全学自由ゼミナール 生命の普遍原理に迫る研究体験ゼミ
ガイダンス資料10 月 1 日（火） 12:15-12:45

101 教室この全学ゼミでは、駒場もしくは本郷の研究室に数名ずつが配属し、指導教官のもとで各テーマに沿った実験、演習、輪読などを⾏います。実習の形式や時間帯は、所属する研究室に応じて異なるので、以下の内容および担当教員の説明を参照してください。授業等のスケジュールと照らし合わせて無理なく履修できるかどうかを考慮すること（特にゼミの場所が駒場か本郷かに注意）。
実習は各研究室で⾏われますが、実習の成果について合同報告会で最後に発表してもらう予定です（2 ⽉頃）。⽇程は決まり次第連絡致します。
受講希望者は、10 ⽉ 8 ⽇（⽕）までに、⽯原まで Email で志望研究室（第 1希望〜第 4 希望）を連絡してください。配属研究室および 受講の可否については、⼀週間ほどで Email にて連絡します。
Email のフォーマットについての注意
宛先： ⽯原秀⾄ csishihara@g.ecc.u-tokyo.ac.jp
件名は「全学ゼミ志望研究室」とし、本⽂に名前、科類、学年、学⽣証番号、連絡可能な Email アドレスを明記してください。このアドレスは@mail.ecc.utokyo.ac.jp からの Email を受け取れるものであること。また、第１希望から第４希望までの研究室名（ID）と、本全学ゼミの受講動機も簡単に記載して下さい。受講動機は配属先を決める際の参考にします。
------------（メール記載例）---------------To: csishihara@g.ecc.u-tokyo.ac.jp
From: 000000000@ecc.u-tokyo.ac.jp
Subject: 全学ゼミ志望研究室
本文：
駒場太郎 理科一類 1 年 000000H
連絡先 Email: 000000000@ecc.u-tokyo.ac.jp
第一希望： ID:02 澤井哲、島田 奈央、中島 昭彦
第二希望： ID:03 若本祐一、中岡秀憲、梅谷実樹
第三希望： ID:06 道上達男
第四希望： ID:07 豊田太郎、 竹内昌治
受講動機： 実験をしたい。できれば実際に生き物を対象としたものを希望します。
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【駒場キャンパス】
ID:01

生物複雑系の起源と進化をシミュレーションで探る担当

金子 邦彦、 上村 淳

⽣物は外部からのデザインでなく、ある段階で誕⽣し(⽣命の起源)、そこから進化を通して、複雑な挙動と様々な機能を持つに⾄っています。そこにはなにか普遍的な原理や法則があるでしょうか。本ゼミではシミュレーションを⽤いた、細胞複製系の誕⽣ないし⽣物進化の研究を⾏います。それにより、シミュレーションを通して新たな発⾒をし、⼀般原理を抽出することができるか、その可能性を体験学習します。
研究テーマの例：（１）複製系のモデルを構築し、そこに遺伝⼦の役割を担う成分が⽣成するか（２）遺伝⼦型と表現型を持つモデルを⽤い、進化可能性、進化の⽅向性や拘束を探る（３）個体集団の進化を考え、多様性がいかに⽣まれ維持されるかを理解する、など。
実施形態
実習場所
受入可能人数ID:02
担当

基本的に週１回の頻度で研究について議論し、その他の時間に⾃分で研究を進めます。研究⽅法として計算機プログラミングを多⽤します。
⾦⼦研究室（駒場 I キャンパス 16 号館８階）
1 名まで
細胞が知覚する時間と空間の世界
澤井 哲、 島田 奈央、 中島 昭彦

誘引物質の濃度場を時空間的に様々に変化させた際の細胞運動を 1 細胞と集団レベルで計測し、細胞の情報処理能と表現型のゆらぎとの関係などを探る研究に参加する。その中で、時系列解析、画像解析と、マイクロ加⼯や顕微鏡イメージングなどの基礎を実践的に学ぶ。
実施形態
⽇程は受講者と相談の上決定する
実習場所
澤井研究室（駒場 I キャンパス 16 号館 7 階）
受入可能人数 1 名
ID:03
担当

細菌のパーシスタンス現象の解析、もしくは細胞分化の構成生物学的研究
若本 祐一、 中岡 秀憲、 梅谷 実樹

今回の全学ゼミでは、1) バクテリア集団に抗生物質を投与した際に生じる適応現象の一つであるパーシスタンス現象の解析、もしくは、2)人工遺伝子回路を設計し、これを大腸菌に導入して、幹細胞挙動を作り出し、細胞分化の構成的理解を目指す研究のいずれかを行う。受講者の希望、適性によりテーマは選択する予定。
実施形態
実習場所
受入可能人数

基本的に毎週、決まった時間に実習を⾏う。週 1 ないし週 2 のペースで研究室に来て実験に取り組める⼈を優先する。
若本研究室（駒場 I キャンパス 16 号館 319 室）
2 名まで

