共同参画推進グループ
研究力強化戦略室男女共同参画推進グループは、男女が互いを尊重し、それぞれが能力を発揮できる環境整備を目指して、子育てなどのライフイベントに直面する研究者に対する支援に関してのニーズの調査や、研究者のキャリア形成に関する情報交換、子供の帯同を可能とする多目的室の運営を行っている。

自然科学研究機構では第三期中期計画として「新たな男女現在行っている主な活動

共同参画推進アクションプログラムを設定・実行することに

１．所内女性研究者や育児世代の男女の情報交換のためのより、男女共同参画の環境を整備・強化する」ことを掲げている。研究力強化戦略室男女共同参画グループは、所内における男女共同参画推進に関して、所員からの意見の集約窓口

メーリングリストの運営
２．研究者のワークライフバランスやキャリア形成に関する情報収集
３．子供の帯同を可能とする多目的室の運営の機能を果たしている。

４．自然科学研究機構が行う育児支援制度に関する所内における相談窓口
５．「さくら保育園」に関する所内における相談窓口

男女共同参画推進グループ
アドバイザー
教授
准教授
高田 慎治
坪内 知美
授乳スペース ( 左 ) やシンク
( 下 ) も完備し、子供帯同が可
能な部屋として本格的に稼働を開始する多目的室

95

受付・事務室
受付・事務室は、所外および所内からの問い合わせに対応し、受付窓口として来客応対、郵便物・宅配便の受取・発送を主な業務としている。さらに、人事情報管理の一環として、基生研アーカイブス作成のための資料収集とともに、電話番号簿の作成、備品管理等を行っている。受付・事務室の業務は高田慎治主幹が統括している。

受付の主な業務
1. 受付業務
来客応対、宅配便・郵便物の受取・発送、事務センターとの連絡便の授受2. 人事管理
電話番号簿の作成、休暇簿の保管、各種メーリングリスト管理
3. 備品管理
物品使用簿 ( 現「個別資産台帳」) の保管、各種手続き
4. 情報収集
基生研アーカイブス作成のための資料収集、諸活動に関する
機構外への情報提供他
５. その他
各種事務手続きの書類・印刷物の管理、掲示物の管理、所内で行われる各種セミナーの対応、基生研平面図の作成、鍵の管理、会議室等共通室の管理、ドアの看板作成

受付・事務室 ( 明大寺地区 )

96

事務支援員
都築 志保子片岡 ゆかり
宇野 智子
小谷 慶子

安全衛生管理室
安全衛生管理室は、快適な職場環境の実現と労働条件の改善を通じて所員の安全と健康を確保することを目的として、安全及び衛生に関する企画立案・作業指導・実情調査等の活動を行っている。

安全衛生管理室は、平成 29 年 2 月に発足し、基礎生物学

現在行っている主な活動

研究所で研究に関わる所員全員が快適に研究活動できる環境

1．法令で定められている週１回の安全衛生巡視の企画・を維持することを目的として、研究室や研究施設内の安全及実施

び衛生面を向上するための様々な活動を行っている。

2．有害業務（化学物質の使用）に関する調査

安全衛生巡視の企画・実施では、法令で定められている週

3．小型圧力容器、遠心機、レーザー機器、局所排気装置

１回の安全衛生巡視を行っている。基礎生物学研究所の安全等の自主点検委員も同行し研究室・研究施設内を点検し日々改善を行って

4．安全衛生講習会（雇入れ教育）の実施いる。

5．薬品管理システムの運用管理

有害業務（化学物質の使用）や小型圧力容器、遠心機、レー

6．自然科学研究機構特別相互巡視の実施

ザー機器、局所排気装置等の各機器において法令で定められ

7．自然科学研究機構安全衛生相互巡視の実施ている自主点検を安全委員の協力を得て行っている。

8．安全衛生管理室会議の開催（年 4 回）

安全衛生講習会（雇入れ教育）を年 2 回、新任者を対象に

9．その他、安全及び衛生に関する調査・対応

実施している。
岡崎 3 機関で導入している薬品管理システム CRIS の運用管理を行っている。
自然科学研究機構の各機関（国立天文台、核融合科学研究所、
岡崎 3 機関）を相互に巡視を行う、自然科学研究機構特別安全衛生管理室長
教授
皆川 純

相互巡視及び自然科学研究機構安全衛生相互巡視に加わり自然科学研究機構内での安全衛生に関する情報交換を行っている。
安全衛生管理室会議を年 4 回開催し、安全衛生に関する法
令への対応、基礎生物学研究所内の安全衛生に関わる問題点の改善、巡視項目などを議論し改善に努めている。
その他、安全衛生に関する調査などの対応を行っている。
技術課技術職員
三輪 朋樹
水谷 健
松田 淑美

自然科学研究機構特別相互巡視

諸岡 直樹
澤田 薫
飯沼 秀子

安全衛生講習会

97技術課
技術課は所長に直属した技術者の組織で、専門性の高い技術を通してさまざまな分野で研究所の研究活動を支援      している。すべての技術職員は技術課に所属しているが、日常は研究施設や研究部門へ配属されて研究支援業務      を行っている。また、技術課内でセミナーや研修等の活動を行い、最新の情報や技術の習得、向上に努めている。
技術職員は、研究施設においては、遺伝子やタンパク質解

成果をまとめて発表し、討論することにより、情報交換及び析の各種分析機器の保守管理及び測定、大型スペクトログラ

技術・知識の向上に努めている。

フ及び各種顕微鏡の保守管理、情報ネットワーク・セキュリ

4. 課内研修 : 新しい技術を習得し専門技術の幅を広げるた

ティ及び NGS データ解析や生物データベースの構築、実験

め、技術情報の交換、実験機器の操作や実験方法の実習及び動植物の飼育・栽培や施設の管理及び形質転換生物の作製・

外部講師等による技術研修を行っている。

維持、アイソトープ実験施設の管理等を行い、共同利用研

5. 生物学技術研究会 : 全国の大学や研究機関における生物究を支援している。 研究部門においては、研究者のもとで、学の研究分野に携わる技術職員との技術交流や情報交換を目

実験材料の調製、遺伝子やタンパク質等の解析、形態観察、的に、生物学技術研究会を毎年開催している。日常関わって細胞及び組織の培養、形質転換生物の作製等を行い、幅広いいる幅広い分野での研究支援の成果や問題点を発表し、討論

高度な技術で研究を支援している。技術課では、研究支援業することにより資質の向上を目指している。「生物学技術研

務を円滑に行い、技術の向上や幅広い知識を得るために、課究会報告」としてまとめ、関係機関に配布している。

内外においてさまざまな活動や研修を行っている。

6. 自然科学研究機構技術研究会 : 機構の５研究機関の技術

1. ミーティング : 毎月曜日に技術課長から教授会議、委員

系職員による、自然科学研究機構技術研究会を持ち回りで毎会等の報告を受け、課の運営を議論し、日常業務の連絡や技年開催している。多様な科学技術の交流と連携を通し、機構

術的な情報交換を行っている。

内の技術系職員のネットワークの構築を目的としている。

2. 課内セミナー : ミーティング終了後に、配属先で携わっ

7. 研究所への支援活動： 配属先における研究支援の他、研ている日常業務に関する技術について報告し、相互理解と情究所の共通機器、プレゼンテーション用機器等の保守管理、

報交換を行い、知識の向上に努めている。

及び見学者の対応等の支援業務を行っている。また、各種分

3. 技術報告会 : 配属先での研究支援における幅広い高度な野の有資格者を育成し、化学物質の管理、実験廃液の回収等、専門技術の習得を目的に、１年間の日常業務に関する技術の安全衛生に関する業務を支援している。

生物学技術研究会

98

課内研修http://www.nibb.ac.jp/tech/

研究施設技術班

技術課長 三輪 朋樹

技術班長 森 友子

技術係長 松田 淑美

技術係長 近藤 真紀

技術係長 大澤 園子

技術主任 澤田 薫

技術主任 牧野 由美子

技術主任 山口 勝司

技術主任 西出 浩世

技術職員 飯沼 秀子

技術職員 中村 貴宣

技術職員 野口 裕司

技術職員 斎田 美佐子

技術職員 尾納 隆大

技術職員 杉浦 宏樹

技術職員 西本 裕希

技術班長 水谷 健

技術係長 田中 幸子

技術係長 壁谷 幸子

技術主任 林 晃司

技術主任 竹内 靖

技術主任 内海 秀子

技術主任 岡 早苗

技術職員 野田 千代

技術職員 水口 洋子

研究系技術班

技術係長 諸岡 直樹

技術主任 高木 知世

技術支援員

事務支援員

市川 真理子片岡 ゆかり市川 千秋

都築 志保子

高木 由香利

宇野 智子

岡 直美
柴田 恵美子
小谷 慶子
杉永 友美
山口 千波

99

岡崎共通研究施設
アイソトープ実験センター

http://www.nibb.ac.jp/ricenter/センター長 : 長谷部 光泰 教授（併）センターは、放射性同位元素 ( ラジオアイソトープ ) で標識された非密封の化合物を、主に生物学、生理学および分子科学の研究に使用するための施設である。
センター運営は、センター長 ( 併任 )、准教授 1 名、技術職員 3 名、技術支援員 1 名で行われている。

技術課技術職員
松田 淑美（放射線取扱主任者）
澤田 薫（放射線取扱主任者）
飯沼 秀子（放射線管理責任者）

准教授
児玉 隆治

使用承認核種は次のようになっている。
明大寺地区実験施設
H, 14C, 22Na, 32P, 33P, 35S, 36Cl,

3

K, 45Ca, 125I

42

技術支援員
林 友子

山手地区実験施設
H, 14C, 32P, 33P, 35S, 125I

3

施設利用者のため教育訓練 (2019 年度 RI 取扱使用者講習会 )RI 使用室100

RI 排気設備

RI 排水設備

計算科学研究センター

https://ccportal.ims.ac.jp/

計算科学研究センターは、我が国唯一の分子科学計算のための共同利用基盤センターとしての経験を活かし、分子科学計算に加えて分子科学—生物の境界領域に展開を図る岡崎共通研究施設である。機構内の岡崎 3 研究所はもちろん、国内外の分子科学研究者、バイオサイエンス研究者に対して大学等では処理 が困難な大規模な計算処理環境を提供する共同利用施設としての基盤強化を目指している。

動物資源共同利用研究センター

http://www.nips.ac.jp/animal/

実験動物の飼育と供給、系統の保存と併せて動物実験の指導、条件整備等といった研究環境の一層の充実を図ることを目指している。

計算科学研究センターの大型計算機101

基礎生物学研究所・生理学研究所 共通施設
基礎生物学研究所が担当する施設

廃棄物処理室基礎生物学研究所及び生理学研究所の研究に伴って発生す
る廃液や感染性廃棄物などを適正に分類・回収し、廃棄物処
理業者に委託処理することで、研究所内外の環境保全を行う。

生理学研究所が担当する施設

電子顕微鏡室透過型、走査型電子顕微鏡や共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて生物細胞、組織または、生体分子の微細構造の観察を行う。さらに、コンピュータによる、画像処理、画像計測、
画像出力も行う。

機器研究試作室NC 放電加工機、精密旋盤などの精密工作機械類を設備し、大型実験装置から小型精密機器に至るまで、各種の研究実験用
機器や電子機器の製作、開発や改良、補修などを行う。

機器研究試作室102

103

岡崎共通施設
岡崎情報図書館

http://www.lib.orion.ac.jp

岡崎情報図書館は、岡崎 3 研究所の図書、雑誌等を収集・整理・保存し、機構の職員、共同利用研究者等の利用に供している。
主な機能
・職員証・入講証による 24 時間利用
・情報検索サービス（Web of Science, SCOPUS, SciFinder 等）

情報図書館 内部

情報図書館 外観

岡崎コンファレンスセンター

http://www.orion.ac.jp/occ

学術の国際的及び国内的交流を図り、機構の研究、教育の進展に資するとともに、社会との連携、交流に寄与することを目的とした施設。
大隅ホール 208 名、中会議室 112 名、小会議室 100 名の利用ができる。

岡崎コンファレンスセンター 外観

岡崎共同利用研究者宿泊施設

大隅ホール

http://www.occ.orion.ac.jp/lodge

共同利用研究者等の宿泊に供するため、岡崎 3 機関の共通施設として宿泊施設「三島ロッジ」[ 個室 51、特別個室 (1 人用 )9、特別個室 (2 人用 )4、夫婦室 10、家族室 14] および「明大寺ロッジ」[ 個室 14、家族室 3] があり、共同利用研究者をはじめ外国人研究員等に利用されている。

三島ロッジ

104

さくら保育園
さくら保育園は、研究と子育ての両立を支援するために設立された機構内託児施設である。生後 57 日目からの受け入れが可能で、研究者のスムーズな研究現場への復帰を支援している。
対象年齢：生後 57 日〜満 3 歳に達する年度末まで
定員 : 18 名
利用対象者：岡崎３機関に常時研究等に従事する職員、来訪研究員、大学院生
開園日 : 月曜日〜金曜日
開園時間 : 8:00 〜 19:00（最大延長 20:00）
保育形態 : 常時保育、一時保育
さくら保育園 保育室

105

基礎生物学研究所で学ぶ大学院

総合研究大学院大学 生命科学研究科 基礎生物学専攻

基礎生物学研究所は、我が国の生物学研究の中核の一つとして最先端の施設や設備が整備されているばかりでなく、優れた創造的研究を発信し続けている教授陣を擁しています。将来の生物学におけるリーダーを養成することを目指して、大学院教育を行っています。

106

専攻長からのメッセージ     基礎生物学専攻長 阿形 清和

最近は博士課程へ行く研究者が減ったと嘆く大学人が多い。学位を取った後の就職が難しくなったとか、大学の研究者や教員になったところで任期がついて、とてもやってられない、と言った理由が良く聞かれる。しかし、われわれより上の世代も < オーバードクター問題 >といって、博士学位を取得しても全く大学教員のポストがないことが社会問題化していた。予備校の講師で生計を立てたり、配偶者の経済的支援の元で、研究を続ける人も多かった。私は博士課程の一時期に新聞配達をしていた。そんなにまでして研究者を目指していたのは、研究にわくわく感があり、研究をしたかったからである。
分子生物学の台頭とともに、生物学は現象を個々の遺伝子レベルへと分解できるようになり、自分が決めた ATGC 配列で今まで理解不能だった生命現象を説明できるようになったのだ。そんなわくわく感のある生物学を長い間楽しめたのだから、若い頃に生活に困ったことも鬱になったことも古き良き思い出となった。今は、要素を分解して、この遺伝子が機能しなくなるとこんなことが起こるとわかっても、残念ながら昔のような高揚感はない。
今では、< 構成生物学 > なる学問が謳われ、還元論に対して、逆に部品を組み立てればそうなるのかを検証する時代へと転換している。
さらに、全ゲノム配列決定が容易になった時代に合わせるようにゲノム編集技術が開発され、今までにないわくわく感のある生物学が創出された。こんな生物学が成立するなんて誰が想像しただろうか。そう、
諸君らの世代は、今までとは全く違う次元の生物学を楽しめる時代を生きているのだ。
そんな若者の受け皿となるのが基礎生物学研究所だ。修士で就活するかどうかなんて考えることなく、5 年間ひたすらわくわく感を求めて
新しい生物学に没頭する。そんな場を提供するのが基礎生物学研究所
だ。もちろん、新時代の実験進化学も逆進化学も基礎生物学研究所では可能だ。対象となる生き物のゲノム・シークエンスをし、その生物を飼育してゲノム編集をできるような環境が最も先鋭的に整備されているからだ。若い世代の参画で、基礎生物学研究所が世界のフロント研究所として認知される日は近い。わくわく感求める若者を研究所は待っている。

107

総合研究大学院大学とは
国立大学法人総合研究大学院大学は、基礎学術分野の総合的発展を目指した大学院教育を行うために、学部を持たない大学として 1988 年に設置されました。神奈川県の葉山に本部をもち、18 の学術研究機関に学生を分散配置し大学院教育を行っています。基礎生物学研究所には、生命科学研究科
基礎生物学専攻があり、大学院生を募集しています。
生命科学研究科は基礎生物学専攻の他、同じ岡崎にある生理学研究所の生
理科学専攻、静岡県三島市の国立遺伝学研究所の遺伝学専攻の 3 専攻により構成されています。基礎生物学専攻には、学部卒業生を対象とする ５年一貫制のコースと、修士課程修了者を対象とする博士後期編入があり、いずれも入学時期は 4 月と 10 月の 2 回です。

基礎生物学専攻の教育基本方針
基礎生物学専攻では、生物の特徴である共通性と多様性について、普遍的な仕組みとそれを維持する機構、および多様さを生み出す変化の仕組みについて調べています。より基本的で重要な問題を発掘し、その解決に挑む研究者の養成を行います。

基礎生物学専攻の特色
少数精鋭の大学院教育総合研究大学院大学は、他大学に比べて大学院生に対する教員数が非常に多く、それぞれの学生にあった十分な個別指導が行える体制を整えています。
現在基礎生物学専攻では、総研大生 40 名に対して教員 66 名の体制で教育を行っています。また、一人の学生を複数の教員が指導をする複数教員指導体制をとっており、所属研究室の枠を超えて指導を受けることができます。
また研究所には教員以外にも多くの研究者が在籍しており、共同研究や交流を行うことができます。

質の高い多くのセミナー
基礎生物学研究所では、国内外から講師を招き、数多くのセミナーが日常的に開催されています。また、隣接する生理学研究所や分子科学研究所で行われているセミナーに参加することもできます。セミナーは研究者としての視野を広げる良い機会となっています。

国際感覚を養う多くの機会
基礎生物学研究所では世界各国の研究機関（EMBL 欧州分子生物学研究所
や、シンガポールのテマセク生命科学研究所）と学術交流協定を結び、連携活動を行っています。大学院生にも、連携先の研究機関を訪問するなどの学術交流の機会があります。また、基礎生物学研究所では、研究所主催の国際会議を岡崎の地で数多く開催しています。本専攻は、このような国際的学術交流を通じて、世界を身近に感じられる環境にあります。

108

充実した英語教育
研究遂行に必要となる英語力を身につけるための英語教育プログラムを実施
しています。外国人講師による 2 つのコース（科学英語コミュニケーションコー
スとプレゼンテーションコース）が開講されています。また、日本人教員による論文読解コースなど、ニーズに合わせた内容を取り入れています。

大学共同利用機関としての設備と環境
基礎生物学研究所には、大学共同利用機関として全国の大学や研究所と共同研究を進めるための十分な設備と環境が整備されています。モデル生物研究センターや生物機能解析センターなどには数多くの最新鋭の共通機器があり、専門職員のサポートの元に利用することが出来ます。