2

細胞ダイナミクスの数理モデル
石原 秀至、舘野 道雄

ID:04
担当

本ゼミでは、細胞の運動や振る舞いを研究の対象に数理モデリングを行い、その挙動を数値シミュレーションにより検証する。数理モデルは、細胞内の化学反応や拡散を考慮したパターン形成理論や、細胞の物性をふまえたソフトマター物理学に基づいて構築するため、そういった事柄に興味がある学生が望ましい。
実施形態
実習場所
受入可能人数

週１回程度で研究について議論し、他の時間に⾃分で研究を進める。
⽯原研究室（駒場 I キャンパス１６号館）2 名までバイオイメージングに関する原著論文の輪講担当
佐藤 守俊
下村脩博⼠（2008 年ノーベル化学賞）による GFP の発⾒以来，新しいバイオイメージング技術が⽇進⽉歩の勢いで開発され，⽣命科学の研究スタイルを⾰新し続けている．本ゼミでは，バイオイメージングに代表される光技術にフォーカスを当て，主として原著論⽂の輪講を通じて最先端の研究成果に触れる．
実施形態
毎週決まった時限に⾏う
実習場所
佐藤研究室（駒場 I キャンパス 16 号館）
受入可能人数 2〜3 名
ID:05

カエル胚の形づくりのしくみを「研究」する
担当
道上 達男
簡単な形の胚から複雑な成体はどのようにして作られるのか。ツメガエル胚を⽤い、RNA 注⼊などの実験を通して分⼦発⽣⽣物学研究の⼀端を体験する。学⽣実習とは異なり研究室で実際に⾏われている最先端研究の⼀員として加わってもらう予定である。
実施形態
研究体験（週 1 回程度）、セミナー参加（optional）
ID:06

実習場所
受入可能人数道上研究室（駒場 I キャンパス 3 号館 3 階）
1名

ID:07

環境変動ストレスへの酵母の適応実験

太田 邦史、小田 有沙
⽣物は外部環境の変化に常にさらされ、その外部ストレスに適切に応答することで、⽣存していくことができる。刻⼀刻と変化する環境において、⽣物がいかにして最適な内部状態（恒常性）を保つのか。酵⺟を使って、複雑で動的に変化するストレスへの応答過程を、リアルタイム計測で分析する。また、「あらゆるストレス刺激に対して反応する汎ストレス制御」と「特異的なストレスに応答する局所的制御」の協業の意義についても、遺伝学的⼿法を⽤いて検証する。
担当

実施形態

スケジュールは、受講⽣と相談の上決定する

実習場所

太⽥研究室

受入可能人数駒場 I キャンパス 15 号館

1名

3非平衡条件における人工細胞の形態変化観測担当
豊田 太郎、 竹内 昌治
脂質膜で構成される⼈⼯細胞を合成し、マイクロ流路による⼈⼯細胞の形態変化観測を⾏う研究に参加していただく。その中で、細胞形態を構成的に理解するための化学や物理の基本法則を学ぶ。
⽵内研：微細加⼯プロセスを⽤いたマイクロ流路作製実習
豊⽥研：脂質膜で構成される⼈⼯細胞合成と観測
ID:08

受入可能人数

受講者と相談の上決定する（⽬安：デバイス作製で 2〜3 ⽇、実験で 2〜3 ⽇）
⽵内研究室：駒場 II キャンパス⽣産技術研究所
豊⽥研究室：駒場 I キャンパス 16 号館
2 名まで

ID:09

タンパク質のデザイン・精製入門担当

矢島 潤一郎

実施形態
実習場所

タンパク質は、細胞を基盤とする現⾏の⽣命にとって、⽋かせない物質の⼀つである。
こういったタンパク質を DNA の塩基配列の⼀次情報からデザインし、特定の⽣物（⼤腸菌、酵⺟細胞、昆⾍細胞やヒト培養細胞）の翻訳系を⽤いてタンパク質を発現させ、実際に精製し、その機能を定量する。これまで⾏ってきた学⽣実習とは異なり、答えが出る（タンパク質が機能するのか）かどうか、または、答えがある（本当の機能は何なのか）のかどうかさえわからない実験体験をしてもらう予定である。
今回の実習では、細胞の中で動かないで機能するモータータンパク質を、アミノ酸を変異させ動くように機能改変することを⽬指す。
実施形態

⽇程は受講者と相談の上、決定する。

実習場所

⽮島研究室（駒場 I キャンパス１６号館６階）

受入可能人数

1名

ID:10

細胞複製過程の法則を、数理や情報技術で考える担当

小林 徹也、 杉山 友規

⾃⼰複製は⽣体システム固有の性質である。本研究では、⾃⼰複製過程に存在し得る法則や⾃⼰複製過程を規定する制約、⾃⼰複製の帰結としての性質などの問題を数理や情報の技術を⽤いて考える。参加者の能⼒や興味に応じて、⾃⼰複製反応系の数理解析、⾃⼰複製系のシミュレーション、⾃⼰複製過程のデータ解析などを取り扱う。
プログラミングを多⽤するので、C もしくは Python、Matlab などの基本と実習は既修であること
実施形態

毎週決まった時限に⾏う

実習場所

⼩林研究室(駒場 II キャンパス・⽣産技術研究所・C 棟 Ce502 室)