経済的サポート
大学院生は、リサーチアシスタントとして研究所の研究活動に参加することにより、すべての学年で年間約 100 万円の給与を得ることができます。

高い研究者養成率
基礎生物学専攻では、高度な研究者養成を目標として教育活動を行っています。過去 5 年間の学位取得者の 8 割以上が、助教や博士研究員などの研究者として活躍しています。

幅広い分野にわたる学習の機会
総合研究大学院大学では、高い専門性とともに幅広い分野の教養を持った人材の育成を目指しています。また、国際交流や専攻間の交流の機会も多く用意されています。

基礎生物学専攻の入試について
基礎生物学専攻が求める学生像
生物が示す現象に興味を持ち、現象を生み出す仕組みや要因を探ることに意欲を持つ学生。

入学者選抜の基本的な考え方
提出書類および基礎生物学専攻の教員による面接によって、学習に対する意
欲と能力を確認します。5 年一貫制の入学者については、加えて、小論文と英語の筆記試験によって、論理的な思考を展開して発表する能力と英語の基本的な読み書きの能力を確認します。
入試日程や出願に関する詳細は、基礎生物学研究所ホームページおよび総研
大生命科学研究科の募集要項をご覧下さい。

大学院説明会
年間４回の大学院説明会を行っています。研究内容の紹介、カリキュラムや入試に関する説明、総研大生の生活の紹介などを行います。岡崎で開催される説明会では、実際に研究室を見学することができます。

109

生命科学リトリート
生命科学研究という共通基盤を持ちながら専門分野が異なる、生命科学研究科の３専攻（基礎生物学専攻、生理科学専攻、遺伝学専攻）および先導科学研究科生命共生体進化学専攻の計４専攻の学生 ･ 教員が学術交流を行うプログラムです。学生が主体となって企画 ･ 運営を行い、合宿形式により密度の高い議論を行います。専攻をまたいだ人的ネットワークを作る機会にもなっています。

生命科学リトリート集合写真

基礎生物学専攻で開講されている科目（抜粋）生命科学研究科共通専門科目
生命科学実験演習 I 〜 V
生命科学論文演習 I 〜 V
生命科学プログレス I 〜 V
生命科学セミナー I 〜 V
分子細胞生物学 II
バイオインフォマティックス概論
バイオインフォマティックス演習
イメージング科学
生命科学のための統計入門など

基礎生物学専攻専門科目
基礎生物学概論 I 〜Ⅱ
細胞生物学
発生生物学
環境生物学
神経生物学
進化多様性ゲノム生物学
生殖発生学
基礎生物学英語口語表現演習 I 〜 V
基礎生物学英語筆記表現演習 I 〜 V
アドバンストコンファレンス I 〜 V

特別カリキュラム
総合研究大学院大学では、専攻の枠を越えたカリキュラムが開講されており、学生はこれらを自由に受講することが出来ます。

統合生命科学教育プログラム、脳科学専攻間融合プログラム

海外派遣の制度総合研究大学院大学には、大学院生の国内外での研究活動の経費を支援する各種制度が整っています。また、基礎生物学専攻の学生には、自然科学研究機構と共同研究協定を結んでいる EMBL（欧州分子生物学研究所）で開催される EMBL PhD シンポジウムに参加する機会があります。

EMBL PhD シンポジウムのポスター発表にて110

基礎生物学専攻入学者の出身大学
5 年一貫制博士課程 :北海道大学 弘前大学 奥羽大学 東京大学 東京農工大学 横浜国立大学 早稲
田大学 慶應義塾大学 立教大学 学習院大学 お茶の水女子大学 東京理科大
学 東京農業大学 山梨大学 横浜薬科大学 法政大学 東海大学 信州大学 岐阜
大学 福井工業大学 静岡大学 愛知教育大学 名古屋大学 名古屋工業大学 名
古屋市立大学 三重大学 京都府立医科大学 京都工芸繊維大学 同志社大学 立命館大学 神戸大学 奈良女子大学 広島大学 島根大学新居浜工業高等専門
学 校 九 州 大 学 Bei Hua Univ. (China), Capital Normal Univ. (China),
China Agricultural Univ. (China), Haerbin Inst. of Technology (China),
Justus Liebig Univ. (Germany), Mulawarman Univ. (Indonesia), Univ.
of Texas at Austin (USA), Univ. of Victoria (Canada), Univ. of pécs
(Hungary), Stellenbosch Univ. (South Africa), Vietnam National
Univ.(Vietnam)[2006 年度 - 2019 年度 入学者 ]博士後期課程 :北海道大学大学院 東北大学大学院 筑波大学大学院 千葉大学大学院 東京大学大学院 東京理科大学大学院 東京農業大学大学院 上智大学大学院 北里大学大学院
麻布大学大学院 横浜国立大学大学院 長岡科学技術大学大学院 信州大学大学院
石川県立大学大学院 名古屋大学大学院 名城大学大学院 三重大学大学院 奈良先端科学技術大学院大学 奈良女子大学大学院 京都府立医科大学大学院 大阪薬科大学大学院 岡山大学大学院 鳥取大学大学院 徳島大学大学院 高知大学大学院
Capital Normal Univ.（China）[2006 年度 - 2019 年度 入学者 ]基礎生物学専攻修了者の進路
博士研究員や助教など（基礎生物学研究所 生理学研究所 北海道大学 東京大学
東京工業大学 慶応義塾大学 立教大学 理化学研究所 東京海洋大学 明治大学
富山大学 浜松医科大学 奈良先端科学技術大学 大阪大学 九州大学 沖縄科学技術大学院大学 西南大学 (China) 湖北医薬学院 (China), Cold Spring Harbor
Laboratory (USA), Hong Kong Univ.of Science and Technology(China), Inst. for Research in Biomedicine Barcelona (Spain), IST
Austria (Austria), Univ. of Cambridge (UK), Univ. of Texas (USA),
Univ. of Tronto(Canada), Univ. of Colorado Denver(USA)、津山高専講
師、高校教員、民間企業研究員 [2006 年度 - 2018 年度 修了者 ]体験入学  " 研究三昧 "意欲ある研究者志望の学生に基礎生物学研究所での最先端研究と大学院生活を知ってもらうため、学部学生（3 年次以上）・大学院生を対象とした体験入学を実施しています。数日間に渡って研究所に滞在し、実験やセミナーへの参加などを通じて、基礎生物学研究所における研究生活がどのようなものであるかを体験することができます。交通費・滞在費の補助制度があります。2018
年度は全国の大学・大学院から 26 名の参加がありました。応募方法などの詳しい情報は基礎生物学研究所ホームページをご覧下さい。

大学生のための夏の実習
夏休みに開催される、大学生（１年〜４年）を対象とした２泊３日の実習コースです。自分の興味にあったコースを選択し、基礎生物学研究所の教員の指導の下に実習を行い、最終日には成果発表を行います。2018 年度には 7 コー
スに分かれて 26 名が参加しました。受講生の募集等の情報は基礎生物学研究所ホームページをご覧下さい。

111

在校生の声

環境光生物学研究部門

岸本 真理子

私は、総研大の博士課程の学生として、基礎生物学研究所でサンゴの白化現象のメカニズム解析をテーマに研究しています。もともと私は、
名古屋大学出身ですが、基生研で行うサンゴの研究に興味があって、修士の時から特別共同利用研究員として基生研で研究をさせてもらっていました。名古屋大学の修士課程を修了した後に、３年次編入で総研大に入学しました。
基礎生物学研究所は、学生よりも圧倒的に研究者の人数が多いため、自身も自立した研究者として活動する感覚があり、アカデミックな楽しさがあります。修士の頃から、研究報告会は英語で、研究テーマは与えられるのではなく、自分で研究を企画するスタイルでした。初めは上手くできず、難しく思っていましたが、周りの研究者の方も優し
く教えてくれ、英語も研究も日々成長している気がして楽しいです。
私が所属する総研大は、学生の海外派遣に力を入れています。総研大の海外派遣プログラム（長期）では、まず自分で研究を企画し、受け入れ先の研究所とも連絡を取り合って滞在の計画書を作ります。そしてその計画をもとに審査があり、通るとその滞在に関わる資金が支援してもらえるという制度です。私は、この制度を利用して、二ヶ月間
オーストラリアに滞在してきました。世界最大のサンゴ礁域であるグ
レートバリアリーフでサンゴのサンプルを採集し、シドニーにある研究所へ輸送して実験しました。夏でサンゴ採集シーズンだったため、様々な国からサンゴ研究者がオーストラリアへ集まっていて、たくさんの出会いがありました。海外の研究者は、より国境の壁を超えて国際的に活動を楽しんでいる印象でした。あるイタリア人の女の子は、オーストラリアで博士課程の学生をしているけれど、サウジアラビアの研究所にも籍があり、そちらで実験をすることもあると言っていました。また、あるイスラエル人の女の子は、博士課程の数ヶ月を使って沖縄の研究所に滞在し、技術習得を目指す予定だと言っていました。
彼女たちの話を聞いて、私もそんな風に一つの国に閉じこもらない、国際的に活躍する研究者になりたいと思いました。海
外に行くと、考え方や働き方の違いなど視野が広がって学ぶことが多いので、ぜひ学生のうちに機会を作ることをお勧めし
ます。

112

修了生の声福島 健児

生物進化研究部門

2014 年度修了

私が総合研究大学院大学基礎生物学専攻の５年一貫博士課程で食虫植物の研究を始めたのは 2010 年春のことです。中学生の頃に芽生えてその後一旦は枯れてしまった
植物への興味が再燃したのは、なんとこの世には動物を狩る植物がいるらしいという驚きがきっかけでした。そのとき生じた推進力で愛知県岡崎市まで辿り着き、基礎生物学研究所の長谷部光泰先生のもとで、当時の驚きを科学的問いに写し直す作業が始まりました。
長谷部研究室は研究材料のるつぼでした。コケ植物ヒメツリガネゴケの再生や発生が研究室の主流テーマではありましたが、それを尻目に複数の学生・ポスドクが思い思いの材料で独自の研究を進めていました。ヒメツリガネゴケの培養プレートがうず高く積まれる実験台の横で、ハナカマキリやクルミホソガが跳ね、あるいはタバコの培養細胞が揺られ、あるいはドクダミやオジギソウなど奇抜な植物が運ばれてくる光景
が研究室の日常でした。外部から訪問された研究者にラボ内を紹介して回ると、「こ福島 健児
コロラド大学 研究員（執筆当時）
現ドイツ ヴェルツブルク大グループリーダー

この研究室はその辺の学科よりも研究が多様だね」などと呆れとも感心ともとれる感想が得られました。試行錯誤の多い研究テーマばかりでしたが、若手の自主性に寛容な雰囲気は誇るべき特色であったと思います。思い返せば、直接に若者を指南することこそ多くはありませんでしたが、成長を決して阻害しないだけの資源と機会を確保する努力があったのだろうと思います。学生であった私は専らその恩顧をこうむるばかりでした。
さて、いざ入学が許されると決まった後、少なからずの準備をしました。食虫植物の進化を考えるにあたって、最初に形の研究が面白そうだと思い至りました。植物の葉は大抵平らなものですが、食虫植物の中には壺型の葉を作るものがいます。平らな葉のどこを変えれば壺形になるか、その仮説と研究計画を練りました。“仮説”などといういかにも科学的な匂いのする大仰なものを作ってやったぞウハハハと、少し自信を持って研究室の門を叩きました。研究室の末席に連なってすぐに察せられたのが、当時在籍されていた先輩方が傑物揃いだったということです。彼らの研究計画は緻密でした。そしてその計画の目的とするところが実に面白い。確かにその通りに事を進めれば目的を達するだろうという説得力を伴っていました。たとえば、当時日本学術振興会特別研究員 PD として在籍されていた大島一正博士（現・京都府立大学）は、
潜葉性昆虫クルミホソガにクルミ食の集団とネジキ食の集団がいることに着目して、集団遺伝学を駆使して食草転換を可能にする遺伝的基盤を研究されていました。それは明らかに私には思いつけない問題設定とアプローチでした。そういった研究に触れてから自分の研究計画を見返すと、とても陳腐なものに思えました。先輩たちのような芸当が自分にもできるだろうかと、最初の数ヶ月は悶々と過ごしたのを記憶しています。
食虫植物ムラサキヘイシソウを材料に、土台は陳腐ながらも当初の計画をツギハギして研究を進めてみると、一旦は仮説に合う結果が得られました。これはすぐさま論文になるぞと意気込んで実験を繰り返してみると、どうにも違った結果になります。
「前
回の結果は何かの間違いだったのでまた一から考え直しです」とラボミーティングで報告すると、セミナー室の奥に陣取った長谷部先生が「君は今２つの結果を持っているだけだから、矛盾していると考えるのは早計だ」と意見をぶつけてきました。ミー
ティングは英語で行われていたので実際にはニュアンスの違う表現だったかもしれま
せんが、とにかく、新しく得られた結果こそが真で古いデータはすべて間違いだと断じる私の態度に疑問を投げかける内容でした。意見を受けた直後は、現場で実際に手を動かしている自分の判断こそ正しいはずだと否定的に考えたものですが、一晩寝かせてみると情緒的な反発が抜けて、一考の余地はあるかもしれないと思いはじめました。その後、確かに２つの結果はどちらも正しく、捕虫葉の形作りの過程で結果１の状態から結果２の状態へと移り変わることが明らかになり、研究は大きく前進するこ113

とになりました。いくらかのデータを伴ったこともあり、その頃には愛着を差し引いてもなお学問的魅力を備える研究になりつつあったと思います。その後、所内の飲み会で始めた議論が発展して、同研究所の藤田浩徳博士らと数理シミュレーションの共同研究が始まり、その結果が仮説検証の決定打となって 2015 年に無事論文を発表することができました。
あるとき、これまたラボミーティングで「君のデータ処理は甚だ間違っている」と先輩諸氏から指摘を受けたのと、当時の私の目線からは魔術めいて見えた統計学へのミーハー心から、研究所の統計勉強会へと通い始めました。勉強会は、教科書を各自予習しながら互いの疑問を解決するという相互扶助の理想を掲げ、その実、会の発起人であり統計学に習熟した佐藤昌直博士（現・北海道大学）にその他大勢が教えを請うという構図でした。私もその他大勢の一員として佐藤博士の親切に寄生するかたち
で、なんとか学習曲線の停滞期を抜けることができました。一旦理解が進み始めるとあとは楽しいもので、教科書の例題をこなしていくうちに「とにかく 3 点ずつ反復実
験をやって検定と名のつく呪文で有意差と呼ばれる印籠が得られればそれでよいのだ
ろう」と、今思えば甚だ統計を軽んじていた態度の私であっても、統計解析用のプロ
グラミング言語 R を使い、データの分布を見ながら統計モデルを選ぶ、といった作法が身についていきました。統計の初歩を学べたことで、思考停止 3 回反復の実験スタ
イルもいくらか改善されたように思います。統計に限らず、基生研では若手を中心にした勉強会がゆるやかにターンオーバーしながら常時複数運営されているようです。
有志の勉強会で得た知識や方法論は取得単位数には影響しませんが、私の基生研生活の中で最も実用的な学びであったように思います。
在学中、ムラサキヘイシソウの研究と並行してもうひとつ研究プロジェクトを進めていました。食虫植物フクロユキノシタを使った研究です。この植物はとても特徴的で、ムラサキヘイシソウと同じように袋型の捕虫葉を作るのですが、それに加えて普通の植物と同じような平らな葉も作ることができるのです。捕虫葉は平らな葉から進化したことが分かっているので、フクロユキノシタの中には祖先と子孫が同居しているよ
うなものです。二種類の葉を一個体の植物の中で比較できれば、食虫植物の進化研究は飛躍的に進むと考えました。
そこでまずは葉の作り分けの制御に取り組みました。フクロユキノシタをとにかく様々な環境で培養して、どちらかの葉だけを作る条件を見つけようという目論見です。
フクロユキノシタは成長が遅いため、植え継ぎ後三ヶ月程度待って作り分けの結果が分かります。必然的に暢気な実験になるので、できるだけたくさんの条件を同時に試したいと考えました。「年単位で人工気象機を 8 台くらい使いたいけれど入学初年度の大学院生に割けるリソースじゃないよな」などと考えながらもダメで元々とモデル
植物研究支援室へお伺いを立ててみると、意外にも「ちょっと型が古いけど」と控え
めな前置きとともに８台の人工気象機を即日貸し出してくれました。このおかげで、
光量・光質・光周期・栄養・植物ホルモンなど思いつく限りの条件検討を実施することができ、温度の違いによって最も顕著に葉の作り分けを制御できることがわかりました。
研究所からのリソース支援はそればかりではありません。あるとき参加した国際学会のツテで総説論文を書かないかという依頼があったので、葉の形の多様化をテーマに執筆することにしました。園芸店を巡って買い漁った奇々怪々な植物の形作りについて、最新の知見でどこまで説明可能かを議論した総説は納得のいく出来になりました。
その過程で大温室の半分を単独使用できていたのも、基礎生物学研究所の懐の深さゆえでしょう。総研大からの支援にも大いに助けられました。総研大には気前のよい海
外学生派遣事業があり、それを利用して米国ハーバード大学の Elena Kramer 教授のもとへ一ヶ月ほど修行に出ました。フクロユキノシタの遺伝子抑制を実現するためです。派遣期間中の成功には至りませんでしたが、そのとき習得した技術を発展させ、帰国からほどなくしてフクロユキノシタの遺伝子抑制法が確立できました。
フクロユキノシタの 2 種類の葉で働いている遺伝子を網羅するためにゲノム解読にも取り組みました。フクロユキノシタの核ゲノムはおよそ 20 億塩基対あります。モ

114

デル植物シロイヌナズナの 15 倍以上ですから、その解読は容易ではありませんでした。しかし、私が基礎生物学研究所に在籍していた 2010 − 2015 年は超並列塩基配列読み取り装置、いわゆる次世代シークエンサーが普及し始めた時期で、私もその大波に乗れたのか攫われたのか議論の余地を残しますが、とにかくその恩恵に与りました。Beijing Genomics Institute や、基礎生物学研究所に設置された当時最新の第三世代シークエンサー（長谷部先生が代表を務めた新学術領域研究「複合適応形質
進化の遺伝子基盤解明」において導入）、そして何よりも多数の共同研究者の力を借りながら、核ゲノムの 76% 程度を読み取り、36,503 個の遺伝子を特定しました。
遺伝子の解析中にも協力者は増えていき、ベルギー、カナダ、中国、デンマーク、日本、
スペイン、米国からの研究者が参加する大きな共同研究へと発展しました。2017 年に発表した論文には 33 名が名を連ね、葉の作り分け実験を起点にして、獲物の誘引・捕獲・消化・吸収に関与する可能性が高い遺伝子を一挙に報告しました。
基生研で研究を始めた当初は、自分は学位をとった後もしばらく食虫植物の研究を続けていくものだと思っていました。しかし、今は米国コロラド大学に研究員として異動し、収斂進化を研究対象に、リソースが豊富だからという理由で動物のゲノム情報の解析に取り組んでいます。食い詰めてやむにやまれずの分野転向であったなら当時の自分に言っても得心してくれるかもしれませんが、実際には自ら進んで食虫植物を放り出しました。それもフクロユキノシタの研究はこれからが本番、軌道に乗ってどんどん成果を出すぞという時期にです。断じて飽きたわけではありません。ゲノム
プロジェクトの道すがらに見つけた遺伝子レベルでの収斂進化に抗いがたい魅力を見て、その専門家である David Pollock 教授のもとでその研究に専念することを決めました。
収斂進化とは別々の生物が同じような形質を獲得する現象を指します。食虫植物はい
くつかの分類群から別々に出現していて互いに良く似るので、形や機能に関する収斂
進化の典型例と見做されてきました。それら独立起源の食虫植物たちが同じタンパク質に同じアミノ酸置換を蓄積して消化酵素として利用している、つまり遺伝子レベル
でも収斂進化が起こっていることがゲノムプロジェクトの副産物として分かったのです。他人のそら似のはずの生物同士がよく似た遺伝子を使っていたことに、形容し難い衝撃を受けました。
よく知られた進化学への批判に、「再現可能性は科学の根幹であり、進化は再現不可能であるから科学ではない」というものがあります。細菌の人工進化など実験室で再現可能な進化過程もありますが、たとえば食虫植物などは現状とても作り出せませんから、このような批判を受けたときはぐぬぬと引き下がるほかないかもしれません。
しかしどうでしょう。自分で再現せずとも、自然界で既に繰り返し実験が済んでいる
例がたくさんあるのです。それが収斂進化です。食虫植物に限らず、鳥類とコウモリの飛翔能力、クジラ・カバ・カモノハシなどの潜水能力、その他生物進化の様々な場
面に収斂進化は生じています。そのような複数回進化でどのような遺伝的変化が繰り返され、あるいは繰り返されないか、それを突き詰めていけば、一見して無限にも見える生物の多様化にどのような法則が存在するのか、その答えに手が届くかもしれま
せん。
このような経緯から、私は食虫植物を志して基生研へ辿り着き、そこで収斂進化に逢着して基生研をあとにしました。筆を進めるうちに気を大きくして厳密性を損なう表現があったかもしれません。科学的な解説手順にそぐわない経験を描写するため、筆が滑ったと多めに見ていただければ幸いです。現在・未来の学生諸氏におかれましても、基礎生物学研究所が描写困難なほどの体験と衝動を生み出す場となることを願っております。
（2017 年 7 月記）

115

大学院生が第一著者の発表論文例（2015 - ）Tanga, N., Kuboyama, K., Kishimoto, A., Kiyonari, H., Shiraishi, A.,
Suzuki, R., Watanabe, T., Fujikawa, A., and Noda, M. (2019). The
PTN-PTPRZ signal activates the AFAP1L2-dependent PI3K-AKT
pathway for oligodendrocyte differentiation: Targeted inactivationof PTPRZ activity in mice. Glia 67, 967-984.
Tanga, N., Kuboyama, K., Kishimoto, A., Kihara, M., Kiyonari, H.,
Watanabe, T., Fujikawa, A., and Noda, M. (2019). Behavioral andneurological analyses of adult mice carrying null and distinct lossof-receptor function mutations in protein tyrosine phosphatase
receptor type Z (PTPRZ). PLoS One 14, e0217880.
Shinozuka, T., Takada, R., Yoshida, S., Yonemura, S., and Takada,S. (2019). Wnt produced by stretched roof-plate cells is required
for the promotion of cell proliferation around the central canal of
the spinal cord. Development 146.
Liu, M., Soyano, T., Yano, K., Hayashi, M., and Kawaguchi, M.
(2019). ERN1 and CYCLOPS coordinately activate NIN signaling
to promote infection thread formation in Lotus japonicus. J Plant
Res 132, 641-653.
Kamemizu, C., and Fujimori, T. (2019). Distinct dormancy
progression depending on embryonic regions during mouseembryonic diapausedagger. Biol Reprod 100, 1204-1214.
Tominaga, H., Satoh, N., Ueno, N., and Takahashi, H. (2018).
Enhancer activities of amphioxus Brachyury genes in embryos of
the ascidian, Ciona intestinalis. Genesis 56, e23240.
Kosuge, K., Tokutsu, R., Kim, E., Akimoto, S., Yokono, M., Ueno,
Y., and Minagawa, J. (2018). LHCSR1-dependent fluorescencequenching is mediated by excitation energy transfer from LHCII tophotosystem I in Chlamydomonas reinhardtii. Proc Natl Acad Sci
U S A 115, 3722-3727.
Hayashi, K., Yamamoto, T.S., and Ueno, N. (2018). Intracellular
calcium signal at the leading edge regulates mesodermal sheet
migration during Xenopus gastrulation. Sci Rep 8, 2433.
Nishida, H., Tanaka, S., Handa, Y., Ito, M., Sakamoto, Y.,
Matsunaga, S., Betsuyaku, S., Miura, K., Soyano, T., Kawaguchi,M., and Suzaki, T. (2018). A NIN-LIKE PROTEIN mediates nitrateinduced control of root nodule symbiosis in Lotus japonicus. Nat
Commun 9, 499.
Koshimizu, S., Kofuji, R., Sasaki-Sekimoto, Y., Kikkawa, M.,
Shimojima, M., Ohta, H., Shigenobu, S., Kabeya, Y., Hiwatashi,Y., Tamada, Y., Murata, T., and Hasebe, M. (2018). Physcomitrella
MADS-box genes regulate water supply and sperm movement for
fertilization. Nat Plants 4, 36-45.
Sugimori, S., Kumata, Y., and Kobayashi, S. (2018). Maternal
Nanos-Dependent RNA Stabilization in the Primordial Germ Cells
of Drosophila Embryos. Dev Growth Differ 60, 63-75.
Matsuda, T., Hiyama, T.Y., Niimura, F., Matsusaka, T., Fukamizu,A., Kobayashi, K., Kobayashi, K., ans Noda, M. (2017). Distinct
neural mechanisms for the control of thirst and salt appetite in the
subfornical organ. Nat. Neurosci. 20, 230-241.
Tokue, M., Ikami, K., Mizuno, S., Takagi, C., Miyagi, A., Takada, R.,
Noda, C., Kitadate, Y., Hara, K., Mizuguchi, H., Sato, T., Taketo, M.
M., Sugiyama, F., Ogawa, T., Kobayashi, S., Ueno, N., Takahashi,S., Takada, S., and Yoshida, S. (2017). SHISA6 confers resistanceto differentiation-promoting Wnt/β-catenin signaling in mouse
spermatogenic stem cells. Stem Cell Rep. 8, 561-575.

116*Hayashi, M., *Shinozuka, Y., Shigenobu, S., Sato, M., Sugimoto,M., Ito, S., Abe, K., and Kobayashi, S. (2017). Conserved role of
Ovo in germline development in mouse and Drosophila. Sci. Rep.
6, 40056 (* contribute equally)
Li, C., Sako, Y., Imai, A., Nishiyama, T., Thompson, K., Kubo, M.,
Hiwatashi, Y., Kabeya, Y., Karlson, D., Wu, S.-H., Ishikawa, M.,
Murata, M., Benfey, P.N., Sato, Y., Tamada, Y., and Hasebe, M.
(2017). A Lin28 homolog reprograms differentiated cells to stem
cells in the moss Physcomitrella patens. Nat. Commun. 8, 14242.
Ohashi, R., Takao, K., Miyakawa, T. and Shiina, N. (2016).
Comprehensive behavioral analysis of RNG105 (Caprin1)
heterozygous mice: Reduced social interaction and attenuatedresponse to novelty. Sci. Rep. 6, 20775.
Yatsu, R., Miyagawa, S., Kohno, S., Parrott, B.B., Yamaguchi, K.,
Ogino, Y., Miyakawa, H., Lowers, R.H., Shigenobu, S., Guillette,
L.J., Jr., and Iguchi, T. (2016). RNA-seq analysis of the gonadaltranscriptome during Alligator mississippiensis temperaturedependent sex determination and differentiation. BMC Genomics
17, 77.
Tsuzuki, S., Handa, Y., Takeda, N., and Kawaguchi, M. (2016).
Strigolactone-induced putative secreted protein 1 is required forthe establishment of symbiosis by the arbuscular mycorrhizal
fungus Rhizophagus irregularis. Mol. Plant Microbe Interact. 29,
277-286.
Sumiya, E., Ogino, Y., Toyota, K., Miyakawa, H., Miyagawa, S.,
and Iguchi, T. (2016). Neverland regulates embryonic moltings
through the regulation of ecdysteroid synthesis in the waterflea Daphnia magna, and may thus act as a target for chemical
disruption of molting. J. Appl. Toxicol. 36, 1476-1485.
Yatsu, R., Miyagawa, S., Kohno, S., Saito, S., Lowers, R.H.,
Ogino, Y., Fukuta, N., Katsu, Y., Ohta, Y., Tominaga, M., Guillette,
L.J., Jr., and Iguchi, T. (2015). TRPV4 associates environmental
temperature and sex determination in the American alligator. Sci.
Rep. 5, 18581.
Miyagi, A., Negishi, T., Yamamoto, T.S., and Ueno, N. (2015). G
protein-coupled receptors Flop1 and Flop2 inhibit Wnt/β-cateninsignaling and are essential for head formation in Xenopus. Dev.
Biol. 407, 131-144.
Ikami, K., Tokue, M., Sugimoto, R., Noda, C., Kobayashi, S., Hara,
K., and Yoshida, S. (2015). Hierarchical differentiation competencein response to retinoic acid ensures stem cell maintenance during
mouse spermatogenesis. Development 142, 1582-1592.
Fukushima, K., Fujita, H., Yamaguchi, T., Kawaguchi, M.,
Tsukaya, H., and Hasebe, M. (2015). Oriented cell division shapes
carnivorous pitcher leaves of Sarracenia purpurea. Nat. Commun.
6, 6450.
Toyota, K., Miyakawa, H., Hiruta, C., Furuta, K., Ogino, Y.,
Shinoda, T., Tatarazako, N., Miyagawa, S., Shaw, J.R., andIguchi, T. (2015). Methyl farnesoate synthesis is necessary for theenvironmental sex determination in the water flea Daphnia pulex. J.
Insect Physiol. 80, 22-30.
Toyota, K., Miyakawa, H., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Ogino, Y.,
Tatarazako, N., Miyagawa, S., and Iguchi,
T. (2015). NMDA receptor activation upstream of methyl farnesoate
signaling for short day-induced male offspring production in thewater flea, Daphnia pulex. BMC Genomics 16, 186.

大学院教育協力
基礎生物学研究所では、全国の大学の要請に応じて、それらの大学に所属する大学院生を「特別共同利用研究員」として受け入れ、併せて研究指導を行い、大学院教育の協力を行っています。

受け入れ対象費用

大学院に在学中の者 ( 基礎生物学及び関連分野の専攻者 )基礎生物学研究所に対し費用を納付する必要はありません。

とします。所属大学院は、国立大学法人、公立大、私立大を( 授業料などは所属大学に収めることになります。)

問いません。ただし、修士課程 ( 博士課程 ( 前期 )) の学生については、当該大学院における授業・単位取得等に支障のない者に限ります。応募にあたっては所属する大学院の指導教員の推薦書、研究科長からの委託書が必要です。

RA 制度による大学院生の支援
基礎生物学研究所では、所内で研究活動を行う大学院生をRA( リサーチアシスタント ) 制度によって経済的に支援しています。特別共同利用研究員に対してもこの制度を適用し、年齢、国籍を問わずに援助しています。

2018 年度 特別共同利用研究員
氏名

所属

研究題目

法月 拓也

東京大学大学院
理学系研究科生物科学専攻

ゼニゴケの精子変態過程におけるオルガネラリモデリングの解析

宇田 耀一

京都大学大学院
医学研究科医科学専攻

赤色光 / 近赤外光による細胞内シグナル伝達系の操作法の開発

眞流 玄武

京都大学大学院
生命科学研究科高次生命科学専攻

哺乳類培養細胞の増殖に関わるシグナル伝達動態の定量解析

友井 拓実

北海道大学大学院
生命科学院生命科学専攻

アブシジン酸による原形質連絡の制御とそれに伴う代謝物の変化に関する研究

中山 友哉

名古屋大学大学院
生命農学研究科応用分子生命科学専攻

メダカの秋季感知機構の解明

丸山 迪代

名古屋大学大学院
生命農学研究科応用分子生命科学専攻

メダカの地理的変異を利用した温度感知機構に関する研究佐藤 俊之

名古屋大学大学院
医学系研究科総合医学専攻

精細管周期および周期波の動態解析、並びにその制御機構の解明

島崎 宇史

名古屋大学大学院
理学研究科生命理学専攻

後脳に繰り返される網様体ニューロンが構成する逃避運動回路

植村 悠人

名古屋大学大学院
理学研究科生命理学専攻

ゼブラフィッシュの胸鰭のリズム運動を制御する神経回路の解析

坂﨑 匠哉

名古屋大学大学院
理学研究科生命理学専攻

ヒメツリガネゴケの幹細胞新生時におけるオーキシン動態の解明

Gu, NanCell Biology, College of Life Science andTechnology, Huazhong Agricultural University

The function of TOP1 on reprograming through DNA damage andrepair pathway in the moss Physcomitrella patens

Yu, Changxiu

Cell Biology, College of Life Science andTechnology, Huazhong Agricultural University

The mechanism of PpTOP1 regulating sperm cell formation in themoss Physcomitrella patens

勝田 紘基名古屋大学大学院
医学系研究科総合医学専攻

リンパ液循環を支えるメカノセンシング機構の解明

Wang, MinChen

Taiwan International Graduate Program on Biodiversity,
National Taiwan Normal University

Homeostasis strategy of fish-insurance for future extreme
temperature117

共同利用研究
基礎生物学研究所は大学共同利用機関として、大学・研究機関などに所属する所外の研究者に対し、所内の研究者との共同研究、および所内の施設を利用して行われる研究課題を公募しています。

重点共同利用研究
基礎生物学分野において、独創的で世界を先導する研究を創成し、発展させるため、所外の研究者と基礎生物学研究所の教員が共同して行う複数のグループからなる研究。1 年以上 3
年を超えない期間で実施。1 件あたり年間上限 300 万円の研究費を助成します。

傷と光回復」の 4 つの研究テーマが設定されています。大型
スペクトログラフ共同利用実験の実施に必要な基礎生物学研究所までの交通費及び日当・宿泊料を本研究所の予算の範囲内において配分します。

生物遺伝資源新規保存技術開発共同利用研究
研究に利用される様々な生物遺伝資源を安定に長期保存するモデル生物・技術開発共同利用研究
生物学研究に有用な新しいモデル生物の確立および解析技術開発に向けて、所外と基礎生物学研究所の教員が共同して行う研究。1 年以上 5 年を超えない期間で実施。1 件あたり年間

でのバックアップ保管に資することを目指して行う研究。所外
あるいは所内の研究者が、IBBP センターあるいは IBBP 大学
サテライト拠点の教員と共同して、生物遺伝資源の新規長期保上限 100 万円の研究費を助成します。

存方法の樹立を目指すもので、以下の研究が含まれます。
「長

個別共同利用研究を含む新規保存技術の開発」「低温保存技術の改良に資する基所外の研究者が、基礎生物学研究所の教員と協力して行う個別プロジェクト研究。共同利用研究の実施に必要な基礎生物学
研究所までの交通費及び日当・宿泊料を本研究所の予算の範囲内において配分します。

統合ゲノミクス共同利用研究
基礎生物学研究所が運用している次世代 DNA シーケンサーを使用したハイスループット遺伝子解析、および、大規模計算機システム（生物情報解析システム）を活用したゲノム関連デー
タ解析を中心に、
他研究機関の研究者あるいは所内の研究者が、
生物機能解析センターと共同して行う研究。共同利用研究の実施に必要な基礎生物学研究所までの交通費及び日当・宿泊料を期保存技術が確立していない生物遺伝資源の凍結、低温、常温
礎的な低温生物学的研究」。1 件あたり年間上限 100 万円の研究費を助成します。

研究会
基礎生物学分野において重要な課題を対象とした比較的少人数の研究討論集会です。研究会における発表者の基礎生物学研究所までの交通費及び日当・宿泊料を本研究所の予算の範囲内において配分します。

トレーニングコース
基礎生物学に関連する研究技術の普及を目的としたトレーニ
ングコースの開催です。トレーニングコース開催における講師

本研究所の予算の範囲内において配分します。

及び補助者の基礎生物学研究所までの交通費及び日当・宿泊料、統合イメージング共同利用研究において配分します。

基礎生物学研究所が運用している特色ある先端光学機器を用いた実験・研究を行うとともに、生物画像処理・解析に関するニーズや課題を解決することを目的とします。他研究機関の研究者あるいは所内の研究者が、基礎生物学研究所の教員と共同して行う研究です。最先端の光学機器と最先端の解析技術による共同研究を幅広くサポートします。共同利用研究の実施に必要な基礎生物学研究所までの交通費及び日当・宿泊料を本研究所の予算の範囲内において配分します。

大型スペクトログラフ共同利用実験
大型スペクトログラフを使用して、本研究所が設定した実験
課題について行われる実験・研究。生物の多様な機能を制御する各種の光受容系の機構の解明を行うため、共同利用実験の課題として「光情報による細胞機能の制御」「光エネルギー変換」「生物における空間認識・明暗認識」「紫外線による生体機能損118