受入可能人数

1〜2 名

4ID:11

人工 RNA ゲノムをもつ人工細胞の継代と進化

担当

市橋 伯一

まずは RNA ゲノムを持つ人工細胞を継代してみて、寄生体が自然発生すること、細胞構造によって防ぐことができることを実験とシミュレーションで体験する。受講者と相談し何か新しい発見ができるようにしたい。
実施形態

受講者と相談の上決定する。⽬安は週に 1-2 回。

実習場所

市橋研究室(駒場 II キャンパス T 棟 301, 303)

受入可能人数1名

ID:12細胞モデルを用いた生命現象の物理的理解

担当

柳澤 実穂

複雑な⽣命現象の物理的理解を⽬指すうえで、⽣物を構成する物質の理解からアプローチする⽅法がある。今や多くの⽣化学反応や相転移が試験管中で再現されてきているが、実際の細胞とは異なることが多々ある。こうした違いをもたらす要因として「細胞サイズ効果」と呼ばれる未知の効果がある。我々はこの効果が、物質と⽣命との境界を定義づける上での鍵であると考え、細胞モデルを⽤いた研究から解明を⽬指している。
本ゼミでは、こうした細胞サイズ特有の物理現象について、実験あるいは研究室の論⽂会などを通じて学ぶ。
実施形態

⽇程は受講者との相談の上決定する

実習場所

柳澤研究室（駒場 II キャンパス T 棟 401）

受入可能人数1名【本郷キャンパス】
最も進化した脊椎動物の胚段階はどれか？
担当
入江 直樹
最も進化した（正確には推定祖先状態からの遺伝的変化量が最も⼤きいという意味での進化）動物の胚段階はどれだろうか。現在の⽣物学では定量的に語ることができていない問題だ。超並列シーケンサーにより同定した 8 種の脊索動物の胚発⽣に伴う遺伝⼦発現情報を解析することで、この問題の検討⽅法を探る（まだ答えはない。）本格的な実践的解析になるので初歩的なプログラミング能⼒(R, perl, シェルスクリプトなど)がある⽅が望ま
しいが、無い場合は各⾃が学習しながら進める事も可能。当教室の３・４年⽣や⼤学院⽣と随時ディスカッションしながら、⾃由な発想で取り組んでもらいたい。
実施形態
受講者と相談の上決定する
実習場所
⼊江研究室（本郷キャンパス）
受入可能人数 1 名まで
ID:13

5

シミュレーションによって生命現象の何が理解できるか？
担当
古澤 力、 斉藤 稔
単純化した⽣物システムの計算機シミュレーションを⽤い、システムが持つ普遍的な性質を探求する。研究対象は参加者の興味に応じて相談の上で決めるが、発⽣・適応・進化・⽣態系などを予定している。これまでの例としては、種分化過程のシミュレーションや、進化的拘束の出現過程についての解析などがある。プログラミング能⼒があることが望ましいが（⾔語は問わない）、無い場合は各⾃が学習しながら進める事も可能とする。また希望者は、分⼦レベルのシミュレーション（例：モータータンパク質の協同現象）や、⼤腸菌を⽤いた簡単な進化実験といった別テーマの選択も可能とする。
実施形態
スケジュールは，受講⽣と相談の上決定する
実習場所
古澤研究室（本郷キャンパス理学部 1 号館 403, 446 室）
受入可能人数 2 名まで
ID:14

超解像顕微鏡の開発と応用担当
岡田 康志
これまで、光学顕微鏡の分解能は、回折現象により観察波⻑の半分程度が限界であると考えられてきた。近年、物理的な⼿法や情報学的な⼿法を⽤いることで、この限界を超えた⾼い分解能を達成する超解像顕微鏡法の開発が急速に進み、2014 年にはノーベル化学賞に輝いた。本実習では、受講者と相談の上で、既存の超解像顕微鏡を利⽤した細胞観察、既存超解像顕微鏡の改良研究、新規超解像顕微鏡の開発など、学⽣実習とは異なる、世界最先端の研究を体験し、参加してもらいたい。
実施形態
スケジュールは，受講⽣と相談の上決定する
実習場所
岡⽥研究室(本郷キャンパス理学部 1 号館 406, 407, B206 室)
受入可能人数 2 名まで
ID:15

生化学反応の熱力学を情報幾何から考える担当
伊藤 創祐
細胞内における⽣化学反応のダイナミクスによって、⽣体内での情報伝達の多くが⾏われている。この⽣体内の情報伝達の中に何か普遍的な物理法則はあるだろうか。
今回は情報幾何と呼ばれる考え⽅を導⼊した上で熱⼒学を考えることで、新たな物理法則を探求していただき、理論物理の研究の仕⽅を体験学習していただきます。前提知識は特に必要としませんが、物理学、情報理論、数学、計算機シミュレーションなど、研究において必要となる知識をその都度習得できる柔軟性があると望ましいです。
ID:16

実施形態

週 1 回程度の議論を⾏い、残りの時間で⾃分で研究を進める。

実習場所

伊藤研究室 (理学部 1 号館 408 号室)

受入可能人数

2 名まで

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