技術を確立・改良し、将来的にはそれら資源の IBBP センター

また実施に必要な試薬等の消耗品費を本研究所の予算の範囲内

共同利用研究の申請に関する詳しい情報は、基礎生物学研究所
ホームページをご覧ください。http://www.nibb.ac.jp/

2018 年度

重点共同利用研究

視覚・色覚による個体識別と求愛行動の分子メカニズム解明を目指して2018 年度

研究代表者名・所属
深町 昌司

モデル生物・技術開発共同利用研究

日本女子大学 理学部
研究代表者名・所属

ホタルの全ゲノム解析による発光形質の分子機能・発生・生態・進化の理解と、国際的なホタルゲノムコミュニティーの形成

大場 裕一

中部大学 応用生物学部

有尾両生類の新規モデル確立に向けた、イベリアトゲイモリの研究基盤の開発

林 利憲

鳥取大学 医学部

植物脂質制御因子の機能解析

島田 貴士

千葉大学大学院 園芸学研究科

植物 RAB5 のエフェクターを介した機能実行機構の研究伊藤 瑛海国際基督教大学 教養学部

植物特異的ステロールが担う未知機能の解明

太田 大策

大阪府立大学大学院 生命環境科学研究科

水生動物を用いた発生中の細胞ダイナミクスの解析

根岸 剛文

東北大学大学院 生命科学研究科 附属浅虫海洋生
物学教育研究センター

セイタカイソギンチャク精子凍結保存をもとにした人工授精法と遺伝子導入法
の確立

山口 剛史

国際医療福祉大学 基礎医学研究センター

光遺伝学とゲノム編集を用いたゼブラフィッシュ心臓の制御と機能解析

中條 浩一

自治医科大学 医学部

脊髄性運動における感覚－運動神経回路の形成と発達

荒田 晶子

兵庫医科大学 生理学・生体機能部門

窒素栄養に応答した根粒共生の制御機構の解明

寿崎 拓哉

筑波大学 生命環境系

ツツジ科スノキ属ナガボナツハゼの絶滅回避に向けた菌根菌共生メカニズムの
解明

富永 晃好

静岡大学 農学部

マメ科植物根粒共生系の脂質代謝に関する研究今井 博之

甲南大学 理工学部

共生窒素固定の強化に関与するマメ科宿主植物遺伝子の解析

鈴木 章弘

佐賀大学 農学部

植物ヘモグロビンの一酸化窒素調節機能と根粒の老化に関する研究内海 俊樹

鹿児島大学大学院 理工学研究科

武器甲虫オオツノコクヌストモドキのゲノム編集・ゲノム解析技術の解析岡田 泰和

東京大学大学院 総合文化研究科

メダカを用いた長鎖ノンコーディング RNA の生理機能解析横井 佐織

北海道大学大学院 薬学研究院

メダカ属に見出された新規孵化酵素様遺伝子の機能解析

川口 眞理

上智大学 理工学部

体色変異メダカを用いた NF1(Neurofibromin type1) 発症シグナル経路の解明

大槻 雄士

慶應義塾大学 先端医科学研究所

メダカにおける血球の分化と機能および造血制御に関する解析加藤 尚志

早稲田大学 教育・総合科学学術院

メダカにおける浸透圧調節に必須な遺伝子の探索

日下部 誠

静岡大学 理学部

Generation of osmotic stress transcription factor 1b knockout
medaka for fish osmoregulation studies

謝 家暉

九州大学大学院 農学研究院

2018 年度

個別共同利用研究

メダカ属内における心臓再生能の比較評価

研究代表者名・所属

STAINIER,Didier Max Planck Institute

細胞内共生に関わる単細胞藻類の微小環境応答特性の解析

丸山 真一朗東北大学大学院 生命科学研究科

マウスノード繊毛のカルシウム動態の観察

濱田 博司

理化学研究所 多細胞システム形成研究センター

発生期のホルモン環境に依存する生殖器の発達

宮川 信一

東京理科大学 基礎工学部

アンドロゲン受容体の魚類二次性徴発現および繁殖行動に果たす役割の解明

荻野 由紀子

九州大学大学院 農学研究院附属国際農業教育・研究推進センタータンパク質架橋化酵素および関連する遺伝子産物の生理的意義の解明

人見 清隆

名古屋大学大学院 創薬科学研究科

モデル小型魚類利用によるシアル酸代謝とその機能解明研究北島 健

名古屋大学 生物機能開発利用研究センター

歯周病のメダカ感染モデル作製についての検討

神谷 重樹

大阪府立大学大学院 総合リハビリテーション学
研究科

Ⅱ型糖尿病モデルメダカのためのモノクローナル抗体の作製

松山 誠

重井医学研究所 分子遺伝部門

リュウキュウカジカガエルの高温耐性獲得に関わる HSF1 の分子進化及び機能
解析

井川 武

広島大学 両生類研究センター

シロアリにおける社会免疫機構の解明

林 良信

慶應義塾大学 法学部

社会性アブラムシの兵隊カーストに関する生態進化発生学的研究服部 充

長崎大学大学院 水産・環境科学総合研究科

キノコ栽培を行うシロアリの栽培共生システムを司る分子機構の解明

北條 優

琉球大学 研究推進機構

半索動物ギボシムシの遺伝情報と形態情報の整備及びそのゲノム編集系の確立

川島 武士

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

出芽酵母前胞子膜形成における PP1（Gip １-Glc ７）のターゲットの探索

舘川 宏之

東京大学大学院 農学生命科学研究科

内在性トランスポゾン DART の転移を利用したイネ生殖関連遺伝子の同定

野々村 賢一

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

DNA トランスポゾンによる優性わい化変異体 Bdt2 の解析と挿入領域の網羅的解析法の開発前川 雅彦

岡山大学 資源植物科学研究所

植物の代謝調節と効率的な物質生産機構の解明

中山 亨

東北大学 大学院工学研究科

CRISPR/dCas9 を用いたエピゲノム編集による育種法の開発

池田 陽子

岡山大学 資源植物科学研究所

超短命メダカ Nothobranchius furzeri の遺伝子組換え技術の確立

石谷 太

群馬大学 生体調整研究所

光操作による細胞死誘導システムの開発と遺伝子組換えメダカの創出

酒巻 和弘

京都大学大学院 生命科学研究科

アーバスキュラー菌根菌の共生や分化を制御するシグナル分子の解析

秋山 康紀

大阪府立大学 生命環境科学研究科

The Evolution of Lateral Line Patterns Tinkering with development

LAZARO,Centanin

Heidelberg University Centre for
Organismal Studies

トゲウオにおける季節性繁殖の多様性を生む原因変異とその機能の解析

石川 麻乃

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

小型魚類を用いた化学療法における味覚受容体変動の可視化および作用機序の解明

堤 理恵

徳島大学大学院 医歯薬学研究部

119Mechanism of DNA damage inducing stem cell formation in the moss
Huazhong Agricultural University College
CHUNLI,Chen
Physcomitrella patensof Life Science and Technology
精子幹細胞分化における M112 分子の機能解析

大保 和之

ヒト疾患モデルメダカの作成

井ノ上 逸朗横浜市立大学 医学部
情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

開花関連遺伝子 LjE1 がミヤコグサ（マメ科）の開花所要日数に及ぼす影響の評価

瀬戸口 浩彰京都大学大学院 地球環境学堂

染色体分配に関わる CENP-C の変異マウスの作成

深川 竜郎

大阪大学大学院 生命機能研究科

繊毛形成過程における PIH1D3 の機能とそれに起因する繊毛病の病態の解明

加藤 洋一

名古屋市立大学大学院 医学研究科

受容体を介した食品成分の機能性の発現に関する研究

藍原 祥子

神戸大学大学院 農学研究科

ウニの生殖巣の成長、成熟因子の探索～ウニにおけるインシュリン属ペプチド３種とそれらの受容体候補の作用の検証を中心として～浦 和寛

北海道大学大学院 水産科学研究院

タウタンパク質過剰発現メダカの行動解析

上野 智弘

京都大学大学院 医学研究科

植物二次代謝の多様性を支えるメチルトランスフェラーゼの分子進化加藤 美砂子

お茶の水女子大学 基幹研究院

上皮細胞のシグナル伝播と集団運動を結ぶ非平衡力学の理論モデル構築と実験検証

前多 裕介

九州大学大学院 理学府

チャハマキにおけるオス殺しウイルスの感染動態と致死要因の解明

井上 真紀

東京農工大学 農学府

Functional investigation of Apolipoprotein D (ApoD) gene family
Southwest University College of Life
WANG,Deshou
specific to fishes
Sciences2018 年度 統合ゲノミクス共同利用研究
ｐ 53 誘導性プロテインホスファターゼ PPM1D およびそのファミリーの機能解明

北海道大学大学院 理学研究院

ミズタマショウジョウバエ模様形成因子の探索

越川 滋行

北海道大学大学院 地球環境科学研究院

キューバアノールトカゲのゲノム配列比較による進化可能性

河田 雅圭

東北大学大学院 生命科学研究科

クラゲ類を用いた環境変化に応答して形態リモデリングを制御する機構の解明

中嶋 悠一朗東北大学 学際科学フロンティア研究所

半翅目昆虫と共生細菌の相互作用に関する網羅的遺伝子発現解析

深津 武馬

産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門

カメムシ類の共生器官で特異的に発現する免疫関連遺伝子の網羅的解明

菊池 義智

産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門「戦い」および「漢方薬」の RNA ゲノミックス

岡田 典弘

国際科学振興財団 シーラカンス研究所

スギの全ゲノム配列の解読

上野 真義

森林研究・整備機構 森林総合研究所

極限環境生物の特異的生命現象を解明するためのバイオインフォマティクス解析

黄川田 隆洋農業・食品産業技術総合研究機構 生物機能利用
研究部門

チャの遺伝的多様性を育種に活用するための大規模 DNA マーカー開発

荻野 暁子

農業・食品産業技術総合研究機構 果樹茶業研究部門

薬用植物トコンの不定芽形成過程に発現する遺伝子の RNA － seq を用いた網羅的解析

梅原 三貴久東洋大学 生命科学部

新規植物脂質制御因子の探索と機能解析

島田 貴士

千葉大学大学院 園芸学研究科

アキノキリンソウ群（キク科）の生態ゲノム学的研究伊藤 元己

東京大学大学院 総合文化研究科

Xenopus 属の異質倍数化機構の解析と X.laevis ゲノム情報の活用

平良 眞規

中央大学 理工学部

トゲオオハリアリのゲノム解読およびエピゲノム解析

岡田 泰和

東京大学大学院 総合文化研究科

タツノオトシゴの育児嚢の形成に関わる分化因子の探査

川口 眞理

上智大学 理工学部

アリ類の新奇カーストの分化決定を司る遺伝的基盤の解明

宮崎 智史

玉川大学 農学部

ショウジョウバエ種群における精子形成機構と脳神経系の発生機構の遺伝的多
様性の解析

粟崎 健

杏林大学 医学部

In vitro 精子形成を改善するための因子の同定

小川 毅彦

横浜市立大学大学院 生命医科学研究科

根、及び根圏における植物ｰ微生物相互作用の分子機構の解明

白須 賢

理化学研究所 環境資源科学研究センター

道管液のベプチドミクス・プロテオミクスを用いた地下部－地上部間の相互作
用の探索

岡本 暁

新潟大学 農学部

高度な社会システムの構築機構を探るモデル昆虫「シロアリ」の進化をもたらした分子基盤の解明

前川 清人

富山大学大学院 理工学研究部

脳の進化が種分化を促した？：交配前隔離を制御する脳内因子の固定川口 将史

富山大学大学院 医学薬学研究部

ミドリゾウリムシ独立栄養培養系を用いた光合成を基盤とする任意細胞内共生維持機構の解析

宮城島 進也

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

ゼブラフィッシュ精原細胞で発現する rRNA の解析

酒井 則良

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

メダカ生殖細胞性決定に関する遺伝子の網羅的解析田中 実

名古屋大学大学院 理学研究科

RAD シーケンスを用いたウズラ遺伝連鎖地図の作製と突然変異遺伝子の同定

松田 洋一

名古屋大学大学院 生命農学研究科 附属鳥類バ
イオサイエンス研究センター

オルガネラの新規獲得と膜交通経路開拓機構の解明

上田 貴志

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

発生期および成体期におけるマウス生殖細胞の細胞系譜および遺伝子発現の解析吉田 松生

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

生物進化の分子機構の解明

長谷部 光泰自然科学研究機構 基礎生物学研究所

植物 - 微生物共生における宿主シグナリング経路と共生関係確立のための遺伝学的要因の解析

川口 正代司自然科学研究機構 基礎生物学研究所

昆虫新奇形質の形成メカニズムの解明

新美 輝幸

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

G 蛋白質共役型受容体の自発活性化能の生理的・病態生理的意義の解明

西田 基宏

自然科学研究機構 生理学研究所

ショートリードシークエンサーによる解析が困難な藻類のゲノム解析広瀬 侑

豊橋技術科学大学 環境生命工学系

高塚 大知

奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス
研究科

DNA 倍加誘導に関わるエピゲノム制御機構の解明

120

研究代表者名・所属
坂口 和靖

茎寄生植物アメリカネナシカズラと宿主植物間での small RNA 移行の解析青木 考

大阪府立大学大学院 生命環境科学研究科

オミクス解析を用いたシジミチョウ－アリ共生系の分子基盤研究北條 賢

関西学院大学 理工学部

発生時・分化後に腸神経サブタイプを特異化する遺伝子コードのトランスクリ
プトームによる解明

二階堂 昌孝兵庫県立大学大学院 生命理学研究科

爬虫類における温度依存型性決定のメカニズム解析

宮川 信一

東京理科大学 基礎工学部

ラン科植物シランを用いた寄生的菌根共生システムの解明

上中 弘典

鳥取大学 農学部

哺乳類におけるライディッヒ細胞の分化転換機構の解明

嶋 雄一

川崎医科大学 医学部

送粉適応した花形質の進化：夜咲きの遺伝子基盤と進化過程の解明

矢原 徹一

九州大学大学院 理学研究院

棘皮動物ウミユリ綱・クモヒトデ綱動物の NGS 解析

吉国 通庸

九州大学大学院 農学研究院

異なる染色体レース間に見られる遺伝構造：サッポロフキバッタを用いた解析

立田 晴記

琉球大学 農学部

脳の左右を決める遺伝子の同定

重本 隆一

IST Austria

The transcriptomic analyses of specific cell-types that contribute
Mackay Medical College
TSAI,Huai-jen
the neuronal regeneration of zebrafish after spinal cord injury
Biomedical Sciences

Institute of

HITS-CLIP 解析による単細胞生物クラミドモナスの microRNA 機能解明山崎 朋人

高知大学 教育研究部

ゼノパスの四肢再生と皮膚再生で発現する遺伝子の網羅的解析横山 仁

弘前大学 農学生命科学部

MBGD データベースを利用した微生物ゲノムからの進化的知識発見

千葉 啓和

情報・システム研究機構 ライフサイエンス統合
データベースセンター

実用珪藻キートセラスの比較ゲノム解析とゲノムデータベースの利用

伊福 健太郎京都大学大学院 生命科学研究科

Rhizobium radiobacter(syn.Agrobacterium tumefaciens) の ゲ ノ ム 分 化
ならびに根頭癌腫病原性との相関に関する解析鈴木 克周

広島大学大学院 理学研究科

休眠中卵母細胞の健常性維持に必須な酵素 Prmt5 の機能解析

鈴木 仁美

東京医科歯科大学 統合研究機構

上皮恒常性維持過程における平面内細胞極性の維持機構の解明

藤森 俊彦

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

介在ニューロンサブタイプ同定により解き明かす、脊髄運動系神経回路の動作機構

東島 眞一

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

超長鎖 DNA を用いた新規ゲノム配列解析

郷 康広

自然科学研究機構 生命創成探究センター

一塩基分解能メチローム解読に基づくピロリ菌エピゲノム進化の解析

大崎 敬子

杏林大学 医学部

有害赤潮原因種ヘテロカプサの毒性発現機構の解明

山﨑 康裕

水産研究・教育機構水産大学校

オオミジンコのエピゲノム解析

渡邉 肇

大阪大学大学院 工学研究科

トランスクリプトーム解析による有害赤潮プランクトンのスーパーオキサイド
産出機構の解明

紫加田 知幸

水産研究・教育機構瀬戸内海区水産研究所

新しい進化指標を用いての数十億年前の生体システムの仕組みの解析

堀越 正美

東京大学 定量生命科学研究所

クローディン完全欠失上皮細胞の作製による細胞間隙輸送の再構成

古瀬 幹夫

自然科学研究機構 生理学研究所

社会性アブラムシにおける比較ソシオゲノミクス

植松 圭吾

東京大学大学院 総合文化研究科

DNA トランスポゾンを用いた逆遺伝学的手法によるイネ遺伝子破壊系統の構築

栂根 一夫

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

脂肪性種子植物における脂質合成機構の解明

真野 昌二

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

ミヤコグサの異変異性ならびに新規草型変異体の原因遺伝子同定

深井 英吾

新潟大学 農学部

刺胞動物と褐虫藻の共生破綻に関与する遺伝子の探索

高橋 俊一

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

麹菌 Aspergillus oryzae の比較ゲノムによる多様性創出機構の解明

丸山 潤一

東京大学大学院 農学生命科学研究科

2018 年度

統合イメージング共同利用研究

Light-sheet 顕微鏡によるゼブラフィッシュ胚における初期形態形成過程のラ
イブイメージング解析

研究代表者名・所属
木村 英二

岩手医科大学 医学部

T 細胞分化過程における免疫シナプス形成の役割

久冨 理

山梨大学大学院 総合研究部医学域

細胞形状から解明する原生生物の行動様式

市川 正敏

京都大学大学院 理学研究科

アフリカツメガエルの四肢再生の研究に対する IR-LEGO の適用

横山 仁

弘前大学 農学生命科学部

ゼブラフィッシュのヒレ発生における時期組織特異的な機能解析阿部 玄武

東北大学大学院 生命科学研究科

R-Avr 認識後の細胞間防御応答シグナルの解析

別役 重之

筑波大学 生命環境系

IR-LEGO 光照射を用いた小脳機能的区画の形成メカニズムの解析

津田 佐知子

埼玉大学 研究機構研究企画推進室

棘皮動物の五放射相称器官形成の可視化の試み

近藤 真理子

東京大学大学院 理学系研究科附属臨海実験所

赤外レーザーによる温度操作に基づいた細胞走化性能制御法の構築

広井 賀子

山口東京理科大学 薬学部

難病遺伝子 SAMD9 の機能解析：IR-LEGO による組織特異的過剰発現メダカ
を用いて

木下 政人

京都大学大学院 農学研究科

組織特異的小胞体ストレスセンサー 3 重変異体の機能解析

石川 時郎

京都大学大学院 理学研究科

肢芽再生過程の細胞系譜追跡を長期かつマクロレベルで行うための IR-LEGO 実
験系の開発

森下 喜弘

理化学研究所 生命システム研究センター

メダカの生後脳発達の分子神経基盤の解析竹内 秀明

岡山大学大学院 自然科学研究科

レトロウイルスを用いたメキシコサラマンダーにおける強制発現系の開発佐藤 伸

岡山大学 異分野融合先端研究コア

イベリアトゲイモリの四肢再生における作用機序と分子機構の解明

鈴木 賢一

広島大学大学院 理学研究科

IR-LEGO による遺伝子発現誘導系を用いたシロイヌナズナ極核融合機構の解析西川 周一

新潟大学 理学部

Identification of Subtype-Specific Cells and Their Biological function
Mackay Medical College Institute of
TSAI,Huai-jen
after Spinal Cord Injury in Zebrafish Embryos --- Part Ⅱ
Biomedical Sciences
Quantitative pattern analysis of cytoskeletal components in 3D
cylindrical cellular surface

PHNG,Li-kun 理化学研究所 多細胞システム形成研究センター

自閉症病態モデル動物大脳皮質ニューロン樹状突起構造の異常の調査

佐々木 哲也

筑波大学 医学医療系

121

花粉エキシンの形成過程で現れる多糖性微細構造の観察

石黒 澄衛

名古屋大学大学院 生命農学研究科

糖尿病合併アルツハイマー病モデルマウスにおける大脳皮質および海馬神経細胞イメージング

里 直行

国立長寿医療研究センター 分子基盤研究部

Single-cell labeling to trace single neuronal precursors in embryonic
brain

KUAN,Yung-shu

National Taiwan University Inst. ofBiochemical Sciences

Evolutionary morphology of Crustacea, in the light of State-of-the-art
A.
University of Alberta
microscopy
RICHARD,Palmer

2018 年度

研究会

再生学異分野融合研究会

竹内 隆

鳥取大学 医学部

バイオサーモロジー研究会 -1℃の違いを知る -佐藤 良勝

名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所2018 年度

大型スペクトログラフ共同利用実験研究代表者名・所属

可視光曝露による細胞応答に関する研究山本 博之

日本薬科大学 薬学部

南極の気生緑藻 Prasiola crispa の光合成の波長依存特性

小杉 真貴子中央大学 理工学部

錐体オプシン欠損メダカにおけるスペクトル感受性の検証

深町 昌司

日本女子大学 理学部

エダアシクラゲの行動を制御する光刺激に関わる光受容タンパク質の同定

立花 和則

東京工業大学 生命理工学院

ミドリイシ属サンゴ幼生の遊泳における波長応答性の検証

上野 直人

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

海洋微生物の光走性の解明

高橋 俊一

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

紫外線単独、ならびに化学物質共存下での突然変異・DNA 損傷誘起・細胞応答に関する研究

有元 佐賀惠

岡山大学大学院 医歯薬学総合研究科

光照射が及ぼす渦鞭毛藻類へのウイルス感染の影響評価

中山 奈津子

水産研究・教育機構 瀬戸内海区水産研究所

単色光照明による反射分光スペクトル画像を利用したホールマウント色素濃度
計測系の開発爲重 才覚

横浜市立大学 木原生物学研究所

亀井 保博

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

2018 年度

トレーニングコース実施

イベリアトゲイモリを用いた生命科学研究のためのトレーニングコース

2018 年度

122

研究代表者名・所属研究代表者名・所属

生物遺伝資源新規保存技術開発共同利用研究研究代表者名・所属

魚類遺伝資源の保存：保存対象の質の評価と凍結保存技術の向上

藤本 貴史

北海道大学大学院 水産科学研究院

木本植物の超低温保存と越冬機構に関する基礎研究荒川 圭太

北海道大学大学院 農学研究院

ラット未受精卵および初期胚における凍結保存法の開発

金子 武人

岩手大学 理工学部

急速融解による新規ガラス化保存法の開発

関 信輔

秋田大学 バイオサイエンス教育・研究サポートセンター

ガラス化法を用いた植物遺伝資源の効率的超低温保存技術の開発と応用研究田中 大介

農業・食品産業技術総合研究機構 遺伝資源センター

アーバスキュラー菌根菌分離株の低温保存技術の開発

大友 量

農業・食品産業技術総合研究機構 中央農業研究センター

真骨魚類に近い形質を示す条鰭類、スポッテッドガーの遺伝的多様性の保存

神田 真司

東京大学大学院 理学系研究科

近交系マウス未成熟卵を用いた効率的ガラス化法の確立

伊藤 潤哉

麻布大学 獣医学部

コケ植物フタバネゼニゴケ、コマチゴケ、ツノゴケの長期保存法の確立

榊原 恵子

立教大学 理学部

保存困難生物の凍結保存に向けた、ガラス状態安定化作用を持つ新規疎水化両性
電解質高分子の開発

松村 和明

北陸先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科

サトイモの茎頂凍結保存法の確立と世界中から収穫した２０００系統の維持

本橋 令子

静岡大学 学術院農学領域

光周性、概日リズム、代謝研究等に有用なハムスターの生殖細胞の凍結保存法の確立

早坂 直人

名古屋大学 環境医学研究所

過冷却状態下変動磁場作用による魚類の卵子および胚の新しい保存法の開発

内藤 宗和

愛知医科大学 医学部

非モデル昆虫における汎用性の高い新規凍結保存技術の開発

新美 輝幸

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

希少霊長類遺伝資源の保存方法の確立

今井 啓雄

京都大学 霊長類研究所

除殻卵胚子を用いたカイコの新規保存方法の開発

伴野 豊

九州大学大学院 農学研究院

哺乳動物体細胞の凍結乾燥保存技術の実用化に関する研究

松川 和嗣

高知大学 教育研究部

魚類卵子 / 卵巣の凍結保存ー高浸透圧傷害メカニズムの解明から応用へー

枝重 圭祐

高知大学 教育研究部

受賞
2018 年度
第 7 回 自然科学研究機構 若手研究者賞
鈴木 誠（形態形成研究部門 助教）
第 3 回 日本神経科学学会 時実利彦記念神経科学優秀博士研究賞
松田 隆志（統合神経生物学研究部門 NIBB リサーチフェロー）
日本学術振興会 平成 29 年度特別研究員等審査会専門委員（書面担当）の表彰
重信 秀治（生物機能情報分析室 特任准教授）
第 21 回 エスペック環境研究奨励賞
川口 はるか（進化発生研究部門 特任研究員）
第 41 回 日本分子生物学会年会特別企画 ABiS イメージコンテスト 光学顕微鏡画像部門グランプリ
鈴木 誠（形態形成研究部門 助教）

123プレスリリース一覧＜ 2018 年度＞
2018 年 4 月 4 日
葉序の規則的パターン形成において新規拡散性因子の存在を予測 〜
オーキシンと PIN1 の相互制御モデルによるシミュレーション〜（基礎生物学研究所 共生システム研究部門）
2018 年 4 月 5 日
生きた組織の硬さを傷つけずに測る ～物理モデルと統計的推定の合わ
せ技～（基礎生物学研究所 定量生物学研究部門）
2018 年 5 月 15 日
植物細胞内の交通事情から探る生命の普遍性と多様性 〜植物の新たな
膜交通制御の仕組みを発見〜（基礎生物学研究所 細胞動態研究部門）
2018 年 7 月 10 日
肥料節減に向け、植物と共生するアーバスキュラー菌根菌のゲノムを高精度に解読 〜植物から得ている栄養素を明確化・特殊な遺伝子構造を発見〜（基礎生物学研究所 共生システム研究部門）
2018 年 7 月 11 日
比較ゲノム解析からアーバスキュラー菌根菌の絶対共生性に関わる共通の特徴を解明（基礎生物学研究所 共生システム研究部門）
2018 年 7 月 13 日
テントウムシの卵巣移植および卵巣凍結保存に成功（基礎生物学研究所 進化発生研究部門）
2018 年 7 月 17 日
車輪細胞見つけた 〜新しい細胞移動のメカニズム〜（山口大学、基礎生物学研究所 時空間制御研究室）
2018 年 7 月 26 日
シロアリの兵隊分化を決定する遺伝子の発見 ～女王とのかかわり合いが生み出す分化のしくみ～（富山大学、基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
2018 年 8 月 2 日
ヒトとチンパンジーの脳の違いを発見 〜霊長類脳の遺伝子発現変動とエピジェネティック変動の網羅的解析〜（生命創成探究センター、生理学研究所、基礎生物学研究所 生物機能解析センター、新潟大学、京都大学）
2018 年 9 月 5 日
細胞間の不均一な分子活性によって細胞が死ぬか生きるかの運命が決まることを発見 〜負の制御が細胞間でばらつくことで細胞間の不均一性が生み出される〜（基礎生物学研究所 定量生物学研究部門、生命創成探究センター）
2018 年 9 月 13 日
植物の双葉を 2 枚にする酵素を発見 〜植物の形づくりと代謝反応の関係のさらなる理解に貢献〜（理化学研究所、基礎生物学研究所 植物発生生理研究室、生命創成探究
センター、東京大学）
2018 年 9 月 14 日
イモリの再生能力の謎に迫る解析技術の確立 ～新規の器官再生研究モデル生物とゲノム編集技術を用いて～（広島大学、鳥取大学、基礎生物学研究所 新規モデル生物開発センター）
2018 年 9 月 21 日
テントウムシの多様な斑紋を決定する遺伝子の特定に成功（基礎生物学研究所 進化発生研究部門）
2018 年 9 月 25 日
視覚の神経回路作りに働く酵素を同定：PTPRJ による視神経投射の制御（基礎生物学研究所 統合神経生物学研究部門）
2018 年 10 月 1 日
花粉管を長く伸ばすために必要な膜交通のしくみを発見（基礎生物学研究所 細胞動態研究部門、名古屋大学）

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2018 年 10 月 5 日
カブトムシの角（ツノ）形成遺伝子の特定に成功（基礎生物学研究所 進化発生研究部門）
2018 年 10 月 12 日
Wnt タンパク質複合体の凝集と解離が情報の拡散範囲を規定する 〜細胞の社会の中で情報が拡散するためには〜（基礎生物学研究所 分子発生学研究部門、生命創成探究センター、大阪大学）
2018 年 10 月 16 日
ホタルのゲノム解読に成功 〜ホタルの光の遺伝子の進化が明らかに〜（基礎生物学研究所 生物機能解析センター、中部大学）
2018 年 11 月 27 日
メカノセンサーチャネル PIEZO1 がリンパ管の弁の形成に必要である
ことを発見（基礎生物学研究所 初期発生研究部門）
2018 年 11 月 30 日
食塩の過剰摂取によって高血圧が発症する脳の仕組みを解明 ～新たな治療薬の開発に期待～（基礎生物学研究所 統合神経生物学研究部門）
2018 年 12 月 21 日
精子幹細胞の数を一定に保つ新たな仕組みを発見（基礎生物学研究所 生殖細胞研究部門）
2019 年 1 月 1 日
藻類が強すぎる光から身を守るしくみをあきらかに ～その根幹部分はヒトにもある？～（基礎生物学研究所 環境光生物学研究部門）
2019 年 1 月 4 日
植物の根の微生物共生に欠かせない新しい因子の発見 ～ LAN タンパ
ク質が仲介する植物・微生物共生の制御～（筑波大学、基礎生物学研究所 共生システム研究部門）
2019 年 1 月 17 日
細胞内構造の膜によらない区画化を担うタンパク質群の特性を解明 〜
長期記憶、ALS、認知症に関わるタンパク質による液相・固相 RNA
顆粒の形成〜（基礎生物学研究所 神経細胞生物学研究室、生命創成探究センター）
2019 年 1 月 18 日
脳が左右非対称に働く仕組みが初めて細胞レベルで明らかに（名古屋大学、基礎生物学研究所 神経行動学研究部門、生命創成探究センター）2019 年 1 月 22 日
サンゴがもつ緑色蛍光タンパク質の働きが明らかに ～蛍光による共生パートナーの誘引～（基礎生物学研究所 環境光生物学研究部門、東北大学、産業技術総合研究所）
2019 年 1 月 28 日
冬眠ハムスターの白色脂肪組織に冬支度の秘密をみる ～肥満や生活習慣病予防へも新たな視座～（北海道大学、東京大学、基礎生物学研究所 生物機能情報分析室）
2019 年 2 月 7 日細胞の変形により生じる新たな細胞間情報伝達 ～ Wnt 産生細胞の変形が神経前駆細胞の増殖を促進する～（基礎生物学研究所 分子発生学研究部門、生命創成探究センター）
2019 年 3 月 7 日
力による刺激は細胞にどのような応答をもたらすのか 〜力学刺激によって生じるツメガエル胚細胞内のリン酸化の変化の詳細が明らかに〜（基礎生物学研究所 形態形成研究部門）

基礎生物学研究所コンファレンス
基礎生物学研究所コンファレンスは、所内の教授等がオーガナイザーとなり、海外からの招待講演者を交えて開催される国際会議です。研究所創立の 1977 年に開催された第１回以来、基礎生物学分野の国際交流の場として、また最先端の研究成果発表と議論の場として、国内外から多くの研究者が参加しています。

第 66 回基礎生物学研究所コンファレンス
Cutting Edge Techniques of Bioimaging「バイオイメージングの先端手法」
開催期間：2019 年 2 月 17 日〜 18 日
会場：岡崎コンファレンスセンター
オーガナイザー：
上野 直人（基礎生物学研究所）
藤森 俊彦（基礎生物学研究所）
鍋倉 淳一（生理学研究所）
狩野 方伸（生理学研究所・東京大学）

Sessions
Session 1: Super-resolution Imaging
Session 2: Live Cell Imaging

招待講演者
Teng-Leong Chew (HHMI Janelia, USA)
Kate McDole (HHMI Janelia, USA)岡田 康志 ( 東京大学 / 理化学研究所 )玉田 洋介 ( 基礎生物学研究所 )東山 哲也 ( 名古屋大学 )和氣 弘明 ( 神戸大学 )渡邊 直樹 ( 京都大学 )The 66th NIBB Conference
ABiS International Symposium

Cutting Edge Techniquesof Bioimaging
Call for Posters

Feb 17-18, 2019

Okazaki Conference Center,
Okazaki, Japan

Confirmed Speakers

Teng-Leong CHEW, HHMI Janelia
Tetsuya HIGASHIYAMA, Nagoya University
Kate McDOLE, HHMI Janelia
Yasushi OKADA, The University of Tokyo / RIKEN
Yosuke TAMADA, NIBB
Hiroaki WAKE, Kobe University
Naoki WATANABE, Kyoto University

Sponsored by

Organizers

Naoto UENO, NIBB
Toshihiko FUJIMORI, NIBB
Junichi NABEKURA, NIPS
Masanobu KANO, NIPS / The University of Tokyo

National Institute for Basic Biology (NIBB)
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas― Platforms for Advanced Technologies and Research Resources“Advanced Bioimaging Support” (ABiS)
National Institute for Physiological Sciences (NIPS)
Background image was provided by Drs. Motosuke TSUTSUMI and Tomomi NEMOTO from the Nikon Imaging Center at Hokkaido University

Registration

http://www.nibb.ac.jp/conf66/

開催報告
真野 昌二
（研究力強化戦略室／オルガネラ制御研究室／
ABiS 基生研事務局）
イメージング技術は分子・細胞・組織から個体に至るまで広く汎用されており、生命科学の研究領域において必須の解析技術となっている。観察対象の時空間的な動態を高速かつ高分解能で、また複数の対象物を同時に捉えるために、新規のプローブや顕微鏡の開発、撮像した画像からの情報抽出と定量化技術の開発が著しい勢いで進められている。基礎生物学研究所でも、新たな観察技術や画像解析の開発、トレーニングコースによる技術普及、統合イメージ
ング共同利用研究、生理研と共に中核機関として参画している先端バイオイメージング支援プラットフォーム事業(ABiS) など様々な活動を展開しており、日本のイメージ
ング研究において大きな役割を担っている。このような背景をふまえ、第 66 回基生研コンファレンスが ABiS と共催で“Cutting Edge Techniques of Bioimaging”と題して、2019 年 2 月 17 日から 18 日まで岡崎コンファレンスセンターにおいて国際会議として開催された。
今回のコンファレンスでは、最先端イメージング技術の情報共有と議論を深めることを目的として、特に超解像度イメージングとライブセルイメージングに焦点をあて、これらの分野において先端的な取り組みをしている国内外の研究者の講演と、イメージングに関するポスター発表、ポスターから選ばれたショートトークが行われ、講演の質疑応答やポスターの前で熱い議論が交わされた。参加者は総勢 102 名で、先端イメージング機器を用いた成果や解析
技術の情報を得ることができ、それぞれの研究における先端イメージング技術の導入にて深く考えることができた。
また、今後のメージング分野における連携について考えな
おす良い機会となった。日本では、予算などの問題で先端機器を導入し常に適切な状況で稼働させることが難しくなりつつある。３年前に始まった先端的なイメージング技術を提供している ABiS 事業のような、ネットワーク型の支
援活動を今後さらに発展させ、日本のイメージング研究を支えていく必要があろう。このコンファレンスの開催にあたり、ご尽力いただいた基生研と生理研のメンバーに感謝の意を表したい。

125

EMBL との連携活動
欧州分子生物学研究所 (EMBL) は欧州 19 ヶ国の出資により運営されている研究所で、世界の分子生物学をリードする高いレベルの基礎研究を総合的に行っています。基礎生物学研究所は、2005 年に締結された自然科学研究機
構と EMBL との共同研究協定に基づき、シンポジウムの開催や研究者・大学院生の相互訪問および実験機器の技術導入などを通じて、人的交流と技術交流を行っています。

NIBB-EMBL PhD 学生交流プログラム
2009 年 10 月 28 日〜 31 日
The 1st NIBB-EMBL PhD Mini-Symposium and 11th
International EMBL PhD Student Symposium（Heidelberg, Germany）
2011 年 11 月 16 日〜 19 日
The 2nd NIBB-EMBL PhD Mini-Symposium 2011 andThe 13th International EMBL PhD Symposium（Heidelberg Germany）

研究協定調印式での Iain Mattaj EMBL 所長（当時）と志村令郎機構長（当時）

NIBB-EMBL 合同会議
第１回 2005 年 7 月 1 日〜 2 日Mini-symposium on Developmental Biology（Heidelberg, Germany）
第２回 2006 年 3 月 22 日〜 23 日
Frontiers in Bioimaging（岡崎）
第３回 2006 年 4 月 19 日〜 20 日
Monterotondo Mouse Biology Meeting（Monterotondo, Italy）
第４回 2006 年 12 月 3 日〜 5 日
Biology of Protein Conjugation: Structure and Function（岡崎）
第５回 2007 年 5 月 24 日〜 26 日
Cell and Developmental Biology（岡崎）
第６回 2008 年 3 月 17 日〜 19 日
Evolution of Epigenetic Regulation（Heidelberg, Germany）
第７回 2008 年 4 月 18 日〜 19 日
Systems Biology and Functional Genomics Workshop（Barcelona, Spain）
第８回 2008 年 11 月 21 日〜 23 日
Evolution: Genomes, Cell Types and Shapes（岡崎）第９回 2009 年 4 月 20 日〜 22 日
Functional Imaging from Atoms to Organisms（岡崎）第 10 回 2013 年 3 月 17 日〜 19 日
Quantitative Bioimaging（岡崎）1262013 年 11 月 21 日〜 23 日
The 15th International EMBL PhD Symposium へ の 学
生派遣（Heidelberg Germany）と EMBL ラボ訪問
2015 年 10 月 22 日〜 24 日
The 17th International EMBL PhD Symposium への学生派遣（Heidelberg Germany）と EMBL ラボ訪問
2017 年 10 月 19 日～ 21 日
The 19th International EMBL PhD Symposium へ の 学
生派遣（Heidelberg Germany）と EMBL ラボ訪問

EMBL ゲストセミナー

NIBB 訪問2005 年 10 月 26 日
"A Database for Cross-species Gene Expression
Pattern Comparisons"Thorsten Henrich 博士

2006 年 9 月 19 日
Rudolf Walczak 大学院生
Julie Cahu 大学院生

2005 年 11 月 8 日"Control of Proliferation and Differentiation in theDeveloping Retina"
Jochen Wittbrodt 博士
2006 年 4 月 12 日
"Assembly of an RNP Complex for Intracellular mRNA
Transport and Translational Control"
Anne Ephrussi 博士
2006 年 6 月 24 日
NIBB Special Lecture (for young scientists)"A late developer; My career in science"
Iain Mattaj 博士 (EMBL 所長 )2006 年 11 月 29 日
"A post translationally modified protein as biomarker
for the caucasian form of moyamoya disease"
Thomas Andreas Franz 博士

2008 年 1 月 10 日
Thorsten Henrich 博士

EMBL 訪問2005 年 10 月 10 日〜 22 日
斎藤 大助（生殖遺伝学研究部門）
田中 実（生殖遺伝学研究部門）
2013 年 12 月 4 日〜 6 日
村田 隆（生物進化研究部門）
2015 年 3 月 10 日〜 11 日
上野 直人（形態形成研究部門）
野中 茂紀（時空間制御研究室）
亀井 保博（光学解析室）

EMBO ミーティング参加
2013 年 6 月 26 日～ 29 日
三井 優輔（分子発生研究部門）

2006 年 12 月 27 日
"Understanding of biological systems as dynamics"
Kota Miura 博士

2014 年 1 月 18 日～ 27 日
宮川 一志（分子環境生物学研究部門）
角谷 絵里（分子環境生物学研究部門）

2008 年 4 月 17 日
"Light sheet based Fluorescence Microscopes (LSFM,
SPIM, DSLM) - Tools for a modern biology" Ernst
Stelzer 博士

2014 年 10 月 6 日～ 9 日
陳 秋紅（分子発生研究部門）

2008 年 7 月 29 日
"In toto reconstruction of Danio rerio embryonicdevelopment"
Philipp Keller 大学院生
2016 年 7 月 12 日
"An atypical RNA-binding Tropomyosin recruits
kinesin-1 to oskar mRNA for transport in the
Drosophila oocyte”
Anne Ephrussi 博士

2014 年 10 月 9 日～ 12 日
伊神 香菜子（生殖細胞研究部門）
2015 年 5 月 6 日～ 9 日
藤森 俊彦（初期発生研究部門）

共同研究
豊橋近郊の野生メダカ集団の集団遺伝学解析
成瀬 清（バイオリソース研究室）
SPIM 顕微鏡を用いたメダカ胚における特定細胞系列観察田中 実・斉藤 大助（生殖遺伝学研究室）
ライトシート型顕微鏡 DSLM の基礎生物学研究所への導入
野中 茂紀・市川 壮彦（時空間制御研究室）

127

プリンストン大学との連携活動
2010 年 3 月に自然科学研究機構（NINS）がアメリカのプリンストン大学と締結した学術交流協定に基づき、基礎生物学研究所はプリンストン大学との間で、生命科学分野での研究者の交流を進めています。2018 年には、自然科学研究機構が、連携協定を結ぶ海外研究機関等との国際共同研究を推進するために、NINS 国際連携研究センター（NINS-IRCC）を設立しました。これまでのプリンストン大学との生命科学分野での交流を発展させ、さらなる国際共同研究を推進するために、IRCC に定量・イメージング生物学研究部門（IRCC-QIB）が 2019 年 4 月に設置されました。IRCC-QIB の部門長は形態形成研究部門の上野直人教授が兼任しています。

NIBB 訪問2010 年 3 月 11 日
Prof. A. J. Stewart Smith (Dean for Research,
Princeton University)
Prof. Lynn Enquist (Chair, Department of Molecular
Biology, Princeton University))
2017 年 7 月 18 日〜 22 日
Prof. Ileana M. Cristea (Department of Molecular
Biology, Princeton University
Dr. Todd Greco (Department of Molecular Biology,
Princeton University))
2019 年 4 月 1 日
Mr. Dean Edelman (Office of Corporate
Engagement and Foundation Relations, Princeton
University)
プリンストン大学 Nassau HallNIBB  - プリンストン大学  合同会議

第１回
2011 年 11 月 1 日〜 2 日Proteomics, Metabolomics, and Beyond（岡崎）第2回
2019 年 10 月 28 日～ 30 日
Imaging and Quantitative Biology ( 岡崎 ) （予定）NIBB - プリンストン大学 合同トレーニングコース

2017 年 7 月 19 日〜 21 日
NIBB - Princeton Joint Proteomics Training Couse
Protein Identification, Quantification andCharacterization（岡崎）プリンストン大学訪問  

2011 年 2 月 16 日 〜 19 日
吉田 松生（基礎生物学研究所）
2011 年 2 月 15 日〜 19 日
重信 秀治（基礎生物学研究所）
2018 年 11 月 5 日～ 6 日
上野 直人（基礎生物学研究所）
青木 一洋（基礎生物学研究所）
重信 秀治（基礎生物学研究所）

128

NIBB 滞在2010 年 3 月〜 5 月
Dr. Dayalan Srinivasan(Ecology and Evolution Dept., Princeton University)

プリンストン大学滞在2016 年 9 月 22 日 〜 2017 年 8 月 31 日
鈴木 誠（基礎生物学研究所 形態形成研究部門）
自然科学研究機構「戦略的国際交流加速事業」
2016 年 10 月 10 日 から 3 年間
橋本 寛 ( 基礎生物学研究所 形態形成研究部門 )自然科学研究機構「戦略的国際交流加速事業」

ゲストセミナー2016 年 9 月 23 日
“Virology meets Proteomics: Understanding
human organelle remodeling in space and time
during viral infection”
Prof. Ileana M. Cristea (Department of Molecular
Biology, Princeton University)
2018 年 6 月１１日
“New Roles for Motile Cilia in Development andDisease”
Associate Prof. Rebecca D. Burdine (Departmentof Molecular Biology, Princeton University)
2019 年 1 月 15 日
“Single cell resolution of animal development”
Prof. Michel Levine (The Lewis-Sigler Institute forIntegrative Genomics / Department of Molecular
Biology, Princeton University)

プリンストン大学 研究滞在記
形態形成研究部門 鈴木 誠
滞在期間：2016. 9. 23 – 2017. 8. 28
自然科学研究機構の戦略的国際研究交流加速事業の支援をうけ、約 11 ヶ月にわたりプリンストン大学分子生物学科で国際共同研究を行ってきたので、報告します。私が所属した Rebecca D. Burdine 准教授の研究室では主にゼブラフィッシュ心臓の非対称形態形成について研究を行いました。器官が形成される過程では細胞分化に加えて様々な細胞運動による組織の変形が必要とされます。それは心臓においても同様で、複雑な形態が形成される過程の初期では未熟な上皮性チューブである心臓原基が胚の正中線から体の左側に傾くことが重要です。研究室では（Cardiac jogging と呼ばれる）この現象の背景にある分子機構に関する研究が進められていましたが、Cardiac jogging を駆動する細胞動態の正体は不明なままでした。そこで、私は胚発生の細胞生物学的解析とくにライブセルイメージング解析を得意としていたことから、基礎生物学研究所で培った技術を基にこの問題に取り組むことになりました。その結果、心臓原基細胞の形態や細胞骨格を可視化するためのトランスジェニック系統を複数作製したうえで、二光子励起顕微鏡によりライブセルイメージング解析を行うことにより、心臓原基で左右非対称に起こる特徴的な細胞運動とそれに関連した細胞骨格の動態を見出すことができました。また変異体を用いた解析等からこの現象が Nodal シグナルの活性に依存することが示され、左右非対称な形態形成運動の引き金になる重要なものである可能性を示唆することができました。この研究は現在も進行中でいずれ論文として成果を報告できるものと思います。またサブテーマとして Wnt シグナルの阻害因子である ZNRF3 遺伝子の機能解析にも関わり、こちらは哺乳類の性決定における ZNRF3 の新たな役割に関する共同研究へと発展し、帰国後に論文として発表することができました（Haris et al., 2018）。
滞在中は研究について多くの興味深い機会を持つことができました。分子生物学科では毎週水曜日に Butler
Seminar と題したセミナーが開催され、アメリカやヨー
ロッパ各地から招待された日本では中々お目に書かれない著名な研究者の最新の研究成果を聴くことができましたし、金曜日には発生生物学の研究室が交代で担当する Developmental Biology Colloquia が開催され、活発な議論が行われていました。また実験の合間には研究室の同僚らとコーヒーを飲みつつ世間話や情報交換をして仲を深めることができました。それからBurdine 博士からはラボセミナーや日々のディスカッ
ションを通して研究の進め方やラボ運営について多くのことを学ぶことができました。一般に海外留学は早いほうが良いと思いますが、私のようにある程度日本での研究キャリアを積んでから海外に行くのも、また別の視点から海外の研究システムの良し悪しに気づくことができ意義のあることだと思います。最後になりますが、素晴らしい研究の機会を与えてくださった自然科学研究機構と支援してくださった多くの方々、さらに Burdine 博士と研究室の同僚にこの場を借りて感謝申し上げます。

129

テマセク生命科学研究所との連携活動
2010 年 ８ 月、 基 礎 生 物 学 研 究 所 は、 シ ン ガ ポ ー ル の テ マ セ ク 生 命 科 学 研 究 所 (Temasek Life Sciences
Laboratory, TLL) と学術交流協定を締結しました。協定に基づき、共同研究の推進、学生および研究者の交流、実習コースの共催などを行っています。また、2015 年 8 月には、連携協定の継続期間を 5 年間延長しています。

NIBB-TLL 合同会議

テマセク生命科学研究所訪問2011 年 11 月 21 日〜 22 日
The 3rd NIBB-TLL-MPIZ Joint Symposium 2011 "Cell
Cycle and Development"（Singapore, Singapore）

2010 年 6 月 2 日〜 5 日
岡田 清孝（基礎生物学研究所）
上野 直人（基礎生物学研究所）
長谷部 光泰（基礎生物学研究所）

2012 年 11 月 19 日〜 21 日
The 4th NIBB-MPIPZ-TLL Symposium "Arabidopsis
and Emerging Model Systems"（岡崎）2014 年 11 月 24 日〜 26 日
The 5th NIBB-MPIPZ-TLL Symposium "Horizons in
Plant Biology" (Cologne, Germany)

NIBB-TLL 合同プラクティカルコース
2011 年 11 月 14 日〜 21 日
The 6th NIBB International Practical Course and The
1st NIBB - TLL Joint International Practical Course"Developmental Genetics of Medaka IV"（岡崎）NIBB 訪問2010 年 11 月 16 日〜 18 日
（Plant Science Communications 2010 に参加）
Dr. Frederic Berger（TLL, Singapore）
Dr. Yu Hao（TLL, Singapore）
Dr. Toshiro Ito（TLL, Singapore）
Dr. He Yuehui（TLL, Singapore）
Dr. Zhongchao Yin（TLL, Singapore）

2012 年 7 月 22 日〜 31 日
The NUS/TLL/NIBB joint practical workshop on"Genetics, Genomics and Imaging in Medaka &Zebrafish"（Singapore）
2014 年 9 月 22 日〜 10 月 1 日
The 8th NIBB International Practical Course, The
3rd NIBB-TLL-DBS/NUS Joint International Practical
Course "Experimental Techniques using Medaka and
Xenopus - The Merits of using both - "（岡崎）2016 年 8 月 18 日〜 30 日
The 9th NIBB International Practical Course, The
4th NIBB-TLL Joint International Practical Course"Genetics and Imaging of Medaka and Zebrafish"（岡崎）

テマセク生命科学研究所  
（TLL 提供）

130

The NUS/TLL/NIBB joint practical workshop on "Genetics,
Genomics and Imaging in Medaka & Zebrafish"(Singapore 2012)

第３回 NIBB-TLL-MPIPZ 合同シンポジウム
Cell Cycle and Development(TLL, Singapore 2011)

Global BioImaging との連携活動
基礎生物学研究所は、先端的な顕微鏡や新たな画像解析手法の開発、統合イメージング共同利用研究や生物画像解
析トレーニングコースの実施、先端バイオイメージング支援プラットフォーム（ABiS）の中核拠点としての研究支
援活動に取り組んでいます。“Global BioImaging (GBI)”は、欧州のバイオイメージング研究拠点ネットワークである“Euro BioImaging (EuBI)”が進める、国を超えたネットワーク構築によって国境を超えた相互協力体制を整備する地球規模の取組です。2018 年９月に ABiS と GBI が連携協定を結んだのを機に、基生研は、毎年開催される“Exchange of Experience (EoE、実績・経験に基づく意見交換のための実務者会議 )”に参加するなど、その連携活動に携わっています。

EoE III での連携協定調印式
ABiS 事業の中核機関の実施責任者である山本正幸基礎生物学研究所長と井本敬二
生理学研究所長の署名による締結文書を持参した上野直人教授と GBI 代表の Jan
Ellenberg 博士

Exchange of Experience (EoE) への参加
2018 年 9 月 14 日～ 15 日
Exchange of Experience III（Sydney, Australia）
上野 直人（基礎生物学研究所）
2019 年 9 月 13 日～ 14 日
Exchange of Experience IV（Singapore, Singapore）
上野 直人（基礎生物学研究所）

ABiS-GBI 合同シンポジウム

GBI-ABiS International Training Course for Bioimage Analysis(OIST, 沖縄 , 2018)2018 年 10 月 31 日
ABiS-GBI-OIST-ResonanceBio Joint Symposium“Frontiers in Bioimaging”（OIST、沖縄）

ABiS-GBI 合同トレーニングコース  
2018 年 11 月 1 日～ 4 日
GBI-ABiS International Training Course for Bioimage
Analysis（OIST、沖縄）

ABiS-GBI-OIST-Resonance Bio Joint Symposium“Frontiers in Bioimaging”(OIST, 沖縄 , 2018)131インターナショナルプラクティカルコース
NIBB International Practical Course は、国内外の研究者の協力のもとに、基礎生物学研究所で行われる国際実習コースです。1986 年から 2005 年まで 20 回にわたり行われた国内向けの実習「バイオサイエンストレーニ
ングコース」の発展系として 2006 年度より実施されています。設定された一つのテーマに沿った数種類の手法について、所内そして国内外の研究者を講師に迎え、基礎生物学研究所内の実習専用実験室にて実習を行います。実習は英語で行われ、国際的な研究者交流と技術交流を促進しています。また第 6 回以降は、シンガポールのテマセ
ク生命科学研究所 (Temasek Life Sciences Laboratory, TLL) と共催で実習コースを開催しています。
第１回

2007 年 1 月 15 日〜 24 日

第６回

2011 年 11 月 14 日〜 21 日

The 1st course "Developmental Genetics of Zebrafish

The 6th NIBB International Practical Course and The

and Medaka"（Heidelberg, Germany）

1st NIBB - TLL Joint International Practical Course

第２回

2008 年 3 月 3 日〜 12 日

"Developmental Genetics of Medaka IV"（岡崎）The 2nd course "Developmental Genetics of Zebrafish

第７回

and Medaka II"（岡崎）The NUS/TLL/NIBB joint practical workshop on

第３回

2008 年 6 月 30 日〜 7 月 4 日

The 3rd course "The NIBB Laboratory Course andWorkshops on Physcomitrella patens 2008"（岡崎）第４回2009 年 6 月 29 日〜 7 月 3 日

The 4th course "The NIBB Laboratory Course andWorkshops on Physcomitrella patens 2009"（岡崎）第５回

2010 年 1 月 26 日〜 2 月 2 日

The 5th course "Developmental Genetics of Zebrafish
and Medaka Ⅲ "（岡崎）2012 年 7 月 22 日〜 31 日

"Genetics, Genomics and Imaging in Medaka &Zebrafish"（Singapore）
第８回

2014 年 9 月 22 日〜 10 月 1 日

The 8th NIBB International Practical Course, The
3rd NIBB-TLL-DBS/NUS Joint International Practical
Course "Experimental Techniques using Medaka and
Xenopus - The Merits of using both - "（岡崎）
第９回

2016 年 8 月 18 日〜 30 日

The 9th NIBB International Practical Course, The
4th NIBB-TLL Joint International Practical Course"Genetics and Imaging of Medaka and Zebrafish"（岡崎）
第 10 回2018 年 9 月 20 日～ 29 日

The 10th NIBB International Practical Course"Genome Editing and Imaging of Fish and Amphibians"（岡崎）
The 10th NIBB International Practical Course

Genome Editing andImaging ofFish and Amphibians
Sep. 20th – 29th, 2018
Venue: National Institute for Basic Biology, Okazaki, Aichi, Japan
Language: English
Application Deadline:

Contents:

June 30th,2018

Husbandry (Lectures and Experiments Using Medaka, Xenopus and Iberian ribbed newt)
Genome Editing (Lectures and Experiments Using Medaka, Xenopus and Iberian ribbed newt)
Molecular works for genome editing (Lectures)
Microinjection (Lectures and Experiments Using Medaka, Xenopus and Iberian ribbed newt)
Regeneration Experiments (Lectures and Demonstrations Using Amphibians)
Cryopreservation/Arti�cial Insemination (Lectures and Experiments Using Medaka and Xenopus)
Imaging: Light-Sheet Microscope/Laser Confocal Microscope (Lectures and Experiments Using Medaka and Xenopus)
In vivo cell manipulation (IR-LEGO) (Lectures and Experiments Using Medaka and Xenopus)
Behavioral Assay (Lectures and Experiments Using Medaka)
Seminars Related to Fish and Amphibian ResearchCon�rmed Speakers of Seminars:
Lazaro Centanin (Heidelberg Univ., Germany)
Shoji Fukamachi (Japan Women's Univ.)
Asano Ishikawa (National Institute of Genetics)
Shinya Komoto (OIST)Haruki Ochi (Yamagata Univ.)
Hitoshi Yokoyama (Hirosaki Univ.)

Organizers and Instractors:
Kiyoshi Naruse (NIBB/NBRP-Medaka/IBBP)
Hajime Ogino (Hiroshima Univ./NBRP-Xenopus)
Yasuhiro Kamei (NIBB/ABiS)
Ken-ichi T. Suzuki (Hirosima Univ. /NIBB/iNewt)
Toshinori Hayashi (Tottori Univ./iNewt)
Satoshi Ansai (NIBB)
Kiyoshi Tatematsu (NIBB)
Pung-Pung Hwang (Academia Sinica, Taiwan)

Participation:
Maximum of 16 participants (Pending selection process.)
Costs:
Registration fee of 30,000JPY, which includes some meals and course materials.
Accommodation costs for Mishima Lodge (Institute guest house) will be provided.

http://www.nibb.ac.jp/course10/
National Institute for Basic Biology

132

開催報告
The 10th NIBB International Practical
Course"Genome Editing and Imaging of Fish andAmphibians"
開催期間：2018 年 9 月 20 日〜 29 日
会場：基礎生物学研究所
オーガナイザー：
成瀬 清 ( 基礎生物学研究所 /NBRP-Medaka/IBBP)
荻野 肇 ( 広島大学 /NBRP-Xenopus)
亀井 保博 ( 基礎生物学研究所 /ABiS)
鈴木 賢一 ( 広島大学 / 基礎生物学研究所 /iNewt)
林 利憲 ( 鳥取大学 /iNewt)
安齋 賢 ( 基礎生物学研究所 )立松 圭 ( 基礎生物学研究所 )実習
1. Husbandry
2. Genome Editing and Microinjection
3. Regeneration Experiments
4. Cryopreservation/Artificial Insemination
5. Imaging
6. In vivo Cell Manipulation
7. Behavioral Assay
講義“Molecular physiology of fish ion regulation andhormonal control: zebrafish and medaka as themodels”
Hwang, Pung-Pung (Institute of Cellular andOrganismic Biology Academia Sincia, TAIWAN)

オーガナイザー代表 成瀬 清
(IBBP センター )9 月 20-29 日 の 日 程 で The 10th NIBBInternational Practical Course を 開 催 し た。13 名の応募があり、選考により、9 名（男性 7 名、女性 2 名）が参加した。内訳は 3 名の日本人と 6 名は外国人（国籍はイギリス、コロンビア、ネパール、韓国、中国、台湾）となったが、今回の特徴として国内の大学に留学中の若手外国人研究者 2 名が参加したという点が上げられる。
コースタイトルが”Genome Editing and Imaging ofFish and Amphibians”であることから今回はメダカだけでなくツメガエル及びイベリアトゲイモリを用いた
CRISPR-Cas9 法による遺伝子ノックアウト・ノック
イン、ライトシート顕微鏡・コンフォーカル顕微鏡を用いたイメージング及び IR-LEGO による遺伝子発現誘導、メダカ精子凍結保存、大型スペクトログラフ室を用いた
メダカ Optomotor response とその定量的解析の実習等を行った。また国内外からの 10 名の招待講演者による公開セミナーも同時開催した。海外からの講師陣としては Pung-Pung Hwang 博士 (Institute of Cellularand Organismic Biology (ICOS), Academia
Sinica, Taiwan)、Lazaro Centanin 博 士（Centre
for Organismal Studies, University of Heidelberg,
Germany） 及 び Takuji Sugiura 博 士 (ResearchInstitute of Molecular Pathology, Austria) を招聘し実習とセミナーを行った。2020 年に開催予定の
The 11th NIBB International Practical Course は台北にて Academia Sinica との共同開催を予定している。NIBB International Practical Course を き っ か
けとして様々なレベルでの国際的な交流・共同研究が進んでいくことを期待している。

“Application of Gene Manipulation Systems to
Study Limb and Skin Regeneration in an Amphibian,
Xenopus laevis”
横山 仁 ( 弘前大学 )“Adrianichthyidae in Sulawesi as a model system to
explore the molecular genetic basis of diversificationin sexual dimorphism”
安齋 賢 ( 基礎生物学研究所 )“Genetic background of Xenopus tropicalis strains
and its utilization, with special reference to efficient
breeding methods at laboratories”
井川 武 ( 広島大学 )“Functional enhancer mapping using X. laevis
transgenesis”
越智 陽城 ( 山形大学 )“Introduction of emerging amphibian model,
Pleurodeles waltl and community resources”
林 利憲 ( 鳥取大学 )“Genetic Tools for Lineage Analysis in Fish”
Lázaro, Centanin (Center for Organismal Studies
Heidelberg Universität, Germany)“Opening up new horizons in regeneration researchusing the axolotl (Ambystoma mexicanum)”杉浦 太久至 (The Research Institute of MolecularPathology, Austria)“Understanding evolutionary neuropeptides systemusing mass spectrometry-based neuropeptidomics
and for high-throughput and large-scalecharacterization of neuropeptides in basalmetazoans”
甲本 真也 ( 沖縄科学技術大学院大学 )“Molecular and genetic basis underlying freshwatercolonization and adaptation in sticklebacks”
石川 麻乃 ( 国立遺伝学研究所 )受講生
イギリス（１名）、コロンビア（１名）、ネパール（１名）、
韓国（１名）、中国（１名）、台湾（１名）、日本（３名）

133

生物学国際高等コンファレンス

Okazaki Biology Conference

基礎生物学研究所では、生物科学学会連合の推薦のもと、生物学における新しい研究課題としての問題発掘を目指し、今後生物学が取り組むべき新たな研究分野の国際的コミュニティ形成を支援するための国際研究集会 Okazaki
Biology Conference ( 生物学国際高等コンファレンス 略称 OBC) を開催しています。国内外を問わず集められた 数十人のトップレベルの研究者が、約一週間寝食を共にして議論をつくし、今後重要となる生物学の新たな課題に挑戦するための戦略を検討します。既に開催されたコンファレンスからは、国際的研究者コミュニティが形成されつつあります。

第１回2004 年 1 月 25 日〜 30 日

"The Biology of Extinction"「絶滅の生物学」
第２回

2004 年 9 月 26 日〜 30 日

"Terra Microbiology"「地球圏微生物学」
第３回

2006 年 3 月 12 日〜 17 日

"The Biology of Extinction 2 "「絶滅の生物学 2」
第４回

2006 年 9 月 10 日〜 15 日

"Terra Microbiology 2 "「地球圏微生物学 2」
第5回

2007 年 3 月 11 日〜 16 日

"Speciation and Adaptation - Ecological Genomics ofModel Organisms and Beyond - "「種分化と適応 : モデル生物の生態ゲノミクスとその発展」
第6回

2007 年 12 月 2 日〜 8 日"Marine Biology "「海洋生物学」
第7回

2010 年 1 月 11 日〜 14 日

"The Evolution of Symbiotic Systems "「共生システムの進化」
第８回

2012 年 3 月 18 日〜 23 日

“Speciation and Adaptation II - Environment andEpigenetics –”「種分化と適応 2: 環境とエピジェネティクス」
第９回

2012 年 10 月 14 日〜 19 日

“Marine Biology II”「海洋生物学２」

OBC ホームページ
http://obc.nibb.ac.jp
134バイオイメージングフォーラム
第 13 回 NIBB バイオイメージングフォーラム＆基礎生物学研究所重点共同利用合同シンポジウム「～「見る」を知り、「見る」を極める～」
視覚・色覚の研究プラットフォームによる行動・認知研究と、バイオイメージング分野の融合に向けて
開催期間：2019 年 2 月 12 日～ 2 月 13 日
会場：岡崎コンファレンスセンター
Organizing Committee：
亀井 保博（基礎生物学研究所）
深町 昌司（日本女子大学）
竹内 秀明（岡山大学）

基礎生物学研究所バイオイメージングフォーラムではこれまでに画像解析の新技術、補償光学の顕微鏡への応用、
物理特性のイメージングなど様々な先進的なバイオイメー
ジング技術をテーマに開催してきました。今回は、重点共同利用課題（深町代表）で進めてきた「視覚・色覚研究のプラットフォーム構築のため～視覚優位の行動をするメダカをモデルに～」の成果報告会と合同で、「見る」を考える会としました。重点共同利用ではバーチャルリアリティ
技術や空中結像技術などの映像技術を駆使して、個体の行

講演者
神取 秀樹（名古屋工業大学大学院工学研究科）
浅川 和秀（国立遺伝学研究所）
久保 郁（国立遺伝学研究所）
和田 清二（大阪市立大学大学院理学研究科）
横井 佐織（北海道大学大学院薬学研究院）
竹内 哲郎（元

開催報告
オーガナイザー 亀井 保博（生物機能解析センター 光学解析室）

岡山商科大学）安齋 賢（基礎生物学研究所）

動から視覚の分子機構までに迫る方法論の確立を目指しており、「見る」を知る研究プロジェクトでした。一方でバイオイメージングは「見る」を極めること目的としています。双方「見る」がテーマになっていますので、互いの勉強や情報交換の機会となると考えて合同開催としました。
特に、ロドプシン（オプシン類）は、直接視覚に関わる分子であるとともに、先端のバイオイメージングであるオプ

山本 裕紹（宇都宮大学大学院工学研究科）

トジェネティクスのツールでもあり今回のシンポジウムの松尾 恵（日本女子大学理学部）

鍵となる双方の接点でもあります。さらに、メダカは、日渡辺 英治（基礎生物学研究所）

本では 100 年以上の歴史をもつモデル生物であるととも

竹内 秀明（岡山大学大学院自然科学研究科）に、近年様々な体色の交配種が作出されて愛玩動物として

深町 昌司（日本女子大学理学部）も注目されています。日本では身近なメダカが今どのよう

西海 望（基礎生物学研究所）

な研究に使われているのか、その歴史を含めて知って頂く

河村 正二（東京大学大学院新領域創成科学研究科）

機会ともなるので、一般聴講可能な公開シンポジウムとし

八杉 公基（宇都宮大学大学院工学研究科）

ましたが、メダカ研究者の方々もその歴史の重さを知る機会ともなりました。年明けからインフルエンザが流行して参加者 63 名（一般参加者 5 名、所内 15 名）

いましたが、本会開催前日に 2 名の招待講演者が講演キャ
ンセルとなりました。急遽参加者の中からテーマに合う若手研究者 2 名の方に発表をお願いして講演して頂きました。講演をお願いしておりました先生方のお話を伺えなかったのは大変残念ではございましたが、一方でこの分野の研究者層が厚いことを実感できました。最後に、講演者の方々、重点共同利用メンバーに御礼申し上げます。

135

ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
ゲノムインフォマティクス・トレーニングコースは、生物情報学を必ずしも専門としない生物研究者が、ゲノムイ
ンフォマティクスを活用することによってそれぞれの研究を発展させるための基礎的技術・考え方を習得することを目的として開催される国内向けのコースです。講義とコンピュータを用いた演習を組み合わせて実施しています。

ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
2018 夏「RNA-seq 入門 - NGS の基礎から de novo 解析まで」

ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
2018 秋「BLAST 自由自在～配列解析の極意をマスターする」

開催期間 ：（準備編）2018 年 7 月 5 日～ 7 月 6 日

開催期間 ：2018 年 9 月 6 日～ 9 月 7 日（実践編）2018 年 7 月 26 日～ 7 月 27 日

オーガナイザー・講師：

オーガナイザー：

重信 秀治（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）

重信 秀治（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）

内山 郁夫（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）

内山 郁夫（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
講師：
佐藤 昌直（北海道大学大学院農学研究院）
山口 勝司（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
西出 浩世（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
中村 貴宣（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
尾納 隆大（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）

BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) は、
DNA の塩基配列もしくはタンパク質のアミノ酸配列のアライメントやデータベース検索を高速に行う汎用的配列解析ソフトウェアで、バイオインフォマティクスの世界で最も広く使われているプログラムの１つです。大規模な配列解析において BLAST を使いこなすノウハウの習得について、また、

実習内容（準備編 ： UNIX・R・NGS の基本）
UNIX 基礎

BLAST の内部（アルゴリズムなど）も解説しました。さらに、BLAST を使ったゲノム解析の応用例として、遺伝子アノテーションやオーソログ解析を、スクリプトを書きながらシェルスクリプト

実習しました。

R 入門
NGS 基本データフォーマット
NGS 基本ツール

実習内容
BLAST 基礎

テキスト処理コマンドラインによるローカル BLAST 検索

演習（実践編 ： RNA-seq 解析パイプライン）
RNA-seq 入門 概論
NGS 基本データフォーマット
NGS 基本ツール：Bowtie2、samtools、IGV など
統計学入門
RNA-seq 基礎、ゲノムベース、トランスクリプトベース、

de novo
多変量解析
機能アノテーションと GO 解析
実践演習
まとめ

136

概要

準備編

：

受講生

22 名（応募総数 103 名）

実践編

：

受講生

22 名（応募総数 103 名）

BLAST inside- 配列検索の理論的背景
大規模な BLAST 検索
遺伝子のアノテーション・オーソログ解析
BLAST を越えて受講生 21 名（応募総数28 名）ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
2019 春「RNA-seq 入門 - NGS の基礎から de novo 解析まで」

開催期間 ：（準備編）2019 年 2 月 21 日～ 2 月 22 日
（実践編）2019 年 3 月 14 日～ 3 月 15 日
オーガナイザー：
重信 秀治（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
内山 郁夫（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
講師：
佐藤 昌直（北海道大学大学院農学研究院）
山口 勝司（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
西出 浩世（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
中村 貴宣（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
尾納 隆大（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）

開催報告
ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
オーガナイザー 重信 秀治（生物機能解析センター 生物機能情報分析室）
基生研のゲノムインフォマティクス・トレーニング
コース（略して NIBB GITC と呼びます）は、実験生物
学者向けのバイオインフォマティクスのトレーニング
コースです。次世代シーケンシング (NGS) 等の近年のゲノミクス技術の進歩は著しく、ビッグデータの波は生物学分野にも到来しています。しかしながら、大規模かつ複雑なデータから生物学的な情報を抽出するには、従来の実験生物学者にはあまり馴染みのなかった、コンピュータや統計学の知識とスキルが求められます。
NIBB GITC は、それらの知識とスキルを、末長く使える「基礎力」と、すぐに自分のデータを解析できる「即実習内容（準備編 ： UNIX・R・NGS の基本）
UNIX 基礎戦力」の両方をバランスよく習得できるように工夫されている点が大きな特徴です。講義とコンピュータを用いた演習を組み合わせて実施しています。2018 年度にシェルスクリプト

は、RNA-seq 入門と、BLAST 自由自在を開講しました。

R 入門
NGS 基本データフォーマット
NGS 基本ツール

大規模解析には UNIX やプログラミングのスキルが必
要ですが、実験生物学者にはなかなかハードルが高いものです。RNA-seq 入門の準備編では UNIX オペレー

テキスト処理ティングシステムの基礎から学習しました。実践編で演習（実践編 ： RNA-seq 解析パイプライン）
RNA-seq 入門 概論
NGS 基本データフォーマット復習
NGS 基本ツール：Bowtie2、samtools、IGV など
統計学入門
RNA-seq 基礎、トランスクリプトベース、ゲノムベース、

de novo

は、RNA-seq の具体的な解析手法について、モデル生
物・非モデル生物両方に対応するパイプラインを学習しました。RNA-seq が生物学の各方面へ浸透してきたことを反映してか、今回、過去最高の定員の 7 倍の競争率となりました。受講生からは「モデル生物・非モデル
生物のデータの扱い方など、講師の先生方が授業を組んでくださった上にアドバイスを頂けてよかった。さらに他の参加者と話せる機会を設けて下さっていたので情多変量解析
機能アノテーションと GO 解析
実践演習

報交換ができてよかった。」「復習しやすいように解説の詳しいサイトを整備してくださっているおかげで自習まとめできそうです。」などの声が寄せられました。

準備編

：

受講生

30 名（応募総数 118 名）～配列解析の極意をマスターする」を開催しました。

実践編

：

受講生

27 名（応募総数 118 名）

昨年度に引き続き、中級者向けの「BLAST 自由自在
BLAST は、代表的な配列解析ソフトウェアです。本コースでは、大規模な配列解析において BLAST を使いこなす技術の習得を目指し、さらにその理論的背景も解説しました。類似のトレーニングコースや書籍はほかに例がなく、BLAST やそれを使ったオーソログ解析の詳
細を学べ
る貴重な
コースと
して好評
を博しま
した。

137

生物画像データ解析トレーニングコース
生物画像データ解析トレーニングコース 2018
開催期間：2018 年 12 月 4 日〜 12 月 6 日
会場：基礎生物学研究所
オーガナイザー・講師：
代表：加藤 輝（ExCELLS、基礎生物学研究所）
野中 茂紀（ExCELLS、基礎生物学研究所）

開催報告
オーガナイザー 加藤 輝
（生命創成探究センター 生物画像情報解析グループ）
生命創成探究センター（ExCELLS）、基礎生物学研究所、
ならびに新学術領域研究「学術研究支援基盤形成」先端

村田 隆（基礎生物学研究所）

バイオイメージング支援プラットフォーム（ABiS）の共亀井 保博（基礎生物学研究所）

催により、「生物画像解析トレーニングコース 2018」を

小山 宏史（基礎生物学研究所）

12 月 4 日〜 6 日 に開催しました。本コースは、顕微観察画像の取り扱いについて比較的初心者である生物系の研スーパーバイザー

究者を対象に、画像処理・解析に関し「簡単な問題は自分

上野 直人（基礎生物学研究所）

で解決できる」あるいは「技術的に高度な課題については

藤森 俊彦（基礎生物学研究所）

その道の専門家と生産的な議論ができる」ための基盤を習得することを目標に定めています。第 5 回目の開催とな

プログラム

った本年度開催分では、16 名の定員に対し 40 名の応募

はじめに （加藤）があり、本コースが設定する学習機会にたいする需要の高クイックスタート（村田）さを窺わせるものとなりました。

・デジタル顕微観察画像の概説と基本的な ImageJ の実演
画像処理・解析の基礎

講義・実習（加藤）・デジタル画像の成り立ち
・周波数領域での操作
・畳み込みとフィルタ処理
・画素値の統計的処理・閾値決定・2 値画像操作
ImageJ マクロ講義・実習（野中）・マクロとは何か，そしてマクロの使い方，書き方について
講義と実習を行う
講義・実習（加藤，小山）

定量的生物画像解析について実践的な演習
・Intensity の定量
・動き，数，形の定量
・画像の特性（模様など）の定量
講義「画像解析のための顕微鏡の基礎知識」（村田）
講義「顕微鏡概論」（亀井）
顕微鏡見学会（亀井）ディスカッション
受講者数

138

17 名

についての講義を行いました。さらに、生物画像処理・解析のための代表的なソフトウェアの一つである ImageJ

・画像形式

画像の定量化について

本コースでは、解析に用いる画像を取得する際に留意すべき点をはじめ、画像処理・解析の基礎に至る一連の過程と教材を予めインストールした PC を参加者全員に貸与
し、ImageJ の基本操作、画像処理・解析について実習を行いました。また、これらの作業を ImageJ マクロプ
ログラムとして記述、自動化することで、近年の顕微観察
画像の多次元化・大容量化に対応できるプログラミング技法についての講義と実習を行いました。
コースの締め括りとして、各々の受講者が実際に取り組んでいる研究テーマの画像について講師による解析例を示し、解説と議論を行いました。
例年、参加者の方々から「たいへん」、「かなり疲れた」とご好評を頂いている内容ですが、画像解析技術をより身近なものとする上で一定の効果はあったと思われます。また、生物画像解析にかかる共同研究の契機となればと期待致しております。

NIBB Internship Program
NIBB Internship Program は、基礎生物学研究所を海外の2018 年度は 36 名の応募があり、選抜された７名のインター学生にも広く知ってもらい、将来の研究交流の核となる人材

ンシップ生を受け入れました。国籍は中国、インドネシア、
フィを育てようという幅広い意図のもとに、体験入学の海外版を引

リピン、タイ、ベトナム、米国で、研究室メンバーの一員としき継ぐ形で 2009 年から始まったプログラムです。総合研究て２週間から３ヶ月ほどの研究生活を送りました。また自身の大学院大学の大学院生の国際化も意図しており、このプログラ

グラントを利用してセルビアから１名がインターンシップ生とムによって大学院生はさまざまな文化習慣を持ったインターン

して１週間滞在しました。

シップ生と知り合う機会を得ています。
このプログラムでは、基礎生物学研究所で研究を行ってみた
いと思う応募者が希望研究室を記し、希望理由や推薦状などとともに応募します。その申請書にもとづいて選抜された応募者
は、一定期間研究室に滞在し研究室が独自に設定した研究を体験します。総合研究大学院大学のサポートにより、往復の旅費とロッジ利用の滞在費が補助されます。

大学生のための夏の実習
大学生のための夏の実習は、大学生向けのアウトリーチ活動
として 2011 年度より開始されました。2 泊 3 日の日程で、公募により集まった大学生（1 年〜 4 年生）が基礎生物学研究所の教員の指導の下で実習に取り組み、最終日には成果発表を行います。2018 年度は７コースが行われ、全国から応募した 26 名が参加しました。
2018 年度 実習内容
「植物のオルガネラを見る、操作する」
上田 貴志（細胞動態研究部門）「細胞内で起こっている化学反応を可視化しよう」
青木 一洋（定量生物学研究部門）「神経細胞を蛍光で観察しよう」
椎名 伸之（神経細胞生物学研究室）「タンパク質を精製して機能を調べてみよう！」
中山 潤一（クロマチン制御研究部門）「超高速 3D 顕微鏡で動く細胞を視る」
野中 茂紀（時空間制御研究室）「細胞内共生に伴うミヤコグサ共生遺伝子の発現パターン解析」
川口 正代司（共生システム研究部門）「光合成活動を促進・抑制する仕組み」
滝澤 謙二（アストロバイオロジー）139

社会との連携
基礎生物学研究所では、次世代の科学者の育成の視点から、小・中学校や高等学校の生徒に向けて、生物学の面白さを伝える活動を行っています。また、広く一般に向けて、研究内容や成果を発信しています。

出前授業

中学生職場体験学習

基礎生物学研究所は岡崎市教育委員会との連携活動として、全国の中学校で実施されている職場体験学習の受け入れを小中学校への出前授業を行っています。

行っています。

2018 年度

岡崎市立常盤中学校

2名

甲山中学校 「遺伝と遺伝子の働きの話」 栂根 一夫

岡崎城津竜海中学校

１０名

竜南中学校 「多様な昆虫には不思議がいっぱい」

岡崎市立河合中学校

1名

岡崎市立東海中学校

2名

新美 輝幸
北中学校

「細胞の方向性を決める分泌性タンパク質」
三井 優輔

矢作中学校 「光合成から見る地球環境」
得津 隆太郎美川中学校 「植物の形や大きさについて考える」
川出 健介
葵中学校

「多様な昆虫には不思議がいっぱい」
新美 輝幸

額田中学校 「進化とは何か」 長谷部 光泰
城北中学校 「生物学研究の進め方生物学研究の伝え方」
倉田 智子
三島小学校 「メダカの成長のしくみを知ろう」
四宮 愛

国研セミナー
国研セミナーは、岡崎市内の小中学校の理科教員に対象に、最新の研究状況を講演するセミナーです。岡崎南ロータリーク
ラブおよび岡崎市教育委員会との連携活動として開催されています。
2018 年度

2018 年 8 月 3 日「地球温暖化とサンゴの白化」
高橋 俊一

愛知県立岡崎高等学校スーパーサイエンスハイスクールへの協力2019 年 3 月 18 日
特別授業
授業の先になにがあるか「酵母の研究をとおして」
鎌田 芳彰

140

奈良県立奈良高等学校スーパーサイエンスハイスクール  
への協力

ニコニコ生放送の実施（インターネット生中継番組）
2018 年 5 月 18-19 日

2018 年 10 月 27 日

カイコの繭（まゆ）づくりを観察しよう

講演【基礎生物学研究所× niconico】「人工知能は錯視を知覚す

新美 輝幸・酒井 弘貴・るか」

堀 清志郎・倉田 智子

渡辺 英治
来場者数：117,718 人
コメント数：65,394 件
2018 年 12 月 25 日
講演
「生き物のゲノムについて体感する」
中山 潤一
2018 年 7 月 22 日 -8 月 31 日
カブトムシさん ひと夏まるごと生中継【基礎生物学研究所× niconico】
新美 輝幸・森田 慎一・
藤掛 雄馬・倉田 智子
来場者数：2,734,431 人
コメント数：641,190 件
実習
諸岡 直樹
小谷 慶子
倉田 智子

大学共同利用機関シンポジウム 2018“～最先端研究大集合～”（名古屋市科学館）
2018 年 10 月 14 日
講演
「植物細胞を覗く～ミクロの世界の探索～」

愛知産業大学三河中学校・高等学校理科講演会

真野 昌二

2018 年 12 月 4 日「カエルから明らかにする脳の形づくりの研究」
鈴木 誠

ブース展示

141

自然科学研究機構若手研究者賞記念講演 2018

第 27 回自然科学研究機構シンポジウム“「宇宙・生命・脳・物質・エネルギー」若手研究者による“生物の環境適応戦略 ～しなやかに生きる地球上の生き物た

Rising Sun Ⅶ”

ち～”（日本科学未来館 未来館ホール）（一橋講堂）

2018 年６月３日

2019 年３月３日

講演

講演「動物の形づくりで活躍する細胞のダイナミックな動き」「動物が季節の変化を感じ、適応するしくみをさぐる」

鈴木 誠

吉村 崇（名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所教授・基礎生物学研究所 客員教授）「冬眠する哺乳類に学ぶ、冬眠できるからだとは？」
山口 良文（北海道大学 低温科学研究所 教授）「酸性化した将来の海 ～ CO2 シープから見えてきたもの～」
稲葉 一男（筑波大学 下田臨海実験センター 教授）「生物は新たな生息環境へどのように適応進化するのか～アノールトカゲの進化～」
河田 雅圭（東北大学大学院 生命科学研究科 教授）「水陸両用植物のしくみをさぐる」
塚谷 裕一（東京大学大学院 理学研究科 教授）「倒れても起き上がる植物～重力に応答するしくみをさぐる～」
森田（寺田）美代（基礎生物学研究所 教授）

第 26 回自然科学研究機構シンポジウム“超越”への“挑戦”～科学技術によって人類はどのように壁を乗り越えるのか？～（東京国際交流館）
2018 年 12 月８日
講演「悠久の時を越えて進化に挑む～サイボーグ植物が未来を拓く～」
得津 隆太郎ブース展示

142

研究所の現況
研究所で働く人たち ( 2019 年 11 月 1 日 現在 )研究所の財政規模 ( 2018 年度 決算額 )total 331 人

total 2,300

所長 1

教授

（特任を含む）

15

准教授（特任を含む）

技術及び
事務支援員

38

124

27

40

技術職員
特別実習生 3

寄付金 44

受託研究費 263

16

その他補助金 93

助教（特任を含む）

外部資金計

56

単位：百万円

807

407

研究員

特別共同利用研究員

11

総研大大学院生

科学研究費

運営費交付金

1,320

間接経費

120

自己収入 2

総研大経費

51

基礎生物学研究所では国からの補助 ( 運営費交付金、総研大経費 ) に加え、各研究者の努力により科学研究費、受託研究費など多くの競争的資金を獲得して研究を行っています。

配置図① 基礎生物学研究所 実験研究棟
A 大型スペクトログラフ
B 動物資源共同利用研究センター ( 水生生物実験室 )② 形質統御実験棟③ 共通施設棟Ⅰ( アイソトープ実験センター・生物機能情報分析室・電子顕微鏡室 )④ 共通実験棟Ⅱ ( 機器研究試作室 )⑤ 動物資源共同利用研究センター⑥ 実験廃液処理施設
⑦ 圃場

⑯

明大寺地区
愛知県岡崎市明大寺町字西郷中 38⑧ 山手 1 号館 A
⑨ 山手 1 号館 B
⑩ 山手 2 号館⑪ 山手 3 号館⑫ 山手 4 号館⑬ 山手 5 号館⑭ IBBP センター棟⑮ 高圧配電施設⑯ 実験排水処理施設

山手地区
愛知県岡崎市明大寺町字東山 5-1

143

自然科学研究機構 岡崎統合事務センター
岡崎統合事務センター組織

岡崎統合事務センターは、自然科学研究機構岡崎 3 機関 ( 基総務部

礎生物学研究所・生理学研究所・分子科学研究所 ) の総務、研究連携及び財務等に関する事務を担当しています。

総務課
総務係
企画評価係
情報サービス係
人事係
労務係
給与係
国際研究協力課
国際係
大学院係
共同利用係
研究戦略係
産学連携係
研究助成係
財務部
財務課
総務係
財務第一係
財務第二係
財務第三係
出納係
物品検収室
調達課
基生研・
生理研チーム分子研・
事務センターチーム
旅費計算室

施設課
資産管理係
施設環境係
電気係
機械係
岡崎統合事務センター

144

研究教育職員・技術課技術職員 ＩＮＤＥＸ
あ 青木 一洋

17教授

定量生物学研究部門

阿形 清和

2, 35, 107

所長

再生生物学研究室

安齋 賢

49

助教

バイオリソース研究室

安藤 俊哉

45

助教

進化発生研究部門

飯沼 秀子

97, 99, 100

技術職員

技術課、安全衛生管理室、アイソトープ実験センター

石川 雅樹

41

助教

生物進化研究部門

上田 貴志

15

教授

細胞動態研究部門

上野 直人

27, 79, 90, 92

教授・副所長形態形成研究部門、新規モデル生物開発センター、研究力強化戦略室

内山 郁夫

72, 78, 90

助教

ゲノム情報研究室、生物機能解析センター、研究力強化戦略室

内海 秀子

28, 99

技術主任

技術課、分子発生学研究部門

海老根 一生15

助教

細胞動態研究部門

大澤 園子

82, 99

技術係長

技術課、モデル生物研究センター

太田 裕作

56

特任助教

多様性生物学研究室

大坪 瑶子

59

特任助教

自然科学研究機構 新分野創成センター プラズマバイオ研究分野

大野 薫

51

助教

多様性生物学研究室

岡 早苗

30, 99

技術主任

技術課、初期発生研究部門

か 片岡 研介
金澤 建彦

19

助教

クロマチン制御研究部門

15

助教

細胞動態研究部門

加藤 輝

55

特任助教

多様性生物学研究室

壁谷 幸子

40, 99

技術係長

技術課、生物進化研究部門

鎌田 芳彰

52

助教

多様性生物学研究室

亀井 保博

74, 77, 90

特任准教授

生命熱動態研究室、生物機能解析センター、研究力強化戦略室

川口 正代司43, 79, 91

教授

共生システム研究部門、新規モデル生物開発センター、研究力強化戦略室

川出 健介

67

特任准教授

植物発生生理

北舘 祐

33

助教

生殖細胞研究部門

木下 典行

27

准教授

形態形成研究部門

木村 有希子37

助教

神経行動学研究部門

倉田 智子

93

特任助教

研究力強化戦略室児玉 隆治

50, 91, 100

准教授

構造多様性研究室、研究力強化戦略室、アイソトープ実験センター

後藤 祐平

17

助教

定量生物学研究部門

小峰 由里子94

助教

研究力強化戦略室

小山 宏史

31

助教

初期発生研究部門

近藤 真紀

77, 99

技術係長

技術課、生物機能解析センター

近藤 洋平

17

助教

定量生物学研究部門

さ 齋田 美佐子

77, 99

技術職員

技術課、生物機能解析センター

作田 拓

57

助教

多様性生物学研究室

澤田 薫

97, 99, 100

技術主任

技術課、安全衛生管理室、アイソトープ実験センター

椎名 伸之

21

准教授

神経細胞生物学研究室

四方 明格

71

助教

植物環境応答研究部門

重信 秀治

47, 76, 79, 90

教授

進化ゲノミクス研究室、生物機能解析センター、新規モデル生物開発センター、研究力強化戦略室

定塚 勝樹

61

助教

自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター

杉浦 宏樹

78, 99

技術職員

技術課、生物機能解析センター

鈴木 賢一

79, 81

特任准教授

新規モデル生物開発センター

征矢野 敬

43

准教授

共生システム研究部門

た 高木 知世

26, 99

技術主任

技術課、形態形成研究部門

高田 慎治

29, 95教授

分子発生学研究部門、研究力強化戦略室

滝澤 謙二

60

特任准教授

自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター

高橋 俊一

69

准教授

環境光生物学研究部門

高橋 弘樹

27

助教

形態形成研究部門

竹内 靖

36, 99

技術主任

技術課、神経行動学研究部門

145

研究教育職員・技術課技術職員 ＩＮＤＥＸ
立松 圭

92

特任助教

研究力強化戦略室

田中 幸子

42, 99

技術係長

技術課、共生システム研究部門

谷本 昌志

37

助教

神経行動学研究部門

栂根 一夫

54, 83

助教

多様性生物学研究室、モデル生物研究センター

坪内 知美

23, 95准教授

幹細胞生物学研究室、研究力強化戦略室

得津 隆太郎69

助教

環境光生物学研究部門

33

助教

生殖細胞研究部門

中村 貴宣

78, 99

技術職員

技術課、生物機能解析センター

中村 太郎

45

助教

進化発生研究部門

中山 啓

21

助教

神経細胞生物学研究室

中山 潤一

19

教授

クロマチン制御研究部門

成瀬 清

49, 84

特任教授

バイオリソース研究室、IBBP センター

新美 輝幸

45, 79教授

進化発生研究部門、新規モデル生物開発センター

西出 浩世

78, 99

技術主任

技術課、生物機能解析センター

西村 岳志

71

助教

植物環境応答研究部門

西本 裕希

76, 99

技術職員

技術課、生物機能解析センター

野口 裕司

82, 99

技術職員

技術課、モデル生物研究センター

野田 千代

68, 99

技術職員

技術課、環境光生物学研究部門

野中 茂紀

73

准教授

時空間制御研究室

野々村 恵子31

助教

初期発生研究部門

な 中川 俊徳は 長谷部 光泰41, 90, 100

教授

生物進化研究部門、アイソトープ実験センター、研究力強化戦略室

濱田 京子

19

助教

クロマチン制御研究部門

林 晃司

14, 99

技術主任

技術課、細胞動態研究部門

東島 眞一

37

教授

神経行動学研究部門

尾納 隆大

16, 99

技術職員

技術課、定量生物学研究部門

藤田 浩徳

62

助教

自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター

藤森 俊彦

31, 83, 93, 94

教授

初期発生研究部門、モデル生物研究センター、研究力強化戦略室

星野 敦

53, 79, 83

助教

多様性生物学研究室、新規モデル生物開発センター、モデル生物研究センター

76, 99

技術主任

技術課、生物機能解析センター

松田 淑美

97, 99, 100

技術係長

技術課、安全衛生管理室、アイソトープ実験センター

真野 昌二

25, 90准教授

オルガネラ制御研究室、研究力強化戦略室

眞野 弘明

41

特任助教

生物進化研究部門

三井 優輔

29

助教

分子発生学研究部門

水口 洋子

32, 99

技術職員

技術課、生殖細胞研究部門

水谷 健

44, 97, 99

技術班長

技術課、進化発生研究部門、安全衛生管理室

皆川 純

69, 79, 97

教授

環境光生物学研究部門、新規モデル生物開発センター、安全衛生管理室

宮成 悠介

65

特任准教授

核内ゲノム動態

三輪 朋樹

97, 99

技術課長

技術課、安全衛生管理室

村田 隆

41

准教授

生物進化研究部門

森 友子

76, 99

技術班長

技術課、生物機能解析センター

森田（寺尾）美代 71

教授

植物環境応答研究部門

諸岡 直樹

83, 97, 99

技術係長

技術課、モデル生物研究センター、安全衛生管理室

ま 牧野 由美子

や 矢部 泰二郎

146

29

助教

分子発生学研究部門

山口 勝司

76, 99

技術主任

技術課、生物機能解析センター

山下 朗

59

特任准教授

自然科学研究機構 新分野創成センター プラズマバイオ研究分野

吉田 松生

33, 77, 90

教授

生殖細胞研究部門、研究力強化戦略室、生物機能解析センター

わ 渡辺 英治

39, 82, 83

准教授

神経生理学研究室、モデル生物研究センター

名古屋鉄道至 大阪

東海道新幹線

小牧IC

高速道路

春日井IC

神宮前

名古屋
名鉄名古屋

名古屋IC
三好IC
岡崎IC

東岡崎

音羽蒲郡IC

三河安城

豊川IC

至 東京

中部国際空港豊橋

基礎生物学研究所

至 東京

愛知県岡崎市交通案内● 鉄道を利用した場合
東京方面から
豊橋駅下車、名古屋鉄道 ( 名鉄 ) に乗り換えて、
東岡崎駅下車 ( 豊橋駅 - 東岡崎駅間約 20 分 )。
大阪方面から名古屋駅下車、名古屋鉄道 ( 名鉄 ) に乗り換えて、
東岡崎駅下車 ( 名鉄名古屋駅 - 東岡崎駅間約 30 分 )。
明大寺地区へは
東岡崎駅の改札を出て、南口より徒歩で 7 分。
山手地区へは
東岡崎駅南口バスターミナルより名鉄バス「竜美丘循環」に乗り竜美北 1 丁目下車 ( 所要時間 5 分 )、さらに徒歩で3 分。

● 自動車を利用した場合
東名高速道路の岡崎 IC を下りて国道 1 号線を名古屋方面に約 1.5km、市役所南交差点を左折。
IC から約 10 分。

● 中部国際空港 ( セントレア ) から
名鉄にて神宮前駅経由、東岡崎駅下車。所要時間約 65 分。
至 名古屋
岡崎市役所
市役所南

至 豊橋
至 東名岡崎インター

乙川

東岡崎駅

基礎生物学研究所
明大寺地区

六所神社
案内板
鉄

名

正門

名
本

屋

古

明大寺地区

岡崎統合事務センター
分子科学研究所

線生理学研究所

三島ロッジ

岡崎コンファレンス
センター

基礎生物学研究所
山手地区

東門

山手地区

大学共同利用機関法人 自然科学研究機構

基礎生物学研究所 要覧 2019
発行・編集 :  広報室

〒 444-8585
愛知県岡崎市明大寺町字西郷中 38
TEL 0564-55-7000
FAX 0564-53-7400

基礎生物学研究所 明大寺地区〒 444-8585
愛知県岡崎市明大寺町字西郷中 38
基礎生物学研究所 山手地区
〒 444-8787
愛知県岡崎市明大寺町字東山 5-1